JPH0210351B2 - - 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
ーブ等の燃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
通連結すると共に、建物室内より排気管を上記中
継タンク内を経由して排気口まで配設し、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） 上記構成にあつては、吸気孔より導入される外
気は、まず外気導入管を通る過程で冬期において
外気温より常時高温に維持されている地熱を熱交
換して昇温した上で給気導入タンクに流入し、こ
こで更に地熱および室内排気熱と熱交換してより
昇温した状態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
で熱交換して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４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、９は屋外排気口である。

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１
０にて被覆され、該断熱層１０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の内部には合成樹脂や金属、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１１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１２が配管されている。
このヒートパイプ１２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１３ａ，
１３ｂ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１３ａの途中で設けられたポ
ンプ１４ａ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１３ａには地下水導入管１
５ａが、導入側の流体循環パイプ１３ｂには排水
管１５ｂが、それぞれバルブ１６を介して接続さ
れており、地下水導入管１５ａは屋外に設置され
た地下水揚水ポンプ１４ｂに接続している。

一方、熱交換タンク１１の水抜き孔１１ａ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１７の上端が突入している。
また熱交換タンク１１には硬質ポリ塩化ビニル等
からなる複数の外気分配管１８の各一端が連通接
続され、これら分配管１８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１９に接続さ
れている。尚、これら送風口１９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。そして、
この中継タンク３内には、排気管２０のゴム製等
からなる蛇腹管部２０ａが配設されている。この
排気管２０は、一端側が室内排気口２１に連通接
続されると共に、他端側が屋外排気口９の下部に
連通接続され、かつ地下点検室８内に位置した部
分にモーターフアン２２が介装されている。

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の縦枠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２３ａにて連通されている。この外気導
入管２３ａ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４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３図、第４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１９ａ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２
３ｂの他端が連通接続されている。そして送風口
１９ａは台所A₁の換気扇２４の近傍に取付けら
れており、内部に電動もしくは手動のダンパー２
５を備えている。

屋外排気口は９は、吸気孔７とほぼ同様構成で
あり、建物１の基礎枠１ａとこれに連続する外壁
１ｃの屋外面側に横断面コ字型の縦枠９ａをその
下半部が地中に位置してかつ上半部が地上に突出
するように配置し、該縦枠９ａの上端に防雨防虫
機能を有する傘体９ｂを取付けると共に下端を地
中に埋設した受枠９ｃに嵌合してなり、底部に水
抜き孔９ｄを設けである。

尚、建物１の直下および周辺の土壌２０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５図〜第７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２７と、その
外筒部２７ａと内筒部２７ｂ間に構成される空間
３０の上部を封止する環状蓋板２８と、同下部を
封止する環状栓体２９とかなり、排煙筒５ａに外
嵌装着されている。そして二重筒２７の外装部２
７ａと内筒部２７ｂ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２７ｃにて一体化して
おり、かつ内筒部２７ｂの内面側には該内筒部２
７ｂの内面と排煙筒５ａの外面とを隔てる長手方
向に連続した複数の条片２７ｄが周方向に等配し
て突設されている。また外筒部２７ａの一側面に
は長手方向に沿う平坦部２７ｅが形成され、この
平坦部２７ｅに位置した隔壁部２７ｃを境とした
両側にそれぞれ空間３０に連通する流体循環パイ
プ１３ａ，１３ｂが連結され、かつ他の位置の隔
壁部２７ｃ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１３ｂより空間３
０に流入した水等の流体は、順次隔壁部２７ｃを
越えて上面視Ｃ字状熱吸収部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１３ａ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３１ａを穿設
した邪魔板３１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２３
ａを通過する過程でまず地熱と熱交換して昇温
し、給気中継タンク３内に流入する。ここで外気
は更に地熱と排気管２０の排気熱とで暖められた
上で、通気パイプ１７から熱交換室２内へ流入
し、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１０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１８を通
して送風口１９より階下および階上室内Ａ，Ｂに
流入し、かつ換気扇２４および他の部位に設置し
た換気扇（図示略）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１
０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２３ｂを通し
て地熱と熱交換した外気が送風口１９ａより流入
するが、該送風口１９ａが換気扇２４ａ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すること
なく換気が行われる。尚、この換気の程度は送風
口１９ａのダンパー２５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２５を閉止する
ことにより換気停止も行える。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２４および他の部位に設置した換気扇（図示
略）の吸引力、ならびに送風口１９，１９ａ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１４ｂにて吸い上げた低温の
地下水を導入管１５ａを通して連続的に流体循環
パイプ１３ｂに送ると共に、熱交換室２を通過し
た地下水を排水管１５ｂより排出する。また排気
孔２０による排気モータフアン２２をオフとして
停止させておく。この場合、吸気孔７より流入す
る外気は、外気導入管２３ａ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
た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１８を通して送風口１９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８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い。また熱交換室
２、排熱交換用吸熱部６、屋外排気口９等の構造
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地熱と
室内排気熱ならびに排煙筒の排熱とによつて熱交
換され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極めて有効に利用してお
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図お
よび第３図は同要部の縦断面図、第４図は同要部
の平面図、第５図は排熱交換用吸熱部を示す一部
破断側面図、第６図は第４図の−線の断面矢
視図、第７図は同−線の断面矢視図、第８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、５ａ……排煙筒、６……排熱交換用吸熱
部、７，７′……吸気孔、９……屋外排気口、１
２……ヒートパイプ、１３ａ，１３ｂ……流体循
環パイプ、１８……外気分配管、２０……排気
管、２３ａ……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すると共に、
   建物室内より排気管を上記中継タンク内を経由し
   て排気口まで配設し、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。