(57)【要約】【課題】簡易な構成で、かつ面積の大きなスペースの空気調和を低消費電力で行なうことが可能な空気調和システムを提供する。【解決手段】熱交換装置４は、ポンプ７により送られた熱媒体を通すための通路を内部に有し、かつ第１ダクト３内の空気と通路内の熱媒体との間で熱交換するように配置されている。送風機５は、熱交換された第１ダクト３内の空気を吸気口３ａ側から排気口３ｂ側へ送るように配置されている。第２ダクト６は、室外２ｂに通じる開口６ａを有し、かつ熱交換装置４の配置位置よりも吸気口３ｂ側の位置において第１ダクト３に接続されている。第２ダクト６は、熱交換装置４から排出された熱媒体の中を通して配置されている。【選択図】図１
2014114992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体供給源から供給される熱媒体を用いて室内の空気を調和するための空気調和システムであって、
前記室内に通じる吸気口と排気口とを有する第１ダクトと、
前記熱媒体供給源から供給される前記熱媒体を送るためのポンプと、
前記ポンプにより送られた前記熱媒体を通すための通路を内部に有し、かつ前記第１ダクト内の空気と前記通路内の前記熱媒体との間で熱交換する熱交換装置と、
前記通路内の前記熱媒体と熱交換された前記第１ダクト内の空気を前記吸気口側から前記排気口側へ送るように配置された送風機と、
前記室外に通じる開口を有し、かつ前記熱交換装置の配置位置よりも前記吸気口側の位置において前記第１ダクトに接続された第２ダクトとを備え、
前記第２ダクトは、前記熱交換装置から排出された前記熱媒体の中を通して配置されている、空気調和システム。
【請求項２】
前記熱交換装置から排出された前記熱媒体を貯めるための貯槽をさらに備え、
前記貯槽内に前記第２ダクトの少なくとも一部が配置されている、請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記熱交換装置から排出された前記熱媒体を前記第２ダクトの少なくとも一部にかけ流すために、前記第２ダクトの少なくとも一部は前記熱交換装置の排出口の下に位置している、請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記熱交換装置から排出された前記熱媒体を流すための溝を有する溝部材をさらに備え、
前記溝部材の前記溝内に前記第２ダクトの少なくとも一部が配置されている、請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記熱交換装置内から前記熱媒体を排出するための配管と前記第２ダクトとが２重管を構成している、請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記熱交換装置は互いに直列に接続された複数の熱交換器を含み、
前記複数の熱交換器は、前記第１ダクト内に配置され、かつ前記第１ダクト内において前記排気口側に配置された前記熱交換器側から前記吸気口側に配置された前記熱交換器側へ前記熱媒体を順次流すように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項７】
前記第１ダクトはドレン配管を有している、請求項６に記載の空気調和システム。
【請求項８】
前記熱交換装置は熱交換器を含み、
前記熱交換器は、
上部タンクと、
前記上部タンクの下側に配置された下部タンクと、
前記上部タンクおよび前記下部タンクをつなぎ、かつ前記上部タンクから前記下部タンクへ向かう方向に延びるチューブと、
前記チューブに取り付けられたフィンとを含み、さらに
前記下部タンクに接続された配管を備え、
前記配管は、前記下部タンクから前記上部タンク側へ延びて、前記上部タンクの底部の高さ位置以上の高さに位置する部分を有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項９】
前記熱媒体は、天然の地下水と工場設備の排熱により冷却・加熱された熱媒体との少なくともいずれかを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項１０】
温度センサにより測定された気温に基づいて、前記ポンプの動作により前記熱媒体の流量を制御する制御手段をさらに備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項１１】
温度センサにより測定された気温に基づいて、前記送風機の動力源により前記送風機の送風量を制御する制御手段をさらに備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和システムに関し、特に、熱媒体供給源から供給される熱媒体を用いて室内の空気を調和するための空気調和システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和システムは、空気調和（温度・湿度・空気清浄度などの室内環境の調整）をするためのシステムである。このような空気調和システムは、たとえば特開２００３−４３８８号公報などに開示されており、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器などを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空気調和システムは上記のごとく圧縮機などを有しているため、構成が複雑になるとともに電気消費量が多大となる。そこで、電気消費量を節約するために高効率の空気調和システムが採用されることもある。
【０００５】
しかしながら高効率の空気調和システムを用いても、面積の大きい事務スペースの空気調和をするためには数十ｋｗ〜数百ｋｗの大電力が必要となる。特に圧縮機において多大な電力が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、かつ面積の大きなスペースの空気調和を低消費電力で行なうことが可能な空気調和システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空気調和システムは、熱媒体供給源から供給される熱媒体を用いて室内の空気を調和するための空気調和システムであって、第１ダクトと、ポンプと、熱交換装置と、送風機と、第２ダクトとを備えている。第１ダクトは、室内に通じる吸気口と排気口とを有している。ポンプは熱媒体供給源から供給される前記熱媒体を送るためのものである。熱交換装置は、ポンプにより送られた熱媒体を通すための通路を内部に有し、かつ第１ダクト内の空気と通路内の熱媒体との間で熱交換するものである。送風機は、通路内の熱媒体と熱交換された第１ダクト内の空気を吸気口側から排気口側へ送るように配置されている。第２ダクトは、室外に通じる開口を有し、かつ熱交換装置の配置位置よりも吸気口側の位置において第１ダクトに接続されている。第２ダクトは、熱交換装置から排出された熱媒体の中を通して配置されている。
【０００８】
本発明の空気調和システムによれば、熱媒体は、熱媒体供給源からポンプを用いて熱交換装置に送られ、熱交換装置で熱交換された後、熱交換装置から排出されて第２ダクトに接する。このように本発明の空気調和システムにおいては、予め熱エネルギーを有する熱媒体を利用しているため、圧縮機を用いて熱媒体を圧縮する必要がない。このため、圧縮機が不要になるとともに、圧縮機による電気消費量を節約することができる。よって簡易な構成で、かつ面積の大きなスペースの空気調和を低消費電力で行なうことが可能となる。
【０００９】
また第２ダクトは室外に通じる開口を有しているため、第２ダクトからフレッシュな外気を室内に導入することが可能となる。また第２ダクトは熱交換装置の配置位置よりも吸気口側の位置において第１ダクトに接続されている。このため第２ダクトから導入された外気は熱交換器により熱交換された後に室内に導入される。よって、外気が室内に直接導入される場合よりも、空調効果を高めることができる。また第２ダクトは、熱交換装置から排出された熱媒体に接する。これにより熱交換装置から排出された熱媒体に残っている残存熱エネルギを用いて第２ダクトで導入される外気の温度を調整することができる。このように熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することにより、簡易な構成で、かつ低消費電力で室内の空気を調和することが可能となる。
【００１０】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置から排出された熱媒体を貯めるための貯槽がさらに備えられている。
【００１１】
これにより、貯槽内に熱媒体を貯めることができるとともに、貯槽内で熱媒体が第２ダクトに接する状態にすることができ、熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することができる。
【００１２】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置から排出された熱媒体を第２ダクトの少なくとも一部に掛け流すために、第２ダクトの少なくとも一部は熱交換装置の排出口の下に位置している。
【００１３】
これにより熱交換装置から排出された熱媒体を第２ダクトの少なくとも一部に掛け流すすことができ、熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することができる。
【００１４】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置から排出された熱媒体を流すための溝を有する溝部材がさらに備えられている。溝部材の溝内に第２ダクトの少なくとも一部が配置されている。
【００１５】
これにより、熱媒体を溝内で流すことができるとともに、溝内で熱媒体が第２ダクトに接する状態にすることができ、熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することができる。
【００１６】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置内から熱媒体を排出するための配管と第２ダクトとが２重管を構成している。
【００１７】
これにより第２ダクトの内周側または外周側のいずれかに熱媒体を接触させることができるため、熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することができる。
【００１８】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置は互いに直列に接続された複数の熱交換器を含んでいる。複数の熱交換器は、第１ダクト内に配置され、かつ第１ダクト内において排気口側に配置された熱交換器側から吸気口側に配置された熱交換器側へ熱媒体を順次流すように構成されている。
【００１９】
これにより室内側から離れた吸気口側の熱交換器よりも室内側に近い排気口側の熱交換器に先に熱媒体が流されるため、室内側に近い部分でより多くの熱を第１ダクト内の空気に与えることが可能となる。このため、熱交換により得られた熱をより効果的に室内に送ることが可能となる。
【００２０】
上記の空気調和システムにおいて、第１ダクトはドレン配管を有している。
これにより特に室内への冷風送風時の湿度を低下させることができ、冷房の快適性を向上させることができる。
【００２１】
上記の空気調和システムにおいて、熱交換装置は熱交換器を含んでいる。熱交換器は、上部タンクと、下部タンクと、チューブと、フィンとを含んでいる。下部タンクは上部タンクの下側に配置されている。チューブは上部タンクおよび下部タンクをつなぎ、かつ上部タンクから下部タンクへ向かう方向に延びている。フィンはチューブに取り付けられている。下部タンクに接続された配管が備えられている。配管は、下部タンクから上部タンク側へ延びて、上部タンクの底部の高さ位置以上の高さに位置する部分を有している。
【００２２】
これにより、熱媒体が液冷媒の場合には、その液冷媒により熱交換器の熱交換部分（フィンが取り付けられたチューブの部分）の全体を液冷媒で満たすことが容易となる。このため、液冷媒を用いた熱交換の効率を向上させることができる。
【００２３】
上記の空気調和システムにおいて、熱媒体は、天然の地下水と工場設備の排熱により冷却・加熱された熱媒体との少なくともいずれかを含む。
【００２４】
このように天然の地下水などを熱媒体として利用することにより、電気消費量を節約することができる。
【００２５】
上記の空気調和システムにおいて、温度センサにより測定された気温に基づいて、ポンプの動作により熱媒体の流量を制御する制御手段がさらに備えられている。
【００２６】
上記の空気調和システムにおいて、温度センサにより測定された気温に基づいて、送風機の動力源により送風機の送風量を制御する制御手段がさらに備えられている。
【００２７】
なお室内の温度および送風機により送風される空気の温度の少なくともいずれかの温度に基づいて、熱交換装置内の熱媒体の流量と送風機による送風量とが変化されてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、簡易な構成で、かつ面積の大きなスペースの空気調和を低消費電力で行なうことが可能な空気調和システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態における空気調和システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の空気調和システムの熱交換装置として用いられる熱交換器の構成を概略的に示す正面図である。
【図３】図１の空気調和システムにおける熱交換装置付近を拡大して示す図である。
【図４】室外の空気取り入れのための第２ダクトに熱交換装置から排出された熱媒体を掛け流す様子を示す概略斜視図である。
【図５】室外の空気取り入れのための第２ダクトが、熱交換装置から排出された熱媒体を流すための溝部材の溝内に配置された様子を示す概略斜視図である。
【図６】室外の空気取り入れのための第２ダクトと熱交換装置内から熱媒体を排出するための配管とが２重管を構成する状態を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態における空気調和システムに設けられたセンサ、制御部などを示す機能ブロック図である。
【図８】熱交換器の下部タンク側に熱媒体供給のためのポンプが接続された構成を概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
まず本発明の一実施の形態における空気調和システムの構成について図１〜図７を用いて説明する。
【００３１】
図１を参照して、本実施の形態の空気調和システム１は、熱媒体供給源９から供給される熱媒体を用いて室２の内部（室内）２ａの空気を調和するための空気調和システムである。この熱媒体供給源９から供給される熱媒体は、たとえば天然の地下水であってもよく、また工場設備の排熱により冷却・加熱された熱媒体であってもよく、またこれらの双方であってもよい。
【００３２】
つまり本実施の形態の空気調和システム１は、熱媒体が予め有している熱エネルギー（地下水の冷熱、工場設備から排出される温熱など）を利用して室内２ａの空気を調和するものである。この空気調和システム１は、第１ダクト３と、熱交換装置４と、送風機５と、第２ダクト６と、ポンプ７と、貯槽８と、配管１０ａ、１０ｂとを主に有している。
【００３３】
第１ダクト３は、室２の外部（室外）２ｂに配置されている。この第１ダクト３は、室内２ａに通じる複数の吸気口３ａと、複数の排気口３ｂと、内部経路３ｃとを有している。この内部経路３ｃにより、複数の吸気口３ａと複数の排気口３ｂとは互いにつながっている。
【００３４】
熱交換装置４は、内部に熱媒体を通すための通路（図示せず）を有し、かつその通路内の熱媒体と第１ダクト３内の空気との間で熱交換するように配置されている。具体的には熱交換装置４は、第１ダクト３の内部経路３ｃ内に配置されている。
【００３５】
ただし熱交換装置４の配置位置は第１ダクト３の内部経路３ｃ内に限定されず、第１ダクト３の外部に配置されていてもよい。また熱交換装置４は、第１ダクト３の外部に配置されながら、その一部のみが第１ダクト３の内部経路３ｃに露出するように配置されていてもよい。
【００３６】
送風機５は第１ダクト３内の空気を吸気口側３ａから排気口３ｂ側へ送るように配置されている。この送風機５によって、熱交換装置４で熱交換された第１ダクト３内の空気を排気口３ｂを通じて室内２ａへ送り出すことが可能となる。
【００３７】
送風機５は、第１ダクト３の内部経路３ｃ内に配置されている。ただし送風機５の配置位置は第１ダクト３の内部経路３ｃ内に限定されない。送風機５は第１ダクト３の内部経路３ｃにおいて吸気口３ａ側から排気口３ｂ側への空気を送ることができれば第１ダクト３外に配置されていてもよい。
【００３８】
この送風機５は、シロッコファン（多翼ファン）、プロペラファン（軸流ファン）、ラジアルファン、ターボファン（後向きファン）などのいずれであってもよく、またこれ以外の空気を送る機能を有するものでもよい。
【００３９】
第２ダクト６は、室外２ｂに通じる開口６ａを有し、かつ第１ダクト３に接続されている。第２ダクト６は、第１ダクト３に対する熱交換装置４の配置位置よりも吸気口３ａ側の位置において第１ダクト３に接続されている。これにより第２ダクト６は室外の空気を第１ダクト３の内部経路３ｃ内に導入することが可能である。
【００４０】
熱媒体供給用の配管１０ａは、熱媒体供給源９から延びて熱交換器４ａの内部の通路に接続されている。ポンプ７は、この熱媒体供給用の配管１０ａに接続されている。このポンプ７は、熱媒体供給源９から供給される熱媒体を熱交換装置４内部の通路に送るためのものである。
【００４１】
貯槽８は、熱交換装置４から排出された熱媒体を貯蔵するためのものである。熱媒体排出用の配管１０ｂは、熱交換装置４の内部の通路に接続され、かつ貯槽８の内部に達するように延びている。これにより熱媒体排出用の配管１０ｂから排出された熱媒体を貯槽８の内部に貯蔵することが可能となる。
【００４２】
上記の熱交換装置４は複数（たとえば４個）の熱交換器４ａを含んでいてもよい。複数の熱交換器４ａは、第１ダクト３の内部経路３ｃ内に配置されており、かつ互いに直列かつ並列に接続されていることが好ましい。つまり、直列に接続された複数（たとえば２個）の熱交換器４ａを１組としたとき、複数組（たとえば２組）の熱交換器４ａが互いに並列に接続されていることが好ましい。
【００４３】
図２を参照して、複数の熱交換器４ａの各々は、上部タンク４１と、下部タンク４２と、複数のチューブ（細管）４３と、複数のフィン４４とを主に有している。上部タンク４１にはエアー抜き管５７が接続されている。下部タンク４２は上部タンク４１の下方に配置されている。複数のチューブ４３の各々は、上部タンク４１から下部タンク４２へ向かってたとえば直線状に一方向に延びることにより、上部タンク４１と下部タンク４２とを接続している。複数のフィン４４は、複数のチューブ４３のそれぞれの外周に取り付けられている。
【００４４】
複数のチューブ４３の各々の径（熱媒体の流れる方向に垂直な断面における径）は、上部タンク４１および下部タンク４２の各々の径よりも小さく設定されている。これにより熱媒体がチューブ４３と接する面積が大きく確保されている。
【００４５】
この複数の熱交換器４ａの各々は、上部タンク４１が鉛直方向上側に、かつ下部タンク４２が鉛直方向下側に位置するように配置されている。複数の熱交換器４ａの各々は、作業車両（たとえばショベル、ブルドーザ、ホイールローダ）に用いられるラジエータであってもよい。
【００４６】
図３を参照して、直列に接続された複数の熱交換器４ａは、第１ダクト３の内部経路３ｃ内において排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａから吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａへ熱媒体を順次流すように構成されていることが好ましい。
【００４７】
排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１には熱媒体供給用の配管１０ａが接続されている。また排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２には熱交換器接続用の配管５１の一方端５１ａが接続されている。
【００４８】
この熱交換器接続用の配管５１は、排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２から排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１側へ上方に延びて、その上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ１−Ａ１）以上の高さに位置する部分を有していることが好ましい。ここで上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ１−Ａ１）は、上部タンク４１に複数のチューブ４３が接続された箇所の位置である。これにより熱媒体が液冷媒の場合に、排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの熱交換部（フィン４４が取り付けられたチューブ４３の部分）の全体を液冷媒で満たすことが可能である。
【００４９】
熱交換器接続用の配管５１の他方端５１ｂは、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１に接続されている。また吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２には熱媒体排出用の配管１０ｂが接続されている。
【００５０】
この熱媒体排出用の配管１０ｂは、Ｕ字管１０ｃの部分を有している。つまり熱媒体排出用の配管１０ｂは、下部タンク４２から吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１側へ上方に延びて頂部１０ｄに達した後に湾曲して下方に延びることで逆Ｕ字の形状となる部分１０ｃを有している。
【００５１】
この熱媒体排出用の配管１０ｂの逆Ｕ字形状の頂部１０ｄは、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ２−Ａ２）以上の高さに位置していることが好ましい。これにより熱媒体が液冷媒の場合に、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの熱交換部（フィン４４が取り付けられたチューブ４３の部分）の全体を液冷媒で満たすことが可能である。このＵ字管１０ｃの頂部１０ｄよりも下流側において下方に延びる箇所に排水受けロート５２が配置されていてもよい。なお上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ２−Ａ２）は、上部タンク４１に複数のチューブ４３が接続された箇所の位置である。
【００５２】
また排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１と、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１との各々には、エアー抜き管５７が接続されている。
【００５３】
また各配管１０ａ、１０ｂ、５７には適宜、バルブ６１〜６４が設けられている。熱媒体供給用の配管１０ａには電動バルブ６１が接続されている。この電動バルブ６１は、弁体に開閉動作の駆動力を与えるモータ６１ａを有し、かつ送風機５と連動するように構成されている。また熱媒体供給用の配管１０ａには、電動バルブ６１の下流側において流量調整バルブ６２が接続されている。また熱媒体排出用の配管１０ｂには、Ｕ字管１０ｃの上流側にバルブ６３が接続されている。またエアー抜き管５７には、エアー抜き管５７の開閉を制御することで各熱交換器４ａ内のエアーの排出を制御するためのバルブ６４が接続されている。
【００５４】
図１を参照して、第１ダクト３はドレン配管３１を有していることが好ましい。このドレン配管３１は、熱交換器４ａの間をつなぐ熱交換器接続用の配管５１や熱交換器４ａのチューブ４３、フィン４４で生じた結露を排出するためのものである。
【００５５】
本実施の形態において第２ダクト６は、熱交換装置４から排出された熱媒体に接するように配置されている。具体的には、第２ダクト６は、第２ダクト６の少なくとも一部が貯槽８内に位置するように配置されている。これにより第２ダクト６の少なくとも一部を、貯槽８内に貯めた熱媒体１１内を通すことができ、かつその熱媒体１１に浸からせることが可能である。
【００５６】
また第２ダクト６は、熱媒体排出用の配管１０ｂの排出口の真下に位置するように配置されている。これにより、図４に示すように熱媒体排出用の配管１０ｂの排出口から排出された熱媒体を第２ダクト６の少なくとも一部に掛け流すことが可能となる。なお第２ダクト６に掛け流された後の熱媒体は、図１に示すように貯槽８の内部に貯めることができる。
【００５７】
熱交換装置４から排出された熱媒体を第２ダクト６に接触させる構成は上記に限定されるものではなく、たとえば図５および図６に示すような他の構成が用いられてもよい。
【００５８】
図５を参照して、熱交換装置４から排出された熱媒体を通すための溝１１ａ1を有する溝部材１１ａが設けられ、その溝１１ａ1内を流れる熱媒体に第２ダクト６の少なくとも一部が浸かるように、溝部材１１ａの溝１１ａ1内に第２ダクト６の少なくとも一部が配置されていてもよい。
【００５９】
図６を参照して、熱交換装置４内から熱媒体を排出するための配管１１ｂと第２ダクト６とが２重管を構成していてもよい。２重管を構成する場合、熱媒体を排出するための配管１１ｂが第２ダクト６の長さ方向の全体もしくは一部において外周を取り囲むように配置されていてもよく、また第２ダクト６の長さ方向の全体もしくは一部において内周側に配置されていてもよい。
【００６０】
図７を参照して、この機能ブロック図に示すように第１ダクト３の内部経路３ｃ内であって排気口３ｂ付近には、室内２ａへの送風温度を測定するための温度センサ２１が設けられている。また室内２ａには、室内２ａの温度を測定するための温度センサ２３が設けられている。また送風機５に駆動力を与えるための動力源（たとえばモータ）２２が設けられている。これらの温度センサ２１、２３、動力源２２およびポンプ７は制御部２４に接続されており、制御部２４によって管理・制御されている。
【００６１】
次に、本実施の形態の空気調和システムの動作および制御方法について説明する。
図７を参照して、空気調和システム１の動作が開始すると、制御部２４により送風機５を駆動させるための動力源２２およびポンプ７が作動させられるとともに、このポンプ７の動作に連動して図３に示す電動バルブ６１が開状態となる。
【００６２】
図１を参照して、送風機５の作動により、室内２ａの空気が複数の吸気口３ａから第１ダクト３の内部経路３ｃ内に吸入される。また室外２ｂの空気が第２ダクト６の開口６ａから第２ダクト６内に吸入される。室内２ａからの空気と室外２ｂからの空気とは、熱交換装置４の上流側で互いに混ざり合う。この混ざり合った空気が熱交換装置４を通過する。
【００６３】
なお空気の流れる方向に垂直な断面における径において、第２ダクト６の径は第１ダクト３の径よりも小さくなるように設計されている。これにより第２ダクト６の開口６ａから吸入された室外２ｂの空気は、第１ダクト３の吸気口３ａから室内２ａに入りことはなく、送風機５の送風により熱交換装置４側へ送られる。
【００６４】
一方、上記のポンプ７の作動により熱媒体供給源９から熱媒体供給用の配管１０ａを通じて熱媒体が熱交換装置４へ送られる。
【００６５】
図３を参照して、熱媒体供給用の配管１０ａを通じて熱交換装置４に送られた熱媒体は、まず排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１に導入される。熱媒体は上部タンク４１から複数のチューブ４３内を通って下部タンク４２へ入る。この際、熱交換器接続用の配管５１が上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ１−Ａ１）以上にまで延びているため、下部タンク４２およびチューブ４３内に熱媒体が溜まる。そして熱媒体は複数のチューブ４３内においてフィン４４から吸熱または放熱することにより、第１ダクト３の内部経路３ｃ内の空気と熱交換をする。
【００６６】
排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２から出た熱媒体は、熱交換器接続用の配管５１を通じて、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１に導入される。熱媒体は上部タンク４１から複数のチューブ４３内を通って下部タンク４２へ入る。この際、熱媒体排出用の配管１０ｂのＵ字管１０ｃの頂部１０ｄが上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ２−Ａ２）以上の高さに位置しているため、下部タンク４２およびチューブ４３内に熱媒体が溜まる。そして熱媒体は複数のチューブ４３内においてフィン４４から吸熱または放熱することにより、第１ダクト３の内部経路３ｃ内の空気と熱交換をする。
【００６７】
図１を参照して、上記の熱交換装置４により熱交換されて冷却または加熱された空気は、送風機５により複数の排気口３ｂから室内２ａに供給される。これにより室内２ａの温度が調整される。
【００６８】
吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２から出た熱媒体は熱媒体排出用の配管１０ｂを通じて貯槽８内に排出される。この際、その配管１０ｂから排出された熱媒体は第２ダクト６に掛け流された後、貯槽８内に貯蔵される。そして貯槽８内に貯蔵された熱媒体１１によって第２ダクトの少なくとも一部が浸される。これにより熱交換装置４から排出された熱媒体の残存熱エネルギーを用いて第２ダクト６で導入される外気の温度を調整することができる。
【００６９】
上記の空気調和システムの動作においては、送風温度、室温などが自動で検知されて、その検知した結果に基づいて熱交換装置４内に流す熱媒体の流量と送風量とが自動で制御されることが好ましい。
【００７０】
図７を参照して、具体的には制御部２４にて送風機５の動力源２２を制御することにより送風機５による送風量が一定とされ、温度センサ２３により測定された室内２ａの温度に基づいて制御部２４にてポンプ７の動作を制御することにより熱交換装置４内に流す熱媒体の流量が制御されてもよい。
【００７１】
また制御部２４にてポンプ７の動作を制御することにより熱交換装置４内に流す熱媒体の流量が一定とされ、温度センサ２３により測定された室内２ａの温度に基づいて制御部２４にて送風機５の動力源２２を制御することにより送風機５による送風量が制御されてもよい。
【００７２】
また温度センサ２３により測定された室内２ａの温度に基づいて、制御部２４にて、ポンプ７の動作を制御することにより熱交換装置４内に流す熱媒体の流量が制御されるとともに、送風機５の動力源２２を制御することにより送風機５による送風量が制御されてもよい。
【００７３】
なお上記の制御においては、温度センサ２３により測定された室内２ａの温度が用いられているが、その温度に代えて、温度センサ２１により測定された空気の送風温度が用いられてもよく、また温度センサ２１、２３の双方の温度が用いられてもよい。
【００７４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、熱冷媒としてたとえば天然の地下水や、工場設備の排熱により冷却・加熱された熱媒体が用いられ、それらの熱媒体が予め有する冷熱もしくは温熱エネルギーが利用されるため、圧縮機を用いて熱媒体を圧縮する必要がない。よって、圧縮機が不要になるとともに、圧縮機による電気消費量を節約することができる。よって簡易な構成で、かつ面積の大きなスペースの空気調和を低消費電力で行なうことが可能となる。
【００７５】
また図１に示すように第２ダクト６は室外２ｂに通じる開口６ａを有しているため、室２に設置された窓などの外気取り入れ部を開放することなく、第２ダクト６からフレッシュな外気を室内２ａに導入することが可能となる。
【００７６】
また第２ダクト６は熱交換装置４の配置位置よりも吸気口３ａ側の位置において第１ダクト３に接続されている。このため第２ダクト６から導入された外気は熱交換装置４により熱交換された後に室内２ａに導入される。よって、外気が室内２ａに直接導入される場合よりも、空調効果を高めることができる。
【００７７】
つまり空調時に窓などの外気取り入れ部を開放すると空調の効果が低下する。しかし本実施の形態では空調時に窓などの外気取り入れ部を開放することなく第２ダクト６からフレッシュな外気を室内２ａに導入することが可能である。さらにそのフレッシュな外気を熱交換装置４で熱交換した後に室内２ａに供給できるため、空調の効果を高く維持することができる。
【００７８】
また第２ダクト６は、熱交換装置４から排出された熱媒体に接するように構成されている。これにより熱交換装置４から排出された熱媒体に残っている残存熱エネルギを用いて第２ダクト６で導入される外気の温度を調整することができる。このように熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することにより、簡易な構成で、かつ低消費電力で室内の空気を調和することが可能となる。
【００７９】
また貯槽８内に貯められた熱媒体１１に第２ダクト６の少なくとも一部が浸かるように、貯槽８内に第２ダクト６の少なくとも一部が配置されている。このため、貯槽８内に熱媒体を貯めることができるとともに、貯槽８内で熱媒体が第２ダクト６に接する状態にすることができる。これにより、熱交換装置４から排出された熱媒体に残っている残存熱エネルギを用いて第２ダクト６で導入される外気の温度を調整することができ、熱媒体の残存熱エネルギを有効活用することができる。
【００８０】
図３に示すように、複数の熱交換器４ａは、排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａ側から吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａ側へ熱媒体を順次流すように構成されている。これにより室内２ａ側から離れた吸気口３ａ側の熱交換器４ａよりも室内２ａ側に近い排気口３ｂ側の熱交換器４ａに先に熱媒体が流されるため、熱交換により得られた熱をより効果的に室内２ａに送ることが可能となる。
【００８１】
図１に示すように、第１ダクト３は、複数の熱交換器４ａの間をつなぐ熱交換器接続用の配管５１で生じた結露を排出するためのドレン配管３１を有している。これにより特に室内２ａへの冷風送風時の湿度を低下させることができ、冷房の快適性を向上させることができる。
【００８２】
図２を参照して、熱媒体が液冷媒の場合、通常、ポンプ７の熱交換器４ａへの送液動作は周期的に寸断されることにより脈動をなしている。このため仮に熱交換器４ａの下部タンク４２に接続された配管５１が下部タンク４２と同じ高さ位置または下部タンク４２よりも低い高さ位置に延びている場合、上部タンク４１から下部タンク４２に達した熱媒体は下部タンク４２やチューブ４３内に溜まることなく熱交換器４ａから配管５１を通じて排出されていく。よって、熱媒体がチューブ内を通過する瞬間だけ熱交換が行われることになり、熱交換の効率が悪くなる。
【００８３】
これに対して本実施の形態においては、図３に示すように熱交換器接続用の配管５１は、排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２から排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１側へ延びて、その上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ１−Ａ１）以上の高さに位置する部分を有している。このため、ポンプ７による送液動作が脈動をなしている場合においても熱媒体は下部タンク４２およびチューブ４３内の全体に溜まることになる。これにより排気口３ｂ側に配置された熱交換器４ａの熱交換部（フィン４４が取り付けられたチューブ４３の部分）の全体を液冷媒で満たすことが可能である。このため、液冷媒を用いた熱交換の効率を向上させることができる。
【００８４】
また熱媒体排出用の配管１０ｂは、吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの下部タンク４２から吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの上部タンク４１側へ延びて、その上部タンク４１の底部の高さ位置（破線Ａ２−Ａ２）以上の高さに位置する部分を有している。これにより吸気口３ａ側に配置された熱交換器４ａの場合も上記と同様に、熱交換部（フィン４４が取り付けられたチューブ４３の部分）の全体を液冷媒で満たすことが可能であるため、液冷媒を用いた熱交換の効率を向上させることができる。
【００８５】
また図２に示す本実施の形態の熱交換器４ａにおいては、大容量の熱媒体を流す空気調和システムに適している。以下、そのことを説明する。
【００８６】
熱交換器の熱交換部分は通常、多数の細管（チューブ）で構成されている。その細管の中を熱媒体が流れる場合、熱媒体の流れ（流速）はどの細管においても一定で可能な限り同一であることが望ましい。細管内における熱媒体の流速が個々の細管ごとに異なり不均一になると、熱交換も不均一となり熱交換器の熱交換効率が著しく低下するからである。
【００８７】
一方、たとえば熱媒体を熱交換器の下部から上部へ流した場合、熱媒体の流れは重力に逆らって流れることになり、細管内の抵抗だけでなく重力抵抗も加わるため、細管内における熱媒体の流速は個々の細管ごとにより不均一になりやすい。特に大容量の熱媒体が熱交換器内を流れる場合、細管の数も多くなり、また流量も大きいため、各細管内の熱媒体の流れが不均一な流れになりやすい。この点からも、重力抵抗などは排除することが望ましい。
【００８８】
また１個の熱交換器において細管の延びる方向を左右に折り曲げたり、上下に折り返した場合は、なおさら個々の細管内における熱媒体の流速が不均一となりやすい。
【００８９】
これに対して本実施の形態の熱交換器４ａにおいては、図２に示すようにポンプ７が上部タンク４１側に接続され、かつチューブ４３が上部タンク４１側から下部タンク４２側へ熱媒体を流すように構成されている。このように鉛直方向上側から下側に向けて熱媒体を流すことができるため、重力抵抗を低減することができ、チューブ４３内における熱媒体の流速を均一化することが容易である。
【００９０】
また本実施の形態の熱交換器４ａにおいては、図２に示すようにチューブ４３は上部タンク４１から下部タンク４２に向かって直線状に一方向に延びている。このため、細管内における抵抗も極力少なくすることができ、左右に折り曲げたり、上下に折り返したりした場合よりも個々のチューブ４３内における熱媒体の流速を均一化することが容易である。
【００９１】
このように本実施の形態における熱交換器４ａでは個々のチューブ４３内における熱媒体の流速を均一化することが容易であるため、大容量の熱媒体を流した場合でも熱交換を均一化することが容易で熱交換効率も向上させることができる。
【００９２】
図１に示すように上記の空気調和システムにおいて、熱媒体は、天然の地下水と工場設備の排熱により冷却・加熱された熱媒体との少なくともいずれかを含む。これにより、電気消費量を節約することができる。
【００９３】
なお上記の実施の形態においては、図２に示すように熱交換器４ａの上部タンク４１側にポンプ７が接続された構成について説明したが、図８に示すように熱交換器４ａの下部タンク４２側にポンプ７が接続されていてもよい。この場合、熱媒体は熱交換器４ａの下部タンク４２から複数のチューブ４３を通じて上部タンク４１に向かって下から上へ順次、熱媒体が熱交換器４ａ内の全体に満たされることになる。よって、熱交換効率を向上させることができる。ただし熱交換器４ａの下部タンク４２から上部タンク４１へ熱媒体を流す場合には、細いチューブ４３での抵抗だけでなく重力の影響による抵抗も加わるため熱媒体の流速が各チューブ毎に不均一になりやすい。よって、この点の改善が必要になる。
【００９４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１  空気調和システム、２  室、２ａ  室内、２ｂ  室外、３  第１ダクト、３ａ  吸気口、３ｂ  排気口、３ｃ  内部経路、４  熱交換装置、４ａ  熱交換器、５  送風機、６  第２ダクト、６ａ  開口、７  ポンプ、８  貯槽、９  熱媒体供給源、１０ａ，１０ｂ，１１ｂ，５１  配管、１０ｃ  Ｕ字管、１０ｄ  頂部、１１  貯槽８の貯められた熱媒体、１１ａ1  溝、１１ａ  溝部材、２１，２３  温度センサ、２２  動力源、２４  制御部、３１  ドレン配管、４１  上部タンク、４２  下部タンク、４３  チューブ、４４  フィン、５１ａ  一方端、５１ｂ  他方端、５２  排水受けロート、５７  エアー抜き管、６１  電動バルブ、６１〜６４  バルブ、６１ａ  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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