蓄熱空調システム
【課題】家屋の下の土壌を蓄熱層及び蓄冷層とし、当該蓄熱層に保存した熱（暖気、冷気）を使用した空調システムを提供する。
【解決手段】地中に設置された蓄熱交換層２５及び／又は蓄冷交換層７５と、地中の土壌からなる蓄熱層２１及び／又は蓄冷層７１を有し、蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、蓄熱層及び／又は蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存し、蓄熱層は暖気を冷気に熱交換し、蓄冷層は冷気を暖気に熱交換し、熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出して、家屋の冷暖房に利用する。
【解決手段】地中に設置された蓄熱交換層２５及び／又は蓄冷交換層７５と、地中の土壌からなる蓄熱層２１及び／又は蓄冷層７１を有し、蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、蓄熱層及び／又は蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存し、蓄熱層は暖気を冷気に熱交換し、蓄冷層は冷気を暖気に熱交換し、熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出して、家屋の冷暖房に利用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気の温度を蓄熱及び蓄冷することによって、季節に応じて建築物を冷暖房する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高気密高断熱構造の建物について、床下の構造を使用して、冷暖房をするものとして、
特許文献１及び特許文献２が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、貯水タンクと、貯温水タンクを地中に埋設し、両タンク内に、外気取入口から各室の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、給気パイプに設けた開閉バルブを操作する事によって、外気と水／温水とが熱交換を行い、夏季においては、冬季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、暑い外気を冷やして各室に給気し冷風運転を行うことが出来き、また、冬季においては、夏季の暑い外気で温めておいた貯水タンクの弱温水の中を、冷たい外気を暖め、さらに、太陽熱温水器により温められた貯温水タンク内の熱交換パイプを経由させて、温風を各室に送り込むことが可能となる、地中熱と太陽エネルギーを利用した冷暖房システムが開示されている。
【０００４】
特許文献２は、家屋の外壁及び屋根が断熱材で形成してある家屋の地熱利用の冷暖房装置についての発明が開示されている。家屋の近傍乃至真下に軸線が垂直にして地中に埋設してある鋼管杭の中に第１冷媒液が蓄えてあり、この鋼管杭中に熱伝導体よりなる密閉型の第１熱交換体が沈設してあり、他方前記鋼管杭に支持されたベタ基礎コンクリート層の表層中には不錆材よりなる密閉型の第２熱交換体が埋設してあり、前記第１及び第２の熱交換体は適宜のパイプ及び送水ポンプを介して循環液路が形成してあり、これら循環液路には第２の冷熱媒液が液張りしてあり、前記第２の熱交換体を含むベタ基礎コンクリート層が少なくとも蓄熱層としてあり、床下空間は外気遮断型空間としてあり、この床下空間と負荷部たる家屋内とは循環空気路で連通している熱利用家屋冷暖房装置である。
【０００５】
前記鋼管杭中に第１冷熱媒液及び第２の冷熱媒液は概ね地中温度となっており、夏季は、冷房すべき上部の部屋の温度が高い時に前記液体循環ポンプを運転すると、ベタ基礎コンクリート層中の第２熱交換体も冷却されて、熱容量の大きいベタ基礎コンクリート層も次第にゆっくりと冷却されこの冷却されたベタ基礎コンクリート層によって、これと床材及びこれらと外壁周面で囲まれた空間の空気も冷却される。次に空気循環ファンを運転することによって、床下の空間の冷却された空気は部屋を冷房し、再び床下の空間に戻り、再度冷却され循環する。また、外気温が高いとき、及び鋼管杭の外周の地下水が低いときは、冷房すべき部屋の温度が幾分低下する。冬季或いは寒冷地においては、地中熱は外気温より充分に高いから、前記液体循環ポンプを運転することによって、ベタ基礎コンクリート層の温度は地中温度近くまでゆっくりと上昇し、前記空間の空気温度を温め自然対流若しくは空気ファンを運転することによって、部屋を暖房する、地中熱利用家屋冷暖房装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８５３２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は貯水タンク及び貯温タンクを地中に埋設し、特許文献２に記載の発明は、垂直に鋼管杭、第一熱交換体、及び第二熱交換体を地中に埋設している。これらの構造物は、設置までに、地中深く器具を埋め込むこと、コンクリートの乾燥に時間掛かることや、建設コスト高となる。また、家屋の下に埋設されるため、故障等の修理の際には、家屋の床下を発掘する等、大規模な工事、時間、コスト等が掛かる。また、撤去時の作業の困難さや、器具が再利用することができない等の問題を有している。
【０００８】
そこで本発明では、大規模な装置を使用せずに、家屋の下の土壌を蓄熱層及び蓄冷層としみなし、当該蓄熱層に保存した熱（暖気、冷気）を使用するものであって、夏季は冬季に蓄えた冷気によって家屋を冷却し、冬季は夏季に蓄えた暖気によって家屋を暖房する、蓄熱を使用した空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、地中に設置された蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層と、地中の土壌からなる蓄熱層及び／又は蓄冷層を有し、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は前記気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層は前記暖気を冷気に熱交換し、及び／又は前記蓄冷層は前記冷気を暖気に熱交換し、前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記気体供給手段は、ダクト及びファンを有し、暖気及び／又は冷気をファンの動作によってダクトを経由させて、蓄熱層及び／又は前記蓄冷層に強制的に送風することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【００１２】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は、鋼管、山砂、及び砕石からなり、多層構造を構成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄熱層への蓄熱は、冬季以外の前記暖気が３０度以上の場合に行われ、前記蓄熱層にて冷気を暖気へ熱変換する場合は、冬季に行われることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄冷層への蓄冷は、夏季以外の前記冷気が１０度以下の場合に行われ、前記蓄冷層にて暖気を冷気へ熱変換する場合は、夏季に行われることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、建築物の上部に設置され、空気が流動する通気層を備える集熱体と、地中に前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層と、前記気体供給手段とを有する建築物であって、前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を冷暖房に使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、屋外の空気を集熱体（集熱板）で暖め（暖気）、家屋に設置したファンを動作させ、暖気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、前記蓄熱交換層で前記暖気の熱と蓄熱層の熱を交換し、暖気を地中の前記蓄熱層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーは太陽熱及びファンの駆動に掛かる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１７】
また、前記蓄熱層に蓄えた熱を、冬季に家屋に設置したファンを動作させ、屋外の冷たい空気（冷気）をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、蓄熱交換層で前記蓄えた熱と冷気を熱交換して暖め、その暖気を家屋内に流入させることで、家屋内を暖房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄熱及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１８】
冬季は、屋外の冷気を、家外に設置したファンを動作させてダクトに流入させ、ダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷交換層で前記冷気と蓄冷層の熱を交換し、冷気を地中の蓄冷層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーはファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１９】
また、前記蓄冷層に蓄えた冷気を、夏季の暑い外気（暑気）を家屋に設置したファンを動作させてダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷層で前記蓄えた冷気と暑気を熱交換して暑気を冷却し、その冷却を家屋内に流入させることで、家屋内を冷房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄冷及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００２０】
また、前記蓄熱層は通常の家屋、マンション及びビル等の建築物を構築することができる土壌で有れば熱を蓄えることができる。また、蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、熱交換率の良い鋼管、山砂、及び砕石から成り、設置が容易であり、材料費、建築コストも抑えることができる。解体後も資材を他に転用することができる。
【００２１】
また、地蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、取り壊しが容易であり、解体後も資材を他に転用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る蓄熱空調システムの第１の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の集熱板を示す断面図、図２（Ｂ）は集熱板の正面図である。
【図３】蓄熱層の地中温度を示すグラフである。
【図４】蓄冷層の地中温度を示すグラフである。
【図５】本発明に係る蓄熱空調システムの第２の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５の第２集熱板を示す断面図、図６（Ｂ）は第２集熱板の正面図である。
【図７】本発明に係る蓄熱空調システムの第３の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図８】第３集熱体の構成を示す図であり、図８（Ａ）は、第３集熱体の正面図、図８（Ｂ）は、第３集熱体の右側面図、図８（Ｃ）は、（Ａ）に示す図から上板を除いて示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００２４】
［第一の実施例］
図１は、本発明に係る蓄熱空調システムの第１の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。図２（Ａ）は図１の集熱板を示す断面図、図２（Ｂ）は集熱板の正面図である。
【００２５】
家屋１０は、基礎１１と、基礎１１上に設けられた床１４と、下階空間を構成する一階空間１７と、上階空間を構成する二階空間１８及び小屋裏空間１９とを有する。屋根１３は、山形形状の切妻または寄せ棟形式に構成され、この屋根１３の下方に、上記小屋裏空間１９が設けられる。この小屋裏空間１９は二階空間１８に連通されている。また、一階空間１７及び二階空間１８は、仕切壁（図示せず）によってそれぞれ複数の部屋に仕切ってもよい。
【００２６】
家屋１０の基礎１１（本実施形態ではベタ基礎）には換気口が設けられておらず、その外部の側面には、押出法ポリスチレンフォーム等の断熱材１５が貼着され、前記断熱材１５は地中約１ｍ深くまで当該基礎１１の側面を覆って、この基礎１１が地表面付近の水平方向の熱の影響を受けないように配慮されている。また、基礎１１と床１４の間には断熱材を設置しないため、後述するように、蓄熱の熱が基礎を伝導し、家屋１０内を暖めることができる。なお、家屋１０は、一戸建てやアパート、ビル、マンション等の建築物でもよい。
【００２７】
また、家屋１０は、一階空間１７及び二階空間１８等の床上空間１６を冷暖房するため、蓄熱システム３０及び蓄冷システム６０を有する。
【００２８】
蓄熱システム３０は、家屋１０の上部に設置されて、空気が流動する通気層３１を備える屋根１３（南側屋根面１３Ａ及び北側屋根面１３Ｂ）と、集熱体４０としての南側屋根面１３Ａの通気層３１と、気体供給手段としての第一ファン３４を連通する第一ダクト３３ａと、第一ファン３４と蓄熱交換層２５とを連通する第二ダクト３３ｂと、地中に設置された蓄熱交換層２５と、蓄熱層２１と、蓄熱交換層２５から一階空間１７に設置されたダクト切替機３７とを連通する第三ダクト３６と、ダクト切替機３７から一階空間１７に連通し、空気を一階空間１７に排出する室内用暖気ダクト３８と、ダクト切替機３７から家屋１０の外へ連通する排気用暖気ダクト３９とから構成される。
【００２９】
上記第一ダクト３３ａは、上流端のダクト流入口３２が南側屋根面１３Ａの通気層３１内に開口され、第一ファン３４が動作することによって、ダクト流入口３２から、空気が第一ダクト３３ａに流入し、第一ダクト３３ａに連接された第二ダクト３３ｂにそのまま送風される。
【００３０】
第二ダクト３３ｂの他端は、家屋１０の基礎１１の下面に埋設された蓄熱交換層２５に連接している。第二ダクト３３ｂに流入した空気は、蓄熱交換層２５に設置された鋼管２２に流入する。
【００３１】
また、第二ダクト３３ｂから蓄熱交換層２５に流入した前記空気を排出するために、蓄熱交換層２５に連接して、鉛直方向の地上に向かって、第三ダクト３６が設置されている。第三ダクト３６は地上側先端部に、送風を２方向に切り替える、ダクト切替機３７を連接する。
【００３２】
ダクト切替機３７は、一端に送風を家屋１０内に送風するための室内用暖気ダクト３８及び、送風を野外に排出する為の排気用暖気ダクト３９が連接される。ダクト切替機３７は自動又は手動で切替え、ダクト切替機３７からの送風が、室内用暖気ダクト３８又は排気用暖気ダクト３９に流れるようにする。室内用暖気ダクト３８は、暖気を家屋１０内に送風し、一階空間１７及び二階空間１８を暖房する。暖気は下から上へ上昇するため、室内用暖気ダクト３８は一階空間１７に設置することが望ましい。
【００３３】
また、前記気体供給手段を構成する、第一ダクト３３ａ、第二ダクト３３ｂ、第三ダクト３６、室内用暖気ダクト３８及び排気用暖気ダクト３９は、内部に暖気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材で被覆する。
【００３４】
蓄熱交換層２５は、鋼管２２、山砂２３、及び砕石２４から成り、家屋１０の基礎１１の下面と蓄熱層２１の上面の間に、家屋１０の底面と平行に設置される。蓄熱交換層２５の範囲は基礎１１と同等以下の面積であれば良く、蓄熱層２１との接地面積大きいほど熱交換の効率が上がる。
【００３５】
蓄熱交換層２５は、まず、蓄熱層２１の上面に砕石２４を敷き詰めて層を作り、前記砕石層の上側に鋼管２２を等間隔に蛇行して折り返して配置する。鋼管２２を蛇行させることで、蓄熱交換層２５内での鋼管２２の総延長をなるべく長くするようにし、鋼管２２の表面積を増やして、熱交換の効率を向上させる。鋼管２２の隙間を山砂２３で埋め、鋼管２２を固定すると共に、熱交換の媒体とする。鋼管２２は熱伝導率の良い金属（炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等）を用いるのが好適である。そして、山砂２３の上面に再び砕石２４を敷き詰めて層を作ることで、蓄熱交換層２５が構成される。
【００３６】
蓄熱層２１は、家屋１０を建設するための一般的な地面をそのまま使用することができる。一般的な家屋やビル等が建設可能な地面の土壌等であれば、特別な加工や機器の設置は不要であり、その土壌をそのまま蓄熱層２１とすることができる。蓄熱層２１の範囲は、水平方向は基礎１１で覆われた面積と同等の範囲であり、深度は約５ｍ程度が好適であるが、特に限定するものではない。例えば、家屋１０の床面積が７０平方メートル（ｍ２）、蓄熱層２１の深さが５ｍの場合、蓄熱層の体積は３５０立方メートル（ｍ３）となる。
【００３７】
なお、蓄熱層２１の熱は蓄熱交換層２５、基礎１１を伝導し、家屋１０内の空気を暖めるが、当該伝導による家屋の暖房を考慮しないので有れば、蓄熱層２１の直上に家屋１０は無くても良く、代わりに駐車場等の施設、畑（ビニールハウス等を含む）、空地でも良い。
【００３８】
蓄冷システム６０は、気体供給手段として、屋外設置され、空気を送風するための蓄冷用ダクト流入口６２、蓄冷用ファン６４、蓄冷第一ダクト６３と、前記空気を地中から排出するための蓄冷第二ダクト６６、蓄冷ダクト切替機６７、家屋１０内に送風するための室内用冷気ダクト６８、送風を野外に排出する為の排気用蓄冷ダクト６９、及び、地中の蓄冷交換層７５、蓄冷層７１から構成される。
【００３９】
屋外の地上には、空気を送風するための蓄冷用ダクト流入口６２が設置され、蓄冷用ダクト流入口６２の近傍には、蓄冷用ファン６４が設置される。蓄冷用ファン６４が動作すると、蓄冷用ダクト流入口６２から空気を蓄冷第一ダクト６３に送風される。蓄冷第一ダクト６３は他端が地中の蓄冷交換層７５に連接され、前記空気を蓄冷第一ダクト６３から蓄冷交換層７５に設置された蓄冷用鋼管７２に送風する。
【００４０】
また、蓄冷第一ダクト６３から蓄冷交換層７５に流入した前記空気を排出するために、蓄冷交換層７５に連接して、鉛直方向の地上に向かって、蓄冷第二ダクト６６が設置されている。蓄冷第二ダクト６６は地上側先端部に、送風を２方向に切り替える為の、蓄冷ダクト切替機６７を連接する。
【００４１】
蓄冷ダクト切替機６７は一端に空気を家屋１０内に送風するための室内用冷気ダクト６８及び、前記空気を野外に排出する為の排気用蓄冷ダクト６９が連接される。蓄冷ダクト切替機６７は自動又は手動で切替え、蓄冷第二ダクト６６からの送風が、室内用冷気ダクト６８又は排気用蓄冷ダクト６９に流れるようにする。室内用冷気ダクト６８は、冷気を家屋１０内に送風し、一階空間１７及び二階空間１８を冷房する。冷気は上から下へと下降するため、室内用冷気ダクト６８は二階空間１８に設置することが望ましい。
【００４２】
また、蓄冷第一ダクト６３、蓄冷第二ダクト６６、室内用冷気ダクト６８及び排気用蓄冷ダクト６９は、内部に冷気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材が覆されている。
【００４３】
蓄冷交換層７５は、蓄冷用鋼管７２、蓄冷用山砂７３、及び蓄冷用砕石７４から成り、蓄冷用断熱材７６を、地中約５０ｃｍの位置に地面と平行に敷き詰め、蓄冷用断熱材７６の縁折り曲げ、鉛直下方に約１ｍ程埋設して設置し、蓄冷用断熱材７６の下面と蓄冷層６１の上面の間に設置される。
【００４４】
蓄冷交換層７５は、まず、蓄冷層６１の上面に蓄冷用砕石７４を敷き詰めて層を作り、前記砕石層の上に蓄冷用鋼管７２を折り返して蛇行させ等間隔に配置する。蓄冷用鋼管７２を蛇行させることで、蓄冷交換層７５内での蓄冷用鋼管７２の総延長をなるべく長くするようにし、蓄冷用鋼管７２の表面積を増やして、熱交換の効率を向上させる。蓄冷用鋼管７２の隙間を蓄冷用山砂７３で埋め、固定すると共に、熱交換の媒体とする。蓄冷用鋼管７２は熱伝導率の良い金属（炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等）を用いるのが好適である。また、蓄冷交換層７５の上面は、押出法ポリスチレンフォーム等の蓄冷用断熱材７６が設置され、蓄冷用断熱材７６は端部を折り曲げ、地中約９０ｃｍまでを覆って、蓄冷交換層７５が地上の熱の影響を受けないように配慮されている。
【００４５】
蓄冷層７１は、一般的な地面をそのまま使用するものである。一般的な家屋やビル等の建築物が建設可能な地面の土壌等であれば、特別な加工や機器の設置は不要であり、その土壌をそのまま畜冷層７１とすることができる。又、地上に建築物の有無を訪わないため、駐車場、公園及び空地等の地中を使用しても良い。また、冷気を保つために、建築物の北側の日陰の場所が好適である。蓄冷層７１の範囲は、面積は蓄冷交換層７５と同等以下であり、深度は約５ｍ程度が好適であるが、特に限定するものではない。
【００４６】
［蓄熱層・蓄冷層の効果］
図３及び図４を用いて蓄熱層２１及び蓄冷層７１の保温効果について説明する。図３は、蓄熱層の年間温度変化を示す。図４は、蓄冷層の年間温度変化を示す。図中の線は、地中０．１ｍ乃至地中５．０ｍの各深度の年間の温度変化を示している。なお、図３及び図４に示す実線の蓄熱層２１及び蓄熱層７１の温度は、地中０ｍ〜５．０ｍの各深度の測定温度の平均値を示したものである。
【００４７】
地中は、地上の気温に対して、温度変化が少なく、地中深くなればなるほど、一年間を通じてほぼ一定に近い温度／湿度を維持することが知られており、一般に、冷蔵庫や保管庫代わりに使用されている。例えば、東京の地中温度は、図３及び図４に示す様に、地中０．１ｍでは、地上の気温の影響を多大に受け、２月は約３度、８月は約２９度まで温度変化が激しい。しかし、地中５ｍでは、２月は約１７度、７月は約１５度と一年間を通じて温度変化が少なくなっている。
【００４８】
上記の結果を踏まえて、本願出願人は、地上が１年で最も暑い夏季でも、地中温度は地上温度と比較して十分に低温であり、地上が１年で最も寒い冬季は、地中温度は地上温度と比較して十分に暖かくあり、約半年程度、季節と温度の逆転現象が発生していること、及び深度が深くなるほど保温性に優れることに着目した。このような地中の温度の特性を利用し、暖かい季節の熱を地中の蓄熱層に蓄熱し、約半年後の外気が寒い季節に、前記蓄熱層の熱を使用して空気を暖め暖房に使用すること、及び、寒い季節の冷気を地中の蓄冷層に蓄冷し、約半年後の外気が暑い季節に、前記蓄冷層の冷気を使用して、空気を冷却し、冷房に使用することを実現した。
【００４９】
実験の結果、図３に示すように、冬季の１２月〜３月における地中の温度は、地中深度０．１ｍの温度は５度以下、地中深度５．０ｍの温度は約１７度であるが、蓄熱層に初秋以降、本発明の蓄熱を行った場合、１２月〜３月における前記蓄熱層の温度は約２０度と、蓄熱の効果が表れている。
【００５０】
また、図４に示すように、夏季の６月〜９月における地中の温度は、地中深度０．１ｍの温度は約２３〜２９度、地中深度５．０ｍの温度は約１５度であるが、蓄熱層に初冬以降、本発明の蓄冷を行った場合、６月〜９月における前記蓄冷層の温度は約１３〜１７度と、蓄冷の効果が表れている。
【００５１】
このように、半年前の熱及び冷気を地中に蓄え、即ち、気温の異なる他の季節への熱及び冷気を積極的に地中に蓄え、地中に蓄えた熱及び冷気を家屋内の冷暖房に使用することにより、効率的で、経済的な空調システムを構築することができる
［蓄熱層への蓄熱］
図１を用いて、蓄熱及び室内の暖房の方法について説明する。蓄熱期間は、土壌への蓄熱層に蓄熱するために約２月を要するため、家屋内の暖房が必要となる１１月下旬頃から逆算し、初秋〜初春（９月下旬〜翌年３月下旬）に行うと好適である。盛夏の７〜８月頃は、蓄熱を行うと、蓄熱層の熱が、床１４、基礎１１、蓄熱交換層２５から熱交換され、家屋１０内に流入するので、家屋内に溜まり、不快を感じる高温と成ってしまうため蓄熱を行わない。また、蓄熱期間は、地域の気候や使用者の体感温度等から、任意な時期に実行しても良いことは当然である。
【００５２】
まず、暖気をダクト流入口３２から第一ダクト３３に流入させるため、暖気を屋根１３にて収集する。前記屋根１３は、図２及び図３に示すように、南側屋根面１３Ａの全面に通気層３１が形成される。この屋根１３は、梁４２、４３間に屋根垂木４４が複数本掛け渡され、これらの屋根垂木４４に構造用合板４５が敷設され、この構造用合板４５に気密シート４６を介してプラスチック系の断熱材４７が設置され、この断熱材４７に通気層形成部材としての通気垂木４８が複数本配置され、この通気垂木４８に屋根仕上げ体４９が敷設されて構成される。断熱材４７と屋根仕上げ体４９との間に、通気垂木４８の存在によって通気層３１が形成される。
【００５３】
上記屋根仕上げ体４９は、構造用合板５０上にルーフィング５１を介して金属板５２が設置されたものである。この金属板５２は、熱伝導性の良好な銅板、ステンレス鋼板またはガルバニウム鋼板などが好ましく、いずれも黒色など暗い色に塗装されて吸熱性を高めたものがよい。尚、金属板５２に代えてカラーベスト（登録商標）を用いてもよい。
【００５４】
第一ダクト３３ａのダクト流入口３２は、上記通気層３１内に開口し、図３に示すように、南側屋根面１３Ａの左右方向中央位置で、且つ当該南側屋根面１３Ａの水上縁５３から所定距離ａだけ上下方向中央寄りの位置に設定される。この所定距離ａは、南側屋根面１３Ａの水上縁５３と水下縁５４間の距離Ｌに対する比として設定され、約１／５＜ａ／Ｌ＜約１／２の範囲の値に設定されるのが好ましい。所定距離ａの値が上記範囲に設定されることで、第一ダクト３３ａのダクト流入口３２内へは、通気層３１を流れて太陽熱により暖められた空気（暖気）が導入されることになる。
【００５５】
断熱材４７と屋根仕上げ体４９との間に通気層３１を形成する通気垂木４８は、第一ダクト３３ａの上記ダクト流入口３２へ向かう方向に、傾斜角αで斜めに配置され、互いに平行に複数本設けられる。この傾斜角αは、例えば４５度である。また、図２に示すように、屋根１３の軒下に軒下部材５５が設けられ、この軒下部材５５に空気流入口５６が形成される。また、屋根１３の棟に棟部材５７が設置され、この棟部材５７に空気流出入口５８が形成される。
【００５６】
前記暖気は、図１に示すように、冬季には、第一ファン３４の運転により、上記空気流入口５６及び空気流出入口５８から南側屋根面１３Ａの水下縁５４、水上縁５３を経て通気層３１内へ流入し、この通気層３１の複数本の通気垂木４８に沿ってダクト流入口３２へ向かって流動する間に、太陽熱で暖められまたは放射冷却されて、このダクト流入口３２から第一ダクト３３ａ内へ導入される。
【００５７】
第一ファン３４は温度センサー（図示せず）と連動しており、前記暖気が温度３０度以上で、第一ファン３４が運転を開始するようにすることが望ましい。なお、前記暖気は、夏は約６０〜７０度、冬は約４５度程度まで暖かくなるため、冬季でも相当の時間第一ファン３４が稼働し、相当量の前記暖気がダクト流入口３２から第一ダクト３３ａ内へ導入されることとなる。
【００５８】
第一ダクト３３ａ内を流れる前記暖気は、第一ファン３４を経由して、第二ダクト３３ｂに送られる。第二ダクト３８は、床１４及び基礎１１を貫き、蓄熱交換層２５に設けられた、鋼管２２内部に前記暖気を送風する。鋼管２２の内部に送風された前記暖気は、当該鋼管２２と熱交換を行い、前記空気の熱で鋼管２２が暖められる。
【００５９】
次に鋼管２２の熱と外接する山砂２３との熱交換によって、山砂２３が暖められる。山砂２３は鋼管２２全体を包むように被せてあるので、鋼管２２の全体から発する熱を、山砂２３は効率よく吸収できる。また、鋼管２２は蓄熱交換層２５の内部を蛇行して総延長を長くしているため、熱交換を効率よく行うことができる。
【００６０】
次に、山砂２３との熱は、山砂２３の下面に配置された砕石２４との熱交換によって、砕石２４が暖められる。そして、砕石２４の熱は、砕石２４の下面に有る蓄熱層２１との熱交換によって、蓄熱層２１が暖められる。このようにして、前記暖気の熱は熱伝導を繰り返し、最終的に蓄熱層２１に熱が蓄えられる。
【００６１】
前記暖気は熱交換をしながら、鋼管２２を通り抜け、第三ダクト３６に送風される。第三ダクト３６の先端はダクト切替機３７に連接されている。前記空気を屋外に排出する場合は、ダクト切替機３７で排気用暖気ダクト３９の方向に空気の流れを切り替え、前記空気は、排気用暖気ダクト３９から屋外に空気を排出される。また、前記空気を家屋１０の内部へ引き込む場合は、ダクト切替機３７で室内用暖気ダクト３８の方向に空気の流れを切り替え、前記空気は、室内用暖気ダクト３８から家屋１０に送風される。なお、ダクト切替機３７の切替方式は手動方式でも良く、温度センサを備えた自動方式でも良い。
【００６２】
［冬季の蓄熱による暖房］
次に、蓄熱を使用して、冬季に暖房を行う場合の説明を示す。冬季は、ダクト流入口３２から、第一ダクト３３ａ及び第二ダクト３３ｂに冷気を流入させ、さらに、蓄熱交換層２５に設けられた鋼管２２内部に冷気を流入させる。蓄熱層２１の温度は、前記空気よりも暖かいので、そこで、熱交換が発生し、蓄熱層２１の蓄熱が、砕石２４、山砂２３、鋼管２２の順番で熱交換が起こり、鋼管２２内の前記空気を暖める（温風）。前記温風は、鋼管２２から排出され、第三ダクト３６を経由して、ダクト切替機３７で方向が切り替えられ、室内用暖気ダクト３８から家屋１０に送風される。家屋１０の内部は前記温風によって暖められ、暖房として使用することができる。また、蓄熱層の温度が家屋１０の室温より高い場合、蓄熱層２１の熱が、蓄熱交換層２５、基礎１１及び床１４と熱交換を行い、家屋１０を暖房する効果も生じる。
【００６３】
このように、空気の熱を地熱層に蓄え、冬季にその地熱層に蓄えた熱を使用することで家屋内の暖房を行うことができる。また、使用する電源はファンの電源のみであるので、経済的な暖房システムを構築することができる。
【００６４】
［蓄冷層への蓄冷］
図１を用いて、蓄冷及び室内の冷房の方法について説明する。蓄冷期間は、土壌への蓄冷層に蓄冷するために約２月を要するため、家屋内の冷房が必要となる６月下旬頃から逆算し、初春（４月下旬）より前に行うことが目安である。しかし、蓄熱層と異なり畜冷層の地上部分には家屋が無いため、畜冷中に蓄冷層の冷気が地上に放出されても問題はない。このため、厳冬期の１２月〜２月の最も冷たい冷気を畜冷層に畜冷することは、エネルギー効率が良い。そこで、一定温度以下（例えば、１０度以下）の場合に、畜冷用ファン６４の稼働が開始するように、実施することが好適である。
【００６５】
まず、冷気を蓄冷用ダクト流入口６２から蓄冷第一ダクト６３に流入させるため、蓄冷用ファン６４を作動させる。蓄冷用ファン６４は温度センサー（図示せず）と連動しており、前記冷気が温度１０度以下で、蓄冷用ファン６４が運転を開始するようにすることが望ましい。
【００６６】
蓄冷用ファン６４の稼働によって、前記冷気が蓄冷用ダクト流入口６２から蓄冷第一ダクト６３内へ送風され、蓄冷第一ダクト６３を通り、蓄冷交換層７５に設けられた、蓄冷用鋼管７２内部に送風される。前記冷気は、蓄冷用鋼管７２よりも温度が低いので、蓄冷用鋼管７２と熱交換を行い、前記冷気によって蓄冷用鋼管７２が冷却される。
【００６７】
次に蓄冷用鋼管７２の冷気と外接する蓄冷用山砂７３との熱交換によって、蓄冷用山砂７３が冷却される。蓄冷用山砂７３は蓄冷用鋼管７２全体を包むように被せてあるので、蓄冷用鋼管７２の全体から発する冷気を、蓄冷用山砂７３は効率よく吸収できる。また、蓄冷用鋼管７２は蓄冷交換層７５の内部を蛇行して総延長を長くしているため、熱交換を効率よく行うことができる。
【００６８】
次に、蓄冷用山砂７３との冷気は、蓄冷用山砂７３の下面に配置された蓄冷用砕石７４との熱交換によって、蓄冷用砕石７４が冷却される。そして、蓄冷用砕石７４の冷気は、蓄冷用砕石７４の下面に有る蓄冷層７１との熱交換によって、蓄冷層７１が冷却される。このようにして、前記冷気は熱伝導を繰り返し、最終的に蓄冷層７１に冷気が蓄えられる。
【００６９】
前記冷気は熱交換をしながら、蓄冷用鋼管７２を通り抜け、蓄冷第二ダクト６６に送風される。蓄冷第二ダクト６６の先端は蓄冷ダクト切替機６７に連接されており、蓄冷ダクト切替機６７は、前記空気を屋外に排出する場合は、排気用蓄冷ダクト６９に空気の流れを切り替え、また、前記空気を家屋１０内に送風する場合には、室内用冷気ダクト７８に空気の流れを切り替える。蓄冷ダクト切替機６７の切替方式は手動方式でも良く、温度センサを備えた自動方式でも良い。
【００７０】
このように、蓄冷層７１に熱を蓄えるために、蓄冷用ダクト流入口６２から冷気を流入し、排気用蓄冷ダクト６９から屋外に空気を排出する。
【００７１】
［冷房方法］
また、夏季は、蓄冷用ダクト流入口６２から、蓄冷第一ダクト６３に空気を流入させ、さらに、蓄冷交換層７５に設けられた蓄冷用鋼管７２内部に暑気が流入させる。蓄冷層７１の温度は、前記暑気よりも低いので、そこで、熱交換が発生し、蓄冷層７１の蓄熱が、蓄冷用砕石７４、蓄冷用山砂７３、蓄冷用鋼管７２の順番で熱交換が起こり、蓄冷用鋼管７２内の前記暑気を冷却（冷却風）する。前記冷却風は、蓄冷用鋼管７２から排出され、蓄冷第二ダクト６６を経由して、蓄冷ダクト切替機６７で方向が切り替えられ、室内用冷気ダクト６８から家屋１０に送風される。家屋１０の内部は前記冷却風によって冷やされ、冷房として使用することができる。
【００７２】
このように、暖気の熱を地熱層に蓄え、冬季にその地熱層に蓄えた熱を使用することで家屋内の冷房を行うことができる。また、使用する電源はファンの電源のみであるので、経済的な冷房システムを構築することができる。
【００７３】
［第二の実施例］
本発明に係る、第二の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明に係る蓄熱空調システムの第二の実施例の形態が適用された家屋を示す断面図、図６（Ａ）は、第２集熱板を示す断面図、図６（Ｂ）は第２集熱板の正面図である。なお、第１の実施例と同じ構成品は、第１の実施例と同じ符号を付与した。
【００７４】
家屋１１０は、第１の実施例の家屋１０と同じ構造になっており、特に蓄熱システム１３０の構造が、特に集熱板の構造が、第１の実施例と異なっている。
【００７５】
ベランダ１２０は家屋１０と連接するベランダ床部１２２とベランダ床部１２２から立接するベランダ目隠し部１２１からなる。ベランダ床部１２２には、暖気を送風するベランダ床部ダクト１２４がベランダ床部１２２に内蔵若しくは外設され、ベランダ目隠し部１２１には、暖気を送風するベランダ目隠し部ダクト１２３がベランダ床部１２２に内蔵若しくは外設される。ベランダ目隠し部ダクト１２３はベランダ床部ダクト１２４と連通し、ベランダ床部ダクト１２４の他端は、家屋に設置された第一ダクト１３３ａと連通する。
【００７６】
蓄熱システム１３０は、家屋１０の２階部分に設置されるベランダ１２０と、ベランダ目隠し部１２１に設置された第２集熱板１４０と、気体供給手段としての第一ファン１３４を連通する第一ダクト１３３ａと、第一ファン１３４と蓄熱交換層２５とを連通する第二ダクト１３３ｂ、及び、蓄熱交換層２５とから構成される。蓄熱交換層２５の構造は、第１の実施例と同じ構造である。
【００７７】
これら、前記気体供給手段を構成する第一ダクト１３３ａ、第二ダクト１３３ｂ、ベランダ目隠し部ダクト１２３及びベランダ床部ダクト１２４は、内部に暖気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材で被覆されている。
【００７８】
第２集熱板１４０は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、全面に通気層８７が形成される。この第２集熱板１４０は、底板８８と天板８９との間に、通気層形成部材としての仕切板９０が、水上縁９１及び水下縁９２に平行に複数枚配置されて構成される。通気層８７は、底板８８と天板８９間の空間に複数枚の仕切板９０に仕切られて形成される。
【００７９】
第２集熱板１４０では、水上縁９１側に断熱材９３が配置され、この水上縁９１の両側で当該水上縁９１に直交する両辺のそれぞれに断熱材９４、９５が設置される。隣り合う複数枚の仕切板９０と断熱材９３とは、ひとつ置きに断熱材９４または９５に接触し、非接触の断熱材９４または９５との間に通気隙間９６が形成される。また、ダクト流入口１３２は、水上縁９１から所定距離ａの位置に設置される。
【００８０】
第一ファン３４の電源をＯＮにすると空気は、図６の矢印に示すように、第２集熱板１４０の水下縁９２側及び水上縁９１側の通気隙間９６から通気層８７内に流入する。この空気は通気層８７内で、通気隙間９６を通過して仕切板９０に沿って移動し、通気層８７内を蛇行して流動する。この間に空気は太陽熱により暖められ、または放射冷却されてダクト流入口１３２に至る。暖気は、ダクト流入口１３２から、ベランダ目隠し部ダクト１２１及びベランダ床部ダクト１２２に流入し、第一ダクト１３３ａへ導かれる。第一ダクト１３３ａへ導かれた空気は、第一ファン３４によって第二ダクト１３３ｂに送風され、さらに第二ダクト１３３ｂに連接された蓄熱交換層２５に送風される。蓄熱交換層２５では、前記暖気と、蓄熱層２１との熱交換が行われ、蓄熱層２１に蓄熱される。
【００８１】
また、本実施例では、第２集熱板１４０の代わりに、集熱体４０を小型化した物を使用しても良い。
【００８２】
このように、本実施形態では、ベランダの目隠し部１２１に集熱板が設置されるので、設置範囲、設置費用を抑えることができる。また、屋根１３のスペースを専有しないので、屋根１３には、太陽光発電等の他の装置を設置することもできる。
【００８３】
［第三の実施例］
本発明に係る、第三の実施例について、図７を用いて説明する。図７は、本発明に係る蓄熱空調システムの第三の実施例が適用された家屋を示す断面図である。なお、第１の実施例と同じ構成品は、第一の実施例と同じ符号を付与した。
【００８４】
上記家屋２１０は、基礎２１１上に設けられた床２１４と、下階空間を構成する一階空間２１７と、上階空間を構成する二階空間２１８及び小屋裏空間２１９とに区画される。屋根２１３は一方向が傾斜した片流れ形式に構成され、この屋根２１３の下方に、上記小屋裏空間２１９が設けられる。この小屋裏空間２１９は二階空間２１８に連通されている。また、一階空間２１７及び二階空間２１８は、仕切壁（図示せず）によってそれぞれ複数の部屋に仕切ってもよい。
【００８５】
家屋２１０の基礎２１１（本実施形態ではベタ基礎）には換気口が設けられておらず、その外部の側面には、押出法ポリスチレンフォーム等の断熱材２１５が貼着され、地中約１ｍ深くまで当該基礎２１１を覆って、この基礎２１１が地表面付近の熱の影響を受けないように配慮されている。なお、家屋２１０は、一戸建てやアパート、ビル、マンション等の建築物でもよい。
【００８６】
また、家屋２１０は、一階空間２１７及び二階空間２１８等の床上空間２１６を暖房するため、蓄熱システム２３０を有する。
【００８７】
蓄熱システム２３０は、家屋２１０の上部に設置されて、空気が流動する通気層２３１を備える集熱体としての外壁２１２（南側外壁２１２ａ及び北側外壁２１２ｂ）と、この南側外壁２１２ａと小屋裏空間２１９とを連通する通気口２３２と、小屋裏空間２１９の空気を送風するための第一ファン２３４と蓄熱交換層２５とを連通するダクト２３３と、蓄熱交換層２５から構成される。蓄熱交換層２５の構造は、第１の実施例と同じ構造である。また、南側外壁２１２ａには第２集熱板１４０（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す）が設置されている。
【００８８】
ファン２３４の電源をＯＮにすると空気は、図６（Ａ）の矢印に示すように、第２集熱板１４０の水下縁９２側及び水上縁９１側の通気隙間９６から通気層８７内に流入する。この空気は通気層８７内で、通気隙間９６を通過して仕切板９０に沿って移動し、通気層８７内を蛇行して流動する。この間に空気は太陽熱により暖められ、または放射冷却されて暖気はダクト流入口１３２に至る。
ダクト流入口１３２は通気口２３２に当接しており、前記暖気は、ダクト流入口１３２から、通気口２３２を通過し小屋裏空間２１９へ導かれる。
【００８９】
小屋裏空間２１９へ導かれた前記暖気は、ファン２３４によってダクト２３３に送風され、さらにダクト２３３の他端に連接された蓄熱交換層２５に送風される。蓄熱交換層２５では、前記暖気と、蓄熱層２１との熱交換が行われ、蓄熱層２１に蓄熱される。
【００９０】
また、第２集熱板１４０に代えて、第３集熱体２４０を設置しても良い。図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）に示すように、第３集熱体２４０は、直方体を成し、上板２４１、底板２４２、仕切板２４３及び外枠２４４からなる。上板２４１は、鉄板、ステンレス板等の熱伝導率の大きいものからなり、太陽光９９が直接照射されて、太陽熱を集熱するものである。底板２４２は、外壁２１と接する部分であり、木材、プラスチック等の断熱材からなる。仕切板２４３は、第３集熱体２４０内部を流れる空気の通気層２５３を形成するためのものである。外枠２４４は、水上縁２４５、水下縁２４６及び側縁２４７、２４８からなり、断熱材で形成されている。
【００９１】
第３集熱体２４０は、図８（Ａ）に示すように、全面に通気層２５３が形成される。この第３集熱体２４０は、底板２４２と上板２４１との間に、通気層形成部材としての仕切板２４３が、水上縁２４５及び水下縁２４６に平行に複数枚配置されて構成される。通気層２５３は、底板２４２と上板２４１間の空間に複数枚の仕切板２４３に仕切られて形成される。
【００９２】
第３集熱体２４０では、外枠２４４の水上縁２４５及び水下縁２４６の両側で当該水上縁２４５及び水下縁２４６に直交する両辺のそれぞれに側縁２４７、２４８が設置される。隣り合う複数枚の仕切板２４３は、ひとつ置きに側縁２４７または２４８に接触し、非接触の側縁２４７または２４８との間に通気隙間２５４が形成される。
【００９３】
図８（Ｃ）に示すように、底板２４２には、水下縁２４６側付近に水上縁２４５側に付近に空気流出口２５０が設けられている。底板２４２に設けた空気流出口２５０は、第３集熱体２４０の通気層２５３を流れた空気を排出するためのものである。
【００９４】
また、図８（Ａ）に示すように、上板２４１には、底板２４２の空気流出口２５０付近の位置に上部開閉がらり２５２がそれぞれ設けられている。上板２４１に設けた下部開閉がらり２５１は、夏季には外気を導入し、冬季には外気が流入しないようにするためのものである。また、上板２４１に設けた上部開閉がらり５２は、夏季には蓄熱体の空気を排出し、冬季には蓄熱体の空気を外部に排出しないようにするためのものである。
【００９５】
このように、第３集熱体２４０は、下部開閉がらり２５１から流入した空気を、太陽光を受けた上板２４１により加熱して暖気とし、図８（Ｃ）に矢印で示す空気の流れのように、暖気の上昇流によって仕切板２４３により形成されている通気層２５３を蛇行しながら下から上に流して、暖気を空気流出口２５０又は上部開閉がらり２５２から排出するものである。空気流出口２５０は、通気口２３２に当接しており、前記暖気は、通気口２３２を通過して、小屋裏空間２１９へ導かれる。
【００９６】
以上述べたように、本発明によれば、屋外の空気を集熱体（集熱板）で暖め、家屋に設置したファンを動作させ、暖気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、前記蓄熱交換層で前記暖気の熱と蓄熱層の熱を交換し、暖気を地中の前記蓄熱層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーは太陽熱及びファンの駆動に掛かる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９７】
また、前記蓄熱層に蓄えた熱を、冬季に家屋に設置したファンを動作させ、屋外の冷気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、蓄熱交換層で前記蓄えた熱と空気の冷気を熱交換して暖め、その暖気を家屋内に流入させることで、家屋内を暖房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄熱及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９８】
冬季は、屋外の冷気を、家外に設置したファンを動作させてダクトに流入させ、ダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷交換層で前記冷気と蓄冷層の熱を交換し、冷気を地中の蓄冷層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーはファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９９】
また、前記蓄冷層に蓄えた冷気を、夏季の暑い外気（暑気）を家屋に設置したファンを動作させてダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷層で前記蓄えた冷気と暑気を熱交換して暑気を冷却し、その冷却を家屋内に流入させることで、家屋内を冷房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄冷及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【０１００】
また、前記蓄熱層は通常の家屋、マンション及びビル等の建築物を構築することができる土壌で有れば熱を蓄えることができる。また、蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、熱交換率の良い鋼管、山砂、及び砕石から成り、設置が容易であり、材料費、建築コストも抑えることができる。解体後も資材を他に転用することができる。
【０１０１】
また、地蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、取り壊しが容易であり、解体後も資材を他に転用することができる。
【０１０２】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 家屋
１１ 基礎
１２ 外壁
１３ 屋根
１３Ａ 南側屋根面
１３Ｂ 北側屋根面
１４ 床
１５ 断熱材
１６ 床上空間
１７ 一階空間
１８ 二階空間
１９ 小屋裏空間
２１ 蓄熱層
２２ 鋼管
２３ 山砂
２４ 砕石
２５ 蓄熱交換層
３０ 建物空調システム
３１ 通気層
３２ ダクト流入口
３３ａ 第一ダクト
３３ｂ 第二ダクト
３４ 第一ファン
３６ 第三ダクト
３７ ダクト切替機
３８ 室内用暖気ダクト
３９ 排気用暖気ダクト
４０ 集熱体
４２ 梁
４４ 屋根垂木
４５ 構造用合板
４６ 気密シート
４７ 断熱材
４８ 通気垂木（通気層形成部材）
４９ 屋根仕上げ体
５０ 構造用合板
５１ ルーフィング
５２ 金属板
５３ 水上縁
５４ 水下縁
５５ 軒下部材
５６ 空気流入口
５６ 上記空気流入口
５７ 棟部材
５８ 空気流出入口
６０ 蓄冷システム
６２ 蓄冷用ダクト流入口
６３ 蓄冷第一ダクト
６４ 蓄冷用ファン
６６ 蓄冷第二ダクト
６７ 蓄冷ダクト切替機
６８ 室内用冷気ダクト
６９ 排気用蓄冷ダクト
７１ 蓄冷層
７２ 蓄冷用鋼管
７３ 蓄冷用山砂
７４ 蓄冷用砕石
７５ 蓄冷交換層
７６ 蓄冷用断熱材
９９ 太陽熱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気の温度を蓄熱及び蓄冷することによって、季節に応じて建築物を冷暖房する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高気密高断熱構造の建物について、床下の構造を使用して、冷暖房をするものとして、
特許文献１及び特許文献２が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、貯水タンクと、貯温水タンクを地中に埋設し、両タンク内に、外気取入口から各室の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、給気パイプに設けた開閉バルブを操作する事によって、外気と水／温水とが熱交換を行い、夏季においては、冬季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、暑い外気を冷やして各室に給気し冷風運転を行うことが出来き、また、冬季においては、夏季の暑い外気で温めておいた貯水タンクの弱温水の中を、冷たい外気を暖め、さらに、太陽熱温水器により温められた貯温水タンク内の熱交換パイプを経由させて、温風を各室に送り込むことが可能となる、地中熱と太陽エネルギーを利用した冷暖房システムが開示されている。
【０００４】
特許文献２は、家屋の外壁及び屋根が断熱材で形成してある家屋の地熱利用の冷暖房装置についての発明が開示されている。家屋の近傍乃至真下に軸線が垂直にして地中に埋設してある鋼管杭の中に第１冷媒液が蓄えてあり、この鋼管杭中に熱伝導体よりなる密閉型の第１熱交換体が沈設してあり、他方前記鋼管杭に支持されたベタ基礎コンクリート層の表層中には不錆材よりなる密閉型の第２熱交換体が埋設してあり、前記第１及び第２の熱交換体は適宜のパイプ及び送水ポンプを介して循環液路が形成してあり、これら循環液路には第２の冷熱媒液が液張りしてあり、前記第２の熱交換体を含むベタ基礎コンクリート層が少なくとも蓄熱層としてあり、床下空間は外気遮断型空間としてあり、この床下空間と負荷部たる家屋内とは循環空気路で連通している熱利用家屋冷暖房装置である。
【０００５】
前記鋼管杭中に第１冷熱媒液及び第２の冷熱媒液は概ね地中温度となっており、夏季は、冷房すべき上部の部屋の温度が高い時に前記液体循環ポンプを運転すると、ベタ基礎コンクリート層中の第２熱交換体も冷却されて、熱容量の大きいベタ基礎コンクリート層も次第にゆっくりと冷却されこの冷却されたベタ基礎コンクリート層によって、これと床材及びこれらと外壁周面で囲まれた空間の空気も冷却される。次に空気循環ファンを運転することによって、床下の空間の冷却された空気は部屋を冷房し、再び床下の空間に戻り、再度冷却され循環する。また、外気温が高いとき、及び鋼管杭の外周の地下水が低いときは、冷房すべき部屋の温度が幾分低下する。冬季或いは寒冷地においては、地中熱は外気温より充分に高いから、前記液体循環ポンプを運転することによって、ベタ基礎コンクリート層の温度は地中温度近くまでゆっくりと上昇し、前記空間の空気温度を温め自然対流若しくは空気ファンを運転することによって、部屋を暖房する、地中熱利用家屋冷暖房装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８５３２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は貯水タンク及び貯温タンクを地中に埋設し、特許文献２に記載の発明は、垂直に鋼管杭、第一熱交換体、及び第二熱交換体を地中に埋設している。これらの構造物は、設置までに、地中深く器具を埋め込むこと、コンクリートの乾燥に時間掛かることや、建設コスト高となる。また、家屋の下に埋設されるため、故障等の修理の際には、家屋の床下を発掘する等、大規模な工事、時間、コスト等が掛かる。また、撤去時の作業の困難さや、器具が再利用することができない等の問題を有している。
【０００８】
そこで本発明では、大規模な装置を使用せずに、家屋の下の土壌を蓄熱層及び蓄冷層としみなし、当該蓄熱層に保存した熱（暖気、冷気）を使用するものであって、夏季は冬季に蓄えた冷気によって家屋を冷却し、冬季は夏季に蓄えた暖気によって家屋を暖房する、蓄熱を使用した空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、地中に設置された蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層と、地中の土壌からなる蓄熱層及び／又は蓄冷層を有し、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は前記気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層は前記暖気を冷気に熱交換し、及び／又は前記蓄冷層は前記冷気を暖気に熱交換し、前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記気体供給手段は、ダクト及びファンを有し、暖気及び／又は冷気をファンの動作によってダクトを経由させて、蓄熱層及び／又は前記蓄冷層に強制的に送風することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【００１２】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は、鋼管、山砂、及び砕石からなり、多層構造を構成することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄熱層への蓄熱は、冬季以外の前記暖気が３０度以上の場合に行われ、前記蓄熱層にて冷気を暖気へ熱変換する場合は、冬季に行われることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムにおける、前記蓄冷層への蓄冷は、夏季以外の前記冷気が１０度以下の場合に行われ、前記蓄冷層にて暖気を冷気へ熱変換する場合は、夏季に行われることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る蓄熱を使用した空調システムは、建築物の上部に設置され、空気が流動する通気層を備える集熱体と、地中に前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層と、前記気体供給手段とを有する建築物であって、前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を冷暖房に使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、屋外の空気を集熱体（集熱板）で暖め（暖気）、家屋に設置したファンを動作させ、暖気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、前記蓄熱交換層で前記暖気の熱と蓄熱層の熱を交換し、暖気を地中の前記蓄熱層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーは太陽熱及びファンの駆動に掛かる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１７】
また、前記蓄熱層に蓄えた熱を、冬季に家屋に設置したファンを動作させ、屋外の冷たい空気（冷気）をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、蓄熱交換層で前記蓄えた熱と冷気を熱交換して暖め、その暖気を家屋内に流入させることで、家屋内を暖房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄熱及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１８】
冬季は、屋外の冷気を、家外に設置したファンを動作させてダクトに流入させ、ダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷交換層で前記冷気と蓄冷層の熱を交換し、冷気を地中の蓄冷層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーはファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００１９】
また、前記蓄冷層に蓄えた冷気を、夏季の暑い外気（暑気）を家屋に設置したファンを動作させてダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷層で前記蓄えた冷気と暑気を熱交換して暑気を冷却し、その冷却を家屋内に流入させることで、家屋内を冷房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄冷及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００２０】
また、前記蓄熱層は通常の家屋、マンション及びビル等の建築物を構築することができる土壌で有れば熱を蓄えることができる。また、蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、熱交換率の良い鋼管、山砂、及び砕石から成り、設置が容易であり、材料費、建築コストも抑えることができる。解体後も資材を他に転用することができる。
【００２１】
また、地蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、取り壊しが容易であり、解体後も資材を他に転用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る蓄熱空調システムの第１の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の集熱板を示す断面図、図２（Ｂ）は集熱板の正面図である。
【図３】蓄熱層の地中温度を示すグラフである。
【図４】蓄冷層の地中温度を示すグラフである。
【図５】本発明に係る蓄熱空調システムの第２の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５の第２集熱板を示す断面図、図６（Ｂ）は第２集熱板の正面図である。
【図７】本発明に係る蓄熱空調システムの第３の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。
【図８】第３集熱体の構成を示す図であり、図８（Ａ）は、第３集熱体の正面図、図８（Ｂ）は、第３集熱体の右側面図、図８（Ｃ）は、（Ａ）に示す図から上板を除いて示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００２４】
［第一の実施例］
図１は、本発明に係る蓄熱空調システムの第１の実施の形態が適用された家屋を示す断面図である。図２（Ａ）は図１の集熱板を示す断面図、図２（Ｂ）は集熱板の正面図である。
【００２５】
家屋１０は、基礎１１と、基礎１１上に設けられた床１４と、下階空間を構成する一階空間１７と、上階空間を構成する二階空間１８及び小屋裏空間１９とを有する。屋根１３は、山形形状の切妻または寄せ棟形式に構成され、この屋根１３の下方に、上記小屋裏空間１９が設けられる。この小屋裏空間１９は二階空間１８に連通されている。また、一階空間１７及び二階空間１８は、仕切壁（図示せず）によってそれぞれ複数の部屋に仕切ってもよい。
【００２６】
家屋１０の基礎１１（本実施形態ではベタ基礎）には換気口が設けられておらず、その外部の側面には、押出法ポリスチレンフォーム等の断熱材１５が貼着され、前記断熱材１５は地中約１ｍ深くまで当該基礎１１の側面を覆って、この基礎１１が地表面付近の水平方向の熱の影響を受けないように配慮されている。また、基礎１１と床１４の間には断熱材を設置しないため、後述するように、蓄熱の熱が基礎を伝導し、家屋１０内を暖めることができる。なお、家屋１０は、一戸建てやアパート、ビル、マンション等の建築物でもよい。
【００２７】
また、家屋１０は、一階空間１７及び二階空間１８等の床上空間１６を冷暖房するため、蓄熱システム３０及び蓄冷システム６０を有する。
【００２８】
蓄熱システム３０は、家屋１０の上部に設置されて、空気が流動する通気層３１を備える屋根１３（南側屋根面１３Ａ及び北側屋根面１３Ｂ）と、集熱体４０としての南側屋根面１３Ａの通気層３１と、気体供給手段としての第一ファン３４を連通する第一ダクト３３ａと、第一ファン３４と蓄熱交換層２５とを連通する第二ダクト３３ｂと、地中に設置された蓄熱交換層２５と、蓄熱層２１と、蓄熱交換層２５から一階空間１７に設置されたダクト切替機３７とを連通する第三ダクト３６と、ダクト切替機３７から一階空間１７に連通し、空気を一階空間１７に排出する室内用暖気ダクト３８と、ダクト切替機３７から家屋１０の外へ連通する排気用暖気ダクト３９とから構成される。
【００２９】
上記第一ダクト３３ａは、上流端のダクト流入口３２が南側屋根面１３Ａの通気層３１内に開口され、第一ファン３４が動作することによって、ダクト流入口３２から、空気が第一ダクト３３ａに流入し、第一ダクト３３ａに連接された第二ダクト３３ｂにそのまま送風される。
【００３０】
第二ダクト３３ｂの他端は、家屋１０の基礎１１の下面に埋設された蓄熱交換層２５に連接している。第二ダクト３３ｂに流入した空気は、蓄熱交換層２５に設置された鋼管２２に流入する。
【００３１】
また、第二ダクト３３ｂから蓄熱交換層２５に流入した前記空気を排出するために、蓄熱交換層２５に連接して、鉛直方向の地上に向かって、第三ダクト３６が設置されている。第三ダクト３６は地上側先端部に、送風を２方向に切り替える、ダクト切替機３７を連接する。
【００３２】
ダクト切替機３７は、一端に送風を家屋１０内に送風するための室内用暖気ダクト３８及び、送風を野外に排出する為の排気用暖気ダクト３９が連接される。ダクト切替機３７は自動又は手動で切替え、ダクト切替機３７からの送風が、室内用暖気ダクト３８又は排気用暖気ダクト３９に流れるようにする。室内用暖気ダクト３８は、暖気を家屋１０内に送風し、一階空間１７及び二階空間１８を暖房する。暖気は下から上へ上昇するため、室内用暖気ダクト３８は一階空間１７に設置することが望ましい。
【００３３】
また、前記気体供給手段を構成する、第一ダクト３３ａ、第二ダクト３３ｂ、第三ダクト３６、室内用暖気ダクト３８及び排気用暖気ダクト３９は、内部に暖気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材で被覆する。
【００３４】
蓄熱交換層２５は、鋼管２２、山砂２３、及び砕石２４から成り、家屋１０の基礎１１の下面と蓄熱層２１の上面の間に、家屋１０の底面と平行に設置される。蓄熱交換層２５の範囲は基礎１１と同等以下の面積であれば良く、蓄熱層２１との接地面積大きいほど熱交換の効率が上がる。
【００３５】
蓄熱交換層２５は、まず、蓄熱層２１の上面に砕石２４を敷き詰めて層を作り、前記砕石層の上側に鋼管２２を等間隔に蛇行して折り返して配置する。鋼管２２を蛇行させることで、蓄熱交換層２５内での鋼管２２の総延長をなるべく長くするようにし、鋼管２２の表面積を増やして、熱交換の効率を向上させる。鋼管２２の隙間を山砂２３で埋め、鋼管２２を固定すると共に、熱交換の媒体とする。鋼管２２は熱伝導率の良い金属（炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等）を用いるのが好適である。そして、山砂２３の上面に再び砕石２４を敷き詰めて層を作ることで、蓄熱交換層２５が構成される。
【００３６】
蓄熱層２１は、家屋１０を建設するための一般的な地面をそのまま使用することができる。一般的な家屋やビル等が建設可能な地面の土壌等であれば、特別な加工や機器の設置は不要であり、その土壌をそのまま蓄熱層２１とすることができる。蓄熱層２１の範囲は、水平方向は基礎１１で覆われた面積と同等の範囲であり、深度は約５ｍ程度が好適であるが、特に限定するものではない。例えば、家屋１０の床面積が７０平方メートル（ｍ２）、蓄熱層２１の深さが５ｍの場合、蓄熱層の体積は３５０立方メートル（ｍ３）となる。
【００３７】
なお、蓄熱層２１の熱は蓄熱交換層２５、基礎１１を伝導し、家屋１０内の空気を暖めるが、当該伝導による家屋の暖房を考慮しないので有れば、蓄熱層２１の直上に家屋１０は無くても良く、代わりに駐車場等の施設、畑（ビニールハウス等を含む）、空地でも良い。
【００３８】
蓄冷システム６０は、気体供給手段として、屋外設置され、空気を送風するための蓄冷用ダクト流入口６２、蓄冷用ファン６４、蓄冷第一ダクト６３と、前記空気を地中から排出するための蓄冷第二ダクト６６、蓄冷ダクト切替機６７、家屋１０内に送風するための室内用冷気ダクト６８、送風を野外に排出する為の排気用蓄冷ダクト６９、及び、地中の蓄冷交換層７５、蓄冷層７１から構成される。
【００３９】
屋外の地上には、空気を送風するための蓄冷用ダクト流入口６２が設置され、蓄冷用ダクト流入口６２の近傍には、蓄冷用ファン６４が設置される。蓄冷用ファン６４が動作すると、蓄冷用ダクト流入口６２から空気を蓄冷第一ダクト６３に送風される。蓄冷第一ダクト６３は他端が地中の蓄冷交換層７５に連接され、前記空気を蓄冷第一ダクト６３から蓄冷交換層７５に設置された蓄冷用鋼管７２に送風する。
【００４０】
また、蓄冷第一ダクト６３から蓄冷交換層７５に流入した前記空気を排出するために、蓄冷交換層７５に連接して、鉛直方向の地上に向かって、蓄冷第二ダクト６６が設置されている。蓄冷第二ダクト６６は地上側先端部に、送風を２方向に切り替える為の、蓄冷ダクト切替機６７を連接する。
【００４１】
蓄冷ダクト切替機６７は一端に空気を家屋１０内に送風するための室内用冷気ダクト６８及び、前記空気を野外に排出する為の排気用蓄冷ダクト６９が連接される。蓄冷ダクト切替機６７は自動又は手動で切替え、蓄冷第二ダクト６６からの送風が、室内用冷気ダクト６８又は排気用蓄冷ダクト６９に流れるようにする。室内用冷気ダクト６８は、冷気を家屋１０内に送風し、一階空間１７及び二階空間１８を冷房する。冷気は上から下へと下降するため、室内用冷気ダクト６８は二階空間１８に設置することが望ましい。
【００４２】
また、蓄冷第一ダクト６３、蓄冷第二ダクト６６、室内用冷気ダクト６８及び排気用蓄冷ダクト６９は、内部に冷気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材が覆されている。
【００４３】
蓄冷交換層７５は、蓄冷用鋼管７２、蓄冷用山砂７３、及び蓄冷用砕石７４から成り、蓄冷用断熱材７６を、地中約５０ｃｍの位置に地面と平行に敷き詰め、蓄冷用断熱材７６の縁折り曲げ、鉛直下方に約１ｍ程埋設して設置し、蓄冷用断熱材７６の下面と蓄冷層６１の上面の間に設置される。
【００４４】
蓄冷交換層７５は、まず、蓄冷層６１の上面に蓄冷用砕石７４を敷き詰めて層を作り、前記砕石層の上に蓄冷用鋼管７２を折り返して蛇行させ等間隔に配置する。蓄冷用鋼管７２を蛇行させることで、蓄冷交換層７５内での蓄冷用鋼管７２の総延長をなるべく長くするようにし、蓄冷用鋼管７２の表面積を増やして、熱交換の効率を向上させる。蓄冷用鋼管７２の隙間を蓄冷用山砂７３で埋め、固定すると共に、熱交換の媒体とする。蓄冷用鋼管７２は熱伝導率の良い金属（炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等）を用いるのが好適である。また、蓄冷交換層７５の上面は、押出法ポリスチレンフォーム等の蓄冷用断熱材７６が設置され、蓄冷用断熱材７６は端部を折り曲げ、地中約９０ｃｍまでを覆って、蓄冷交換層７５が地上の熱の影響を受けないように配慮されている。
【００４５】
蓄冷層７１は、一般的な地面をそのまま使用するものである。一般的な家屋やビル等の建築物が建設可能な地面の土壌等であれば、特別な加工や機器の設置は不要であり、その土壌をそのまま畜冷層７１とすることができる。又、地上に建築物の有無を訪わないため、駐車場、公園及び空地等の地中を使用しても良い。また、冷気を保つために、建築物の北側の日陰の場所が好適である。蓄冷層７１の範囲は、面積は蓄冷交換層７５と同等以下であり、深度は約５ｍ程度が好適であるが、特に限定するものではない。
【００４６】
［蓄熱層・蓄冷層の効果］
図３及び図４を用いて蓄熱層２１及び蓄冷層７１の保温効果について説明する。図３は、蓄熱層の年間温度変化を示す。図４は、蓄冷層の年間温度変化を示す。図中の線は、地中０．１ｍ乃至地中５．０ｍの各深度の年間の温度変化を示している。なお、図３及び図４に示す実線の蓄熱層２１及び蓄熱層７１の温度は、地中０ｍ〜５．０ｍの各深度の測定温度の平均値を示したものである。
【００４７】
地中は、地上の気温に対して、温度変化が少なく、地中深くなればなるほど、一年間を通じてほぼ一定に近い温度／湿度を維持することが知られており、一般に、冷蔵庫や保管庫代わりに使用されている。例えば、東京の地中温度は、図３及び図４に示す様に、地中０．１ｍでは、地上の気温の影響を多大に受け、２月は約３度、８月は約２９度まで温度変化が激しい。しかし、地中５ｍでは、２月は約１７度、７月は約１５度と一年間を通じて温度変化が少なくなっている。
【００４８】
上記の結果を踏まえて、本願出願人は、地上が１年で最も暑い夏季でも、地中温度は地上温度と比較して十分に低温であり、地上が１年で最も寒い冬季は、地中温度は地上温度と比較して十分に暖かくあり、約半年程度、季節と温度の逆転現象が発生していること、及び深度が深くなるほど保温性に優れることに着目した。このような地中の温度の特性を利用し、暖かい季節の熱を地中の蓄熱層に蓄熱し、約半年後の外気が寒い季節に、前記蓄熱層の熱を使用して空気を暖め暖房に使用すること、及び、寒い季節の冷気を地中の蓄冷層に蓄冷し、約半年後の外気が暑い季節に、前記蓄冷層の冷気を使用して、空気を冷却し、冷房に使用することを実現した。
【００４９】
実験の結果、図３に示すように、冬季の１２月〜３月における地中の温度は、地中深度０．１ｍの温度は５度以下、地中深度５．０ｍの温度は約１７度であるが、蓄熱層に初秋以降、本発明の蓄熱を行った場合、１２月〜３月における前記蓄熱層の温度は約２０度と、蓄熱の効果が表れている。
【００５０】
また、図４に示すように、夏季の６月〜９月における地中の温度は、地中深度０．１ｍの温度は約２３〜２９度、地中深度５．０ｍの温度は約１５度であるが、蓄熱層に初冬以降、本発明の蓄冷を行った場合、６月〜９月における前記蓄冷層の温度は約１３〜１７度と、蓄冷の効果が表れている。
【００５１】
このように、半年前の熱及び冷気を地中に蓄え、即ち、気温の異なる他の季節への熱及び冷気を積極的に地中に蓄え、地中に蓄えた熱及び冷気を家屋内の冷暖房に使用することにより、効率的で、経済的な空調システムを構築することができる
［蓄熱層への蓄熱］
図１を用いて、蓄熱及び室内の暖房の方法について説明する。蓄熱期間は、土壌への蓄熱層に蓄熱するために約２月を要するため、家屋内の暖房が必要となる１１月下旬頃から逆算し、初秋〜初春（９月下旬〜翌年３月下旬）に行うと好適である。盛夏の７〜８月頃は、蓄熱を行うと、蓄熱層の熱が、床１４、基礎１１、蓄熱交換層２５から熱交換され、家屋１０内に流入するので、家屋内に溜まり、不快を感じる高温と成ってしまうため蓄熱を行わない。また、蓄熱期間は、地域の気候や使用者の体感温度等から、任意な時期に実行しても良いことは当然である。
【００５２】
まず、暖気をダクト流入口３２から第一ダクト３３に流入させるため、暖気を屋根１３にて収集する。前記屋根１３は、図２及び図３に示すように、南側屋根面１３Ａの全面に通気層３１が形成される。この屋根１３は、梁４２、４３間に屋根垂木４４が複数本掛け渡され、これらの屋根垂木４４に構造用合板４５が敷設され、この構造用合板４５に気密シート４６を介してプラスチック系の断熱材４７が設置され、この断熱材４７に通気層形成部材としての通気垂木４８が複数本配置され、この通気垂木４８に屋根仕上げ体４９が敷設されて構成される。断熱材４７と屋根仕上げ体４９との間に、通気垂木４８の存在によって通気層３１が形成される。
【００５３】
上記屋根仕上げ体４９は、構造用合板５０上にルーフィング５１を介して金属板５２が設置されたものである。この金属板５２は、熱伝導性の良好な銅板、ステンレス鋼板またはガルバニウム鋼板などが好ましく、いずれも黒色など暗い色に塗装されて吸熱性を高めたものがよい。尚、金属板５２に代えてカラーベスト（登録商標）を用いてもよい。
【００５４】
第一ダクト３３ａのダクト流入口３２は、上記通気層３１内に開口し、図３に示すように、南側屋根面１３Ａの左右方向中央位置で、且つ当該南側屋根面１３Ａの水上縁５３から所定距離ａだけ上下方向中央寄りの位置に設定される。この所定距離ａは、南側屋根面１３Ａの水上縁５３と水下縁５４間の距離Ｌに対する比として設定され、約１／５＜ａ／Ｌ＜約１／２の範囲の値に設定されるのが好ましい。所定距離ａの値が上記範囲に設定されることで、第一ダクト３３ａのダクト流入口３２内へは、通気層３１を流れて太陽熱により暖められた空気（暖気）が導入されることになる。
【００５５】
断熱材４７と屋根仕上げ体４９との間に通気層３１を形成する通気垂木４８は、第一ダクト３３ａの上記ダクト流入口３２へ向かう方向に、傾斜角αで斜めに配置され、互いに平行に複数本設けられる。この傾斜角αは、例えば４５度である。また、図２に示すように、屋根１３の軒下に軒下部材５５が設けられ、この軒下部材５５に空気流入口５６が形成される。また、屋根１３の棟に棟部材５７が設置され、この棟部材５７に空気流出入口５８が形成される。
【００５６】
前記暖気は、図１に示すように、冬季には、第一ファン３４の運転により、上記空気流入口５６及び空気流出入口５８から南側屋根面１３Ａの水下縁５４、水上縁５３を経て通気層３１内へ流入し、この通気層３１の複数本の通気垂木４８に沿ってダクト流入口３２へ向かって流動する間に、太陽熱で暖められまたは放射冷却されて、このダクト流入口３２から第一ダクト３３ａ内へ導入される。
【００５７】
第一ファン３４は温度センサー（図示せず）と連動しており、前記暖気が温度３０度以上で、第一ファン３４が運転を開始するようにすることが望ましい。なお、前記暖気は、夏は約６０〜７０度、冬は約４５度程度まで暖かくなるため、冬季でも相当の時間第一ファン３４が稼働し、相当量の前記暖気がダクト流入口３２から第一ダクト３３ａ内へ導入されることとなる。
【００５８】
第一ダクト３３ａ内を流れる前記暖気は、第一ファン３４を経由して、第二ダクト３３ｂに送られる。第二ダクト３８は、床１４及び基礎１１を貫き、蓄熱交換層２５に設けられた、鋼管２２内部に前記暖気を送風する。鋼管２２の内部に送風された前記暖気は、当該鋼管２２と熱交換を行い、前記空気の熱で鋼管２２が暖められる。
【００５９】
次に鋼管２２の熱と外接する山砂２３との熱交換によって、山砂２３が暖められる。山砂２３は鋼管２２全体を包むように被せてあるので、鋼管２２の全体から発する熱を、山砂２３は効率よく吸収できる。また、鋼管２２は蓄熱交換層２５の内部を蛇行して総延長を長くしているため、熱交換を効率よく行うことができる。
【００６０】
次に、山砂２３との熱は、山砂２３の下面に配置された砕石２４との熱交換によって、砕石２４が暖められる。そして、砕石２４の熱は、砕石２４の下面に有る蓄熱層２１との熱交換によって、蓄熱層２１が暖められる。このようにして、前記暖気の熱は熱伝導を繰り返し、最終的に蓄熱層２１に熱が蓄えられる。
【００６１】
前記暖気は熱交換をしながら、鋼管２２を通り抜け、第三ダクト３６に送風される。第三ダクト３６の先端はダクト切替機３７に連接されている。前記空気を屋外に排出する場合は、ダクト切替機３７で排気用暖気ダクト３９の方向に空気の流れを切り替え、前記空気は、排気用暖気ダクト３９から屋外に空気を排出される。また、前記空気を家屋１０の内部へ引き込む場合は、ダクト切替機３７で室内用暖気ダクト３８の方向に空気の流れを切り替え、前記空気は、室内用暖気ダクト３８から家屋１０に送風される。なお、ダクト切替機３７の切替方式は手動方式でも良く、温度センサを備えた自動方式でも良い。
【００６２】
［冬季の蓄熱による暖房］
次に、蓄熱を使用して、冬季に暖房を行う場合の説明を示す。冬季は、ダクト流入口３２から、第一ダクト３３ａ及び第二ダクト３３ｂに冷気を流入させ、さらに、蓄熱交換層２５に設けられた鋼管２２内部に冷気を流入させる。蓄熱層２１の温度は、前記空気よりも暖かいので、そこで、熱交換が発生し、蓄熱層２１の蓄熱が、砕石２４、山砂２３、鋼管２２の順番で熱交換が起こり、鋼管２２内の前記空気を暖める（温風）。前記温風は、鋼管２２から排出され、第三ダクト３６を経由して、ダクト切替機３７で方向が切り替えられ、室内用暖気ダクト３８から家屋１０に送風される。家屋１０の内部は前記温風によって暖められ、暖房として使用することができる。また、蓄熱層の温度が家屋１０の室温より高い場合、蓄熱層２１の熱が、蓄熱交換層２５、基礎１１及び床１４と熱交換を行い、家屋１０を暖房する効果も生じる。
【００６３】
このように、空気の熱を地熱層に蓄え、冬季にその地熱層に蓄えた熱を使用することで家屋内の暖房を行うことができる。また、使用する電源はファンの電源のみであるので、経済的な暖房システムを構築することができる。
【００６４】
［蓄冷層への蓄冷］
図１を用いて、蓄冷及び室内の冷房の方法について説明する。蓄冷期間は、土壌への蓄冷層に蓄冷するために約２月を要するため、家屋内の冷房が必要となる６月下旬頃から逆算し、初春（４月下旬）より前に行うことが目安である。しかし、蓄熱層と異なり畜冷層の地上部分には家屋が無いため、畜冷中に蓄冷層の冷気が地上に放出されても問題はない。このため、厳冬期の１２月〜２月の最も冷たい冷気を畜冷層に畜冷することは、エネルギー効率が良い。そこで、一定温度以下（例えば、１０度以下）の場合に、畜冷用ファン６４の稼働が開始するように、実施することが好適である。
【００６５】
まず、冷気を蓄冷用ダクト流入口６２から蓄冷第一ダクト６３に流入させるため、蓄冷用ファン６４を作動させる。蓄冷用ファン６４は温度センサー（図示せず）と連動しており、前記冷気が温度１０度以下で、蓄冷用ファン６４が運転を開始するようにすることが望ましい。
【００６６】
蓄冷用ファン６４の稼働によって、前記冷気が蓄冷用ダクト流入口６２から蓄冷第一ダクト６３内へ送風され、蓄冷第一ダクト６３を通り、蓄冷交換層７５に設けられた、蓄冷用鋼管７２内部に送風される。前記冷気は、蓄冷用鋼管７２よりも温度が低いので、蓄冷用鋼管７２と熱交換を行い、前記冷気によって蓄冷用鋼管７２が冷却される。
【００６７】
次に蓄冷用鋼管７２の冷気と外接する蓄冷用山砂７３との熱交換によって、蓄冷用山砂７３が冷却される。蓄冷用山砂７３は蓄冷用鋼管７２全体を包むように被せてあるので、蓄冷用鋼管７２の全体から発する冷気を、蓄冷用山砂７３は効率よく吸収できる。また、蓄冷用鋼管７２は蓄冷交換層７５の内部を蛇行して総延長を長くしているため、熱交換を効率よく行うことができる。
【００６８】
次に、蓄冷用山砂７３との冷気は、蓄冷用山砂７３の下面に配置された蓄冷用砕石７４との熱交換によって、蓄冷用砕石７４が冷却される。そして、蓄冷用砕石７４の冷気は、蓄冷用砕石７４の下面に有る蓄冷層７１との熱交換によって、蓄冷層７１が冷却される。このようにして、前記冷気は熱伝導を繰り返し、最終的に蓄冷層７１に冷気が蓄えられる。
【００６９】
前記冷気は熱交換をしながら、蓄冷用鋼管７２を通り抜け、蓄冷第二ダクト６６に送風される。蓄冷第二ダクト６６の先端は蓄冷ダクト切替機６７に連接されており、蓄冷ダクト切替機６７は、前記空気を屋外に排出する場合は、排気用蓄冷ダクト６９に空気の流れを切り替え、また、前記空気を家屋１０内に送風する場合には、室内用冷気ダクト７８に空気の流れを切り替える。蓄冷ダクト切替機６７の切替方式は手動方式でも良く、温度センサを備えた自動方式でも良い。
【００７０】
このように、蓄冷層７１に熱を蓄えるために、蓄冷用ダクト流入口６２から冷気を流入し、排気用蓄冷ダクト６９から屋外に空気を排出する。
【００７１】
［冷房方法］
また、夏季は、蓄冷用ダクト流入口６２から、蓄冷第一ダクト６３に空気を流入させ、さらに、蓄冷交換層７５に設けられた蓄冷用鋼管７２内部に暑気が流入させる。蓄冷層７１の温度は、前記暑気よりも低いので、そこで、熱交換が発生し、蓄冷層７１の蓄熱が、蓄冷用砕石７４、蓄冷用山砂７３、蓄冷用鋼管７２の順番で熱交換が起こり、蓄冷用鋼管７２内の前記暑気を冷却（冷却風）する。前記冷却風は、蓄冷用鋼管７２から排出され、蓄冷第二ダクト６６を経由して、蓄冷ダクト切替機６７で方向が切り替えられ、室内用冷気ダクト６８から家屋１０に送風される。家屋１０の内部は前記冷却風によって冷やされ、冷房として使用することができる。
【００７２】
このように、暖気の熱を地熱層に蓄え、冬季にその地熱層に蓄えた熱を使用することで家屋内の冷房を行うことができる。また、使用する電源はファンの電源のみであるので、経済的な冷房システムを構築することができる。
【００７３】
［第二の実施例］
本発明に係る、第二の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明に係る蓄熱空調システムの第二の実施例の形態が適用された家屋を示す断面図、図６（Ａ）は、第２集熱板を示す断面図、図６（Ｂ）は第２集熱板の正面図である。なお、第１の実施例と同じ構成品は、第１の実施例と同じ符号を付与した。
【００７４】
家屋１１０は、第１の実施例の家屋１０と同じ構造になっており、特に蓄熱システム１３０の構造が、特に集熱板の構造が、第１の実施例と異なっている。
【００７５】
ベランダ１２０は家屋１０と連接するベランダ床部１２２とベランダ床部１２２から立接するベランダ目隠し部１２１からなる。ベランダ床部１２２には、暖気を送風するベランダ床部ダクト１２４がベランダ床部１２２に内蔵若しくは外設され、ベランダ目隠し部１２１には、暖気を送風するベランダ目隠し部ダクト１２３がベランダ床部１２２に内蔵若しくは外設される。ベランダ目隠し部ダクト１２３はベランダ床部ダクト１２４と連通し、ベランダ床部ダクト１２４の他端は、家屋に設置された第一ダクト１３３ａと連通する。
【００７６】
蓄熱システム１３０は、家屋１０の２階部分に設置されるベランダ１２０と、ベランダ目隠し部１２１に設置された第２集熱板１４０と、気体供給手段としての第一ファン１３４を連通する第一ダクト１３３ａと、第一ファン１３４と蓄熱交換層２５とを連通する第二ダクト１３３ｂ、及び、蓄熱交換層２５とから構成される。蓄熱交換層２５の構造は、第１の実施例と同じ構造である。
【００７７】
これら、前記気体供給手段を構成する第一ダクト１３３ａ、第二ダクト１３３ｂ、ベランダ目隠し部ダクト１２３及びベランダ床部ダクト１２４は、内部に暖気が流れるので、空気からの放熱を防止するために断熱材で被覆されている。
【００７８】
第２集熱板１４０は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、全面に通気層８７が形成される。この第２集熱板１４０は、底板８８と天板８９との間に、通気層形成部材としての仕切板９０が、水上縁９１及び水下縁９２に平行に複数枚配置されて構成される。通気層８７は、底板８８と天板８９間の空間に複数枚の仕切板９０に仕切られて形成される。
【００７９】
第２集熱板１４０では、水上縁９１側に断熱材９３が配置され、この水上縁９１の両側で当該水上縁９１に直交する両辺のそれぞれに断熱材９４、９５が設置される。隣り合う複数枚の仕切板９０と断熱材９３とは、ひとつ置きに断熱材９４または９５に接触し、非接触の断熱材９４または９５との間に通気隙間９６が形成される。また、ダクト流入口１３２は、水上縁９１から所定距離ａの位置に設置される。
【００８０】
第一ファン３４の電源をＯＮにすると空気は、図６の矢印に示すように、第２集熱板１４０の水下縁９２側及び水上縁９１側の通気隙間９６から通気層８７内に流入する。この空気は通気層８７内で、通気隙間９６を通過して仕切板９０に沿って移動し、通気層８７内を蛇行して流動する。この間に空気は太陽熱により暖められ、または放射冷却されてダクト流入口１３２に至る。暖気は、ダクト流入口１３２から、ベランダ目隠し部ダクト１２１及びベランダ床部ダクト１２２に流入し、第一ダクト１３３ａへ導かれる。第一ダクト１３３ａへ導かれた空気は、第一ファン３４によって第二ダクト１３３ｂに送風され、さらに第二ダクト１３３ｂに連接された蓄熱交換層２５に送風される。蓄熱交換層２５では、前記暖気と、蓄熱層２１との熱交換が行われ、蓄熱層２１に蓄熱される。
【００８１】
また、本実施例では、第２集熱板１４０の代わりに、集熱体４０を小型化した物を使用しても良い。
【００８２】
このように、本実施形態では、ベランダの目隠し部１２１に集熱板が設置されるので、設置範囲、設置費用を抑えることができる。また、屋根１３のスペースを専有しないので、屋根１３には、太陽光発電等の他の装置を設置することもできる。
【００８３】
［第三の実施例］
本発明に係る、第三の実施例について、図７を用いて説明する。図７は、本発明に係る蓄熱空調システムの第三の実施例が適用された家屋を示す断面図である。なお、第１の実施例と同じ構成品は、第一の実施例と同じ符号を付与した。
【００８４】
上記家屋２１０は、基礎２１１上に設けられた床２１４と、下階空間を構成する一階空間２１７と、上階空間を構成する二階空間２１８及び小屋裏空間２１９とに区画される。屋根２１３は一方向が傾斜した片流れ形式に構成され、この屋根２１３の下方に、上記小屋裏空間２１９が設けられる。この小屋裏空間２１９は二階空間２１８に連通されている。また、一階空間２１７及び二階空間２１８は、仕切壁（図示せず）によってそれぞれ複数の部屋に仕切ってもよい。
【００８５】
家屋２１０の基礎２１１（本実施形態ではベタ基礎）には換気口が設けられておらず、その外部の側面には、押出法ポリスチレンフォーム等の断熱材２１５が貼着され、地中約１ｍ深くまで当該基礎２１１を覆って、この基礎２１１が地表面付近の熱の影響を受けないように配慮されている。なお、家屋２１０は、一戸建てやアパート、ビル、マンション等の建築物でもよい。
【００８６】
また、家屋２１０は、一階空間２１７及び二階空間２１８等の床上空間２１６を暖房するため、蓄熱システム２３０を有する。
【００８７】
蓄熱システム２３０は、家屋２１０の上部に設置されて、空気が流動する通気層２３１を備える集熱体としての外壁２１２（南側外壁２１２ａ及び北側外壁２１２ｂ）と、この南側外壁２１２ａと小屋裏空間２１９とを連通する通気口２３２と、小屋裏空間２１９の空気を送風するための第一ファン２３４と蓄熱交換層２５とを連通するダクト２３３と、蓄熱交換層２５から構成される。蓄熱交換層２５の構造は、第１の実施例と同じ構造である。また、南側外壁２１２ａには第２集熱板１４０（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す）が設置されている。
【００８８】
ファン２３４の電源をＯＮにすると空気は、図６（Ａ）の矢印に示すように、第２集熱板１４０の水下縁９２側及び水上縁９１側の通気隙間９６から通気層８７内に流入する。この空気は通気層８７内で、通気隙間９６を通過して仕切板９０に沿って移動し、通気層８７内を蛇行して流動する。この間に空気は太陽熱により暖められ、または放射冷却されて暖気はダクト流入口１３２に至る。
ダクト流入口１３２は通気口２３２に当接しており、前記暖気は、ダクト流入口１３２から、通気口２３２を通過し小屋裏空間２１９へ導かれる。
【００８９】
小屋裏空間２１９へ導かれた前記暖気は、ファン２３４によってダクト２３３に送風され、さらにダクト２３３の他端に連接された蓄熱交換層２５に送風される。蓄熱交換層２５では、前記暖気と、蓄熱層２１との熱交換が行われ、蓄熱層２１に蓄熱される。
【００９０】
また、第２集熱板１４０に代えて、第３集熱体２４０を設置しても良い。図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）に示すように、第３集熱体２４０は、直方体を成し、上板２４１、底板２４２、仕切板２４３及び外枠２４４からなる。上板２４１は、鉄板、ステンレス板等の熱伝導率の大きいものからなり、太陽光９９が直接照射されて、太陽熱を集熱するものである。底板２４２は、外壁２１と接する部分であり、木材、プラスチック等の断熱材からなる。仕切板２４３は、第３集熱体２４０内部を流れる空気の通気層２５３を形成するためのものである。外枠２４４は、水上縁２４５、水下縁２４６及び側縁２４７、２４８からなり、断熱材で形成されている。
【００９１】
第３集熱体２４０は、図８（Ａ）に示すように、全面に通気層２５３が形成される。この第３集熱体２４０は、底板２４２と上板２４１との間に、通気層形成部材としての仕切板２４３が、水上縁２４５及び水下縁２４６に平行に複数枚配置されて構成される。通気層２５３は、底板２４２と上板２４１間の空間に複数枚の仕切板２４３に仕切られて形成される。
【００９２】
第３集熱体２４０では、外枠２４４の水上縁２４５及び水下縁２４６の両側で当該水上縁２４５及び水下縁２４６に直交する両辺のそれぞれに側縁２４７、２４８が設置される。隣り合う複数枚の仕切板２４３は、ひとつ置きに側縁２４７または２４８に接触し、非接触の側縁２４７または２４８との間に通気隙間２５４が形成される。
【００９３】
図８（Ｃ）に示すように、底板２４２には、水下縁２４６側付近に水上縁２４５側に付近に空気流出口２５０が設けられている。底板２４２に設けた空気流出口２５０は、第３集熱体２４０の通気層２５３を流れた空気を排出するためのものである。
【００９４】
また、図８（Ａ）に示すように、上板２４１には、底板２４２の空気流出口２５０付近の位置に上部開閉がらり２５２がそれぞれ設けられている。上板２４１に設けた下部開閉がらり２５１は、夏季には外気を導入し、冬季には外気が流入しないようにするためのものである。また、上板２４１に設けた上部開閉がらり５２は、夏季には蓄熱体の空気を排出し、冬季には蓄熱体の空気を外部に排出しないようにするためのものである。
【００９５】
このように、第３集熱体２４０は、下部開閉がらり２５１から流入した空気を、太陽光を受けた上板２４１により加熱して暖気とし、図８（Ｃ）に矢印で示す空気の流れのように、暖気の上昇流によって仕切板２４３により形成されている通気層２５３を蛇行しながら下から上に流して、暖気を空気流出口２５０又は上部開閉がらり２５２から排出するものである。空気流出口２５０は、通気口２３２に当接しており、前記暖気は、通気口２３２を通過して、小屋裏空間２１９へ導かれる。
【００９６】
以上述べたように、本発明によれば、屋外の空気を集熱体（集熱板）で暖め、家屋に設置したファンを動作させ、暖気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、前記蓄熱交換層で前記暖気の熱と蓄熱層の熱を交換し、暖気を地中の前記蓄熱層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーは太陽熱及びファンの駆動に掛かる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９７】
また、前記蓄熱層に蓄えた熱を、冬季に家屋に設置したファンを動作させ、屋外の冷気をダクトを通過させて地中に設置した蓄熱交換層に導き、蓄熱交換層で前記蓄えた熱と空気の冷気を熱交換して暖め、その暖気を家屋内に流入させることで、家屋内を暖房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄熱及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９８】
冬季は、屋外の冷気を、家外に設置したファンを動作させてダクトに流入させ、ダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷交換層で前記冷気と蓄冷層の熱を交換し、冷気を地中の蓄冷層に蓄えることができる。この時、使用するエネルギーはファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【００９９】
また、前記蓄冷層に蓄えた冷気を、夏季の暑い外気（暑気）を家屋に設置したファンを動作させてダクトを通過させて地中に設置した蓄冷交換層に導き、蓄冷層で前記蓄えた冷気と暑気を熱交換して暑気を冷却し、その冷却を家屋内に流入させることで、家屋内を冷房することができる。この時、使用するエネルギーは蓄冷及びファンによる電源のみなので、エネルギー使用を最小限に抑え、経済的であるという効果を有する。
【０１００】
また、前記蓄熱層は通常の家屋、マンション及びビル等の建築物を構築することができる土壌で有れば熱を蓄えることができる。また、蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、熱交換率の良い鋼管、山砂、及び砕石から成り、設置が容易であり、材料費、建築コストも抑えることができる。解体後も資材を他に転用することができる。
【０１０１】
また、地蓄熱交換層及び蓄冷交換層は、取り壊しが容易であり、解体後も資材を他に転用することができる。
【０１０２】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 家屋
１１ 基礎
１２ 外壁
１３ 屋根
１３Ａ 南側屋根面
１３Ｂ 北側屋根面
１４ 床
１５ 断熱材
１６ 床上空間
１７ 一階空間
１８ 二階空間
１９ 小屋裏空間
２１ 蓄熱層
２２ 鋼管
２３ 山砂
２４ 砕石
２５ 蓄熱交換層
３０ 建物空調システム
３１ 通気層
３２ ダクト流入口
３３ａ 第一ダクト
３３ｂ 第二ダクト
３４ 第一ファン
３６ 第三ダクト
３７ ダクト切替機
３８ 室内用暖気ダクト
３９ 排気用暖気ダクト
４０ 集熱体
４２ 梁
４４ 屋根垂木
４５ 構造用合板
４６ 気密シート
４７ 断熱材
４８ 通気垂木（通気層形成部材）
４９ 屋根仕上げ体
５０ 構造用合板
５１ ルーフィング
５２ 金属板
５３ 水上縁
５４ 水下縁
５５ 軒下部材
５６ 空気流入口
５６ 上記空気流入口
５７ 棟部材
５８ 空気流出入口
６０ 蓄冷システム
６２ 蓄冷用ダクト流入口
６３ 蓄冷第一ダクト
６４ 蓄冷用ファン
６６ 蓄冷第二ダクト
６７ 蓄冷ダクト切替機
６８ 室内用冷気ダクト
６９ 排気用蓄冷ダクト
７１ 蓄冷層
７２ 蓄冷用鋼管
７３ 蓄冷用山砂
７４ 蓄冷用砕石
７５ 蓄冷交換層
７６ 蓄冷用断熱材
９９ 太陽熱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設置された蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層と、地中の土壌からなる蓄熱層及び／又は蓄冷層を有し、
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、
前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存すること
を特徴とする、蓄熱を使用した空調システム。
【請求項２】
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は前記気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、
前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、
前記蓄熱層は前記暖気を冷気に熱交換し、及び／又は前記蓄冷層は前記冷気を暖気に熱交換し、
前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出すること
を特徴とする、請求項１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項３】
前記気体供給手段は、ダクト及びファンを有し、
暖気及び／又は冷気をファンの動作によってダクトを経由させて、蓄熱層及び／又は前記蓄冷層に強制的に送風すること
を特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項４】
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は、鋼管、山砂、及び砕石からなり、
多層構造を構成すること
を特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項５】
前記蓄熱層への蓄熱は、冬季以外の前記暖気が３０度以上の場合に行われ、前記蓄熱層にて冷気を暖気へ熱変換する場合は、冬季に行われること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項６】
前記蓄冷層への蓄冷は、夏季以外の前記冷気が１０度以下の場合に行われ、前記蓄冷層にて暖気を冷気へ熱変換する場合は、夏季に行われること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項７】
建築物の上部に設置され、空気が流動する通気層を備える集熱体と、
地中に前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層と、前記気体供給手段とを有する建築物であって、
前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を冷暖房に使用することを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項１】
地中に設置された蓄熱交換層及び／又は蓄冷交換層と、地中の土壌からなる蓄熱層及び／又は蓄冷層を有し、
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、
前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は暖気及び／又は冷気を保存すること
を特徴とする、蓄熱を使用した空調システム。
【請求項２】
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は前記気体供給手段によって地上から導入された暖気及び／又は冷気と熱交換を行い、
前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層は前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と熱交換を行い、
前記蓄熱層は前記暖気を冷気に熱交換し、及び／又は前記蓄冷層は前記冷気を暖気に熱交換し、
前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を地上に排出すること
を特徴とする、請求項１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項３】
前記気体供給手段は、ダクト及びファンを有し、
暖気及び／又は冷気をファンの動作によってダクトを経由させて、蓄熱層及び／又は前記蓄冷層に強制的に送風すること
を特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項４】
前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層は、鋼管、山砂、及び砕石からなり、
多層構造を構成すること
を特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項５】
前記蓄熱層への蓄熱は、冬季以外の前記暖気が３０度以上の場合に行われ、前記蓄熱層にて冷気を暖気へ熱変換する場合は、冬季に行われること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項６】
前記蓄冷層への蓄冷は、夏季以外の前記冷気が１０度以下の場合に行われ、前記蓄冷層にて暖気を冷気へ熱変換する場合は、夏季に行われること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【請求項７】
建築物の上部に設置され、空気が流動する通気層を備える集熱体と、
地中に前記蓄熱交換層及び／又は前記蓄冷交換層と、前記蓄熱層及び／又は前記蓄冷層と、前記気体供給手段とを有する建築物であって、
前記熱交換後の暖気及び／又は冷気を冷暖房に使用することを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れか１に記載の蓄熱を使用した空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５１６７７（Ｐ２０１２−２５１６７７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２７９３（Ｐ２０１１−１２２７９３）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５０４１１４５２２）株式会社白岩工務所 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５０４１１４５２２）株式会社白岩工務所 (3)
【Ｆターム（参考）】
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