(57)【要約】【課題】簡単な構成で既存の空調装置を活用することが可能な空調用地中熱利用装置を提供する。【解決手段】住宅１の中に設置されて室内１１の空気と熱交換をおこなう屋内機２と、外気取込口３１から取り込まれた空気と熱交換をおこなう屋外機３と、屋内機と屋外機とを循環する冷媒経路４とを備えた空調装置に対して、地中熱を利用させるための空調用地中熱利用装置である。  そして、住宅の下の地中に形成される地中埋設管５と、その一端に設けられる空気を取り込むための吸入口５１と、地中埋設管の他端であるとともに屋外機の外気取込口に空気を供給するための排出口５２と、地中埋設管内の空気を移送させるためのファン５３とを備えている。【選択図】図１
2012063032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の中に設置されて建物内の空気と熱交換をおこなう屋内機と、外気取込口から取り込まれた空気と熱交換をおこなう屋外機と、前記屋内機と前記屋外機とを循環する熱搬送流体の経路とを備えた空調装置に対して、地中熱を利用させるための空調用地中熱利用装置であって、
前記建物の下又は周辺の地中に形成される地中経路と、その地中経路の一端に設けられる空気を取り込むための吸入口と、前記地中経路の他端であるとともに前記屋外機の外気取込口に空気を供給するための排出口と、前記地中経路内の空気を移送させるための送風機とを備えたことを特徴とする空調用地中熱利用装置。
【請求項２】
前記排出口と前記屋外機の外気取込口との間を覆うカバー部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空調用地中熱利用装置。
【請求項３】
前記建物は基礎断熱構造であって、前記地中経路は前記建物の下を経由することを特徴とする請求項１又は２に記載の空調用地中熱利用装置。
【請求項４】
前記地中経路の上方の地表を断熱材で覆った断熱部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空調用地中熱利用装置。
【請求項５】
前記吸入口は、前記屋外機の排気口に隣接して設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空調用地中熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気取込口から取り込まれた空気と熱交換をおこなう屋外機を備えた空調装置に対して、地中熱を利用させるための空調用地中熱利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中熱を利用することで住宅の空調装置の効率を向上させ、電気やガスなどのエネルギー消費量を削減させる空調システムが知られている（特許文献１−３参照）。
【０００３】
特許文献１には、地中埋設チューブに外気を通過させることで、外気の温度を地中の温度に近づけさせ、その地中埋設チューブを経由させた外気を住宅の屋内に供給する地熱利用空調システムが開示されている。
【０００４】
すなわち、地中の温度は、外気に比べて夏期は低く、冬期は高いため、地中の温度に近づけさせた外気を屋内に取り込むことで、夏期は屋内を冷やすことができ、冬期は屋内を暖めることができる。
【０００５】
また、特許文献２，３には、下端が閉塞された外パイプの中に下端が開放された内パイプが収容された二重管を、住宅の下方の地盤に鉛直方向に向けて打ち込み、外パイプと内パイプに気体を循環させることで地中熱を取り込んで利用する地中熱利用空調システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３５４３３号公報
【特許文献２】特許第４４５７５７１号公報
【特許文献３】特開２００５−９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された地熱利用空調システムは、外気を直接、屋内に取り込むことになるため、外気が汚染された場合にその影響を直接、受けることになる。また、地中を経由させた外気をそのまま利用するため、温度や湿度などが安定した空調をおこなうのが難しい。
【０００８】
また、特許文献２，３の地中熱利用空調システムでは、杭のように鉛直方向に向けて二重管を打ち込む必要があり、設置に手間と費用がかかる。すなわち、二重管によって往路と復路の必要とされる流路面積を確保しようとすると、単管に比べて外管の外径が大きくなるため、埋設作業にかかる手間や費用が増加する傾向にある。
【０００９】
そこで、本発明は、簡単な構成で既存の空調装置を活用することが可能な空調用地中熱利用装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の空調用地中熱利用装置は、建物の中に設置されて建物内の空気と熱交換をおこなう屋内機と、外気取込口から取り込まれた空気と熱交換をおこなう屋外機と、前記屋内機と前記屋外機とを循環する熱搬送流体の経路とを備えた空調装置に対して、地中熱を利用させるための空調用地中熱利用装置であって、前記建物の下又は周辺の地中に形成される地中経路と、その地中経路の一端に設けられる空気を取り込むための吸入口と、前記地中経路の他端であるとともに前記屋外機の外気取込口に空気を供給するための排出口と、前記地中経路内の空気を移送させるための送風機とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記排出口と前記屋外機の外気取込口との間を覆うカバー部を備えた構成とすることができる。また、前記建物は基礎断熱構造であって、前記地中経路が前記建物の下を経由する構成であることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記地中経路の上方の地表を断熱材で覆った断熱部を備えた構成とすることができる。また、前記吸入口は、前記屋外機の排気口に隣接して設けることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明の空調用地中熱利用装置は、一端に吸入口が設けられ、他端に排出口が設けられた簡単な構成の地中経路を使用し、地中を移送させた外気を屋外機の外気取込口に供給させる。
【００１４】
このため、既存の空調装置に対しても地中熱を利用して空調効率を向上させることができる。また、空調装置の屋外機の構造を改変などしなくても良いため、空調装置が設置された後であっても容易に配置することができる。
【００１５】
さらに、地中経路の排出口と屋外機の外気取込口との間をカバー部で覆うことで、地中で熱交換された外気を外気取込口に向けて効率よく送り込むことができる。
【００１６】
また、建物が基礎断熱構造となっている場合に、その下を地中経路が経由するのであれば、地中経路が地盤の浅い位置に横方向に向けて埋設されていても、太陽熱や外気温の影響を受け難い安定した温度の地中熱を利用することができる。
【００１７】
さらに、建物の下に地中経路が形成されていなくても、地表を断熱部で覆うことによって、安定した温度の地中熱を利用することができる。また、地中経路を建物の下に設けない場合は、建設後にも容易に設置できるうえに、メンテナンスがし易くなる。
【００１８】
また、地中経路の吸入口を屋外機の排気口に隣接して設けることで、屋外機の排熱又は冷熱が周辺に拡散するのを防いで、周辺環境を保全することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の空調用地中熱利用装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図２】屋外機周辺の構成を説明する斜視図である。
【図３】実施例１の空調用地中熱利用装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図４】実施例２の空調用地中熱利用装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図５】実施例３の空調用地中熱利用装置の構成を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、建物としての住宅１に本実施の形態の空調用地中熱利用装置を配置した構成を模式的に示した説明図である。
【００２１】
この住宅１は、基礎断熱構造とするために断熱基礎１２の上に構築されている。そして、模式的に図示された屋内としての室内１１の壁には、空調装置の屋内機２が設置されている。さらに、この屋内機２は、屋外１３に配管された冷媒経路４を介して屋外機３と接続されている。
【００２２】
すなわち、本実施の形態で説明する空調装置は、室内１１の空気と熱交換をおこなう屋内機２と、屋外１３の空気と熱交換をおこなう屋外機３とを冷媒経路４で繋いだヒートポンプ式の空調装置である。
【００２３】
この空調装置について、図２を参照しながらさらに詳細に説明する。この熱搬送流体の経路となる冷媒経路４には、２本の冷媒管４１，４２が配管されており、その内部を冷媒（図示省略）が搬送される。
【００２４】
この冷媒は、屋内機２と屋外機３との間で循環される熱搬送流体であり、冷房時と暖房時では搬送方向が逆になる。例えば、冷房時では、冷媒管４２を通って圧縮機３３に流れ込んだ気体状の冷媒は、圧縮機３３内で圧縮されて高圧・高温状態になる。
【００２５】
そして、その状態で屋外機３の熱交換部３５に流れ込み、屋外機３の外気取込口３１から取り込まれた外気と熱交換される。このとき、冷媒は温度が下がって液状になり、熱交換部３５を通過した外気の温度は上昇して排気口３２から排出される。
【００２６】
続いて、液状になった冷媒は膨張弁３４に搬送され、圧力を一気に下げられて低圧・低温状態になって液状のまま冷媒管４１を通って屋内機２に搬送される。
【００２７】
一方、図１に示すように、屋内機２では、吸気口２１から室内１１の空気が取り込まれ、送風口２２から取り込まれた空気が排出される。この吸気口２１と送風口２２との間には熱交換機２３があり、その熱交換機２３に冷媒管４１から低温の冷媒が流れ込む。
【００２８】
この屋内機２の熱交換機２３では、室内１１の空気に間接的に触れた冷媒が空気中の熱を奪って蒸発して気体に変化する。そして、熱を奪われた空気は、冷風として送風口２２から室内１１に吹き出される。
【００２９】
これに対して暖房時は、冷房時とは逆向きに冷媒が循環することになる。すなわち、屋内機２の熱交換機２３には高圧・高温の気体状の冷媒が搬送され、吸気口２１から取り込まれた室内１１の空気を温風に変えて送風口２２から吹き出させる。
【００３０】
そして、熱交換機２３において熱を奪われて液状になった冷媒は、冷媒管４１を通って屋外機３の膨張弁３４に搬送される。この膨張弁３４で圧力を一気に下げられて低圧・低温状態になった冷媒は、液状のまま熱交換部３５に搬送される。
【００３１】
続いて、熱交換部３５に搬送された冷媒は、屋外機３の外気取込口３１から取り込まれた外気と熱交換をおこなう。この結果、冷媒は気体になって温度が上昇し、熱交換部３５を通過した外気の温度は下降して排気口３２から排出される。
【００３２】
さらに、熱交換部３５から圧縮機３３に流れ込んだ気体状の冷媒は、圧縮機３３内で圧縮されて高圧・高温状態になって冷媒管４２を通って屋内機２に向けて搬送される。
【００３３】
このような空調装置に対して本実施の形態の空調用地中熱利用装置は、図１に示すように、住宅１の断熱基礎１２の下の地盤Ｇに埋設される地中経路としての地中埋設管５と、その地中埋設管５の一端に設けられる外気を取り込むための吸入口５１と、地中埋設管５の他端に設けられる排出口５２と、地中埋設管５内の空気を移送させるための送風機としてのファン５３とを主に備えている。
【００３４】
この地中埋設管５は、連続した一本の貫通路が形成されるものであって、鋼管、塩化ビニル管などの管材によって構築される。そして、地中埋設管５の開口された両端の一方の端部が吸入口５１となり、他方の端部が排出口５２となる。
【００３５】
図１では、住宅１の左側の地盤Ｇから立ち上がった地中埋設管５が、雨水の浸入を防ぐために下方に向けて曲折され、その端部に吸入口５１が設けられている。
【００３６】
そして、住宅１の断熱基礎１２の下を水平に延設された地中埋設管５は、住宅１の右側の地盤Ｇから立ち上げられて、屋外機３の外気取込口３１に向けた排出口５２が設けられる。
【００３７】
また、排出口５２の開口には、図１，２に示すようにファン５３が接続される。このファン５３を稼働させると、地中埋設管５内が負圧になって吸入口５１周辺の外気が吸入口５１に吸い込まれて地中埋設管５内を移送される。
【００３８】
そして、吸い込まれた外気の温度が地中の温度より高ければ、この移送中に外気の熱が地中に移動して外気（空気）の温度が低下し、住宅１周辺の外気より低い温度の空気が排出口５２から吐き出される。
【００３９】
他方、吸い込まれた外気の温度が地中の温度より低ければ、地中埋設管５の移送中に地中の熱が外気に移動して外気（空気）の温度が上昇し、住宅１周辺の外気より高い温度の空気が排出口５２から吐き出される。
【００４０】
また、図２に示すように、ファン５３と屋外機３の外気取込口３１との間は、カバー部６によって覆われている。このカバー部６は、一方の端部がファン５３の吹出口（図示省略）と略同じ大きさの断面形に形成されており、そこから徐々に広がって他方の端部は外気取込口３１と略同じ大きさの断面形に形成されている。
【００４１】
そして、ファン５３から吹き出された空気は、カバー部６の内空を通って屋外機３の外気取込口３１に供給される。
【００４２】
次に、本実施の形態の空調用地中熱利用装置の作用について説明する。
【００４３】
このように構成された本実施の形態の空調用地中熱利用装置は、一端に吸入口５１が設けられ、他端に排出口５２が設けられた簡単な構成の地中埋設管５を使用し、地中を移送させた外気（空気）を屋外機３の外気取込口３１に向けて排出させる。
【００４４】
この地中埋設管５を移送されて排出される空気は、冷房がおこなわれる夏期は外気よりも温度が低く、暖房がおこなわれる冬期は外気よりも温度が高くなる。
【００４５】
このため、冷房時はそのままの外気を使って熱交換部３５で熱交換をおこなわせるよりも冷媒の温度を効率的に下げることができ、反対に暖房時は冷媒の温度を効率的に上げることができる。
【００４６】
また、この空調用地中熱利用装置は、空調装置の屋外機３の構造を改変しなくても設置することができるので、既に空調装置が設置されている場合であっても容易に適用することができる。
【００４７】
さらに、地中埋設管５の排出口５２と屋外機３の外気取込口３１との間をカバー部６で覆うことで、地中で熱交換された空気が屋外機３周辺の外気と混ざり合うことなく外気取込口３１に向けて送り込まれるので、効率よく地中熱を利用することができる。
【００４８】
また、住宅１が断熱基礎１２上に建てられた基礎断熱構造となっていれば、その下に地中埋設管５を経由させることで、地中埋設管５が地盤Ｇの浅い位置に横方向に向けて埋設されていても、太陽熱や外気温の影響を受け難く、安定した温度の地中熱を利用することができる。
【００４９】
このため、地中埋設管５を埋設するための手間や費用がそれほど大きくならず、安価で効率のよい空調用地中熱利用装置にすることができる。
【実施例１】
【００５０】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について、図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５１】
この実施例１で説明する地中経路としての地中埋設管５Ａは、吸入口５１と排出口５２とが住宅１の同じ側の側部に配置されるように地盤Ｇから立ち上げられている。
【００５２】
すなわち、図３では、住宅１の右側の地盤Ｇ上に吸入口５１が設けられた地中埋設管５Ａは、住宅１の下方に向けて水平に延設されて中央付近で折り返され、往路より深部の地中を引き返されて再び住宅１の右側の地盤Ｇから立ち上げられ、屋外機３の外気取込口３１に向けた排出口５２が設けられる。
【００５３】
このように住宅１の同じ側の側部に吸入口５１と排出口５２とを設ける構成であれば、住宅１の一方の側部にしか設置場所が確保できない場合であっても、空調用地中熱利用装置を設置することができる。
【００５４】
また、吸入口５１と排出口５２とが近接して設けられていれば、メンテナンス作業などを容易におこなうことができる。
【００５５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００５６】
以下、前記した実施の形態及び実施例１とは別の形態の実施例２について、図４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５７】
この実施例２で説明する地中経路としての地中埋設管５Ｂは、実施例１と同様に住宅１の同じ側の側部に吸入口５１と排出口５２が設けられているが、吸入口５１の位置が実施例１とは異なる。
【００５８】
この実施例２では、地中埋設管５Ｂの吸入口５１が屋外機３の排気口３２に隣接して設けられている。そして、吸入口５１から住宅１の下方に向けて水平に延設された地中埋設管５Ｂは、中央付近で折り返されて往路より浅部の地中を引き返されて再び住宅１の右側の地盤Ｇから立ち上げられ、屋外機３の外気取込口３１に向けた排出口５２が設けられる。
【００５９】
このように地中埋設管５Ｂの吸入口５１を屋外機３の排気口３２に隣接して設けることで、冷媒との熱交換に利用されて周辺の外気より温度が上昇（冷房時）又は下降（暖房時）した空気が周辺に拡散するのを防ぐことができる。その結果、屋外機３の排熱又は冷熱によってその周辺にいる人が不快に感じたり、周辺環境が悪化したりするのを防ぐことができる。
【００６０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００６１】
以下、前記した実施の形態及び実施例１，２とは別の形態の実施例３について、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６２】
この実施例３で説明する地中経路としての地中埋設管５Ｃは、実施例１と同様に住宅１の同じ側の側部に吸入口５１と排出口５２が設けられているが、地中埋設管５Ｃが鉛直方向に延設される点が実施例１とは異なる。
【００６３】
この実施例３の地中埋設管５Ｃは、図５に示すように、住宅１周辺の地盤Ｇ上に吸入口５１が設けられ、鉛直下方に向けて延設されて地中深部で折り返され、鉛直上方に引き返されて再び住宅１周辺の地盤Ｇから立ち上げられ、屋外機３の外気取込口３１に向けた排出口５２が設けられる。
【００６４】
また、地中埋設管５Ｃが埋設される地盤Ｇの表面付近には、断熱材が敷き詰められた地表断熱部７１が設けられる。さらに、鉛直方向にも壁状に断熱材が配置されて地中断熱部７２が設けられる。
【００６５】
このように地中埋設管５Ｃの周囲に断熱材を配置することで、太陽熱や外気温などが地中埋設管５Ｃ周辺の地盤Ｇに伝達されるのを防ぐことができ、安定した温度の地中熱を利用することができる。
【００６６】
さらに、実施例３の空調用地中熱利用装置は、地中埋設管５Ｃを住宅１の下方に延設させる必要がないため、住宅１の建設後にも容易に設置することができる。また、住宅１を建設した場所と異なる場所に設置されていれば、住宅１を改変しなくても容易にメンテナンスをおこなうことができる。
【００６７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００６８】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６９】
例えば、前記実施の形態及び実施例では、住宅１に設置された空調装置に対して適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、住宅１以外の建物に設置される空調装置に対しても適用することができる。
【００７０】
また、前記実施の形態及び実施例では、室内１１に屋内機２を設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、屋内としての床下空間に屋内機を設置して床下空調をおこなう場合の屋外機３に対しても本発明を適用することができる。
【００７１】
さらに、前記実施の形態及び実施例では、ファン５３を地中埋設管５，５Ａ−５Ｃの排出口５２に隣接して設けたが、これに限定されるものではなく、ファン５３を吸入口５１側に設けたり、地中埋設管５の途中に設けたりすることもできる。
【００７２】
また、前記実施の形態では、ファン５３と屋外機３の外気取込口３１との間をカバー部６で覆ったが、これに限定されるものではなく、排出口５２が外気取込口３１に近接して配置されている場合はカバー部６を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１              住宅（建物）
１１            室内（屋内）
１２            断熱基礎（基礎断熱構造）
１３            屋外
２              屋内機
３              屋外機
３１            外気取込口
３２            排気口
４              冷媒経路（熱搬送流体の経路）
４１，４２      冷媒管
５，５Ａ−５Ｃ  地中埋設管（地中経路）
５１            吸入口
５２            排出口
５３            ファン（送風機）
６              カバー部
７１            地表断熱部（断熱材）
７２            地中断熱部（断熱材）
Ｇ              地盤（地中）
【図１】
2012063032.tif 000003
【図２】
2012063032.tif 000004
【図３】
2012063032.tif 000005
【図４】
2012063032.tif 000006
【図５】
2012063032.tif 000007