(57)【要約】【課題】低コストで熱交換が行え、さらには、地熱層に不陸があっても効率的な熱交換が行える外気導入空調システムを提供する。【解決手段】外気導入空調システムは、床下に配置されたダクト内に外気を導入する外気導入部と、熱交換部１３と、上記熱交換部１３を経て空調された外気を室内に導く外気供給部と、を備える。上記熱交換部１３は、熱交換本体部１４と外気導入側となる入口チャンバー１５１と空調外気供給側となる出口チャンバー１５２とからなり、導入された外気と床下の基礎コンクリート（地熱層）との間で熱交換を行わせる。また、上記熱交換本体部１４は、凸部と凹部を交互に有した四角波形状の熱伝導板材１４ａと、この熱伝導板材１４ａを覆うケーシング１４ｂとを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の床下の空間に配置される外気導入空調システムであって、外気を導入する外気導入部と、上記外気導入部により導入された外気が通る外気流路と上記床下の地熱層との間で熱交換を行わせる熱交換部と、上記熱交換部を経て空調された外気を建物内に導く外気供給部と、を備えており、上記熱交換部は、凸部と凹部を交互に有した波板状の熱伝導板材で上記地熱層を覆って複数の熱交換流路を形成していることを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の外気導入空調システムにおいて、上記熱伝導板材は変形可能であることを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の外気導入空調システムにおいて、上記熱伝導板材の上記凹部の底側が上記地熱層に面接触することを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の外気導入空調システムにおいて、上記熱伝導板材の上記凹部の底側が上記地熱層に点接触することを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の外気導入空調システムにおいて、上記熱伝導板材がケーシング内に収容されており、上記ケーシングが上記地熱層の表面に固定された状態で上記熱伝導板材の凹部の底側が上記地熱層に接触することを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の外気導入空調システムにおいて、上記熱伝導板材が複数枚備えられており、上記熱交換部の外気入口側に配置された熱伝導板材の波密度よりも外気出口側に配置された熱伝導板材の波密度が高いことを特徴とする外気導入空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建物の床下に設置される外気導入空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地熱で外気を空調して室内に取り入れる地熱利用の空調システムが開示されている。この空調システムは、周囲に敷設された地中断熱材により住宅外部の地表から断熱された住宅の基礎コンクリートと、通過する空気に熱伝達する複数の熱伝達フィンを有する地熱伝達器と、前記地熱伝達器と前記基礎コンクリートとの間に設置され、前記地熱伝達器の底面より広い熱伝達板と、屋外から取り入れられた外気が前記地熱伝達器を通過して室内に取り入れられる地熱伝達経路と、屋外から取り入れられた外気が空調されずに室内に取り入れられるバイパス経路と、屋外から取り入れられた外気を前記地熱伝達経路と前記バイパス経路のいずれかに流す第一切換手段とを含んでいる。
【０００３】
また、上記特許文献１によれば、地熱伝達器は熱抵抗の小さい地熱伝達器台の上にその全底面を接触して設置される。上記地熱伝達器台は熱拡散率の大きい銅やアルミニウム等で作成された熱伝達板の上に設置されている。また、上記熱伝達板は基礎コンクリートの上に密着して設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５６２５２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の地熱利用の空調システムで用いられる地熱伝達器は複数の熱伝達フィンを有するので一般に高価であり、設置コストが高くつく欠点がある。また、上記熱伝達板は基礎コンクリートの上に密着して設置されているとのことであるが、一般に、基礎コンクリートには不陸があるため、上記熱伝達板を板状に形成したのでは、上記熱伝達板を基礎コンクリートの上に密着して設置することはできない。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑み、低コストで熱交換を行うことができ、さらには、地熱層に不陸があっても効率的な熱交換が行える外気導入空調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の外気導入空調システムは、上記の課題を解決するために、建物の床下の空間に配置される外気導入空調システムであって、外気を導入する外気導入部と、上記外気導入部により導入された外気が通る外気流路と上記床下の地熱層との間で熱交換を行わせる熱交換部と、上記熱交換部を経て空調された外気を建物内に導く外気供給部と、を備えており、上記熱交換部は、凸部と凹部を交互に有した波板状の熱伝導板材で上記地熱層を覆って複数の熱交換流路を形成していることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成であれば、上記熱交換部は、波板状の熱伝導板材で上記地熱層を覆い複数の熱交換流路を形成して熱交換が行える。そして、上記波板状の熱伝導板材は、フィンを多数有する従来の地熱伝達器に比べて安価に入手することが可能であり、低コストで熱交換が行える外気導入空調システムを実現することができる。
【０００９】
上記熱伝導板材は変形可能であってもよい。これによれば、上記熱伝導板材の変形によって上記凹部の底側を上記地熱層の不陸箇所に接触させることができる。
【００１０】
上記熱伝導板材の上記凹部の底側が上記地熱層に面接触してもよい。このように面接触すると、上記熱伝導板材の上記凹部の底側と地熱層との接触面積が広くなり、熱交換性能を向上できる。
【００１１】
上記熱伝導板材の上記凹部の底側が上記地熱層に点接触してもよい。このように点接触すると、上記熱伝導板材の上記凹部の底側と地熱層の不陸部分とのとの接触箇所が多くなり、熱交換性能を向上できる。
【００１２】
上記熱伝導板材がケーシング内に収容されており、上記ケーシングが上記地熱層の表面に固定された状態で上記熱伝導板材の凹部の底側が上記地熱層に接触するようにしてもよい。これによれば、上記熱伝導板材の凹部の開口部分が上記ケーシングで覆われるので、この覆われた箇所を熱交換流路とすることができ、熱交換する外気の量を増やすことができる。
【００１３】
上記熱伝導板材が複数枚備えられており、上記熱交換部の外気入口側に配置された熱伝導板材の波密度よりも外気出口側に配置された熱伝導板材の波密度が高くてもよい。これによれば、上記複数の熱伝導板材においては、外気入口側の波密度よりも外気出口側の波密度が高くされているので、上記外気出口側での熱交換力を高めることができる。また、一枚の熱伝導板材に比べて、上記地熱層の表面の不陸箇所に接触し易くなるので、全体としての熱交換力が向上する。さらに、一律に波密度を高くするものではないので、空気抵抗の増加を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の外気導入空調システムであれば、低コストで熱交換を行うことができ、さらに、地熱層に不陸があっても効率的な熱交換が行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の外気導入空調システムが備えられた建物の概略構造を示した説明図である。
【図２】図１の外気導入空調システムの詳細を示した説明図である。
【図３】図１の外気導入空調システムにおける熱交換部の詳細を示した説明図である。
【図４】図１の外気導入空調システムにおける熱交換部を床下の基礎コンクリート上に設置した状態を示した説明図である。
【図５】図１の外気導入空調システムにおける他の構成例の熱交換部を基礎コンクリート上に設置した状態を示した説明図である。
【図６】図１の外気導入空調システムにおける他の構成例の熱交換部を基礎コンクリート上に設置した状態を示した説明図である。
【図７】同図（Ａ）は図１の外気導入空調システムにおける他の構成例の熱交換部を示した説明図であり、同図（Ｂ）はａ−ａ断面を簡略的に示した説明図である。
【図８】同図（Ａ）は図７のＡ−Ａ断面の概略図であり、同図（Ｂ）は図７のＢ−Ｂ断面の概略図であり、同図（Ｃ）は図７のＣ−Ｃ断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、この発明の実施形態の外気導入空調システム１は、建物２の床下に配置されたダクト１２内に外気を導入する外気導入部１１と、熱交換部１３と、上記熱交換部１３を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１６と、を備える。
【００１７】
上記外気導入部１１に接続されている外気導入パイプ１１ａの一端側は、床下の基礎コンクリート（地熱層）３の立ち上げ基礎部３ａを貫通して屋外に出されている。上記一端側には雨水の浸入を防止するフードが設けられる。また、上記外気導入パイプ１１ａの他端側は粉塵や花粉を除去するフィルターボックス１１ｂに接続されている。上記フィルターボックス１１ｂの天板部は開閉可能な蓋部をなしており、フィルター交換が行えるようになっている。さらに、上記フィルターボックス１１ｂの下流側にはダクトファン１１ｃが設けられている。上記ダクトファン１１ｃによる外気吸引によって外気が当該外気導入空調システム１内に導入される。
【００１８】
上記ダクトファン１１ｃの下流側は上記ダクト１２に接続されている。このダクト１２が熱伝導率の高い金属等の素材で形成されていれば、当該ダクト１２自体も床下空間の空気との間で熱交換をする機能を具備することになる。もちろん、ダクト１２自体にこのような熱交換機能を担わせない構成とすることもできる。
【００１９】
上記熱交換部１３は、熱交換本体部１４と外気導入側となる入口チャンバー１５１と空調外気供給側となる出口チャンバー１５２とからなり、導入された外気と上記床下の基礎コンクリート（地熱層）３との間で熱交換を行わせる。上記入口チャンバー１５１は上記ダクト１２に接続され、出口チャンバー１５２は上記外気供給部１６に接続されている。なお、上記基礎コンクリート３との間の熱交換は、深深度（５ｍ〜１０ｍ）の深地熱層利用ではなく、床下地盤の表面或いは表面に近い層の地熱を利用する浅地熱層利用となるものであり、地盤掘削等にかかる費用が低減される利点がある。
【００２０】
図３に示しているように、上記熱交換本体部１４は、凸部と凹部を交互に有した四角波形状の熱伝導板材１４ａと、この熱伝導板材１４ａを覆うケーシング１４ｂとからなる。
【００２１】
上記熱伝導板材１４ａは、例えばステンレスやアルミニウム合金といった熱伝導性に優れた金属からなり、上下方向に変形可能である。そして、図４にも示しているように、上記熱伝導板材１４ａにおける凹部底面が上記基礎コンクリート３の表面と接するように設けられる。上記凹部の上側開口は上記ケーシング１４ｂによって覆われて熱交換流路を形成し、また、上記凸部の下側開口は上記基礎コンクリート３と対面して熱交換流路を形成する。
【００２２】
上記熱交換部１３の周囲の縁にはフランジ部１３ａが形成されており、このフランジ部１３ａにねじ込まれたビス１３ｂによって上記熱交換部１３が上記基礎コンクリート３に固定される。さらに、上記フランジ部１３ａと上記基礎コンクリート３との間にパッキン（封止材）１３ｃが介装されている。
【００２３】
上記熱伝導板材１４ａは、上記のように、凸部と凹部を交互に有した波板材であり、このような波板材は、フィンを多数有する地熱伝達器に比べて安価に入手することが可能である。これにより、外気導入空調システム１を低コストで構成することができる。
【００２４】
また、上記熱伝導板材１４ａは変形可能であり、その自重により、或いは上記ケーシング１４ｂが上記基礎コンクリート３に固定されるときの押圧力により、上記ケーシング１４ｂ内の上記熱伝導板材１４ａにおける凹部底面が上記基礎コンクリート３の表面に密着して接触面積が広くなる。すなわち、上記基礎コンクリート３に不陸があっても、上記熱伝導板材１４ａが変形できるので、上記熱伝導板材１４ａはその凹部の底側を上記地熱層の不陸の箇所に密着させることができる。また、上記熱伝導板材１４ａの上記凹部の底側が上記基礎コンクリート３に面接触するので、上記熱伝導板材１４ａの上記凹部の底側と上記基礎コンクリート３との接触面積が広くなり、熱交換性能が向上することになる。
【００２５】
図５は熱交換部１３における他の構成例の熱交換本体部１４Ａを示している。この熱交換本体部１４Ａは、凸部と凹部を交互に有した三角波形状の熱伝導板材１４ｃと、この熱伝導板材１４ｃを覆うケーシング１４ｂとからなる。上記熱伝導板材１４ｃは、例えばステンレスやアルミニウム合金といった熱伝導性に優れた金属からなり、変形可能である。上記熱伝導板材１４ｃにおける凹部底面は上記基礎コンクリート３と接するように設けられ、凹部の上側開口は上記ケーシング１４ｂによって覆われて熱交換流路を形成する。また、凸部の下側開口は上記基礎コンクリート３と対面して熱交換流路を形成する。
【００２６】
上記熱伝導板材１４ｃも、凸部と凹部を交互に有した波板であり、フィンを多数有する地熱伝達器に比べて安価に入手することが可能であり、低コストで熱交換が行える外気導入空調システムを実現できる。また、変形可能な上記熱伝導板材１４ｃは、その自重により、或いは上記ケーシング１４ｂが上記基礎コンクリート３に固定されるときの押圧力により、上記ケーシング１４ｂ内で凹部底面が上記基礎コンクリート３の表面に密着する。すなわち、上記基礎コンクリート３に不陸があっても、上記熱伝導板材１４ｃが変形できるので、上記熱伝導板材１４ｃはその凹部の底側を上記地熱層の不陸の箇所でも接触させることができる。また、上記熱伝導板材１４ｃの上記凹部の底側が上記基礎コンクリート３に点接触するので、上記熱伝導板材１４ｃの上記凹部の底側と上記基礎コンクリート３との接触箇所を多くすることができ、熱交換性能を向上できる。
【００２７】
なお、上記熱交換本体部１４、１４Ａにおいて、その凹部と上記ケーシング１４ｂとで形成される流路のみを熱交換流路とする構成を採用できる。この場合、上記基礎コンクリート３に導入外気が直接触れることはなく、上記熱交換本体部１４、１４Ａの壁面を介してのみ導入外気において熱交換が行われることになる。また、この構成で用いられる入口チャンバー１５１および上記出口チャンバー１５２には、上記熱交換本体部１４、１４Ａにおける凹部の形成箇所に対応して連通口が形成される。
【００２８】
図６は上記熱交換部１３における他の構成例の熱交換本体部１４Ｂを示している。この熱交換本体部１４Ｂは、凸部と凹部を交互に有した四角波形状の熱伝導板材１４ｄからなり、上記ケーシング１４ｂは備えていない。上記熱伝導板材１４ｄの縁にフランジ部１３ａが形成されており、このフランジ部１３ａにねじ込まれたビス１３ｂによって上記熱交換本体部１４Ｂが上記基礎コンクリート３に固定される。さらに、上記フランジ部１３ａと上記基礎コンクリート３との間にパッキン（封止材）１３ｃが介装される。そして、上記熱交換本体部１４Ｂにおける凸部の下側開口が上記基礎コンクリート３に対面して熱交換流路を形成している。なお、この熱交換部１３に設けられる入口チャンバー１５１および上記出口チャンバー１５２には、上記熱交換本体部１４Ｂにおける凸部の形成箇所に対応して連通口が形成される。
【００２９】
このように、上記ケーシング１４ｂを備えない構造の上記熱交換本体部１４Ｂでは、上記熱伝導板材１４ｄにおける凸部の下側開口の箇所が熱交換流路を形成することになる。この熱交換流路を流れる導入外気は上記熱伝導板材１４ｄの凸部裏面の壁面および上記基礎コンクリート３に接触して熱交換することになる。
【００３０】
ここで、基礎コンクリート３をケーシングで単に覆ったような熱交換構造を採用した場合、夏の時期に外気を導入すると、その熱で熱交換箇所の下のコンクリート部分の温度が過度に上昇する可能性がある。上記熱交換本体部１４Ｂを用いた熱交換構造であれば、上記基礎コンクリート３の過度の温度上昇を防止できる。すなわち、上記熱交換本体部１４Ｂを用いる構造の場合、基礎コンクリート３の熱は、上記熱伝導板材１４ｄの凹部の底面部分に伝わって床下空間へと放熱されることになる。これにより、上記基礎コンクリート３の過度の暖まりを防止して熱交換効率の低下を防止することができる。
【００３１】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、上記熱交換部１３における他の構成例の熱交換本体部１４Ｃを示している。また、図８（Ａ）は図７のＡ−Ａ断面の概略図であり、図８（Ｂ）は図７のＢ−Ｂ断面の概略図であり、図８（Ｃ）は図７のＣ−Ｃ断面の概略図である。この熱交換本体部１４Ｃは、３分割された熱伝導板材１４１，１４２，１４３と、これら熱伝導板材１４１，１４２，１４３を覆うケーシング１４ｂとからなる。上記熱伝導板材１４１，１４２，１４３は、例えばステンレスやアルミニウム合金といった熱伝導性に優れた金属からなり、互いに独立して変形可能である。上記熱伝導板材１４１，１４２，１４３における凹部底面は上記基礎コンクリート３と接するように設けられ、凹部の上側開口は上記ケーシング１４ｂによって覆われて熱交換流路を形成する。また、凸部の下側開口は上記基礎コンクリート３と対面して熱交換流路を形成する。
【００３２】
上記熱伝導板材１４１と、上記熱伝導板材１４２と、上記熱伝導板材１４３は、上記入口チャンバー１５１から上記出口チャンバー１５２の方向にこの順で配置されている。上記熱伝導板材１４２の波密度（フィンピッチ）は上記熱伝導板材１４１の密度（フィンピッチ）よりも高く（短く）、上記熱伝導板材１４３の波密度（フィンピッチ）は上記熱伝導板材１４２の波密度（フィンピッチ）よりも高い（短い）。すなわち、上記熱交換部１３の外気入口側に配置された熱伝導板材の波密度よりも外気口側に配置された熱伝導板材の波密度が高くなっている。
【００３３】
このような構成においては、外気入口側となる上記熱伝導板材１４１の波密度は疎となるものの、導入された外気の温度と上記基礎コンクリート３の温度との差異が大きくて単位面積当たりの熱交換率が高いので、高い熱交換力が得られる。一方、外気出口側となる上記熱伝導板材１４２、１４３においては、既に熱交換がある程度行われているので導入外気の温度は高く（或いは低く）なっており、単位面積当たりの熱交換効率が低下するものの、波密度が高い（密である）ので高い熱交換力が得られる。
【００３４】
また、上記のように、複数の熱伝導板材１４１，１４２，１４３からなる構造であると、一枚物の熱伝導板材に比べて、上記基礎コンクリート３の不陸箇所に接触し易くなるので、全体としての熱交換性能が向上する。
【００３５】
また、上記のように、出口側に向かって上記熱伝導板材１４１，１４２，１４３の波密度が高くなる構造は、一律に波密度を高くするものではないので、空気抵抗の増加を抑えることができる。
【００３６】
なお、上記熱交換部１３を経て空調された外気を室内に導く外気供給部１６は、このような空調外気を直接に室内４に導入するものに限らず、予冷給気としてエアコンディショナーを介してさらに空調して室内４に供給するようになっていてもよい。
【００３７】
また、冬場においては、上記基礎コンクリート３内の熱を上記熱交換部１３内の外気に与えることもできる。ただし、そのまま暖房に使えるほど温かくはないので、暖房装置の予熱給気として利用するのが望ましい。
【００３８】
また、外気導入空調システム１において、上記ダクト１２が直線的に配置されることに限らず、蛇行状に配置されるようにしてもよい。また、空調された外気の吹き出し口は、居室に限らず廊下などに設けてもよい。また、上記外気導入空調システム１の点検のために、上記蓋５ａとは別の箇所に床下へのアクセスを可能にする蓋を設けてもよい。
【００３９】
また、建物２の中央部分の床下の方が周囲縁側よりも温度が安定しているので、上記熱交換部１３は建物２の中央部分の床下に配置されるのが望ましい。
【００４０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１      外気導入空調システム
１１    外気導入部
１２    ダクト
１３    熱交換部
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ    熱交換本体部
１４ａ  熱伝導板材
１４ｂ  ケーシング
１４ｃ  熱伝導板材
１４ｄ  熱伝導板材
１４１  熱伝導板材
１４２  熱伝導板材
１４３  熱伝導板材
１５１  入口チャンバー
１５２  出口チャンバー
１６    外気供給部
２      建物
３      基礎コンクリート
４      室内
５      床
【図１】
2014163626.tif 000003
【図２】
2014163626.tif 000004
【図３】
2014163626.tif 000005
【図４】
2014163626.tif 000006
【図５】
2014163626.tif 000007
【図６】
2014163626.tif 000008
【図７】
2014163626.tif 000009
【図８】
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