JP2017227420A - 地中熱利用ヒートパイプ式空調装置およびその構成用ユニットならびに空調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地中に下部を埋設したヒートパイプを用いて、室内の暖房および冷房を効果的に行えるようにした空調装置等を提供する。
【解決手段】 空調装置に以下の特徴を持たせている。a)複数のヒートパイプ１のそれぞれが、上下に長さを有する密閉容器２内に作動液Ｘが封入されるとともに、当該密閉容器２外から密閉容器２内を通って再び密閉容器２外へ至る循環液Ｙの流通管３・１３を有し、当該流通管３・１３の一部が密閉容器２の内側下部で上記作動液Ｘ中に浸漬されたものである。b)上記流通管３・１３に上記循環液Ｙを流すポンプ１５を有する。c)地上部分において、上記密閉容器２の外側と、上記流通管３・１３のうち密閉容器２外の部分の外側とにフィン２２が取り付けられている。d)室内３１の空気を、上記の各フィン２２に接触するように流して室内に戻す送風機２９を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中に下部を埋設した複数のヒートパイプを用いて室内空気の冷暖房を行う空調装置とその構成用ユニット、およびその空調装置を用いる空調方法に関するものである。

地中熱を利用する空調装置は、たとえば下記の特許文献１・２等に記載がある。特許文献１には、図９のように二重管構造の熱交換器を地中に埋設してなるものが記載されている。埋設した二重管の外管と内管との間に上部から外気を導入し、最下部で向きを反転させたうえ、その空気を内管の内側を通して上部の室内へ送る構造である。冬季は、地中の保有熱で外気を暖めることにより室内を暖房し、夏季は、外気を地中で冷やして室内の冷房をすることができる。

特許文献２には、図１０のように、ヒートパイプの下部を地中に埋設するとともに上部を室内に設け、しかも室内のその上部に放熱フィンを取り付けた構造の空調装置が記載されている。ヒートパイプとは、内部をほぼ真空にしたパイプ状の密閉容器内に作動液が封入された構造の周知の熱輸送手段である。ヒートパイプのうち埋設された下部において地中の熱が作動液に伝わると、作動液は密閉容器内で蒸発して蒸気となって熱を上部に運び、そこで凝縮して放熱する。その熱は、密閉容器から放熱フィンを介して室内に伝わる。特許文献２の装置は、そのような仕組みにより地中の熱で室内を暖房する。

特開２００７−３０３６９３号公報 特開２０１４−１０５９８８号公報

特許文献１に記載された装置には、下記のような課題がある。すなわち、
1) 空気を介して土壌と熱交換を行うものであるため空気と管壁間の熱伝達率が低く、二重管として直径の大きなもの（φ２５０〜３００ｍｍ程度のもの）にして伝熱面積を大きくすることが必要である。直径が大きいと、その二重管を埋設するボーリング用の機械が大型化し、工事費用が高くなる。
2) 二重管は地中の深さ５ｍ程度までに埋設されるので、地下からの十分な採熱ができない。地表からの深さが１〜２ｍまでの部分は気温の影響を大きく受けるため、冷暖房のために有効には使えないのである。
3) 採熱量が外気の昇温・降温に費やされるため、十分な冷暖房効果が期待できない。
4) 外気中の塵埃や湿分が室内に侵入しやすい。

また、ヒートパイプの下部を地中に埋設する特許文献２に記載の装置では、地中熱によって冬季に室内を暖房できるとはいえ、夏季に、地中の低温部分を利用して室内を冷房することはできない。通常のヒートパイプでは、作動液が下部の熱を上部に運ぶことはできても、逆に上部の熱を下部へ運ぶことはできないからである。

本発明は、以上の点を考慮して、地中に下部を埋設したヒートパイプを用いて、室内の暖房および冷房を効果的に行えるようにした空調装置等を提供するものである。

本発明の空調装置は、地中に下部が埋設された複数のヒートパイプを用いて室内空気の冷暖房を行う空調装置であって、下記を特徴とするものである。
a) 各ヒートパイプが、上下に長さを有する密閉容器内に作動液が封入されるとともに、当該密閉容器外から密閉容器内を通って再び密閉容器外へ至る循環液の流通管を有し、当該流通管の一部が密閉容器の内側下部で上記作動液中に浸漬されたものであること、
b) 上記流通管に上記循環液を流すポンプを有すること、
c) 地上部分において、上記密閉容器の外側と、上記流通管のうち密閉容器外の部分の外側とにフィンが取り付けられていること、
d) 室内の空気を、上記の各フィンに接触するように流して室内に戻す送風機を有すること。
上記空調装置の一例を図１（ａ）に示している。図１（ｂ）は、その空調装置のうち上記a)のヒートパイプを示す詳細断面図である。

上記発明の空調装置は、つぎのように機能して室内の冷暖房を行うことができる。
まず、上記a)のヒートパイプ（図１（ｂ）を参照）は、下記の作用により、室内空気が有する上方にある熱を下方に輸送して、連続的にヒートパイプの周囲に放熱することを可能にするものである。すなわち、
1) 上方から流通管内に高温度の循環液を流すと、密閉容器内に封入された作動液が蒸発する。流通管の一部が下部の作動液中に浸漬されているため、循環液が有する熱を作動液が受けるからである。
2) 前記した一般的なヒートパイプにおけるのと同様、作動液の蒸気は循環液よりも低温となる地中埋設部の上部（放熱部）側の全体で凝縮し、潜熱を密閉容器に放出して液化する。これにより、循環液の保有熱がヒートパイプの周囲に放熱される。
3) したがって、循環液をヒートパイプよりも上方から供給すれば、上方にある循環液の熱を、下方にあるヒートパイプの放熱部にまで連続的に熱輸送して放熱するという、一般のヒートパイプでは難しかった方向の熱輸送が可能になる。
4) なお、上記a)のヒートパイプにおいて流通管内に循環液を流すことを止めれば、一般的なヒートパイプにおけるのと同様に、下部が加熱されるとき、その熱が上部の放熱部に連続的に熱輸送され放熱される。

さらに上記b)・c)・d)の構成を有することから、発明の空調装置は、夏季等には、室内空気の熱を地中に移動させることによって室内を冷房することができる。それは、上記b)のポンプによって上記流通管に循環液を流すこととし、その流通管のうち密閉容器外の部分の外側にc)のとおりフィンが取り付けられていて、d)の送風機により、そのフィンに接触するように室内空気を流すからである。つまり、室内空気を流してフィンに接触させ、そのフィンの内側の流通管を通るようにポンプで循環液を流すと、室内空気の熱がフィンを介して流通管内の循環液に伝わる。循環液に伝わった熱は、上記a)のヒートパイプの作用によって、地中に埋設された部分から地中に放熱されるわけである（図１（ａ）を参照）。
一方、上記b)のポンプを停止したときは、a)のヒートパイプは、一般的なヒートパイプの作用と同様に、下部すなわち埋設された部分が地中から熱を受けたうえ、地上部分の放熱部まで熱輸送をする。そのため、冬季等には、b)のポンプを停止することにより、地上部分において上記密閉容器の外側に設けられたc)のフィンを介し、d)の送風機で送られる室内空気に地中の熱を伝えて、室内を暖房できることになる（図２（ａ）・（ｂ）を参照。循環液を流さない状態を示すので、図２では、流通管とポンプの図示を省略している）。

上記発明の空調装置によると、土壌との熱交換をヒートパイプ（太さは数十ｍｍもあればよい）によって行うため、直径１００ｍｍ程度以下のボーリングを行えば足り、工事費用の点で有利である。ヒートパイプの下部を地中の深さ１０ｍ前後まで埋設することも可能で、そうすることにより、温度が年中一定な土壌部分を利用して効果的な冷暖房が行える。また、上記の装置では、外気を昇温・降温して室内に導入するのではなく、室内空気を各フィンに接触させたうえ室内に戻すので、十分な冷暖房効果が期待できる。しかもそのために、外気中の塵埃や湿分が室内に侵入することもない。

上記発明における流通管は、上記循環液が複数のヒートパイプについて各密閉容器内の流通管を順次流れたうえ、密閉容器外の流通管の上記フィンを有する部分を順次流れるよう、当該複数のヒートパイプ間で接続されていて、上記循環液が、密閉容器外の流通管の上記フィンを有する部分を順次流れるとき、上記送風機で送られる室内空気の向きに対向する順序で当該各フィンを経由するように経路を定められているとよい。
図１の例および図６の例は、いずれもそのように流通管を設けたものである。

室内を冷房するとき、上記のように設けた流通管に前述のポンプによって循環液を流すと、循環液は、(i)複数のヒートパイプについて各密閉容器内の流通管を順次流れたうえで、(ii)密閉容器外の流通管の上記フィンを有する部分を順次流れる。そして、上記(ii)のとおりフィンを有する部分を流れるときは、送風機で送られる室内空気の向きに対向する順序で当該各フィンを経由する。上記(ii)について、図１の例では、床下での室内空気の向きが図示左向きであるのに対して循環液は、各フィンを図示左側のものから順に右側のものを経由するよう右向きに流れる。また図６の例では、上記(ii)に関し、室内空気が送風ダクトを図示右上向きに流れるのに対して、循環液は、図示右上のフィンから左下のフィンへと順に、図示左下向きに経由して流れる。
上記のようにすると、(i)のように複数のヒートパイプの各密閉容器（地中部分）の流通管を順次流れることにより地中に十分放熱された、いわば最も冷えた循環液を、上記(ii)において室内空気の最下流部分（室内に戻す直前の空気）の冷却に使用することができる。それにより、室内へ送る空気をとくに効果的に冷却して効率的な冷房を実現することができる。

上記発明の空調装置において、各フィン（上記c)）が建物の床下に配置されているとよい。
上記c)の各フィンが床下に配置されると、各ヒートパイプと各フィンとを、空調の対象とする室内空間に近く配置して空調装置の全体をコンパクトに構成することができる。床をはさんで当該室内空間の真下（つまり床下）に上記各フィンを設け、当該床下の真下にあたる地中に各ヒートパイプの下部を埋設できるからである。そのようにすると、室内空気は、そのフィンに接触するように床下を通して室内に戻せばよく、空気の経路を短くコンパクトにして、エネルギーの無駄を少なくすることも可能である。

本発明の空調方法は、上記の空調装置を用い、冬季に室内空気を暖房する際は、上記送風機を運転して上記ポンプを運転せず、夏季に室内空気を冷房する際は、上記送風機とともに上記ポンプを運転することを特徴とする。
先に述べたように、上記発明の空調装置では、冬季等には、前記b)のポンプを停止することにより、前記a)のヒートパイプが下部で受け取る地中の熱を、地上部分にある前記c)のフィンを介し、d)の送風機で送られる室内空気に伝えることによって室内を暖房することができる。また夏季等には、b)のポンプによって上記流通管に循環液を流すと、d)の送風機により送られる室内空気の熱が、c)のフィンを介してその循環液に伝わり、それが循環液とともにa)のヒートパイプ内に運ばれたうえ、埋設された部分から地中に放熱されることにより、室内の冷房が行える。
そのため、発明の空調方法によると、上記空調装置を用いて適宜に室内空気を暖房または冷房できることになる。ヒートパイプが行う熱輸送には動力が不要である（循環液用のポンプと室内空気用の送風機のみ使用すればよく圧縮機等は不要である）ため、上記の暖房・冷房に要するエネルギーコストは低く、騒音も少ない。とくに暖房の際は、送風機のみを運転すれば足りるので、省エネおよび低騒音に関する効果はきわめて顕著である。

本発明のユニットは、ヒートパイプを用いる空調装置の構成用ユニットであって、下記を特徴とするものである。
A) 上記ヒートパイプは、上下に長さを有する密閉容器内に作動液が封入されるとともに、当該密閉容器外から密閉容器内を通って再び密閉容器外へ至る循環液の流通管を有し、当該流通管の一部が密閉容器の内側下部で上記作動液中に浸漬されたものであり、
B) 上記ヒートパイプの上部に放熱器が設けられていて、その放熱器は、上記密閉容器の上部外側と上記流通管のうち密閉容器外の部分の外側とに一連に取り付けられたフィンを有し、かつ、そのフィンを取り囲むとともに送風ダクトとの接続口を形成されたフィンケーシングを有するものである。
図３（ａ）にこのユニットの一例を示している。図示のその例では、上記A)のヒートパイプ１の密閉容器２が上部において側方へ連続する複数本の枝管部分２ａを有し、その枝管部分２ａに上記B)の放熱器２１が設けられている。図３（ｂ）は、そうしたヒートパイプ１を示す当該ユニットＢの詳細縦断面図、同（ｃ）はユニットＢの上部を示す斜視図である。

上記発明のユニットは、これを用いることにより、前述の空調装置を容易に構成することができる。つまり、上記ユニットを複数使用することとし、上記A)のヒートパイプの下部を地中に埋設したうえ、各ユニット間を流通管および送風ダクトで接続するとともにポンプと送風機を接続すれば、前記空調装置を構成できる。
詳細にはたとえばつぎのとおりである。まず、図４のように、複数のユニットＢについて上記A)のヒートパイプ１の下部を地中に埋設する。続いて図５のように、各ユニットＢのうち、上記B)の放熱器２１のフィンケーシング２３に形成された接続口２４に、室内空気を流すための送風ダクト２５を接続する。その後、ヒートパイプ１の密閉容器２や放熱器２１の外にある循環液の流通管１３を、図６のように連結用の流通管１３で互いに接続する。そして、流通管１３の一部に循環液のポンプ（図示省略）を接続するとともに送風ダクト２５の一部に送風機（同）を設ける。以上によって、前記a)〜d)の各特徴を有する空調装置を構成することができる。そうして空調装置を構成できると、前述のとおり、室内の冷暖房を効果的に実施できることになる。
上記ユニットの使用数や、送風ダクトおよび流通管の径や経路、長さ等は、空調対象とする建物や部屋の大きさ等に応じて変更すればよく、上記ユニットを所要数用意しておけば、どのような建物等に対しても適切にかつ短期間で空調装置を施工することが可能になる。

上記ユニットにおいてヒートパイプの密閉容器は、内部空間が側方（水平またはそれに近い方向）へ連続する１本または複数本の枝管部分を上部に有するものであり、その枝管部分に上記放熱器が設けられているとよい。上述のとおり、図３のユニットＢにおいてもヒートパイプ１の密閉容器２をそのように形成している。
ヒートパイプの密閉容器のうち地中に埋設されない上部には放熱用のフィンを設ける必要があり、そのフィンは密閉容器の上部と広範囲に接触していることが望まれる。密閉容器が真っ直ぐ上下に延びた直線状のものであると、フィンとの接触範囲を広くするには、埋設されない部分を長くする必要があるため建物の床下に相当の高さが必要になる。その点、上記のように、内部空間が側方へ連続する枝管部分を密閉容器の上部に設けてその部分に放熱器を設けると、建物の床を高くしなくとも床下の空間を有効利用でき、密閉容器の上部に広範囲に接触するようにフィンを設けることができる。それにより放熱の効率を高めることにもなる。

またあるいは、上記ヒートパイプの密閉容器が、内部空間が側方（水平またはそれに近い方向）へ連続する屈曲部分を上部に有するものであり、その屈曲部分に上記放熱器が設けられているのもよい。
ヒートパイプの密閉容器については、図３の例のように枝管部分が側方に延びていてもよいが、地中に埋設された主管の部分が上部（地上に出る部分）において側方に屈曲しているのもよい。その屈曲した部分に上記の放熱器を設けると、やはり、建物の床を高くしなくとも密閉容器の上部に広範囲に接触するようフィンを設けることができ、放熱の効率を高められる。

ヒートパイプの密閉容器に枝管部分や屈曲部分を設ける上記ユニットにおいて、それら枝管部分または屈曲部分が、付け根側よりも先端側が高くなるように傾斜していると好ましい。図３（ａ）の例でも枝管部分の先端側が付け根側よりも高くなるように傾斜している。
そのように先端側を高くすることにより、枝管部分や屈曲部分で凝縮した作動液が、重力の作用によって密閉容器の最下部にまでスムーズに戻る。それにより、上記ユニットに用いるヒートパイプが適切に機能して、空調装置による円滑な冷暖房が実現する。

発明の空調装置によれば、下部を地中に埋設したヒートパイプを利用し、夏季等には室内空気の熱を地中に移動させることによって室内の冷房をし、冬季等には地中から熱を室内空気に伝えて室内を暖房することができる。ヒートパイプにて熱輸送を行うため、省エネルギーかつ低騒音の効率的な冷暖房が可能である。また、地中へのボーリング工事を簡単化できるうえ、温度が年中一定な土壌部分を利用できる点でも有利である。
発明の空調方法によると、上記の空調装置を用いて適宜に室内空気を暖房または冷房することができる。
発明のユニット（空調装置の構成用ユニット）は、同様のものを多数用意しておくことにより、どのような建物等に対しても適切にかつ短期間で空調装置を施工することが可能になる。そうしたユニットにおいて、ヒートパイプの密閉容器を、内部空間が側方へ連続する枝管部分や屈曲部分を上部に有するもの等に構成すると、建物の床を高くしなくとも密閉容器の上部に広範囲にフィンを設けることができ、空調効率を高めることができる。

図１（ａ）は、発明の実施例としての空調装置A1を示す概念図であり、夏季等に室内３１を冷房するときの状態を示している。また同（ｂ）は、その冷房中の空調装置A1におけるヒートパイプ１の状態を示す図である。 図２（ａ）は、図１の空調装置A1が冬季等に室内３１を暖房するときの状態を示す概念図である。また同（ｂ）は、その暖房中の空調装置A1におけるヒートパイプ１の状態を示す図である。 図３（ａ）は、発明による空調装置の構成用ユニットＢを示す正面図である。図３（ｂ）は、そのユニットＢにおけるヒートパイプ１等を示す縦断面図、同（ｃ）はユニットＢの上部を示す斜視図である。 図７に示す空調装置A2を構成するために、複数のユニットＢについて下部を地中に埋設した状態を示す斜視図である。 図７に示す空調装置A2を構成するために、各ユニットＢの放熱器２１に送風ダクト２５を接続した状態を示す斜視図である。 図７に示す空調装置A2を構成するために、各ユニットＢにおける循環液の流通管１３を、連結用の流通管１３で接続した状態を示す斜視図である。 図４〜図６の手順を経て構成された、発明の実施例である空調装置A2の平面図（図７（ａ））および縦断面図（同（ｂ））である。 発明の空調装置に使用できる他の実施例としてのヒートパイプを示す縦断面図である。 地中熱を利用する従来の（特許文献１に記載の）空調装置を示す縦断面図である。 地中熱を利用する従来の（特許文献２に記載の）空調装置を示す縦断面図である。

図１および図２に、発明の実施例である空調装置A1を示す。空調装置A1は、図示の建物３０における室内３１を冷暖房するため、図１（ａ）のように構成したものである。すなわち、
a) 複数のヒートパイプ１を使用することとし、各ヒートパイプ１は、建物３０の下の地中に下部を埋設し上部を地上（床下空間３３）に出した状態で使用する。また、ヒートパイプ１のそれぞれは、図１（ｂ）のとおり、上下に長さを有する密閉容器２内に作動液Ｘが封入されるとともに、密閉容器２の外から密閉容器２内を通って再び密閉容器２の外へ至る循環液（水）Ｙの流通管３を、密閉容器２内に有している。その流通管３は、直管部分３ａの下端にＵ字管部分３ｂがあり、そのＵ字管部分３ｂが密閉容器２内の作動液Ｘ中に浸漬されていて、密閉容器２の外では流通管（外部流通管）１３につながっている。
b) 上記の流通管１３には、上記の循環液を流すためのポンプ１５を接続する。
c) 上記密閉容器２のうち地上（床下空間３３）に出ている部分の外側面と、上記流通管１３のうち密閉容器２の外に接続された部分（やはり床下空間３３内の部分）の外側面との双方に、図１（ａ）のとおりフィン２２を取り付ける。周囲に流される室内空気との間で熱の授受を行いやすくしたものである。密閉容器２の外側面に取り付けるフィンと、流通管１３の外側面に取り付けるフィンとは別々のものとしてもよいが、図１の例では、双方をフィン２２として一体に形成している。
d) 床下空間３３のうち、室内３１に通じる床３２の直下部分に送風機２９を取り付ける。室内３１の空気を、図１（ａ）の矢印に沿って流すとともに床下空間３３に送って上記のフィン２２に接触させ、再び室内に流すためである。

図１（ｂ）に示す上記のヒートパイプ１は、温度の高い循環液Ｙを上記のポンプ１５によって流通管３の内部に流すとき、循環液Ｙの熱を密閉容器２内の作動液Ｘに伝え、もって密閉容器２の壁面を通し地中に放熱することができる。図１（ａ）の空調装置A1では、夏季等に、ポンプ１５とともに送風機２９を起動し、送風機２９によって室内３１の空気をフィン２２に接触させる。それにより、室内空気が有する熱をフィン２２を介して流通管１３・３内の循環液Ｙに伝えることができる。そうした作用により、空調装置A1では、室内空気の熱を地中に放熱し、それによって室内３１を冷やすことができる。

図１の空調装置A1においてポンプ１５を停止させて循環液Ｙを止めた状態を、図２（ａ）・（ｂ）に模式的に示す（循環液Ｙを流さないため、流通管３・１３の図示を省略している）。
空調装置A1は、冬季等に室内３１を暖房する場合、送風機２９を運転する一方でポンプ１５（図１参照）を停止させる。そうすることにより、ヒートパイプ１は図２（ｂ）のように、密閉容器２のうち下部の埋設部分が地中から熱を受け、作動液Ｘを蒸発させて地上部分にまで熱を輸送する。密閉容器２のうち地上部分には、図２（ａ）のようにフィン２２が設けられていて送風機２９により室内空気がそれに接触する。そのため、地中の熱が室内空気に伝えられることにより、室内３１を暖房することができる。

以上のように、図１の空調装置A1では、夏季等には、送風機２９とともにポンプ１５を運転することによって室内３１を冷房し（図１）、冬季等には、送風機２９を運転してポンプ１５を停止させることにより、室内３１を暖房することができるわけである。

なお、上記流通管１３は、循環液Ｙを、複数のヒートパイプ１について各密閉容器２内の流通管３に順次流したうえ、密閉容器２外の流通管１３の上記フィン２２を有する部分の内部に順次流すように複数のヒートパイプ間を接続している。そして、上記フィン２２の部分を順次流すとき、送風機２９で送られる室内空気の向きに対向する順序で各フィン２２を経由するように経路を定めている。すなわち、床下空間３３内での室内空気の向きが図示左向きであるのに対し、循環液Ｙを、各フィン２２を図示左側のものから順に右側のものを経由するように流すのである。
そうすると、複数のヒートパイプ１の各密閉容器２の流通管３内を順次流れることにより地中に十分放熱されて最も温度降下した循環液Ｙを、床下空間３３における室内空気のうち最も下流の、室内３１に戻す直前の空気の冷却に使用することができる。そのため、室内へ送る空気を効果的に冷却して効率的な冷房を実現することができる。

図３〜図７に、他の実施例である空調装置A2を構成するためのユニットＢと、それを用いて構成された当該空調装置A2とについて示す。
まず図３は、上記構成用ユニットＢを示す図面である。ユニットＢはつぎの構造をもつものである。
A) 図１の例で使用したのと概ね同様のヒートパイプ１を使用する。すなわち、密閉容器２内に作動液Ｘが封入され、密閉容器２の外から密閉容器２内を通って再び外へ至る循環液（水）Ｙの流通管３（密閉容器２の外では外部流通管１３につながる）を有するものである。外径が数十ｍｍ、長さが十ｍ程度のものを用いる。ただし、ここで使用するヒートパイプ１は、図３（ｂ）のように、鉛直方向に延びた密閉容器２の上部に、内部空間が側方へ連続する複数本の枝管部分２ａを連通させている。枝管部分２ａはほぼ水平に伸びているが、密閉容器２の上部を僅かに傾けることにより、枝管部分２ａも少し傾いて先端位置が多少高くなるようにしている。
B) 上記密閉容器２の枝管部分２ａに、図３（ａ）・（ｃ）のように放熱器２１を取り付けている。放熱器２１は、枝管部分２ａの外側に多数のフィン２２を取り付けるとともに、そのフィン２２をフィンケーシング２３で囲んだものである。フィンケーシング２３は、送風ダクトとの接続口２４を形成し、他の部分を密閉した構造である。また、図１の例と同様に、循環液Ｙをフィン２２の内側部分に流せるよう、フィンケーシング２３内のフィン２２の内側には、密閉容器２外の流通管１３をも巡らせている。流通管１３をフィン２２と広く接触させて、フィン２２を通して伝わる熱を循環液Ｙに効率的に伝わらせるためである。

上記のユニットＢを使用して空調装置を組み立てる際の手順はつぎのとおりである。すなわち、
1) ユニットＢのうちヒートパイプ１の下部を図３（ａ）のように地中に埋設する。直径が１００ｍｍ前後で深さが１０ｍ程度のボーリング孔５を形成し、そこにヒートパイプ１を挿入したうえ隙間を土砂で埋める。放熱器２１を含むヒートパイプ１の上部は地上に出しておく。埋設箇所は、空調対象である建物の付近でよいが、図１の例と同様、建物の直下にヒートパイプ１を埋設して上部をその床下に出すのが好ましい。約１０ｍ以深の地中の温度は年中一定であるため、長さ１０ｍ前後の部分を埋設するとよい。
2) 建物に求められる空調能力に応じた複数のヒートパイプ１を、上記1)の要領で図４のように地中に埋設する。放熱器２１の向きや位置を揃えておくと、後述のとおり送風ダクト２５（図５を参照）を接続するうえで好都合である。
3) 各ユニットＢにおける放熱器２１の接続口２４を用いて、図５のとおり送風ダクト２５を接続する。送風ダクト２５は、一部に接続する送風機（図示省略）によって、室内空気を各ユニットＢの放熱器２１（フィン２２）に流したうえ室内に戻すためのもので、両端の送風ダクト２５は室内空間に直結させる。
4) 各ユニットＢにおいて図５のようにヒートパイプ１（密閉容器２）や放熱器２１から出ている循環液の流通管１３を、図６のように連結用の流通管１３で互いに接続する。また、流通管１３の一部に循環液のポンプ（図示省略）を接続する。この例でも、流通管１３の接続に関しては図１の例におけるのと同様、循環液Ｙが、複数のヒートパイプ１について各密閉容器２内の流通管３内に順次流れたうえ、密閉容器２外の上記フィン２２を有する部分の内部に順次流れるようにする。フィン２２の部分を順次流れるとき、送風機２９で送られる室内空気の向きに対向する順序で各フィン２２を経由するように、流通管１３を接続するのがよい。
5) 以上により、図７（ｂ）のとおり、床下空間３３内に複数のユニットＢを配置・連結した空調装置A2ができあがる。なお、空調対象の建物における部屋数や所要空調能力等によっては、図７（ａ）のように、送風ダクト２５で接続するユニットＢを複数系統に分けて設けることも好ましい。

以上、実施例を紹介したが、本発明はこれらに限るものではない。
たとえば、使用するヒートパイプ１として、図１（ａ）のようにその密閉容器２内の流通管３がＵ字形のものを示したが、それに限るわけではない。流通管３の下端部に螺旋状の部分を形成して作動液との接触面積を広くしたもの（図示省略）を使用するのもよい。また、流通管３の外面を密閉容器２の内面と接触させることにより熱輸送効果を高めたもの（同）も、有利に使用することができる。
あるいは図８のように、流通管２３が、下端が閉じた外管２３ａの内側に下端が開いた内管２３ｂが挿入されていて双方の下端が接近位置にある二重管であり、当該内管２３ｂの壁をはさむ内外空間を循環液Ｙの流路とするものであってもよい。二重管の外管２３ａの下端付近は作動液Ｘ中に浸漬させる。そのようにしたヒートパイプにおいては、流通管２３は、管を曲げたり接続したりしてＵ字状に形成する必要がないので製作容易である。また、循環液Ｙのための流路の断面積を大きくしやすいので、多量の循環液Ｙを流して熱輸送効果を高めるうえで有利である。

図４等に示したユニットＢでは、ヒートパイプ１の密閉容器２が、内部空間が側方へ（水平近くに）連続する複数本の枝管部分２ａを上部に有するものであった。しかし、枝管部分２ａに代えて、密閉容器２そのものの上部が側方へ屈曲して連続する、いわば屈曲部分を有するもの（図示省略）を使用するのもよい。その場合にも、前記の枝管部分２ａと同様、屈曲部分について付け根側よりも先端側がわずかに高くなるように傾斜させると、上部で凝縮した作動液が重力の作用にて密閉容器の最下部にまでスムーズに戻るため、ヒートパイプ１が良好に機能する。

A1・A2 空調装置
Ｂ 構成用ユニット
Ｘ 作動液
Ｙ 循環液
１ ヒートパイプ
２ 密閉容器
３・１３・２３ 流通管
１５ ポンプ
２１ 放熱器
２２ フィン
２３ フィンケーシング
２４ 接続口
２５ 送風ダクト
２９ 送風機
３０ 建物
３１ 室内
３３ 床下空間

Claims (8)

1. 地中に下部が埋設された複数のヒートパイプを用いて室内空気の冷暖房を行う空調装置であって、
   各ヒートパイプが、上下に長さを有する密閉容器内に作動液が封入されるとともに、当該密閉容器外から密閉容器内を通って再び密閉容器外へ至る循環液の流通管を有し、当該流通管の一部が密閉容器の内側下部で上記作動液中に浸漬されたものであること、
   上記流通管に上記循環液を流すポンプを有すること、
   地上部分において、上記密閉容器の外側と、上記流通管のうち密閉容器外の部分の外側とにフィンが取り付けられていること、
   室内の空気を、上記の各フィンに接触するように流して室内に戻す送風機を有すること
   を特徴とする空調装置。
2. 上記流通管は、上記循環液が複数のヒートパイプについて各密閉容器内の流通管を順次流れたうえ、密閉容器外の流通管の上記フィンを有する部分を順次流れるよう、当該複数のヒートパイプ間で接続されていて、
   上記循環液が、密閉容器外の流通管の上記フィンを有する部分を順次流れるとき、上記送風機で送られる室内空気の向きに対向する順序で当該各フィンを経由する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 上記の各フィンが建物の床下に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の空調装置を用い、
   冬季に室内空気を暖房する際は、上記送風機を運転して上記ポンプを運転せず、
   夏季に室内空気を冷房する際は、上記送風機とともに上記ポンプを運転する
   ことを特徴とする空調方法。
5. ヒートパイプを用いる空調装置の構成用ユニットであって、
   上記ヒートパイプは、上下に長さを有する密閉容器内に作動液が封入されるとともに、当該密閉容器外から密閉容器内を通って再び密閉容器外へ至る循環液の流通管を有し、当該流通管の一部が密閉容器の内側下部で上記作動液中に浸漬されたものであり、
   上記ヒートパイプの上部に放熱器が設けられていて、その放熱器は、上記密閉容器の外側と上記流通管のうち密閉容器外の部分の外側とに一連に取り付けられたフィンを有し、かつ、そのフィンを取り囲むとともに送風ダクトとの接続口を形成されたフィンケーシングを有するものである
   ことを特徴とする空調装置の構成用ユニット。
6. 上記ヒートパイプの密閉容器が、内部空間が側方へ連続する１本または複数本の枝管部分を上部に有するものであり、その枝管部分に上記放熱器が設けられていることを特徴とする請求項５に記載した空調装置の構成用ユニット。
7. 上記ヒートパイプの密閉容器が、内部空間が側方へ連続する屈曲部分を上部に有するものであり、その屈曲部分に上記放熱器が設けられていることを特徴とする請求項５に記載した空調装置の構成用ユニット。
8. 上記密閉容器の枝管部分または屈曲部分が、付け根側よりも先端側が高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項６または７に記載した空調装置の構成用ユニット。