JPH03199833A - 建物室内の空調方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建物地盤の地熱を利用し、該地盤中に導入し
た外気を地熱との熱交換により、冬期には昇温し、夏期
には冷却した外気を室内に供給することによって建物室
内の空調を計るようにした空調装置に関する。

（従来の技術） 建物本体の床下地盤中に中継タンクを埋設し、建物室外
に設けた外気取入口と中継タンクとを床下地盤中に埋設
した外気導入管によって連通連結すると共に、中継タン
クと建物室内とを外気分配管によって連通連結し、一年
を通して地熱のあまり変化しないのを利用して、夏期に
おいては外気温より低温の地盤中の地熱と外気導入管内
の外気とが熱交換されて気温の降下した外気を室内に導
入するようにし、冬期にあっては外気温より高温の地盤
中の地熱と外気導入管内の外気とが熱交換されて気温の
上昇した外気を室内に導入し、これによって建物室内を
空調する空調装置が本件出願人によって多々提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし本件出願人はその後多数の現場施工の過程で、北
海道のような寒冷地にあって上記従来技術にあっても快
適な生活環境の実現という目的を一応達威することがで
きたが、本州、特に比較的温暖地である東京以西の地域
で上記従来技術を現場施工したところ、かなりの改良の
余地が存在することが判明した。

即ち温暖地にあっては、特に夏期においては外気温が寒
冷地に比べてかなり高く、しかも長期にわたって維続し
、一方冬期にあっては寒冷地より短期間ではあるが、寒
冷地と同様に外気温がかなり低くなる。

このように温暖地の夏期においては、建物本体に受ける
太陽熱が室内に大量に伝播され、単に地熱と熱交換され
た外気を室内に導入するだけでは未だ室内の気温を十分
に降下させることが困難な場合があり、一方冬期にあっ
ては地熱と熱交換された外気を導入するだけでは未だ室
内の気温を十分に上昇させることが困難な場合がある。

したがって本発明は、上記のような問題点に鑑み、夏期
にあってはより効率的に室内温の降下を果たすよう、ま
た冬期にあってはより効率的に室内温の上昇を果たすよ
うな方策を講し、もって温暖地にあっても快適な生活環
境の実現を期することができるこの種空調装置を提供す
ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明の第１は、請求項１
に記載のように、一年を通して地熱のあまり変化しない
のを利用し、夏期にあっては外気温より低温の地盤中に
外気を経由通過させ、その通過途上で地熱と熱交換され
気温の降下した外気を建物室内に導入する一方、建物本
体天井裏空間部の室内気を外部に排気させ、冬期にあっ
ては外気温より高温の地盤中に天井裏空間部の室内気を
経由通過させ、その通過途上で地熱と熱交換され気温の
上昇した室内気を建物室内に導入するようにした建物室
内の空調方法に係るものである。

本発明の第２は、請求項２に記載のように、建物本体の
床下地盤中に中継タンクを埋設し、建物室外に設けた外
気取入口と前記中継タンクとを前記地盤中に埋設した外
気導入管によって連通連結すると共に、中継タンクと建
物室内とを外気分配管によって連通連結してなる建物の
空調装置において、建物本体に天井裏空間部の室内気を
外部に排気する排気口を設け、外気取入口から中継タン
クに向って延びる外気導入管の途中部と天井裏空間部と
を連通連結すると共に、外気取入口から中継タンクに通
ずる通路と天井裏空間部から中継タンクに通ずる通路と
を択一的に切替える切替装置を外気導入管に介装してな
る建物室内の空調装置に係るものである。

また本発明の第３は、請求項３に記載のように前記外気
取入口は建物本体の天井面付近の高所に設けられてなる
請求項２記載の建物室内の空調装置に係るものである。

（作　用） 夏期にあっては外気温より低温の地盤中に外気を経由通
過させ、その通過途上で地熱と熱交換され気温の降下し
た外気を建物室内に導入する一方、建物本体天井裏空間
部の室内気を外部に排気させるようにしたため、特に天
井裏空間部に滞留する室内気は、屋根部を通して太陽熱
の伝播により、他の室内部位におけるよりも非常に高温
状態になっており、これが室内環境を悪化させる原因と
なっていたが、この高温状態番二室内気を直接に外部に
強制的または自然に排出させることによって天井裏空間
部に高温の室内気を滞留させないようにし、これによっ
て外気導入管を通過中に熱交換され温度降下した外気が
室内に導入されたとき、室内全域に均一した空冷作用を
発揮することになる。

また冬期においては外気温より高温の地盤中に天井裏空
間部の室内気を経由通過させ、その通過途上で地熱と熱
交換され気温の上昇した室内気を建物室内に導入するよ
うにしたため、上述のように例え冬期であっても快晴時
には屋根部を通して太陽熱の伝播により天井裏空間部に
滞留する室内気は他の室内空間に滞留する室内気に比べ
て温度が高く、また室内の熱エネルギーの伝播により室
内の高所はど温度が高く、特に天井裏空間部の室内気が
最も暖められた状態にあるから、この暖気を外部に放出
することなく再び地盤中を経由通過させて熱交換させ、
より昇温した状態の室内気を室内に導入させることによ
って、より効果的に室内全域を均一に暖めることができ
る。

従来のように外気を地熱と熱交換させた状態で室内に導
入しても、冬期における外気は冷たく室内の生活環境を
満足させるほど昇温することができない場合が多く、ま
た室内気を直接に外部に排気すれば当然に熱エネルギー
の損失が多くなる。

これに対し本発明によれば、室内気を直接に外部に排出
するのではなく更に地盤と熱交換させて室内の暖房に供
し、しかる後他の手段で排気することによって熱エネル
ギーの損失を可能な限り防止して冬期における生活環境
の改善に役立つことができる。

また本発明は、外気導入管に外気を取入れるための外気
取入口を建物本体の天井面付近の高所に設けたことを特
徴とする。

従来のこの種外気取入口は建物本体の立地面近くの低所
に設けられていたため、冬期にあっては比重の重い低温
の外気が導入されたり、異物が投入されたり、あるいは
地面から発生する湿気や異臭が侵入して装置の破壊ある
いは性能低下、更には室内環境の破壊をきたす恐れがあ
ったが、これに対し本発明によればその恐れがなく、特
に冬期にあっては比重の軽い暖い外気を取入れることが
でき、性能向上に貢献することができる。

（実施例） 以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。

第１図で示すように、建物本体１はそのコンクリート基
礎枠２ａが地面より略０．３〜１ｍ程度の深さで埋設さ
れており、この基礎枠２ａの一部が凹設されて地下点検
ピット３が形成され、土間コンクリート２ｂ上に床板５
が配装され、地下点検ピット３の上面開口部に蓋体４が
設けられている。

そして上記基礎枠２ａで囲まれた建物本体１の土間コン
クリート２ｂ直下の床下地盤６は、ぐり石等の粗砕石、
砂利、レンガ等の充填層からなる低密度の上部蓄熱層６
ａと、外部土壌と同様の土質である高密度の下部蓄熱層
６ｂとの上下２層構造になっており、両蓄熱層６ａ、６
ｂ間が発泡ポリスチレンフオーム等の合成樹脂発泡体を
主材とする断熱材層７ａにて仕切られ、かつ該断熱材層
７ａの下位に合成樹脂フィルムからなる防湿シート８が
敷設されている。尚、上部蓄熱層６ａは土間コンクリー
ト２ｂの下面に接していると共に、建物立地面りより上
方に設けることが好ましく、これによって熱エネルギー
の伝播を良好にすると共に雨水及び地下水の侵入をより
有効に阻止することができる。また、コンクリート基礎
枠２ａの外面側には地中位置まで上記同様の発泡ポリス
チレンフオーム等からなる断熱材層７ｂが設けてあり、
その表面にモルタル層９が塗設されている。

上記床下の地盤６にはステンレス板等によって密閉箱状
に形成された中継タンク１０が上部蓄熱層６ａと下部蓄
熱層６ｂとに股がるようにして埋設され、この中継タン
ク１０の一側壁に後述の外気導入管ＩＩが連通連結され
、他側壁に外気分配管１２が連通連結されている。

上記中継タンク１０内には電気式、ガス式あるいは石油
式の暖房機１３の放熱器（温水コイル）１３ａ及び冷房
機１４の蒸発器（冷却コイル）１４ａが配備され、これ
ら放熱器１３ａ及び蒸発器１４ａは建物の外部に設置さ
れた暖房機本体１３ｂ及び冷却機本体１４ｂとにそれぞ
れ循環パイプ２５．１６を介して連結されている。また
、この中継タンク１０には地下点検ピット３内に突入開
口する開閉蓋１７付きの点検口１８が設けである。

“−気導入管１■の開口端である外気取入口１９ば建物
本体１の天井２０近くの高所側壁に取付けられ、これに
よって湿気のある外気や異臭や異物の侵入を防止し、該
外気取入口１９から室内側に取入れられた外気導入管１
１は室内を直下に延び床板５、基礎枠２ａ及び上部蒸熱
層６ａを貫通して下部蓄熱層６ｂまで垂直に配送され、
この下部蓄熱層６ｂで水平状態となって前記中継タンク
１０に連結されることになる。この下部蓄熱層６ｂでよ
り効率的に地熱と熱交換されるようにするため外気導入
管１１ば第３図に示すように可能な限り蛇行状に経由し
て配設されることが好ましい。

そして外気導入管１１は中継タンク１０に連結される直
前の地下点検ピット３において導入ファン２１と防塵フ
ィルタ２２とが介装され、新鮮な外気を強制的に導入す
るようになっている。なおこの導入ファン２１はこの位
置に限らず後述の切替ダンパー３４の昇流側の外気導入
管１１に設けてもよい。

中継タンク１０の他側壁に連通連結され各部屋または各
階層にまで延びる多数の外気分配管１２１２・・・は上
部蓄熱層６ａを経由することが、ここでも該蓄熱層の地
熱と効率的に熱交換されるよう第３図に示すように可能
な限り蛇行状に配設されることが好ましい。

建物本体１の室内側の天井２０と屋根部２３との間、即
ち天井裏空間部２４にはその長平方向に水平に延びる天
井裏排気筒２５が設けられ、その天井裏端部が閉塞され
ると共に、室外側端部が室外に開口して排気口２６が形
成されており、天井裏排気筒２５には長平方向適当間隔
に吸気口２７が設けられ、また排気筒２５の内部にはダ
ンパー付の排気ファン２８が設けられ、必要に応して強
制排気するようになっている。

また建物本体Ｉの周囲側壁２９の内部にはその下端部３
０が開口しその上端部が屋根部付近まで延びる側壁通気
層３１が設けられ、この通気層３１ ２ １に連通する屋根部通気層３２が屋根裏に沿って設けら
れ、この屋根部通気層３２はその長手方向適当間隔に設
けた連結管３３によって前記天井裏排気筒２５に連通連
結されている。

外気導入管１１の外気取入口工９に近い途中部に切替装
置たる切替ダンパー３４が介装され、この切替ダンパー
３４は分岐管３５を介して前記天井裏排気筒２５に連通
連結され、モータまたはソレノイドで作動するダンパ一
部材３４ａが天井裏排気筒２５側の通路（分岐管３５）
と外気導入管１１の外気取入口１９側通路３６とを択一
的に遮閉状態に切替えるようになっている。

また建物本体１の室内には主たる居住スペースたる居間
などの室内気を外部に換気するための室内換気管３７が
配設され、その一端部は天井２０を逆Ｕ字状に貫通して
、その下向き開口端部に換気口３７ａが設けられ、その
他端部側は垂下して床板５及び基礎枠２ａを貫通し地下
点検ピット３を通り基礎枠２ａの外壁部３８から外部に
開口しており、地下点検ピット３に露出する位置に換気
ファン３９が設けられている。

建物本体１の側壁２９は前述の通気層３１を有量の断熱
材２９ｃとからなり、天井２０は室内側の天井材２０ａ
と断熱材２０ｂとからなり、また室内を仕切る間仕切り
４０には通気口４１が設けられている。なお天井２０に
は断熱材を設けないで、屋根材２３の裏側に断熱材を設
けるようにしてもよい。また屋根部２３の軒下部分にも
通気孔４２が設けられる。

なお図示は省略するが、各外気分配管１２，１２・・・
の室内開口端部には風量調節機能を備えたレジスタが設
けられている。

以上のような構成を有する空調装置において、先ず夏期
には、第１図に示すように、切替ダンパー３４のダンパ
一部材３４ａを実線に示すように切替えて天井裏排気筒
２５側道路３５を遮閉し、天井裏排気筒２５の排気ファ
ン２８を作動させる。

また外気導入管１１の導入ファン２１及び室内換気管３
７の換気ファン３９も作動させ、更に中継タンク１０内
の冷房機１４を運転させる。

したがって外気は矢印で示すように外気取入口１９から
外気導入管１１に取り入れられ、該導入管１１内の外気
は地盤６中、即ち上部及び下部の蓄熱層６ａ、６ｂを経
由して中継タンク１０に導入される。そして外気は特に
下部蓄熱層６ｂにおいて、第３図に示すように蛇行状に
通過することによって外気に比べて比較的低温の地熱と
熱交換されて気温が降下し、更に中継タンク１０内にお
いて冷却機１４の蒸発機（冷却コイル）１４ａによって
一層冷却され、この冷却された外気が多数の外気分配管
１２によって各部屋、各階層に供給され、空調作用を果
すことになる。

また建物室内のうち特に天井裏空間部２４の室内気は屋
根部２３を介して夏の暑い日射しの伝播によりタンクの
室内空間部の室内気に比べてかなり高温になっているが
、この高温の室内気は天井裏排気筒２５に吸気口２７よ
り吸引され、排気ファン２８の作用により外気に強制排
気される。なお排気ファン２８は常時作動させる必要は
なく、例えば湿度センサーにより室内気温が２８度前後
になれば作動するようにしてもよい。このように高温の
室中気が迅速に外部に排出されるため、これが室内の他
の部位に伝播し空調作用を減退せしめることはない。

なお、前述のように建物本体１の側壁２９のほぼ全域に
通気層３１が設けられるため、室内に発生する蒸気成分
は内装材２９ｂと断熱材２９ｃとを通過して通気層３１
に吸収され、内装材２９ａに湿気を及びさせることを防
止し長期の耐久性を保障すると共に、側壁２９に受ける
太陽熱の室内への伝播をこの通気層３１で吸収し、屋根
部通気層３２から天井裏排気筒２５を通って高温多湿の
外気を排気口２６から外部に排気するようになっている
。

外気分配管１２によって各部屋に供給された新鮮な冷気
は間仕切り４０に設けた通気口４１を通って更に他の各
部屋に流通され、天井近くの高所に上昇した高温の汚染
室内気は室内換気管３７より外部に排出されることにな
る。なお外気導入フ５ アン２１や換気ファン３９ば外気温や室内の気温、汚染
度に応じて適宜強弱調整できるようにすることが好まし
い。

次に′冬期においては、第２図に示すように切替ダンパ
ー３４のダンパ一部材３４ａを鎖線から実線位置に切替
え外気取入口側通路３６を遮閉して天井裏排気筒側通路
３５を開放し、ダンパー付き排気ファン２日を停止させ
、一方外気導入フアン２１及び換気ファン３９は作動さ
せておき、また中継タンク１０内の暖房−機１３を運転
させる。

したがって低温の外気は、外気取入口１９から取り入れ
られず、単に建物本体１の側壁２９に設けた通気層３１
や屋根部軒下の通気口４２から小量だけ屋根部通気層３
２及び天井裏排気筒２５を通って外気導入管１１に取り
入れるだけで、夏期に比べて外気の室内への導入量はか
なり小量となり、そのほとんどは天井裏空間部２４に滞
留する室内気を矢印で示すように吸気口２７から天井裏
排気筒２５を通って外気導入管１１に導入され、導入管
１１内の室内気は、地盤６の上部蓄熱層６６ ａを通って下部蓄熱層６ｂに至る。

上下部蓄熱層６ａ、６ｂは上述のように冬期には外気−
温よりも常時高温に維持されていることに加え、周囲に
断熱材７ｂを設けたコンクリート基礎枠２ａ及び土間コ
ンクリート２ｂに囲まれているため保温性が大きく、こ
のため室内気は導入管１１によって下部蓄熱層６ｂを蛇
行状に経由する間に（第３図参照）、外気より高温の地
熱と熱交換されて昇温した状態で中継タンク１ｏに導入
される。中継タンク１０内の室内気は更に暖房機１３の
温水コイル１３ａに接して昇温され暖くなり、この暖気
を外気分配管】２によって各部屋−１各階層に供給する
ことになる。外気分配管１２は第３図に示すように主に
上部蓄熱層６ａ内に蛇行状に配設されるが、この上部蓄
熱層６ａは建物本体１の床面に接し部屋内の熱気が伝播
されやすい位置にあり、この伝熱エネルギーが粗密度の
上部蓄熱層６ａに蓄積されているから下部蓄熱層６ｂに
比べて高温に維持されており、このため外気分配管１２
の室内気が上部蓄熱層６ａを通過する間に更に暖められ
ることになる。

外気分配管１２によって各部屋に供給された新鮮な暖気
は通気口４１を通って更に他の各部屋に流通され、天井
面に上昇した高温の室内気の一部は天井材２０ａと断熱
材２０ｂとの隙間等から天井裏空間部２４に吸引される
と共に、他の室内気は室内換気管３７を通って外部に排
出されることになる。

なお、冬期にあっては建物本体１の内装材２９ｂに結露
が発生しやすいが、前述のように側壁２９には通気層３
１を設けているため内装材２９ｂに付着した水蒸気性室
内気は内装材２９ｂと断熱材２９ｃを通過して通気層３
１に吸収されるため結露の発生が少な（、かびやしみの
発生を防止すると共に長期の耐久性を保障することがで
きる。

このように冬期にあっては、外気の室内への導入は最小
限に留め、且つこの導入量に合わせて換気量（排気量）
をも調整し、室内気の大半を上下部蓄熱層と室内との間
を循環させるようにしたため、極めて効率的に室内を暖
房することができる。

なお中継タンク１０内の冷暖房機１３．１４は、外気の
寒暖の状況に応じて運転されるものであって、外気温に
よっては特に運転する必要がない場合がある。

（効　果） 本発明によれば、四季を通して温度のあまり変化しない
地熱を利用し、なお且つ建物本体の特に高温の室内気の
滞留しやすい天井裏空間部を重点的に換気するようにし
たため、効率的な空調効果を上げることができ、しかも
空調のための動力源、即ち冷房及び暖房に供するための
熱エネルギーを、別途供給する割合が非常に少ないので
、空調費用を大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の縦断正面図、第２図は同作
動状態の縦断正面図、第３図は同要部の平面図である。 １・・・建物本体、６・・・床下地盤、１０・・・中継
タンク、１１・・・外気導入管、１２・・・外気分配管
、１９・・・外気取入口、２４・・・天井裏空間部、２
５・・・天井９ ０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、一年を通して地熱のあまり変化しないのを利用
   し、夏期にあっては外気温より低温の地盤中に外気を経
   由通過させ、その通過途上で地熱と熱交換され気温の降
   下した外気を建物室内に導入する一方、建物本体天井裏
   空間部の室内気を外部に排気させ、冬期にあっては外気
   温より高温の地盤中に天井裏空間部の室内気を経由通過
   させ、その通過途上で地熱と熱交換され気温の上昇した
   室内気を建物室内に導入するようにした建物室内の空調
   方法。
2. （２）、建物本体の床下地盤中に中継タンクを埋設し、
   建物室外に設けた外気取入口と前記中継タンクとを前記
   地盤中に埋設した外気導入管によって連通連結すると共
   に、中継タンクと建物室内とを外気分配管によって連通
   連結してなる建物の空調装置において、建物本体に天井
   裏空間部の室内気を外部に排気する排気口を設け、外気
   取入口から中継タンクに向って延びる外気導入管の途中
   部と天井裏空間部とを連通連結すると共に、外気取入口
   から中継タンクに通ずる通路と天井裏空間部から中継タ
   ンクに通ずる通路とを択一的に切替える切替装置を外気
   導入管に介装してなる建物室内の空調装置。
3. （３）、前記外気取入口は建物本体の天井面付近の高所
   に設けられてなる請求項２記載の建物室内の空調装置。