JP2015038421A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで設置し及び運転することのできる地熱を利用した新しい空気調和システムを提供する。
【解決手段】 本発明の空気調和システム１は、地下に埋設され、水を貯留して地熱を蓄えさせる第一タンク５と、ビニールハウス２内の作業空間３の空気を取り込んで第一タンク５へ送る吸気経路６と、第一タンク５から作業空間３の地下を通って第一タンク５に再び接続される循環経路７と、循環経路７から作業空間３へ配設され、作業空間３へ空気を送る排気経路８と、を含んで構成される。循環経路７は、第一タンク５内の水及び空気を該経路の一方の側から送り出し、該空気を排気経路８へ供給し、水を第一タンク５へ再供給するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、地熱を利用する空気調和技術に関する。

従来、地上の温度（室内温度など）と地中温度との差を利用する、いわゆる地熱を利用する空気調和システムが多数提案されている。これらのシステムでは、例えば地下約５ｍの位置の地中温度が年間を通して１５℃程度に安定しているという地中温度の特性、つまり夏場には外気より低温で、冬場には外気より高温であるという特性を利用している。

例えば、下記特許文献には、地熱を利用する具体的手法として、地上から地中へ不凍液等の熱媒体を循環させる配管を設置し、地中で地熱との熱交換を行わせる種々の手法が開示されている。

特開２０１２−０９７９８４号公報 特開２０１１−１７９６９３号公報 特開２００８−０９６０６３号公報 特開２００７−３３３２９６号公報 特開２００７−３３３２９５号公報

従来の地熱利用システムでは、高価な資材を用いたり、運転時に大きな電力を要するなど、設置コスト及びランニングコストが大きくなるという問題があった。

本発明は、低コストで設置し及び動作させることのできる地熱を利用した新しい空気調和システムを提供することを目的とする。

本発明の空気調和システムは、地下に埋設され、液状熱媒体を貯留して地熱を蓄えさせる第一タンクと、空調対象室の空気を取り込んで前記第一タンクへ送る吸気経路と、前記第一タンクから前記空調対象室の地下を通って前記第一タンクに再び接続される循環経路と、前記循環経路から前記空調対象室へ配設され、該空調対象室へ空気を送る排気経路と、を含み、前記循環経路は、前記第一タンク内の液状熱媒体及び空気を該経路の一方の側から送り出し、該空気を前記排気経路へ供給し、前記液状熱媒体を前記第一タンクへ再供給するように構成される。

本発明において、前記循環経路は、前記空調対象室の地下に水平に配設されてもよい。

また別の態様では、前記循環経路は、前記空調対象室の地下に下り勾配を付けて配設され、該経路上の下流側に設けた第二タンクを介して前記液状熱媒体を前記第一タンクへ送るように構成されてもよい。

さらに別の態様では、前記空調対象室は、空気圧で外形が保持される合成樹脂フィルムを外壁として多層に配してなる小屋内の作業空間であり、前記循環経路は、さらに、前記小屋の周縁に設けられるフィルム固定用基礎の内側を通るように配設されてもよい。

本発明によれば、地熱を利用した空気調和システムを低コストで設置し及び動作させることができる。

本発明の空気調和システムの構成要素を模式的に示す図である。 吸水経路の構造及び管路の接続方法の一例を示す図である。 空気調和システムを適用するビニールハウスの構造を簡潔に示す図である。 ビニールハウスに適用した空気調和システムの配置構成を上から見た状態を模式的に示す図である。 図４におけるＢ−Ｂ線断面を模式的に示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。 図１０における空気調和システムの断面を模式的に示す図である。 空気調和システムの変形例を示す図である。

以下、本発明の空気調和システム１として、園芸用又は農業用のビニールハウス２内の空調対象室３（以下、作業空間３と称する）の空気を調和するシステムの構成例について、図面を参照して説明する。

図１は、空気調和システム１の構成を模式的に示す。図１を参照するに当たり留意すべき点は、図１では、空気調和システム１で用いられる構成要素を概念的に示すにすぎず、各構成要素の位置関係は図２乃至５に示される点である。

空気調和システム１は、外気及び太陽光に晒されるビニールハウス２の作業空間３が、例えばそこで作業を行う者にとって高温又は低温になりすぎることを抑制するため、地熱を利用して作業空間３内の空気の湿度及び温度を作業者にとってより好適な状態に調整する。

かかる空気調和を行うため、空気調和システム１は、地下に埋設され、液状熱媒体（ここでは、水）を貯留して地熱を蓄えさせる第一タンク５と、作業空間３の空気を取り込んで第一タンク５へ送る吸気経路６と、第一タンク５から作業空間３の地下を通って第一タンク５に再び接続される循環経路７と、循環経路７から作業空間３へ配設され、作業空間３へ空気を送る排気経路８と、を含んで構成される。

第一タンク５は、全体又はその大部分（本実施形態では全体）が地下に埋設され、給水経路９から供給される水道水を貯留し、水と地中堆積物（例えば、土など）とを熱交換させることで、貯留する水に地熱を蓄えさせる。これにより、第一タンク５内の水は、季節を問わず、土中温度（例えば１５度程度）に近い温度に保たれる。

給水経路９からの第一タンク５への給水は、必ずしも継続的に行う必要性はなく、第一タンク５内の水が所定の水量（例えば、空気との熱交換を行うのに不十分な水量など）にまで減少した場合に行えばよい。かかる水量の調整は、水位を検知するセンサ及び電磁弁等の部材を用いて自動的に行ってもよい。

また、第一タンク５は、耐腐食性の高い金属（塗装した金属を含む）や樹脂等の材料で作られたものを用いればよく、コストが問題にならない場合には、熱伝導率のより高い材料で作られたものを用いるのが好ましい。

吸気経路６は、吸気口を成す一端が作業空間３内に配置され、他端が第一タンク５内の水中に配置されるように配設され、その経路上に設けられる送風機１１によって作業空間３の空気を吸気口から吸い込んで第一タンク５へ送る。本実施形態では、特に問題となる夏季における作業空間３の気温上昇を考慮し、吸気経路６の吸気口は、温度の高い空気の溜まり易い作業空間３内のより高い位置に設けられる。また、吸気経路６は、耐腐食性の高い金属（塗装した金属を含む）や樹脂等の材料で作られた公知の管材（例えば、硬質塩化ビニール管など）を用いて構成すればよい。

吸気経路６へ取り込まれた空気は、第一タンク５の底付近へ送出され、水を撹拌することによって、水と熱交換（間接的には、水を介して土と熱交換）される。これにより、夏季などにおいて作業空間３内の気温が土中温度より高い場合には、空気が第一タンク５内で冷やされ、冬季などにおいて作業空間３内の気温が土中温度より低い場合には、空気が第一タンク５内で温められる。

本実施形態では、作業空間３内の空気を吸気経路６へ効率的に取り込むため、作業空間３内において、吸気経路６の吸気口からできるだけ離れた位置（図示の例では、吸気経路６の吸気口と反対側の位置）に送風機１２が設けられる。これにより、吸気経路６の吸気口を作業空間３内に多数配置しなくても、作業空間３内の特に高い位置に滞留し易い、より高温な空気を満遍なく取り込むことができる。

循環経路７は、第一タンク５内の水及び空気を該経路の一方の側から送り出し、該経路内においても水と空気とを熱交換をさせたうえで、該空気を排気経路８へ供給し、水を第一タンク５へ再供給するように構成される。

かかる水と空気の流れを維持するため、循環経路７は、排気経路８との接続部のうち少なくとも下流側の最後の接続部（例えば、図１において左端の排気経路８との接続部）まで空気及び水を供給する前半部１４と、前半部１４から供給される少なくとも水を第一タンク５へ再供給する後半部１５とを含み、全体的に僅かな下り勾配を付けて構成される。

循環経路７の前半部１４は、第一タンク５の水中に配置され、循環経路７内へ水を供給するポンプ１６と、ポンプ１６によって供給される水及び吸気経路６から第一タンク５を介して供給される（第一タンク５から溢れ出る）空気を流す管路１７によって構成される。これにより、管路１７内においても、空気が水の上を流れることによって、空気と水との間で熱交換が行われる。

また、管路１７の上部（例えば、管路１７の断面を見た場合に、その上半分のうちのより上方の位置）には、間隔を適宜設けて排気経路８が接続され、第一タンク５側から供給される空気が排気経路８へと自然に供給される。なお、管路１７には、吸気経路６と同じ材質のものを用いることができる。

循環経路７の後半部１５は、吸水性に優れた多孔性物質で作られた吸水経路１９と、吸水経路１９の下流側で該吸水経路１９から流出する水を貯留する第二タンク２０と、第二タンク２０から第一タンク５へ水を送る管路２１によって構成される。なお、図１では、吸水経路１９は、便宜上、ハッチングを用いて示されている。

図２は、本実施形態で用いる吸水経路１９の構成及び管路１７の接続方法の一例を示す。吸水経路１９は、例えばセラミックやカーボンナノチューブ等の高い吸水性を持つ多孔性物質からなる複数の角材２５を断面凹形状となるように長尺に組み合わせて作られる本体２６と、本体２６の長手方向中心線に沿って形成された溝２７及び本体２６の上に敷き詰められる、同様の多孔性物質の破材（例えば、角材２５の破砕片など）２８とによって構成される。なお、図の例では、本体２６の形状を示すため、便宜上、破材２８の一部（図において本体２６の右上部分に敷き詰めた破材２８）を取り除いた状態を示す。

循環経路７の前半部１４の管路１７は、その端部を、例えば吸水経路１９の本体２６の長手方向中心線に沿って溝２７の端（図２では左下端）から差し込んだり、本体２６の一部に設けた切り欠き２９へ差し込む（図２では右下側から差し込む）などして、吸水経路１９に接続される。

これにより、循環経路７の前半部１４から供給される水は、先ず吸水経路１９（本体２６及び破材２８）に染み込んで緩やかに下流側へ流れ、染み込み切らなかった場合には、本体２６の溝２７内を下流側へ流れることができる。

また、管路１７の端部は、多孔性物質の破材２８に隠れるので、吸水経路１９の周囲に存する土などの地中堆積物が流入しないため、開口状態でも構わない。なお、管路１７の端部から多孔性物質の破材２８が侵入した場合でも、そもそも破材２８が水を通す（吸収する）ため、水の流れが妨げられるという問題は生じない。

再び図１を参照し、循環経路７の後半部１５の構成要素である第二タンク２０について説明する。第二タンク２０は、例えば第一タンク５と同じ材質で作られており、全体が地中に埋設され、吸水経路１９から供給される（溢れ出る）水を一旦貯留する。また、第二タンク２０は、後述の管路２１を介して第一タンク５と連通しているため、両タンク５，２０内の水位はほぼ等しくなる。

第二タンク２０への吸水経路１９の接続方法としては、例えば第二タンク２０に開口（例えば凹形状の開口）３０を設け、吸水経路１９の本体２６（図２）を差し込むことが考えられる。

管路２１は、第二タンク２０と第一タンク５との間に配設され、除菌効果を有するフィルタ３２を介して水を第二タンク２０から第一タンク５へ送る。管路２１は、吸気経路６や管路１７と同じ材質のものを用いることができる。また、フィルタ３２は、例えば、多孔質セラミックフィルタなどの無機材料を用いて作られる公知のフィルタを使用することができる。

次に循環経路７からビニールハウス２の作業空間３へ空気を送る排気経路８について説明する。排気経路８は、一端が循環経路７のうち前半部１４の管路１７に適宜の間隔を開けて接続され、他端がビニールハウス２の作業空間３内へ配設され、管路１７を流れる空気を作業空間３へ送る。排気経路８についても、吸気経路６や管路１６，１７と同じ材質のものを用いることができる。

また、排気経路８には送風機３５が設けられており、制御ケーブル１０を介して後述の気圧制御部５４によって動作が制御され、排気経路８を利用して所定のタイミングで作業空間３内へ勢いよく空気を送り込む。

次に図３を参照し、本実施形態の空気調和システム１を適用するビニールハウス２の構造を簡潔に示す。ビニールハウス２は、空気圧（詳細には、内側の空気圧を高めること）で外形が保持される合成樹脂フィルム（例えば、ポリ塩化ビニールフィルム）を外壁として多層に配してなる園芸用や農業用の作業小屋であり、本実施形態では二重構造の例を示す。

具体的には、ビニールハウス２は、空気（風）を送り込んでドーム状に膨らませることで外壁を成す合成樹脂製の外側フィルム３７及び内側フィルム３８と、ハウスの前後に一体ずつ設けられる出入口兼風除室３９，４０とを含んで構成される。一方の出入口兼風除室３９は、外側フィルム３７及び内側フィルム３８を膨らませるために用いられる送風機等の機械設備を制御する機器が収容された機械室（以下、「機械室３９」と称する。）として用いられる。

図３に示すように、ビニールハウス２の外側フィルム３７及び内側フィルム３８をドーム状に膨らませた場合、内側フィルム３８と地面との間にはドーム状の作業空間３が形成され、外側フィルム３７と内側フィルム３８の間には空気層４１が形成される。

また、外側フィルム３７及び内側フィルム３８の外側（表側）にはロープ４２が例えば格子状に固定され又は這わせてあり、ビニールハウス２の周縁の地中に設けられたフィルム固定用基礎４３に、ロープ４２のうちビニールハウス２の横手方向に設けられたロープ４３を連結することで、ビニールハウス２が地面に固定される。

具体的には、ロープ４２とフィルム固定用基礎４３は、係止具（例えば、ロープ４２に固定したリングと、フィルム固定用基礎４３に固定したフックなど（いずれも図示省略））を介して連結される。

また、外側フィルム３７及び内側フィルム３８の下端部をビニールハウス２の外周全長に亘って地中に埋め込む（より好ましくはフィルム固定用基礎４３に直接的に固定する）などして、作業空間３及び空気層４１を密閉状態としてもよい。また、この場合、作業空間３内の気圧Ｐ_０、空気層４１の気圧Ｐ_１、及び外気圧Ｐ_２の関係がＰ_０≧Ｐ_１≧Ｐ_２となるように、各フィルム３７，３８の張り具合を調整するのがよい。これにより、積雪や突風等の大きな圧力が外側フィルム３７に加わった場合でも、かかる圧力が空気層４１で分散されるため、内側フィルム３８はもちろん、外側フィルム３７でさえも、ほとんど振動せずに安定した状態が保持される。

図４は、ビニールハウス２に適用した空気調和システム１の配置構成を上から見た状態を模式的に示し、図５は、図４におけるＢ−Ｂ線断面を模式的に示す。

これらの図に示すように、本実施形態では、例えば第一タンク５及び第二タンク２０は、いずれも作業空間３の地下に埋設される。また、循環経路７は、ビニールハウス２の機械室３９付近の地下に設けられた第一タンク５から左右（図４上で左右）に一経路ずつ延び、ビニールハウス２の周縁に設けられたフィルム固定用基礎４３の内側を通るように配設される。本実施形態では、循環経路７は、例えばフィルム固定用基礎４３で囲われた土中に配設され、作業空間３の中央付近（縦方向中心線付近）の地中を通って第一タンク５へ水を再供給する。

より詳細には、循環経路７の管路１７は、図４に示すように、フィルム固定用基礎４３の内側で所定の間隔を開けて複数経路１７ａ〜１７ｆに分岐し、分岐した各経路１７ａ〜１７ｆが作業空間３の中央付近に埋設された吸水経路１９に接続される。

また、図５に示すように、循環経路７をフィルム固定用基礎４３の内側を通す構成とすることにより、ビニールハウス２の設置工事の際に、フィルム固定用基礎４３の設置工事と循環経路７の埋設工事とを一度に行えるため、工期及びコストの面で効率的に工事を行うことができる。

さらに、図４に示すように、ビニールハウス２は、作業空間３の気圧を検出するセンサＳ１と、空気層４１の気圧を検出するセンサＳ２と、作業空間３へ内側フィルム３８を膨らませるための空気を送り込む送風機５０と、空気層４１へ外側フィルム３７を膨らませるために空気を送り込む送風機５１と、センサＳ１，Ｓ２で検出した気圧が所定の条件に至った場合に送風機３５（図１）及び送風機５０，５１の起動・停止を制御する気圧制御部５４とを備える。なお、ビニールハウス２を密閉状態とする場合など、外気圧を検出してビニールハウス２内の気圧を調整する場合には、外気圧検出用のセンサを別途設けるものとする。

例えば、気圧制御部５４は、作業空間３又は空気層４１の空気が僅かに抜けた場合、すなわち作業空間３又は空気層４１の気圧の正常値からの減少幅が基準値を超えた場合には、対応する送風機５０，５１を起動し、作業空間３又は空気層４１のうち気圧の減少した空間へ空気を送り込む。

また、気圧制御部５４は、積雪や突風などの外的な要因で特に内側フィルム３８が急激に変形した場合、すなわち作業空間３の気圧の正常値からの上昇幅が基準値を超えた場合には、排気経路８に設けた送風機３５を起動させ、真上に向けて強い風を供給することで、内側フィルム３８を押し上げ、ビニールハウス２の外形を正常な状態に調整する。このように、緊急時には、複数の送風機３５から真上に向けて強い風を送ることにより、積雪や突風等の外的要因によってビニールハウス２が潰れるという従来の問題を解消することができる。
［動作例］

次に、本実施形態の空気調和システム１の動作について説明する。まず、空気調和システム１の起動準備として、吸水経路９から第一タンク５へ水が供給され、例えば管路１７へ一旦溢れさせる。これにより、溢れた水は管路１７及び吸水経路１９を通って第二タンク２０に貯留される。そして、両タンク５，２０に水がある程度溜まれば、給水経路９からの給水を停止し、空気調和システム１の起動準備が完了する。

起動準備が完了した後、作業空間３内の送風機１２、吸気経路１１に設けた送風機１１、及び第一タンク５内のポンプ１６を起動する。これにより、作業空間３の空気は、第一タンク５へ送り込まれ、第一タンク５内で水を撹拌しながら上昇することで熱交換され（冷やされ又は温められ）、第一タンク５から循環経路７の管路１７へと押し出される。

この空気は、ポンプ１６によって供給される水とともに循環経路７の管路１７を流れ、管路１７の先（例えば吸水経路１９）は空気が通れないため、自然に排気経路８へ流入して作業空間３へ再供給される。一方、ポンプ１６によって供給された水は、管路１７から吸水経路１９へ吸収され、第二タンク２０へゆっくりと流れ込み、管路２１を介して第一タンク５へ再供給される。

上記の一連の流れが連続的に繰り返されることにより、作業空間３の空気は、その温度が地中温度より高い場合には徐々に冷やされ、その温度が地中温度より低い場合には徐々に温められる。これにより、作業空間３が高温（例えば５０℃）となる夏季や、低温（例えば０℃）となる冬季でも、作業空間３内で快適に作業を行うことができる。

また、本発明の空気調和システム１は、高価な資材や大きな電力を必要とする機械設備を使用しないで設置できるため、設置コスト及びランニングコストを低く抑えることができる。

以上、実施形態の空気調和システム１について説明したが、本発明の構成は、前述の内容に限定されず、種々の態様に変形することができる。以下、本発明の変形例について説明する。なお、変形例を説明するに当たっては、前述の空気調和システム１及びその他の変形例における構成要素と共通の構成要素や同様の機能を持つ構成要素については、同じ名称又は同じ名称と符号が便宜的に用いられる場合がある。
［変形例］

図６は、本発明の空気調和システム６１の構成を模式的に示す。空気調和システム６１が前述の空気調和システム１（図１など）と異なる点は、例えば、
（１）空調対象室が建物６２の部屋６３である点、
（２）吸気経路６が部屋６３の天井付近の端から端（図では左端から右端）まで配設され、複数設けた吸気口から室内の空気を取り込む点、
（３）第一タンク５には、循環経路６５に溢れ出るほどの水位まで水が貯留されている点、
（４）循環経路６５が、ほぼ水平に配設された一連の管路で構成されている点、
（５）各排気経路６８の先端付近には、横方向（水平）に空気を送り出す排気口が複数設けられている点、及び、
（６）各排気経路６８には、気圧制御部５４（図１など）によって制御される送風機が設けられていない点、
である。

空気調和システム６１では、吸気経路６から第一タンク５へ送り込まれた空気は、水を撹拌し（水と熱交換し）ながら上昇し、フィルタ３２側へは流れられないため、循環経路６５の一方の側（図では第一タンク５の左側）へ流れる。また、循環経路６５を流れる空気は、排気経路６８との接続部を過ぎた後、フィルタ３２で堰き止められるため、自然に排気経路６８へ流入して部屋６３に再供給され、部屋６３の空気を調和する。さらに、第一タンク５からポンプ１６によって送り出される水は、空気と同様に循環経路６５の一方の側へ流れ、フィルタ３２を介して第一タンク５へ再供給される。その他の動作は、前述の空気調和システム１と同様である。なお、排気経路６８からの空気の排出量を大きくしたい場合は、排気経路６８に送風機を設けてもよい。このことは、送風機が設けられている排気経路を有する後述の各変形例においても同様である。

図７は、本発明の空気調和システム７１の構成を模式的に示す。空気調和システム７１では、例えば、
（１）循環経路７２を構成する管路１７及び吸水経路１９は、水平に連ねて配設されている点、及び、
（２）ポンプ７３が、管路１７の水中に設けられる点、
が具体的な変形箇所である。なお、ポンプ７３は、水中ポンプや脈動ポンプ等の液体を送出する公知のポンプを用いることができ、或いはプロペラ式等のファンを用いて水のみ又は可能であれば水と空気の両方を送り出すようにしてもよい。

図８は、本発明の空気調和システム８１の構成を模式的に示す。空気調和システム８１では、例えば、
（１）循環経路８２が、第一タンク５から第二タンク２０へ亘って下り勾配を付けて設けられる管路８３と、第二タンク２０と、第二タンク２０から第一タンク５へ水を送る管路２１とで構成されている点、及び、
（２）管路２１には、第二タンク２０から第一タンク５へ水を送るポンプ８５が設けられている点、
が特徴的な変形箇所である。なお、ポンプ８５は、プロペラ式等のファンを用いてもよい。

空気調和システム８１では、第一タンク５には循環経路８２の管路８３へ溢れ出るほどの水が貯留されており、ポンプ８５を作動することにより、第一タンク５から管路８３を下る水は、第二タンク２０を経由して第一タンク５へ再供給され、かかる水の循環が継続される。空気の流れについては、前述の例と同様である。

図９は、空気調和システム９１の構成を模式的に示す。この図に示すように、空気調和システム９１の循環経路９２は、第一タンク５から第二タンク２０へ下り勾配を付けて設けられる一連の管路８３と、第一タンク５の水を管路８３へ送り出すポンプ１６と、第二タンク２０と、第二タンク２０から第一タンク５へ水を送る管路２１とを含んで構成される。

また例えば、前述の各変形例の説明では、空気調和システム６１，７１，８１，９１を建物６２に適用しているが、空気調和システム１と同様に、ビニールハウス２（図３参照）などの園芸用又は農業用の小屋に適用してもよい。

また例えば、液状熱媒体は水道水に限られず、地下水や雨水など、空気調和システム１，６１，７１，８１，９１の設置現場にて継続的に利用可能な水を用いればよい。また、液状熱媒体は水に限られず、熱媒体として利用可能な公知の液体（粘度の比較的小さいものが好ましい）を用いることができる。なお、かかる液体には、水とその他の液体（不凍液など）とを混合したものも含まれる。

また例えば、空気調和システム１及び前述の各変形例では、第一タンク５及び循環経路７，６５，７２，８２，９２等の各構成要素は、例えば土等の地中堆積物中に配置されているが、かかる地中堆積物は、土に限られず、土砂、砂利、又は石で構成されてもよいし、その他公知の蓄熱材を用いて構成されてもよい。

また例えば、空気調和システム１における吸気経路６の吸気口は、図１，図４，図５に示すように、当該経路の他の部位とほぼ同径の開口となっているが、これに限られない。例えば、吸気経路６の作業空間３側の端部は、図１０及び図１１に示すように、作業空間３の最頂部付近までの所定の範囲（例えば、作業空間３の最頂部までの高さ１ｍ及び全幅に亘る範囲）に相当する大きさの吸気口１０１として構成してもよい。これにより、作業空間３内の上部に滞留する温度の比較的高い空気を吸気経路６へより確実に取り込むことができる。

また例えば、実施形態及び各変形例として説明した各空気調和システム１，６１，７１，８１，９１における循環経路７，６５，７２，８２，９２には、下流付近にフィルタ３２が設けられているが、水質を保ち得る他の手段を講じたり、水質変化が問題にならない場合には、必ずしも設ける必要はない。

また例えば、空気調和システム１（図１０）は、図１２に示すように変形させてもよい。具体的には、
（Ａ）吸気経路６及び排気経路８は、いずれも送風機１１，３５を備えておらず、吸気経路６の端部が第一タンク５内で液状熱媒体（水など）に浸かっていなくてもよく、
（Ｂ）吸気経路６上に一又は複数の発電機１０３を設けてもよく、
（Ｃ）外気を第一タンク５へ送る外気供給経路１０５を設けてもよい。

上記（Ａ）の変更点のうち、吸気経路６の端部を第一タンク５の液状熱媒体内に浸からせない構成は、吸気経路６が送風機１１を備えている場合にも適用可能である。また、かかる吸気経路６の配置構成に関する変更点及び上記（Ａ）〜（Ｃ）の各種変更点は、一種類のみを適用してもよいし、複数種類を組み合わせて適用してもよく、さらに空気調和システム１(図１，図１０)に対してのみならず、他の変形例として説明した空気調和システムに対しても、常識的な範囲で適用可能である。

上記（Ａ）の吸気経路６及び排気経路８が送風機１１，３５を備えていなくてもよい理由は、太陽光によって熱せられた作業空間３内の空気（特に上部付近の空気）は、温度上昇に伴って膨張して圧力が増大するため、送風機１１を特に備えていなくても、作業空間３内の唯一の空気の出口であり、且つより気圧の低い吸気経路６内へと勢いよく吸い込まれ、循環経路７及び排気経路８へと流れるからである。

具体的には、作業空間３よりも第一タンク５側のほうが気温が低いため、吸気経路６内の温度・気圧は作業空間３内より低くなり、吸気経路６の吸気口１０１付近では、作業空間３内の熱せられた空気の圧力に対し、負圧の状態となるため、空気が吸気経路６内へ流れ込むことになる。なお、作業空間３内には排気経路８の排気口が存するが、熱せられた空気は作業空間３内の上方へ移動するとともに、作業空間３内の下方の空気は温度が低い（すなわち圧力も低い）ため、排気経路８へ空気が流入することはない。これにより、吸気経路６から第一タンク５へ送り込まれる空気は、その勢いを保持したまま循環経路７及び排気経路８へと流れ、その間に液状熱媒体によって熱交換され（冷やされ又は温められ）たうえで、作業空間３へ再供給され、作業空間３内の空気を調和することができる。

また、上記（Ａ）の変更点とともに又は（Ａ）の変更点を適用しない構成において、吸気経路６の一部において、空気の通過する面積（以下、「通気面積」という。）を他の部位より小さくしてもよい。具体的には、通気面積は、孔を多数設けた板状部材を吸気経路６内（例えば、吸気口１０１付近など）に配置したり、内径のより小さい管材（これらの管材の束でもよい）を吸気経路６の一部として使用し又は吸気経路６内に固定するなどして、局所的に小さく構成することができる。これにより、吸気経路６の通気面積が全長に亘って均一な場合と比較して、通気面積の小さい箇所の前後で圧力差が生じるため、通気面積のより小さい箇所を通過する空気の速度を増大させることができる。

或いは、空気調和システム１及び前述の各変形例における吸気経路６において、その一部又は全長に亘り、螺旋状部材を配置するなどして、当該経路の内側を螺旋状に構成することにより、当該螺旋構造を有しない場合と比較して、吸気経路６に取り込まれる空気の量を大きくすることもできる。かかる構成は、前述の吸気経路６の通気面積を局所的に小さくする構成と組み合わせてもよい。

なお、上記（Ａ）の変更点のように、吸気経路６の端部が第一タンク５内で液状熱媒体（水など）に浸かっていない場合、第一タンク５の液状熱媒体内に散気装置１０７を配置し、作動させるのが好ましい。かかる散気装置１０７は、公知のものを採用すればよく、例えば、水中に微小な気泡を送り込んで水を攪拌することで、水分を含んだ空気を水上へ供給可能なものを用いることが考えられる。これにより、かかる水分を含んだ空気が循環経路７及び排気経路８を介して作業空間３へ供給され、作業空間３内の好適な温度調節が促進され（暑い場合には冷却され、寒い場合には温められ）るとともに乾燥を防ぐこと（湿潤状態を保つこと）ができる。

また、上記（Ｂ）のように、吸気経路６上に一又は複数の発電機１０３を設けた場合には、吸気経路６内へ勢いよく流れ込む空気の量・速度を利用して電気を生成することができる。なお、設置する発電機１０３は、管路の一部に適用可能な公知のものを採用すればよい。

また、上記（Ｃ）のように、外気を第一タンク５へ送る外気供給経路１０５を設け、例えば、作業空間３内の気温が作業者にとって高すぎる場合（例えば、４０℃以上の場合など）に、より低温（例えば３５度以下）の外気を第一タンク５へ供給することで、吸気経路６から流れ込む空気の熱交換が促進され、作業空間３内の空気調和を効率的に行うことができる。なお、外気供給経路１０５は、手動で又は温度差（外気温と作業空間３内の気温の差）に基づいて自動的（気圧制御部５４等の制御部によって自動的）に、送風動作を制御することが考えられる。また、外気供給経路１０５は、動作停止中は手動で又は自動的に遮断可能に構成するのが好ましい。具体的には、例えば気圧制御部５４は、作業空間３内の気温が所定温度（例えば３５℃）より高く、且つ外気温のほうが低い場合に、送風機（図示省略）を作動させ、第一タンク５へ外気を送り込むことが考えられる。

以上のように、本発明によれば、太陽光によって熱せられた空気の圧力上昇を利用して空気を循環させ、その空気と地熱とを熱交換（より詳細には、液状熱媒体を介して熱交換）させて作業空間３内を空気調和することができるだけでなく、発電をも行うことができる。また、吸気経路６及び排気経路８の一方又は両方に送風機を設けない場合には、空気調和システム１の運転中の電力消費量をきわめて小さく抑えることができる。すなわち、本発明によれば、太陽光及び地熱の持つ自然エネルギーを効率的に利用することができる。

なお、かかる効果は、空調対象室２の作業空間３が密閉状態である場合には、作業空間３内の上方に滞留する空気の高圧力状態が保持され易くなるため、より大きくなる。特に、図１，図３〜５において説明した二層構造のビニールハウス２において、作業空間３及び空気層４１を密閉状態にした場合、冬季でも、作業空間３内の空気が冷えにくくなるとともに、空気の循環及び地熱との熱交換によって、作業空間３の気温が地中温度（１５℃程度）よりも高くなることがあり、より好適な作業空間が得られる。

１，６１，７１，８１，９１…空気調和システム
２…ビニールハウス
３…作業空間
５…第一タンク
６…吸気経路
７，６５，７２，８２，９２…循環経路
８…排気経路
９…給水経路
１１，１２，３５…送風機
１４…前半部
１５…後半部
１６，７３，８５…ポンプ
１７，２１，８３…管路
１９…吸水経路
２０…第二タンク
２５…角材
２６…本体
２７…溝
２８…破材
２９…切り欠き
３０…開口
３２…フィルタ
３７…外側フィルム
３８…内側フィルム
３９…機械室
４０…出入口兼風除室
４１…空気層
４２…ロープ
４３…フィルム固定用基礎
６２…建物
６３…部屋
１０１…吸気口
１０３…発電機
１０５…外気供給経路
１０７…散気装置

Claims (4)

1. 地下に埋設され、液状熱媒体を貯留して地熱を蓄えさせる第一タンクと、
   空調対象室の空気を取り込んで前記第一タンクへ送る吸気経路と、
   前記第一タンクから前記空調対象室の地下を通って前記第一タンクに再び接続される循環経路と、
   前記循環経路から前記空調対象室へ配設され、該空調対象室へ空気を送る排気経路と、
   を含み、前記循環経路は、前記第一タンク内の液状熱媒体及び空気を該経路の一方の側から送り出し、該空気を前記排気経路へ供給し、前記液状熱媒体を前記第一タンクへ再供給するように構成される、ことを特徴とする空気調和システム。
2. 前記循環経路は、前記空調対象室の地下に水平に配設されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム
3. 前記循環経路は、前記空調対象室の地下に下り勾配を付けて配設され、該経路上の下流側に設けた第二タンクを介して前記液状熱媒体を前記第一タンクへ送る、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
4. 前記空調対象室は、空気圧で外形が保持される合成樹脂フィルムを外壁として多層に配してなる小屋内の作業空間であり、
   前記循環経路は、さらに、前記小屋の周縁に設けられるフィルム固定用基礎の内側を通るように配設される、請求項１に記載の空気調和システム。