特許 5794482 空気調和システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794482

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】空気調和システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/00 20060101AFI20150928BHJP

   F24F 7/08 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   F24F3/00 B

   F24F7/08 101A

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-236983(P2012-236983)

(22)【出願日】2012年10月26日

(65)【公開番号】特開2014-85094(P2014-85094A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2013年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】598038843

【氏名又は名称】山本 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100080160

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149205

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 泰央

(72)【発明者】

【氏名】山本 和彦

【審査官】 田中 一正

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１２７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３９２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７７４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０６４５２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−１２１８３０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ３／００

Ｆ２４Ｆ ５／００

Ｆ２４Ｆ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

床下空間の底に打設されたコンクリート面を底面としつつその他の面を前記床下空間の形成部材とは異なる断熱材で囲われた上下に低い扁平空間を有し、前記断熱材の側面に前記扁平空間と外部とを連通する空気流入孔及び空気流出孔を有する、前記床下空間の中に設けられた熱交換室と、
前記熱交換室において前記空気流入孔から前記空気流出孔へ至る経路の途中位置を仕切るように前記コンクリート面に接触配置され、前記空気流入孔から流入して前記空気流出孔に流出する空気が内部を流通するように配設された多孔性の熱交換部材と、
一方の開口が、前記空気流出孔に対して取り付けられているダクトと、
前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、
を備えることを特徴とする空気調和システム。

【請求項2】

床下空間の底に打設されたコンクリート面を底面としつつその他の面を前記床下空間の形成部材とは異なる断熱材で囲われた上下に低い扁平空間を有し、前記断熱材の側面に前記扁平空間と外部とを連通する空気流入孔及び空気流出孔を有する、前記床下空間の中に設けられた熱交換室と、
前記扁平空間において前記空気流入孔から前記空気流出孔へ至る経路の途中位置を仕切るように前記コンクリート面に接触配置され、前記空気流入孔から流入して前記空気流出孔に流出する空気が内部を流通するように配設された多孔性の熱交換部材と、
地中に下部を埋設され、地上に露出した部分が前記熱交換部材に当接している杭と、
一方の開口が、前記空気流出孔に対して取り付けられているダクトと、
前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、
を備えることを特徴とする空気調和システム。

【請求項3】

地中に下部を埋設された金属製の杭と、
一方の開口側を、前記杭の地上に露出している部分を覆うように遊嵌してあるダクトと、
前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、
を備えることを特徴とする空気調和システム。

【請求項4】

前記ダクトと前記杭の地上に露出している部分との間に形成される隙間には、当該隙間を通過する空気の熱と前記杭の熱とを交換する通気性の熱交換部材が配設されていることを特徴とする請求項３に記載の空気調和システム。

【請求項5】

前記ダクトの途中位置には、前記ダクトに比べて断面積が大きく、前記ダクトに比べて空気の流速が低下する滞留部が設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の空気調和システム。

【請求項6】

家屋内の階段の何れかの段の踏面の下に設けられたボックス状部を備えており、
前記ダクトの他方の開口は、前記ボックス状部の下面に接続されており、
前記ダクトを介して前記ボックス状部に流入した空気は、前記段の蹴込み部分に設けられた通気構造を介して、家屋内に流出することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の空気調和システム。

【請求項7】

前記家屋の床面に設けられた開口を更に備え、
前記開口を塞ぐための蓋部の対向する２辺の縁部が、各々隣接する大引柱の上に位置することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の空気調和システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は空気調和システムに関し、特に、地熱を利用した空気調和システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地熱を利用した各種の空気調和システムが提案されている。例えば、特許文献１には、先端を封止するとともに他端を開放した外管の中に、両端が開放された内管を遊嵌せしめた２重管構造の地中熱交換器を、外管の先端を下にして地中に埋入し、内管と外管の間に空気を流して地熱と熱交換させる空調機構が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−３０３６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら上述した特許文献１に記載の空調機構は、構造が複雑であり、既存の家屋等の地下に設けるには施工が難しい。また、用いる部材が一般的でないため高価である。また、２重管構造の内部は、点検やメンテナンス等が難しい。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、シンプルな構造で点検しやすく低価格な、地熱を利用した空気調和システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様の１つは、床下空間の底に打設されたコンクリート面を底面としつつその他の面を前記床下空間の形成部材とは異なる断熱材で囲われた上下に低い扁平空間を有し、前記断熱材の側面に前記扁平空間と外部とを連通する空気流入孔及び空気流出孔を有する、前記床下空間の中に設けられた熱交換室と、前記熱交換室において前記空気流入孔から前記空気流出孔へ至る経路の途中位置を仕切るように前記コンクリート面に接触配置され、前記空気流入孔から流入して前記空気流出孔に流出する空気が内部を流通するように配設された多孔性の熱交換部材と、一方の開口が、前記空気流出孔に対して取り付けられているダクトと、前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、を備える空気調和システムとしてある。

【0007】

また、本発明の他の態様の１つは、床下空間の底に打設されたコンクリート面を底面としつつその他の面を前記床下空間の形成部材とは異なる断熱材で囲われた上下に低い扁平空間を有し、前記断熱材の側面に前記扁平空間と外部とを連通する空気流入孔及び空気流出孔を有する、前記床下空間の中に設けられた熱交換室と、前記扁平空間において前記空気流入孔から前記空気流出孔へ至る経路の途中位置を仕切るように前記コンクリート面に接触配置され、前記空気流入孔から流入して前記空気流出孔に流出する空気が内部を流通するように配設された多孔性の熱交換部材と、地中に下部を埋設され、地上に露出した部分が前記熱交換部材に当接している杭と、一方の開口が、前記空気流出孔に対して取り付けられているダクトと、前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、を備える空気調和システムとしてある。

【0008】

また、本発明の他の態様の１つは、地中に下部を埋設された金属製の杭と、一方の開口側を、前記杭の地上に露出している部分を覆うように遊嵌してあるダクトと、前記ダクトの内部いずれかの位置に設けられ、前記ダクトの一方の開口から他方の開口へ向けて送風するための送風手段と、を備える空気調和システムとしてある。

【0009】

なお、上述した空気調和システムは、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本発明は前記空気調和システムを単一の装置として実現した空気調和装置として実現することも可能である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、シンプルな構造で点検しやすく低価格な、地熱を利用した空気調和システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】空気調和システムの第１実施形態を説明する図である。

【図2】空気調和システムの第１実施形態を説明する図である。

【図3】熱交換部の部分を拡大して示した図である。

【図4】接続部材の底面図である。

【図5】接続部材の側面図である。

【図6】接続部材と整流部の底面との関係を説明する模式的な図である。

【図7】空気調和システムの第２実施形態を説明する図である。

【図8】空気調和システムの第２実施形態における部材配置の一例を示す図である。

【図9】空気調和システムの第３実施形態を説明する図である。

【図10】開口の具体的な構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）空気調和システムの第１実施形態：
（２）空気調和システムの第２実施形態：
（３）空気調和システムの第３実施形態：
（４）まとめ：

【0013】

（１）空気調和システムの第１実施形態：
図１及び図２は、空気調和システムの第１実施形態を説明する図である。図１は、空気調和システムＳ１によって発生する空気の流れに沿って当該空気調和システムＳ１を上下に切断して示した模式的な概略図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ’切断面に沿って切断した断面を示す図である。

【0014】

空気調和システムＳ１は、家屋Ｈの床下空間Ｕに設けられた熱交換部１０により、温度を調整した空気を、ダクトを介して家屋Ｈの居住空間Ｌへ送り込むように構成されている。なお、ここで言うダクトは、後述のダクト１３、滞留空間２０、及びダクト３０を含む概念としてとらえることができる。また、空気調和システムＳ１は、熱交換部１０や、熱交換部１０とダクト３０の間に設けられた滞留部２０により、空気中に含まれる塵埃を減少させた空気を、ダクト３０を介して家屋Ｈの居住空間Ｌへ送り込むように構成されている。以下、空気調和システムＳ１の各部の具体的な構成について説明する。

【0015】

家屋Ｈは、屋外Ｏと床下空間Ｕとの間で空気が流入又は流出可能な通気口Ｕ１、メンテナンス者等が家屋Ｈの居住空間Ｌの側から床下空間Ｕに設置された熱交換部１０等にアクセスするための開口６０、及び、側げたの間に複数の踏面と蹴込みとを配置して構成された階段ＳＴを備える。また、床下空間Ｕの地面には、基礎コンクリートＣが打設してある。なお、通気口Ｕ１が設けられていない既存の家屋Ｈに空気調和システムＳ１を設ける場合は、施工時に通気口Ｕ１を新たに設けておくことが望ましい。

【0016】

なお、家屋Ｈや当該家屋Ｈの居住空間Ｌは、空気調和システムＳ１が空気を送り込む箇所の一例として挙げたものであり、空気調和システムＳ１を設置する対象は、人が居住する建物に限らず、その他の様々な建物とすることができる。また、階段ＳＴも、空気調和システムＳ１が空気を送り込む建物内の箇所の一例として挙げたものであり、既存の階段ＳＴを有さない家屋の場合は、壁面や床面等の他の箇所から空気を送出するように構成することもできる。

【0017】

熱交換部１０は、地熱と空気熱との熱交換を行うものであり、地中に下部を埋設された杭１１、多孔性の熱交換部材１２、ダクト１３、及び、断熱材１４を備える。

【0018】

杭１１は、少なくとも地盤や空気に比べて熱伝導率の高い材料で構成され、例えば、鉄等の金属を用いることができる。熱交換部材１２は、少なくとも地盤や空気に比べて熱伝導率の高い材料で構成され、例えば、スチールウールタワシ等の金属製の線材を用いることができる。なお、線材の太さは、熱伝導率が良好になるように適宜に選択されるものとする。その他、砂利や砂鉄も熱交換に用いることができる。

【0019】

図３は、図１における熱交換部１０の部分を拡大して示した図である。同図に示すように、杭１１は、地中に埋設されている埋設部１１ａと、地表よりも上に露出している露出部１１ｂを備える。埋設部１１ａや露出部１１ｂの長さは、施工される家屋Ｈの床下空間Ｕの高さ等の状況に応じて適宜に選択されるものであるが、埋設部１１ａについては、少なくとも基礎コンクリートＣの打設深さよりも深い位置まで延びて地盤Ｇに到達する長さとする。

【0020】

埋設部１１ａの長さをこのようにする理由は、地盤Ｇの地中温度Ｔｇは、地表に近いほど外気温Ｔａの変動等に影響されて変動しやすいが、深い箇所では変動が少なく、例えば１７℃等で安定しているためである。このため、埋設部１１ａの長さがより深い位置まで延びるほど、杭１１の温度は、外気温Ｔａに比べて、安定地中温度Ｔｇ０に近い温度に安定する。ただし、実際には、施工の作業負担やコストとのバランスを考えて、杭１１を深く埋め込み深さを適宜に選択することになる。

【0021】

なお、本明細書では、基礎コンクリートＣよりも深い部位を地盤Ｇと呼び、空気調和システムＳ１の設置場所における一定以上の深さの地中温度の平均温度を安定地中温度Ｔｇ０と呼ぶものとする。また、理想的には、安定地中温度Ｔｇ０とは、年間や一日を通して温度変動が無い深さの地中温度を指すものとする。

【0022】

杭１１の埋設部１１ａは、所望の地中温度Ｔｇの地盤に接する部位を除き、断熱材１４で覆うことにより地盤との間を断熱してある。例えば、埋設部１１ａのうち、基礎コンクリートＣと接する部位については、断熱材１４で覆いつつ埋設してあり、基礎コンクリートＣよりも深く埋設される部位については、直接に地盤と接触するように埋設してある。

【0023】

以上のように構成された熱交換部１０においては、杭１１は、露出部１１ｂに接触する空気の外気温Ｔａの影響も受けるものの、外気温Ｔａに比べて埋設部１１ａに接触する地面の地中温度Ｔｇに近い温度となる。すなわち、杭１１の露出部１１ｂにおける温度Ｔｘは、安定地中温度Ｔｇ０に近い温度となる。具体的には、日本であれば、杭１１の露出部１１ｂの温度Ｔｘは、冬には、地中温度Ｔｇが外気温Ｔａよりも高いため外気温Ｔａよりも高くなり、夏には、地中温度Ｔｇが外気温Ｔａよりも低いため外気温Ｔａよりも低くなる。

【0024】

杭１１の露出部１１ｂには、ダクト１３が接続されている。ダクト１３は、一方の開口１３ａに杭１１の露出部１１ｂの一部を遊嵌してあり、他方の開口１３ｂを滞留部２０に接続されている。ダクト１３の内径ｒ２は、杭１１の外径ｒ１よりも大きく、例えば、ダクト１３の内径が約１０ｃｍの場合、杭１１の外径は約８ｃｍとする。これにより、ダクト１３の開口１３ａに杭１１の露出部１１ｂを遊嵌したとき、ダクト１３と杭１１の間に隙間Ａｐ１が形成される。この隙間Ａｐ１は、杭１１の露出部１１ｂの周囲に均一に形成されることが望ましい。

【0025】

また、ダクト１３の開口１３ａに対する杭１１の露出部１１ｂの遊嵌長さｄ２は、露出部１１ｂの長さをｄ１とすると、開口１３ａと地表の間に長さｄ３の隙間Ａｐ２が残るように設計される。これにより、外部の空気は、この隙間Ａｐ２を介して開口１３ａへ流入可能となり、開口１３ａへ流入した空気は、隙間Ａｐ１を通ってダクト１３の内部へ流入することができる。

【0026】

隙間Ａｐ１には、熱交換部材１２が介挿されている。この熱交換部材１２は、杭１１との間で熱を伝達し合うことにより、外気温Ｔａに比べて安定地中温度Ｔｇ０に近い温度となる。熱交換部材１２は、上述したように熱伝導率の高い素材であり、同じく熱伝導率の高い部材である杭１１と接触することにより、互いに高い熱伝達率で熱を伝達し合うからである。

【0027】

そして、空気が隙間Ａｐ１を通過する際に、露出部１１ｂ及び熱交換部材１２と接することにより熱交換が行われ、熱交換部材１２の中を通過してダクト内部に流入する空気は、外気温Ｔａに比べて地中温度Ｔｇに近い温度になる。

【0028】

また、熱交換部材１２は、空気との接触面積が広い多孔性の部材を用いてあるため、隙間Ａｐ１を通過する空気と熱交換部材１２との熱効交換効率が向上し、開口１３ａからダクト１３内へ流入した空気は、より地中温度Ｔｇに近い温度に調整される。具体的には、冬であればより暖くなるように調整され、夏であればより冷えるように調整される。このようにして、温度を調整された空気は、ダクト１３から滞留部２０へ流入する。

【0029】

滞留部２０は、ダクト１３やダクト３０との接続箇所を除くと、断熱材で囲われた略密閉された空間を有する。滞留部２０を囲う断熱材は、例えば、一般建築材として用いられる断熱材としての高質スチレンフォームが用いられる。滞留部２０には、熱交換部１０のダクト１３の開口１３ｂに接続される開口２１と、ダクト３０の空気流入口３１に接続部材３３を介して接続される開口２２が形成されている。

【0030】

滞留部２０は、ダクト１３やダクト３０に比べて空気の流路断面積が大きくなっており、空気調和システムＳ１の外部からダクト１３に流入して熱交換した空気を居住空間Ｌへ供給する前に一時的に滞留させる。このため、ダクト１３から滞留部２０へ流入した空気は、滞留部２０の中では流速が大幅に低下し、空気中に混入した塵や埃等は、滞留部２０で沈降して堆積しやすくなる。これにより、ダクト１３へ流出して家屋Ｈ内に供給される空気の中から塵埃を減少することができる。なお、滞留部２０には、埃等を除去するフィルタ等を設けて、塵埃の除去効率を向上してもよい。

【0031】

滞留部２０の開口２２に接続されるダクト３０は、滞留部２０と家屋Ｈの居住空間Ｌの階段ＳＴの下に形成されるボックス状部としての整流部５０との間を連通しており、滞留部２０の開口２２に接続される空気流入口３１、開口２２と空気流入口３１の間の接続に用いられる接続部材３３、整流部５０に接続される空気流出口３２、及び、空気流出口３２と整流部５０との接続に用いられる接続部材３４、を備える。また、ダクト３０内の途中位置としての接続部材３３の内部には、送風手段としてのファン４０が配設されている。

【0032】

ファン４０は、空気調和システムＳ１内に空気流を発生させる送風手段であり、ダクト３０の空気流入口３１から空気流出口３２へ空気を流す方向に送風する。家屋Ｈ内の所定箇所には、このファン４０の動作を制御するコントローラ（不図示）が設けてあり、このコントローラを操作によりファン４０のオン／オフを制御したりファン４０の回転数を変更したりすることができる。むろん、コントローラを設けず、ファン４０は常時回転させてもよい。なお、ファン４０を設ける位置は、接続部材３４の内部に限らず、ダクト３０やダクト１３の内部であれば、他の部位に設けてもよい。

【0033】

接続部材３３は、円筒部の一方の開口に円盤状のフランジを設けたハット型であり、滞留部２０の開口２２側の内壁側にフランジを密接させつつ開口２２の外側に円筒部の一部を露出させた状態で、例えば、開口２２と円筒部の間に保温性の充填材を充填することにより、滞留部２０に固定されている。円筒部の外径は、開口２２の径及びダクト３０の空気流入口３１の内径に略一致しており、この円筒部の露出部分にダクト３０の空気流入口３１を接続することにより、滞留部２０とダクト３０とが連通連接される。

【0034】

図４は、接続部材３４の底面図であり、図５は、接続部材３４の側面図である。接続部材３４は、円筒部３４ｂの一方の開口の縁に略矩形のフランジ部３４ａを設けたハット型であり、円筒部３４ｂとフランジ部３４ａの角部に突起３４ｃがフランジ部３４ａの各辺に対応して１つずつ形成されている。円筒部３４ｂは、略矩形のフランジ部３４ａの略中央に配されている。

【0035】

接続部材３４は、整流部５０の開口５２側の内壁側にフランジ部３４ａを密接させつつ円筒部３４ｂの一部を開口５２から整流部５０の外側に露出させた状態で、例えば、開口５２と円筒部３４ｂの間に保温性の充填材を充填することにより、整流部５０に固定される。円筒部３４ｂの外径は、ダクト３０の空気流出口３２の内径に略一致しており、整流部５０に対して固定された円筒部３４ｂの露出部分にダクト３０の空気流出口３２を接続することにより、整流部５０とダクト３０とが連通連接される。

【0036】

家屋Ｈの居住空間Ｌには階段ＳＴがあり、その何れかの踏面の下に、整流部５０が設けてある。なお、図１では、階段ＳＴの一段目の踏面ＳＴ１ａの下に整流部５０を設けた状態を示してあるが、整流部５０の設置箇所は、２段目やその他の段の下であってもよい。整流部５０は、後述の通気構造５１や開口５２を除くと、例えば、整流部５０自体を断熱材で形成したり、周囲を断熱材で覆ったりすることにより、外部と断熱してある。

【0037】

図６は、接続部材３４と整流部５０の底面との関係を説明する模式的な図である。同図は、接続部材３４を整流部５０に取り付けた状態の整流部５０の内底面を、整流部５０の内部側から見て示してある。同図に示すように、整流部５０の底面は略矩形であり、整流部５０の底面の略中央部には、矩形の開口５２が形成されている。

【0038】

このため、ダクト３０を挿通させるために床面Ｆに形成される孔の位置ズレに対応して、接続部材３４の位置を適切な位置に変えることが可能となる。

【0039】

また、接続部材３４のフランジ部３４ａは、矩形（図６では略正方形）としてある。そして、整流部５０や接続部材３４は、次の関係を有するように形成されている。すなわち、整流部５０の底面や開口５２のサイズと接続部材３４のサイズの間には、フランジ部３４ａの辺３４ａ１が整流部５０の辺５０１に接したり円筒部３４ｂの側面が開口５２の辺５２１に接したりした状態で、辺３４ａ１の対辺である辺３４ａ２が開口５２の辺５２２よりも整流部５０の辺５０２寄りに位置するように形成されている。また、辺３４ａ３が整流部５０の辺５０３に接したり円筒部３４ｂの側面が開口５２の辺５２３に接したりした状態で、辺３４ａ３の対辺である辺３４ａ４が開口５２の辺５２４よりも整流部５０の辺５０４寄りに位置するように形成されている。これにより、接続部材３４が開口５２によって移動を規制される範囲内で変位可能としつつも、接続部材３４が開口５２を確実に閉塞することができる。

【0040】

また、接続部材３４のフランジ部３４ａと円筒部３４ｂの外側面との間の角部には、円筒の長さ方向に延びる突起が形成されている。これにより、接続部材３４の円筒部３４ｂの周面に充填材を充填して接続部材３４を固定する際に、突起と充填材とが係合して接続部材３４が安定的に固定される。

【0041】

図１に戻り説明を続ける。整流部５０の蹴込みＳＴ１ｂの側の側面には、整流部５０の内部を外部から視覚的に覆い隠しつつ、整流部５０の内外を通気可能とする通気構造５１が形成してある。通気構造は、例えば、スリット構造とすることができる。なお、蹴込みＳＴ１ｂに蹴込み板がある場合は、この蹴込み板については、取り外すか、整流部５０と当接する部分に開口を設けるか、もしくは、通気可能なようにスリット構造を形成しておく。

【0042】

これにより、ファン４０から整流部５０へ向けて上向きに送風された空気は、その送風方向を蹴込みＳＴ１ｂへ向かう方向に変換され、階段ＳＴの蹴込みＳＴ１ｂから居住空間Ｌへ向けて緩やかに送出されることになる。よって、ファン４０が直接に空気を居住空間へ送風する場合に比べて風力が低下され、居住者に不快感を与えることなく、均一な風速で緩やかに空気を居住空間Ｌへ送り込むことが出来る。

【0043】

また、空気調和システムＳ１のうち、熱交換部１０や滞留部２０は、居住空間Ｌの床面Ｆに設けられた開口６０の下に配設されている。開口６０には、蓋部材又は扉が取り付けてあり、開口６０を開閉可能になっている。これにより、空気調和システムＳ１を家屋Ｈに設置する施工業者にとって施工が容易となり、また、空気調和システムＳ１の点検やメンテナンスを行う際も作業が容易になる。なお、床面Ｆに開口６０が予め形成されていない家屋Ｈについては、空気調和システムＳ１の施工時に、新たに開口６０を設けることが望ましい。

【0044】

ここで、開口６０の具体的な一例について説明する。図１０は、開口６０の具体的な構成の一例を示す図である。図１０において、（ａ）は開口６０を通る位置で上下に切断した状態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は大引柱や補強材と開口６０を覆う蓋の位置関係を示す上から見た透し図である。

【0045】

図１０に示すように、家屋Ｈの床Ｆは、大引柱６０１，６０２の上に補強合板６０４を載置し、その上に必要に応じて畳６０６などを敷設して形成される。大引柱６０１，６０２は、一階部分の床を支える土台６０７の間に一定間隔（一般的に、９００ｍｍ〜１０００ｍｍ）で取り付けられる横架材である。また、これら大引柱６０１，６０２を補強する補強材（根太等）６０３ａ、６０３ｂ等が、必要に応じて、大引柱６０１，６０２に直交する方向に適宜の間隔で横架される。

【0046】

開口６０は、床Ｆの所定範囲に補強合板６０４の非敷設箇所Ｈを設けることにより形成される。図１０では、この非敷設箇所Ｈを略矩形とし、その矩形の対向する辺Ｈ１，Ｈ２については、辺Ｈ１が大引柱６０１の上面において幅方向の途中に位置し、辺Ｈ２が大引柱６０１に隣接する大引柱６０２の上面において幅方向の途中に位置するように形成されている。そして、開口６０の蓋部６１０は、この非敷設箇所Ｈの形状と略一致する形状としてある。これにより、蓋部６１０は、辺Ｈ１の側の縁部が大引柱６０１の上面に載置され、辺Ｈ２の側の縁部が大引柱６０２の上面に載置される。

【0047】

また、非敷設箇所Ｈの他の対向する辺Ｈ３，Ｈ４については、辺Ｈ３が補強材６０３ａの幅方向の上面において途中に位置し、辺Ｈ４が補強材６０３ａに隣接する補強材６０３ｂの幅方向の上面において途中に位置するように形成されている。これにより、蓋部６１０は、辺Ｈ３の側の縁部が補強材６０３ａの上面に載置され、辺Ｈ４の側の縁部が補強材６０３ｂの上面に載置される。

【0048】

以上のようにして形成される開口は、従来の一般的な家屋における床下に続く開口に比べてやや大きいものとなる。従って、既存の家屋に、本実施形態の空気調和システムを設けたりメンテナンスを行ったりする際の作業性が向上する。

【0049】

また、従来の家屋における床下に続く開口は、大引柱の間隔より幅狭なものが一般的であったため、開口の縁部に蓋部を支持する専用の枠材を別途に用意する必要であった。これに対し、上述した開口６０は、大引柱や補強材によって蓋部を支持する構造を採用しているため、このような専用の枠材が不要であり、設置の容易化及び設置費用の低価格化を実現できる。また、畳６０６の下に開口を形成すれば、開口６０や蓋部６１０が隠蔽されるため美観を損なうこともない。

【0050】

以上説明した空気調和システムＳ１によれば、シンプルな構造で、外気温Ｔａよりも地中温度Ｔｇに近い温度の空気を、家屋内に送風することが出来る。また、塵埃を減少してから居住空間へ空気を送り込むため、居住空間が汚れにくい。この塵埃を減少させるための滞留部もシンプルな構造で実現できる。さらに、特殊な部材を用いずに実現可能であるため、低価格で実現することが出来る。また、施工や点検、メンテナンスが容易である。

【0051】

（２）空気調和システムの第２実施形態：
図７は、空気調和システムの第２実施形態を説明する図である。同図に示す空気調和システムＳ２は、地熱を用いて温度を調整した空気を、家屋Ｈの居住空間Ｌへ送り込むようになっている。なお、家屋Ｈの構成については、第１実施形態と同様であるため、以下では説明を省略する。

【0052】

同図において空気調和システムＳ２は、地熱と空気熱との熱交換を行うための熱交換室１１０、外部から吸引して熱交換した空気を家屋Ｈの居住空間Ｌに送り込むためのダクト１３０、及び、空気調和システムＳ２内に空気流を発生させるためのファン１４０を備える。ファン１４０が発生した空気流は、熱交換室１１０及びダクト１３０の中を流れる。

【0053】

熱交換室１１０は、地中に下部を埋設された杭１１１、多孔性の熱交換部材１１２、及び、断熱材により形成された熱交換室１１３を備える。杭１１１は、熱伝導率の高い素材で構成され、例えば、鉄等の金属製とする。熱交換部材１１２は、多孔性の素材で構成され、例えば、熱伝導率の高い金属製の線材（例えば、スチールウールタワシ等）、砂利、又は、砂鉄を用いることが出来る。熱交換室１１３を形成する断熱材は、例えば、一般建築材として用いられる断熱材である硬質スチレンフォームを用いることが出来る。

【0054】

杭１１１は、地中に埋設されている埋設部１１１ａと、地表に露出している露出部１１１ｂを備える。埋設部１１１ａや露出部１１１ｂの長さは、設計や施工される家屋Ｈの状況に応じて適宜に選択されるものであるが、埋設部１１１ａについては、上述した第１実施形態と同様、基礎コンクリートの打設深さよりも深い位置まで延びる長さであることが望ましい。一方、露出部１１１ｂは必ずしも形成される必要は無く、少なくとも杭１１１の頭頂面が地表とほぼ同一平面上にある程度の長さを有すればよい。

【0055】

また、杭１１１の埋設部１１１ａは、上述した第１実施形態に係る空気調和システムＳ１の場合と同様に、所望の地中温度Ｔｇの地盤に接する部位を除き、断熱材１１７で覆うことにより地盤との間を断熱してある。

【0056】

床下空間Ｕにおいて、埋設された杭１１１の周囲には、上下に低い扁平空間を有した熱交換室１１３が形成されている。この熱交換室１１３は、底面が杭１１１の埋設された基礎コンクリートＣの面で構成され、上面と側面が断熱材で形成されている。熱交換室１１３の上面と側面を形成する断熱材には、硬質スチレンフォーム等の一般建築材として用いられる断熱材を用いることが出来る。熱交換室１１３を形成する断熱材とコンクリート面は、アンカーボルト等を用いて互いに密着固定されている。

【0057】

熱交換室１１３には、断熱材で構成された側面を、内外を貫通する空気流入孔１１４と空気流出孔１１５が形成されている。これら空気流入孔１１４と空気流入孔１１５の途中位置には、上述した熱交換部材１１２が扁平空間を仕切るように配置されている。これにより、空気流入孔１１４から流入して空気流入孔１１５から流出する空気は、必ず、熱交換部材１１２の中を通過して熱交換されることになる。

【0058】

また、熱交換部材１１２は、上述した杭１１１と接触配置されており、第１実施形態において説明したように、熱交換部材１１２の温度は外気温Ｔａに比べて杭１１１の埋設部１１１ａの周囲の地盤の地中温度Ｔｇに近い温度になる。このため、熱交換部材１１２を通過した空気は、外気温Ｔａに比べて地中温度Ｔｇに近い温度に調整されることになる。なお、杭１１１の数は特に限定されるものではなく、熱交換部材１１２の配置面積に応じて、１本以上の数を適宜に選択可能である。

【0059】

また、空気流入孔１１４には、所定のフィルタを配設することができる。所定のフィルタとしては、空気調和システムＳ２が配置される環境に応じて、空気中の埃やゴミを除去するフィルタや臭いを除去するフィルタ等、様々なフィルタを適宜に採用可能である。これにより、空気調和システムＳ２が居住空間へ送り込む空気から不要なものを除去することが出来る。

【0060】

また、空気流出孔１１５には、上述した第１実施形態に係る接続部材３３と同様のハット型の接続部材１３３を用いてダクト１３０の開口１３１が接続されている。また、ダクト１３０の開口１３２は、上述した第１実施形態に係る整流部５０と同様の整流部１５０の下面に、接続部材３４と同様の接続部材１３４を用いて接続されている。

【0061】

接続部材１３４の内部には、ファン１４０が設けてあり、ファン１４０が回転すると、開口１３１から開口１３２へ向かう方向へ空気流が発生する。これにより、熱交換室１１３で熱交換された空気が、ダクト１３０を通って整流部１５０の側面に形成された通気構造から居住空間Ｌへ送出される。

【0062】

なお、熱交換室１１０を構成する各部の配置は、様々に変更可能であり、例えば、図８に示す配置が例示される。

【0063】

また、図８に示す例では、熱交換室１１０の上面の略中央に１つの空気流出孔１１５を形成し、この空気流出孔１１５を囲繞するように熱交換室１１０の中に熱交換部材１１２をリング状に配置し、その熱交換部材１１２の更に周囲の熱交換室１１０の上面に、同心円状に複数の空気流入孔１１４を形成してある。この図９に示す例でも、空気流入孔１１４から流入して空気流出孔１１５から流出する空気は、必ず、熱交換部材１１２の中を通過することになる。なお、空気流入孔１１４と熱交換部材１１２と空気流出孔１１５との位置関係は、空気流入孔１１４から流入して空気が空気流出孔１１５から流出する空気が熱交換部材１１２の中を通過しさえすれば、様々に変更可能であることは言うまでもない。

【0064】

その他、熱交換室１１０には、コンクリート面に排水孔１１６を設けてもよい。このとき、基礎コンクリートＣに、排水孔１１６に向けて緩やかな傾斜を付けておくとなお好適である。これにより、仮に、空気中の水分凝結等の理由で熱交換室１１０の内底面に水が貯まっても、排水孔１１６に流れ込むため、カビの発生が防止され、熱交換室１１０を清潔に保ち、ひいては、居住空間へ送りこむ空気を清潔なものとすることが出来る。

【0065】

以上説明した空気調和システムＳ２によれば、第１実施形態に係る空気調和システムＳ１よりも更にシンプルな構造で、外気温Ｔａよりも地中温度Ｔｇに近い温度の空気を、家屋内に送風することが出来る。すなわち、第１実施形態に係るダクト１３に相当する構成が不要であり、また、杭１１１の長さも第１実施形態の杭１１に比べて短くできるため、特殊な部材を用いずに低価格で実現することが出来る。また、施工や点検、メンテナンスが容易である。

【0066】

（３）空気調和システムの第３実施形態：
図９は、空気調和システムの第３実施形態を説明する図である。同図に示す空気調和システムＳ３は、杭１１１や断熱材１１７を備えない点で、上述した空気調和システムＳ２と相違し、その他の点では、空気調和システムＳ２と同じであるため、空気調和システムＳ２と同じ符号を用いて説明する。

【0067】

この空気調和システムＳ３のように杭１１１を備えない場合には、熱交換部材１１２は、基礎コンクリートＣの温度付近に温度調整される。ここで、基礎コンクリートＣの温度Ｔｃも、外気温Ｔａに比べれば、十分に安定地中温度Ｔｇ０に近いためである。従って、熱交換部材１１２を通過した空気は、夏には涼しくなるように調整され、冬には暖かくなるように調整される。なお、この図９に示すような基礎コンクリートＣを介した熱交換は、上述した第２実施形態に係る図７に示す空気調和システムにおいても実質的に行われているものである。

【0068】

以上説明した第３実施形態に係る空気調和システムＳ３によれば、第２実施形態に係る空気調和システムＳ２に比べて、杭をコンクリート及び地盤へ埋設するための作業工程が不要となるため、上述した第２実施形態に係る空気調和システムＳ２に比べて施工しやすく、施工費用を低価格にすることが可能であり、また、杭や断熱材が不要であるため、材料費を抑えることが出来る。

【0069】

（４）まとめ：
以上説明したように、第１実施形態に係る空気調和システムＳ１は、地中に下部を埋設された金属製の杭１１と、一方の開口１３ａが、杭１１の露出部１１ｂの外側面との間に所定間隔ｄ４の隙間を空けた状態で、杭１１の露出部１１ｂに対して取り付けられているダクト１３と、ダクト１３と連通しているダクト３０の内部いずれかの位置に設けられ、ダクト３０の空気流入口３１から空気流出口３２へ向けて送風するためのファン４０と、を備えている。これにより、地盤と空気との間で、安価かつ効率的に熱交換を行い、地盤温度に近い温度に調整された空気をダクト３０の空気流出口３２から送出することが出来る。

【0070】

また、第２実施形態に係る空気調和システムＳ２や第３実施形態に係る空気調和システムＳ３は、基礎コンクリートＣの上面を底面としつつその他の面を断熱材で囲われた上下に低い扁平空間を有し、前記扁平空間と外部とを連通する空気流入孔１１４及び空気流入孔１１５を断熱材で形成された側面に有する熱交換室と、前記扁平空間において空気流入孔１１４から空気流入孔１１５へ至る経路の途中位置に配設された通気性の熱交換部材１１２と、一方の開口が、空気流入孔１１５に対して取り付けられているダクト１３０と、ダクト１３０の内部いずれかの位置に設けられ、ダクト１３０の開口１３１から開口１３２へ向けて送風するためのファン１４０と、を備える。これにより、地盤と空気との間で、安価かつ効率的に熱交換を行い、地盤温度に近い温度に調整された空気をダクト１３０の開口１３２から送出することが出来る。

【0071】

なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

【符号の説明】

【0072】

１０…熱交換部、１１…杭、１１ａ…埋設部、１１ｂ…露出部、１２…熱交換部材、１３…ダクト、１３ａ…開口、１３ｂ…開口、１４…断熱材、２０…滞留部、２１…開口、２２…開口、３０…ダクト、３１…空気流入口、３２…空気流出口、３３…接続部材、３４…接続部材、３４ａ…フランジ部、３４ｂ…円筒部、３４ｂ…円筒部、３４ｃ…突起、３４ａ１…辺、３４ａ２…辺、４０…ファン、５０…整流部、５１…通気構造、５２…開口、６０…開口、１１０…熱交換室、１１１…杭、１１１ａ…埋設部、１１１ｂ…露出部、１１２…熱交換部材、１１３…熱交換室、１１４…空気流入孔、１１５…空気流出孔、１１６…排水孔、１１７…断熱材、１３０…ダクト、１３１…開口、１３２…開口、１３３…接続部材、１３４…接続部材、１４０…ファン、１５０…整流部、５０１…辺、５０２…辺、５２１…辺、５２２…辺、５２３…辺、５２４…辺、Ｃ…基礎コンクリート、Ｆ…床面、Ｇ…地盤、Ｈ…家屋、Ｏ…屋外、Ｓ１…空気調和システム、Ｓ２…空気調和システム、Ｓ３…空気調和システム、ＳＴ…階段、ＳＴ１ａ…踏面、ＳＴ１ｂ…蹴込み、Ｔａ…外気温、Ｔｃ…温度、Ｔｇ…地中温度、Ｔｘ…温度、Ｔｇ０…安定地中温度、Ｕ…床下、Ｕ１…通気口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】