JP2001133049A - 凝縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンク - Google Patents

凝縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンク

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JP2001133049A JP2000295193A JP2000295193A JP2001133049A JP 2001133049 A JP2001133049 A JP 2001133049A JP 2000295193 A JP2000295193 A JP 2000295193A JP 2000295193 A JP2000295193 A JP 2000295193A JP 2001133049 A JP2001133049 A JP 2001133049A
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泰良 松本
Masao Sekiguchi
正男 関口
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    • Y02E10/10Geothermal energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】凝縮水排水機能を持つ熱交換器を雨水タンクの
内部に一体として設けた熱交換器付雨水タンクを提供す
る。 【解決手段】敷地の任意の位置に雨水タンクRTを埋設
する穴を掘削しタンクを埋設して、雨水タンク内の下部
に熱交換器1を設けて空気導入管9及び断熱を施した空
気導出管10を接続してから雨水をタンクに貯水し、空
気取入口7から導いた空気を加熱及び冷却して空気取出
口8より送風機15で建物の床下や屋内に導き、建物内
の冷暖房空気調節をし、凝縮水排水ポンプ11により排
水された凝縮水は雨水タンクの内に導くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気の加熱または
冷却を、地熱と雨水という自然に存在する熱源を利用し
てできる吸気構造と、熱交換器と一体の雨水タンクであ
るため空気冷却の熱交換時により生じる凝縮水を雨水の
補給水として利用し、溜めた水は緊急時の防火用水等の
中水としても利用できるように、雨水を溜める雨水タン
クの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】まず、自然にある熱源の利用を計ること
の背景について説明する。雨水を有効に利用することに
ついて、従来は洗車や庭園への涵水として使用すること
で上水道の節約や地下水の涵養化等を計ることは既に行
われているが、自然の熱源としての有効利用はほとんど
計られていない。雨水を溜めるタンクや設置する方法は
考案されているが、まだ一般に普及しているとはいえ
ず、上水道の節約や期待される都市のヒートアイランド
化の抑制効果は顕著に現れてはいない。また、地熱の利
用にクールチューブを用いることも既に行われている
が、チューブを埋設する広さが確保された敷地が必要で
あり、埋設後にチューブに支障が生じて修理や点検をし
ようとするには地下から掘り戻さなければならず、点検
や維持管理は容易ではない。空気冷却時にチューブ内に
生じる凝縮水についての有効な利用と処理方法が計られ
ていなければ、排水装置を設けない場合は自然の空気循
環にまかせるか、チューブ内に生じた凝縮水がチューブ
内に溜りチューブの中を塞がないように送風速度を早く
して、空気が結露点に達して凝縮水を発生させる前にク
ールチューブから排出しなければならず、これでは十分
な熱交換による空気の冷却はできない。また、従来の雨
水タンクでは給水は雨水以外になく、晴天が続き雨が降
らなければ水を補給することができないため、自然の気
化蒸発等による貯水の減少という状態を防げなかった。
【0003】こうした中で、利用したい熱源としての地
熱は、地下深くなるほど通年の温度変化は減少して安定
した熱源になる。しかし安定した熱源を得るために地下
を広く深く掘ることは、深くなるほど作業の危険度が高
くなり、掘削を小規模にすれば有効に利用できる地熱を
得ることは難しい。雨水タンクの設置は、大きなタンク
になるほど地上では敷地の有効利用面積を減らしてしま
い、地下に設置しても深く掘らなければ広い埋設設置面
積が必要になる。
【0004】日本の年平均降水量は約1750mm/年
あるが、平均して降水があるわけではなく、梅雨や台風
などによる集中的な降雨時には都市部の排水機能は負担
が大きすぎ、災害をもたらす要因にもなる。そのため、
各住戸で降雨時に雨水を貯水できるようになれば排水設
備にかかる負担は減少し、渇水時には中水として利用す
ることで上水道への負担を抑制することができる。例え
ば、住宅の屋根を集水面として50平方メートルであれ
ば月平均にすると約7.3立方メートルもの雨水を集め
ることができ、初期の汚れた雨水等を除いて80%の雨
水の貯水利用が可能とすれば約5立方メートルは確保で
きる。タンクを地下3メートルの深さに設置するならば
必要とする地上面積は2平方メートルもあればよい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】自然エネルギーとして
地熱と雨水の利用を計ると、地熱は地下深くなるほど利
用に有効な温度を確保できるが、地下を深く掘ることは
コストも高くなり、地下に熱交換器を直接埋設するには
地震や土圧に耐える強度が必要になるだけでなく、埋め
戻した後は点検や管理作業も難しくなる。また、雨水の
熱源利用は、雨水タンクを地上に設置すると外気温の影
響が大きく安定した熱源としての有効な利用は計れず、
さらに水量が多くなれば、タンクにかかる水圧も増大
し、タンク自体の強度が必要となる。そこで、本発明は
土圧と水圧を互いに組み合わせて利用することで、地熱
と雨水という自然に存在する熱源で加熱及び冷却した空
気を建物等の冷暖房空気調節に利用できるようにしよう
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するために、次のような手段を用いる。ま
ず、請求項1の如く、地下に埋設した雨水タンクに雨水
を貯水し、タンク内下部に設けた熱交換器に、雨水タン
クより屋外に突出させた空気取入口より空気を導き、加
熱及び冷却した空気を屋外に配置した空気取出口に設け
た送風機により建物の床下または屋内に送り、空気の冷
却時に熱交換器内部に生じる凝縮水は凝縮水槽に溜めて
から小型排水ポンプで外部に排水するものである。
【0007】また請求項2の如く、貯水量に応じて形成
し熱交換器と一体になった雨水タンクを、地熱とタンク
に貯水した雨水が熱交換できるようにするため、敷地の
任意の位置に穴を掘削してタンクを地下に埋設したもの
である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付の図面
に基づいて説明する。図1は凝縮水排水機能を持つ熱交
換器の全体斜視図、図2は同じく側面断面図、図3は凝
縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンクの斜視断面
図、図4は同じく側面断面図である。
【0009】本発明の凝縮水排水機能を持つ熱交換器の
部分を図1及図2より説明する。熱伝導に適した材料を
用いて熱交換器本体1を箱状や筒状など雨水タンクRT
に設置しやすく水圧に耐える形に形成し、本体内の下部
に凝縮水槽2を設けるための上下仕切3を付設するが、
上下仕切りに接触しない内部仕切板の下部位置に凝縮水
導水口4を開口して取付け、内部がジグザグ状に仕切ら
れるように切目を入れてから本体断面より少し大きい内
部仕切板5を差込み本体より突出した部分を吸放熱部6
とする。空気がジグザグに通るようにしてから内部仕切
板に平行な本体側面の一端に空気取入口7を、多端に空
気取出口8を設けて、それぞれ雨水タンクより突出させ
た空気取入口から続く空気導入管9と空気取出口から続
く断熱を施した空気導出管10に接続できるようにし、
凝縮水槽の下に凝縮水排水ポンプ11につながる排水管
12の取付口13を設けて凝縮水槽と凝縮水排水ポンプ
をつなげるようにし、排水ポンプにより排水された凝縮
水は雨水タンクRTの内に導く。凝縮水を排水する方法
はモーター駆動のポンプに限定せず揚水風車等を用いて
排水してもよく、また、排水に要するエネルギーは一般
の電源だけでなく、エネルギー節約のためソーラーパネ
ル太陽発電や風力発電、各種電池等で発電したものでも
駆動できるようにする。
【0010】そして、本体を金属、FRP、コンクリー
ト等の材料で設置条件等を考慮した正方形、長方形や円
筒形等の形に形成した地下雨水タンクRTを、屋外の敷
地の任意の位置の地下部分に埋設している。本実施例で
は敷地の任意の位置の地下に埋設している。本発明の凝
縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンクの部分を図
3及図4より説明する。地下雨水タンクRT内下部には
凝縮水排水機能を持つ熱交換器が配置され、空気取入口
より外の空気を熱交換器に導き、加熱及び冷却された空
気を屋外に配置した空気取出口に設けた送風機により建
物の床下または屋内に送ることができるようにしてい
る。雨水タンク内に設置される熱交換器本体は単数に限
らず複数をタンクに設置してもよい。即ち、図2、図
3、図4に示すように、雨水タンクより屋外に突出させ
た空気取入口より空気を熱交換器に導く。空気取入口の
先端部は虫やゴミ等の侵入防止のために通風のできるカ
バー14をかぶせてその開口面は上を向けずに地面と平
行に設けることで雨水が入るのを防ぐようにする。取入
れた空気は空気取出口に設けた送風機15により送出し
て、建物の床下または屋内に導けば建物等の冷暖房空気
調節に利用でき、排水ポンプにより排出された凝縮水は
地下雨水タンク内に導かれ、熱源及補給水として利用で
きる。タンク上部には点検口を兼ねたマンホール16を
設けてマンホール蓋の設置と熱交換器への配管をし、凝
縮水排水ポンプを設置してから排水管で熱交換器と連結
してできあがった凝縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨
水タンクを敷地の任意の位置の地下に埋設している。
【0011】そして、形成した雨水タンクの上層部近く
に雨水導入用管口17と、その反対の位置に導入管口よ
り下部に雨水排水用管口18を設け、集めた雨水が地下
雨水タンク容量を超えると、雨水排水用管口より排水溝
へ配管するなどしてオーバーフローになる雨水を雨水タ
ンクから排水することができる。
【0012】次に、施工方法を説明する。まず、図3及
図4に示すように、例えば約5立方メートルの貯水量の
長方形の形とした雨水タンクならば敷地の任意の位置に
縦と横が1.5メートルから2メートルで深さが約3メ
ートル程度の雨水タンク本体を埋設できる穴を敷地の任
意の位置に掘削し、長さ1メートルで断面積0.25平
方メートル程度の熱交換器本体を雨水タンク内の下部に
設置する。雨水タンクを穴に入れ雨水を導水、排水する
管等を配管した後、タンクと穴の隙間は埋め戻し、空気
取出口を建物の床下や屋内に送出できるように配置す
る。タンク上部のマンホールは点検や修理等で人間の入
れる大きさとして60センチメートル四方程度の大きさ
で設ける。尚、タンクの寸法及び熱交換器の大きさは利
用用途により変化するため、埋設するための穴の大きさ
もタンクに応じて大きさを変える。
【0013】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、次
のような効果を奏する。まず請求項1の如く、凝縮水排
水機能を持つ熱交換器であるため、従来は有効に利用す
ことが難しかった空気冷却時に生じる凝縮水を雨水タン
ク内部に導けるため、雨水以外の補給水と熱源として有
効に利用できるようになる。
【0014】また請求項2の如く、雨水タンクを地下に
埋設することで、クリーンで安価な熱源でありながら簡
易には利用し難かった地熱と雨水の利用が計れ、土圧と
水圧を互いに組み合わせて利用することで、設置の省空
間化を図り、さらに凝縮水排水機能を持つ熱交換器を雨
水タンクと一体化することで、土圧や地震の圧力を雨水
と雨水タンク本体を緩衝材として衝撃を吸収させること
で熱交換器にかかる外力を抑えて、効率の高い空気の加
熱及び冷却をして建物等の床下や屋内に導くことで、建
物等で使用する冷暖房空気調節のための消費エネルギー
を抑制し、今までは単に雨水を溜める機能以外には有効
な機能を持っていなかった雨水タンクに熱交換機能を一
体化することで複合した機能を持つようにすることがで
きたのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】凝縮水排水機能を持つ熱交換器の全体斜視図
【図2】凝縮水排水機能を持つ熱交換器の側面断面図
【図3】凝縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンク
の斜視断面図
【図4】凝縮水排水機能を持つ熱交換器付き雨水タンク
の側面断面図
【符号の説明】
RT 雨水タンク 1 熱交換器本体 2 凝縮水槽 3 上下仕切 4 凝縮水導水口 5 内部仕切板 6 吸放熱部 7 空気取入口 8 空気取出口 9 空気導入管 10 断熱を施した空気導出管 11 凝縮水排水ポンプ 12 排水管 13 取付口 14 カバー 15 送風機 16 マンホール 17 雨水導入用管口 18 雨水排水用管口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地下に埋設した雨水タンク内部に設けた熱
    交換器に、雨水タンクより屋外に突出させた空気取入口
    より空気を導き、加熱及び冷却したその空気を、屋外に
    配置した空気取出口に設けた送風機により建物の床下ま
    たは屋内に送り、空気の冷却時に熱交換器内部に生じる
    凝縮水を凝縮水槽に導き小型排水ポンプで外部に排水す
    ることができる機能を持つことを特徴とする雨水タンク
    と一体となった吸気構造。
  2. 【請求項2】熱交換器と一体となる雨水タンクを形成し
    て、敷地の任意の位置にタンクを埋設するための穴を掘
    削し、地下にタンクを埋設することにより、雨水を中水
    として有効利用できるように貯水する機能と、地熱と雨
    水を熱源として利用し空気の熱交換ができる機能も併せ
    持つため、複数の機能を一体として有することを特徴と
    する雨水タンク構造。
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