JP6249221B2

JP6249221B2 - 地中熱を利用した冷暖房装置

Info

Publication number: JP6249221B2
Application number: JP2014021728A
Authority: JP
Inventors: 龍夫 ▲高▼▲橋▼
Original assignee: 株式会社 ▲高▼▲橋▼監理
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: JP2015137846A

Description

石油、ガス、電気等の人口エネルギーの浪費を抑え、地中の地熱を有効に活用して住宅の室温調節を行うための、エネルギーコストが低く構造が簡単な冷暖房装置に関する。

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パ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った。
特願２００７−４２８９５

しかしながら、本出願人の出願した特許文献１の発明においては、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）」を発明して出願した。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し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ことにより、各室に温風を送り込むことが可能となった。
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、建物の下部の地中にコンクリート製タンクを必要としたため、高価になると共に、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階床下内部に給気され、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給気し、天井内部に給気した空気を各室天井に設けたガラリより室内に給気した事により、冬期には弱暖房された暖かい空気を各室に送り込むと共に、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。

そこで、本出願人は、特許文献４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、冬期においては、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、その送風機を稼動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸い込まれ、地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められて１階床下内部の空気を暖めると共に、太陽熱温水器からの温水をお風呂で利用した後、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、１階床下内部の空気の温度を地中熱だけに頼らず暖かくすることが可能となり、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ことにより、１階床下内部の弱暖房された暖かい空気を各室に給気することが可能となった。また、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１階床下内部に送り込まれた外気は、地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされて１階床下部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稼動させることにより、１階床下内部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給気して室内を冷やすことが可能となった。
特願２０１０−５６０８８

しかしながら、本出願人の出願した特許文献４の発明においても、床下に設置する温水蓄熱槽の長期耐久性に問題が残ると共に、冬期において風呂の残り湯と地中熱だけでは暖房効果が不足するといった問題が発生した。さらに４本の塩ビパイプ製の地中熱回収パイプが地中より回収する熱エネルギーでは熱量が低く、冷暖房のための熱エネルギーが不足するといった問題が発生した。

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ことを目的とし、石油、ガス、電気等の人工エネルギーの浪費を抑え、地中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ことを課題とする。

本出願人の出願した特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４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、地中熱を水を介して回収する水冷式の地中熱回収装置を活用した新アース・ソーラーシステムを新たに開発し、本発明を特許出願すると同時に、本製品の発売を開始した。

かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地表に円筒形の穴を掘り、その円筒形の穴に口径６０ｃｍ、長さ約６．２ｍの金属製のスパイラル管の筒を埋設し、筒の中に下部を密閉した樹脂フィルムの筒を投入し、その樹脂フィルムの筒の中に水を注水すると共に、樹脂フィルムの筒の内部に、ステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの給気専用の１０本の給気パイプとステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの排気専用の１０本の排気パイプで形成し、上部に給気用送風機と排気用送風機を取付けた箱型の上部空気室を取付け、下部に空気を循環させるための箱型の下部空気室を取付けた地中熱回収装置を設置し、下部空気室に溜まった結露水を蒸発させるため、上部空気室を多角形の箱型で構成し、箱の中央部に間仕切りを取付け、上部空気室の内部を給気用空気室と排気用空気室の２室に分け、複数本の給気専用の給気パイプと排気専用の排気パイプの中と、上部空気室と下部空気室との間に太さ６ｍｍの綿ロープをループ状に配置し、建物の室内に給気する新鮮な外気を、給気用送風機で地中熱回収装置に送り込むことにより、冬期においては地中熱により地中熱回収装置の中で暖められた空気を室内に給気し、夏期においては地中熱により地中熱回収装置の中で冷やされた空気を室内に給気したことを特徴とする。

請求項１の記載の発明によれば、地表に円筒形の穴を掘り、その円筒形の穴に口径６０ｃｍ、長さ約６．２ｍの金属製のスパイラル管の筒を埋設し、筒の中に下部を密閉した樹脂フィルムの筒を投入し、その樹脂フィルムの筒の中に水を注水すると共に、樹脂フィルムの筒の内部に、ステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの給気専用の１０本の給気パイプとステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの排気専用の１０本の排気パイプで形成し、上部に給気用送風機と排気用送風機を取付けた箱型の上部空気室を取付け、下部に空気を循環させるための箱型の下部空気室を取付けた地中熱回収装置を設置し、下部空気室に溜まった結露水を蒸発させるため、上部空気室を多角形の箱型で構成し、箱の中央部に間仕切りを取付け、上部空気室の内部を給気用空気室と排気用空気室の２室に分け、複数本の給気専用の給気パイプと排気専用の排気パイプの中と、上部空気室と下部空気室との間に太さ６ｍｍの綿ロープをループ状に配置し、建物の室内に給気する新鮮な外気を、給気用送風機で地中熱回収装置に送り込むことにより、冬期においては地中熱により地中熱回収装置の中で暖められた空気を室内に給気し、夏期においては地中熱により地中熱回収装置の中で冷やされた空気を室内に給気したことにより、熱交換するための媒体に水を使用したことにより熱量が安定し、年間を通じて水の温度を、ほぼ一定に保つことが出来るようになったため、地中熱を効率よく回収することが可能となった。

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乃至図６には、この発明の実施の形態１を示す。

図１と図２には、本発明の地中熱回収装置１２を住宅１の基礎９の横の地表面５に設置した状態を示す。地中熱回収装置１２は、地表面５にオーガー（穴堀機）で円筒形の穴を掘り、その円筒形の穴に筒１３を埋設し、さらに筒１３の中に筒１３より全長が少し長く下部を密閉した樹脂フィルムの筒７１を投入し、その樹脂フィルムの筒７１の中に水１６を注水すると共に、樹脂フィルムの筒７１の内部に、複数本のパイプ１４の上部に多角形の箱型で構成した上部空気室１１を取付け、パイプ１４の下部には多角形の箱型で構成した下部空気室１５を取付け、上部空気室１１には地中熱回収装置１２に外気を取り入れるための外気取入パイプ２５と、取り入れた外気を地中熱回収装置１２の中で熱交換したあと、室内に給気するための室内給気パイプ２２を取付け、さらに上部空気室１１の上側に断熱カバー６を取付け、このように構成した地中熱回収装置１２の中で熱交換された外気は１階床下２６に給気されたあと、ガラリ２０に取付けられた送風機２１により室内に供給される。

図３には、地中熱回収装置１２の上部空気室１１と下部空気室１５を分解した立体部品図（図３ａ）と、その立体部品を組立てた組立図（図３ｂ）を示す。上部空気室１１の給気・排気パイプ取付箱４９は図３ａで示すように、ステンレス製の厚さ２．０又は２．５ｍｍで多角形な枡状に成形され、上部が枡内側に９０度折り曲げられ、底面には水垢が付きにくい♯４００のステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの給気パイプ５３、排気パイプ５２を全周溶接で取付けるための丸形の給気パイプ取付穴４６と排気パイプ取付穴５０が開けられ、給気パイプ取付穴４６と排気パイプ取付穴５０の間は給気と排気が上部空気室１１の内部で混じり合うことが無いように長方形をしたステンレス製の間仕切り板４５で仕切り、さらに給気・排気パイプ取付箱４９の両側には図１、図２で説明した筒１３に給気・排気パイプ取付箱４９をボルト４８とナット５８で取付けるためのＬ字形状で立ち上がり部に２個の取付穴（図示せず）を開けたステンレス製のＬ形固定金具５１が取付けられる。このように構成した給気・排気パイプ取付箱４９の上面には給気・排気パイプ取付箱４９の上面形状に合わせて成形したステンレス製で平板状の固定蓋４１が配置され、固定蓋４１には塩ビパイプ製の排気エルボ３１と給気エルボ３２を取付けるための排気エルボ取付穴４２と給気エルボ取付穴３６を開けると共に、さらに固定蓋４１には箱４９の内部を点検するため、概ね台形の形状をした点検穴３９を開口する。このように構成した固定蓋４１の排気エルボ取付穴４２と給気エルボ取付穴３６の上部に、呼び径１００ｍｍの排気エルボ３１（塩ビパイプ製の９０°エルボ）、給気エルボ３２（塩ビパイプ製の９０°エルボ）を取付けると共に、点検穴３９の形状に合わせて成形した点検蓋３３を、点検蓋３３に開けた穴３５にビス３４挿入して固定蓋４１に固定し、排気用送風機４３と給気用送風機４４を排気エルボ取付穴４２と給気エルボ取付穴３６の下部に取付け、このように構成した固定蓋４１を、固定蓋４１に開けた穴３８にビス３７を挿入して箱４９に開けた穴４７に固定した状態を図３ｂの上部空気室１１で示す。

下部空気室１５は、外回りの形状を上部空気室１１の給気・排気パイプ取付箱４９と同一形状で成形し、多角形で枡状に成形されたステンレス製の厚さ２．０又は２．５ｍｍの箱５７の上側に、箱５７の上部外周形状に合わせて成形したステンレス製の平板状の固定蓋５６を配置し、固定蓋５６には排気パイプ５２と給気パイプ５３を全周溶接で取付けるため、上部空気室１１の給気・排気パイプ取付箱４９に開口した給気パイプ取付穴４６、排気パイプ取付穴５０と同じ位置に給気パイプ取付穴５５と排気パイプ取付穴５４が開けられ、固定蓋５６は箱５７の上面に全周溶接で固定される。このように、箱５７と固定蓋５６を全周溶接で固定し、さらに固定蓋５６の給気パイプ取付穴５５と排気パイプ取付穴５４に排気パイプ５２と給気パイプ５３を全周溶接で固定したため、下部空気室１５と排気パイプ５２と給気パイプ５３の内部を防水することが可能となった。

このように構成された、図３ａで説明した上部空気室１１の合計１０個の給気パイプ取付穴４６に合計１０本の水垢が付きにくい♯４００のステンレス製の給気パイプ５３を全周溶接して接続すると共に、給気パイプ５３の下端は固定蓋５６の合計１０個の給気パイプ取付穴５５に全周溶接で接続される。さらに上部空気室１１の合計１０個の排気パイプ取付穴５０に水垢が付きにくい♯４００の合計１０本のステンレス製の排気パイプ５２を全周溶接して接続すると共に、給気パイプ５２の下端は固定蓋５６の合計１０個の給気パイプ取付穴５４に全周溶接で接続した状態を図３ｂで示す。

図４では、地中熱回収装置１２の部品断面図と、その組立図を断面図で示す。図４ａでは、地表面５に円筒形の穴を掘り、その円筒形の穴に、口径６０ｃｍ、長さ約６．２ｍの金属製のスパイラル管の筒１３を埋設し、筒１３の中に下部を密閉した円筒形の形状をした樹脂フィルムの筒７１を挿入して水を注水し、筒１３の地表面５の回りの地表面周囲７０を空練りモルタルで凹状に仕上げた状態を示す。筒１３の上部には、地中熱回収装置１２の断熱効果を高めるため、角形形状をして排気エルボ用穴６６と給気エルボ用穴６７が開けられ下部をコの字形に曲げた外箱６５と、その上部を覆うように外箱６５の形状に合わせて蓋形状に成形した上蓋６４がビス６８により取付けられ、断熱カバー６の内側には発泡スチロールの断熱材６９が取付けられる。このように筒１３の内側に樹脂フィルムの筒７１を挿入して水を注水することにより、地中３メートル以下では、通年を通して水の温度が地中熱により１５〜１８℃に保つことが出来るようになるため、年間を通じて地中熱を安定して効率よく回収することが可能となった。

図４ｂは、図３ｂで説明した排気エルボ３１、給気エルボ３２、上部空気室１１、排気パイプ５２、給気パイプ５３、下部空気室１５の断面図である。

図４ｃは、図４ａで説明した筒１３の中に投入した樹脂フィルムの筒７１の中に、図４ｂ（図３ｂと同様の構成）で説明した排気エルボ３１、給気エルボ３２、上部空気室１１、排気パイプ５２、給気パイプ５３、下部空気室１５を入れ、図４ａで説明した筒１３、樹脂フィルムの筒７１と断熱カバー６をボルト４８、ナット５８で固定した状態を示す。この場合、下部空気室１５と樹脂フィルムの筒７１の底部との間に２ｃｍ以上の隙間を設けることにより、下部空気室１５の内部は底面においても水により効率良く熱交換を行うことが出来るようになった。このように構成することにより給気エルボ３２から給気した新鮮な外気は給気用送風機４４により、給気パイプ５３の中を矢印７５方向から矢印７４方向に流れて下部空気室１５に達し、さらに下部空気室１５に達した外気は排気パイプ５２の中を矢印７３方向から矢印７６方向に流れ、排気用送風機４３により排気エルボ３１から図２で説明した室内給気パイプ２２を経由して１階床下２６に給気され、さらに１階床に設置された送風機２１により室内に供給される。

図５は、図４で説明した地中熱回収装置１２を、図５ａでは筒１３と断熱カバー６を立体図で示し、図５ｂでは樹脂フィルムの筒７１を立体図で示す。さらに図５ｃでは排気エルボ３１、給気エルボ３２、上部空気室１１、排気パイプ５２、給気パイプ５３、下部空気室１５を立体図で示す。このように図５ａ〜図５ｃで示した各々部材を組み合わせることにより、地中熱回収装置１２が構成される。

図６は、地中熱回収装置１２の中に設置する結露水８９を蒸発させるために使用する綿ロープ８８の構成と取付方法を正面図と平面図で示す。地中熱を利用した地中熱回収装置において、特に、夏期や梅雨の時期の湿気を大量に含んだ暑い空気を地中熱回収パイプ等を利用して弱冷風にして各室に給気する場合、暑い空気の中に含まれる水分が地中熱回収パイプ等の中で冷やされ、結露水となり地中熱回収パイプ等の底部に溜まり、最悪の場合には、地中熱回収パイプ等の底部が結露水により満水となるため、そのつど小型水中ポンプ等により結露水を汲み出す必要があった。図６ａは、図４ｂで説明した上部空気室１１と給気パイプ５３、排気パイプ５２と下部空気室１５の中に太さ６〜９ｍｍの綿ロープ８８を通し、上部空気室１１と下部空気室１５との間に綿ロープ８８をループ状に配置した状態を示す。図６ｂは、図６ａの平面図である。図６ｄは図６ｂの固定蓋４１を取り外した状態を示す。給気・排気パイプ取付箱４９の矢印Ａ−Ａ位置に、給気・排気パイプ取付箱４９を給気室と排気室に分ける間仕切り板４５（図６ｃでは側面図で示す）を取付け、上部空気室１１の内部を給気用空気室と排気用空気室の２室に分け、給気用空気室には１０本の給気パイプ用取付穴４６が開けられると共に、排気用空気室にも同様に１０本の排気パイプ取付穴５０が開口し、給気パイプ用取付穴４６と排気パイプ取付穴５０の穴位置は前後左右の位置が等間隔になるように構成される。さらに図６ｅで示す下部空気室１５にも、図６ｄで説明した給気パイプ用取付穴４６と排気パイプ取付穴５０が、同様の位置に給気パイプ用取付穴５５と排気パイプ取付穴５４として開口され、図６ｅの矢印Ｂ−Ｂの裏面には、綿ロープ８８を交換する際にスムーズに巻き取ることが出来るように、図６ａで示すステンレス製で半円形の形状をした綿ロープ保護カバー７２が一対の給気パイプ用取付穴５５と排気パイプ取付穴５４の円周外に接して取付けられる。

さらに、図６ｃで示す間仕切り板４５の上部には、綿ロープ８８の直径に合わせて半円形状の欠き込み部８７を、左右対称に一対の給気パイプ取付穴５０と排気パイプ取付穴４６の中心部に対応して開口し、このように構成した一対の給気パイプ５３と排気パイプ５２に下部空気室１５を経由して綿ローブ８８を通し、欠き込み部８７の横部の結ぶ８６ことにより下部空気室１５に溜まった結露水を容易に蒸発させることが可能になった。この発明の実施の形態１では、３組の給気パイプ５３と排気パイプ５２に綿ロープをループ状に配置することにより結露水８９を蒸発させ下部空気室１５の底部に結露水８９が溜まらないように構成される。

このように地中熱回収装置１２を構成することにより、冬期においては、図１、図２で説明したように、外気取入口２３から取り込まれた外気は外気取入パイプ２５を経由し、さらに図４ｃで説明したように給気エルボ３２を経由して給気用送風機４４により給気パイプ５３に送り込まれて水６３により温められ、さらに下部空気室１５の中で温められた外気は排気パイプ５２を経由して排気用送風機４３により排気エルボ３１を経由し、図２で説明したように室内給気パイプ２２から１階床下２６に送り込まれて１階床下２６を暖め、１階床下２６を暖めた空気は送風機２１によりガラリ２０を経由して室内を暖めることが可能となった。さらに、夏期においては、図１、図２で説明したように、外気取入口２３から取り込まれた外気は外気取入パイプ２５を経由し、さらに図４ｃで説明したように給気エルボ３２を経由して給気用送風機４４により給気パイプ５３に送り込まれて水６３により冷やされ弱冷風となり、さらに下部空気室１５の中で冷やされた外気は排気パイプ５２を経由して排気用送風機４３により排気エルボ３１を経由し、図２で説明したように室内給気パイプ２２から１階床下２６に送り込まれて１階床下２６を冷やし、１階床下２６を冷やした空気は送風機２１により室内に送り込むことが可能となった。このように地中熱を利用することにより電気の消費を最小限に抑え、構造が簡単で効率的な冷暖房装置を提供することが可能となった。

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には、この発明の実施の形態２を示す。上記発明の実施の形態１では、図６において、上部空気室１１の給気・排気パイプ取付箱４９に、各々１０本の排気パイプ取付穴５０と給気パイプ取付穴４６を開け、下部空気室１５の固定蓋５６にも、同様に各々１０本の排気パイプ取付穴５４と給気パイプ取付穴５５を開け、上部空気室１１の給気パイプ取付穴４６、排気パイプ取付穴５０と下部空気室１５の給気パイプ取付穴５５、排気パイプ取付穴に、各々１０本のステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの給気パイプ５３と排気パイプ５２を取付けるように構成されていたが、この発明の実施の形態２では、図７に示すように、上部空気室９３の給気・排気パイプ取付箱１１２に各々１６本の排気パイプ取付穴１０６と給気パイプ取付穴１０７を前後左右の位置が等間隔になるよう開け、下部空気室１０１の固定蓋１１３にも同様に各々１６本の排気パイプ取付穴１０８と給気パイプ取付穴１０９を前後左右の位置が等間隔になるよう開け、上部空気室９３の給気パイプ取付穴１０７、排気パイプ取付穴１０６と下部空気室１０１の給気パイプ取付穴１０９、排気パイプ取付穴１０８に、各々１６本のステンレス製で外径４２．７ｍｍ、長さ４ｍの給気パイプ９９と排気パイプ９８を取付けると共に、さらに上部空気室９３と下部空気室１０１の内部を広く構成したことにより、上部空気室９３と下部空気室１０１の内部抵抗が少なくなり、下部空気室１０１における地中熱回収の回収がより効率よく出来るようになった。その他の構造に関しては、この発明の実施の形態１と同様である。

以上、実施の形態に基づいて、本発明に係る地中熱を利用した冷暖房装置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、図２において、地中熱回収装置１２に室外の外気取入口２３から外気を取入れしていると説明したが、室内に全熱交換型換気扇を取付け、室内に取付けた全熱交換型換気扇が室内に給気する新鮮な外気を地中熱回収装置１２に送り込むことにより、室内で温度調節された外気をさらに無駄なく利用することは、もちろん可能である。

図３において、上部空気室１１、給気パイプ５３、排気パイプ５２、下部空気室１５にステンレス鋼材を使用すると説明したが、ステンレス鋼材に限定せず、アルミ鋼材、真鍮等の熱効率の良い鋼材を使用することも、もちろん可能である。

図４において、筒１３に金属製のスパイラル管を使用すると説明したが、金属製のスパイラル管に限定せず、鋼管等を使用することも、もちろん可能である。

本発明の実施の形態１に係る、地中熱回収装置を住宅に設置した状態を立体図で示す。同実施の形態に係る、地中熱回収装置を住宅に設置した状態を正面から断面図で示す。同実施の形態に係る、地中熱回収装置を立体部品にして分解図で示す。同実施の形態に係る、地中熱回収装置を各々部品図と組立図で示す。同実施の形態に係る、図４を立体図で示す。同実施の形態に係る、地中熱回収装置の中に設置する結露水を蒸発させるために使用する綿ロープの設置方法を正面図と平面図で示す。本発明の実施の形態２に係る、地中熱回収装置の中に設置するパイプと結露水を蒸発させるための綿ロープの構造を正面図と平面図で示す。

１住宅
２屋根
３窓
４窓
５地表面
６断熱カバー
７排気
８給気
９基礎
１０玄関ドア
１１上部空気室
１２地中熱回収装置
１３筒
１４パイプ
１５下部空気室
１６水
１７ダクト
１８換気扇
１９ダクト
２０ガラリ
２１送風機
２２室内給気パイプ
２３外気取入口
２４換気扇
２５外気取入パイプ
３１排気エルボ
３２給気エルボ
３３点検蓋
３４ビス
３５穴
３６給気エルボ取付穴
３７ビス
３８穴
３９点検穴
４０穴
４１固定蓋
４２排気エルボ取付穴
４３排気用送風機
４４給気用送風機
４５間仕切り板
４６給気パイプ取付穴
４７穴
４８ボルト
４９給気・排気パイプ取付箱
５０排気パイプ取付穴
５１Ｌ形固定金具
５２排気パイプ
５３給気パイプ
５４排気パイプ取付穴
５５給気パイプ取付穴
５６固定蓋
５７箱
５８ナット
６４上蓋
６５外箱
６６排気エルボ用穴
６７給気エルボ用穴
６８ビス
６９断熱材
７０地表面周囲
７１樹脂フィルムの筒
７２綿ロープ保護カバー
７３矢印
７４矢印
７５矢印
７６矢印
８１穴
８２穴
８６結ぶ
８７欠き込み部
８８綿ロープ
８９結露水
９１排気エルボ
９２給気エルボ
９３上部空気室
９４Ｌ形固定金具
９５排気用送風機
９６給気用送風機
９７結ぶ
９８排気パイプ
９９給気パイプ
１００綿ロープ
１０１下部空気室
１０２固定蓋
１０３点検蓋
１０４間仕切り板
１０５欠き込み部
１０６排気パイプ取付穴
１０７給気パイプ取付穴
１０８排気パイプ取付穴
１０９給気パイプ取付穴
１１０結露水
１１１綿ロープ保護カバー

Claims

地表に円筒形の穴を掘り、その円筒形の穴に口径６０ｃｍ、長さ約６．２ｍの金属製のスパイラル管の筒を埋設し、筒の中に下部を密閉した樹脂フィルムの筒を投入し、その樹脂フィルムの筒の中に水を注水すると共に、樹脂フィルムの筒の内部に、ステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの給気専用の１０本の給気パイプとステンレス製で外径４８．６ｍｍ、長さ６ｍの排気専用の１０本の排気パイプで形成し、上部に給気用送風機と排気用送風機を取付けた箱型の上部空気室を取付け、下部に空気を循環させるための箱型の下部空気室を取付けた地中熱回収装置を設置し、下部空気室に溜まった結露水を蒸発させるため、上部空気室を多角形の箱型で構成し、箱の中央部に間仕切りを取付け、上部空気室の内部を給気用空気室と排気用空気室の２室に分け、複数本の給気専用の給気パイプと排気専用の排気パイプの中と、上部空気室と下部空気室との間に太さ６ｍｍの綿ロープをループ状に配置し、建物の室内に給気する新鮮な外気を、給気用送風機で地中熱回収装置に送り込むことにより、冬期においては地中熱により地中熱回収装置の中で暖められた空気を室内に給気し、夏期においては地中熱により地中熱回収装置の中で冷やされた空気を室内に給気したことを特徴とする地中熱を利用した冷暖房装置。