JP5682925B2 - 地中蓄熱式冷暖房装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電気エネルギーを使用しない地中蓄熱式冷暖房装置に関する。
従来、地中に蓄熱し、又は地中熱を利用するためには、地中を経由するパイプの中を気体又は液体を循環させる電動ポンプを使用している。
電動ポンプを動かすには電力が必要であり、機器のメンテナンスが必要である。
本発明は、これらの欠点を除くためになされたものである。
上記の課題を解決するために、本発明の地中蓄熱式冷暖房装置は、上部と下部の間に仕切りがあり、上部は逆Ｊ字状で端が開口しており、下部の最上部に近い位置に外気吸入口があり、下部は二重の管構造になっており、しかも、その二重の管の内外がある位置で交替しており、最下部で二重の管の内外がつながっている、筒を太陽光を受ける位置に、外気吸入口の下まで地中に埋まるように縦に設置し、二重になっている外側の部分が外気吸入口で筒の外部につながり、内管は地表面付近で筒の外部につながり、それは途中で分岐し、一方は、冷房管につながり、さらに、前記筒の上部につながっており、他の一方は、暖房管につながり、さらに、前記筒の下部の二重になっている外側の部分につながっており、冷房管及び暖房管の両端並びに外気吸入口にはそれぞれ弁が設けられており、冷房時には、冷房管の両端及び外気吸入口の弁を開放し、暖房管の両端の弁を閉鎖し、太陽熱により、空気が外気吸入口から取り込まれ、筒の下部、冷房管、筒の上部に順次移動し、筒の上部の開口部から排出され、暖房時には、冷房管の両端及び外気吸入口の弁を閉鎖し、暖房管の両端の弁を開放し、空気が比重差により筒の下部と暖房管の間を循環する、冷房時には太陽熱により地中冷熱を汲み上げ、暖房時には空気の比重差を利用して地中熱を汲み上げる構成とした。
本発明の地中蓄熱式冷暖房装置は、ポンプ等の機械装置を使用しないことを特徴としており、電力が不要でメンテナンスも不要である。
夏季には、地中冷熱を汲み上げて冷房に使用するが、これを別の側面から見れば、地中に熱を蓄積する過程になっており、冬季に向けて、地中温度を高めていることになる。
逆に、冬季には、地中熱を汲み上げて暖房に使用するが、これを別の側面から見れば、地中に冷熱を蓄積する過程になっており、夏季に向けて、地中温度を下げていることになる。
このようにして、地下に大規模な構造物を造ることなく、地中を蓄熱槽として利用することができる。
本発明の実施例を示す側面断面図である。
以下、本発明の地中蓄熱式冷暖房装置の実施の形態を実施例により説明する。
冷房時には、弁１２、弁１３及び弁１４は開放し、弁１５及び弁１６は閉鎖する。
日射により空気加温・熱交換筒１の空気加温部２の内部の空気が暖められて膨張し、その一部が加温空気排出口４から排出される。その瞬間、加温部吸入口５において、空気加温部２の内部の気圧が冷房管８の側より低くなるので、冷房管８内の空気が空気加温部２に取り込まれる。それに伴い、外気吸入口７から外気が空気加温・熱交換筒１の熱交換部３に取り込まれる。外気吸入口７から取り込まれた空気は熱交換部３の二重になっている部分の外側を下降し、途中で内側に移動して下降を続け、最下部で外側に移動し、今度は、外側を上昇し、途中で内側に移動して上昇を続け、冷房管８に到る。
外気吸入口７から取り込まれた空気は熱交換部３を通過する間に地中冷熱により冷やされ、冷房管８により屋内を冷やす。
熱交換部３で冷やされた空気は重くなるため、空気加温部２が冷やされた空気を吸い上げるためには吸い上げる能力がある程度以上になる必要があるが、空気加温部２の吸い上げる能力は、その内部の温度が高くなるほど、また、空気加温部２の筒の高さが高くなるほど大きくなり、空気加温部２の高さをある程度以上にすれば夏場の強い日射の下では冷やされた空気を吸い上げることができる。空気加温部２の内部が十分高温に維持されている間、前述の過程が繰り返され、屋内を冷やすことができる。
暖房時には、弁１２、弁１３及び弁１４は閉鎖し、弁１５及び弁１６は開放する。
冬季になると、まず熱交換部３の地表に近い部分の外側から冷やされ、熱交換部３の二重になっている部分の外側にある空気が冷やされて重くなる。その重くなった空気は、熱交換部３の二重になっている部分の外側を下降し、途中で内側に移動して下降を続け、最下部で外側に移動し、今度は、外側を上昇し、途中で内側に移動して上昇を続け、暖房管９に到る。
熱交換部３を通過する間に地中熱により暖められ、暖房管９により屋内を暖めて、熱交換部３に還っていく。
冷たい空気を下方に移動し、暖かい空気を上方に移動させるには特にエネルギーは必要としない。適切な流路をつくってやると効率よく循環する。熱交換部３の二重の管構造がそれを実現している。
１ 空気加温・熱交換筒
２ 空気加温部
３ 熱交換部
４ 加温空気排出口
５ 加温部吸入口
６ 空気出入口
７ 外気吸入口
８ 冷房管
９ 暖房管
１０ 冷房時の空気の流れ
１１ 暖房時の空気の流れ
１２〜１６ 弁

Claims (1)

  1. 上部と下部の間に仕切りがあり、上部は逆Ｊ字状で端が開口しており、下部の最上部に近い位置に外気吸入口があり、下部は二重の管構造になっており、しかも、その二重の管の内外がある位置で交替しており、最下部で二重の管の内外がつながっている、筒を太陽光を受ける位置に、外気吸入口の下まで地中に埋まるように縦に設置し、二重になっている外側の部分が外気吸入口で筒の外部につながり、内管は地表面付近で筒の外部につながり、それは途中で分岐し、一方は、冷房管につながり、さらに、前記筒の上部につながっており、他の一方は、暖房管につながり、さらに、前記筒の下部の二重になっている外側の部分につながっており、
    冷房管及び暖房管の両端並びに外気吸入口にはそれぞれ弁が設けられており、
    冷房時には、冷房管の両端及び外気吸入口の弁を開放し、暖房管の両端の弁を閉鎖し、太陽熱により、空気が外気吸入口から取り込まれ、筒の下部、冷房管、筒の上部に順次移動し、筒の上部の開口部から排出され、
    暖房時には、冷房管の両端及び外気吸入口の弁を閉鎖し、暖房管の両端の弁を開放し、空気が比重差により筒の下部と暖房管の間を循環する、
    冷房時には太陽熱により地中冷熱を汲み上げ、暖房時には空気の比重差を利用して地中熱を汲み上げることを特徴とする冷暖房装置。
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