(57)【要約】    【課題】省エネ性と結露防止に優れたスチールハウスに関するものである。【解決方法】  柱に角型鋼パイプを、水平梁に軽量Ｈ型鋼を使用して主骨格を形成してなると共に、該主骨格の外側を断熱材で包囲して、該断熱材の内側に、温度と湿度を調節された空気を循環させてなる構造のスチールハウスであって、該循環空気が、外気を地中に埋入した二重管構造の熱交換器に通した後に、該スチールハウスの床下に堆積したグリ石層を通過させて温度と湿度を調整した空気であることを特徴とするスチールハウス【選択図】  図１
2007070893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱に角型鋼パイプを、水平梁に軽量Ｈ型鋼を使用して主骨格を形成してなると共に、該主骨格の外側を断熱材で包囲して、該断熱材の内側に温度と湿度を調節された空気を循環させてなる構造のスチールハウスであって、該循環空気が外気を地中に埋入した二重管構造の熱交換器に通した後に、該スチールハウスの床下に堆積したグリ石層を通過させて温度と湿度を調整した空気であることを特徴とするスチールハウス。
【請求項２】
上記スチールハウスの対向するＨ型鋼の水平梁に、Ｃ型鋼からなる平角柱の切欠開口部を該Ｈ型鋼の水平上翼面に当接させて掛渡し、該Ｃ型鋼切欠開口部内面と該Ｈ型鋼の水平上翼の下面を挟持、固定するクリップで該平角柱と該水平梁を固定して床下地を形成してなることを特徴とする請求項１に記載スチールハウス。
【請求項３】
上記スチールハウスは鉄筋入り平板状のコンクリート基礎の上に立設したものであって、上記グリ石層は、該平板状のコンクリート基礎の上に堆積させて、上記柱をグリ石層に埋入してなることを特徴とする請求項１〜２に記載のスチールハウス。
【請求項４】
上記平板上のコンクリート基礎と柱の間に免振装置を挿入、装着してなることを特徴とする請求項３に記載のスチールハウス。
【請求項５】
上記断熱材を、上下に連通する隙間を持つ二層構造にして、該隙間に、下から上方向に外気を自然通風せしめてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスチールハウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震性・安全構造のスチールハウスに係わるもので、更に詳しくは、自然エネルギ−を利用した省エネ性と結露防止に優れたスチールハウスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般住宅やビル・建物などの建物に対して耐震性・免震性など安全な強度構造への要求が強くなり、スチ−ルハウスの需要が急速に高まっている。
スチールハウスの問題点は、結露である。
鋼構造体は結露によって腐食が起こり、建物の劣化が急速に進行するので、結露対策を最優先で解決しなければならない。
特許文献１には、建物を外部断熱工法で構築すると同時に、枠材に熱伝導性の高い薄型軽量形鋼を使用し、建物内の温度分布を均質化すると共に、室内を負圧にして室内の湿気を含んだ空気を外に排出することによって結露防止する方法が開示されているが、これら従来方法には冷暖房空調設備が不可欠であり、そのための設備コスト、エネルギ−コストは大きな経済的負担となっているのが実状である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、設備コスト、エネルギーコストが安価で、省エネ性と結露防止に優れたスチールハウスを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下記の手段で解決することができる。
すなわち、
１．柱に角型鋼パイプを、水平梁に軽量Ｈ型鋼を使用して主骨格を形成してなると共に、該主骨格の外側を断熱材で包囲して、該断熱材の内側に温度と湿度を調節された空気を循環させてなる構造のスチールハウスであって、該循環空気が外気を地中に埋入した二重管構造の熱交換器に通した後に、該スチールハウスの床下に堆積したグリ石層を通過させて温度と湿度を調整した空気であることを特徴とするスチールハウス。
２．上記スチールハウスの対向するＨ型鋼の水平梁にＣ型鋼からなる平角柱の切欠開口部を該Ｈ型鋼の水平上翼面に当接させて掛渡し、該Ｃ型鋼切欠開口部内面と該Ｈ型鋼の水平上翼の下面を挟持、固定するクリップで該平角柱と該水平梁を固定して床下地を形成してなることを特徴とする請求項１に記載スチールハウス。
３．上記スチールハウスは鉄筋入り平板状のコンクリート基礎の上に立設したものであって、上記グリ石層は、該平板状のコンクリート基礎の上に堆積させて、上記柱をグリ石層に埋入してなることを特徴とする請求項１〜２に記載のスチールハウス。
４．上記平板上のコンクリート基礎と柱の間に免振装置を挿入、装着してなることを特徴とする請求項３に記載のスチールハウス。
５．上記断熱材を、上下に連通する隙間を持つ二層構造にして、該隙間に下から上方向に外気を自然通風せしめてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスチールハウス。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は下記の効果を有する。
１．地中熱や太陽熱などの自然エネルギーを利用する事によって極めて安価なランニングコストで除湿・冷却、あるいは加温・加湿できるので、冷房、暖房時の省エネ性と結露防止効果は極めて大である。
２．設備投資費が極めて安価である。
３．動力部分がないので故障が発生しない。
４．機械振動、騒音がない。
５．処理空気の除塵、無菌性に優れており、安心・健康的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための詳細について図面で説明する。
本発明実施には軽量型鋼を使用した構造の住宅が必要不可欠である。
図１は、本発明のスチ−ルハウスの概略構造とハウス全体の空気の流れを示す図である。
高温多湿の外気は、屋外に設けた外気導入口１から吸い込まれ、地中熱交換器２を通って建物の床下に設置した送風機３に吸引される。
地中熱交換器２で徐湿、冷却された空気は、複数の穴のあいたパイプ（図示省略）を通してグリ石の蓄熱充填層４に吹き出される。
【０００８】
地中熱交換器２は、図に示すように二重管構造であり、先端が封止された外管の中に内管が差し込まれた構造で、内管の先端は開放されており、外管と内管の間には適当な隙間が存在する状態で地中に垂直に埋め込まれている。
高温多湿の外気は外管の穴から外管と内管の隙間に入り、隙間を下降して下端の封止部に衝突して方向を変えて内管を上昇する構造になっている。内管の上部は吸気配管によって送風機３に接続されている。
パイプの外管は熱伝導の良い金属のパイプ（たとえばアルミ製）、内管は熱伝導の悪い、たとえば樹脂製（たとえばポリエチレンのような）パイプからなる。
【０００９】
グリ石の蓄熱堆積層４を通過した空気は、一部は一階の床下から室内に噴射され、残りは内装ボードと断熱ボートの隙間を通って上昇して、一部は一階の天井と二階の床下の間に回り、残りは二階の内装ボードと断熱ボートの隙間を通って上昇して、天井小屋裏に回る。
二階層においては、二階の内装ボードと断熱ボートの隙間を通って上昇する空気の一部が二階の室内に噴射される。
【００１０】
特に空気の流れは、断熱ボードと防水防湿シート、つまり断熱ボードと外壁材の間には隙間が存在し、この隙間は住宅のコンクリート基礎部分から、二階上部まで連通しており、煙突効果によって、熱交換された外気が下から上に吹き抜け、断熱ボードは常に空冷されることとなる。これによって断熱材、ひいては断熱材と内装ボードの間を流れる空気の昇温抑制にもなる。
【００１１】
以上の様な空気の循環によって、一階、二階とも、室内は低湿度、温調された空気の循環流で包まれることとなる。
本発明においては、本建物の主骨格を形成する柱、梁は良好な熱伝導体及び熱放射体である軽量型鋼材料で構築されているので、同じ低湿度、温調された空気が全体的に均一に行き渡り、室内、室外共に温度ムラや湿度ムラの少ない住環境が生み出され、結露が発生し難くなる。
【００１２】
本発明において循環使用する空気は、地中熱や太陽熱で熱交換された空気を使用することができる。
特に地中熱を利用する場合について説明すると、地中熱は四季を通じて一定しているので、地中パイプを埋設することによって概ね一定の地中温度（１５℃）の地中熱を利用することが出来る。地中熱交換器外管表面は四季を通じて地中熱温度（１５〜２０℃）に保持されており、通過空気は地中熱によって熱交換される。
例えば、夏季の場合には、外気温度30〜35℃の空気が26〜28℃前後に冷却され、パイプ内面では空気中の水分が結露して第１段目の除湿が行われる。図示されていないが、パイプの底部に溜まった結露水はポンプで吸い上げて屋外に排出する。
また冬季の場合では、外気温度５〜10℃の空気が12〜16℃前後に加温、乾燥され、パイプ内面では空気中の水分が蒸発して加湿される。
【００１３】
地中の温度特性として地下5mまでの深さでは、太陽熱の伝熱の時間遅れから、夏は地下深度１０ｍ以上の地中の平均気温よりも更に低い温度になること、そして冬は同じく地下深度１０ｍ以上の地中の平均気温よりも更に高い温度になる。そこでこの特性を利用して、地中熱交換器のパイプは地下5mの深さまで埋入した時、熱交換効率的にも、掘削経費の点からも最も効果的である。したがって外管の埋入深さは、地中５mの深さが、熱効率的にも、掘削費用の点でも、最も好ましい。
【００１４】
本発明に使用するスチ−ルハウスは柱、水平梁、垂直梁と無数の鉄骨が縦横に張り巡らされた構造からなるために、構造的には極めて堅固であり、耐震性に極めて優れている。また鉄鋼は木材に比べて熱伝導性が著しく優れているので、住宅の隅々まで熱が良好に伝達し、住宅内の温度差が無くなり温度分布が均一になる特徴がある。
【００１５】
またスチ−ルハウスは、一般的に柱、水平梁、垂直梁などの接合や加工が簡単であり、施工の省力化、施工期間の短縮化、自由設計が可能などの特徴がある。
図２（図１中のＡ部の拡大図）はその一例を示したもので、対向するＨ型鋼の水平梁にＣ型鋼からなるをＨ型鋼の水平上翼面に当接させて掛渡し、図２（ｂ）に示すような固定が可能なクリップで床下地と水平梁を固定して簡単に接続させることが可能である。
【００１６】
本発明のスチールハウスを立設するコンクリートの基礎は、図１の全体図に示すように鉄筋入り平板状のコンクリート基礎５がもっとも好ましい。柱を立てる部分を高くする従来構造はむしろ熱伝達に障害となる。すなわち床下から始まる温調空気の流れを、軽量型鋼の柱、梁にいち早く伝達させて均一な温度分布を達成させるためには、断熱材であるコンクリートの障壁はむしろ障害となるからである。柱はグリ石を堆積させたレベルで基礎のコンクリートに固定する時が最も好ましい熱伝達がえられる。又強度的にも平板構造が好ましい。
【００１７】
図３（図１中のＢ部の拡大図）は、床下のグリ石蓄熱層と軽量型鋼の角柱との熱伝熱・熱伝達を最も効率化するための方法を例示した図である。
【００１８】
コンクリート基礎のうえにグリ石を充填して、この角柱を埋め込むように埋入する。
グリ石は、直径３０〜１００mmの石を、１階床下の地下数十cmの深さから地表面に概ね40〜50cmの堆積厚さに積んだものである。
このグリ石と軽量鉄骨の角柱が直接に接触することによって、建物全体の骨格を形成している鉄骨まで素早く熱伝達される
【００１９】
地熱は四季を通じて１３〜１８℃の温度に保たれており、グリ石の堆積層はこの地熱の影響を受けて夏季には２０〜２４℃、冬季には１５〜１９℃の温度に保持されている。
堆積されたグリ石とグリ石の間には隙間が存在し、通過する空気はこのグリ石の隙間の中を通過するときにも冷却され、グリ石の表面には空気中の水分が結露して除湿、冷却も行われることとなる。
なお、本発明では地中熱交換器で徐湿、冷却された空気をグリ石堆積層に通すことは必須条件ではなく、必要に応じて適宜選択すればよい。また、グリ石の表面に結露した空気中の水分は適当な方法を利用して室外に排気すればよい。
【００２０】
また堆積層の底面には地中からの湿分の上昇を防止するため、図示していないが、防湿シートが敷かれている。このシートはグリ石層に発生した水滴等はシートを通って地中に浸透することは出来るが地中からの湿分の上昇は防止する構造になっている。これは複数のシートを位置をずらして重なった部分が出来るように全体に敷設することで達成できる。すなわち地面からの湿分、水分の上昇は防止できるが、上方からの水分は重なった部分の隙間から外に染み出ることができるようになっている。
【００２１】
図４（図１中のＣ部の拡大図）は、柱を鉄筋コンクリート基礎との間に免振装置を装着する構造を説明した図である。
耐震構造住宅としては、壁や床など筋交いや合板などの骨組みに強固なものを使用して耐震性能を高める方法が一般的であるが、本発明ではコンクリート基礎の上に免振装置を装着して、その上に建物を設ける二重構造で地震の揺れを吸収する構造である。
【００２２】
免振装置としては、振動などの揺れに対して復元力のある減衰ゴム、樹脂、或いはこれらを複合させた物を使用するのが好適であるが、これらが変形することで振動を吸収するような材料であれば特に限定するものではない。
【００２３】
建物全体の省エネ施工方法としては外張り断熱工法が最も多用されているが、断熱ボードの外側には、角木材をビス止めし、角木材の外側を防水防湿シートで覆って、貼り付けて外気と室内をシールする。
防水防湿シートと外壁材の間には隙間が形成されることとなるので、この隙間に太陽熱で熱交換させた空気で自然通風させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、スチ−ルハウスの概略構造とハウス全体の空気の流れを示す図である。
【図２】図２は、床下地と水平梁を簡単に接続する繋ぎの構造の説明図である。
【図３】図３は、角柱のグリ石蓄熱層へ埋入方法の説明図である。
【図４】図４は、鉄筋コンクリート基礎に免振装置を装着する構造を説明した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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