JP2002115870A - 地熱を利用した空気循環システム - Google Patents
地熱を利用した空気循環システムInfo
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Abstract
地熱を利用した空気循環システムを提供する。 【解決手段】地中に埋設された熱交換パイプ5と、建物
1の床下2、壁内及び天井裏4を連通する第1空気通路
6とを具備し、地熱で冷却又は加温された熱交換パイプ
5内の空気を第1空気通路内6で循環させて建物1内の
室温を調整するための地熱を利用した空気循環システム
において、第1空気通路6と建物1の外壁3との間に上
下端が開放された第2空気通路7を設け、炭化コルクか
ら成る遮蔽板8により第2空気通路7と第1空気通路6
とを遮断したものである。
Description
物内の温度を調整するための地熱を利用した空気循環シ
ステムに関する。
度推移を示すことに着目して、地熱を利用して建物内を
夏は涼しく冬は暖かく保つシステムが従来より提供され
ている。かかるシステムは、例えば特許第303002
2号公報で開示されているように、建物の床下における
地中に管状に成形された熱交換パイプを埋設するととも
に、当該建物の床下、壁内及び天井裏に空気通路を配設
し、地熱により冷却又は加温された熱交換パイプ内の空
気を空気通路を通して建物内で循環させるものである。
度よりも低い場合には、建物内の暖かい空気を熱交換パ
イプ内に導入し、そこで冷却(放熱)した後、その空気
を空気通路に流出させる一方、冬場において地中の温度
が地表の温度よりも高い場合には、建物内の冷たい空気
を熱交換パイプ内に導入し、そこで加温(吸熱)した
後、その空気を空気通路に流出させることにより、建物
内の温度を調整している。また、熱交換パイプ内に木炭
を具備させることにより、当該熱交換パイプ内における
空気の湿気を取り除いている。
来のシステムにおいては、建物の外壁に隣接する空気通
路が1本であったため、外気の影響を受けやすく、建物
内の冷暖房効率が悪化してしまうという問題があった。
また、熱交換パイプ内の空気の湿気を木炭にて取り除い
ているものの、湿度が高い季節等において建物内を循環
する空気全体を除湿するには、その効果には限界があっ
た。特に、建物の壁内においては、外気の温度の影響が
大きく、壁内における空気通路において結露する場合が
多く、外壁材を腐敗させる虞があるとともに、結露した
水が壁面を伝って床下等に溜まってしまうという問題が
あった。
たもので、第1の目的は、建物内の冷暖房効率を向上さ
せることができる地熱を利用した空気循環システムを提
供することにあり、第2の目的は、地熱により冷却又は
加温された空気を建物内で循環させる過程において、建
物の壁内に配設された空気通路を通過する空気に含まれ
た湿気を放散、蒸発させることができる地熱を利用した
空気循環システムを提供することにある。
地中に埋設された熱交換パイプと、該熱交換パイプに連
結され、建物の床下、壁内及び天井裏を連通する第1空
気通路と、を具備し、地熱で冷却又は加温された前記熱
交換パイプ内の空気を前記第1空気通路内で循環させて
前記建物内の室温を調整するための地熱を利用した空気
循環システムにおいて、前記第1空気通路と前記建物の
外壁との間に上下端が開放された第2空気通路を設け、
前記第2空気通路と第1空気通路とを遮断したことを特
徴とする。
と第2空気通路とが、前記第1空気通路内の湿気を吸収
し前記第2空気通路側に浸透させる遮蔽板により遮蔽さ
れたことを特徴とする。
又は加温された後、第1空気通路内を通過する空気に含
まれる湿気は、遮蔽板により吸収される。遮蔽板に吸収
された湿気は、第2空気通路側に浸透されて蒸発する。
即ち、第2空気通路側は、その上下端が開放されている
ため、高低差に基づく温度差による空気の上昇又は下降
気流が生じており、この空気の流れで遮蔽板を浸透した
湿気が蒸発するのである。
化コルクから成ることを特徴とする。
内の空気を強制的に循環させるファンを備えたことを特
徴とする。
と床下にそれぞれ設けられたことを特徴とする。
が、先端が閉じた管状部材から成り、その基端側の内部
が仕切板により径方向に対し2つに区画されたもの、又
は離間した2本を一組として先端同士を繋いだものであ
ることを特徴とする。
れた一方の空間を空気の導入通路、他方の空間を空気の
流出通路として機能させることができるので、建物を循
環した空気は熱交換パイプの基端側から一方の空間に導
入され、先端で折り返し、他方の空間を通過し、その途
中で熱交換(冷却又は加温)される。他方の空間を通過
した空気は、基端側から第1空気通路へ流出され、建物
内を循環する。
が、ステンレスから成ることを特徴とする。
が、その外周面から外側に延びた環状又は螺旋状の突起
を具備したことを特徴とする。
が、その内部に蓄熱材を有することを特徴とする。
複数の石から成ることを特徴とする。
表面において除菌処理が施されたものであることを特徴
とする。
図面を参照しながら具体的に説明する。本実施形態に係
る地熱を利用した空気循環システムは、地熱により冷却
又は加温された空気を建物内で循環させて、当該建物内
の温度を調整するためのもので、図1に示すように、地
中に埋設された複数の熱交換パイプ5と、床下2、外壁
3と内壁14との間及び天井裏4を連通する第1空気通
路6と、遮蔽板8により第1空気通路と遮蔽されて形成
された第2空気通路7と、から主に構成されている。
熱・吸熱手段であって、図2で示すように、先端5bが
閉じた管状部材から成り、その基端5c側の内部が仕切
板11により径方向に対し2つに区画されたものであ
る。これにより、建物1内を循環する空気は、熱交換パ
イプ5内において区画された一方の空間を通過した後、
先端5bで折り返し、他方の空間を通過する過程におい
て地中へ熱を放出し、又は地中の熱を吸収する。
5で囲まれた範囲内に埋設されている。ここで、隔壁1
5は床板10の裏面まで延びて形成されているため、隔
壁15で囲まれた範囲内と外側とでは隔成された状態と
されており、床下2における空気と隔壁15で囲まれた
範囲内の空気とが互いに混ざらないよう構成されてい
る。即ち、隔壁15で囲まれた範囲内は、第1空気通路
6と連通されている一方、その外側における床下2は第
2空気通路7と連通されているので、これら通路内の空
気同士が混合するのを防止しているのである。
に延びた環状の突起5aが複数形成されており、熱交換
パイプ5が地中に埋設された際、地中における熱交換パ
イプ5の周囲との接触面積を増大させている。これによ
り、放熱及び吸熱効果を向上させることができ、熱交換
パイプ内の空気の冷却又は加温効率を高めることができ
る。
対して軸方向(特に、引き抜く側)へ力が付与された場
合であっても、その逆方向への抵抗力を生じさせるの
で、熱交換パイプ5の固定をより強固なものとすること
ができる。尚、かかる突起5の代わりにフィン状部材
等、放熱吸熱効果がより高い形状としてもよい。
深さから2〜3m程度深い部分に達する位置まで埋設さ
れるのが好ましい。ここで凍結深さとは、冬場に凍結す
る地表からの深さをいい、これより深い位置まで熱交換
パイプ5を埋設させることにより、いかなる気候の地域
にも熱交換パイプ5の熱交換効率を維持することができ
る。
に複数埋設されており(本実施形態においては図中3本
の熱交換パイプに加え、紙面垂直方向にも3本の熱交換
パイプが2列、合計9本が配設されている)、隣接する
熱交換パイプ5が互いにチューブ13によって連結され
ている。ここで、説明の便宜上3本の熱交換パイプのそ
れぞれを符号5、5’、5’’で示し、仕切板11で区
画された空間をそれぞれ、符号5A、5B、5’A、
5’B、5’’A及び5’’Bで示した。
5’の空間5’A、及び熱交換パイプ5’の空間5’B
と熱交換パイプ5’’の空間5’’Aとをチューブ13
で接続するとともに、熱交換パイプ5の空間5Aと建物
1内を通る屋内空気通路6b、及び熱交換パイプ5’’
の空間5’’Bと建物1の第1空気通路6もチューブ1
3で接続する。
の複数の石12が装入されており、空気はこれら石12
の間を通ることとなる。即ち、夏場は石12が空気の熱
を吸収するとともに冬場は空気に熱を付与することがで
きるので、地熱による効果と相乗的な効果が得られ、効
率的な空気の冷却又は加温を行うことができる。尚、空
気中の湿度が高い場合、石12の表面に結露して循環す
る空気を除湿するとともに、空気中の湿度が低い場合
は、その結露から循環する空気に加湿することができ
る。
しておくのが好ましい。即ち、熱交換パイプ5内は、結
露による湿気等で黴等の雑菌が繁殖し易い環境下にある
が、かかる雑菌の繁殖を防止することができるからであ
る。
れ、建物1の床下2、壁内(外壁3と内壁14との間)
及び天井裏4を連通するものであり、これとは別に屋内
空気通路6bが配設されている。かかる通路により、熱
交換パイプ5で冷却又は加温された空気を建物1内で循
環させ、当該建物1内の温度調整をすることができる。
した空間(屋根裏の下側であって居住空間と接する空
間)と第2空気通路7と連通した空間(屋根裏の上側で
あって屋根に接する空間)とを遮蔽する遮蔽板8が配設
されており、第1空気通路6と連通した空間には、空気
を強制的に循環させるファン9が備えられている。ま
た、床下2の隔壁15で囲まれた空間にも同様のファン
9が備えられており、夏場と冬場とでいずれかを選択し
て駆動させるよう構成されている。
ン9を駆動させて熱交換チューブ5で冷却された空気を
屋内空気通路6bを通して天井裏4まで引き上げた後、
第1空気通路6側に排出して強制的に熱交換チューブ5
まで流出することができる。夏場に熱交換チューブ5で
冷却された空気は、自然には上昇し得ず床下で滞留して
循環しないため、ファン9にて強制的に循環経路の最上
部である屋根裏4まで引き上げる必要があるからであ
る。
9を駆動させて、日照時間(昼間)に太陽の熱で暖めら
れた屋根裏4内の空気を屋内空気通路6bを通して床下
2内まで下降させておき、日照時間経過後(夜間)にフ
ァン9の駆動を停止させ、熱交換チューブ5で加温され
た空気を第1空気通路6を介して自然に上昇させること
ができる。
にて行ってもよいし、マイコン制御により自動化しても
よい。また、ファン9の電源を建物1の屋根等に取り付
けられたソーラーパネル(太陽電池)とすれば、マイコ
ン等の制御によらずに自動的に、日照時間は駆動し、日
照時間経過後は停止させることができる。
のみを目的とした場合、ファン9を備える必要がない
が、自然対流を超えた循環量を期待する場合等において
は、上記目的であってもファン9を備えるのが好まし
い。尚、ファン9をいずれか1つにしてもよいし、上記
のような位置以外に配置するようにしてもよい。
は第2空気通路7が設けられており、かかる第2空気通
路7と第1空気通路6とが遮蔽板8により遮蔽されてい
る。第2空気通路7は、上端が建物1の屋根側、下端が
建物1の床下2側に開放されているため(図4参照)、
空気が常に上昇又は下降する構成とされている。即ち、
第2空気通路7は、その上下端が開放されているため、
高低差に基づく温度差による空気の上昇又は下降気流が
生じるのである。
には根太17を介して遮蔽板8が配設されており、隔壁
15で囲まれた空間と、その外側の床下2とを隔成して
いる。従って、建物1内を循環する空気は、根太17に
よる床板10と遮蔽板8との間のクリアランスを通って
第1空気通路6に達することとなる。
気通路6内の湿気を吸収し、その湿気を第2空気通路8
側に浸透させる板材である。この炭化コルクは、コルク
の端材などを細かいチップ状にした後、蒸気を加えつつ
加熱して形成されたもので、これをスライスしてボード
状にしたものを遮蔽板8として使用している。
用を有する他、断熱効果、吸音効果、防振効果が高く、
防臭効果や防虫効果を有することが知られており、ま
た、耐久性及び耐火性にも優れているため、本実施形態
の如く建物1に使用した場合、種々のメリットがある。
し、他端を建物1の外側に有する排水パイプ16が設け
られており、かかる排水パイプ16により隔壁15で囲
まれた空間に浸水した場合、そこに溜まった水を建物1
の外側に排出するのを容易にすることができる。即ち、
自然災害等で床下又は床上浸水して隔壁15内に浸水し
た場合であっても、その浸水を排水パイプ16の他端側
にポンプ等にて導入すれば、当該排水パイプ16を通っ
て外側に吐出することができる。
ムの作用について説明する。熱交換パイプ5で冷却又は
加温された空気は、ファン9の駆動力により第1空気通
路6及び屋内空気通路6bを通過し、屋根裏4の遮蔽板
8より下側に達し、再び第1空気通路6又は屋内空気通
路6bを通過して熱交換パイプ5に戻ることにより建物
1内で循環される。その過程において循環する空気中に
含まれる湿気が遮蔽板8で吸収され、第2空気通路7側
に浸透される。
達した湿気は、第2空気通路7を流れる空気によって蒸
発されるので、第1空気通路6内で循環する空気を除湿
することができる。また、例えば第2空気通路7を空気
が流れていなくても、その上下端が開放されているた
め、遮蔽板8を浸透した湿気は蒸発されることとなる。
即ち、限られた体積しか有さない第1空気通路6内部よ
りも、上下が開放された第2空気通路7の方が飽和水蒸
気量は多く、従って湿気も蒸発し易いのである。
結構成に代えて、図5に示すように、熱交換パイプ5の
それぞれを独立させたものとしてもよい。即ち、熱交換
パイプ5の空間5Aに導入された空気は、先端5bに達
した後に折り返して空間5B側から吐出されるよう構成
し、同様に他の熱交換パイプ(図中5’及び5’’で示
す熱交換パイプ)についても各々空気の導入、冷却又は
加温、吐出工程を完結させる。かかる構成によれば、熱
交換効率を高めることができ、より有効な建物1内の温
度調整を行うことができる。
示すようなものとすることができる。かかる熱交換パイ
プ18は、離間した2本のパイプ18a及び18bを一
組とし、先端を半球状の中空部材18cで連結させたも
のであり、例えばパイプ18a側をダクト19を介して
屋内空気通路6bに連通させるとともに、パイプ18b
の先端をフィルタ20で覆うよう構成する。
には、螺旋状の突起(鍔)18aa及び18baがそれ
ぞれ形成されている。かかる突起18aa及び18ba
は、ステンレス材から各パイプ18a及び18bを成形
する際に、当該パイプと一体的に形成されたものであ
り、内部を流れる空気が冷却又は加温される際の熱交換
効率を向上させるべきものである。
ようにすれば、建物1内を循環させるための空気の導入
及び吐出をそれぞれのパイプ18a及び18bで行わせ
ることができる。即ち、建物1内を循環した後に導入さ
れる空気の流路と熱交換パイプ18で冷却又は加温され
た空気の流路とが離間され、これらの間の熱交換を完全
に遮断しているので、熱交換効率を更に向上させること
ができる。
と18bを連結させる構成としたので、これらパイプ内
の結露により生じた水滴が中空部材18cの底部に溜ま
るようになり、空気の流路は確保できるのに加え、中空
部材18cが先端側に凸の半球状に形成されているた
め、熱交換パイプ18を安定した状態で埋設することを
可能としている。尚、パイプ18bの先端に取り付けら
れたフィルタ20により、熱交換パイプ18内に虫やネ
ズミ等の小動物を含む異物が浸入するのを防ぐことがで
き、異物の浸入による異臭の発生等を防止することがで
きる。勿論、上記熱交換パイプ18内に、前記した熱交
換パイプ5と同様、蓄熱材としての複数の石を入れても
よく、その石の表面に除菌処理を施してもよい。
発明はこれに限定されるものではなく、例えば炭化コル
クの代わりに、第1空気通路6内の湿気を吸収し、その
湿気を第2空気通路8側に浸透させる作用を有する他の
材料を遮蔽板8に用いてもよい。また、図1に示すよう
に、第1空気通路6及び屋内空気通路6bの途中に空気
の吹出し口6aを設け、建物1の室内に夏場は冷たい空
気を、冬場は暖かい空気を送風するようにしてもよい。
路は、本実施形態のものに限定されず、空気を循環させ
得るものであれば他の構成であってもよい。例えば、屋
内空気通路6bを配設せず、壁内のみで循環させるもの
としてもよい。また、熱交換パイプは他の形状のもので
あってもよく、本数も限定されないが、約10坪に1本
程度の配設が熱交換効率上好ましい。
させる空気の流路である第1空気通路と建物の外壁との
間に別途第2空気通路を設け、壁内に2重の空気通路を
具備することとしたので、建物内の冷暖房効率を向上さ
せることができる。
1空気通路内の空気に含まれる湿気を遮蔽板を介して第
2空気通路へ浸透させるので、地熱により冷却又は加温
された空気を建物内で循環させる過程において、建物の
壁内に配設された空気通路を通過する空気に含まれた湿
気を放散、蒸発させることができる。
流れる空気中の湿気を吸収するとともに、その湿気を第
2空気通路側へ浸透させることができるのに加え、炭化
コルクの性質により、断熱効果、防音効果、防振効果及
び防臭効果に優れている。
の空気を強制的に循環させるファンを備えたので、有効
に空気の循環を行うことができ、特に夏場においては熱
交換パイプで冷却された空気を天井裏まで引き上げるこ
とができる。
の流動方向に応じて駆動させるファンを選択することが
できるとともに、ファンを空気通路内に配設したものに
比べ、メンテナンスや交換作業を容易にすることができ
る。
内部をその径方向に2分する仕切板により熱交換パイプ
内における空気の通路を形成、又は1本を空気の流入通
路とし他の1本を空気の流出通路として、これらを空気
が通過するよう形成したので、構成が簡易であり製造が
簡単となり、熱交換パイプの製造コストを低減すること
ができる。特に、離間した2本のパイプを熱交換パイプ
とすれば、熱交換効率を向上させることができる。
ステンレスから成るので、地中の水分による酸化等を防
止でき、耐久性を向上することができる。
外周面から外側に延びる突起により、地中における熱交
換パイプの周囲との接触面積を増大させるので、放熱及
び吸熱効果を向上させることができ、熱交換パイプ内の
空気の冷却又は加温効率を高めることができる。更に、
地中に埋設された熱交換パイプに対して軸方向(特に、
引き抜く側)へ力が付与された場合であっても、その逆
方向への抵抗力を生じさせるので、熱交換パイプの固定
をより強固なものとすることができる。
に蓄熱材を有するので、夏場においては循環する空気の
熱を吸収するとともに、冬場においては循環する空気へ
熱を付与することができ、空気の冷却又は加温効率を高
めることができる。
の冷却又は加温効果を高めることができるとともに、そ
の重さにより熱交換パイプの固定をより強固なものとす
ることができる。
内の石に除菌処理を施したので、黴等の雑菌の繁殖を防
止することができる。
環システムの概要を示す模式図
環システムで使用される熱交換パイプを示す斜視図
環システムの第1空気通路及び第2空気通路の床下側の
構成を示す模式図
いて熱交換パイプを他の接続構成とした場合を示す模式
図
ける他の構成の熱交換パイプを示す斜視図
Claims (11)
- 【請求項1】地中に埋設された熱交換パイプと、 該熱交換パイプに連結され、建物の床下、壁内及び天井
裏を連通する第1空気通路と、を具備し、地熱で冷却又
は加温された前記熱交換パイプ内の空気を前記第1空気
通路内で循環させて前記建物内の室温を調整するための
地熱を利用した空気循環システムにおいて、 前記第1空気通路と前記建物の外壁との間に上下端が開
放された第2空気通路を設け、前記第2空気通路と第1
空気通路とを遮断したことを特徴とする地熱を利用した
空気循環システム。 - 【請求項2】前記第1空気通路と第2空気通路とは、前
記第1空気通路内の湿気を吸収し前記第2空気通路側に
浸透させる遮蔽板により遮蔽されたことを特徴とする請
求項1記載の地熱を利用した空気循環システム。 - 【請求項3】前記遮蔽板は、炭化コルクから成ることを
特徴とする請求項2記載の地熱を利用した空気循環シス
テム。 - 【請求項4】前記第1空気通路内の空気を強制的に循環
させるファンを備えたことを特徴とする請求項1〜請求
項3のいずれか1つに記載の地熱を利用した空気循環シ
ステム。 - 【請求項5】前記ファンは、前記建物の天井裏と床下に
それぞれ設けられたことを特徴とする請求項4記載の地
熱を利用した空気循環システム。 - 【請求項6】前記熱交換パイプは、先端が閉じた管状部
材から成り、その基端側の内部が仕切板により径方向に
対し2つに区画されたもの、又は離間した2本を一組と
して先端同士を繋いだものであることを特徴とする請求
項1〜請求項5のいずれか1つに記載の地熱を利用した
空気循環システム。 - 【請求項7】前記熱交換パイプは、ステンレスから成る
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに
記載の地熱を利用した空気循環システム。 - 【請求項8】前記熱交換パイプは、その外周面から外側
に延びた環状又は螺旋状の突起を具備したことを特徴と
する請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の地熱を
利用した空気循環システム。 - 【請求項9】前記熱交換パイプは、その内部に蓄熱材を
有することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか
1つに記載の地熱を利用した空気循環システム。 - 【請求項10】前記蓄熱材は、複数の石から成ることを
特徴とする請求項9記載の地熱を利用した空気循環シス
テム。 - 【請求項11】前記石は、その表面において除菌処理が
施されたものであることを特徴とする請求項10記載の
地熱を利用した空気循環システム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000308102A JP2002115870A (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | 地熱を利用した空気循環システム |
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Publication Number | Publication Date |
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