(57)【要約】【課題】  冬季の熱損失及び夏季の熱流入を軽減して建物全体を効率良く冷暖房することができ、省エネルギー化を図ることができる地中熱利用空調システムを提供する。【解決手段】  地下地盤と熱交換して空気を冷暖房する熱交換手段２と、この熱交換手段で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する冷暖気通気手段３と、この冷暖気通気手段で通気した空気を小屋裏から外気へ排気する排気手段４と、を備えるとともに、冷暖気通気手段として、熱交換手段で冷暖房した空気を一時貯留する床下空間３１と、この床下空間と連通する壁体内冷暖気路３２，３３と、この壁体内冷暖気路と連通する天井内冷暖気路３４と、この天井内冷暖気路に連通して小屋裏を通り外気へ通じる小屋裏ダクト３５と、を設け、天井内冷暖気路が設けられた部分の天井を、板材が上下に所定間隔離間して設置された二重天井とし、天井内冷暖気路を、この板材間に天井断熱材の下となるよう設置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定深さ以上の地下地盤と熱交換して空気を冷暖房する熱交換手段と、この熱交換手段で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する冷暖気通気手段と、この冷暖気通気手段で通気した空気を小屋裏から外気へ排気する排気手段と、を備えて地中熱を利用して建物全体を冷暖房する地中熱利用空調システムであって、
前記冷暖気通気手段は、前記熱交換手段で冷暖房した空気を一時貯留する床下空間と、この床下空間と連通する壁体内冷暖気路と、この壁体内冷暖気路と連通する天井内冷暖気路と、この天井内冷暖気路に連通して小屋裏を通り外気へ通じる小屋裏ダクトと、を有し、
前記天井内冷暖気路が設けられた部分の天井は、板材が上下に所定間隔離間して設置された二重天井となっており、前記天井内冷暖気路は、前記二重天井の板材間に天井断熱材の下となるよう設置されていることを特徴とする地中熱利用空調システム。
【請求項２】
前記壁体内冷暖気路は、内壁である間仕切壁内に設けられている請求項１に記載の地中熱利用空調システム。
【請求項３】
前記壁体内冷暖気路は、外壁内の外壁断熱材の内側に設けられている請求項１又は２に記載の地中熱利用空調システム。
【請求項４】
前記外壁の外装材の内側には、外気と小屋裏空間とに連通し、外装材の熱が建物内部に伝達することを遮熱する外部通気路が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の地中熱利用空調システム。
【請求項５】
前記外壁の外壁断熱材の外側には、前記床下空間と小屋裏空間とに連通し、壁体内結露を防止するとともに外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減する壁体内通気路が設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の地中熱利用空調システム。
【請求項６】
前記床下空間とその上階の建物内部の空間とを連通する連通口が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の地中熱利用空調システム。
【請求項７】
前記床下空間は、基礎内に外気を取り入れる床下換気口と連通し、この床下換気口は、開閉自在となっている請求項１ないし６のいずれかに記載の地中熱利用空調システム。
【請求項８】
前記排気手段は、小屋裏空間の空気を吸引可能であるとともに、前記小屋裏ダクトは、開閉自在となっている請求項１ないし７のいずれかに記載の地中熱利用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中熱利用空調システムに関し、さらに詳しくは一定以上の深さになると地中の温度変化があまりないことを利用し、地下の地盤と熱交換して温められ又は冷やされた空気を壁や天井に沿って通気することで、居室などの建物の内部空間の冷暖房を行う技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定以上の深さになると地中の温度変化があまりないことを利用し、地中深くの地下地盤と熱交換して建物内の冷暖房を行う地中熱を利用した空調システムが知られている。例えば、特許文献１には、地下地盤と熱交換して夏季は冷やし、冬季は温めた空気を床下に取入れ、該空気を外壁の中に通して小屋裏より強制排気することにより、冷暖房費を削減することができる床下換気システムが開示されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の床下換気システムでは、地下地盤と熱交換して冷暖房した空気を、外壁内を通して間接的に室内の冷暖房を行うものであり、外壁から遠い建物内部の中央付近にある居室等を冷暖房することはできず、建物全体の冷暖房削減効果は小さいという問題があった。
【０００４】
また、特許文献２には、メッシュ管よりなる熱交換用パイプ１の一端を住宅外の地上に臨ませ、熱交換用パイプ１の他端を住宅Ｈの床下空間Ｈ１に臨ませ熱交換用パイプ１の中途を地中に所要の深さに埋設し、住宅Ｈの外壁Ｈ２の内面に断熱材Ｈ３をライニングして室内壁Ｈ４との空間を床下空間Ｈ１及び天井裏空間Ｈ７に連通させ、熱交換用パイプ１の前記他端に室内空気導入管４の一端を連通接続して他端を室内Ｈ８に連通し、屋根裏空間Ｈ６に設置した第一の排気ファン５で壁空間Ｈ５流通空気を吸引して住宅外へ排気するとともに、室内空気排出管６の一端を室内に連通接続するとともに他端を屋根裏または天井裏に設置した第二の排気ファン７の吸引口に連通接続し、第二の排気ファン７で室内Ｈ８流通空気を吸引して住宅外へ排気するように構成し、夏期は屋外の暖気を地中の冷熱と熱交換して冷気を壁空間及び室内に流通し住宅全体を効果的に冷却・除湿でき、冬期は屋外の寒気を地中の温熱と熱交換して暖気を壁空間及び室内に流通し住宅全体を効果的に暖房でき、そのため、設備費を安価に抑えられ、省エネルギー、低ランニングコスト化に寄与し得る住宅の地中熱利用冷暖房装置が開示されている（特許文献２の実用新案登録請求の範囲の請求項１、明細書の段落０００２，０００５、図面の図１等参照）。
【０００５】
しかし、特許文献２に記載の地中熱利用冷暖房装置は、確かに、地下地盤と熱交換した空気を、室内壁Ｈ４を通過させて直接室内Ｈ８に導入できる構成ではあるが、２つのファン５，７が必要なため初期コストが高くつくうえ、第二の排気ファン７で室内Ｈ８の空気を強制排気するため、冬季において折角暖めた空気が排気されてしまい熱効率が良いものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９０２０２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０３２８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、前記従来技術の問題点を解決し、冬季の外気への熱損失及び夏季の外気からの熱流入を軽減して建物全体を効率良く冷暖房することができ、省エネルギー化を図ることができる地中熱利用空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定深さ以上の地下地盤と熱交換して空気を冷暖房する熱交換手段と、この熱交換手段で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する冷暖気通気手段と、この冷暖気通気手段で通気した空気を小屋裏から外気へ排気する排気手段と、を備えて地中熱を利用して建物全体を冷暖房する地中熱利用空調システムであって、前記冷暖気通気手段は、前記熱交換手段で冷暖房した空気を一時貯留する床下空間と、この床下空間と連通する壁体内冷暖気路と、この壁体内冷暖気路と連通する天井内冷暖気路と、この天井内冷暖気路に連通して小屋裏を通り外気へ通じる小屋裏ダクトと、を有し、前記天井内冷暖気路が設けられた部分の天井は、板材が上下に所定間隔離間して設置された二重天井となっており、前記天井内冷暖気路は、前記二重天井の板材間に天井断熱材の下となるよう設置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記壁体内冷暖気路は、内壁である間仕切壁内に設けられている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記壁体内冷暖気路は、外壁内の外壁断熱材の内側に設けられている。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、外壁の外装材の内側には、外気と小屋裏空間とに連通し、外装材の熱が建物内部に伝達することを遮熱する外部通気路が設けられている。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、外壁の外壁断熱材の外側には、前記床下空間と小屋裏空間とに連通し、壁体内結露を防止するとともに外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減する壁体内通気路が設けられている。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記床下空間とその上階の建物内部の空間とを連通する連通口が設けられている。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記床下空間は、基礎内に外気を取り入れる床下換気口と連通し、この床下換気口は、開閉自在となっている。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記排気手段は、小屋裏空間の空気を吸引可能であるとともに、前記小屋裏ダクトは、開閉自在となっている。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、所定深さ以上の地下地盤と熱交換して空気を冷暖房する熱交換手段と、この熱交換手段で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する冷暖気通気手段と、この冷暖気通気手段で通気した空気を小屋裏から外気へ排気する排気手段と、を備えて地中熱を利用して建物全体を冷暖房する地中熱利用空調システムであって、前記冷暖気通気手段は、前記熱交換手段で冷暖房した空気を一時貯留する床下空間と、この床下空間と連通する壁体内冷暖気路と、この壁体内冷暖気路と連通する天井内冷暖気路と、この天井内冷暖気路に連通して小屋裏を通り外気へ通じる小屋裏ダクトと、を有し、前記天井内冷暖気路が設けられた部分の天井は、板材が上下に所定間隔離間して設置された二重天井となっており、前記天井内冷暖気路は、前記二重天井の板材間に天井断熱材の下となるよう設置されているので、ランニングコストがあまり掛からない地中熱利用の熱交換手段により、一年中を通じて変動の少ない地中深くの地下地盤と熱交換して冷暖房した空気を、床下空間から壁体内冷暖気路を経由して、二重天井の天井断熱材の内側に設けられた天井内冷暖気路内を通過させることにより、建物の室内を冷暖房することができるため、壁体内冷暖気路で外気との（物体から別の物体へ直接熱が伝わる）熱伝達を遮断して冬季の外気への熱損失及び夏季の外気からの熱流入を軽減することができる。また、冷暖気の溜まった床下空間、壁体内冷暖気路、及び天井断熱材の内側にある天井内冷暖気路により、室内をはじめとする廊下、階段などの建物内部を効率良く冷暖房することができる。このため、室内における冷暖房負荷を軽減して省エネルギー化を図ることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記壁体内冷暖気路は、内壁である間仕切壁内に設けられているので、地中熱を利用して冷暖房した空気が、両側が建物内部となる間仕切壁内を通過することとなり、更に効率良く室内を冷暖房することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記壁体内冷暖気路は、外壁内の外壁断熱材の内側に設けられているので、外壁内にある壁体内冷暖気路で外気との熱伝達を遮断しつつ、外壁断熱材の内側に設けられた壁体内冷暖気路で効率良く建物内部を冷暖房することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、外壁の外装材の内側には、外気と小屋裏空間とに連通し、外装材の熱が建物内部に伝達することを遮熱する外部通気路が設けられているので、外部通気路により熱伝達を遮蔽することができる。このため、夏季は日射（太陽からの輻射熱）で暖まった外装材の熱が冷房した建物内部（室内）に貫入することを低減するとともに、冬季は暖房した建物内部（室内）から冷えた外気への熱損失を低減することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、外壁の外壁断熱材の外側には、前記床下空間と小屋裏空間とに連通し、壁体内結露を防止するとともに外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減する壁体内通気路が設けられているので、壁体内通気路により熱伝達を遮蔽しつつ、室内から漏洩した湿気を排出することができ、壁体内結露を防止するとともに外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記床下空間とその上階の建物内部の空間とを連通する連通口が設けられているので、床下空間への空気の供給先として外気ではなく別の冷暖房器具で冷暖房した室内空気を用いることができ、更に効率良く、建物全体で冬季の外気への熱損失及び夏季の外気からの熱流入を軽減して省エネルギー化を図ることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記床下空間は、基礎内に外気を取り入れる床下換気口と連通し、この床下換気口は、開閉自在となっているので、床下換気口から外気を取り入れることができ、冷暖房が必要ない時に排気手段を停止して自然通気に切り換えることも可能となる。このため、更に省エネルギー化を図ることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかに記載の地中熱利用空調システムにおいて、前記排気手段は、小屋裏空間の空気を吸引可能であるとともに、前記小屋裏ダクトは、開閉自在となっているので、小屋裏空間の空気を排気手段で強制排気することができる。また、前記壁体内冷暖気路や前記天井内冷暖気路だけでなく、前記外部通気路や壁体内通気路の通気量の調整も前記排気手段で行うことができるようになる。このため、梅雨や台風などの影響を考慮して外装材（裏打ちの断熱材も含む）の濡れ具合に応じて、又は外気温に応じて外部通気路や壁体内通気路の通気量を増減することができ、更に省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施の形態の実施例１に係る地中熱利用空調システムを２階建ての木造戸建住宅に適用した場合を模式的に示す鉛直断面図である。
【図２】実施例１に係る熱交換手段の有孔パイプ、熱交換パイプ、及び循環ポンプを主に示す鉛直断面図である。
【図３】同上の熱交換手段が収められた地下ピットの平面図である。
【図４】実施例１に係る熱交換手段の熱交換パネルの単体をタイプ別に示す平面図である。（Ａ）が一般部タイプ、（Ｂ）がＵターン部タイプである。
【図５】同上の熱交換パネルの単体の鉛直断面図である。
【図６】図１の建物の基礎周辺を主に示す鉛直断面図である。
【図７】同上の熱交換パネルの割り付けを主に示す１階平面図である。
【図８】実施例１に係る冷暖気通気手段の床下連通口を主に示す１階平面図である。
【図９】図１で示す建物の内壁を主に示す鉛直断面図である。
【図１０】図１で示す建物の外壁を主に示す鉛直断面図である。
【図１１】実施例２に係る地中熱利用空調システムを模式的に示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施の形態に係る地中熱利用空調システムについて、図面を参照しながら、以下に説明する。
【実施例１】
【００２６】
芯−芯で５．４６ｍ×５．４６ｍ程度の平面規模（図８等参照）のパネル工法による木造２階建ての実験住宅の建物に本システムを適用した場合を例示して、この発明の実施例１に係る地中熱利用空調システムの全体構成の概略について説明する。図１に示す符号１が、本実施例に係る地中熱利用空調システムであり、この地中熱利用空調システム１は、所定深さ以上の地下地盤と熱交換して空気を冷暖房する熱交換手段２と、この熱交換手段２で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する冷暖気通気手段３と、この冷暖気通気手段３で通気した空気を小屋裏から外気へ排気する排気手段４などから構成されている。
【００２７】
（熱交換手段）
熱交換手段２は、図１に示すように、地中に掘削された採熱用の採熱孔に埋設された有孔パイプ２１と、この有孔パイプ２１内に配管された熱交換パイプ２２と、この熱交換パイプ２２と連通して建物のベタ基礎の耐圧盤上に敷設される熱交換パネル２３と、これら熱交換パイプ２２及び熱交換パネル２３内に熱媒体となる液体を循環させる循環ポンプ２４など、から構成され、熱交換パイプ２２を流れる熱媒体と地下地盤とで熱交換して熱交換パネル２３で後述の床下空間３１の空気を冷暖房する機能を有している。
【００２８】
有孔パイプ２１は、図１及び図２に示すように、一年中温度が略一定に保たれる所定深さ（本実施例では５ｍ）以上となる採熱孔２１ａに挿入され、この採熱孔２１ａの底部付近に達する所定長さの直径φ２００ｍｍ程度の塩化ビニル管からなり、全部又は下部に多数の孔が穿設された有孔管となっている。このため、容易に地下水がパイプ内に浸入して地下地盤の地中熱と熱交換パイプ２２内を流れる熱媒体とが熱交換し易い構成となっている。また、有孔パイプ２１の地上付近の周りには、図２に示すように、固定及び上端部補強のためコンクリートを巻くことが好ましい。
【００２９】
熱交換パイプ２２は、図２及び図３に示すように、基本的に管材の材質は問わないが、地下地盤との熱交換のため熱伝導率（熱伝達率）が高いものが好ましく、本実施例では、直径φ５０ｍｍ程度の金属管から構成されている。また、熱交換パイプ２２には、圧力調整用のフローセッターバルブ２２ａや個体の不純物を取り除くストレーナ２２ｂ、その他バルブ２２ｃ，フローセッター２２ｄなどが取り付けられている（図７も参照）。
【００３０】
そして、この熱交換パイプ２２内を循環させる熱媒体は、水（水道水）でも構わないが、凍結のおそれのある地域では不凍液を使用することが好ましく、本実施例では、プロピレングリコールを主成分とする不凍液が採用されている。
【００３１】
熱交換パネル２３は、図４〜図７に示すように、所定の強度を有するポリプロピレンなどの樹脂材を基体２３ａとして（特に、図４参照）、ポリブテンなどの耐熱樹脂の細管２３ｂ（図５参照）を配管・載置する厚さ２０ｍｍ程度の２タイプの大きさのパネル（図４の（Ａ）が８００ｍｍ×４００ｍｍ、（Ｂ）が４００ｍｍ×４００ｍｍ）からなり、ベタ基礎のコンクリートスラブＳ（耐圧盤）上に複数枚が平面的に敷き並べられて蟻足状の継手が接合されたうえ、基体２３ａの溝２３ｃに細管２３ｂ（図５参照）同士を連結しながら嵌め込むことで、熱交換パイプ２２と接続する水平方向に蛇行する蛇行パイプ２３ｄが形成され（特に、図７参照）、この蛇行パイプ２３ｄに、熱交換パイプ２２を通過することで地下深くの地盤と熱交換して冷暖房された熱媒体（不凍液）が流入して、後述の床下空間３１の空気と接触して熱媒体と熱交換することにより冷暖房する仕組みとなっている。
【００３２】
また、熱交換パネル２３には、図５に示すように、細管２３ｂの下方に発泡ポリウレタンなどの断熱材２３ｅが介装され、コンクリートスラブＳ側の熱伝達抵抗が高くなっており、細管２３ｂ内を流れる熱媒体からコンクリートスラブＳへ冬季には熱が逃げにくいように、夏季にはコンクリートスラブから熱が流入しにくいようになっている。
【００３３】
循環ポンプ２４は、液体の熱媒体が熱交換パイプ２２の最下部まで到達して還流可能であり、かつ、細管２３ｂからなる蛇行パイプ２３ｄ内を送流可能な圧力を掛けることができる一般的な圧力ポンプであれば構わない。
【００３４】
なお、熱交換手段２として、不凍液の熱媒体を介して床下空間３１の空気を冷暖房するものを例示して説明したが、床下空間３１から空気を直接採熱孔２１ａにある熱交換パイプ２２等を通して直接冷暖房する熱交換手段でもよく、ヒートポンプを採用した熱交換手段を利用すると、更に熱交換の効率が向上する。また、建物の基礎Ｇの外部に採熱孔２１ａを設けたものを例示したが、基礎の耐圧盤Ｓの下に採熱孔を設けてもよいことは勿論であり、図７に示すように、複数の採熱孔を設けることで冷暖房の効率が向上する。
要するに、熱交換手段２は、所定の深さの地下地盤と熱交換して空気を冷暖房可能なものであればその構成や設置個数を問わず、既知の他の熱交換手段を採用することが可能である。
【００３５】
（冷暖気通気手段）
次に、図１、図６、図８〜図１０を用いて、冷暖気通気手段３について説明する。
冷暖気通気手段３は、図１に示すように、熱交換手段２で冷暖房した空気を一時貯留する床下空間３１と、この床下空間３１と連通する壁体内冷暖気路３２、３３と、この壁体内冷暖気路３２、３３と連通する天井内冷暖気路３４と、この天井内冷暖気路３４と連通して小屋裏を通り外気へ通じる小屋裏ダクト３５など、から構成され、熱交換手段２で冷暖房した空気を通気することで建物内部を冷暖房する機能を有している。
【００３６】
床下空間３１は、図１及び図６に示すように、建物の基礎、即ち、基礎梁Ｇと耐圧盤であるコンクリートスラブＳと、その上階（本実施例では１階）の床Ｆ１（大引き、根太などの床を構成する床材を含む）とで囲まれる空間であり、この床下空間３１において、熱交換パネル２３で周囲の空気を冷暖房して一時的に貯留しておく機能を有している。この床下空間３１は、一定の大きさを有し、熱容量が大きく温度変化の少ないコンクリート製の基礎に囲まれているうえ、建物が上方を覆うため日射の影響を受けないため、空気を冷暖房し、一時貯留するに際して好適な場所となっている。
【００３７】
また、この基礎梁Ｇには、図１に示すように、床下換気口Ｇ１が設けられ、この床下換気口は開閉自在となっており、床下空間３１に外気を取り入れて換気するか、閉鎖して熱交換手段２で冷暖房した空気を貯留するかを選択することができる。
【００３８】
そして、１階の床Ｆ１には、図１及び図８に示すように、１階にある建物内部の空間と連通する１００ｍｍ角の正方形の床下連通口Ｆ１ａが３箇所形成されており、床下換気口Ｇ１を閉じて、この床下連通口Ｆ１ａから１階の室内の空気を床下空間３１へ給気することが可能となっている。
このため、熱交換手段２の熱交換パネル２３で冷暖房する床下空間３１への空気の供給源として外気だけではなく熱交換手段２とは別の１階室内に設置された冷暖房器具（図示せず）で冷暖房した空気を用いることができ、更に効率良く、建物全体で冬季の外気への熱損失及び夏季の外気からの熱流入を軽減して省エネルギー化を図ることができる。
なお、図示（５．３５ｍ×５．３５ｍ×０．４ｍ≒１１．４５ｍ３を想定）程度の床下空間３１であれば、１００ｍｍ角の正方形の床下連通口Ｆ１ａが３箇所程あれば足りるが、床下連通口の大きさや設置箇所、設置位置等は、当然、建物の規模に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００３９】
壁体内冷暖気路３２は、図１及び図９に示すように、桟木と板材からなる芯パネルＩＷ０外面の両面にスペーサとして３０ｍｍ厚の捨木を適当な間隔をおいて打ち付けたうえ、１２．５ｍｍ厚の石膏ボードを貼り付けることにより、内壁である間仕切壁ＩＷ内の（鉛直断面における）左右両側に形成された３０ｍｍ程度の隙間からなる通気路であり、１階から２階まで通して形成された間仕切壁ＩＷのうち１階部分（１階間仕切壁ＩＷ１）内に１階内壁内冷暖気路３２ａが形成され、２階部分（２階間仕切壁ＩＷ２）に２階内壁内冷暖気路３２ｂが形成されている。
【００４０】
この壁体内冷暖気路３２は、１階間仕切壁ＩＷ１の直下の床に形成された壁下連通口３２ｃで床下空間３１と連通し、２階間仕切壁ＩＷ２の直上の天井に形成された壁上連通口３２ｄで後述の天井内冷暖気路３４と連通しており、床下空間３１で冷暖房された空気を通気することで各室内や廊下、階段などの建物内部を冷暖房する機能を有している。
このため、壁体内冷暖気路３２により、地中熱を利用して冷暖房した空気を、両側が建物内部となる間仕切壁ＩＷ内を通過させて、効率良く建物内部を冷暖房することができる。
【００４１】
また、壁体内冷暖気路３３は、図１及び図１０に示すように、桟木と板材からなる芯パネルＯＷ０外面の内側にスペーサとして３０ｍｍ厚の捨木を適当な間隔をおいて打ち付けたうえ、９ｍｍ厚の針葉樹合板を貼り付けることにより、外壁ＯＷ内の内側に形成された３０ｍｍ程度の隙間からなる通気路であり、１階から２階まで通して形成された外壁ＯＷのうち１階部分（１階外壁ＯＷ１）内に１階外壁内冷暖気路３３ａが形成され、２階部分（２階外壁ＯＷ２）に２階外壁内冷暖気路３３ｂが形成されている。
【００４２】
この壁体内冷暖気路３３は、１階外壁ＯＷ１の直下の床に形成された壁下連通口３３ｃで床下空間３１と連通し、２階外壁ＯＷ２の直上の天井に形成された壁上連通口３３ｄで後述の天井内冷暖気路３４と連通しており、床下空間３１で冷暖房された空気を通気することで各室内や廊下、階段などの建物内部を冷暖房する機能を有している。このため、外壁ＯＷ内にある壁体内冷暖気路３３により、外気との熱伝達を遮断しつつ、後述の外壁断熱材Ｄの内側に設けられていることにより、効率良く建物内部を冷暖房することができる。
【００４３】
なお、室内側の合板として針葉樹合板を用いたのは、安定であるためホルムアルデヒドの放出が少ないフェノール−ホルムアルデヒド樹脂系接着剤が使われているからであり、ホルムアルデヒドの放出が少なければ他の合板やボード類も勿論使用することができる。
【００４４】
＜壁体内通気路＞
この外壁ＯＷには、図１及び図１０に示すように、芯パネルＯＷ０内の内側（建物内部側）に、グラスウールなどの不燃材からなる外壁断熱材Ｄ１が偏在して挿入され、芯パネルＯＷ０内の外側に３０ｍｍに隙間空間が形成されており、この隙間が、壁体内通気路５となっている。
【００４５】
この壁体内通気路５は、１階壁体内通気路５１と２階壁体内通気路５２とから構成され、１階外壁ＯＷ１の直下の床に形成された壁下連通口５３で床下空間３１と連通し、２階外壁ＯＷ２の直上の天井に形成された壁上連通口５４で小屋裏空間と連通しており、空気が床下空間３１から１階壁体内通気路５１及び２階壁体内通気路５２を通過して小屋裏空間へ流れることにより、室内から漏れる湿気を含んだ空気が外壁断熱材Ｄ１の内外の温度差により壁体内で結露することを防止するとともに、外気温からの熱伝達により暖められ又は冷やされた空気を小屋裏から逃がすことで外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減する機能を有している。このため、壁体内通気路５により熱伝達を遮蔽しつつ、室内から漏洩した湿気を排出することができ、壁体内結露を防止するとともに外気からの熱流入又は外気への熱流出を低減することができる。
【００４６】
＜外部通気路＞
それに加え、外壁ＯＷには、芯パネルＯＷ０の外面（建物外部側の面）に、スペーサとして３０ｍｍ厚の捨木を適当な間隔をおいて打ち付けたうえ、ガルバリウム鋼板やサイディング板などの一般的な外装材Ｅが取り付けられており、外装材Ｅの内側に３０ｍｍ程度の隙間からなる外部通気路６が形成されている。
【００４７】
この外部通気路６は、１階外部通気路６１と２階外部通気路６２とから構成され、１階外壁ＯＷ１の直下に設けられた外気連通口６３で外気と連通し、２階外壁ＯＷ２の直上に設けられた小屋裏連通口６４で小屋裏空間に連通しており、外装材Ｅの内側を通気することで、外部通気路６により外装材Ｅからの熱伝達を遮蔽する機能を有している。このため、夏季は日射で暖まった外装材の熱が冷房した建物内部（室内）に貫入することを低減するとともに、冬季は暖房した建物内部（室内）から冷えた外気への熱損失を低減することができる。また、外装材Ｅに発泡ポリウレタンなどの図示しない断熱材が裏打ちされている場合でも、通気により除湿して断熱材が濡れたまま放置されカビが生えるのを防止することができる。
【００４８】
天井内冷暖気路３４は、図１、図９に示すように、天井根太などの通常の天井下地の下に厚さ１２．５ｍｍの石膏ボードを取り付け、その下にスペーサとして３０ｍｍ厚の捨木を適当な間隔をおいて貼着したうえ、その下に厚さが９ｍｍの石膏ボードを取り付けることにより、板材である石膏ボードが上下に二重となった部分に設けられた３０ｍｍ程度の隙間からなる通気路であり、前述の壁上連通口３２ｄ，３３ｄで壁体内冷暖気路３２、３３に連通するとともに、後で詳述する小屋裏ダクト３５に連通しており、床下空間３１で冷暖房された空気を通気することで建物内部を冷暖房する機能を有している。
【００４９】
また、小屋裏空間を介して外気からの熱伝達を遮蔽するグラスウールなどの不燃材からなる天井断熱材Ｄ２は、この天井内冷暖気路３４の上となる厚さ１２．５ｍｍの石膏ボードの上に載置されているため、天井内冷暖気路３４により、天井断熱材Ｄ２の内側から効率よく建物内部を冷暖房することができる。このため、特に夏季は、天井内冷暖気路３４を通過する熱交換手段２で冷やされた空気により、建物内部の空気が冷やされて下降していき、相対的に暑い空気が上昇して、石膏ボードを介して天井内冷暖気路３４と接触してまた下降していくため、対流させながら建物内部を効率よく冷房することができる。
【００５０】
小屋裏ダクト３５は、図１に示すように、アルミフレキシブル管や亜鉛鋼板製のスパイラル管などからなるダクトであり、前述の天井内冷暖気路３４に連通するとともに、寄せ棟屋根の屋根面や切妻屋根の妻面などから外気に達するダクトであり、途中に、後で詳述する排気手段４が装備されており、天井内冷暖気路３４などの連通する通気路内の空気を外気に排気手段４で強制排気する際の通路となっている。
【００５１】
（排気手段）
次に、図１を用いて、排気手段４について説明する。
排気手段４は、排気量（送風量）を調整可能な一般的な軸流ファンである排気ファン４０から主に構成され、小屋裏ダクト３５及び小屋裏空間内の空気を吸引可能となっており、これらの空気を外気へ強制排気する機能を有している。また、この排気ファン４０は、小屋裏ダクト３５を開閉自在なシャッタ４１を有し、このシャッタ４１を開閉することにより、小屋裏ダクト３５に連通する通気路の空気と小屋裏空間の空気の両方を吸引して強制排気するか、又は小屋裏空間の空気のみを吸引して強制排気するかを選択可能となっている。
【００５２】
それに加え、排気手段４は、建物の屋根の頂部に、小屋裏頂部開閉弁４２を有し、この小屋裏頂部開閉弁４２から小屋裏の空気を自然換気することもできる構成となっている。
なお、排気ファンとして一般的な軸流ファンを例示したが、排気する空気と外気から取り入れる空気との間で熱と湿度を交換する全熱交換タイプのファンを使用することもでき、その場合は、さらに冷暖房の効率が向上する。
【００５３】
（地中熱利用空調システムの動作）
［夏季］
次に、図１を用いて、実施例１に係る地中熱利用空調システム１の動作について説明する。先ず、夏季に地中熱利用空調システム１を使って建物全体を冷房する際の説明をすると、床下換気口Ｇ１及び小屋裏頂部開閉弁４２を閉じるとともに、シャッタ４１を開き小屋裏ダクト３５を開放した状態で排気ファン４０を作動する。すると、小屋裏ダクト３５と連通する天井内冷暖気路３４から空気が吸引されるとともに、小屋裏空間の空気が吸引される。
【００５４】
小屋裏空間と壁上連通口５４、小屋裏連通口６４で連通する壁体内通気路５、外部通気路６内に気流を生じ、日射などで熱せられた外装材Ｅや外気温からの熱伝達により暑くなった空気を小屋裏から外気へ逃がすことで外部からの熱流入を低減することができる。
【００５５】
また、これと同時に、天井内冷暖気路３４と壁上連通口３２ｄ、壁上連通口３３ｄで連通する壁体内冷暖気路３２，３３内に気流を生じ、熱交換手段２で地下地盤と熱交換して２０℃程度に冷やされた床下空間３１内の空気が、壁体内冷暖気路３２，３３、及び天井内冷暖気路３４を通り、小屋裏ダクト３５から外気へ排気される。このため、壁体内冷暖気路３２，３３、及び天井内冷暖気路３４通過時に、薄い板材（１２．５ｍｍ厚の石膏ボードや９ｍｍ厚の針葉樹合板）を介して２０℃程度に冷やされた空気と接触する建物内部の空気を効率よく冷房することができ、夏季の冷房負荷を軽減することができる。
【００５６】
特に夏季は、天井内冷暖気路３４を通過する熱交換手段２で冷やされた空気により、最上階（図１では２階）の建物内部の空気が冷やされて下降していき、相対的に暑い空気が上昇して、薄い板材（石膏ボード）を介して天井内冷暖気路３４内の冷気と接触してまた下降していくため、対流させながら建物内部を効率よく冷房することができる。このとき、階段などの吹き抜け空間から１階部分も冷房することができるため、非常に効率よく建物全体を冷房することができる。また、必要に応じて、１階と２階とを連通する連通口を設けるなどすれば、満遍なく建物全体を冷房することができる。
【００５７】
そのうえ、床下空間３１への空気の供給は、床下換気口Ｇ１を通じた外気からでは無く、床下連通口Ｆ１ａを通じた１階の建物内部から行うので、建物内部で別の空調機器により冷房（後述の冬季は暖房、以下同じ）に使用されたエネルギーを無駄にすることなく、外気温からの熱流入を軽減して効率よく冷房することができ、省エネルギーである。
【００５８】
なお、このときの動作において、小屋裏頂部開閉弁４２を開放すると、この小屋裏頂部開閉弁４２を通じて小屋裏空間に外気が流入し、壁体内通気路５、外部通気路６内に生じる気流を減じることができる。つまり、外装材Ｅの濡れ状態（例えば、台風や大雨の後、梅雨季等の天候）や、日射量、外気温などに応じて、小屋裏頂部開閉弁４２の開閉により壁体内通気路５、外部通気路６内の通気量を調節でき、より効果的、経済的に建物全体の冷暖房を行うことができる。
また、小屋裏頂部開閉弁４２の開閉だけでなく、併せて排気ファン４０の時間当りの回転数を変えることで通風量を調節できることは言うまでもない。
【００５９】
［冬季］
次に、図１を用いて、冬季に地中熱利用空調システム１を使って建物全体を暖房する際の説明をする。
この場合、夏季と同様に、床下換気口Ｇ１及び小屋裏頂部開閉弁４２を閉じるとともに、シャッタ４１を開き小屋裏ダクト３５を開放した状態で排気ファン４０を作動する。すると、小屋裏ダクト３５と連通する天井内冷暖気路３４から空気が吸引されるとともに、小屋裏空間の空気が吸引される。
【００６０】
このとき、壁体内通気路５、外部通気路６内に気流を生じ、この気流により、室内からの熱伝達を遮断することとなり、暖められた室内の空気の熱が、外気へ逃げることを防ぎ、冬季の熱損失を低減することができるとともに、壁体内冷暖気路３２，３３、及び天井内冷暖気路３４通過時に、薄い板材を介して熱交換手段２で地下地盤と熱交換して１５℃程度に暖められた空気と接触する建物内部の空気を効率よく暖房することができる。
また、前述と同様に、外気温や積雪状況などに応じて、小屋裏頂部開閉弁４２の開閉により壁体内通気路５、外部通気路６内の通気量を調節できる。
【００６１】
特に、冬季においては、室内から漏洩した湿気を含んだ空気が外壁断熱材を境に外気温により急冷されることで露点温度を下回り、壁体内結露を生じ、建物の耐久性を損なうとともに、カビなどの温床となり健康を害するおそれがあるという問題がある。しかし、地中熱利用空調システム１では、壁体内冷暖気路３２，３３、及び天井内冷暖気路３４で暖房すると同時に、壁体内通気路５の通気及び小屋裏空間からの排気により、外壁断熱材Ｄ１、天井断熱材Ｄ２の内外両側で換気・除湿しているので、このような問題を解決することができる。
【００６２】
［春季、秋季］
次に、図１を用いて、春季や秋季など、特に冷暖房を必要としないときの、実施例１に係る地中熱利用空調システム１の動作について説明する。
この場合、床下換気口Ｇ１及び小屋裏頂部開閉弁４２を開放するとともに、シャッタ４１を開き小屋裏ダクト３５を開放した状態で排気ファン４０を停止する。すると、高低による大気圧の差により壁体内冷暖気路３２，３３、天井内冷暖気路３４、壁体内通気路５、外部通気路６のそれぞれに通気が生じる。このため、機械動力を使用せずにランニングコストを低減して、壁材等を常に気乾状態に保つことができ、建物の耐久性を向上させるとともに、省エネルギー化を図ることができる。
さらに、天候に応じて、床下換気口Ｇ１を閉じて排気ファン４０を作動させることで機械通気も可能であり、最小限のエネルギーで壁材等を常に気乾状態に保つことができる。
【００６３】
［２４時間換気］
また、一定の気密状態となる建物には、ホルムアルデヒドなどの揮発性化学物質の換気を目的として２４時間の機械換気が法令により義務付けられており、２４時間作動する換気扇の設置が必要である。しかし、地中熱利用空調システム１によれば、床下換気口Ｇ１を閉じるとともに、シャッタ４１を開き小屋裏ダクト３５を開放した状態で排気ファン４０を作動することにより、床下換気口Ｇ１及び法令により設置義務のある各居室の室内換気口を通じて、建物内部の各居室を全て換気することができるため、前述の換気扇を地中熱利用空調システム１の排気ファン４０で代用することができ、本換気扇の設置コスト、及びランニングコストを削減することができ経済的である。
【００６４】
以上のように、地中熱利用空調システム１によれば、ランニングコストのあまり掛からない地中熱の熱交換手段を利用して、一年中を通じて建物全体を適温に保つことができ、冷暖房負荷を軽減して省エネルギー化を図ることができる。
【実施例２】
【００６５】
次に、図１１を用いて、この発明の実施例２に係る地中熱利用空調システムの全体構成の概略について説明する。図１１に示すように、実施例１に係る地中熱利用空調システム１と実施例２に係る地中熱利用空調システム１’とが相違する点は、１階間仕切壁ＩＷ１と２階間仕切壁ＩＷ２とが雁行し、１階の天井の一部も二重天井として、天井内冷暖気路３４と同様の天井内冷暖気路３４’が設けられている点である。このため、本地中熱利用空調システム１’によれば、１階の天井内冷暖気路３４’下をさらに効率よく冷暖房することができる。
【００６６】
以上のように、この発明の実施例１，２に係る地中熱利用空調システムを説明したが、この発明は、図示した実施の形態に限られず、特許請求の範囲で適宜変更可能なことはいうまでもない。特に、熱交換手段や排気手段は、既知のものを適用することができ、建物もパネル工法による木造の建物には、この発明を適用し得る。
【符号の説明】
【００６７】
１              地中熱利用空調システム
２              熱交換手段
３              冷暖気通気手段
３１            床下空間
３２，３３      壁体内冷暖気路
３４，３４’    天井内冷暖気路
３５            小屋裏ダクト
４              排気手段
４０            排気ファン
４１            シャッタ
４２            小屋裏頂部開閉弁
５              壁体内通気路
６              外部通気路
Ｇ              基礎梁
Ｇ１            床下換気口
Ｓ              コンクリートスラブ（耐圧盤）
Ｆ１            １階床（基礎上階の床）
Ｆ１ａ          床下連通口
Ｆ２            ２階床（最上階の床）
ＩＷ            間仕切壁（内壁）
ＯＷ            外壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014142151.tif 000009
【図８】
2014142151.tif 000010
【図９】
2014142151.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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