(57)【要約】【課題】本発明は、集熱装置を具えた住宅の構造に関し、詳しくは、換気時の居室等の温度の低下を防止しうる住宅の構造を提供する。【解決手段】集熱装置を具えた住宅１の構造であって、床上空間２と、床下空間３とを有し、床下空間３は、住宅１の外周部に沿って配された外周基礎５と、住宅１の１階の床４と、地盤面６とで囲まれており、外周基礎５には、床下空間３を外気から断熱するための断熱材７と、床下空間３に外気を導入するための基礎換気口８とが設けられている。  床下空間３には、集熱装置１０で暖められた空気が供給され、床下空間３の空気は、床上空間２に供給されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱装置を具えた住宅の構造であって、
床上空間と、床下空間とを有し、
前記床下空間は、前記住宅の外周部に沿って配された外周基礎と、前記住宅の１階の床と、地盤面とで囲まれており、
前記外周基礎には、前記床下空間を外気から断熱するための断熱材と、前記床下空間に外気を導入するための基礎換気口とが設けられており、
前記床下空間には、前記集熱装置で暖められた空気が供給され、
前記床下空間の空気は、前記床上空間に供給されることを特徴とする住宅の構造。
【請求項２】
前記床下空間の空気は、送風機を用いて前記床上空間に供給されることを特徴とする請求項１記載の住宅の構造。
【請求項３】
前記床下空間は、前記基礎換気口が設けられた第１領域と、前記第１領域から離れた第２領域とを含み、しかも、前記第２領域には、前記第１領域からの空気が導入可能であり、
前記第２領域には、前記集熱装置で暖められた空気が供給されるとともに、
前記第２領域の空気が、前記床上空間に供給されることを特徴とする請求項１又は２記載の住宅の構造。
【請求項４】
前記第２領域と前記第１領域とは、空気の行き来が可能な隙間を有する内部基礎により、異なる区画とされている請求項３記載の住宅の構造。
【請求項５】
前記第２領域を囲む前記外周基礎及び前記内部基礎に断熱材が配されている請求項４記載の住宅の構造。
【請求項６】
前記床の少なくとも前記第２領域を覆う部分に断熱材が配されている請求項３乃至５のいずれかに記載の住宅の構造。
【請求項７】
前記床下空間内に、前記集熱装置で暖められた空気の熱エネルギーを一時的に蓄える前記地盤面とは異なる蓄熱手段が設けられている請求項１乃至６のいずれかに記載の住宅の構造。
【請求項８】
前記蓄熱手段は、前記第２領域内に配されていることを特徴とする請求項３乃至７記載の住宅の構造
【請求項９】
前記床下空間の空気は、前記基礎換気口から水平距離で１．５ｍ以上離れている位置に、前記床下空間内又は前記床下空間に面して設けられた空気吸込口から前記床上空間に導入されることを特徴とする請求項１又は２記載の住宅の構造
【請求項１０】
前記第２領域は、前記基礎換気口から少なくとも１．５ｍの水平距離を隔てる領域である請求項３記載の住宅の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集熱装置を具えた住宅の構造に関し、詳しくは、換気時の居室等の温度の低下を防止しうる住宅の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、床下空間の空気を利用して換気を行う建物の構造が記載されている。この建物の床下空間は、外気と断熱されている。床下空間内の空気は、冬期においても、床下空間の地盤面と熱交換されるので、外気よりも高い温度を有する傾向がある。従って、特許文献１の建物は、外気が直接居室に導入される場合に比べて、換気時の居室温度の低下が小さいという作用が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４９６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年の省エネルギー化の要請により、換気時の居室温度の低下をさらに小さくすることが切望されている。
【０００５】
本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、換気時の居室等の床上空間の温度の低下をさらに小さくすることが可能な住宅の構造を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、集熱装置を具えた住宅の構造であって、床上空間と、床下空間とを有し、前記床下空間は、前記住宅の外周部に沿って配された外周基礎と、前記住宅の１階の床と、地盤面とで囲まれており、前記外周基礎には、前記床下空間を外気から断熱するための断熱材と、前記床下空間に外気を導入するための基礎換気口とが設けられており、前記床下空間には、前記集熱装置で暖められた空気が供給され、前記床下空間の空気は、前記床上空間に供給されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の前記住宅の構造において、前記床下空間の空気は、送風機を用いて前記床上空間に供給されることができる。
【０００８】
本発明の前記住宅の構造において、前記床下空間は、前記基礎換気口が設けられた第１領域と、前記第１領域から離れた第２領域とを含み、しかも、前記第２領域には、前記第１領域からの空気が導入可能であり、前記第２領域には、前記集熱装置で暖められた空気が供給されるとともに、前記第２領域の空気が、前記床上空間に供給されても良い。
【０００９】
本発明の前記住宅の構造において、前記第２領域と前記第１領域とは、空気の行き来が可能な隙間を有する内部基礎により、異なる区画とされても良い。
【００１０】
本発明の前記住宅の構造において、前記第２領域を囲む前記外周基礎及び前記内部基礎に断熱材が配されていても良い。
【００１１】
本発明の前記住宅の構造において、前記床の少なくとも前記第２領域を覆う部分に断熱材が配されていても良い。
【００１２】
本発明の前記住宅の構造において、前記床下空間内に、前記集熱装置で暖められた空気の熱エネルギーを一時的に蓄える前記地盤面とは異なる蓄熱手段が設けられても良い。
【００１３】
本発明の前記住宅の構造において、前記蓄熱手段は、前記第２領域内に配されても良い。
【００１４】
本発明の前記住宅の構造において、前記床下空間の空気は、前記基礎換気口から水壁距離で１．５ｍ以上離れている位置に、前記床下空間内又は前記床下空間に面して設けられた空気吸込口から前記床上空間に導入されても良い。
【００１５】
本発明の前記住宅の構造において、前記第２領域は、前記基礎換気口から少なくとも１．５ｍの水平距離を隔てる領域であっても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の住宅は、断熱された外周基礎で囲まれた床下空間に、外気が導入される。導入された空気は、床下空間の地盤面で熱交換されて暖められる。床下空間には、集熱装置で暖められた空気が供給されるので、床下空間に導入された空気は、さらに、集熱装置で暖められた空気から熱エネルギーを受け取り、さらに暖められて床上空間へと供給される。従って、本発明の住宅の構造は、外気を地中熱と集熱装置で得た熱エネルギーとで昇温させて居室等へと供給することができるため、換気時の居室等の温度の低下をより一層小さく抑えることができる。これは、冬期の暖房エネルギーを大きく節約するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の住宅の一例を概念的に示す断面図である。
【図２】図１の住宅の床下空間の水平断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す住宅の床下空間の水平断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す住宅の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す住宅の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す住宅の床下空間の水平断面図である。
【図７】外気中の粉塵の沈降を説明する図であり、（Ａ）は床下空間の部分断面図、（Ｂ）はその斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本発明の住宅１の構造の一実施形態が示されている。本実施形態の住宅１は、床上空間２と床下空間３とを具えている。これらの空間は、１階の床４で仕切られている。
【００１９】
床上空間２は、詳細には示されていないが、慣例に従い、居室、トイレ、洗面所、浴室などの複数の区画に区分される。
【００２０】
床下空間３は、住宅１の外周部に沿って配された外周基礎５と、前記床４と、地盤面６とで囲まれている。
【００２１】
外周基礎５には、例えば、地盤面６から小高さで突出したコンクリート製の布基礎が用いられている。外周基礎５には、床下空間３と外気とを断熱するための断熱材７が配されている。断熱材７には、例えば、ポリスチレンフォーム等の樹脂材料が好適に採用される。これにより、外気の冷熱が、外周基礎５を介して床下空間３内に伝達するのを防止することができる。
【００２２】
外周基礎５には、少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の基礎換気口８が設けられている。基礎換気口８により、外気が床下空間３内に導入される。
【００２３】
地盤面６は、床下空間３の底面を形成している。本実施形態の住宅１は、地盤面６が土間コンクリート９で仕上げられている。土間コンクリート９には、外周基礎５に設けられているような断熱材７が配されていない。また、コンクリートは、実質的な断熱性能を持たないので、床下空間３の空気（以後「床下空気」という場合がある。）は、一年を通じて、温度変化の少ない地中の熱（地盤面６の下方の地熱）と熱交換できる。
【００２４】
本実施形態の住宅１は、さらに、集熱装置１０を具えている。集熱装置１０は、特に限定されるものではないが、好ましくは自然エネルギー、とりわけ太陽熱エネルギーを利用したものが好適である。集熱装置１０は、例えば、太陽熱エネルギーを、空気や液体等の熱媒を介して集め、移動させることができる。このような実施形態として、屋根面に設置された集熱装置や、外壁の窓を利用した集熱装置などを用いることができるが、これらに限定されるわけではない。本実施形態では、例えば、外壁の窓を利用した集熱装置１０が示されている。
【００２５】
集熱装置１０は、例えば、窓にはめ込まれた二重サッシが利用されている。二重サッシは、室内側の内側サッシ１５と、屋外側の外側サッシ１６とを具え、これらの間に太陽熱エネルギーで暖められた空気を蓄えかつ取り出すことができる。集熱装置１０で暖められた空気も、ファン１７及びダクト１８を介して床下空間３へと供給される。
【００２６】
図２には、図１の住宅１の床下空間３の水平断面図が示されている。本実施形態の床下空間３は、例えば、基礎換気口８が設けられた第１領域Ａと、第１領域Ａから離れた第２領域Ｂとを含んでいる。この実施形態では、第１領域Ａと第２領域Ｂとは、外周基礎５の内部空間をのびている内部基礎２０で異なる区画とされている。内部基礎２０には、第１領域Ａと第２領域Ｂとの間で空気の行き来が可能な隙間２２を有している。
【００２７】
図２の態様では、床下空間３が内部基礎２０によって４つの空間に仕切られている。各第２領域Ｂ（Ｂ１、Ｂ２及びＢ３）は、いずれも、第１領域Ａから離れており、かつ、基礎換気口８が設けられていない領域である。一方、各第２領域Ｂには、隙間２２を介して、第１領域Ａからの空気が導入可能とされている。この隙間２２は、例えば、点検用の人通口であっても良いし、基礎と土台との間の小隙間であっても良い。
【００２８】
床下空間３には、集熱装置１０で暖められた空気が供給される。好ましい態様では、集熱装置１０で暖められた空気は、第２領域Ｂに供給される。本実施形態では、さらに好ましい態様として、複数の第２領域Ｂ１、Ｂ２及びＢ３のうち、一つの第２領域Ｂ２に、集熱装置１０で暖められた空気が供給される。この第２領域Ｂ２は、第１領域Ａとは住宅１の対角線上に位置して、第２領域Ｂ１、Ｂ２及びＢ３の中で最も第１領域Ａから離れた領域である。
【００２９】
図１に示されるように、本実施形態の住宅１は、床上空間２を換気するための送風機２３を具えている。送風機２３は、例えば、床上空間２に空気を供給するために用いられている。送風機２３の吸込口には、例えば、ダクト２５の一端が接続されている。ダクト２５の他端は、第２領域Ｂ２で開口しており、空気吸込口２６を構成している。本実施形態では、送風機２３も第２領域Ｂ２に設けられているが、送風機２３自体は、第２領域Ｂ２に設けられている必要はない。好ましくは、ダクト２５には、その途中に、空気中の粉塵を除去するためのフィルター３２が設けられているのが望ましい。送風機２３の吹出口には、ダクト２８が接続されている。このダクト２８は、床上空間２へとのび、そこで開口している。
【００３０】
以上のように構成された住宅１の作用は、次の通りである。
【００３１】
先ず、外気と断熱された床下空間３に、基礎換気口８を通って外気が導入される。導入された空気は、床下空間３の第１領域Ａの地盤面６で地中熱と熱交換されて暖められる。第１領域Ａで暖められた空気は、さらに床下空間３の第２領域Ｂ２へと導入される。
【００３２】
第２領域Ｂ２には、集熱装置１０で暖められた空気が供給されている。従って、第１領域Ａから第２領域Ｂ２へ導入された空気は、第２領域Ｂ２の地盤面６との熱交換に加え、集熱装置１０で暖められた空気から熱エネルギーを受け取る。これにより、第２領域Ｂ２の空気は、さらに暖められる。このように、少なくとも二段階で暖められた第２領域Ｂ２の空気は、送風機２３によって、床上空間２へと供給される。床上空間２では、供給された空気量に応じた空気が、例えば自然換気口２７から排出される。即ち、この例では、住宅１は、第２種機械換気設備を具えている。
【００３３】
以上のように、本実施形態の住宅１は、外気を少なくとも地中熱と集熱装置１０の熱エネルギーとで昇温させて居室等の床上空間２へと供給することができるため、換気時の居室等の温度の低下をより一層小さく抑えることができる。これは、冬期の暖房エネルギーを大きく節約するのに役立つ。
【００３４】
一般に、第１領域Ａは、基礎換気口８が設けられているため、床下空間３の中では相対的に最も空気温度が低い傾向にある。また、第１領域Ａから第２領域Ｂに至るまでの経路が長い程、床下空気は、地盤面６とより長く熱交換することができる。従って、本実施形態のように、第２領域Ｂが複数区画されている場合、第１領域Ａから最も離れた位置にある第２領域Ｂ２に、集熱装置１０からの空気が供給されること、及び、空気吸込口２６が設けられることが望ましい。
【００３５】
図３以降には、本発明の他の実施形態が示されている。各実施形態を通して、共通する要素については、同一の符号が付されており、以降の説明は省略される。
【００３６】
図３の実施形態では、集熱装置１０で暖められた空気が供給される第２領域Ｂ２を囲む内部基礎２０にも、断熱材７１が配されている。これにより、第２領域Ｂ２に供給された熱が、他の領域（第１領域Ａ及び第２領域Ｂ１、Ｂ３）に散逸するのを効果的に防止することができる。好ましい態様では、第２領域Ｂ２を囲む外周基礎５及び内部基礎２０の内周面に連続して（ただし、隙間２２を除いて）断熱材７が配されるのがより効果的である。
【００３７】
図４の実施形態では、１階の床４の少なくとも第２領域Ｂ２を覆う部分に断熱材７２が配されている。この実施形態では、床４に関して、第２領域Ｂ２を覆う部分だけに断熱材７２が配置されている。この実施形態では、第２領域Ｂ２の熱エネルギーが、床４を介して散逸するのを効果的に防止することができる。なお、図４の実施形態は、図３の実施形態と併用されても良い。
【００３８】
図５の実施形態では、第２領域Ｂ２内に、集熱装置１０で暖められた空気の熱エネルギーを一時的に蓄えるための蓄熱手段３０が設けられている。蓄熱手段３０は、例えば、ケース３０ａと、その内部に配されかつ熱を蓄えることができる蓄熱体３０ｂとを含んでいる。集熱装置１０で暖められた空気が、ダクト１８を経由して、ケース３０ａ内に供給される。これらの空気の熱エネルギーは、蓄熱体３０ｂに蓄えられる。蓄熱部３０ｂと熱交換を終えた空気は、第２領域Ｂ２に戻されても良いし、床下空間３の外部に放出されても良い。蓄熱体３０ｂとしてはコンクリートやレンガ・水等様々なものが利用できる。
【００３９】
図５の実施形態では、例えば、第２領域Ｂ２の空気が予め定めた温度以下、かつ、蓄熱体３０ｂの温度が予め定めた温度以上の場合、第２領域Ｂ２の空気を、蓄熱手段３０へと供給する制御手段が設けられているのが望ましい。これにより、第２領域Ｂ２の空気は、蓄熱部３０ｂと熱交換して暖められた後、再び、第２領域Ｂ２へと放出される。この実施形態によれば、集熱装置１０で得られた熱エネルギーを効率的に第２領域Ｂ２に供給し、第２領域Ｂ２の温度を安定的に高く維持することができる。しかも、蓄熱装置３０は、床下空間２の中で、相対的に最も温度の高い第２領域Ｂ２に配されるため、蓄熱時間を増大させることが可能である。
【００４０】
図６には、本発明の他の実施形態として、床下空間３の水平断面図が示されている。この実施形態では、住宅の基礎が外周基礎５のみで構成されており、内部基礎２０は設けられていない。従って、床下空間３は、単一の空間を形成している。
【００４１】
この実施形態の床下空間３は、第１領域Ａが、基礎換気口８の近くの領域とされ、例えば、基礎換気口８から１．５ｍ未満の水平距離の領域とされる。一方、第２領域Ｂは、第１領域Ａから離れた領域であり、基礎換気口８から少なくとも１．５ｍの水平距離を隔てる領域とされる。
【００４２】
図６には、第１領域Ａと第２領域Ｂとの境界線４０が仮想線で描かれている。この境界線４０は、基礎換気口８から距離Ｌ（＝１．５ｍ）を隔てる直線域と、基礎換気口８の両側の端をそれぞれ中心とした半径Ｒ（＝１．５ｍ）の円弧域で形成されている。本実施形態では、この境界線４０の内側が第１領域Ａとして、境界線４０の外側が第２領域Ｂとして、それぞれ定められている。
【００４３】
冬期では、基礎換気口８から床下空間３に導入された直後の空気は、床下空間３の平均的な空気温度よりも低い。しかし、温度の低い空気は、第１領域Ａでの地中熱との熱交換によって徐々に温度上昇する。このような温度上昇を十分に実現するために、上述のように、第１領域Ａと第２領域Ｂとが定められる。
【００４４】
また、熱的な問題の他に、近年では、外気中に含まれる異物、特に、花粉やPM2.5等の粉塵（微小粒子状物質）が懸念されている。本発明者らの研究の結果、図７（Ａ）に示されるように、基礎換気口８から取り入れられた外気は、その風速が床下空間３内で急激に低下することが判明している。このため、外気に含まれていた粉塵Ｆは、基礎換気口８（より正確には、断熱材７の開口）を通過後、すぐに失速して落下を開始する。そして、粉塵Ｆの殆どが、基礎換気口８の近傍で沈降することが判明している。
【００４５】
図７（Ｂ）には、基礎換気口８からの距離と粉塵Ｆの沈降状況とが示されている。例えば、標準的な住宅の条件（基礎換気口８の有効開口面積が１００〜６００cm2、屋外の風速が３ｍ／s、及び、地盤面６からの基礎換気口８の高さが３００〜４００mm）の場合、床下空間３に導入された空気中の８５％近くの粉塵が、基礎換気口８からの水平距離Ｌが１．５ｍ未満の第１領域Ａ内で沈降し、距離Ｌが６．０ｍ以内の領域Ａ１内では、９７％以上の粉塵が沈降することも確認されている。
【００４６】
従って、内部基礎２０等の仕切りがない場合、第１領域Ａを上述のように定めることにより、空気の温度上昇を図るとともに、外気に含まれていた粉塵Ｆを沈降させ、その除去効果を高めることもできる。従って、特に好ましい態様として、上述のように、第２領域Ｂ（基礎換気口８から水平距離で１．５ｍ以上離れている位置）に、送風機２３のダクト２５の空気吸込口２６を設けるのが望ましい。これにより、送風機２３は、粉塵の量を例えば１５％以下に低減した清浄な床下空気を吸い込むことができる。これは、フィルター３２への負担を軽減し、フィルターのメンテナンス周期やフィルター寿命を延ばすことができる。
【００４７】
また、空気吸込口２６は、例えば、上向きに開口しているのが好ましい。これにより、土間コンクリート９上に堆積している粉塵を吸込み難くなる。しかも、床下空間３の中でも相対的に暖かい上方の空気を吸い込むことができるため、換気時の温度低下をより効果的に防止することができる。
【００４８】
また、冬季において曇天や雨天等、集熱装置による集熱効果が期待できない場合への対応として、第２領域Ｂ２に省エネ型発熱機器（ヒートポンプ式エアコン等）を設置し、補助熱源として使用しても良い。
【００４９】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【符号の説明】
【００５０】
１  住宅
２  床上空間
３  床下空間
４  床
５  外周基礎
６  地盤面
７  断熱材
８  基礎換気口
９  土間コンクリート
１０  集熱装置
２０  内部基礎
２３  送風機
３０  蓄熱手段
Ａ  第１領域
Ｂ  第２領域
【図１】
2015193997.tif 000003
【図２】
2015193997.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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