JPH0210350B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、特に寒冷地等の冬期において換気
用の外気を格別な熱源を設けることなく昇温して
室内に導入するための装置に関する。

（従来の技術） 一般に寒冷地等の冬期においては、屋内にスト
ーブ等の熱焼型の暖房設備を設けているが、その
発生熱量のかなりの部分は燃焼廃ガスとして排煙
筒から屋外へ有効利用されずに放出されているの
が普通であり、廃熱利用を目的として該排煙筒の
屋内部分を長くする手段も採用されているがその
効果は僅かである。また一方では、暖気を逃がさ
ぬように室内は閉め切つた状態に置かれて空気が
汚れ易いが、外気温が非常に低いので換気のため
に外気を室内に直接導入すると室温が一気に低下
してしまうという問題点があり、これを防ぐため
に導入外気を加熱する熱源を別途に設けると暖房
コストが極めて高く付くという問題点があつた。

また、従来から太陽熱を利用した室内暖房装置
が種々提案されており、例えば建物外壁に熱線吸
収膜を設けた壁材を使用して太陽熱を室内に吸収
伝播させるものがあるが、寒冷地等の冬期におい
ては太陽熱を享受すること自体が少ないため、こ
の種装置の効果は小さく熱吸収率もあまり良くな
い。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上記問題点を解決しようとするも
ので、換気用の外気を既存の熱源を最大限に利用
して昇温させて建物室内へ導入するコスト的に有
利な外気導入装置を提供することを目的としてい
る。

（問題点を解決するための手段） この発明に係る建物室内の外気導入装置は、上
記目的を達成するために、建物地下にヒートパイ
プを備えた熱交換室とこれに連通するフイン付き
給気中継タンクとを設けると共に、建物室内に配
設してある排煙筒に排熱交換用吸熱部を設け、該
吸熱部と上記ヒートパイプとを流体循環パイプに
て連結する一方、屋外に上部が外気に開放して下
部が地中に位置する吸気孔を形成し、該吸気孔の
下部と上記中継タンクとを地中に配設した外気導
入管にて連通連結し、かつ熱交換室内と建物室内
とを連通する複数の外気分配管を配設した構成を
とるものである。

（作用） 上記構成においては、吸気孔より導入される外
気は、まず外気導入管および給気中継タンクを通
る過程で、冬期では外気温より常時高温に維持さ
れる地熱と熱交換して昇温した上で、熱交換室に
流入する。そしてこの熱交換室内では、排煙筒を
通過する廃ガスとの間で熱交換した高温となつた
流体がヒートパイプを流れる過程で導入外気と熱
交換する結果、導入外気は更に昇温した暖気とな
つて外気分配管を通して建物各室内に導入され、
暖房と換気が同時に果たされる。また上述の如く
熱交換されて昇温した空気は軽くなつて上昇気流
として建物室内に流入することから、吸気孔には
自然に吸引作用が生起する。

（実施例） 以下、この発明を図示実施例に基づいて説明す
る。

第１図〜第３図に示すように、建物１はそのコ
ンクリート基礎枠１ａが地面より約0.5〜１ｍ程
度の深さまで埋設され、この基礎枠１ａの内側で
かつ土間コンクリート１ｂの下面側の地中に熱交
換室２が設けられ、更にこの熱交換室２の直下位
置に給気中継タンク３が埋設されている。また建
物１の階下室内Ａには床板４上にストーブ５が設
置され、その排気筒５ａに排熱交換用吸熱部６が
設けてある。更に建物１の屋外にはその外壁１ｃ
および基礎枠１ａの外面側に沿つて吸気孔７が形
成されている。８は熱交換室２の一側方に設けら
れた地下点検室である。

熱交換室２は、周側面および底面がウレタンフ
オーム等の合成樹脂発泡体を主材とする断熱層９
にて被層され、該断熱層９の地下点検室８に臨む
面が着脱可能な点検口２ａを構成しており、底部
に水抜き孔２ｂが設けられている。そして熱交換
室２の内部に合成樹脂や金属、好適にはガラス繊
維強化プラスチツク（FRP）からなる熱交換タ
ンク１０が設置され、その内部にステンレス鋼製
等のヒートパイプ１１が配管されている。このヒ
ートパイプ１１の両端は導入側および導出側のス
テンレス鋼製等の流体循環パイプ１２ａ，１２ｂ
を介して排熱交換用吸熱部６に連通連結されて流
体循環路を構成しており、該循環路には導入側流
体循環パイプ１２ａの途中で設けられたポンプ１
３ａを介して流体が循環される。この流体として
は、通常では水（湯）が使用されるが、空気や水
蒸気等のガス体も使用可能である。また導出側の
流体循環パイプ１２ａには地下水導入管１４ａ
が、導入側の流体循環パイプ１２ｂには排水管１
４ｂが、それぞれバルブ１５を介して接続されて
おり、地下水導入管１４ａは屋外に設置された地
下水揚水ポンプ１３ｂに接続している。

一方、熱交換タンク１０のを設けた底部には、
その内部と給気中継タンク３とを連通する通気パ
イプ１６の上端が突入している。また熱交換タン
ク１０には硬質ポリ塩化ビニル等からなる複数の
外気分配管１５の各一端が連通接続され、これら
分配管１７の各他端は階下および階上室内Ａ，Ｂ
に設置された送風口１８に接続されている。尚、
これら送風口１８には送風用フアンを取付けても
よい。

給気中継タンク３は、合成樹脂や金属、好まし
くはガラス繊維強化プラスチツク（FRP）から
なり、地中に埋設されていて外周囲に接触面積増
大によつて地熱と内部との熱交換効率を高めるた
めの多数のフイン３ａが形成され、かつ一側方に
は点検室８から開放し得る蓋状の点検口３ｂが設
けられている。３ｃは水抜き孔である。

吸引孔７は、建物１の基礎枠１ａとこれに連続
する外壁１ｃ屋外面側に横断面コ字形に縦枠７ａ
をその下半部が地中に位置してかつ上半部が地上
に約１ｍ程度に突出するように配置し、該縦枠７
ａの上端に防雨防虫機能を有する傘体７ｂを取付
けると共に下端を地中に埋設した受枠７ｃに嵌合
して構成され、底部に水抜き孔７ｄが設けてあ
る。そしてこの吸気孔７の下部と給気中継タンク
３との間は地中配管した硬質ポリ塩化ビニル等か
らなる外気導入管１９ａにて連通されている。こ
の外気導入管１９ａは、その内部を流れる外気と
地熱との熱交換を増大するために、第３図で示す
ように建物１の地下においてできるだけ長い道程
をとるべく曲折して配管されている。また吸気孔
７の下部には、第２図、第３図で示すように熱交
換室２を経由せずに台所A₁の送風口１８ａに一
端を接続する硬質ポリ塩化ビニル等からなる外気
導入管１９ｂの他端が連通接続されている。そし
て速風口１８ａは台所A₁の換気扇２０ａの近傍
に取付けられており、内部に、電動もしくはダン
パー２１を備えている。２０ｂは他の室内に取付
けられた換気扇である。

尚、建物１の直下および周辺の土壌２２は、建
物１の立地前の自然土壌または他から運ばれる土
砂、栗石、砂利等でもよいが、特に地熱吸収およ
び蓄熱効果に優れるものとして火山灰ないし火山
灰土が好適である。

第４図〜第６図はストーブ５の排煙筒５ａに設
ける排熱交換用吸熱部６の構造例を示す。図の如
く、該吸熱部６は、アルミニウムまたはその合金
の押出型材等より形成された二重筒２３と、その
外筒部２３ａと内筒部２３ｂ間に構成される空間
２６の上部を封止する環状蓋板２４と、同下部を
封止する環状栓体２５とからなり、排煙筒５ａに
外嵌装着されている。そして二重筒２３の外装部
２３ａと内筒部２３ｂとは周方向に等配した複数
の長手方向に連続する隔壁部２３ｃにて一体化し
ており、かつ内筒部２３ｂの内面側には該内筒部
２３ｂと内面と排煙筒５ａの外面とを隔てる長手
方向に連続した複数の条片２３ｄが周方向に等配
して突設されている。また外筒部２３ａの一側面
には長手方向に沿う平坦部２３ｅが形成され、こ
の平坦部２３ｅに位置した隔壁部２３ｃを境とし
た両側にそれぞれ空間２６に連通する流体循環パ
イプ１２ａ，１２ｂが連結され、かつ他の位置の
隔壁部２３ｃはその上下部の少なくとも一方が切
削されている。従つて循環パイプ１２ｂより空間
２６に流入した水等の流体は、順次隔壁部２３ｃ
を越えて上面視Ｃ字状吸収部６を通過し、この過
程で排煙筒５ａ内を流れる廃ガスの熱気で加熱さ
れて高温となつて循環パイプ１２ａより流出す
る。尚、排煙筒５ａ内には、廃ガスの流速を抑え
て熱交換効率を高めるために、小孔２７ａを穿設
した邪魔板２７が固着されている。

上述構成の外気導入装置では、冬期において
は、吸気孔７より流入した外気は、外気導入管１
９ａと給気中継タンク２３を通過する過程で地熱
と熱交換して昇温し、通気パイプ１６より熱交換
室２内へ流入し、ここでストーブ５の廃ガスと熱
交換して高温化したヒートパイプ１１内を流れる
流体との間で熱交換し、更に昇温した暖気として
外気分配管１７を通して送風口１８より階下およ
び階上室内Ａ，Ｂに流入し、かつ換気扇２０ａ，
２０ｂより室内の汚れた空気が屋外へ排出され、
その結果として暖房と換気が同時になされる。ま
た熱交換室２の余剰の熱は断熱層９のない上面よ
り土間コンクリート１ｃに蓄熱され、これによつ
て階下室内Ａが床面側からも暖房される。

一方、台所A₁等の特に空気が汚れ易い室内に
あつては、吸気孔７より外気導入管１９ｂを通し
て地熱と熱交換した外気が送風口１８ａより流入
するが、該送風口１８ａが換気扇２０ａに近い位
置にあることから、排気との間で熱交換して該排
気を冷却する形で室内温度をあまり低下させずに
換気が行われる。尚、この換気の程度は送風口１
８ａのダンパー２１の開放度を変えることによつ
て調整でき、かつ該ダンパー２１を閉止すること
により換気停止を行える。

この場合、熱交換にて昇温して軽くなつた外気
自体の上昇力と換気扇２０ａ，２０ｂの吸引、な
らびに送風口１８，１８ａに送風用フアンを取付
けた場合のその吸引力にて、吸気孔７に吸引作用
が生起して連続的に外気導入が行われる。

また夏期においては、ストーブ５を停止する代
わりに、揚水ポンプ１３ｂにて吸い上げた低温の
地下水を導入管１４ａを通して連続的に流体循環
パイプ１２ｂに送ると共に、熱交換２ご通過した
地下水を排水管１４ｂより排出する。この場合、
吸気孔７より流入する外気は外気導入管１９ａお
よび給気中継タンク３を通過する過程で外気温よ
り低温に維持されている地熱と熱交換して降温
し、更に熱交換室２内で低温の地下水と熱交換し
て冷却され、冷気として外気分配管１７を通して
送風口１８より放出され、階下および階上室内
Ａ，Ｂの冷房および換気を行う。

尚、この発明においては、上述実施例の如く建
物１に沿つて吸気孔７を設ける代わりに、例えば
第７図に示す如く建物から離れた屋外位置に筒体
７a′を縦にしてその下部を地中に埋設することに
より吸気孔７′を設けてもよい。図中、７b′は筒
体７a′の上端に取付けた防雨防虫機能を有する傘
体、７c′は地中に埋設されて筒体７a′の下端に外
嵌した受枠である。更にこの発明では、排煙筒が
ストーブ以外の例えば暖炉等の他の燃焼型暖房設
備に付属するものであつてもよく、また熱交換室
２および排熱交換用吸熱部６の構造も種々変更可
能である。

（発明特有の効果） この発明によれば、冬期において外気が外気導
入管およびフイン付き給気中継タンクに伝わる地
熱ならびに排煙筒の廃ガスと熱交換して暖気とし
て建物室内に導入されるから、換気と暖房が同時
に行われ、しかも導入外気の昇温用として既存の
熱源を最大限に利用しており、格別な熱源が不要
であつて暖房コストが著しく低減され、省エネル
ギーにも貢献する。また導入外気が熱交換にて昇
温するにつれて軽くなり上昇気流として流通する
ため、外気導入のための格別な強制導入装置を省
略することができる。更にこの発明の装置は夏期
における冷房と四季を通しての換気にも好適に利
用できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の外気導入装置の実施例を示す
もので、第１図は全体の概略縦断面図、第２図は
同要部の縦断面図、第３図は同要部の平面図、第
４図は排熱交換用吸熱部を示す一部破断側面図、
第５図は第４図の−線の断面矢視図、第６図
は同−線の断面矢視図、第７図は吸気孔の他
の構成例を示す縦断面図である。 １……建物、２……熱交換室、３……給気中継
タンク、３ａ……フイン、５ａ……排煙筒、６…
…排熱交換用吸熱部、７，７′……吸気孔、１１
……ヒートパイプ、１２ａ，１２ｂ……流体循環
パイプ、１７……外気分配管、１９ａ……外気導
入管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 建物地下にヒートパイプを備えた熱交換室と
   これに連通するフイン付き給気中継タンクとを設
   けると共に、建物室内に配設してある排煙筒に排
   熱交換用吸熱部を設け、該吸熱部と上記ヒートパ
   イプとを液体循環パイプにて連結する一方、屋外
   に上部が外気に開放して下部が地中に位置する吸
   気孔を形成し、該吸気孔の下部と上記中継タンク
   とを地中に配設した外気導入管にて連通連結し、
   かつ熱交換室内と建物室内とを連通する複数の外
   気分配管を配設してなる建物室内への外気導入装
   置。