(57)【要約】【課題】地中熱を用いるとともに地中熱から得られる温度や空気の流れなどを制御し、より効率のよい地中熱利用システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、地表から地中にわたって設けられ気体が流れるとともに地中熱とパイプ内の気体との間で熱交換を行うパイプと、前記パイプの一端に設けられた熱交換器１１と、パイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機１０と、前記熱交換器１１に風を送る送風機１２とを備える地中熱利用システムである。この構成により、夏季には地中熱により冷却された気体を用いて冷風を効率よく送ることができ、また冬季には地中熱により温められた気体を用いて温風を効率よく送ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表から地中にわたって設けられ気体が流れるとともに地中熱とパイプ内の気体との間で熱交換を行うパイプと、前記パイプの一端に設けられた熱交換器と、パイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備える地中熱利用システム。
【請求項２】
送風機によって送られる熱交換された風を利用してヒートポンプを動作させるように構成した請求項１記載の地中熱利用システム。
【請求項３】
熱交換器に温度センサ及び補助ヒータを設け、前記温度センサにより測定された温度に基づいて補助ヒータを制御するように構成した請求項１記載の地中熱利用システム。
【請求項４】
複数の室内吹き出し口を設けるとともに、送風機から送られた風を複数の室内吹き出し口に導く複数の気体通路を設け、複数の気体通路が分岐する位置に設けられた気体通路切り替え機により送風機から送られた風の流れを制御するように構成した請求項１記載の地中熱利用システム。
【請求項５】
地中から熱交換器へ移送される気体の流れる第１のパイプと、熱交換器から地中へ移送される気体の流れる第２のパイプと、第１のパイプと大２のパイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備えるとともに、前記第１のパイプに切り替え機を設け、地中から熱交換器へ移送される気体の流れを制御するように構成した地中熱利用システム。
【請求項６】
熱交換器を給湯機や床暖房といった熱利用システムに接続した請求項１から５記載の地中熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅、事務所等の建物に対して、地中の安定した熱を利用して空調を行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中熱を利用した空調システムとして、図８に示すような地中熱利用システムがあった。図において、床下に蓄熱用のくり石層１があり、地中２には地中パイプ３が埋設されている。くり石層１において蓄熱された地中熱を地中パイプ３により熱交換し、室内に送り込むというシステムであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０３００２２号公報（第５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の地中熱利用システムは、地中パイプを用いて地中熱を室内に送り込み空調として利用するものであり、温度や空気の流れなどを制御することができないという課題を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、地中熱を用いるとともに地中熱から得られる温度や空気の流れなどを制御し、より効率のよい地中熱利用システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、地表から地中にわたって設けられ気体が流れるとともに地中熱とパイプ内の気体との間で熱交換を行うパイプと、前記パイプの一端に設けられた熱交換器と、パイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備える地中熱利用システムである。
【０００７】
この構成により、夏季には地中熱により冷却された気体を用いて冷風を効率よく送ることができ、また冬季には地中熱により温められた気体を用いて温風を効率よく送ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、地表から地中にわたって設けられ気体が流れるとともに地中熱とパイプ内の気体との間で熱交換を行うパイプと、前記パイプの一端に設けられた熱交換器と、パイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備える地中熱利用システムであり、夏季には地中熱により冷却された気体を用いて冷風を効率よく送ることができ、また冬季には地中熱により温められた気体を用いて温風を効率よく送ることができる。
【０００９】
また、送風機によって送られる熱交換された風を利用してヒートポンプを動作させるように構成しており、夏季には地中熱により冷却された気体を用いて冷風をヒートポンプの放熱部に送り放熱を補助するとともに、冬季には地中熱により温められた気体を用いて温風をヒートポンプの吸熱部に送り吸熱補助することができ効率よく空調を行うことができる。
【００１０】
また、熱交換器に温度センサ及び補助ヒータを設け、前記温度センサにより測定された温度に基づいて補助ヒータを制御するように構成したものであり、特に冬季において地中熱だけでは室内が充分に暖まらない場合に補助ヒータを用いて室内を暖めることができ好ましい。
【００１１】
また、複数の室内吹き出し口を設けるとともに、送風機から送られた風を複数の室内吹き出し口に導く複数の気体通路を設け、複数の気体通路が分岐する位置に設けられた気体通路切り替え機により送風機から送られた風の流れを制御するように構成したものであり、家屋に予め設置されている空調システムを利用することができるとともに、夏季には冷風、冬季には温風を室内に効率よく循環させることができる。
【００１２】
また、本発明は、地中から熱交換器へ移送される気体の流れる第１のパイプと、熱交換器から地中へ移送される気体の流れる第２のパイプと、第１のパイプと第２のパイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備えるとともに、前記第１のパイプに切り替え機を設け、地中から熱交換器へ移送される気体の流れを制御するように構成した地中熱利用システムである。
【００１３】
この構成により、特に冬季において、室内が地中の温度より非常に低い場合には切り替え機を作動して室内に地中熱を直接取りいれ、室内が地中の温度近傍に上昇した後は再度切り替え機を作動して熱交換器から室内に温風を送ることが可能となり、より効率のよい空調ができる。
【００１４】
また、上記のように構成した熱交換器を給湯機や床暖房といった熱利用システムに接続したものであり、効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１について図１を用いて説明する。図１において、４は家屋であり、地表面５から地中６にわたって地中パイプ７が設けられており地中パイプ７は外パイプ８と内パイプ９から構成されている。内パイプ９は下方が開放されており外パイプ８と繋がっており、気体移送機１０により移送される気体を地中パイプ７内で外パイプ８と内パイプ９を通して循環させている。
【００１６】
地中パイプ７の一端には熱交換器１１が接続されており、その熱交換器１１に風を送るように送風機１２が配置されている。なお、１３は家屋４の室内を示す。
【００１７】
上記のように構成された地中熱利用システムについてその動作を説明する。気体移送機１０により内パイプ９を通り地中６に送られた気体は外パイプ８を通り気体移送機１０に再度送られる間に地中熱により温められる。温められた地中熱は熱交換器１１に送られ送風機１２から送られる風を受け、夏季であれば温風を、冬季であれば冷風を室内１３に送り込む。
【００１８】
このように熱交換器１１と送風機１２を用いることで、送風機１２の風量や風速などを調整することで地中熱を利用した温風または冷風の温度や風量などを調整することができるため効率よく空調を行うことができる。
【００１９】
なお、地中熱は一般に、地表面５から約１．５ｍまでは頻繁に温度が変化するが、約１．５ｍより深くなると摂氏１５度付近で安定していることが知られている。従って、本発明においても、地中パイプ７は地中熱が安定している領域に届くように適宜構成することが好ましい。
【００２０】
また、本実施例においては、気体移送機１０により内パイプ９を通り地中６に送られた気体は外パイプ８を通り気体移送機１０に再度送られる構成にしたが、気体移送機１０により外パイプ８を通り地中６に送られた気体が内パイプ９を通り気体移送機１０に再度送られるように構成してもよい。なお、外パイプ８と内パイプ９は一体に構成していても別体に構成していてもよく、何本設けるかは任意である。さらには、地中パイプ７内を循環する気体は、熱伝導性のあるものであればよい。
【００２１】
また、上記のような地中熱利用システムの熱交換器１１を床暖房や給湯機といった熱利用システムに接続することによって効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００２２】
（実施例２）
本発明の実施例２について図２及び図３を用いて説明する。図において実施例１と同一部材については同一符号を用いて説明を省略する。また、地中パイプ７内の気体が熱交換器１１に移送される動作も実施例１と同様であるため説明を省略する。図２において１４はヒートポンプの室外機であり、送風機１２から熱交換器１１へ送られた風を受ける位置に配置されており、冷媒移送管１５を介して室内機１６に接続されている。
【００２３】
上記のように構成された地中熱利用システムにおいてその動作を説明する。地中熱で温められた気体は熱交換器１１に移送され送風機１２から風を受けてヒートポンプの室外機１４に夏季であれば冷風を、冬季であれば温風を送る。その風を受けてヒートポンプの室外機１４の冷媒は夏季であれば冷やされ、冬季であれば温められて冷媒移送管１５を通って室内機１６から室内１３に夏季であれば冷風が、冬季であれば温風が送られる。
【００２４】
この構成により、地中熱を利用してヒートポンプが室内を夏季であれば冷やし、冬季であれば暖める能力を補助することができ、ヒートポンプの冷却効率及び暖房効率といった成績係数を向上することができる。また、ヒートポンプは家屋に予め設置されたものを用いてもよく、その場合は工事が簡便になり好ましい。
【００２５】
なお、本実施例においては熱交換器１１、送風機１２及びヒートポンプの室外機１４を室内に設けたが、図３のように室外に設けても構わない。
【００２６】
また、上記のような地中熱利用システムの熱交換器１１を床暖房や給湯機といった熱利用システムに接続することによって効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００２７】
（実施例３）
本発明の実施例３について図４を用いて説明する。図において前記実施例と同一部材については同一符号を用いて説明を省略する。また、地中パイプ７内の気体が熱交換器１８に移送される動作も実施例１と同様であるため説明を省略する。図４において、熱交換器１８は補助ヒータ１９及び温度センサ２０を備える。
【００２８】
上記のように構成された地中熱利用システムについてその動作を説明する。地中熱で温められた気体は熱交換器１１に移送され送風機１２から風を受けて室内１３に送られる。特に冬季において、温度センサ２０が作動し熱交換器１８に移送された気体の温度を測定する。測定された温度が予め定められた温度より低い場合には、室内１３は肌寒いと考えられるため、補助ヒータ１９を作動して熱交換器１８内の気体の温度をより高め温風を室内に送る。
【００２９】
この構成により、特に冬季において地中熱だけでは室内が充分に暖まらない場合に補助ヒータを用いて室内を暖めることができ、効率よく空調を行うことができる。
【００３０】
また、上記のような地中熱利用システムの熱交換器１８を床暖房や給湯機といった熱利用システムに接続することによって効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００３１】
（実施例４）
本発明の実施例４について図５を用いて説明する。図において前記実施例と同一部材については同一符号を用いて説明を省略する。また、地中パイプ７内の気体が熱交換器１１に移送される動作も実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００３２】
熱交換器１１は気体通路２３に接続しており、気体通路切り替え機２４により複数の室内吹き出し口１６及び２５に流れる気体の流れを制御している。室内吹き出し口１６は冷媒移送管１５を介してヒートポンプ室外機２６及び気体通路切り替え機２４に接続されている。また、室内吹き出し口２５付近には温度センサ２７が配置されている。
【００３３】
上記のように構成された地中熱利用システムにおいて、その動作を説明する。熱交換器１１に移送された地中パイプ７内に気体は、送風機１２からの風により夏季であれば冷風を、冬季であれば温風を気体通路２３に送る。
【００３４】
その後、夏季であれば気体通路切り替え機２４を用いて室内吹き出し口２５に冷風を送り、室内１３の温度を低くする。なお、その際に、冷風を循環させるため、適宜気体通路切り替え機２４を設定してヒートポンプ室外機２６側に風を流し冷媒移送路１５内の冷媒を冷やして室内吹き出し口１６から冷風を出し効率よく室内１３を冷やすようにすることもできる。
【００３５】
また、冬季であれば、温度センサ２７により測定される室内１３の温度に基づき、室温が地中熱の温度よりも低い場合には気体通路切り替え機２４を用いて室内吹き出し口２５から温風が室内１３に送られる。
【００３６】
室温が地中熱の温度付近に近づいた場合にも、地中熱の温度は摂氏１５度前後のためより一層の暖房が必要となることもある。その際には、気体通路切り替え機２４を用いてヒートポンプの室外機２６側に温風を送り、冷媒移送管１５内の冷媒を温めることにより地中熱より高い温度の温風を室内吹き出し口１６から室内１３に送る。
【００３７】
この構成により、夏季においても冬季においても安定して室内１３の温度を保つことができる。また、冬季においては予め設置されたヒートポンプを用いており、そのヒートポンプの冷房効率や暖房効率といった成績係数を向上することができる。
【００３８】
なお、本実施例においては、ヒートポンプの室外機２６を熱交換器１１などを配置している上に置くようにしているが、図６のようにヒートポンプの室外機２８を床下２９に配置するようにしてもよい。なお、この場合、冷媒移送管１５の長さが長くなるため、冷媒が温められる時間も長くなるため好ましい。
【００３９】
また、上記のような地中熱利用システムの熱交換器１１を床暖房や給湯機といった熱利用システムに接続することによって効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００４０】
（実施例５）
本発明の実施例５について図７を用いて説明する。図において前記実施例と同一部材については同一符号を用いて説明を省略する。図において、地中パイプ７は外パイプ３０と内パイプ３１とにより別体に構成され、外パイプ３０の途中には切り替え機３２を設け、外パイプ３０を通る気体の流れを制御している。また、室内には温度センサ２０とは別に第２の温度センサ３３が設置されている。
【００４１】
上記のように構成された地中熱利用システムにおいてその動作を説明する。気体移送機１０により内パイプ３１を通り地中６に送られた気体は外パイプ３０を通り気体移送機１０に再度送られる間に地中熱により夏季であれば冷やされ、冬季であれば温められる。
【００４２】
夏季には、外パイプ３０を通り熱交換器１８に移送された気体は送風機１２からの風を受け、室内１３に冷風を送り室温を冷やす。
【００４３】
冬季には、第２の温度センサ３３が作動し、室内１３の温度を測定しその温度が地中熱の温度より低い場合には切り替え機３２が温められた気体を直接室内１３に入れるように設定される。
【００４４】
また、第２の温度センサ３３が測定した室温が地中熱の温度付近になると切り替え機３２は外パイプ３０内の気体を気体移送機１０側に送り、熱交換器１８へ移送される。温度センサ２０により外パイプ３０及び内パイプ３１内の気体の温度が測定され、その温度が予め定められた温度より低い場合には、室内１３は肌寒いと考えられるため、補助ヒータ１９を作動して熱交換器１８内の気体の温度をより高め温風を室内に送る。
【００４５】
この構成により、特に冬季において、直接室内を暖めることができるとともに温度センサ２０及び第２の温度センサ３３を用いることで室内１３の温度を安定した温度に保つことができる。
【００４６】
なお、本実施例においては、温度センサ２０及び第２の温度センサ３３というように２つのセンサを設けたが、どちらか一方にしてもよく、１つのセンサで室内１３及び熱交換器１８の両方を測定できるようにしてもよい。
【００４７】
また、上記のような地中熱利用システムの熱交換器１８を床暖房や給湯機といった熱利用システムに接続することによって効率よく安定したエネルギシステムを実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】
上記のように本発明は、地表から地中にわたって設けられ気体が流れるとともに地中熱とパイプ内の気体との間で熱交換を行うパイプと、前記パイプの一端に設けられた熱交換器と、パイプ内の気体を地中と熱交換器の間で循環させる気体移送機と、前記熱交換器に風を送る送風機とを備える地中熱利用システムである。
【００４９】
この構成により、夏季には地中熱により冷却された気体を用いて冷風を効率よく送ることができ、また冬季には地中熱により温められた気体を用いて温風を効率よく送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の地中熱利用システムの概略図
【図２】本発明の実施例２の地中熱利用システムの概略図
【図３】本発明の実施例２の地中熱利用システムの概略図
【図４】本発明の実施例３の地中熱利用システムの概略図
【図５】本発明の実施例４の地中熱利用システムの概略図
【図６】本発明の実施例４の地中熱利用システムの概略図
【図７】本発明の実施例５の地中熱利用システムの概略図
【図８】従来の地中熱利用システムの概略図
【符号の説明】
７  地中パイプ
８  外パイプ
９  内パイプ
１０  気体移送機
１１  熱交換器
１２  送風機
【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】
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【図８】
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