(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ヒートパイプ熱交換部１３と、上記ヒートパイプ熱交換部１３を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１５と、を備える。上記ヒートパイプ熱交換部１３は、複数のヒートパイプ１４を有する。上記ヒートパイプ１４は上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体の天板部を貫通して設けられている。上記ヒートパイプ１４の入熱部は上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内に位置され、放熱部は上記ヒートパイプ熱交換部１３の上方の床下空間に位置される。【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、入熱部および放熱部を有するヒートパイプを備えて上記外気導入部により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ヒートパイプ熱交換部と、上記ヒートパイプ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、上記入熱部が上記ヒートパイプ熱交換部の上記導入された外気が通過する筐体内に位置し、上記放熱部が上記ヒートパイプ熱交換部の上記筐体の外側に位置するように上記ヒートパイプが配置さ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、上記ヒートパイプ熱交換部は上記導入された外気と上記床下の地熱層との間でも熱交換を行わせ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３に記載の外気導入空調システムにおいて、上記ヒートパイプ熱交換部の底面側の箇所に、上面が上記底面に密着する形状を有し下面に熱伝導フィンが形成された熱伝導プレートが上記地熱層に上記熱伝導フィンを埋め込んで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５】
請求項３または請求項４に記載の外気導入空調システムにおいて、上記導入された外気と上記床下の地熱層との間の熱交換を促進する熱伝導フィンが上記ヒートパイプ熱交換部に備え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、上記ヒートパイプの入熱部と放熱部の少なくとも一方に熱交換を促進する熱伝導フィンが装着されている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、前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、入熱部および放熱部を有するヒートパイプを備えて上記外気導入部により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ヒートパイプ熱交換部と、上記ヒートパイプ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は、上記ヒートパイプ熱交換部で床下空間の空気によって空調される。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。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。
【０００８】
上記入熱部が上記ヒートパイプ熱交換部の上記導入された外気が通過する筐体内に位置し、上記放熱部が上記ヒートパイプ熱交換部の上記筐体の外側に位置するように上記ヒートパイプが配置されていてもよい。これによれば、上記ヒートパイプによって夏場の高温の外気を床下空間の空気で冷却することができる。
【０００９】
上記ヒートパイプ熱交換部は上記導入された外気と上記床下の地熱層との間でも熱交換を行わせるようにしてもよい。これによれば、床下の地熱層と床下空気の二重の熱利用による効率的な空調が行えることになる。
【００１０】
上記ヒートパイプ熱交換部の底面側の箇所に、上面が上記底面に密着する形状を有し下面に熱伝導フィンが形成された熱伝導プレートが上記地熱層に上記熱伝導フィンを埋め込んで設けられていてもよい。これによれば、上記地熱層に不陸があっても上記ヒートパイプ熱交換部の底面は上記熱伝導プレートに上記導入された外気と上記床下の地熱層との間の熱交換を促進する熱伝導フィンが上記ヒートパイプ熱交換部に備えられていてもよい。これによれば、上記床下の地熱層と外気との間の熱交換が効率的に行われる。
【００１１】
上記ヒートパイプの入熱部と放熱部の少なくとも一方に熱交換を促進する熱伝導フィンが装着されていてもよい。これによれば、上記放熱部による放熱や上記入熱部による入熱が効率的に行われる。
【発明の効果】
【００１２】
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】
【００１３】
【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ヒートパイプ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】
【００１４】
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ヒートパイプ熱交換部１３と、上記ヒートパイプ熱交換部１３を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１５と、を備える。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
上記ダクト１２の下流側はヒートパイプ熱交換部１３に接続されている。このヒートパイプ熱交換部１３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４００ｍｍで高さが１５０ｍｍ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、上記ヒートパイプ熱交換部１３は、上記筐体内を通る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基礎コンクリート３との間でも熱交換を行わせる。この基礎コンクリート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。
【００１８】
図３にも示しているように、上記ヒートパイプ熱交換部１３は、複数のヒートパイプ１４を有する。上記ヒートパイプ１４は、上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内を通る外気と上記床下空間の空気との間で熱交換を行うものであり、上記筐体の天板部を貫通直立して設けられている。上記ヒートパイプ１４の入熱部は上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内に位置している。上記ヒートパイプ１４における上記天板部からの突き出し長さは例えば７５ｍｍ程度とされ、上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内に位置する部分の長さも例えば７５ｍｍ程度とされる。上記ヒートパイプ熱交換部１３の天板部と上記ヒートパイプ１４との間の隙間には例えばパッキンやシーリング材などが設けられていてもよい。また、上記ヒートパイプ１４は例えば一般的なパイプ固定具を用いて上記ヒートパイプ熱交換部１３に固定することが可能である。
【００１９】
また、上記ヒートパイプ熱交換部１３は、上記筐体内を通過する外気の熱を上記基礎コンクリート３へも伝導する。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、上記ヒートパイプ熱交換部１３が置かれる位置に、上面が上記ヒートパイプ熱交換部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と上記ヒートパイプ熱交換部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。さらに、上記ヒートパイプ熱交換部１３の上記筐体内の底面に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は上記筐体内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。上記ヒートパイプ熱交換部の底面側の箇所に、上面が上記底面に密接する形状を有し下面に熱伝導フィンが形成された熱伝導プレートが上記地熱層に上記フィンを埋め込んで設けられる。
【００２０】
上記ヒートパイプ１４は、熱伝導性が高い材質のパイプ内に揮発性の作動液が入れられた構造を有する。上記ヒートパイプ１４の入熱部において上記作動液が外気から熱を奪うと、上記作動液は蒸発して上記放熱部へと高速で移動する。上記放熱部は床下空間に位置するので、上記作動液の熱は上記床下空間の空気に奪われる。熱を奪われた上記作動液は凝縮して上記入熱部へと戻ることになる。このようなサイクルが繰り返されることにより、上記ヒートパイプ熱交換部１３の上記筐体内を通る外気の冷却が行われる。
【００２１】
また、上記ヒートパイプ１４の入熱部での熱交換を効率的に行うために、上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内には、上記入熱部に接するアルミニウム合金製等の熱伝導フィン１４ａが配置されている。上記熱伝導フィン１４ａは上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体内の外気の流れを妨げないように配置される。同様に、上記ヒートパイプ１４の放熱部での熱交換を効率的に行うために、上記放熱部にもアルミニウム合金製等の熱伝導フィン１４ｂが配置されている。
【００２２】
上記ヒートパイプ熱交換部１３の下流側には上記ヒートパイプ熱交換部１３を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１５が設けられている。この外気供給部１５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。
【００２３】
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ヒートパイプ熱交換部１３と、上記ヒートパイプ熱交換部１３を経て空調された外気を室内４に導く外気供給部１５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。
【００２４】
また、上記入熱部が上記ヒートパイプ熱交換部１３の上記導入された外気が通過する筐体内に位置し、上記放熱部が上記ヒートパイプ熱交換部１３の上記筐体の外側に位置するように上記ヒートパイプ１４が配置されていると、上記ヒートパイプ１４によって夏場の高温の外気を床下空間の空気で冷却することができる。
【００２５】
また、上記ヒートパイプ熱交換部１３は上記導入された外気と上記床下の基礎コンクリート３との間でも熱交換を行わせるようにすると、上記基礎コンクリート３と床下空間の空気の二重の熱利用による効率的な空調が行えることになる。
【００２６】
さらに、上記ヒートパイプ熱交換部１３に、上記導入された外気と上記基礎コンクリート３との間の熱交換を促進する熱伝導フィン１３ａが備えられていていると、上記基礎コンクリート３と外気との間の熱交換が効率的に行われる。
【００２７】
また、上記ヒートパイプ１４に上記熱伝導フィン１４ａ、１４ｂを備えると、上記放熱部による放熱や上記入熱部による入熱が効率的に行われる。
【００２８】
また、図２に示しているように、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。
【００２９】
なお、上記ヒートパイプ熱交換部１３を経て空調された外気を室内に導く外気供給部１５は、このような空調外気を直接に室内４に供給するものに限らず、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。
【００３０】
また、上記ヒートパイプ熱交換部１３の上記天板部から突き出る上記ヒートパイプ１４の突出部分をＬ字状に曲げて水平配置させてもよい。上記ヒートパイプ１４がウィック部と呼ばれる毛細管構造を有すると、上記水平状に配置される箇所でも作動液の適切な移動を確保することができる。また、上記ウィック部を有するヒートパイプ１４であれば、上記ヒートパイプ熱交換部１３の筐体の側壁板を貫通させて横配置（水平配置）することもできる。さらに、このようにヒートパイプ１４を横配置するとともに、上記基礎コンクリート３に下端部が埋設された熱伝導材の上端部に上記ヒートパイプ１４の放熱部を接触させると、当該ヒートパイプ１４を用いた上記基礎コンクリート３と外気との間の熱交換が行われることになる。
【００３１】
また、上記ヒートパイプ１４の入熱部の方を、床下空間の空気や上記基礎コンクリート３との間で熱伝導できるように配置しておくと、冬場において床下空間内の空気の熱を上記ダクト１２内に導入された外気に与えることもできる。ただし、上記熱交換された外気は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。
【００３２】
また、外気導入空調システム１において、上記ダクト１２等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。
【００３３】
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、上記ヒートパイプ熱交換部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。
【００３４】
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】
【００３５】
１      外気導入空調システム
１１    外気導入部
１２    ダクト
１３    ヒートパイプ熱交換部
１３ａ  熱伝導フィン
１４    ヒートパイプ
１４ａ  熱伝導フィン
１４ｂ  熱伝導フィン
１５    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（地熱層）
４      室内
５      床
【図１】
2014066464.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014066464.tif 000005