JP5836452B2 - 空調装置 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
かかる空調装置110の一例を、図1Aの概略縦断面図に示す。この装置110は、地中熱の採取用に、管軸方向C111を略水平方向に向けながら地中に埋設された採熱用管部材111を有している。そして、同装置110によれば、一方の管端部111eaから採熱用管部材111内に空調用の空気が取り込まれて同管部材111内を流れた後に、当該空気は他方の管端部111ebから取り出される。これにより、空気は、夏場には冷却され冬場には加温される。そして、冷却又は加温された空気は、畜舎等の農業施設、集合住宅や公共の体育館等の一般施設、工場等の工業施設の如き大きな空間を有する建屋1の空調等に供される。
地中に埋設された管部材を利用した空調装置であって、
空調用の空気が、管軸方向に沿って管内を流れる前記管部材と、
前記管部材の管壁部の内部に設けられ、前記管部材の一方の管端部から他方の管端部へと水が流れるように形成された流路と、
前記水を前記一方の管端部から前記流路に給水する給水管と、
前記流路を流れて前記空気と熱交換した前記水を前記他方の管端部から排水する排水管と、を有し、
前記給水管は、前記一方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された給水口を介して前記流路に給水し、
前記排水管は、前記他方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された排水口を介して前記流路から排水することを特徴とする空調装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
地中に埋設された管部材を利用した空調装置であって、
空調用の空気が、管軸方向に沿って管内を流れる前記管部材と、
前記管部材の管壁部の内部に設けられ、前記管部材の一方の管端部から他方の管端部へと水が流れるように形成された流路と、
前記水を前記一方の管端部から前記流路に給水する給水管と、
前記流路を流れて前記空気と熱交換した前記水を前記他方の管端部から排水する排水管と、を有し、
前記給水管は、前記一方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された給水口を介して前記流路に給水し、
前記排水管は、前記他方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された排水口を介して前記流路から排水することを特徴とする空調装置である。
また、管壁部の流路に給水するための給水口、及び管壁部の流路から排水するための排水口は、それぞれ管壁部の内周面に開口形成されている。よって、給水管を給水口に接続するジョイント部、及び排水管を排水口に接続するジョイント部は、それぞれ管部材の管内に収容されており、これにより、これらジョイント部及びその近傍部分に地中の土圧が作用することは防がれる。よって、これらジョイント部及びその近傍部分での破損を有効に防ぐことができて、その結果、これらジョイント部及びその近傍部分での水漏れを有効に防ぐことができる。
複数の前記管部材は、前記管軸方向に並んで配置されているとともに、前記管軸方向に隣り合う管部材同士は、互いの管端面で突き合わされた状態で連結部材によって連結されており、
前記連結部材は、前記管部材同士の突き合わせ位置を跨ぎつつ前記管部材の外周面に当接することによって、前記管部材同士を連結し、
前記給水口及び前記排水口が開口形成された位置は、それぞれ、前記管軸方向における前記連結部材の配置範囲に含まれているのが望ましい。
先ず、連結部材は、管部材同士の突き合わせ位置を跨ぎつつ管部材の外周面に当接することによって、管部材同士を連結する。また、前述のように、給水口及び排水口は、管部材の管壁部の内周面に開口形成されている。よって、給水口に接続されるジョイント部及び排水口に接続されるジョイント部のどちらも、上記の連結部材と干渉しない状態となる。すなわち、給水口及び排水口が開口形成された位置を、それぞれ管軸方向における上記連結部材の配置範囲に含まれるようにしても、給水口に接続されるジョイント部及び排水口に接続されるジョイント部の両者と上記連結部材とは一切干渉しない。そのため、この空調装置では、上述のように管軸方向における給水口及び排水口の位置を、連結部材の配置範囲に含まれるようにしている。そして、これにより、給水口及び排水口を、管部材の管端面の近傍位置に開口形成可能となることから、管部材の管端面の近傍位置まで水の流路を延長してその流路長を長く確保可能となる。そして、その結果、全体として管部材の熱交換性能を向上することができる。
前記管部材毎に前記給水管及び前記排水管が設けられているのが望ましい。
前記複数の前記管部材のうちで前記管軸方向に並んで連結された三つの管部材を第1管部材、第2管部材、第3管部材とした場合に、
前記第1管部材と前記第3管部材との間に介挿された前記第2管部材のための前記給水管及び前記排水管は、前記第1管部材及び前記第3管部材のうちのどちらかの管部材の管内を通って前記第2管部材の前記給水口及び前記排水口の位置に到達しているのが望ましい。
また、かかる第2管部材用の給水管及び排水管からの水漏れ時には、第1管部材、第2管部材、及び第3管部材の管内において補修作業を行うことができる。よって、給水管及び排水管を掘り出さずに済んで、当該補修作業を迅速に行うことができる。
前記管壁部は、前記管部材の半径方向の外方に螺旋形状で突出したリブ部を有しているとともに、前記リブ部の内部に前記流路が形成されており、
前記管壁部の内周面は平坦に形成されているのが望ましい。
また、リブ部においては、リブ部の内部の流路を流れる水との間で管部材内の空気は熱交換され、他方、外周面のうちのリブ部とリブ部との間の部分たる谷部では、地盤の地中熱との間で円滑に管部材内の空気は熱交換される。よって、管部材内の空気は速やか且つ効果的に熱交換される。
前記給水管又は前記排水管には、それぞれ前記給水口又は前記排水口に接続するためのジョイント部が設けられており、
前記ジョイント部は、互いの内周面と外周面とが螺合する一対の継手管を有し、
前記一対の継手管のうちの一方の継手管が他方の継手管に螺合しており、
前記一対の継手管は、それぞれ、外周面から突出したフランジ部を有し、
前記給水口又は前記排水口の縁部は、前記フランジ部同士に挟まれており、
前記ジョイント部は、前記給水口又は前記排水口に固定されているのが望ましい。
前記管部材の内径寸法は、0.5mから3mの範囲に入っているのが望ましい。
前記管部材は、樹脂製であり、
前記水は、地下水であるのが望ましい。
また、流路を流れる水は地下水なので、年間の温度変動は小さい。よって、管部材の埋設深さを浅くした場合に地中熱において生じ得る夏場の空気の冷却能力の低下及び冬場の空気の加温能力の低下分を、地下水と空気との熱交換によって確実に補うことができる。
前記管部材は、地上構造物の下方の地中部分に埋設されているのが望ましい。
給水される前記水の水温は、年間に亘って、前記管部材の埋設深さに相当する地中部分の年間の温度変動範囲よりも狭い範囲に収まっているのが望ましい。
図2は、第1実施形態の空調装置10の概略縦断面図である。同図2に示すように、この空調装置10は、地中熱を利用して空調を行う地中熱利用空調装置10である。すなわち、この空調装置10は、地中GNDに埋設されて管内を空調用の空気が流される複数の管部材11,11…を本体とする。
なお、かかる接続は、適宜な管状のジョイント部34を用いてなされるが、ここで、当該ジョイント部34は、流路F11及び管部材11の管内空間SP11に収容されている。よって、当該ジョイント部34及びその近傍部分に地中GNDの土圧が作用することは確実に防がれて、これにより、ジョイント部34及びその近傍部分での破損を防ぐことができる。その結果、ジョイント部34及びその近傍部分での水漏れを有効に防ぐことができる。
なお、かかる接続も、上述の給水管31の場合と同様に、適宜な管状のジョイント部34を用いてなされる。また、当該ジョイント部34が管部材11の管内空間SP11に収容される点も、上述の給水管31の場合と同様である。よって、この排水管32の場合も、ジョイント部34及びその近傍部分に地中GNDの土圧が作用することは確実に防がれて、これにより、ジョイント部34及びその近傍部分での破損を防ぐことができる。その結果、ジョイント部34及びその近傍部分での水漏れを有効に防ぐことができる。
なお、かかる管端部11ea,11ebには、前述したように給水口11hi又は排水口11heも設けられている。しかし、これら給水口11hi及び排水口11heについては、図5の拡大図を参照して既述のように、管部材11の管壁部11wの内周面11w2に設けられている。つまり、これら給水口11hi及び排水口11heは、上記の連結部材13が設けられる同管壁部11wの外周面11w1とは逆側の面の内周面11w2に設けられていて、結果、給水口11hiのジョイント部34及び排水口11heのジョイント部34のどちらも、上記の連結部材13とは一切干渉しない状態となっている。
よって、この第1実施形態では、給水口11hi及び排水口11heを、管軸方向C11の位置に関して管端部11ea,11ebの任意の位置に自由に設けることができる。そして、特に、この例にあっては、管軸方向C11における給水口11hi及び排水口11heの位置を、連結部材13の配置範囲R13(図7を参照)に含まれるようにしている。より詳しくは、図5に示すように、管部材11の管端面11eas,11ebsの位置から0.5m以内の範囲に、給水口11hi又は排水口11heが含まれるようにしており、望ましくは0.3m以内の範囲に含まれるようにすると良く、より望ましくは0.1m以内の範囲に含まれるようにすると良い。
例えば、同図2のように管軸方向C11に並んで連結されている三つの管部材11,11,11を、それぞれ、第1管部材11−1、第2管部材11−2、第3管部材11−3と呼んだ場合に、第1管部材11−1と第3管部材11−3との間に介挿された第2管部材11−2のための給水管31及び排水管32については、第1管部材11−1及び第3管部材11−3のうちのどちらかの管部材11−1(11−3)の管内空間SP11を通って第2管部材11−2用の給水口11hi及び排水口11heの位置に到達していると良い。
そして、このようにされていれば、かかる第2管部材11−2用の給水管31及び排水管32については、地中GNDに埋設されずに済んで、これにより、土圧起因の給水管31及び排水管32の破損を有効に回避可能となる。また、かかる第2管部材11−2用の給水管31及び排水管32からの水漏れ時には、第1管部材11−1、第2管部材11−2、及び第3管部材11−3の各管内空間SP11内で補修作業を行える。よって、給水管31及び排水管32を掘り出さずに済んで補修作業を迅速に行うことができる。
また、この例では、流路F11に流す水として地下水を用いていたが、かかる地下水の確保については、管部材11,11…の埋設位置の近傍の井戸等からポンプ等の適宜な揚水装置(不図示)を用いて汲み上げることで実現可能である。そして、ホース等の適宜な中継管(不図示)を介して上述の給水管31に送水される。また、管内空間SP11の空気との熱交換に使用されて上記の排水管32から排水される水については、地中に戻しても良いし、或いは、近隣の農場や工場等で用水として適宜使用しても良い。
上述の第1実施形態では、管部材11としてコルゲート管11を例示し、その管壁部11wの内部に螺旋状の流路F11を形成していたが、一方の管端部11eaから他方の管端部11ebへと水を流す流路F11を管壁部11wに設けることができるのであれば、当該流路F11の形状は何等螺旋状に限らない。例えば、図9A及び図9Bに示す第2実施形態のようにしても良い。なお、図9Aは、第2実施形態に係る管部材11bの概略縦断面図であり、図9Bは、図9A中のB−B矢視図である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。例えば、以下に示すような変形が可能である。
また、全周溶着の対象部分としては、管内空間SP11に露出した部分を選択すると良い。そうすれば、同空間SP11に十分大きな作業空間を確保することができて、良好な作業性で溶着作業を行うことができる。例えば、仮に、狭い流路F11側から溶着する場合には、溶着処理用のトーチを流路F11内に挿入しなければならず、このときに、トーチを挿入できずに溶着不能となる恐れもあるが、かような問題についても回避可能である。但し、かかる溶着作業の仕上がり精度のばらつきは、第1実施形態で述べた螺合作業よりも大きい。そのため、望ましくは、給水口11hiへの給水管31の接続は、螺合で行う方が良い。なお、上述したことは、排水口11heに排水管32を接続する場合についても同様である。
また、冬場においては、上記流路F11に流す水に、旅館や一般家庭の風呂で使用済みのお湯(例えば水温25℃〜35℃)や、工場等の廃熱回収設備で加熱生成されたお湯(例えば水温45℃〜55℃)を用いても良い。つまり、冬場においては、管部材11内を流れる空気を加熱するような水温の水であれば、上記流路F11に流す水として使用可能である。ちなみに、冬場とは、北半球においては広義には11月〜3月を指し、狭義には12月〜2月を指し、南半球においては広義には6月〜9月を指し、狭義には6月〜8月を指す。同様に、夏場においては、管部材11内を流れる空気を冷却するような水温の水であれば、上記流路F11に流す水として使用可能である。ちなみに、夏場とは、北半球においては広義には6月〜9月を指し、狭義には6月〜8月を指し、南半球においては広義には11月〜3月を指し、狭義には12月〜2月を指す。更に言えば、夏場及び冬場等の四季を問わず、管部材11内を流れる空気の温度を、必要な目標温度になる方向に熱交換するような水温の水であれば、上記流路F11に流すことができる。
10 空調装置、10a 空調装置、10b 空調装置、
11 コルゲート管(管部材)、
11−1 第1管部材、11−2 第2管部材、11−3 第3管部材、
11ea 一方の管端部、11eas 管端面、
11eb 他方の管端部、11ebs 管端面、
11w 管壁部、11w1 外周面、11w2 内周面、
11m 山部(リブ部)、11mea 小口面、11meb 小口面、
11mw 内壁面、
11v 谷部、11vh 貫通孔、
11hi 給水口、11he 排水口、
11A コルゲート管、11Aea 一方の管端部、11Aeb 他方の管端部、
11b 二重管(管部材)、11bw 管壁部、
11b1 外管、11b1w 管壁部、11b1w2 内周面、
11b2 内管、11b2w 管壁部、11b2w1 外周面、11b2w2 内周面、
11bhi 給水口、11bhe 排水口、
12a 封止部材(板材)、12b 封止部材(板材)、
13 連結部材、13u 半割部材、13d 半割部材、13t 締結具、
15 封止部材、
21a 立ち上がり管、21b 立ち上がり管、
23 外気取り込みダクト、25 空気排出ダクト、
31 給水管、32 排水管、
34 ジョイント部、34b ジョイント部、
34m 雄側の継手管、34mf フランジ部、34mfe 切り欠き部(外縁部)、
34f 雌側の継手管、34ff フランジ部、
35 ガスケット、
F11 流路、F11ea 端部、F11eb 端部、
F11b 流路、
Psa 封止対象位置、Psb 封止対象位置、
SP11 管内空間(管内、管内の空間)、
SP11A 管内空間(管内、管内の空間)、
SP11b2 管内空間(管内、管内の空間)、
SP21a 管内空間、
SP21b 管内空間、
SP1 屋内空間、
R13 連結部材の配置範囲、
C11 管軸(管軸方向)、C11A 管軸方向、C11b 管軸方向、
G 隙間、GND 地中、
Claims (10)
- 地中に埋設された管部材を利用した空調装置であって、
空調用の空気が、管軸方向に沿って管内を流れる前記管部材と、
前記管部材の管壁部の内部に設けられ、前記管部材の一方の管端部から他方の管端部へと水が流れるように形成された流路と、
前記水を前記一方の管端部から前記流路に給水する給水管と、
前記流路を流れて前記空気と熱交換した前記水を前記他方の管端部から排水する排水管と、を有し、
前記給水管は、前記一方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された給水口を介して前記流路に給水し、
前記排水管は、前記他方の管端部に対応させつつ前記管壁部の内周面に開口形成された排水口を介して前記流路から排水することを特徴とする空調装置。 - 請求項1に記載の空調装置であって、
複数の前記管部材は、前記管軸方向に並んで配置されているとともに、前記管軸方向に隣り合う管部材同士は、互いの管端面で突き合わされた状態で連結部材によって連結されており、
前記連結部材は、前記管部材同士の突き合わせ位置を跨ぎつつ前記管部材の外周面に当接することによって、前記管部材同士を連結し、
前記給水口及び前記排水口が開口形成された位置は、それぞれ、前記管軸方向における前記連結部材の配置範囲に含まれていることを特徴とする空調装置。 - 請求項2に記載の空調装置であって、
前記管部材毎に前記給水管及び前記排水管が設けられていることを特徴とする空調装置。 - 請求項2又は3に記載の空調装置であって、
前記複数の前記管部材のうちで前記管軸方向に並んで連結された三つの管部材を第1管部材、第2管部材、第3管部材とした場合に、
前記第1管部材と前記第3管部材との間に介挿された前記第2管部材のための前記給水管及び前記排水管は、前記第1管部材及び前記第3管部材のうちのどちらかの管部材の管内を通って前記第2管部材の前記給水口及び前記排水口の位置に到達していることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の空調装置であって、
前記管壁部は、前記管部材の半径方向の外方に螺旋形状で突出したリブ部を有しているとともに、前記リブ部の内部に前記流路が形成されており、
前記管壁部の内周面は平坦に形成されていることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の空調装置であって、
前記給水管又は前記排水管には、それぞれ前記給水口又は前記排水口に接続するためのジョイント部が設けられており、
前記ジョイント部は、互いの内周面と外周面とが螺合する一対の継手管を有し、
前記一対の継手管のうちの一方の継手管が他方の継手管に螺合しており、
前記一対の継手管は、それぞれ、外周面から突出したフランジ部を有し、
前記給水口又は前記排水口の縁部は、前記フランジ部同士に挟まれており、
前記ジョイント部は、前記給水口又は前記排水口に固定されていることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の空調装置であって、
前記管部材の内径寸法は、0.7mから3mの範囲に入っていることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至7の何れかに記載の空調装置であって、
前記管部材は、樹脂製であり、
前記水は、地下水であることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至8の何れかに記載の空調装置であって、
前記管部材は、地上構造物の下方の地中部分に埋設されていることを特徴とする空調装置。 - 請求項1乃至9の何れかに記載の空調装置であって、
給水される前記水の水温は、年間に亘って、前記管部材の埋設深さに相当する地中部分の年間の温度変動範囲よりも狭い範囲に収まっていることを特徴とする空調装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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