(57)【要約】【課題】  日射熱を利用して暖めた空気を大きな動力を必要とすることなく居住空間の床部に供給し、効率良く居住空間を暖めることができる床部日射熱集熱空調システムを提供する。【解決手段】  床部日射熱集熱空調システム１０は、建造物１１を構成する壁部１３のうち日射Ｓを受けることが可能な採光壁部１９に設けられ、日射Ｓを居住空間１５に取り入れるために日射Ｓの透過を許す材料からなる窓部材２１が取り付けられた開口部２０と、受けた日射Ｓから日射熱を集めかつ内部に導いた空気を集めた日射熱で暖める日射熱集熱部２８とを備える。日射熱集熱部２８は、居住空間１５を構成する床部１２のうち開口部２０から取り入れられた日射Ｓを受けることが可能な採光床部分２６の少なくとも一部を構成し、日射熱集熱部２８で暖められた空気は、床部１２の内方で循環される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物を構成する壁部のうち日射を受けることが可能な採光壁部に設けられ、日射を居住空間に取り入れるために日射の透過を許す材料からなる窓部材が取り付けられた開口部と、受けた日射から日射熱を集めかつ内部に導いた空気を集めた日射熱で暖める日射熱集熱部とを備え、
該日射熱集熱部は、前記居住空間を構成する床部のうち前記開口部から取り入れられた日射を受けることが可能な採光床部分の少なくとも一部を構成し、前記日射熱集熱部で暖められた空気は、前記床部の内方で循環されることを特徴とする床部日射熱集熱空調システム。
【請求項２】
前記床部の内方を循環された空気は、前記建造物内で前記床部よりも上方の前記居住空間に供給されることを特徴とする請求項1に記載の床部日射熱集熱空調システム。
【請求項３】
前記日射熱集熱部は、日射の透過を許す材料からなる床板部分と、該床板部分の下方で該床板部分と間隔を置いて対向する日射熱集熱部分とを有し、該日射熱集熱部分および前記床板部分により形成される対向空間に空気を導き、導いた空気を暖めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の床部日射熱集熱空調システム。
【請求項４】
前記居住空間は、前記採光床部分および前記開口部を有する採光部屋と、前記採光床部分および前記開口部を有さない非採光部屋とに区画され、前記日射熱集熱部は、前記採光部屋の空気を内部に導き、前記床部の内方で循環された空気は、前記非採光部屋に供給されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の床部日射熱集熱空調システム。
【請求項５】
前記床部は、前記居住空間に面する床板部分と、該床板部分の下方に位置する床下空間とを有し、該床下空間には、前記床板部分と協働して床下空気空間を形成する断熱部材が配置され、前記床下空気空間は、前記日射熱集熱部で暖められた空気の循環路となることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の床部日射熱集熱空調システム。
【請求項６】
前記床部は、前記居住空間に面する床板部分と、該床板部分の下方に位置する床下空間とを有し、前記非採光部屋に対応する前記床板部分は、蓄熱作用を有することを特徴とする請求項４に記載の床部日射熱集熱空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、日射熱を利用して空気を暖め、この暖めた空気を居住空間の床部へと導いて居住空間を暖める床部日射熱集熱空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビル、住宅等の建造物内の居住空間を暖めるために、日射熱を利用する床部日射熱集熱空調システムが考えられている。この床部日射熱集熱空調システムでは、日射を受けて日射熱を集め、この熱を利用して空気を暖めることができる日射熱集熱板を用いるものが知られている。このものでは、多くの日射熱を集めるために、日射熱集熱板が建造物の屋根または側壁に設置されている。日射熱集熱板により暖められた空気は、居住空間の床部の近傍へと導かれて居住空間に供給される。居住空間には暖められた空気により対流が生じるので、居住空間は、効率良く暖められる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２４１０３１号公報（第２−６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この床部日射熱集熱空調システムでは、日射熱集熱板が建造物の屋根または側壁に設置されていることから、日射熱集熱板よりも下方に位置する床部の近傍に暖めた空気を送るために、例えばファンを用いて機械的に下方へと送る必要がある。このとき、暖められた空気を下方へ送るには、大きな出力のファンが必要となり、大きな動力を必要としてしまう。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、日射熱を利用して暖めた空気を大きな動力を必要とすることなく居住空間の床部に供給し、効率良く居住空間を暖めることができる床部日射熱集熱空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の床部日射熱集熱空調システムは、建造物を構成する壁部のうち日射を受けることが可能な採光壁部に設けられ、日射を居住空間に取り入れるために日射の透過を許す材料からなる窓部材が取り付けられた開口部と、受けた日射から日射熱を集めかつ内部に導いた空気を集めた日射熱で暖める日射熱集熱部とを備え、該日射熱集熱部は、前記居住空間を構成する床部のうち前記開口部から取り入れられた日射を受けることが可能な採光床部分の少なくとも一部を構成し、前記日射熱集熱部で暖められた空気は、前記床部の内方で循環されることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の床部日射熱集熱空調システムは、請求項１に記載の床部日射熱集熱空調システムにおいて、前記床部の内方を循環された空気は、前記建造物内で前記床部よりも上方の前記居住空間に供給されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の床部日射熱集熱空調システムは、請求項１または請求項２に記載の床部日射熱集熱空調システムにおいて、前記日射熱集熱部は、日射の透過を許す材料からなる床板部分と、該床板部分の下方で該床板部分と間隔を置いて対向する日射熱集熱部分とを有し、該日射熱集熱部分および前記床板部分により形成される対向空間に空気を導き、導いた空気を暖めることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の床部日射熱集熱空調システムは、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の床部日射熱集熱空調システムであって、前記居住空間は、前記採光床部分および前記開口部を有する採光部屋と、前記採光床部分および前記開口部を有さない非採光部屋とに区画され、前記日射熱集熱部は、前記採光部屋の空気を内部に導き、前記床部の内方で循環された空気は、前記非採光部屋に供給されることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の床部日射熱集熱空調システムは、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の床部日射熱集熱空調システムであって、前記床部は、前記居住空間に面する床板部分と、該床板部分の下方に位置する床下空間とを有し、該床下空間には、前記床板部分と協働して床下空気空間を形成する断熱部材が配置され、前記床下空気空間は、前記日射熱集熱部で暖められた空気の循環路となることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の床部日射熱集熱空調システムは、請求項４に記載の床部日射熱集熱空調システムであって、前記床部は、前記居住空間に面する床板部分と、該床板部分の下方に位置する床下空間とを有し、前記非採光部屋に対応する前記床板部分は、蓄熱作用を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１および請求項２に記載の床部日射熱集熱空調システムでは、受けた日射から日射熱を集めて空気を暖める日射熱集熱部が居住空間の床部に設けられていることから、暖められた空気を下方へ送ることなく、暖められた空気を床部に供給することができる。また、日射熱集熱部は、日射を居住空間の内方で受光するので、受光することにより集熱した熱量を外気に逃がすことなく居住空間に放出できることから、受光した日射から得た日射熱を無駄なく利用することができる。
【００１２】
請求項３に記載の床部日射熱集熱空調システムでは、日射熱集熱部が日射の透過を許す床板部分と日射熱集熱部分とを有することから、床部としての機能を損なうことなく、効率良く日射熱を利用することができる。
【００１３】
請求項４に記載の床部日射熱集熱空調システムでは、採光により暖められた空気をさらに日射熱を利用して暖めることから効率良く空気を暖めることができ、かつ暖めた空気を非採光部屋に供給することから日射熱を有効利用することができる。
【００１４】
請求項５に記載の床部日射熱集熱空調システムでは、床下空気空間が床板部分と断熱部材とにより形成されていることから、暖められた空気の熱が床板部分を暖め、この熱が居住空間に輻射されることから、効率良く日射熱を利用することができる。
【００１５】
請求項６に記載の床部日射熱集熱空調システムでは、非採光部屋に位置する床板部分が蓄熱作用を有していることから、日没後であっても、床板部分からの熱の輻射により非採光部屋の温度低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る床部日射熱集熱空調システムによれば、日射を受けて空気を暖める日射熱集熱部が床部に設けられていることから、暖められた空気を下方へ送ることなく、暖められた空気を床部に供給することができる。また、日射熱集熱部は、建造物の内方で日射を受けるので、集熱した熱を外気に逃がすことなく居住空間に放出できることから、日射熱を無駄なく利用することができる。よって、日射熱を利用して暖めた空気を大きな動力を必要とすることなく居住空間の床部に供給し、効率良く居住空間を暖めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図１ないし図４に示した実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１に係る床部日射熱集熱空調システム１０が採用された建造物１１を模式的に示す断面図である。図２は、図１の床部日射熱集熱空調システム１０の近傍を拡大して示す断面図である。
【００１９】
建造物１１は、床部１２と、床部１２から立ち上がる壁部１３と、壁部１３の上方に配置された屋根部１４とを有する。床部１２、壁部１３および屋根部１４は、その内方に居住空間１５を形成する。
【００２０】
床部１２は、基礎１６と、床板部分１７とを有する。基礎１６は、実施例１では、布基礎であり、複数の基礎梁１６ａ、１６ｂが互いに間隔を置いて地面Ｇに配置されている。床板部分１７は、居住空間１５の床面を規定しており、地面Ｇおよび基礎１６と協働して床下空間１８を形成している。
【００２１】
壁部１３は、居住空間１５の壁面を規定しており、その一部が採光壁部１９となる。採光壁部１９は、最も日射Ｓを受けることができる方角に面しており、実施例１では南側に位置している。採光壁部１９には、開口部２０が設けられている。開口部２０は、居住空間１５への採光のために設けられており、窓部材２１を有する。窓部材２１は、日射Ｓの透過を許す材料から形成されており、開口部２０を塞ぐように取り付けられている。
【００２２】
居住空間１５は、１階居住空間２２と、２階居住空間２３とを有する。１階居住空間２２は、採光部屋２４と、非採光部屋２５とを有する。採光部屋２４は、２階居住空間２３に通じる吹き抜け構造とされており、開口部２０を有している。このため、床部１２のうち採光部屋２４に対応する箇所は、開口部２０を経た日射Ｓを受けることができる採光床部分２６となる。
【００２３】
非採光部屋２５は、採光部屋２４から見て採光壁部１９と反対側に位置しており、実施例１では北側に位置している。このため、非採光部屋２５には、日射Ｓが直接射し込むことはない。２階居住空間２３は、非採光部屋２５の上方に位置している。
【００２４】
実施例１の床部日射熱集熱空調システム１０は、床部１２に形成されている。床部日射熱集熱空調システム１０は、断熱部材２７と、日射熱集熱部２８と、ファン２９と、非採光部屋２５に対応する床板部分１７ａとを有する。
【００２５】
断熱部材２７は、床下空間１８の内方で地面Ｇを遮蔽するように設けられており、床部１２の床板部分１７と協働して床下空気空間３０を形成している。
【００２６】
日射熱集熱部２８は、採光床部分２６を構成している。日射熱集熱部２８は、図２に示すように、強化ガラス床３１と、日射熱集熱板３２とを有する。強化ガラス床３１は、日射Ｓの透過を許しかつ床面としての機能を満たす強度を有する材料から形成されている。強化ガラス床３１は、支持部材（図示せず。）により支持されており、採光床部分２６の床板部分を構成している。強化ガラス床３１は、一端が非採光部屋２５の床板部分１７ａに当接し、他端が基礎梁１６ａの上方に位置する床板部分１７ｂと間隔を置いて設けられている。強化ガラス床３１の下方には、日射熱集熱板３２が配置されている。
【００２７】
日射熱集熱板３２は、日射の吸収効率の高い材料から形成されており、強化ガラス床３１に沿う板形状を呈している。日射熱集熱板３２には、複数の孔３３が設けられている。日射熱集熱板３２の一端部３２ａは、折り曲げられており、その端部が強化ガラス床３１に当接されている。日射熱集熱板３２の他端部３２ｂは、折り曲げられており、その端部が断熱部材２７に当接されている。このため、日射熱集熱部２８は、断熱部材２７と日射熱集熱板３２との間に導入通路３４を形成し、日射熱集熱板３２と強化ガラス床３１との間に対向空間３５を形成している。導入通路３４は、基礎梁１６ａ上の床板部分１７ｂと強化ガラス床３１との間隔を介して採光部屋２４と通じており、日射熱集熱板３２の各孔３３を介して対向空間３５と通じている。対向空間３５は、日射熱集熱板３２の他端部３２ｂの上方で、非採光部屋２５の下方に位置する床下空気空間３０に通じている。非採光部屋２５の下方の床下空気空間３０には、ファン２９が設けられている。ファン２９は、日射熱集熱板３２の近傍に位置されており、非採光部屋２５の下方へ向けて（矢印Ａ参照。）空気を送ることができる。
【００２８】
この非採光部屋２５の床板部分１７ａは、一端が採光部屋２４の強化ガラス床３１に当接し、他端が基礎梁１６ｂの上方に位置する床板部分１７ｃ（図１参照。）と間隔を置いて設けられており、この間隔を介して非採光部屋２５は床下空気空間３０に通じている（図１参照。）。また、非採光部屋２５の床板部分１７ａには、蓄熱材３６が貼り付けられている。
【００２９】
建造物１１では、図１に示すように、開口部２０の窓部材２１から日射Ｓが採光部屋２４へと取り入れられる。取り入れられた日射Ｓは、採光床部分２６を構成する日射熱集熱部２８の強化ガラス床３１に達する。この日射Ｓは、図２に示すように、強化ガラス床３１を暖めつつ強化ガラス床３１を透過し日射熱集熱板３２に達する。日射熱集熱板３２は、日射Ｓを受けて暖められる。対向空間３５の空気は、日射熱集熱板３２、日射Ｓおよび強化ガラス床３１から輻射される熱により暖められる。この暖められた空気は、その膨張力およびファン２９の送風作用により、非採光部屋２５の下方へ向けて（矢印Ａ参照。）送られる。これを受けて、対向空間３５が負圧となり、対向空間３５には導入通路３４から孔３３を経て空気が導入される（矢印Ｂ参照。）。これにより、導入通路３４が負圧となるので、導入通路３４には、採光部屋２４から空気が導入される（矢印Ｃ参照。）。
【００３０】
非採光部屋２５の下方へ向けて（矢印Ａ参照。）送られた暖かい空気は、図１に示すように、非採光部屋２５に供給される（矢印Ｄ参照。）。これにより、暖められた空気は、下方から非採光部屋２５に供給され、この上昇力を利用して非採光部屋２５の空気が還流し、非採光部屋２５が暖められる。また、非採光部屋２５の床板部分１７ａには、蓄熱材３６が設けられていることから、床下空気空間３０の空気の熱の一部が蓄えられる。この蓄えられた熱は、蓄熱材３６の蓄熱作用により蓄熱材３６から徐々に輻射され、非採光部屋２５を暖める。
【００３１】
実施例１に係る床部日射熱集熱空調システム１０によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３２】
（１）日射熱を受けて空気を暖める日射熱集熱部２８が居住空間１５の１階居住空間２２の下方に位置する床部１２に設けられていることから、暖められた空気を下方へ送ることなく、暖められた空気を床部１２に供給することができる。このため、大きな動力を必要とすることなく暖めた空気を非採光部屋２５へ供給することができ、効率良く非採光部屋２５を暖めることができる。
【００３３】
（２）日射熱集熱部２８は、日射Ｓを居住空間１５の内方で受けるため、日射Ｓから集熱した熱量を外気に逃がすことなく居住空間１５に放出できるので、日射Ｓから得た日射熱を無駄なく利用することができる。
【００３４】
（３）日射熱集熱部２８は、日射Ｓの透過を許す床板部分となる強化ガラス床３１と、日射熱集熱部分となる日射熱集熱板３２とを有しているので、採光部屋２４を居住空間として利用することができ、かつ効率良く日射熱を集めることができる。
【００３５】
（４）日射熱集熱部２８は、日射Ｓを取り入れることにより暖められた採光部屋２４の空気を内部に導いて暖め、この空気を非採光部屋２５へ供給しているので、日射Ｓが直接射し込むことのない非採光部屋２５を日射熱で暖めることができる。このため、開口部２０から取り入れた日射Ｓの日射熱を有効的に利用することができ、効率良く居住空間１５を暖めることができる。
【００３６】
（５）床下空気空間３０は、床板部分１７と断熱部材２７とにより形成されていることから、暖められた空気の熱が床板部分１７を暖め、この熱が居住空間１５に輻射され、かつ日射Ｓから得た日射熱を地面Ｇへと逃がすことがないので、日射熱集熱部２８により暖められた空気の熱を効率良く利用することができる。
【００３７】
（６）非採光部屋２５の床板部分１７ａには、蓄熱材３６が設けられていることから、日没後であっても、蓄熱材３６から熱が輻射され、非採光部屋２５の温度低下を抑制することができる。
【００３８】
（７）日射熱集熱部２８は、床部１２に設けられているので、暖めた空気を水平移動させるだけで、暖めた空気を床部１２の内方で循環させることができる。このため、ファン２９の動力は、下方へ移動させることに比較して、大幅に低減することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、実施例２について説明する。実施例２は、べた基礎を土台として立てられた建造物１１０に適用される床部日射熱集熱空調システム１００を示した例である。なお、実施例２の基本的な構成は実施例１と同様であるので、同一機能部分には実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
床部１２０は、基礎１６０と、床板部分１７とを有する。基礎１６０は、べた基礎であり、複数の基礎梁１６０ａ、１６０ｂの間に基礎スラブ１６０ｃが配置されている。床板部分１７は、基礎１６０と協働して床下空間１８０を形成している。床部日射熱集熱空調システム１００では、床下空間１８０が地面Ｇに面していないことから、断熱部材２７が設けられていない。このため、導入通路３４を形成する通路壁部３７が設けられている。通路壁部３７は、基礎梁１６０ａから日射熱集熱板３２の他端部３２ｂまで延在している。通路壁部３７は、導入通路３４を形成することができるものであればよく、熱伝導性に優れた材料から形成された場合、日射熱集熱部２８０の内方に導かれた空気の熱で床下空間１８０の空気を暖めることができ、断熱作用を有する材料から形成された場合、日射熱集熱部２８０の内方に導かれた空気を効率良く暖めることができる。
【００４１】
床部日射熱集熱空調システム１００の場合であっても、実施例１の（１）〜（６）に記載した効果を得ることができる。このため、日射熱を利用して暖めた空気を大きな動力を必要とすることなく居住空間の床部に供給し、効率良く居住空間を暖めることができる。
【００４２】
なお、実施例２の床部日射熱集熱空調システム１００では、断熱部材２７が設けられていなかったが、断熱部材２７を設けて床下空気空間３０を形成してもよい。
【００４３】
上記した各実施例では、日射熱集熱部２８、２８０が採光部屋２４から空気を導く構成であったが、外気を取り入れる構成としてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【００４４】
各実施例では、暖めた空気を非採光部屋２５に供給する構成であったが、床部１２よりも上方に位置する居住空間１５に供給する構成であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００４５】
また、各実施例では、非採光部屋２５の床板部分１７ａは、蓄熱作用を有していればよいことから、蓄熱材３６を設けることに代えて、蓄熱作用を有する材料から床板部分１７ａを形成してもよい。また、床板部分１７ａには、蓄熱作用を持たせなくてもよいが、日没後に非採光部屋２５の温度低下を抑制することができることから、蓄熱作用を持たせることが望ましい。
【００４６】
また、各実施例では、非採光部屋２５の床板部分１７ａには、蓄熱材３６が設けられていたが、蓄熱作用を有する材料から床板部分１７ａを形成してもよく、蓄熱材３６を設けなくてもよい。
【００４７】
各実施例では、日射熱集熱部２８、２８０は、日射熱集熱板３２の下方から取り入れた空気を日射熱集熱板３２の上方で暖める構成であったが、内部に導いた空気を日射熱で暖めることができるものであれば、例えば、日射熱集熱板３２の上方に空気を導き、この空気を日射熱集熱板３２の下方へと移動させることにより空気を暖めるものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【００４８】
各実施例では、ファン２９が設けられていたが、日射熱集熱板３２の下方から取り入れた空気を対向空間３５で暖める構成であるため、暖められた空気は自然に非採光部屋２５の下方の床下空気空間３０へと流れるので、ファン２９を設けなくてもよい。しかしながら、ファン２９の動力を殆ど必要としないこと、および非採光部屋２５に暖かい空気を確実に供給できることから、ファン２９を設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る床部日射熱集熱空調システムが採用された建造物を示す模式的な断面図である。
【図２】図１の日射熱集熱部の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図３】図１とは異なる例の床部日射熱集熱空調システムが採用された建造物を示す模式的な断面図である。
【図４】図３の日射熱集熱部の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１００  床部日射熱集熱空調システム
１１、１１０  建造物
１２  床部
１３  壁部
１５  居住空間
１７  床板部分
１８  床下空間
１９  採光壁部
２０  開口部
２１  窓部材
２４  採光部屋
２５  非採光部屋
２６  採光床部分
２７  断熱部材
２８、２８０  日射熱集熱部
３０  床下空気空間
３１  （日射熱集熱部の床板部分となる）強化ガラス床
３２  （日射熱集熱部の日射熱集熱部分となる）日射熱集熱板
３５  対向空間
３６  蓄熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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