JP4869780B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
更に、熱交換された空気の拡散性が良い空気調和装置に関する。
上記の空気調和装置は、ヒートパイプHの外面(外管外面)による熱交換によって空気や近くの物体(例えば、床、壁、天井、人等)を直接暖めたり冷たくしたりして空気調和を図るので、当然ながら運転を止めると熱交換も止まってしまう。そのため空気調和効果を得るためには常時運転する必要があった。
また、熱交換されて温度差が小さくなった状態の空気が、熱交換器の外周面に沿って層流状に上昇または下降するので、熱交換器と周りの空気との熱交換性も低かった。
また、本発明の他の目的は、輻射や対流による熱交換性が高い空気調和装置を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、熱交換された空気の拡散性が良い空気調和装置を提供することにある。
本発明は、
発熱体と当該発熱体による輻射によって加熱される蓄熱体が、水平方向に向けた状態で且つ床側から天井側まで上下方向に所要間隔をあけて平行になるよう複数本並べて固定台に固定されている空気調和装置であって、
上記固定台は、床と天井との間で向き合って立つ2本の固定体を備え、
上記固定体には、上記発熱体と蓄熱体を挿し込むための取着孔が、長さ方向に沿って所要間隔を設けて複数個形成してあり、
上記発熱体と蓄熱体は、両端側を上記固定体の取着孔間に架け渡して取り付けて、発熱体と蓄熱体は、所要間隔をあけた状態で交互に配置されており、
上記発熱体は、外管の内部に該外管よりもやや長い小径の内管を備える二重管構造を有し、上記外管の両端には、内部を密閉するキャップが設けてあり、上記内管は、両端のキャップを気密状態で貫通して、両端側がキャップからやや突出するよう外管内に通してあり、
上記固定台の最下部に取り付けてある発熱体の内管には、熱供給手段によって熱が与えられた流体が供給される供給管が接続してあり、
上記固定台の最上部に取り付けてある発熱体の内管には、流体を排出する排出管が接続してあり、
上記最下部と最上部に取り付けてある発熱体以外の、上記蓄熱体と交互に配置された発熱体の内管には、それぞれ接続管が接続され、該接続管は、上記供給管から送られた流体が複数の発熱体内を順次流通して上記排出管から排出されるように互い違いに蛇管状になるよう設けられており、
上記発熱体と蓄熱体の端部、及び接続管は、上記固定体の外側面に取り付けられたカバー体で隠される、
空気調和装置である。
発熱体を形成する材料は、熱伝導性、放熱性または吸熱性の良い、例えば金属が好適に使用される。
本発明によれば、発熱体(1)の発熱機能や吸熱機能によって、周りの空気や近くの物体を熱交換して暖めたり冷やしたりする。また、発熱体(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が加熱されることで当該蓄熱体(2)が発熱機能を有し、発熱体(1)の熱エネルギーによって冷却されることで当該蓄熱体(2)が吸熱機能を有する。蓄熱体(2)が発熱機能や吸熱機能を有することでも、熱交換器構造の周りの空気や近くの物体を熱交換して暖めたり冷やしたりする。
まず、発熱体(1)の発熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)の周りの空気が暖められて上昇する。このとき蓄熱体(2)の温度は発熱体(1)より低い。従って、暖められた空気は、上方に蓄熱体(2)が配置してある場合では、蓄熱体(2)の周りの空気と温度差のある状態で混じり合う。また、蓄熱体(2)は上昇する空気の障害物になる。つまり暖められた空気は、蓄熱体(2)の下側から横方向に拡がって乱流状に拡散した状態になる。
次に、発熱体(1)の吸熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)の周りの空気が冷やされて下降する。このとき蓄熱体(2)の温度は発熱体または発熱体より高い。従って、冷やされた空気は、下方に蓄熱体(2)が配置してある場合では、蓄熱体(2)の周りの空気と温度差のある状態で混じり合う。また、蓄熱体(2)は下降する空気の障害物になる。つまり冷やされた空気は、蓄熱体(2)の上側から横方向に拡がって乱流状に拡散した状態になる。
(a)本発明によれば、発熱体の発熱機能や吸熱機能によって、周りの空気や近くの物体を熱交換して暖めたり冷やしたりする。更に、蓄熱体の発熱機能や吸熱機能によっても、周りの空気や近くの物体を熱交換して暖めたり冷やしたりする。つまり、発熱体と蓄熱体に温度差を設けることができるので、発熱体の熱エネルギーが蓄熱体に無駄の少ない状態で移動できる。従って、熱交換性が高い。
図1は本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す使用状態説明図、
図2は熱交換器の端部側を示す拡大断面説明図、
図3は図2に示すA−A断面図である。
図4ないし図6は、図1に示す空気調和装置を暖房装置として使用したときの周囲の空気の自然対流状態と、熱の輻射状態を時系列的に示した側面視説明図である。
図4は運転開始時の状態を示している。
図5はヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体が暖められたときの状態を示している。
図6は蓄熱体が暖められており、ヒートパイプの運転を止めたときの状態を示している。
図1ないし図6を参照して、本実施の形態で示す空気調和装置K1を暖房装置として使用したときの作用を説明する。
図7は運転開始時の状態を示している。
図8はヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体が冷やされたときの状態を示している。
図9は蓄熱体が冷やされており、ヒートパイプの運転を止めたときの状態を示している。
次に、図7ないし図9を参照して、空気調和装置K1を冷房装置として使用したときの作用を説明する。
図11は冷熱体の縦断面図、
図12は図11に示すB−B断面図である。
空気調和装置K2は、発熱または吸熱する発熱体である冷熱体1aと、蓄熱体である蓄熱体2aと、冷熱体1a及び蓄熱体2aを固定する固定装置である固定台3aを備える。
冷熱体1aと蓄熱体2aは所要長さを有している。冷熱体1aと蓄熱体2aは共に長さや直径等が略同じ外形状を有する。なお、蓄熱体2aは、上記の蓄熱体2と同等の構造を有するので説明は省略する。
(作 用)
図13ないし図15は、図10に示す空気調和装置を暖房装置や冷房装置として使用したときの周囲の空気の自然対流状態と、熱の輻射状態を時系列的に示した平面視説明図である。
図13は運転開始時の状態を示している。
図14は冷熱体の熱エネルギーによって蓄熱体が暖められたときの状態を示している。
図15は蓄熱体が暖められており、冷熱体の運転を止めたときの状態を示している。
図10ないし図15を参照して、まず、本実施の形態で示す空気調和装置K2を暖房装置として使用したときの作用を説明する。
なお、上記した空気調和装置K1と同等の構成により生じる同様の作用、効果については説明を省略し、相違する点についてのみ説明する。
K1,K2 空気調和装置
M 木ネジ
1 ヒートパイプ
1a 冷熱体
10 外管
10a 管体
100,100a キャップ
101a 短管
11 内管
11a 流路形性部材
110a 流通抵抗部
111a 流路部
112a 側壁
12 作動流体
12a 流路
2,2a 蓄熱体
20,20a 管体
200 キャップ
3,3a 固定台
30,30a 固定体
300 取着孔
301 シール部材
31 カバー体
31a,31b 架設体
32,32a 突っ張り部
4,4a 接続管
5,5a 凝縮水受け部部
60,60a 供給管
61,61a 排出管
62,62a ドレン管
7 床
8 壁面
9 天井
Claims (3)
- 発熱体(1)と当該発熱体(1)による輻射によって加熱される蓄熱体(2)が、水平方向に向けた状態で且つ床(7)側から天井(9)側まで上下方向に所要間隔をあけて平行になるよう複数本並べて固定台(3)に固定されている空気調和装置であって、
上記固定台(3)は、床(7)と天井(9)との間で向き合って立つ2本の固定体(30)を備え、
上記固定体(30)には、上記発熱体(1)と蓄熱体(2)を挿し込むための取着孔(300)が、長さ方向に沿って所要間隔を設けて複数個形成してあり、
上記発熱体(1)と蓄熱体(2)は、両端側を上記固定体(30)の取着孔(300)間に架け渡して取り付けて、発熱体(1)と蓄熱体(2)は、所要間隔をあけた状態で交互に配置されており、
上記発熱体(1)は、外管(10)の内部に該外管(10)よりもやや長い小径の内管(11)を備える二重管構造を有し、上記外管(10)の両端には、内部を密閉するキャップ(100)が設けてあり、上記内管(11)は、両端のキャップ(100)を気密状態で貫通して、両端側がキャップ(100)からやや突出するよう外管(10)内に通してあり、
上記固定台(3)の最下部に取り付けてある発熱体(1)の内管(11)には、熱供給手段によって熱が与えられた流体が供給される供給管(60)が接続してあり、
上記固定台(3)の最上部に取り付けてある発熱体(1)の内管(11)には、流体を排出する排出管(61)が接続してあり、
上記最下部と最上部に取り付けてある発熱体(1)以外の、上記蓄熱体(2)と交互に配置された発熱体(1)の内管(11)には、それぞれ接続管(4)が接続され、該接続管(4)は、上記供給管(60)から送られた流体が複数の発熱体(1)内を順次流通して上記排出管(61)から排出されるように互い違いに蛇管状になるよう設けられており、
上記発熱体(1)と蓄熱体(2)の端部、及び接続管(4)は、上記固定体(30)の外側面に取り付けられたカバー体(31)で隠されることを特徴とする、
空気調和装置。 - 発熱体(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が加熱されると上記発熱体(1)の発熱状態を止めて上記蓄熱体(2)の発熱機能を作用させ、上記発熱体(1)の熱エネルギーによって上記蓄熱体(2)が冷却されると上記発熱体(1)の冷却状態を止めて上記蓄熱体(2)の吸熱機能を作用させる制御手段を備える、
請求項1記載の空気調和装置。 - 発熱体が(1)がヒートパイプである、請求項1又は2記載の空気調和装置。
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