(57)【要約】【課題】夏季及び冬季において壁内の結露を防止し、且つ、省エネルギーに寄与することができる壁内空調システムを提供する。【解決手段】外壁２２と内壁２４との間に断熱壁２３が配置され、外壁２２と断熱壁２３との間に設けられる第１通気層３１と、断熱壁２３と内壁２４との間に設けられる第２通気層３２と、内壁２４に積層されて第２通気層３２の側に配置される防湿シート３３と、防湿シート３３に積層されて第２通気層３２の側に配置される発熱体３４と、第２通気層３２の空気を屋外に排出する送風部４１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁と内壁との間に断熱壁が配置され、
前記外壁と前記断熱壁との間に設けられる第１通気層と、
前記断熱壁と前記内壁との間に設けられる第２通気層と、
前記内壁に積層されて前記第２通気層の側に配置される防湿シートと、
前記防湿シートに積層されて前記第２通気層の側に配置される発熱体と、
前記第２通気層の空気を屋外に排出する送風部と、を備える壁内空調システム。
【請求項２】
前記防湿シートと前記発熱体との間にゼーベック素子が積層されている請求項１に記載の壁内空調システム。
【請求項３】
前記外壁の屋外側に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第１計測部と、
前記内壁の室内側に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第２計測部と、
前記第１計測部及び第２計測部の計測データに基づいて前記発熱体及び前記送風部のうち少なくとも一方を作動させる制御部と、を備える請求項１又は２に記載の壁内空調システム。
【請求項４】
前記第１通気層及び前記第２通気層のうち少なくとも一方に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第３計測部を備え、
前記制御部は、前記第３計測部を含む各計測部の計測データに基づいて前記発熱体及び前記送風部のうち少なくとも一方を作動可能に構成されている請求項３に記載の壁内空調システム。
【請求項５】
前記発熱体は、熱媒が流通する熱媒流路を有し、前記熱媒として温水が利用可能に構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の壁内空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高気密高断熱住宅における壁内空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高気密高断熱住宅において、外壁と内壁との間に通気層を設けたものがある。通気層の存在により、冬季に住宅の外壁から流入する湿り空気を内壁まで侵入させることなく、通気層を介して壁外へ湿り空気を排出することができる。また、特許文献１には、透湿性の異なるシートを用いることで、夏季に発生する壁内の結露を防止する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２４２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、夏季は室内において冷房が行われ、冬季は室内において暖房が行われる。こうした室内環境の場合、特許文献１に記載の技術では、内壁側に半透湿シートを設けられているため、夏季には屋外側から室内側に湿り空気が流入し、冬季には室内側から屋外側に湿り空気が流出するようになる。そうなると、夏季においては室内が高湿度になり、冬季においては室内が低湿度になる。そのため、対応策として、湿り空気の流入及び流出に応じて、室内に除湿や加湿を別途行う必要があり、エネルギー使用量が増大することになる。
【０００５】
そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、夏季及び冬季において壁内の結露を防止し、且つ、省エネルギーに寄与することができる壁内空調システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る壁内空調システムの特徴構成は、
外壁と内壁との間に断熱壁が配置され、
前記外壁と前記断熱壁との間に設けられる第１通気層と、
前記断熱壁と前記内壁との間に設けられる第２通気層と、
前記内壁に積層されて前記第２通気層の側に配置される防湿シートと、
前記防湿シートに積層されて前記第２通気層の側に配置される発熱体と、
前記第２通気層の空気を屋外に排出する送風部と、を備える点にある。
【０００７】
本特徴構成によれば、夏季、冬季、及び、梅雨時において壁内結露を防止することができる。具体的に説明すると、夏季では、居室内において冷房が行われて室内が屋外よりも低温になるため、湿り空気は高温側の外壁側から低温側の内壁側に向けて流れるようになる。しかし、内壁には第２通気層の側に防湿シートが積層されているので、湿り空気は防湿シートにより内壁側への流入が防止される。ただし、第２通気層に流入した空気は第１通気層から第２通気層におけて流れる際に冷却されるため、第２通気層において結露が発生する可能性がある。これに対し、本構成では、第２通気層に対向する位置に発熱体が備えられ、さらに第２通気層の空気を屋外に排出する送風部が備えられているので、第２通気層に流入した空気は発熱体で加熱しつつ送風部を作動させることで屋外に排出することができる。これにより、夏季において壁内の結露を防止することができる。また、夏季において、防湿シートによって屋外側から室内側への湿り空気の流入が防止されるため、室内は屋外から湿り空気が流入しない状態で除湿することができる。その結果、壁内空調システムは省エネルギーにも寄与することができる。
【０００８】
一方、冬季では、居室内において暖房が行われて室内が屋外よりも高温になるため、湿り空気は高温側の内壁側から低温側の外壁側に向けて流れるようになる。しかし、本構成では、内壁には第２通気層の側に防湿シートが積層されているので、湿り空気は防湿シートにより外壁側への流出が防止される。ただし、第２通気層に向けて流出した空気は第２通気層から第１通気層におけて流れる際に冷却されるため、第１通気層において結露が発生する可能性がある。これに対し、本構成では、第２通気層から第１通気層に向けて流れる空気は、発熱体で加熱しつつ外気流によって屋外に排出することができるので、冬季においても壁内の結露を防止することができる。また、冬季において、防湿シートによって室内側から屋外側への湿り空気の流出が防止されるため、室内は屋外に湿り空気が流出しない状態で加湿することができる。その結果、壁内空調システムは省エネルギーにも寄与することができる。
【０００９】
また、梅雨の時期においては、室内と屋外とは気温差が小さいが、湿度は室内よりも屋外の方が高くなることから、湿り空気は高湿側の外壁側から低湿側の内壁側に向けて流れるようになる。しかし、内壁には第２通気層の側に防湿シートが積層されているので、湿り空気は防湿シートにより内壁側への流入が防止される。ただし、第１通気層及び第２通気層に流入した空気は壁内において冷却されることで、第１通気層及び第２通気層において結露が発生する可能性がある。これに対し、本構成では、第１通気層の空気は外気流によって屋外に排出することができ、第２通気層に流入した空気は送風部を作動させることで屋外に排出することができるので、梅雨の時期においても壁内の結露を防止することができる。
【００１０】
本発明に係る壁内空調システムの更なる特徴構成は、
前記防湿シートと前記発熱体との間にゼーベック素子が積層されている点にある。
【００１１】
ゼーベック素子は、物体の温度差によって電圧を発生させるゼーベック効果を発揮する素子である。したがって、本特徴構成によれば、ゼーベック素子の位置を基準として、外壁側の空気（外気）と内壁側の空気（内気）との間に大きな温度差が存在する場合に、ゼーベック素子によって起電力を発生させることができる。すなわち、夏季や冬季においてゼーベック素子によって起電力を発生させることができ、当該起電力を発熱体や送風部の電力として使用することができる。これにより、壁内空調システムは、省エネルギーにより一層寄与することができる。また、ゼーベック素子の起電力により、冬季において室内側と第２通気層側の温度差を徐々に小さくすることができる。
【００１２】
本発明に係る壁内空調システムの更なる特徴構成は、
前記外壁の屋外側に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第１計測部と、
前記内壁の室内側に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第２計測部と、
前記第１計測部及び第２計測部の計測データに基づいて前記発熱体及び前記送風部のうち少なくとも一方を作動させる制御部と、を備える点にある。
【００１３】
本特徴構成によれば、制御部は、屋外側及び室内側において計測された温湿度及び大気圧に基づいて通気層に結露が発生する可能性が高いときに、発熱体及び送風部のうち少なくとも一方を作動させることができる。こうした制御は、屋外側及び室内側において計測された温湿度及び大気圧から夫々の絶対湿度を算出し、夫々の絶対湿度に基づいて通気層の絶対湿度を換算することで可能になる。本構成により、冬季や夏季に関係なく、制御部によって、通気層に結露が発生する可能性が高いか否かを判断させることができる。また、制御部は、その結果に基づいて発熱体や送風部を作動させることで、通気層における結露の発生を未然に防ぐことができる。
【００１４】
本発明に係る壁内空調システムの更なる特徴構成は、
前記第１通気層及び前記第２通気層のうち少なくとも一方に設けられた温湿度及び大気圧を計測する第３計測部を備え、
前記制御部は、前記第３計測部を含む各計測部の計測データに基づいて前記発熱体及び前記送風部をのうち少なくとも一方作動可能に構成されている点にある。
【００１５】
本特徴構成によれば、第３計測部によって外壁と内側との間の通気層の温湿度及び大気圧を計測し、制御部は、第３計測部を含む各計測部の計測データに基づいて通気層に結露が発生する可能性が高いと判断されるときに、発熱体及び送風部をのうち少なくとも一方作動させることができる。こうした第３計測部を備えることで、通気層の絶対湿度を適正に検知することができるので、制御部において通気層に結露が発生する可能性が高いか否かを判断する上での精度が向上する。これにより、制御部は、発熱体及び送風部を効率よく作動させることができる。
【００１６】
本発明に係る壁内空調システムの更なる特徴構成は、
前記発熱体は、熱媒が流通する熱媒流路を有し、前記熱媒として温水が利用可能に構成されている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、発熱体は熱媒流路を流れる温水が熱媒になり、通気層の湿り空気の相対湿度を下げることができる。これにより、壁内の通気層において結露を防止することができる。発熱体の熱媒の温水は、例えば燃料電池等の排熱を利用して生成することができる。これにより、壁内空調システムにおいてエネルギーを効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】壁内空調システムを備えた住宅の一例を示す模式断面図である。
【図２】壁内空調システムを備えた住宅の壁部の断面図であって、夏季おける壁部の空気の流れを示す。
【図３】壁内空調システムを備えた住宅の壁部の断面図であって、冬季における壁部の空気の流れを示す。
【図４】壁内空調システムを備えた住宅の壁部の断面図であって、梅雨時期における壁部の空気の流れを示す。
【図５】壁内空調システムの制御に係るブロック図である。
【図６】第２実施形態の壁部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る壁内空調システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、住宅２１は、外壁２２と、内壁２４と、外壁２２と内壁２４との間に配置される断熱壁２３とを備えて構成されている。図２に示すように、壁内空調システム１は、外壁２２と断熱壁２３との間に第１通気層３１が設けられ、断熱壁２３と内壁２４との間は第２通気層３２が設けられている。また、内壁２４には第２通気層３２の側に防湿シート３３が積層され、防湿シート３３には第２通気層３２の側に発熱体３４が積層されている。すなわち、内壁２４には、第２通気層３２の側に防湿シート３３と発熱体３４とが順に積層されている。
【００２１】
防湿シート３３は、例えばポリエチレンフィルムによって構成されている。防湿シート３３は、例えば、透湿度が４．０［ｇ／ｍ２・２４時間］以下になるように調整されている。内壁２４の屋外側（第２通気層３２の側）に防湿シート３３が積層されることで、屋外側から室内側、及び、室内側から屋外側への湿り空気Ａの流出入を防止することができる。
【００２２】
発熱体３４は、電熱や発熱体３４の内部を流通する熱媒の熱を利用して発熱するよう構成されている。例えば、電気を使用する発熱体３４としては、抵抗素子を有する電気ヒータやＰＴＣヒータが挙げられる。また、熱媒として温水を使用する発熱体３４としては、銅管製の温水ラジエータが挙げられる。本実施形態では、発熱体３４は、熱媒が流通する熱媒流路（不図示）を有し、熱媒として温水が利用可能に構成されている。熱媒としての温水は、給湯器から供給する以外に、例えば燃料電池等の排熱を利用して加熱された水を用いることができる。熱媒として温水以外の他の物質を用いてもよい。
【００２３】
第２通気層３２の上流側には、第２通気層３２の空気を屋外に排出する送風部４１が備えられている。壁内空調システム１は、制御部４０（図５参照）を備え、制御部４０によって発熱体３４の作動と送風部４１の作動を制御している。なお、第１通気層３１の空気は第１通気層３１を流れる外気流によって屋外に排出することができる。なお、第２通気層３２の上流側の送風部４１に代えて、又は、送風部４１に加えて、第２通気層３２の下流側に送風部を配置してもよい。その場合には、第２通気層３２の下流側の送風部は、第２通気層３２を吸引して作用することになる。第２通気層３２の下流側の送風部によって、第２通気層３２に加えて第１通気層３１を吸引する構成でもよい。
【００２４】
上記構成により、夏季、冬季、及び、梅雨時において壁内結露を防止することができる。具体的に説明すると、夏季では、図２に示すように、居室内において冷房が行われて室内が屋外よりも低温になるため、湿り空気Ａ（矢印）は高温側の外壁２２側から低温側の内壁２４側に向けて流れるようになる。しかし、内壁２４には第２通気層３２の側に防湿シート３３が積層されているので、湿り空気Ａは防湿シート３３により内壁２４側への流入が防止される。ただし、第２通気層３２に流入した空気は第１通気層３１から第２通気層３２におけて流れる際に冷却されるため、第２通気層３２において結露が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態では、第２通気層３２に対向する位置に発熱体３４が備えられ、さらに第２通気層３２の空気を屋外に排出する送風部４１が備えられているので、第２通気層３２に流入した空気は発熱体３４で加熱しつつ送風部４１を作動させることで屋外に排出することができる。これにより、夏季においても壁内の結露を防止することができる。また、夏季においては、防湿シート３３によって屋外側から室内側への湿り空気Ａの流入が防止されるため、室内は屋外から湿り空気Ａが流入しない状態で除湿することができる。その結果、壁内空調システム１は省エネルギーにも寄与することができる。
【００２５】
一方、図３に示すように、冬季では、居室内において暖房が行われて室内が屋外よりも高温になるため、湿り空気Ａは高温側の内壁２４側から低温側の外壁２２側に向けて流れるようになる。しかし、内壁２４には第２通気層３２の側に防湿シート３３が積層されているので、湿り空気Ａは防湿シート３３により外壁２２側への流出が防止される。ただし、第２通気層３２に向けて流出した空気は第２通気層３２から第１通気層３１におけて流れる際に冷却されるため、第１通気層３１において結露が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態では、第２通気層３２から第１通気層３１に向けて流れる空気は、発熱体３４で加熱しつつ送風部４１を作動させることで外気流によって屋外に排出することができるので、冬季においても壁内の結露を防止することができる。また、冬季においては、防湿シート３３によって室内側から屋外側への湿り空気Ａの流出が防止されるため、室内は湿り空気Ａが屋外に流出しない状態で加湿することができる。その結果、壁内空調システム１は省エネルギーにも寄与することができる。
【００２６】
また、図４に示すように、梅雨の時期においては、室内と屋外とは気温差が小さいが、湿度は室内よりも屋外の方が高くなることから、湿り空気Ａは高湿側の外壁２２側から低湿側の内壁２４側に向けて流れるようになる。しかし、内壁２４には第２通気層３２の側に防湿シート３３が積層されているので、湿り空気Ａは防湿シート３３により内壁２４側への流入が防止される。ただし、第１通気層３１及び第２通気層３２に流入した空気は壁内において冷却されることで、第１通気層３１及び第２通気層３２において結露が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態では、第１通気層３１の空気は外気流によって屋外に排出することができ、第２通気層３２に流入した空気は送風部４１を作動させることで屋外に排出することができるので、梅雨の時期においても壁内の結露を防止することができる。
【００２７】
図２〜図４に示すように、外壁２２の屋外側に温湿度及び大気圧を計測する第１計測部５１が備えられており、内壁２４の室内側に温湿度及び大気圧を計測する第２計測部５２が備えられている。また、第１通気層３１及び第２通気層３２のうち少なくとも何れか一方に温湿度及び大気圧を計測する第３計測部５３を備えられている。本実施形態では、第１通気層３１に第３計測部５３として計測部５３ａを備え、第２通気層３２に第３計測部５３として計測部５３ｂを備えている。
【００２８】
図５に示すように、制御部４０は、第１計測部５１、第２計測部５２、及び第３計測部５３の計測データに基づいて発熱体３４及び送風部４１を作動させる。制御部４０は、屋外側、室内側、及び通気層（第１通気層３１及び第２通気層３２）において計測された温湿度及び大気圧に基づいて、夫々の絶対湿度を算出する。
【００２９】
そして、夏季では、制御部４０は、第２通気層３２の絶対湿度に基づいて室内側の温度環境下において第２通気層３２が結露するか否かを判定する。第２通気層３２に結露が発生すると判定されるときに、制御部４０は発熱体３４及び送風部４１を作動させる。
冬季では、制御部４０は、第１通気層３１の絶対湿度に基づいて室内側の温度環境下において第１通気層３１が結露するか否かを判定する。第１通気層３１に結露が発生すると判定されるときに、制御部４０は発熱体３４及び送風部４１を作動させる。
梅雨の時期では、制御部４０は、第１通気層３１及び第２通気層３２の絶対湿度に基づいて、屋外側の絶対湿度と室内側の絶対湿度とのうち、絶対湿度の高い方の温度環境下において第１通気層３１及び第２通気層３２が結露するか否かを判定する。第１通気層３１及び第２通気層３２に結露が発生すると判定されるときに、制御部４０は発熱体３４及び送風部４１を作動させる。
【００３０】
このように計測部５１，５２，５３によって温湿度及び大気圧を計測することで、制御部４０は、通気層３１，３２が結露するか否かを判定することができ、判定結果に基づいて発熱体３４及び送風部４１を作動させる。その結果、通気層３１，３２における結露の発生を未然に防ぐことができる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、図６に示すように、内壁２４の第２通気層３２の側において、防湿シート３３と発熱体３４との間にゼーベック素子３５が積層されている。ゼーベック素子３５は、物体の温度差によって電圧を発生させるゼーベック効果を発揮する素子である。ゼーベック素子３５はｐ型半導体とｎ型半導体が並列に接続された熱電変換素子であり、熱電変換素子として例えばＢｉ−Ｔｅ系の材料が使用されている。
【００３２】
本実施形態では、ゼーベック素子３５の位置を基準として、外壁２２側の空気（外気）と内壁２４側の空気（内気）との間に大きな温度差が存在する場合には、ゼーベック素子３５によって起電力を発生させることができる。すなわち、夏季や冬季において、ゼーベック素子３５によって起電力を発生させることができるため、当該起電力を発熱体３４や送風部４１の電力として使用することができる。これにより、壁内空調システム１は、省エネルギーにさらに寄与することができる。
【００３３】
〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、第３計測部５３として、第１通気層３１に計測部５３ａを備え、第２通気層３２に計測部５３ｂを備える例を示したが、第１通気層３１及び第２通気層３２に第３計測部５３を備えずに構成してもよい。この場合には、屋外側の第１計測部５１と室内側の第２計測部５２において温湿度及び大気圧を測定し、計測データから屋外側の絶対湿度と室内側の絶対湿度とを夫々算出する。
【００３４】
そして、制御部４０は、屋外側及び室内側の計測データ及び絶対湿度に基づいて、例えば以下のように制御を行う。夏季の場合は、制御部４０は、屋外側の絶対湿度に基づいて室内側の温度環境下で屋外側が結露するか否かを判定し、結露すると判定されたときに発熱体３４及び送風部４１を作動させる。冬季の場合は、制御部４０は、室内側の絶対湿度に基づいて屋外側の温度環境下で室内側が結露するか否かを判定し、結露すると判定されたときに発熱体３４及び送風部４１を作動させる。梅雨の時期では、制御部４０は、屋外側及び室内側のうち絶対湿度の低い方の温度環境下において絶対湿度が高い方が結露するか否かを判定し、結露すると判定されたときに発熱体３４及び送風部４１を作動させる。
【００３５】
尚、上記の制御形態は、第１計測部５１及び第２計測部５２の計測データに基づく制御の一例である。他の手法（例えば加重平均法等）を用いて、屋外側の絶対湿度と室内側の絶対湿度に基づいて通気層３１，３２の絶対湿度を推認して制御部４０で制御してもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態では、第２通気層３２の空気は送風部４１の作動によって屋外に排出し、第１通気層３１の空気は外気流によって屋外に排出する例を示したが、第１通気層３１の空気を屋外に排出する送風部を別途設けてもよいし、送風部４１によって第１通気層３１の空気を屋外に排出するよう構成してもよい。
【００３７】
（３）上記実施形態では、制御部４０が発熱体３４及び送風部４１を制御する例を示したが、例えば発熱体３４は一定温度の温水を流す形態にして制御部４０の制御対象から除外して、制御部４０が送風部４１のみを制御する構成でもよい。
【００３８】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１      ：壁内空調システム
２１    ：住宅
２２    ：外壁
２３    ：断熱壁
２４    ：内壁
３１    ：第１通気層
３２    ：第２通気層
３３    ：防湿シート
３４    ：発熱体
３５    ：ゼーベック素子
４０    ：制御部
４１    ：送風部
５１    ：第１計測部
５２    ：第２計測部
５３    ：第３計測部
５３ａ  ：計測部
５３ｂ  ：計測部
Ａ      ：湿り空気
【図１】
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【図２】
2020153087.tif 000004
【図３】
2020153087.tif 000005
【図４】
2020153087.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020153087.tif 000008