(57)【要約】【課題】構成が簡素で安価に得られるために一般家庭でも採用できて、熱利用効率の高い地熱集熱器およびエコ空調システムが望まれている。【解決手段】地熱集熱器１は、地中Ｅに埋設される中空密閉状の本体容器２と、本体容器２内に配備された空気流通管路３４とを備えてなり、空気流通管路３４は一端が本体容器２外の空気流入管１６と接続され他端が本体容器２外の空気流出管１８と接続される地熱集熱器であって、空気流通管路３４外の本体容器２内に、固相と液相間の相変化を生じさせる相変化温度が２０℃以上２８℃以下である相変化物６２を含む蓄熱材３３を配備した構成にしてある。相変化物６２を内包させたマイクロカプセル６３を蓄熱材３３として使用することも可能である。【選択図】図２
2011085271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設される中空密閉状の本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路とを備えてなり、空気流通管路は一端が本体容器外の空気流入管と接続され他端が本体容器外の空気流出管と接続される地熱集熱器であって、
空気流通管路外の本体容器内に、固相と液相間の相変化を生じさせる相変化温度が２０℃以上２８℃以下である相変化物を含む蓄熱材を配備したことを特徴とする地熱集熱器。
【請求項２】
蓄熱材は、相変化物を内包するマイクロカプセルである請求項１に記載の地熱集熱器。
【請求項３】
蓄熱材は、相変化物を内包するマイクロカプセルを水に分散させたスラリー状体である請求項１に記載の地熱集熱器。
【請求項４】
蓄熱材は、マイクロカプセルを収容した密閉袋体である請求項２または請求項３に記載の地熱集熱器。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の地熱集熱器と、地熱集熱器に接続された空気流入管に空気を送り込む送風ファンとを備えて成り、地熱集熱器に接続された空気流出管からの空気を建築物に送る構成としたことを特徴とするエコ空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一年を通して温度が大きく変化しない地熱を収集して地上の建築物に送る地熱集熱器、およびこれを用いた、地球環境に優しいエコ空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会問題化しているシックハウス症候群に対処するため、２００３年７月１日以降に新築される住宅に関して、室内空気を継続換気する２４時間換気システムの設置が義務化されてきた。このシステムは室内空気を２時間程度で入れ換えるもので、自然対流を利用した自然換気でも機械を用いた強制換気でもよいとされている。
ところが、この２４時間換気システムを用いて室内換気を行なうと、夏場は暖かい外気を室内に取り込んで冷気を強制的に追い出し、冬場は冷たい外気を室内に取り込んで暖気を強制的に追い出すので、換気によるエネルギーロスが５０％以上と多く、消費電力量を増やす原因となっている。特に、夏場のシステム稼動は地球温暖化につながるとともに、冷房エネルギー使用量が多くなるという不具合もある。
【０００３】
一方で、夏場の気温は２８〜３５℃、冬場の気温は３〜８℃であり、地中の温度（地中深さ３ｍ以上）は１３〜１５℃で年中ほとんど変わらないことが知られている。そこで、このような地熱を利用する地熱利用装置が多く開発され、例えば下記特許文献１〜４に記載されている。これら文献記載の地熱利用装置は、管心をほぼ垂直方向に向けて地中に埋設される有底円筒状の外管（ヒートパイル）と、外管の内壁面との間に空気流通空間を有して外管内に配備された内管とを備える２重管式のものである。内管の下端は外管の内底面から浮かせて配置され、上端は建築物の空気利用空間に開口している。外管の上端開口は地上に開口している。これら文献記載の地熱利用装置では、送風ファンなどの駆動により、地上の空気が外管の上端開口から外管と内管との間に流入し内底面に向かう。流下する空気は地中から地熱を受け取って夏場は冷却冬場は加温されたのち、内管に流入して上昇する。内管内を上昇する空気は、その途中で、前記空気流通空間を流下中の空気と熱交換を行なう。結果として熱の内部循環はあるが、冷却または加温された空気が内管の上端から建築物の空気利用空間に供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３８２５６号公報
【特許文献２】特開２００３−３５４５５号公報
【特許文献３】実開昭５７−１９５０３０号公報
【特許文献４】実開昭５２−２６４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の地熱利用装置は、ヒートパイルを地中１０〜３０ｍと深く打ち込まなければならないため、工事費が３００〜１０００万円と高額になり、一般家庭での実施は経済的に困難であった。そこで、住宅建築会社では住宅の基礎コンクリートを利用した床下の地熱を２４時間換気システムに組み入れて室内に送風するようにしている。しかしながら、このような基礎コンクリート利用のシステムは、システム運転開始当初は冷たい空気が送られるが、基礎コンクリートが地表にあり熱容量が小さいため、周囲の地中から受ける地熱が追いつかず直に外気に近い温度の空気が出てくることとなる。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構成が簡素で安価に得られるために一般家庭でも採用できて、熱利用効率の高い地熱集熱器およびエコ空調システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る地熱集熱器は、地中に埋設される中空密閉状の本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路とを備えてなり、空気流通管路は一端が本体容器外の空気流入管と接続され他端が本体容器外の空気流出管と接続される地熱集熱器であって、空気流通管路外の本体容器内に、固相と液相間の相変化を生じさせる相変化温度が２０℃以上２８℃以下である相変化物を含む蓄熱材を配備した構成にしてある。
【０００８】
相変化する蓄熱材料用の物質としては、酢酸ナトリウム三水和物、硝酸リチウム三水和物などの無機化合物、ｎ−パラフィン、高級脂肪酸、高級アルコールなどの有機化合物が挙げられる。そのうち、固相と液相間で相変化を生じる相変化温度が、「空気調和に適する温度」である２０℃以上２８℃以下となる相変化物を得るためには、例えば下記のｎ−パラフィン化合物を用いると好適である。
【０００９】
「好適なｎ−パラフィン化合物」；
ｎ−トリデカン  （Ｃ数：１３、融点：−５℃、比重(25℃)：０．７５５９）、
ｎ−テトラデカン（Ｃ数：１４、融点：  ５℃、比重(25℃)：０．７６２４）、
ｎ−ペンタデカン（Ｃ数：１５、融点：１０℃、比重(25℃)：０．７６８９）、
ｎ−ヘキサデカン（Ｃ数：１６、融点：１８℃、比重(25℃)：０．７７３４）、
ｎ−ヘプタデカン（Ｃ数：１７、融点：２２℃、比重(25℃)：０．７７７０）、
ｎ−オクタデカン（Ｃ数：１８、融点：２８℃、比重(25℃)：０．７７８６）、
ｎ−ノナデカン  （Ｃ数：１９、融点：３３℃、比重(25℃)：０．７８６０）、
ｎ−イコサン    （Ｃ数：２０、融点：３７℃、比重(25℃)：０．７８９０）。
【００１０】
上記のｎ−パラフィン化合物を適宜選択し適宜の割合で混合して混合物を調整することにより、目標として設定される相変化温度を有する相変化物を得ることができる。例えば、相変化温度が２６℃の相変化物を得たい場合は、約３３ｗｔ％量のｎ−ヘプタデカンと約６７ｗｔ％量のｎ−オクタデカンを混合した混合物を調製すればよい。このようにｎ−ヘプタデカンを添加することによって、融点が高いｎ−オクタデカンからみて融点降下を生じる。尚、ｎ−トリデカン〜ｎ−イコサンの融解熱量は、ほぼ１８０〜２３０ＫＪ／ｋｇと比較的大きい。
【００１１】
そして、上記のように調製された相変化物はそのままの形態で地熱集熱器の本体容器に封入して使用することができる。また、小ぶりな密封容器に充填したものを本体容器内に多数収容して使用することもできる。あるいは、上記の相変化物を内包させたマイクロカプセルを蓄熱材として使用することも可能である。特に、有機化合物の場合は、マイクロカプセルに内包させて使用すると取扱いが極めて楽になる。かかるマイクロカプセルは合成樹脂殻中に液体や固体の物質を内包させた微少な粒状体として知られている。
【００１２】
上記の相変化物を内包したマイクロカプセルを作製する方法は特に限定されることなく慣用法を用いることができる。かかる慣用法としては例えばコアセルベーション法、インサイチュー法、界面重合法などが挙げられる。これらのマイクロカプセル製法により、球体微小粒子である多数のマイクロカプセルが分散媒中に分散した乳白色のスラリー状体が得られ、このスラリー状体を蓄熱材としてそのまま用いてよい。あるいは分散媒を乾燥などで除去して得られたマイクロカプセルのみの集合体である粉粒体や、粉粒体をバインダで固めた固形物にして使用することも可能である。
【００１３】
更に、前記のスラリー状体をそのまま収容した密閉袋体を蓄熱材としてもよいし、スラリー状体から水を除去して得られたマイクロカプセルの粉粒体や、この粉粒体をバインダで固形化させて成る固形物を収容した密閉袋体を蓄熱材として用いることもできる。
【００１４】
また、本発明に係るエコ空調システムは、前記した各構成の地熱集熱器と、地熱集熱器に接続された空気流入管に空気を送り込む送風ファンとを備えて成り、地熱集熱器に接続された空気流出管からの空気を建築物に送る構成としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る地熱集熱器によれば、地中に埋設される本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路と、空気流通管路外の本体容器内に配備された相変化物を含む蓄熱材とから成っているだけなので、構成が簡素で済み安価に提供することができる。従って、一般家庭でも本発明の地熱集熱器を利用することができる。しかも相変化物の潜熱を利用した蓄熱によって、高い熱利用効率で地熱を地上の空気調和に利用することができる。
【００１６】
また、蓄熱材が相変化物を内包するマイクロカプセルである場合は、相変化物を構成する無機化合物や有機化合物がカプセル殻内に封入されているために、酸化などの変質化を受けにくい。また、これらの無機化合物や有機化合物が直接手に触れないので取扱いも楽である。
【００１７】
そして、蓄熱材が相変化物を内包するマイクロカプセルを水に分散させたスラリー状体である場合、マイクロカプセルは水中に極めて安定に分散しているので使いやすい。また、例え相変化物が有機化合物などの可燃物であったとしても、有機化合物はカプセル殻内に封入されており、しかもマイクロカプセルの周囲には必ず水が存在しているために、安全性に問題はない。
【００１８】
更に、蓄熱材がマイクロカプセルを収容した密閉袋体である場合は、この密閉袋体を本体容器内に多数充填すればよいので、取扱いが極めて楽になる。
【００１９】
上記したようにマイクロカプセルの殻内に内包された相変化物は、カプセル内で融点以下への冷却により潜熱を外部に放出して凝固し、融点以上への加熱により外部から潜熱を受け取って融解する。すなわち、融点をはさんだ周囲環境の温度上昇下降により、カプセル殻内で凝固・融解が繰り返され、その際に著しく大きな相変化物の潜熱が蓄熱または放熱される。
【００２０】
また、本発明に係るエコ空調システムによれば、相変化物の潜熱および顕熱を利用して地熱を蓄熱した地熱集熱器で冷却または加温された空気が送風ファンの駆動により建築物に送られるので、地熱および蓄熱を建築物内の補助空調として利用することができ、空調にかかるエネルギーコストを低減化できる。また、新築住宅の場合は、法で設置義務化されている２４時間換気システムとの併用により、２４時間換気システムによるエネルギーロスの補完を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る地熱集熱器の外観図である。
【図２】前記地熱集熱器の正断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】前記地熱集熱器に用いる相変化物の温度変化挙動を示すグラフの図である。
【図５】前記地熱集熱器を用いたエコ空調システムを示す概略構成図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る地熱集熱器の正断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る地熱集熱器の正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図１は本発明の一実施形態に係る地熱集熱器の外観図、図２は前記地熱集熱器の正断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
各図において、この実施形態に係る地熱集熱器１は、地中Ｅに埋設される中空密閉状の本体容器２と、本体容器２よりも小型で本体容器２内の底板５上に設置される中空密閉状の内容器３とを備えている。内容器３は例えば本体容器２と同じドラム軸心で配置されている。
【００２３】
本体容器２は、市販のステンレスオープンドラム（金属製ドラム（パッキング９以外は全てステンレス鋼製）、内容量４２０Ｌ、日鐵ドラム社製）を転用した。本体容器２は、円筒状に形成されたドラム本体４と、ドラム本体４の底面開口を封止する底板５と、ドラム本体４の上面開口３８を開閉可能に封止する蓋板１１とから主に構成されている。底板５の外周縁部は、ドラム本体４の底面開口縁とともに全周にわたり共巻きされかしめられて全周カシメ部６とされている。この全周カシメ部６によりドラム本体４の底面開口が封止されている。ドラム本体４は補強用のため２条の全周突部８，８が外向きに突出して形成されており、ドラム本体４の外周面には例えば１２枚のフィン１３，１３，１３，・・・が周方向に所定の間隔をあけて溶接で固着されている。フィン１３の溶接部は符号Ｗを付して示してある。
【００２４】
ドラム本体４の上面開口３８の開口縁は外巻きにされて全周リング部７とされている。全周リング部７の上面にはリング板状のパッキング９が載置される。パッキング９の上には、円板状の蓋板１１の周縁部に全周にわたり上向きに凹んで形成された嵌合凹部１０が被せられる。そして、欠円リング状のボルト式バンド１２が嵌合凹部１０および全周リング部７の周囲に巻きつけられる。ボルト式バンド１２の一端にはボルト挿通穴を有する止穴部２１が固着され、他端にはボルト挿通穴を有する止穴部２２が固着されている。これらの止穴部２１，２２が対面配置され、それぞれのボルト挿通穴にボルト２３が挿通されナット２４で螺止されることにより、ボルト式バンド１２が嵌合凹部１０および全周リング部７を締め付けてドラム本体４の上面開口３８を開閉可能に封止する。蓋板１１における周縁部近傍位置には通孔３９が貫通して形成されている。この通孔３９に空気流入管１６が挿通され溶接で蓋板１１に固着されている。そして、蓋板１１において通孔３９と反対側の周縁部近傍位置に、通孔１９が貫通して形成されている。この通孔１９に空気流出管１８が挿通され溶接で蓋板１１に固着されている。空気流入管１６および空気流出管１８の溶接部は符号Ｗを付して示してある。蓋板１１の下方位置には、ステンレス鋼管を曲げてコイル状に形成された空気流通管路３４が配置されている。空気流通管路３４の一端開口は空気流入管１６の先端開口と接続され、空気流通管路３４の他端開口は空気流出管１８の先端開口と接続されている。これにより、蓋板１１、空気流通管路３４、空気流入管１６、および空気流出管１８が一体構成となっている。
【００２５】
内容器３は、市販のステンレスクローズドラム（金属製ドラム（オールステンレス鋼製）、内容量２１２Ｌ、日鐵ドラム社製）を転用した。内容器３は、円筒状に形成された容器本体２５と、容器本体２５の底面開口を封止する底板２６と、ドラム本体４の上面開口を封止する蓋板２９とから主に構成され、その内部には蓄熱材３３が貯留されている。底板２６は容器本体２５の底面開口縁とともに巻きかしめて形成された全周カシメ部２７より容器本体２５の底面開口を封止している。蓋板２９は容器本体２５の上面開口縁とともに巻きかしめて形成された全周カシメ部３０より容器本体２５の上面開口を封止している。蓋板２９には雌ネジ孔３１が貫通して形成され、この雌ネジ孔３１はキャップ３２の雄ネジ部が螺止されて封止される。また、容器本体２５には補強用として２条の全周突部２８，２８が外向きに突出して形成されている。
【００２６】
内容器３内には、図２中の拡大円Ｂ内に示すように、蓄熱材３３としてのスラリー状体６４が貯留されている。スラリー状体６４は、カプセル殻６１内に相変化物６２を封入して成るマイクロカプセル６３が水６０中に分散している。スラリー状体６４は、マイクロカプセル殻を構成する固形分の濃度が約４０ｗｔ％の白濁液である。また、スラリー状体６４中のマイクロカプセル６３の粒径は約５〜２０μｍである。このスラリー状体６４は殻内の相変化物６２が融解と凝固を多数回にわたって繰り返されても、マイクロカプセル６３，６３同士の凝集を生じさせない分散剤を含む極めて安定な液状物である。尚、内容器３内に貯留される蓄熱材としては、前記のスラリー状体６４に替え、スラリー状体６４から水６０を乾燥、除去することにより、無数のマイクロカプセル６３，６３，６３，・・・の微粒子からなる粉粒体を用いても構わない。ここで例示した相変化物６２は例えば３３ｗｔ％量のｎ−ヘプタデカンと６７ｗｔ％量のｎ−オクタデカンとの混合物であり、この混合物の相変化温度は約２６℃である。
【００２７】
上記のように構成された地熱集熱器１の作用を次に説明する。まず、地熱集熱器１の埋設予定地（例えば庭の地中）に深さ１〜２ｍの設置用穴を予め掘っておく。この設置用穴に、上面開口３８が開放された本体容器２を運んで設置する。次に、内容器３の雌ネジ孔３１から蓄熱材３３を充填してドラム内の９分目位まで満たしたのち、内容器３内の空気を窒素ガスで置換する。その後、雌ネジ孔３１をキャップ３２で螺止して内容器３を密封する。この内容器３を本体容器２内に入れて底板５上に設置する。続いて、所定量の水１７をドラム本体４内に注入したのち、水１７中に窒素ガスをバブリングする。水１７には不凍液、防カビ剤、防腐剤、および防錆剤がそれぞれ適量含まれている。次に、本体容器２の全周リング部７上にパッキング９を置く。そして、蓋板１１と一体の空気流通管路３４を本体容器２の上面開口３８からドラム本体４内に装入し、内容器３の外方に配置する。そして、蓋板１１の嵌合凹部１０をパッキング９上に載せる。尚、このように、蓋板１１を本体容器２の上面開口３８に設置したとき、水１７の水位がドラム本体４内で９分目位になるよう、水１７の注入量が決められている。そして、嵌合凹部１０および全周リング部７の周囲にボルト式バンド１２をあてがい、ボルト式バンド１２の止穴部２１，２２にボルト２３を通してナット２４で螺止する。これにより、本体容器２の上面開口３８が封止される。尚、その後必要であれば、ナット２４を緩めることにより、本体容器２の上面開口３８を再び開放でき、地熱集熱器１内のメンテナンスを行なうことができる。
【００２８】
このように、本体容器２のドラム本体４の上面開口３８を開閉可能にする構成を採用したことにより、本体容器２、内容器３、および蓄熱材３３を設置現場に搬送し、蓄熱材３３を現地で充填し、その後上面開口３８を蓋板１１で封止するといったことができる。
【００２９】
前記した地熱集熱器１は予め地中Ｅの浅層１〜２ｍの深さに埋設されており、例えば空気流入管１６または空気流出管１８に送風ファン（ここでは図示省略）が接続され、空気流出管１８の末端側が建築物内の空気利用空間に開口している。地中Ｅの地熱はフィン１３，１３，１３，・・・および容器外面から本体容器２に取り込まれる。本体容器２に取り込まれた地熱は、ドラム本体４の内周面４ａから水１７を伝わって内容器３に取り込まれる。内容器３内に取り込まれた地熱は、蓄熱材３３に潜熱および顕熱として蓄熱される。このとき、例えば夏場の場合、蓄熱材３３の相変化物６２は温度が相変化温度Ｍ（例えば２６℃、図４参照）以上であって、全量が溶融しているものとする。そこで、相変化物６２の温度は、図４に示した矢印Ｓの時間方向に沿って挙動する。すなわち、冷たい地熱を受けて相変化物６２の温度が下降して相変化温度Ｍに達すると、相変化物６２は潜熱を放出して凝固し始める。相変化物６２は全量凝固するまで相変化温度Ｍに保持される。そして、相変化物６２は全量凝固すると、温度が再び下降する。このようにして、潜熱分および顕熱分の冷熱の蓄熱が行なわれる。
【００３０】
そうして、上記した蓄熱を利用する際には送風ファンが駆動される。この送風ファンの駆動により、外気または建築物の床下の空気が空気流入管１６に送り込まれて空気流通管路３４に流入する。空気流通管路３４に流入した空気は管路内を流通しながら、ドラム本体４内の水１７を通して、ドラム本体４の内周面４ａからの地熱、並びに内容器３内の蓄熱材３３に蓄熱された潜熱および顕熱を受けて、夏場は冷却される。
【００３１】
このとき、相変化物６２の温度は、図４に示した矢印Ｒの時間方向に沿って挙動する。すなわち、空気流通管路３４内の空気を冷やすことにより、相変化物６２の温度が上昇して相変化温度Ｍに達すると、相変化物６２は空気からの熱を潜熱として吸収し融解を始める。相変化物６２は全量が融解するまで相変化温度Ｍに保持される。そして、相変化物６２は全量が融解すると、温度が再び上昇する。このようにして冷熱の蓄熱分が消費される。
このように、マイクロカプセル６３に内包された相変化物６２は、融点以下への冷却により潜熱を外部に放出して凝固し、融点以上への加熱により外部から潜熱を受け取って融解する。すなわち、融点をはさんだ周囲環境温度の上昇下降により、カプセル殻内で凝固・融解が繰り返され、その際に著しく大きな相変化物の潜熱が蓄熱または放熱されるのである。
尚、冬場は、ドラム本体４から伝わる地熱と、蓄熱材３３に蓄熱されている顕熱とが利用されて、空気流通管路３４内の空気が加温される。しかしながら、蓄熱材３３が相変化温度Ｍ（例えば２６℃）以上になることはないので、蓄熱材３３の潜熱利用はない。
【００３２】
上記のように地熱および蓄熱を受けた空気は空気流通管路３４から空気流出管１８に流出して建築物内の空気利用空間に供給される。尚、地熱集熱器１の埋設深さは２〜３ｍであるから、その深さの土中温度は夏場が２０〜２３℃前後であり冬場が１０〜１５℃前後である。
【００３３】
上記したように、この実施形態の地熱集熱器１は、空気流通管路３４付きの本体容器２、小型の内容器３、および蓄熱材３３のみで構成されているだけなので、構成が簡素で済み安価に提供することができる。また、それ自体は可動部分がないことも併せて簡素な構成であるから、メンテナンスはほとんど不要である。因みに、住宅建築の竣工後は空間高さ２０ｃｍ程度しかない床下に人が入ることは極めて困難であるため、床下および地中の機器に関してメンテナンスフリーであることは極めて重要なことである。そして、地熱集熱器１は蓄熱材３３に蓄熱された潜熱を特に利用することから、建築物４０の基礎コンクリート部分から顕熱だけの地熱を受ける従来構成よりも格段と熱利用効率が高い。また、地熱集熱器１に用いた本体容器２および内容器３を構成しているステンレス鋼製ドラムは市販されているから、容易かつ安価に入手することができ、ドラムサイズもメーカーの在庫範囲内で自由に選定することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態に係るエコ空調システムを図５に示す。このエコ空調システムＦは、地中Ｅに埋設された２基の地熱集熱器１，１と、２４時間換気システムＧとを組み合わせた構成となっている。２４時間換気システムＧは、住宅などの建築物４０内に設置されて空気を分配する分配箱４３と、地熱集熱器１の一方の空気流出管１８と分配箱４３の空気流入側とを連結する電磁開閉弁５６付きの送気管４２と、小屋裏の空気を吸い込むために分配箱４３の空気流入側に連結された電磁開閉弁５４付きの吸気管５５と、複数の空気利用空間内にそれぞれ配備された送気口部４８，４８，４８・・・と、これらの送気口部４８，４８，４８・・・と分配箱４３の空気流出側とをそれぞれ連結する送気管４７，４７，４７，・・・と、例えば分配箱４３に配備されていて送気管４２から空気を吸い込んで送気管４７，４７，４７・・・に送り出す送風ファン４４と、送風ファン４４を駆動制御する制御器４５と、制御器４５の制御目標値を外部から設定入力したり各空間の検出温度や設定条件などを表示するリモートコントローラ４６と、一部の空気利用空間に分配箱４３からの空気を送る局所ファン５３とから主に構成されている。
【００３５】
建築物４０内の空気利用空間としては、例えばリビング、ホール、キッチン、吹き抜け、洋室、和室、トイレ、洗面室、小屋裏などが挙げられる。全ての空気利用空間には排気口４９が設けられている。また、建築物４０には換気口５０，５０が壁面を貫通して設けられており、キッチンにも換気口５１が壁面を貫通して設けられている。この換気口５１には換気扇５２が設置されている。そして、上記した２基の地熱集熱器１，１は直列に連結されている。すなわち、一方の地熱集熱器１の空気流出管１８が他方の地熱集熱器１の空気流入管１６と連結され、他方の地熱集熱器１の空気流入管１６が２４時間換気システムＧの送気管４２と連結されている。
【００３６】
この２４時間換気システムＧは常時駆動しなければならないので、地熱集熱器１，１を利用しない場合、制御器４５は電磁開閉弁５６を閉止するとともに電磁開閉弁５４を開放する。そして、送風ファン４４の駆動により小屋裏の空気が吸気管５５から吸い込まれて各室に供給される。一方、地熱集熱器１，１の蓄熱を利用する場合は、電磁開閉弁５６が開放されるとともに電磁開閉弁５４が閉止される。その場合、上流側に配置された第１の地熱集熱器１の空気取入口４１から外気が吸入されて空気流入管１６に送り込まれる。空気流入管１６から第１の地熱集熱器１に流入した空気は、上記で詳述したように本体容器２内および内容器３内で地熱および蓄熱を受けて冷却または加温されたのち、第２の地熱集熱器１でも更に地熱および蓄熱を受けて冷却または加温される。第２の地熱集熱器１の空気流出管１８から流出した空気は送気管４２を経て分配箱４２内に送り込まれたのち、送気管４７，４７，４７，・・・を経て送気口部４８，４８，４８，・・・からそれぞれの空気利用空間に供給される。また、分配箱４２内の一部の空気は局所ファン５３の駆動によりリビングに供給される。各空気利用空間を冷却または加温した空気はそれぞれの排気口４９から建築物４０内の放出通路に排出され、更に換気口５０から建物外に放出される。
【００３７】
以上のように、エコ空調システムＦによれば、設置義務が課されている２４時間換気システムＧと地熱集熱器１,１とを好適に併用することができる。これにより、２４時間換気システムによるエネルギーロスの補完を行なうことができ、室内の温度を大きく変化させることなく換気できる。殊に、夏場は空調機の除湿運転で済ませることが可能であり冬場は少ない暖房エネルギーで済ませることが可能であるから、一般家庭では年間１０〜１２万円程度の光熱費を削減することができる。ひいては、我が国が目標とする１９９０年度比２５％のＣＯ2発生量削減の達成に寄与することができる。
【００３８】
また、この実施形態の地熱集熱器１は外径と高さのいずれもが２ｍ以下と小型であるため、あたかも浄化槽と同様の取扱いあるいは浄化槽よりも簡便な取扱いで、汎用の住宅基礎工事用機械を用いて、駐車場や庭の地中Ｅに容易に埋設できるから、高額な工事費がかからない。また、要求される熱交換量に応じて地熱集熱器１の埋設基数を増やすことができる。このように複数基の地熱集熱器１を使用する場合、地熱集熱器１を直列に接続してよいし並列に接続しても構わない。そして、個々の地熱集熱器１は簡素な構成であり安価であるから、複数基の地熱集熱器１を使用しても、従来のヒートパイル型地熱利用装置と比べて、装置自体の価格および埋設工事費といったイニシャルコストが安価で済み、工事の手間もかからない。
【００３９】
尚、上記の実施形態では、マイクロカプセル６３を含むスラリー状体６４から成る蓄熱材３３を内容器３内に直接収容した例を示したが、図６に示すように、多数の密閉袋体６５，６５，６５，・・・から成る蓄熱材３３Ａを内容器３内に収容した地熱集熱器１Ａも、本発明に含まれる。密閉袋体６５は、図６中の拡大円Ｃ内に示すように、マイクロカプセル６３の粉粒体を収容するものであり、袋自体は厚手のアルミニウム箔や合成樹脂シートで構成される。尚、本発明の蓄熱材としては、マイクロカプセル６３を含むスラリー状体６４を収容した密閉袋体であっても構わない。
この地熱集熱器１Ａによれば、蓄熱材３３Ａの密閉袋体６５を素手で持って内容器３内に多数充填することができるので、取扱いが極めて楽である。また、密閉袋体６５自体は、ポリエチレン袋、ポリプロピレン袋、アルミニウム箔袋などの市販品を使用できるので、入手が容易で利用しやすいという利点がある。
【００４０】
また、上記では、本体容器２内に内容器３を設置し、内容器３内に蓄熱材３３，３３Ａを収容する例を示したが、図７に示すように、内容器３を省略し、蓄熱材３３としてスラリー状体６４をそのまま本体容器２内に収容した地熱集熱器１Ｂも、本発明に含まれる。
【００４１】
かかる地熱集熱器１Ｂによれば、本体容器２内に収容されたスラリー状体６４は、水１７や内容器３を介することなく、空気流通管路３４およびドラム容器４の内周面４ａから直に受熱したり放熱したりすることができる。従って、地熱集熱器１Ｂは極めて熱利用効率が高く構造も最も簡素なものであるといえる。このような構成であっても、相変化物６２はマイクロカプセル６３のカプセル殻６１内に封入されているし、マイクロカプセル６３の周囲には必ず水６０が存在しているので、安全性に問題は生じない。
尚、上記したスラリー状体６４に替えて、マイクロカプセル６３の粉粒体を収容した密閉袋体６５や、マイクロカプセル６３を含むスラリー状体６４を収容した密閉袋体を、直に本体容器２内に収容した地熱集熱器も、本発明に含まれる。
【００４２】
また、上記では、本体容器２内に配備される空気流通管路３４として、ステンレス鋼管で構成したものを示したが、それに替えて、例えばアルミニウム管や銅管など他の金属管で空気流通管路を構成してよい。あるいは、合成樹脂管で空気流通管路を構成することもでき、その場合は極めて安価な空気流通管路を提供することができる。特にポリ塩化ビニルなどの熱可塑性合成樹脂製の管を用いると、バーナなどを用いた加熱処理により、ラセン状の空気流通管路を容易に製作することができる。
【００４３】
また、上記では、夏場潜熱利用の相変化物として相変化温度が２６℃のものを用いたが、これに替えて、それぞれ適当量のｎ−テトラデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−ヘキサデカンなどをブレンドして相変化温度を例えば１３℃としたものを、冬場潜熱利用の相変化物として用いることもできる。
【００４４】
そして、上記では、本体容器と内容器として市販のステンレスドラムを用いたが、本発明に係る本体容器と内容器は市販ドラムに限らず、例えば独自に製作したものでよく、あるいは円筒形のものでなくても構わない。また、金属製ドラムはステンレス製のものに限らず、銅製、黄銅製、アルミニウム製などのドラムであっても構わない。あるいは耐久性すなわち耐腐食性に重きを置かない場合、鉄製のドラムを用いることも可能である。
【００４５】
そして、本発明が適用される建築物としては、住宅に限らず、例えばオフィスビル、工場、仮設事務所、農業用ビニルハウスなどに適用可能である。殊に、農業用ビニルハウスに用いると、冷暖房用の燃料の削減化につながることから、品質のよい農作物を安く生産することができる。
また、屋外に地熱集熱器１，１を埋設可能な敷地を確保できない場合、図５中の２点鎖線で示した床下下方の地中Ｅに地熱集熱器１，１を埋設しても構わない。その場合、建築物４０の竣工後に地熱集熱器１のメンテナンスを行なうことはできないが、地熱集熱器１上方の地表が常に建築物４０の日陰になることから、特に夏場の使用に好適となる。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１Ｂ  地熱集熱器
２    本体容器
１６  空気流入管
１８  空気流出管
３３，３３Ａ  蓄熱材
３４  空気流通管路
４０  建築物
４４  送風ファン
４７  送気管
６０  水
６２  相変化物
６３  マイクロカプセル
６４  スラリー状体
６５  密閉袋体
Ｅ    地中
Ｆ    エコ空調システム
Ｇ    ２４時間換気システム
Ｍ    相変化温度
【図１】
2011085271.tif 000003
【図２】
2011085271.tif 000004
【図３】
2011085271.tif 000005
【図４】
2011085271.tif 000006
【図５】
2011085271.tif 000007
【図６】
2011085271.tif 000008
【図７】
2011085271.tif 000009