(57)【要約】      （修正有）【課題】風力と地中熱併用による自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法を提案する。【解決手段】屋外の吸気塔が風向性を有して外気吸入口を常に風下側に向け、風上流入の外気を左右湾曲路に振り分けて吸入口周辺方向に再合流させて後方差圧の平準化を図り、その外気左右放出口に風圧応用のミスト噴射装置による外気清浄機能を備え、風力と地中熱併用にる自然エネルギー主導によって四季を通して換気相当の空調環境が適正維持される換気と空調の自動調整方法。【選択図】図１
2012220177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密断熱化された屋内空間の換気と空調との環境整備を排気優先となし、屋外の風力排気装置（Ａ）と屋内の換気空間（Ｃ）と屋外の吸気塔（Ｅ）とが連通し、風力排気装置（Ａ）と換気空間（Ｃ）との間に気圧調整装置（Ｂ）を介在させ、換気空間（Ｃ）と吸気塔（Ｅ）との間に地中熱交換装置（Ｄ）を介在させ、風力排気装置（Ａ）による排気優先に伴って低圧条件下となる換気空間（Ｃ）の差圧緩和作用を応用し、排気相当の外気を地中熱交換装置（Ｄ）へ誘導して地中熱交換によって温湿条件の同時調整をなし、換気空間（Ｃ）へ新鮮吸気として自然供給をなし、風力と地中熱併用によって換気と空調とが自動調整される方法の排気安定機能において、屋外設置され風洞状からなり通風性と風向性を併有する排気装置の風洞内に、気圧調整装置（Ｂ）を経て換気空間（Ｃ）と連通する排気菅を立ち上げて排気口を風下側に曲折誘導し、風洞外壁と排気菅外壁双方の風下側端部を外側へ拡大させた空気抵抗体の重複構造によってディフューザ効果の相乗作用を促し、風下後方域に生じる減圧の増幅機能を有した風力排気装置（Ａ）を備えたことを特徴とする自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載する、気密断熱化された屋内空間の換気と空調とが風力と地中熱併用による自然エネルギー主導で自動調整される方法の、排気ダクトを介して連通する換気空間（Ｃ）と風力排気装置（Ａ）との中継制御機能において、調圧タンク（Ｂ１）と調圧吸気弁（ｂ１）と静圧センサー（ｂ２）と排気補助ファン（ｂ３）と結露排水ドレン（ｂ４）とを備えた気圧調整装置（Ｂ）を介在させたことを特徴とする請求項１記載の自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載する、気密断熱化された屋内空間の換気と空調とが風力と地中熱併用による自然エネルギー主導で自動調整される方法の、各換気空間（Ｃ）に連通する排気ダクトと気圧調整装置（Ｂ）との接続部における通風量調整機能において、換気空間（Ｃ）毎の使用条件により異なる必要排気量に応じて、各排気ダクト内通風量の調節を可能とする通風調整弁（Ｆ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載する自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【請求項４】
請求項１に記載する、気密断熱化された屋内空間の換気と空調とが風力と地中熱併用による自然エネルギー主導で自動調整される方法の、外気吸気塔（Ｅ）と換気空間（Ｃ）との中継装置となる地中温湿調整機能において、双方に連通する通風吸気ダクトを熱交換機能回路として地中へ螺旋状に直埋設をなし、最下位置に備える結露タンク（ｄ１）上部空間を折返し通風路として地中往復の螺旋状通風回路からなる地中熱交換装置（Ｄ）を介在させたことを特徴とする請求項１に記載する自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【請求項５】
請求項１に記載する、気密断熱化された屋内空間の換気と空調とが風力と地中熱併用による自然エネルギー主導で自動調整される方法の、外気の取り入れ構造が概ね円盤状となり水平回転による風向性を備え、円盤形状を庇とする位置の外気取り入れ口が常に風下方向を指す外気吸入装置において、風上流入の外気を内部左右湾曲路で振り分け、吸気孔周辺方向へ再噴出合流させて後方差圧の緩和を促す機能に加え、風圧応用の霧吹き構造からなるミスト噴射装置により外気の汚染微粒子除去と温度調節の機能を併有した吸気塔（Ｅ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載する自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  気密断熱化された室内の換気と空調とを風力と地中熱との併用による自然エネルギー主導で一体調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  異常気象の一因とされるＣＯ２の削減が緊急課題として提唱される今日では、住居の空調環境においても、居住空間の空調に係る消費エネルギー低減の達成条件として、先ずは、建築住居全体の高気密高断熱化仕様があり、それに続く整備能力として設備機器の運転効率が省エネルギー要素として求められている。【０００３】  過去の住宅空調に関する省エネ施策には、空調効率を重点先行させた高気密空間とした条件下での強制空調方法が主流を占め、密閉化された空間の換気不足を懸念する意見が軽視されたまま、省エネ効率の推進と体感温度で得られる快適性に偏重した結果、ハウスダストに起因するアトピー性皮膚炎や気管支炎及びアレルギー疾患等の健康被害が続発し、また、換気不良に因る一酸化炭素中毒で事故死に至るケースが多発し社会問題化した経緯がある。【０００４】  これは、高温多湿の気候風土に根ざした日本特有の開放型家屋に価値を求める居住観を温存したままで欧米型住宅の空調効果と利便性を先行させ、密閉空間に付随する初歩的情報が後追いとなったことが要因の一つとして上げられている。【０００５】  よって、現行の建築基準法では新築住宅における生活空間の空調環境基準として、空調効果を求める気密断熱化と同時に換気不足による弊害を改善するために、室内の適正換気回数を１時間当たり０．５回以上と定義し、その条件下で２４時間換気とする内容の換気方法が制定され指導対象となっている。【０００６】  ただ、これら２４時間換気方法に伴う屋内空間の適正環境維持にかかるエネルギー源としては、空調設備と換気設備の双方に電気エネルギーを必要とし、また、設備の維持管理に係る経済負担はもとより、当然ながら季節ごとの条件対応となる設備運転の設定操作が新たな個人負荷として強要されることになる。【０００７】  しかし、機械効力により快適性を追求する生活風習は生活文化の進化功績でもあり、省エネ偏重の価値観に従って忍耐節約を強いられる生活は逆流条件として容認出来難く、既に定着した利便生活からの脱却は困難で不満を伴うため、快適環境の維持に費やすエネルギーは今後も増大の一途を辿ると懸念されている。【０００８】  そこで、今後地球上で進行するエネルギー枯渇と自然環境悪化の予測が現実化するのは必至とされ、その対応策として化石エネルギーから自然エネルギーへの転換が提唱され、国を問わずに共通課題として認識されると共に、生活価値観の見直しを含めた社会変革の具体策が模索されている。【０００９】  このような環境悪化とエネルギー枯渇の不安定要素を解消する一例として、換気と室内空調の調整方法に関する次のような技術事案が提示されている。
【先行文献１】
特願２００５−０２４１４０
【先行文献２】
特願２００５−２４１０４１
【先行文献３】
特願２００７−１８３０２２
【００１０】  しかし、これらの先行文献にみられる床下の基礎コンクリート蓄熱や地熱利用等における技術事案は、熱交換効率向上に関するある程度の効果は認められるとしても、先行文献の１〜３にいたる方法の全てに共通する課題として、排気から吸気に係る空気循環を司る換気設備の運行促進を電気エネルギーによる機械運転を主軸に置く構造概念であり、脱炭素を掲げる今後の抜本的なエネルギー解決法とはなり難く、これらは省エネ補助範囲に留まる技術方法といえる。
【００１１】  また、地中熱との熱交換に媒体液を使用する文献３を例にした場合、一次熱交換が地熱利用であっても媒体液から空気への必然的二次熱交換設備の運転に新たな電気エネルギーを必要とし、このような二次設備の電力運転を前提とした空調方式にあっては、追加使用するエネルギーと複雑化する設備に係る保守管理業務を新たに発生させ、設備総体の適正運行維持に関わる経済負荷の増加が懸念される。
【００１２】  さらに、上記の各先行文献における技術内容は換気と空調とに係る独立した機能双方を強制連動させる電力管理のシステムであり、これらのシステムを一般住宅に適用した場合の運転諸操作は、当然ながら付帯センサーの指示値をもとに生活者の個人責任となり、居室環境の保全と省エネ効率等への設定が個々の価値観と操作意識に委ねられると同時に、気密断熱化された生活空間に起因する健康障害とその安全性も感性に基づく自由裁量とされ、不具合の都度に自己責任としてその管理操作を批評される恐れがある。
【００１３】  このような機械効力による住居空間の換気空調方法は、捉え方によっては一定したリズムの生活姿勢を続けることに違和感を覚える人もあり、上述するように操作設定が個々の価値観に左右される意識の程度と格差によって、前提とする設備本来の機能効果が不確実となる問題が指摘される。
【００１４】  尚、日常生活における居室環境として、無意識の自然換気に相当する吸気が適温適湿に自動調整されることが最良であることは言うまでも無く、また、例え機械設備における空調環境であっても可能な限り自然対処の無意識操作に近いことに加え、その機能が個々の感性による生活リズムと臨機応変の人為所作を補佐する範囲のものであることが、自然エネルギーを人為的に有効活用する条件のひとつといえる。
【００１５】  また、居住空間における快適状況の具体条件として、上述のように室内汚染空気の常時自然排出を優先しつつ、必要換気量に基づく排気相当の新鮮吸気が自然供給され、その供給外気の温湿諸条件として室温が概ね約２２度前後に対し、相対湿度が約５５％前後の範囲であることに加え、自然供給される吸気の流動に適度な揺らぎを覚える状況下が最も快適な居室環境と云われており、換気空間が求める適正排気に相当する吸気の温湿が同時進行で適正範囲内に自然調整されることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】  そこで、気密断熱化された換気対象の屋内空間（以下『換気空間』という）の換気と空調との環境整備において、屋外設置の風力排気装置による排気を優先とし、排気優先に伴い低圧条件下となる換気空間の差圧緩和作用による吸引力を応用して外気を地中の地中熱交換装置へ自然誘導し、熱交換によって温湿度が同時調整された外気を換気空間への新鮮吸気となし、換気空間の空調環境が四季を通して一定範囲内に自動調整される方法の、風力と地中熱併用による自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】  気密断熱化された換気空間Ｃの換気と空調の調整方法を排気優先となし、その優先装置となる屋外の風力排気装置Ａと換気空間Ｃと屋外吸気塔Ｅとを連通させ、風力排気装置Ａと換気空間Ｃとの間に気圧調整装置Ｂを介在させ、換気空間Ｃと屋外吸気塔Ｅとの間に地中熱交換装置Ｄを介在させ、風力排気装置Ａによる自然排気に伴って生じる差圧緩和の空気流動作用を動力源とし、換気空間Ｃが求める適正排気相当の外気を地中へ誘導し、地中熱交換作用を経て外気の温湿を同時調整となし、四季を通して温湿調整済みの新鮮吸気として換気空間へ自然供給する方法の、風力と地中熱併用により換気と排気相当の吸気温湿が一体として自然同調を成す自然システムとする。図１参照【００１８】  上述する自然システムの優先機能となる風力排気装置Ａが風下側後方域に生じる減圧の増幅機能を有することで、風下側に出口を配した排気管内の空気が強制吸引される安定した排気能力となって排気優先を実現させ、伴う換気空間Ｃの低圧条件下による差圧緩和作用により排気相当の外気が連通する屋外吸気塔Ｅから取り込まれ、地下通風路を経て地中へ螺旋状に直埋設された熱交換通風路へ誘導され、所定の最下深度位置に備えた結露タンク（ｄ１）内の上部空間を折返し熱交換通風路として地中往復の螺旋状地中熱交換装置Ｄを経由し、外気の温度と相対湿度（以下『湿度』という）が同時に自動調整されて換気空間Ｃへ自然供給されることになり、換気に連動する空調環境が風力と地中熱併用により四季を通して一定の適正範囲内に維持される、自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法（以下『本発明』という）となる。【００１９】  本発明の先導役を担う屋外設置の風力排気装置Ａの機能構造は、通風性を有した風洞状からなり水平回転による風向性を有し、風洞外壁の風下側端部を外側へ拡大し空気抵抗形状とすることで装置後方の減圧によるディフューザ効果を生じさせ、その風洞内に気圧調整装置Ｂを経て換気空間Ｃと連通する排気菅を立ち上げてその出口を風下側へ曲折誘導し、排気孔外壁の風下側端部を風洞外壁同様に外側へ拡大させて空気抵抗体の二重構造とするにより、ディフューザ効果の相乗作用を招き装置風下後方域の減圧が増幅され、後方差圧の緩和作用強化によって排気菅内の排気吸引力が高まり排気能力の向上と安定機能を有することになる。【００２０】  尚、風力排気装置Ａによる排気能力は、その装置規模と風洞内外の通風空間の形状に伴う通風量を基準とした相互ディフューザ構造の拡大比関係に左右され、その重複構造による相乗作用で風洞内通風速度が高まり後方減圧が増強される結果となり、その増幅された差圧緩和作用による吸引排気能力が本発明の優先動力であり、予め算出される換気対象空間の必要換気量によって、その装置規模と風洞形状に伴い関連する諸機能設定による対応能力が決定される。【００２１】  しかし、屋外の自然風力に動力源を頼り風下後方域の差圧緩和作用を排気能力とし、風力排気に連動する気密換気空間の低圧環境条件を吸気能力の構成要素として応用する換気方法にあっては、文字通りの風任せとなり強風時の過剰排気と無風時の排気停滞を招く等、屋外風力の強弱に排気能力が左右される不安定状況となるため、屋外の気��条件に影響を受けない排気環境の調整機能が不可欠であり、換気空間Ｃの絶対換気量を確保すべく一定排気能力の常時確保を前提として、風力排気装置Ａと換気空間Ｃとの間に排気吸引力を制御する気圧調整の諸装置を介在させる。【００２２】  そこで、風力排気装置Ａと換気空間Ｃとの中継制御機能として、低圧条件を一定範囲内に調節維持する調圧機能を内有した気圧調整装置Ｂを介在させ、その気圧調整装置Ｂの調圧タンク（Ｂ１）の内圧を所定の低圧範囲内に保つ制御諸機能として、調圧吸気弁（ｂ１）と静圧センサー（ｂ２）と連動する排気補助ファン（ｂ３）とを備え、調圧タンク（Ｂ１）内の圧力が設定圧以下の異常低圧となった場合は、調圧吸気弁（ｂ１）の自作動により調圧タンク（Ｂ１）内へ外気混入を促し、また、屋外風力の低下で排気量が不足し調圧タンク（Ｂ１）の内圧が静圧方向となった場合、静圧センサー（ｂ２）により排気補助ファン（ｂ３）を可動させ、調圧タンク（Ｂ１）の内圧を予め設定した低圧範囲内に維持することで、換気空間Ｃに連通する排気ダクト内の排気を吸引しその通風量が安定制御され換気空間Ｃにおける適正換気の環境が保持される。図２参照【００２３】  さらに、使用目的と空間条件によって異なる各換気空間Ｃの必要換気量に応じ適正量の排気を促す自動調節機能として、各換気空間Ｃと連通する排気ダクトと気圧調整装置Ｂとの接続部に通風調整弁Ｆを備え、各換気空間Ｃが求める排気量を通風調整弁Ｆによって個別設定することにより、各排気ダクトにおける排気吸引能力の範囲が定まり換気空間Ｃ毎の適正換気量を調整することが可能となる。図２参照【００２４】  尚、本発明における地中熱交換能力に係る関連機能説明を、便宜上、戸建て住宅に適用した場合の関連条件に係る算出事例として次にその詳細を記載する。
先ず平均的一般戸建て住宅の換気空調条件に対応可能な地中熱交換装置Ｄの地下埋設深度の範囲を、地表温度の影響を受け難い地下３ｍから地下６ｍを地中熱交換有効域の範囲とし、その地下６ｍ付近域への地表温度の熱伝達は地中平均温度へと推移しつつも約６ヶ月遅れで到達することになり、よって、西日本における地下６ｍ深度範囲の地中温度は夏季最低が約１４度前後、冬季最高が約１８度前後となり、年間平均の地中温度は概ね１６度となると予想される。【００２５】  上述する地中条件下の熱交換概算事例においては、地中熱交換往路時の過程で外気温が夏季と冬季共に最大で概ね１２度前後の範囲で増減調整が可能となり、復路過程による約２５％前後の熱損失を考慮して熱交換の最終結果を算出した場合、後述する平均的な戸建て住居が必要とする絶対換気量とその温度調整能力は、その概算値として夏季は外気温が３０度の場合一旦１８度前後に下がり再び２３度前後までに戻され、冬季は外気温が５度の場合一旦１７度前後に上がり再び１３度前後までに戻され、共に最大概算値で約７度〜８度前後の温度調整が可能となるが春秋季節においてはその比ではない、また、後述する地中熱交換装置Ｄ最下位置からの復路過程による熱交換結果で外気温が再調整されるに伴い、当然ながら相対湿度も同時に再調整されて換気空間Ｃへ供給される。【００２６】  本発明の外気地中誘導エネルギーとなる排気優先による吸引力は、上述する風力換気装置Ａの排気能力とその安定制御機能を有する気圧調整装置Ｂと連通する各換気空間Ｃの差圧緩和作用であり、その吸引能力に相当する流入外気量の温度と湿度の同時調整を担う地中熱交換装置Ｄの能力設定に関しては、通風ダクトを構成する素材を含めた付帯諸条件として、現場の立地条件や地中埋設深度に加え、熱交換有効距離の基準となる埋設時の螺旋状円径とその螺旋回数、また、通風ダクト直径等や蛇腹状ダクトの形状といった諸条件が熱交換能力を左右するため、上述する排気能力に連動する熱交換能力に係る諸設備の構成は、物件毎の異なる立地緒条件下で各パーツの機能範囲が整備され必要とされる総合能力が設定される。【００２７】  上述する立地緒条件毎に異なる熱交換必要量への対応可能となる何れの設備構造においても、蛇腹状の通風ダクトが螺旋状となって直埋設され、最下部に備えた結露タンク（ｄ１）内の上部空間を折り返し通風路として地中往復によって熱交換有効距離を確保する方法であり、熱交換過程による通風路内壁との接触副作用として、高温多湿条件下の夏場は気温低下に伴い外気中の自動除湿を促し、低温過乾燥条件下の冬場は気温上昇に伴い外気中への自動加湿となり四季を通して温度と湿度が同時に調整されることになる。【００２８】  しかし、上記の結露タンク（ｄ１）上部空間の通過過程で同時調整された温湿の値は、上述するように復路ダクトを通過する際の再度の熱交換過程による戻り現象として、温度が再調整されるに従って相対湿度の増減調整も同時進行し、よって、最終浄化フィルターを介して新鮮吸気として換気空間Ｃへ自動供給される際の温湿の値は、復路通風ダクトの断熱性能や形状等に因んだ熱損失及び通過速度等の諸条件に左右される。【００２９】  尚、屋外設置される吸気塔Ｅの機能��基本構造については、外気吸入機能部となる上部が回転自在の概ね円盤状となって風向性を備え、降雪及び降雨と外気中の粉塵等を考慮して円盤形状を庇となす傘下位置に吸気孔を設けて風向性により常に風下に向う状態となし、風上流入口に備えた防塵フィルターを経て取り込んだ外気を、円盤状内部の左右湾曲通風路へ分流誘導し、吸気孔周辺方向へ双方から所定角度で再放出合流させて吸気孔周辺部の差圧条件を緩和し、また、強風対策として外気流入の左右通風路の外接壁それぞれに外部に連絡する風圧作動の弾性弁を備えて過剰風圧時の開放バイパスとなし、また、無風時の予備機能として左右湾曲通風路内に気圧調整装置Ｂの静圧センサー（ｂ２）と連動させた送風ファンを備え、分流外気を再合流させることで生じる吸気孔周辺部の差圧平準化機能を維持する構造とする。【００３０】  また、吸気塔Ｅにおける外気の空気浄化に係る諸機能については、吸気孔周辺部への外気放出口左右それぞれに風圧応用の霧吹き構造からなるミスト噴射装置を備えてミスト外気流として合流噴射させることで、夏季においては気化熱による吸気の気温冷却効果を発揮し冬季においては温水噴射によって暖気効果をもたらすと共に、特に初春のスギ花粉及び黄砂の飛来期や冬季の異常乾燥条件下における空気中へのミスト混合によって、大気中の汚染微粒子除去機能を果たし、吸気塔Ｅ内部に備える湿式濾過フィルターと連係する有効な外気清浄機能となる。
【発明の効果】
【００３１】  本発明の風力排気装置Ａと気圧調整装置Ｂとの連動システムによれば、強風時は気圧調整装置Ｂに備わる調圧吸気弁（ｂ１）によって調圧タンク（Ｂ１）内の気圧が設定基準内に安定調整され、また、無風時は静圧センサー（ｂ２）による補助排気ファン（ｂ３）の稼動により、調圧タンク（Ｂ１）内の設定気圧を所定範囲内に自動制御するハイブリット方式となり、風力エネルギーを主体に電気エネルギーを補助とした風力排気優先の自然空調システムが維持される。図２参照【００３２】  本発明によれば、四季を通して換気空間毎に適正排気量に見合う必要吸気量が、無意識のうちに調温調湿済みの安定した新鮮吸気として自然供給され、適正換気回数の確保を自然無操作で成し得ることになり、よって、従来の空調設備機器に見られる季節ごとの操作への強要意識を無用とし、快適とされる空調環境が適度な揺らぎ感覚の無操作範囲内で維持されることになる。【００３３】  尚、本発明の外気を直に地中誘導して地中熱との直接熱交換を図るシステムにおいては、ヒートポンプ方式のように既に熱交換した熱媒体液を別の熱交換装置によって再度気体への熱交換を行う二次設備が不要となり、初期投資はもとより設備総体の保全管理を含めた経済負担を軽減出来ると共に、それらの運転維持に係る電気エネルギーが排除される。【００３４】  また、一般住宅を対象として対応能力を算出する場合は、対象となる換気空間Ｃが要求する換気量に応じた所定の吸気ダクト径及び現場毎の埋設螺旋径と共に、浅井戸単設による有効深度設定等の個別設定が現場規模との条件対応となり、融通性に優れるため初期投資における無駄が排除され経済負担が軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】  本発明による排気優先の主装置となる風力排気装置Ａの構造特性として、プロペラ等のスクリュー回転による駆動構造を避け耐強風性重視の風洞状とし、風洞外壁と内有排気孔外壁の風下側を外側へ拡大させた空気抵抗体の二重構造は、弱風条件下であっても吸引排出力を増幅させるディフューザ効果の相乗作用を生むことで安定した排気機能を有し、その排気能力は装置形状に伴う洞内通風量と空気抵抗体相互の拡大比に関連し、本発明の主旨を遵守しつつ耐候性が図れる条件下における風洞形状は円筒及び楕円筒状の概して流線形状であることが望ましい。【００３６】  尚、本発明の風力排気装置Ａと排気ダクトによって連通される気圧調整装置Ｂの設置場所は、一般住宅を例とした場合、風雨を避けて風力排気装置Ａとの連絡距離や設置空間等の条件から小屋裏の空間スペースが設置場所として望ましく、強風条件下での調圧吸気弁（ｂ１）作動により小屋裏の滞留空気を調圧タンク（Ｂ１）内へ取り込み、排気ダクトを介して屋外排出することによって夏場の小屋裏暖気の排出を促し、結果として建物全体の空調性能を向上させる補助効果が期待される。【００３７】  また、夏場に小屋裏の多湿暖気を調圧タンク（Ｂ１）内へ取り入れた場合と、冬場に小屋裏の冷気流入等の室内排気と自然外気との混合条件によっては、調圧タンク（Ｂ１）内の温度低下によって一時的に結露が発生する場合が想定され、その対策として結露排水ドレン（ｂ４）を調圧タンク（Ｂ１）底部からの屋外延長とし、縦菅による貯水パイプとして底部に水圧開閉弁を備えた構造とすることが望ましい。図１、２参照【００３８】  本発明の地中熱交換装置Ｄを構成する素材を、耐腐食性及び熱伝導性の併有素材とすることに加え、ダクト形状を蛇腹状とし直接埋設の形態を螺旋状地中往復回路とすることで、回路全体の柔軟弾力性により地中変化に対しての柔軟対応が可能となり、さらに、各機能部位との接続に弾性パッキン等を用いた弾性連結とすることで、地中熱交換装置Ｄ自体が柔軟対応性を有した耐震構造となり本発明の諸機能が安定確保される。【００３９】  本発明の熱交換装置の最下位置に備える結露タンク（ｄ１）に係る設置と諸機能との連結条件においては、後述する水位センサー等の機能確保と上部空間通風路保持の条件として、垂直水平状態を固定維持する安定設置が必要であり、上述する往復ダクト及び水位センサーその他の関連機能部品との接続部においても、弾性と柔軟構造による位置安定性を重視した連結構造が求められる。【００４０】  また、結露タンク（ｄ１）上部空間を経由する復路ダクトを地上熱影響下の地中層以上の地上までの通風復路においては、螺旋回路と蛇腹形状を解除し復路距離を短縮すると共に断熱被覆された直線小径化の通風孔となしてダクト内通風速度を速め、再熱交換に伴う熱損失の軽減を図ることが望ましい。【００４１】  尚、本発明を平均的戸建て住宅の住居容積量（２５０ｍ３）に適用した場合の地中熱交換能力として、全換気空間Ｃが求める室内適正換気回数を最少０．５／ｈとする絶対換気量（１３０ｍ３）に対し、外気温調整能力を確保するのに必要な地中熱交換装置Ｄの対応例として、本発明の熱交換能力諸条件となる地中埋設時の各基準値を吸気ダ���ト内径１５ｃｍ、螺旋内径約１．２ｍ、地中の螺旋深度を地下約３ｍ以下から６ｍを折り返す範囲の熱交換有効域とし、螺旋回数を往復１２回と設定して延べ埋設距離を約４５ｍとした場合、熱交換装置を通過する外気のダクト内通風速は約２ｍ／ｓであり、熱交換回路の回転周期を１回／２２Ｓの条件下で平均的戸建住宅の屋内換気空間Ｃが要求する絶対換気量（１３０ｍ３）／ｈを賄う熱交換能力となり、浅井戸の単設からなる熱交換装置の諸整備によって可能となる。【００４２】  前述する熱交換概算事例においては、地中熱交換装置に係る設定諸条件によって効果の数値が異なるため、期待感を排除した確定範囲内の予測値とし、また、主にダクト内径による通風能力と熱交換有効距離とに関連する熱交換回路内のダクト通風速設定に関しては、予め算出される適正換気量に適応した気圧調整装置Ｂの調圧タンク（Ｂ１）内圧設定と共に、熱交換回転周期と通風ダクト内風速を含むその他の諸能力が設定される。【００４３】  また、地中熱交換装置Ｄの最下位置に備える結露タンク（ｄ１）上部の折り返し通風路と空間維持のため、所定の水位制御を目的とした水位センサー付き給排水ホースを結露タンク（ｄ１）より立ち上げ地上へ連通させ、屋外気象情報及び地中温湿情報等の目視データーと共に屋内管理とすることが望ましい。図２参照【００４４】  本発明における吸気塔Ｅの屋外設置条件については、地中熱交換装置Ｄの埋設位置や立地条件等の周囲環境への配慮が必要であり、また、吸気連絡ダクトの地下連絡誘導路の埋設深度を地表熱の直接影響を受け難い地下１．５ｍ以下とすることに加え、地熱保全を考慮し吸気連絡ダクト埋設の上層地表部を緑化植栽することが望ましく、尚、吸気塔Ｅの外気吸入に係る地上有効位置においても、地表反射熱に左右され難い高さ確保と共に機能部品の交換保守整備及び小動物の影響を排除する等の諸条件を考慮し、吸気塔Ｅの吸気口は地上１．５ｍ程度であることが良好位置といえる。【００４５】  尚、屋外設置条件となる吸気塔Ｅの外気吸入に係る構造として、ミスト噴射装置による外気中の汚染微粒子除去効果による清浄機能と共に、夏場のミスト気化に伴う冷却効果と冬場の温水ミストによる暖気効果は、温暖地方においてのみ有効であって積雪や凍結等の厳寒条件が伴う地方においては機能不全に陥る場合が予測される。
しかし、厳寒地方においては地域毎の生活形態や家屋構造等の立地諸条件が大きく異なるため、屋外設備に係る厳寒地対策はその地域特有の厳寒対応が必要となり、それらの厳寒対応機能は地域専用オプションとすることが望ましい。【００４６】  尚、外気誘導回路を建築物の床下に埋設した場合は、地表熱遮断により熱交換に必要な地中温度域までの掘削深度が浅くて済む利点が生ずる。
しかし、熱交換に有要な埋設ダクト内の外気滞留時間と熱交換有効距離を考慮する場合において、地中埋設深度減少と引き換えに埋設する誘導ダクトの螺旋円径を広げて通風距離の延長を図る必要が生じることに加え、地中熱交換装置Ｄ内の結露処理に関する給排水チューブの床下配管やメンテナンス対応策等の諸事情が新たな課題となる。【００４７】  よって、上述する本発明の地中熱交換装置Ｄを建築物床下へ埋設するに及んでは、むしろ、物件床下全面の基礎工事として地中熱交換装置Ｄの地下全面埋設をなし換気と空調との自動調整システム導入に関する付加価値施工とすることが望ましい。【００４８】  本発明は、風力と地中熱との自然エネルギーを併用することで換気空間Ｃの差圧流動を生み、その差圧緩和作用を応用することで室内の換気と空調を同時進行させての自然エネルギー主導による空間環境の省エネルギー自動調整システムとなるが、本発明を構成する各機能部品の中で静圧センサー（ｂ２）に連動する補助排気ファン（ｂ３）及び吸気塔の送風ファンや水位センサー付き給排水ポンプ等の装備類は、必要に応じて電力エネルギーを断続的に使用する性質の補助部品であり、その支援補助機能へのエネルギー手当てを太陽光発電による蓄電機能整備とした場合、本発明の運行維持に要するエネルギーを概ね自然エネルギーのみで賄うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の戸建て住宅使用概念図
【図２】気圧調整装置の安定機能概念図
【符号の説明】
【００５０】Ａ  風力排気装置
Ｂ  気圧調整装置
Ｂ１調圧タンク
ｂ１調圧吸気弁
ｂ２静圧センサー
ｂ３排気補助ファン
ｂ４結露排水ドレン
Ｃ  換気空間
Ｄ  地中熱交換装置
ｄ１結露タンク
Ｅ  吸気塔
Ｆ  通風調整弁
【図１】
2012220177.tif 000003
【図２】
2012220177.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月23日(2012.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密断熱化された屋内空間の換気と空調との環境整備を排気優先となし、屋外の風力排気装置（Ａ）と屋内の換気空間（Ｃ）と屋外の吸気塔（Ｅ）とが連通し、換気空間（Ｃ）と屋外の吸気塔（Ｅ）との間に地中熱交換装置（Ｄ）を介在させ、排気優先に伴って低圧条件下となる換気空間（Ｃ）へ排気相当の温湿調整済み新鮮外気が自然供給される換気空調の安定制御機能において、排気ダクトを介して連通する換気空間（Ｃ）と風力排気装置（Ａ）との間に、調圧タンク（Ｂ１）と調圧吸気弁（ｂ１）と静圧センサー（ｂ２）と排気補助ファン（ｂ３）と結露排水ドレン（ｂ４）を備えた気圧調整装置（Ｂ）を介在させたことを特徴とする自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載する、気密断熱化された屋内空間の換気と空調とが風力と地中熱併用による自然エネルギー主導で自動調整される方法の外気吸気塔（Ｅ）において、構造が概ね円盤状となり水平回転による風向性を備え円盤形状を庇とする吸気孔が常に風下方向を指し、風上流入の外気を内部の左右湾曲路で振り分け吸気孔周辺方向へ再噴出合流させる後方差圧の緩和を促す機能に加え、風圧応用の霧吹き構造からなるミスト噴射装置により外気の汚染徴粒子除去と温度調節の機能を併有していることを特徴とする請求項１記載の自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月16日(2012.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密断熱化された屋内空間の換気空調の環境整備を排気優先となし、屋外の風力排気装置（Ａ）と屋内の換気空間（Ｃ）と屋外の吸気塔（Ｅ）とが連通し、換気空間（Ｃ）と吸気塔（Ｅ）との間に地中熱交換装置（Ｄ）を介在させ、排気優先に伴って低圧条件下となる換気空間（Ｃ）と風力排気装置（Ａ）との間に気圧調整装置（Ｂ）を介在させた換気空調システムにおいて、外気吸気塔（Ｅ）の構造が概ね円盤状となり水平回転による風向性を備え、円盤形状を庇とする吸気孔が常に風下方向を指し、風上流入の外気を内部左右湾曲路で振り分けて吸気孔周辺方向へ再噴出合流させる後方差圧の緩和機能に加え、風圧応用の霧吹き構造からなるミスト噴射装置による外気の汚染微粒子除去と温度調節の機能を併有していることを特徴とする自然エネルギー主導の換気と空調の自動調整方法。