JPH081315B2 - 家 屋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気の流れを利用した、所謂エアサイクルを
用いた家屋に係るものである。さらに詳しくは熱損失の
少なく、かつ、居住空間の換気機能をも有すると共に、
土間暖房を行う家屋に関するものである。

〔従来の技術〕 この種構造の家屋は床下空間、小屋裏空間を壁体内空
間で連通化し、これら空間を自然通気によって、あるい
は強制的に空気を循環させることによって行われてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従前の構成のエアサイクル家屋で、自
然通気を利用している家屋では冬期のように、ある限ら
れた部屋しか暖房されない場合、家屋全体のエアサイク
ルは行われなかった。これは家屋の一部屋だけでは家屋
の一内壁面と天井、および廊下側の障子などが加温等さ
れ、この部分の内部空間のみが温度上昇するだけであ
り、家屋全体のエアサイクルを生起する原動力となり得
ず、上昇した温度がその壁面のある高さまでいくと他の
冷たい空気によって低下せしめられてその位置で結露水
となる欠点があった。勿論、ストーブ等は床上にあるた
め、この近傍のエアサイクル空間は床下空間からの低温
と高湿度で加温された空気との接触によって直ちに結露
し、土台の腐食、断熱材（グラスウールのヌレ雑巾化）
を促進する欠点があった。さらに、自然通気によるエア
サイクル家屋、強制通気によるエアサイクル家屋の相方
とも、室内空間への空気の取り込み構成がなされていな
いし、エアサイクル空間にエアを全面的に分散される構
造ともなっていなかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような欠点を除去するため、居住空間も
エアサイクルの経路の１つとすることにより熱損失の少
ない換気を行うと共に、外壁および屋根において太陽熱
を集熱することにより、冬期におけるエネルギーの低減
を図り、かつ、床下空間では土間暖房部を設け、しかも
家屋内の空気は熱交換器を介して吸、排気を行うことに
より、家屋内の熱の入出を阻止し、居住性、耐久性を向
上した家屋を提案するものである。

〔実施例〕

以下に図面を用いて本発明に係る家屋の一実施例につ
き詳細に説明する。第１図は上記家屋Ａの代表的一例を
説明する説明図であり、１は小屋裏空間、２は居住空
間、３は床下空間、４は気密断熱層、６は壁コレクター
空間、８は屋根コレクター空間、10は通気空間、11は吸
排気口、12は熱交換器、14は給気口、15は換気扇、16は
集熱ダクト、17は分散ダクト、18はファン、19から22は
パイプ、25は妻換気口、26は土間暖房部である。すなわ
ち、小屋裏空間１、居住空間２、床下空間３は家屋Ａの
内部において内壁９、天井23、床24によって分割された
三つの空間であり、小屋裏空間１は後述するように熱交
換器12を経て吸気された外の空気を拡散ファン13によっ
て攪拌、分散するためのエアーダム的機能、および床下
空間へ暖かい空気を送り出すための経路の１つである。
また居住空間２は居住者が日常生活を営む空間であり、
床下空間３とは給気口14によって結ばれている。この給
気口14は床下空間３内の空気を居住空間２に送るための
通路であり、単なる孔状、あるいは強制送風ファンを伴
ったもの等である。また居住空間２の少なくとも１ケ所
には換気扇15を配設している。この換気扇15はパイプ21
によって熱交換器12と連結されており、居住空間２にお
いて居住者の呼吸、ストーブ等の暖房器からの排気によ
る汚れた空気、湿度を含んだ空気を熱交換器12を介して
外部へ排出するためのものである。床下空間３は居住空
間２と床24によって区分された空間であり、通気空間10
を介して小屋裏空間１と連通化され、また壁コレクター
空間６の下部と連通化している空間である。また、小屋
裏空間１、居住空間２、床下空間３は気密断熱層４によ
って囲まれた部分である。この気密断熱層４は、少なく
とも断熱性、密封性を有し、副次的に遮音性、吸音性、
防湿性を有する素材、例えばシージングボード、シージ
ングインシュレーションボード、ALC板、各種合成樹脂
板、木片セメント板、グラスウール板等、あるいはこれ
らの複合板から形成されるものである。さらに説明を加
えると、気密断熱層４は家屋Ａの内部を小屋裏空間１、
居住空間２、床下空間３のグループと、壁コレクター空
間６、屋根コレクター空間８のグループの２つに区分す
るものであり、かつ、断熱層として機能するものであ
る。壁コレクータ空間６は外壁５と気密断熱層４とによ
って囲まれた空間であり、屋根コレクター空間８は屋根
７と気密断熱層４との間の空間である。この壁コレクタ
ー空間６と屋根コレクター空間８は連続したものであ
り、外壁５、屋根７を介して太陽熱によって集熱する部
分である。さらに説明すると、壁コレクター空間６の下
部（土台付近）は、床下空間３、通気空間10と通じてお
り、床下空間３の空気の一部を取り入れ、外壁５を介し
て太陽熱によりこの空気を加温するものである。この壁
コレクター空間６は屋根コレクター空間８と連続してい
るため、壁コレクター空間６内で加温された空気は上昇
し、屋根コレクター空間８に移動する。屋根コレクター
空間８に移動してきた空気は屋根７を介してさらに太陽
熱によって加温され、屋根コレクター空間８の棟付近に
配設した集熱ダクト16によって集められ、冬期において
はファン18を介し、パイプ22を通って床下空間３に運ば
れる。すなわち、壁コレクター空間６、屋根コレクター
空間８は冬期において太陽熱を集熱し、家屋Ａの暖房用
として利用するためのものである。なお、集熱ダクト1
6、ファン18は屋根コレクター空間８内の空気の温度
が、小屋裏空間１、居住空間２、床下空間３内の少なく
とも１ケ所の温度以上になった場合のみ作動するもので
ある。この場合、集熱ダクト16とファン18の制御は図示
しないがセンサー、マイクロコンピュータによって行う
こともできる。また夏期において、集熱ダクト16はパイ
プ22との経路を閉塞し、家屋Ａの外部に空気を放出する
ようにし、家屋Ａ内の熱を放出するようにする。分散ダ
クト17は床下空間３内に配設されたものであり、集熱ダ
クト16、ファン18とパイプ22によって連結されており、
壁コレクター空間６、屋根コレクター空間８によって暖
められた空気を床下空間３内に分散させるためのもので
ある。その形状は、例えば第３図に示すように、金属、
プラスチックからなるパイプをアンテナ状に形成し、そ
れぞれに四角形状、長円形状、円形状等のスリット17a
を有するもの、あるいは、連通組織からなる空隙を有す
る素材、例えばグラスファイバー、プラスチックファイ
バー、鉱物繊維、金属繊維等の繊維質材料、連続気泡組
織のポリウレタンフォーム、ポリウレアフォーム等の合
成樹脂発泡体、多孔質セラミック等を、断面リング状、
四角形状、三角形状、多角形状等のパイプ状に形成した
ものを第４図（ａ）、（ｂ）に示すように配したもの等
である。通気空間10は内壁９と気密断熱層４間に形成さ
れた空間であり、下部は床下空間３と、上部は小屋裏空
間１と連続した空間である。この通気空間10は冬期にお
いては吸排気口11、熱交換器12によって取り入れられた
新鮮な空気、夏期においては妻換気口25から取り入れら
れた新鮮な空気を床下空間３に導くための経路であると
共に、居住空間２の内壁９付近の冷気を除去するための
ものである。熱交換器12は例えば第５図に示すような構
造で、ダクト12a、12bを吸排気口11とパイプ19、20で連
結し、またダクト12dを換気扇15とパイプ21で連結し、
ダクト12cを拡散ファン13と連結したものである。すな
わち熱交換器12は吸排気口11よりパイプ19を介してダク
ト12aから新鮮な空気を取り入れ、ダクト12cから拡散フ
ァン13によって小屋裏空間１に空気を放出する際にダク
ト12dからダクト12bを通って外部へ排出する暖かい空気
の熱を交換して熱の放出を防ぐためのものである。な
お、拡散ファン13は小屋裏空間１にて、熱交換器12を介
して得られた新鮮な空気を拡散させることにより、小屋
裏空間１内の温度を一様化するためのものである。また
妻換気口25は小屋裏空間１と家屋Ａの外部とを結ぶもの
であり、弁機構を伴ったものである。この妻換気口25は
夏期において解放され、、外気を取り入れる口となるも
ので、冬期においては閉塞されるものである。なお、妻
換気口25にはファン等の強制換気装置をつけることも可
能である。土間暖房部26は床下空間３内を加温するもの
であり、この加温された空気、および床24を介して居住
空間２を加温するものである。この土間暖房部26は第６
図に抽出して示すように断熱層27、補強ベースコンクリ
ート層28、温水パイプ29、土間コンクリート層30から構
成されたものである。さらに説明を加えると、断熱層27
は、主に硬質のプラスチックフォーム、例えばポリスチ
レンフォーム、ポリウレタンフォーム、フェノールフォ
ーム等、あるいはALC板、木片セメント板、木毛セメン
ト板等の独立気泡発泡組織で圧縮強度のある素材の少な
くとも１種からなり、厚さ10〜100mm程度、密度30〜100
kg/m²程度である。補強ベースコンクリート層28は温水
パイプ29内に、万一水が貯留し、これが凍った際に、温
水パイプ29が破裂するのを土間コンクリート層30とサン
ドイッチすることによって防止するためと、温水パイプ
29の配管を容易にするためのものである。また、温水パ
イプ29は、例えば第７図に示すように配管するものであ
り、熱源31から補強ベースコンクリート層28上の出入口
までは、断熱材29aで被覆した構成としたものである。
土間コンクリート層30は補強ベースコンクリート層28上
に配管した温水パイプ29を埋設するものであり、蓄熱
層、温水パイプ補強層、防水、防湿層として機能するも
のである。

ここで空気の流れについて第１図および第２図
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。第２図（ａ）は冬期
における流れを示すものであり、外部Ｂから家屋Ａ内に
吸排気口11を通って取り入れられた空気は熱交換器12を
介し、拡散ファン13によって小屋裏空間１に拡散され、
供給される。小屋裏空間１内の空気は、熱交換器12から
供給される空気のため、圧力が増加し、この圧力によ
り、通気空間10を通って床下空間３に移動する。この床
下空間３に移動した空気は、集熱ダクト16の作動状況、
および床下空間３内の圧力によって、その一部が壁コレ
クター空間６へ移動する。壁コレクター空間６では外壁
５を介して太陽熱によって温められ上昇し、屋根コレク
ター空間８に移動する。屋根コレクター空間８では屋根
７を介して太陽熱により、より暖められ棟部分に設けた
集熱ダクト16に移動する。この暖められた空気は集熱ダ
クト16によりファン18を介してパイプ22を通り床下空間
３に配した分散ダクト17に運ばれ、床下空間３内に均一
に分散される。床下空間３では集熱ダクト16から送られ
た空気と通気空間10を通ってきた空気が混合し、また、
土間暖房部26によって加温されこの混合した暖かい空気
は給気口14を通って居住空間２に入る。居住空間２内の
空気は各部屋間に分散し、最終的に換気扇15を介して熱
交換器12に運ばれ、パイプ20を通って吸排気口11から外
部Ｂに放出される。この際、小屋裏空間１には圧力がか
かっているため、居住空間２内で発生した水分（湿気）
は小屋裏空間１に漏洩することがなく換気扇15、熱交換
器12を介して外部Ｂに放出され、家屋Ａの腐食を防止す
ることもできる。このように、冬期においては家屋Ａ内
で発生した熱の外部への流出を最少限におさえることが
できると共に、換気も同時に行うことができる家屋Ａと
なる。また夏期においては集熱ダクト16から分散ダクト
17への経路を閉塞し、かわって外部Ｂと連続するように
し、また妻換気口25を開放し、換気扇15を停止すること
により第２図（ｂ）に示すような空気の流れとする。す
なわち、外部Ｂの空気は妻換気口25を通り家屋Ａ内部で
ある小屋裏空間１に取り入れられる。次に集熱ダクト16
からの空気の放出による吸引力により、小屋裏空間１か
ら通気空間10内を下降し、通気空間10の下部から床下空
間３を経て、あるいは直接壁コレクター空間６に移動す
る。壁コレクター空間６内では夏の強烈な太陽熱により
暖められ、空気は上昇し屋根コレクター空間８に移動す
る。屋根コレクター空間８でも壁コレクター空間６と同
様に空気が暖められ、集熱ダクト16を介して外部Ｂに放
出される。この流れにおいては、通気空間10を空気が移
動すると同時に居住空間２内の熱を吸収することができ
る。もちろん、夏期においては土間暖房部26の機能は停
止している。

以上説明したのは、本発明に係る家屋Ａの一実施例に
すぎず、第１図において点線で示すように、集熱ダクト
16と分散ダクト17を結ぶパイプ22の一部を居住空間２内
における放熱器32とすることもできる。また吸排気口11
は第１図では土台付近に形成しているが、軒天等の屋根
７近傍に設けることもできる。さらに熱交換器12は図で
は小屋裏空間１内に配設しているが、壁体内の一部、あ
るいは床下空間３内に配設することも可能である。ま
た、通気空間10と床下空間３の中間に弁機能を設け壁コ
レクター空間６から床下空間３へ空気が逆流しないよう
にすることも可能である。また分散ダクト17として連通
組織からなる空隙を有する素材を用いた場合は、第８図
（ａ）〜（ｈ）に断面図を用いて概略を示したように形
成することができる。すなわち（ａ）図は連通組織の空
隙を有する素材からなる主体17bのみからなる分散ダク
ト17、（ｂ）、（ｃ）図は主体17bの内側面、あるいは
外側面、もしくは両面（図示せず）を通気性のあるシー
ト17cで被覆し保形性を向上した分散ダクト17、（ｄ）
〜（ｈ）図は主体17bの外側面をシート状物17dで被覆し
たものであり、（ｄ）図はスリット17eを形成した分散
ダクト17、（ｅ）〜（ｇ）図はシート状物17dの一部に
フリー端17fを形成した分散ダクト17、（ｈ）図は主体1
7bの一部を露出させた分散ダクト17である。なお、
（ｄ）〜（ｈ）図におけるシート状物17dは通気性、不
通気性のどちらでもよいが、（ｄ）〜（ｇ）図において
不通気性のものを用いた場合、スリット17e、フリー端1
7fが弁的機能を果たし、分散ダクト17内の空気を外部へ
放出するだけの一方通行となり好ましいものとなる。ま
た、温水パイプ29は第９図に示すように配管したり等、
任意に配管することが可能である。また、図示しないが
土間コンクリート層30上に砂、砂利、玉石、石灰、もみ
殻、大石、炭化物などを敷設し、これらを蓄熱材として
機能させることも可能である。さらに第６図において２
点鎖線で示すようい、防湿シート33を敷設し、その上に
断熱層27を敷設することもできる。また熱源31としてヒ
ートポンプ式のものを用い、夏期において温水パイプ29
内に冷水を通水することも可能である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係る家屋によれば、外部
との吸、排気はすべて熱交換器を介して行われるため、
熱の出入がなく、暖、冷房を効率よく行うことができ
る。冬期においては壁コレクター空間、屋根コレクタ
ー空間によって太陽熱の利用を図ることができ、暖房費
の低減を図ることができる。夏期においては居住空間
内で発生する熱を外部へ放出することができる。冬期
において居住空間の換気も同時に行うことができる。
小屋裏空間は居住空間より圧力が高くなるため、居住空
間で発生した水分、湿気が小屋裏空間に漏洩することが
なく、家屋の耐久性を向上することができる。冬期に
おいては土間暖房を働かせるため家屋全体を均質に加温
でき、居住者、家屋にとっても好条件となる。床下空
間に地面からの湿気が直接に供給されるのを防止でき、
結露の発生を抑制できる。床下空間の加熱を外部の熱
源により必要に応じて行え、効率よく加温できる。等の
特徴、効果がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る家屋の代表的一例を示す説明図、
第２図（ａ）、（ｂ）は空気の流れを説明するブロック
図、第３図、第４図（ａ）、（ｂ）は分散ダクトの例を
示す説明図、第５図は熱交換器の一例を示す説明図、第
６図、第７図は土間暖房部を説明する説明図、第８図
（ａ）〜（ｈ）、第９図はその他の実施例を示す説明図
である。 Ａ……家屋、１……小屋裏空間、２……居住空間、３…
…床下空間、４……気密断熱層、６……壁コレクター空
間、８……屋根コレクター空間、10……通気空間、12…
…熱交換器、14……給気口、15……換気扇、25……妻換
気口、26……土間暖房部、27……断熱層、28……補強ベ
ースコンクリート層、29……温水パイプ、30……土間コ
ンクリート層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】小屋裏空間、居住空間、床下空間を気密断
   熱層によって囲むと共に、該気密断熱層と外壁間には壁
   コレクター空間を形成し、また気密断熱層と屋根間には
   屋根コレクター空間を形成し、かつ、該壁コレクター空
   間と屋根コレクター空間を連通化し、また、前記気密断
   熱層と内壁間には床下空間と小屋裏空間とを連通化させ
   るための通気空間を形成すると共に、壁コレクター空間
   の下部と通気空間の下部を連通化し、また床下空間と居
   住空間とは給気口によって結ばれており、前記屋根コレ
   クター空間には集熱ダクト、床下空間には分散ダクト、
   居住空間には換気扇を配設すると共に家屋内部の任意位
   置に熱交換器を配設し、かつ家屋の内外部を結ぶ吸排気
   口を少なくとも１ケ所形成し、また小屋裏空間には弁機
   構を伴った妻換気口を形成しており、該吸排気口と熱交
   換器、集熱ダクトと分散ダクト、換気扇と熱交換器をそ
   れぞれパイプによって連結し、しかも、該集熱ダクトは
   家屋の外部と分散ダクトに通じるパイプとの連結が切り
   換え可能とし、かつ、床下空間における土間を硬質のプ
   ラスチックフォーム等からなる断熱層と、補強ベースコ
   ンクリート層、温水パイプ配管、そしてこの温水パイプ
   を埋設する土間コンクリート層の順に積層した土間暖房
   部としたことを特徴とする家屋。