JP4892733B2 - Water circulation environmental control system - Google Patents
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Description
本発明は、水を熱媒体として循環させて所定の構造物の内部空間を冷却または加温する水循環式環境調節システムに関するものである。 The present invention relates to a water circulation type environmental control system that circulates water as a heat medium to cool or heat an internal space of a predetermined structure.
従来の環境調節システムは通常、ポンプにより水等の冷媒を凝縮器と蒸発器との間で循環させ、冷房の際は、蒸発器での液状冷媒の蒸発により空気中の熱を奪って冷気を作り、その冷気を送風機で室内に送り、蒸発した冷媒(冷媒蒸気)は凝縮器で外気に熱を放出して液化冷媒に戻るというサイクルを行っている。逆に暖房の際には、凝縮器での冷媒蒸気の液化により熱を空気中に放出して暖気を作り、その暖気を送風機で室内に送り、液化した冷媒は蒸発器で外気により暖められて冷媒蒸気に戻るというサイクルを行っている。 Conventional environmental control systems usually circulate a coolant such as water between a condenser and an evaporator by a pump. During cooling, the liquid refrigerant in the evaporator removes the heat in the air to remove the cold air. Then, the cold air is sent indoors by a blower, and the evaporated refrigerant (refrigerant vapor) releases heat to the outside air by a condenser and returns to a liquefied refrigerant. On the other hand, during heating, heat is released into the air by liquefying the refrigerant vapor in the condenser to create warm air, the warm air is sent into the room by a blower, and the liquefied refrigerant is heated by the outside air in the evaporator. A cycle of returning to the refrigerant vapor is performed.
このような環境調節システムは、冷媒の循環のためにモータ等でポンプを作動させる必要があるとともに、冷気や暖気を送風機で室内に送る必要があるため、電力等の作動エネルギーの供給が不可欠であった。 In such an environmental control system, it is necessary to operate the pump with a motor or the like for the circulation of the refrigerant, and it is necessary to supply cold air or warm air to the room with a blower. there were.
一方、近年、自然エネルギーとしての地熱を利用した環境調節システムが提案されている(特許文献1参照)。この環境調節システムは、地中に熱交換パイプを鉛直に埋設し、この熱交換パイプの上端開口部を建物の床板の蓄熱室内に設け、この蓄熱室から建物の天井裏まで立設した通気パイプを天井下で開口させるとともに、その通気パイプ内に電動ファンを設けたものである。そして、夏期の冷房の際は、電動ファンで蓄熱室から冷気を吸い上げて天井下から室内に送るとともに、その吸い上げによる減圧で、地中で冷やされた熱交換パイプ内の冷気を吸い上げて蓄熱室に補充している。冬期の暖房の際は、電動ファンで蓄熱室に天井下から吸い込んだ室内の空気を送り、その増圧で蓄熱室内の空気を、地中で暖められた熱交換パイプ内に通して暖めてから室内に送っている。 On the other hand, in recent years, an environmental control system using geothermal heat as natural energy has been proposed (see Patent Document 1). In this environmental control system, a heat exchanging pipe is vertically embedded in the ground, and an upper end opening of the heat exchanging pipe is provided in a heat accumulating chamber on the floor of the building, and a ventilation pipe standing from the heat accumulating chamber to the ceiling of the building. Is opened under the ceiling, and an electric fan is provided in the ventilation pipe. When cooling in the summer, the air is sucked from the heat storage chamber with an electric fan and sent from the bottom of the ceiling to the room, and the vacuum in the heat exchange pipe that has been cooled in the ground is sucked up by the suction. To replenish. When heating in winter, the indoor air sucked from under the ceiling is sent to the heat storage room with an electric fan, and the air in the heat storage room is heated by passing through the heat exchange pipe heated in the ground by the increased pressure. It is sent indoors.
あるいは、自然エネルギーとしての地熱と太陽熱とを利用した環境調節システムも提案されている(特許文献2参照)。この環境調節システムは、地中に熱交換パイプを水平に埋設し、この熱交換パイプの一端を外気に開放するとともに、切換弁を介して他端を建物内への通気パイプに接続し、さらに建物外に太陽光によって暖められるソーラーウォールを設けて、前記切換弁を介してソーラーウォールを建物内への通気パイプに接続し、この通気パイプ内に電動ファンを設けたものである。そして、夏期の冷房の際は、地中で冷やされた熱交換パイプを切換弁で通気パイプに接続し、電動ファンで熱交換パイプ内の冷気を室内に送っている。冬期の暖房の際は、ソーラーウォールを切換弁で通気パイプに接続して電動ファンでソーラーウォール内の暖気を室内に送っている。 Or the environmental control system using the geothermal and solar heat as natural energy is also proposed (refer patent document 2). This environmental control system embeds a heat exchange pipe horizontally in the ground, opens one end of the heat exchange pipe to the outside air, and connects the other end to a ventilation pipe into the building via a switching valve. A solar wall heated by sunlight is provided outside the building, the solar wall is connected to a ventilation pipe into the building via the switching valve, and an electric fan is provided in the ventilation pipe. During cooling in summer, the heat exchange pipe cooled in the ground is connected to the ventilation pipe by a switching valve, and the air in the heat exchange pipe is sent indoors by an electric fan. When heating in winter, the solar wall is connected to the ventilation pipe by a switching valve, and the warm air in the solar wall is sent indoors by an electric fan.
これらの環境調節システムは、冷媒の循環のためにモータ等でポンプを作動させる必要はないものの、冷気や暖気を電動ファンで室内に送る必要があるため、電力の供給は不可欠であり、それゆえ近年の省エネルギーの要請に沿うものではなかった。 Although these environmental control systems do not require the pump to be operated with a motor or the like to circulate the refrigerant, it is necessary to supply cold air or warm air to the room with an electric fan, so power supply is indispensable. It was not in line with the recent demand for energy conservation.
一方、自然エネルギーとしての地熱と太陽熱とを利用した他の環境調節システムも提案されている(特許文献3参照)。この環境調節システムは、地中に熱交換パイプを埋設し、この熱交換パイプの一端を外気に開放するとともに他端を建物内へ導き、また建物の屋根上に太陽光によって暖められるダクトを傾斜させて設け、このダクトの一端を外気に開放するとともに他端を建物内へ導いたものであり。そして、夏期の冷房の際には、屋根上のダクト内で暖められた空気を外気に放出することで建物内の空気をそのダクト内に吸出し、これによる減圧で、地中で冷やされた熱交換パイプ内の冷気を吸い出して建物内に送っている。 On the other hand, other environmental control systems using geothermal heat and solar heat as natural energy have been proposed (see Patent Document 3). This environmental control system embeds a heat exchange pipe in the ground, opens one end of the heat exchange pipe to the outside air, leads the other end into the building, and inclines a duct heated by sunlight on the roof of the building. One end of this duct is opened to the outside air and the other end is led into the building. During cooling in the summer, the air inside the duct on the roof is released to the outside air, and the air inside the building is sucked into the duct, which reduces the heat that is cooled in the ground. Cold air in the exchange pipe is sucked out and sent to the building.
この環境調節システムでは、地中で冷やされた熱交換パイプ内の冷気を、ダクトで建物内を減圧することで吸い出して建物内に供給するものであるため、建物の出入り口の開閉等による建物内の圧力変化の影響を受けやすく、建物内の冷房を充分に行えなかった。 In this environmental control system, the cold air in the heat exchange pipes cooled in the ground is sucked and supplied to the building by decompressing the inside of the building with a duct. It was easy to be affected by the pressure change of the building and could not cool the building sufficiently.
このような中で、本発明者らは、傾斜地にその斜面に沿って埋設されて地温により冷却される地中流路と、地中流路の上端部に接続された外気取り入れ口と、構造物の内部空間に設けられて地中流路の下端部に接続された空気吐出口を備え、地中流路内の空気をその地中流路で冷却するととともに、その地中流路内を下降流動させて空気吐出口から構造物の内部空間に吐出させ、その地中流路内の空気の下降流動に伴って外気取り入れ口から外気がその地中流路内に取り入れられるようにした環境調節システムを発明した。 Under these circumstances, the present inventors embed a ground channel that is embedded along an inclined surface of the ground and is cooled by the ground temperature, an outside air inlet connected to the upper end of the underground channel, An air discharge port is provided in the internal space and connected to the lower end of the underground flow path.Air in the underground flow path is cooled by the underground flow path, and the air discharge is caused to flow down in the underground flow path. The environmental control system was invented by discharging from the outlet to the internal space of the structure and allowing outside air to be taken into the underground channel from the outside air intake as the air in the underground channel descends.
この環境調節システムでは、ポンプやモータなどの駆動装置が一切不要であり、電力の供給が困難な山間地等で効果的に利用可能となっているものである。
しかしながら、本発明者らの発明の環境調節システムは、ポンプやモータなどの駆動装置の換わりに、傾斜地における勾配を利用して空気を効果的に流動させているため、環境調節システムの稼働効率が傾斜地の勾配の影響を受けやすいという問題を有していた。 However, since the environment control system of the inventors' invention uses the gradient on the slope to effectively flow air instead of the driving device such as a pump and a motor, the operating efficiency of the environment control system is high. It had the problem of being easily affected by the slope of the slope.
本発明者らは、このような傾斜地の勾配の大きさによる影響を受けにくい環境調節システムを提供すべく研究開発を行い、本発明を成すに至ったものである。 The present inventors have conducted research and development to provide an environmental control system that is not easily affected by the magnitude of the slope of such a slope, and have achieved the present invention.
請求項1記載の水循環式環境調節システムでは、第1の高度に基端を設け、この第1の高度よりも低い第2の高度に折返部を設けて折り返し、基端に隣接させて先端を設けた導水管と、この導水管の先端から基端に水を送給する給水器とを備え、導水管は、基端を先端よりも高い位置に配置して、給水器で基端に水を送給することにより、導水管に沿って水を循環させ、所定の位置に、気温よりも低い温度の低温領域に配設して水を冷却する蓄冷部を設けるとともに、この蓄冷部の下流側に構造物の内部空間に配設してこの内部空間を冷却する冷却部を設けた。 In the water circulation type environmental control system according to claim 1, a base end is provided at the first altitude, a folding portion is provided at the second altitude lower than the first altitude, and the tip is disposed adjacent to the base end. And a water feeder that feeds water from the leading end of the conduit to the proximal end. The conduit has a proximal end disposed at a position higher than the distal end, and water is supplied to the proximal end by the water feeder. By supplying water, the water is circulated along the water conduit, and at a predetermined position, a cold storage unit for cooling the water is provided by being disposed in a low temperature region lower than the temperature, and downstream of the cold storage unit. A cooling unit is provided on the side to cool the internal space disposed in the internal space of the structure.
請求項2記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1に記載の水循環式環境調節システムにおいて、蓄冷部または蓄冷部よりも下流側の導水管には、一方の端部を吸気口とし、他方の端部を排気口として空気を送通させる通気管を挿通もしくは並設させるとともに、排気口を構造物の内部空間内に設けた。 In the water circulation type environmental control system according to claim 2, in the water circulation type environmental control system according to claim 1, one end of the water storage pipe or the water conduit downstream of the cold storage part is an intake port, and the other A vent pipe for allowing air to pass therethrough is inserted or juxtaposed with the end portion of the exhaust port as an exhaust port, and an exhaust port is provided in the internal space of the structure.
請求項3記載の水循環式環境調節システムでは、請求項2に記載の水循環式環境調節システムにおいて、吸気口部分に空気を集める集風手段を設けた。 The water circulation type environmental adjustment system according to claim 3 is the water circulation type environmental adjustment system according to claim 2, further comprising a wind collecting means for collecting air at the intake port portion.
請求項4記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、冷却部を折返部に設けた。 In the water circulation type environmental control system according to claim 4, in the water circulation type environmental control system according to any one of claims 1 to 3, the cooling part is provided in the folded part.
請求項5記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、低温領域を地中とし、導水管を傾斜面に沿って設けた。 The water circulation type environmental control system according to claim 5 is the water circulation type environmental control system according to any one of claims 1 to 4, wherein the low temperature region is the ground and the water conduit is provided along the inclined surface.
請求項6記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、低温領域を、気温よりも低い温度の池、川、湖、沼、海、氷室、蓄雪室、貯水槽のいずれか一つとした。 In the water circulation type environmental control system according to claim 6, in the water circulation type environmental control system according to any one of claims 1 to 5, the low temperature region is a pond, a river, a lake, a marsh, a temperature lower than the air temperature, One of sea, ice room, snow storage room, and water tank.
請求項7記載の水循環式環境調節システムでは、第1の高度に基端を設け、この第1の高度よりも低い第2の高度に折返部を設けて折り返し、基端に隣接させて先端を設けた導水管と、この導水管の先端から基端に水を送給する給水器とを備え、導水管は、基端を先端よりも高い位置に配置して、給水器で基端に水を送給することにより、導水管に沿って水を循環させ、所定の位置に、気温よりも高い温度の高温領域に配設して水を加温する蓄熱部を設けるとともに、この蓄熱部の下流側に構造物の内部空間に配設してこの内部空間を加温する加温部を設けた。 In the water circulation type environmental control system according to claim 7, a base end is provided at the first altitude, a folding portion is provided at a second altitude lower than the first altitude, and the tip is disposed adjacent to the base end. And a water feeder that feeds water from the leading end of the conduit to the proximal end. The conduit has a proximal end disposed at a position higher than the distal end, and water is supplied to the proximal end by the water feeder. In addition to providing a heat storage part that circulates water along the water conduit and is disposed in a high temperature region higher than the air temperature to heat the water at a predetermined position. A heating unit was provided on the downstream side to be disposed in the internal space of the structure to heat the internal space.
請求項8記載の水循環式環境調節システムでは、請求項7に記載の水循環式環境調節システムにおいて、高温領域を地中とし、導水管を傾斜面に沿って設けた。 In the water circulation type environmental adjustment system according to claim 8, in the water circulation type environmental adjustment system according to claim 7, the high temperature region is the ground, and the water conduit is provided along the inclined surface.
請求項9記載の水循環式環境調節システムでは、請求項7または請求項8に記載の水循環式環境調節システムにおいて、高温領域を、気温よりも高い温度の池、川、湖、沼、海、温泉、高温廃熱体、高温廃熱室、貯水槽のいずれか一つとした。 The water circulation type environmental control system according to claim 9 is the water circulation type environmental control system according to claim 7 or claim 8, wherein the high temperature region is a pond, river, lake, swamp, sea, hot spring having a temperature higher than the temperature. One of a high-temperature waste heat body, a high-temperature waste heat chamber, and a water storage tank.
請求項10記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜9のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、太陽熱で生成した水蒸気で給水器を駆動することした。 In the water circulation type environmental adjustment system according to claim 10, in the water circulation type environmental adjustment system according to any one of claims 1 to 9, the water supply device is driven by steam generated by solar heat.
請求項11記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜9のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、風を受けて回転する風車の回転力で給水器を駆動することとした。
In the water circulation type environmental adjustment system according to
請求項12記載の水循環式環境調節システムでは、請求項1〜9のいずれか1項に記載の水循環式環境調節システムにおいて、太陽電池パネルを用いた太陽光発電システム、または風力発電システムで生成した電力で給水器を駆動することとした。
The water circulation type environmental control system according to
本発明の水循環式環境調節システムでは、給水器によって水を循環可能とした導水管で水を循環させる一方で、導水管に設けた蓄冷部または蓄熱部で水を冷却または加温し、この冷却または加温された水で構造物の内部空間を冷却または加温することにより、傾斜地を利用することなく水を循環させることができ、水循環式環境調節システムをどのような場所にでも設置することができる。 In the water circulation type environmental control system of the present invention, water is circulated by a water conduit that allows water to be circulated by a water supply unit, while water is cooled or heated by a cold storage unit or a heat storage unit provided in the water conduit. Or, by cooling or warming the internal space of the structure with heated water, water can be circulated without using slopes, and a water-circulating environmental control system can be installed anywhere Can do.
しかも、一方の端部を吸気口とし、他方の端部を排気口として空気を送通させる通気管を導水管の蓄冷部または蓄熱部に挿通もしくは並設させることにより、通気管内を移動する空気の冷却または加温の効率を向上させることができ、構造物の内部空間内に設けた排気口から冷気または暖気を送給できる。 In addition, air that moves through the ventilation pipe by inserting or juxtaposing a ventilation pipe through which air is passed with one end as an intake port and the other end as an exhaust port into the cold storage section or heat storage section of the water conduit. The efficiency of cooling or warming can be improved, and cool air or warm air can be fed from an exhaust port provided in the internal space of the structure.
図1は、第1実施形態の水循環式環境調節システムの概略模式図である。この水循環式環境調節システムは、水を循環させる循環流路を構成する導水管11と、この導水管11の先端11bから基端11aに水を送給する給水器12とで構成している。
FIG. 1 is a schematic diagram of a water circulation environmental control system according to the first embodiment. This water circulation type environmental control system includes a
特に、導水管11は、基端11aと先端11bを所定の高さに配置し、導水管11が折り返される折返部11cを、基端11aと先端11bを配置した第1の高度よりも低い第2の高度に設け、しかも、基端11aは先端11bよりも高い位置に配置することにより、基端11aと先端11bの差圧を利用して導水管11に沿って水を循環させることができる。先端11bに達した水は、給水器12で基端11aに送給している。導水管11で送流させる水は、水道水などの比較的清浄な水が望ましいが、清浄であれば何でってもよい。
In particular, the
導水管11は、地中に埋設している。この地中に埋設された部分は蓄冷部11dであって、地熱との熱交換によって導水管11の内部の水を冷却している。なお、蓄冷部11dの導水管11は熱伝導性の高い金属製パイプを用いることが望ましい。蓄冷部11dは、地中に埋設して構成するだけでなく、池、川、湖、沼、海、氷室、蓄雪室、貯水槽などの気温よりも低い温度となった低温環境を利用することができる。本実施形態では、導水管11は、地下約2m程度の深さに埋設している。導水管11はできるだけ深く埋設する方が望ましい。
The
また、導水管11には、蓄冷部11dの下流側に、蓄冷部11dで冷却された水によって冷却を行う冷却部11eを設けており、この冷却部11eは所定の構造物13の内部空間に配設しており、この内部空間を冷却部11eで冷却している。構造物13は、一般的な家屋、養豚場や養鶏場、あるいは工場や高層ビルなどの建屋であってもよいし、ビニールハウスなどの恒温施設などであってもよい。本実施形態では、ビニールハウスなどの栽培施設を想定している。構造物13の内部空間において、冷却部11eは、冷却効率を高めるように適宜の形状に配設してよい。
Further, the
なお、冷却部11eの導水管11は熱伝導性の高い金属製パイプを用いることが望ましい。また、冷却部11eと蓄冷部11dとの間には、金属よりも熱伝導性の低い例えばプラスチック管などを介設し、さらに周囲を断熱して、冷却部11eと蓄冷部11dの間で導水管11自体を介した熱伝導が生じることにより、熱効率の低下が生じることを抑制することが望ましい。
Note that it is desirable to use a metal pipe having high thermal conductivity for the
給水器12は、図2に示すように、太陽熱で水蒸気を生成する水蒸気生成部12-1と、この水蒸気生成部12-1で生成した水蒸気で進退駆動されるピストン12-2aを備えたポンプ部12-2とで構成している。
As shown in FIG. 2, the
水蒸気生成部12-1は、導水管11の先端11bに達した水が送給される貯水タンク12-1aと、この貯水タンク12-1aの上部に設けて貯水タンク12-1a内の水を太陽熱で加熱して水蒸気を生成する蒸発室12-1bを有している。蒸発室12-1bには、ポンプ部12-2に水蒸気を送給する水蒸気送給管12-1cを連通連結している。
The water vapor generation unit 12-1 is provided with a water storage tank 12-1a to which water that has reached the
ポンプ部12-2は、導水管11の先端11bに達した水が送給される第1シリンダ室12-2bと、水蒸気送給管12-1cを介して水蒸気生成部12-1から送給される第2シリンダ室12-2cと、第1シリンダ室12-2bと第2シリンダ室12-2cとの間に摺動自在に設けたピストン12-2aで構成しており、第1シリンダ室12-2bには、ピストン12-2aで押送されることにより第1シリンダ室12-2bから導水管11の基端11aに水を送給する給水管12-2dを設けている。さらに、第2シリンダ室12-2cには、所定のタイミングで第2シリンダ室12-2c内の水蒸気を外部に放出するリリーフ弁12-2eを設けている。
The pump unit 12-2 is supplied from the water vapor generating unit 12-1 via the first cylinder chamber 12-2b to which water reaching the
給水器12では、水蒸気生成部12-1で生成した水蒸気によって第2シリンダ室12-2c内を加圧し、この第2シリンダ室12-2c内の加圧によってピストン12-2aを第1シリンダ室12-2b側に押送することにより、給水管12-2dを介して第1シリンダ室12-2b内の水を導水管11の基端11aに送給している。
In the
そして、所定のタイミングでリリーフ弁12-2eを開弁することにより第2シリンダ室12-2cを減圧してピストン12-2aを後退させ、その後、リリーフ弁12-2eを閉弁している。このリリーフ弁12-2eの開閉制御は、本実施形態では、リリーフ弁12-2eに設けた図示しないタイマー部で行っており、所定時間間隔で所定時間だけ開弁することとしている。タイマー部の動作に要する電力は、太陽光発電システムでまかなうことができる。 Then, by opening the relief valve 12-2e at a predetermined timing, the second cylinder chamber 12-2c is depressurized to retract the piston 12-2a, and then the relief valve 12-2e is closed. In this embodiment, the opening / closing control of the relief valve 12-2e is performed by a timer unit (not shown) provided in the relief valve 12-2e, and is opened for a predetermined time at predetermined time intervals. The electric power required for the operation of the timer unit can be provided by the photovoltaic power generation system.
給水器12は、上記の形態に限らず、例えば、図3に示すように、導水管11の先端11bの上方に吸引部12-3を設け、この吸引部12-3で導水管11の先端11bの水を吸引し、給水管12-4を介して導水管11の基端11aに水を送給してもよい。
For example, as shown in FIG. 3, the
吸引部12-3は、貯水タンク12-3aと、導水管11の先端11bから貯水タンク12-3aに水を吸引する吸引管12-3bと、貯水タンク12-3a内の水を太陽熱で加熱して生成した水蒸気を排出させるリリーフ弁12-3cと、給水管12-4との連通状態を開閉制御する開閉弁12-3dを備えている。図3中、12-3eは、貯水タンク12-3a内の水を太陽熱で加熱して水蒸気を生成するための太陽光の集積装置である。
The suction unit 12-3 heats the water in the water storage tank 12-3a, the suction pipe 12-3b that sucks water from the
この吸引部12-3では、リリーフ弁12-3c及び開閉弁12-3dをそれぞれ閉弁状態として貯水タンク12-3a内の水を太陽熱で加熱して水蒸気を生成し、貯水タンク12-3a内を高圧状態とする。 In this suction section 12-3, the relief valve 12-3c and the on-off valve 12-3d are closed, respectively, and water in the water storage tank 12-3a is heated by solar heat to generate water vapor, and the water in the water storage tank 12-3a Is in a high pressure state.
次いで、吸引部12-3は、リリーフ弁12-3cを開弁して貯水タンク12-3a内の水蒸気をリリーフ弁12-3cから排出した後にリリーフ弁12-3cを閉弁し、貯水タンク12-3aに水をかけたり、冷風をあてたりして冷却し、貯水タンク12-3a内を減圧状態とする。
Next, the suction unit 12-3 opens the relief valve 12-3c, discharges the water vapor in the water storage tank 12-3a from the relief valve 12-3c, then closes the relief valve 12-3c, and the
貯水タンク12-3a内が減圧状態となることにより、吸引管12-3bを介して導水管11の先端11bから貯水タンク12-3aに水が吸引され、その後、開閉弁12-3dを開弁にすることにより、給水管12-4を介して貯水タンク12-3aから導水管11の基端11aに水を送給している。
By depressurizing the inside of the water storage tank 12-3a, water is sucked into the water storage tank 12-3a from the
給水器12は、さらには、風車で構成して、風を受けて回転する風車の回転力で適宜のモータを駆動させて導水管11の先端11bから基端11aへ水を送給したり、あるいは風を受けて回転する水車として、この水車を回転させて導水管11の先端11bから基端11aへ水を送給したりしてもよい。
The
または、給水器12は、太陽電池パネルを用いた太陽光発電システム、または風力発電システムで生成した電力で適宜の給水ポンプを駆動させることにより、導水管11の先端11bから基端11aへ水を送給したりしてもよい。
Alternatively, the
上記した給水器12は1つだけでなく複数並列して設けることにより、導水管11の先端11bから基端11aへ水を連続的に供給することができる。
By providing not only one but also a plurality of
このように、本実施形態の環境調節システムでは、導水管11と給水器12とによって水を導水管11に沿って循環可能とし、導水管11には蓄冷部11dと冷却部11eとを設けて、所定の構造物13の内部空間に冷却部11eを設けることにより、内部空間を冷却することができる。
Thus, in the environmental control system of the present embodiment, water can be circulated along the
特に、この環境調節システムは、導水管11の基端11aと先端11bの差圧を利用して熱媒体である水を循環させるとともに、気温よりも低い地熱を利用して水を冷却することにより、冷却手段を自然エネルギーだけで駆動させることができるので、極めて省エネルギーの環境調節システムとすることができる。
In particular, this environmental control system circulates water, which is a heat medium, using the differential pressure between the
しかも、蓄冷部11dでは、導水管11内の水が冷却されることにより水の比重が大きくなり、水自体に沈降作用を生じさせることができるので、導水管11内において比較的大きな流速を得ることができる。
In addition, in the
さらに、冷却部11eは折返部11cに設けることにより、冷却部11eで造物13の内部空間を冷却する換わりに加熱された水に比重の減少が生じ、水自体に上昇作用を生じさせることができるので、導水管11内において比較的大きな流速を得ることができる。
Furthermore, by providing the
このような環境調節システムにおいて、図1に示すように、蓄冷部11dまたは蓄冷部11dよりも下流側の導水管11に、一方の端部を吸気口14aとし、他方の端部を排気口14bとして空気を送通させる通気管14を挿通もしくは並設させるとともに、排気口14bを構造物13の内部空間内に設けた場合には、蓄冷部11dまたは蓄冷部11dよりも下流側の導水管11で冷却された空気を冷気として排気口14bを構造物13の内部空間内に放出でき、内部空間の冷却効率を向上させることができる。特に、排気口14bは、鉛直上方に向けて開口するよりも、図1に示すように斜め上方に向けて開口し、通気管14をできるだけ折り曲げないで冷気を放出させるようにすることが望ましい。
In such an environmental control system, as shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態では、排気口14bには、通気管14の長手方向に沿って複数設けている。
In the present embodiment, a plurality of
一方、吸気口14a部分には漏斗状に開口させた集風フード14cを設け、この集風フード14cを常に風上側に向けるようにした集風手段を設けることにより、通気管14内の通気量を増大させて、構造物13の内部空間の冷却効率をさらに向上させている。
On the other hand, the
また、このように通気管14を設ける環境調節システムの場合には、傾斜地に設けるとともに、傾斜地の傾斜面に沿って導水管11及び通気管14を設けることにより、通気管14では、導水管11の蓄冷部11dまたは蓄冷部11dよりも下流側の導水管11によって冷却された空気の比重が大きくなることにより、空気自体に下り勾配で傾斜した通気管14に沿った沈下の流れを生じさせることができるので、通気管14内で空気の停留が生じることを防止して、冷気を円滑に送給できる。
In addition, in the case of the environmental control system in which the
図1中、16は構造物13の排気口であって、排気口16には加熱板17を装着して排気される気体をさらに加熱し、より強い上昇気流を生じさせることによって廃棄効率を向上させ、排気口14b及び散気管15からの冷気の引き込み効率を向上させることもできる。
In FIG. 1,
本実施形態では、冷却部11eの下流側の導水管11を再び地中に埋設しているが、必ずしも埋設する必要はなく、地上に沿って配設して、先端11bを基端1aに隣接させてもよい。ここでは、蓄冷部11dを形成するために掘った溝に冷却部11eの下流側の導水管11も埋設することにより、導水管11を保護している。また、冷却部11eの下流側の導水管11が地上で邪魔となることを防止している。
In this embodiment, the
なお、本実施形態の環境調節システムでは、図1に示したように、構造物13の内部空間内に、導水管11の冷却部11eを配置するとともに、通気管14から冷気を送給して内部空間を冷却しているが、図4に示すように、導水管11を構造物13の内部空間内には配置せず、導水管11を挿通もしくは並設させた通気管14から構造物13の内部空間に冷気を送給するだけとしてもよい。
In the environmental control system of this embodiment, as shown in FIG. 1, the cooling
なお、図4の実施形態では、排気口14bには、複数の開口15aを設けた散気管15を装着して、通気管14から送給された冷気を効率よく放出可能としている。
In the embodiment of FIG. 4, a
図5は、第2実施形態の水循環式環境調節システムの概略模式図である。この水循環式環境調節システムも、水を循環させる循環流路を構成する導水管21と、この導水管21の先端21bから基端21aに水を送給する給水器22とで構成している。
FIG. 5 is a schematic diagram of a water circulation environmental control system according to the second embodiment. This water circulation type environmental control system also includes a
特に、導水管21は、基端21aと先端21bを所定の高さに配置し、導水管21が折り返される折返部21cを、基端21aと先端21bを配置した第1の高度よりも低い第2の高度に設け、しかも、基端21aは先端21bよりも高い位置に配置することにより、基端21aと先端21bの差圧を利用して導水管21に沿って水を循環させることができる。先端21bに達した水は、給水器22で基端21aに送給している。
In particular, the
導水管21は、地中に埋設している。この地中に埋設された部分は蓄熱部21dであって、地熱との熱交換によって導水管21の内部の水を加温している。なお、蓄冷部21dの導水管21は熱伝導性の高い金属製パイプを用いることが望ましい。蓄熱部21dは、地中に埋設して構成するだけでなく、池、川、湖、沼、海、温泉、高温廃熱体、高温廃熱室、貯水槽などの気温よりも高い温度となった高温環境を利用することができる。本実施形態では、導水管21は、温度が約10℃程度となっている地下約2m以下の深さに埋設している。導水管21はできるだけ深く埋設する方が望ましい。
The
また、導水管21には、蓄熱部21dの下流側に、蓄熱部21dで加温された水によって加温を行う加温部21eを設けており、この加温部21eは所定の構造物23の内部空間に配設しており、この内部空間を加温部21eで加温している。構造物23は、一般的な家屋、養豚場や養鶏場、あるいは工場や高層ビルなどの建屋であってもよいし、ビニールハウスなどの恒温施設、小さな犬小屋などであってもよい。本実施形態でも、ビニールハウスなどの栽培施設を想定している。構造物23の内部空間において、加温部21eは、冷却効率を高めるように適宜の形状に配設してよい。
Further, the
なお、加温部21eの導水管21は熱伝導性の高い金属製パイプを用いることが望ましい。また、加温部21eと蓄熱部21dとの間には、金属よりも熱伝導性の低い例えばプラスチック管などを介設し、加温部21eと蓄熱部21dの間で導水管21自体を介した熱伝導が生じることにより、熱効率の低下が生じることを抑制することが望ましい。
Note that it is desirable to use a metal pipe having high thermal conductivity for the
給水器22は、本実施形態では、風車で構成して、風を受けて回転する風車の回転力で適宜のモータを駆動させて導水管21の先端21bから基端21aへ水を送給している。給水器22は、前述したように適宜に構成してよい。
In this embodiment, the
このように、本実施形態の環境調節システムでは、導水管21と給水器22とによって水を導水管21に沿って循環可能とし、導水管21には蓄熱部21dと加温部21eとを設けて、所定の構造物23の内部空間に加温部21eを設けることにより、内部空間を加温することができる。
Thus, in the environmental control system of this embodiment, water can be circulated along the
特に、この環境調節システムは、導水管21の基端21aと先端21bの差圧を利用して熱媒体である水を循環させるとともに、気温よりも低い地熱を利用して水を冷却することにより、冷却手段を自然エネルギーだけで駆動させることができるので、極めて省エネルギーの環境調節システムとすることができる。
In particular, this environmental control system circulates water, which is a heat medium, using the differential pressure between the
本実施形態では、環境調節システムを傾斜地に設けたことにより、100m程度の比較的長い導水管21を容易に地下に埋設することができ、蓄熱部21dの長さをできるだけ長くして、熱効率の向上を図るとともに、設置コストが高騰することを抑制できる。
In the present embodiment, by providing the environmental control system on an inclined land, a relatively
他の実施形態として、図6に示すように、導水管21と給水器22は、水を循環させて地熱により高温の水を生成する一方で、この導水管21に一方の端部を吸気口24aとし、他方の端部を排気口24bとして空気を送通させる通気管24を挿通し、この通気管24を通る空気を加温して、導水管21よりも高度の高い位置に設けた構造物23'の内部空間に導水管21で加温された暖気を放出するようにしてもよい。図6中、25は排気口24bに接続した散気管であり、複数の放出口25aを備えている。また、図6中24cは、吸気口24aに設けた漏斗状に開口した集風フードである。
As another embodiment, as shown in FIG. 6, the
通気管24の中途部にはバッファ部24dを設け、加温された空気が高速となって構造物23'の内部空間に吹き込むことを抑制している。
A
また、導水管21には、より深く埋設した深埋設部21fを設けて、水を安定的に加温可能としている。すなわち、地表近くの地中は、温度変化が比較的大きいため、深く埋設することにより、温度変化の影響を受けにくくしているものである。
Further, the
前述したように、本発明の環境調節システムでは、差圧を利用して水を循環させているので、傾斜地だけでなく、平地にも設置可能であり、駐車場、マンホール内部、道路、空き地、隣接する農地や休耕田などの2m以下の低温の地温を利用することにより水を冷却することができる。 As described above, in the environmental control system of the present invention, water is circulated using differential pressure, so it can be installed not only on sloped land but also on flat ground, parking lots, manhole interiors, roads, vacant land, Water can be cooled by using a low-temperature ground temperature of 2 m or less such as adjacent farmland or fallow paddy field.
また、この環境調節システムでは、通気管14によって外気を取り込んで建物を冷却することもできるため、新鮮な森の空気などの自然の空気を室内に取り込むこともできる
This environmental control system can also cool the building by taking in outside air through the
以下において、図面に基づいて、本発明の具体的な実施形態を簡単に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be briefly described with reference to the drawings.
図7は、犬小屋に水循環式環境調節システムを設けた場合であり、水を循環させる循環流路を構成する導水管31の一部を犬小屋の地下に埋設して、給水器32で導水管31の先端32bから基端32aに水を送給して水の循環を生じさせている。これにより、夏季の場合には犬小屋内を冷却でき、冬季には犬小屋内を加温できる。
FIG. 7 shows a case where a water circulation type environmental control system is provided in the kennel. A part of the
図7中、34は導水管31に並設した通気管34であって、通気管34の吸気口34aから吸引した空気を導水管31で冷却または加温して、犬小屋内に設けた排気口34bから冷気または暖気を送出可能としている。34cは、吸気口34aに設けた漏斗状に開口した集風フードである。34dは、通気管34中を通過する空気に揮発性の防虫剤を散布する散布器である。
In FIG. 7,
図8は、戸建ての家屋に水循環式環境調節システムを設けた場合であり、水を循環させる循環流路を構成する導水管41の一部を家屋の地下に埋設して、給水器42で導水管41の先端42bから基端42aに水を送給して水の循環を生じさせている。これにより、夏季の場合には家屋内を冷却でき、冬季には家屋内を加温できる。
FIG. 8 shows a case where a water circulation type environmental control system is provided in a detached house. A part of a
図8中、45は水を一時的に貯留するタンクであり、断熱材などを用いて高温状態を維持可能としている。46は流量を調整するバルブである。 In FIG. 8, 45 is a tank for temporarily storing water, and it is possible to maintain a high temperature state using a heat insulating material or the like. 46 is a valve for adjusting the flow rate.
図9は、図8の戸建ての家屋に設けた水循環式環境調節システムに空気流通機能を付与した実施形態の一例であり、導水管41と給水器42とで水を循環させるとともに、導水管41には、通気管44を適宜配設して、排気口44bから冷気あるいは暖気を放出可能としている。夏季の場合には天井側の排気口44bから冷気を放出し、冬季には床側の排気口44bから暖気を放出可能としている。
FIG. 9 is an example of an embodiment in which an air circulation function is added to the water circulation type environmental control system provided in the detached house of FIG. 8. Water is circulated between the
図9中、46は室内の空気を排出する排気管である。44cは、通気管44の吸気口44aに設けた漏斗状に開口した集風フードである。
In FIG. 9,
図10は、マンションに水循環式環境調節システムを設けた場合であり、導水管51と給水器52とで水を循環させるとともに、導水管51には、通気管54を適宜配設して、排気口54bから冷気を放出可能としている。
FIG. 10 shows a case where a water circulation type environmental control system is provided in an apartment. Water is circulated between the
図10中、56は室内の空気を排出する排気管である。54cは、通気管54の吸気口54aに設けた漏斗状に開口した集風フードである。57は水を一時的に貯留するタンクであり、断熱材などを用いて高温状態を維持可能としている。
In FIG. 10, 56 is an exhaust pipe for discharging indoor air. 54c is a wind collecting hood that is provided in the
11 導水管
11a 基端
11b 先端
11c 折返部
11d 蓄冷部
11e 冷却部
12 給水器
12-1 水蒸気生成部
12-1a 貯水タンク
12-1b 蒸発室
12-1c 水蒸気送給管
12-2 ポンプ部
12-2a ピストン
12-2b 第1シリンダ室
12-2c 第2シリンダ室
12-2d 給水管
12-2e リリーフ弁
13 構造物
11 Water conduit
11a proximal
11b Tip
11c Folding part
11d Cold storage unit
11e Cooling unit
12 Water supply
12-1 Water vapor generator
12-1a Water storage tank
12-1b Evaporation chamber
12-1c Steam supply pipe
12-2 Pump section
12-2a piston
12-2b 1st cylinder chamber
12-2c Second cylinder chamber
12-2d water supply pipe
12-2e relief valve
13 Structure
Claims (12)
この導水管の前記先端から前記基端に水を送給する給水器と
を備え、
前記導水管は、前記基端を前記先端よりも高い位置に配置して、前記給水器で前記基端に水を送給することにより、前記導水管に沿って水を循環させ、
所定の位置に、気温よりも低い温度の低温領域に配設して水を冷却する蓄冷部を設けるとともに、この蓄冷部の下流側に構造物の内部空間に配設してこの内部空間を冷却する冷却部を設けた水循環式環境調節システム。 A water guide pipe having a proximal end at a first altitude, a folded portion at a second altitude lower than the first altitude, and a distal end adjacent to the proximal end;
A water feeder for feeding water from the distal end of the conduit to the proximal end,
The water guide pipe circulates water along the water guide pipe by disposing the base end at a position higher than the front end and feeding water to the base end with the water feeder,
A cool storage unit for cooling water is provided at a predetermined position in a low temperature region lower than the temperature, and the internal space of the structure is provided downstream of the cool storage unit to cool the internal space. Water-circulating environmental control system with a cooling part to perform.
この導水管の前記先端から前記基端に水を送給する給水器と
を備え、
前記導水管は、前記基端を前記先端よりも高い位置に配置して、前記給水器で前記基端に水を送給することにより、前記導水管に沿って水を循環させ、
所定の位置に、気温よりも高い温度の高温領域に配設して水を加温する蓄熱部を設けるとともに、この蓄熱部の下流側に構造物の内部空間に配設してこの内部空間を加温する加温部を設けた水循環式環境調節システム。 A water guide pipe having a proximal end at a first altitude, a folded portion at a second altitude lower than the first altitude, and a distal end adjacent to the proximal end;
A water feeder for feeding water from the distal end of the conduit to the proximal end,
The water guide pipe circulates water along the water guide pipe by disposing the base end at a position higher than the front end and feeding water to the base end with the water feeder,
At a predetermined position, a heat storage part is provided in a high temperature region higher than the air temperature to heat water, and the internal space of the structure is provided downstream of the heat storage part. Water-circulating environmental control system with a heating section for heating.
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