JPH1137504A - 建物の温調構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温調施工費用並びに四季を通じた場合の運転
費用が安価であり、しかも快適な温調が行える建物の温
調構造を提供することにある。 【解決手段】 建物Ｈの温調所望個所の屋根裏空間１と
床下空間２とが温調媒体循環通路３を介して連通してお
り、基底部４の直上に位置する床下空間２の温度は、該
基底部４の周縁部４１内に設けた蓄熱・蓄冷体ＥＲとヒ
ーターユニットＥＨなどの加熱手段あるいは冷却手段と
該周縁部４１に囲繞された地温利用部４２とにより温調
されることを特徴とする建物の温調構造。 【効果】 安価な運転経費で建物内を均一に且つ快適に
温調でき、且つ構造が単純であるので建設費用が少なく
て済むので、一般住宅、老人ホーム、病院などの温調に
好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般住宅などの床
下に空間のある建物、特に温調媒体循環型の建物の温調
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】暖房技術が発達している現今において
も、未だ石油ストーブや電気炬燵などの簡易暖房手段に
よる特定の部屋や場所のみのスポット的な暖房が一般住
宅や老人ホームなどにおいて広く行われている。スポッ
ト的暖房は、建物の断熱性が不十分であると押入れなど
の非暖房個所に結露現象を惹起する、暖房室から非暖房
室に移ると両室の温度差がたとえ僅かであっても大きな
体感温度差によりかなりの寒さを感じる、などの問題が
ある。冷房技術にしても、夏場に結露はないがスポット
的冷房に基づく体感温度差の問題は暖房の場合と事情は
同じである。

【０００３】中央温調システムや床冷暖房システムは、
上記したスポット的冷暖房の問題点を克服し得るもの
の、現在普及しているそれらの構造は一般的に施工費用
がすこぶる高額であって、しかも年間を通じた運転経費
が高くなる欠点がある。

【０００４】特開平２−２７２２３５号公報には、石油
ストーブなどによる上記したスポット的暖房の問題を解
決するために、特殊な温調構造が開示されている。その
温調構造では、屋根裏空間と床下空間とを連通して空気
循環させ、温水パイプにて加熱された床下空間の高温度
にて建物全体を均一暖房する。その際、床下空間は、該
床下空間の底面を形成する温水パイプ内蔵のコンクリー
トにより加熱される。

【０００５】上記の公知技術におけるコンクリートは、
その全下面が断熱材にて覆われて地面から隔離されてい
る。この隔離は、温水パイプにてコンクリートを熱効率
よく加熱するとの立場からは当業者にとって至極常識的
ではある。しかし本発明者らは、その常識に反して、コ
ンクリートの少なくとも一部は断熱材も温水パイプも施
すことなく地面に直接接触させると、四季を通じた温調
運転費用は却って安価となり、且つヒトの体感温度の面
から快適な温調が行えるとの予想外の知見を得た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の新知見
に基づいて開発し完成したものであって、本発明の課題
は、温調施工費用並びに四季を通じた場合の運転費用が
安価であり、しかも快適な温調が行える建物の温調構造
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) 建物内の少なくとも温調所望個所を温調し得るよう
に配置された温調媒体循環通路を介して屋根裏空間と床
下空間とが連通しており、温調所望個所の基底部は断熱
材層の上に蓄熱・蓄冷体と加熱手段および／または冷却
手段を有する周縁部と該周縁部に囲繞され、加熱および
／または冷却手段を有しない地温利用部とを有すること
を特徴とする建物の温調構造。 (2) 周縁部の上に立ち上がり部を有し、立ち上がり部が
外気に近い側に位置する断熱材層と外気から遠い側に位
置する加熱および／または冷却手段を有する上記(1) 記
載の建物の温調構造。 (3) 周縁部の上面積は基底部の上面積の３０〜６５％で
あり、地温利用部の上面積は基底部の上面積の少なくと
も３０％である上記(1) または(2) 記載の建物の温調構
造。 (4) 建物の外壁の大部分または全部が二重壁である上記
(1) 〜(3) のいずれかに記載の建物の温調構造。 (5) 温調媒体循環強制手段をさらに有する上記(1) 〜
(4) のいずれかに記載の建物の温調構造。

【０００８】

【作用】本発明は、屋根裏空間と床下空間との間に温調
媒体を循環させて建物の全体を、あるいは建物の温調所
望個所の全体を温調するものであり、温調所望個所の基
底部の周縁部は断熱材層の上に蓄熱・蓄冷体および電熱
や冷却管などの人工的な加熱や冷却手段を有するので、
該手段からの熱を地中に逃がすことなく建物の温調に有
効利用できる。また安価な夜間電力を利用して蓄熱・蓄
冷体を夜の間に加熱または冷却しておくと、昼間は該蓄
熱・蓄冷体にて必要な温調を行うことができる。一方、
該周縁部に囲繞された地温利用部は、断熱材層も人工的
な加熱手段や冷却手段も有せず、しかして四季を通じて
地温またはそれに近い温度を保持する。この地温を上記
の周縁部による温調と併用することにより、建物の温調
所望個所の全体を快適に温調し得る。さらに温調のため
の施工は、実質的に周縁部だけで済むので、温調施工費
用並びに四季を通じた場合の運転費用が安価となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明を一層詳
細に説明する。図１は本発明の実施例の断面図、図２は
図１における基底部の平面図、図３は図１における周縁
部の部分拡大断面図である。

【００１０】図１〜図２において、Ｈは温調対象の建物
であって、本実施例では建物Ｈの全体が本発明における
温調所望個所に該当する。また、１は屋根裏空間、２は
床下空間、３は温調媒体循環通路、４は建物Ｈの基底
部、５は基底部４の各端に形成された立ち上がり部、Ｒ
１およびＲ２は部屋である。基底部４は、その表面層が
コンクリート打ちにて形成されており、その上面Ｓは地
表Ｇより上位に、一方、そのコンクリート打ちの下面は
地表Ｇより下位にそれぞれ位置する。図２からわかる通
り、建物Ｈは上から見るとその基底部４はＬ字形であっ
て、基底部４の端に設けた立ち上がり部５の上側に上記
した１〜３、Ｒ１、Ｒ２などの各部分が形成されてい
る。立ち上がり部５の外壁面は、外気と直接接すること
になる。基底部４の上面Ｓの面積、即ち上面積は、温調
所望個所の平面投影面積に該当し、本実施例では建物Ｈ
の全体が温調所望個所であるので、建物Ｈの敷地面積
（図２では線６で囲まれたＬ字形図形の面積）に等し
い。なお本発明で対象とする建物の形状は、上記のＬ字
形に限定されないことは勿論である。

【００１１】建物Ｈの床下ダンパーＷ２より上の部分
は、部屋Ｒ２の窓Ｗ１および棟ダンパーＷ３以外の側壁
や屋根の全部は図示する通り二重壁構造となっており、
温調媒体循環通路３は、部屋Ｒ１の外壁と建物Ｈの二重
側壁との間の通路３１、部屋Ｒ２の窓Ｗ１以外の外壁と
建物Ｈの二重側壁との間の通路３２、および部屋Ｒ１と
部屋Ｒ２との各外壁間の通路３３とからなっており、屋
根裏空間１と床下空間２とはこれら三通路３１〜３３を
介して連通している。通路３３には、送風機３３２と管
部３３３とからなる温調媒体循環強制手段３３１が設置
されており、温調媒体循環強制手段３３１により必要に
応じて建物Ｈ内の温調媒体、通常は空気、は屋根裏空間
１から床下空間２に、あるいはその逆に床下空間２から
屋根裏空間１に強制移送される。

【００１２】図１〜図２において、４１は基底部４の周
縁部であり、４２は基底部４の地温利用部である。地温
利用部４２は、その周囲を周縁部４１にて囲繞された状
態となっている。周縁部４１は、断熱材層ＨＩ、その上
に設置された蓄熱・蓄冷体ＥＲ、さらにその上に設置さ
れたヒーターユニットＥＨとを有する。地中の湿気や水
分が断熱材層ＨＩ内に浸透してその断熱効果を阻害する
ことがないように、断熱材層ＨＩの先端部は、図１に示
すように、地温利用部４２のコンクリート中に食い込ん
でいる。一方、地温利用部４２は、ヒーターユニットＥ
Ｈなどを有せず、またその下面は直接地面と接して地温
の影響を受けることになる。なお本発明において、周縁
部４１の幅Ｗは、基底部４の端（図２では、線６に該
当）から断熱材層ＨＩの先端までの間であって、通常１
０〜１５０ｃｍ程度、特に３０〜１００ｃｍ程度であ
る。但し断熱材層ＨＩの先端およびその近傍部が破壊さ
れて断熱材層としての本来の機能を奏し得ないときは、
正常部分の最先端をもって断熱材層ＨＩの先端とする。

【００１３】蓄熱・蓄冷体ＥＲおよびヒーターユニット
ＥＨは上記した周縁部４１の全幅Ｗにわたって設ける必
要は必ずしもなく、所要の発熱容量を放出し得る蓄熱・
蓄冷体ＥＲとヒーターユニットＥＨとを周縁部４１の中
間辺りのみに設置してもよい。しかし熱効率の観点か
ら、両者を周縁部４１の可及的全幅Ｗにわたって設ける
ことが好ましい。ヒーターユニットＥＨなどの加熱手段
に代えて、冷却水を流す冷却管などの冷却手段を設置す
る場合も、上記と同様である。なお本発明において、周
縁部４１や後記する立ち上がり部に設けられる加熱手段
や冷却手段は、地温利用部４２における地温に対比して
上記したヒーターユニットＥＨや冷却管などの人工的な
ものを意味する。

【００１４】蓄熱・蓄冷体ＥＲとしては、従来周知の各
種の蓄熱・蓄冷材からなるものを使用することができ
る。蓄熱・蓄冷材としては、例えばノルマルパラフィン
のようなパラフィンワックス、高級アルコールなどのワ
ックス類１００重量部あたり、スチレン−エチレン−プ
ロピレンスチレン−ブロック共重合体、スチレン−イソ
プレン−スチレン−ブロック共重合体などのスチレン系
熱可塑性エラストマー、各種のオレフィン系熱可塑性エ
ラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの有機
高分子１〜３０重量部を混合した組成物、あるいは特開
平４−８５３８７号公報に記載のもの、などが挙げられ
る。それら蓄熱・蓄冷材は、必要に応じて金属ラミネー
トやプラスチックシートなどにて封入して、あるいは金
属ケースやプラスチックケースに収容して用いられる。

【００１５】図３において、４１１は砕石層、４１２は
ポリエチレンシート、アスファルトなどの防水性材料か
らなる防水層、ＨＩは断熱材層、ＥＲは蓄熱・蓄冷体、
ＥＨはヒーターユニット、４１３はコンクリートであ
る。砕石層４１１を形成するための砕石としては、コン
クリート打ちする際に通常使用される種類並びにサイズ
のものであってよい。

【００１６】断熱材層ＨＩの構成材料としては、ロック
ウール、ガラスウール、発泡バーミキュライト、シラス
バルーンのような多孔質の無機材料、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリウレタンなどの有機高分子の発泡体、
あるいはオガ屑、紙などの断熱材を使用し、必要に応じ
て防水処理された非透水性シートが例示される。

【００１７】立ち上がり部５は、その内側壁は床下空間
２と、一方その外側壁は外気とそれぞれ直接接してい
る。したがって立ち上がり部５の断熱性が不十分である
と、床下空間２の温度が外気温の影響をうけ易くなる。
よって本発明においては、立ち上がり部５にも断熱材層
とその内側に加熱手段および／または冷却手段とを設け
ることが好ましい。図１では、立ち上がり部５の外壁面
上に断熱材層ＨＩを設け、その内側にヒーターユニット
ＥＨを設けている。

【００１８】基底部４および立ち上がり部５の施工に際
しては、基底部４を形成する予定の地面を適当な深さに
堀り、また周縁部４１に該当する部分にさらに深さ１０
〜５０ｃｍ程度で予定幅の溝を堀る。ついで基底部４の
形成予定地面の全面に砕石を一面に敷き、周縁部４１に
該当する部分の溝底の砕石層上に防水シートおよび断熱
材シートを敷く。なお、該防水シートおよび該断熱材シ
ートとしては、その一端が前記したように地温利用部４
２のコンクリート内に食い込めるように１〜１０ｃｍ程
度の余幅を有し、他端は立ち上がり部５の外壁面上の断
熱材層ＨＩと連通する余幅を有するものを用いるとよ
い。発泡ポリエチレンシートのように耐水、不透水性の
断熱材シートを使用するとき、あるいは断熱材シートの
端面が防水シートなどで防水状態とされているときは、
地温利用部４２内への食い込み施工の必要はない。断熱
材シートを敷いた後、その上に蓄熱・蓄冷体ＥＲを、さ
らにその上にヒーターユニットＥＨを置く。またコンク
リート製のコマやスペーサーを用いて、ワイヤーメッシ
ュをヒーターユニットＥＨの上約１〜１０ｃｍあたりに
浮かした状態で固定する。ついで基底部４の形成予定地
面の全面にコンクリートを打ち、周縁部４１と地温利用
部４２とを同時に形成する。その際、該コンクリート打
ちに先立って、立ち上がり部５にあたる個所にヒーター
ユニットＥＨを固定した立ち上がり部用のワイヤーメッ
シュおよび断熱材シートを所定の位置に設置固定してお
き、周縁部４１と地温利用部４２の形成と同時にコンク
リートにより形成するとよい。

【００１９】つぎに本実施例の作動について説明する。
一般的に建物の直下の地表、特にその下の地中は、四季
を通じて年間平均気温に近い安定した温度を保持してい
る。以下において、その地表温度とその下の地中温度と
を纏めて地温と称する。基底部４は、周縁部４１と地温
利用部４２とからなり、周縁部４１はヒーターユニット
ＥＨの運転条件により自体の温度を自由に調節すること
ができる。これに対して地温利用部４２は、地温または
それに近い温度を保持する。よって基底部４の直上に位
置する床下空間２の温度は、床下ダンパーＷ２からの外
気の強制流入などの特別な手段を講じない限り、周縁部
４１と地温利用部４２の両温度によって実質的に決定さ
れる。

【００２０】いま周縁部４１による温調を休転して、地
温利用部４２のみによる自然温調を考える。地温利用部
４２は年間平均気温に近い温度を常に維持するので、床
下空間２は地温利用部４２により年間平均気温に近づく
方向に温調される。よって床下空間２は、一般的に暖房
が行われる晩秋から冬季を経て初春に到る期間において
は外気温度より高く、一方、冷房の必要な夏季にあって
は外気温度より低くなる。床下空間２内の温調媒体（通
常は空気）は、温調媒体循環通路３を介して建物Ｈの全
体に循環する。なお、地温利用部４２によるかかる温調
の間、地温利用部４２の上面（床下空間２の底面）およ
びその近傍部は、床下空間２内の温調媒体への熱伝達に
より低下（冬季）または上昇（夏季）しようとするが、
地温利用部４２の下面が巨大な熱容量を有する地面と断
熱材層を介することなく接しているので絶えず地面から
の熱供給があり、このために上記の低下または上昇の程
度は予想外に少ない。この結果、地温利用部４２に外部
から人工的な加熱や冷却を施さずとも地温即ち地熱のみ
で建物Ｈの全体は、冬季にあっては外気温度より高く、
夏季にあっては外気温度より低く自然温調されることに
なる。

【００２１】ところで一般的に、ヒトは晩秋や冬季にお
いては４〜５月頃の温暖な室温を強く望むので上記の自
然温調のみでは未だ寒気を覚え、逆に夏季にあっては外
気温度より僅かに低い温度にても涼感を覚える。かかる
理由から図１の実施例では、冬季対策として地温利用部
４２による自然温調に加えて周縁部４１に外部加熱が施
せるように断熱材層ＨＩの上に蓄熱・蓄冷体ＥＲとヒー
ターユニットＥＨを具備する。断熱材層ＨＩは、蓄熱・
蓄冷体ＥＲやヒーターユニットＥＨからの熱を地中に逃
がさずに効率よく周縁部４１自体を加熱する機能を奏す
る。安価な夜間電力を利用して蓄熱・蓄冷体ＥＲを加熱
し必要な熱量を夜間に蓄熱しておくと、昼間はヒーター
ユニットＥＨを運転することなく蓄熱・蓄冷体ＥＲから
の放熱のみで周縁部４１を経済的に加熱することができ
る。その際、周縁部４１の他の構成材料、特にコンクリ
ート４１３も蓄熱・蓄冷体ＥＲと共に蓄熱作用をなす効
果もある。

【００２２】さらに周縁部４１は、建物Ｈの基底の周縁
に位置するので、それによる加熱は床下空間２を冷たい
外気温から保護すると共に暖房する作用をなし、さらに
周縁部４１は地温利用部４２を囲繞してその部分をもや
はり外気温から保護して、地温を一層有効に利用し得る
ようにも作用する。

【００２３】本発明においては、図１の周縁部４１内に
設置されたヒーターユニットＥＨに代えて、水などの熱
媒体を流し得る温調パイプを設置して温水や冷水を流し
て、暖房または冷房することもできる。夏季に該温調パ
イプに冷水を流すと、前記と全く逆の作用で地温利用部
４２による冷房と協調して、建物Ｈの全体について効果
的な冷房を行うことができる。その際、蓄熱・蓄冷体Ｅ
Ｒは夜間の電力にて冷却された冷水にて冷却される蓄冷
体として機能し、昼間に床下空間２の温調媒体を冷却す
る作用をなす。

【００２４】周縁部４１を運転する冬季の暖房や夏季の
冷房において、基底部４の上面積中に占める周縁部４１
の上面積（図２では幅Ｗを有する面積）が過大である
と、地温利用部４２の占める上面積が減少して地温の有
効利用が実質的に不可となる。一方、その逆に周縁部４
１の上面積が過少であると前記した周縁部４１の機能が
乏しくなる。よって基底部４の上面積中に占める周縁部
４１の上面積は、３０〜６５％、特に４０〜６０％程度
であり、一方、地温利用部の上面積は基底部の上面積の
少なくとも３０％、特に少なくとも３５％であることが
好ましい。

【００２５】地温利用部４２は、上記した地温を利用す
る機能を奏し得る限りその形成材料に特に制限はない。
図１のようにその表面層はコンクリート製であってもよ
く、あるいは土壌のままであってもよい。また地表から
少なくとも５０ｃｍ、特に少なくとも１ｍの深層土壌の
一層安定している地温を効率よく利用するために、地温
利用部４２は、かかる深層に達する金属棒や金属管など
の伝熱性体を多数有することも好ましい。本発明の前記
した作用並びに効果が実質的に達成される限り、周縁部
４１による地温利用部４２の囲繞は多少不完全であって
よく、地温利用部４２の一部は周縁部４１にて囲繞され
ることなく建屋の外部の地面に連通していてもよい。

【００２６】本発明の作用と対照的に、上記特開平２−
２７２２３５号公報の技術におけるように基底のコンク
リートの全下面に断熱材層を設けると、該コンクリート
の温度は外気温度に追随して変動するので、夏季は高温
度となるために高温助長体として、また晩秋や冬季にお
いては冷え込み助長体としてそれぞれ逆機能し、かかる
逆機能の対策のために余分な冷房や暖房が必要となる。

【００２７】一戸建の個人住宅の場合には、通常、その
フロア数に無関係にその建物全体が温調対象とされる場
合が多いが、大きな集合住宅や病院などでは種々の事情
にて建物の一部分、例えば建物の半分だけが温調対象と
される場合もある。本発明は、建物全体やその一部のい
ずれに対しても適用し得る。したがって温調媒体循環通
路は、建物内の少なくとも所望の個所が温調し得るよう
に且つ屋根裏空間と床下空間とを連通するように配置さ
れる。なお温調媒体循環通路の配置位置や通路の数は、
本発明の目的が達成される限り任意であるが、通路数に
関しては、一通路以上、特に二通路以上とすることが好
ましい。さらに該通路は、二通路以上として建物の外壁
の直ぐ内側に設けることが好ましい。例えば外壁の内側
面と被温調室の外壁との間に空間が設けられている場合
には該空間が、また被温調室の一面が建物の外壁を兼ね
るガラス窓である場合には該被温調室自体が、それぞれ
温調媒体循環通路として利用される。なお建物の外壁が
二重壁や二重ガラス窓である場合には、該二重壁やガラ
ス窓の内側壁の内側に温調媒体循環通路を設けることが
好ましい。

【００２８】建物Ｈの外壁の大部分、特にその少なくと
も８０％、さらにはその全部を二重壁構造とすること
は、本発明の前記した作用を一層高める上ですこぶる効
果がある。さらに窓も二重硝子構造とすることが好まし
い。建物Ｈの外壁を二重壁構造とする代わりに外壁の内
側および／または外側に前記した断熱材層ＨＩの構成材
料と同様の断熱材の層を設けてもよい。

【００２９】温調媒体循環通路３の変形例として、温調
媒体循環通路の一部は、建物内の温調の対象となる一部
の部屋であってもよい。かかる部屋は、その天井、側
壁、床などに温調媒体循環通路に開口する通気孔が設け
られる。なおその場合、温調媒体たる循環空気流により
部屋が汚染される可能性があるので、そのような場合に
は図１に示す床下ダンパーＷ２や棟ダンパーＷ３などが
換気の役に立つ。

【００３０】一方、夏季においては、床下空間２内の温
調媒体は、周縁部４１や地温利用部４２により冷却され
る。その場合、温調媒体循環強制手段３３１を作動させ
て床下空間２内の低温度の、しかして比重の大きい空気
を効率よく屋根裏空間１に強制移送することが好まし
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、四季を通じて年間平均気温に
近い安定した温度を保持する地温と安価な夜間電力にて
蓄熱あるいは蓄冷し得る蓄熱・蓄冷体とにより温調する
ことができるので、従来の中央温調システムや床冷暖房
システムと比較して四季を通じた運転経費が安価であ
る、構造が単純であるので建設費用が少なくて済む、し
かも四季を通じて建物内を均一に且つ快適に温調でき
る、などの優れた効果を有する。よって本発明は、一般
住宅、老人ホーム、病院などの温調に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】図１における基底部の平面図である。

【図３】図１における周縁部の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

Ｈ 温調対象の建物 １ 屋根裏空間 ２ 床下空間 ３ 温調媒体循環通路 ４ 建物Ｈの基底部 ４１ 基底部４の周縁部 ４２ 基底部４の地温利用部 ５ 立ち上がり部 ＨＩ 断熱材層 ＥＲ 蓄熱・蓄冷体 ＥＨ ヒーターユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 甲斐 純一 東京都千代田区丸の内３丁目４番１号新国 際ビル 三菱電線工業株式会社東京事務所 内 (72)発明者 木下 和夫 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物内の少なくとも温調所望個所を温調
   し得るように配置された温調媒体循環通路を介して屋根
   裏空間と床下空間とが連通しており、温調所望個所の基
   底部は断熱材層の上に蓄熱・蓄冷体と加熱手段および／
   または冷却手段を有する周縁部と該周縁部に囲繞され、
   加熱および／または冷却手段を有しない地温利用部とを
   有することを特徴とする建物の温調構造。
2. 【請求項２】 周縁部の上に立ち上がり部を有し、立ち
   上がり部が外気に近い側に位置する断熱材層と外気から
   遠い側に位置する加熱および／または冷却手段を有する
   請求項１記載の建物の温調構造。
3. 【請求項３】 周縁部の上面積は基底部の上面積の３０
   〜６５％であり、地温利用部の上面積は基底部の上面積
   の少なくとも３０％である請求項１または２記載の建物
   の温調構造。
4. 【請求項４】 建物の外壁の大部分または全部が二重壁
   である請求項１〜３のいずれかに記載の建物の温調構
   造。
5. 【請求項５】 温調媒体循環強制手段をさらに有する請
   求項１〜４のいずれかに記載の建物の温調構造。