(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端は開口されているが下端が底部として閉じられており前記底部に水が溜められている外管と、前記外管の内部に挿入されておりその上端と下端とが共に開口されている内管とから成る、地中に埋設された二重管と、
前記外管と内管との間の隙間内に導入された処理対象となる空気が通過するスリット板であって、前記隙間内の前記外管底部の水面の上方近傍に配置され、複数の細いスリットが形成されて成り、前記隙間内を上方から下降する空気が前記複数のスリットを通過するとき、前記空気を複数の細い高速の噴射流に変換させて前記水面に衝突させ、これにより前記水面から飛沫を発生させ、前記水面の上方近傍の空気中にマイナスイオンを発生させるためのスリット板と、
処理対象となる空気を前記内管と外管との隙間内に送り、前記隙間内において地熱と熱交換され且つ前記外管底部の水面からの飛沫により発生したマイナスイオンを含んだ空気を、前記外管の底部の近傍から前記内管内部を介して室内に供給する空気送り手段と、
を含むことを特徴とする、マイナスイオン生成機能を備えた地熱利用型空調システム。
【請求項２】
上端は開口されているが下端が底部として閉じられており前記底部に水が溜められている外管と、前記外管の内部に挿入されておりその上端と下端とが共に開口されている内管とから成る、地中に埋設された二重管、を使用する空調方法であって、
処理対象となる空気を前記内管と外管との隙間内にその上方から送り、前記空気を前記隙間内において地熱と熱交換させるステップと、
複数の細いスリットが形成されて成るスリット板を前記隙間内の前記外管底部の水面の上方近傍に予め配置しておき、前記隙間内を上方から下降する空気を前記複数のスリット中に通過させ、その過程で前記空気を複数の細い高速の噴射流に変換し、この複数の細い高速の噴射流を前記水面に衝突させ、これにより前記水面から飛沫を発生させ、前記水面の上方近傍の空気中にマイナスイオンを発生させるステップと、
前記マイナスイオンを含んだ空気を、前記外管の底部の近傍から前記内管内部を介して室内に供給するステップと、
を含むことを特徴とする、マイナスイオン生成機能を備えた地熱利用型空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器を利用した新しい空調機構及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、二重管構造の地中熱交換器を利用した空調機構は特許文献１に開示されているように広く利用されている。本空調機構は、温度、湿度の調節には有効である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１２０３８
【特許文献２】特開２００６−４６６８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、二重管構造の地中熱交換器を利用した新しい空調機構及び方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるマイナスイオン生成機能を備えた地熱利用型空調システムは、上端は開口されているが下端が底部として閉じられており前記底部に水が溜められている外管と、前記外管の内部に挿入されておりその上端と下端とが共に開口されている内管とから成る、地中に埋設された二重管と、前記外管と内管との間の隙間内に導入された処理対象となる空気が通過するスリット板であって、前記隙間内の前記外管底部の水面の上方近傍に配置され、複数の細いスリットが形成されて成り、前記隙間内を上方から下降する空気が前記複数のスリットを通過するとき、前記空気を複数の細い高速の噴射流に変換させて前記水面に衝突させ、これにより前記水面から飛沫を発生させ、前記水面の上方近傍の空気中にマイナスイオンを発生させるためのスリット板と、処理対象となる空気を前記内管と外管との隙間内に送り、前記隙間内において地熱と熱交換され且つ前記外管底部の水面からの飛沫により発生したマイナスイオンを含んだ空気を、前記外管の底部の近傍から前記内管内部を介して室内に供給する空気送り手段と、を含むことを特徴とするものである。
また、本発明によるマイナスイオン生成機能を備えた地熱利用型空調方法は、上端は開口されているが下端が底部として閉じられており前記底部に水が溜められている外管と、前記外管の内部に挿入されておりその上端と下端とが共に開口されている内管とから成る、地中に埋設された二重管、を使用する空調方法であって、処理対象となる空気を前記内管と外管との隙間内にその上方から送り、前記空気を前記隙間内において地熱と熱交換させるステップと、複数の細いスリットが形成されて成るスリット板を前記隙間内の前記外管底部の水面の上方近傍に予め配置しておき、前記隙間内を上方から下降する空気を前記複数のスリット中に通過させ、その過程で前記空気を複数の細い高速の噴射流に変換し、この複数の細い高速の噴射流を前記水面に衝突させ、これにより前記水面から飛沫を発生させ、前記水面の上方近傍の空気中にマイナスイオンを発生させるステップと、前記マイナスイオンを含んだ空気を、前記外管の底部の近傍から前記内管内部を介して室内に供給するステップと、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、前記隙間内を上方から下降する空気を前記複数のスリット中に通過させ、その過程で前記空気を複数の細い高速の噴射流に変換し、この複数の細い高速の噴射流を前記水面に衝突させ、これにより前記水面から飛沫を発生させ、その結果、前記水面の上方近傍の空気中にマイナスイオンを発生させるようにし、このように発生したマイナスイオンを含んだ空気を、前記外管の底部を介して前記内管内に送り更に室内に送るようにしたので、マイナスイオンが多量に含まれた精神的な癒し効果のある空調空気をユーザーに供給できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明方法の説明図である。
図２は、図１の内管の構造が異なる場合の説明図である。
図１、図２で、地中熱交換器は、先端が封止され、他端が開放された外管に、両端が開放された内管を遊嵌した二重管構造からなるものである。地中熱交換器は、外管の先端を下にして地下に埋入し、該外管と内管の隙間から外気を下方向に流して、外管に接する地熱面と熱交換させた後、外管の底部に貯めた水の液面に衝突させる。
【０００８】
液面に衝突した空気は、図１では内管と液面の隙間から内管の内側に方向を反転させてＵターンして、内管の中を通って上方向に向かって流れて外に放出される。図２にあっては内管の先端が液面に浸漬されているので、液面に衝突した空気は、内管の側面に開けられた液面に浸漬されていない孔から内管の内側に流れ、方向を反転させてＵターンして、内管の中を通って上方向に向かって流れる。あるいは内管の先端部を多孔質のメッシュ状にして、液面に浸漬されていないメッシュの孔から内管の内側に流れ、方向を反転させてＵターンして、内管の中を通って上方向に向かって流れる。
前記水面に衝突させる空気の流速は、概ね１．５ｍ／ｓｅｃ以上で、上限は４．０ｍ／ｓｅｃ以下にする方が経済的である。
【０００９】
空気の衝突によって、水面に飛沫（しぶき）が発生する。細い高速噴射流を衝てることで、水面に飛沫（しぶき）を発生させる。細い高速噴射流を衝てるためには、細いスリットから噴射するようにすればよい。
【００１０】
本発明の空調機構では、地中熱交換器の底に貯めた水は、衝突空気に因って外に持ち去られるので、徐々に水位が低下してくる。水位の低下を防ぐために、水位センサーを設けて、ある水位に低下すると自動的に水を補給する機構が必須不可欠である。またパイプ内面を洗浄するために外管の頂部内面にパイプ洗浄装置を設けて、パイプ内面を常に清潔に保つ必要もある。水位低下を防ぐ水の補給は、パイプ洗浄装置から供給しても良い。また、これに合わせて、底に溜まった水を外にくみ出す装置を設置することが好適である。  
【００１１】
図３は、これを説明した図である。
外管の液面上部に、液面の水位センサーが、外管の頂部内面に、パイプ洗浄装置が設けられている。
空気の衝突のために用いられるスリットは図３に示した位置に設置される。
図３には図示していないが、底に溜まった水を外にくみ出す装置も適宜併設される。
【００１２】
地中熱交換器には、図４に示すように、グリ石層（蓄熱層）を併設しても良い。すなわち、外気を蓄熱層に通して一段目の調湿、調温した後、地中熱交換器に通して調湿、調温するようにしても良い。
グリ石は、直径３０〜２００ｍｍの石を、建物の１階床下の地下数十ｃｍの深さから地表面に概ね４０〜５０ｃｍの堆積厚さに積んだものである。
堆積層の上面は断熱性のシートで覆われている。又堆積層の底面には地中からの湿分の上昇を防止するための防湿シートが敷かれている。このシートはグリ石層に発生した水滴等はシートを通って地中に浸透することは出来るが、地中からの湿分の上昇は防止する構造になっている。これは複数のシートを位置をずらして重なった部分が出来るように全体に敷設することで達成できる。すなわち地面からの湿分、水分の上昇は防止できるが、上方からの水分は重なった部分の隙間から外に染み出ることができるようになっている。
特に、防水とする場合は、コンクリート底盤とすれば十分に目的を達成できる。
地熱は四季を通じて１３〜１８℃の温度に保たれており、グリ石の堆積層はこの地熱の影響を受けて夏季には２０〜２４℃、冬季には１５〜１９℃の温度に保持されている。
堆積されたグリ石とグリ石の間には隙間が存在し、外気はこのグリ石の隙間の中を通過するときに冷却され、グリ石にて第１段の除湿、冷却が行われることとなる。
【００１３】
液面に衝突した空気によって、飛沫が発生すると、マイナスイオンが多量に含まれた空気が発生する。精神的な癒し効果のある空調空気が得られる。
水の中にトルマリン等の無機鉱物を入れておくことで、より多量のマイナスイオンが発生する。
【００１４】
マイナスイオンを発生する鉱石（トルマリン等）を設置する部位については、飛沫が発生しやすい地中熱交換器底部の水面或いは水中に設置することが好ましいが、空調空気が通過・接触する地中熱交換器の内・外管の部位であれば特に限定されるものでない。
【００１５】
図１〜図４では、地中熱交換器には外気を流すと説明したが、本発明の地中熱交換器は外気のみに限定されるものではなく、室内を循環した空気を再循環させてもよいし、あるいはその他の方法で空調された空気を利用しても良い。
【００１６】
参考例１
地中熱交換器の仕様
地中熱交換器の構造：図２の構造
外管：外径φ２５０ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
外管材質：厚さ３．２ｍｍのアルミニウムパイプ
内管：外径φ１５７．６ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
内管材質：厚さ３．８ｍｍのポリエチレンパイプ  
空気の流量：３５０ｍ３／ｈ
空気の衝突面積：約０．０４７ｍ２
空気の流速：２．１ｍ／ｓｅｃ  
底に貯めた水量：１回目１５リットル，２回目２７リットル  
【００１７】
参考例２
地中熱交換器の仕様
地中熱交換器の構造：図２の構造（２連直列に接続）
（内管の側面に孔を開けて衝突した空気を通過させる構造） 
外管：外径φ２５０ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
外管材質：厚さ３．２ｍｍのアルミニウムパイプ
内管：外径φ１５７．６ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
内管材質：厚さ３．８ｍｍのポリエチレンパイプ  
空気の流量：  ８５０  ｍ３／ｈ（４２５ｍ３／ｈ  ×  ２本）
空気の衝突面積：０．０４７ｍ２×２  
空気の流速：２．５ｍ／ｓｅｃ
底に貯めた水量：３０リットル（１５リットル×  ２本）  
【００１８】
参考例３
地中熱交換器の仕様
地中熱交換器の構造：図２の構造
（内管の側面に孔を開けて衝突した空気を通過させる構造） 
外管：外径φ２５０ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
外管材質：厚さ３．２ｍｍのアルミニウムパイプ
内管：外径φ１５７．６ｍｍ、長さ：５，０００ｍｍ
内管材質：厚さ３．８ｍｍのポリエチレンパイプ  
空気の流量：  １０００  ｍ３／ｈ（５００ｍ３／ｈ  ×  ２本）
空気の衝突面積：０．０４７ｍ２×２本  
空気の流速：３．０ｍ／ｓｅｃ
底に貯めた水量：約１５リットル／本
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に使用する地中熱交換器の構造の説明図。
【図２】図２は、本発明に使用する地中熱交換器の別の構造の説明図。
【図３】図３は、本発明に使用する地中熱交換器の別の構造の説明図。
【図４】図４は、本発明にグリ石を併用する時の説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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