JP2014020776A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で地中埋設管内の結露の発生を抑えつつ、かつ地中埋設管内の空気と地中熱との熱交換を行わせる空調システムを提供する。
【解決手段】空調システム１は、住宅１１の中に配置された空調装置としての室内機２１により室内１３の空調を行う。空調システム１は、室内１３に配置される吸入口５ｂと、室内機２１に接続される供給口５ｃとが設けられた地中埋設管５ａを備える。吸入口５ｂは床ＹＫ側から室内１３に面するように地中埋設管５ａに設けられ、室内１３の空気を地中埋設管５ａへと吸入する。供給口５ｃは、地中埋設管５ａを通過した空気を室内機２１へ供給する。地中埋設管５ａは、住宅１１の断熱基礎１２の下の地中に埋設されており、通過する室内１３の空気を地中熱との間で熱交換させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物内の空調を行う空調システムに関する。

従来、地中の温度は外気温の影響を受けにくいため、１年を通して約１５℃前後の一定の温度を維持していることが知られている。したがって、外気温が高いときに空気を地中に通すようにすれば、空気は地中で熱を放出して温度が下がる。逆に、外気温が低いときに空気を地中に通すようにすれば、空気は地中で熱を吸収して温度が上がる。このことを住宅の空調システムに利用することによって、エアコンの負荷を抑えた低エネルギーな空調稼働を実現することができ、省エネルギーを図ることができる。

このような地中熱を利用した空調技術として、特許文献１に開示された空調システムがある。これによると、地中に埋設した管（以下、「地中埋設管」と記載する。）に外気を通して地中で熱交換を行い、熱交換が行われた外気を建物内に設けられているファンを通じて室内に導入させる。

ここで、夏季の場合は特に、湿気を多く含む外気が地中埋設管で冷却されると、地中埋設管内で結露が生じやすくなる。地中埋設管内に結露が生じた場合、管内にカビなどの雑菌が増殖する場合があり、衛生上好ましくない。

そこで、特許文献１に開示された空調システムでは、地中埋設管を傾斜して地中に埋設することによって結露を集水室に集め、これを排出している。これにより、地中埋設管内のカビなどの雑菌の発生を抑制している。

特開２００５−２８３００７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された空調システムでは地中に集水室を設置しなければならず、施工に多くの手間がかかり、かつ費用も増加するという問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構造で地中埋設管内の結露の発生を抑えつつ、かつ地中埋設管内の空気と地中熱との熱交換を行わせることができる空調システムを提供することを目的とする。

本発明の空調システムは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。

（１）本発明の空調システムは、建物の中に配置された空調装置により前記建物内の空調を行う空調システムであって、前記建物の下の地中に埋設され、前記建物内に配置される吸入口と、前記空調装置に接続される供給口とが設けられた地中埋設管を備える。

この構成では、例えば夏季などの気温が高い時期は特に、地中熱との熱交換により冷やされた空気を空調装置に取り込ませることができるので、空調装置の稼働効率を上げることができ、省エネルギーを図ることができる。

また、本発明の空調システムでは、地中埋設管に住宅の外の空気（外気）を通過させるのではなく、空調装置によって除湿された室内の空気を地中埋設管に通過させるので、地中埋設管内の結露の発生を抑制することができ、管内のカビなどの雑菌の増殖を防ぐことができる。また、吸入口は住宅内に設けられるため、地中埋設管に雨水が浸入するおそれも全くない。

（２）また、本発明の空調システムは、前記地中埋設管の埋設部分の始端と終端とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の経路に配設される送風装置とを備える。

この構成では、地中埋設管を通過した空気を地中埋設管に循環させるためのバイパス管および地中埋設管内の空気の循環を促進するための中間ダクトファンを設けることにより、地中埋設管内の空気が管内を循環するので、管内の空気と地中熱との熱交換が促進され、管内の空気を限りなく地中の温度に近づけることができる。

また、この構成では、地中埋設管の埋設部分の長さを長くする必要はないため、地盤の強度を弱めることなく管内の空気と地中熱との熱交換を促進することができる。

（３）さらに、本発明の空調システムは、前記地中埋設管内で生じた結露を集める集水部を備える。ここで、前記集水部を雨水浸透桝とすることができる。また、前記雨水浸透枡は前記地中埋設管の埋設部分に配置することが好ましい。

この構成では、地中埋設管内に結露した水滴を集水するための集水部として雨水浸透桝を地中埋設管に設けることにより、たとえ地中埋設管内に結露が発生しても水滴が管内に滞留するのを防ぐことができるので、カビなどの雑菌の増殖を防ぐことができる。

このように構成された本発明の空調システムは、簡易な構造で地中埋設管内の結露の発生を抑えつつ、かつ地中埋設管内の空気と地中熱との熱交換を行わせることができる

本発明の第１の実施形態に係る空調システム１の一例を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る空調システム２の一例を示す概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る空調システム３の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る空調システムについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る空調システム１の一例を示す概略構成図である。

本発明の第１の実施形態に係る空調システム１は、室内機２１、室外機２２、送風管３ａ、送風管３ｃ、および地中埋設管５ａを備える。空調システム１は、住宅１１の中に配置された室内機２１により室内１３の空調を行う。

住宅１１は、基礎断熱構造とするために断熱基礎１２の上に構築されている。模式的に図示した屋内としての室内１３の壁には、空調装置としての室内機２１が設置されている。また、室内機２１は、屋外に配管された冷媒経路を介して室外機２２と接続されている。つまり、本実施形態の空調装置は、室内１３の空気と熱交換を行う室内機２１と、屋外の空気と熱交換を行う室外機２２とを冷媒経路で繋いだヒートポンプ式の空調装置である。なお、空調装置としては本実施形態のものに限らず、例えば室外機が不要の室内機だけのものを使用してもよい。この室内機２１で熱交換された空気が、室内機２１に接続された送風管３ａを通して吹出し口４ａから室内１３に吹き出され、また、送風管３ｂを通して床下吹出し口４ｂから床ＹＫの下に吹き出される。床ＹＫの下に吹き出された空気は、断熱基礎１２によって囲まれた床ＹＫの下の空間と室内１３とを連通する連通口ＲＴから室内１３に取り込まれる。

図１に示すように、住宅１１の断熱基礎１２の下の地中には、通過する室内１３の空気を地中熱との間で熱交換させるための地中埋設管５ａが埋設されている。地中埋設管５ａの一端には、室内１３の空気を吸入するための吸入口５ｂが床ＹＫ側から室内１３に面するように設けられている。一方、地中埋設管５ａの他端には地中埋設管５ａを通過した空気を室内機２１へ供給するための供給口５ｃが設けられている。

この地中埋設管５ａの材質としては、例えば、硬質塩化ビニル樹脂が用いられる。硬質塩化ビニル樹脂は、酸やアルカリなどの様々な環境下において良好な耐食性を有し、また、材料コストおよび製造コストが比較的安価である。また、地中埋設管５ａは、断熱基礎１２の下の深さ約１〜２ｍに埋設されることが好ましい。これは、地中の温度が外気温による影響を受けにくく、温度変化が少ないため、室内１３の室温が高いときに空気を地中埋設管５ａに通すようにすれば、地中埋設管５ａを通った空気は地中で熱を放出してその温度を下げることができ、逆に室内１３の室温が低いときに空気を地中埋設管５ａに通すようにすれば、地中埋設管５ａを通った空気の温度を上げることができるという効果を活用したものである。

断熱基礎１２の下の深さ約１〜２ｍに地中埋設管５ａを埋設することとしたのは、住宅１１の真下に位置する断熱基礎１２の下の地中の温度は、特に、太陽光や外気温から受ける影響が小さいため、約１〜２ｍの深さであっても安定した温度の地中熱を利用することができるからである。また、約１〜２ｍの深さであれば、施工作業の労力を減らし、かつコストを抑えることもできる。

次に、本実施形態の動作について説明する。

まず、室内機２１が稼働すると、室内機２１の循環機能（空気を取り込む作用）により地中埋設管５ａ内が負圧になり吸入口５ｂ周辺の室内１３の空気が吸入口５ｂから地中埋設管５ａ内に吸入される。

そして、吸い込まれた室内１３の空気の温度が地中の温度よりも高ければ、地中埋設管５ａの埋設部分を通過することによって室内１３の空気の熱が地中に移動して温度が低下し、室内１３の空気の温度よりも低い温度の空気が供給口５ｃから室内機２１へ供給される。

一方、吸い込まれた室内１３の空気の温度が地中の温度よりも低ければ、室内１３の空気が地中埋設管５ａの埋設部分を通過することによって地中の熱が地中埋設管５ａを通過する空気に移動する。これにより、地中埋設管５ａを通過した空気の温度が上昇し、室内１３の空気の温度よりも高い温度の空気が供給口５ｃから室内機２１へ供給される。

以上により、例えば夏季などの気温が高い時期は特に、地中熱との熱交換により冷やされた空気を室内機２１に取り込ませることができるので、室内機２１の稼働効率を上げることができ、省エネルギーを図ることができる。

また、本実施形態では、地中埋設管５ａに住宅１１の外の空気（外気）を通過させるのではなく、室内機２１によって除湿された室内１３の空気を地中埋設管５ａに通過させるので、地中埋設管５ａ内の結露の発生を抑制することができ、管内のカビなどの雑菌の増殖を防ぐことができる。また、吸入口５ｂは住宅１１内に設けられるため、地中埋設管５ａに雨水が浸入するおそれも全くない。

以下、前述した第１の実施形態とは別の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明した内容と重複する部分の説明については同一符号を付して説明する。

前述した第１の実施形態においては、地中埋設管５ａの埋設部分の長さを長くすることによって、管内を通過する空気の温度をより地中の温度に近づけることができる。しかし、地中埋設管５ａの埋設部分を長くすると、基礎断熱１２の下の地盤の強度を弱めてしまうおそれがある。そこで、第２の実施形態では、地中埋設管５ａを通過した空気を地中埋設管５ａに循環させるための循環部を前述した第１の実施形態の空調システム１に追加した。

図２において、第２の実施形態の空調システム２には、前述した第１の実施形態の空調システム１に加え、地中埋設管５ａを通過した空気を地中埋設管５ａに循環させるためのバイパス管５ｄおよび地中埋設管５ａ内の空気の循環を促進するための中間ダクトファンＤＦが設けられている。

図２に示すように、バイパス管５ｄは、断熱基礎１２によって囲まれた床ＹＫの下の空間に配設され、かつ地中埋設管５ａの地中の埋設部分の始端と終端とを連通するように地中埋設管５ａに設けられる。バイパス管５ｄの材質は地中埋設管５ａと同様のもの又は異なるものを使用してもよい。

中間ダクトファンＤＦは、回転数を制御することができるファンである。中間ダクトファンＤＦの回転数を変更することにより、地中埋設管５ａ内の空気の流速を変更することができる。

次に、第２の実施形態の動作について説明する。

室内１３の空気が吸入口５ｂから地中埋設管５ａ内に吸入され地中埋設管５ａを通過すると、その空気の一部が中間ダクトファンＤＦの稼働によりバイパス管５ｄに吸い込まれる。そして、バイパス管５ｄに吸い込まれた空気は、吸入口５ｂから吸入されたときと同様に地中埋設管５ａを通過する。これが繰り返されることにより、地中埋設管５ａ内の空気が管内を循環するので、管内の空気と地中熱との熱交換が促進され、管内の空気を限りなく地中の温度に近づけることができる。

また、第２の実施形態では、地中埋設管５ａの埋設部分の長さを長くする必要はないため、地盤の強度を弱めることなく管内の空気と地中熱との熱交換を促進することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

以下、前記した第１の実施形態及び第２の実施形態とは別の第３の実施形態について、図３を参照しながら説明する。なお、前述した第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

前述した第２の実施形態の空調システムでは、地中埋設管５ａに室内機２１で除湿された室内１３の空気を循環させるため、管内に結露が発生する心配はほとんどないが、それでもごくわずかな結露が発生してしまう場合がある。そこで、第３の実施形態では、地中埋設管５ａ内に発生した結露を処理するための集水部を前述した第２の実施形態の空調システム２に追加した。

図３において、第３の実施形態の空調システム３では、前述した第２の実施形態の空調システム２に加え、地中埋設管５ａ内に結露した水滴を集水するための集水部として、雨水浸透桝ＳＭが地中埋設管５ａに設けられている。

雨水浸透桝ＳＭは、雨とい等から流入してくる雨水を受けるために使用される桝であり、側面及び底面にある浸透孔から水滴を地中に浸透させる。桝の外側と下側には、単粒度砕石（直径４ｃｍの石）を敷き、それを透水シートで包み、基礎材に川砂をフィルター層として使用する。浸透桝の材質としては、コンクリート、プラスチック、または塩化ビニル等が用いられる。雨水浸透桝ＳＭの大きさは、施工の手間を考慮すると、内側の口径が３５０ｍｍ程度かそれ以下であってもよい。本発明の空調システムにおいては地中埋設管５ａ内に結露が発生することはほとんどないため、雨水浸透桝の大きさはそれほど大きくなくてもよい。

雨水浸透桝ＳＭの配設位置としては、図３に示すように、地中埋設管５ａの埋設部分の終端側であることが好ましい。そして、地中埋設管５ａ内は、室内機２１の循環機能および中間ダクトファンＤＦの稼動によって負圧になっているため、結露によって管内に滞留した水滴が雨水浸透桝ＳＭに流れる。これにより、たとえ本発明において地中埋設管５ａ内に結露が発生しても水滴が管内に滞留するのを防ぐことができるので、カビなどの雑菌の増殖を防ぐことができる。

なお、管内に滞留した水滴が雨水浸透桝ＳＭへ流れるのを促進するために、地中埋設管５ａの地中の埋設部分を雨水浸透桝ＳＭへ向かって下り勾配となるよう埋設してもよい。

また、本実施形態では、雨水浸透桝ＳＭを前述した第２の実施形態の空調システム２に追加する場合を例に説明したが、これを前述した第１の実施形態の空調システム１に追加するように構成してもよい。

その他の構成及び作用効果については、前述した第１の実施形態又は第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施形態を説明したが、具体的な構成は、前述した第１乃至第３の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前述した第１乃至第３の実施形態では、住宅１１内に設置された空調装置に対して適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、住宅１１以外の建物に設置される空調装置に対しても適用することができる。

また、前述した第１乃至第３の実施形態では、住宅１１に設置された室内機２１に対して適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、床ＹＫの下の空間に室内機２１を設置して床下空調を行う場合にも本発明を適用することができる。

また、前述した第１乃至第３の実施形態では、地中埋設管５ａの材質の例として硬質塩化ビニル樹脂を用いることとしたが、代わりにステンレス管等の熱伝導率のよい材質を用いることとしてもよい。これにより、地中埋設管５ａを通過する空気と地中熱との熱交換効率を上げることができる。ただし、ステンレス管を用いると材料費や施工費用が高くなってしまうので、例えば、地中埋設管５ａの地中の埋設部分のみステンレス管を用いることで、費用を抑えつつ、空気と地中熱との熱交換効率を上げることができる。

また、前述した第１乃至第３の実施形態では、室内１３の空気を吸入口５ｂから直接地中埋設管５ａへ吸入するように構成したが、直接室内１３の空気を直接吸入するのではなく、吸入口５ｂに除湿器を設置しておき、その除湿器で除湿された室内１３の空気を吸入するように構成してよい。これにより、地中埋設管５ａには、より湿度の低い空気を通過させることができ、結露の発生の抑制を強化することができる。

１，２，３ 空調システム
３ａ，３ｂ 送風管
４ａ 吹出し口
４ｂ 床下吹出し口
５ａ 地中埋設管
５ｂ 吸入口
５ｃ 供給口
５ｄ バイパス管
１１ 住宅
１２ 断熱基礎
１３ 室内
２１ 室内機
２２ 室外機
ＤＦ 中間ダクトファン
ＲＴ 連通口
ＳＭ 雨水浸透桝
ＹＫ 床

（１）本発明の空調システムは、建物の中に配置された空調装置により前記建物内の空調を行う空調システムであって、前記建物内に配置される吸入口と、前記空調装置に接続される供給口とが設けられ、前記建物の下の地中に埋設された地中埋設管と、前記地中埋設管の埋設部分の始端と終端とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の経路に配設される送風装置と、を備える。

また、本発明の空調システムでは、地中埋設管を通過した空気を地中埋設管に循環させるためのバイパス管および地中埋設管内の空気の循環を促進するための中間ダクトファンを設けることにより、地中埋設管内の空気が管内を循環するので、管内の空気と地中熱との熱交換が促進され、管内の空気を限りなく地中の温度に近づけることができる。

（２）さらに、本発明の空調システムは、前記地中埋設管内で生じた結露を集める集水部を備える。ここで、前記集水部を雨水浸透桝とすることができる。また、前記雨水浸透桝は前記地中埋設管の埋設部分に配置することが好ましい。

Claims (5)

1. 建物の中に配置された空調装置により前記建物内の空調を行う空調システムであって、
   前記建物内に配置される吸入口と、前記空調装置に接続される供給口とが設けられ、前記建物の下の地中に埋設された地中埋設管を備えることを特徴とする空調システム。
2. 前記地中埋設管の埋設部分の始端と終端とを連通するバイパス管と、
   前記バイパス管の経路に配設される送風装置と、を備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記地中埋設管内で生じた結露を集める集水部を備えることを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載の空調システム。
4. 前記集水部が雨水浸透桝であることを特徴とする、
   請求項３に記載の空調システム。
5. 前記雨水浸透枡が前記地中埋設管の埋設部分に配置されることを特徴とする、
   請求項４に記載の空調システム。

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