JP2009052293A - 給水システムによる温度を均一にする方法及び装置 - Google Patents

給水システムによる温度を均一にする方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を提供する。
【解決手段】給水システムの中での地層に埋設する地下水道管１０３、及び地面に設ける閉路配管で封鎖式水道管１２１を構成することで、地下水道管よりの地層温度エネルギーを封鎖式水道管１２１内部での水流を通して、より深い地層の温度エネルギーと温度エネルギーを伝送したい地表にある対象物の温度エネルギーを均一化した後、熱伝送を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は給水システムによる温度を均一にする方法及び装置に関するものである。この発明は、初めて給水システムの特定な配管及び配管に流れる水をキャリヤーとして、地表から深い地層の温度エネルギーと地表近傍にある対象物の温度エネルギーを均一な温度で伝送するものである。
従来の建物は、夏にエアコンを使い、冬に電気エネルギー又は燃料を使っており、すべて大量のエネルギーを使う。又、寒い冬の時、地表に接近、又は地表に露出する従来の給水水道管、屋根及び道路は、しばしば凍結し、そのために事故を起こすことも多いという問題がある。
図１４は従来の給水配管及び建物配管の配置図である。図において、１０１は地表、１０２は地表より深い地層であり、その常態な温度は約１２〜１６℃であり、１０３はより深い地層１０２に埋設する従来の給水システムでの地下水道管、１０４は給水水道管支管であり、給水水道管支管１０４を、使用者の水バルブ１１１及び地下水道管１０３の間に接続し、給水水道管支管１０４の端部を給水口とすることで、給水システムの中での水を使用者に提供しており、使用者の建物１１０にあるバルブ１１１のスイッチを開閉することで、いつでも水を取ることができる。
上述の配置方式は冬の時、よく下記のような問題が起こる。
（１） 従来の給水支管１０４の地表１０１に近接する部分と地表１０１に露出する部分の内部にある水が寒くて凍結されるため、水流が塞がれる現象がよくある。
（２） 又、屋根に雪と氷が積もるために、重量と圧力が形成される場合、屋根が崩れる危険を生じる虞がよくある。
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、本発明は大量のエネルギーの消費をすることなく温度の均一化を図ることができる、給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を提供することをその目的とする。
即ち、本発明の給水システムによる温度を均一にする方法及び装置は、地層に埋設する地下水道管及びその地下水道管内部を流れる水流を温度エネルギーのキャリヤーとして初めて利用するものであり、そのキャリヤーを用いて直接的に、またはそのキャリヤーによって熱が伝達される流体を用いて間接的に、対象物への熱の伝送を行い、より深い地層の温度エネルギーと温度エネルギーを伝送したい地表近傍にある対象物の温度エネルギーとを均一化するものである。
請求項１記載の発明による給水システムによる温度を均一にする方法では、
給水システムの一部として使用され、地層に埋設される地下水道管及び該地下水道管内部を流れる水をキャリヤーとして、直接的または間接的に地層の温度エネルギーを伝送し、地表近傍にある対象物との間で温度の均一化を行うことを特徴とする。
請求項２記載の発明による給水システムによる温度を均一にする装置は、
深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
入口が地下水道管（１０３）と接続され、出口が地下水道管（１０３）の別の部分に接続され、地下水道管（１０３）の水流を導入すると共に地下水道管（１０３）へと導出することで、水流の流路を構成し、地下水道管（１０３）と地表近傍にある対象物とを接続する封鎖式水道管（１２１）と、
を備え、地下水道管及び地下水道管内部を流れる水をキャリヤーとして、地層の温度エネルギーを伝送し、地表近傍にある対象物との間で温度の均一化を行う。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記封鎖式水道管（１２１）の前記入口が地下水道管（１０３）の上流側に接続され、且つ封鎖式水道管（１２１）の前記出口が地下水道管（１０３）の下流側に接続されるか、又は、前記封鎖式水道管（１２１）の前記入口が地下水道管（１０３）の下流側に接続され、且つ封鎖式水道管（１２１）の前記出口が地下水道管（１０３）の上流側に接続されることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のものにおいて、熱伝導性を持つ材料で構成されて、水流入口、内部を通過する水流ルート及び水流出口を備えた温度均一化装置（１２２）が、前記地下水道管（１０３）、封鎖式水道管（１２１）又は地下水道管（１０３）と封鎖式水道管（１２１）の両方にそれぞれ、直列に設けられることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の前記封鎖式水道管（１２１）の水流が、ポンプ（１２３）により、対流効果により、又は地下水道管（１０３）の水流の流力による分流効果により、形成されるものであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項２ないし５のいずれか１項に記載のものにおいて、地下水道管（１０３）と地表（１０２）に露出又は接近する封鎖式水道管（１２１）との間に断熱材を設けるか、又は地下水道管（１０３）と地表（１０２）に露出又は接近する封鎖式水道管（１２１）の部分との間に位置する封鎖式水道管（１２１）の部分を断熱材で形成する、ことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項２ないし６のいずれか１項に記載のものにおいて、封鎖式水道管（１２１）の一部は、給水システムを構成する給水水道管支管（１０４）で構成されることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、給水システムによる温度を均一にする装置であって、
深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
地下水道管（１０３）の周りを覆うようにして設けられて、その両端は封鎖状態を呈して、流体が流れる温度均一化室（２２０）と、
温度均一化室（２２０）に設けられた入口（２１８）と一端が接続される第１流体配管（２２１）と、
温度均一化室（２２０）に設けられた出口（２１９）と一端が接続される第２流体配管（２３１）と、
を備え、前記流体が、第２流体配管（２３１）を通り温度均一化室（２２０）に流れ、及び第１流体配管（２２１）を通り温度均一化室（２２０）から流れていき、温度均一化室（２２０）と対象物とを通過して流体循環が行われることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、給水システムによる温度を均一にする装置であって、
深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
地下水道管（１０３）と並列に設けられて相互に温度エネルギーを伝送可能となり、その両端は封鎖状態を呈して、流体が流れる補助配管（２２２）と、
補助配管（２２２）に設けられた入口（２１８）と一端が接続される第１流体配管（２２１）と、
補助配管（２２２）に設けられた出口（２１９）と一端が接続される第２流体配管（２３１）と、
を備え、前記流体が、第２流体配管（２３１）を通り補助配管（２２２）に流れ、及び第１流体配管（２２１）を通り補助配管（２２２）から流れていき、補助配管（２２２）と対象物とを通過して流体循環が行われることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の各他端が開放されていることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項８記載の前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の各他端が対象物内に配置された第２温度均一化装置（１２２）に繋がっており、温度均一化室（２２０）、第１流体配管（２２１）、第２温度均一化装置（１２２）及び第２流体配管（２３１）によって封鎖式の流体循環が行われることを特徴とする。
請求項１２記載の発明は、請求項９記載の前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の他端が対象物内に配置された第２温度均一化装置（１２２）に繋がっており、補助配管（２２２）、第１流体配管（２２１）、第２温度均一化装置（１２２）及び第２流体配管（２３１）によって封鎖式の流体循環が行われることを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、請求項９記載の前記地下水道管（１０３）と補助配管（２２２）との間に、両者の間の熱伝導を行う熱伝導構造（２２３）が形成されることを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項２ないし１３のいずれか１項に記載の前記対象物が、開放空間、開放地表空間、浅い層地表、一部封鎖式又は封鎖式の建物の内部空間、及びその他一部封鎖式又は封鎖式構造の内部空間の群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする。
封鎖式水道管、温度均一化室又は補助配管等を設け、地層内に埋設する地下水道管と水流のルート及び／又は流体循環を形成することで、地層に埋設する地下水道管で吸収する地層温度エネルギーが循環水流及び／又は流体循環をキャリヤーとして、対象物に流れる時、その周りに均一な温度を生じて、熱の伝送を行う。こうして、より深い地層の温度エネルギーと温度エネルギーを伝送したい地表近傍の対象物の温度エネルギーを均一化した後、熱伝送を行うことができる。
本発明の給水システムによる温度を均一にする方法及び装置によれば、既存の給水システムの地下水道管で吸収する自然温度エネルギー(周知の通り地下４〜６メートルの地層では夏でも冬でも、常態の安定な温度は約１２〜１６℃である)を利用して、水流及び／又は流体をキャリヤーとして、特定の地表近傍にある対象物との間で均一な温度で熱伝送を行うことができるので、コストが低く、施工が簡単で、機能が確実なものである。対象物を建物としたときには、従来のエネルギー消耗率が高いエアコン装置の補助として使われる。又は、エアコン装置の代わりとして使われることで、エネルギーを節約することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を建物の対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第１実施形態によるシステム構成説明図である。その主要な構成は、地下水道管１０３と、封鎖式水道管１２１と、温度均一化装置（熱交換装置）１２２と、ポンプ１２３と、を備えている。以下、その構成を詳述する。
地下水道管１０３は、より深い地層１０２に埋設されているものであり、給水システムの一部として使用されており、その中を流れる水流を伝送するものである。地下水道管１０３は従来のパイプ構造、又は熱伝送に良い幾何形状の構造を使うことができる。又は、各種の熱伝導性が良い材料又は金属又はその他熱伝導材料で構成することで、直接地下水道管１０３自体より地層の温度エネルギーを伝送することができる。又、必要によって、地下水道管１０３に直列で後述の温度均一化装置１２２を設けることで、地層温度エネルギーの伝送効果を向上することができる。
封鎖式水道管１２１は、封鎖式水流配管を呈しており、従来のパイプ構造、又は熱伝送に良い幾何形状及び材料で構成されることができる。封鎖式水道管１２１は、地下水道管１０３から対象物である地表１０１に接近する場所、地表１０１に露出する位置、建物１１０内部の天井、地面に近い場所、又は近辺の壁などの選定された空間までを接続するものである。封鎖式水道管１２１の入口は、地下水道管１０３と接続され、又、封鎖式水道管１２１の出口は、地下水道管１０３の別の部分と接続され、地下水道管１０３の水流を導入し、地下水道管１０３へと導出することで、水流の流路が構成され、その水流による均一な温度で熱伝送を行うことができる。又、必要によって、封鎖式水道管１２１に、直列に後述の温度均一化装置１２２を設けることができ、必要によって、水流を動かせる後述のポンプ１２３を設けることもできる。
温度均一化装置１２２は、熱伝導性が良い材料で構成され、その構造の形状は熱伝導に良い幾何形状であり、熱交換に好適な装置である。温度均一化装置１２２に、水流入口、及び温度均一化装置１２２の内部を通過する水流ルート、水流出口を設けることで、直列に地下水道管１０３に接続するか、建物１１０内部の封鎖式水道管１２１に接続することができる。それによって、水流を通過した温度エネルギー及び温度均一化装置１２２の周りの温度エネルギーに対して、温度均一化の熱伝送を行うことができる。必要によって、この装置を設置して、地下水道管１０３又は建物１１０内部の封鎖式水道管１２１両方と同時に直列で接続するか、その中の一つに直列で接続するか、どちらにも設置しないことを選ぶことができる。
ポンプ１２３は、温度エネルギーを伝送するために、水流を動かすものであり、ポンプ１２３として、外力で駆動する往復式ポンプ、又は回転式ポンプを使うことができる。ポンプを駆動する外力は環境によって選ぶことができ、その外力は動力モーター、エンジン動力、その他風エネルギー、熱エネルギー、又は温度差エネルギー、又は太陽で生じる機械エネルギー又はその転換する電気エネルギーで駆動するものを含む。必要によって、このポンプを設置するかどうかを選ぶことができる。
この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置は、露天の公衆場所に応用することもできる。周知の通り、給水システムの地下水道管は通常、道路又はその他露天の場所に埋設されるが、しばしば雪と氷のため、車両が道路を走行することが困難になるため、この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を道路のような浅い層の地表に応用して、均一な温度で熱伝送を行うか、露天の公衆場所に応用して、露出式の均一な温度で熱伝送を行うこともできる。
図２は、本発明を浅い地表の対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第２実施形態によるシステム構成説明図である。図１と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１との相違は、温度均一化を行う対象物が地下水道管１０３よりも地表１０１に接近する場所にあることであり、封鎖式水道管１２１が、地下水道管１０３と地表１０１に接近する場所とを接続する封鎖式水流配管を呈している点である。
図３は、本発明を地表に露出する対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第３実施形態によるシステム構成説明図である。図１と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１との相違は、温度均一化を行う対象物が地表１０１に露出する場所にあることであり、封鎖式水道管１２１が、地下水道管１０３と地表１０１に露出する場所とを接続する封鎖式水流配管を呈している点である。
図４は、本発明を建物の屋上構造体の内部を対象物として応用して、温度均一化の機能を行う第４実施形態によるシステム構成説明図である。図１と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１との相違は、温度均一化を行う対象物が建物１１０の屋上構造体の内部であることであり、封鎖式水道管１２１が、地下水道管１０３と建物１１０の屋上構造物の内部とを接続する封鎖式水流配管を呈している点である。
図５は、本発明を建物の屋上構造体の外部を対象物として応用して、温度均一化の機能を行う第５実施形態によるシステムの構成説明図である。図１と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１との相違は、温度均一化を行う対象物が建物の屋上構造体の外部であることであり、封鎖式水道管１２１が、地下水道管１０３と建物１１０の屋上構造物の外部とを接続する封鎖式水流配管を呈している点である。
以上の図１〜図５の各実施形態において、この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置の温度均一化の効果は下記のようなものを含む。
（１） 相対的に温度が低い地層の温度エネルギーを使って、温度エネルギーを伝送したい地表近傍にある対象物の温度を降下させることができる。
（２） 相対的に温度が高い地層の温度エネルギーを使って、温度エネルギーを伝送したい地表近傍にある対象物の温度を高めることができる。
又、以上の図１〜図５の各実施形態において、この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置の温度均一化装置１２２の実施方式は下記（１）〜（４）のいずれかとすることができる。
（１） 温度均一化装置１２２を地層にある地下水道管１０３と直列で設ける方式。
（２） 温度均一化装置１２２を地表に接近する位置、又は地表に露出する位置に封鎖式水道管１２１と直列で設ける方式。
（３） 地下水道管１０３及び封鎖式水道管１２１にすべて直列で温度均一化装置１２２を設ける方式。
（４） 地下水道管１０３及び封鎖式水道管１２１に全く温度均一化装置１２２を設けない方式。
又、以上の図１〜図５の各実施形態において、温度均一化装置１２２は、応用するケース又はコスト対効果（利点）に応じて、地下水道管１０３又は封鎖式水道管１２１よりも温度均一化能力が優れる異なる別の装置として設置する他、地下水道管１０３又は封鎖式水道管１２１自体を温度均一化装置１２２の代わりとして使うことで、温度均一化の機能を達成することもできる。更に、地下水道管１０３及び封鎖式水道管１２１に付加的に別の熱伝導性の良い構造体を取り付けることで、その温度均一化の機能を追加することもできる。
又、以上の図１〜図５の各実施形態において、全体的な効率を高めるため、この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置は、施工環境又は機能に応じて、地下水道管１０３と地表１０１に露出又は接近する封鎖式水道管１２１の間に断熱材を設けるか、断熱材で地下水道管１０３と地表１０２に露出又は接近する封鎖式水道管１２１の部分との間に位置する封鎖式水道管１２１の部分を断熱材で形成することもでき、これにより、温度エネルギーの流失を防止することができる。
この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置の封鎖式水道管１２１と地下水道管１０３との接続関係は下記の通りである。
（１） 封鎖式水道管１２１の水の入口を地下水道管１０３の上流側に接続し、水の出口を下流側に接続する。又は、
（２） 封鎖式水道管１２１の水の入口を地下水道管１０３の下流側に接続し、水の出口を上流側に接続する。
又、以上の図１〜図５の各実施形態において、応用するケース又はコスト対効果（利点）に応じて、ポンプ１２３を設けて水流を動かすことで、該水流を温度エネルギーのキャリヤーとして使うことができる。又は、熱くなると上がり寒くなると下がる対流効果を利用して循環水流を構成し、又は地下水道管１０３の水流の流力による分流効果を利用して水流を形成することで、封鎖式水道管１２１の水流を温度エネルギーのキャリヤーとして使うことができ、均一な温度で熱伝送を行う。まとめると、封鎖式水道管１２１を流れる水流をポンプ１２３で動かす他、その水流の流れる方式は下記のものを含む。
（１） 熱くなると上がり寒くなると下がる対流効果で循環水流を構成することで、循環水流を温度エネルギーのキャリヤーとして均一な温度で熱伝送を行う。
（２） 地下水道管１０３の水流の流力による分流効果を利用する。そのため、地下水道管の水流方向に従って、水流が封鎖式水道管１２１の上流を接続する水の入口から、正水圧を導入できる特定な角度を呈するようにする。例えば、地下水道管１０３の水流方向と９０度未満の鋭角を呈することで、水流が封鎖式水道管１２１に流れやすくなる。又、封鎖式水道管１２１の水の出口が地下水道管１０３の水流流動方向と負水圧の特定な角度を呈するようにする。例えば、９０度以上の鈍角を呈することで、封鎖式水道管１２１の水の出口の水流が外部へ流れやすくなり、更に、地下水道管１０３に集中して、分流効果が形成されるので、封鎖式水道管１２１に流れてきた分流の水流を温度エネルギーのキャリヤーとして、均一な温度で熱伝送を行うことができる。
（３） ポンプを使って水流を動かすか、熱くなると上がり寒くなると下がる対流効果、又は分流効果の一種又は一種以上を使うことで、水流を封鎖式水道管１２１に流し、更に、水流を温度エネルギーのキャリヤーとして、均一な温度で熱伝送を行う。
又、以上の図１〜図５の各実施形態に対して下記のような応用を行うことができる。即ち、封鎖式水道管１２１を、従来の給水システムを構成し、給水口を有する給水水道管支管１０４に結合して、一部の従来の給水支管１０４を共同水道管として、一部の封鎖式水道管１２１と共に共同構造型の封鎖式水流流路を構成する。この共同構造型の封鎖式水流流路にポンプ１２３を設置することを選ぶ場合、下記のものを選ぶことができる。
（１） 封鎖式水道管１２１にポンプ１２３を設ける。
（２） 共同水道管１０４にポンプ１２３を設ける。
（３） 封鎖式水道管１２１と共同水道管１０４にそれぞれポンプ１２３を設ける。
（４） 封鎖式水道管１２１と共同水道管１０４に全くポンプ１２３を設けない。
この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置が共同構造型の封鎖式水流ルートを持つ場合の効果及び利点は例えば下記の通りである。
（１） 地層温度エネルギーを持つ水流の流動によって、従来の給水支管１０４が地表１０１及び露出端に接近することで外部の温度が低すぎるため凍結されることを、防止できる。
（２） 地層温度エネルギーを持つ水流の流動によって、夏には建物内部の温度を降下することができる。
（３） 地層温度エネルギーを持つ水流の流動によって、冬に暖房が無くても、外部環境より高い温度を維持することができるので、倉庫又は屋根に積もる雪及び氷を防止することができる。
この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置は、更に、給水システムの地下の地下水道管又は地上の給水パイプにこれらを覆うタイプの温度均一化室を設けることで、水道管内部水流の温度エネルギーが間接的に覆うタイプの温度均一化室の内部から、対象物へ流れる別の流体である気体又は液体を通して、均一化温度の対象物としての開放式空間、建物、その他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に流れることで、間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。
図６は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、開放式空間を対象物として開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第６実施形態によるシステム構成説明図である。
このシステムは、給水システムの地下水道管１０３の中の一部分の周りに覆うタイプであって、地下水道管１０３及びその地下水道管１０３の水流との間で熱交換を行って温度均一化を行う温度均一化室２２０を設ける。その覆うタイプの温度均一化室２２０の両端は、封鎖状態を呈し、その封鎖状態を呈する一端または一端に隣接する部分に少なくとも一つの流体の入口２１８が設けられ、他端または他端に隣接する部分に少なくとも一つの流体の出口２１９が設けられる。入口２１８には流体配管２２１の一端が接続され、出口２１９には流体配管２３１の一端が接続され、流体配管２２１、２３１の各他端は開放式空間に開放される。こうして、流体配管２２１が、入口２１８と開放式空間とを繋ぎ、流体配管２３１が開放式空間と出口２１９とを繋ぎ、流体である気体又は液体が、流体配管２３１を通り温度均一化室２２０に流れ、及び流体配管２２１を通り温度均一化室２２０から流れていくことができる。
上述の流体は熱くなると上がり寒くなると下がる効果で対流循環を行い、又は流体ポンプ１２３を設けて、該流体ポンプ１２３を電気モーター、その他機械エネルギー、又は人力で駆動することで、覆うタイプの温度均一化室２２０を通る流体を動かし、流体配管２２１を通して開放式空間と繋がり、開放式空間の流体が流体配管２３１を通して、覆うタイプの温度均一化室２２０に逆流することで、給水システムの温度エネルギーを開放式空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ開放式空間と繋がることで、開放式の流体循環を行う。又、必要によって、流体配管２２１及び流体配管２３１の流体の出口と入口にろ過装置１２４を設置するかどうかを選ぶことができる。
図７は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第７実施形態によるシステム構成説明図である。図６と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図６との相違は、流体配管２２１及び流体配管２３１が建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がっており、流体配管２２１を通して建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がり、流体配管２３１を通して、覆うタイプの温度均一化室２２０に逆流することで、給水システムの温度エネルギーを建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がることで、開放式の流体循環を行う。
図８は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、開放式空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第８実施形態によるシステム構成説明図である。図６と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図６との相違は、流体配管２２１を通して開放式空間の温度均一化装置１２２と繋がってから、流体配管２３１を通して、覆うタイプの温度均一化室２２０に逆流することで、温度均一化装置１２２を通して、給水システムの温度エネルギーを開放式空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができるようになっている。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ開放式空間に設けてある対象物としての温度均一化装置１２２と繋がることで、封鎖式流体循環を使って均一化された温度を伝送することができる。
図９は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第９実施形態によるシステム構成説明図である。図６と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図６との相違は、流体配管２２１及び流体配管２３１が建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がっており、流体配管２２１を通して建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間の温度均一化装置１２２と繋がってから、流体配管２３１を通して、覆うタイプの温度均一化室２２０に逆流することで、温度均一化装置１２２を通して、給水システムの温度エネルギーを建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に設けてある温度均一化装置１２２と繋がることで、封鎖式流体循環を使って均一化された温度を伝送することができる。
この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置は、地下又は地上の給水配管に並列で相互に温度エネルギーを伝送できる温度均一化の補助配管を設けることで、対象物へ流れる別の流体である気体又は液体を通して、間接的に地下給水システムの給水配管内部での水流の温度エネルギーを対象物に均一な温度で伝送することができる。
図１０は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、開放式空間に開放式流体の温度均一化の循環を行って温度均一化の機能を行う第１０実施形態によるシステム構成説明図である。図６と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図６との相違は、温度均一化室２２０の代わりに、給水システムの地下水道管１０３の中の一部分に沿って少なくとも一つの相互にエネルギーを伝送する温度均一化の補助配管２２２を並列に設けていることである。必要によっては、地下水道管１０３及び補助配管２２２は、一体構造として作ることができる。又は、相互に接続する構造が円滑に温度エネルギーを伝送するため、両者の間に翼形状の熱伝導構造２２３又はその他の熱伝導構造又は熱伝導パイプ装置を設けることで、地下水道管１０３内部水流の温度エネルギーを温度均一化の補助配管２２２内部の流体に間接的に効率よく温度エネルギーの伝送を行うことができる。
流体である気体又は液体が、流体配管２３１を通り補助配管２２２に流れ、及び流体配管２２１を通り補助配管２２２から流れていくことができる。
温度均一化の補助配管２２２は、流体配管２２１を通して開放式空間と繋がり、開放式空間の流体が流体配管２３１を通して、温度均一化の補助配管２２２に逆流することで、給水システムの温度エネルギーを開放式空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。
図１１は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１１実施形態によるシステム構成説明図である。図１０と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１０との相違は、流体配管２２１及び流体配管２３１が建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がっており、流体配管２２１を通して建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がり、流体配管２３１を通して、温度均一化のための補助配管２２２に逆流することで、給水システムの温度エネルギーを建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ対象物としての建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がることで、開放式の流体循環を行う。
図１２は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、開放式空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１２実施形態によるシステム構成説明図である。図１０と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１０との相違は、流体配管２２１を通して開放式空間の温度均一化装置１２２と繋がってから、流体配管２３１を通して、温度均一化のための補助配管２２２に逆流することで、温度均一化装置１２２を通して、給水システムの温度エネルギーを開放式空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができるようになっている。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ開放式空間に設けてある対象物としての温度均一化装置１２２と繋がることで、封鎖式流体循環を使って均一化された温度を伝送することができる。
図１３は、本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１３実施形態によるシステム構成説明図である。図１０と同一の部品・部材は同一の符号を付しており、共通する部分についてはその詳細説明を省略する。
図１０との相違は、流体配管２２１及び流体配管２３１が建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間と繋がっており、流体配管２２１を通して建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間の温度均一化装置１２２と繋がってから、流体配管２３１を通して、温度均一化の補助配管２２２に逆流することで、温度均一化装置１２２を通して、給水システムの温度エネルギーを建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に間接的に均一な温度で熱伝送を行うことができる。上述の流体配管２２１及び流体配管２３１は、それぞれ建物１１０又はその他封鎖構造、又は一部封鎖構造の内部空間に設けてある温度均一化装置１２２と繋がることで、封鎖式流体循環を使って均一化された温度を伝送することができる。
以上の給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を行う地表近傍にある対象物は
（１） 各種開放空間、又は
（２） 開放地表空間、又は
（３） 浅い層地表、又は
（４） 一部封鎖式又は封鎖式の建物の内部空間、又は
（５） その他一部封鎖式又は封鎖式構造の内部空間
を含む。
また、上記建物は各種の部屋、倉庫、又は柱体或いはその他幾何形状の建物、又はその他必要によって設計された一部封鎖式又は封鎖式構造で構成される建物を含む。上記内部空間は居住のような一般的な機能のほか、更に下記のようなものを収納することもできる。
（１） 産業設備、機械設備、動力機械、電機等の環境温度に特定な要求がある設備装置、又は、
（２） 放熱冷却装置、蓄電装置、又は、
（３） 固体、液体、又は気体化学品を貯蔵するため、給水システムの自然温度エネルギーを利用して、設備を冷却する装置、又は給水システムの自然温度エネルギーを利用して、設備を保温する装置。
上述による、この給水システムによる温度を均一にする方法及び装置によれば、既存の給水システムの地下水道管で吸収する自然温度エネルギー(約１２〜１６℃)を利用して、水流をキャリヤーとして、特定の地表近傍にある対象物との間で均一な温度で熱伝送を行うことができるので、コストが低く、施工が簡単で、機能が確実なものである。対象物を建物としたときには、エアコン装置の代わりとして使われることで、エネルギーを節約することができる。
本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置を建物の対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第１実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明を浅い地表の対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第２実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明を地表に露出する対象物に応用して、温度均一化の機能を行う第３実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明を建物の屋上構造体の内部を対象物として応用して、温度均一化の機能を行う第４実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明を建物の屋上構造体の外部を対象物として応用して、温度均一化の機能を行う第５実施形態によるシステムの構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、開放式空間を対象物として開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第６実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第７実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、開放式空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第８実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、覆うタイプの温度均一化室の構造を設け、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第９実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、開放式空間に開放式流体の温度均一化の循環を行って温度均一化の機能を行う第１０実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に開放式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１１実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、開放式空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１２実施形態によるシステム構成説明図である。 本発明による給水システムによる温度を均一にする方法及び装置において、並列に温度均一化の補助配管を設けることで、建物、又はその他封鎖構造、局部封鎖構造の内部空間に封鎖式流体循環を行って温度均一化の機能を行う第１３実施形態によるシステム構成説明図である。 従来の給水配管及び建物配管の配置図である。
符号の説明
１０１：地表
１０２：より深い地層
１０３：地下水道管
１０４：給水支管
１１０：建物
１１１：水のバルブ
１２１：封鎖式水道管
１２２：温度均一化装置
１２３：ポンプ
１２４：ろ過装置
２１８：流体の入口
２１９：流体の出口
２２０：覆うタイプの温度均一化室
２２１、２３１：流体配管
２２２：温度均一化の補助配管
２２３：翼形状の熱伝導構造

Claims (14)

  1. 給水システムによる温度を均一にする方法であって、
    給水システムの一部として使用され、地層に埋設される地下水道管及び該地下水道管内部を流れる水をキャリヤーとして、直接的または間接的に地層の温度エネルギーを伝送し、地表近傍にある対象物との間で温度の均一化を行うことを特徴とする給水システムによる温度を均一にする方法。
  2. 給水システムによる温度を均一にする装置であって、
    深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
    入口が地下水道管（１０３）と接続され、出口が地下水道管（１０３）の別の部分に接続され、地下水道管（１０３）の水流を導入すると共に地下水道管（１０３）へと導出することで、水流の流路を構成し、地下水道管（１０３）と地表近傍にある対象物とを接続する封鎖式水道管（１２１）と、
    を備え、地下水道管及び地下水道管内部を流れる水をキャリヤーとして、地層の温度エネルギーを伝送し、地表近傍にある対象物との間で温度の均一化を行う給水システムによる温度を均一にする装置。
  3. 前記封鎖式水道管（１２１）の前記入口が地下水道管（１０３）の上流側に接続され、且つ封鎖式水道管（１２１）の前記出口が地下水道管（１０３）の下流側に接続されるか、又は、前記封鎖式水道管（１２１）の前記入口が地下水道管（１０３）の下流側に接続され、且つ封鎖式水道管（１２１）の前記出口が地下水道管（１０３）の上流側に接続されることを特徴とする請求項２記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  4. 熱伝導性を持つ材料で構成されて、水流入口、内部を通過する水流ルート及び水流出口を備えた温度均一化装置（１２２）が、前記地下水道管（１０３）、封鎖式水道管（１２１）又は地下水道管（１０３）と封鎖式水道管（１２１）の両方にそれぞれ、直列に設けられることを特徴とする請求項２又は３記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  5. 前記封鎖式水道管（１２１）の水流は、ポンプ（１２３）により、対流効果により、又は地下水道管（１０３）の水流の流力による分流効果により、形成されるものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  6. 地下水道管（１０３）と地表（１０２）に露出又は接近する封鎖式水道管（１２１）との間に断熱材を設けるか、又は地下水道管（１０３）と地表（１０２）に露出又は接近する封鎖式水道管（１２１）の部分との間に位置する封鎖式水道管（１２１）の部分を断熱材で形成する、ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  7. 封鎖式水道管（１２１）の一部は、給水システムを構成する給水水道管支管（１０４）で構成されることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  8. 給水システムによる温度を均一にする装置であって、
    深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
    地下水道管（１０３）の周りを覆うようにして設けられて、その両端は封鎖状態を呈して、流体が流れる温度均一化室（２２０）と、
    温度均一化室（２２０）に設けられた入口（２１８）と一端が接続される第１流体配管（２２１）と、
    温度均一化室（２２０）に設けられた出口（２１９）と一端が接続される第２流体配管（２３１）と、
    を備え、前記流体が、第２流体配管（２３１）を通り温度均一化室（２２０）に流れ、及び第１流体配管（２２１）を通り温度均一化室（２２０）から流れていき、温度均一化室（２２０）と対象物とを通過して流体循環が行われることを特徴とする給水システムによる温度を均一にする装置。
  9. 給水システムによる温度を均一にする装置であって、
    深い地層（１０２）に埋設されて水が流れる地下水道管（１０３）と、
    地下水道管（１０３）と並列に設けられて相互に温度エネルギーを伝送可能となり、その両端は封鎖状態を呈して、流体が流れる補助配管（２２２）と、
    補助配管（２２２）に設けられた入口（２１８）と一端が接続される第１流体配管（２２１）と、
    補助配管（２２２）に設けられた出口（２１９）と一端が接続される第２流体配管（２３１）と、
    を備え、前記流体が、第２流体配管（２３１）を通り補助配管（２２２）に流れ、及び第１流体配管（２２１）を通り補助配管（２２２）から流れていき、補助配管（２２２）と対象物とを通過して流体循環が行われることを特徴とする給水システムによる温度を均一にする装置。
  10. 前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の各他端は開放されていることを特徴とする請求項８又は９記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  11. 前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の各他端は対象物内に配置された第２温度均一化装置（１２２）に繋がっており、温度均一化室（２２０）、第１流体配管（２２１）、第２温度均一化装置（１２２）及び第２流体配管（２３１）によって封鎖式の流体循環が行われることを特徴とする請求項８記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  12. 前記第１流体配管（２２１）及び第２流体配管（２３１）の他端は対象物内に配置された第２温度均一化装置（１２２）に繋がっており、補助配管（２２２）、第１流体配管（２２１）、第２温度均一化装置（１２２）及び第２流体配管（２３１）によって封鎖式の流体循環が行われることを特徴とする請求項９記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  13. 前記地下水道管（１０３）と補助配管（２２２）との間には、両者の間の熱伝導を行う熱伝導構造（２２３）が形成されることを特徴とする請求項９記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
  14. 前記対象物は、開放空間、開放地表空間、浅い層地表、一部封鎖式又は封鎖式の建物の内部空間、及びその他一部封鎖式又は封鎖式構造の内部空間の群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項２ないし１３のいずれか１項に記載の給水システムによる温度を均一にする装置。
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