(57)【要約】【課題】  水容器の熱容量を自由に設定できしかも従来の水容器を用いた冷暖房構造と同じ熱効率を確保する。【解決手段】  家屋の床部６の下部に床下空間７が形成され、かつ断熱材８の上部に配置された水容器１と床部６とは密着せず、両者の間には伝熱空間７ａが形成される。電気ヒータＥＨ等の熱源により水容器１内の水Ｗは加熱される。この水Ｗの熱により伝熱空間７ａ内には対流Ｓ１が発生して床部６に伝熱し、当該床部６から対流Ｓ２として室内空間５に伝熱される。また水容器１から熱輻射Ｒ１が生じ、この熱輻射Ｒ１によっても床部６は温められ、この結果熱輻射Ｒ２として室内空間５を温める。対流及び熱輻射により、従来の水容器を床部密着した構造と同じ伝熱効率を達成する。【選択図】        図１
2005273380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水容器内に充填された水のプラスの熱量或いはマイナスの熱量を床部を介して建築構造物の内部空間に伝熱することにより当該内部空間を暖房或いは冷房する冷暖房構造において、床下空間底面には１以上の水容器が配置され、かつ当該床下空間に配置された水容器と床部との間には伝熱空間が設けられるよう構成したことを特徴とする水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項２】
床下空間の底部には蓄熱層が形成され、各水容器はこの蓄熱層上に載置されるよう構成され、水容器と当該蓄熱層全体が蓄熱材として機能するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項３】
前記蓄熱層はコンクリート層であることを特徴する請求項２記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項４】
床下空間に配置された各水容器の下部には一連の伝熱ダクトが配置され、当該伝熱ダクトを通過する空気により各水容器内の水を加熱或いは冷却するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項５】
建築構造物の屋根部の少なくとも一部は集熱部として構成され、当該集熱部の下部空間と前記伝熱ダクトとは下降ダクトを介して接続され、下降ダクトには集熱部で昇温した空間を強制的に下降させるファンが配置されることにより、太陽光により昇温した空気が前記伝熱ダクトに流入するよう構成したことを特徴とする請求項４記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項６】
床部の一部は透明に形成され、かつこの透明床部の下部には通気空間を介して受光部が形成され、太陽光が透明部を介して受光部に照射することにより通気空間内の空気が昇温するよう構成され、通気空間と伝熱ダクトとは下降ダクトにより接続し、下降ダクトに設けられたァンにより前記通気空間内で昇温した空気が伝熱ダクトに強制的に流入するよう構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項７】
床部の一部には床下空間と連通する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【請求項８】
通気孔の少なくも一部は開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項７記載の水容器を用いた冷暖房構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は家屋等の建築構造物の床面の下部に形成することにより構造物の内部空間の暖房或いは冷房を行う冷暖房構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋等の床面の下部に水或いはこれに類する液体を充填した容器を配置し、この容器内の液体を加熱或いは冷却することにより、床面を介してプラスの熱量を伝熱することにより室内空間を暖房し、或いはマイナスの熱量を伝熱することにより冷房する構造が、発明者等の提案も含めて幾つか提案されている。
【０００３】
図８及び図９は発明者等が先に提案している室内の冷暖房構造の構成状態を示している（これらの提案は特許文献１乃至３として後に示す）。
同図において、根太５２が家屋の床部の下部に形成され、この根太５２によって床部全体が支持されるよう構成されている。
【０００４】
この根太５２とこの根太５２の下端部に固定されている床下支持部材５３とにより形成された各空間内にそれぞれ水容器１が配置され、これら水容器は水が充填されたあと密封される。各水容器１の下部には熱源として電気ヒータＥＨがそれぞれ配置されている。
【０００５】
上記の構成において電気ヒータＥＨの熱は各水容器１内に伝達され、水容器１内の水Ｗ（以下実施例も含めて、水に不凍液等を添加した液体等も全て水とする）はこの熱により対流を生じて水容器１全体の水の温度が均一化された状態で床板５１を介して室内に伝達され室内を暖房する。同様の理由により水容器１内の水Ｗを冷却する手段を配置すれば床面を介して室内を冷房することができる。
【０００６】
水容器１を用いた冷暖房構造は、水という比熱の大きい物質を介して冷暖房を行うため、水容器１の熱容量が非常に大きく、この結果室内を安定的に暖房或いは冷房することが可能となる。また図示の電気ヒータＥＨの如く、水容器１の僅かな面にのみ接触する小面積の熱源であっても、水容器１内の水Ｗの対流により水容器１全体が均一に温められるので、温水パイプを床面全体に配設する形式のものに比較して施工が容易でしかも高い熱容量で床面全体を均一に温めることができる。
【特許文献１】特願平５−１３５１７８号
【特許文献２】特願平５−１９９８３号
【特許文献３】特願平１０−４２９８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各特許文献で示している発明者等が提案する冷暖房構造はいろいろな優れた点を有するが、反面多数のを施工を行う中で上記特許文献の構成では必ずしも目的を十分に果たすことができない場合が発生している。
【０００８】
先ず、発明者等が提案している水容器を用いた冷暖房構造は、比熱が最大である水を用いているため、もともと極めて高い熱容量を有しているが、更に高い熱容量を得たい場合には水容器１の容積をより大きくする必要がある。しかしながら図８及び図９に示すように各水容器１は根太５２と床下支持部材５３とにより形成された空間内に収納されるため、この空間以上の容積を得ることはできない。つまり、各水容器１の熱容量は水容器１の収納される空間の体積によって自ずと限定されてしまう。
【０００９】
また、施工においては各空間に配置された空の水容器１に対して水Ｗを注入し、水容器１全体が当該空間内に充満するようになった時点で水容器１を密封する。このようにして各水容器１の密封が完了したあと、床板５１を根太５２に釘付けすることにより各水容器１の表面に床面を形成する。この床板５１の釘打ち時に、誤って釘を水容器１に刺してしまい水漏れが生じる事故が幾つか発生している。大量の水漏れであれば施工時に気づき直ちに対応することができるが、非常に僅かな水漏れであると発見はなかなか困難（この水漏れ事故の発生を検知する装置も別途出願している）であり、長期的には根太５２や床下支持部材５３の腐食等の問題が発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記水容器を用いた冷暖房構造の利点をそのまま保持しつつ、上記問題点を解決するよう構成した冷暖房構造である。
即ち、本発明は家屋等の構造物の床部の下部に水容器を配置するための一体的な空間（以下「床下空間」とする）が形成され、かつこの床下空間は当該床下空間に配置された水容器と床部との間に空間部が形成されるよう、空間部高さが十分に取られ、加熱或いは冷却された水容器の熱は、輻射或いは対流によりこの空間を介して床部に伝熱され床部上部の室内空間を暖房或いは冷房するよう構成した冷暖房構造であることを特徴する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、家屋等の構造物の床下空間に対して、伝熱空間を介して水容器を設置する構成であるため、水容器の容量を自由に設定することが可能となり、この結果水容器の熱容量を所望の値に設定することが可能となり、従来に比較してより効率的な冷暖房が可能となる。
【００１２】
水容器は床部に接触していないため、床部の施工時に釘等により水容器を損傷することがなく施工を安全かつ迅速に実施することが可能となる。
【００１３】
また従来は、床部を介して水容器内の熱を間接的に室内空間に伝熱していたが、伝熱空間と室内空間とを連通する通気孔を形成すれば、伝熱空間内の空気を室内空間に直接導入することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
家屋等の構造物の床部下部には床下空間が形成される。床下空間の下部は断熱材が配置され、或いはこの断熱材に加えてコンクリート等、水容器とは別の蓄熱材が形成される。  床下空間内に配置された水容器は加熱（冷却）されて水に蓄熱され、蓄熱された熱は輻射或いは対流により水容器と床部との間の空間を経て床部に伝達され、かつ床部を介して床部上部の室内に伝達されるよう構成される。
【実施例１】
【００１５】
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
図１は本発明の第１の実施例である冷暖房構造を実施する家屋を概念的に示す図である。なお、概念図であるため、実際の家屋の基礎部、壁の構造、屋根の構造等は本発明を説明するために必要なもの以外は全て省略している。
【００１６】
家屋は屋根部２、壁部３、壁部３の一部に形成された窓部４、及びこれら床部６、屋根部２、壁部３及び床部６によって区画形成された室内空間５からなる一般的にな構成である。家屋の基礎を成す床下部分には床下空間７が形成されている。この床下空間７の体積には別段限定はないが、水容器１を配置した際に床部６とこの水容器１との間に十分な空間が形成されるよう構成される。なお、床下空間７のうち、当該空間７に配置された水容器１と床部６との間の空間を以下伝熱空間７ａと称する。
【００１７】
図示の構成では水容器１の熱源として電気ヒータＥＨが配置されている。また符号８は断熱材であり家屋が設置されいてる地盤と床下空間とを断熱することにより床下空間の保温性を確保するよう構成されている。但し、当該地盤が水脈と離れている等、湿気の少ない土壌の場合にはこの断熱材８は必ずしも必要ない。
【００１８】
次に、上記の冷暖房構造における機能を主として暖房を例に説明する。
熱源としての電気ヒータＥＨにより各水容器１内の水Ｗは昇温し、対流により水容器１全体が均一に加熱される。水容器１の昇温により床下空間７の伝熱空間７ａでは空気の対流Ｓ１が発生して床部６を加熱する。また同時に水容器１からの熱輻射Ｒ１によっても床部６は加熱される。更に、加熱された床部６からは対流Ｓ２及び熱輻射Ｒ２によりその熱が室内空間５に放熱され、室内空間５が暖房される。
【００１９】
ここで、発明者等は図８、図９に示すように水容器１が床部６に接触することにより床部６を介して直接室内に伝熱する方法が伝熱効率上最も効果的であると考えていた。
発明者等は本願発明を成すに先立って図１に示すように床部６と水容器１との間に伝熱空間７ａを介して伝熱する構成における室内への伝熱の程度を計測した。この結果、室内に対する伝熱は水容器１を床部に密着する構成と変わらないことが確認された。発明者等は上記のように密着型の方が伝熱効率が高いと予測していたわけであるが、実際には伝熱空間７ａの有無は伝熱効率に影響がないことが確認された。つまり、対流と輻射による床部に対する伝熱の効率が従来構成の密着による熱の伝導と同じ効率を有していることが確認できた。
【００２０】
上記構成では、床下空間７として十分大きな空間が確保されるいため、水容器１は要求される熱容量に基づいて自由に体積を決めることができる。また床板取付時の釘による損傷の問題も当然のことながら発生しないし、万一何らかの理由によって水容器から水漏れがあった場合でも根太や床下支持部材等の腐食の問題も生じない。
【実施例２】
【００２１】
図２は第２の実施例を示す。
符号９は蓄熱層としてのコンクリート層であり、前記断熱材８はこの蓄熱層９の下部に配置され、当該蓄熱層９を含む床下空間７と地盤とを熱的に隔離している。また図示の構成では断熱材８は蓄熱層９の下部のみに配置されているが、蓄熱層９の側部に配置することももとより可能である。
【００２２】
コンクリート層は比較的高い蓄熱性が注目され、従来から蓄熱材として利用されている。本実施例の場合も水容器１内の水Ｗの熱、或いは電気ヒータＥＨの熱を直接このコンクリート層である蓄熱層９に伝達することにより蓄熱層９に蓄熱し、水容器１と共に全体として大きな熱容量をもって蓄熱することにより、大容量の熱を室内空間５に伝熱する。なお、本実施例においても水容器１や蓄熱層９からの熱は対流、熱輻射等により床部６を介して室内空間５に伝熱されるが、図の構成が煩雑となるため図１に示すような対流Ｓ或いは輻射Ｒの表示は特に必要としない限り、後続の実施例も含めて表示しない。
【実施例３】
【００２３】
図３は第３の実施例を示す。符号１０は伝熱ダクトであって、図の奥行き方向に複数平行に配置された各水容器１とほぼ直交するように形成配置されている。
伝熱ダクト１０に対して温風を供給する場合にはその熱源としては各種のものが考えられる。例えば、家庭であれば台所における調理の際に換気扇よって直接外部に排出している排気（コンロ等の使用によりかなり高温の排気となっている）を当該伝熱ダクト１０に導いたり、今後期待される家庭用の燃料電池の導入の際に、発電により生じる熱をこのダクト１０に導いたりして廃熱を利用することができる。なお、このような廃熱では熱源として不十分な場合には電熱、ガス燃焼等による熱源を利用するように構成することはもとより可能である。
【００２４】
上記構成において伝熱ダクト１０は平行に配置され複数の水容器１に対して直交するよう位置しているため、各水容器１と伝熱ダクト１０との接触部分は各水容器１の一部となるが、前述のとおり水容器１内の水Ｗの循環流動により水容器１全体が均一に温められる。
【実施例４】
【００２５】
図４は第４の実施例を示す。この実施例は前記第３の実施例の構成において、熱源を特定した構成を示している。
【００２６】
屋根部２の南面側は太陽光Ｌによる熱を週熱する集熱部２ａとなっており、この集熱部２ａ下部は太陽光Ｌによる太陽熱により昇温した空気Ａ１が上昇流動する空間部２ｂとなっている。１１はこの空間部２ａの上端部に配置されたファンであり、上昇した空気Ａ１はこのファン１１により下降ダクト１２に沿って強制的に下降し、実施例３に示すものと同様な構造の伝熱ダクト１０に流入し、各水容器１内の水Ｗに伝熱する。
【００２７】
この実施例は主として太陽熱を利用するが、この熱量で不十分の場合には前記実施例でも示した色々な熱源を併用するようにしてもよい。
【実施例５】
【００２８】
図５及び図６は第５の実施例を示す。
床部６の内、窓部４を介して太陽光Ｌが照射する部分を、強化ガラス等の透明体或いはすりガラス等の半透明対等の光透過性の素材により形成された床部（以下「透明床部」とする）６ａとして構成されている。なおこの透明床部６ａの設置面積は、太陽光Ｌの照射角度が最小となる冬季を基準として設定し、室内に照射した太陽光が可能な限りこの透明床部６ａに照射するよう構成するのが望ましい。図６の斜線部はこの透明床部６ａの設置状態の一例を示す。
【００２９】
透明床部６ａの下部には通気空間部６ｂを介して受光部１３が設けられている。この受光部１３のうち、通気空間部６ｂ側の面、即ち太陽光Ｌの受光面は黒色或いはこれに近い暗色としすることにより太陽光Ｌを可能な限り吸収するようにしておく。通気空間部６ｂと伝熱ダクト１０とは下降ダクト１５により接続され、かつ下降ダクト１５の上部には送風用のファン１４が設置されている。
【００３０】
上記の構成において、窓部４から射し込んだ太陽光Ｌは透明床部６ａを経て受光部１３に照射し、これにより受光部１３は昇温して通気空間部６ｂ内の空気を昇温させる。昇温した空気Ａ１はファン１４により下降ダクト１５を経て伝熱ダクト１０に導入され、床部下部に配置された各水容器１内の水を昇温させる。なお、本実施例に対して前記第４の実施例に示す屋根部からの昇温空気も伝熱ダクト１０に導入するよう構成してもよい。
【実施例６】
【００３１】
図７は第６の実施例を示す。
床部６には符号６ｃ及び６ｄで示される開閉可能な通気孔が形成され、この通気孔を開くことにより床下空間７内の温風を室内空間５に対して直接導入することが可能に構成されている。
【００３２】
例えば、夜間の冷え込みにより窓部４を介して外部の冷気が室内空間５に伝熱され、冷空気Ａ２として窓部４に沿って下降する。これに対し例えば窓部４側の通気孔６ｃを開とすることにより、床下空間７内の昇温した空気Ａ３を前記冷空気Ａ２に対向するようにして上昇させ、窓部近傍の温度の低下、或いは窓部４の結露を防止する。この場合、必要であれば、窓部４のない壁面側の通気孔６ｄも適宜開として、この壁面の温度低下を防止することも当然可能である。また、この様な開閉型の通気孔の外、床部６にスリット状の通気孔を形成しておき、床下空間７から室内空間５に常時所定量の温かい空気が流入するよう構成してもよい。
【００３３】
以上各実施例を主として水容器内の水を加熱する場合、即ち室内空間５を暖房する場合を例に説明したが、水容器内の水を冷却する手段を配置すれば上記各構成は冷房手段としても利用可能である。例えば伝熱ダクト１０内に井戸水が通過する配管を配置することにより、夏場この伝熱ダクト１０内の空気を冷却して水容器１内の水Ｗを冷却することにより床面冷房を行う等の方法が実施可能である。また夜間の冷気を取り込んで水Ｗを夜間に冷却するよう構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
床面の裏面に水容器を密着配置する従来構成に比較して、床下空間の大小、広狭を問わず水容器が配置でき、然も水容器の容量設定の自由度が大幅に増すため、家庭用等の比較的小規模な構造物の外、各種公共施設、工場等大規模な構造物に対しても本発明の構造は利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図６】図５に示す水容器の配置状態を示す床下空間の平面図である。
【図７】本発明の第６の実施例を示す冷暖房構造を用いた家屋の断面図である。
【図８】床部密着型の水容器の配置状態を示す床下構造の平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線による断面拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  水容器  
２  屋根部
２ａ  集熱部
２ｂ  （集熱部下部の）空間部
３  壁部
４  窓部
５  室内空間
６  床部
６ａ  透明床部
６ｂ  通気空間部
６ｃ、６ｄ  通気孔
７  床下空間
７ａ  伝熱空間
８  断熱材
９  蓄熱層（コンクリート層）
１０  伝熱ダクト
１１  ファン
１２  下降ダクト
１３  受光部
１４  ファン
１５  下降ダクト
【図１】
2005273380.tif 000003
【図２】
2005273380.tif 000004
【図３】
2005273380.tif 000005
【図４】
2005273380.tif 000006
【図５】
2005273380.tif 000007
【図６】
2005273380.tif 000008
【図７】
2005273380.tif 000009
【図８】
2005273380.tif 000010
【図９】
2005273380.tif 000011