(57)【要約】【課題】太陽の熱を効率良く蓄積し、その熱及び太陽エネルギ自体を効率良く活用可能な太陽エネルギ利用建物を提供することを課題とする。【解決手段】太陽熱温水器１と、太陽電池２と、太陽電池２の電力で温水を得るヒートポンプ３と、太陽熱温水器１及びヒートポンプ３で得た一次温水のうち太陽熱温水器１の一次温水を少なくとも利用して蓄熱する地中蓄熱ユニット４とを備え、地中蓄熱ユニット４は、蛇腹状の外装伝熱管４１と、外装伝熱管４１内に挿入され複数の貫通孔４２ａを有する蛇腹状の有孔内挿伝熱管４２と、有孔内挿伝熱管４２の回りに巻かれ一次温水を通す蓄熱用伝熱管４３と、有孔内挿伝熱管４２の回りに巻かれ内部の水に周囲の熱を伝えて二次温水を得る吸熱用伝熱管４４と、外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間の石膏４５とを有し、有孔内挿伝熱管４２内に水を満たす構成になっている。【選択図】図１
2016075404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽の熱を利用して水から温水を得る太陽熱温水器（１）と、
太陽から電力を得る太陽電池（２）と、
前記太陽電池（２）の電力を利用して水から温水を得る機能を少なくとも有するヒートポンプ（３）と、
前記太陽熱温水器（１）及び前記ヒートポンプ（３）の双方で得た温水としての一次温水のうち前記太陽熱温水器（１）で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する地中蓄熱ユニット（４）とを備えてなり、
前記地中蓄熱ユニット（４）は、地中（Ａ）に埋設された状態に維持されるように構成されたものであって、
蛇腹状のコルゲート管によって形成された外装伝熱管（４１）と、
この外装伝熱管（４１）内に二重管となるように挿入され、管壁に複数の貫通孔（４２ａ）を有する蛇腹状のコルゲート管によって形成された有孔内挿伝熱管（４２）と、
前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間にあって当該有孔内挿伝熱管（４２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた前記一次温水を通す１本以上の伝熱パイプからなる蓄熱用伝熱管（４３）と、
前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間にあって当該有孔内挿伝熱管（４２）の回りに螺旋状に巻くように設けられ、内部を通る水に周囲の熱を伝達することにより二次温水を得る１本以上の伝熱パイプからなる吸熱用伝熱管（４４）と、
前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間に充填された石膏（４５）とを有し、
前記有孔内挿伝熱管（４２）内に水が充填されるようになっていることを特徴とする太陽エネルギ利用建物。
【請求項２】
前記一次温水のうち前記ヒートポンプ（３）によって得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する床下熱交換ユニット（５）を備えてなり、
前記床下熱交換ユニット（５）は、一階の床（Ｆ）の下に設置された槽状構造の床下構造体（６）内に収容された状態に維持されるように構成されたものであって、
管壁に複数の貫通孔（５１ａ）を有する蛇腹状のコルゲート管によって形成された有孔外装伝熱管（５１）と、
この有孔外装伝熱管（５１）内に二重管となるように挿入され、蛇腹状のコルゲート管によって形成された内挿伝熱管（５２）と、
前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間にあって当該内挿伝熱管（５２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた前記一次温水を通す１本以上の伝熱パイプからなる蓄熱用伝熱管（５３）と、
前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間にあって当該内挿伝熱管（５２）の回りに螺旋状に巻くように設けられ、内部を通る水に周囲の熱を伝達することにより二次温水を得る１本以上の伝熱パイプからなる吸熱用伝熱管（５４、５５）と、
前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間に充填された石膏（５６）とを有し、
前記内挿伝熱管（５２）内が空気の通路となっており、
前記床下構造体（６）は、前記床下熱交換ユニット（５）と共に、砕石、砂利等の石類（７ａ）を収容するようになっており、かつ水（７ｂ）の充填及び排出が可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギ利用建物。
【請求項３】
前記床下構造体（６）は、第１から第３のピット空間（６ｂ、６ｃ、６ｄ）を有し、
前記床下熱交換ユニット（５）は、第１から第３の床下熱交換ユニット（５ａ、５ｂ、５ｃ）に分割された構成になっており、
前記第１の床下熱交換ユニット（５ａ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第１のピット空間（６ｂ）と、空調処理前の空気の存する領域とをつなぐように設置され、
前記第２の床下熱交換ユニット（５ｂ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第１のピット空間（６ｂ）と、前記第２のピット空間（６ｃ）とをつなぐように設置され、
前記第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第２のピット空間（６ｃ）と、前記第３のピット空間（６ｄ）とをつなぐように設置されており、
前記第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）における前記第３のピット空間（６ｄ）に対応する部位には、当該第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）の前記内挿伝熱管（５２）内から空気を吸引して当該第３のピット空間（６ｄ）に吐出する吸引ファン（６７）が設けられており、
前記第３のピット空間（６ｄ）には、当該第３のピット空間（６ｄ）内に吐出された空気を建物の各室内又は前記床（Ｆ）の下に導く風導管（８、８´）が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽エネルギ利用建物。
【請求項４】
前記風導管（８、８´）は、
外装風導管（８１）と、
この外装風導管（８１）内に二重管となるように挿入され、蛇腹状のコルゲート管によって形成された内挿風導伝熱管（８２）と、
前記外装風導管（８１）と前記内挿風導伝熱管（８２）との間にあって当該内挿風導伝熱管（８２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた１本以上の伝熱パイプからなる暖房用伝熱管（８３）と、
前記外装風導管（８１）と前記内挿風導伝熱管（８２）との間に充填された木質繊維断熱材（８４）とを有し、
前記内挿風導伝熱管（８２）が前記第３のピット空間（６ｄ）に接続されて当該第３のピット空間（６ｄ）内の空気を建物内の各室内又は前記床（Ｆ）の下に導くようになっており、
前記暖房用伝熱管（８３）は、前記一次温水及び前記二次温水のうち少なくとも前記二次温水を通すようになっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽エネルギ利用建物。
【請求項５】
前記コルゲート管は、ポリエチレン製のコルゲート管であり、
前記伝熱パイプは、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の太陽エネルギ利用建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギを基本的生活に有効に活用する太陽エネルギ利用建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギ利用建物としては、太陽熱温水器によって得た温水を貯湯タンクに蓄えたり、太陽電池の電力でヒートポンプを駆動してこれにより得た温水を貯湯タンク内に蓄えたりすることで、太陽のエネルギを有効に活用するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の太陽エネルギ利用建物においては、太陽のエネルギを温水としての熱に単に変換して蓄えるだけであるので、その太陽のエネルギを熱として効率よく蓄え、利用する上では未だ十分なものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽のエネルギを熱として効率良く蓄積することができると共に、その蓄積した熱及び太陽のエネルギ自体を効率良く有効に活用することができる太陽エネルギ利用建物を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、太陽の熱を利用して水から温水を得る太陽熱温水器（１）と、太陽から電力を得る太陽電池（２）と、前記太陽電池（２）の電力を利用して水から温水を得る機能を少なくとも有するヒートポンプ（３）と、前記太陽熱温水器（１）及び前記ヒートポンプ（３）の双方で得た温水としての一次温水のうち前記太陽熱温水器（１）で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する地中蓄熱ユニット（４）とを備えてなり、前記地中蓄熱ユニット（４）は、地中（Ａ）に埋設された状態に維持されるように構成されたものであって、蛇腹状のコルゲート管によって形成された外装伝熱管（４１）と、この外装伝熱管（４１）内に二重管となるように挿入され、管壁に複数の貫通孔（４２ａ）を有する蛇腹状のコルゲート管によって形成された有孔内挿伝熱管（４２）と、前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間にあって当該有孔内挿伝熱管（４２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた前記一次温水を通す１本以上の伝熱パイプからなる蓄熱用伝熱管（４３）と、前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間にあって当該有孔内挿伝熱管（４２）の回りに螺旋状に巻くように設けられ、内部を通る水に周囲の熱を伝達することにより二次温水を得る１本以上の伝熱パイプからなる吸熱用伝熱管（４４）と、前記外装伝熱管（４１）と前記有孔内挿伝熱管（４２）との間に充填された石膏（４５）とを有し、前記有孔内挿伝熱管（４２）内に水が充填されるようになっていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一次温水のうち前記ヒートポンプ（３）によって得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する床下熱交換ユニット（５）を備えてなり、前記床下熱交換ユニット（５）は、一階の床（Ｆ）の下に設置された槽状構造の床下構造体（６）内に収容された状態に維持されるように構成されたものであって、管壁に複数の貫通孔（５１ａ）を有する蛇腹状のコルゲート管によって形成された有孔外装伝熱管（５１）と、この有孔外装伝熱管（５１）内に二重管となるように挿入され、蛇腹状のコルゲート管によって形成された内挿伝熱管（５２）と、前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間にあって当該内挿伝熱管（５２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた前記一次温水を通す１本以上の伝熱パイプからなる蓄熱用伝熱管（５３）と、前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間にあって当該内挿伝熱管（５２）の回りに螺旋状に巻くように設けられ、内部を通る水に周囲の熱を伝達することにより二次温水を得る１本以上の伝熱パイプからなる吸熱用伝熱管（５４、５５）と、前記有孔外装伝熱管（５１）と前記内挿伝熱管（５２）との間に充填された石膏（５５）とを有し、前記内挿伝熱管（５２）内が空気の通路となっており、前記床下構造体（６）は、前記床下熱交換ユニット（５）と共に、砕石、砂利等の石類（７ａ）を収容するようになっており、かつ水（７ｂ）の充填及び排出が可能に構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記床下構造体（６）は、第１から第３のピット空間（６ｂ、６ｃ、６ｄ）を有し、前記床下熱交換ユニット（５）は、第１から第３の床下熱交換ユニット（５ａ、５ｂ、５ｃ）に分割された構成になっており、前記第１の床下熱交換ユニット（５ａ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第１のピット空間（６ｂ）と、空調処理前の空気の存する領域とをつなぐように設置され、前記第２の床下熱交換ユニット（５ｂ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第１のピット空間（６ｂ）と、前記第２のピット空間（６ｃ）とをつなぐように設置され、前記第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）は、前記内挿伝熱管（５２）が前記第２のピット空間（６ｃ）と、前記第３のピット空間（６ｄ）とをつなぐように設置されており、前記第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）における前記第３のピット空間（６ｄ）に対応する部位には、当該第３の床下熱交換ユニット（５ｃ）の前記内挿伝熱管（５２）内から空気を吸引して当該第３のピット空間（６ｄ）に吐出する吸引ファン（６７）が設けられており、前記第３のピット空間（６ｄ）には、当該第３のピット空間（６ｄ）内に吐出された空気を建物の各室内又は前記床（Ｆ）の下に導く風導管（８、８´）が接続されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記風導管（８、８´）は、外装風導管（８１）と、この外装風導管（８１）内に二重管となるように挿入され、蛇腹状のコルゲート管によって形成された内挿風導伝熱管（８２）と、前記外装風導管（８１）と前記内挿風導伝熱管（８２）との間にあって当該内挿風導伝熱管（８２）の回りに螺旋状に巻くように設けられた１本以上の伝熱パイプからなる暖房用伝熱管（８３）と、前記外装風導管（８１）と前記内挿風導伝熱管（８２）との間に充填された木質繊維断熱材（８４）とを有し、前記内挿風導伝熱管（８２）が前記第３のピット空間（６ｄ）に接続されて当該第３のピット空間（６ｄ）内の空気を建物内の各室内又は前記床（Ｆ）の下に導くようになっており、前記暖房用伝熱管（８３）は、前記一次温水及び前記二次温水のうち少なくとも前記二次温水を通すようになっていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記コルゲート管は、ポリエチレン製のコルゲート管であり、前記伝熱パイプは、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、太陽熱温水器と、ヒートポンプと、太陽熱温水器及びヒートポンプで得た一次温水のうち太陽熱温水器で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱を行う地中蓄熱ユニットを備えているので、例えば夏季のように太陽の高度（迎角）が高くかつ気温が高い季節においては、太陽熱温水器で得た一次温水のみを利用するだけでも地中蓄熱ユニットに大量の熱を効率よく十分に蓄えることができる。
【００１２】
一方、ヒートポンプは、低温側から高温側に熱を強制的に移動する機能を有することに基づいて、冷却機能と加熱機能とを併せもったものとなっていることから、夏季等の気温の高い季節においては冷却機能を用いてクーラーとして有効に利用することができると共に、加熱機能を利用して効率良く一次温水を得ることができる。この一次温水については、地中蓄熱ユニットに供給することにより、夏季等でも当該地中蓄熱ユニットに熱として蓄えることができる。
【００１３】
また、太陽の高度が高い季節においては、太陽電池の発電量が増大することになることから、当該太陽電池から供給される大量の電力を利用することができ、この電力を利用してヒートポンプを駆動することで、建物における広範囲の部屋を十分に冷房することができ、かつ余剰電力については電力会社等に売却することもできる。
【００１４】
一方、冬季等のように太陽の高度が低くかつ気温も低くなる季節においては、ヒートポンプをクーラーとして使用する必要はなくなるが、当該ヒートポンプによって得た一次温水を地中蓄熱ユニットに供給することにより、当該地中蓄熱ユニットに熱として蓄えることができる。勿論、太陽熱温水器で得た一次温水についても地中蓄熱ユニットに供給して熱として蓄えることができる。
【００１５】
即ち、冬季等においては、夏季に蓄えた熱に加えて、太陽熱温水器及びヒートポンプから得た熱を地中蓄熱ユニットに蓄え続けることができるので、当該地中蓄熱ユニットに蓄えた熱を暖房、生活用水（生活給湯）、融雪等のために十分な余裕をもって利用することができる。
【００１６】
しかも、地中蓄熱ユニットは、外装伝熱管と、有孔内挿伝熱管と、蓄熱用伝熱管と、吸熱用伝熱管と、外装伝熱管と有孔内挿伝熱管との間に充填された石膏とを備えた構成になっているので、蓄熱用伝熱管に一次温水を通すことによって、当該一次温水の熱を石膏及び有孔内挿伝熱管を介して当該有孔内挿伝熱管内の水に伝達することができる。この場合、有孔内挿伝熱管は蛇腹状に形成されていて伝熱面積が大きいこと、及び石膏は有孔内挿伝熱管内の水の浸透を受けて、熱伝導率が格段に向上した状態になることから、蓄熱用伝熱管に伝達された一次温水の熱を有孔内挿伝熱管内の水に効率良く伝達して、その水の温度上昇に基づく蓄熱を効率良く行うことができる。この場合、石膏も温度上昇し、蓄熱に寄与することになる。
【００１７】
更に、石膏に伝達された熱は、外装伝熱管を介して地中内にも伝達されることになる。地中は熱伝導率が低く、かつ一年を通じて一定の温度に保たれていることから、外装伝熱管を介して伝達された熱により地中内の物質の温度が上昇すると、その温度が長期にわたって保持されることになる。即ち、地中を大量に熱を蓄える蓄熱材として利用することができる。この場合、外装伝熱管は、蛇腹状に形成されていて伝熱面積の大きなものとなっていることから、蓄熱用伝熱管から石膏に伝達された一次温水の熱を地中に効率良く伝達することができる。
【００１８】
一方、石膏、有孔内挿伝熱管内の水、地中等に蓄えられた熱は、熱伝導率の高い石膏及び吸熱用伝熱管を介して当該吸熱用伝熱管内を通る水に効率よく伝達し、この水の温度が上昇してなる二次温水として効率よく回収することができる。これにより、当該二次温水を、暖房、生活用水、融雪等のために十分な余裕をもって利用することができる。なお、一次温水も暖房、生活用水、融雪等のために利用可能である。
【００１９】
以上のように、太陽のエネルギを熱として効率良く大量に蓄えることができると共に、その太陽のエネルギ自体をクーラーとして有効に活用することもでき、蓄積した熱は効率良く回収して利用することができる。即ち、一年を通じて、太陽のエネルギのみをもって、冷暖房、生活用水、融雪等の基本的な生活を十分な余裕をもって行うことができ、かつ余剰の電力については、売電も行うことができるという顕著な効果を奏する。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、ヒートポンプで得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する床下熱交換ユニット及びこの床下熱交換ユニットを収容する床下構造体を有し、床下熱交換ユニットは有孔外装伝熱管と、内部が空気の通路とされる内挿伝熱管と、その内挿伝熱管の回りに螺旋状に巻かれた蓄熱用伝熱管及び吸熱用伝熱管と、有孔外装伝熱管と内挿伝熱管との間に充填された石膏とを有し、床下構造体は床下熱交換ユニットと共に石類を収容し、かつ水の充填及び排出が可能に構成されているので、例えば冬季等においては床下構造体に水を充填した上で、少なくともヒートポンプで得た一次温水を蓄熱用伝熱管に供給することにより、当該一次温水の熱を石膏及び内挿伝熱管を介して当該内挿伝熱管内の空気に伝達することができる。
【００２１】
この場合、床下構造体に充填した水が有孔外装伝熱管の複数の孔を介して石膏に浸透することから、当該石膏の熱伝導率が各段に向上することになる。このため、蓄熱用伝熱管に一次温水を介して伝達された熱が当該石膏及び内挿伝熱管をしてその内部の空気に効率良く伝達することができる。即ち、内挿伝熱管内の空気を効率良く加熱して、その温度が上昇した空気を、例えば各部屋に暖房用の空気として供給することができる。
【００２２】
更に、石膏に伝達された熱は、有孔外装伝熱管を介して床下構造体内の水にも効率よく伝達され、その水の温度上昇に基づく蓄熱を効率良く行うことができる。この場合、石膏も温度が上昇し、蓄熱に寄与することになる。また、床下構造体に収容された砕石や砂利等の石類も温度が上昇することで、熱を蓄積することになる。そして、水等に熱が蓄積された後は、その熱を内挿伝熱管内の空気に供給することができる。
【００２３】
一方、水等に蓄えられた熱は、吸熱用伝熱管によって二次温水として回収することもできる。
【００２４】
そして更に、水等の温度上昇に伴って、床下構造体に対応する建物の床下の温度が上昇することになると共に、石類からは遠赤外線も放射されることになるので、当該床下構造体の直上の部屋に対しては特に大きな暖房効果を得ることができる。しかも、床下構造体の水、石類、石膏等に大量の熱を蓄えることができるので、当該熱を有孔外装伝熱管、石膏及び内挿伝熱管を介して当該内挿伝熱管内の空気に伝達することができる。従って、日が暮れた後においても、内挿伝熱管内の空気に熱を供給することができるので、この空気を利用して各部屋の暖房を行うことができる。
【００２５】
一方、夏季及び温暖な季節においては、内挿伝熱管内の空気を加熱したり、床下構造体内の水を加熱したりする必要がなくなるので、ヒートポンプで得た一次温水については地中蓄熱ユニットに供給することが可能になる。また、床下構造体内の水は、床下熱交換ユニットへの一次温水の供給を断つことによって、季節の経過と共に徐々に温度が低下することになる。即ち、床下構造体内の水の温度は急激に変化することがないので、床下構造体の直上の部屋についても、穏やかな室温の変化にとどめることができるという利点がある。
【００２６】
また、夏季においては、床下構造体に充填した水を除去することにより、床下に存する水の温もりにより暑く感じるのを防止することができる。そして、夏季から冬季に至る適当な時期に床下構造体内に水を充填することで、当該水を暖房用及び蓄熱用に用いることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、床下構造体は第１から第３のピット空間を有し、床下熱交換ユニットは第１から第3の床下熱交換ユニットに分割された構成になっており、第１の床下熱交換ユニットは内挿伝熱管が第１のピット空間と、空調処理前の空気の存する領域とをつなぐように設置され、第２の床下熱交換ユニットは内挿伝熱管が第１のピット空間と、第２のピット空間とをつなぐように設置され、第３の床下熱交換ユニットは内挿伝熱管が第２のピット空間と、第３のピット空間とをつなぐように設置されているので、蓄熱用伝熱管に供給された一次温水による熱を利用して内挿伝熱管内の空気及び床下構造体内に充填した水等を効率良く十分に加熱することができる。
【００２８】
即ち、空調処理前の空気は、第１から第３のピット空間に至るまでの第１から第３の床下熱交換ユニットによって、暖房に利用可能な温度まで十分に高めることができる。
【００２９】
また、第３の床下熱交換ユニットにおける第３のピット空間に対応する部位には、当該第３の床下熱交換ユニットの内挿伝熱管内から空気を吸引して当該第３のピット空間に吐出する吸引ファンが設けられているので、この吸引ファンによる送風量を調整することにより、第３のピット空間に流入する空気の流量と温度を制御することができる。この場合、吸引ファンの送風量を下げることにより、空気の温度を上昇させることができる。
【００３０】
更に、第３のピット空間には第３のピット空間内に吐出した空気を建物内の各室内又は床の下に導く風導管が接続されているので、当該第３のピット空間内に吐出した空気を各部屋や床下に送ることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、風導管は外装風導管と、この外装風導管内に二重管となるように挿入された蛇腹状の管壁を有する内挿風導伝熱管と、外装風導管と内挿風導伝熱管との間にあって当該内挿風導伝熱管の回りに螺旋状に巻くように設けられた１本以上の暖房用伝熱管と、外装風導管と内挿風導伝熱管との間に充填された木質繊維断熱材とを有し、内挿風導伝熱管が第３のピット空間に接続され、当該内挿風導伝熱管を介して当該第３のピット空間内の空気を建物内の各室内又は床の下に導くようになっているので、第３のピット空間から各室内や床下に移動する間に暖房用の空気の温度が低下するのを防止することができる。
【００３２】
即ち、外装風導管と内挿風導伝熱管との間に充填された木質繊維断熱材が大きな断熱効果を発揮するので、当該木質繊維断熱材の断熱効果のみによっても、内挿風導伝熱管内の空気の熱が外に逃げるのを十分に防止し、当該空気の温度が下がるのを防止することができる。
【００３３】
但し、例えば北海道のような酷寒の地においては、木質繊維断熱材の断熱効果をもってしても、内挿風導伝熱管内の空気の温度が下がる場合がある。この場合には、一次温水及び二次温水のうち少なくとも二次温水を暖房用伝熱管に供給することにより、当該内挿風導伝熱管内の空気の温度の低下を防止することができる。
【００３４】
即ち、内挿風導伝熱管は蛇腹状に形成されており、伝熱面積が大きいことから、暖房用伝熱管に二次温水を介して伝達された熱を当該内挿風導伝熱管内の空気に効率良く伝達して、その空気の温度を暖房可能な温度に維持することができる。そして、暖房用伝熱管に伝達された熱により、木質繊維断熱材の温度も上昇することになるが、この木質繊維断熱材は熱を保持する能力が高いので、暖房用伝熱管への二次温水の供給を停止した後も、内挿風導伝熱管内の空気の温度を長時間安定的に維持することができるという利点がある。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、コルゲート管がポリエチレン製のコルゲート管であることから、このコルゲート管で形成された外装伝熱管、有孔内挿伝熱管、有孔外装伝熱管、内挿伝熱管及び内挿風導伝熱管について、耐摩耗性、耐薬品性等の向上を図ることができ、長期にわたって安定した性能を維持することができる。また、伝熱パイプが架橋ポリエチレン製の伝熱パイプであることから、この伝熱パイプで形成された蓄熱用伝熱管、吸熱用伝熱管及び暖房用伝熱管について、耐熱性、耐クリープ性、耐薬品性、耐寒性、耐食性等の向上を図ることができ、長期にわたって安定した性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態として示した太陽エネルギ利用建物の回路図である。
【図２】同太陽エネルギ利用建物における床下熱交換ユニット及び床下構造体について示す平面説明図である。
【図３】同太陽エネルギ利用建物における床下熱交換ユニット及び床下構造体を示す図であって図２のIII−III線に沿う断面説明図である。
【図４】同太陽エネルギ利用建物における地中蓄熱ユニットを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】同太陽エネルギ利用建物における床下熱交換ユニットを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】同太陽エネルギ利用建物における風導管を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の太陽エネルギ利用建物の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
この実施形態で示す太陽エネルギ利用建物は、図１に示すように、太陽の熱を利用して水から温水を得る太陽熱温水器１と、太陽から電力を得る太陽電池２とを基本的なエネルギ源とし、太陽電池２の電力を利用するヒートポンプ３を有すると共に、蓄熱のための地中蓄熱ユニット４及び床下熱交換ユニット５を備えている。
【００３９】
ヒートポンプ３は、低温度側から熱を奪ってその熱を高温度側に移動するものであり、低温度側では冷却機能、高温度側では加熱機能を発揮することになる。この例では、低温度側では空気を冷却するクーラーとしての機能を備えたものとなっており、高温度側では空気を加熱する機能及び水を加熱して温水にする機能を備えたものとなっている。即ち、ヒートポンプ３は、水から温水を得る機能を少なくとも備えたものとなっている。
【００４０】
太陽熱温水器１は、太陽熱温水タンクＴ１との間で水を循環することにより、当該太陽熱温水タンクＴ１内に高温の温水を蓄えるようになっている。符号Ｐ１は、当該水を循環するためのポンプである。
【００４１】
ヒートポンプ３は、その温水を得る機能の有する部位（図示せず）と、太陽光温水タンクＴ２との間で水を循環することにより、当該太陽光温水タンクＴ２内に高温の温水を蓄えるようになっている。符号Ｐ２は、当該水を循環するためのポンプである。
【００４２】
なお、太陽熱温水器１から得られた温水、及び太陽電池２からヒートポンプ３を介して得られた温水については、一次温水と称することにする。
【００４３】
太陽熱温水タンクＴ１と太陽光温水タンクＴ２とは、配管Ｋ１、Ｋ２を介して接続されており、配管Ｋ１に設けたポンプ３を駆動することにより、一次温水が当該両タンクＴ１、Ｔ２の間で循環するようになっている。なお、ポンプＰ３を停止することで、各タンクＴ１、Ｔ２は一次温水が循環することのない独立したものとして使用することが可能となる。
【００４４】
地中蓄熱ユニット４は、太陽熱温水タンクＴ１に蓄えられた高温の一次温水の供給を受けることで、その一次温水の有する熱を蓄えるようになっている。この地中蓄熱ユニット４は、ポンプＰ３が停止している状態においては太陽熱温水タンクＴ１内の一次温水のみの供給を受け、ポンプＰ３が駆動している状態においては太陽熱温水タンクＴ１及び太陽光温水タンクＴ２内の一次温水の供給を受けることが可能になる。即ち、地中蓄熱ユニット４は、太陽熱温水器１及びヒートポンプ３の双方で得た一次温水のうち、太陽熱温水器１で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱するものとなっている。
【００４５】
地中蓄熱ユニット４は、地中Ａに埋設された状態で使用されるように構成されたものであり、その詳細については図４に示す。即ち、地中蓄熱ユニット４は、図４に示すように、外装伝熱管４１と、有孔内挿伝熱管４２と、蓄熱用伝熱管４３と、吸熱用伝熱管４４と、石膏４５とを備えている。
【００４６】
外装伝熱管４１は、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、表面積が大きく、かつ容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。
【００４７】
有孔内挿伝熱管４２は、外装伝熱管４１内に二重管となるように挿入された状態に設けられている。この有孔内挿伝熱管４２は、外装伝熱管４１と同様に、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、表面積が大きく、かつ容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。そして、有孔内挿伝熱管４２は、その管壁に複数の貫通孔４２ａを有するものとなっている。
【００４８】
蓄熱用伝熱管４３は、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間にあって当該有孔内挿伝熱管４２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。この蓄熱用伝熱管４３は、図１に示す太陽熱温水タンクＴ１からポンプＰ４及び配管Ｋ３、Ｋ３によって供給される一次温水を通すようになっている。蓄熱用伝熱管４３内を通る一次温水は、その蓄熱用伝熱管４３の周囲に熱を与えることで温度が低下し、その温度の低下した後のものが配管Ｋ３１、Ｋ３１を介して再び太陽熱温水タンクＴ１に戻ることになる。そして、蓄熱用伝熱管４３は、配管Ｋ３、Ｋ３や配管Ｋ３１、Ｋ３１に対応するように、２本のものが有孔内挿伝熱管４２の回りに螺旋状に巻回されている。即ち、蓄熱用伝熱管４３は、一次温水を通す１本以上（この例では２本）のものが有孔内挿伝熱管４２の回りに螺旋状に巻かれたものとなっている。
【００４９】
吸熱用伝熱管４４は、図４に示すように、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間にあって、上述の蓄熱用伝熱管４３と共に、当該有孔内挿伝熱管４２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。この吸熱用伝熱管４４は、その内部を通る水に対して当該吸熱用伝熱管４４の回りの熱を伝達させることで温度上昇させ、これによって二次温水を得るようになっている。即ち、吸熱用伝熱管４４は、地中蓄熱ユニット４自体に蓄積された熱を回収することで二次温水を得るようになっている。この二次温水については、図１に示すように、生活給湯タンクＴ３からポンプＰ５及び配管Ｋ４、Ｋ４を介して供給された水が吸熱用伝熱管４４を通過することによって得られ、更に配管Ｋ４１を介して生活給湯タンクＴ３に戻ることで、当該生活給湯タンクＴ３に蓄えられる。また、吸熱用伝熱管４４は、配管Ｋ４、Ｋ４に対応する２本のものが有孔内挿伝熱管４２の回りに巻回されている。そして、２本の吸熱用伝熱管４４は、その吸熱用伝熱管４４の下流端の部分で合流した上で、１本の配管Ｋ４１に接続され、この配管Ｋ４１を介して生活給湯タンクＴ３に接続されている。即ち、吸熱用伝熱管４４は、１本以上（この例では２本）のものが有孔内挿伝熱管４２の回りに螺旋状に巻かれている。
【００５０】
石膏４５は、外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間に充填することによって設けられている。そして、有孔内挿伝熱管４２内には、蓄熱材としての水が充填されている。石膏４５は、有孔内挿伝熱管４２の各貫通孔４２ａから水の浸透を受けて、熱伝導率が格段に向上した状態になると共に、その水を含有した分、蓄熱量が増大した状態になる。なお、石膏４５は、蓄熱用伝熱管４３及び吸熱用伝熱管４４の存する外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間に、自己水平性を有する高流動性（例えばフロー値200〜250ｍｍ）の窯業系スラリー（石膏４５として固まる前の原料）を注入することで、外装伝熱管４１及び有孔内挿伝熱管４２の内面や、蓄熱用伝熱管４３及び吸熱用伝熱管４４の外面に密着した状態で固化するようになっている。また、これらの外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２とからなる二重管は、上記窯業系スラリーを注入する前に所定の形状に成形しておいても、当該窯業系スラリーを注入した後、その窯業系スラリーが固化する前に所定の形状に成形するようにしてもよい。
【００５１】
一方、床下熱交換ユニット５は、図１に示すように、太陽光温水タンクＴ２に蓄えられた高温の一次温水の供給を受けて、蓄熱する機能を有している。この場合、床下熱交換ユニット５は、ポンプＰ３が停止している状態においては太陽光温水タンクＴ２内の一次温水のみの供給を受けることになり、ポンプＰ３が駆動している状態においては太陽熱温水タンクＴ１及び太陽光温水タンクＴ２内の一次温水の供給を受けることが可能になる。即ち、床下熱交換ユニット５は、太陽熱温水器１及びヒートポンプ３の双方で得た一次温水のうち、ヒートポンプ３で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱するものとなっている。
【００５２】
この床下熱交換ユニット５は、図３に示すように、一階の床Ｆの下に設置された槽状構造の床下構造体６内に収容された状態に維持されるように構成されたものであり、その詳細については図５に示す。即ち、床下熱交換ユニット５は、図５に示すように、有孔外装伝熱管５１と、内挿伝熱管５２と、蓄熱用伝熱管５３と、第１吸熱用伝熱管５４と、第２吸熱用伝熱管５５と、石膏５６とを備えている。
【００５３】
有孔外装伝熱管５１は、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、表面積が大きく、かつ容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。そして、有孔外装伝熱管５１は、その管壁に複数の貫通孔５１ａを有するものとなっている。
【００５４】
内挿伝熱管５２は、有孔外装伝熱管５１内に二重管となるように挿入された状態に設けられている。この内挿伝熱管５２は、有孔外装伝熱管５１と同様に、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、表面積が大きく、かつ容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。
【００５５】
蓄熱用伝熱管５３は、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、有孔外装伝熱管５１と内挿伝熱管５２との間にあって当該内挿伝熱管５２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。この蓄熱用伝熱管５３は、図１に示すように、太陽光温水タンクＴ２からポンプＰ６及び配管Ｋ５によって供給される一次温水を通すようになっている。蓄熱用伝熱管５３内を通る一次温水は、この蓄熱用伝熱管５３の周囲に熱を与えることで温度が低下し、その温度の低下した後のものが配管Ｋ６を介して再び太陽光温水タンクＴ２に戻るようになっている。蓄熱用伝熱管５３は、配管Ｋ５、Ｋ６に対応する１本のものが内挿伝熱管５２の回りに螺旋状に巻回されるようになっている。なお、蓄熱用伝熱管５３は、２本以上設けるようにしてもよい。
【００５６】
第１吸熱用伝熱管５４は、図５に示すように、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、有孔外装伝熱管５１と内挿伝熱管５２との間にあって、上述の蓄熱用伝熱管５３と共に、当該内挿伝熱管５２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。この第１吸熱用伝熱管５４は、その内部を通る水に対して当該第１吸熱用伝熱管５４の周りの熱を伝達させることで温度上昇させ、これによって二次温水を得るようになっている。即ち、第１吸熱用伝熱管５４は、当該第１吸熱用伝熱管５４の周囲に蓄積された熱を回収することで二次温水を得るようになっている。この二次温水については、図１に示すように、生活給湯タンクＴ３からポンプＰ５及び配管Ｋ７を介して供給された水が第１吸熱用伝熱管５４を通過することで得られ、更に配管Ｋ８を介して生活給湯タンクＴ３に戻ることで、当該生活給湯タンクＴ３に蓄えられる。また、第１吸熱用伝熱管５４は、配管Ｋ７、Ｋ８に対応する１本のものが内挿伝熱管５２の回りに巻回されている。なお、第１吸熱用伝熱管５４は、２本以上設けるようにしてもよい。
【００５７】
第２吸熱用伝熱管５５は、図５に示すように、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、有孔外装伝熱管５１と内挿伝熱管５２との間にあって、上述の蓄熱用伝熱管５３及び第１吸熱用伝熱管５４と共に、当該内挿伝熱管５２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。そして、第２吸熱用伝熱管５５は、第１吸熱用伝熱管５４と同様に、その内部を通る水に当該第２吸熱用伝熱管５５の周りの熱を伝達させて温度上昇させ、これによって二次温水を得るようになっている。即ち、第２吸熱用伝熱管５５は、当該第２吸熱用伝熱管５５の周囲に蓄積された熱を回収することで二次温水を得るようになっている。この二次温水については、図１に示すように、融雪温水タンクＴ４からポンプＰ７及び配管Ｋ９を介して供給された水が第２吸熱用伝熱管５５を通過することで得られ、更に配管Ｋ１０を介して融雪温水タンクＴ４に戻ることで、当該融雪温水タンクＴ４に蓄えられる。また、第２吸熱用伝熱管５５は、配管Ｋ９、Ｋ１０に対応する１本のものが内挿伝熱管５２の回りに巻回されている。なお、第２吸熱用伝熱管５５は、２本以上設けるようにしてもよい。
【００５８】
石膏５６は、有孔外装伝熱管５１と内挿伝熱管５２との間に充填することによって設けられている。この石膏５６は、有孔外装伝熱管５１が床下構造体６内に蓄えられた水の中に浸されることで、当該有孔外装伝熱管５１の貫通孔５１ａからの水の浸透を受けて熱伝導率が格段に向上した状態になると共に、水を含有した分、蓄熱量が増大するようになっている。
【００５９】
そして、内挿伝熱管５２は、その内部が空気の通路となっており、蓄熱用伝熱管５３等から供給される熱を、その内部の空気に伝達することで、適度に加熱された暖房用の空気を得るようになっている。
【００６０】
床下構造体６は、図２及び図３に示すように、床下熱交換ユニット５と共に、砕石や砂利等の石類７ａを収容し、かつ水７ｂの充填及び排出を可能にする蓄熱槽部６ａを有していると共に、第１から第３のピット空間６ｂ、６ｃ、６ｄを有している。
【００６１】
この床下構造体６は、低版部６１及びその上に配置された側壁部６２が鉄筋コンクリート造によって構成されている。そして、側壁部６２は、図２に示すように、縦方向に配置された第１から第７の側壁部６２ａ〜６２ｇ、及び横方向に配置された第８から第１１の側壁部６２ｈ〜６２ｋを備えた構成になっている。
【００６２】
蓄熱槽部６ａは、低版部６１上における第２、第５、第９及び第１０の側壁部６２ｂ、６２ｅ、６２ｉ、６２ｊで囲まれた部分によって構成されている。また、第１のピット空間６ｂは、低版部６１上における第４、第５、第１０及び第１１の側壁部６２ｄ、６２ｅ、６２ｊ、６２ｋで囲まれた部分に構成されている。第２のピット空間６ｃは、低版部６１上における第３、第４、第１０及び第１１の側壁部６２ｃ、６２ｄ、６２ｊ、６２ｋで囲まれた部分に構成されている。第３のピット空間６ｄは、低版部６１上における第２、第３、第１０及び第１１の側壁部６２ｂ、６２ｃ、６２ｊ、６２ｋで囲まれた部分に構成されている。
【００６３】
蓄熱槽部６ａにおける低版部６１上には、プレキャストコンクリート製のＵ字溝を上下逆にして縦方向に連続的に並べることにより基礎梁６３が構成されている。この基礎梁６３は、第２の側壁部６２ｂに平行に複数列設けられている。そして、各基礎梁６３並びに第２、第３及び第５の側壁部６２ｂ、６２ｃ、６２ｅの側面に設けた支持部６４上に複数のプレキャストコンクリート版を載置することにより、蓄熱槽部６ａ内を上下に仕切る中間スラブ６５１が構成されている。そして、基礎梁６３における各Ｕ字溝の間や、中間スラブ６５１における各プレキャストコンクリート版の間には、所定の隙間が設けられている。これにより、蓄熱槽部６ａ内においては、水７ｂが中間スラブ６５１の下側や各基礎梁６３としての各Ｕ字溝の内側にも入るようになっている。なお、石類７ａは、中間スラブ６５１の上側に収容されるようになっている。
【００６４】
そして、床下構造体６には、第１から第３のピット空間６ｂ、６ｃ、６ｄを除く側壁部６２で囲まれた槽状の収容部（蓄熱槽部６ａを含む）に水７ｂが収容されるようになっている。この水７ｂは必要に応じて床下構造体６から排出することが可能になっている。更に、床下構造体６は、図３に示すように、第１から第３のピット空間６ｂ、６ｃ、６ｄ及び蓄熱槽部６ａを含む全ての槽状の収容部の上側の開口部が天井スラブ６５２によって閉じられるようになっている。この天井スラブ６５２は、必要に応じて、各槽状収容部の開口部を開口することが可能になっている。
【００６５】
また、上記床下熱交換ユニット５は、図２に示すように、第１から第3の床下熱交換ユニット５ａ、５ｂ、５ｃに分割された構成になっている。
【００６６】
そして、第１の床下熱交換ユニット５ａは、その内挿伝熱管５２が第１のピット空間６ｂと、大気空間（空調処理前の空気の存する領域）ＡＳとをつなぐように設置されている。なお、この例では、第１の床下熱交換ユニット５ａの内挿伝熱管５２は、吸気管６６を介して大気空間ＡＳにつながるようになっている。そして、第１の床下熱交換ユニット５ａは、蓄熱槽部６ａに対応する部分が中間スラブ６５１の下側の低版部６１上に載置された状態になっている。
【００６７】
また、第２の床下熱交換ユニット５ｂは、その内挿伝熱管５２が第１のピット空間６ｂと、第２のピット空間６ｃとをつなぐように設置されている。更に、第３の床下熱交換ユニット５ｃは、その内挿伝熱管５２が第２のピット空間６ｃと、第３のピット空間６ｄとをつなぐように設置されている。そして、これらの第２及び第３の床下熱交換ユニット５ｂ、５ｃも、蓄熱槽部６ａに対応する部分が中間スラブ６５１の下側の低版部６１上に載置された状態になっている。
【００６８】
更に、第３の床下熱交換ユニット５ｃにおける第３のピット空間６ｄに対応する部位には、その内挿伝熱管５２内から空気を吸引して当該第３のピット空間６ｄに吐出する吸引ファン６７が設けられている。また、第３のピット空間６ｄには、当該第３のピット空間６ｄ内に吐出された空気を建物における図示しない各室内に導く複数（この例では４本）の風導管８が接続されていると共に、当該第３のピット空間６ｄ内の空気を一階の床Ｆの下であって、天井スラブ６５２の上方に吹出す風導管８´が接続されている。なお、床Ｆと天井スラブ６５２との間の空間は、閉じられた空間になっており、この空間に吹出した空気が当該床Ｆに設けられた図示しない吹出口からその床Ｆの真上に位置する部屋に流出するようになっている。
【００６９】
風導管８は、図６に示すように、外装風導管８１と、内挿風導伝熱管８２と、暖房用伝熱管８３と、木質繊維断熱材８４とを有している。
【００７０】
外装風導管８１は、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。但し、外装風導管８１は、コルゲート管よらず、通常の断面円形状等の屈曲可能な管によって形成したものであってもよい。
【００７１】
内挿風導伝熱管８２は、外装風導管８１内に二重管となるように挿入された状態に設けられている。この内挿風導伝熱管８２は、段状の蛇腹状に形成された断面円形状のポリエチレン製のコルゲート管よって形成されており、表面積が大きく、かつ容易に屈曲可能なものとなっているが、内外からの圧力に対して変形しにくい剛性の高いものとなっている。
【００７２】
暖房用伝熱管８３は、架橋ポリエチレン製の伝熱パイプからなるものであり、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間にあって当該内挿風導伝熱管８２の回りに螺旋状に巻くように設けられている。この暖房用伝熱管８３は、図１に示す生活給湯タンクＴ３から図示しないポンプ及び配管によって二次温水の供給を受け、当該暖房用伝熱管８３を通過した後の二次温水が図示しない配管を介して再び生活給湯タンクＴ３に戻るように、当該生活給湯タンクＴ３に接続されている。なお、暖房用伝熱管８３は、図示しないポンプ及び配管を介して、太陽熱温水タンクＴ１、太陽光温水タンクＴ２又は融雪温水タンクＴ４に接続することにより、一次温水や二次温水の供給を受けるように構成してもよい。即ち、暖房用伝熱管８３は、一次温水及び二次温水のうち少なくとも二次温水を通すようになっている。
【００７３】
木質繊維断熱材８４は、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間に充填することによって設けられている。この木質繊維断熱材８４は、間伐材等を原料とした木材の繊維を利用したものであり、断熱性、保温性、柔軟性に富んだものとなっており、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間に十分に充填することが可能であり、内挿風導伝熱管８２内を通る空気の保温効果の極めて高いものとなっている。
【００７４】
そして、内挿風導伝熱管８２は、その一方の端部が第３のピット空間６ｄに接続され、他方の端部が図示しない建物内の所定の部屋に接続されている。また、内挿風導伝熱管８２の一方の端部側には、第３のピット空間６ｄ内の空気を当該内挿風導伝熱管８２内に送る送風ファン６８が設けられている。
【００７５】
風導管８´についても、上記風導管８と同様の構成になっている。但し、風導管８´は、その内挿風導伝熱管８２における他方の端部が床下構造体６の天井スラブ６５２の上側に突出し、当該天井スラブ６５２と一階の床Ｆとの間の空間に暖房用の空気を吹出すように構成されている。床下空間に吹出した暖房用の空気は、床Ｆの吹出口から床Ｆの真上の部屋に送られることになる。
【００７６】
なお、図１に示したヒートポンプ３は、具体的には図２に示すように、第２のピット空間６ｃ内に設けられている。このため、ヒートポンプ３は、仮にクーラーとして用いる場合には、冷気を第２のピット空間６ｃ内に流出することにより各部屋を冷房することが可能になっている。また、第１のピット空間６ｂ内には、除湿防塵機Ｂが設けられている。即ち、この除湿防塵機Ｂにより空調用空気の除湿及び清浄化がなされるようになっている。一方、太陽熱温水タンクＴ１、太陽光温水タンクＴ２、生活給湯タンクＴ３及び融雪温水タンクＴ４は、第３のピット空間６ｄ内であって、気温が最も高い空間内に設けられており、タンク内の熱が外部に逃げるのを極力防止すると共に、放出した熱についても暖房用の空気として有効に活用できるようになっている。
【００７７】
また、ヒートポンプ３は、図１に示すように、太陽電池２から接続箱２ａ、パワーコンディショナー２ｂ、分電盤２ｃを介して電力の供給を受けるようになっている。なお、パワーコンディショナー２ｂは、図示しない蓄電池を備えた構成になっている。また、太陽電池２で発生した電力のうち余剰の電力は、電力量計を介して売電が可能になっている。更に、水道本管は、メータＭ及び配管Ｋ１１を介して給水ヘッダーＷ１に接続されていると共に、配管Ｋ１２を介して生活給湯タンクＴ３に接続されている。そして、生活給湯タンクＴ３は、配管Ｋ１３を介して給湯ヘッダーＷ２に接続されている。更に、融雪温水タンクＴ４は、ポンプＰ８、配管Ｋ１４、Ｋ１５を介して融雪パネルＷ３に接続されている。また、上述した各ポンプＰ１〜Ｐ８は、分電盤２ｃから供給される電力によって駆動制御されるようになっている。
【００７８】
上記のように構成された太陽エネルギ利用建物においては、太陽熱温水器１と、ヒートポンプ３と、太陽熱温水器１及びヒートポンプ３で得た一次温水のうち太陽熱温水器１で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱を行う地中蓄熱ユニット４を備えているので、例えば夏季のように太陽等の高度（迎角）が高くかつ気温が高い季節においては、太陽熱温水器１で得た一次温水のみを利用するだけでも地中蓄熱ユニット４に大量の熱を効率よく十分に蓄えることができる。
【００７９】
一方、ヒートポンプ３は、冷却機能と加熱機能とを同時に発揮することになることから、夏季等の気温の高い季節においては冷却機能を用いてクーラーとして有効に利用することができると共に、加熱機能を利用して効率良く一次温水を得ることができる。この一次温水についてはポンプＰ３を駆動することで地中蓄熱ユニット４に供給することにすれば、当該地中蓄熱ユニット４に熱として蓄えることができる。
【００８０】
しかも、夏季等の太陽の高度が高い季節においては、太陽電池２の発電量が増大することになることから、当該太陽電池２から供給される大量の電力を利用することができ、この電力を利用してヒートポンプ３を駆動することで、建物における広範囲の部屋を十分に冷房することができ、かつ余剰電力を電力会社等に売ることもできる。
【００８１】
一方、冬季等のように太陽の高度が低くかつ気温も低くなる季節においては、ヒートポンプ３をクーラーとして使用する必要はなくなるが、当該ヒートポンプ３によって得た一次温水を地中蓄熱ユニット４に供給することにより、当該地中蓄熱ユニット４に熱として蓄えることができる。勿論、太陽熱温水器１で得た一次温水についても地中蓄熱ユニット４に供給して熱として蓄えることもできる。
【００８２】
即ち、冬季においては、夏季に蓄えた熱に加えて、太陽熱温水器１及びヒートポンプ３から得た熱を地中蓄熱ユニット４に蓄え続けることができるので、当該地中蓄熱ユニット４に蓄えた熱を暖房、生活用水、融雪等のために十分な余裕をもって利用することができる。
【００８３】
しかも、地中蓄熱ユニット４は、外装伝熱管４１と、有孔内挿伝熱管４２と、蓄熱用伝熱管４３と、吸熱用伝熱管４４と、外装伝熱管４１と有孔内挿伝熱管４２との間に充填された石膏４５とを備えた構成になっているので、蓄熱用伝熱管４３に一次温水を通すことによって、当該一次温水の熱を石膏４５及び有孔内挿伝熱管４２を介して当該有孔内挿伝熱管４２内の水に伝達することができる。この場合、有孔内挿伝熱管４２は蛇腹状に形成されていて伝熱面積が大きいこと、及び石膏４５は有孔内挿伝熱管４２内の水の浸透を受けて、熱伝導率が格段に向上した状態になることから、蓄熱用伝熱管４３に伝達された熱を有孔内挿伝熱管４２内の水に効率良く伝達して、その水の温度上昇に基づく蓄熱を効率良く行うことができる。この場合、石膏４５も温度上昇し、蓄熱に寄与することになる。
【００８４】
更に、石膏４５に伝達された熱は、外装伝熱管４１を介して地中Ａ内にも伝達されることになる。地中Ａは熱伝導率が低く、かつ一年を通じて一定の温度に保たれていることから、外装伝熱管４１を介して伝達された熱により地中Ａ内の物質の温度が上昇すると、その温度が長期にわたって保持されることになる。即ち、地中Ａを大量に熱を蓄える蓄熱器として利用することができる。この場合、外装伝熱管４１は、蛇腹状に形成されていて伝熱面積の大きなものとなっていることから、蓄熱用伝熱管４３から石膏４５に伝達された熱を地中Ａに効率良く伝達することができる。
【００８５】
そして、石膏４５、有孔内挿伝熱管４２内の水、地中Ａ等に蓄えられた熱は、熱伝導率の高まった石膏４５及び吸熱用伝熱管４４を介して当該吸熱用伝熱管４４を通る水によって二次温水として効率よく回収することができる。当該二次温水は、暖房、生活用水、融雪等のために十分な余裕をもって利用することができる。
【００８６】
以上のように、太陽のエネルギを熱として効率良く大量に蓄えることができると共に、その太陽のエネルギ自体をクーラーとしても利用することができ、蓄積した熱は効率良く回収して利用することができる。即ち、一年を通じて、太陽のみのエネルギを利用して、冷暖房を行うことができると共に、蓄えた熱を生活用水、融雪等のために十分余裕をもって利用することができ、かつ余剰の電力については、売電もすることができるという顕著な効果を奏する。
【００８７】
一方、ヒートポンプ３で得た一次温水を少なくとも利用して蓄熱する床下熱交換ユニット５及びこの床下熱交換ユニット５を収容する床下構造体６を有し、床下熱交換ユニット５は有孔外装伝熱管５１と、内部が空気の通路とされる内挿伝熱管５２と、その内挿伝熱管５２の回りに螺旋状に巻かれた蓄熱用伝熱管５３、第１吸熱用伝熱管５４及び第２吸熱用伝熱管５５と、有孔外装伝熱管５１と内挿伝熱管５２との間に充填された石膏５６とを有し、床下構造体６は床下熱交換ユニット５と共に石類７ａを収容し、かつ水７ｂの充填及び排出を可能にする蓄熱槽部６ａを備えているので、例えば冬季においては床下構造体６に水７ｂを充填した上で、少なくともヒートポンプ３で得た一次温水を蓄熱用伝熱管５３に供給することにより、当該一次温水の熱を石膏５６及び内挿伝熱管５２を介して当該内挿伝熱管５２内の空気に伝達することができる。
【００８８】
この場合、床下構造体６に充填した水７ｂが有孔外装伝熱管５１の複数の孔５１ａを介して石膏５６に浸透することから、当該石膏５６の熱伝導率が各段に向上することになる。このため、一次温水を介して蓄熱用伝熱管５３に伝達された熱が当該石膏５６及び内挿伝熱管５２をしてその内部の空気に効率良く伝達することができる。即ち、内挿伝熱管５２内の空気を効率良く加熱して、その温度が高められた空気を、例えば各部屋に暖房用の空気として供給することが可能になる。
【００８９】
更に、石膏５６に伝達された熱は、有孔外装伝熱管５１を介して床下構造体６における特に蓄熱槽部６ａ内の水７ｂにも効率よく伝達され、その水７ｂの温度上昇に基づく蓄熱を効率良く行うことができる。この場合、石膏５６も温度が上昇し、蓄熱に寄与することになる。また、床下構造体６に収容された砕石や砂利等の石類７ａも温度が上昇することで、熱を蓄積することになる。更に、水７ｂ等に蓄えられた熱を吸熱用伝熱管５４によって二次温水として回収することができる。
【００９０】
そして、床下構造体６に対応する床Ｆの下の温度が上昇し、石類７ａからは遠赤外線が放射されることになるので、当該床下構造体６の直上の部屋についての暖房効果を高めることができる。しかも、床下構造体６の水７ｂ、石類７ａ、石膏５６等に大量の熱を蓄えることができるので、当該熱を有孔外装伝熱管５１、石膏５６及び内挿伝熱管５２を介して当該内挿伝熱管５２内の空気に伝達することができる。従って、日が暮れた後においても、内挿伝熱管５２内の空気に熱を供給することができるので、この空気を利用して各部屋の暖房を行うことができる。
【００９１】
一方、夏季及び温暖な季節においては、床下熱交換ユニット５を用いて内挿伝熱管５２内の空気を加熱したり、床下構造体６内の水７ｂを加熱したりする必要がなくなるので、ヒートポンプ３で得た一次温水については地中蓄熱ユニット４に供給することが可能になる。また、床下構造体６内の水７ｂは、床下熱交換ユニット５への一次温水の供給が断たれることによって、季節の経過と共に徐々に温度が低下することになる。このため、床下構造体６の直上の部屋の室温が急激に変化するのを防止することができる。
【００９２】
また、夏季等においては、床下構造体６に充填した水７ｂを除去することにより、床下に温もりが残った状態となるのを防止することができる。そして、夏季から冬季に至る適当な時期に床下構造体６内に水７ｂを充填することで、当該水７ｂを暖房用及び蓄熱用に用いることができる。
【００９３】
また、床下構造体６は第１から第３のピット空間６ｂ、６ｃ、６ｄを有し、床下熱交換ユニット５は第１から第3の床下熱交換ユニット５ａ、５ｂ、５ｃを有する構成になっており、第１の床下熱交換ユニット５ａは大気空間ＡＳの空気を第１のピット空間６ｂに導くべく内挿伝熱管５２が第１のピット空間６ｂに接続され、第２の床下熱交換ユニット５ｂは内挿伝熱管５２が第１のピット空間６ｂと第２のピット空間６ｃとに接続され、第３の床下熱交換ユニット５ｃは内挿伝熱管５２が第２のピット空間６ｃと第３のピット空間６ｄとに接続されているので、蓄熱用伝熱管５３に供給された一次温水による熱を利用して内挿伝熱管５２内を通る空気及び床下構造体６の特に蓄熱槽部６ａ内に充填した水を効率良く十分に加熱することができる。
【００９４】
これにより、内挿伝熱管５２内を通過した空気は、第１から第３のピット空間６ｄに至るまでの第１から第３の床下熱交換ユニット５ｃによって、暖房に利用可能な温度まで十分に高めることができる。
【００９５】
また、第３のピット空間６ｄには第３の床下熱交換ユニット５ｃの内挿伝熱管５２内から空気を吸引して当該第３のピット空間６ｄに吐出する吸引ファン６７が設けられているので、この吸引ファン６７による送風量を調整することにより、第３のピット空間６ｄに流入する空気の流量と温度を調整することができる。この場合、吸引ファン６７の送風量を下げることにより、空気の温度を上昇させることができる。
【００９６】
更に、第３のピット空間６ｄには当該第３のピット空間６ｄ内に吐出した空気を建物内の各室内に導く風導管８が接続されているので、当該第３のピット空間６ｄ内に吐出された温度上昇後の空気を各部屋に暖房用として供給することができる。
【００９７】
更に、風導管８は外装風導管８１と、この外装風導管８１内に二重管となるように挿入された蛇腹状の管壁を有する内挿風導伝熱管８２と、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間にあって当該内挿風導伝熱管８２の回りに螺旋状に巻くように設けられた暖房用伝熱管８３と、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間に充填された木質繊維断熱材８４とを有し、内挿風導伝熱管８２が第３のピット空間６ｄに接続され、当該内挿風導伝熱管８２を介して当該第３のピット空間６ｄ内の空気を建物内の各室内に導くようになっているので、第３のピット空間６ｄから各室内に移動する間に暖房用の空気の温度が低下するのを防止することができる。
【００９８】
即ち、外装風導管８１と内挿風導伝熱管８２との間に充填された木質繊維断熱材８４が大きな断熱効果を発揮するので、当該木質繊維断熱材８４の断熱効果のみによっても、内挿風導伝熱管８２内を通る暖房用の空気の熱が外側に逃げるのを十分に防止し、当該空気の温度が低下するのを防止することができる。
【００９９】
但し、例えば北海道のような酷寒の地においては、木質繊維断熱材８４の断熱効果をもってしても、内挿風導伝熱管８２内の空気の温度が下がる場合がある。この場合には、一次温水及び二次温水のうち少なくとも二次温水を暖房用伝熱管８３に供給することにより、当該内挿風導伝熱管８２内の空気の温度が低下するのを防止することができる。
【０１００】
即ち、内挿風導伝熱管８２は蛇腹状に形成されており、伝熱面積が大きいことから、二次温水を介して暖房用伝熱管８３に伝達された熱を当該内挿風導伝熱管８２内の空気に効率良く伝達して、その空気の温度を暖房可能な温度に維持することができる。そして、暖房用伝熱管８３に伝達された熱により、木質繊維断熱材８４の温度も上昇することになるが、この木質繊維断熱材８４は熱を保持する能力が高いので、暖房用伝熱管８３への二次温水の供給を停止した後も、内挿風導伝熱管８２内の空気の温度を長時間安定的に維持することができるという利点がある。
【０１０１】
しかも、外装伝熱管４１、有孔内挿伝熱管４２、有孔外装伝熱管５１、内挿伝熱管５２、外装風導管８１及び内挿風導伝熱管８２がポリエチレン製のコルゲート管によって形成されているので、耐摩耗性、耐薬品性等に優れ、長期にわたって安定した性能を維持することができる。また、蓄熱用伝熱管４３、５３、吸熱用伝熱管４４、第１吸熱用伝熱管５４と、第２吸熱用伝熱管５５及び暖房用伝熱管８３が架橋ポリエチレン製の伝熱パイプによって形成されているので、耐熱性、耐クリープ性、耐薬品性、耐寒性、耐食性等に優れ、長期にわたって安定した性能を発揮することができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態で示した太陽エネルギ利用建物は、公民館、コミュニティセンター、集会所、町内会館、体育館、左記用途と災害避難施設併用建物、工場、店舗、住宅、牛舎、養豚など畜産施設、温室などの農業施設の多種類建物等々に対して対応可能である。
【０１０３】
また、図４〜図６において、外装伝熱管４１、有孔内挿伝熱管４２、蓄熱用伝熱管４３、吸熱用伝熱管４４、有孔外装伝熱管５１、内挿伝熱管５２、蓄熱用伝熱管５３、第１吸熱用伝熱管５４、第２吸熱用伝熱管５５、外装風導管８１、内挿風導伝熱管８２、暖房用伝熱管８３の径や肉厚については、図面上明確に示すため、実際の寸法のものとは異なったものとなっている。これらの径や肉厚については、熱の伝達性、強度、耐久性、屈曲性等を考慮して最適な寸法のものが用いられている。
【０１０４】
更に、蓄熱用伝熱管４３、吸熱用伝熱管４４、蓄熱用伝熱管５３、第１吸熱用伝熱管５４、第２吸熱用伝熱管５５、暖房用伝熱管８３については、隣り合うもの同士が互いに接するように密に巻回したものを示しているが、互いにある程度の間隔をおいて巻回してもよいことは言うまでもない。
【０１０５】
一方、外装風導管８１については、コルゲート管や、通常の断面円形状等の屈曲可能な管によって形成した例を示したが、この外装風導管８１としては、暖房用伝熱管８３の周囲に木質繊維断熱材８４を設けた上で、その木質繊維断熱材８４の周囲を巻くように設け、これにより当該木質繊維断熱材８４を周囲から押さえるように構成した網状のものやシート状のもの（例えば、布、熱反射シート）等であってもよい。即ち、外装風導管８１は、木質繊維断熱材８４の周囲を最終的に管状に巻くような形状になるものであれば、網やシート等、あるいはこれらからなる帯状やテ―プ状等のもので構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１  太陽熱温水器
２  太陽電池
３  ヒートポンプ
４  地中蓄熱ユニット
４１  外装伝熱管
４２  有孔内挿伝熱管
４２ａ  貫通孔
４３  蓄熱用伝熱管
４４  吸熱用伝熱管
４５  石膏
５  床下熱交換ユニット
５ａ  第１の床下熱交換ユニット
５ｂ  第２の床下熱交換ユニット
５ｃ  第３の床下熱交換ユニット
５１  有孔外装伝熱管
５１ａ  貫通孔
５２  内挿伝熱管
５３  蓄熱用伝熱管
５４  第１吸熱用伝熱管（吸熱用伝熱管）
５５  第２吸熱用伝熱管（吸熱用伝熱管）
５６  石膏
６  床下構造体
６ａ  蓄熱槽部
６ｂ  第１のピット空間
６ｃ  第２のピット空間
６ｄ  第３のピット空間
６７  吸引ファン
７ａ  石類
７ｂ  水
８、８´  風導管
８１  外装風導管
８２  内挿風導伝熱管
８３  暖房用伝熱管
８４  木質繊維断熱材
Ａ  地中
ＡＳ  大気空間（空調処理前の空気の存する領域）
Ｆ  床
【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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