(57)【要約】【課題】床下空気の活用に優れ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１は、建物２の床下の基礎コンクリート３の上方空間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、上記ダクト１２内に導入された外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行わせる熱交換部１５と、上記熱交換部１５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。上記熱交換部１５の筐体内の中央部には、上記床下空間の空気が通る床下空気流路１４が形成されている。そして、上記床下空気流路１４の外周に上記外気導入部１１により導入された外気が通る外気流路１３が形成されている。上記熱交換部１５は、上記外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行わせるとともに上記外気と上記基礎コンクリート３との間でも熱交換を行わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の床下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、２重管構造を有して上記床下空間の空気と上記外気との間で熱交換を行わせるとともに上記外気流路を通る外気と上記床下空間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、を備えた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２重管構造として、上記床下空間の空気が通る床下空気流路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を有す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２に記載の外気導入空調システムにおいて、上記外気流路が上記床下空気流路の外周側に設けられてい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２または請求項３に記載の外気導入空調システムにおいて、上記床下空間の空気の流れの方向と上記外気の流れの方向とが反対方向であ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に記載の外気導入空調システムにおいて、上記２重管構造として、中央側に設けられた閉塞部とその外周側に位置し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を有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に記載の外気導入空調システムにおいて、上記２重管構造として、中央側に設けられた潜熱蓄熱部とその外周側に位置し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を有することを特徴とする外気導入空調システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６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、少なくとも上記床下空間の空気と上記外気との熱交換を促進する熱伝導フィンが備えられた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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、上記従来の地熱利用の空調システムは、上記基礎コンクリートの地熱を利用するものの、床下空気を活用したものとはなっていない。
【０００５】
この発明は、上記の事情に鑑み、床下空気の活用に優れた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】
【０００６】
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、２重管構造を有して上記床下空間の空気と上記外気との間で熱交換を行わせるとともに上記外気流路を通る外気と上記床下空間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、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成であれば、上記外気導入部によりに導入された外気が上記２重管構造を有する熱交換部において上記床下空間の空気に接触する機会が増えることを可能にし、床下空気の活用に優れた外気導入空調システムとなる。これにより、特に夏季の空調負荷を抑制し、また四季を通じて室内温度環境を良好にすることができる。また、上記外気流路を通る外気と上記床下空間の地熱層との間でも熱交換するので、床下の地熱層と床下空間の空気の両方の熱利用による効率的な空調が行えることになる。
【０００８】
上記２重管構造として、上記床下空間の空気が通る床下空気流路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を有する構造としてもよい。これによれば、流れている状態の床下空間の空気と上記外気との間で効率的に熱交換が行われる。
【０００９】
上記外気流路が上記床下空気流路の外周側に設けられていてもよい。これによれば、上記外気流路が床下の地熱層と接しやすくなる配置構造となる。また、例えば、節電モードとして上記床下空気流路での床下空気の流れを停止したとしても、効率的な熱交換が行われる。すなわち、上記外気流路が上記床下空気流路の外周側に位置すると、上記外気流路に導入された外気は上記熱交換部の中央部（上記床下空気流路の箇所）を流れずに熱交換部の周囲部を流れる。これにより、導入外気と上記熱交換部の外周側での床下空気との熱交換の機会が増えることになり、熱交換が促進される。
【００１０】
上記床下空間の空気の流れの方向と上記外気の流れの方向とが反対方向であってもよい。これによれば、上記床下空間の空気と外気との間の熱交換が効率的に行われる。
【００１１】
上記２重管構造として、中央側に設けられた閉塞部とその外周側に位置し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を有していてもよい。これによれば、導入された外気は熱交換部の中央部（上記閉塞部の箇所）を流れずに熱交換部の周囲部を流れる。これにより、導入外気と上記熱交換部の外周側での床下空気との熱交換の機会が増えることになり、熱交換が促進される。
【００１２】
上記２重管構造として、中央側に設けられた潜熱蓄熱部とその外周側に位置し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を有していてもよい。これによれば、上述のように、導入外気と上記床下空気との熱交換の機会が増えることに加え、導入外気と上記潜熱蓄熱部との間でも熱交換が行われるので、熱交換能力が向上する。
【００１３】
少なくとも上記床下空間の空気と上記外気との熱交換を促進する熱伝導フィンが備えられていてもよい。これによれば、少なくとも上記床下空間の空気と外気との間の熱交換が効率的に行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の外気導入空調システムであれば、床下空気の活用に優れ、特に夏季の空調負荷を抑制し、また四季を通じて室内温度環境を良好にすることができ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他の構成の熱交換部の詳細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の熱交換部の詳細を示した説明図である。
【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、上記ダクト１２内に導入された外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行わせる熱交換部１５と、上記熱交換部１５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】
上記ダクト１２の下流側は熱交換部１５に接続されている。この熱交換部１５は、例えばステンレスやアルミニウム合金といった金属からなる角筒状の筐体（角ダクト）を有しており、この筐体は例えば幅２００ｍｍで高さが２００ｍｍの寸法を有する。長さは例えば設置コストや空調能力等の関係により選定される。この実施形態では、上記熱交換部１５は、上記外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行わせるとともに上記外気と上記基礎コンクリート３との間でも熱交換を行わせる。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】
上記熱交換部１５は、２重管構造を有しており、筐体内の中央部には、上記床下空間の空気が通る床下空気流路１４が配置されている。そして、上記床下空気流路１４の外周に上記外気導入部１１により導入された外気が通る外気流路１３が形成されている。上記熱交換部１５の筐体が上記外気流路１３の外壁をなしている。
【００２１】
上記床下空気流路１４の一方の端には上記熱交換部１５の筐体の天板部を突き抜けて上記床下空間に臨む床下空気吐出口１４ａが設けられており、他方の端には上記熱交換部１５の筐体の天板部を突き抜けて上記床下空間に臨む床下空気導入口１４ｂが設けられている。上記床下空気吐出口１４ａにはダクトファン１４ｃが設けられており、上記床下空気流路１４内に床下空間の空気を導入するようになっている。上記床下空間の空気の流れの方向と上記外気の流れの方向とは反対向きになっている。
【００２２】
図３にも示しているように、上記熱交換部１５の筐体の底面（上記外気流路１３の底面）は、上記基礎コンクリート３に接しており、上記外気流路１３を通る外気の熱を上記基礎コンクリート３へと伝導する。すなわち、この実施形態では上記ダクト１２内に導入された外気は上記熱交換部１５の外周側となる側に位置する上記外気流路１３を通るため、上記基礎コンクリート３との間でも熱交換される。このような熱交換を効率的に行うために、上記基礎コンクリート３の表面を極力平らに形成し、上記筐体の底面を上記基礎コンクリート３に密着させるのが望ましい。上記基礎コンクリート３（地熱層）との密着性を確保するため、上記外気流路１３が置かれる位置に、上面が上記外気流路１３の底面に密着する形状を有し（例えば平らな面）、下面に熱伝導フィンを突出させた金属プレート（熱伝導プレート）２０を、上記熱伝導フィンが上記基礎コンクリート３（地熱層）に埋め込まれるように、コンクリート打設時に配置することで、上記基礎コンクリート３に不陸があるとしても上記金属プレート２０と上記外気流路１３との間に隙間が生じないようにできる。また、上記金属プレート２０のフィンによって上記基礎コンクリート３（地熱層）との接触面積が増えるので熱交換性も向上する。
【００２３】
さらに、上記外気と床下空間の空気および上記基礎コンクリート３との間の熱交換を効率的に行うために、上記外気流路１３内にはアルミニウム合金製等の熱伝導フィン１３ａが配置されている。上記熱伝導フィン１３ａは上記外気流路１３を通る外気の流れを妨げないように、面方向を外気の流れ方向に平行にして配置される。
【００２４】
上記熱交換部１５の下流側には当該熱交換部１５を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１６が設けられている。この外気供給部１６は例えば、空調対象とする室内４へ空調外気を送るパイプ部および上記室内４に空調外気を吹き出す曲げパイプ部などからなる。
【００２５】
このように、この実施形態の外気導入空調システム１は、建物２の床下の基礎コンクリート３の上方空間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、上記ダクト１２内に導入された外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行わせる熱交換部１５と、上記熱交換部１５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。これにより、外気が床下空気で空調されて室内４に導かれる。すなわち、床下空気の活用に優れた外気導入空調システムとなる。
【００２６】
また、上記外気流路１３が上記床下空間の基礎コンクリート３と熱交換可能な状態に接触させて設けられているので、上記基礎コンクリート３と床下空気の両方の熱利用による効率的な空調が行えることになる。
【００２７】
また、上記外気流路１３が上記床下空気流路１４の外周に設けられていると、上記外気流路１３は上記基礎コンクリート３に接触し易くなり、外気と上記基礎コンクリート３の間の熱交換を効率的に行うことができる。また、例えば、節電モードとして上記床下空気流路１４での床下空気の流れを停止したとしても、効率的な熱交換が行われる。すなわち、上記外気流路１３が上記床下空気流路１４の外周側に位置すると、上記外気流路１３に導入された外気は上記熱交換部１５の中央部（上記床下空気流路１４の箇所）を流れずに上記熱交換部１５の周囲部を流れる。これにより、導入外気と上記熱交換部１５の外周側での床下空気との熱交換の機会が増えることになり、熱交換が促進されることになる。
【００２８】
また、上記床下空間の空気の流れの方向と上記外気の流れの方向とが反対方向となる場合には、上記床下空間の空気と外気との間の熱交換が効率的に行われる。
【００２９】
また、上記外気流路１３に上記床下空間の空気と上記外気との熱交換を促進する熱伝導フィン１３ａが備えられていると、上記床下空間の空気と外気との間の熱交換が効率的に行われる。上記熱伝導フィン１３ａのうち上記基礎コンクリート３の上側に位置する熱伝導フィン１３ａは上記基礎コンクリート３と上記外気流路１３内の外気との間の熱交換の効率化にも寄与する。
【００３０】
また、図２に示したように、床５には床下空間へのアクセスのための蓋５ａが設けられている。この蓋５ａは例えば上記フィルターボックス１１ｂの上方に位置しており、上記フィルターボックス１１ｂにおけるフィルター交換が行いやすくなっている。
【００３１】
なお、上記熱交換部１５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。
【００３２】
また、冬場においては、上記基礎コンクリート３内の熱を上記外気流路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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、外気導入空調システム１において、上記外気流路１３の外周側に上記床下空気流路１４を設ける構造も採用可能である。この構造において、上記外気流路１３の下面が上記基礎コンクリート３に接するように、上記外気流路１３の上面と両側面だけを上記床下空気流路１４で覆う構造とすることができ、この場合には上記基礎コンクリート３と床下空間の空気の両方の熱利用による効率的な空調が行えることになる。
【００３６】
図４は外気導入空調システム１における他の構成の熱交換部１５Ａの詳細を示した説明図である。上記熱交換部１５Ａは、２重管構造を有しており、筐体内の中央部には、閉塞管１４Ａが配置されている。そして、上記閉塞管１４Ａの外周側に上記外気導入部１１により導入された外気が通る外気流路１３が形成されている。上記閉塞管１４Ａは軽量化のため空洞となっているが、これに限らない。
【００３７】
このように、上記２重管構造として、中央側に設けられた上記閉塞管１４Ａとその外周側に位置し上記外気導入部により導入された外気が通る外気流路１３とを有している構造であると、導入された外気は熱交換部１５Ａの中央部（上記閉塞管１４Ａの箇所）を流れずに熱交換部１５Ａの周囲部を流れる。上記熱交換部１５Ａの周囲は床下空間の空気で囲まれるので、上記導入外気と上記床下空気との熱交換の機会が増えることになり、熱交換が促進される。
【００３８】
図５は外気導入空調システム１における他の構成の熱交換部１５Ｂの詳細を示した説明図である。上記熱交換部１５Ｂは、２重管構造を有しており、筐体内の中央部には、潜熱蓄熱部１４Ｂが配置されている。そして、上記潜熱蓄熱部１４Ｂの外周に上記外気導入部１１により導入された外気が通る外気流路１３が形成されている。
【００３９】
上記潜熱蓄熱部１４Ｂに充填されている潜熱蓄熱材は、例えば、塩化カルシウム水和物等の無機水和塩やパラフィン等の有機物化合物などからなり、融解点・凝固点（相転移点）が２７℃付近となるものを採用している。この場合、夏の日中の温度上昇過程において、上記潜熱蓄熱材は固体状態から固体と液体の混合状態となり、上記導入外気を冷却する。上記潜熱蓄熱材は液体となるまで温度が一定であり続けるため、熱交換能力が低下しない利点がある。一方、夜間においては、上記潜熱蓄熱材は固体状態となり、外気の冷気を蓄える。なお、夜間外気の取り込みのために、上記ダクトファン１１ｃによる外気吸引を夜間に行うようにしてもよい。
【００４０】
このように、上記２重管構造として、中央側に設けられた潜熱蓄熱部１４Ｂと外周側に位置し上記外気導入部により導入された外気が通る外気流路１３とを有していると、上述のように、上記導入外気と上記床下空気との熱交換の機会が増えることに加え、上記導入外気は上記潜熱蓄熱部１４Ｂとの間でも熱交換されるので、熱交換能力が向上する。
【００４１】
なお、以上の実施形態において、上記熱交換部１５、１５Ａ、１５Ｂにおいて、その外周部に熱伝導フィンを特に設けなかったが、このような熱伝導フィンを設けてもよいものである。また、上記熱交換部１５、１５Ａ、１５Ｂは蛇行状に構成してもよいし、チャンバーを用いて複数に分岐して集約される構成とすることもできる。
【００４２】
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】
【００４３】
１      外気導入空調システム
１１    外気導入部
１２    ダクト
１３    外気流路
１３ａ  熱伝導フィン
１４    床下空気流路
１４ａ  床下空気吐出口
１４ｂ  床下空気導入口
１４Ａ  閉塞管
１４Ｂ  潜熱蓄熱部
１５    熱交換部
１５Ａ  熱交換部
１５Ｂ  熱交換部
１６    外気供給部
２０    金属プレート（熱伝導プレート）
２      建物
３      基礎コンクリート
４      室内
５      床
【図１】
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【図２】
2014081191.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014081191.tif 000006
【図５】
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