JP5505837B2

JP5505837B2 - アース・ソーラーシステム（地下室対応型）

Info

Publication number: JP5505837B2
Application number: JP2010056192A
Authority: JP
Inventors: ▲高▼▲橋▼龍夫
Original assignee: 株式会社 ▲高▼▲橋▼監理
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011190961A

Description

本発明は、全熱交換型換気扇と、地下室の一部の空間を仕切り、温水蓄熱槽を設置した温水蓄熱槽空間を構築し、冬期には、太陽熱温水器で温められたお湯を風呂で利用した後、地下室内の温水蓄熱槽空間に設置した温水蓄熱槽に溜湯し、地下室内の温水蓄熱槽空間を暖めると共に、何れかの階層の全熱交換型換気扇から温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気を、温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給し、地下室内の弱温風の空気と混ぜ合わされ、その地下室内の空気をダクトを通じて各室に供給して弱温風運転を行うと共に、夏期には、温水蓄熱槽に風呂の残り湯を供給せず、全熱交換型換気扇から温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気を、温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給し、地中熱により冷やされた地下室内の空気と混ぜ合わされた後、地下室内の空気をダクトを通して各室に供給して弱冷風運転を行うための装置に関するものである。

従来の、小規模な住宅における室温調整は、夏期にはクーラーを使用し、冬期には電気、ガス、石油等のエネルギーを利用して冷暖房を行って来たが、近年では地球温暖化防止の観点から、エネルギー消費に伴うＣＯ２排出量の削減が急務となり、エネルギー消費量の削減や、さらに自然エネルギーへの代替が早急に望まれている。

これに伴い、自然エネルギーの利用手段として、現在、一般的に普及しているものは、太陽エネルギーを利用した、太陽熱温水器（熱効率５０〜６０％）と太陽光発電（変換効率１０〜１５％）があるが、いずれも、太陽エネルギーだけを利用する省エネ技術は天候に左右され易く、不安定な点から単独では利用が出来ず、他のエネルギーと兼用して利用されて来たため、なお一層の改良が求められている。

これに対して、地下４〜５ｍの地中は、年間を通じて安定した温度を保つことから、夏期は外気と比べて低温となり、冬期は外気と比べて暖温となる。そのため、従来からこのような地中熱を利用した設備は、大型の建物や公共設備等で実験的に施工されているが、その利用方法は、冬の間に自然界で出来た氷を保存しておき、その氷を夏期に地下に設けた蓄熱槽に移して冷水を作り、その冷水を各室に循環させて冷房を行うことが一般的であり、大掛かりな工事が必要となり、しかも、定期的に蓄熱層に氷を補充しなければならず、小規模な住宅用としては不向きであった。

さらに、地中熱を利用したヒートポンプ方式で、家庭内の給湯と、室内の冷暖房を行う方法も行われているが、水平ループ方式（地中に深さ１〜２ｍの堀を堀り、そこに採熱用パイプを這わせて埋設する）では、建て坪１００ｍ^２の住宅の熱源を得るために４００〜６００ｍの採熱用パイプを埋設することが必要であり、又、垂直ループ方式（地中に深さ５０〜１００ｍの井戸を堀り、そこに採熱用パイプを埋設する）では２本の井戸が必要となり、一般住宅用で３００〜５００万円の費用を要すると共に、ヒートポンプの稼動コスト（電気代）が、深夜電力を利用した電気温水器の約７５％かかるといった問題があった。

また、平成15年7月に建築基準法が改正され、「シックハウス対策」として、居室の24時間換気（１時間で居室体積の０．５回分を換気させる事）が義務づけられた。

そこで、本出願人は、特許文献１に記載された、建築基準法に対応できる「アース・ソーラーシステム(二層式)」を発明し出願した。この発明によれば、貯水タンクと、貯温水タンクの２つのタンクを地中に埋設し、その双方のタンク内に、外気取入口から各室の２４時間給気パイプに連通する熱交換パイプを配管し、貯水タンクを雨水又は地下水又は水道水で満たすと共に、貯温水タンクは太陽熱温水器からの温水で満たし、前記、熱交換パイプに設けた開閉バルブを操作する事により、夏期においては、冬期の冷たい外気で冷やしておいた貯水タンク内の冷水を利用して、外気を貯水タンク内の熱交換パイプを経由させ、暑い外気を冷やして各室に送り込むため、効率よく冷風運転を行うことが出来る。また、冬期においては、夏期の暑い外気で温めておいた貯水タンクの弱温水に冷たい外気を熱交換バイプを経由して暖めると共に、さらに太陽熱温水器を利用した、貯温水タンク内の温水中の熱交換パイプを経由するため、各室に温風を送り込むことが可能となる。
特願２００７‐４２８９５

しかしながら、本出願人の出願した特許においては、貯水タンクと貯温水タンクの２つのタンクを必要としたため、配管が複雑になり、開閉バルブの数も増え、高価格になると共に、施工するための工期も長く必要であった。

そこで、本出願人は、特許文献２に記載された、「アース・ソーラーシステム（一層式）」を発明し出願した。この発明によれば、建物の下部の地中に、建物の基礎部と一体に構成されたコンクリート製タンクを構築し、コンクリート製タンク内に熱交換パイプを配管し、コンクリート製タンク内を雨水、又は水道水、又は地下水で満たし、全熱交換型換気扇からの供給空気をコンクリート製タンク内の熱交換パイプに導き、夏期は、全熱交換型換気扇からの供給空気を、地中熱で冷やされたコンクリート製タンク内の水と、熱交換パイプとの間で熱交換して冷やした後、給気パイプを経由して各階に給気し、冬期は、太陽熱温水器からの温水を、コンクリート製タンク内に循環させて、コンクリート製タンク内を温水状態とし、全熱交換型換気扇からの供給空気を、コンクリート製タンク内の熱交換パイプに導き、コンクリート製タンク内の温水と、熱交換パイプとの間で熱交換して暖めた後、給気パイプを経由して各階に給気した事により、各室に温風を送り込むことが可能となる。
特願２００８‐１３４７８３

しかしながら、本出願人の出願した特許文献２の発明においても、コンクリート製タンクを必要としたため、高価格になると共に、施工するための工期も長く必要であった。

そこで、本出願人は、特許文献３に記載された、「アース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）」を発明して出願した。この発明によれば、建物の基礎部に外部との通気口を設置せず、１階床下内部の空気を外気と遮断して密封状態とし、建物の室内に取付けた全熱交換型換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の１階床下内部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に成形した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸い込まれ、その地中熱回収パイプに吸い込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められると共に、さらに、１階床下部に設けた温水蓄熱槽に太陽熱温水器で温めた温水を循環させて１階床下内部の空気を暖め、また、夏期は１階床下部に設けた温水蓄熱槽に太陽熱温水器からの温水を循環させず、地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下内部に供給され、その１階床下の空気をダクトを通して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気を各室天井に設けたガラリより室内に供給した事により、冬期には弱暖房された暖かい空気を各室に供給すると共に、夏期には弱冷風された涼しい空気を各室に送り込むことが可能となった。
特願２００９‐１５８８６３

しかしながら、本出願人の出願した特許文献３の発明においても、雨や曇りの日が続いた場合、太陽熱温水器のお湯の温度が上がらず、雨や曇りの日と、晴天の日の温度差が大きいといった問題が発生した。さらに、地下室付の住宅に対しては、１階床下部に設置する温水蓄熱槽のスペースの問題や、地中熱回収パイプを設置する場所の問題等、多数の問題が生じ、特許文献３のアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）を地下室付の住宅に対応させる事は事実上不可能であった。

また、従来より地中熱交換機を利用した建物の空調換気システムとして知られている、特許文献４に記載したジオパワーシステムの場合は、冬期において、地中熱だけでは暖房効果（地下５ｍでも地中温度は約１８度前後だから、外気を地中熱により暖めても、それ以下の温度にしかならない）が低く、さらに価格が高く、一般住宅に施工する場合はコストの面で問題があった。
特開２００７‐３０３６９３

さらに、太陽エネルギーを利用するソーラーシステムとして知られている、特許文献５に記載したＯＭソーラーの場合、雨や曇りの日が続いた場合には暖房効果が下がるため補助暖房装置が必要になるといった問題と、さらに、夏期においては冷風運転が出来ないといった欠点があった。
特開平０８‐００５１６１

本発明は、このような、従来の欠点に鑑みて、自然との調和を図る事を目的とし、石油、ガス、電気等の人工エネルギーの浪費を抑え、太陽熱や、風呂の温かい残り湯や、地中の地熱を有効に利用して、住宅の室温調整を行うものであり、エネルギーコストが低く、構造が簡単な冷暖房装置を提供する事を課題とする。

本出願人の出願した特許文献１、特許文献２、特許文献３による発明では、上記のような問題が発生したため、当社では、新たに、冬期において、風呂の残り湯を、地下室の温水蓄熱槽空間に設置された温水蓄熱槽に流して温水蓄熱槽に温かい風呂の残り湯を溜湯させた装置を発明すると同時に、新製品の発売に踏み切る事とした。

かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、建物の、各階の室内に取付けた全熱交換型換気扇が室内側に供給する新鮮な外気の、何れかの階層からの外気を地下室に送り込むと共に、地下室の天井梁に囲まれた天井空間の、天井梁の下面と同一面になるように構成した温水蓄熱槽空間の温水蓄熱槽床の上面に、長方形の２枚の塩化ビニールシートの端部を溶着して水枕状に形成し、上面の塩化ビニールシートに風呂の残り湯の温水取入口と排水口のための穴を開け、その穴位置に合わせて、中央部に穴を開けた縦２０ｃｍ、横２５ｃｍの塩化ビニールシートを溶着し、さらに中央部の穴に、温水取入口の入口の高さと排水口の出口の高さが、温水蓄熱槽に風呂の残り湯が満タン状態になるまで流入された状態で、上面の塩化ビニールシートの上部より１５ｃｍ高くなるように、温水取入口と排水口を塩ビ管で形成して塩ビ溶接し、排水口の排水取込口を温水蓄熱槽の底部に配置した温水蓄熱槽を設置し、冬期には、その温水蓄熱槽に太陽熱温水器で温められた温水を風呂で使用した後、温かい風呂の残り湯を風呂に取付けた残り湯パイプ用の排水栓を抜き、温水蓄熱槽の中に流して溜湯させる事により温水蓄熱槽空間の空気が暖められると共に、このようにして暖められた温水蓄熱槽空間に、別の階層の全熱交換型換気扇から室内側に供給される新鮮な外気を送り込む事により、その温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気は、風呂の残り湯が溜湯された温かい温水蓄熱槽空間により暖められ、暖められた外気は温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給され、地中熱により暖められた地下室内の空気と混ぜ合わされた後、各階天井内部に設けられたダクトの送風機を作動させる事により、地下室からダクトを経由して各階の天井内部に送られ、天井に設けたガラリより室内に供給されて室内を暖めると共に、夏期においては、温水蓄熱槽に風呂の残り湯を供給せず、全熱交換型換気扇から温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気を、温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給し、地中熱により冷やされた地下室内の空気と混ぜ合わされた後、各階天井内部に設けられたダクトの送風機を作動させる事により、地下室からダクトを経由して各階の天井内部に送られ、天井に設けたガラリより室内に供給されて各室を冷やした事を特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、冬期においては、太陽熱温水器からのお湯をお風呂で利用した後、地下室の一部の空間に設けられた温水蓄熱槽空間の中の温水蓄熱槽に流して溜湯したため、雨や曇りが続いた場合においても、温水蓄熱槽空間を暖かく保つ事が可能となり、これまで排水溝に流していた温かい風呂の残り湯のエネルギーを再利用する事が可能となり、ＣＯ２の削減と省エネに貢献する事が出来るようになった。さらに、全熱交換型換気扇から室内側に供給される外気を、建物の階層別に、地下室と温水蓄熱槽空間の、それぞれに送り込み、地中熱により暖められた地下室内の全熱交換型換気扇からの空気と、温水蓄熱槽空間の中の温水蓄熱槽により暖められた弱温風が、地下室内で混ぜ合わされて各居室に供給される事により、地下室全体を地中熱を回収するための蓄熱層空間として利用する事が可能となり、安価で簡単な設備で、お風呂の残り湯の熱と地中熱を回収して利用する事が可能となった。

以下、この発明の実施の形態１について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１及至図６には、この発明の実施の形態を示す。

図１は、本発明の太陽熱温水器と温水蓄熱槽と全熱交換型換気扇を利用した、地下室付住宅の分解解説図である。以下に、太陽熱と地中熱を利用した冷暖房システムを説明する。

図１は、本発明のアース・ソーラーシステム（地下室対応型）を分かり易く説明するため、アース・ソーラーシステム（地下室対応型）を組み込んだ地下室付住宅１を分解解説図で示したものである。屋根３の上に太陽熱温水器２を設置すると共に、地下室内部１８には仕切壁２４で囲われた温水蓄熱槽空間３５を構築し、温水蓄熱槽空間３５には温水蓄熱槽１４が設置され、この温水蓄熱槽１４には風呂２６の残り湯を供給するための残り湯パイプ３１が配管され、さらに、その温水蓄熱槽空間３５には、何れかの階層に設置された全熱交換型換気扇４からの外気（室外側吸込空気）を外気導入ダクト３０を経由して送り込むと共に、温水蓄熱槽空間３５に送り込まれた外気（室外側吸込空気）はガラリ１５から矢印２２方向に送られ、地下室内部１８に供給される。さらに、地下室内部１８に対しても、別の階層に設置された全熱交換型換気扇５からの外気（室外側吸込空気）を外気導入ダクト２７を経由して送り込む。このようにして地下室内部１８に送り込まれた、全熱交換型換気扇４、全熱交換型換気扇５からの外気（室外側吸込空気）はダクトスペース９に設けられたガラリ１０から吸い込まれて給気ダクト８を経由して各居室に供給される。

このように構成されたアース・ソーラーシステム（地下室対応型）は、太陽熱温水器２で温められた温水が温水パイプ２８を経由して風呂２６に給湯され、さらに、風呂２６で利用された後の温かい残り湯は、風呂２６に備え付けられた残り湯パイプ３１用の風呂に設置された排水栓（図示せず）を抜く事により、残り湯パイプ３１を経由して温水蓄熱槽１４に流され溜湯される。

以上のような構成において、図２により夏期における各室の冷風運転について説明する。

最初に、全熱交換型換気扇６５から室内側に供給される外気（室外側吸込空気）を地下室内Ａに給気する方法について説明する。１階室内Ｂの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇６５に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇６５が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇６５の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト６６を経由して地下室内Ａに導かれる。同様にして、２階室内Ｃの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇１０３に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇１０３が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇１０３の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト９５を経由して温水蓄熱槽空間７７に導かれる。さらに、３階室内Ｄの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇１０６に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇１０６が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇１０６の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト９９を経由して温水蓄熱槽空間７７に導かれる。

このようにして、全熱交換型換気扇６５、全熱交換型換気扇１０３、全熱交換型換気扇１０６を使用する事により、夏期における涼しい室内の空気を、外の暑い外気と入れ替える（換気する）際に、室内温度の上昇を最小限に抑える事が可能となる。

続いて、このようにして地下室内Ａに導入された全熱交換型換気扇６５からの外気（室外側吸込空気）が、どのようにして地下室内Ａで弱冷風になるかを説明する。当社で施工する地下室は、地下室の床面と天井スラブの高さを、標準仕様では２．８メートルとしているため、標準的な地下室を施工する場合、地下室が地表面から立ち上がっている部分を差引くと、地表面から耐圧盤（当社の場合は耐圧盤の厚さは約３００ｃｍ）の下面までの深さは、概ね２．８メートルとなる。ちなみに、東京都足立区の、当社ショールーム（地下室付）では、毎日、地中深さ１メートル、３メートル、５メートルの３箇所の地中温度を測定しているが、その測定結果によると地中３メートルの温度は、４月に最低温度の１４．７℃となり、１０月に最高温度の２０．６℃となる。外気の最低気温（２月頃）に対して地中の最低温度が４月にずれ込むのは、地表面の温度が地中に浸透するのに時間がかかるためです。夏期の場合も同様です。ちなみに、東京都台東区の、当社ショールーム（地下室付）の、８月の地中３メートルの温度は約１９℃である。このように、夏の外気温度に対して夏の地中３メートルの温度は低いため、地下室の冷えた躯体コンクリートにより地下室内Ａの空気も冷やされる。このため、全熱交換型換気扇６５から外気導入ダクト６６を経由して地下室に供給された外気（室外側吸込空気）は、地下室内Ａの空気と混ぜ合わされ弱冷風となる。同様に、全熱交換型換気扇１０３、１０６から外気導入ダクト９５、９９を経由して温水蓄熱槽空間７７に供給された外気（室外側吸込空気）は、ガラリ７２から矢印７５方向の地下室内Ａに供給され地下室内Ａの空気と混ぜ合わされ弱冷風となる。

このように地下室内Ａで冷やされた外気（室外側吸込空気）は、送風機４７を作動させる事によりダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト５０を経由して３階天井裏１００に供給され、ガラリ４９、ガラリ１０２より３階室内Ｄに給気されて３階室内Ｄを冷やす。同様にして、送風機５４を作動させる事により、地下室内Ａで冷やされた外気（室外側吸込空気）は、ダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト５５を経由して２階天井裏９７に供給され、ガラリ５３、ガラリ９８より２階室内Ｃに給気されて２階室内Ｃを冷やす。同様にして、送風機５９を作動させる事により、地下室内Ａで冷やされた外気（室外側吸込空気）は、ダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト６１を経由して１階天井裏９３に供給され、ガラリ５８、ガラリ９４より１階室内Ｂに給気されて１階室内Ｂを冷やす。

なお、夏期においては、温水蓄熱槽空間７７に設置した温水蓄熱槽７６には風呂の残り湯を供給せず、夏期においては温水蓄熱槽７６は利用しない。

続いて、図３で示す、冬期における各室の弱温風運転について説明する。

最初に、全熱交換型換気扇６５から室内側に供給される外気（室外側吸込空気）を地下室内Ａに給気する方法について説明する。１階室内Ｂの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇６５に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇６５が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇６５の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト６６を経由して地下室内Ａに導かれる。

このようにして地下室内Ａに供給された外気（室外側吸込空気）は、前記、東京都足立区の、当社ショールーム（地下室付）で説明したように、当社ショールーム（地下室付）の２月の地中３メートルの温度は約１６℃で、外気に比べて暖かいため、地下室の躯体コンクリートが温められると共に、地下室内Ａの空気も温められる。このため、全熱交換型換気扇６５から外気導入ダクト６６を経由して地下室に供給された外気（室外側吸込空気）は、地下室内Ａの空気と混ぜ合わされ弱温風となる。

さらに、２階室内Ｃの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇１０３に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇１０３が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇１０３の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト９５を経由して温水蓄熱槽空間７７に導かれる。さらに、３階室内Ｄの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は、全熱交換型換気扇１０６に吸い込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇１０６が排気する室内の空気（室内側吐出空気）と、室内に給気する外気（室外側吸込空気）とが全熱交換型換気扇１０６の中で熱交換されると共に、吸い込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト９９を経由して温水蓄熱槽空間７７に導かれる。

このようにして、全熱交換型換気扇６５、全熱交換型換気扇１０３、全熱交換型換気扇１０６を使用する事により、冬期における室内の暖かい空気を、外の冷たい外気と入れ替える（換気する）際に、室内温度が下がるのを最小限に抑える事が可能となる。ちなみに三菱電機株式会社のホームページでは、ロスナイ（全熱交換型換気扇）の熱交換機能を、「外気温度０℃、室内温度２０℃、温度交換効率７５％の場合」、室内温度２０℃の空気をロスナイ（全熱交換型換気扇）で換気した場合、外気（０℃）の空気の温度は熱交換機の働きで１５℃となって室内に給気（新鮮空気）されると説明している。

さらに、冬期では太陽熱温水器４４で温められた温水を風呂８９で使用した後、風呂８９で利用された後の温かい残り湯は、風呂８９に備え付けられた、温水蓄熱槽７６に残り湯を供給するための、残り湯パイプ１１１用の排水栓（図示せず）を抜く事により、残り湯パイプ１１１を経由して温水蓄熱槽７６に流され溜湯される。このようにして温水蓄熱槽７６に溜湯された温かい風呂８９の残り湯は温水蓄熱槽空間７７の空気を暖める。なお、温水蓄熱槽７６から溢れ出る、温水蓄熱槽７６の底部の冷めた風呂の残り湯の排水は排水パイプ１１３を経由して矢印１１４方向に流れ排水溝８１に排水される。

このようにして、太陽熱温水器４４で温められた温水を風呂８９で使用した後に、風呂８９で利用された後の温かい残り湯を、地下室の温水蓄熱槽空間７７に設置した温水蓄熱槽７６に流して溜湯させる事により、全熱交換型換気扇１０３、１０６から温水蓄熱槽空間７７に供給された外気（室外側吸込空気）は、温水蓄熱槽９４に溜湯された温かい風呂の残り湯により、さらに暖められ、温水蓄熱槽空間７７に設けたガラリ７２から地下室内Ａに供給される。このようにして地下室内Ａに供給された弱温風の空気は地下室内Ａの空気と混ぜ合わされ、地下室内Ａの空気を、さらに暖める。そして、このように地下室内Ａで暖められた外気（室外側吸込空気）は、送風機４７を作動させる事によりダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト５０を経由して３階天井裏１００に供給され、ガラリ４９、ガラリ１０２より３階室内Ｄに給気されて３階室内Ｄを暖める。同様にして、送風機５４を作動させる事により、地下室内Ａで暖められた外気（室外側吸込空気）は、ダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト５５を経由して２階天井裏９７に供給され、ガラリ５３、ガラリ９８より２階室内Ｃに給気されて２階室内Ｃを暖める。同様にして、送風機５９を作動させる事により、地下室内Ａで暖められた外気（室外側吸込空気）は、ダクト吸込口７３から矢印７１方向に吸い込まれ、給気ダクト６１を経由して１階天井裏９３に供給され、ガラリ５８、ガラリ９４より１階室内Ｂに給気されて１階室内Ｂを暖める。

このように、冬期においては、太陽熱温水器４４で温められた温水を風呂８９で使用した後、風呂８９で利用された後の温かい残り湯を、地下室の温水蓄熱槽空間７７に設置した温水蓄熱槽７６に流して溜湯させる事により、曇りや雨の日が続いた場合でも、風呂８９で利用された後の温かい残り湯を温水蓄熱槽７６に流して溜湯させる事により、地下室内Ａの空気を暖める事が可能となる。

図４は、本発明における地下室付住宅４１を、次世代省エネタイプの断熱で構成した状態を示す。屋根の断熱に関しては、屋根断熱材１２０（一般的には、厚さ１６０ｍｍの発泡ウレタン）を屋根内側に施工する。外壁の断熱に関しては、外壁断熱材１２１（一般的には、厚さ７５ｍｍの発泡ウレタン）を外壁内側に施工する。窓のサッシに関しては、各社から発売されている断熱等級４（次世代省エネタイプ）の断熱サッシ１２２を使用する。基礎の断熱に関しては、基礎外断熱材１２３（一般的には、厚さ５０ｍｍの発泡スチロール板）を基礎コンクリートの外側に施工する。なお、地下室の外壁の外側に施工する基礎外断熱材１２３は、地表面から約１０ｃｍの深さまで施工する。その理由は、地下室の外壁全体に基礎外断熱材１２３を施工した場合、地下室コンクリートに地中熱が伝わりにくくなるためです。但し、ここに書かれた断熱材の種類と材質に関しては、例えば、発泡スチロール板であっても、密度の違いにより断熱効果に変化が生じるため、同一メーカーであっても、密度により厚さが変わる場合もある。

本発明における地下室付住宅４１の断熱に関しては、最大限の省エネ効果を得るためにも、図４で説明した次世代省エネタイプの断熱を施工する必要がある。

図５は、温水蓄熱槽１３１の正面図、平面図、Ａ‐Ａ断面図、Ｂ‐Ｂ断面図である。温水蓄熱槽１３１は、長方形に切断された２枚のゴム状シート（塩化ビニールシート等）の端部を溶着し、水枕状に構成される。上部に使用する上面ゴムシート１３２には取入口１３８、排水口１３５のための穴（図示せず）を開け、さらに、ゴム状のシートを四角形状に切断（約２０ｃｍ×約２５ｃｍの大きさに切断）して中央部に風呂の残り湯の温水取入口の穴（図示せず）を開けて溶着部１３７を作成し、溶着部１３７に塩ビ管で製作した取入口１３８を塩ビ溶接すると共に、同様に、ゴム状のシートを四角形状に切断（約２０ｃｍ×約２５ｃｍの大きさに切断）して中央部に排水口の穴（図示せず）を開けて溶着部１３４を作成し、溶着部１３４に塩ビ管で製作した排水口１３５を塩ビ溶接し、上面ゴムシート１３２に開けられた穴位置（図示せず）に合わせて、溶着部１３７、溶着部１３４を溶着して取り付ける。なお、現在では砂漠や高地に人造湖等を造る際に、砂漠や高地等に大きな穴を掘り、その穴の底面にゴムシートを敷き詰め、そのゴムシート同士を溶着して一枚の大きな防水シートに加工して水を貯める事も行われており、本発明のような温水蓄熱槽をゴムシートで作製した場合においても、長期の耐久性が保たれる。

このようにして取付けた取入口１３８から温水蓄熱槽内部１４４への入口は、Ｂ‐Ｂ断面図で示すように、風呂の残り湯は、取入口１３８から溶着部１３７の直ぐ下に取付けられた固定部１４６をへて矢印１４５方向で示すように温水蓄熱槽内部１４４に流れ込み、温水蓄熱槽内部１４４の上側に温かい風呂の残り湯が溜湯される。このように温水蓄熱槽内部１４４に残り湯が供給された場合、温水蓄熱槽内部１４４の上部が温かく保たれ、温水蓄熱槽内部１４４の下部は、上部に比べて温度が低い状態となる。

また、温水蓄熱槽内部１４４から排水される冷めた風呂の残り湯は、Ａ‐Ａ断面図で示すように、排水取込口１４９から曲げ加工された排水パイプ配管１４８により排水口１３５まで配管され、温水蓄熱槽内部１４４の冷めた風呂の残り湯は、温水蓄熱槽内部１４４の下部の排水取込口１４９から矢印１５０方向に吸い込まれ、排水パイプ配管１４８を経由して排水口１３５から排水される。なお、風呂の残り湯を流入する温水蓄熱槽１３１に取付ける取入口１３８の入口の高さと、冷えた風呂の残り湯が温水蓄熱槽１３１から排出される排水口１３５の出口の高さは、温水蓄熱槽１３１がゴム状のシートで製作されるため、温水蓄熱槽１３１に風呂の残り湯が流入される事により、温水蓄熱槽１３１が水枕状に膨らむため、温水蓄熱槽１３１に風呂の残り湯が満タン状態になるまで流入された状態で、温水蓄熱槽１３１の上面ゴムシート１３２の最上部位置より上部（上面ゴムシート１３２の上面より、約１０〜約２０ｃｍ高くなるのが良い）になるように構成されなければならない。

このように温水蓄熱槽１３１を構成する事により、毎日、温かい風呂の残り湯が温水蓄熱槽１３１に供給され、雨や曇り日が続いた場合でも、地下室内の空気を暖める事が可能となる。さらに、排水取込口１４９を温水蓄熱槽内部１４４の底部に設置したため、風呂の残り湯の中に含まれる、温水蓄熱槽内部１４４の底部に蓄積する湯あか等を、冷めた風呂の残り湯と一緒に容易に排出する事が可能となる。

図６は、図５で説明した温水蓄熱槽が、どのような状態で地下室の温水蓄熱槽空間１７５に設置されるか示す。温水蓄熱槽空間１７５は、地下室内の空間として違和感が無いように、天井梁１７６の下面と同一面になるように温水蓄熱槽床１７４が構成され、温水蓄熱槽１７７は地下室内Ａの天井梁１７６に囲まれた天井空間に設けられた温水蓄熱槽空間１７５の温水蓄熱槽床１７４の上面に設置されると共に、その温水蓄熱槽１７７に対して、風呂１６１に設置されている温水蓄熱槽用の排水栓（図示せず）を抜く事により、風呂１６１の残り湯が残り湯パイプ１８２を経由して矢印１７２方向に送られ温水蓄熱槽１７７に溜湯されると共に、温水蓄熱槽１７７から溢れ出る冷めた風呂の残り湯は排水パイプ１７１を経由して矢印１７０方向から排水溝１６５に排水される。

以下、この発明の実施の形態２について説明する。
［発明の実施の形態２］

図７は、太陽熱温水器１８６に太陽熱温水器接続ユニット１９３を接続した場合の断面図である。給水管１９８より矢印１９６方向から矢印１８８方向に送られた水は、太陽熱温水器１８６の中で温められる。太陽熱温水器１８６の中で温められた温水は、温水パイプ１９２を矢印１８７方向から矢印１９０方向に送られて、太陽熱温水器接続ユニット１９３の中で給水管１９８から供給される水と混ぜ合わされて温度調整され、さらに風呂給湯器１９５を経由して風呂に給湯される。

太陽熱温水器接続ユニット１９３を使用するメリットは、雨や曇りの日が続いた場合、太陽熱温水器１８６の温度が風呂のお湯の適温まで達しない場合、太陽熱温水器１８６の温水は風呂給湯器１９５で加熱されて風呂に供給する事が可能となる。これらの太陽熱温水器接続ユニット１９３は、株式会社ノーリツ、リンナイ株式会社、株式会社長府製作所等の会社より発売されている。その他の、全熱交換型換気扇や、温水蓄熱槽空間の構造、さらに温水蓄熱槽空間に設置する温水蓄熱槽の構造、給気ダクトの構造に関しては、実施の形態１で説明した内容と同一である。

以上、実施の形態１、２に基づいて、本発明に係るアース・ソーラーシステム（地下室対応型）について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。

図１において、太陽熱温水器２からの温水を貯留するための温水蓄熱槽１４の形状は立方体で描かれているが、この形状に限らず残り湯パイプ３１と排水パイプ３３との間を、長い塩ビパイプや、簡単に曲げて施工する事が可能なリブパイプ等を接続して温水蓄熱槽を構成する事も可能である。このような材質を使用して温水蓄熱槽を構成する事により、地下室の天井梁の高さが低い場合においても、簡単に温水蓄熱槽を構築する事が出来る。また、温水蓄熱槽の材質に関しても、この発明の実施の形態では、安価に作製するためゴム状としているが、耐久性を考えた場合にはＦＲＰ製の温水蓄熱槽、さらに、ステンレス等の金属で温水蓄熱槽を構成する事ももちろん可能である。

図１及至図３において、太陽熱温水器２、太陽熱温水器４４は太陽光の集熱板と貯湯槽が一体となった形式のもので説明したが、この形式に限らず、太陽光の集熱板と貯湯槽が分離され、太陽光の集熱板が屋根に設置されると共に、貯湯槽が地表面に固定されたタイプの太陽熱温水器を使用する事も可能である。

図２及至図４において、外気導入ダクト６６、９５、９９、給気ダクト５０、５５、６１の配管スペースは、壁内、床内、天井内、又は専用配管スペースにこだわらず、最適な位置に配管される事は、当然である。

図６において、１階に設置するユニットバスを、バリアフリー対応にする場合には、ユニットバスを設置する部分について、地下室の天上スラブを掘り込むように下げなければならない。このような場合には、天井スラブを下げた部分を温水蓄熱層空間として利用し、その温水蓄熱槽空間に温水蓄熱槽を設置して、風呂の残り湯を温水蓄熱槽に流して溜湯すると共に、温水蓄熱槽空間の下部にガラリを設けて、全熱交換型換気扇から供給される温水蓄熱槽空間の空気を、地下室に供給する事も可能である。このように構成する事により、温水蓄熱槽空間が温められ、その事により浴室を暖める事が可能となる。

この発明の実施の形態については、一般的な住宅に関して説明してきたが、建築する住宅の種類に関しては、鉄骨住宅、ＲＣコンクリート住宅等にも応用出来ることは、当然である。

この発明の実施の形態１に係るアース・ソーラーシステム（地下室対応型）の分解図である。同実施の形態に係る、夏期における住宅断面図の全熱交換型換気扇と地下室を利用したアース・ソーラーシステム（地下室対応型）の弱冷風システム図である。同実施の形態に係る、冬期における住宅断面図の全熱交換型換気扇と地下室と太陽熱温水器を利用したアース・ソーラーシステム（地下室対応型）の弱温風システム図である。同実施の形態に係る、地下付住宅に、屋根断熱材、外壁断熱材、断熱樹脂サッシ、基礎外断熱材を施工した状態の断面図である。同実施の形態に係る、温水蓄熱槽の正面図、平面図、断面図である。同実施の形態に係る、風呂と温水蓄熱槽と、その風呂と温水蓄熱槽とを配管している配管図である。この発明の実施の形態２に係る、太陽熱温水器に太陽熱温水器接続ユニットを接続した場合の断面図である。

Ａ地下室内
Ｂ１階室内
Ｃ２階室内
Ｄ３階室内
１地下室付住宅
２太陽熱温水器
３屋根
４全熱交換型換気扇
５全熱交換型換気扇
６地下室
７矢印
８給気ダクト
９ダクトスペース
１０ガラリ
１１矢印
１２地表面
１３階段
１４温水蓄熱槽
１５ガラリ
１６地下室スラブ
１７地下室耐圧盤
１８地下室内部
１９天井梁
２０地下室外壁
２１矢印
２２矢印
２３排水溝
２４仕切壁
２５排水パイプ
２６風呂
２７外気導入ダクト
２８温水パイプ
２９水栓
３０外気導入ダクト
３１残り湯パイプ
３２矢印
３３排水パイプ
３４排水溝
３５温水蓄熱槽空間
４１地下室付住宅
４２屋根
４３太陽
４４太陽熱温水器
４５矢印
４６矢印
４７送風機
４８矢印
４９ガラリ
５０給気ダクト
５１矢印
５２矢印
５３ガラリ
５４送風機
５５給気ダクト
５６矢印
５７矢印
５８ガラリ
５９送風機
６０矢印
６１給気ダクト
６２矢印
６３１階床下
６４地下室スラブ
６５全熱交換型換気扇
６６外気導入ダクト
６７地表面
６８矢印
６９地下室外壁
７０地下室耐圧盤
７１矢印
７２ガラリ
７３ダクト吸込口
７４仕切壁
７５矢印
７６温水蓄熱槽
７７温水蓄熱槽空間
７８温水蓄熱槽床
７９矢印
８０排水パイプ
８１排水溝
８２給水管
８３矢印
８４矢印
８５開閉バルブ
８６矢印
８７矢印
８８矢印
８９風呂
９０蛇口
９１水栓
９２矢印
９３１階天井裏
９４ガラリ
９５外気導入ダクト
９６矢印
９７２階天井裏
９８ガラリ
９９外気導入ダクト
１００３階天井裏
１０１矢印
１０２ガラリ
１０３全熱交換型換気扇
１０４温水パイプ
１０５給水パイプ
１０６全熱交換型換気扇
１０７矢印
１０８矢印
１１１残り湯パイプ
１１２矢印
１１３排水パイプ
１１４矢印
１２０屋根断熱材
１２１外壁断熱材
１２２断熱サッシ
１２３基礎外断熱材
１２４１階床下
１２５１階天井裏
１２６２階天井裏
１２７３階天井裏
１３１温水蓄熱槽
１３２上面ゴムシート
１３３下面ゴムシート
１３４溶着部
１３５排水口
１３６溶着部
１３７溶着部
１３８取入口
１３９矢印
１４０矢印
１４１矢印
１４２矢印
１４３矢印
１４４温水蓄熱槽内部
１４５矢印
１４６固定部
１４７固定部
１４８排水パイプ配管
１４９排水取込口
１５０矢印
１６０温水パイプ
１６１風呂
１６２矢印
１６３排水パイプ
１６４矢印
１６５排水溝
１６６地下室外壁
１６７地下室耐圧盤
１６９矢印
１７０矢印
１７１排水パイプ
１７２矢印
１７３下面ゴムシート
１７４温水蓄熱槽床
１７５温水蓄熱槽空間
１７６天井梁
１７７温水蓄熱槽
１７８１階床
１８０地下室スラブ
１８１上面ゴムシート
１８２残り湯パイプ
１８３矢印
１８４蛇口
１８５水栓
１８６太陽熱温水器
１８７矢印
１８８矢印
１８９矢印
１９０矢印
１９１給水パイプ
１９２温水パイプ
１９３太陽熱温水器接続ユニット
１９５風呂給湯器
１９６矢印
１９７開閉バルブ
１９８給水管
１９９蛇口
２００風呂

Claims

建物の、各階の室内に取付けた全熱交換型換気扇が室内側に供給する新鮮な外気の、何れかの階層からの外気を地下室に送り込むと共に、地下室の天井梁に囲まれた天井空間の、天井梁の下面と同一面になるように構成した温水蓄熱槽空間の温水蓄熱槽床の上面に、長方形の２枚の塩化ビニールシートの端部を溶着して水枕状に形成し、上面の塩化ビニールシートに風呂の残り湯の温水取入口と排水口のための穴を開け、その穴位置に合わせて、中央部に穴を開けた縦２０ｃｍ、横２５ｃｍの塩化ビニールシートを溶着し、さらに中央部の穴に、温水取入口の入口の高さと排水口の出口の高さが、温水蓄熱槽に風呂の残り湯が満タン状態になるまで流入された状態で、上面の塩化ビニールシートの上部より１５ｃｍ高くなるように、温水取入口と排水口を塩ビ管で形成して塩ビ溶接し、排水口の排水取込口を温水蓄熱槽の底部に配置した温水蓄熱槽を設置し、冬期には、その温水蓄熱槽に太陽熱温水器で温められた温水を風呂で使用した後、温かい風呂の残り湯を風呂に取付けた残り湯パイプ用の排水栓を抜き、温水蓄熱槽の中に流して溜湯させる事により温水蓄熱槽空間の空気が暖められると共に、このようにして暖められた温水蓄熱槽空間に、別の階層の全熱交換型換気扇から室内側に供給される新鮮な外気を送り込む事により、その温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気は、風呂の残り湯が溜湯された温かい温水蓄熱槽空間により暖められ、暖められた外気は温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給され、地中熱により暖められた地下室内の空気と混ぜ合わされた後、各階天井内部に設けられたダクトの送風機を作動させる事により、地下室からダクトを経由して各階の天井内部に送られ、天井に設けたガラリより室内に供給されて室内を暖めると共に、夏期においては、温水蓄熱槽に風呂の残り湯を供給せず、全熱交換型換気扇から温水蓄熱槽空間に送り込まれた外気を、温水蓄熱槽空間に設けられたガラリより地下室に供給し、地中熱により冷やされた地下室内の空気と混ぜ合わされた後、各階天井内部に設けられたダクトの送風機を作動させる事により、地下室からダクトを経由して各階の天井内部に送られ、天井に設けたガラリより室内に供給されて各室を冷やした事を特徴とするアース・ソーラーシステム（地下室対応型）。