JP2011102676A - 地下水熱を利用した空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】戸、内外からの空気に対して高効率に地下水熱との熱交換を行うと共に前記空気の浄化及び調湿をも行った上で、前記空気を建物に供給して空調に役立てることができ、低コストで低維持費の地下水熱利用空調システムを提供する。
【構成】戸、内外の空気を取り込んで、夏季は地中に埋設された井戸パイプの中の泡ポンプと泡発生体とに空気を送り、地下水と前記空気とを熱交換する。又、冬季には泡発生体のみに前記空気を送り、熱交換し、この空気を浄化調湿し、室内に送気する空気供給手段
を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、一戸建て住宅、集合住宅、ビル等の建物に適用することができる、地下水熱利用空調システム。

従来の空調システムは、地熱を利用したものが提案されている。例えば、特開2001-11692号公報には、地中にパイプ埋設して、外気を地中パイプに送り、この空気を建物の床下に設けた、くり石層に送り、これを各室に送るものが開示されている。

特開2001-116291（P2001-116291A）

本発明は、井戸パイプを地中に埋設し、地下水の熱を外気又は室内の空気を送ることで夏季には主として泡ポンプの中で、空気供給手段による空気と地下水との接触による熱交換と泡ポンプによる地下水の放射により、気化熱で空気を冷却して、室内に供給する。冬季には、泡発生体で地下水と泡で熱交換し、暖めた空気を室内に送る空調システム。

しかしながら、前記公報の空調装置などでは、床の下に広範囲にくり石層を設置したり、壁の中にパイプを通したりするため、既在の建物では、大規模なリホームが必要で多額の費用が必要となる。又、建物全体の空調を想定している。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目したものであって、戸、内外からの空気に対して、泡ポンプを利用し、気化熱による冷却を高効率に行うことができる。前記空気を建物内に供給して、空調に役立てるこができ、既存の建物に比較的安価に提供できる、地下水熱利用空調システムを提供することを目的とする。

以上のような課題を解決するための本説明による地下水熱利用空調システムは、地中埋設されており、戸、内外の空気を取り込んで、この取り込んだ空気を地下水熱と熱交換するための井戸パイプ、井戸パイプ内に泡ポンプと泡発生体とを設置し、井戸パイプ内で気化熱が発生すべく「井戸パイプ内で地下水熱と熱交換されて、夏季は戸外より冷され、冬季は戸外より暖められた空気」を取込み、井戸パイプからの空気を建物の室内に供給するための空気供給手段、などを備えたものである。

また、本発明の地下水熱利用空調システムにおいては、前記井戸パイプは、建物の外側の地中に埋設されている。

また、本発明の地下水熱利用空調システムは、地中に埋設されており、戸、内外の空気を取り込んでこの取り込んだ空気を地下水熱と熱交換するための井戸パイプと、泡ポンプと、この井戸パイプに、内外の空気を供給するための供給手段と、井戸パイプからの空気を建物の室内に供給するための空気供給と、井戸パイプからの空気を調室、
清浄化する装置と、を備えている。

また、本発明の地下水熱利用空調システムは、地中に埋設されており、戸、内外の空気を取り込んで、この取込んだ空気を地下水熱と熱交換するための井戸パイプと、井戸パイプ内に、泡ポンプと、泡発生体とを備え、「夏季は泡ポンプによる気化熱と泡発生体による地下水熱の熱交換により、戸内外の空気を冷却することができ、冬季は泡発生体による地下水熱の熱交換により暖められた空気」を取り込むと共に、前記井戸パイプからの空気を調湿及び清浄化するための装置に介して建物の室内に供給するための空気供給手段と、を備えている。

また、本発明の地下水熱利用空調システムにおいては、前記井戸パイプは、上面が塞がれており、上部側面に形成された穴を通し、泡ポンプと泡発生体とに戸、内外の空気が送られる。この空気は三方弁により、流量を調整する、夏季は泡ポンプと泡発生体との両方に空気を送る、双方の空気流量を調整する。冬季は泡発生体のみに空気を送気する。下面は小さな穴があけてあり、井戸パイプの夏季水位附近から下は井戸パイプに集水埋管を接続し、地下水の異動を要易にし、地下水の熱交換による水温上昇を防ぐ。

前述の泡ポンプ地下水揚水量のうち、戸、内外からの空気を最大限冷却するに必要な水を泡ポンプ上部から泡ポンプの水及び空気の誘導管内のろ過材に散布し、これ以外の水のみを、井戸パイプ外の地上に排出し、井戸パイプ内 地下水の熱交換による上昇をより少なくする。

本発明の井戸パイプへの空気供給手段による供給は、夏季においては、外気が23℃以下には外気を送り、23℃以上は室内の空気を供給する。冬季は外気が13℃以上には外気を送り、13℃以下は室内の空気を供給する。このため、室内と空気供給手段との間に温度センサーによる制御手段を備えている。

上述したように本発明は地下水による空気の熱交換であるため、熱効率が良く、熱効率が良く、さらに気化熱を利用した空気の冷却を併用しているので、空調システムとしては、エコな設備であると共に、比較的安価に空調システムを提供できる。

本発明の実施形態を示す井戸パイプ内外及び室内の断面図 図1の井戸パイプ上部の拡大断面図 本発明の実施形態を全体構成を説明する平断面図 本発明の実施形態で、エアーポンプへの供給空気を選択を説明するブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。

図においては、1は建物の基礎で2は壁である。3は室内の空気の取り込み口で、フィルターが付いている。4は室内か戸外かの空気取り込みを選択するためのダンパーで、例えば夏季は外気が25℃以下になると外気を取り込み25℃以上では室内の空気を取り込み、温度センサーにより、ダンパーを作動さす。冬季は外気が13℃以上で外気を取り込み13℃以下では室内の空気を取込む。5は外気取り込み口でフィルターがついている。

6は戸、内外の空気を泡ポンプと泡発生体に供給するエアーポンプである。7は泡ポンプと泡発生体とに送気する際に空気の流量を調整する。三方弁で、夏季は泡ポンプと泡発生体との双方に空気の流量を調整して、用いる。冬季は泡発生体のみに空気の全量を供給する。

8は泡ポンプへの空気供給パイプで、泡ポンプパイプ、9の下部、地下水の中位の深さから、空気を放出すると、空気の泡が連続的に本パイプの、中を上昇する。この際、泡と泡との間に地下水が入り、泡と水が連続して、上昇し、26の放射板に当り、地下水と空気とが放射状に排出される。大部分の地下水は19の水と空気の分離ができる。バルブ25により地上に排出される。排出量の割合は放射板と泡ポンプパイプとのすき間で調節できる。

上記泡ポンプ内で地下水と泡状の空気の接触により当該空気は熱交換され、冷却される。なお泡ポンプパイプの最下部は、井戸パイプの底に接し、地下水の取り入れ口はここにある。地下水の温度が地下水の常温にもっとも近いからである。

泡ポンプ上部から放出された地下水と空気は10の誘導パイプにそって、下降し、11のろ過材に注ぐ、ろ過材は多数の繊維で出来ており、表面積は多大であるので、放射水で表面全体が濡れると、放射空気により、気化する。放射水が気化すると、気化熱で、当空気は冷却される。

22は地下水であり、水位は夏季に高く、冬季に低くなる。地方や地形に
より変化があるので、地下水の水深は、おおよそ2m以上が理想である。

上記、冷却された空気は23の空気供給パイプを通り、15の網状ネット入り活性炭を通って清掃され、夏季は18のろ過材を通って18の吹出口で、冷気が供給される。17と16は開け締め可能なガラリである。夏季は16を締め切り、17を開放にする。冬季は逆に開け締めをする。13により水がたまると自動的に水のみ排出する。水中で半分程度浮く、ゴムボール等でバルブを作動させる。供給冷材は18で調湿される。なお、15と18とはパイプジョイントにより取り付け取りはずしが簡単にできる。

24は集水埋管で井戸パイプと接続されている。長さは、地下水の夏季最高水位附近から下部に1.5m以上必要で、理想的には2m以上が望ましい。集水埋管は樹脂製で、表面に無数のすき間があり、地下水の自然な流れを阻害しないので、井戸パイプ中の地下水に熱交換することによる水温上昇を最小限にする効果がある。なお、泡ポンプ上部からの19、25による地下水の放出も前述と同じ効果がある。

本発明に使用するパイプ類はすべて樹脂製又は金属製を使用する。

また、本発明は既存の建物でも新築の建物でも1部屋単位で容易に取り付け可能で、既存の地熱利用空調システムに比べ低コストで二酸化炭素の排出量も少ない。高効率な空調システムであり、建物の床下等を使用しない、ほとんど戸外での工事であるから工事も容易であり、メンテナンスも容易である。

・ 建物基礎
・ 建物の壁
・ 室内空気取り込み口、フィルター付
・ ダンパー
・ 空気取り込み口、フィルター付
・ エアーポンプ
・ 三方弁
・ 送気パイプ
・ 井戸パイプ
・ 誘導パイプ
・ ろ過材
・ 泡ポンプ本体のパイプ
・ 空気供給パイプ
・ 泡発生体
・ 活性炭
・ 空気吹出口
・ 空気吹出口
・ ろ過機
・ 水と空気との分離バルブ
・ 室内
・ 空気供給パイプ
・ 地下水
・ 空気供給パイプ
・ 集水埋管
・ 水排出パイプ
・ 放射板
・ マイクロコンピューター
・ 温度センサー

Claims (6)

1. 地中に埋設されており、室内及び戸外の空気を取り込んで、この取り込んだ空気を地下水熱と熱交換するための井戸パイプと、上記井戸パイプに室内及び戸外の空気を供給するための空気供給手段と、井戸パイプ内に設ける泡ポンプによる水の汲み上げに
   よる水と泡状空気との接触で空気を夏季は冷却し、室内に送るパイプを有し、建物の室内供給するための空気供給手段と、を備えたことを特徴とする、地下水熱利用空調システム。
2. 地中に埋設されており、戸、内外の空気を取り込んでこの取り込んだ空気を、地下水の熱と熱交換するための泡ポンプと、前記井戸パイプに戸、内外の空気を供給するための空気供給手段とがある。泡ポンプの最上部から、戸、内外の空気と地下水とを放射状に撒くための放射板と、泡ポンプ外側に設置された水及び空気誘導パイプの内面と、泡ポンプのパイプ外面の下部半分に形成されたろ過材に、地下水を泡ポンプ最上部から一部を放射し、他は水のみ井戸パイプ外の地表面に放出し、誘導パイプにより空気を地下水面附近まで下降させ、井戸パイプの内側を上昇させ、室内に導く空気を送るパイプを有し、このパイプ浄化材と湿気取材を形成させたことを特徴とする地下水熱利用空調システム。
3. 地中に埋設されており、戸、内外の空気を取り込んで、この取り込んだ空気を地下水の熱と熱交換するためのパイプと、このパイプの先端に泡発生体を地下水の中に入れ、前記空気を送り込むための空気供給手段と室内にこの空気を送り込むパイプとを有することを特徴とする地下水熱利用空調システム。
4. 前記井戸パイプは上面が塞がれており、空気供給穴は泡ポンプ用と泡発生体用との二個穴を有する、泡ポンプの外側に泡ポンプ最上部から、地下水面附近まで、泡ポンプの水と空気とを誘導するパイプを有し、地下水面の最高位附近から下の井戸パイプは無数の隙間があいているもので、下面も前記の隙間があいたものを利用した、地下水熱利用空調システム。
5. 上記空気供給手段の空気取入口は外気の温度により、空気の取り入れを戸外か、室内かに選択できる装置を有する、地下水熱利用空調システム。
6. 泡ポンプの最上部附近に泡ポンプからの水と空気とを分離して水のみを井戸パイプの外の地上に排出する装置を有する、地下水熱利用空調システム。