(57)【要約】【課題】  暖冷房時におけるランニングコストの低減を図ることが可能であり、省エネルギーに寄与するとともに、建築時におけるコストパフォーマンスに優れた暖冷房換気装置を提供する。【解決手段】  入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器１０と、地中熱交換器１０の出口側に接続され、地中熱交換器１０を通過した外気を居室内に導入する吸気ブロア１３と、居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロア１５と、排気ブロア１５によって排気される室内空気及び吸気ブロア１３によって地中熱交換器１０を介して居室内に導入される外気の間で、熱交換を行う換気用熱交換器１２とを備えている。【選択図】        図１
2009192185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、
前記地中熱交換器の出口側に接続され、該地中熱交換器を通過した外気を居室内に導入する吸気ブロアと、
居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアとを備えたことを特徴とする暖冷房換気装置。
【請求項２】
前記排気ブロアによって排気される室内空気及び前記吸気ブロアによって前記地中熱交換器を介して居室内に導入される外気の間で、熱交換を行う換気用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の暖冷房換気装置。
【請求項３】
入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、
居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアと、
前記地中熱交換器の出口側と接続され、該地中熱交換器を通過した外気が導入されるとともに、居室とは別個に設置された各居室へ外気を供給する吸気通路が接続された独立空間とを備えたことを特徴とする暖冷房換気装置。
【請求項４】
入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、
前記地中熱交換器の出口側に接続され、該地中熱交換器を通過した外気を居室内に導入する吸気ブロアと、
居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアと、
前記地中熱交換器の出口側と接続され、該地中熱交換器を通過した外気が導入されるとともに、各居室へ外気を供給する吸気通路が接続され、且つ各居室の室内空気の一部を誘引する開口部を有し、居室とは別個に設置された独立空間とを備えたことを特徴とする暖冷房換気装置。
【請求項５】
前記排気ブロアによって排気される室内空気及び前記吸気ブロアによって前記地中熱交換器を介して居室内に導入される外気の間で、熱交換を行う換気用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の暖冷房換気装置。
【請求項６】
前記地中熱交換器の上方であって、建物の床下位置に床暖房用の発熱体が設置されていることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか１項に記載の暖冷房換気装置。
【請求項７】
前記発熱体と居室の床板との間に、床下間隙を形成してなることを特徴とする請求項６に記載の暖冷房換気装置。
【請求項８】
建物の内壁材裏側に通気空間となる内壁間隙が形成され、該内壁間隙と前記床下間隙とが連通していることを特徴とする請求項７に記載の冷暖房装置。
【請求項９】
建物の天井材裏側に通気空間となる屋根裏空間が形成され、該屋根裏空間と前記床下間隙とが連通していることを特徴とする請求項８記載の冷暖房装置。
【請求項１０】
前記床暖房用の発熱体の表面に凹凸を形成したことを特徴とする請求項６〜９のうち、いずれか１項に記載の冷暖房装置。
【請求項１１】
前記内壁間隙が骨格部材等によって封止される部位に、該骨格部材、或いは周辺の適切な部材の一部を加工することにより、通気経路を確保したことを特徴とする請求項６〜１０のうち、いずれか１項に記載の冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖冷房換気装置に係わり、特に建物の床下土壌の地中熱を暖冷房、換気に利用した暖冷房換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源、環境問題、住宅におけるエネルギーコストの低減などを考慮し、高気密化・高断熱化した高規格住宅が普及してきている。一方、地中は外気に比較して温度変化が少なく、相対的に冬は暖かく夏は涼しい。この特性を利用して、地中の熱を空調に利用することが行われ、特許第３０５１８５０号公報には、「地中の蓄熱を利用した床の構築方法及び床下地均し治具」に関する発明が開示されている。同公報記載の発明は、均し治具を利用して床面の下地材となる下地コンクリート上面を水平均一に仕上げる工法などについてのものであり、地中に蓄えられている熱を有効に利用することができるようにすべく、コンクリート上に敷設する床仕上げ部材の施工精度を高め、これによって地中の熱を床面から居室内に取り入れることが可能であるとされている。
【特許文献１】特許第３０５１８５０号公報
【０００３】
一方、図８は一般的な外断熱工法によって建設された家屋の構造を示した説明図である（便宜上、家壁を取り除いて骨格を見えるように描いた図）。同図の家屋１００は、柱、梁、束、垂木からなる主要構造部材の全体を外側から断熱板１０２で覆うとともに、断熱板１０２と、外壁１０４、屋根１０６との間に通気層１０８を設けて構成されている。また、部材同士の隙間を塞ぐなど、最近では高断熱化と同時に高気密化についても配慮され、これによって熱損失を抑制し、ランニングコストの低減を図っている。このような高気密・高断熱住宅においては、各種の過敏症などを引き起こすいわゆる「シックハウス症候群」を防止する観点から、室内の換気が必要不可欠であり、２００５年には機械式換気装置により、１時間当たり０．５回の頻度で２４時間の連続換気をすることが義務付けられている。
【０００４】
図９は機械式換気システムの概略を示す説明図である。同図に示されるように、機械式換気システムには、吸気を吸気ブロア１１０による機械吸気とし、排気も排気ブロア１１２による機械排気とする第１種換気システム、吸気を吸気ブロア１１０による機械吸気とし排気を自然排気とする第２種換気システム、吸気を自然吸気とし排気を排気ブロア１１２による機械排気とする第３種換気システム、の３種類が日本では定義されている。このうち、第１種換気システムにおいては、排気ブロアに熱交換器を備え、その熱交換器によって排気の熱エネルギーを回収することにより、換気に伴う熱損失の抑制を図った装置も利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許第３０５１８５０号公報（特許文献１）記載の発明は、床面と床下土壌とを熱的に連続させることによって地中熱を取り入るようにしているが、換気システムに関しては何ら触れられていないとともに、換気に伴う熱損失に対する対策についても何ら開示されていない。
【０００６】
その一方、北海道などのような寒冷地にあっては、換気システムを稼動させることによって低温の外気が室内に導入されて居室内の快適性が損なわれることから、居住者が換気装置を強制的に停止させ、十分な換気量を確保することができないケースが多発している問題点があった。また、熱交換器によって排気の熱エネルギーを回収する第１種換気装置の場合、摂氏零度以下の外気によって換気装置の熱交換器のコア（熱交換部）が凍結し、あるいは結露するという問題点があった。特に、湿度調節のために繊維状のコア材料で構成された全熱式熱交換器の場合には、コアの健全性そのものを維持することができないという問題点があった。
【０００７】
さらに、地中の熱をヒートポンプで回収して暖房に用いる地中熱利用の暖房装置では、例えば床暖房装置の熱媒体（ブライン）の温度をできるだけ低めに維持することが暖冷房換気装置の省エネルギーに大きく貢献するが、上述した外断熱工法によって家屋からの熱損失を大幅に低減し、ブライン温度を比較的低めに設定することができる床暖房方式とした場合であっても、居住者が快適と感じる体感温度に設定した場合は必ずしも十分な省エネルギー効果が得られないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような諸事情に鑑みてなされたもので、暖冷房時におけるランニングコストの低減を図ることが可能であり、省エネルギーに寄与するとともに、建築時におけるコストパフォーマンスに優れた暖冷房換気装置を提供することを目的とする。また、暖冷房と同時に居室内の換気を行うことが可能な暖冷房換気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、前記地中熱交換器の出口側に接続され、該地中熱交換器を通過した外気を居室内に導入する吸気ブロアと、居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記排気ブロアによって排気される室内空気及び前記吸気ブロアによって前記地中熱交換器を介して居室内に導入される外気の間で、熱交換を行う換気用熱交換器を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアと、前記地中熱交換器の出口側と接続され、該地中熱交換器を通過した外気が導入されるとともに、居室とは別個に設置された各居室へ外気を供給する吸気通路が接続された独立空間とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、入口側から外気を取り入れ可能であり、土壌中に設置された地中熱交換器と、前記地中熱交換器の出口側に接続され、該地中熱交換器を通過した外気を居室内に導入する吸気ブロアと、居室内の室内空気を外部へ排気する排気ブロアと、前記地中熱交換器の出口側と接続され、該地中熱交換器を通過した外気が導入されるとともに、各居室へ外気を供給する吸気通路が接続され、且つ各居室の室内空気の一部を誘引する開口部を有し、居室とは別個に設置された独立空間とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４において、前記排気ブロアによって排気される室内空気及び前記吸気ブロアによって前記地中熱交換器を介して居室内に導入される外気の間で、熱交換を行う換気用熱交換器を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のうち、いずれか１項において、前記地中熱交換器の上方であって、建物の床下位置に床暖房用の発熱体が設置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６において、前記発熱体と居室の床板との間に、床下間隙を形成してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７において、建物の内壁材裏側に通気空間となる内壁間隙が形成され、該内壁間隙と前記床下間隙とが連通していることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８において、建物の天井材裏側に通気空間となる屋根裏空間が形成され、該屋根裏空間と前記床下間隙とが連通していることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項６〜９のうち、いずれか１項において、前記床暖房用の発熱体の表面に凹凸を形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項６〜１０のうち、いずれか１項において、前記内壁間隙が骨格部材等によって封止される部位に、該骨格部材、或いは周辺の適切な部材の一部を加工することにより、通気経路を確保したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上述のように、請求項１〜５記載の発明によれば、地中熱交換器を建物の床下土壌などに設置し、地中熱交換器によって地中熱を取り込み、この地中熱交換器を通過した外気を居室内に導入するようにしている。このため、気温が零下となる冬季間においても、外気が直接、導入されることがないために、換気用熱交換器のコアなどの凍結、結露を防止することが可能となる。また、換気と同時に、地中熱を取り入れて家屋の暖冷房に利用するため、ランニングコストの低減、省エネルギーに寄与する。
【００２１】
特に、請求項６又は７記載の発明によれば、地中熱交換器の上方であって、建物の床下位置に床暖房用の発熱体を設置し、地中熱の回収と同時に、床暖房時に床下へ放熱される熱エネルギーを地中熱交換器によって回収するようにしている。このため、床暖房が設置された建物における床からの熱損失を低減することができ、暖房の効率を大幅に向上させることができるとともに、換気に伴う熱損失を大幅に低減することが可能である。
【００２２】
また、請求項８又は９記載の発明によれば、発熱体と居室の床板との間に、床下間隙を形成するとともに、建物の内壁材裏側に通気空間となる内壁間隙、天井材裏側に屋根裏空間を形成し、床下間隙、内壁間隙、屋根裏空間の相互間を連通させている。このため、発熱体によって加熱された空気は、床下間隙から、上方に向かって流れ、順次、内壁間隙、屋根裏空間に達し、内壁材や天井材を裏面から暖める。これによって居室内の壁面及び天井面の温度が上昇し、より低い室温で快適な体感温度を得ることができる。
【００２３】
請求項１０記載の発明によれば、床暖房用の発熱体表面に凹凸を形成している。これにより、伝熱面積が増大し、発熱体からの放熱を効率的に行うことができ、特に暖房時の立ち上がり時間の短縮などに寄与する。
【００２４】
請求項１１記載の発明によれば、内壁間隙が骨格部材等によって封止される部位に、通気経路を確保しているので、暖められた空気の循環が円滑に行われ、暖房効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る暖冷房換気装置の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。図１の暖冷房換気装置は、いわゆる第１種換気システムの範疇に該当し、主に地中熱交換器１０と、換気用熱交換器１２と、吸気通路１４と、排気通路１６等とから構成されている。
【００２７】
地中熱交換器１０は、空気の通り道となる円管ダクト１８を折り返すことによって複層状、又は多列状に設け、ダクト１８全体として所定の長さとなるように形成されている。ダクト１８は家屋２０の床下の地中に埋設され、地中の熱エネルギーを回収することができるようになっている。ダクト１８における外気の入口側となる外気導入口１８Ａは、地上に設置されたフィルター２２を有する外気取入口２４に対し、連通パイプ２５を介して接続され、ダクト１８内に、フィルター２２を通過した清浄な外気（ＯＡ）を導入しながら、地中の熱エネルギーを外気に付加することができるようになっている。ダクト１８の出口側となる外気排出口１８Ｂは、換気用熱交換器１２と接続されている。
【００２８】
なお、ダクト１８の全長は、家屋２０の規模によって異なり、熱交換を行う熱量に応じて任意に設定することが可能である。また、地中熱交換器１０は折り返しのダクト１８の代わりに、ギャラリー（ヘッダー）を設置して管路抵抗を低減することが可能である。また、箱状の平行平板空間を埋設したものを用いることも可能である。
【００２９】
換気用熱交換器１２などは、家屋２０の地下室２０Ａに吸気ブロア（送風機）１３、排気ブロア（送風機）１５とともに設置されている。吸気ブロア１３は、その吸引側が地中熱交換器１０の外気排出口１８Ｂと接続され、外気の地中熱交換器１０への導入は、吸気ブロア１３の作用によりダクト１８内に生じる陰圧によって行われる。また、吸気ブロア１３の吐出側は、換気用熱交換器１２と接続され、居室内の室内空気（ＲＡ）から回収した熱が、地中熱交換器１０を通過して導入されてくる外気に、さらに付加されるようになっている。
【００３０】
換気用熱交換器１２は、家屋２０内に設置された吸気通路１４と接続され、換気用熱交換器１２を通過した外気が、図１の実線に示されるように、吸気通路１４へ導かれる。吸気通路１４は１階、２階の各居室に設けられている吹出口２６と連通しており、暖められた清浄な外気を、吹出口２６から供給し、これによって居室内の換気を行うと同時に、室温を向上させる（厳密には室温の低下を低減する）ことが可能である。
【００３１】
一方、各居室内には、排気通路１６と連通する吸込口２８が設けられ、室内空気（ＲＡ）を排気通路１６へと導入するようになっている。排気通路１６は、換気用熱交換器１２の排気ブロア１２Ｂと接続され、排気ブロア１２Ｂによって生じる陰圧により、図１の破線に示されるように、各居室内の室内空気（ＲＡ）を吸込口２８から排気通路１６へ導入し、さらに換気用熱交換器１２へ導くようになっている。換気用熱交換器１２では、室内空気（ＲＡ）の熱エネルギーを回収する一方、前述した地中熱交換器１０を通過して導入されてくる外気（ＯＡ）に、室内空気（ＲＡ）から回収した熱エネルギーを、温度差を利用して付加する。換気用熱交換器１２を通過して低温となった室内空気は、排気口３０から家屋２０の外部へ排気される。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、家屋内に導入される外気につき、地中熱交換器１０によって、地中の熱エネルギー並びに家屋の床から放熱される熱エネルギーを回収して暖めた後に、換気用熱交換器１２へと導入するようにしている。このため、気温が零下となる冬季間においても、外気が直接、導入されることがないために、換気用熱交換器１２のコアなどの凍結、結露を防止することが可能となり、換気システムの健全性を保つことができる。また、換気と同時に、地中熱を取り入れて家屋の暖冷房に利用するため、省エネルギーを図ることが可能である  
【００３３】
なお、以上の第１の実施形態では、本発明に係る暖冷房換気装置を、主として暖房に利用した場合について説明したが、夏季においては、地中の温度は外気温よりも低くなるため、暖房時とは逆の作用により、地中熱交換器１０を通過した外気は、熱交換により冷却されて換気用熱交換器１２に至ることとなり、冷房時の省エネルギーにも寄与する。
【００３４】
図２は本発明の第２の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。ここで、前述した第１の実施形態の暖冷房換気装置と、同一の機能を有する部材については、同一の符号を付す。
【００３５】
図２に示される地中熱暖冷房利用装置は、排気ブロア４２のみを備えた第３種換気システムに関するものである。地中熱交換器１０を通過した外気は、前述した第１の実施形態では換気用熱交換器１２に導かれたが、本実施形態では家屋２０の各居室とは別個に設けられている独立空間としての地下室２０Ａ内に、フィルター４４を通って導入される。地下室２０Ａ内に導入された外気は、地中熱交換器１０によって、冬季は暖められ、夏季は冷却されている。
【００３６】
地下室２０Ａは吸気通路４６と連通しており、吸気通路４６を経た外気は、図示しない配管を経由して各居室の外気吹出口から室内へ導入される。この外気の導入は、排気ブロア４２がもたらす陰圧（大気との圧力差）によるものである。居室内に導入される外気は、前述したように地中熱交換器１０によって、地中との温度差によって冬季は暖められ、夏季は冷却されているので、居室内の空調環境の向上に寄与する。そして、各居室の室内空気（ＲＡ）は、排気ブロア４２によって外部へ排気される。このように、外気を導入する際に、地中熱交換器１０によって熱交換してから居室内に導入し、又、居室内の室内空気を排気するようにしているので、暖冷房と換気とを同時に行うことができるとともに、換気に伴う熱損失を低減することが可能となる。その結果、冷暖房に要するエネルギーが著しく節約され、ランニングコストの低減に寄与する。
【００３７】
以上の第２の実施形態によれば、熱交換器が不要となるなど、暖冷房装置の構成をシンプルとすることができ、設置される地域の気候などを考慮して用いることにより、建設コストの低減を図ることが可能である。なお、図２の暖冷房換気装置では、排気ブロア４２のみを備えた第３種換気システムに適用した場合について説明したが、第１種換気システムに適用することも可能である。
【００３８】
図３は本発明の第３の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。図３に示される地中熱暖冷房利用装置は、吸気ブロア５０、排気ブロア５２を有する第１種換気システムに関するものである。同図に示されるように、家屋２０には前述の第２の実施形態と同様に地下室２０Ａが設置されているが、本実施形態では１階の地下室の地下入口扉５４に換気用のルーバ５６が取り付けられている。
【００３９】
家屋２０内に設置された吸気ブロア５０は、吸気通路５８と連通しており、地中熱交換器１０を介して地下室２０Ａ内に導入されてくる外気を、吸気通路５８から吸引し、換気用熱交換器５１を経て、吹出口などから居室内に吹き出すようになっている。換気用熱交換器５１では、排気ブロア５２によって破線に示すように、室内空気（ＲＡ）が排気され、この際に室内空気の熱エネルギーが回収される。回収された熱エネルギーは、吸気ブロア５０によって吸引されてくる外気に付加され、外気をさらに暖めてから各居室へ吹き出す。
【００４０】
吸気ブロア５０、排気ブロア５２は、それぞれ流量調整を行うことにより、地下室２０Ａの内圧を各居室よりも低く維持するように設定されている。これによって、地下室２０Ａ内には、居室内の空気が、地下入口扉５４のルーバ（開口部）５６から導入され、これによって地下室２０Ａ内にて、地中熱交換器１０を通過した外気と混合され、吸気通路５８から各居室へ吹き出される空気が快適な温度となるように調整する。
【００４１】
図４は第３の実施形態を実際の戸建住宅に適用した場合における温度変化を実測したグラフで、特に床暖房装置が設置されている家屋についてのデータである。測定場所は北海道北見市で、厳冬期である２００７年１月１６日から１月１７日の３日間に亘る外気温、地中熱交換器１０を通過した出口１８Ｂにおける外気の空気温度、地下室２０Ａから吸気通路５８へと吸い込まれるときの空気温度の変化を示している。
【００４２】
地中熱交換器１０には、円形断面のダクトで全長約１５ｍ（折り返し総延長）のものを使用し、家屋２０の床下０．６ｍに埋設している。図４に示されるように、地中熱交換器１０の出口１８Ｂの空気温度は、外気温の変動に連動して変化するが、その変化幅は極めて小さく、最高１４°Ｃ、最低１１°Ｃと、外気温の最高−２°Ｃ、最低−１７°Ｃに対し、著しい温度の上昇が認められる。北見市周辺の地温（十分深い地中温度）は、約８°Ｃと通年で一定であり、地温と外気温との差だけで地中熱交換器１０の出口１８Ｂの温度がこれほど高くなることはあり得ない。前述したように、実験に供した家屋には、床を発熱体とする床暖房装置が設置されており、この床暖房装置から地中に放熱される熱の一部が、地中熱交換器１０によって外気に付加されていると考えるのが妥当である。
【００４３】
このように、床暖房装置から地中へと放熱される熱エネルギーを地中熱交換器１０によって回収することができるため、換気に伴う熱損失を大幅に低減することが可能である。また、熱交換器５１に導入される外気は、地中熱交換器１０によって暖められているので、熱交換器として湿気をも回収する全熱式のものを採用した場合でも、熱交換を行なうコアの結露や凍結を完全に回避することができる。
【００４４】
また、図４に示されるように、地下室２０Ａから換気用熱交換器５１に吸い込まれる吸込み空気温度も示しているが、この空気温度は、地中熱交換器１０の出口空気温度よりも高くなっている。これは、主に地下室２０Ａの扉に設けられたルーバ（開口部）５６を通して居室の空気が地下室２０Ａ内に誘引された結果、吸い込まれた外気と混合することによって昇温したものであり、ほぼ地下室２０Ａ内の室温に相当する。地下室２０Ａ内には、いわゆる暖房機は一切置かれていないが、通常の室内程度の室温を維持していると同時に、地下室２０Ａで比較的問題となりがちな結露、これに伴うカビ類の発生等も一切生じることがなく、衛生的な環境を維持しうることが確認された。
【００４５】
次に、前述した第４の実施形態について説明する。図５は床暖房用の発熱体が設置された家屋の構造を示す縦断面図である。同図に示される床暖房用の発熱体６０は、コンクリート製の基礎６２上に、断熱材６４などを介して熱媒体（ブライン）の通るチューブ６６を所定のピッチ（間隔）で折り返して敷設し、これらのチューブ６６を鋳ぐるむようにしてコンクリートスラブ６８を打設することで構成されている。発熱体６０を形成するコンクリートスラブ６８は、その上面が波状となる凹凸が形成された波打ち面となっており、これによって表面の伝熱面積を増加せしめ、床下間隙７４中の空気への熱移動量を高め、暖房時の立ち上がり時間の短縮、熱効率の向上を図っている。
【００４６】
１階の床材７０は、建物の土台となる梁７１間に所定の間隔を隔てて架設された床根太材７２，７２・・上に取付支持され、床材７０と発熱体６０との間には、床下間隙７４が設けられている。この床下間隙７４は、空気層であるため床材７０表面の過度な温度上昇を抑制する働きがあり、特に外気温が低く、ブラインの温度を高温に設定する場合に有効である。
【００４７】
また、図５に示される家屋は、いわゆる外断熱工法によって建築され、家屋の骨格をなす構造材を外側から断熱板（ポリスチレンフォームや硬質ウレタンフォーム等の発泡材）７６によって覆うとともに、断熱板７６の内側は気密シート７８によって気密化処理が施されている。一方、床材７０と壁構造の連結部分に着目すると、床材７０の端部７０Ａは、梁７１の室内側の端面７１Ａと略面一をなすように取り付けられ、断熱板７６内面との間に、梁７１の厚み程度の間隙を形成している。また、内壁材８０は、断熱板７６と間隔を隔てて設置されることにより、外側に、通気空間としての内壁間隙８２が形成され、この内壁間隙８２は床下間隙７４と連通し、通気の交換が可能になっている。
【００４８】
図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視断面図であり、床根太材７２，７２・・の配列状態、内壁間隙８２の連通状態を図示している。同図に示されるように、平行に配列された床根太材７２，７２・・のうち、略平行に直立する内壁材８０Ａに、最も近い位置にある床根太材７２Ａは、内壁材８０Ａと平行な梁（図示せず）の内面との間に間隙ａを設けて取り付けられている。これによって、床根太材７２，７２・・の下面及びコンクリートスラブ６８との間に形成された床下間隙７４と、内壁間隙８２とが連通し、発熱体６０によって加熱された空気が、図５の破線に示されるように、床下間隙７２から内壁間隙８２へ導入されるようになり、家屋全体の内壁面を加熱された空気が取り囲むことになる。なお、床根太材７２，７２・・は平行に配列するのではなく、略放射状に配列しても構わない。
【００４９】
さらに、図５に示されるように、天井周辺において、内壁材８０の上端部は、梁７１Ａの下端面よりも下方にあり、内壁間隙８２と、上階の床下空間（下階の天井空間）８４とが連通するようになっている。上階（２階）の床材７０は、梁７１に支持された床根太材７２によって、１階の場合と同様に支持されており、２階の内壁間隙８２は、床下空間８４を介し、１階の内壁間隙８２及び床下間隙７４と連通することとなる。また、図５には、屋根裏の断熱板７６の内側である屋根裏空間８６と、最上階の内壁間隙８２とを連通させる構造が示され、床下間隙７４、１階及び２階の内壁間隙８２、床下空間８４、屋根裏空間８６の間が連通し、通気が可能になっている。なお、図５では天井材８７は、屋根の勾配に沿った傾きとなるように設置しているが、これに限らず、水平に設置した場合にも適用可能である。
【００５０】
これによって、発熱体６０により加熱された空気は、床下空間８４から、上方に向かって流れ、順次、内壁間隙８２、床下空間８４、屋根裏空間８６を対流する。また、内壁間隙８２、床下空間８４、屋根裏空間８６には破線に示す上昇流の他、自然対流に伴う下降流も同時に生じ、内壁材８０、天井材８７を裏面から暖める。室内居住者が快適と感じる体感温度は、室温のみならず、内壁材８０などの壁面温度にも大きく依存し、同じ室温でも壁面温度が高い方が、人体からの壁面への輻射熱損失が低く、より暖かく感じられる。図５に示される家屋では、床暖房用の発熱体６０によって、床下間隙７４内の空気を加熱し、それによって自然対流を生じさせて循環させ、床材７０はもとより、内壁間隙８２、床下空間８４、屋根裏空間８６を暖めて壁面及び天井面の温度を高くしているので、より低い室温で快適な体感温度を得ることができる。
【００５１】
なお、２階の居室に床暖房装置を備えている場合には、１階及び２階の内壁間隙８２間を連通させる必要はなく、各階の床下間隙７４、床下空間８４と、内壁間隙８２との間だけを連通させることで同様の効果が得られる。
【００５２】
図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。同図に示されるように、壁面９０には窓９２が穿たれており、窓９２の窓枠９３によって、窓枠９３の上下に位置する内壁間隙８２Ａ，８２Ｂは封止されるため、窓枠９３を持する構造材９４，９４の一部に、切り欠き９６，９６・・を設けて通気経路とし、隣接する内壁間隙８２と連通させるようにしている。このように、家屋の骨格は、個別の必要性に応じて、内壁間隙が分断・封止される場合が少なからず発生する。いずれの場合であっても骨格部材の適切な位置に切り欠きなどの通気経路を形成し、内壁間隙の間を連通させることにより、空気の流れを滞らせることがなくなり、内壁材の加熱効果を維持することができる。
【００５３】
なお、図５〜図７では図示していないが、コンクリートの基礎６２の下方の地中には、前述した第１〜３の実施形態で説明した地中熱交換器１０が埋設されており、地中熱交換器１０により、発熱体６０から地中へ放熱される熱エネルギーの回収を行うとともに、同時に設置された換気システムによって居室内の換気を行う。即ち、図１に示されるように、暖房時に発熱体６０から地中（床下）へ放熱される熱エネルギーを、地中熱とともに換気システムの地中熱交換器１０によって回収し、これらの熱エネルギーを、外気取入口２４から導入される外気に付加し、その後、居室から排気される室内空気（ＲＡ）との間で換気用熱交換器１２によって熱交換を行ってから、居室へ導入するようにしている。これによって、換気に伴う熱損失の低減に加え、暖房時のエネルギーロスを最小限とすることができ、特に床暖房の問題点とされた床からの熱損失を解決し、暖房の効率を大幅に向上させることが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明によれば、地中熱を換気に有効に利用しているので、換気に伴う熱損失を抑制することが可能となり、暖冷房時におけるランニングコストの低減を図ることができる。また、暖冷房と同時に居室内の換気を行うことが可能であり、室内の空気清浄度を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る暖冷房換気装置の構成を示した説明図である。
【図４】第３の実施形態を実際の戸建住宅に適用した場合における温度変化を実測したグラフである。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る暖冷房換気装置であって、床暖房用の発熱体が設置された家屋の構造を示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図８】一般的な外断熱工法によって建設された家屋の構造を示した説明図である。
【図９】機械式換気システムの概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  地中熱交換器
１２  換気用熱交換器
１３  吸気ブロア
１４  吸気通路
１５  排気ブロア
１６  排気通路
１８  円管ダクト
１８Ａ  外気導入口
１８Ｂ  外気排出口
２０  家屋
２０Ａ  地下室
２２  フィルター
２４  外気取入口
２５  連通パイプ
２６  吹出口
２８  吸込口
３０  排気口
４２  排気ブロア
４４  フィルター
４６  吸気通路
５０  吸気ブロア
５１  換気用熱交換器
５２  排気ブロア
５４  地下入口扉
５６  ルーバ
５８  吸気通路
６０  発熱体
６２  基礎
６４  断熱材
６６  チューブ
６８  コンクリートスラブ
７０  床材
７０Ａ  端部
７１  梁
７１Ａ  端面
７２  床根太材
７４  床下間隙
７６  断熱板
７８  気密シート
８０  内壁材
８２  ８２Ａ  ８２Ｂ  内壁間隙
８４  床下空間
８６  屋根裏空間
８８  天井材
９０  壁面
９２  窓
９３  窓枠
９４  構造材
９６  切り欠き
【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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