(57)【要約】【課題】  建築的工夫により自然エネルギーである太陽熱、夜間冷気、通風・自然換気を効果的に取り入れ、最小限の設備機器により全館冷暖房を行い、年間を通して開放的で健康的な室内環境をローコスト・ローエネルギーで実現する建築物を提供する。【解決手段】  たとえば冬季においては、南壁面集熱窓１から取り入れ集熱室２に集められた暖気や、冷暖房機器７から放出された暖気は、ダクトトップの吸込口３ａからダクト３を通して、送風機４により１階床下空間５に送られる。その暖気は外断熱されたベタ基礎１０に蓄熱され、床下ガラリ６から室内に導かれた後、ルーバー床９・階段室を通り集熱室に帰る。これらの循環を繰返すことにより、均質な室温の全館暖房が実現される。【選択図】  図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
南側外壁面に設けられた太陽熱集熱窓とそこから取り入れた太陽熱を集める集熱室を持ち、その暖気を、蓄熱層を兼ねる１階床下空間へ搬送するダクト及び送風機（サーキュレーションファン）を有し、その暖気が室内全体を循環する過程で暖房されることを特徴とし、また夏季夜間には送風機を逆運転することにより、屋外冷気を取り入れ循環し蓄冷することにより冷房される事を特徴とする建築物。
【請求項２】
請求項１記載の建築物に高効率の冷暖房機器（ＣＯ2冷媒ヒートポンプエアコン等）を組み合わせ、ローコスト、省エネルギーで冷暖房可能となることを特徴とする建築物
【請求項３】
請求項１・２記載の建築物において、太陽熱を取り入れるための木造構造体を利用した高断熱で経済的なカーテンウォール
【請求項４】
請求項１・２の建築物において、一般開口部及び自然換気口の断熱性能・遮光性能の向上を図るためにその内側に設置される高断熱で経済的な断熱戸
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、高断熱・高気密な建物において、パッシブ（太陽熱，夜間冷気，通風・自然換気の利用）とアクティブ（高効率冷暖房機器，送風機の利用）を効果的に組合せ、暖冷房エネルギーの極小化を図った建築物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの一貫として高断熱・高気密の建物が寒冷地を中心として広く普及しているが、熱損失を抑えるため開口部を小さくし閉鎖的な空間造りが多々見られ、暖房期間が半年以上にも及ぶ地域では、生活の質にも悪影響が及ぶ事が懸念される。
【０００３】
また、自然エネルギーである太陽熱を利用した暖房方式もあるが、多くは屋根面からの集熱であり、積雪時に集熱可能か、無落雪を要求される場合に対応可能か、屋根面利用の太陽光発電との相性など、課題点も多い。なお寒冷地においても、太陽熱と内部発熱のみで暖房エネルギーを賄う無暖房住宅は可能と思われるが、冷房エネルギーの増加・建設コストの増大など費用対効果の検討が必要であろう。
【０００４】
一方、最近の冷暖房機器（CO2冷媒ヒートポンプエアコン等）の性能・機能向上は目覚しく、冷暖房の効率向上のみならず、調湿・除菌・脱臭など、空気質の改善機能も優れている。
【特許文献１】特開昭６３−１６５６３３号公報
【特許文献２】特開昭６４−７５８５８号公報
【特許文献３】実新開平５−１９１８公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
木造住宅の場合高断熱高気密は一般化されており、基礎断熱，外壁・屋根外張＋充填断熱，熱交換換気扇，断熱サッシュ＋ペアガラス・トリプルガラス，など各部位毎の断熱手法，部品も数多い。しかし、建物全体でみれば開口部の熱損失が大きいことから、その改善が望まれる。
【０００６】
また、太陽熱を利用した暖房方式で屋根集熱の場合前述のような問題点があり、構造的にも複雑にならざるをえず、初期・メンテナンス費用の増大を招く。
【０００７】
本考案は上述の点を鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽熱を南壁面の集熱窓より取り入れ、それを送風機により全館を循環させることにより全館暖房し、夏期夜間には送風機を逆運転する事により屋外冷気を取り入れ全館冷房する事、さらに寒冷地においては、高効率の冷暖房機器を併用することにより全館冷暖房すること、そしてこれら省エネルギーな建物をローコストで提供すること、またこのような建物をより効果的に機能させるため、高断熱の集熱カーテンウォール、断熱戸をローコストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的の達成は、請求項１の記載の如く、太陽熱は南側外壁面の集熱窓により取り入れられる。これは太陽熱を暖房エネルギーとして利用する場合、冬期の太陽高度は低く、水平面より垂直面の方が多くの日射量が得られるためである。逆に夏は太陽高度が高いため、日射量は少なくてすむ。また、一般の住宅地であれば２階以上の日照はほとんど確保されており、条件がよければ１階開口部も集熱窓として利用できる。取り入れられた太陽熱は集熱室の空気を暖め、暖気は天井近くに集まる。この集熱室は、大開口カーテンウォールを持つことから寒冷地の生活には貴重なものであり、その用途はサンルーム・物干場・温室・プレイルーム等多目的である。
【０００９】
さて暖気は、ダクトトップの吸込口からダクトを通して送風機により１階床下に送られる。この空間は外断熱されたベタ基礎で出来ており、暖気が通る事で暖められ、蓄熱される。また送風機は、集熱室上部に設置された室温センサーにより自動運転される。暖気は建物外周部にバランスよく設置された床ガラリより室内に導かれる。このガラリは風量調整可能であり、これにより室温調整される。さらに暖気は、１階天井近くを経由してルーバー床・階段室を通り集熱室に帰る。２階個室の床は暖気が１階を循環する過程で暖められ、その輻射熱で個室の室温は確保される。また、個室のダクト吸込口を開放することでも集熱室の暖気を導くこともできる。以上のサーキュレーションを繰返すことで、均質な室温の全館暖房が実現される。またこの過程で床下空間に蓄熱された熱源により夜間の暖房を賄うことになる。
【００１０】
一方、夏期夜間には１階及び集熱室上部の自然換気口は開放され、送風機は逆運転することになる。これにより屋外冷気が取り入れられ、暖房時とは逆の循環が起きる。まず冷気は、１階自然換気口により床ガラリを通り床下空間に導かれ蓄冷される。そして冷気は送風機・ダクトを通して２階各個室・集熱室・階段室に送られる。このとき集熱室のダクトトップの吸込口は閉じられ、下の吹出口から放出される。これは、集熱室上部の自然換気口は開放されており、そこから冷気を放出させないためである。また、上部自然換気口が開放されているのは、室内が正圧状態になるのを防ぎ、内部発熱により発生した暖気をそこから放出するためである。以上の夜間冷気の取り入れにより全館冷房された室内は、夜が明け、外気温が上昇するころ１階換気口を閉じることにより遮断される。これ以降は床下に蓄冷された冷熱源により昼の冷房を賄うことになり、循環は冷房時と同じである。
【００１１】
自然エネルギーは安定的に供給されないため、寒冷地においては自然エネルギーの太陽光と夜間冷気のみで暖冷房を賄うことは、断熱・蓄熱性能を相当向上させても困難がある。請求項２の如く、請求項１の建築物に高効率の暖冷房機器（CO2冷媒ヒートポンプエアコン等）を組合せることで、寒冷地においても、快適で健康的な室内環境がローコスト・省エネルギーで実現できる。それは請求項１で説明した如く、冬期日中晴天時には太陽熱の集熱で暖房を賄い、さらに蓄熱された熱源で夜間の暖房もある程度補うが、曇天・降雪時、寒さの厳しい夜間はエアコンで暖房を賄う。また夏期には、前述のナイトパージで冷房を賄うが、日中の高温時・多湿時にはエアコンで冷房・除湿を行う。このときエアコンの役割は、太陽熱・内部発熱・夜間冷気の温冷熱源の不足分を補うことであるが、調湿・除菌・脱臭など空気質の改善に寄与することも重要なことである。
【００１２】
以上請求項１，請求項２の建築物においては、その機能を果たす構成要素は、集熱窓・集熱室・ダクト・送風機・床下蓄熱層・エアコン等であり、非常にシンプルでローコストである。また、操作も簡単でメンテナンスもほとんど必要としない。建物のライフサイクルでみると、送風機・エアコン以外は更新の必要も無く、それらの更新にしても容易で費用も安価である。ランニングコストの面でも送風機の消費電力は僅かであり、エアコンにしても暖房は日中の太陽熱利用であることから、深夜の稼働率が高く時間帯割引を適用できる。
【００１３】
請求項１・２の建築物においては、太陽熱を取り込むための大開口の集熱窓が必要となる。市販されているサッシュを連窓させることもできるが、ガラス部分より枠部分の熱損失が大きいので、全体の断熱性能は劣る。請求項３の如く、木造軸組構造の場合、その構造体である柱等を利用し高断熱ペアガラス（Ｌｏｗ−Ｅ，ガス入等で日射取得率の高いもの）などを直接はめ込み、外部をアルミ型材などで押えることで、耐侯性・耐久性・耐風圧性の高い木製カーテンウォールができる。これは、高断熱ガラスと木製枠（柱）で構成されるため全体の断熱性能が高く、しかもローコストである。なお、開閉部がほしい場合は一部市販サッシュを組み込むことで対応できる。また、室内側に断熱・遮光ブラインド（ハニカムサーモスクリーンなど）を組み込むことにより、断熱強化と日射の取得・遮蔽が自在にできる。  
【００１４】
請求項１・２の建築物において、一般開口部・自然換気口部には、請求項４の如く断熱戸を内側に設けることにより、断熱性能・遮光性能が著しく向上する。この断熱戸は、ボード状断熱材（ネオマフォーム等）でできておりそれ自体自立性があるので、四周にアルミ型材などを接着して補強するだけである。仕上はボード面に直接クロス等を貼るだけで完成、素人でも作れ非常にローコストである。厚さ30ｍｍのものを使用すれば熱貫流率は０．６６Ｗ／ｍ2・Ｋとなり非常に断熱性能に優れている。
【考案の効果】
【００１５】
以上説明したように、本考案は今後一層の強化が求められるＣＯ2削減，エネルギー不足の時代において、建築的工夫により自然エネルギーである太陽熱、夜間冷気、通風・自然換気を効果的に取り入れ、最小限の設備機器−送風機・ダクト、寒冷地においては高効率エアコンなど−を利用することで年間を通して、開放的で健康的な室内環境をローコスト・ローエネルギーで実現できる。さらに、使用されていない屋根面に太陽光発電を設置することで、エネルギー自給も不可能でない。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本考案の好ましい実施形態を説明する。
【００１７】
図１・２は、本考案の実施形態である一戸建住宅の図１は南北、図２は東西断面図である。図３・４は冬期暖房時の暖気循環模式図である。
【００１８】
これらの図において、日中の太陽光は集熱窓１を通して取り入れられ（この時断熱・遮熱ブラインド１ａは開けられている）、太陽熱は暖気として集熱室２に集められる。その暖気はダクトの吸込口３ａ（風量調整機能）よりダクト３を通り送風機４によりダクトの吹出口３ｃより１階床下空間５に放出される（このとき吸込口３ｂは閉められている）。この空間は外断熱されたベタ基礎１０により出来ており、暖気が通ることで暖められ蓄熱される。なお送風機は、集熱室上部の室温センサー４ａにより自動運転される（ｅｘ．室温＞２２℃  ＯＮ）。床下暖気は、建物外周部にバランスよく配置された床下ガラリ６（風量調整機能付）より１階室内に放出される。
【００１９】
その暖気は、１階天井近くを経由してルーバー床９（吹抜でもよい）、階段室を通り集熱室に帰る。この循環の過程で暖められた１・２階の床から輻射熱として室内へ柔らかな熱が供給される。なお、２階個室にはダクト吸込口３ｂを開け、集熱室から暖気を取り込む事もできる（個室の扉にはアンダーカットが設けられている）。以上のサーキュレーションにより、全館が均質に暖房され床下空間のベタ基礎に蓄熱されていく。夜間には、この蓄熱層からの放熱により暖房される。
【００２０】
寒冷地での日照の得られない日や気温の低い日には、冷暖房機器７が稼動する。このエアコンは１階に設置され、その暖気は１階を経由して集熱室に集まる。以降は上述と同じ循環を繰返す。
【００２１】
図５・６は夏期冷房時の冷気循環模式図である。これらの図においては、基本的に暖房時と逆の循環が行われる。冷暖房機器７から放出された冷気は、１階を冷房した後、送風機４を逆運転することにより、床ガラリ６から床下空間５に入り、ベタ基礎１０に蓄冷される。この冷気はダクト吸込口３ｃより送風機により、ダクト３を通りダクト吹出口３ｂから２階個室・集熱室へ放出される。その冷気は集熱室のルーバー床９及び階段室を経由して１階へ戻る。このサーキュレーションを繰返すことにより全館冷房される。エアコンを停止しても、ベタ基礎の蓄冷熱により冷房状態はしばらく持続する。なお冷房時には集熱室上部の自然換気口８は開放され、ダクト吹出口３ａは閉じられている。これは冷気を外部へ逃がさないためであり、一方日射及び内部発熱の暖気を屋外へ放出させるためである。また、日中の日射が強い日には集熱窓の断熱・遮熱ブラインド１ａは下ろされていることが重要である。
【００２２】
図７は、夏期夜間冷気取り入れ時の冷気循環模式図である。この図においては、１階及び集熱室上部の自然換気口８は開放されている。送風機４を逆運転することにより屋外冷気を１階自然換気口８より取り入れ、床ガラリより床下空間に導かれ、ベタ基礎に蓄冷される。この冷気は冷房時と同じように、２階個室・集熱室に送られ冷気は１階へ、内部発熱により発生した暖気は集熱室上部の自然換気口から外部へ放出される。この屋外冷気の連続した取り入れにより全館冷房が可能となる。夜が明け、外気温が上昇するころ、１階自然換気口は閉じられる。これ以降は冷房時と同じサーキュレーションが行われ、その冷熱源はベタ基礎に蓄冷されたものである。
【００２３】
図８は、夏・中間期自然換気時の空気循環模式図である。この図においては、１階及び集熱室上部の自然換気口８は開放され、送風機４は停止されている。日中在宅時は、一般窓は開けられ換気されるが、不在時・雨天時は、窓が閉じられる。このようなとき、自然換気口８は防雨・防風・防虫のガラリであり防犯性もあることから常時開放されている。これにより、日射侵入及び内部発熱による室温上昇を、温度差換気により防止することができる。
【００２４】
図９は、図１における太陽集熱窓１の立面・平面・断面図である。構造材である柱１ｂ及び梁・桁材１ｃを利用して、ガラスハメ込部分を設けアルミ型材１ｅを先に四周・タテ部分に取付ける。そこに高断熱ペアガラス１ｄをハメ込み中段のアルミ型材で押える。最後にガラス周囲をシーリング１ｆ打とする。万が一ガラスが破損しても、中段のアルミ型材を外せば簡単に交換できる。また開閉部がほしい場合は、市販のサッシュ１ｇを組み込むことも簡単にできる。さらに内側に断熱・遮光ブラインド１ａを取付けることにより、より高い断熱性能が得られ、日射の取得・遮蔽も自在に可能となる。          
【００２５】
図１０は、図１における自然換気口８及び一般窓の、室内側断熱戸の立面・平面図である。ボード状断熱材１１ａの四周にアルミ型材１１ｂを接着し、取手１１ｄを取付け、仕上にクロス１１ｃを貼っただけである。本例は引戸であるが、開き戸なども可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の一実施形態に係わる一戸建住宅の、南北断面図である。
【図２】本考案の一実施形態に係わる一戸建住宅の、東西断面図である。
【図３】図１に示す建物の、冬期暖房時の暖気循環模式図である。
【図４】図２に示す建物の、冬期暖房時の暖気循環模式図である。
【図５】図１に示す建物の、夏期冷房時の冷気循環模式図である。
【図６】図２に示す建物の、夏期冷房時の冷気循環模式図である。
【図７】図２に示す建物の、夏期夜間冷気取り入れ時の冷気循環模式図である。
【図８】図２に示す建物の、夏・中間期自然換気時の空気循環模式図である。
【図９】図１・２に示す建物の、太陽集熱窓１の立面・平面・断面図である。
【図１０】図１・２に示す建物の、自然換気口及び一般窓の室内側断熱戸の立面・平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        太陽熱集熱窓
１ａ      断熱・遮光ブラインド（ハニカムサーモスクリーン等）
２        集熱室
３        ダクト
３ａ      上段ダクト吸込口・吹出口（風量調整機能付）
３ｂ      下段ダクト吸込口・吹出口（風量調整機能付）
３ｃ      床下ダクト吸込口・吹出口
４        送風機（給排気兼用・強弱切替機能付，カウンターアローファン等）
４ａ      温度センサー（送風機連動）
５        床下空間
６        床ガラリ（風量調整機能付）
７        冷暖房機器（高効率ＣＯ2冷媒ヒートポンプエアコン等）
８        自然換気口（防雨・防風・防虫ガラリ＋断熱戸）
９        ルーバー床（又は吹抜）
１０      外断熱されたベタ基礎
１ｂ      木造構造柱（１０５×１０５等）
１ｃ      木造構造梁・桁（１０５×１０５等）
１ｄ      高断熱ペアガラス等（Ｌｏｗ−Ｅ  アルゴンガス入，日射取得率の高いもの）
１ｅ      アルミ型材等（アルミ ＦＢ−１００×６等，ステンビス止メシリコーン併用）
１ｆ      シーリング
１ｇ      市販開閉断熱サッシュ
１１ａ    ボード状断熱材等（ネオマフォームＴ＝３０等）
１１ｂ    アルミ型材等（アルミ［−３５×２０×２．０等  ］
１１ｃ    クロス等
１１ｄ    アルミ取手等（アルミＬ−１５×１５×１．５等）
１１ｅ    木製枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003149506.tif 000008
【図７】
0003149506.tif 000009
【図８】
0003149506.tif 000010
【図９】
0003149506.tif 000011
【図１０】
0003149506.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月28日(2009.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
南側外壁面に設けられた太陽熱集熱窓とそこから取り入れた太陽熱を集める集熱室を持ち、その暖気を、蓄熱層を兼ねる１階床下空間へ搬送するダクト及び送風機を有し、その暖気が室内全体を循環する過程で暖房されることを特徴とし、また夏季夜間には送風機を逆運転することにより、屋外冷気を取り入れ循環し蓄冷することにより冷房される事を特徴とする建築物。
【請求項２】
請求項１記載の建築物に高効率の冷暖房機器を組み合わせ、ローコスト、省エネルギーで冷暖房可能となることを特徴とする建築物
【請求項３】
太陽熱を取り入れるための木造構造体を利用した高断熱で経済的なカーテンウォールを有する請求項１または２記載の建築物
【請求項４】
一般開口部及び自然換気口の断熱性能・遮光性能の向上を図るためにその内側に設置される高断熱で経済的な断熱戸を有する請求項１または２記載の建築物