(57)【要約】【課題】現状の地球環境の温暖化、フロンガス等の問題に鑑みて、エネルギー効率、環境保全を重視する必要がある。また、現状家庭用や業務用クーラー、水冷却装置では装置が大がかりで、生産にもエネルギーや資源が大きく投じられてきた。安価で、どこの家庭でも普及することができる環境にできる限り優しい製品が求められていた。【解決手段】本発明に係るエコクーラーでは、水等の液体の気化熱エネルギーを利用し熱交換器の放熱側を冷却し、その吸熱側温度を下げ、それを通過し発生する冷却乾燥気体を用い、熱交換多孔質部でさらに大きな蒸発熱交換を行い、その循環気体と循環液体のさらなる温度低下を発生させることで本発明に係るその目的を達成する。【選択図】　　　図１
2004108623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状もしくは格子状、ラッシヒリング状の熱交換多孔質部に液体を滴下し、その液層と気体との接触面積が大きくなることを特徴とし、その接触面に強制給気して、その接触面積がより大きくなることで被処理水の気化熱による冷却能力を持つ装置（いわゆるクーリングタワー様の装置）に１つ以上の熱交換器を付属することを特徴とするエコクーラー。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において熱交換器（ｐ）を使用し、吸熱側（ｐｃ）が熱交換多孔質部（１６）に供給される気体（Ｅ）を冷却除湿しその冷却除湿された気体（Ｅ１）が熱交換多孔質部（１６）を通過しその液体（Ｗ）を蒸発させ気化熱を奪い、その蒸発した液体を含む気体（Ｅ２）で熱交換器（ｐ）の放熱側（ｐｗ）を冷却する仕組みを特徴とするエコクーラー。
【請求項３】
熱交換器にペルチェイ素子を利用することを特徴とする請求項１及び２に記載のエコクーラー。
【請求項４】
請求項１及び請求項２に記載の液体（ｗ）に水を使用し、気体（Ｅ）に大気を使用する事を特徴とし、貯蔵水や水槽水を冷却することや、室内等のある程度の気密性を確保した空間空気の冷却を行うことのできる請求項１及び請求項２、請求項３に記載のエコクーラー。
【請求項５】
請求項１及び請求項２に記載のエコクーラーにおいて、熱交換多孔質部（１６）で熱交換された湿り気体の一部が熱交換器（ｐ）の放熱側（ｐｃ１）放熱板（ｐｗ１）を通過し、室外へ排気され残りが冷却気体として室内等の冷却に利用されることを特徴とし、その利用される冷却気体に含まれる液体気化成分を再度熱交換器（ｐｃａ）により結露除去することを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項３、請求項４に記載のエコクーラー。
【請求項６】
請求項１及び請求項２で冷却された液体を循環液とし、その循環液で室内の除湿、冷却を行えることを特徴とするエコクーラ。
【請求項７】
請求項１及び請求項２、請求項３に記載のエコクーラーにおいて、その循環液と循環気体を密閉した装置内で循環させることを特徴とする請求項６に記載のエコクーラー。
【請求項８】
請求項７に記載された循環液体に水より気化熱量の大きな液体、たとえばエーテル、アルコールなどを使用することを特徴とするエコクーラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液層や気層、生活空間の冷却に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の特願２００１−１１０５６４の水浄化装置やクーリングタワーでは効率を上げても湿球温度以下には下がらなかった。
【０００３】
生活空間で利用するクーラーは冷却能力は高いもののエネルギー効率が悪く、環境破壊や地球温暖化に歯止めをかけることができなかった。
【０００４】
また、フロンガス等の使用によりオゾン層に大きな影響を与えていた。新しく開発されている冷媒もそのほとんどが爆発性等を持つ危険なものである。
【０００５】
従来のクーラーと呼ばれるものは装置も大がかりな上、生産エネルギーやコストが高い不効率なものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現状の地球環境の温暖化、フロンガス等の問題に鑑みて、エネルギー効率、環境保全を重視する必要がある。
また、現状家庭用や業務用クーラー、水冷却装置では装置が大がかりで、生産にもエネルギーや資源が大きく投じられてきた。設置もフロンガスの充填など手間がかかる。
安価で、どこの家庭でも普及することができる環境にできる限り優しい製品が求められていた。
【０００７】
【発明の目的】
本発明に係るエコクーラーでは環境問題に鑑みた万人が安価に使用できる製品を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、水等の液体の気化熱エネルギーを利用し熱交換器の放熱側を冷却し、その吸熱側温度を下げ、それを通過し発生する冷却乾燥気体を用い、熱交換多孔質部でさらに大きな蒸発熱交換を行い、その循環気体と循環液体のさらなる温度低下を発生させることで本発明に係るその目的を達成する。
【０００９】
【作用】
上記のように構成することにより環境問題、エネルギー問題、コストの問題を解決し、安価で万人に使用できるエコクーラーを提供することが可能となった。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明に係るエコクーラーの実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明の断面を示す概略図で、詳細は違うが構造的には既存の水浄化装置（１）に熱交換器（ｐ）を装着した図である。
【００１１】
図２によれば、水浄化装置（１）上部に熱交換ユニット（ｐＵ）を装着すれば、図１に示す冷却装置（１Ａ）と同じ構造になることを示す。
【００１２】
図１によると、使用される液体に水、気体に大気を用いる。
大気（Ｅ）が給気装置（１７）により装置内に供給され熱交換器（ｐ）の吸熱側（ｐｃ）の吸熱板（ｐｃ１）でその大気（Ｅ）が冷却除湿され乾燥した乾燥冷却空気（Ｅ１）と冷却されたときに結露水（Ｗｃ）が発生する。
この乾燥冷却空気（Ｅ１）は大気（Ｅ）より湿度、温度とも低いものである。
【００１３】
その、乾燥冷却空気（Ｅ１）で熱交換多孔質部（１６）にて水槽（Ｗｔ）より供給される循環水（ｗ）を蒸発させ、気化熱を奪い、循環水（Ｗ）と乾燥冷却空気（Ｅ１）を冷却する仕組みとなっている。
【００１４】
このとき、乾燥冷却空気（Ｅ１）は熱交換多孔質部（１６）で気化熱を奪いさらに冷たい湿り空気（Ｅ２）として上部に放出される。放出された冷却湿り空気（Ｅ２）は熱交換素子（ｐ）の放熱側（ｐｗ）の放熱板（ｐｗ１）を冷却し大気へと放出される。
【００１５】
図２では循環水（Ｗ）は散水部（２１）の散水口（２１ａ）より飛散された水（Ｗ１）により熱交換多孔質部（１６）を濡らす仕組みとなっている。その冷却水（Ｗ３）は装置内下部へ落下し、排水溝（２２）から再び水槽（Ｗｔ）に戻る構造となっている。
【００１６】
図１では上部冷却装置（１Ａ）と水を貯蓄する水槽（Ｗｔ）は切り離された形で描かれているが、一体構造とすることもできる。
【００１７】
本図１での実施例では、熱交換器（ｐ）に消費電力約６０Ｗペルチェイ素子を使用した。
このときの吸熱側（ｐｃ）に吸熱板（ｐｃ１）を取り付け放熱側（ｐｗ）には放熱板（ｐｗ１）をそれぞれ銅に金メッキを施した材質で配した。
ペルチェイ素子の熱量は放熱側と吸熱側で等しくなる。たとえばその温度差が５０℃あったとする。
【００１８】
今回この冷却装置（１Ａ）は１０Ｗの給気装置（１７）でプロペラ（１７ｂ）により装置（１Ａ）に給気させ、ハニカムは多孔質腐食布製の１００ｍｍｘ１００ｍｍｘ６０ｍｍの８９穴のものを熱交換多孔質部（１６）に使用し、可動条件は外気温３２℃、湿球温度２８℃の条件で水槽（ｗｔ）水量１００Ｌで稼働させた。
約３時間後、熱交換器（Ｐ）を作動させない場合、水槽水温は２８．３℃を示した。
これは大気湿球温度とほぼ同じ値で理論通りである。
その後同じ外気条件で６０Ｗ熱交換器（ｐ）を作動させるとその後２時間で水槽水温は２３℃程度を示した。
【００１９】
ペルチェイ素子の熱量は放熱側と吸熱側で等しくなる。たとえばその温度差が理論値５０℃あったとする。現在までの技術ではそのペルチェイ素子の放熱側（ｐｗ）をファン等の給排気装置を用いて大気で冷却していた。そのため、放熱側（ｐｗ）冷却が充分に行われることがなかった。そのため吸熱側（ｐｃ）温度低下はさほど期待はできなかった。そのため、大気を使って小型冷蔵庫の器内温度を５℃にできたとしても相反する放熱側は５５℃以上ということになる。これは気温が上昇すればそれより冷却側温度が低下することはない。
【００２０】
本装置においては、冷却湿り空気（Ｅ２）で放熱側（ｐｗ）を冷却する。そのため外気温が３２℃であっても前述条件で言えば、水槽水温（２３℃）程度であれば、湿り空気（Ｅ２）２３℃以下で放熱板（ｐｗ１）を冷却することができる。このことにより、吸熱側（ｐｃ）が通常大気で冷却したときよりも９℃も低い温度、すなわち−４℃ということになる。実際は大気との熱交換が行われるため−４℃には初期はならないがそれだけ冷却効率を上昇させ、大気温３２℃、湿度約７３％の条件より気温も総湿度量もかなり低い冷却乾燥空気（Ｅ１）で循環水（Ｗ）を気化冷却することができる。
【００２１】
この装置を連続運転すると水槽（Ｗｔ）水温はどんどん低下する。
このことは熱交換多孔質部（１６）で蒸発する気化熱が大きいため、冷却湿り空気（Ｅ２）が熱交換素子（ｐ）の放熱側（ｐｗ）の温度上昇よりも降下エネルギーの方が大きく、強いては吸熱側（ｐｃ）の温度をその分だけ低下させることに原因があると考えられる。
【００２２】
そのため、大気気温、湿度の変動がない条件でこの水槽（Ｗｔ）水温は１８時間で１５℃程度まで降下した。
【００２３】
このときの熱交換板（ｐｃ１、ｐｗ１）は空気の流れをできるだけ阻害しない表面積を多く確保できその目的を達成させる構造であれば線上、面上どのような構造でもよく、材質は熱交換性の良い材料であり、腐食しにくいものであればいかようなものも使用できる。
【００２４】
熱交換多孔質部（１６）は多孔質なハニカム状のもので、樹脂製、セラミック等それ自体が腐食されないもの循環水（Ｗ）と冷却乾燥空気（Ｅ１）の接触面積が大きく、循環水（Ｗ）から効率よく気化熱を奪う構造であればいかようなものでも良い。
【００２５】
また、大気に熱交換を終えて放出される排気（Ｅ３）は放熱板（ｐｗ１）の冷却により熱エネルギーを受け取ったがその排気温は稼働後２時間時点で２８℃と大気温より４℃も低い値を示す。な材質や構造でも良い。
【００２６】
ただし、本装置の大きさ流量、風量によりハニカム口径寸法や外壁厚みはそれぞれその適合したものを使用する必要がある。
【００２７】
また図１で記載されている熱交換多孔質部（１６）はハニカム状のものであるが給排気が問題なく行われその目的が達成されるものであれば繊維状、不定形状のものでも使用できる。
【００２８】
図３は大気冷却用装置の概略図である。
大気の循環や装置内の冷却方式は図１に示すものと同じである。
しかしこの図によると、熱交換多孔質部（１６）で冷却され冷却湿り空気（Ｅ２）は分離され、室内等、給気された室内大気側（ｐｃＥ）へ冷気排出（ｐｃＥ２）として放出され、もう一方は図１様に放熱側（ｐｗ）の冷却に用いられ、排気装置（１７ｖ）により室外（ｐｗＥ３）として放出される。
【００２９】
無論、図１様の装置でも排気（Ｅ３）は室内などの循環大気温度より低い値を示す。
しかし、より効率的に迅速に循環大気を冷却するためにより本図３の構造が良い。
【００３０】
この図３の水滴下部（２１）は図１同様図２に示す水滴下部（２０）の変形仕様である。
【００３１】
この構造は給水パイプ（１８ａ）から供給された処理水（Ｗ）が回転散水部（２１）に到達し、散水口２１ａから散水される。このとき水平方向からやや下向きに散水口（２１ａ）は角度を持つため推進力を回転散水部（２１）に持たせ、軸受け（１９ａ）を軸として回転する仕組みになっている。
【００３２】
図３下部は循環水（ｗ）を貯蓄する水槽（Ｗｔ）で図１同様ポンプ（ｐ）により循環水（Ｗ）は供給され冷却装置（１Ｂ）に冷却された循環水（Ｗ３）が排水溝（２２）を介し水槽（Ｗｔ）へ戻る。
このとき、冷却装置（１Ｂ）の熱交換多孔質部（１６）により水が気化されその水位（ＷＬ）が低下する。従ってその水位を水供給部（Ｔ）より水位低下を水位センサー（ＴＬ）で認識し、供給することができる。本図では水供給を水道を使用し、電磁弁（Ｔｖ）で制御している。
【００３３】
無論図１同様この水槽（Ｗｔ）の循環水も冷却される。
【００３４】
図４に示す冷却装置（１Ｃ）は図３に示す冷却装置（１Ｂ）の冷気排出（ｐｃＥ２）側の冷却湿り空気（Ｅ２）より熱交換器（ｐ２）を使用し除湿し湿度調整冷気（Ｅ２ｓ）として冷気排出側（ｐｃＥ２ｓ）へ排気する構造となっている。この構造では熱交換器（ｐ２）にペルチェイ素子を使用し吸熱側（ｐｃａ）を室内冷気排出側（ｐｃＥ２ｓ）に配置しその吸熱板（ｐｃａ１）で再度空気を冷却し結露（Ｗｃ）させる仕組みとなっている。この放熱側（ｐｗａ）は熱交換器（ｐｃ）放熱側（ｐｗ）と同じ室外排気側（ｐｗＥ３）に配置し冷却湿り空気（Ｅ２またはＥ３）により冷却する仕組みとなっている。
【００３５】
図では、熱交換器（ｐｃ）の放熱板（ｐｗ１）の放熱後の空気で熱交換器（ｐ２）の放熱板（ｐｗａ１）が冷却されるよう描かれているが、その順番はどちらにおいても良い。
【００３６】
この熱交換器（ｐｃ）は任意の室内湿度になるよう、室内湿度測定器を用いその湿度計と熱交換器（ｐ２）の給電を制御し、一定に保つことができる。
【００３７】
この図によると室内冷気排出側（ｐｃＥ２ｓ）にも排気装置（１７ｗ）が装着されている。
これら、給排気装置（１７、１７ｖ、１７ｗ、）はその風量風圧を適度に循環できるものであれば、装置全体として１つ以上使用することができる。
【００３８】
このことにより、現在の冷房設備では湿度低下による弊害が多く発生するが、本発明では気温だけではなく、湿度も一定に保つことができる湿度調整冷気（Ｅ２ｓ）を室内等に供給できる。
【００３９】
図５は冷却器（１Ａ）を使用し、冷却水（Ｗｃ）を循環させ室内熱交換器（ｇ１）で吸熱除湿する仕組みを示した図である。
現在普及しているフロン型冷却装置の室外器に相当する部分がｇ２で、室内器部がｇ１である。
室内器側は熱交換ユニット（ＣＵ）のチラー部（Ｃｃ）に接した熱交換板（Ｃｄ）により給排気装置（１７ａ）により室内給気と熱交換する仕組みとなっている。
【００４０】
この図によると、熱交換を終えた水（Ｗ）は水槽（Ｗｔ）の１次層（Ｗｙ）側に配管（９２）を経由し循環ポンプ（ｐ２）により戻され、循環給水ポンプ（ｐ）により、冷却装置（１Ａ）に供給冷却され、冷却水（ｗｃ）は排水溝（２２）を経て２次層（Ｗｘ）に戻され、室内側熱交換器（ｇ１）に送水管（９１）を経て供給される仕組みとなっている。１次層、２次層は水が混ざりにくい仕切板（Ｗｗ）で仕切られている。
【００４１】
室内熱交換器（ｇ１）の熱交換は給気装置（１７ａ）により室内大気（Ｅ）が供給され、チラー（Ｃｃ）に付随される熱交換板（Ｃｄ）で熱交換され、乾燥冷却空気（Ｅｃ）が室内へと供給される仕組みとなっている。
【００４２】
この装置では、外気との接触による給放熱をさけるため、断熱材（Ｗｒ）で水槽（Ｗｔ）が断熱された構造となっているほか、蒸発による循環水の供給に図３同様水位センサー（ＴＬ）で水位（ＷＬ）を検知し、自動給水できる仕組みとなっている。
【００４３】
今回の実施例で液体に水を使用する場合は、その水に様々な処理を施すことができる。
たとえば、硬水を供給する場合は、アルカリ土類金属が配管や熱交換器に沈着しその性能を低下させる。そのような場合は源水にイオン交換処理等を施す必要がある。
運転状況によっては、循環水が凍結する場合もある。その場合は循環温度に応じた不凍液等を混合する必要がある。
【００４４】
また水以外の液体たとえば有機溶剤等を使用する場合は生活空間の冷却には用いることができないが、特定空間の特定目的には使用可能であるが、その室内密閉性や排気に充分考慮が必要である。
【００４５】
図６は図１に示す冷却装置（１Ａ）を大気に対し密閉した装置（１Ｃ）である。
この装置の循環液体（ａ）にはエタノールを使用した。
循環方式は今まで通りであるが、熱交換多孔質部（１６）で熱交換された、飽和に近いエタノール含有気体（Ｅａ２）が放熱板（ｐｗ）を通過冷却後再度供給気体（Ｅａ）として吸熱板（ｐｃ１）により冷却除湿され、温度の低い、エタノール含量が供給気体（Ｅａ）より低い冷却乾燥気体（Ｅａ１）となり、熱交換多孔質部（１６）に供給される仕組みとなっている。
【００４６】
この装置は密閉されているため、水を大気開放で使用するときより効率が悪いが、水より気化熱量が大きな液体であれば、その効果は得られる。
【００４７】
その冷却された、エタノールを循環液体として液送循環装置（ｐ２）により、図５同様室内熱交換器（ｇ１）に送られる仕組みとなっている。
【００４８】
このとき使用する液体は水より気化熱量が大きなものたとえばエーテルやアルコール類等のものがよい。また、気体循環にはできるだけ、冷却乾燥気体（Ｅａ１）が吸湿せず、熱交換多孔質部（１６）に到達する構造を取ることが必要である。このような構造を取らない場合は、冷却装置としての役割は果たさない。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るエコクーラーでは、エネルギー効率、環境問題、温暖化防止、低コストといった、利点を持ちなおかつ、生活空間を安価に快適に作り出すことに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｅ　　　気体
ｗ　　　液体
ａ　　　エタノール
ｐ　　　熱交換器
ＷＬ　　水位線
Ｗｔ　　水槽
１　　　冷却装置
１６　　熱交換多孔質部
１７　　給排気装置
１７ｂ　給排気用プロペラ
【図１】
2004108623.tif 000003
【図２】
2004108623.tif 000004
【図３】
2004108623.tif 000005
【図４】
2004108623.tif 000006
【図５】
2004108623.tif 000007
【図６】
2004108623.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月18日(2002.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、大気に熱交換を終えて放出される排気（Ｅ３）は放熱板（ｐｗ１）の冷却により熱エネルギーを受け取ったがその排気温は稼働後２時間時点で２８℃と大気温より４℃も低い値を示す。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図４に示す冷却装置（１Ｃ）は熱交換多孔質部（１６）が熱交換器（ｐ３）の吸熱側（ｐｃｂ）の金属製吸熱板（ｐｃｂ１）を図面左方向から右方向の板状として複数配し、硬質多孔質不織布（１６ｕ）を手前から奥向きの板状に複数配し、ハニカム状に形成したものである。この構造により、熱交換多孔質部（１６）を熱交換器で冷却することもできることを示す。放熱側（ｐｗｂ）の放熱板（ｐｗｂ１）は他の熱交換器と同じ側（ｐｗＥ３）に配され、冷却湿り空気（Ｅ２ａ）で冷却される。
また、本図では、水滴下部（２０）は従来の装置が描かれているが、この熱交換多孔質部（１６）上部から給気される構造上、水滴下部では、送水管（１８）よりある程度の圧力を循環水（Ｗ）かけ、噴霧させ、霧状等にするとより効果が大きい。
冷却装置（１Ｃ）は図３に示す冷却装置（１Ｂ）の冷気排出（ｐｃＥ２）側の冷却湿り空気（Ｅ２）より熱交換器（ｐ２）を使用し除湿し湿度調整冷気（Ｅ２ｓ）として冷気排出側（ｐｃＥ２ｓ）へ排気する構造となっている。
この構造では熱交換器（ｐ２）にペルチェイ素子を使用し吸熱側（ｐｃａ）を室内冷気排出側（ｐｃＥ２ｓ）に配置しその吸熱板（ｐｃａ１）で再度空気を冷却し結露（Ｗｃ）させる仕組みとなっている。この放熱側（ｐｗａ）は熱交換器（ｐｃ）放熱側（ｐｗ）と同じ室外排気側（ｐｗＥ３）に配置し冷却湿り空気（Ｅ２ａまたはＥ３）により冷却する仕組みとなっている。
この湿度調整冷気（Ｅ２ｓ）の湿度調整は図３に示すものでも熱交換器（ｐｗａ）を装着すれば同様な構造を取ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004108623.tif 000009