特開 2022-160939 自然エネルギー活用冷暖房装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022160939

(43)【公開日】2022-10-20

(54)【発明の名称】自然エネルギー活用冷暖房装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/0007 20190101AFI20221013BHJP

【ＦＩ】

F24F1/0007 331

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065472

(22)【出願日】2021-04-07

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】520174126

【氏名又は名称】株式会社アクアイースター

(74)【代理人】

【識別番号】100182349

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 誠治

(72)【発明者】

【氏名】木村 太

【テーマコード（参考）】

3L050

【Ｆターム（参考）】

3L050BB03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることの可能な自然エネルギー活用冷暖房装置を提供する。
【解決手段】自然エネルギー活用冷暖房装置１００は、空気の流れを作るファン１２０と、空気の流れ方向に沿って配置される複数の熱交換器１１０－１、１１０－２と、を備え、少なくとも１つの熱交換器１１０－１、１１０－２は、地下水を利用して熱交換を行う熱交換部を有し、該熱交換部に空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化するように構成されている。かかる構成によれば、少なくとも１つの熱交換器は地下水がかけ流しで滴下される熱交換部を有するものとし、熱交換部にかけ流しで滴下した地下水に気液接触させる。このため、地下水の気化により空気の温度を変化させることができる。よって、自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気の流れを作るファンと、
空気の流れ方向に沿って配置される複数の熱交換器と、
を備え、
少なくとも１つの前記熱交換器は、地下水を利用して熱交換を行う熱交換部を有し、該熱交換部に空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化することを特徴とする、自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項2】

前記熱交換部は非吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部の表面にかけ流しで滴下されることを特徴とする、請求項１に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項3】

前記熱交換部は吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部が保持できる水分量を超えて流れることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項4】

少なくとも１つの熱交換器は、内部に水が流通し空気と直接接触せず熱交換を行う非接触熱交換部を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項5】

前記非接触熱交換部は、内部に地下水が流通しており、表面を通過する空気を内部に流通する地下水と熱交換させて温度を低下させることを特徴とする、請求項４に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項6】

前記非接触熱交換部は、内部に流す水に静止型混合器で加圧エアーを混和させて入り口において絞りノズルが減圧して噴き出すことによって温度が低下することを特徴とする、請求項４に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項7】

前記非接触熱交換部は、内部に空気よりも高温の温水が流通しており、表面を通過する空気を内部に流通する温水と熱交換させて温度を上昇させることを特徴とする、請求項４に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項8】

前記非接触熱交換部は、加圧蒸気を絞りノズルで減圧させて内部に吹き込むことにより温度を上昇させることを特徴とする、請求項４に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項9】

前記非接触熱交換部は、インラインミキサーで空気と１００度以上に加熱、加圧した水との２流体を混和し、絞りノズルで減圧させて内部に吹き込むことにより水蒸気が凝縮し熱を生み温度を上昇させることを特徴とする、請求項４に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項10】

前記ファンは、空気の上流側端部に配置され、複数の前記熱交換器に空気を吹き付けることを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項11】

前記ファンは、空気の下流側端部に配置され、複数の前記熱交換器から空気を吸引することを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自然エネルギー活用冷暖房装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の自然エネルギー活用冷暖房装置としては、特開２０１６－２３８５０号公報（特許文献１）に示されるものがある。同文献には、パネル状の多孔質の物に水を流してそのパネルにファンで風を通過させて気化熱で冷却し、冷風を得る装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２３８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、日本の夏は高温多湿なので、上記従来の自然エネルギー活用冷暖房装置では、湿度が高い日は気温から３度位しか下がらない。そのため、例えば３５度が３２度程度にしか低下せず、しかも湿度でじめじめする。また、上記従来の自然エネルギー活用冷暖房装置では、気化冷却であるため、湿度の高い日本の夏では、じめじめしてしかも湿度が上がると風が冷えない。このように、自然エネルギーを使って温度や湿度をコントロールすることが困難であるという問題があった。

【0005】

そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることの可能な自然エネルギー活用冷暖房装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明によれば、空気の流れを作るファンと、空気の流れ方向に沿って配置される複数の熱交換器と、を備え、少なくとも１つの前記熱交換器は、地下水がかけ流しで滴下される熱交換部を有し、該熱交換部に空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化することを特徴とする、自然エネルギー活用冷暖房装置が提供される。

【0007】

かかる構成によれば、少なくとも１つの熱交換器は地下水がかけ流しで滴下される熱交換部を有するものとし、熱交換部にかけ流しで滴下した地下水に気液接触させる。このため、地下水の気化により空気の温度を変化させることができる。地下水の温度は年中ほぼ一定の約１７度であるため、気温の高い夏は、地下水の気化によって空気の温度が低下し、気温の低い冬は地下水の気化によって空気の温度が上昇する。よって、自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることができる。

【0008】

また、熱交換器は、表面に地下水がかけ流しされる構成であるため、簡単な構造で済み、コストを抑えることができる。また、熱交換器は地下水のかけ流しであるため、常に新鮮な地下水を用いることができる。

【0009】

このように本発明は、豊富な地下水をかけ流しで利用できることで優れた効果を有する。特に、工業用などの冷暖房装置として、利用価値が高い。

【0010】

本発明は様々な応用が可能である。例えば、前記熱交換部は非吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部の表面を流れるようにしてもよい。熱交換部が従来のような吸水する素材からなるものではないため、雑菌の繁殖を防止することができる。

【0011】

また、前記熱交換部は吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部が保持できる水分量を超えて流れるようにしてもよい。熱交換部は常に新鮮な地下水を給水することができるため、熱交換部は年中ほぼ一定の温度を保つことができる。

【0012】

また、少なくとも１つの熱交換器は、内部に水が流通し空気と直接接触せず熱交換を行う非接触熱交換部を有するようにしてもよい。非接触熱交換部は、空気と水とが直接接触せず、空気と非接触熱交換部の表面との接触により熱交換のみが行われ、気化が行われない。よって、湿度を上げることなく温度のみを変化させることができる。

【0013】

また、前記非接触熱交換部は、内部に地下水が流通しており、表面を通過する空気を内部に流通する地下水と熱交換させて温度を低下させるようにしてもよい。かかる構成により、空気は非接触熱交換部の表面に接触して熱交換のみが起き温度が低下するとともに除湿も行われる。よって、温度と湿度が低下した風を得ることができる。

【0014】

また、前記非接触熱交換部は、内部に流す水に静止型混合器で加圧エアーを混和させて、入り口において絞りノズルで減圧させて噴き込み温度を低下させるようにしてもよい。かかる構成により、非接触熱交換部に噴き込む温度を低下させることができるため、非接触熱交換部に使用する水は、地下水に限らず水道水などでもよくなり、使用する水の自由度が増す。

【0015】

また、前記非接触熱交換部は、内部に空気よりも高温の温水が流通しており、表面を通過する空気を内部に流通する温水と熱交換させて温度を上昇させるようにしてもよい。かかる構成により、空気は非接触熱交換部の表面に接触して熱交換のみが起き温度が上昇する。よって、温度が上昇した風を得ることができる。また、約６０度の温水を大量に排水する工場があるが、非接触熱交換部の内部に流通させる温水にこのような排温水を利用することによって、経費を削減することができる。

【0016】

また、前記非接触熱交換部は、加圧蒸気を絞りノズルで減圧させて内部に吹き込むことにより温度を上昇させるようにしてもよい。かかる構成によれば、非接触熱交換部に供給する水の温度を上昇させることができるため、暖房に用いることができる。

【0017】

また、前記非接触熱交換部は、インラインミキサーで空気と１００度以上に加熱、加圧した水との２流体を混和し、絞りノズルで減圧させて内部に吹き込むことにより水蒸気が凝縮し熱を生み温度を上昇させようにしてもよい。かかる構成によれば、水蒸気が凝縮し熱を生むフェーンの現象が起きるため、非接触熱交換部に供給する水の温度を効率的に上昇させることができる。

【0018】

また、前記ファンは、空気の上流側端部に配置され、複数の前記熱交換器に空気を吹き付けるようにしてもよい。かかる構成によれば、上流側からファンによって空気を吹き付けるため、空気の対流が起きて効果的に温度をコントロールできる。

【0019】

また、前記ファンは、空気の下流側端部に配置され、複数の前記熱交換器から空気を吸引するようにしてもよい。かかる構成によれば、下流側からファンによって空気を吸引するため、空気の拡散が抑えられ効率的に熱交換器を通過するため、効果的に温度をコントロールできる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の自然エネルギー活用冷暖房装置によれば、自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることが可能である。本発明のその他の効果については、後述する発明を実施するための形態においても説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置１００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】第１熱交換器１１０の構成を概略的に示す斜視図であり、（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）は（ａ）の符号Ａ部分を拡大して示したものである。

【図3】ファン１２０の構成を概略的に示す図である。

【図4】第１の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置１００の作用を示す図である。

【図5】第２の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置２００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図6】第３の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置３００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図7】第４の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置４００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図8】第５の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置５００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図9】第６の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置６００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図10】第７の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置７００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図11】第８の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置８００の構成を概略的に示す斜視図である。

【図12】第９の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置９００の構成を概略的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0023】

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置１００の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置１００の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、第１熱交換器１１０の構成を概略的に示す斜視図であり、（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）は（ａ）の符号Ａ部分を拡大して示したものである。図３は、ファン１２０の構成を概略的に示す図である。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置１００は冷房を目的とするものである。

【0024】

自然エネルギー活用冷暖房装置１００は、図１に示したように、空気の流れを作るファン１２０と、空気の流れ方向に沿って配置される２つの第１熱交換器１１０－１、１１０－２を備える。以下、２つの第１熱交換器１１０－１、１１０－２を区別しない場合は、第１熱交換器１１０として説明する。第１熱交換器１１０は、非吸水素材製の熱交換部１１２を有し、熱交換部１１２の表面に地下水をかけ流しで滴下しながら空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化するように構成される。

【0025】

（第１熱交換器１１０）
第１熱交換器１１０は、空気の吸入側に配置されて空気を冷却するものである。第１熱交換器１１０は、図２に示したように、非吸水素材製の第１熱交換部１１２を有する。第１熱交換部１１２は、波状に成型したステンレス製の細長い薄板１１２ａが間隔を空けて左右方向に複数並べて多孔質状に構成されている。

【0026】

第１熱交換部１１２の上部には地下水を供給するための地下水供給部１１４が設けられている。第１熱交換部１１２に供給された地下水は、上部から薄板１１２ａに滴下されて、薄板１１２ａを伝って第１熱交換器１１０の下方から排水される。地下水は、第１熱交換器１１０にかけ流しで供給される。地下水の温度は年間を通してほぼ一定の約１７度である。

【0027】

第１熱交換器１１０は、第１熱交換部１１２に滴下された地下水と、第１熱交換部１１２の薄板１１２ａの間を通過する空気と、が接触することによって空気を冷却する。地下水と空気の温度差が大きいと、結露による若干の除湿効果がある。

【0028】

２つの第１熱交換器１１０－１、１１０－２はファン１２０を介して配置される。第１熱交換器１１０－１が空気の上流側に配置され、第１熱交換器１１０－２が下流側に配置される。

【0029】

（ファン１２０）
ファン１２０は、図１及び図２に示したように、第１熱交換器１１０－1、１１０－２の間に配置され、空気を吸排気するものである。ファン１２０は、第１熱交換器１１０－1を介して空気を吸引するとともに、第１熱交換器１１０－２を介して空気が排出されるようにする。

【0030】

以上、自然エネルギー活用冷暖房装置１００の構成について説明した。次に自然エネルギー活用冷暖房装置１００の作用について、図４を参照しながら説明する。図４は、第１の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置１００の作用を示す図である。

【0031】

第１熱交換器１１０－1、１１０－２には、図４に示したように、地下水がかけ流しで滴下されている。ファン１２０によって吸引された空気は、第１熱交換器１１０－1を通過する際に、地下水と気液接触して冷却される。例えば、第１熱交換器１１０－1が通過する前の空気が３０度の場合、第１熱交換器１１０－1を通過後には２１度まで下がる。地下水と空気の温度差が大きいと、結露による若干の除湿効果もある。

【0032】

第１熱交換器１１０－1によって冷却された空気は、ファン１２０によって第１熱交換器１１０－２に送風される。冷却された空気は、第１熱交換器１１０－２を通過する際に、地下水と気液接触して冷却される。例えば、第１熱交換器１１０－２が通過する前の冷却空気が２１度の場合、第１熱交換器１１０－２を通過後には温度がさらに下がる。また、気化が起きないので除湿がされる。

【0033】

（第１の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、少なくとも第１熱交換部１１２の表面にかけ流しで滴下した地下水に気液接触させるため、地下水の気化により空気の温度を低下させることができる。よって、自然エネルギーを用いて温度や湿度をコントロールすることができる。

【0034】

また、第１熱交換器１１０及び第２熱交換器１３０は地下水のかけ流しであるため、常に新鮮な地下水を用いるため、雑菌の繁殖を防止することができる。

【0035】

また、第１熱交換器１１０－1、１１０－２は、表面に地下水がかけ流しされる構成であるため、簡単な構造で済み、コストを抑えることができる。

【0036】

また、空気の上流側の第１熱交換器１１０－1によって温度低下した空気を、さらに空気の下流側の第１熱交換器１１０－２の表面にかけ流しで滴下した地下水に気液接触させると、気化が起きず熱交換だけが起きる。よって、温度と湿度が低下した風を得ることができる。

【0037】

また、第１熱交換部１１２は、非吸水素材製の金属であるため地下水が吸収されて外気で温度上昇することがない。よって、第１熱交換部１１２を流れる地下水が温度上昇しないため、空気を効率的に冷却することができる。

【0038】

なお、本実施形態では、第１熱交換部１１２を非吸水素材製としたが、第１熱交換部を吸水素材製としてもよい。第１熱交換部にかけ流しされる地下水は第１熱交換部が保持できる水分量を超えて流されるようにしてもよい。このように、第１熱交換部は常に新鮮な地下水を給水することができるため、第１熱交換部は年中ほぼ一定の温度を保つことができる。

【0039】

また、本実施形態では、空気の流れの上流側から第１熱交換器１１０－１、ファン１２０、第１熱交換器１１０－２の順に配置したが、ファン１２０は、第１熱交換器１１０－１と第１熱交換器１１０－２の間、又はファン１２０、第１熱交換器１１０－１、第１熱交換器１１０－２の順に配置してもよい。ファンと熱交換器の配置、数は適宜設計することができるものであり、他の実施形態も同様である。

【0040】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置２００の構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、第２の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置２００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置２００は、空気の下流側に配置される第２熱交換器２３０の構成が第１の実施形態の第１熱交換器１１０－２と相違するものであり、その他の点は第１の実施形態と同様である。よって、本実施形態では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0041】

本実施形態の第２熱交換器２３０は、内部に水が流れ空気と直接接触せず熱交換を行う非接触熱交換部２３２を有する。第２熱交換器２３０は、フィンコイル式、プレートフィン式、ラジエータ式などの熱交換器を使用可能である。本実施形態では、非接触熱交換部２３２は、内部に地下水が流通しており、表面を通過する空気を内部に流通する地下水と熱交換させて温度を低下させるように構成されている。

【0042】

以上、自然エネルギー活用冷暖房装置２００の構成について説明した、次に、自然エネルギー活用冷暖房装置２００の作用について説明する。ファン１２０によって吸引されて、第１熱交換器１１０によって冷却された空気は、第２熱交換器２３０に送風される。第１熱交換器１１０によって冷却された空気は、第２熱交換器２３０を通過する際に、非接触熱交換部２３２の内部を流通する地下水によって冷却された表面に接触して、熱交換し冷却される。空気が非接触熱交換部２３２を通過する際に水に接触せず、熱交換のみが行われ、気化が起きないので、空気の冷却に加えて除湿も行われる。

【0043】

（第２の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、第２熱交換器２３０を内部に水が流れ空気と直接接触せず熱交換を行う非接触熱交換部２３２を有するものとすることにより、第１熱交換器１１０によって温度低下した空気が非接触熱交換部２３２の表面に接触する。このとき、空気は地下水に直接接触せず、地下水によって冷却された第２熱交換器の表面に接触して熱交換のみが起きる。よって、温度が低下するとともに除湿も行われ、温度と湿度が低下した風を得ることができる。

【0044】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置３００の構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、第３の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置３００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置３００は、第２熱交換器３３０の構成が第１の実施形態の第２熱交換器１３０と相違するものであり、その他の点は第１の実施形態と同様である。よって、本実施形態では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0045】

本実施形態の第２熱交換器３３０は、図６に示したように、第２の実施形態の第２熱交換器２３０とほぼ同様の構成とすることができる。第２熱交換器３３０は、非接触熱交換部３３２に流す水に静止型混合器３４０で大量の加圧エアーを混和させて、第２熱交換器３３０の入り口において絞りノズル３５０で瞬時減圧させて温度を低下させるように構成されている。

【0046】

非接触熱交換部３３２の入り口には、絞りノズル３５０が接続されている。絞りノズル３５０には静止型混合器３４０が連結されている。静止型混合器３４０は、第２熱交換器３３０に供給する水を生成するものである。静止型混合器３４０では、地下水などの水に大量の加圧エアーを混和させた水を生成する。絞りノズル３５０は、静止型混合器３４０で生成された水を瞬時減圧させて温度を低下させて非接触熱交換部３３２に供給する。

【0047】

このように、第２熱交換器３３０に供給する水を静止型混合器３４０と絞りノズル３５０で生成するため、例えば、地下水を使用する場合は、地下水の温度よりもさらに低下させた水を供給することができる。また、水道水などを使用する場合は、夏場で上昇した水の温度を低下させて供給することができる。さらに、第２熱交換器３３０から排出された温度が上昇した水を静止型混合器３４０と絞りノズル３５０で生成して温度を低下させて再び第２熱交換器３３０に供給するようにしてもよい。

【0048】

（第３の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、静止型混合器３４０と絞りノズル３５０で水の温度を低下させることができるため、第２熱交換器３３０に使用する水は、地下水に限らず水道水などでもよくなり、使用する水の自由度が増す。

【0049】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置４００の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、第４の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置４００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置４００は、暖房を目的とするものであり、第２熱交換器４３０の構成が第１の実施形態の第２熱交換器１３０と相違するものであり、その他の点は第１の実施形態と同様である。よって、本実施形態では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0050】

本実施形態の第２熱交換器４３０は、図７に示したように、第２の実施形態の第２熱交換器２３０とほぼ同様の構成とすることができる。第２熱交換器４３０は、非接触熱交換部４３２に流す水に加圧蒸気を絞りノズル４５０によって瞬時減圧で内部に噴きだすことにより温度を上昇させるように構成されている。

【0051】

非接触熱交換部４３２の入り口には、絞りノズル４５０が接続されている。絞りノズル４５０には加圧蒸気生成器４４０が連結されている。加圧蒸気生成器４４０は地下水などの水を加圧蒸気に生成する。絞りノズル４５０は、加圧蒸気生成器４４０で生成された加圧蒸気を瞬時減圧で非接触熱交換部４３２の内部に吹き込むことにより、温度を上昇させた温水を供給する。

【0052】

このように、第２熱交換器４３０に供給する水を加圧蒸気生成器４４０と絞りノズル４５０で生成するため、例えば、地下水を使用する場合は、地下水の温度よりも温度を上昇させた温水を供給することができる。また、水道水などを使用する場合は、冬場で低下した水の温度を上昇させて供給することができる。さらに、第２熱交換器３３０から排出された温度が低下した水を加圧蒸気生成器４４０と絞りノズル４５０で温度を上昇させて再び第２熱交換器４３０に供給するようにしてもよい。

【0053】

以上、自然エネルギー活用冷暖房装置４００の構成について説明した。次に自然エネルギー活用冷暖房装置４００の作用について説明する。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置４００は暖房を目的とするものである。

【0054】

第１熱交換器１１０には、地下水がかけ流しで滴下されている。冬場は地下水の温度よりも外気の温度の方が低いため、ファン１２０によって吸引された空気は、第１熱交換器１１０を通過する際に、地下水と気液接触して昇温される。

【0055】

第１熱交換器１１０によって昇温された空気は、ファン１２０によって第２熱交換器４３０に送風される。第２熱交換器４３０は、第１熱交換器１１０で昇温された空気よりも高温である。このため、第１熱交換器１１０で昇温された空気は、第２熱交換器４３０の内部を流通する温水によって昇温された表面に接触して、熱交換し昇温される。空気が第２熱交換器２３０を通過する際に水に接触せず、熱交換のみが行われる。

【0056】

（第４の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、第２熱交換器４３０に供給する水の温度を上昇させることができるため、暖房に用いることができる。

【0057】

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置５００の構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、第５の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置５００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置５００は、暖房を目的とするものであり、加圧蒸気生成器４４０をインラインミキサー５４０に変更した点が第４の実施形態と相違するものであり、その他の点は第４の実施形態と同様である。よって、本実施形態では、上記第４の実施形態と異なる点を中心に説明する。実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0058】

本実施形態の第２熱交換器５３０は、図８に示したように、第２の実施形態の第２熱交換器２３０とほぼ同様の構成とすることができる。第２熱交換器５３０は、インラインミキサー５４０で空気と１００度以上に加熱、加圧した水との２流体を混和し、絞りノズル５５０によって瞬時減圧で非接触熱交換部５３２の内部に噴き出すことにより温度を上昇させるように構成されている。第２熱交換器５３０と絞りノズル５５０は、第４の実施形態の第２熱交換器４３０と絞りノズル４５０と同様であるため、以下、主にインラインミキサー５４０について説明する。

【0059】

インラインミキサー５４０は、ミキサー通過のときに加圧と減圧が起きる構造で、キャビテーションが発生して、熱交換装置としても使えるものである。インラインミキサー５４０に供給する水は、ミカ触媒のフィルタを通過させて表面張力を変え、気化を起きやすくしたものを用いる。なお、本実施形態では、ミカ触媒のフィルタを用いたが、必ずしもミカ触媒のフィルタを用いなくてもよい。インラインミキサー５４０では、ミカ触媒で処理した水を加圧して、大量の空気を混ぜ、普通のポンプで用いることが可能な１メガパスカル以下の水とする。

【0060】

以上、自然エネルギー活用冷暖房装置５００の構成について説明した。自然エネルギー活用冷暖房装置５００の作用については、上記で説明したインラインミキサー５４０の作用を除いて第４の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置４００の作用と同様である。

【0061】

（第５の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、インラインミキサー５４０と絞りノズル５５０を用いることで、第２熱交換器５３０に供給する水の温度を効率的に上昇させることができる。

【0062】

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置６００の構成について、図９を参照しながら説明する。図９は、第６の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置６００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態では、ファン１２０の位置が第１の実施形態とは異なるものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0063】

本実施形態では、ファン１２０は、空気の最も上流側に配置されており、第１熱交換器１１０－１、１１０－２に空気を吹き付けるように構成されている。

【0064】

（第６の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、上流側からファン１２０によって第１熱交換器１１０－１、１１０－２に空気を吹き付けるため、空気の対流が起きて効果的に温度をコントロールできる。

【0065】

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置７００の構成について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、第７の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置７００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態では、ファン１２０の位置が第１の実施形態とは異なるものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0066】

本実施形態では、ファン１２０は、空気の最も下流側に配置されており、第１熱交換器１１０－１、１１０－２から空気を吸引するように構成されている。

【0067】

（第７の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、下流側からファン１２０によって空気を吸引するため、空気の拡散が抑えられ効率的に第１熱交換器１１０－１、１１０－２を通過するため、効果的に温度をコントロールできる。

【0068】

（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置８００の構成について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第８の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置８００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態では、第１熱交換器１１０－1、１１０－２、１１０－３の数とファン１２０の位置が第１の実施形態とは異なるものであり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0069】

本実施形態では、図１１に示したように、第１熱交換器１１０は、空気の上流側端部に３つ配置されており、ファン１２０は空気の下流側端部に配置され、３つの第１熱交換器１１０－1、１１０－２、１１０－３から空気を吸引するように構成されている。

【0070】

（第８の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、３つの第１熱交換器１１０－1、１１０－２、１１０－３を用いるため温度を効率よく低下させることができる。

【0071】

（第９の実施形態）
次に、第９の実施形態に係る自然エネルギー活用冷暖房装置９００の構成について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第９の実施形態の自然エネルギー活用冷暖房装置９００の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態では、第２熱交換器２３０の数が第２の実施形態とは異なるものであり、その他の構成は第２の実施形態と同様である。

【0072】

本実施形態では、図１２に示したように、１つの第１熱交換器１１０と３つの第２熱交換器２３０－１、２３０－２、２３０－３の間にファン１２０が配置されている。すなわち、空気の最も上流側に第１熱交換器１１０が１つ配置され、空気の下流側に３つの第２熱交換器２３０－１、２３０－２、２３０－３が配置される。ファン１２０によって、第１熱交換器１１０から空気が吸引され、３つの第２熱交換器２３０－１、２３０－２、２３０－３に空気を吹き付けるように構成されている。

【0073】

（第９の実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、第１熱交換器１１０及び第２熱交換器２３０の種類と数、ファン１２０の位置にバリエーションを持たせることができるため、使用環境に適した自然エネルギー活用冷暖房装置とすることができる。

【0074】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0075】

例えば、上記第１の実施形態では、第１熱交換部１１２は、金属製としたが、本発明はこの例に限定されない。熱交換部は任意の非吸水素材製とすることができる。例えば、任意のセラミック製としてもよい。また例えば、樹脂や任意の素材を樹脂コーティングしたもので構成してもよく、セラミック多孔質、ビーズを積層して多孔質状に構成し、その間に風を通過させる構成としてもよい。さらに、水を流すことによって水の膜を作り、この水の膜を空気が通過するだけの構成としてもよい。他の実施形態も同様である。

【0076】

また、上記実施形態では、熱交換器を２つ又は３つ備える構成について説明したが、本発明ではこの例に限定されない。装置内に任意の数の熱交換器を備えることができる。

【0077】

また、上記実施形態では、ファンが１つの場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。装置内に２つ以上のファンを備えるようにしてもよい。

【0078】

また、上記実施形態では、第１熱交換器と第２熱交換器という２種類の構成の熱交換器を用いて説明したが、本発明はこの例に限定されない。少なくとも１つの熱交換器は、地下水を利用して熱交換を行う熱交換部を有し、該熱交換部に空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化する構成であれば、熱交換には任意の設計とすることができる。

【0079】

上記実施形態、応用例、変形例は、任意に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0080】

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００ 自然エネルギー活用冷暖房装置
１１０ 第１熱交換器
１１２ 第１熱交換部
１１２ａ 薄板
１１４ 地下水供給部
１２０ ファン
２３０、３３０、４３０、５３０ 第２熱交換器
２３２、３３２、４３２、５３２ 非接触熱交換部
３４０ 静止型混合器
３５０、４５０、５５０ 絞りノズル
４４０ 加圧蒸気生成器
５４０ インラインミキサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気の流れを作るファンと、
空気の流れ方向に沿って配置される複数の熱交換器と、
を備え、
少なくとも１つの前記熱交換器は、地下水を利用して熱交換を行う熱交換部を有し、該熱交換部に空気を通過させることにより地下水が気化して空気の温度が変化し、
少なくとも１つの前記熱交換器は、内部に水が流通し空気と直接接触せず熱交換を行う非接触熱交換部を有し、
前記非接触熱交換部は、インラインミキサーで空気と１００度以上に加熱、加圧した水との２流体を混和し、絞りノズルで減圧させて内部に吹き込むことにより水蒸気が凝縮し熱を生み温度を上昇させることを特徴とする、自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項2】

前記熱交換部は非吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部の表面にかけ流しで滴下されることを特徴とする、請求項１に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項3】

前記熱交換部は吸水素材製であり、地下水は前記熱交換部が保持できる水分量を超えて流れることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項4】

前記ファンは、空気の上流側端部に配置され、複数の前記熱交換器に空気を吹き付けることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。

【請求項5】

前記ファンは、空気の下流側端部に配置され、複数の前記熱交換器から空気を吸引することを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の自然エネルギー活用冷暖房装置。