JP2000097586A - 建物の自然力利用空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 システムが簡素でコストが安価になり、温度
調節のみならず調湿及び清浄化、空気への香りの付与を
も行うことができる建物の自然力利用空調システム。 【解決手段】 建物の自然力利用空調システムは、建物
の床下に設けられたくり石層４であって、地熱を蓄熱
し、戸外から又は建物内からの空気に対して、蓄熱した
地熱を伝導するためのくり石層と、地盤面より重力方向
に向けて約２ｍ以上延びるように地中に埋設された地中
パイプ１３であって、くり石層からの空気に対して、地
中からの地熱を伝導するための地中パイプと、地中パイ
プ内に備えられ、地中パイプ内を移動する空気を調湿す
るための空気調湿手段と、地中パイプ内に備えられ、地
中パイプ内を移動する空気を清浄化するための空気清浄
化手段と、前記地中パイプ内で温度調節、調湿、及び清
浄化された空気を、建物の室内に供給するための調節空
気供給部と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅、事務所、工
場、学校、集会所、公共施設、鶏畜舎、農業ハウスなど
のすべての建物に対して、人工エネルギーをほとんど使
用しないで主として自然力を利用して空気調節を行うこ
とができる、建物の自然力利用空調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地熱などの自然力を利用して
建物内の温度調節を行うためのシステムが提案されてい
る。例えば、特開昭５８−８９３７号公報には、グリ石
層から地中に抗体を延ばしておき、ファンにより空気を
抗体に押し込んで地中温度と熱交換させるシステムを提
案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら提案されている地熱を利用して空調を行うシステムは
現状ではほとんど実用化されていない。その原因は、シ
ステムが複雑であるため製造・設置コストが高くなって
しまうこと、システムが複雑であるため素人のユーザー
が容易に扱えないものとなってしまっていること、シス
テムのメリットが地熱との熱交換による温度調節に止ま
りそれ以上のメリットが無いためユーザーに対する訴求
力が乏しいこと、などによるものである。

【０００４】本発明はこのような従来技術の問題点に着
目してなされたものであって、システムが簡素で製造・
設置コストが安価なものになり、ユーザーにとっても扱
いやすいものになり、単なる空気の温度調節に止まらず
空気の調湿及び清浄化をも行うことができる（さらには
空気への香りの付与をも行うことができる）、建物の自
然力利用空調システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
自動エアサイクル装置（例えば、ファン、３路ダンパ
ー、及び、サーモスタットなど）を導入することによ
り、地下２ｍ以下の地中（例えば、地下２．５ｍ、地下
３ｍ、地下４ｍ、地下５ｍ、地下６ｍ、地下７ｍ、地下
８ｍ、地下９ｍ、又は地下１０ｍの地中）の地熱を利用
して、建物全体を夏涼しく冬暖かく保つことにより、空
調のための人工エネルギーを限りなくゼロに近付けるた
めのシステムである。例えば地下２．５ｍにおける地中
温度は、夏期は約１７℃前後、冬期は約１５℃前後と外
気温にあまり影響されることなく一定している。この地
中における夏の冷気と冬の暖気を、地中に埋設したパイ
プにより、集熱と放熱を繰り返し建物全体を循環させる
ものである。床下のグリ石層の部分（例えば厚さ４０〜
５０ｃｍ）と、これから更に例えば約２ｍ〜約１０ｍ下
方に延びるパイプを地中に埋設することにより、人工エ
ネルギーをほとんどゼロにした画期的な冷暖房、調湿、
及び清浄化のためのシステムである。

【０００６】前述のような従来技術の課題を解決するた
めの本発明による建物の自然力利用空調システムは、建
物の床下に設けられたくり石層であって、地熱を蓄熱
し、戸外から又は建物内からの空気に対して、蓄熱した
地熱を伝導するためのくり石層と、地盤面より重力方向
に向けて約２ｍ以上延びるように地中に埋設された地中
パイプ（その材質は、塩化ビニール樹脂などの樹脂製、
又は、アルミニウムなどの金属製など）であって、前記
くり石層からの空気に対して、地中からの地熱を伝導す
るための地中パイプと、前記地中パイプ内に備えられ、
前記地中パイプ内を移動する空気に地熱を伝導するため
の地熱伝導手段と、前記地中パイプ内に備えられ、前記
地中パイプ内を移動する空気を調湿するための空気調湿
手段と、前記地中パイプ内に備えられ、前記地中パイプ
内を移動する空気を清浄化するための空気清浄化手段
と、前記地中パイプ内で温度調節、調湿、及び清浄化さ
れた空気を、建物の室内に供給するための調節空気供給
部（前記地中パイプからの空気を室内や外壁又は内壁と
部屋との間の空間に流入させるための通風口や空気流通
路など）と、を備えたことを特徴とするものである。な
お、本発明において、前記「地中パイプ」は、地盤面か
ら地下に向かって例えば約２〜１０ｍ程度の深さまで延
びるものであることが望ましい。

【０００７】また、本発明において、前記地中パイプ
は、外側パイプと、この外側パイプよりも半径が小さい
内側パイプであって外側パイプの内部に外側パイプと所
定の隙間を介して配置される内側パイプと、を備えてお
り、前記外側パイプの前記くり石層と対向する部分に
は、くり石層からの空気の流入を可能にするための開口
部が形成されており、前記内側パイプの下端部は前記外
側パイプの底部に対して所定の隙間を有するように配置
されており、以上の構成により、前記くり石層内の空気
が、前記外側パイプの開口部から流入し、この流入した
空気が、まず前記外側パイプと内側パイプとの間の隙間
を下降して行き、その後、前記外側パイプの底部と内側
パイプの下端部との間の隙間を介して前記内側パイプの
内側に移動してその中を上昇して、建物の室内に供給さ
れるようになっている、ことが望ましい。

【０００８】また、本発明において、前記地熱伝導手段
は、前記地中パイプの内側に備えられ、前記地中パイプ
内を移動する空気が効率的に接触するように空気の移動
方向に対して直交又は斜め方向に延びる面接触部であっ
て、前記地中パイプを介して地熱の伝導を受け、夏季に
は地中パイプ内を移動する空気を地熱により冷却すると
共に、冬季には地中パイプ内を移動する空気を地熱によ
り暖めるための面接触部であることがよい。

【０００９】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記空気調湿手段は、前記くり石
層の中に充填された多数のくり石及びこれらの多数のく
り石の間に置かれた木炭であって、くり石層の中を通過
する空気が多湿のときは、その空気に含まれる水分をく
り石に結露させると共に木炭に吸着させることによりそ
の空気の除湿を行うと共に、くり石層の中を通過する空
気が乾燥しているときは、くり石の表面の水分と木炭に
含まれる水分をその空気に供給することによりその空気
の加湿を行うための多数のくり石及び木炭であるのがよ
い。

【００１０】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記空気調湿手段は、前記地中パ
イプの内側に設けられたフィン又は帯状部などの面接触
部であって、前記地中パイプを介して地熱の伝導を受
け、地中パイプ内を移動する湿度の高い空気について
は、それに含まれる水分を結露させると共に、地中パイ
プ内を移動する湿度の低い空気については、自らに付着
している水分をそれに供給するためのフィン又は帯状部
などの面接触部であるのがよい。なお、本発明においけ
る「面接触部」は、地中パイプ内を移動する空気が接触
するように空気の移動方向に対して直交又は斜めに交わ
る方向に延びるものであって、例えば、フィン、スパイ
ラル状帯部、パイプの断面波状（凹凸状）の内壁の上面
部などのような様々な形態が可能である。

【００１１】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記空気清浄化手段は、前記地中
パイプの内側に設けられたフィン又は帯状部などの面接
触部であって、地中パイプ内を移動する空気に含まれる
埃などの不純物を、自らの表面に存在する水分に付着さ
せることにより、前記空気を清浄化するためのフィン又
は帯状部などの面接触部であるのがよい。なお、本発明
においける「面接触部」は、地中パイプ内を移動する空
気が接触するように空気の移動方向に対して直交又は斜
めに交わる方向に延びるものであって、例えば、フィ
ン、スパイラル状帯部、パイプの断面波状（凹凸状）の
内壁の上面部などのような様々な形態が可能である。

【００１２】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記くり石層には、夏季は戸外の
空気が流入するように開放されると共に、冬季は戸外の
空気が前記くり石層に流入しないように閉鎖される吸気
口が備えられているのがよい。

【００１３】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、夏季は屋根裏の空気を戸外に放出
しながら戸外の空気を前記くり石層に送り込むと共に、
冬季は屋根裏の空気を前記くり石層に送り込むための空
気流通手段（例えば、ファン、空気流通路、及び空気流
通路に備えられたダンパなど）が備えられているのがよ
い。

【００１４】さらに、本発明による建物の自然力利用空
調システムにおいては、前記地中パイプ内には、地中パ
イプ内を通過する空気に対して所定の香りを付与するた
めの香り発生手段が備えられているのがよい。この香り
発生手段は、例えば、地中パイプの内部に又は床下空間
に面した地中パイプの上端部の開口に備えられ、籠の中
に収納されたハーブなどの芳香を発する物で、その中を
空気が通過できるようになっているものである。

【００１５】また、本発明においては、さらに、前記吸
気口からくり石層内に延びる中空パイプであって、その
外周部には多数の穴が形成されており、これらの多数の
穴を通じて戸外の空気をくり石層内に供給するための中
空パイプと、前記吸気口に備えられ、戸外から前記中空
パイプ内に移動する空気に含まれる異臭成分などの異物
を吸着するための活性炭が充填されたフィルター付活性
炭カセットと、を備えるのがよい。なお、本発明におい
て、この活性炭カセットは、吸気口に着脱自在に取り付
けられるカセット型のものであることが望ましい。

【００１６】また、本発明においては、前記くり石層の
底部には、下方からの水分の上昇を防止するための防湿
シートが備えられているのがよい。この防湿シートは、
下方の地下からの水分がくり石層内に上昇することを防
止するものであり、くり石層内の水分を下方に移動させ
ることは許容する（例えば、防湿シートの隙間から前記
水分が下方に移動する）ものである。

【００１７】また、本発明においては、さらに、前記く
り石層内の空気を、夏季は前記地中パイプ内を流通して
から建物の室内に供給されるように導くと共に、冬季は
前記地中パイプ内を流通しないで建物の室内に供給され
るように導く空気ガイド手段、を備えるのがよい。本発
明における空気ガイド手段は、例えば、次のようなもの
である。すなわち、前記地中パイプの外側パイプと内側
パイプのくり石層と対向する部分には、複数の開口穴が
形成されており、内側パイプの更に内側には、前記内側
パイプの開口穴にそれぞれ対応する開口穴が形成されて
おり前記内側パイプに対してスライド回転可能なパイプ
であって、それがスライド回転されることにより、前記
内側パイプの開口穴を開放状態に保持するか又は閉塞状
態に保持するかいずれかに切り替えることができるよう
なスライド式パイプである。本発明では、夏季には、こ
のスライド式パイプを前記内側パイプの開口穴を閉塞状
態に保持するようにスライドさせて、戸外からくり石層
内に流入した蒸し暑い空気を地中パイプの前記外側パイ
プと内側パイプの間の隙間に流入させる。他方、冬季に
は、このスライド式パイプを前記内側パイプの開口穴を
開放された状態に保持することにより、屋根裏からの比
較的暖かい空気が地中パイプの外側パイプの開口穴及び
内側パイプの開口穴を通ってそのまま（つまり、外側パ
イプと内側パイプの間の隙間を通過することなく）部屋
の中に流入されるようにする。

【００１８】さらに、本発明においては、前記地中パイ
プは、前記外側パイプと、前記内側パイプと、前記内側
パイプの内側に所定の隙間を介して配置された第１の補
助パイプと、この第１の補助パイプの内側に所定の隙間
を介して配置された第２の補助パイプと、の計４つのパ
イプを備えており、外側パイプと内側パイプの間の隙間
に流入した空気は、内側パイプと第１の補助パイプとの
間の隙間に移動可能になっており、内側パイプと第１の
補助パイプとの間の隙間に移動した空気は、第１の補助
パイプと第２の補助パイプとの間の隙間に移動可能にな
っており、第１の補助パイプと第２の補助パイプとの間
の隙間に移動した空気は、第２の補助パイプの内側に移
動可能となっており、第２の補助パイプの内側に移動し
て空気は、第２の補助パイプの内側を上昇して建物の室
内に供給されるようになっている、のがよい。

【００１９】また、本発明においては、前記地中パイプ
は、その下方部分が、前記の「外側パイプ及び内側パイ
プを含む計４つ以上のパイプの組み合わせ」により構成
されており、前記地中パイプの上方部分は、前記の「外
側パイプ及び内側パイプの２つのパイプの組み合わせ」
により構成されているのがよい。

【００２０】また、本発明においては、さらに、建物内
に火災による煙又はガス漏れによる毒性ガスが発生した
とき、前記建物内の空気を前記地中パイプに入れてさら
に建物内に戻すためのファンを停止させるための異常時
停止装置を備えており、この異常時停止装置は、建物内
に火災による煙又はガス漏れによる毒性ガスが発生した
ことを検知するための検知手段と、この検知手段からの
信号に基づいて前記ファンを停止させるための制御手段
と、を備えている、ことが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施形態１．図１は本発明の実施
形態１を説明するための図である。図１において、１は
建物の屋根裏の空気を戸外に放出するための屋根裏空気
流通路、２は建物の床３０の下に設けられた床下空気流
通路、３は床下空気流通路２からの空気を建物の外壁と
部屋との間に流通させるための外壁空気流通路である。
また、図において、４は前記床下空気流通路２の下方に
設けられたくり石層である。

【００２２】前記くり石層４は、地熱を蓄積しやすいよ
うに、ＧＬ（地盤面）の上方及び下方に渡って、数百ｍ
ｍ（例えば、２００ｍｍ〜５０ｍｍ、望ましくは４００
〜５００ｍｍ）の高さ（厚さ）を有するように形成され
ている。なお、このくり石層４の上には、発砲ウレタン
（例えば２５〜３０ｍｍ厚）などの断熱材１２が敷かれ
ており、これにより、くり石層４に蓄熱された地熱が容
易に外部に逃げないようになっている。

【００２３】また、このくり石層４の下面には、例えば
ビニール製の防湿シート７１が備えられている。この防
湿シート７１は、地中の水分がくり石層４内に上昇する
ことは防止するが、くり石層４内の水分が地中に下降す
ることは許容するものである。つまり、前記防湿シート
７１は、複数枚のシートが互いに折り重なるように配置
されているので、下方からの水分の上昇は防止される
が、上方からの水分は、前記複数枚のシートの重なって
いる部分の隙間から、下方に移動可能になっている。ま
た、図１において、５は前記屋根裏の空気を部屋と部屋
の間の内壁内の空間を通しながら前記くり石層４まで供
給するための内壁空気流通路である。なお、この内壁空
気流通路５は、熱伝導効率を高めるため表面積の大きい
ジャバラ状に形成されている。

【００２４】また、図１において、６は屋根裏に備えら
れたファン、７は前記屋根裏空気流通路１の途中部分に
備えられ、前記ファン６と戸外に通じる排気口８との間
に備えられたダンパである。また、９は前記内壁空気流
通路５の途中部分に備えられ、前記ファン６とくり石層
４との間に介設されたダンパである。前記ダンパ７は、
所定の温度センサ及び制御装置（マイクロコンピュー
タ）により、夏季には屋根裏の蒸し暑い空気が前記屋根
裏空気流通路１を介して戸外に放出されるように開放さ
れると共に、冬季には屋根裏の暖かい空気が戸外に逃げ
ないように閉じられるようになっている。また、前記ダ
ンパ９は、所定の温度センサ及び制御装置により、夏季
には屋根裏の蒸し暑い空気が前記内壁空気流通路５を介
して部屋を暖めないように閉じられると共に、冬季には
屋根裏の暖かい空気が前記内壁空気流通路５を介して部
屋を暖めながらくり石層４まで供給されるように開放さ
れるようになっている。また、図において、１０及び１
１は部屋の空気を屋根裏に逃がすための室内換気口であ
り、冬季の熱源でもある自然及び桟器発生熱の通路でも
ある。

【００２５】また、本実施形態においては、前記床下の
床下空気流通路２から前記くり石層４を介して地中に延
びる地中パイプ（外側パイプ）１３が設けられている。
図２はこの地中パイプ１３を拡大して示す図である。図
２に示すように、前記地中パイプ１３は、重力方向に向
かって、その下端が前記くり石層４の下面から約２〜３
ｍ（望ましくは２．５ｍ）の深さに達するような長さ
に、形成されている。また、この地中パイプ１３は、そ
の直径が例えば約３００ｍｍに形成されている。また、
この地中パイプ１３は、金属製（例えば鉄製）で、周囲
に亜鉛メッキが施されることによって錆防止処理されて
いる。また、この地中パイプ１３の下端部は、地下水な
どがこのパイプ１３内に侵入したりしないように、閉鎖
されている。

【００２６】また、図２に示すように、前記地中パイプ
１３の上方のくり石層４と接した部分には、複数の開口
部（穴）１３ａが形成されている。この開口部１３ａに
より、くり石層４内の空気が前記地中パイプ１３内に送
られるようになっている。また、図２に示すように、こ
の地中パイプ１３の内側には、直径が例えば２００ｍｍ
の金属製の内側パイプが挿入されている。この内側パイ
プ１４は、その下端部が開放されていると共に、その上
端部はくり石層４の上方の床下空気流通路２まで達する
ように形成されている。このように、本実施形態では、
前記地中パイプ（外側パイプ）１３と内側パイプ１４と
により「２重パイプ構造」となっているため、前記くり
石層４内の空気は、まず、前記開口部１３ａから、前記
地中パイプ１３と内側パイプ１４との間の通路１５に入
り、その通路１５内をゆっくりと下降して行く。その
後、前記空気は、地中パイプ１３の底部１３ｂまで達す
ると、底部１３ｂでＵターンして、内側パイプ１４内を
上昇していき、内側パイプ１４の上方から前記床下空気
流通路２に送られる。本実施形態では、前記のくり石層
４からの空気が前記通路１５を下降して行く過程で、地
下約２．５〜３ｍの地熱が前記地中パイプ１４を介して
前記空気に伝導されることになる。

【００２７】また、図３（ａ）は前記地中パイプ１３を
一部透視して示す斜視図、図３（ｂ）は前記地中パイプ
１３の断面図である。この図３（ａ）（ｂ）に示すよう
に、前記地中パイプ１３には、その内側に、多数の金属
製フィン１６が設けられている（なお、図３（ｂ）は、
フィンの図示を一部省略している）。前記多数のフィン
１６は、例えば、前記地中パイプ１３の内側に、例えば
スパイラル状（螺旋状）に点在するように設けられてい
る。また、図３（ｃ）は前記内側パイプ１４を示す斜視
図、図３（ｄ）は前記地中パイプ１３と内側パイプ１４
との「２重パイプ構造」を示す断面図である。この図３
（ｄ）に示すように、前記地中パイプ１３と内側パイプ
１４との間の通路１５には、多数のフィン１６が散在す
るようになっている。

【００２８】以上のように、本実施形態では、金属製の
地中パイプ１３の内側に多数の金属製フィン１６が設け
られているので、地下２．５〜３ｍの地熱が、前記地中
パイプ１３を介して多数のフィン１６に伝えられる。し
たがって、本実施形態では、前記くり石層４内の空気が
前記地中パイプ１３内に入って前記通路１５を下降して
いる間、前記空気は、前記多数のフィン１６に接触・衝
突しながら（その結果、空気が渦を巻くなどの揺動をし
ながら）、ゆっくりと下降して行く。その過程で、前記
フィン１６及び地中パイプ１３から、前記空気に、効率
よく地熱が伝導されて行くことになる。すなわち、本実
施形態では、前記地中パイプ１３及びフィン１６から地
熱が空気に伝えられるため、夏季には前記空気を冷す冷
房作用が得られると共に、冬季には前記空気を暖める暖
房作用が得られるようになっている（前記地中パイプ１
３及びフィン１６による「空調効果」）。

【００２９】また、本実施形態では、前記多数のフィン
１６は、夏季に戸外の湿気の多い空気が前記地中パイプ
１３内に送り込まれたときに、その空気を除湿する作用
をも発揮するようになっている。すなわち、夏季には、
前記フィン１６は、地熱により戸外よりも比較的低温に
保たれている。これらの低温のフィン１６に、戸外から
の高温多湿の空気が衝突すると、結露が生じて、前記空
気に含まれる水分が前記フィン１６の表面に付着し、そ
の結果、前記空気が除湿されるようになる。他方、本実
施形態では、前記多数のフィン１６は、冬季に乾燥した
空気が前記地中パイプ１３内に送り込まれたときに、そ
の空気に水分を補給する作用をも発揮するようになって
いる。すなわち、冬季には、前記フィン１６は、地熱に
より戸外や建物全体よりも比較的高温に保たれている。
これらの高温のフィン１６に、乾燥した空気が衝突する
と、予めフィン１６の表面に付着していた水分が前記空
気に供給され、その結果、前記空気はある程度湿気を含
むようになる。このように、本実施形態では、前記多数
のフィン１６は、前記地中パイプ１３内を空気を調湿す
る作用を発揮する（本発明における「空気調湿手段」を
構成する）ようになっている。また、本実施形態では、
前記地中パイプ１３そのものも、前記フィン１６の空気
調湿作用とほぼ同じ作用を、ある程度発揮している。

【００３０】また、本実施形態では、前記多数のフィン
１６は、前記地中パイプ１３内に送られた空気を清浄化
する作用をも発揮するようになっている。すなわち、前
記多数のフィン１６の表面には、通常、結露などにより
ある程度の水分が付着している。この状態で、戸外から
の汚れた空気が地中パイプ１３内に入って、前記通路１
５内をゆっくり下降していくとき、前記空気は多数のフ
ィン１６に当たることになる。そして、一般に、水分は
空気中の塵、埃などの汚れの元になる微小な不純物を付
着する性質を有している。よって、前記の汚れた空気
が、地中パイプ１３内に入って、前記通路１５内を移動
していく過程で、その空気中の汚れの成分（微小な不純
物）が前記フィン１６の表面の水分に付着されるように
なる。その結果、前記空気が清浄化されることになる。

【００３１】以上のように、本実施形態では、前記フィ
ン１６は、前記通路１５を移動する空気をある程度清浄
化する作用を有する（本発明の「空気清浄化手段」を構
成する）ようになっている。また、前記フィン１６に付
着されなかった空気中の不純物の比較的大きなものは、
空気が前記地中パイプ１３の底部１３ｂから上昇すると
きに、自重により上昇しないで底部１３ｂに溜まること
になり、この点でも、前記空気が、ある程度清浄化され
るようになっている。

【００３２】また、本実施形態では、図２に示すよう
に、前記内側パイプ１４の途中部分に、籠受け１７が設
けられている。この籠受け１７には、ハーブなどの香り
を発生・放出する素材を収納した通風性のある籠１８が
載せられている。したがって、前記内側パイプ１４の下
方から上昇する空気は、この籠１８を通過することによ
り、所定の良好な香りが付与され、その快い香りを有す
る状態で、前記床下空気流通路２に送られるようになっ
ている。なお、本実施形態においては、前記ハーブを入
れた籠１８は、前記内側パイプ１４の上端部（図２の矢
印Ａで示す破線で囲んだ部分）に備えるようにしてもよ
い。このようにすれば、この籠１８を室内により近い位
置に配置できるので、室内に供給される空気への芳香付
与がより効率的に行えると共に、床の点検口兼通風口２
０から手を伸ばして籠１８内のハーブの交換や手入れが
できるので、便利である。

【００３３】また、図２に示すように、本実施形態で
は、前記床３０の前記内側パイプ１４と対向する部分
に、点検口兼用通風口２０が形成されている。この点検
口兼用通風口２０は、通常は、前記内側パイプ１４から
前記床下空気流通路２に供給された空気の一部が室内に
流入するようにするために使用される。また、前記点検
口兼用通風口２０は、一年に一回か数回、前記地中パイ
プ１３の底部１３ｂに溜まった水(前記フィン１６の表
面に結露した水分が落下して底部１３ｂに溜まることが
ある）の除去作業などを行うための地中パイプ１３及び
内側パイプ１４の点検口としても、使用される。また、
この点検口兼通気口２０は、前記のハーブを入れた籠１
８の保守のためにも使用される。

【００３４】また、図４は、前記地中パイプ１３及び内
側パイプ１４の設置位置の一例を示すものである。この
図４に示す例では、前記パイプ１３，１４は、建物（こ
の場合は住宅）の１階の４つの各部屋のほぼ中央の位置
に、埋設されるようになっている。

【００３５】また、本実施形態では、前記くり石層４
は、床下空気流通路２の下方の空間で、基礎コンクリー
ト（基礎の立ち上がり部分）に囲まれた空間に多数のく
り石が充填されることにより、形成されている。また、
本実施形態では、前記の多数のくり石の間に、木炭が入
れられている。また、前記くり石層４には、特に夏季の
戸外からの空気をくり石層４内に流入させるための吸気
口２１が備えられている。この吸気口２１は、建物の北
側に設けられているのが望ましい（夏季は、太陽光が直
射する南側でなく北側からの空気を取り入れた方が、前
記くり石層４及びフィン１６付き地中パイプ１３による
空気の冷房効率が高まるため）。前記吸気口２１は、夏
季は開放され冬季は閉じられているようになっている。
この吸気口２１の開閉動作は、温度センサにより自動的
に開閉する（予めユーザーが戸外の気温が所定温度以上
になれば開放し、所定温度以下になれば閉鎖する、など
の設定をしておく）ようにしてもよいし、ユーザーが制
御盤のスイッチを操作することにより開閉するようにし
てもよい。

【００３６】また、本実施形態では、前記吸気口２１
に、着脱自在のフィルター付活性炭入りカセットを備え
るようにしてもよい。この活性炭入りカセットは、吸気
口２１に着脱自在に取り付け取り外しできるもので、例
えばメッシュ状の容器の中に粒状の活性炭が充填されて
いるものである。この活性炭入りカセットを使用するこ
とにより、戸外からの空気は、このカセットである程度
調湿・消臭・清浄化されてからくり石層４内に入るの
で、室内に供給される空気の調湿・消臭・清浄化がより
効果的に行われるようになる。

【００３７】本実施形態では、夏季には、戸外からの高
温多湿の空気が前記くり石層４に流入する。このとき、
流入した高温多湿の空気は、地熱により戸外より冷され
た多数のくり石と接触して、ある程度冷される（冷房作
用）と共に、空気中の水分がくり石の表面に結露してあ
る程度除湿される（除湿作用）。また、前記の戸外から
の高温多湿の空気は、前記の木炭に接触して、除湿され
る（木炭の調湿作用）と共に、空気中の汚れや悪臭の成
分が木炭に吸着される（木炭の吸着・浄化作用）。ま
た、冬季には、冬季の乾燥した空気が通過するとき、木
炭が自らの水分を空気に供給するので、前記空気にある
程度の湿気が付与される（木炭の調湿作用）と共に、前
記木炭が空気中の悪臭成分などを吸着するので、空気が
清浄化される（木炭の浄化作用）。

【００３８】以上のように、本実施形態では、前記くり
石層４内のくり石（地熱が伝導されている）と木炭とに
より、くり石層４内を通過する空気の温度調節が行われ
る（地熱との熱交換による）と共に、前記くり石層４内
のくり石と木炭により、前記空気の調湿及び清浄化が行
われるようになっている（つまり、前記くり石層４は、
前記地中パイプ１３及びフィン１６と共に、本発明の
「空気調湿手段」及び「空気清浄化手段」をも構成す
る）。

【００３９】次に、本実施形態の動作を説明する。ま
ず、夏季における本実施形態の動作を説明する。夏季に
は、サーモスタット（図示せず）などから構成される温
度センサ及び制御装置（マイクロコンピュータ）の働き
により、屋根裏（天井裏）の空気の温度が太陽熱や対流
で上昇して例えば２５℃以上になると、自動的に換気モ
ーター（ファン６用のモーター）が回りだし、ダンバ７
は夏用の開状態となり、天井裏の熱気は屋外に排出され
る（他方、ダンパ９は閉となる）。従って、くり石層４
内及び２層パイプ（前記地中パイプ１３及び内側パイプ
１４）内は負圧となり、北側の基礎部分の吸気口２１か
ら、戸外の外気を吸い込まれる。この吸い込まれた空気
は、冷畜熱槽（グリ石層４）を経て、２層パイプ１３，
１４内を通り、冷却されながら（また、調湿、清浄化さ
れながら）、床下空気流通路２より室内などに流入され
る。この室内に流入した空気は、室内換気口１０から屋
根裏に移動して、屋根裏（屋内天井部）の熱気を押し上
げる。この熱気を含む空気は、前記ファン６のモーター
の力により、屋根裏空気流通路１を介して屋外に排出さ
れる。夏季の日中（２５℃以上）に上記の動作を繰り返
し、住宅全室を地熱エネルギーにより冷却する。他方、
夜になって、屋根裏が２５℃以下になると、自動的にサ
ーモスタットが働きファン・モーターは止まる。これに
より夏季の寝苦しさは完全に解消される。なお、前記サ
ーモスタットの温度設定値は制御盤に備えられたダイヤ
ル式のスイッチにより、ユーザーが、自分の好み（暑が
りのタイプか寒がりのタイプかなど）に合わせて、簡単
に変えることができる。

【００４０】すなわち、図１において、矢印は、夏季の
本実施形態を備えた建物における空気の流れを示すもの
である。夏季には、図１に示すように、ファン６が作動
して屋根裏の熱い空気が、ダンパ７及び排気口８を介し
て、戸外に放出される。その結果、建物内は負圧となる
ため、開放された吸気口２１から戸外の空気がくり石層
４内に流入する。この空気は、くり石層４において、蓄
積された地熱との熱交換による冷却、くり石や木炭との
接触による除湿及び清浄化、が行われる。その後、前記
のくり石層４で冷却・調湿・清浄化された空気は、前記
地中パイプ１３の開口部１３ａ（図２参照）から地中パ
イプ１３内に入り、内側パイプ１４との間の通路１５を
下降していくが、この間に、地熱温度（夏季の地下２．
５ｍの地熱は、図５に示すように、約１８〜１９℃に保
たれている）に維持されている前記地中パイプ１３及び
多数のフィン１６との間での熱交換による冷却が行われ
る。また、同時に、前記空気（高温多湿の空気）は、前
記の地熱温度に維持されているフィン１６と接触するこ
とにより、フィン１６表面への結露が生じて、除湿され
る。また、同時に、前記空気は、前記フィン１６表面の
水分と接触して空気中の不純物が水分に吸着されること
により、清浄化される。そして、この冷却・除湿・清浄
化された空気は、前記内側パイプ１４の中を上昇する
が、その途中に設けられたハーブ入りの籠１８を通過す
ることにより、ハーブの香りが付着される。この香りが
付与された空気は、前記内側パイプ１４の上方から、床
下空気流通路２に入り、その一部は前記点検口兼通風口
２０から室内に流入して部屋を冷却すると共に、他の一
部は外壁空気流通路３に流入して外壁から部屋内を冷却
する。

【００４１】次に、本実施形態の冬季の動作を説明す
る。冬季になると前記ダンパ７，９の切り替えスイッチ
を冬用にするか、サーモスタットの温度設定を１５℃位
にしておく。これにより、屋根裏が１５℃以上になると
モーターが回り、床下の暖畜熱層（くり石層４）や２層
パイプ１３，１４を空気が通り、そこで暖められなが
ら、点検口兼通風口２０から室内を循環して、室内天井
換気孔を通り、ファン・モーターの力で吸い込まれ、再
び、前記くり石層４に送られる。上記の作用を繰り返
し、室内全体を暖める。また、ユーザーは、一日に１〜
２回、５〜１０分程度タイマーにより夏用にしておくこ
とにより、自動的に汚れた空気を屋外に排除できるよう
になる（これにより自動換気システムが形成される）。

【００４２】すなわち、図６において、矢印は、冬季の
本実施形態を備えた建物における空気の流れを示すもの
である。冬季には、図６に示すように、ファン６が作動
して、屋根裏の太陽熱と自然及び桟器発生熱により暖め
られた空気が、ダンパ９及び内壁空気流通路５を介し
て、くり石層４に流入する（なお、前記吸気口２１は冬
季には閉じられているので、戸外の空気はくり石層４内
には流入しない）。この空気は、くり石層４において、
くり石や木炭との接触により、ある程度、暖められると
共に、調湿（加湿）され、清浄化される。その後、前記
のくり石層４で暖め・調湿・清浄化された空気は、前記
地中パイプ１３の開口部１３ａ（図２参照）から地中パ
イプ１３内に入り、内側パイプ１４との間の通路１５を
ゆっくり下降していく。この過程で、前記空気は、地熱
温度（冬季の地下２．５ｍの地熱は、図５に示すよう
に、約１７〜１５℃に保たれている）に維持されている
前記地中パイプ１３及び多数のフィン１６との間での熱
交換により、温度調節（暖房）される。また、同時に、
前記空気は、前記の多数のフィン１６（表面に水分が付
着している）と接触するが、このとき、フィン１６表面
の水分との接触により、フィン１６の水分が空気に供給
されて空気の調湿（加湿）が行われる。また、同時に、
前記空気が前記フィン１６（表面に水分が付着してい
る）に接触し、空気中の不純物がフィン１６の水分に吸
着されることにより、前記空気が清浄化される。そし
て、この暖房・加湿・清浄化された空気は、前記内側パ
イプ１４の中を上昇するが、その途中に設けられたハー
ブ入りの籠１８を通過することにより、ハーブの香りが
付着される。この香りが付与された空気は、前記内側パ
イプ１４の上方から、床下空気流通路２に入り、その一
部は前記点検口兼通風口２０から室内に流入して部屋を
暖めると共に、他の一部は外壁空気流通路３に流入して
外壁から部屋内を暖める。

【００４３】なお、大型の建物の場合、前記ファン６だ
けでは、屋根裏からの空気又は戸外からの空気をくり石
層４及び地中パイプ１３を介して室内に供給するだけの
空気の流れを作れない可能性がある。その場合は、前記
地中パイプ１３及び内側パイプ内に、ファンを備えるよ
うにしてもよい。

【００４４】実施形態２．次に、図７は本発明の実施形
態２を説明するための図である。この実施形態２では、
くり石層４から地中に埋設される「２重パイプ」を、実
施形態１のように鉄製などの金属製のパイプを使用する
のではなく、ポリエチレン又はポリエステル等のプラス
チック製のスパイラル管を使用して構成している。この
「２重パイプ」の構造以外の部分は、実施形態２と実施
形態１とでほぼ共通であるので、以下では「２重パイ
プ」の構造を中心に説明を行う。

【００４５】図７（ａ）は、本実施形態２に使用される
２重パイプの分解斜視図である。図７（ａ）において、
５１は例えば直径３００ｍｍのポリエチレン又はポリエ
ステル製の外側用スパイラル管である。この外側用スパ
イラル管５１は、図７（ｂ）に示すように、断面が波状
の薄いシートから成る（スパイラル状に凹凸が形成され
ている）ものであるため、通常の管と比べて表面積が極
めて大きくなっている。また、この外側用スパイラル管
５１は、プラスチック製なので、金属製のものと比べ
て、例えば２〜４ｍｍ程度というように、その肉厚が大
変薄いものになっている。したがって、一般にプラスチ
ック製の管の熱伝導性は金属製のものと比べて低いと言
われるが、本実施形態の外側用スパイラル管５１は、前
述のように表面積が大きく肉厚が薄く形成されているた
め、地熱を容易に管の内部に伝えることができるように
なっている。また、この外側用スパイラル管５１の上方
には、くり石層４からの空気を流入させるための開口部
（穴）５１ａが複数箇所形成されている。

【００４６】また、図７（ａ）において、５２は金属製
例えばアルミ製のスパイラル状帯部である。このスパイ
ラル状帯部５２は、帯状（又はリボン状）のアルミ製シ
ートがスパイラル状（又はコイル状）に形成されること
により構成されている。このスパイラル状帯部５２は、
前記外側用スパイラル管５１の内壁部に当接（接触）す
るように、外側用スパイラル管５１の内部に設置されて
使用される。したがって、このスパイラル状帯部５２
は、前記外側用スパイラル管５１からの地熱が伝導され
て、ほぼ地熱と同じ温度に保持されている。

【００４７】また、図７（ａ）において、５３はプラス
チック製の内側用スパイラル管で、前記コイル状帯部５
２の内側に設置されるものである。この内側用スパイラ
ル管５３も、前記外側用スパイラル管５１と同様に、断
面が波状で表面積が大きくなっており、また、肉厚が薄
く形成されている。

【００４８】以上のように、本実施形態２では、表面積
が大きく肉厚が薄いために熱伝導効率の良好な外側用ス
パイラル管５１と、熱伝導効率の良い金属製のスパイラ
ル状帯部５２と、表面積が大きく肉厚が薄いために熱伝
導効率の良い内側用スパイラル管５３とにより、「２重
パイプ」が構成されている。

【００４９】なお、本実施形態２の「２重パイプ」にお
いては、前記外側用スパイラル管５１に流入したくり石
層からの空気は、外側用スパイラル管５１と内側用スパ
イラル管５３との間の通路（図２の符号１５参照）をゆ
っくりと下降して行き（この下降する過程で、前記スパ
イラル状帯部５２と接触する）、外側用スパイラル管５
１の底部まで達したら、そこでＵターンして、内側用ス
パイラル管５３の内部を上昇して行き、床下空気流通路
（図１又は図２の符号２参照）に供給される。つまり、
実施形態２においても、「２重パイプ」内の空気の流れ
は、実施形態１と基本的に同様である。よって、本実施
形態２によっても、前記実施形態１とほぼ同様の作用効
果が得られるようになる。

【００５０】すなわち、本実施形態２においては、くり
石層（図１の符号４参照）から前記開口部５１ａを通っ
て流入した空気は、前記の地熱の温度に保持された外側
用スパイラル管５１及びスパイラル状帯部５２と接触す
ることにより、温度調節される（すなわち、夏季は冷却
され、冬季は暖められる）。また、同時に、前記くり石
層からの空気は、前記外側用スパイラル管５１及びスパ
イラル状帯部５２と接触することにより、調湿される
（すなわち、夏季は空気中の水分が前記スパイラル状帯
部５２などの表面に結露して空気が除湿されると共に、
冬季は前記スパイラル状帯部５２などの表面に付着した
水分が空気に供給されて空気が加湿される）。また、同
時に、前記くり石層からの空気は、前記外側用スパイラ
ル管５１及びスパイラル状帯部５２と接触することによ
り、清浄化される（すなわち、空気中の不純物が前記ス
パイラル状帯部５２などの表面の水分に吸着されて除去
されるため、空気が清浄化される）。

【００５１】以上、本発明の実施形態１及び実施形態２
について説明してきたが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、様々な変更が可能である。例えば、前記２つ
の実施形態では、空気の温度調節、調湿、及び清浄化を
地中で行うための手段として、地中パイプ１３の中に内
側パイプ１４を挿入するなどの「２重パイプ構造」を採
用しているが、本発明はこれに限られるものではなく、
例えば、図８に示すように、内壁部に多数のフィン３１
を有する略Ｕ字状の配管３２を地下に埋設して、図８の
Ａの端部から空気を流入させて、内部で空気の温度調
節、調湿、及び清浄化を行い、その空気を、他方のＢの
端部から排出させるようにしてもよい。

【００５２】また、本発明では、例えば、図９に示すよ
うに、内壁に多数のフィン３３を有する一つの円筒状
（柱状でもよい）のパイプ３４の中央に、パイプ内を左
右の２つの空間に仕切るための仕切り板３５を設けてお
き、この仕切り板３５で仕切られた図示左側の空間の上
方の開口部（穴）３６から空気を流入させ（図９の矢印
Ｃ参照）、この空間内でゆっくりと下降させながら空気
の温度調節、調湿、及び清浄化を行い、空気が底部まで
達したら、Ｕターンさせて、前記仕切り板３５で仕切ら
れた図示右側の空間内をゆっくりと上昇させて、その上
部から排出する（図９の矢印Ｄ参照）ようにしてもよ
い。

【００５３】また、図１０は、本発明における他の「地
中パイプ」の例を示す図である。図１０において、６１
はくり石層（図１の符号４参照）から地中に埋設される
外側パイプである。この外側パイプ６１は、例えば、プ
ラスチック製で、地熱が伝導しやすいように大変薄く形
成されている（なお、外側パイプ６１は金属製でもよ
い）。また、外側パイプ６１は、図のように断面が大き
な波状（又は凹凸状）に形成されている。この外側パイ
プ６１の断面波状（又は凹凸状）の内壁の上面部分（図
１０の符号６２で示す部分）は、外側パイプ６１内を図
の下方に進行する空気がこの符号６２で示す部分（面接
触部）に面接触するように、つまり、空気の進行を妨げ
るように空気の移動方向と直交又は斜めに交わる方向に
突出するように、形成されている。そして、前記下降す
る空気が、この面接触部６２に接触することにより、地
熱が前記空気に伝導されるようになっている。また、図
１０において、６３は内側パイプで、外側パイプ６１の
中に挿入されている。

【００５４】すなわち、この図１０の例では、くり石層
からの空気は、外側パイプ６１の上方の開口部６１ａか
ら外側パイプ６１内に流入し（図１０の矢印ａ参照）、
ゆっくりと下降（移動）する。このとき、下降（移動）
する空気は前記波状（又は凹凸状）の面接触部６２に接
触する（空気の進行を妨げるように、面接触部６２が空
気に接触する）。この下降（移動）中の空気が面接触部
６２に接触する過程で、地熱が薄い外側パイプ６１を介
して空気に伝導される。前記空気が外側パイプ６１の底
部まで達したときは、前記空気は、そこでＵターンし
て、内側パイプ６３の下方の開口部６３ａから内側パイ
プ６３内に入り（図１０の矢印ｂ参照）、上昇してい
き、床下空気流通路（図１の符号２参照）から各部屋な
どに供給される。

【００５５】以上のように、本発明においては、「移動
中の空気に接触するように、空気の移動方向に対して直
交する方向又は斜めに交わる方向に延びる面接触部」
は、図２のフィン１６、図７のスパイラル状帯部、図８
のフィン３１、図９のフィン３５、図１０の断面波状
（凹凸状）の内壁の上面部などのように、様々な形態が
可能である。

【００５６】実施形態３．図１１は本発明の実施形態３
を示す図である。この実施形態３では、夏季の戸外の蒸
し暑い空気をくり石層４内に流入するために、基礎立ち
上がり部に形成された吸気口２１（図１参照）からくり
石層４内部に延びる例えば直径２００ｍｍのポリエチレ
ン製の配管７２を、複数本、備えるようにしている。こ
れらの配管７２には、多数の穴が形成されており、戸外
からの空気は前記吸気口２１から配管７２の穴を介し
て、くり石層４内に流入されるようになっている。ま
た、この配管７２の吸気口２１側の端部には、粒状の活
性炭が充填された着脱自在の活性炭カセットが備えられ
ている。戸外からの空気は、この活性炭カセットによ
り、ある程度、調湿・消臭・清浄化されて、くり石層４
内に供給されるようになっている。なお、このカセット
の活性炭は、活性炭が古くなるなどで効果がなくなる
と、ユーザーが容易に交換できる。また、図示していな
いが、前記吸気口２１の外側には、前記活性炭カセット
が風雨に濡れないようにするためのフードが備えられて
いる。本実施形態３の以上の構成以外の点については、
実施形態１と同様なので、説明を省略する。

【００５７】実施形態４．図１２（ａ）及び図１３
（ａ）は本発明の実施形態４に使用される地中パイプの
平面図、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）はこの地中パイ
プの縦断面の構造及びその動作を示す図である。この実
施形態４では、例えばポリエチレン製で、その縦断面が
波状又はジグザク状になっている波付管（図７のスパイ
ラル管５１とほぼ同様の形状のもの）が、複数個、互い
にほぼ同心円状に重ねられて構成されている。すなわ
ち、本実施形態４の地中パイプは、図１２及び図１３に
示すように、外側の第１の波付管８１と、この第１の波
付管８１の内側に配置されこれと対向する内側の第２の
波付管８２と、この第２の波付管８２の内側に配置され
これの下部に対向する第３の波付管８３と、この第３の
波付管８３の内側に配置されこれに対向する第４の波付
管８４との、計４つの波付管からなる４層構造になって
いる。なお、前記第１の波付管８１には底部８１ｂが形
成されているが、他の３つの波付管８２，８３，８４に
は底部は形成されていない。また、前記各波付管８１，
８２，８３，８４の相互間の各隙間８５，８６，８８に
は、図７について説明したスパイラル管５２が介設され
ている（なお、この実施形態４にいおては、前記スパイ
ラル管５２は、省略されていてもよい）。

【００５８】次に、本実施形態４の夏季の動作とそのた
めの構造を図１２を参照して説明する。前記の外側の第
１の波付管８１の上部の前記くり石層４と対向する部分
には、くり石層４からの空気を流入させるための複数の
穴８１ａが形成されている。夏季には、前記くり石層４
からの空気は、前記穴８１ａから第１の波付管８１と第
２の波付管８２の間の隙間８５を下降しながら移動す
る。この下降した空気は、前記第１の波付管８１の底部
８１ｂに衝突した後、前記第２の波付管８２の下端と第
１の波付管８１の底部８１ｂとの間の隙間から、前記第
２の波付管８２と第３の波付管８３との間の隙間８６に
入り、この中を上昇していく。また、前記第３の波付管
８３及び第４の波付管８４の上端には、カバー８７が備
えられている。前記の隙間８６の中を上昇していく空気
は、このカバー８７に衝突した後、第３の波付管８３の
上部に形成された複数の穴８３ａから、第３の波付管８
３と第４の波付管８４との間の隙間８８に入り、この中
を下降していく。そして、この下降中の空気は、前記第
１の波付管８１の底部８１ｂに衝突して、第４の波付管
８４の下端と第１の波付管８１の底部８１ｂとの間の隙
間から、第４の波付管８４の中に入り、その中を上昇し
ていく。この上昇する空気は、前記第２の波付管８２の
上部の内側に設けられたスライドパイプ８９の中を上昇
して、スライドパイプ８９の上端の開口部９０から室内
に供給される（なお、前記スライドパイプ８９は、後述
するように、夏季には、前記第２の波付管８２の上部の
穴８２ａを塞ぐように、配置されている）。

【００５９】なお、このスライドパハイプ８９の上端の
開口部９０には、ネット状のフィルター部９１が備えら
れている。このフィルター部９１には、例えばハーブな
どの芳香を発生する素材が備えられ、これを通過する空
気に所定の芳香を付加するようにしている。このフィル
ター部９１は、床下空間内に配置されており、床上のユ
ーザーが床下に手を伸ばして届く位置にあるので、この
フィルター部９１に載せられたハーブの交換などのメン
テナンスはユーザーが比較的容易に行えるようになって
いる。

【００６０】次に、本実施形態４の冬季の動作とそのた
めの構造を図１３を参照して説明する。前記第２の波付
管８２の上部には、前記第１の波付管８１の上部の穴８
１ａとそれぞれ対向する複数の穴８２ａが形成されてい
る。また、この第２の波付管８２の上部（前記穴８２ａ
が形成された部分）の内側には、これと対向するスライ
ドパイプ８９が備えられている。このスライドパイプ８
９には、前記第２の波付管８２の各穴８２ａとそれぞれ
対向する穴８９ａが形成されている。このスライドパイ
プ８９は、図示しない電動モータにより円周方向に回転
するようになっている（また、ユーザーは、スライドハ
ンドル８９ｂを持って、手動で、スライドパイプ８９を
回転させることもできる）。

【００６１】冬季には、ユーザーは、マイクロコンピュ
ータなどによる電動モータの制御により又はユーザーの
手動により、前記スライドパイプ８５の回転位置を調整
して、前記第２の波付管８２の各穴８２ａと前記スライ
ドパイプ８９の各穴８９ａとが対向するようにする。こ
のようにすると、くり石層４からの空気は、前記第１の
波付管８１の各穴８１ａ、第２の波付管８２の各穴８２
ａ、及びスライドパイプ８９の各穴８９ａを介して、ス
ライドパイプ８９の中に流入し、そのまま（地中パイプ
の中を通過することなく）、前記フィルター部９１を通
って、室内に供給されるようになる。

【００６２】冬季（特に冬季の昼間）には、太陽熱と自
然及び桟器発生熱で暖められた屋根裏の空気がくり石層
４内に導かれる（図６を参照）が、この暖められた空気
を地中パイプ（前記の第１、第２、第３、及び第４の波
付管８１，８２，８３，８４から成る４層構造のパイ
プ）内に通過させると、地熱伝導により空気の温度がか
えって冷されてしまう可能性がある。そこで、本実施形
態４では、実施形態１などと異なって、冬季（又は冬季
の昼間）だけは、前記スライドパイプ８９をスライドさ
せて、くり石層４からの空気をそのまま室内に供給する
ようにしている。

【００６３】以上のように、本実施形態４においては、
スライドパイプ８９を操作することにより、前記くり石
層４内の空気を、夏季は前記地中パイプ（前記の４つの
各波付管８１，８２，８３，８４）内を流通してから建
物の室内に供給されるように導くと共に、冬季は前記地
中パイプ内を流通させないでそのまま建物の室内に供給
されるように導くようにしている。すなわち、本実施形
態４では、夏季にはくり石層４からの空気を地中パイプ
で地熱伝導などした上で室内に供給すると共に、冬季に
は太陽熱と自然及び桟器発生熱で暖められた屋根裏から
の空気を地中パイプに通すこと無くそのまま室内に供給
するようにしている。よって、本実施形態４では、季節
毎に最適な空気の流通及び調節を行うことができるよう
になっている。

【００６４】なお、前記スライドパイプ８９を回転させ
て前記第２の波付管８２の穴８２ａがスライドパイプ８
９の側壁面で塞がれるようにすれば、くり石層４内の空
気は、地中パイプ（前記の第１、第２、第３、及び第４
の波付管８１，８２，８３，８４から成る４層構造のパ
イプ）を通過するようになるのは、夏季の動作として前
述したとおりである。

【００６５】また、図１３において、第３の波付管８３
の下端部すなわち第１の波付管８１の底部８２ｂの近傍
部分には、複数の小さな水抜き穴８３ｂが形成されてい
る。この水抜き穴８３ｂは、前記各波付管８１，８２，
８３，８４の内壁面又は前記各隙間８５，８６，８８に
介設されたスパイラル管（図７の符号５２参照）に付い
た水滴が落下して、前記底部８１ｂに溜まることを可能
にするためのものである。

【００６６】なお、本実施形態４においては、地中パイ
プ全体の中の下方部分（全体の約１／３の部分）だけを
４つの波付管８１，８２，８３，８４による４層構造と
しているが、本発明はこれに限られるものではなく、例
えば、地中パイプの下方の約１／２の部分、地中パイプ
の下方の約２／３の部分、或いは、地中パイプの全体
を、４層構造にするようにしてもよい。

【００６７】また、図１４は本発明の前記各実施形態に
使用される異常時停止装置を示す概略ブロック図であ
る。図１４において、９２は建物内に備えられ火災によ
る煙を検知するための煙センサ、９３は建物内のガス漏
れによる毒性ガスを検知するためのガスセンサ、９４は
前記ファン６（図１及び図６参照）を駆動するためのフ
ァンモータ、９５は前記煙センサ９２及びガスセンサ９
３からの検知信号に基づいて前記ファンモータ９４を停
止させるためのマイクロコンピュータである。本発明の
各実施形態においては、火災による煙又はガス漏れによ
る毒性ガスを検知したときは、マイクロコンピュータ９
５により前記ファンモータ９４を停止させるようにして
いるので、煙や毒性ガスが、本発明の自然力利用空調シ
ステムにより、短時間内に建物全体に広がってしまうこ
とが、防止されるようになっている。すなわち、前記各
実施形態の自然力利用空調システムにおいては、特に冬
季などにおいて、前記ファン６により建物内の空気が地
中パイプ１３，１４，６１，６３に送られ、これらのパ
イプ内で熱交換されて建物内に送り返されることにより
自然力利用の空調が行われるようになっているが、本シ
ステムが稼動しているときに火災やガス漏れなどの異常
が発生したときは、本システムにより煙や毒性ガスが短
時間内に建物全体に広がってしまう可能性がある。そこ
で、前記各実施形態では、図１４に示すような異常時停
止装置を備えることにより、火災やガス漏れなどの非常
時にはファン６を停止して本システムの稼動を停止させ
るようにして、前記の煙や毒性ガスが短時間内に建物全
体に広がってしまう可能性を防止するようにしている。

【００６８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による建
物の自然力利用空調システムは、建物の床下にくり石層
を備えているので、このくり石層により地熱を蓄熱し、
戸外から又は建物内からの空気を、蓄熱した地熱との間
で熱交換することにより、ある程度、空気の温度調節を
行うと共に、空気中の過剰な水分がくり石の表面に結露
することなどを通じて、ある程度、空気の調湿を行うこ
とができる。また、本発明では、地盤面より重力方向に
向けて約２ｍ以上延びるように地中に埋設された地中パ
イプを備えているので、前記くり石層からの空気に対し
て、さらに地中からの地熱を伝導して温度調節を行うこ
とができると共に、この地中パイプ内に備えられた空気
調湿手段による空気の調湿と、前記地中パイプ内に備え
られた空気清浄化手段による空気の清浄化を行い、この
ようにして温度調節、調湿、及び清浄化された空気を、
室内に還流させることにより、ほぼ自然エネルギーだけ
で空調のほとんど全てを行うことが可能になる。

【００６９】本発明において、前記「面接触部」は、地
熱伝導手段、空気調湿手段、空気清浄化手段などを構成
するものである。また、本発明において、前記面接触部
を含む「２重パイプ」構造を、図７に示すようなプラス
チック管と帯部で構成すれば、構造が簡素化され、設置
作業が効率化されると共に、原材料費も安価になる。ま
た、本発明において、図１０に示すように、地中パイプ
と面接触部とをプラスチック管（又は金属管）により一
体に形成することにより、構造が極めて簡素化され（設
置作業などが極めて容易になる）、原材料費などの少な
くなり設置コストが低減されるようになる。

【００７０】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記くり石層の中の多数のくり石
の間に木炭を備えるようにしているので、くり石層の中
を通過する空気に含まれる水分がくり石の表面に結露す
ると共に木炭に吸着されることにより、ある程度、前記
空気の除湿が行えると共に、くり石の表面の水分と木炭
に含まれる水分が前記空気に放出されることにより、あ
る程度、前記空気の加湿が行えるようになる。よって、
くり石層により、ある程度、空気の調湿が行えるように
なる。

【００７１】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記地中パイプの内側にフィン又
は帯状部などの面接触部を設けているので、地中パイプ
内を湿度の高い空気が移動するときは、その空気に含ま
れる水分を前記フィン状又は帯状部などの面接触部の表
面に結露させて、空気の除湿を行うことができる。ま
た、地中パイプ内を湿度の低い空気が移動するときは、
前記フィン又は帯状部などの面接触部の表面に付着して
いる水分が前記空気に供給されて、空気の調湿（加湿）
が行えるようになる。よって、本発明では、前記くり石
層によりある程度調湿された後の空気に対して、更に、
地中パイプ内において十分な調湿が行えるようになる。

【００７２】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記地中パイプの内側にフィン又
は帯状部などの面接触部（その表面に水分が付着してい
る）を設けているので、地中パイプ内を移動する空気に
含まれる埃などの不純物が、前記フィン又は帯状部など
の面接触部の表面に存在する水分に付着させられること
により、前記空気が清浄化される。すなわち、本発明で
は、前記くり石層によってある程度清浄化された空気
を、更に、地中パイプ内において、十分な清浄化できる
ようになる。

【００７３】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記くり石層には、夏季は戸外の
空気が流入するように開放されると共に、冬季は戸外の
空気が前記くり石層に流入しないように閉鎖される吸気
口を備えるようにしたので、夏季と冬季とのそれぞれに
最適な空気の温度調整及び調湿を行うことができるよう
になる。

【００７４】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、夏季は屋根裏の空気を戸外に放出
しながら戸外の空気を前記くり石層に送り込むと共に、
冬季は屋根裏の空気を前記くり石層に送り込むための空
気流通手段（例えば、ファン、空気流通路、及び空気流
通路に備えられたダンパ）を備えるようにしたので、夏
季と冬季とのそれぞれに最適な空気の温度調節及び調湿
が可能になる。

【００７５】さらに、本発明による建物の自然力利用空
調システムにおいては、前記地中パイプ内に、地中パイ
プ内を通過する空気に対して所定の香りを供給するため
の香り発生（供給）手段を備えるようにしたので、単に
温度調節、調湿、及び清浄化されるのみでなく快い香り
が付与された空気を室内に流入させられるようになるの
で、より快適な空調が可能になる。

【００７６】また、本発明において、戸外の空気をくり
石層内に吸気するための吸気口に、粒状又は粉状の活性
炭が充填された活性炭カセットを備えることにより、戸
外からの空気を活性炭により、ある程度、調湿、消臭、
清浄化してから、くり石層内に流入させることができ
る。

【００７７】また、本発明において、くり石層の下に防
湿シートを備えることにより、地下からの水分が上昇し
てくり石層内に入ることを防止できるようになる。

【００７８】また、本発明において、空気ガイド手段に
より、前記くり石層内の空気を、夏季は前記地中パイプ
を流通させてから建物の室内に供給されるように導くと
共に、冬季は前記地中パイプ内を流通しないでそのまま
建物の室内に供給されるように導くようにできるので、
夏季にはくり石層からの空気を地中パイプで地熱伝導な
どした上で室内に供給すると共に、冬季には太陽熱で暖
められた屋根裏からの空気を地中パイプを通すこと無く
そのまま室内に供給できるようになる。よって、季節毎
に最適な空気の流通及び調節を行うことができるように
なる

【００７９】また、本発明において、地中パイプの一部
又は全体を、４つのパイプ（４つ以上のパイプ）により
構成される４層構造（４層以上の構造）とすることによ
り、くり石層からの空気の地中パイプによる地熱伝導、
調湿、清浄化などの作用をより有効に行えるようにな
る。

【００８０】また、本発明の自然力利用空調システムが
稼動しているときに火災やガス漏れなどの異常が発生し
たときは、本システムにより煙や毒性ガスが短時間内に
建物全体に広がってしまう可能性があるが、本発明で
は、火災やガス漏れなどの非常時にはファンを停止して
本システムの稼動を停止させるための異常時停止装置を
備えるようにしているので、非常時に煙や毒性ガスが短
時間内に建物全体に広がってしまうという可能性を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の構成及び夏季の動作を
説明するための図である。

【図２】 本実施形態１の地中パイプ及び内側パイプを
拡大して示す図である。

【図３】 （ａ）は本実施形態１の地中パイプを示す斜
視図、（ｂ）は本実施形態１の地中パイプを示す断面
図、（ｃ）は本実施形態１の内側パイプを示す斜視図、
（ｄ）は本実施形態１において地中パイプと内側パイプ
を組み合わせた状態（２重パイプ構造）を示す断面図で
ある。

【図４】 本実施形態１の地中パイプ及び内側パイプを
設ける位置を説明するための図である。

【図５】 東京地方における月平均の気温、地表温度、
地中温度を示すグラフである。

【図６】 本実施形態１の冬季の動作を説明するための
図である。

【図７】 本発明の実施形態２の地中に埋設する「２重
パイプ」の構造を説明するための図である。

【図８】 本発明における地中パイプの他の例を示す図
である。

【図９】 本発明における地中パイプの他の例を示す図
である。

【図１０】 本発明における地中パイプの他の例を示す
図である。

【図１１】 本発明の実施形態３を説明するための図で
ある。

【図１２】 （ａ）は本発明の実施形態４に使用される
地中パイプの平面図、（ｂ）はこの地中パイプの縦断面
の構造及びその動作を示す図である。

【図１３】 （ａ）は本発明の実施形態４に使用される
地中パイプの平面図、（ｂ）はこの地中パイプの縦断面
の構造及びその動作を示す図である。

【図１４】 本発明による自然力利用空調システムに備
えられる異常時停止装置を説明するためのブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 屋根裏空気流通路 ２ 床下空気流通路 ３ 外壁空気流通路 ４ くり石層 ５ 内壁空気流通路 ６ ファン ７，９ ダンパ ８ 排気口 １０，１１ 室内換気口 １３ 地中パイプ １３ａ，５１ａ 開口部 １３ｂ 底部 １４ 内側パイプ １５ 通路 １６ フィン ２０ 点検口兼通風口 ２１ 吸気口 ３０ 床 ５１ 外側用スパイラル管 ５２ スパイラル状帯部 ５３ 内側用スパイラル管 ６１ 外側パイプ ６２ 面接触部 ６３ 内側パイプ ７１ 防湿シート ７２ 配管 ８１，８２，８３，８４ 波付管 ８５，８６，８８ 隙間 ８９ スライドパイプ ９１ フィルター部 ９２ 煙センサ ９３ ガスセンサ ９４ ファンモータ ９５ マイクロコンピュータ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月１０日（１９９９．８．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記くり石層の中に充填された多
数のくり石の間に木炭を配置するようにし、くり石層の
中を通過する空気が多湿のときは、その空気に含まれる
水分をくり石に結露させると共に木炭に吸着させること
により、その空気の除湿を行うと共に、くり石層の中を
通過する空気が乾燥しているときは、くり石の表面の水
分と木炭に含まれる水分をその空気に供給することによ
り、その空気の加湿を行うようにするのがよい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記空気調湿手段は、前記地中パ
イプの内側に設けられたフィン又は帯状部などの面接触
部であって、前記地中パイプを介して地熱の伝導を受
け、地中パイプ内を移動する湿度の高い空気について
は、それに含まれる水分を結露させると共に、地中パイ
プ内を移動する湿度の低い空気については、自らに付着
している水分をそれに供給するためのフィン又は帯状部
などの面接触部であるのがよい。なお、本発明における
「面接触部」は、地中パイプ内を移動する空気が接触す
るように空気の移動方向に対して直交又は斜めに交わる
方向に延びるものであって、例えば、フィン、スパイラ
ル状帯部、パイプの断面波状（凹凸状）の内壁の上面部
などのような様々な形態が可能である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また、本発明による建物の自然力利用空調
システムにおいては、前記空気清浄化手段は、前記地中
パイプの内側に設けられたフィン又は帯状部などの面接
触部であって、地中パイプ内を移動する空気に含まれる
埃などの不純物を、自らの表面に存在する水分に付着さ
せることにより、前記空気を清浄化するためのフィン又
は帯状部などの面接触部であるのがよい。なお、本発明
における「面接触部」は、地中パイプ内を移動する空気
が接触するように空気の移動方向に対して直交又は斜め
に交わる方向に延びるものであって、例えば、フィン、
スパイラル状帯部、パイプの断面波状（凹凸状）の内壁
の上面部などのような様々な形態が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 30/06 Ｆ２５Ｂ 30/06 Ｔ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の床下に設けられたくり石層であっ
   て、地熱を蓄熱し、戸外からの又は建物内からの空気
   に、蓄熱した地熱を伝導するためのくり石層と、 地盤面より重力方向に向けて約２ｍ以上延びるように地
   中に埋設された地中パイプであって、前記くり石層から
   の空気に、地中からの地熱を伝導するための地中パイプ
   と、 前記地中パイプ内に備えられ、前記地中パイプ内を移動
   する空気に地熱を効率的に伝導するための地熱伝導手段
   と、 前記地中パイプ内に備えられ、前記地中パイプ内を移動
   する空気を調湿するための空気調湿手段と、 前記地中パイプ内に備えられ、前記地中パイプ内を移動
   する空気を清浄化するための空気清浄化手段と、 前記地中パイプ内で温度調節、調湿、及び清浄化された
   空気を、建物の室内に供給するための調節空気供給部
   と、を備えた建物の自然力利用空調システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記地中パイプは、 外側パイプと、この外側パイプよりも半径が小さい内側
   パイプであって外側パイプの内部に外側パイプと所定の
   隙間を介して配置される内側パイプと、を備えており、 前記外側パイプの前記くり石層と対向する部分には、く
   り石層からの空気の流入を可能にするための開口部が形
   成されており、 前記内側パイプの下端部は前記外側パイプの底部に対し
   て所定の隙間を有するように配置されており、 以上の構成により、前記くり石層内の空気が、前記外側
   パイプの開口部から流入し、この流入した空気が、まず
   前記外側パイプと内側パイプとの間の隙間を下降して行
   き、その後、前記外側パイプの底部と内側パイプの下端
   部との間の隙間を介して前記内側パイプの内側に移動し
   てその中を上昇して、建物の室内に供給されるようにな
   っている、ことを特徴とする建物の自然力利用空調シス
   テム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記地熱伝導手段は、前記地中パイプの内側に備えら
   れ、前記地中パイプ内を移動する空気が効率的に接触す
   るように空気の移動方向に対して直交又は斜め方向に延
   びる面接触部であって、前記地中パイプを介して地熱の
   伝導を受け、夏季には地中パイプ内を移動する空気を地
   熱により冷却すると共に、冬季には地中パイプ内を移動
   する空気を地熱により暖めるための面接触部である、こ
   とを特徴とする建物の自然力利用空調システム。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３において、 前記空気調湿手段は、 前記くり石層の中に充填された多数のくり石及びこれら
   の多数のくり石の間に置かれた木炭であって、 くり石層の中を通過する空気が多湿のときは、その空気
   に含まれる水分をくり石の表面に結露させると共に木炭
   に吸着させることにより前記空気の除湿を行うと共に、
   くり石層の中を通過する空気が乾燥しているときは、く
   り石の表面の水分と木炭に含まれる水分をその空気に供
   給することによりその空気の加湿を行うための多数のく
   り石及び木炭である、ことを特徴とする建物の自然力利
   用空調システム。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３又は４において、 前記空気調湿手段は、前記地中パイプの内側に備えら
   れ、前記地中パイプ内を移動する空気が効率的に接触す
   るように空気の移動方向に対して直交又は斜め方向に延
   びる面接触部であって、前記地中パイプを介して地熱の
   伝導を受け、湿度の高い空気が地中パイプ内を移動する
   ときはその空気に含まれる水分を自らの表面に結露させ
   ると共に、湿度の低い空気が地中パイプ内を移動すると
   きは自らの表面に付着している水分をその空気に供給す
   るための面接触部である、ことを特徴とする建物の自然
   力利用空調システム。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５において、 前記空気清浄化手段は、前記地中パイプの内側に備えら
   れ、前記地中パイプ内を移動する空気が効率的に接触す
   るように空気の移動方向に対して直交又は斜め方向に延
   びる面接触部であって、地中パイプ内を移動する空気に
   含まれる埃などの不純物を、自らの表面に存在する水分
   に付着させることにより、前記空気を清浄化するための
   面接触部である、ことを特徴とする建物の自然力利用空
   調システム。
7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかにおい
   て、さらに、 前記くり石層には、 夏季は戸外の空気がくり石層内に流入するように開放さ
   れると共に、冬季は戸外の空気が前記くり石層に流入し
   ないように閉鎖される吸気口が備えられている、ことを
   特徴とする建物の自然力利用空調システム。
8. 【請求項８】 請求項７において、さらに、 夏季は屋根裏の空気を戸外に放出しながら戸外の空気を
   前記くり石層に送り込むと共に、冬季は屋根裏の空気を
   前記くり石層に送り込むための空気流通手段が備えられ
   ている、ことを特徴とする建物の自然力利用空調システ
   ム。
9. 【請求項９】 請求項１から８までのいずれかにおい
   て、さらに、 前記地中パイプ又は前記調節空気供給部には、建物の室
   内に供給される空気に対して所定の香りを付与するため
   の香り発生手段が備えられている、ことを特徴とする建
   物の自然力利用空調システム。
10. 【請求項１０】 請求項７において、さらに、 前記吸気口からくり石層内に延びる中空パイプであっ
    て、その外周部に多数の穴が形成されており、これらの
    多数の穴を通じて前記吸気口からの空気を前記くり石層
    内に供給するための中空パイプと、 前記吸気口に備えられ、戸外から前記中空パイプ内に移
    動する空気に含まれる異臭成分などの異物を吸着するた
    めの活性炭が充填された活性炭カセットと、を備えたこ
    とを特徴とする建物の自然力利用空調システム。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０までのいずれかにお
    いて、前記くり石層の底部には、その下方の地中からの
    水分がくり石層内へ上昇することを防止するための防湿
    シートが備えられている、ことを特徴とする建物の自然
    力利用空調システム。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１までのいずれかにお
    いて、さらに、 前記くり石層内の空気を、夏季は前記地中パイプ内を流
    通してから建物の室内に供給されるように導くと共に、
    冬季は前記地中パイプ内を流通しないで建物の室内に供
    給されるように導くための空気ガイド手段、を備えたこ
    とを特徴とする建物の自然力利用空調システム。
13. 【請求項１３】 請求項２から１２までのいずれかにお
    いて、 前記地中パイプは、前記外側パイプと、前記内側パイプ
    と、前記内側パイプの内側に所定の隙間を介して配置さ
    れた第１の補助パイプと、この第１の補助パイプの内側
    に所定の隙間を介して配置された第２の補助パイプと、
    の計４つのパイプを備えており、 外側パイプと内側パイプの間の隙間に流入した空気は、
    内側パイプと第１の補助パイプとの間の隙間に移動可能
    になっており、内側パイプと第１の補助パイプとの間の
    隙間に移動した空気は、第１の補助パイプと第２の補助
    パイプとの間の隙間に移動可能になっており、第１の補
    助パイプと第２の補助パイプとの間の隙間に移動した空
    気は、第２の補助パイプの内側に移動可能となってお
    り、第２の補助パイプの内側に移動して空気は、第２の
    補助パイプの内側を上昇して建物の室内に供給されるよ
    うになっている、ことを特徴とする建物の自然力利用空
    調システム。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記地中パイプ
    は、その下方部分は前記の外側パイプ、内側パイプ、第
    １の補助パイプ、及び第２の補助パイプの計４つのパイ
    プにより構成されており、その上方部分は前記外側パイ
    プ及び内側パイプの計２つのパイプにより構成されてい
    る、ことを特徴とする建物の自然力利用空調システム。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４までのいずれかにお
    いて、さらに、 建物内に火災による煙又はガス漏れによる毒性ガスが発
    生したとき、前記建物内の空気を前記地中パイプに入れ
    てさらに建物内に戻すためのファンを停止させるための
    異常時停止装置を備えており、 この異常時停止装置は、建物内に火災による煙又はガス
    漏れによる毒性ガスが発生したことを検知するための検
    知手段と、この検知手段からの信号に基づいて前記ファ
    ンを停止させるための制御手段と、を備えている、こと
    を特徴とする建物の自然力利用空調システム。