(57)【要約】      （修正有）【課題】地熱を利用した環境と人体に優しい換気空調システムを提供することを課題とし、地下恒熱層地熱を利用した外気と蓄熱液による換気と空調及び浄化を行なうシステムと装置を提供する。【解決手段】気体の受放熱を効率よく行なう為に、外気を気泡として回転・撹拌した蓄熱槽内蓄熱液内へ噴出させて、外気の熱交換及び塵埃等の浄化をして、再加冷熱の為、フィラ付熱交換コイルユニットを備えた熱交換ダクト内を通風させ、建物各室に送り換気と併せて空気調節も行なう。その為に利用する地熱が、建物直下では比較的浅い地下約２〜３ｍ以深の層で恒熱に近い温度帯が得られることを調べ、その層に、熱交換をする為の蓄熱槽及び蓄熱液配管を埋設することが、一般機械により容易に施工できることによって工事費用も安価で短期間に地熱を利用し空気を加除湿し清浄化し加冷熱して送風する自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムが提供できる。 【選択図】図７
2008116191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱液を貯留する蓄熱槽と、前記液状の蓄熱液中に浄化・熱交換すべき気体の気泡を
噴出する噴出手段と、前記蓄熱液と浄化・熱交換され、前記蓄熱液上面から放出された
気体を、前記蓄熱液を循環させた熱交換ダクトに通し回収する回収手段とを有する浄化
・熱交換装置であって、前記蓄熱液を前記蓄熱槽中で撹拌旋回させる撹拌旋回手段を
備えたことを特徴とする自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム。
【請求項２】
[請求項１]記載の浄化・熱交換装置を有し、地熱を利用して家屋の空調を行なう空調シス
テムであって、前記蓄熱槽に貯留される蓄熱液の温度変化を、地熱を利用して抑制する
温度変化抑制手段を有し、前記蓄熱槽は建物直下の地盤面下約２〜３ｍ以深部の恒熱
層地中熱を利用するため、底部に気泡管及び回転翼を設置した蓄熱槽を地盤面下恒熱
層に埋設し、地熱により加冷熱した蓄熱槽内の蓄熱液中に、外部吸気口から取入れた外
気を気泡管より熱伝播を効率よく受けるために気泡として噴出させ、熱交換を受けた外気
を通気管よりフィン付コイルユニットとフィルター及び除湿機を備えた熱交換ダクトに通して
建物各室へ送風して換気及び空気調節をする自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装
置システム。
【請求項３】
[請求項１]において、前記蓄熱槽内底部の気泡管は熱伝導率の高い金属又は非金属管
を使用し、気泡管上部に設置の回転翼は気泡により回転をさせて、前記蓄熱槽内の蓄熱
液を撹拌・回転させることにより気泡の蓄熱液中滞留時間を長くし、かつ前記蓄熱槽外壁
が受ける地熱を前記蓄熱槽内の蓄熱液全体に等しく熱伝させ、気泡空気の蓄熱液との熱
交換を高める自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム。
【請求項４】
[請求項１]において、前記蓄熱液は、加冷熱に地中熱を利用するために地下恒熱層に熱
伝導率の高い金属あるいは非金属管を熱交換循環配管として縦・横方向に螺旋状又は
渦巻状に埋設し、前記蓄熱槽内の前記蓄熱液を浄化するため濾過器を設置しポンプに
より循環させ、殺菌には塩素を使用する自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置シ
ステム。
【請求項５】
[請求項１]において、前記蓄熱槽内で熱交換を受けた空気を、[請求項２]の熱伝導率の高
い金属・非金属管により地熱を利用して加冷熱した蓄熱液を循環させたフィン付コイルユ
ニットを備える熱交換ダクトにポンプ等により通風し加冷熱して建物各室に送風し、２４時
間換気・空気調節をする自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム。
【請求項６】
建物直下部分では周辺部と比較してより浅い地下部で恒熱に近い温度が得られることに
より、建物直下の地盤面下約２〜３ｍ以深部の恒熱層地中熱の地熱を効率よく利用する
ために、地中恒熱層が受ける建物外周地表面の夏季の高温と冬季の低温による影響を、
建物外周基礎を約２〜３ｍの深基礎としその内又は外側に断熱材を貼り付けることにより
抑え、取入れる外気は、熱交換の効率を上げるため取入れ方向を季節の温度により切り
替えることが出来る自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム
【請求項７】
[請求項１]における、地中に埋設する前記蓄熱槽の容量又は数量及び循環路配管長、そ
して[請求項５]の熱交換ダクト内に設置するフィン付コイルユニットのセット数は、換気・空
調をする室容量と温度により算出決定し設置、屋外に埋設するタンクは、前記蓄熱槽内の
点検及び修繕あるいは清掃時の、前記蓄熱槽内の蓄熱液を一時貯留する為に設置をす
るが、通常時には地下水あるいは雨水を貯留し利用する場合の貯水槽として、底部の地
熱伝播を多く受けた水を切り替えバルブにより循環ポンプにて前記蓄熱槽へ補水すると
同時に多用途に利用対応する自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム。
【請求項８】
恒熱層地中熱を地盤面下の浅い位置で効率よく利用する為に、建物直下に、中央部に空
洞を設けた前記蓄熱槽を埋設し、その前記蓄熱槽内の蓄熱液が、地熱よりの熱伝播をよ
り多く受け、又温度を一定で均一に保つ為に、前記蓄熱槽内の蓄熱液を回転・撹拌させ、
その中に、取入れた外気を気泡状に噴出させ浄化を即し、より多くの熱伝播を受け、浄化
・熱交換を受けた外気に、なおもより多くの熱交換を即す為に、前記蓄熱槽内で伝熱・熱
交換を受けた蓄熱液を循環させるフィン付熱交換コイルユニットを備えるダクトに通風し、
熱交換を受けた外気を通気管により建物各室に送風して２４時間換気及び空気調節をす
る自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム
【請求項９】
前記蓄熱槽内の蓄熱液は、液体フィルターとして塵埃・酸化窒素等により汚染された外気
を浄化し、汚濁を受けた蓄熱液は、循環配管路に施設するろ過器により浄化し、蓄熱槽
噴出口に設けた噴出ノズルにより噴出させ、噴出側に生じる負圧を利用して外気を吸引し
て、前記蓄熱槽内へ気泡と循環液を併せて噴出させ、より強く蓄熱液を回転・撹拌させ、
よって、地中より受ける熱を前記蓄熱槽内の蓄熱液全体に効率よく伝熱をし、気泡の受け
る伝熱・浄化を即す自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム
【請求項１０】
[請求項１．８]において、前期蓄熱槽内の蓄熱液を回転・撹拌させる為に、前期蓄熱槽内
底部に気泡で回す回転翼と、それをまわす為の気泡を出す気泡管を設置、或いは、前期
蓄熱槽に蓄熱液と気体を合せ噴出させる噴出ノズルを、前記蓄熱槽内蓄熱液の回転方
向に向けて設置して、蓄熱液を前記蓄熱槽内で回転・撹拌させることで、気泡の蓄熱液中
における通過距離・時間を長くし、浄化を即し、効率よく気体に熱伝播をし、併せて前記蓄
熱槽内の蓄熱液が回転・撹拌することで、地中熱により前記蓄熱槽壁が受ける熱伝播を
前記蓄熱槽内の蓄熱液全体に効率よく伝熱をする自然地中熱エネルギー利用浄化熱交
換装置システム
【請求項１１】
[請求項８]において、中央部に空洞部を設けた前記蓄熱槽は、前記蓄熱槽内の蓄熱液を
回転・撹拌させる為に、循環液管の前記蓄熱槽内噴出口に噴出ノズルを設け、噴出によ
り生じる吸引力を利用して外気を自然吸引する為に、外気取入れ管を噴出ノズルに接続
し、合流させて前記蓄熱槽内へ噴出口させ、気泡と循環水・水溶液を併せることによって
より強い噴出力を得て、蓄熱液を強く回転撹拌させ、よって、地中熱を前記蓄熱槽内の蓄
熱液全体に効率よく伝熱をし、気泡の受ける伝熱浄化を即す自然地中熱エネルギー利用
浄化熱交換装置システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱を利用した外気による換気空気調節および空気清浄を行なうためのシス
テムと装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の地熱利用には、地熱そのものを建物床に伝えるもの、または、寒暖により床下およ
び天井裏の何れかの空気を、地熱を利用して加冷熱をして取入れるもの、そして、地中深
く冷媒又は空気を管により送り熱伝播を受け、ヒートポンプ等による空調や給湯の熱交換
効率を補助するために利用するものがある。
【０００３】
しかし、室内の換気と工事の施工性を考えるとき、従来の地下恒熱層の利用は熱交換を
する為に約１０ｍ〜１００ｍの深層部まで管を埋設しなければならずボーリング等特殊機
械でなければ施工が出来ないため工期が長くなり工事費用もかなり高く不向きであった。        
【０００４】
従来のタンクを用いる方法では、中の液体の温度を一定に保つことが出来ず、また液体
の浄化も出来ない為、頻繁に液体の入れ替えが必要であり経済的でなく、地熱を利用す
るものもなかった。
【非特許文献１】特開平９-２９２１５３
【非特許文献１】特開２００１-４１４７９
【非特許文献１】特開２００２-１３８２９
【非特許文献１】特開２００６-２６６５７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の地下恒熱層の利用は地下約１０ｍ〜１００ｍの深層部であるため、ボーリング等
の特殊工法及び建設機械での施工で、一般建設機械での施工が困難であり、また空気
の熱伝導率が低い為、ヒートポンプ等の熱交換に補助的な利用や、地熱による熱交換
だけで外気を送風しても空調として利用できる熱伝が得られていない。  
地球温暖化防止やヒートアイランド抑制が求められている中、無尽蔵にある自然エネル
ギーの恒熱層地中熱を利用して建物各室の換気空調を行なうシステム及び装置を考え
るとき、水又は水溶液と空気の熱伝と清浄化、及びタンク内の水又は水溶液のろ過と地
熱による受熱を問題とする。
そこで本発明は、係る問題に対処すべくシステム及び装置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】
本発明は、蓄熱液を貯留する蓄熱層（Ａ）と、前記液状の蓄熱液中に浄化・熱交換すべき
気体の気泡を噴出する噴出手段と、前記蓄熱液と浄化・熱交換され、前記蓄熱液上面か
ら放出された気体を前記蓄熱液を循環させた熱交換ダクト（Ｃ）に通し回収する回収手段と
を有する浄化・熱交換装置であって、前記蓄熱液を前記蓄熱槽（Ａ）中で撹拌旋回させる
撹拌旋回手段を備えたことを特徴とし、無尽蔵にある自然エネルギーの地中熱を利用す
る為、地中に埋設した蓄熱槽（Ａ）に蓄熱液を貯め、その蓄熱槽内蓄熱液中にポンプ（Ｐ１）
により外気吸気口（Ｈ）から通気管（１）に取入れた外気の蓄熱液に対する熱交換効果をよ
り高めるべく、図（３．４）で示す気泡管（６）より泡状にして噴出し、水との接触面積を最大
限多くし、あわせて、その気泡を利用して水槽内底部の通気管上に設置した回転翼（Ｗ）
を回転させ、蓄熱槽内の蓄熱液を回す事によって泡状である気体の水中での受熱時間を
長くしてより多くの熱交換をすると共に、空気中に含まれる塵埃の除去が出来る自然地中
熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【０００７】
蓄熱槽（Ａ）内の蓄熱液を図（４．５）で示す回転翼（Ｗ）により回転させることで、地熱より
熱交換を受けた蓄熱槽表面と蓄熱液との熱交換も槽内液全体にいきわたり、また気泡と
熱交換をした蓄熱液は受冷熱や浄化のために図（３）で示す濾過器（Ｆ）及び蓄熱液循環
ポンプ（Ｐ2）を取り付けた循環路（３）を通し、その循環路は多く熱交換をする為に地中恒
熱層で蛇行または螺旋状に配管して、地中熱により熱交換を受けた蓄熱液を蓄熱槽内
に循環させる自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【０００８】
図（６）に示す熱交換ダクト（Ｃ）は、地熱を利用して蓄熱液の熱交換をするために、恒熱
層に配管（５）を蛇行させて埋設し、地熱で熱交換を受けた蓄熱液を蓄熱液循環ポンプ
（Ｐ4）により送り必要数設置したフィン付コイルユニット（Ｇ）内を循環させると共に空気浄
化フィルターを組み込んだダクトで、通気管（２）及び送風ポンプ（Ｐ3）により水槽（Ａ）で熱
交換を受けた外気を熱交換ダクト（Ｃ）に通し加冷熱し、通風管路（４）により建物各室に
送風して２４時間換気空調をする自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システム
である。
【０００９】
蓄熱槽内の通気管（６）と蓄熱液配管（５）及び地中埋設配管は熱伝導率の高い金属また
は非金属管を使用し、地上露出配管は熱伝導率の低い管を使用して、通風管路に発生
する結露水は、通気管に勾配をつけ排水管（７）より地中に設けた排水ピット（Ｂ）に集水し
一定量になるとポンプ（Ｐ4）により屋外へ排水する。
【００１０】
建物直下の地下恒熱層への外周部からの熱伝影響を最小限にする為建物外周部の基
礎を約２〜３ｍの深基礎とし内或いは外側に断熱材(Ｅ)を取付け、熱伝播を抑える。
【００１１】
本発明は、無尽蔵にある自然エネルギーの地中熱を利用する為、地中に埋設した蓄熱槽
（Ａ）に蓄熱液を貯め、その蓄熱槽内の蓄熱液の中に、外気吸気口（Ｈ）から外気給気管
（１）に取入れた外気を、蓄熱液に対する熱交換効率をより高めるため、図（７．９．１０）で
示す気泡管（６）又はジェットノズル噴出口より泡状にして噴出し、蓄熱液との接触面積を
最大限多くし、あわせて、その気泡と蓄熱液の噴き出しにより、蓄熱槽内の蓄熱液を回転
・撹拌させて泡状である気体の蓄熱液中における受熱時間を長くしてより多くの熱交換を
すると共に、気体中に含まれる塵埃等の除去が出来る自然地中熱エネルギー利用浄化
熱交換装置システムである。
【００１２】
蓄熱槽（Ａ）内の蓄熱液を図（７．９）で示す噴出方向に噴出させることにより回転・撹拌さ
せることで、地熱より熱伝播を受けた得熱槽表面と蓄熱液との熱交換も蓄熱槽内の蓄熱
液全体にいきわたり、また気泡と熱交換をした蓄熱液は浄化や受冷熱のために図（１．２．
５）で示す濾過器（Ｒ及び蓄熱液循環ポンプ（Ｐ２）により、より多くの熱交換を受ける為に
地下恒熱に近い温度の層で蛇行または螺旋状に配管した循環路（５）を通し、地中熱に
よる熱交換を受け蓄熱槽内に循環させる自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置シ
ステムである。
【００１３】
図（６）に示す熱交換ダクト（Ｃ）は、地熱で熱交換を受けた蓄熱槽内の蓄熱液を循環させ
たフィン付熱交換コイルユニット（Ｇ）を必要数設置し組み込んだダクトで、通気管（２）に
より蓄熱槽（Ａ）で熱交換を受けた外気を熱交換ダクト（Ｃ）に通し、再加冷熱及び除湿し、
通風管路（４）により建物各室に送風して換気空調をする自然地中熱エネルギー利用浄
化熱交換装置システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の地中熱利用換気空調設備はヒートポンプ等によらず、外気による２４時間換気と
空調をするもので、従来の方法では必要量の空気を熱交換して一定の温度にするために、
地下深く配管をしなければならないためボーリング等特殊機械による工事となり工期が長
く工事費が非常に高額になり、そして空気の熱伝導率が非常に低い為、ヒートポンプ等の
熱交換機の補助としての使用あるいは補助を受けての使用であったが、外気を蓄熱槽内
の渦を巻く蓄熱液中で泡状にして通し、合わせて熱交換ダクトを通すことにより熱伝導率
の低さを補えると同時に蓄熱液及びフィルターによる空気の清浄化と加除湿も併せた年
間を通して恒熱層地中熱を利用し２４時間換気空調が出来る自然地中熱エネルギー利用
浄化熱交換装置システムである。
【００１５】
本発明の地中熱利用浄化熱交換装置は、まず、蓄熱槽内の蓄熱液と外気により換気と空
調をするもので、熱交換ダクト内のフィン付熱交換コイルユニットに通す冷媒液も蓄熱槽
内の蓄熱液を循環させる、年間を通して空気の清浄化と空調、蓄熱液のろ過も併せた、
恒熱層に近い地中熱を利用し換気空調が出来る自然地中熱エネルギー利用浄化熱交換
装置システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
建物直下の地盤面下約２〜３ｍ以深部の恒熱層地中熱を利用するために、地盤面下恒熱
層に底部に気泡管（６）及び回転翼（Ｗ）を設置した蓄熱槽（Ａ）を埋設し、蓄熱槽内の蓄熱
液を地熱により加冷熱し、外気吸気口（Ｈ）から取入れた空気を気泡管（６）より蓄熱液中
へバブリングし受熱効率をよくし、熱交換をした気体を送風管（２）より図（６）で示すフィン
付コイルユニットと空気清浄フィルター及び除湿器を備えた熱交換ダクト（Ｃ）を通し建物各
室へ各室送風管（４）により送り排気口（Ｄ）より各室へ排気して２４時間換気空調する自然
地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【００１７】
本発明の形態は、まず施工に特殊機械や機器それに設備を必要とせず、図（１）のように
建物地下に蓄熱槽（Ａ）や配管類を一般建設機械等により埋設し、施工できる自然地中
熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【００１８】
本発明は、恒熱層の地中熱を利用するため地球温暖化防止やヒートアイランド抑制に貢
献できる。
メンテナンスにおいても装置機器類は床下地上部又は屋外に設置するため容易に点検
修繕ができ、          地中内に埋設する材料は熱伝効果に優れ耐食性にも優れた金属
あるいは非金属製のものを使用し、地熱の安定した温度で熱交換を取るために建物外周
基礎の内或いは外周部に断熱材をいれ、周辺部からの伝熱の影響を抑える自然地中
熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【００１９】
[請求項８]において、中央部に空洞部を設けた蓄熱槽（Ａ）内の蓄熱液を回転・撹拌させ
る為に、循環蓄熱液管の蓄熱槽内噴出口に噴出ノズルを設け、噴出によりノズルの噴
出側に生じる負圧を利用して外気を吸引させ、外気給気管（１）を噴出ノズルの噴出側に
接続し、合流させて蓄熱槽内へ噴出させる。  気泡と循環蓄熱液を併せることによってよ
り強い撹拌力を得て、蓄熱液を強く回転撹拌させる事が出来、よって、地熱を蓄熱槽内
の蓄熱液全体に効率よく伝熱をし、気泡の受ける伝熱・浄化を即す自然地中熱エネルギ
ー利用浄化熱交換装置システム
【産業上の利用可能性】
【００２０】
地球温暖化防止並びにヒートアイランドの抑制そして二酸化炭素の排出削減が強く求め
られているが、対応が困難で全てにおいて現状では進んでいないが、住まいにおいて取
れる対応・対策としては、一つには空調機並びに燃焼機器による排出を抑えることである。  
本発明は、対策として、現在新築住宅において２４時間換気が義務化され、また空気の浄
化が求められことと併せて、地熱利用の空調を、一般建設機械での施工ができ、ヒートポ
ンプ等によらずに出来る地球に優しい２４時間換気空調システムとして広く利用できる自
然地中熱エネルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【００２１】
本発明は、効率よく熱交換をする為、蓄熱槽内の蓄熱液を回転・撹拌・循環し、その中に
伝熱効果を最大限に高めるために、外気を小さな気泡として噴出し、浄化・熱交換を行い、
重ねて、蓄熱槽内の蓄熱液を冷媒として循環させた熱交換ダクトに通風させて建物各室
を、自然の地熱による換気・空調浄化をする、体に優しく、自然にやさしい自然地中熱エネ
ルギー利用浄化熱交換装置システムである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のシステム全体説明図である。
【図２】蓄熱槽拡大図である。
【図３】蓄熱槽（Ａ）内の蓄熱液の恒熱層内での地熱交換蓄熱液循環配管図である。
【図４】蓄熱槽形及び蓄熱槽内気泡管と回転翼形状図である。
【図５】蓄熱槽形及び蓄熱槽内気泡管と回転翼形状図である。
【図６】熱交換ダクト及びフィン付コイルユニットと冷媒液循環配管説明図である。
【図７】本発明のシステム全体説明図である。
【図８】蓄熱槽内蓄熱液を回転させる為の気泡管と気泡噴き出し方向図である。
【図９】中空蓄熱槽図である。
【図１０】熱交換ダクト及びフィン付コイルユニットと冷媒液循環配管説明図である。
【図１１】蓄熱槽内蓄熱液を回転させる為の気泡管と気泡噴き出し方向図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ    蓄熱槽
Ｂ    結露水集水ピット
Ｃ    熱交換ダクト
Ｄ    排気口
Ｅ    断熱材
Ｆ    濾過器
Ｇ    フィン付コイルユニット
Ｈ    給気口
Ｒ    居室
Ｗ    蓄熱槽内回転翼
Ｐ1   給気ポンプ
Ｐ2   蓄熱液循環ポンプ
Ｐ3   送風ポンプ
Ｐ4   冷媒液循環ポンプ
Ｐ5   排水ポンプ
１    外気給気管
２    送風管
３    通風管
４    各室送風管
５    冷媒管
６    気泡管
７    排水管
【図１】
2008116191.tif 000003
【図２】
2008116191.tif 000004
【図３】
2008116191.tif 000005
【図４】
2008116191.tif 000006
【図５】
2008116191.tif 000007
【図６】
2008116191.tif 000008
【図７】
2008116191.tif 000009
【図８】
2008116191.tif 000010
【図９】
2008116191.tif 000011
【図１０】
2008116191.tif 000012
【図１１】
2008116191.tif 000013