(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光等の自然の熱エネルギーを蓄熱層に蓄熱しかつこの熱を適宜使用可能に構成した冷暖房構造であって、家屋等の構造物には空気などの伝熱媒体の通過する通路が蓄熱層に沿って配置され、かつ当該通路は伝熱媒体の通過の順路を変更可能なように形成され、蓄熱層は構造物の上下方向に対して複数段配置された構造物の冷暖房構造において、前記伝熱媒体の通過する通路は、当該複数段配置された蓄熱層の温度変化により、各蓄熱層の温度勾配に沿って、高温側の蓄熱層から順に、或いは低温側の蓄熱層から順に流れるように通路の設定が変更可能に構成されていることを特徴とする蓄熱層を用いた構造物の冷暖房構造。
【請求項２】
太陽光等の自然の熱エネルギーを蓄熱層に蓄熱しかつこの熱を適宜使用可能に構成した冷暖房構造であって、家屋等の構造物には空気などの伝熱媒体の通過する通路が蓄熱層に沿って配置され、かつ当該通路は伝熱媒体の通過の順路を変更可能なように形成され、蓄熱層は構造物の上下方向に対して複数段配置された構造物の冷暖房構造において、伝熱媒体の温度と各蓄熱層の温度とを比較し、暖房時に伝熱媒体の温度が蓄熱層よりも低い時は、この蓄熱層をバイパスして伝熱媒体が流動し、かつ冷房時には伝熱媒体の温度が蓄熱層よりも高い蓄熱層をバイパスして伝熱媒体の通路をそれぞれ設定することを特徴とする蓄熱層を用いた構造物の冷暖房構造。
【請求項３】
伝熱媒体の通路には外部に開放する通路が形成されることにより外気の流入と室内空気の排出が行われるよう構成され、当該外気の流入或いは室内空気の流出部には通路内を流れる伝熱媒体と熱交換を行う部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱層を用いた構造物の冷暖房構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽エネルギー等の自然のエネルギーを利用した家屋等の構造物に係り、特に発明者が別途提案している床冷暖房構造と共同してより有効な自然エネルギーの利用を可能にするよう構成した構造物の冷暖房構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冬季に家屋の南側から太陽光を取り入れて室内を温め、また夏期には家屋を開放して通風を図る等、従来の家屋構造には自然を利用して我々の生活を快適に過ごす知恵が施されている。
【０００３】
最近では省エネルギー化、及びこの結果としての環境に対する負荷の減少、或いは経済性等の観点から太陽光として供給される太陽エネルギーを積極的に利用する家屋の構造がいろいろと提案されている。しかし、木造が中心であった従来の家屋に対して、現在では木造も含め様々構造材により家屋が構成されており、かつ高い断熱性や密閉性を要求されるため前記した従来の知恵は必ずしも役立たず、現在の家屋構造に見合った太陽エネルギーの利用構造が必要となり、いくつかの提案もなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
家屋における太陽エネルギーの利用は、太陽エネルギーとしての太陽光の受光部の確保、受光した太陽エネルギーを蓄える蓄熱材、熱の循環流動経路の確保などが必要である。
【０００５】
図１８は従来の空気循環／蓄熱方式の家屋構造を模式的に示したものである。この構造では，太陽光Ｌにより温めれた空気は空気通路５０ａを上昇し上部通路５０ｂ、側壁通路５０ｃを経て床部通路５０ｄに至り、再度通路５０ａに流入することより自然循環するようになっている。５１は家屋５０の基礎を成す蓄熱材であって循環流動する空気は通路５０ｄにおいて熱伝導により蓄熱材５１に伝熱する。
【０００６】
しかし、図からも明らかなとおり蓄熱材５１は家屋５０の床部にあるため、蓄熱材５１に伝熱する空気は、通路５０ｂ、５０ｃで放熱した後の最も温度が低下した空気となるため、蓄熱の効率が悪く、蓄熱材５１からの熱放射による輻射暖房は殆ど期待できない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点に鑑み構成されたものであって、家屋等の構造物の上下方向に対し、蓄熱層が少なくとも一つ形成され、この少なくとも一つの蓄熱層は、蓄熱時に加熱媒体が上昇する通路に隣接して配置されているよう構成された冷暖房構造である。
【０００８】
【発明の実施の態様】
家屋等の構造物の側壁、床部、天井部には伝熱媒体である空気の循環流動が可能な経路が形成される。構造物が例えば二階以上の複数階に構成されている場合には、下の階の天井部と上の階の床部に当たる仕切部には蓄熱層が一層以上形成される。また下の階の床面下部には別の蓄熱層が１層以上形成される。
【０００９】
昼間、南面する壁面において太陽光により加熱昇温した空気は天井部に上昇し、この天井部において第１の蓄熱層に伝熱し、この第１の蓄熱層を加熱する。この場合、加熱された空気は天井部において無駄な放熱を行うことなく直ちに第１の蓄熱層に伝熱するため、熱伝達効率は非常に良好である。第１の蓄熱層を例えば、蓄熱材を水或いはこれと同効の液体としておけば、伝熱媒体の空気が通過する通路を狭めて蓄熱材に対する熱伝達効率を高めるとともに、水の循環流動により当該第１の蓄熱層は均一に昇温する。
【００１０】
また第１の蓄熱層に伝熱した空気は、前記天井部の通路に連接する通路（通常は前記南面壁の通路と対向する北面壁の通路）を下降し、床部通路に至る。なおこの通路は必ずしも壁面に形成される必要はなく、要するに太陽光が当たらない、つまり集熱を行わない位置に形成されればよい。床部には例えば上段に第２の蓄熱層、下段に第３の蓄熱層というように複数段の蓄熱層を形成するようにしてもよい。二段の蓄熱層が形成されている場合には、空気は先ず第２の蓄熱層に伝熱し、更に第３の蓄熱層に伝熱した後前記南面壁の通路に至って昇温、上昇することによって、これら各通路を循環流動する。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に詳述する。
図１及び図２は本発明の構成を概念的に示しており、図１は一つの蓄熱層を有する本発明の最も基本的な構成を、また図２は複数（図示の構成は３層）の蓄熱層を有する構成を示している。なお本発明の実施対象である構造物として以下家屋を例に説明する。
【００１２】
先ず、図１は家屋１の一階部分Ｆ１を示している。この家屋１には日光Ｌが当たる南面の壁部に加熱用空気通路となる空間部であるＳ１が形成される。以下、後述する各空間部も全て「通路」の語で説明する。なおこの通路Ｓ１において通路内の空気が太陽エネルギーにより加熱されるため、太陽光Ｌの熱エネルギーを十分に受けるように、太陽光Ｌの受光面積を可能な限り大きくとれるような構成の通路とする。例えば家屋１の壁を形成する面の他、窓部も、二重窓構造とする等してこの空間部を空気加熱用通路として使用できるよう構成することが望ましい。
【００１３】
この加熱用通路Ｓ１に連接して天井部通路Ｓ２、加熱用通路に対向する背面側の通路Ｓ３及び床部通路Ｓ４がそれぞれ連接形成されている。なお、前述のようにこの通路Ｓ３は必ずしも壁面に形成される必要はなく、例えば室内の邪魔にならない位置で、ダクトとして形成されてもよい。
この構成において、例えば冬季の昼間では太陽光Ｌにより加熱用通路Ｓ１内の空気は加熱され、この加熱用通路Ｓ１を上昇して天井部通路Ｓ２に流入し、昇温した空気は天井部通路Ｓ２の上部に配置されている蓄熱層２に直ちに伝熱する。蓄熱層２における蓄熱材としてはコンクリート等の固体でもよいが、特に水等の液体を用いれば、加熱された空気との熱交換部が蓄熱層２の一部であっても内部の液体の流動（熱対流）により蓄熱層２が均一に加熱され伝熱効率がたかく、従って高い蓄熱効率を得ることが可能となる。
【００１４】
蓄熱層２と熱交換した空気は通路Ｓ３を下降し、床部通路Ｓ４を経て再度前述の加熱通路Ｓ１に流入し加熱される。このように太陽光Ｌのある昼間は空気の循環流動により蓄熱層２に熱を蓄える。この状態で夜になると図示しないダンパ等で各通路の空気の流動を停止させ、この状態で蓄熱層２の熱は熱ビームとして室内Ｆ１を暖房する。また当然この蓄熱層２の熱は二階の床面を温め二階の暖房にも利用することができる。
【００１５】
図２は別の基本構成を示す。
この構成では床部に対して第２の蓄熱層３及び第３の蓄熱層４が形成配置された構成となっている。このうち例えば第２の蓄熱層３は前記第１の蓄熱層２と同様に、水等の流体を蓄熱材とし、第３の蓄熱層４は家屋１の基礎材であるコンクリート基礎部を利用した構成としてある。但しこの構成に限定するものではなく、床部に対して更に複数の蓄熱層を形成することも可能である。この点は天井部に形成する蓄熱層についても言えることであり、天井部の蓄熱層も複数層に形成することが可能である。
【００１６】
この構成においては、天井部通路Ｓ２において第１の蓄熱層２に伝熱しかつ通路Ｓ３を下降した空気にはまだかなりの余熱を有するため第１の床部通路Ｓ４において先ず第２の蓄熱層３に伝熱し、かつ更に第２の床部通路Ｓ４´に流入し第３の蓄熱層４に伝熱する。なお第２の蓄熱層３と第３の蓄熱層４とは後述するように熱的に遮断されている。空気は蓄熱層に伝熱するに従って温度降下するので空気の流動経路に沿って、各蓄熱層は第１の蓄熱層２の温度が最も高く、続いて第２の蓄熱層３、第３の蓄熱層４の順となって各蓄熱層には温度差が生じる。
【００１７】
図３乃至図６は上記空気通路の順路、各蓄熱層の配置等をより具体的に示すものである。
符号５は太陽光を受光する集熱面であって、南面する壁面及び前述のような二重窓等として構成されてる。この集熱面５に加熱通路Ｓ１が配置されている。蓄熱層２は、図示の構成では内部に蓄熱材である水が充填され複数の容器の集合体として構成されている。なお天井構造や床構造をアルミニウム等の金属材料で構成した場合、この金属材料により形成された空間部に直接水を充填するよう構成することも可能である。
【００１８】
第２の蓄熱層３も図示の構成では前記蓄熱層２と同様に水容器の集合体として構成されている。この第２の蓄熱層３の下部には断熱材６を介して第３の蓄熱層４としてのコンクリート層が形成されている。床部通路Ｓ４はこのような蓄熱層の構成に対応して先ず第２の蓄熱層３に伝熱する通路Ｓ４ａが配置され、この通路Ｓ４ａに後続して第３の蓄熱層４に伝熱する通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃが設けられ、更に通路Ｓ４ｃは前記加熱通路Ｓ１に接続することより空気は各通路を循環流動するよう構成されている。
【００１９】
上記構成において、集熱面５により加熱された空気は通路Ｓ２において第１の蓄熱層２の蓄熱材である水に伝熱する。水は加熱されることにより水容器内を流動して全体が均一に昇温するため、通路Ｓ１２は蓄熱層２の面積のごく一部に配置されればよい。またこのように加熱空気を狭い通路内を通過させることにより蓄熱材である水と、空気との温度差が大きくなり蓄熱材に対する伝熱効率を高めることができる。
【００２０】
通路Ｓ３を下降した空気は床部通路Ｓ４のうち、先ずＳ４ａに流入する。この通路Ｓ４ａにおいて第２の蓄熱層３内の水Ｗに伝熱する。この場合も前記第１の蓄熱層２の場合と同様、水の対流により蓄熱層３全体が均一に昇温し、空気の熱を蓄熱する。また断熱材６により通路Ｓ４ａにおいては第２の蓄熱層３とのみ熱交換する。続いて通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃにおいて第３の蓄熱層４と熱交換し、前記加熱通路Ｓ１に戻る。このように、各蓄熱層２、３、４はそれぞれ熱的に独立しているため、上記した空気の流路においては、蓄熱層の温度は第１の蓄熱層２が最も高く、第３の蓄熱層４が最も低くなる。但し、蓄熱できる容量は各蓄熱層の熱容量に対応するため、蓄熱した熱量全体は必ずしも各蓄熱層の温度とは比例しない。なお図２の構成はあくまでも本発明の構成の一例を示すものであり、蓄熱層をより多数配置したり、水容器に代えてコンクリート蓄熱層若しくは他の蓄熱層を配置するよう構成することも当然可能である。
【００２１】
図５及び図６は流体の対流による伝熱不可能なコンクリートのような固体の蓄熱材に対してより均一に伝熱することを目的とした構成である。８は通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃ内の空気と第３の蓄熱層４との熱交換を行うための伝熱部材であって、熱伝導性の高い金属、或いはヒートパイプ等により構成されている。
【００２２】
更に符号９は内部に水等の液体を封入し、かつコンクリート層に埋設された液体封入パイプであって、例えば図６に示すように、全体がエンドレスとなるよう屈曲して配置され、かつ各屈曲部がほぼ等間隔になるよう構成されている。この構成において、第３の蓄熱層４の一部が加熱されると、液体封入パイプ９内の液体は高温部から低温部へと流動するため、加熱部が蓄熱層４の一部に偏っていてもこの液体封入パイプ９内の液体が流動することにより当該蓄熱層４全体がほぼ均一に加熱（蓄熱）されることになる。
【００２３】
図７及び図８は以上に示した構成を二階建て家屋に実施した例を示す。また図７及び図８の各空気通路に示される丸はこれら各通路の開閉を行う開閉手段（以下「ダンパ」として説明する）であって、白丸はダンパの「開」状態を、黒丸はダンパの「閉」状態を示すことにする。以下各ダンパはＤ１、Ｄ２、Ｄ３・・・等、符号Ｄに数字を付加することにより示すこととする。
【００２４】
まず図７においてＳ５は二階Ｆ２の加熱・放熱通路であり、天井部通路は断熱材６を介して通路Ｓ６ａ及び室内側の通常通路Ｓ６ｂに別れている。Ｓ７は二階Ｆ２の通路であり、各ダンパを切り換えることににり空気が所定の通路を通過するよう構成されている。なお、通路Ｓ６ａは放熱通路として利用されのほか、空気を強制循環させる場合には集熱通路としても利用されるが、説明の便宜上以下「放熱通路」の語で説明する。
【００２５】
図８は別の構成を示す。なお、図７と同じ構成部分は同じ符号で示している。この構成では空気流の強制循環を可能にするため二階Ｆ２の通路Ｓ７には強制循環用のファン１０が設置されている。１１および１２は室内からの排気と、空気通路を流れる空気との熱交換を行う熱交換手段である。なお、図７及び図８における各蓄熱層の温度を示すときは第１の蓄熱層２の温度をＡ、第２の蓄熱層３の温度をＢ、第３の蓄熱層４の温度をＣとして示す。
【００２６】
以下上記構成の家屋における空気の流動及び各蓄熱層の蓄熱或いは放熱状態を示す。
図９（Ａ）は冬季で且つ晴れた昼間の状態を、また（Ｂ）は同夜間の状態を示す。まず（Ａ）の状態ではダンパＤ８、Ｄ１３、Ｄ６を閉としておく。この状態で加熱通路Ｓ１において太陽光Ｌにより加熱昇温した空気は通路Ｓ２で第１の蓄熱層２に伝熱し、通路Ｓ３を下降して通路Ｓ４ａに至り、この通路Ｓ４ａを介して第２の蓄熱層３に対し、また通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃにおいて第３の蓄熱層４に対して伝熱する。続いて再度加熱通路Ｓ１に流入することによりこれら各通路を循環流動し、この空気の流動により各蓄熱層２、３、４の温度はＡ＞Ｂ＞Ｃの状態で蓄熱される。
【００２７】
同図（Ａ）に於いて各蓄熱層に蓄熱された熱は夜間に放熱され室内を暖房する。即ち（Ｂ）において前記各ダンパの他ダンパＤ１も閉とされることにより各通路における空気の流動は停止させられる。この状態において、各蓄熱層２、３、４に蓄熱された熱エネルギーは一階Ｆ１及び二階Ｆ２の床部から、或いは熱ビームとして一階Ｆ１の天井部から放出され暖房を行う。なお、この場合例えば一階における第２の蓄熱層３の熱放出が大きく、時間経過と共に第３の蓄熱層４よりも温度が低くなったとすると、つまりＢ＜Ｃとなったとき空気は通路Ｓ４ａからＳ４ｂ、Ｓ４ｃに流入し、この通路で第３の蓄熱層４により昇温した空気は再度通路Ｓ４ａに流入して第２の蓄熱層３に伝熱し、この第２の蓄熱層３を介して室内を暖房することになる。即ち、本発明ではそれぞれ蓄熱を行っている各蓄熱層の温度変化に対応して空気が自然に流動し、各蓄熱層の有している熱を特別の操作をすることなく効果的に室内に放出することができる。
【００２８】
図１０（Ｃ）は冬季の昼間でかつ雨の日等の日射のない状態の通路の設定例を、（Ｄ）は同様に冬季の昼間日射のない日における別の設定例を示す。
まず（Ｃ）において、日照が無い場合には太陽エネルギーの利用は期待できず、却って加熱通路Ｓ１から屋外に放熱してしまう可能性が高いのでダンパＤ１、Ｄ６を閉として加熱通路Ｓ１の空気の流動を停止させる。この状態で第１、第２、第３の蓄熱層の熱を室内に放射して暖房を行う。この場合、第１、第２、第３の各蓄熱層の温度Ａ、Ｂ、ＣがＡ＞Ｂ＞Ｃであるとき基本的には空気は流動しないが、第３の蓄熱層４はコンクリート層を厚く設定する等により、各蓄熱層の中で最も熱容量を大きく設定することが可能である。このため例えば温度がＡ＞Ｃ＞Ｂとなったときは前述の如く空気は通路Ｓ４ａとＳ４ｂ、Ｓ４ｃとの間を循環流動することによって第２の蓄熱層３を介して第３の蓄熱層４の熱を室内に放出する。なお、上記の日射のない昼間の設定は、夜間の設定として利用可能であることはもとより当然である。
【００２９】
同図（Ｄ）において第１、第２、第３の各蓄熱層２、３、４の放熱状態によっては各蓄熱層の温度がＡ＜Ｂ＜Ｃとなる場合も生じる。この場合、各蓄熱層の温度勾配によって、最も温度の高い第３の蓄熱層４により昇温した空気は通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃを経て通路Ｓ４ａにおいて第２の蓄熱層３に伝熱し、かつ更に通路Ｓ３を経て天井部通路Ｓ２に至り第１の蓄熱層２に伝熱しかつ伝熱の終わった空気は通路Ｓ３を下降して第３の蓄熱層４に戻ると言う循環流動を行うことにより、第３の蓄熱層４の熱を第１、第２の蓄熱層を介して室内に放出する。
【００３０】
図１１に（Ｅ）として示す設定及び図１２の（Ｆ）として示す設定は、人工的加熱手段の例として深夜電力を使用する電気ヒータ（以下単に「電気ヒータ」とする）が設けられた構成における暖房及び各蓄熱層に対する蓄熱方法を示している。
先ず図（Ｅ）は前記（Ｄ）における暖房を積極的に行うように構成している。即ち電気ヒータ１３により電気料が安く設定されている深夜電力により第３の蓄熱層４に蓄熱しておく。前述のようにこの第３の蓄熱層４を厚手のコンクリート層としておく等の方法によりこの蓄熱層４の熱容量を予め大きく設定しておく事が可能である。この状態において日射の無い昼間において、各ダンパの開閉を前記図１０（Ｄ）の如く設定することにり、前記（Ｄ）で設定された通路を流通する空気により第３の蓄熱層４の熱が各部屋に積極的に伝達され暖房される。
【００３１】
図１２に示す（Ｆ）は電気ヒータ１３を有する構成における、日照のある昼間の蓄熱状態を示す。日照のある昼間においては電気ヒータ１３により昇温、蓄熱している第３の蓄熱層４の熱を利用する必要は基本的にはない。このためダンパＤ３、Ｄ４を閉として第３の蓄熱層４を通過する通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃを閉止し、この部分の空気の流動を停止し、蓄熱層４の熱を保存しておく。その他のダンパＤの開閉状態は図９（Ａ）と同じにしておき、第１、第２の蓄熱層２、３にそれぞれ蓄熱する。なお、蓄熱が不足な場合等においては、適宜ダンパＤ３、Ｄ４を開にして、第３の蓄熱層４の熱を供給するようにしておく。第３の蓄熱層４の熱容量を大きく設定しておくことにより昼間に第３の蓄熱層４からの放熱を行わなかった場合には、この第３の蓄熱層４には相当量の熱量が保存されているため、この場合には深夜電力の使用量は大幅に低減することができる。
【００３２】
図１２に示す（Ｇ）以降は夏期における室内の昇温防止、或いは積極的に冷却する場合の例を示す。
同図の（Ｇ）は夏期の昼間の状態であって、外部と連通するダンパＤ７及び、二階頂部のダンパＤ１０を開とする。これによりダンパＤ７を入口としかつダンパＤ１０を出口とする空気通路を家屋１の南面部に形成するよう、ダンパＤ１、Ｄ８、Ｄ９を開とする。南面する通路Ｓ１、Ｓ５に於いて空気は昇温し、昇温した空気は二階屋根部の放熱通路Ｓ６ａを経て開となっているダンパＤ１０から外部に流出し、この負圧に対応してダンパＤ７から外気が流入する。即ち、家屋の南面する部分には常時外気が流動し、かつ壁面等の熱は空気流と共にダンパＤ１０から外部に放出され、室内が一定温度以上に昇温するのを防止する。この場合冷房装置を使用して室内を積極的に冷却するとは当然可能であるが、このような人工的な冷房手段を用いる場合でも、前記の通路を通過する空気流により熱を積極的に外部に放出しているため、冷房効率が高く、従って電気等の冷房エネルギーの消費量をその分少なく抑えることができる。
【００３３】
図１３に示す（Ｈ）及び（Ｉ）は夏期の夜間の冷房状態を示す。
まず（Ｉ）はダンパＤ８、Ｄ１３を閉とし、かつダンパＤ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ３、Ｄ２を開とすることにより一階Ｆ１に空気の循環通路を形成する。この場合、屋外との間に断熱材６が配置されていない受光面である加熱通路Ｓ１は外部に熱を放出する熱放出部となるため、この通路Ｓ１において放熱した空気は通路Ｓ１を下降し、通路Ｓ４（Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃ）を経て通路Ｓ３を上昇し、天井部通路Ｓ２から前記通路Ｓ１に至るという、図１（Ａ）に示される蓄熱時の空気の流れとは逆の流れの循環流動を行うことにより室内や蓄熱層の熱を主に通路Ｓ１を介して外部に放出する。
【００３４】
図１３（Ｉ）の構成ではダンパＤ１、Ｄ２を閉とすることにより一階Ｆ１部分の通路の空気の循環流動を停止した状態で、ダンパＤ８、Ｄ１３、Ｄ１２開とし、かつダンパＤ９、Ｄ１０、Ｄ１１を閉として、通路Ｓ２、Ｓ７、Ｓ６ｂ、Ｓ５を連通させ、通路Ｓ５において屋外に熱を放出し温度が低下した空気がこの通路Ｓ５を下降することによって前記通路を空気が循環流動して屋外に熱を放出するよう構成されている。
【００３５】
図１４に示す（Ｊ）及び（Ｋ）は熱の放出量をより多くするよう通路を形成した場合を示す。即ち前記図１３（Ｈ）、（Ｉ）が熱の放出量を少なめにする設定であって、例えば盛夏を過ぎた秋口の場合や春先等に効果的な冷却構成であるのに対して、同（Ｊ）及び（Ｋ）、特に（Ｋ）の設定は真夏に有効である。
【００３６】
まず（Ｊ）において、前記図１３（Ｉ）と相違する点は、ダンパＤ１２を閉、ダンパＤ１１、Ｄ９を開とすることにより天井部の通路を図１３（Ｉ）の通路Ｓ６ｂからＳ６ａに変更した点にある。天井部通路をＳ６ａに設定することにより天井部通路Ｓ６ａを通過する空気は屋根部からも放熱し、前記通路Ｓ５も含め放熱面積をより大きく設定することができる。
【００３７】
（Ｋ）は前記（Ｊ）で設定された通路に加えて、ダンパＤ１、Ｄ２も開とすることによって、一階Ｆ１にも空気の流動する通路、Ｓ１、Ｓ４、Ｓ３を形成することにより放熱部を通路Ｓ６ａ、Ｓ５、Ｓ１と、これにより放熱面積をより大きく設定して冷房効果を高めるように設定している。
【００３８】
図１５に（Ｌ）、（Ｍ）として示される設定及び図１６に（Ｎ）として示される設定は図８に示す構成における空気通路の設定例を示す。
図１５（Ｌ）は家屋１内に閉回路としての通路を形成して、蓄熱効率を高めるよう構成している。即ちダンパＤ４、Ｄ６、Ｄ１、Ｄ２０、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ２５、Ｄ２、Ｄ１４、Ｄ１５を開とすることにより一階Ｆ１、二階Ｆ２を空気が循環流動するよう構成する。またファン１０を作動させておく。これにより先ず通路Ｓ１、Ｓ５、屋根部の通路Ｓ６ａの順に空気は太陽光により加熱され、最も加熱された空気はファン１０により強制的に下降させられ、通路Ｓ７、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃ）を通過して各蓄熱層２、３、４にそれぞれ伝熱し蓄熱される。
【００３９】
（Ｍ）は換気を行いながら各蓄熱層に蓄熱する構成を示す。
この例では（Ｌ）の場合に閉となっていたダンパＤ１６、Ｄ１８、Ｄ２３、Ｄ２１、Ｄ２４が開となり、外気の流入及び室内の排気が可能な経路が形成される。また前記図１５（Ｌ）では開となっていたダンパＤ９、Ｄ１７、Ｄ２０は閉となる。これにより外気がダンパＤ９を経て通路Ｓ６ａに流入し、この通路Ｓ６ａにおいて加熱昇温された後ファン１０により以下強制的に前記（Ｍ）と同様の通路を経て下降し、各蓄熱層２、３、４に伝熱する。第３の蓄熱層４に伝熱した空気はダンパＤ１６を経て一階Ｆ１の室内に流入し、さらにダンパＤ１８、ダンパＤ２１を経て二階Ｆ２の室内に流入する。続いてダンパＤ２４を経て熱交換手段１１を介して前記通路７を下降する空気に熱を伝えた後屋外に排出される。なお、この熱交換部に温度センサを配置し、通路Ｓ７を下降する空気よりも屋外に排出される空気の温度の方が低い場合にはダンパＤ１１を閉とするか、あるは図示しない別の排気経路を使用することにより熱交換を中止するよう構成することも可能である。
【００４０】
図１６に示す（Ｎ）は図１５（Ｍ）の変形例である。この例ではダンパＤ２４を閉、ダンパＤ２２を開として、使用する熱交換手段を符号１１で示すものから符号１２で示すものに変更する。この熱交換手段１２は外気の流入部近傍に配置されており、従って通路Ｓ６ａで殆ど加熱されていない。このため通常の場合、通路Ｓ６ａに流入した時点での空気は屋外に排気される空気よりも低温である。このため熱交換手段１２においてこの排気の有する熱を通路Ｓ６ａに流入する空気に伝熱して、熱効率を高めるようにする。
【００４１】
図１７に示す（Ｏ）及び（Ｐ）は更に他の変形例を示す。先ず（Ｏ）の設定は、蓄熱層２に至る空気の温度が当該蓄熱層２よりも低くなった場合の空気の流路の設定状態を示す。この場合には前記（Ｎ）の構成に対してダンパＤ２５、Ｄ１３を開としてファン１０により通路Ｓ７を下降する空気を通路Ｓ２に流入させないで、つまり通路Ｓ２をバイパスしてそのまま通路Ｓ３を下降させ、通路Ｓ４ａにおいて蓄熱層３と、また通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃにおいて蓄熱層４と熱交換させるよう設定されている。
【００４２】
同図（Ｐ）は更に、熱交換すべき空気の温度が前記蓄熱層２のみでなく蓄熱層３の温度に対してもより低くなった場合の流路の設定状態を示している。この場合には前記ダンパＤ１３に加えてＤ３も開として、通路Ｓ７、Ｓ３を経て降下した空気を直接通路Ｓ４ｂ、Ｓ４ｃに導入し、蓄熱層４に対してのみ伝熱するよう設定している。その他各ダンパの開閉を設定することにより空気の流路を蓄熱層４、蓄熱層３、蓄熱層２の順にする等の設定も当然可能である。また（Ｏ）及び（Ｐ）に示される設定を、本来蓄熱層３が設けられていない家屋、蓄熱層２が設けられていない家屋等に対して当然のことながら実施可能である。
【００４３】
以上本発明の構成を、特に空気通路の各種設定を例に説明したが、ダンパの設置位置、設置個数を適宜調節することにより、季節、気候、外気温度等に対応してさらに別の設定を行うことは当然可能である。また、蓄熱層の設置数は図示の３段に限定するものでもなく、かつ各蓄熱層の構成は構造物の特性等により適宜設定可能であり、例えば全ての蓄熱層を水等の液体を充填したものにする他、反対に全ての蓄熱層をコンクリート等の固形の蓄熱材により構成する等、前記通路の設定と同様、構造物の種類、大きさ、設置場所等に対応して自由に選択することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明は空気等の伝熱媒体が通過する通路が設定変更可能なよう構成され、かつこの通路に近接して１以上の蓄熱層が配置された構成であり、季節、外気温度、天気に対応して適宜通路の設定を変更することにより蓄熱層に対する蓄熱、蓄熱層からの放熱による暖房を基本的には太陽光等の自然エネルギーを用いて行い、冷房も含めて電気等の人工的エネルギーを使用しないか、或いは使用しても最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す家屋の一階部分を中心とする断面概略図である。
【図２】本発明の他の基本構成を示す家屋の一階部分を中心とする断面概略図である。
【図３】各蓄熱層の配置状態と空気の通路を示す蓄熱層の斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線による断面図である。
【図５】図４に示す第３の蓄熱層の別の構成を示す断面図である。
【図６】第３の蓄熱層に埋設した流体封入パイプの平面図である。
【図７】本発明の実施例を示す二階建て家屋の断面図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す二階建て家屋の断面図である。
【図９】図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造の作動状態を示し、（Ａ）は冬季昼間晴天時の作動状態の一例を示す図、（Ｂ）は冬季夜間晴天時の作動状態の一例を示す図である。
【図１０】図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造の作動状態を示し、（Ｄ）は冬季昼間雨天時の作動状態の一例を示す図、（Ｅ）は冬季昼間曇天時の作動状態の一例を示す図である。
【図１１】（Ｅ）で示す構成は図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造に対して第３の蓄熱層に夜間電力を用いる電気ヒータを設置した構成の冬季昼間で曇天時の一例を示す図である。
【図１２】（Ｆ）は図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造に対して第３の蓄熱層に対して夜間電力を用いる電気ヒータを設置した構成における冬季昼間晴天時の作動状態の一例を示す図、（Ｇ）は図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造の夏期昼間の作動状態の一例を示す図である。
【図１３】図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造の作動状態を示し、（Ｈ）は夏期夜間晴天時の作動状態の一例を示す図、（Ｉ）は夏期夜間晴天時の別の作動状態を示す図である。
【図１４】図７に示す二階建て家屋における冷暖房構造の作動状態を示し、（Ｊ）は夏期昼間晴天時の作動状態の他の一例を示す図、（Ｋ）は夏期夜間晴天時の更に他の作動状態を示す図である。
【図１５】図８に示す二階建て家屋における冷暖房構造の蓄熱動作作動状態を示し、（Ｌ）は冬季夜間晴天時の作動状態の一例を示す図、（Ｍ）は冬季昼間晴天時の他の作動状態を示す図である。
【図１６】（Ｎ）として示す構成であって、  図８に示す二階建て家屋における冷暖房構造の冬季昼間晴天時の更に他の蓄熱動作動状態を示す図である。
【図１７】（Ｏ）及び（Ｐ）で示す構成は、図８に示す二階建て家屋における冷暖房構造の更に他の蓄熱作動状態を示し、（Ｌ）は冬季昼間晴天時の作動状態の一例を示す図、（Ｍ）は冬季昼間晴天時の他の作動状態を示す図である。
【図１８】従来構成の太陽熱暖房構造を有する家屋の一階部分を中心とする断面概略図である。
【符号の説明】
１  家屋
２  第１の蓄熱層
３  第２の蓄熱層
４  第３の蓄熱層
５  集熱面
６  断熱材
７、８  伝熱部材
９  液体封入パイプ
１０  （強制循環用）ファン
１１、１２  熱交換手段
１３  電気ヒータ（深夜電力使用）
Ｄ１〜Ｄ２５  ダンパ
Ｓ１〜Ｓ７  （電熱媒体空気用）通路
Ｆ１  一階
Ｆ２  二階
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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