JP3187707B2 - 構築物の冷暖房・換気システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の冷暖房・
換気システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な木造建築物では、気密性
が悪く比較的隙間風が多く吹き込むこと並びに断熱性能
が劣っていること等のため、居室どうしの間で温度差が
大きくなってしまう、あるいは冷暖房の効率が悪くなる
といった問題があった。このような問題に対処するため
に、建築物自体の高断熱化・高気密化が押し進められる
ようになった。しかしながら、建築物において、高気密
化が進むと自然換気が少なくなることから、室内汚染が
進むという新たな問題が生じた。このため、例えば図４
に示すような換気システム１を導入し、居室等を強制的
に換気することも行われている。上記の換気システム１
では、換気用の送風機２を用い、一階の天井裏側に配置
した横ダクト３Ａあるいはこの水平ダクト３Ａから立ち
上がる縦ダクト３Ｂを介し、それらダクト３Ａ，３Ｂに
つながる吸込口４，…から室内の空気を強制的に吸引し
て外部へ排出するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来の換気システムでは、次の欠点があった。すな
わち、外気を取り入れるため外壁５に吸気口６を設ける
必要があるが、この吸気口６を設けた居室あるいは非居
室では、外部から冷気あるいは熱気が直接侵入するた
め、他の室との間で大きな温度差が生じる等の室内環境
が阻害される問題が生じていた。一方、住宅を設計する
場合、プライバシーの確保及び個室化への強い要望等が
あり、間仕切り壁等で住空間を幾つかに仕切ることがあ
る。このとき、ドア部分にガラリ（通気口）を設け、居
室間の通気（風）を確保する工夫がされることもある
が、このような手段を講じても、冷暖房をする居室とし
ない居室との間で温度差が生じてしまい、そのような居
室間を行き来するときに居住者が不快感を覚えるという
問題もある。また、暖房手段として既存の床暖房を用い
る場合では、床面だけの一面輻射であるため不均一な輻
射暖房となり、思ったほど快適な住空間は得られない。
といって、ストーブ等のその他の暖房設備を用いるにし
ても、基本的には部分的な暖房であるために、一つの居
室内において上下及び水平方向に温度差が発生してしま
う。ちなみに、上記のように居室同士の間で温度差があ
る場合、あるいは一つの居室内での温度差がある場合、
躯体内において結露等が生じ、カビ、ダニの発生を招く
おそれもある。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、各居室間における温度差及び一つの居室内に
おいても上下、水平の温度差をなくし、住空間の快適性
を確保できる建築物の冷暖房・換気システムを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明では、それぞれ気密材が併設
される土間断熱材、外壁断熱材並びに天井断熱材によっ
て前後左右及び上下を気密的に囲まれて建築物の内部に
住空間が形成され、この住空間内に、床材、内壁材並び
に天井材等の内装材によって囲まれる部屋が設けられ、
住空間を形成する前記断熱材と前記部屋を形成する前記
内装材との間に隙間が形成されて、互いに連通する床下
空気層、壁躯体内空気層、天井上空気層からなる躯体内
空気層が形成され、前記部屋と前記躯体内空気層を冷暖
房並びに換気する空調手段が設けられ、前記躯体内空気
層に空調手段の吹出口と吸入口がそれぞれ配置され、前
記空調手段は空調器で構成され、しかも、空調器は前記
躯体内空気層（３９）を構成する１階天井上空気層（３
８）に配置されていることを特徴とする。請求項２記載
の発明では、前記床下空気層には放熱器が配置されてい
ることを特徴とする。請求項３記載の発明では、前記放
熱器と前記土間断熱材との間には土間コンクリートが打
設されていることを特徴とする。請求項４記載の発明で
は、外装材と前記外壁断熱材との間には隙間が設けられ
て外壁通気層が形成されていることを特徴とする。請求
項５記載の発明では、前記外壁通気層の下部には外気に
連通する空気流入口が設けられているとともに、外壁通
気層の上部には外気に連通する空気流出口が設けられて
いることを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、建築物の内部に断熱材で
囲まれた気密性の高い住空間を形成し、この住空間の内
部に躯体内空気層を介して部屋を設けるとともに、空調
手段によって部屋のみならず躯体内空気層も空調するの
で、部屋を構成する天井材、床材、内壁材をも暖めたり
冷やしたりする。したがって、前後左右及び上下の６面
全体からの理想的な輻射的効果によって、各居室間にお
ける温度差並びに一つの居室内においても上下及び水平
方向の温度差をなくし、温度差の少ない快適な住空間が
得られることとなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明にかかる冷暖房・換
気システムを備えた建築物を示す。この建築物は、地盤
に敷設された基礎１１上に構築されるもので、基礎１１
上に立設される柱、及びこれら柱間に渡される梁によっ
て躯体が構成され、この躯体の外周側に例えば、モルタ
ル壁、サイディング壁等の外壁１２が設けられるととも
に、躯体の上側に例えば金属板、かわら屋根、スレート
屋根材等からなる屋根１３が設けられている。

【０００８】建築物の内部には、土間断熱材２１、外壁
断熱材２２、天井断熱材２３によって前後左右及び上下
を囲まれて住空間２５が形成されている。上記断熱材２
１、２２、２３の内側には気密材２６，２７，２８が設
けられており、これにより、住空間２５は高気密化が確
保されている。なお、断熱材２１，２２，２３と気密材
２６，２７，２８は別々に設けてもあるいはパネル化し
て一体的に設けてもよい。

【０００９】住空間２５の内部には、複数の部屋３０
が、床材３１、内壁材３２及び天井材３３等の内装材に
よって囲まれて画成されている。ここでは、部屋３０，
…が上下に２段に設けられる２階建て構造になってお
り、住空間２５を画成する前記断熱材２１，２２，２３
と前記部屋３０を画成する前記床材３１，内壁材３２及
び天井材３３等の内装材との間には隙間が設けられて、
互いに連通する床下空気層３４、壁躯体内空気層３５、
天井上空気層（２階天井上空気層）３６が形成されてい
る。また、複数の部屋３０の内壁材の間、並びに、１階
の部屋３０の天井材３３と２階の部屋３０の床材３１と
の間にはそれぞれ隙間が設けられ、これにより、間仕切
空気層３７並びに１階天井上空気層３８がそれぞれ形成
されている。そして、それら床下空気層３４、壁躯体内
空気層３５、天井上空気層３６、間仕切空気層３７及び
１階天井上空気層３８はそれぞれ互いに連通されて躯体
内空気層３９が形成されている。なお、各部屋３０の例
えば床近傍の内壁にはガラリ等の開口２９が設けられ、
これにより各部屋３０と躯体内空気層３９とはそれぞれ
連通している。

【００１０】躯体内空気層３９を構成する前記１階天井
上空気層３８には、前記複数の部屋３０，…と前記躯体
内空気層３９を同時に冷暖房並びに換気する空調器４０
が設けられている。空調器４０は、冷暖房用のコイル、
除塵用のフィルタ、送風機等を備えてなるものであり、
塵埃が取り除かれて所定の温湿度になるように調整され
た空気を、該空調器４０から延びる給気ダクト４１及び
それから分岐されて主要な部屋（居室３０Ａ，３０Ｂ，
…）に開口された吹出口４１ａ，…を通じて供給する一
方、所定の部屋３０に設けられた吸入口４２ａ，…から
空気を吸い込み、排気ダクト４２を通じて回収するよう
になっている。また、前記居室３０Ａ，３０Ｂ，…に開
口された吹出口４１ａに通じる給気ダクト４１には調整
ダンパ４３が介装され、該調整ダンパ４３が介装される
給気ダクト４１から分岐する給気ダクト４４には前記躯
体内空気層３９、具体的には１階天井上空気層３８と２
階天井上空気層３６にそれぞれ開口する吹出口４４ａが
設けられる。そして、前記調整ダンパ４３は前記居室３
０Ａ，３０Ｂ，…に設けられた温度センサ３０ａからの
信号によって開度調整され、例えば、吹出口４１ａ，…
から各居室３０Ａ，３０Ｂ，…へ供給する空気が絞られ
た際には余分な空気は、給気ダクト４４につながる躯体
内吹出口４４ａから躯体内空基層３９へ供給されるよう
になっている。

【００１１】また、空調器４０の前記排気ダクト４２と
外気取り入れダクト４５との間も調整ダンパ４６が介装
され、この調整ダンパ４６の開度は外気温度センサ４６
ａの出力信号に基づき調整される。すなわち、取り入れ
ダクト４５から流入する外気による空調負荷が大きい場
合には、調整ダンパ４６が絞られて前記排気ダクト４２
から流入する回収空気量が増し、逆に、前記空調負荷が
小さい場合には、調整ダンパ４６は所定開度まで開かれ
て、外気取り入れダクト４５から流入する空気量は増え
る。なお、空調器４０で取り入れられる外気量に匹敵す
る空気は、外気用排気ダクト４７によってその先端の排
出口４７ａから外部へ排出される。なお、４８は躯体内
空気層３９に開口されて空調器４０につながる空気吸込
口である。

【００１２】５０は前記床下空気層３４に配置された放
熱器である。この放熱器５０には温水管が張り巡らさ
れ、この温水管内をボイラ５１によって加熱された温水
が通ることによって、床下空気層３４を暖めるようにな
っている。なお、ボイラ５１の出力は、床下空気層３４
に設けられた温度センサ５１ａの出力信号によって調整
される。前記土間断熱材２１と前記放熱器５０との間に
は土間コンクリート５３が打設されている。具体的に
は、前記基礎１１の間にはフーチン１１ａと同じ高さ位
置に前記土間断熱材２１が配置され、この土間断熱材２
１の上側に前記土間コンクリート５３が打設されてい
る。なお、５４は基礎の外側に配置された基礎気密材、
５５は基礎外側仕上げである。

【００１３】前記外壁１２と前記外壁断熱材２２との間
には隙間が設けられて外壁通気層６０が形成されてい
る。この外壁通気層６０には、前記基礎外側仕上げ５５
と水切材６２との間に形成された空気流入口６３から外
気が流入されるとともに、外壁通気層６０内の空気が小
屋裏換気口６４から外部へ流出され、これにより、自然
換気がされるようになっている。なお、この住宅の外壁
部分等に使用される開口部（サッシ、ドア等）は断熱、
気密性の高いものが用いられる。

【００１４】次に、上記構成の建築物の冷暖房・換気シ
ステムの作用について、冬季と夏季とに分けてそれぞれ
説明する。 〈冬季の場合〉ボイラ５１により暖められた温水を放熱
器５０に循環させ、床下空気層３４を例えば約２５℃に
なるように加温する。このとき、床下空気層３４の加温
された空気は、壁躯体内空気層３５、間仕切空気層３７
を通って、１階天井上空気層３８及び２階天井上空気層
３６へ達する。すなわち、温度センサ５１ａによって制
御されるボイラ５１を介して放熱器５０へ熱が供給され
るが、この放熱器から発散される熱は、床下空気層３
４、壁躯体内空気層３５、間仕切空気層３７等の躯体内
空気層３９を均一に暖める。このように躯体内空気層３
９を暖めた熱が、ひいては各部屋３０の床材３１、内壁
材３２、天井材３３等の内装材を暖めることとなり、こ
の結果、内装材の表面温度を均一化し、住空間２５に存
する人に対して全体的な輻射暖房効果をもたらす。

【００１５】一方、居室３０Ａ，３０Ｂ，…内の換気は
空調器４０を介して行われる。また、居室３０Ａ，３０
Ｂ，…に吹き出された空気のうち余剰分は例えば内壁材
や床材の開口２９から、床下空気層３４あるいは１階天
井上空気層３８に排出され、壁躯体内空気層３５または
間仕切空気層３７及び１階天井上空気層３８等を経由
し、空調器４０の躯体内吸入口４８から空調器４０内へ
吸い込まれる。これにより、対流効果及び除湿効果をも
たらす。

【００１６】ここで、空調器４０から吹き出される空気
の流れを、１階の居室３０Ａを例にあげて説明すると、
居室３０Ａの上部吹出口４１ａから例えばボリューム
「３」の空気が吹き出され、かつ、居室３０Ａの上部吸
入口４２ａからボリューム「２」の空気が吸い込まれる
とすると、居室３０Ａの下部に設けられた開口２９から
はボリューム「３」からボリューム「２」を引いた残り
のボリューム「１」の空気が排出される。そして、この
排出されたボリューム「１」の空気が、床下空気層３
４、壁躯体内空気層３５または間仕切空気層３７、１階
天井上空気層３８を通って躯体内吸入口４８から空調器
４０内へ吸い込まれるのである。

【００１７】なお、空調器４０は補助暖房としての役割
を併せ持ち、居室３０Ａ，３０Ｂ，…の吹出口４１ａか
ら温風を吹き出させることもできる。また、居室３０
Ａ，３０Ｂ，…内の温度センサ３０ａの出力信号に基づ
き制御される調整ダンパ４３の開度が絞られて居室３０
Ａ，３０Ｂ，…へ供給される空気量が減少したときに
は、余剰空気は躯体内吹出口４４ａから１，２階天井上
空気層３８，３６へそれぞれ吹き出される。また、前記
放熱器５０より放熱された熱は土間コンクリート５３に
蓄熱されることとなり、ボイラ５１が作動していない時
においても、この土間コンクリート５３に蓄熱された熱
が発散され、躯体内の温度が低下するのを防止する。さ
らに、前記基礎外側仕上げ５５と水切材６２との間に形
成された空気流入口６３から流入する外気は、外壁通気
層６０を通って上方の小屋裏換気口６４から外部へ流出
されるが、このとき、外壁１２あるいは外壁断熱材２２
の内部結露の発生を未然に防止する。

【００１８】〈夏季の場合〉空調器４０により、まず、
吹出口４１ａから空調空気を供給するとともに、吸入口
４２ａから室内の空気を吸い込むことで、居室３０Ａ等
を急冷する。その際に余剰空気は、床近傍に設けた開口
２９からわずかに居室外に流出するが、この流出した空
気は、床下空気層３４、壁躯体内空気層３５または間仕
切空気層３７、２階天井上空気層３６を通って１階天井
上空気層３８に至る。つまり、躯体内空気層３９を循環
し、そこから躯体内吸入口４８を通って空調器４０内に
吸い込まれる。これにより、躯体内空気層３９も冷房さ
れることとなり、対流効果及び除湿効果がもたらされ
る。

【００１９】そして、居室内が所定温度まで下がると、
その旨を温度センサ３０ａが検出し、該温度センサ３０
ａから発せられる信号に基づき調整ダンパ４３の開度が
絞られる。これに伴い、居室３０Ａ，…内へ吹き出され
る調和空気の吹出量が減少する一方、躯体内吹出口４４
ａから吹き出される調和空気の吹出量が増す。このよう
に空調開始時点で、居室３０Ａ，３０Ｂ，…内の温度を
急速に下げることができ、かつ、居室が所定温度まで下
がった後は、躯体内空気層３９の温度を徐々に居室３０
Ａ，３０Ｂ，…内の温度と同程度まで下げることができ
る。躯体内空気層３９の温度が居室３０Ａ，３０ｂ，…
と同程度まで下がると、部屋３０，…を構成する床材３
１、内壁材３２、天井材３３の温度も同時に下がり、そ
れらの表面温度の均一化が図れ、もって、住空間２５に
存する人に対して全体的な輻射冷房効果をもたらす。

【００２０】また、外壁１２が日射により相当温度まで
加温されるが、外側通気層６０は、下側の空気流入口６
３から空気が流れ込む一方、上方の小屋裏換気口６４か
ら外部へ流出されることで自然循環されることとなり、
このとき、外壁１２に収集されがちな日射熱を効率良く
外部へ排出することができる。

【００２１】なお、前記した実施の形態では、外側通気
層６０の上部を外部へ連通させるのに小屋裏換気口６４
を利用しているが、これに限られることなく、外壁１２
の上部に開口を設け、この開口を利用してもよい。ま
た、前記した実施の形態では、住空間２５に部屋３０，
…を複数設けているが、これに限られることなく、部屋
３０，…は一つでもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は以下の優れ
た効果を奏する。請求項１記載の発明によれば、それぞ
れ気密材が併設される断熱材によって前後左右及び上下
を気密的に囲まれて建築物の内部に住空間が形成され、
この住空間内に内装材によって囲まれる部屋が設けら
れ、住空間を形成する断熱材と部屋を形成する内装材と
の間に隙間が形成されて躯体内空気層が形成され、空調
手段によって、前記部屋のみならず躯体内空気層も冷暖
房並びに換気しているため、部屋を構成する天井材、床
材、内壁材等の内装材も冷暖房することとなり、したが
って、部屋の前後左右及び上下の６面全てが輻射面とな
って、各居室間における温度差並びに一つの居室内にお
いても上下及び水平方向の温度差をなくすることができ
る。この結果、温度差の少ない快適な住空間が得られ
る。また、建築物全体の熱容量を有効利用することがで
き、時間的に温度変化の少ない冷暖房が行える。さら
に、躯体内特に床下空気層等も空調しているので、土台
の腐食を防止できかつ内部結露も防止できる。また、前
記躯体内空気層に空調手段の吹出口と吸入口がそれぞれ
配置されているので、躯体内空気層を直接冷暖房できる
ので、躯体内空間を早期に所定温度に制御できる。ま
た、空調手段は空調器で構成され、しかも、空調器は前
記躯体内空気層を構成する１階天井上空気層に配置され
ているので、居室等に空調手段を配置する場合に比べ
て、空間の有効利用が行え、居室等を広く使うことがで
きる。請求項２記載の発明によれば、前記床下空気層に
は放熱器が配置されているので、この放熱器が主熱源と
なって暖房を行うことができ、もって、住空間全体の快
適な暖房を実現できる。なお、放熱器の熱源が不足して
いる場合には空調手段が熱源を補う。請求項３記載の発
明では、前記放熱器と前記土間断熱材との間には土間コ
ンクリートが打設されているので、放熱器より発散され
る熱を土間コンクリートで蓄積することができ、放熱器
を停止させた後に住空間の温度が急速に下がるのを防止
できる。請求項４記載の発明では、外装材と前記外壁断
熱材との間には隙間が設けられて外壁通気層が形成され
ているので、この空間を換気用として利用することがで
き、もって、内部結露の防止並びに夏季において日射熱
が住空間に侵入するのを防止できる。請求項５記載の発
明では、前記外壁通気層の下部には外気に連通する空気
流入口が設けられているとともに、外壁通気層の上部に
は外気に連通する空気流出口が設けられているので、外
壁通気層の自然換気が行え、内部結露の防止並びに夏季
において日射熱が住空間に侵入するのをより一層防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す冷暖房・換気システ
ムを備えた建築物の縦断面図である。

【図２】図１に示す冷暖房・換気システムを備えた建築
物の冬季における空気及び熱のの流れを示す縦断面図で
ある。

【図３】図１に示す冷暖房・換気システムを備えた建築
物の夏季における空気及び熱のの流れを示す縦断面図で
ある。

【図４】従来の冷暖房・換気システムを備えた建築物を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１ 基礎 １２ 外壁 １３ 屋根 ２１ 土間断熱材 ２２ 外壁断熱材 ２３ 天井断熱材 ２５ 住空間 ２６，２７，２８ 気密材 ３０ 部屋 ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 居室 ３１ 床材 ３２ 内壁材 ３３ 天井材 ３４ 床下空気層 ３５ 壁躯体内空気層 ３６ 天井上空気層 ３７ １階天井上空気層 ３９ 躯体内空気層 ４０ 空調器 ４１ 給気ダクト ４２ 排気ダクト ４３，４６ 調整ダンパ ４４ａ （躯体内）吹出口 ４８ （躯体内）吸入口 ５０ 放熱器 ５１ ボイラ ５３ 土間コンクリート ６０ 外壁通気層 ６２ 空気流入口 ６４ 小屋裏換気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 修 東京都品川区大井一丁目23番３号 フク ビ化学工業株式会社 東京支店内 (72)発明者 佐藤 英俊 東京都品川区大井一丁目23番３号 フク ビ化学工業株式会社 東京支店内 (56)参考文献 特開 平８−74342（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82089（ＪＰ，Ａ) 登録実用新案3017771（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 3/044 E04B 1/74 F24F 7/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ気密材（２６，２７，２８）が
   併設される土間断熱材（２１）、外壁断熱材（２２）並
   びに天井断熱材（２３）によって前後左右及び上下を気
   密的に囲まれて建築物の内部に住空間（２５）が形成さ
   れ、 この住空間内に、床材（３１）、内壁材（３２）並びに
   天井材（３３）等の内装材によって囲まれる部屋（３
   ０，…）が設けられ、 住空間を形成する前記断熱材と前記部屋を形成する前記
   内装材との間に隙間が形成されて、互いに連通する床下
   空気層（３４）、壁躯体内空気層（３５）、天井上空気
   層（３６）からなる躯体内空気層（３９）が形成され、 前記部屋と前記躯体内空気層を冷暖房並びに換気する空
   調手段（４０）が設けられ、 前記躯体内空気層に空調手段の吹出口（４４ａ）と吸入
   口（４８）がそれぞれ配置され、 前記空調手段は空調器で構成され、しかも、空調器は前
   記躯体内空気層（３９）を構成する１階天井上空気層
   （３８）に配置されていることを特徴とする 構築物の冷
   暖房・換気システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の構築物の冷暖房・換気
   システムにおいて、 前記床下空気層には放熱器（５０）が配置されているこ
   とを特徴とする構築物の冷暖房・換気システム。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の構築物の冷暖房・換気
   システムにおいて、前記放熱器と前記土間断熱材との間
   には土間コンクリート（５３）が打設されていることを
   特徴とする構築物の冷暖房・換気システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の構築物
   の冷暖房・換気システムにおいて、 外装材（１２）と前記外壁断熱材（２２）との間には隙
   間が設けられて外壁通気層（６０）が形成されているこ
   とを特徴とする構築物の冷暖房・換気システム。
5. 【請求項５】 請求項４記載の構築物の冷暖房・換気シ
   ステムにおいて、 前記外壁通気層の下部には外気に連通する空気流入口
   （６３）が設けられているとともに、外壁通気層の上部
   には外気に連通する空気流出口（６４）が設けられてい
   ることを特徴とする構築物の冷暖房・換気システム。