(57)【要約】【課題】一般の個人住宅などにおいて、屋内に空気の自然の流れを形成することで室内で温度の高くなる場所の空気のみを効率よく排気することができて排熱効率の向上を図ることができ、換気も効率よく行える空調方法および空調設備を得る。【解決手段】建物の床９に形成した空気取入口１１から内壁１２面の内側および屋根１の下側に沿う空気の流れを形成して壁面の内側および屋根下の空気を冷却するとともに、屋根下に形成したダクト３を通して排気口８から屋内の上部の空気を排気して屋内の排熱と換気とを行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の床に形成した空気取入口から壁面の内側および屋根の下側に沿う空気の流れを形成して壁面の内側および屋根下の空気を冷却するとともに、屋根下に形成したダクトを通して排気口から屋内の上部の空気を排気して屋内の排熱と換気とを行うことを特徴とする空調方法。
【請求項２】
屋根の頂部の下方をダクト板で仕切ってダクトとなる空間を形成し、このダクトの長さ方向で相対位置に適宜間隔で複数の空気取入用の小孔を形成し、ダクトの一部に排気口を形成し、建物の床に床下に開口する空気取入口を設けたことを特徴とする空調設備。
【請求項３】
前記小孔は天井板に沿う位置に形成した請求項２記載の空調設備。
【請求項４】
ファンまたはダンパーを有する外気取入ダクトを床下に開口する請求項２または請求項３記載の空調設備。
【請求項５】
前記ダクトの下方に床下空間に連通するダクトを接続することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の空調設備。
【請求項６】
屋根板の直下に、一方の端は軒先等に空気取入口として開口屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成してなる太陽熱集熱部を設け、この太陽熱集熱部に、集熱用ファンを内部に配設したハンドリングボックスを集熱ダクトを介して接続させ、さらに、ハンドリングボックスには床下への立下りダクトおよび屋外への排気ダクトを接続した請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の空調設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般の個人住宅などの建物の空調方法および空調設備、特に排熱と換気を行うものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
夏季に快適な室内空間を得るためには室内の空気を冷却する必要があるが、一般の個人住宅などの建物では、エアコンなどを設置して室内の空気を機械的手段によって強制的にエアコンに吸い込み、ここで冷媒によって冷却してから再び強制的に室内に吹出し、この循環により室内を冷房している。
【０００３】
前記従来技術は一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エアコンによる冷房では、当然のことではあるが冷房装置の設置が必要であるだけでなく、これを駆動するための電力も多量に必要となり、その分、屋外機から発生する熱で屋外の外気温度が上昇してその結果さらに大きな冷房能力を必要とするなどの悪循環が生じることもなる。
【０００５】
また、室内で温度の高い場所は外気特に日射を受ける面と接触している周囲の壁面の内側や屋根の下である天井付近であるにもかかわらず、室内の空気のほとんど全体を循環させており、排熱効率のよくないものになっている。
【０００６】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、一般の個人住宅などにおいて、屋内に空気の自然の流れを形成することで室内で温度の高くなる場所の空気のみを効率よく排気することができて排熱効率の向上を図ることができ、換気も効率よく行える空調方法および空調設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、建物の床に形成した空気取入口から壁面の内側および屋根の下側に沿う空気の流れを形成して壁面の内側および屋根下の空気を冷却するとともに、屋根下に形成したダクトを通して排気口から屋内の上部の空気を排気して屋内の排熱と換気とを行うことを要旨とするものである。
【０００８】
請求項１記載の本発明によれば、床に形成した空気取入口と屋根下に形成したダクトに開口する排気口とによって、床から壁面の内側にそって屋根下の排気口に向かう空気の自然の流れが建物内に形成され、夏季には床下の冷気が取り込まれて壁面の内側と屋根下とを冷却することで建物内の空気の温度が下げられる。また、建物内の暖かい空気は上昇するが、この暖気は屋根下の排気口から効率よく排出される。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、屋根の頂部の下方をダクト板で仕切ってダクトとなる空間を形成し、このダクトの長さ方向で相対位置に適宜間隔で複数の空気取入用の小孔を形成し、ダクトの一部に排気口を形成し、建物の床に床下に開口する空気取入口を設けたことを要旨とするものである。
【００１０】
請求項２記載の本発明によれば、建物の床に床下に開口する空気取入口から吸込まれた外気によって建物内に床から屋根下への上昇流が形成され、この上昇流によって建物内を上昇した暖気は屋根下に設けたダクト内に流入する。ダクト内では、相対位置に形成した空気取入用の小孔によって渦巻流が自然に形成されるので、ダクト内に吸込まれた暖気はこの渦巻流となってダクト端部の排気口から屋外に効率よく排出される。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、前記小孔は天井板に沿う位置に形成したことを要旨とするものである。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、建物内を上昇した暖気は対象位置に形成した小孔内に流入し、これによりダクト内に渦巻流が形成されて排気口に向かってスムーズに流れる。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、ファンまたはダンパーを有する外気取入ダクトを床下に開口することを要旨とするものである。
【００１４】
請求項４記載の本発明によれば、前記請求項２記載の作用に加えて、床下へはファンまたはダンパーを有する外気取入ダクトにより外気を積極的に取入れることができる。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、前記ダクトの下方に床下空間に連通するダクトを接続することを要旨とするものである。
【００１６】
請求項５記載の本発明によれば、屋根下部の棟の部分に形成した前記ダクトに流入する暖気を床下空間に連通するダクトに取り入れることで、冬季には暖気を棟側のダクトから床下空間に導き、ここから室内に送り出すことができる。これにより暖気を室内に取り入れることができて暖房効果が得られる。
【００１７】
請求項６記載の本発明は、屋根板の直下に、一方の端は軒先等に空気取入口として開口屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成してなる太陽熱集熱部を設け、この太陽熱集熱部に、集熱用ファンを内部に配設したハンドリングボックスを集熱ダクトを介して接続させ、さらに、ハンドリングボックスには床下への立下りダクトおよび屋外への排気ダクトを接続したことを要旨とするものである。
【００１８】
請求項６記載の本発明によれば、集熱時には、太陽光で加熱された金属板である屋根板が、空気流路へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクトに集められてから集熱用ファンによりハンドリングボックスに入り、ハンドリングボックスから立下りダクト内へ流下し、蓄熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間へ入る。この空気流通空間では加熱空気が床パネルを介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリ−トに蓄熱させるのと床吹出口から温風として直接室内へ吹出させるのとの３通りの暖房作用を行う。
【００１９】
このような太陽熱利用の集熱システムは、これを換気として見た場合は、押し込み型、いわゆる静圧型の換気となる。
【００２０】
前記請求項２の空調設備との組合せは、（１）太陽熱利用の集熱システムの運転停止時に該空調設備の運転を行なう、（２）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該空調設備の運転で排気のみを行なう、（３）夏の太陽熱利用の集熱システムの非集熱運転時（屋根集熱の空気を取り込まずに排気する）に該空調設備の運転を行なう、（４）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該空調設備の運転を行なう、の４タイプが選択できる。特に（１）と（３）は太陽熱利用の集熱システムと請求項２の空調設備との換気で年を通じて効率のよい換気が確保できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように本発明の空調方法および設備は、空気の自然の流れと建物の一部を空調設備に利用することで簡単な設備で冷暖房や換気を行うことができ、格別に冷暖房設備を設置する必要がなく、または、冷暖房設備を設置する場合でもその負荷を軽減でき、しかも効率よく２４時間もしくは通年行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の空調設備の第１実施形態を示す要部の縦断正面図、図２は同上縦断正面図で、屋根１の頂部（棟）の下方を断熱パネルなどで構成するダクト板２で仕切ってダクトとなる空間を形成する。
【００２３】
このダクト３は、長さ方向で相対位置に適宜間隔で複数の空気取入用の小孔４、５を形成したもので、例えば、一方側の小孔４は、屋根勾配と同じ勾配の天井板７に沿うようにして天井板７とダクト板２との隙間として形成し、他方の小孔５は前記ダクト板２の水平部の上方に隙間を存して別の水平板６を配置し、この隙間を利用して形成した。
【００２４】
小孔４と小孔５は相互に上下反対位置で、また、適宜間隔で並ぶ小孔４は、適宜間隔で並ぶ小孔５と千鳥状になるなど対称的に並ぶものとする。
【００２５】
図２、図４に示すように、ダクト３の端部に屋外に開口する排気口８を形成し、建物の床９に床下空間１０に開口する空気取入口１１を建物の内壁１２面近傍に位置させて設けた。図中１３は基礎コンクリートを示す。
【００２６】
前記排気口８は排気ダクト２０を接続して屋外に開口するものであり、その途中にファン内蔵のファンボックス２１を介在させて強制排気とすることもできる。
【００２７】
建物内の一階と二階とは階段室１４で連通させるとともに、一階の天井部に二階の床に連通する連通口１５を設ける。
【００２８】
さらに、ファン１６またはダンパーを有する外気取入ダクト１９を床下に開口した。図示の例では外気取入ダクト１９の先端は屋外で立上がり、外気取入口１９ａを形成し、また、後端にはファンベクターや加温コイル等の加温手段２４を配設してもよい。なお、外気取入ダクト１９の途中を地中を通してもよい。
【００２９】
次に作用について説明する。夏季には、外気取入ダクト１９により外気を床下に取入れ、この外気は基礎コンクリート１３等で冷却する。この場合、加温手段２４は運転させない。このようにした床下空間１０の冷気が空気取入口１１から一階の室内に取り入れられ、この外気の一部は内壁１２の内側にそって上昇し連通口１５から二階の室に流入し、さらに内壁１２にそって上昇し、その後、天井板７にそって棟の方向に上昇し、棟に形成されているダクト３の小孔４からダクト３内に流入する。
【００３０】
この内壁１２にそって上昇する間に、太陽熱によって加熱された壁面の内側を冷却し、室内の温度を下げる働きをする。また、天井板７にそって上昇する間に、加熱された屋根の内側の温度を下げる働きをする。
【００３１】
空気取入口１１から一階の室内に取り入れられた冷気の残りは、一階の室から階段室１４を通って二階の室に流入し、天井板７にそって上昇した後、ダクト３の別の小孔５からダクト３内に流入する。
【００３２】
小孔４、５からダクト３内に吸込まれる空気は、室内で熱交換された後の暖気であり、最も暖められた部分の空気のみがダクト３内に流入することになる。
【００３３】
そして、図４にも示すように、ダクト３内に吸込んだ空気は、相対位置に形成した小孔４、５によるトルネード効果で旋回しながら流れ、ダクト３内に渦巻流を生成する。この渦巻流は中心部が低圧で空気の流れがより速くなり、流量を増加させることができる。よって、最も加熱された部分の暖気のみを効率よくダクト３内に吸込み、排気口８から屋外に排出することができる。また、ファンボックス２１の負担を軽減できる。
【００３４】
以上のようにして夏季には、特に夜間に冷却された床下空間１０内の冷気と、自然の空気の流れを利用して特に加熱されやすい内壁面と屋根下の温度を下げて排熱することができる。特に、内壁１２の内側や屋根１の下の暖められた空気を排出することだけで、室温を全体的に下げることができる。
【００３５】
冬季には加温手段２４を作用させ、または、地中を通すことで温め、暖かい空気を空気取入口１１から一階の室内に取り入れる。
【００３６】
この外気の一部は内壁１２の内側にそって上昇し連通口１５から二階の室に流入し、さらに内壁１２にそって上昇し、その後、天井板７にそって棟の方向に上昇し、棟に形成されているダクト３の小孔４からダクト３内に流入する。
【００３７】
この内壁１２にそって上昇する間に、壁面の内側を温め、また、天井板７にそって上昇する間に、屋根の内側を温める。
【００３８】
空気取入口１１から一階の室内に取り入れられた温気の残りは、一階の室から階段室１４を通って二階の室に流入し、天井板７にそって上昇した後、ダクト３の別の小孔５からダクト３内に流入する。
【００３９】
図３は第２実施形態を示し、第１実施形態の構成に加えて、前記ダクト３の下方に床下空間１０に連通するダクト１７を接続し、このダクト１７内にファン１８を配設する。この第２実施形態の場合は、棟に形成したダクト３に流入した暖気をファン１８によりダクト１７内を流下させて床下空間１０内に送り込む。
【００４０】
これにより、特に冬季には床面下が暖められ、さらに、床下空間１０に送り込んだ暖気を空気取入口１１から温風として室内に直接吹出すことで室内の暖房と換気を行う。
【００４１】
図５〜図９は第３実施形態を示すもので、前記実施形態の構成に加えて、太陽熱の集熱部分として、カラー鉄板の金属製屋根板３１の直下に屋根勾配を有する空気流路３２を形成した。この空気流路３２の下側は断熱で遮蔽し、また、この空気流路３２の一方の端は軒先等に空気取入口３３として開口した。さらに空気流路３２の他方の端は屋根の高い部分に位置させて空気流出口とし、これに集熟ダクトとしての棟ダクト３４に連通させる。
【００４２】
本実施形態では、棟ダクト３４は屋根の外側に設置するものとして示したが、小屋裏等屋根の内側に設けてもよい。
【００４３】
このような屋根で集熱した太陽熱を蓄熱・放熱する部分として、土間コンクリート４１を床下蓄熱体として利用する。そのため、土間コンクリート４１と床パネル４２との間に空気流通空間４３（前記床下空間１０に相当）を設け、さらに、該空気流通空間４３から室内への床吹出口４４（前記空気取入口１１に相当）を設けた。
【００４４】
また、これら太陽熱を集熱する部分と、太陽熱を蓄熱・放熱部分する部分とを結ぶものとしてハンドリングボックス３５を屋根裏空間である小屋裏に設置した。
【００４５】
このハンドリングボックス３５は、内部に流路切換ダンパー３６、集熱用ファン３７及び流路切換えダンパー３８を設けたボックスである。そして、ハンドリングボックス３５の流路切換えダンパー３８の流出側の一方は排気ダクト３９により屋外に開口する。
【００４６】
また、ハンドリングボックス３５の流路切換ダンパー３６の一方の流入側をダクト４０を介して前記棟ダクト３４に連通させ、他の一方の流入側を室内に開口する室内空気取入ダクト４５に接続する。さらに、流路切換えダンパー３８の流出側の他の一方を立下りダクト３０の上端に連結する。立下りダクト３０の下端は床下蓄熱体としての土間コンクリート４１と床パネル４２との間の空気流通空間４３に開口した。
【００４７】
このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板３１が、空気流路３２へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクト３４に集められてから集熱用ファン３７によりハンドリングボックス３５に入り、ハンドリングボックス３５から立下りダクト３０内へ流下し、蓄熱土間コンクリート４１と床パネル４２との間の空気流通空間４３へ入る。この空気流通空間４３では加熱空気が床パネル４２を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート４１に蓄熱させるのと床吹出口４４から温風として直接室内へ吹出させるのとの３通りの暖房作用を行う。
【００４８】
夏期等高温時で暖房の必要のない季節では屋根板３１で温められた加熱空気は全部外気に放出して捨てることが必要となる。その場合は流路切換えダンパー３８で流出側の一方である立下りダクト３０側を閉塞し、流出側の他の一方である排気ダクト３９側を開放すれば、ハンドリングボックス３５から加熱空気は排気ダクト３９を介して屋外へ捨てられる。この場合、屋根の熱冷ましとなり、屋内への熱の伝播を防ぐ。
【００４９】
また、夏の夜間には集熱用ファン３７を運転し、夜間の冷気を金属製屋根板３１の直下の空気流路３２に取り込み、屋根面からの放射冷却も作用させ、この空気を立下りダクト３０を介して床下蓄熱体と床パネル４２との間の空気流通空間４３に送り、床下蓄熱体としての土間コンクリート４１に蓄冷させることもできる。特に、夜の冷気が軒先等の空気取入口３３から屋根板３１の直下に形成された空気流路３２に入りここで放射冷却がなされる。
【００５０】
このような太陽熱利用の集熱システムで、冬の昼間や夏の夜間は、空気は押し込み型、いわゆる静圧型の換気となり、前記室内へ吹き込む量に対応して室内の空気を外へ排気する必要がある。
【００５１】
前記第１実施形態における空調設備との組合せは、下記４通りである。
（１）太陽熱利用の集熱システムの運転停止時に該空調設備の運転を行なう。
（２）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該空調設備の運転で排気のみを行なう。
（３）夏の太陽熱利用の集熱システムの非集熱運転時（屋根集熱の空気を取り込まずに排気する）に該空調設備の運転を行なう。
（４）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該空調設備の運転を行なう。
【００５２】
図５は前記（１）の状態、図６は（２）の状態、図７は（３）の状態、図８は（４）の状態を示す。
【００５３】
図５に示すように、太陽熱利用の集熱システムの運転停止時は、前記第１実施形態と同じ換気を行う。夏季には、外気取入ダクト１９により外気を床下の空気流通空間４３に取入れ、この外気は土間コンクリート４１等で冷却する。この場合、加温手段２４は運転させない。このようにした空気流通空間４３の冷気が床吹出口４４から一階の室内に取り入れられ、この外気の一部は内壁１２の内側にそって上昇し連通口１５から二階の室に流入し、さらに内壁１２にそって上昇し、その後、天井板７にそって棟の方向に上昇し、棟に形成されているダクト３の小孔４からダクト３内に流入する。
【００５４】
床吹出口４４から一階の室内に取り入れられた冷気の残りは、一階の室から階段室１４を通って二階の室に流入し、天井板７にそって上昇した後、ダクト３の別の小孔５からダクト３内に流入する。
【００５５】
そして、ダクト３内に吸込んだ空気は、排気口８から屋外に排出する。
【００５６】
以上のようにして夏季には、特に夜間に冷却された空気流通空間４３の冷気と、自然の空気の流れを利用して特に加熱されやすい内壁面と屋根下の温度を下げて排熱することができる。特に、内壁１２の内側や屋根１の下の暖められた空気を排出することだけで、室温を全体的に下げることができる。
【００５７】
冬季には加温手段２４を作用させ、または、地中を通すことで温め、暖かい空気を床吹出口４４から一階の室内に取り入れる。
【００５８】
図６に示すように、冬の集熱時、すなわち、太陽熱利用の集熱システムの運転は、床下からの給気は止め、排気のみを同時に行う。この排気は、ファンボックス２１を運転してダクト３内に吸込んだ空気は、相対位置に形成した小孔４、５によるトルネード効果で旋回しながら流れ、排気口８から屋外に排出する。
【００５９】
図７に示すように、夏の夏期等高温時で暖房の必要のない季節では屋根板３１で温められた加熱空気は全部外気に放出して捨てる場合は、前記図５と同じく外気取入ダクト１９により外気を床下に取入れ、床吹出口４４から室内に取り入れ、この外気の一部は内壁１２の内側にそって上昇させ、天井板７にそって棟の方向に上昇し、棟に形成されているダクト３の小孔４からダクト３内に流入させ、排気口８から屋外に排出する。
【００６０】
図８に示すように、冬の集熱時、すなわち、太陽熱利用の集熱システムの運転時に、図５に示すように外気取入ダクト１９により外気を床下に取入れ、床吹出口４４から室内に取り入れ、この外気の一部は内壁１２の内側にそって上昇させ、天井板７にそって棟の方向に上昇し、棟に形成されているダクト３の小孔４からダクト３内に流入させ、排気口８から屋外に排出するようにすることもできる。
【００６１】
この場合は、加温手段２４を作用させ、または、地中を通すことで温め、暖かい空気を床吹出口４４から一階の室内に取り入れる。
【００６２】
換気としては、太陽熱利用の集熱システムの運転の空気は押し込み型、いわゆる静圧型の換気で十分であるが、空気流通空間４３では加熱空気が床パネル４２を介して直接床面下を温めるのと、土間コンクリート４１に蓄熱させるのと床吹出口４４から温風として直接室内へ吹出させるのとの３通りの暖房作用を行う際に、外気取入ダクト１９により床下に取入れ、加温手段２４で加温した外気を加えることで、室内への温風量を増すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の空調方法および装置の第１実施形態を示す要部である棟に形成したダクトの縦断正面図である。
【図２】本発明の空調方法および装置の第１実施形態を示す建物の縦断正面図である。
【図３】本発明の空調方法および装置の第２実施形態を示す建物の縦断正面図である。
【図４】第１実施形態、第２実施形態における本発明の装置の要部を示す縦断正面図である。
【図５】本発明の空調方法および装置の第３実施形態を示す第１運転例の説明である。
【図６】本発明の空調方法および装置の第３実施形態を示す第２運転例の説明である。
【図７】本発明の空調方法および装置の第３実施形態を示す第３運転例の説明である。
【図８】本発明の空調方法および装置の第３実施形態を示す第４運転例の説明である。
【図９】第３実施形態での本発明の装置の要部を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  屋根                        ２  ダクト板
３  ダクト                      ４、５  小孔
６  水平板                      ７  天井板
８  排気口                      ９  床
１０  床下空間                  １１  空気取入口
１２  内壁                      １３  基礎コンクリート
１４  階段室                    １５  連通口
１６  ファン                    １７  ダクト
１８  ファン                    １９  外気取入ダクト
１９ａ  外気取入口              ２０  排気ダクト
２１  ファンボックス            ２４  加温手段
３０  立下りダクト              ３１  屋根板
３２  空気流路                  ３３  空気取入口
３４  棟ダクト                  ３５  ハンドリングボックス
３６  流路切換ダンパー          ３７  集熱用ファン
３８  流路切換えダンパー        ３９  排気ダクト
４０  ダクト                    ４１  土間コンクリート
４２  床パネル                  ４３  空気流通空間
４４  床吹出口                  ４５  室内空気取入ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006183948.tif 000006
【図５】
2006183948.tif 000007
【図６】
2006183948.tif 000008
【図７】
2006183948.tif 000009
【図８】
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【図９】
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