JP5344343B2

JP5344343B2 - アース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）

Info

Publication number: JP5344343B2
Application number: JP2009158863A
Authority: JP
Inventors: 龍夫 ▲高▼▲橋▼
Original assignee: 株式会社 ▲高▼▲橋▼監理
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP2011012918A

Description

本発明は、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の１階床下部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下部に供給されると共に、その１階床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給され、室温調整を行う為の装置に関するものである。

従来の、小規模な住宅における室温調整は、夏期にはクーラーを使用し、冬期には電気、ガス、石油等のエネルギーを利用して冷暖房を行って来たが、近年では地球温暖化防止の観点から、エネルギー消費に伴うＣＯ２排出量の削減が急務となり、エネルギー消費量の削減や、さらに自然エネルギーへの代替が早急に望まれている。

これに伴い、自然エネルギーの利用手段として、現在、一般的に普及しているものは、太陽エネルギーを利用した、太陽熱温水器（熱効率５０〜６０％）と太陽光発電（変換効率１０〜１５％）があるが、いずれも、太陽エネルギーだけを利用する省エネ技術は天候に左右され易く、不安定な点から単独では利用が出来ず、他のエネルギーと兼用して利用されて来た為、なお一層の改良が求められている。

これに対して、地下４〜５ｍの地中は、年間を通じて安定した温度を保つことから、夏期は外気と比べて低温となり、冬期は外気と比べて暖温となる。そのため、従来からこのような地中熱を利用した設備は、大型の建物や公共設備等で実験的に施工されているが、その利用方法は、冬の間に自然界で出来た氷を保存しておき、その氷を夏期に地下に設けた蓄熱槽に移して冷水を作り、その冷水を各室に循環させて冷房を行うことが一般的であり、大掛かりな工事が必要となり、しかも、定期的に蓄熱層に氷を補充しなければならず、小規模な住宅用としては不向きであった。

さらに、地中熱を利用したヒートポンプ方式で、家庭内の給湯と、室内の冷暖房を行う方法も行われているが、水平ループ方式（地中に深さ１〜２ｍの堀を堀り、そこに採熱用パイプを這わせて埋設する）では、建坪１００ｍ^２の住宅の熱源を得るために４００〜６００ｍの採熱用パイプを埋設することが必要であり、又、垂直ループ方式（地中に深さ５０〜１００ｍの井戸を堀り、そこに採熱用パイプを埋設する）では２本の井戸が必要となり、一般住宅用で３００〜５００万円の費用を要すると共に、ヒートポンプの稼動コスト（電気代）が、深夜電力を利用した電気温水器の約７５％かかるといった問題があった。

また、平成15年7月に建築基準法が改正され、「シックハウス対策」として、居室の24時間換気（１時間で居室体積の０．５回分を換気させる事）が義務づけられた。

そこで、本出願人は、特許文献１に記載された、建築基準法に対応できる「アース・ソーラーシステム(二層式)」を発明し出願した。この発明によれば、貯水タンクと、貯温水タンクの２つのタンクを地中に埋設し、その双方のタンク内に、外気取入口から各室の２４時間給気パイプに連通する熱交換パイプを配管し、貯水タンクを雨水又は地下水又は水道水で満たすと共に、貯温水タンクは太陽熱温水器からの温水で満たし、前記、熱交換パイプに設けた開閉バルブを操作する事により、夏期においては、冬期の冷たい外気で冷やしておいた貯水タンク内の冷水を利用して、外気を貯水タンク内の熱交換パイプを経由させ、暑い外気を冷やして各室に送り込むため、効率よく冷風運転を行うことが出来る。また、冬期においては、夏期の暑い外気で温めておいた貯水タンクの弱温水に冷たい外気を熱交換バイプを経由して暖めると共に、さらに太陽熱温水器を利用した、貯温水タンク内の温水中の熱交換パイプを経由するため、各室に温風を送り込むことが可能となる。
特願２００７―４２８９５特願２００８―１３４７８３

しかしながら、本出願人の出願した特許においては、貯水タンクと貯温水タンクの２つのタンクを必要とした為、配管が複雑になり、開閉バルブの数も増え、高価格になると共に、施工する為の工期も長く必要であった。

また、従来より地中熱交換機を利用した建物の空調換気システムとして知られているジオパワーシステムの場合は、冬期において、地中熱だけでは暖房効果（地下５ｍでも地中温度は約１８度前後だから、外気を地中熱により暖めても、それ以下の温度にしかならない）が低く、さらに価格が高く、一般住宅に施工する場合はコストの面で問題があった。
特開２００７―３０３６９３

さらに、太陽エネルギーを利用するソーラーシステムとして知られているＯＭソーラーの場合は、夏期においては冷風運転が出来ないといった欠点があった。
特開平０８―００５１６１

本発明は、このような、従来の欠点に鑑みて、自然との調和を図る事を目的とし、石油、ガス、電気等の人工エネルギーの浪費を抑え、太陽熱や地中の地熱を有効に利用して、住宅の室温調整を行うものであり、エネルギーコストが低く、構造が簡単な冷暖房装置を提供する事を課題とする。

本出願人の出願した特許文献１、特許文献２による発明では、上記のような問題が発生した為、当社では、新たに、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の１階床下部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下部に供給されると共に、その床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給され、室温調整を行う為の装置に改良し、本発明を特許出願すると同時に、新製品の発売に踏み切る事となった。

かかる課題を解決する為、請求項１に記載の発明は、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の１階床下部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に成形した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下部に供給されると共に、その１階床下の空気をダクトを通して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気を各室天井に設けたガラリより室内に供給した事を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、地中熱回収パイプを１階床下基礎底盤の隅に設置する事により、地中熱回収パイプの位置を相互に離すと共に、地中熱回収パイプの基礎底盤から突き出した端部を基礎底盤に対してＬ字形に構成し、地中熱回収パイプの送風機が空気を送り出す方向と、別の位置の地中熱回収パイプの空気吸込口が、互いに向い合うように構成した事を特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構造に加え、冬期においては、太陽熱温水器からの温水を１階床下部に設けた温水蓄熱槽に循環させ、１階床下内部の空気を暖めた事を特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１及至３のいずれか一つに記載の構造に加え、基礎の外側に基礎外断熱材を施工すると共に、１階床下部を外気調整槽として利用する事により、１階床下部を外気から遮断した密封状態として構成した事を特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、１階床下部を外気調整槽として活用する為、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、室内に循環させるのではなく、建物の１階床下部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下部に供給されると共に、その１階床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給される。このように、全熱交換形換気扇と地中熱を利用する事により、従来のように、外気を地中熱回収パイプに直接取り込んで地中熱により熱交換する事に比べて熱効率が飛躍的に高まり、省エネにも貢献する事が可能となり、工期の短縮と、大幅にコストの低減を図る事が出来る。

請求項２に記載の発明によれば、地中熱回収パイプを１階床下の基礎底盤の隅に設置する事により、地中熱回収パイプの位置を相互に離す事が可能となり、複数の地中熱回収パイプ同士が、お互いの地中熱回収パイプ同士からの地中熱の干渉を少なくする事が可能となる。さらに、地中熱回収パイプの基礎底盤から突き出した端部を基礎底盤に対してＬ字形に構成し、地中熱回収パイプの送風機が空気を送り出す方向と、別の位置の地中熱回収パイプの空気吸込口が互いに向い合うように構成する事により、１階床下内部の空気が掻き混ぜられ、１階床下内部の温度を場所によって、温度の高い低いが無いように均一に保つ事が可能となり、複数の地中熱回収パイプに対して、同一温度の空気を供給する事が可能となる。このように構成する事により、各階に供給する空気の温度を、常に安定させる事が可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、冬期における地下５ｍの地中の温度は、関東地方で概ね１８度前後の為、これまで地中熱だけを利用して室内を暖房した場合、室内の温度が低いといった欠点を抱えていた。本発明では、これまでの欠点を改善する為、太陽熱温水器からの温水を１階床下部に設けた温水蓄熱槽に循環させて１階床下内部の空気を暖める事により、地中熱回収パイプで暖めた空気を、それ以上の温度に上げる事が可能となるばかりでなく、曇りや雨の日が続いた場合にも、これまでの、太陽エネルギーを利用するソーラーシステムに比べて１階床下部に設けた温水蓄熱槽の熱源を利用する事により室内に温風を給気する事が可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、基礎部の外側に基礎外断熱材を施工すると共に、１階床下部を外気から遮断した密封状態にして外気調整槽として利用した事により、１階床部の温度を一定に保ち１階室内の温度を一定温度に調整出来るだけではなく、各室に送り込む給気の温度の変化も最小限に抑える事が可能となる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態］

図１及至図５には、この発明の実施の形態を示す。

図１は、本発明の太陽熱温水器と温水蓄熱槽と地中熱回収パイプと全熱交換型換気扇を利用した、木造住宅の分解図である。以下に、太陽熱と地中熱を利用した冷暖房システムを説明する。

図１は、本発明のアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）を分かり易く説明する為、アース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）を組み込んだ木造住宅１を分解図で表したものである。屋根３の上に、太陽熱温水器２を設置すると共に、太陽熱温水器２で温められ矢印４３で示す温水は、温水パイプ４２から温水パイプ３３を経由して、基礎底盤４６の上部に取付けられたビニール製の温水蓄熱槽３５に送られる。温水蓄熱槽３５に送られた温水は、温水蓄熱槽３５を温めると共に、回収パイプ３４、給水パイプ４１を経由して矢印４４で示す循環水となり、再び太陽熱温水器２で温められる。さらに、基礎４５の外面には基礎断熱材４０が施工され、基礎４５の内側の基礎底盤４６には４本の地中熱回収パイプ１２、１８、２２、２６が設置されると共に、居室に取付けられた全熱交換型換気扇４で熱交換された室内側供給空気（新鮮な空気）は、外気導入ダクト５を経由して矢印７方向に送られ１階床下内部に給気される。

地中熱回収パイプ１２、１８、２２、２６は、２本の塩ビパイプの下部を継手で継いで、下部をＵ字形に構成すると共に、基礎底盤４６の上部に突き出す２本の塩ビパイプの部分には、Ｌ字形のエルボ等の継手を取り付け、一方のエルボの先端に送風機を取付ける。

さらに、図１、図５に示すように、送風機１０、送風機１６、送風機３１、送風機３８を作動させる事により、地中熱回収パイプ６が矢印１４３方向から吸込んだ空気は、図１の地中熱回収パイプ１２の中を矢印１１方向から矢印１３方向を経由して地中熱により温度調整されて、地中熱回収パイプ９を経由して送風機１０から１階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印８方向に送風され、１階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印１４０方向から再び地中熱回収パイプ１４に吸込まれ、地中熱回収パイプ１８の中を矢印１７方向から矢印１９方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ１５を経由して送風機１６より１階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印２０方向に送風され、１階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印１４１方向から再び地中熱回収パイプ２９に吸込まれ、地中熱回収パイプ２６の中を矢印２７方向から矢印２５方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ３０を経由して送風機３１より１階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印３２方向に送風され、１階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印１４２方向から再び地中熱回収パイプ３６に吸込まれ、地中熱回収パイプ２２の中を矢印２３方向から矢印２１方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ３７を経由して送風機３８より１階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印３９方向に送風され、１階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印１４３方向から再び地中熱回収パイプ６に吸込まれる。このように構成する事により、１階床下内部の空気は床下内部で部分的に澱む事が無くなり、１階床下内部の温度は均一の温度になるように調整される。

このように、一本一本の地中熱回収パイプに各々一台の送風機を取付けて地中熱を回収した事により、地中熱を効率良く回収する事が可能となった。さらに、それぞれの地中熱回収パイプに独立して送風機を取付けた事により、１階床下内部の空気の温度が、夏（冬）の初期等に冷え（暖か）すぎる場合には、４本の地中熱回収パイプの内の数本のみ可動させ、他の地中熱回収パイプを停止する事により１階床下内部の空気の温度を調整する事が可能となった。

本発明において、地中熱回収パイプ１２、１８、２２、２６は塩ビパイプを使用し、地中に埋め込む深さは約５ｍである。その理由は、地中約４〜５ｍの深さの温度は、一年を通じて約１８℃前後と温度があまり変わらない為です。

なお、一般の住宅の１階床下の基礎部、特に布基礎においては、１階床下部の湿気を防ぐ為、通風が良い構造となっているが、本発明においては、１階床下部を外気調整槽として利用する為、外気が１階床下部に流入しないように１階床下部を密封状態に構成するように施工される。

以上のような構成において、図２により夏期における各室の冷風運転について説明する。

最初に、全熱交換型換気扇５３、全熱交換型換気扇５５から室内側に供給する空気を１階床下９０へ給気する方法について説明する。１階室内Ａの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は矢印５８方向から全熱交換型換気扇５５に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇５５が排気する室内の空気と室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇５５により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト５６を経由して矢印５９で示すように１階床下９０に導かれる。同様にして、２階室内Ｂの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は矢印５４方向から全熱交換型換気扇５３に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇５３が排気する室内の空気と室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇５５により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト５７を経由して矢印５９で示すように１階床下９０に導かれる。

このようにして、全熱交換型換気扇５３、全熱交換型換気扇５５を使用する事により、夏期における涼しい室内の空気を、外の暑い外気と入れ替える際に、温度の上昇を最小限に抑える事が可能となる。

つづいて、このようにして給気された外気が、どのようにして１階床下９０で熱交換されて弱冷風になるかを説明する。外気導入ダクト５６、外気導入ダクト５７から導入された外気は１階床下９０の空気と混ざり合い、送風機６５を作動させる事により、矢印６４方向から地中熱回収パイプ６３に吸込まれ、地中熱回収パイプ６３の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機６５より矢印６６方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機６９を作動させる事により、矢印６７方向から地中熱回収パイプ６８に吸込まれ、地中熱回収パイプ６８の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機６９より矢印７０方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機７３を作動させる事により、矢印７１方向から地中熱回収パイプ７２に吸込まれ、地中熱回収パイプ７２の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機７３より矢印７４方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機７７を作動させる事により、矢印７５方向から地中熱回収パイプ７６に吸込まれ、地中熱回収パイプ７６の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機７７より矢印７８方向に示すように１階床下９０に排気される。

このようにして、１階床下９０の中で弱冷風となった外気は、１階床を冷やす事により１階室内Ａを冷やすと共に、給気ダクト８７、給気ダクト１０３に取付けられた送風機８２を作動させる事により、弱冷風となった１階床下９０の空気は給気ダクト８７を経由して１階天井裏９１に給気され、ガラリ９３、ガラリ９６より１階室内Ａに給気されて１階室内Ａを冷やす。同様に、１階床下９０で弱冷風となった１階床下９０の空気は、給気ダクト１０３を経由して２階天井裏１００に給気され、ガラリ１０２、ガラリ９９より２階室内Ｂに給気されて２階室内Ｂを冷やす。

なお、夏期においては、１階床下９０に設けられた温水蓄熱槽８１は、太陽熱温水器１２０からの温水パイプ７９に取付けられた開閉バルブ１１０を閉め、さらに回収パイプ８０の開閉バルブ１１３を閉め、開閉バルブ１１８を開ける事により、温水蓄熱槽８１内の水を排水して空にした状態にして、夏期においては温水蓄熱槽８１は使用しない。

また、当然の事ながら、太陽熱温水器１２０で温められた温水は、開閉バルブ１１２を開けて開閉バルブ１１０を閉じ、開閉バルブ１１３を閉じて水栓８６を開ける事により温水パイプ１０８を経由し、矢印８９から矢印８４方向を経由して風呂に給湯する事が出来る。

つづいて、図３で示す、冬期における各室の温風運転について説明する。

最初に、全熱交換型換気扇５３、全熱交換型換気扇５５から室内側に供給する空気を１階床下９０へ給気する方法について説明する。１階室内Ａの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は矢印５８方向から全熱交換型換気扇５５に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇５５が排気する室内の空気と、室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇５５により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト５６を経由して矢印５９で示すように１階床下に導かれる。同様にして、２階室内Ｂの室内側吐出空気（よごれた室内空気）は矢印５４方向から全熱交換型換気扇５３に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇５３が排気する室内の空気と室内に供給する外気とが全熱交換型換気扇５３により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気（新鮮な空気）は全て外気導入ダクト５７を経由して矢印５９で示すように１階床下に導かれる。

このようにして、全熱交換型換気扇５３、全熱交換型換気扇５５を使用する事により、冬期における室内の温かい空気を、外の冷たい外気と入れ替える際に、温度が下がるのを最小限に抑える事が可能となる。

つづいて、このようにして給気された外気が、どのようにして１階床下９０で熱交換されて弱温風になるかを説明する。外気導入ダクト５６、外気導入ダクト５７から導入された外気は１階床下９０の空気と混ざり合い、送風機６５を作動させる事により、矢印６４方向から地中熱回収パイプ６３に吸込まれ、地中熱回収パイプ６３の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機６５より矢印６６方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機６９を作動させる事により、矢印６７方向から地中熱回収パイプ６８に吸込まれ、地中熱回収パイプ６８の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機６９より矢印７０方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機７３を作動させる事により、矢印７１方向から地中熱回収パイプ７２に吸込まれ、地中熱回収パイプ７２の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機７３より矢印７４方向に示すように１階床下９０に排気される。同様に、送風機７７を作動させる事により、矢印７５方向から地中熱回収パイプ７６に吸込まれ、地中熱回収パイプ７６の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機７７より矢印７８方向に示すように１階床下９０に排気される。

さらに冬期では、太陽熱温水器１２０の温水を温水パイプ１０８の開閉バルブ１１０を開け、開閉バルブ１１８を閉じ、開閉バルブ１１２を閉じ、開閉バルブ１１３を開けて送水ポンプ１１１を運転する事により、太陽熱温水器１２０の温水は、矢印１２２方向から矢印１０６方向を経由して、矢印１３１の方向に流れて温水蓄熱槽８１に溜められる。このようにして温水蓄熱槽８１に溜められた温水が１階床下９０の空気を暖める。さらに、このようにして、温水蓄熱槽８１を温めた温水が冷めた場合は、送水ポンプ１１１を運転する事により再び太陽熱温水器１２０に戻され、太陽５０により再び温められ、温水パイプ１０８を経由して温水蓄熱槽８１を温める。

このようにして、太陽熱温水器１２０の温水を溜めた温水蓄熱槽８１を１階床下９０に設置する事により、地中熱回収パイプ６３、６８、７２、７６の中で地中熱により暖められた１階床下９０の空気は、さらに温められる事となる。

なお、当然の事ながら、太陽熱温水器１２０で温められた温水は、開閉バルブ１１２を開けて開閉バルブ１１０を閉じて、水栓８６を開ける事により、太陽熱温水器１２０の温水は、矢印８９から矢印８４方向を経由して風呂に給湯される。

このようにして、１階床下９０で弱温風となった外気は、１階床部を暖める事により１階室内Ａを温めると共に、送風機８２を作動させる事により、弱温風となった１階床下９０の空気は、給気ダクト８７を経由して１階天井裏９１に給気され、ガラリ９３、ガラリ９６より１階室内Ａに給気され１階室内Ａを温める。同様に、弱温風となった１階床下９０の空気は、給気ダクト１０３を経由して２階天井裏１００に給気され、ガラリ１０２、ガラリ９９より２階室内Ｂに給気され、２階室内Ｂを温める。

このように、冬期においては、太陽熱温水器１２０の温水を温水蓄熱槽８１に貯留させた事により、曇りや雨の日が続いた場合でも、蓄熱した温水蓄熱槽８１の温水を利用する事により、地中熱回収パイプ６３、６８、７２、７６の中で地中熱により暖められた１階床下９０の空気を、さらに暖め、弱温風として居室に給気する事が可能となる。

図４は、本発明における木造住宅５１を、次世代省エネタイプの断熱で構成した状態を示す。屋根の断熱に関しては、屋根断熱材１３５（一般的には、厚さ１６０ｍｍの発泡ウレタン）を屋根内側に施工する。外壁の断熱に関しては、外壁断熱材１３６（一般的には、厚さ７５ｍｍの発泡ウレタン）を外壁内側に施工する。窓のサッシに関しては、各社から発売されている断熱等級四（次世代省エネタイプ）の断熱サッシ１３７を使用する。基礎の断熱に関しては、基礎外断熱材１３８（一般的には、厚さ５０ｍｍの発泡スチロール板）を基礎コンクリートの外側に施工する。但し、ここに書かれた断熱材の種類と材質に関しては、例えば、発泡スチロール板であっても、密度の違いにより断熱効果に変化が生じるる為、同一メーカーであっても、密度により厚さが変わる場合があり得る。

本発明における木造住宅５１の断熱に関しては、最大限の省エネ効果を得る為にも、図４で説明した次世代省エネタイプの断熱を施工する必要がある。

以上、実施の形態に基づいて、本発明に係るアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。

図１、図５において、太陽熱温水器２からの温水を貯留するための温水蓄熱槽３５の形状は立方体で描かれているが、この形状に限らず温水パイプ３３と回収パイプ３４との間を長い塩ビパイプや曲げて施工する事が簡単なリブパイプ等を接続して温水蓄熱槽とする事も可能である。このような材質を使用して温水蓄熱槽を構成する事により、１階床下の基礎が複雑に構成された場合においても、簡単に温水蓄熱槽を構築する事が出来る。また、温水蓄熱槽の材質に関しても、この発明の実施の形態ではビニール製としているが、ＦＲＰ製、さらに、ステンレス等の金属で構成する事ももちろん可能である。

図１、図５において、温水蓄熱槽３５は基礎底盤４６の上に設置されているが、温水蓄熱槽３５を設置する際には、基礎底盤４６を欠き込んで、その中に温水蓄熱槽３５を埋め込んだり、または、温水蓄熱槽３５を設置する基礎底盤４６の場所に囲いを設けて、その中に温水蓄熱槽３５を設置する事も、もちろん可能である。さらに、温水蓄熱槽３５は１個で描かれているが、１階床下の基礎が複雑に構成された場合においては、複数個の温水蓄熱槽を連結して対応することも可能である。

図１、図５において、地中熱回収パイプ１２、１８、２２、２６は基礎底盤４６の四隅に配置されているが、これは、互いの地中熱回収パイプが地中の熱を回収（放出）する際、地中熱回収パイプで熱回収（熱放出）した際に地中に与えた熱の影響が、互いの地中熱回収パイプに対して干渉するのを少なく抑える為です。

図１及至図５においては、地中熱回収パイプは４本設置されているが、当然の事ながら住宅の規模（床面積）の大小に応じて地中熱回収パイプの本数は増減する。また、地中熱回収パイプの材質は、地下の水位の高低に応じて地中の熱容量が変化する為、熱伝導率の高いアルミやステンレス等の材料を使用する事も、もちろん可能である。

本発明においては、地中熱回収パイプは塩ビパイプを使用し、地中に埋め込む深さは、約５ｍである。と表示しているが、地中の地下水位の高低により、当然ながら地中に埋め込む塩ビパイプの深さを変える事はもちろん必要である。

図１及至図３において、太陽熱温水器１２０は太陽光の集熱板と貯湯槽が一体となった形式のもので説明したが、この形式に限らず、太陽光の集熱板と貯湯槽が分離され、太陽光の集熱板が屋根に設置されると共に、貯湯槽が地表面に固定されたタイプの太陽熱温水器を使用する事も可能である。

図３において、太陽熱温水器１２０からの温水を、１階床下９０の温水蓄熱槽８１に溜める場合において、太陽熱温水器１２０の構造によっては、常時、太陽熱温水器１２０の貯湯槽の温水を、送水ポンプにより温水蓄熱槽８１に送り込みながら循環回収して、温水蓄熱槽８１の温度を一定に保つ事も可能である。

図３において、室内に温度センサーを取付けると共に、太陽熱温水器１２０、温水蓄熱槽８１にも温度センサーを取付け、水（温水）を送水する為の開閉バルブは、電磁式開閉バルブや切替式電磁バルブ弁等を使用し、コンピューター制御により室内の温度を検知し、開閉バルブ１１０、１１２、１１３、１１８の開閉並びに、送水ポンプ１１１の駆動と停止を自動的に行うようにして室内の温度調整を行う事も出来る。さらに、太陽熱温水器１２０に水温センサーを設置すると共に、温水蓄熱槽８１内にも水温を感知するセンサーを設置して、温水蓄熱槽８１内の水温が変化した場合、開閉バルブ１１０、１１３を開閉させて、送水ポンプ１１１を作動させ、太陽熱温水器１２０からの温水を温水蓄熱槽８１内に循環させる事も可能である。

図１及至図５において、外気導入ダクト５６、５７、給気ダクト８１、１０３の配管スペースは、壁内、床内、天井内、又は専用配管スペースにこだわらず、最適な位置に配管される事は、当然である。

この発明の実施の形態については、木造住宅に関して説明してきたが、鉄骨住宅、ＲＣコンクリート住宅に応用出来ることは、当然である。

この発明の実施の形態に係るアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）の分解図である。同実施の形態に係る夏期における、木造住宅断面図の全熱交換型換気扇と地中熱回収パイプを利用したアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）の弱冷風システム図である。同実施の形態に係る冬期における、木造住宅断面図の全熱交換型換気扇と地中熱回収パイプと太陽熱温水器を利用したアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）の弱温風システム図である。同実施の形態に係る木造住宅に、屋根断熱材、外壁断熱材、断熱樹脂サッシ、基礎外断熱材を施工した状態の断面図である。同実施の形態に係る基礎底盤における、温水蓄熱槽と地中熱回収パイプと送風機と空気の流れを表す基礎底盤平面図である。

Ａ１階室内
Ｂ２階室内
１木造住宅
２太陽熱温水器
３屋根
４全熱交換型換気扇
５外気導入ダクト
６地中熱回収パイプ
７矢印
８矢印
９地中熱回収パイプ
１０送風機
１１矢印
１２地中熱回収パイプ
１３矢印
１４地中熱回収パイプ
１５地中熱回収パイプ
１６送風機
１７矢印
１８地中熱回収パイプ
１９矢印
２０矢印
２１矢印
２２地中熱回収パイプ
２３矢印
２４開閉バルブ
２５矢印
２６地中熱回収パイプ
２７矢印
２８排水溝
２９地中熱回収パイプ
３０地中熱回収パイプ
３１送風機
３２矢印
３３温水パイプ
３４回収パイプ
３５温水蓄熱槽
３６地中熱回収パイプ
３７地中熱回収パイプ
３８送風機
３９矢印
４０基礎外断熱材
４１給水パイプ
４２温水パイプ
４３温水
４４循環水
４５基礎
４６基礎底盤
５０太陽
５１木造住宅
５２屋根
５３全熱交換型換気扇
５４矢印
５５全熱交換型換気扇
５６外気導入ダクト
５７外気導入ダクト
５８矢印
５９矢印
６０地表面
６１基礎
６２水位
６３地中熱回収パイプ
６４矢印
６５送風機
６６矢印
６７矢印
６８地中熱回収パイプ
６９送風機
７０矢印
７１矢印
７２地中熱回収パイプ
７３送風機
７４矢印
７５矢印
７６地中熱回収パイプ
７７送風機
７８矢印
７９温水パイプ
８０回収パイプ
８１温水蓄熱槽
８２送風機
８３矢印
８４矢印
８５蛇口
８６水栓
８７給気ダクト
８８風呂温水パイプ
８９矢印
９０１階床下
９１１階天井裏
９２矢印
９３ガラリ
９４矢印
９５矢印
９６ガラリ
９７矢印
９８矢印
９９ガラリ
１００２階天井裏
１０１矢印
１０２ガラリ
１０３給気ダクト
１０４矢印
１０５矢印
１０６矢印
１０７給水パイプ
１０８温水パイプ
１０９矢印
１１０開閉バルブ
１１１送水ポンプ
１１２開閉バルブ
１１３開閉バルブ
１１４給水パイプ
１１５排水パイプ
１１６排水溝
１１７給水管
１１８開閉バルブ
１１９矢印
１２０太陽熱温水器
１２１矢印
１２２矢印
１３０矢印
１３１矢印
１３５屋根断熱材
１３６外壁断熱材
１３７断熱サッシ
１３８基礎外断熱材
１４０矢印
１４１矢印
１４２矢印
１４３矢印

Claims

建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の１階床下部に送り込むと共に、１階床下の基礎底盤に下部をＵ字形に成形した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より１階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により１階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が１階床下部に供給されると共に、その１階床下の空気をダクトを通して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気を各室天井に設けたガラリより室内に供給した事を特徴とするアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）。
地中熱回収パイプを１階床下基礎底盤の隅に設置する事により、地中熱回収パイプの位置を相互に離すと共に、地中熱回収パイプの基礎底盤から突き出した端部を基礎底盤に対してＬ字形に構成し、地中熱回収パイプの送風機が空気を送り出す方向と、別の位置の地中熱回収パイプの空気吸込口が、互いに向い合うように構成した事を特徴とする請求項１に記載のアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）。
冬期においては、太陽熱温水器からの温水を１階床下部に設けた温水蓄熱槽に循環させ、１階床下内部の空気を暖めた事を特徴とする請求項１又は２に記載のアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）。
基礎の外側に基礎外断熱材を施工すると共に、１階床下部を外気調整槽として利用する事により、１階床下部を外気から遮断した密封状態として構成した事を特徴とする請求項１及至３のいずれか一つに記載のアース・ソーラーシステム（地中熱回収パイプ方式）。