(57)【要約】      （修正有）【課題】省スペース化を図ることができるとともに、散布水の蒸発熱を利用して室内冷房を効率的に行なうことのできる建物の空調システムを提供する。【解決手段】建物床下の地盤に敷設される塊状又は粒状の蓄熱材からなる蓄熱層１２と、蓄熱層の上部に分岐状に固定配置されて散布水を蓄熱層表面に均一散布する散水配管１２ａと、蓄熱層に埋設されて散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで供給される室内空気を冷却する空気配管１５ａとを備えるように建物の空調システムを構成する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
建物床下の地盤に敷設される塊状又は粒状の蓄熱材からなる蓄熱層と、
前記蓄熱層の上部に分岐状に固定配置されて散布水をその層表面に均一散布する散水配管と、
前記蓄熱層に埋設されて散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで管内に供給される室内空気を冷却する空気配管と、を備えたことを特徴とする建物の空調システム。
【請求項２】
前記地盤上に、深さ１００〜３００ｍｍで敷設される前記蓄熱層には、所定温度の散布水が流される冷却水配管がジグザグ状に埋設されているとともに、前記蓄熱材が粒径５〜２０ｍｍの砂利を含むものであることを特徴とする請求項１記載の建物の空調システム。
【請求項３】
建物床下の空気を攪拌流通させて散布水の蒸発を促すための床下送風機が、前記蓄熱層上に設けられるとともに、送風機を用いて床下内の湿潤空気を排気することを特徴とする請求項１又は２記載の建物の空調システム。
【請求項４】
前記建物屋内及び床下の前記蓄熱層に配置された温湿度センサから取得される測定値に基づいて、
前記散水配管から散布される散布水の供給量、供給時間、散布タイミング、送風機を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建物の空調システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、一般住宅などの住環境において、室内冷房を行なう建物の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温室効果ガスの排出量において、日本では産業部門は減少傾向にあるが、民生部門においては増加している。
また、昨今では太陽光や風力発電などによる省エネルギーが進んでいるが、余りにも恵まれた生活環境に慣れ過ぎて、地球環境の改善は必要と考えていても、なかなか効果的な施策を講じられないのが現状である。
一方、従来から地下水や地熱などの自然エネルギーを熱源として利用することにより、空調用エネルギーの消費量を削減するようにした空気循環システムが提案されている。
例えば、特許文献１（特開２０００−９７５８６号公報）には、熱交換器となる地中パイプを埋設し、地上に設置した空調機の熱源設備（ヒートポンプ）とパイプとの間で水を循環させるように構成した空調システムが開示されており、地中パイプが埋設される地盤中では年間を通じて温度が１５℃前後に維持されるため、夏期には室内空気が地中パイプを介して冷却され、冬期には室内空気が加熱されるようになっていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６―３１７０８１号公報
【特許文献２】特開２０００−９７５８６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の従来の地熱利用空調システムでは、地中に埋設した地中パイプを地熱交換器として用いるため、地熱と水の熱交換の効率が悪いという問題があった。
また、地中深部までパイプを埋設させたり、大径のパイプを用いたりするなどして、より多くの水を循環させ熱効率を高めることも考えられるが、大容量のポンプによって水を循環させる必要が生じ、結果的にエネルギーの削減効果が低下してしまうという欠点もあった。
【０００５】
本考案は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、空調システムとしての機能を低下させることなく省スペース化を図ることができるとともに、散布水の蒸発熱や年間を通じて一定温度の地下水を利用して、一般住宅などの住環境において、効率的に室内冷房を行なう建物の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】
【０００６】
（１）前記従来の課題を解決するためになされた本考案の建物の空調システムは、
建物床下の地盤に敷設される塊状又は粒状の蓄熱材からなる蓄熱層と、
前記蓄熱層の上部に分岐状に固定配置されて散布水をその層表面に均一散布する散水配管と、
前記蓄熱層に埋設されて散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで管内に供給される室内空気を冷却する空気配管と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
（２）本考案は前記（１）の建物の空調システムにおいて、前記地盤上に、深さ１００〜３００ｍｍで敷設される前記蓄熱層には、所定温度の散布水が流される冷却水配管がジグザグ状に埋設されているとともに、前記蓄熱材が粒径５〜２０ｍｍの砂利を含むように構成される。
【０００８】
（３）本考案は前記（１）又は（２）の建物の空調システムにおいて、
建物床下の空気を攪拌流通させて散布水の蒸発を促すための床下送風機が前記蓄熱層上に設けられるとともに、送風機を用いて床下内の湿潤空気を排気するように構成される。
【０００９】
（４）本考案は前記（１）〜（３）のいずれかの建物の空調システムにおいて、
前記建物屋内及び床下の前記蓄熱層に配置された温湿度センサから取得される測定値に基づいて、
前記散水配管から噴霧状に散布される散布水の供給量、供給時間、散布タイミング、送風機を制御する制御装置を設けている。
【考案の効果】
【００１０】
本考案によれば、建物床下の地盤に敷設される蓄熱層にシャワー状に散布される散布水を均一散布して、この散布水の蒸発熱により冷却された周囲の蓄熱材により空気配管に供給される室内空気を冷却するので、空調システムとしての機能を低下させることなくシステムの省スペース化を図りつつ、散布水の蒸発熱を利用して室内冷房を効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の実施例１に係る建物の空調システムの説明図である。
【図２】実施例１の空調システムが適用される建物の平面図である。
【図３】実施例１の空調システムにおける床下構造の説明図である。
【図４】実施例２の空調システムにおける床下構造の説明図である。
【図５】実施例３の空調システムにおける床下構造の説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態の建物の空調システムは、建物床下の地盤に敷設される塊状又は粒状の蓄熱材からなる蓄熱層と、前記蓄熱層の上部に分岐状に固定配置されて散布水をその層表面に均一散布するための散水配管と、前記蓄熱層に埋設されて散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで管内に供給される室内空気を冷却する空気配管と、備えるように構成される。
これによって、建物床下の地盤に敷設される蓄熱層に散布水を均一散布して、この散布水の蒸発熱により冷却された周囲の蓄熱材により空気配管に供給される室内空気を冷却するので、
建物の空調システムの省スペース化を図りつつ、散布水の蒸発熱を利用して室内冷房を効率的に行なうことができる。
【００１３】
空調システムは、夏季の高温多湿状態に対応して、室内空間を快適な環境に維持するための冷房装置などを含むシステムであり、室内空気を循環させたり、外気を取り入れたりすることで室内温度や湿度および清浄度を所望範囲に調節する機能を有する。
なお、空気の清浄度や湿度を調節するために、一般に各種フィルタや加湿機構などを併用、付加することもできる。
本実施形態の建物の空調システムは、空気配管に供給される室内空気を建物の床下に設けた蓄熱層の蓄熱材と熱交換させることによって効果的に冷却する。
蓄熱層は、散布水の蒸発熱によって冷却されるとともに、深度１０ｍ〜１００ｍでは年間を通じて１５〜１７℃と一定している地下水を利用して定温に維持することもできる。
これによって、自然エネルギーを有効利用して、住宅や生活環境に取り込むことで、時代の要請に通じた省エネルギーで快適、健康的な住生活を可能としている。
【００１４】
蓄熱層は、塊状又は粒状の蓄熱材からなる砂利層などであって、建物床下の地盤に、約１００〜３００ｍｍ深さで敷設されている。
蓄熱材としては、例えば、粒径が５〜２０ｍｍの川砂利や、山の砕石片が適用できる。
また、市販の潜熱蓄熱材を所定量配合したものを蓄熱層に配合して用いることも可能である。
例えば、「硫酸ナトリウム１０水塩」などの無機塩系の潜熱蓄熱材は、用途分野に適した相変化温度にするために融点調整剤を添加したり、耐久性を高めるために過冷却防止剤、相分離防止剤等を添加した混合物をポリポロピレン等の合成樹脂製の容器に充填したりした潜熱蓄熱体（潜熱蓄熱材を容器に充填又は被覆材で被覆したもの）として用いられる。
また、パラフィン系潜熱蓄熱材は、パラフィンをゴムまたは合成樹脂に練り込み、板状に成形したものをアルミラミネート被覆材で被覆したものである。
【００１５】
散水配管は、地下水や水道水などを、蓄熱層に散布水として均一散布するために配置された配管系である。
このような配管系は、直径が約１０〜５０ｍｍのプラスチック管や金属管からなり、分岐状またはジグザグ状に蓄熱層に沿って配置される。
プラスチック管などの先端もしくは中途には、回転水流を形成させるスプリンクラーや、多孔状に形成された散水部が設けられているとともに、散水配管に供給する水道水や地下水などの供給速度や、供給時間を制御するための流量制御弁が備えられており、制御装置を介して流量制御弁を開閉することができるようになっている。
【００１６】
空気配管は、建物内の空気を供給させて温度調整などを行なう空調装置に接続される系の一部であって、熱伝導率の比較的大きな金属管などで構成されていることが好ましい。
外径が約１５０〜２００ｍｍからなる金属管は、蓄熱層中にジグザグ状に埋設されて、散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで、空気配管内に供給される室内空気を冷却する機能を有している。
【００１７】
なお、前記散水配管に散布水を供給するためのポンプ装置や流量制御弁、前記空気配管に空気を供給する空調装置のファンユニットは、建物全体の空気フローや水の流れを全体管理するコンピュータなどの制御装置によって制御されるようになっている。
【００１８】
本実施形態の建物の空調システムは、前記地盤上に、深さ１００〜３００ｍｍで敷設される前記蓄熱層に、所定温度の散布水が流される冷却水配管がジグザグ状に埋設されているとともに、
前記蓄熱材が、粒径５〜２０ｍｍの砂利を含むように構成することもできる。
これによって、空気配管に供給される建物内の空気を蓄熱層に配置した蓄熱材を介してさらに効率的に冷却することができる。
【００１９】
冷却水配管は、蓄熱層にジグザグ状に配置された散布水が供給される金属パイプやポリブデンパイプであって、夏冬を通じて一定温度となる地下水などの水によって、蓄熱層を所定温度範囲に維持して空気配管を流れる空気との熱交換を効率化させる機能を有している。
【００２０】
蓄熱層は、建物の地盤上に敷設される蓄熱層の深さが１００ｍｍより少ないと、蓄熱層の蓄熱材と空気配管内の空気とで熱交換される熱量が、極端に少なくなり冷却の実効性が失われる。
逆に、蓄熱層の深さが３００ｍｍを超えても蓄熱層表面から散水の蒸発による冷却効果は殆ど変化せず、３００ｍｍを超えるようにする意味がない。
【００２１】
蓄熱材として適用される砂利の粒径が５ｍｍより小さくなると、散布水の保持効果が少なくなり排水性が損なわれる場合があるので好ましくない。
逆に、蓄熱層中に分散される砂利の粒径が２０ｍｍを超えると、空気配管との有効接触面積が減少して熱交換効率の低下に繋がる恐れがある。
【００２２】
本実施形態の建物の空調システムは、建物床下の空気を攪拌流通させて散布水の蒸発を促すための床下送風機が前記蓄熱層上に設けられるとともに、送風機を用いて床下内の湿潤空気を排気することができる。
これによって、蓄熱層に散布された水の蒸発量を、床下送風機を介して制御して空調装置による冷房効果などをさらに確実、効果的に発揮させることができる。
【００２３】
本実施形態の建物の空調システムは、前記建物屋内及び床下の前記蓄熱層に配置された温湿度センサから取得される測定値に基づいて、
前記散水配管からシャワー状に噴霧される散布水の供給量、供給時間、散布タイミング、送風機を制御する制御装置を設けることができる。
これによって、四季を通じた温度変動や昼夜に渡る温度変動に対応して床下に散布する散布水の水量を調整して常時最適な空調処理を確実に行なうことができる。
【００２４】
（実施例１）
以下、図面を参照して、本考案の実施例１に係る建物の空調システムについて説明する。
図１は実施例１の建物の空調システムの説明図である。
実施例１の建物の空調システム１０は、図示するように、一般住宅などの建物１１に適用される。
建物１１の床下部分となる地盤上には、その平均粒径が約２０ｍｍの砂利を約３００ｍｍの厚さで敷き詰めて形成された蓄熱層１２が配置されており、
屋内空気が流れる空気配管１５ａを、その埋設された周囲の蓄熱材を介して冷却するための温度調整機能を備えている。
【００２５】
図２及び図３に示すように、蓄熱層１２の上部には分岐状に固定配置されて散布水をその層表面に均一散布するための散水配管１２ａが配置されており、この散水配管１２ａは、水道水や地下水などの水源にポンプや流量制御弁、開閉弁を介して接続されている。
また、蓄熱層１２には、床下などから室内に温湿度調整された空気を供給するための空気配管１５ａが埋設されている。
こうして、散水配管１２ａを介して蓄熱層となる砂利に対して地下水などが均一散布される。
この散布された水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と、空気配管１５ａ内の空気と、が熱交換され、床下に配置された床吹出口１５から室内に供給される空気を冷却するようになっている。
また、建物床下の空気を攪拌流通させて散布水の蒸発を促すための床下送風機１２ｂが蓄熱層１２上に設けられるとともに、送風機１２ｂを用いて床下内の湿潤空気を排気することができる。
これによって、蓄熱層１２に散布された水の蒸発量を、床下送風機１２ｂを介して制御して空調装置による冷房効果などをさらに確実、効果的に発揮させることができる。
【００２６】
さらに、蓄熱層１２には、井戸から汲み上げられた地下水を流して熱交換させるための冷却水配管となる地下水パイプ１３が、蓄熱層１２中をジグザグ状に這うように埋設されている。
建物１１は、その天井部分に屋根裏空間を設けた２階建て構造であって、ソーラブレス１１ａと呼ばれる構成の屋根構造と屋根裏給排気構造１４を備えるとともに、空気配管１５ａに接続されて、その一階及び二階の各床面から所定の空気を室内に供給するための床吹出口１５と、各天井面に設けられ室内空気を排気するための天井排気口１６とを有している。
【００２７】
蓄熱層１２は、床下（地盤上）に川砂利などを３００ｍｍの厚みに敷いて形成される。
この蓄熱層１２の内部に、ポリブテンパイプ（口径１６ｍｍ）を６０ｃｍピッチに、図２の平面図に示すように、ジグザグ状に冷却水配管１３が配置されている。
また、蓄熱層１２の中間部分には空気配管１５ａとなる給気パイプ（ｖｕ２００ｍｍφ）を配置されている。
【００２８】
なお、ソーラブレス１１ａは、建物の壁面や屋根面の夏期における太陽熱による熱気を建物内に侵入させない工法として、従来より「通気工法」として採用されたものである。
本実施例においても同じ工法を採用することができ、例えば、図１に示すように、夏期の夜間放射冷却による冷気を建物内に吸引することができる。
これらのコントロールは小屋裏に設置された集合管ユニット１７が温度センサを介して行なう。
【００２９】
屋根裏給排気構造１４には、屋根面から取り入れられた一部の空気を外部に排出させるためのソーラブレスダンパ１４ａや、屋根裏に空気を吸引するためのパイプファン１４ｂが配置され、
このパイプファン１４ｂにより吸引された空気や天井排気口１６からの空気を取り込むための集合管ユニット１７を備えている。
この集合管ユニット１７を介して取り込まれた空気は、空調装置２０の給気管に供給されて、
所定の熱交換処理や清浄化処理がなされた後、その床下に配置した空気配管１５ａを介して冷却され、床吹出口１５から室内に向けて吹き出されることで建物１１内の空気循環がなされるようになっている。
【００３０】
実施例１の建物の空調システム１０において、
屋根裏の集合管ユニット１７は、２階３室の空気及び屋根裏の空気を、エアサイクルダクト１７ａを通してエアサイクルダンパー１７ｂを経て（本システムは２４時間換気を併用しているため換気量計算に基づき必要時間だけ外気取り入れが必要となる）、ファンユニット１７ｃに送られる。
なお、エアサイクルダンパー１７ｂは外気取入口１７ｄに接続されており、必要に応じてエアサイクルダンパー１７ｂを操作することによって、所定量の外気を取り入れることができる。
【００３１】
ここで、空調装置２０は、建物１１の屋根裏内に配置された集合管ユニット１７を介して取り入れられた空気を、年間を通して水温がほぼ一定の地下水と熱交換させることによって、その結露水の除去による除湿、清浄化、温度調整を行なうことができる。
なお、実施例１では、空調装置２０に併用して冷温水熱交換器１８やヒートポンプ１９を設けており、これによって、季節による温度や電力事情などの変動に柔軟に対応して、空調装置２０で空調処理された空気をバランス良く温度調節して清浄化できるようにし、その自然力を利用した経済性効果がさらに高められようにしている。
【００３２】
（実施例２）
図４は、実施例２における建物の空調システムである。
実施例２における建物の空調システムは、図示するように、蓄熱層１２は、粒径が細かい０.０５〜２ｍｍ程度の砂を敷設して砂層として形成されている（図４参照）。
このように蓄熱層１２を砂層とすることによって、粒径が大きい２〜６０ｍｍ程度の川砂利や山砂利を用いる場合に較べて、散水配管１２ａを介して蓄熱層１２に供給する散水量を少なくしても、蓄熱層１２を常に湿っている状態に保つことができるという利点を有している。
なお、砂層からなる蓄熱層１２の下部には冷却水配管１３が配置され、砂層の中間部分には空気配管１５ａとなる給気パイプを配置している。
【００３３】
（実施例３）
図５は、実施例３における建物の空調システムである。
実施例３における建物の空調システムは、図示するように、蓄熱層１２の下部に設けた冷却水配管１３に加えて、床板下部と蓄熱層１２上部との間の空気層に配管１３ａを設けるようにしたものである。
これによって、冬場には配管１３ａに温水を流し温水パイプとして作用させることによって床面からの暖房効果を得ることができ、さらに快適な住環境を提供することが可能となる。
【００３４】
このように、室内空気を、夏涼しくかつ空気清浄化を行なうことのできる建物の空調システム１０は、建物床下の地盤に敷設される塊状又は粒状の蓄熱材からなる蓄熱層１２と、
蓄熱層の上部に分岐状に固定配置されて散布水をその層表面に均一散布する散水配管１２ａと、
散布水の蒸発熱により冷却された蓄熱材と熱交換することで管内に供給される室内空気を冷却するための空気配管１５ａと、を備えており、空調システムとしての機能を低下させることなく省スペース化を図ることができるとともに、
散布水の蒸発熱を利用して室内空調を効率的に行なうことができる。
【００３５】
すなわち、建物の空調システム１０は、図１に示すように、建物全体に清浄化された空気をゆっくりサイクルさせるため、建物が吹き抜きなど開放的であっても、差し支えない。
エアサイクルは、２４時間、３６５日連続（２４時間換気のため）運転することにより、建物内の床、壁、天井、家具類などすべてが、シーズン毎に床吹出口より吹き出される温度に近い温度を保つことになる。
これは、即ち、建物内のすべて質量のある物体を蓄熱体と見做すことができ、快適で健康的な住環境が実現されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本考案は、建物床下の地盤に敷設される蓄熱層と、散布水をその蓄熱層表面に均一散布するための散水配管と、供給される室内空気を冷却するための空気配管とを備えており、
これによって空調システムとしての機能を低下させることなく、散布水の蒸発熱を利用して室内冷房を効率的に行なうことができる。
こうして、通常の空調設備における冷熱源が不要となるため、省エネルギーが図られることはもとより、消費電力や燃料等の使用量節減が可能であることから、二酸化炭素排出量を大幅に低減可能な建物の空気循環システムを提供できる。
したがって、本考案によれば、室内空気の清浄化を達成しつつ、コスト低減や効率性に優れた空調装置を提供できるということから産業上の利用可能性が極めて大きいものといえる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    建物の空調システム
１１    建物
１１ａ    ソーラブレス
１２    蓄熱層
１２ａ    散水配管
１３    冷却水配管（地下水パイプ）
１３ａ    配管（温水パイプ）
１４    屋根裏給排気構造
１４ａ    ソーラブレスダンパ
１４ｂ    パイプファン
１５    床吹出口
１５ａ    空気配管（給気パイプ）
１６    天井排気口
１７    集合管ユニット
１７ａ    エアサイクルダクト
１７ｂ    エアサイクルダンパー
１７ｃ  ファンユニット
１７ｄ    外気取入口
１８    冷温水熱交換器
１９    ヒートポンプ
２０    空調装置
【図１】
0003171368.tif 000003
【図２】
0003171368.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003171368.tif 000007