JP2018169074A

JP2018169074A - ガスを冷媒に用いた無風状態での冷房を可能にする装置の構造

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Publication number: JP2018169074A
Application number: JP2017065518A
Authority: JP
Inventors: 村上輝明; Teruaki Murakami; 中村保; Tamotsu Nakamura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP6263682B1

Abstract

【課題】ガスを冷媒に用いた建物内における無風状態での冷房を可能にする装置を使用したとき対象となる空間のガスの入り口と出口とで吸熱効果が異なるため、ガスの移動による吸熱効果を均一化する必要がある。【解決手段】ガスを冷媒に用いた冷媒配管は同等の品質及び同寸法で、かまぼこ状で半円筒の配管２本を１組として、それぞれの平面部分同士を接着し、１本の円筒にされており、密着したかまぼこ状の冷媒配管は、一方は入り口側用、もう一方は出口側用とし、冷媒を折り返しさせるため、円筒形の冷媒配管の末端部分には、内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で往復または冷媒が円筒内で１往復以上することで、冷媒温度の平準化を図れるようにした吸熱装置の構造にすることで解決できる。【選択図】図１０

Description

本発明は、建物内における無風状態下での冷房装置とそれに用いる吸熱方法の構造に関する技術である。
ここにいう無風状態とは建物内を略水平方向に風が吹く(空気が水平方向に強く移動する)ことが無い状態をいう。

バトミントンや卓球等の競技が国際的な規約によって室内で行われる理由は、屋外では競技中に風の影響を避けることができないからである。しかし、バトミントンや卓球を行う建物内の冷房を無風状態で行うことには困難を極めている。また、洗濯物にバーコードのタグを取り付けてコンピューター管理するクリーニング工場においても、同様に室内が無風状態にならないといけない。その他、一般住宅などでもアレルギーなどでぜんそくなどの体質や、埃が舞い上がることを嫌う研究施設、風きり音をマイクが拾うことを最も嫌う放送施設なども同様に冷房を無風状態にする必要がある。

通常一般に使用されている室内の冷房を行なう冷房装置としては、冷媒としてガス又は水を通す金属配管にフィンを接触させ吸熱面積を増やしたフィンを持つ吸熱器に、ファン又はブローによる風量が制御された風を吹き付け、熱変換で冷却された冷風によって運ばれた冷気を吹き出す事で室内の温度を下げるようにしており、空冷型や水冷型ヒートポンプ空調機が一般的である。

一般に、室内機に吸熱器とファンを持ち、室外には通常室外機と称する圧縮機と凝縮器や冷却用ファンを持ち、冷媒を介して室内の温度を調整する空調装置で室内側吸熱器の冷気を風で運ぶという手法は、大きな建物であればあるほど遠方に風を送るために強力な風を使う必要があり無風状態での冷房には不向きである、これを実現するため様々な発明が提案されているが有効な方法が無い状態で今日に至っている。また、特開平１０−３００１３７号ではアルミ板を利用する例も見られるが実用に至っていない。特開２０００−２８１６７号にベンチュリーを設けて大きな建物において空気移動を行なわせる構造も提案されているが、特願２０１３-２６１９２０でようやく無風冷房方法が発明されるまで、無風状態下での冷房効率がよく経済的なガスを用いた冷房を可能にするものはなかった。

特開２０００−２８１６７号特開平１０−３００１３７号特開平８−２９６２６６号特開２００６−２３４２２９号特願２０１３-２６１９２０号

本発明は、建物内における無風状態での冷房を可能にする装置の構造を提供しようとするものである。ここにいう無風状態とは建物の内部に水平方向の風が生じないことである。さらに本発明は、ガスを用いて無風冷房装置を使用したとき対象となる空間のガスの入り口と出口とで吸熱効果が異なるため、対象となる部屋の広さに応じてガスの移動による吸熱効果を均一化する必要がある。この発明の冷房装置は設置作業や生産体制も容易にすることができ、冷房対象の室内温度を短時間で下げることができる装置の構造である。

本発明者は、冷気は暖気より比重が重く下に降りるという空気の沈下(降下)作用による冷房を行うことに着目した。そのためには、冷媒を通す冷媒配管を結露水受けに収まるように加工したフィン付き冷媒配管を必要に応じて天井近くに必要数設置し、冷気は自然と下に降りる作用を利用して冷房を行なうこととした。
すなわち、冷房対象の仕切られた空間１a上部に吸熱手段2 を設け、吸熱手段2 は冷媒配管3及びその下部に結露水受け手段5を備え、前記空間1a以外に排熱手段10を設けて、吸熱手段2が設けられた空間1a上部冷気の自然降下により冷房を行なうようにした建物内における無風状態下での無風冷房装置である。吸熱手段は、フィンを有した部材で冷媒配管の外周が被覆されていることを特徴とし、冷媒にガスを使う本装置は冷媒配管に霜が付着するため、霜を剥離する程度にコントロールされた弱い風をフィンにあて霜の除去を行う。冷気は結露水受けからあふれ出し、自然降下を行うことにより、建物内における無風状態での冷房が可能になった。

本発明は冷房対象１の仕切られた空間1a上部に吸熱手段２を設け、吸熱手段２は冷媒配管３及びその下部または、冷媒配管3 の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4aの下方斜め両サイドに空気配管6 を備え、冷媒配管3、フィン4a、空気配管6をU字型をした結露水受け手段5で囲むように装備した吸熱システムに、前記空間1a以外に排熱手段10を設け、吸熱手段2は冷媒配管3 の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4aを冷媒配管3がフィン４aの中央付近を往復するように取り付けて熱変換するように配置し、空気配管６から出る風の強さをコントロールして自然降下が生じるようにし、フィン4aの間を通過して上部に設置されたルーバー６ｂで結露水受けから出た冷気を結露水受けの外に出るように設けられた空間上部冷気の自然降下により冷房を行なうようにした建物内における無風状態下での冷房装置の概要である。
無風冷房装置の室内機において、U字溝の形をした結露水受けの容積に合わせた高熱伝導率のフィンを3mmから10mm間隔に並べ結露水受けの下方両サイドに斜めに設置した空気配管の上部にフィンが止まるように設置し、冷媒配管を差し込むことができる穴二か所をひと組とする穴を一組又は二組以上をあけ、冷媒配管を行きと帰りの穴に差し込んで取り付け、フィンの下方左右に空気配管を取り付け左右両方から冷媒配管に霜がつかないようにコントロールされた風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける構造の無風冷房装置の構造。
本発明者は、冷気は暖気より比重が重く下に降りるという空気の沈下（降下）作用による冷房を行うことに着目した。そのためには、冷媒を通す冷媒配管３にらせん状に巻き付けたフィン４aを持つフィン付冷媒配管４を必要に応じて天井近くに必要数設置し、冷気は自然と下に降りる作用を利用して冷房を行うこととした。
すなわち、冷房対象１の仕切られた空間１a上部に吸熱手段２を設け、吸熱手段２は冷媒配管３及びその下部に結露水受け手段５を備え、前記空間１a以外に排熱手段１０を設けて、吸熱手段吸熱手段２が設けられた空間１a上部冷気の自然降下により冷房を行うようにした建物内における無風状態下での無風冷房方法とそれに用いる装置である。

さらに本発明は冷房対象１の仕切られた空間1a上部に吸熱手段２を設け、吸熱手段２は冷媒配管３及びその下部または、冷媒配管3 の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bの下方斜め両サイドに空気配管6 を備え、冷媒配管3a、フィン4a、空気配管6をU字型にした結露水受け手段5で囲むように装備した吸熱システムに、前記空間1a以外に排熱手段10を設け、吸熱手段2は冷媒配管3a の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bをかまぼこ状の半円筒で形成したガスの入り口用冷媒配管３a出口３bとの平らな面同士を接着させ冷媒が折り返す部位に冷媒が通過するように接着面を短めにした冷媒配管3aがフィン４aの中央付近を往復するように取り付けて熱変換するように配置し、空気配管６から出る風の強さをコントロールして自然降下が生じるようにし、フィン4aの間を通過して上部に設置されたルーバー６ｂで結露水受けから出た冷気を結露水受けの外に出るように設けられた空間上部冷気の自然降下により冷房を行なうようにした建物内における無風状態下での冷房装置の概要である。
冷媒配管は同等の品質及び同寸法で、かまぼこ状の半円筒の配管２本を１組として、それぞれの平面部分同士を接着し、１本の円筒にする。接着したかまぼこ状の冷媒配管は、一方は入り口側用、もう一方は出口側用とし、冷媒が折り返しさせるため、円筒形の冷媒配管の末端部分には、内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で往復するようにした請求項１に記載の吸熱装置の構造であり、ガスの入り口と出口の接着面は縦型にしてもよく、円筒の断面が扇形で４分割した冷媒配管は、冷媒が２往復でき折り返す所は空間がある蓋をして、冷媒が２往復して出口に戻ってくる吸熱装置の構造により、吸熱の平準化を図ることができる。またハニカム構造を用い２の倍数の冷媒配管を使用すれば３倍以上の冷媒の往復も可能である。

無風冷房をより効果的に行う為には、冷媒配管を複数組フィンと接触させる構造とすることでより冷媒で冷やされた空気温度の平準化や冷房の効率を上げることができる。
一方通行の冷媒配管で冷房を行う構造を持つ冷媒配管の最大の欠点は冷媒の温度の不安定さにあり入り口と出口の温度差がある点である。この欠点を解消するにはU字型のヘアピン構造として入り口と出口を接触させることで温度の平準化を図ることができ、数組のU字型のヘアピン状の構造を持つ冷媒配管をフィンと接触させることで温度の平準化効果がおこなえる。
上記の空気配管６の材質は加工のしやすい塩化ビニル樹脂でも金属でもよく、スリット６aの代わりにフィン付冷媒配管４のフィン４aのピッチに合わせて小さな穴６bを風がフィン４aに当たるか、又はフィン４aとフィン４aの間を通過するようにすることで、熱変換が大きな値となる。この場合の空気を通す空気配管６の形状は丸でも参画でも多角形でもよい。この場合、穴６bの製作には数ミリ幅のスリット６aを空気配管６と並行に開講してアルミ箔やアルミテープ、もしくは紙テープや布などの粘着性を持つテープでスリット６aを部分的に塞ぎ、必要な大きさの穴を設けることで簡単に穴６bを作ることもできる。

具体的な装置としては、冷房対象の仕切られた空間上部に吸熱手段を設け、吸熱手段はフィンと接触させた冷媒配管及びその下部斜め両サイドに空気配管とU 字型の結露水受け手段を備え、フィンの上方にU字型結露水受けより少し小さめのルーバーを備えた吸熱手段の前記空間以外に排熱手段を設け、吸熱手段はフィンを有した部材でフィンを複数枚持たせ冷媒配管がフィンを適選の長さを持つ冷媒配管を往復に貫通させていることを特徴とする冷房装置である。
上記冷媒配管はヘアピンの形状に形成された冷媒配管をフィンで吸熱する行きと帰りの往復で１組とし、冷媒配管を通す冷媒の温度が入り口と出口で異なるので平準化させることを目的に往復させた冷媒配管に高熱伝導率のフィンを介する構造とした。さらに温度の平準化を図るには複数組の冷媒配管を共通のフィンと接触させることで冷気の平準化を図ることができる。

ヘアピン構造の冷媒配管を一体化することでガスを冷媒として冷房する唯一の点でもある冷媒配管の入り口付近の温度と出口付近の温度が同一ではないという欠点をさらに補うため、冷媒配管をかまぼこ状の半円筒として平面の部分を密着させ、さらに平板状に並べたフィンを串刺しした形状で熱変換を効率よく行うことができる。このかまぼこ状の冷媒配管の折り返し部分には冷媒が通過できるように空洞のキャップを取付る事で冷媒配管の入り口と出口が密着し温度差が最小となる構造である。

冷気の自然沈下による冷房を行なうが、より大きな熱変換を行なうようにするため冷媒配管の周囲全方向の下部の両端またはいずれかに、空気配管を設け直線又は曲線に伸びるフィン付き冷媒配管の斜め下方から両端の空気配管かフィン付き冷媒配管と平行に設置した空気配管の上部、又は冷媒配管に風が当たる方向に合わせてスリットや無数の穴を開けて、風がフィンにあたる方向に取り付けて開けた穴からフィン付き冷媒配管から冷気が剥離する程度のわずかの風をフィンに向けて吹き付ける。このとき床上から無風状態が必要となる高さまで無風状態に影響しないようにフィンに当てる強さをコントロールして空気を吹きつける。

上記の空気配管の材質は加工のしやすい塩化ビニル樹脂でも金属でもよく、製造上結露水受けと一体型としてスリットの代わりに冷媒配管を通過させているフィンのピッチにあわせて小さな穴を風がフィンにあたるか、又はフィンとフィンの間を通過する様にすることで、熱変換がより大きな値となる。この場合の空気を通す空気配管の形状は丸でも三角でも多角形でもよい。この場合、穴の製作には数ミリ幅のスリットを空気配管と平行に開口してアルミ箔やアルミテープもしくは紙テープや布などの粘着性を持つテープでスリットを部分的に塞ぎ、必要な大きさの穴を設けることで簡単に穴を作ることもできる。
次に、分離した圧縮機１０aは必要台数まとめて圧縮機１０aを圧縮機室３０に収納し
運転中は圧縮機１０aも高温となるために圧縮機室３０に圧縮機室室内器１０cを取り付ける。この場合の圧縮機室用室内機１０cは一般的な吸熱器とファンがセットされた室内機で風による冷却を行い圧縮機室用凝縮器１０eは他の凝縮器１０bと同じ水槽２０で冷却をおこなう。

また、天井付近に設置するフィン付き冷媒配管を数本で一組として冷媒配管の下部に空気配管と結露水を受けるドレンパンをセットして一つの集合吸熱ユニットとし、何台も集合吸熱ユニットを連結可能とする。そのためフィン付き冷媒配管連結口と空気配管連結口及びドレンパン連結口を集合吸熱ユニットに設ける事で大きな建物の冷房の施工が簡単となる。

地下水脈を利用するとき、概ね数メートル乃至数百メートルから地下水をくみ上げて地上又は地下の水槽２０に貯水された水を利用し、流動はポンプ又は自然対流により、熱変換された温水が一定の温度になると別に設けた三方弁４１と貯湯タンク４０に必要量を貯湯し、シャワーや風呂に利用することが出来る。温水の利用度が無いか、もしくは貯湯タンク４０が満水になった残りは再度地下に戻すが、このときに給水側の地下に埋設する地下水供給用配管２６ａと地下に戻す地下水戻り用配管２７ａの深さは汲み上げる地下水脈Ａ２４と異なる地下の地下水脈Ｂ２５に戻す。水脈が違った水脈に戻すことで同じ水脈でループが出来ないようにすることが出来、水脈によっては地上に噴出する圧力が地下水脈にある場合があるため、確実に地下に戻すことが必要なので地下水戻り用加圧ポンプ２７ｂを設ける事で強制的に地下に戻すことが出来る。この思考は、特開２００６−２３４２２９にも見られるが地下水源を利用して冷却して冷却後の高温になった水の処理についてはただ単純に元の地下水源に戻すのみの記載である。これにより空気を全く利用せずに複数台の凝縮器１０ｂを同時に冷却できるので地上の温度上昇を防ぐことができ、地下水を汲み上げる事による地盤沈下を防止することもできる。この地下に戻す方法はやむをえない場合は一定の距離を隔てた同じ水脈に戻すことも可能である。

また凝縮器１０ｂを複数台水槽２０に完全に水没するように設置し地下水で冷却する構造と方法は大型ビルや風を使用して冷気や暖気をファンで飛ばして行なう室外機にも利用でき、都会のヒートアイランド現象を防ぐことが出来ると同時に、通常の圧縮機と凝縮器やファンを持ついわゆる室外機と称される熱変換機に三方弁を設け熱風が出る夏場は地下水で冷却し暖房時の冬場はファンを用いた空冷にする事で冷気を地上に戻すことができ温暖化の防止に役立つ、もちろん地下水のみで熱変換する方法が、地下水は温度が一定の水温であるため省エネにつながり炭酸ガス排出の節減にも貢献できる。また地下水を使用する事で凝縮器の冷却温度が一定となり平均気温が４０度を超える国や地域でも効率よく冷房を行なうことができる。

本発明は、低温冷媒で冷却されたフィン付き冷媒配管４や金属平板吸熱材８ｃをそれぞれの吸熱装置を室内で熱変換するとき室内は無風状態で冷房するために必要最小限の風をフィン４ａのすぐ近くからスリット６ａ又は小口径の穴６ｂを介して噴出させ、空気を一旦上部又は周辺に吹きつけたフィン付き冷媒配管４や金属平板吸熱材８ｃで冷却した後、冷気が自然落下による無風状態の冷房装置が出来る。
さらに風量の均一化を図るために、穴６ｂの大きさは風を送る手前方向は小さく、先端になるほど大きくすることで解決出来る。

この場合、冷気を熱変換する時に結露水が発生するが、ドレンパン５ａをフィン付き冷媒配管４と空気配管６の真下や、金属平板吸熱材８ｃの最下部に配置しドレンパン５ａが発生させる結露水を防止するためにドレンパン５ａの内側又は外側にはゴムやウレタン類の化学物質や天然の結露防止材５ｂを取り付けることで解決できる。ドレンパン５ａは市販の雨樋等でも代用が出来る。

本発明の空気を通す空気配管は冷媒配管とU字型のドレンパンの両サイドに斜めに冷媒配管に空気が当たるように取付け、又はU字型と一体成型とした空気配管でもよい。コーナーに設置した空気配管は風の方向が変わらないようにドレンパンに接着することで解決できた。この空気配管６の風が噴出す始点は空気配管６を数本に分割することでスリットの始点の位置が数箇所に分散させることで風量の均一化を図ることが容易になる。

冷房装置の圧縮機１０ａと凝縮器１０ｂやファンは撤去し圧縮機１０ａを一つの部屋に収納する。圧縮機室３０の圧縮機１０ａは高温となるため圧縮機１０ａを冷却するための圧縮機室用室内機１０ｃを配置し、圧縮機室３０を冷房する圧縮機室用凝縮器１０ｅは建物内を冷房する凝縮器１０ｂと同じ水槽２０で冷却する事で、室外機や室内機の冷房装置全体のいずれからも高温度の空気が出ることがなく周辺の気象温暖化の防止と地下水で冷却する事で凝縮器１０ｂの熱変換が高効率化されるので消費電力も少なくなる。

本発明によって、バトミントンや卓球を行う建物内の冷房を無風状態で行うことが可能になった。また、洗濯物にバーコードのタグを取り付けてコンピューター管理するクリーニング工場においても、同様に室内を無風状態にできるのでコンピューター管理が可能になった。その他、埃が舞い上がることを嫌う研究施設なども同様に冷房を無風状態で行うことができるようになった。

本発明でフィン付き冷媒配管４、ドレンパン５ａ、結露防止材５ｂ、空気配管６等を集合吸熱ユニット７に、また金属平板吸熱材８ｃ、ドレンパン５ａ、空気配管６、高熱伝導率充填材８ｂ等を平板吸熱装置８にユニット化することによって、施工能率や冷房効率等を高め、広さに応じた施工面積の大小に容易に適応可能となった。

通常室外機と称する冷媒を冷却するのに空気を利用して冷却をすることが殆どであるため、周辺の空気の温度が上昇していたが、特に大型施設では複数台の凝縮器１０ｂを冷却する必要があるためこれらの凝縮器１０ｂを一度に地下又は地上に設置した水槽２０内に貯水した地下水に水没させて冷やす事で高温になった冷媒を効率よく冷却することができて、ヒートアイランド現象を防ぐなど環境に好適な効果がある。

通常室内機や室外機と称する冷媒を冷却して空調対象空間１aを冷却するとき室内温度センサー５１や外気温温度センサー５２などで温度管理をしている。本発明の吸熱手段２と圧縮機１０a及び凝縮器１０ｂを分離して設置する冷房対象空間１aや室外の温度によって圧縮機１０aの出力制御手段や空気配管６に送る空気の流量制御手段、また水槽２０内の水の温度を管理する温度センサー５３などの信号で冷房装置全体の電気制御手段５０を温度管理が出来ている圧縮機室３０に収納する事で外気温や埃などによる影響をなくすことが出来る。

本発明の無風冷房装置の全体図である。本発明の吸熱手段の構成を示す断面図である。本発明のフィン付き冷媒配管の構成を示す側面図である。本発明の空気配管の開口部を示す斜視図である。本発明の空気配管の開口部の別の実施形態を示す斜視図である。本発明の吸熱手段を冷房対象に設置した状態を示す断面図である。本発明の吸熱手段を二分割にしてガスの入り口と出口を密着させて吸熱効果を平準化させる斜視図である。本発明の吸熱手段を４分割にしてガスを２往復させるイメージ図である。本発明のフィンを付けた冷媒配管にガスが往復するように取り付けたイメージ図である。冷媒配管内を冷媒が流れていく様子をイメージした図である。本発明の吸熱手段を金属平板吸熱材で構成した場合の斜視図である。本発明の吸熱手段を平板吸熱装置で構成した場合の断面図である。銅製の冷媒配管にフィンを付けて実施した場合の温度変化を示すグラフである。銅製の冷媒配管にフィンを付けて実施した場合の煙により無風状態を確認した写真である。ステンレス製の冷媒配管にフィンを付けて実施した場合の温度変化を示すグラフである。

以下図面に基づき本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の無風空調方法に用いる装置の全体図である。
この例にみられるように、本発明は無風状態の冷房対象の仕切られた空間の上部に吸熱手段を設け、吸熱手段は冷媒配管及びその下部に結露水受け手段を備え、吸熱装置の天井面にU字型のドレンパンの上部に冷気を分散させるルーバーを取付ける。その際ルーバーに結露水が付着して落下しても結露水受けに落下するようにU字型結露水受けの内径よりも小さなルーバーとする。
前記空間以外の場所に排熱手段を設けて、吸熱手段が設けられた空間上部の冷気の自然降下によりバトミントンのような風を好まない空間の冷房を行なうようにしている。これにより建物内における無風状態下での冷房を可能にした方法としたのである。
また、一般住宅や天井高が低い建物で使用する場合、剥離した冷気が直接天井面に当たらないようにルーバーを結露水受けの上部に配置することで小さな部屋でも無風冷房が可能となった。

冷房装置はしたがって冷房対象の仕切られた空間の吸熱手段が図２にみられるように冷媒配管及びその下部に結露水受け手段としてドレンパンを備えている。この空間以外に排熱手段が凝縮器、圧縮機として設けられている。吸熱手段は図３にみられるようにフィンを有した部材で冷媒が通過する冷媒配管の外周が被覆されていることを特徴とし、冷媒配管は一方通行ではなくフィンと接触させながら往復で１ループをセットした吸熱器である。

ガスを冷媒に用いた吸熱装置では熱変換が著しく行われるため一方通行に設置した冷媒配管では冷媒の入り口付近の空気温度は出口付近の空気温度より低温と温度差があるため冷気の温度むらを生じ室内の冷房効果も斑を生ずる。この不安定さを解消するため冷媒配管は往復させ、フィンを介して行き戻りを逆方向に冷媒を通して熱変換を２度行うことでフィンの熱変換の平準化を図ることができた。実用機では２往復させることでさらに平準化を図れる。さらに、冷媒配管の冷媒温度を平準化するために、高熱伝動率の吸熱フィンが結露水受けに着水しないように空気配管で受けた構造とした。
また、かまぼこ状の冷媒配管の平らな部分同士を張り合わせて直接冷媒配管同士で冷媒温度の平準化を図れる。その時冷媒配管を扇状にすることで２往復の管長となり、さらに平準化と熱変換が大きいものとなる。

結露水受けの容積に合わせた高熱伝導率のフィンに冷媒配管が差し込むことができる穴二か所をひと組とする穴をひと組又は二組以上をあけ、冷媒配管を行きと帰りの穴に取り付ける。さらにフィンの下方左右に三角形の空気配管を取り付け左右両方から冷気を剥離するようにコントロールされた風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける。左右から吹き付けることで風は打ち消しあうようにして上方に上がり結露水受けの上方に設けたルーバーで分けられて冷気は左右に押し出され、さらにやさしい風となり無風状態（冷気の自然落下）を作り易くなり風量を増やしても無風冷房効果が出来る。
この時空気配管から噴き出す空気は空気清浄器できれいにした空気を使用することで室内の空気を浄化することもでき病室や精密機械室などで使用することができる。

空気配管と結露水受けとを一体化した構造とし、フィンに対してフィンの下方左右に概ね１５〜６０度の角度をもつ直角三角形の空気配管を取り付け、左右両方から風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける。また冷媒配管やフィンに付着している結露水が空気配管に侵入しないように、空気穴またはスリットの空気吹き出し口を１から５ｍｍ高くした請求項１または２,３に記載の空気配管構造である。

原理は自明のことではあるがシンメントリーに配置した送風装置でフィンの隙間を通過する風は互いに干渉して上方に向かって移動しようとする。この時フィンが壁となってさらに風の方向を決定させることから風と風がぶつかり合って開放面、すなわち上方へ向かい冷気は自然落下で効率よく無風冷房を実現させることができる。無風冷房装置の室内機において、U字溝の形をした結露水受けの容積に合わせた高熱伝導率のフィンを3mmから10mm間隔に並べ結露水受けの下方両サイドに斜めに設置した空気配管の上部にフィンが止まるように設置し、冷媒配管を差し込むことができる穴二か所をひと組とする穴を一組又は二組以上をあけ、冷媒配管を行きと帰りの穴に差し込んで取り付け、フィンの下方左右に空気配管を取り付け左右両方から冷媒配管に霜がつかないように冷気を剥離するようにコントロールされた風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける構造の無風冷房装置の構造である。さらに冷媒配管に霜がつきそうになった時、冷媒配管の色を監視するセンサーを取り付けて冷媒配管に霜が付着する前にコントロールされた風を吹き付けるとさらに効率よく冷気を剥離することができる。

冷媒配管は同等の品質及び同寸法で、かまぼこ状で半円筒の配管２本を１組として、それぞれの平面部分同士を接着し、１本の円筒にする。密着したかまぼこ状の冷媒配管は、一方は入り口側用、もう一方は出口側用とし、冷媒を折り返しさせるため、円筒形の冷媒配管の末端部分には、内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で往復するようにした吸熱装置の構造とした。
また、結露水受けの天井面に近いほうにルーバーを設けフィンに吹き付けた風が天井に当たらないように、ルーバーに当たった風は左右に分離されてから冷気の重みで自然降下を起こす。
また、円筒の断面が扇形で４分割した冷媒配管は１本の配管で、冷媒が２往復することで吸熱装置の吸熱温度が１往復するより平準化が図れる。
冷媒が折り返す３ヶ所の末端部分は扇形の４本のうち２本をそれぞれ出側、入り側で組み合わせて、２本を内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で２往復するようにした吸熱装置である。さらに冷媒配管は２の倍数を持つハニカム構造で冷媒配管のうちの、穴２つをそれぞれ、出側、入り側で組み合わせて内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で１往復以上するようにした吸熱装置の構造である。

吸熱手段２には、冷媒配管３に向かって開口部を有する空気配管６が、冷媒配管３と結露水受け手段５としてのドレンパン５aとの間に設けられている。
吸熱手段２は、ドレンパンの上方にフィン付き冷媒配管と空気配管からなる集合吸熱ユニットを複数設け、他の集合吸熱ユニットとのフィン付き冷媒配管連結口、空気配管連結口及びドレンパン連結口を有した構造がよい。

注水された水槽２０に凝縮器１０ｂが収納されていることも特徴とすることができる。地下水脈Ａ２４から水槽２０への地下水供給ライン２６の地下水供給用配管２６ａ中に地下水供給用ポンプ２６ｂと、水槽２０から地下水脈Ｂ２５への地下水戻りライン２７の、地下水戻り用配管２７ａ中に地下水戻り用加圧ポンプ２７ｂが設けられている。
地下水戻りライン２７の地下水脈Ｂ２５は、地下水供給ライン２６の地下水脈Ａ２４と異なりかつ浅い位置であると冷却効率がよい。
図１にみられるように冷却機能を有した圧縮機室３０に複数組の空調装置の圧縮機１０ａ及び電気制御手段５０を収納させると場所をとらないし施工効率もよく外気温の影響や埃による故障の発生確率を下げることも出来る。

圧縮機１０ａ及び凝縮器１０ｂは、他機器との接続行うための接続部材を設けている。
冷媒を通す冷媒配管３にらせん状に巻きつけたフィン４ａを持つフィン付き冷媒配管４を必要に応じた本数を天井近くに必要数設置しフィン付き冷媒配管４を冷媒を介して冷却し、フィン付き冷媒配管４に密着した冷気を剥離するために必要最小限の風を、フィン４ａのすぐ近くからスリット６ａ又は小口径の穴６ｂを介して噴出させ、空気を一旦上部又は周辺に吹きつけたフィン付き冷媒配管４や金属平板吸熱材８ｃで冷却した後、冷気が自然落下による無風状態の冷房装置でフィン付き冷媒配管４を必要数まとめて施工がし易くするように一つの集合吸熱ユニット７としてフィン付き冷媒配管連結口７ｂや空気配管連結口７ｃや結露水を連結させるドレンパン連結口７ｄとを持ち、建物の大きさによって生ずる必要枚数の集合吸熱ユニット７を連結させて施工する。室内で熱交換された冷媒は一般には室外機に戻す。室外機の形態はファンを撤去して圧縮機１０ａと凝縮器１０ｂを別々にして、凝縮器１０ｂを地下又は地上に設置した水槽２０に地下水又は地上水を貯水し、水槽２０にためた水に浸かるように凝縮器１０ｂを水没させる。このとき大型施設では複数台の凝縮器１０ｂを冷却する必要があるためこれらの凝縮器１０ｂを一度に地下又は地上に設置した水槽２０内に貯水した地下水に水没させて冷やす事で高温になった冷媒を効率よく冷却することができる。
冷却する地下水は給水側の地下に埋設する地下水供給用配管２６ａと地下に戻す地下水戻り用配管２７ａの深さは汲み上げる地下水脈Ａ２４と異なる地下水脈Ｂ２５に戻す事で地下水のループが出来ることが防止できると共に、地盤沈下を防止することが出来る。

本発明の実施例を初夏に行った。２２ｍｍの銅管にフィン長１５mmのフィン４aをらせん状に１．５mにわたり巻きつけたフィン付き銅管を４本天井に取り付け下から弱い風をフィンに当て地下水を銅管に通水させて、室内の温度の変化と、風が発生するかを試した。結果を表１に示す。

30分後室温２９．５度で４．５度の温度降下が見られた「図１３」参照。

煙による気流のテストでは地表近くでは垂直に煙が上がり天井近くでは撹拌されて散っていった事で無風状態での冷房が可能なことが確認できた。「図１４」参照。

比較例

熱伝導度が小さい２０ｍｍのステンレス金属管にステンレスフィンをらせん状に１.５mにわたり巻きつけたフィン付きステンレス金属管（エロフィンチューブ）を４本天井に取り付け下から弱い風をフィンに当て地下水をステンレス金属管に通水させて、室内の温度の変化を試した。結果を表２に示す。

室温と外気温の差が最も良い場合でも１.２度の温度降下が見られるにすぎず、冷媒を送る金属管の熱伝導度が重要な因子を持っていることが判明した。「図１５」参照。

一般住宅などでもアレルギーなどでぜんそくなどの体質や、ほこりが舞い上がることを嫌う研究施設、風きり音をマイクが拾うことを最も嫌う放送施設なども同様に冷房を無風状態にする必要がある。
この冷房装置の設置作業や生産も容易にすることができ、冷房対象の室内温度を短時間で下げることができる装置である。

本発明は冷房対象１の仕切られた空間1a上部に吸熱手段２を設け、吸熱手段２は冷媒配管３及びその下部または、冷媒配管3 の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bの下方斜め両サイドに空気配管6 を備え、冷媒配管3a、フィン4a、空気配管6をU字型をした結露水受け手段5で囲むように装備した吸熱システムに、前記空間1a以外に排熱手段10を設け、吸熱手段2は冷媒配管3a の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bをかまぼこ状の半円筒で形成した冷媒配管３aの平らな面同士を接着させ冷媒が折り返す部位に冷媒が通過するように接着面を短めにした冷媒配管3aがフィン４aの中央付近を往復するように取り付けて熱変換するように配置し、空気配管６から出る風の強さをコントロールして自然降下が生じるようにし、フィン4aの間を通過して上部に設置されたルーバー６ｂで結露水受けから出た冷気を結露水受けの外に出るように設けられた空間上部冷気の自然降下により冷房を行なうようにした建物内における無風状態下での冷房装置の概要である。
無風冷房装置の室内機において、U字溝の形をした結露水受けの容積に合わせた高熱伝導率のフィンを3mmから10mm間隔に並べ結露水受けの下方両サイドに斜めに設置した空気配管の上部にフィンが止まるように設置し、冷媒配管を差し込むことができる穴二か所をひと組とする穴を一組又は二組以上をあけ、冷媒配管を行きと帰りの穴に差し込んで取り付け、フィンの下方左右に空気配管を取り付け左右両方から冷媒配管に霜がつかないようにコントロールされた風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける構造の無風冷房装置の構造。

本発明は冷房対象１の仕切られた空間1a上部に吸熱手段２を設け、吸熱手段２は冷媒配管３及びその下部または、冷媒配管3 の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bの下方斜め両サイドに空気配管6 を備え、冷媒配管3a、フィン4a、空気配管6をU字型をした結露水受け手段5で囲むように装備した吸熱システムに、前記空間1a以外に排熱手段10を設け、吸熱手段2は冷媒配管3a の周囲を囲んだシンメントリーに並べたフィン4bをかまぼこ状の半円筒で形成した冷媒配管３aの平らな面同士を接着させ冷媒が折り返す部位に冷媒が通過するように接着面を短めにした冷媒配管3aがフィン４a の中央付近を往復するように取り付けて熱変換するように配置し、空気配管６から出る風の強さをコントロールして自然降下が生じるようにし、フィン4aの間を通過して上部に設置されたルーバー６ｂで結露水受けから出た冷気を結露水受けの外に出るように設けられた空間上部冷気の自然降下により冷房を行なうようにした建物内における無風状態下での冷房装置の概要である。
冷媒配管は図10に示すように同等の品質及び同寸法で、かまぼこ状の半円筒の配管２本を１組として、それぞれの平面部分同士を接着し、１本の円筒にする。接着したかまぼこ状の冷媒配管は、一方は入り口側用、もう一方は出口側用とし、冷媒が折り返しさせるため、円筒形の冷媒配管の末端部分には、内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で往復するようにした吸熱装置の構造。

無風冷房をより効果的に行う為には、冷媒配管を複数組フィンと接触させる構造とすることでより冷媒で冷やされた空気温度の平準化や冷房の効率を上げることができる。
一方通行の冷媒配管で冷房を行う構造を持つ冷媒配管の最大の欠点は冷媒の温度の不安定さにあり入り口と出口の温度差がある点である。この欠点を解消するにはU字型のヘアピン構造として入り口と出口を接触させることで温度の平準化を図ることができ、数組のU字型のヘアピン状の構造を持つ冷媒配管をフィンと接触させることで温度の平準化効果がおこなえる。

ヘアピン構造の冷媒配管を一体化することでガスを冷媒として冷房する唯一の欠点でもある冷媒配管の入り口付近の温度と出口付近の温度が同一ではないという欠点をさらに補うため、冷媒配管をかまぼこ状の半円として平面の部分を密着させ、さらに平板状に並べたフィンを串刺しした形状で熱変換を効率よく行うことができる。このかまぼこ状の冷媒配管の折り返し部分には冷媒が通過できるように空洞のキャップを取り付る事で冷媒配管の入り口と出口が密着し温度差が最小となる構造である。

上記の空気配管の材質は加工のしやすい塩化ビニル樹脂でも金属でもよく、製造上結露水受けと一体型としてスリットの代わりに冷媒配管を通過させているフィンのピッチにあわせて小さな穴を風がフィンにあたるか、又はフィンとフィンの間を通過する様にすることで、熱変換がより大きな値となる。この場合の空気を通す空気配管の形状は丸でも三角でも多角形でもよい。この場合、穴の製作には数ミリ幅のスリットを空気配管と平行に開口してアルミ箔やアルミテープもしくは紙テープや布などの粘着性を持つテープでスリットを部分的に塞ぎ、必要な大きさの穴を設けることで簡単に穴を作ることもできる。

１冷房対象
１ａ仕切られた空間
１ｂ風を好まない空間
２吸熱手段
３冷媒配管
３ａ冷媒配管固定具
３ｂ冷媒ガス入り口
３ｃ冷媒ガス出口
３ｄ冷媒ガス折り返し口
４フィン付き冷媒配管
４ａフィン
４ｂかまぼこ状冷媒配管
４ｃ扇状冷媒配管
５結露水受け手段
５ａドレンパン
５ｂ結露防止材
５ｃドレンパン固定具
６空気配管
６ａスリット
６ｂ穴
６ｃ空気配管固定具
７集合吸熱ユニット
７ａ枠
７ｂフィン付き冷媒配管連結口
７ｃ空気配管連結口
７ｄドレンパン連結口
７ｅ冷媒配管連結口
８平板吸熱装置
８ａ傾斜
８ｂ高熱伝導率充填材
８ｃ金属平板吸熱材
８ｄ平板吸熱器固定具
１０排熱手段
１０ａ圧縮機
１０ｂ凝縮器
１０ｃ圧縮機室用室内機
１０ｄ圧縮機室用圧縮機
１０ｅ圧縮機室用凝縮器
２０水槽
２１地表面
２４地下水脈Ａ
２５地下水脈Ｂ
２６地下水供給ライン
２６ａ地下水供給用配管
２６ｂ地下水供給用ポンプ
２７地下水戻りライン
２７ａ地下水戻り用配管
２７ｂ地下水戻り用加圧ポンプ
３０圧縮機室
４０貯湯タンク
４１三方弁
５０電気制御手段
５１室温検知センサー
５２外気温検知センサー
５３水温検知センサー
５４信号線
５５色温度識別センサー

Claims

無風冷房装置の室内機において、U字溝の形をした結露水受けの容積に合わせた高熱伝導率のフィンを3mmから10mm間隔に並べ結露水受けの下方両サイドに斜めに設置した空気配管の上部にフィンが止まるように設置し、冷媒配管を差し込むことができる穴二か所をひと組とする穴を一組又は二組以上をあけ、冷媒配管を行きと帰りの穴に差し込んで取り付け、フィンの下方左右に空気配管を取り付け左右両方から冷媒配管に霜がつかないようにコントロールされた風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける構造の無風冷房装置の構造。
また、円筒の断面が扇形で４分割した冷媒配管は１本の配管で、冷媒が２往復することで吸熱装置の吸熱温度が１往復するより平準化が図れる。
冷媒が折り返す３ヶ所の末端部分は扇形の４本のうち２本をそれぞれ出側、入り側で組み合わせて、２本を内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で２往復するようにした吸熱装置である。さらに冷媒配管は２の倍数を持つハニカム構造で冷媒配管のうちの、穴２つをそれぞれ、出側、入り側で組み合わせて内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で１往復以上するようにした吸熱装置の構造である。
冷媒配管は同等の品質及び同寸法で、かまぼこ状で半円筒の配管２本を１組として、それぞれの平面部分同士を接着し、１本の円筒にする。密着したかまぼこ状の冷媒配管は、一方は入り口側用、もう一方は出口側用とし、冷媒を折り返しさせるため、円筒形の冷媒配管の末端部分には、内部に空間がある蓋で閉じ、冷媒が円筒内で往復するようにした請求項１に記載の吸熱装置の構造。
空気配管と結露水受けとを一体化した構造とし、フィンに対してフィンの下方左右に概ね１５〜６０度の角度をもつ直角三角形の空気配管を取り付け、左右両方から風をフィンの隙間や冷媒配管に向かって斜め対称に吹きつける構造。
冷媒配管やフィンに付着している結露水が空気配管に侵入しないように、空気穴またはスリットの空気吹き出し口を１から５ｍｍ高くした請求項１または２,３に記載の空気配管構造。
冷媒配管の冷媒温度を平準化するために高熱伝導率の吸熱フィンが結露水受けに着水しないように空気配管で受けた請求項１または請求項２に示す無風冷房装置の構造。
空気配管から噴き出す空気は空気清浄器できれいにした空気を使用する構造の請求項１または２に記載の吸熱装置の構造。
冷媒配管の霜を色センサーで監視する吸熱装置の構造。