(57)【要約】【課題】  省エネルギー効果に優れる熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法を提供する。また、輻射や対流による熱交換性が高いものを提供する。更に、熱交換された空気の拡散性が良いものを提供する。【解決手段】  発熱機能または吸熱機能を有するヒートパイプ１と、ヒートパイプ１の熱エネルギーによって加熱されることで発熱機能を有するか、またはヒートパイプ１の熱エネルギーによって冷却されることで吸熱機能を有するようになる蓄熱体２を備えている。ヒートパイプ１と蓄熱体２は、所要間隔をあけた状態で交互に配置してあり空間部に露出して設けてある。ヒートパイプ１と蓄熱体２は共に所要長さを有しており、長さ方向を横方向または水平方向に向けた状態で、縦方向または上下方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けてある。【選択図】図１
2007303727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱機能または吸熱機能を有する発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と、
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって加熱されることで発熱機能を有するか、または発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって冷却されることで吸熱機能を有するようになる蓄熱体(2)と、
を備えており、
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)は、
所要間隔をあけた状態で配置してあり、空気調和すべき空間部に露出して設けてある、
熱交換器構造。
【請求項２】
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)が交互に配置してある、
請求項１記載の熱交換器構造。
【請求項３】
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)は共に所要長さを有しており、長さ方向を横方向または水平方向に向けた状態で、縦方向または上下方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けてあるか、または、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)は共に所要長さを有しており、長さ方向を縦方向または上下方向に向けた状態で、横方向または水平方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けてある、
請求項１または２記載の熱交換器構造。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の熱交換器構造と、
熱交換器構造が空気調和すべき空間部に露出して設けられるようにする固定装置(3)と、
を備えた、
空気調和装置。
【請求項５】
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が加熱されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱状態を止めて当該蓄熱体(2)の発熱機能を作用させるか、または発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が冷却されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の冷却状態を止めて当該蓄熱体(2)の吸熱機能を作用させる制御手段を備える、
請求項５記載の空気調和装置。
【請求項６】
所要間隔をあけた状態で配置され、空気調和すべき空間部に露出して設けてある発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)を備えており、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)を加熱し、当該蓄熱体(2)が所要量加熱されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱状態を止めて蓄熱体(2)の発熱機能を作用させるか、または発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)を冷却し、当該蓄熱体(2)が所要量冷却されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の吸熱状態を止めて蓄熱体(2)の吸熱機能を作用させる、
空気調和方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法に関する。更に詳しくは、省エネルギー効果に優れる熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法に関する。また、輻射（暖房によるものと冷房によるものを含む。しかし、特に冷房によるものだけを示す場合については「冷輻射」と表現することがある）や対流による熱交換性が高い熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法に関する。更に、熱交換された空気の拡散性が良い熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から暖房装置としては、設定温度に調整した空気を強制的に室内に対流させる空気調和装置が一般的に広く知られている。しかし、このタイプの暖房装置は、長時間運転することにより室内の空気を乾燥させてしまい、また、室内温度が設定温度を示している場合でも体感温度はそれより低く感じ易いといった欠点がある。
【０００３】
上記暖房装置の欠点を解消するものとして、近年、床暖房装置が注目されている。床暖房装置は、輻射や熱伝導によって床をはじめ近くの物体（例えば、床、壁、天井、人等）を暖め、また熱交換された空気が上昇して自然に対流することにより室内全体を暖めることができる。この床暖房装置は、上記暖房装置と比べて、空気が乾燥し難く、また、室内の温度がそれほど高くない場合でも体感的に暖かく、いわば陽だまりのような暖かさを得ることができるので、ここ数年で導入事例が急速に増えている。
【０００４】
床暖房装置は、管状の発熱体を備える熱交換器を床に埋め込み、この発熱体内に温度制御された流体を流通させる構造を有しており、流体の熱が発熱体外面から伝わることで床を暖めるものである。床暖房装置に使用される発熱体としてはヒートパイプが用いられることが多い。ヒートパイプは密閉構造を有する管体内に、常温で液体の状態を有する揮発性が高い作動流体が封入してある構造を有する。
【０００５】
ヒートパイプは、熱供給手段にて作動流体に熱を与えることにより、これが蒸発し気体となって管体内に充満し、管体外面に熱を伝えて周りの空気や近くの物体等と熱交換する装置である。ヒートパイプは、熱交換することによって作動流体の熱が奪われて気体から再び液体に状態変化するサイクルを繰り返す。ヒートパイプには、管体内の熱伝導性が良いので熱エネルギーの消費効率に優れるという利点がある。例えば、このようなヒートパイプを利用した床暖房装置として、特許文献１に開示されたものがある。
【０００６】
熱交換された空気は、暖房の場合では軽くなるので上昇し、冷房の場合では重たくなるので下降する。また、熱は温度の高い方から低い方へ移動（熱交換）することは周知の事実である。
【０００７】
床暖房装置は、通常、暖かく温度制御された流体を熱交換器内に流通させて使用されるが、冷たく温度制御された流体を流通させて、冷輻射や熱伝導等により床を冷却して床冷房装置として使うことも技術的には可能である。
【０００８】
しかし、冷却された空気は、暖められた空気のように上昇して対流せず下降するので、熱交換された空気は床側に溜まる。そのため室内全体を涼しくすることもできないし、ましてや足下だけを冷やしてしまうという課題があった。従って、床冷房装置としての使い方は普及していない。
【０００９】
本発明者は、床暖房装置が床冷房装置としての機能できることに着目し、冷暖房機能も兼ねる空気調和装置として有効に使うことができないものか研究を重ねた。そして、本発明者は、今まで床暖房装置では床に埋め込んでいた熱交換器を室内の壁側に立てた状態で、しかも室内空間に露出させた状態で設ければ、床側から天井側まで暖めたり涼しくでき、ひいては室内全体の空気調和もできるのではないかとの着想を得た。この研究の結果、本発明者は図１６に示す空気調和装置を開発するに至った。
【００１０】
図１６に示す空気調和装置は、熱交換器を構成する管状の発熱体を横方向または水平方向に向けた状態にし、床側から天井側まで略平行になるよう複数本並べた構造を有する。この空気調和装置に用いた発熱体にはヒートパイプＨを使用している。ここで用いたヒートパイプＨは、外管と内管の二重管構造を有しており、外管と内管の間に作動流体を封入し、熱供給手段によって熱が与えられた流体を内管内に流通させる構造を備える。なお、ヒートパイプＨに関する詳細な図示は省略した。
【００１１】
この空気調和装置によれば、床側から天井側まで暖めたり涼しくでき、冷暖房装置としても室内全体の空気調和が可能である。
【特許文献１】特開平８−１７８３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、本発明者の更なる研究により、上記の空気調和装置は次の点が改善できれば、より良い効果を奏することがわかった。
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。
【００１３】
また、上記の空気調和装置は、ヒートパイプＨを横方向または水平方向に向けた状態にし、床側から天井側まで略平行になるよう複数本並べた構造を有するので、隣接した上下のヒートパイプＨの方向に対しても熱を輻射していた。この方向に輻射した熱エネルギーは、隣接したヒートパイプＨ自体も熱を輻射しているので、互いの間に温度差が殆ど生じず熱交換されない。つまり、熱交換されない方向へも熱を輻射していたので、熱エネルギーを無駄に消費している部分があった。
【００１４】
更に、本発明者は研究の過程において、煙を使用し上記の空気調和装置によって熱交換された空気がどのように対流しているのかを知る実験を行った。そうしたところ暖房の場合では、床側で焚いた煙は熱交換器の外周面に沿いながら層流状に上昇することがわかった（図１７参照）。冷房の場合でも、天井側で焚いた煙は熱交換器の外周面に沿いながら層流状に下降することがわかった（図１８参照）。つまり、上記の空気調和装置では、熱交換された空気が熱交換器の外周面に沿ってしか流れないので空気の拡散性に乏しく、そのため室内全体の空気調和を図るのに時間がかかるという課題があった。
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。
【００１５】
本発明の目的は、上記課題を解決するもので、省エネルギー効果に優れる熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法を提供することにある。
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熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法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熱交換器構造及びそれを備えた空気調和装置、空気調和方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、発熱機能または吸熱機能を有する発熱体またはヒートパイプと、発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって加熱されることで発熱機能を有するか、または発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって冷却されることで吸熱機能を有するようになる蓄熱体とを備えており、発熱体またはヒートパイプと蓄熱体は、所要間隔をあけた状態で配置してあり、空気調和すべき空間部に露出して設けてある熱交換器構造である。
【００１７】
発熱体またはヒートパイプと蓄熱体が交互に配置してあることが好ましい。
【００１８】
発熱体またはヒートパイプと蓄熱体は共に所要長さを有しており、長さ方向を横方向または水平方向に向けた状態で、縦方向または上下方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けてあるか、または、発熱体またはヒートパイプと蓄熱体は共に所要長さを有しており、長さ方向を縦方向または上下方向に向けた状態で、横方向または水平方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けてあることが好ましい。
【００１９】
上記の熱交換器構造と、熱交換器構造が空気調和すべき空間部に露出して設けられるようにする固定装置とを備えた空気調和装置である。
【００２０】
発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体が加熱されると当該発熱体またはヒートパイプの発熱状態を止めて当該蓄熱体の発熱機能を作用させるか、または発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体が冷却されると当該発熱体またはヒートパイプの冷却状態を止めて当該蓄熱体の吸熱機能を作用させる制御手段を備えることが好ましい。
【００２１】
本発明は、所要間隔をあけた状態で配置され、空気調和すべき空間部に露出して設けてある発熱体またはヒートパイプと蓄熱体を備えており、発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体を加熱し、当該蓄熱体が所要量加熱されると当該発熱体またはヒートパイプの発熱状態を止めて蓄熱体の発熱機能を作用させるか、または発熱体またはヒートパイプの熱エネルギーによって蓄熱体を冷却し、当該蓄熱体が所要量冷却されると当該発熱体またはヒートパイプの吸熱状態を止めて蓄熱体の吸熱機能を作用させる空気調和方法である。
【００２２】
発熱体またはヒートパイプと蓄熱体は、実質的に所要間隔をあけた状態であれば、一部が接した状態で配置されていても良い。
【００２３】
発熱体は、特に限定するものではないが、例えば、ヒートパイプが好適に使用される。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、合成樹脂（合成繊維を含む）、カーボンファイバーが好適に使用される。
【００２４】
蓄熱体は、特に限定するものではないが、例えば、中空部を有するケース部材内に、蓄熱性を有する蓄熱材料を設けたものが好適に使用される。この場合、ケース部材を形成する材料は、熱伝導性、放熱性または吸熱性の良い例えば金属、合成樹脂（合成繊維を含む）、カーボンファイバーが好適に使用される。
【００２５】
蓄熱材料は、蓄熱性の良いものであれば特に限定するものではない。蓄熱材料は、例えば、暖房運転と冷房運転の両方に適したもの（例えば、水等）、暖房運転に適したもの（例えば、硫酸ナトリウム１０水塩等の化合物等）、冷房運転に適したもの（例えば、ノルマンパラフィン等）が好適に使用される。これらは季節によって取り替えて使用することもできる。取り替えは蓄熱体そのものを交換しても良いし、蓄熱材料だけを交換して行っても良い。また、潜熱性や顕熱性に優れたものを使用しても良い。
【００２６】
発熱体や蓄熱体は、外面を塗装したり、他の材料で被覆（コーティング）したりしても良い。外面に設けるものは、熱伝導性、放熱性または吸熱性の良いものが好適である。
【００２７】
発熱体に熱を与える熱供給手段は、特に限定するものではない。熱供給手段が得る熱は、例えば、太陽熱、地熱、風力、水力、熱機関を利用したものや電力等が好適に使用される。また、排熱等の二次的なものを利用しても良い。この熱は、熱容量の高いまたは熱の蓄熱性の良い材料を使用することにより、昼間に溜めた熱を夜間に使用したり、夜間に溜めた熱を昼間に使用したりすることができる。後者の場合では深夜電力を使用したりすることで、エネルギーコストを安価にすることもできる。
【００２８】
空気調和装置は、特に限定するものではないが、例えば、住宅、店舗、工場、体育館、病院、イベントホール等、倉庫（保冷庫を含む）、精密室、クリーンルームや無菌室等の建築物や、鶏舎、豚舎、牛舎、ビニールハウス等の農業施設等にて好適に使用される。
【００２９】
なお、特許請求の範囲及び次の作用の欄では、本発明の各構成要件のそれぞれに、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与して説明している。しかし、この符号の付与はあくまで説明の理解を容易にするためであって、各構成要件の上記各部への限定を意味するものではない。
【００３０】
（作  用）
本発明によれば、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱機能や吸熱機能によって、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。また、発熱体(1)またはヒートパイプ(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)またはヒートパイプ(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。
【００３１】
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)を横方向または水平方向に向けた状態で、縦方向または上下方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けたものについて説明する。
まず、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)またはヒートパイプ(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)またはヒートパイプ(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)またはヒートパイプ(1)の吸熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)またはヒートパイプ(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ヒートパイプより高い。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。
【００３２】
発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)を縦方向または上下方向に向けた状態で、横方向または水平方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けたものについて説明する。
まず、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)またはヒートパイプ(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)またはヒートパイプ(1)より低い。従って、暖められた空気が発熱体(1)またはヒートパイプ(1)に沿って上昇することにより、蓄熱体(2)の周りの空気は発熱体(1)側またはヒートパイプ(1)側に引き寄せられ、更に蓄熱体(2)の周りには別の空気が流れ込む。つまり発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる。
次に、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の吸熱機能を作用させた場合は、発熱体(1)またはヒートパイプ(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(1)またはヒートパイプ(1)より高い。従って、冷やされた空気が発熱体(1)またはヒートパイプ(1)に沿って下降することにより、蓄熱体(2)の周りの空気は発熱体(1)側またはヒートパイプ(1)側に引き寄せられ、更に蓄熱体(2)の周りには別の空気が流れ込む。つまり発熱体(1)またはヒートパイプ(1)と蓄熱体(2)の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる。
【００３３】
制御手段を備えたものは、発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が加熱されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の発熱状態を止めて当該蓄熱体(2)の発熱機能を作用させるか、または発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の熱エネルギーによって蓄熱体(2)が冷却されると当該発熱体(1)またはヒートパイプ(1)の冷却状態を止めて当該蓄熱体(2)の吸熱機能を作用させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明によれば、発熱体またはヒートパイプの発熱機能や吸熱機能によって、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。更に、蓄熱体の発熱機能や吸熱機能によっても、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。つまり、発熱体またはヒートパイプと蓄熱体に温度差を設けることができるので、発熱体またはヒートパイプ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。
【００３５】
（ｂ）本発明によれば、蓄熱体が発熱機能や吸熱機能を有している間は、発熱体またはヒートパイプを停止した状態でも空気調和を図ることができる。つまり、本発明は、間欠的に運転することができるので、省エネルギー効果に優れる。
【００３６】
（ｃ）発熱体またはヒートパイプと蓄熱体を横方向または水平方向に向けた状態で、縦方向または上下方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けたものや、発熱体またはヒートパイプと蓄熱体を縦方向または上下方向に向けた状態で、横方向または水平方向に平行または実質的に平行になるよう並べて設けたものは、暖められた空気または冷やされた空気が乱流状に拡散した状態になる。つまり、本発明によれば、熱交換された空気の拡散性が良いので、短時間で自然対流による室内全体の空気調和を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳細に説明する。
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。
【００３８】
空気調和装置Ｋ１は、発熱または吸熱する発熱体であるヒートパイプ１と、蓄熱体である蓄熱体２と、ヒートパイプ１及び蓄熱体２を固定する固定装置である固定台３を備える。ヒートパイプ１と蓄熱体２は共に所要長さを有している。蓄熱体２は、ヒートパイプ１の熱エネルギーによって加熱されることで発熱機能を有するか、またはヒートパイプ１の熱エネルギーによって冷却されることで吸熱機能を有するものである。
【００３９】
空気調和装置Ｋ１は、ヒートパイプ１と蓄熱体２を横方向または略水平方向に向けた状態にし、床７側から天井９側まで縦方向または上下方向に、所要間隔をあけた状態で略平行になるよう複数本並べた構造を有する。ヒートパイプ１と蓄熱体２は、組み合わせて熱交換器を構成する。
【００４０】
空気調和装置Ｋ１は、熱交換器が、平面視において室内の壁面８と略直交する状態で室内に露出させて設置される。
【００４１】
図２及び図３を参照する。ヒートパイプ１は、所要径を有する円筒状の外管１０と、外管１０よりもやや長く小径の円筒状の内管１１とを備える二重管構造を有している。外管１０の両端には、内部を密閉するようキャップ１００が設けてある。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内に通してある。内管１１は、外管１０の内周面側の一部に寄せて設けてある。
【００４２】
外管１０と内管１１の間には揮発性の高い作動流体１２が入れてある。作動流体１２は常温で液体の状態を有する。作動流体１２は、ヒートパイプ１を横方向または水平方向に向けて内管を外管１０の下側に位置させたときに、この内管１１の略全体が浸かるくらいの量を入れてある。外管１０内の残りの部分は空間部（真空状態）である。内管１１内には熱供給手段（図示省略）によって熱が与えられた流体が流通する。
【００４３】
蓄熱体２は所要径を有する円筒状の管体２０を備えている。管体２０はケース部材である。管体２０の長さや直径等はヒートパイプ１の外管１０と略同じ外形状を有している。管体２０の両端には、内部を密閉するようキャップ２００が設けてある。
【００４４】
管体２０の内部には蓄熱性を有する蓄熱材料が充填してある。蓄熱材料は液体または固体が好適に使用される。本実施の形態では水を使用しているが、これは限定するものではない。蓄熱材料である水は管体２０の内部に実質的に空間部ができないよう充填してある。水の温度は、空気調和装置Ｋ１を運転していない状態で室温と略同じ値を示す。
【００４５】
蓄熱体には温度センサ（図示省略）が設けてある。温度センサは、蓄熱体２の温度が予め設定した温度以上になったことを感知したり、予め設定した温度以下になったことを感知するものである。温度センサは制御装置（図示省略）と電気的に接続してある。制御装置によってヒートパイプ１へ流体が供給されたり、供給が停止されたりする。
【００４６】
ヒートパイプ１の外管１０と内管１１を形成する材料は、特に限定するものではないが、例えば、アルミやステンレス等の熱伝導性、放熱性または吸熱性の良い金属、合成樹脂（合成繊維を含む）、カーボンファイバーが好適に使用される。
【００４７】
蓄熱体２の管体２０を形成する材料も、特に限定するものではないが、例えば、アルミやステンレス等の熱伝導性、放熱性または吸熱性の良い金属、合成樹脂（合成繊維を含む）、カーボンファイバーが好適に使用される。また、蓄熱材料は、蓄熱性を有するものであれば特に限定するものではない。
【００４８】
また、ヒートパイプ１や蓄熱体２は、例えば、外面を塗装したり、被覆（コーティング）したりしても良い。被覆は、例えば、アルマイト処理を施した材料等が好適に使用される。外面に設けるものは、熱伝導性、放熱性または吸熱性の良いものが好適である。
【００４９】
ヒートパイプ１と蓄熱体２は、共に横方向または水平方向に向けた状態にし、上下方向に所要空間または所要間隔をあけて交互に配置されるよう固定台３に取り付けてある。蓄熱体２は、ヒートパイプ１による熱エネルギーと熱交換（主として輻射（冷輻射を含む）による熱交換）できる間隔をおいて設けてある。
【００５０】
固定台３は、所要長さを有する固定体３０，３０と、各固定体３０と略同じ長さを有しており、固定体３０の外側に取り付けてヒートパイプ１と蓄熱体２の端部を隠すカバー体３１を備えている。各固定体３０には、ヒートパイプ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る。カバー体３１は、木ネジＭを固定体３０にねじ込んで取り付けてある。
【００５１】
ヒートパイプ１と蓄熱体２は、両端側を固定体３０の取着孔３００の間に架け渡して取り付けてある。ヒートパイプ１と蓄熱体２は、両端側の外周面上に輪状のシール部材３０１を設けて、取着孔３００との間が実質的に気密状態になるよう取り付けてある。
【００５２】
各固定体３０は、上部に突っ張り部３２を備えており、床７と天井９との間で突っ張った状態で設置してある。なお、図１において固定台３は一点鎖線で示している。固定台３を形成する材料は、木材が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、合成木材、カーボンファイバー、金属、合成樹脂等を使用しても良い。
【００５３】
固定台３の最下部に取り付けてあるヒートパイプ１の内管１１には、供給管６０が接続してある。供給管６０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。図１で供給管６０は内管１１の左端に接続してある。また、固定台３の最上部に取り付けてあるヒートパイプ１の内管１１には、流体を排出する排出管６１が接続してある。図１で排出管６１は内管１１の左端に接続してある。
【００５４】
また、上記以外の内管１１には接続管４が接続してある。接続管４は、供給管６０から送られた流体が複数のヒートパイプ１内を順次流通して排出管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てある。なお、供給管６０、排出管６１、接続管４を形成する材料は、アルミやステンレス等の金属が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、ゴム、合成樹脂、カーボンファイバー等を使用しても良い。
【００５５】
熱交換器の下部には、両端側を固定体３０，３０の間に架け渡して凝縮水受け部５が取り付けてある。凝縮水受け部５は、冷房運転時にヒートパイプ１や蓄熱体２に結露し、垂れ落ちた凝縮水を受けるものである。凝縮水受け部５は壁部を有する皿形状を有している。凝縮水受け部５は一方の固定体３０側にやや傾けて取り付けてあり、低く設定された側には排出用のドレン部（符号省略）が設けてある。
【００５６】
ドレン部にはドレン管６２が接続してある。なお、図１において凝縮水受け部５は一点鎖線で示している。凝縮水受け部５やドレン管６２を形成する材料は、アルミやステンレス等の金属が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、木材、合成木材、ゴム、合成樹脂、カーボンファイバー等を使用しても良い。
【００５７】
空気調和装置Ｋ１は、ヒートパイプ１、蓄熱体２、固定台３、接続管４、凝縮水受け部５、供給管６０、排出管６１、ドレン管６２、熱供給手段、ポンプ等の送り手段（図示両略）等の部品や装置から構成されている。空気調和装置Ｋ１は、これらの部品や装置を組み立てて構成される。また、空気調和装置Ｋ１は、これらの部品や装置単位で分解可能である。
【００５８】
（作  用）
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。
【００５９】
空気調和装置Ｋ１は、暖かい流体をヒートパイプ１の内管１１内に流すことにより暖房装置となる。内管１１内に流される流体の温度は、空気調和装置Ｋ１とは別に設けられた熱供給手段により設定される。この流体の温度は、特に限定するものではないが、例えば２５〜４５℃の範囲内で設定されたものが好適に使用される。なお、流体の温度は、空気調和装置Ｋ１を使用する目的によって変わる。熱い流体を流しても良い。流体は例えば湯が好適に使用される。
【００６０】
暖かい流体は、ポンプ等によって供給管６０を介して下部のヒートパイプ１に送られ、順次接続管４を流れて上部のヒートパイプ１、排出管６１から排出される。熱供給手段及び送り手段は、暖房時も冷房時も同じものが使用される。熱供給手段及び送り手段は公知手段のものを使用したので説明は省略する。
【００６１】
内管１１内に暖かい流体を流すことにより、作動流体１２が内管１１外面と熱交換されて暖められる。作動流体１２は揮発性が高く沸点が低い物質を使用しているので、暖められることで液体から気体へと状態変化する。そして、気体となった作動流体が外管１０内の空間部に充満する。
【００６２】
作動流体が気体になることにより外管１０全体が加熱されて暖められる。こうして外管１０外面が発熱作用を有するようになり、外管１０の周りの空気や近くの物体（例えば、床、壁、天井、人、蓄熱体２等）が熱交換されて暖められる。なお、図４ないし図６で示す白抜きの矢印及び二点鎖線は、ヒートパイプ１や蓄熱体２の輻射状態を表している。
【００６３】
このように周りの空気や近くの物体を熱交換により暖めることによって、作動流体は熱が奪われて温度が下がり、気体から液体の状態に戻る。液体に戻った作動流体１２は再び内管１１によって暖められて気体となる。作動流体１２はこのサイクルを繰り返す。
【００６４】
作動流体１２が上記サイクルを繰り返すことにより、ヒートパイプ１は発熱し続け、周りの空気や近くの物体を暖め続ける。ヒートパイプ１は外管１０が円筒状を有するので、熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【００６５】
ヒートパイプ１によって暖められた空気は、膨張することにより軽くなるので上昇する。なお、図４ないし図６で示す実線の矢印は、周りの空気の流れを表している。このとき蓄熱体２の温度はヒートパイプ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の外周面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。こうして暖められた空気は、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（図４参照）。
【００６６】
ヒートパイプ１による輻射や、暖められた空気によって加熱されることにより、蓄熱体２は熱交換されて次第に暖められる。
【００６７】
蓄熱体２が暖められると、ヒートパイプ１との温度差が小さくなるので、周りの空気は従来の空気調和装置と同じように熱交換器の外周面に沿いながら層流状に上昇し、拡散性に乏しい状態になる（図５参照）。また、このためヒートパイプ１から蓄熱体２への熱交換性も低下する。
【００６８】
そして、蓄熱体２の温度が予め設定した温度以上になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されてヒートパイプ１の内管１１への流体の供給が停止される。これによりヒートパイプ１は作動流体１２によるサイクルが止まり、ヒートパイプ１は次第に温度が下がる。
【００６９】
ヒートパイプ１の内管１１への流体の供給を停止した場合でも、蓄熱体２はヒートパイプ１によって暖められているので、蓄熱体２には熱エネルギーが蓄えられている。従って、蓄熱体２の発熱機能が作用し、引き続き周りの空気や近くの物体は管体２０によって熱交換されて暖められる。蓄熱体２は管体２０が円筒状を有するので、熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【００７０】
蓄熱体２によって暖められた空気は上昇する。このとき上方にヒートパイプ１が配置してあり、ヒートパイプ１の温度が下がっていれば、蓄熱体２によって暖められた空気はヒートパイプ１の外周面の周りの空気と温度差のある状態で混じり合う。また、ヒートパイプ１が上昇する空気の障害物にもなる。従って、この場合も蓄熱体２によって暖められた空気は、ヒートパイプ１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（図６参照）。
【００７１】
蓄熱体２によって周りの空気や近くの物体が暖められることにより、蓄熱体２は次第に温度が下がる。そうして蓄熱体２の温度が予め設定した温度以下になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて再びヒートパイプ１の内管１１に暖かい流体が供給される。これによりまたヒートパイプ１によって周りの空気や近くの物体が暖められる。空気調和装置Ｋ１は、このようにヒートパイプ１の内管１１に流体を供給したり停止したりして間欠的に運転される。
【００７２】
図７ないし図９は、図１に示す空気調和装置を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、熱の冷輻射状態を時系列的に示した側面視説明図である。
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。
【００７３】
空気調和装置Ｋ１は、冷たい流体をヒートパイプ１の内管１１内に流すことにより冷房装置となる。内管１１内に流される流体の温度は、空気調和装置Ｋ１とは別に設けられた熱供給手段により設定される。この流体の温度は、特に限定するものではないが、例えば、７〜２０℃に設定されたものが好適に使用される。なお、流体の温度は、空気調和装置Ｋ１を使用する目的によって変わる。流体は例えば水が好適に使用される。
【００７４】
冷たい流体は、ポンプ等によって供給管６０を介して下部のヒートパイプ１に送られ、順次接続管４を流れて上部のヒートパイプ１、排出管６１から排出される。
【００７５】
内管１１内に冷たい流体を流すことにより、作動流体１２及び外管１０全体が熱交換されて冷やされる。こうして外管１０外面が吸熱作用を有するようになり、外管１０の周りの空気や近くの物体（例えば、床、壁、天井、人、蓄熱体２等）が熱交換されて冷やされる。なお、図７ないし図９で示す白抜きの矢印及び二点鎖線は、ヒートパイプ１や蓄熱体２の冷輻射状態を表している。ヒートパイプ１は外管１０が円筒状を有するので、(冷)熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【００７６】
ヒートパイプ１によって冷やされた空気は、収縮することにより重くなるので下降する。なお、図７ないし図９で示す実線の矢印は、周りの空気の流れを表している。このとき蓄熱体２の温度はヒートパイプ１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の外周面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。こうして冷やされた空気は、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（図７参照）。
【００７７】
ヒートパイプ１による冷輻射や、冷やされた空気によって吸熱されることにより、蓄熱体２は熱交換されて次第に冷やされる。
【００７８】
蓄熱体２が冷やされると、ヒートパイプ１との温度差が小さくなるので、周りの空気は従来の空気調和装置と同じように熱交換器の外周面に沿いながら層流状に下降し、拡散性に乏しい状態になる（図８参照）。また、このためヒートパイプ１から蓄熱体２への熱交換性も低下する。
【００７９】
そして、蓄熱体２の温度が予め設定した温度以下になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されてヒートパイプ１の内管１１への流体の供給が停止される。これによりヒートパイプ１は次第に温度が上がる。
【００８０】
ヒートパイプ１の内管１１への流体の供給を停止した場合でも、蓄熱体２はヒートパイプ１によって冷やされているので、蓄熱体２には熱エネルギーが蓄えられている。従って、蓄熱体２の吸熱機能が作用し、引き続き周りの空気や近くの物体は管体２０によって熱交換されて冷やされる。蓄熱体２は管体２０が円筒状を有するので、(冷)熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【００８１】
蓄熱体２によって冷やされた空気は下降する。このとき下方にヒートパイプ１が配置してあり、ヒートパイプ１の温度が上がっていれば、蓄熱体２によって冷やされた空気はヒートパイプ１の外周面の周りの空気と温度差のある状態で混じり合う。また、ヒートパイプ１が下降する空気の障害物にもなる。従って、この場合も蓄熱体２によって冷やされた空気は、ヒートパイプ１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（図９参照）。
【００８２】
蓄熱体２によって周りの空気や近くの物体が冷やされることにより、蓄熱体２は次第に温度が上がる。そうして蓄熱体２の温度が予め設定した温度以上になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて再びヒートパイプ１の内管１１に冷たい流体が供給される。これによりまたヒートパイプ１によって周りの空気や近くの物体が冷やされる。空気調和装置Ｋ１は、このようにヒートパイプ１の内管１１に流体を供給したり停止したりして間欠的に運転される。
【００８３】
このように空気調和装置Ｋ１を冷房装置として使用した場合では、ヒートパイプ１が冷やされることで、この外周面に空気中の水蒸気が凝結して凝縮水が生成されることがある。いわゆる結露である。凝縮水は、ヒートパイプ１や蓄熱体２の外周面を伝って下方に垂れ落ち、周りに飛び散りにくい状態で、最終的に凝縮水受け部５で回収される。凝縮水受け部５に回収された凝縮水は、ドレン部を介してドレン管６２より排出される。
【００８４】
凝縮水は、ヒートパイプ１によって冷やされているので熱エネルギーを備えている。そのため凝縮水が垂れ落ちることによっても蓄熱体２を冷やすことができる。つまり、凝縮水による熱エネルギーも無駄なく有効に使用できる。
【００８５】
空気調和装置Ｋ１によれば、暖房時も冷房時においても熱交換された空気がヒートパイプ１や蓄熱体２の横方向に拡がり、乱流状に拡散した状態になるので、従来の空気調和装置よりも短時間で自然対流による室内全体の空気調和を図ることができる。
【００８６】
空気調和装置Ｋ１によれば、ヒートパイプ１と蓄熱体２が交互に配置してあり、これらに温度差を設けることができるので、ヒートパイプ１の熱エネルギーによって、周りの空気や近くの物体を暖めたり冷やしたりしながら、蓄熱体２を加熱したり冷却したりできる。これによりヒートパイプ１の運転を停止した場合でも、蓄熱体２により発熱機能や吸熱機能を作用させることができる。つまり、空気調和装置Ｋ１はヒートパイプ１を間欠的に運転しながら空気調和ができるので省エネルギー効果が高い。
【００８７】
空気調和装置Ｋ１によれば、ヒートパイプ１の熱エネルギーを放射方向に輻射（冷輻射を含む）した場合でも、ヒートパイプ１と温度差を設けることができるよう蓄熱体２が交互に配置してあるので、熱交換されない部分が実質的につくられないようにできる。従って、空気調和装置Ｋ１は、熱エネルギーを無駄に消費する部分を少なくすることができ、熱交換性が高い。
【００８８】
空気調和装置Ｋ１は、ヒートパイプ１、蓄熱体２、固定台３、接続管４、凝縮水受け部５、供給管６０、排出管６１、ドレン管６２、熱供給手段、送り手段等の部品や装置から構成されており、部品や装置単位で組み立て及び分解可能なので、例えば、トラック等への積み卸し、現場への搬入及び取り扱いがし易い。また、破損や故障の際も、その部品や装置だけを交換して修理することができる。
【００８９】
空気調和装置Ｋ１は、熱交換器が室内に露出して設置されるので、ヒートパイプ１や蓄熱体２が備える熱エネルギーが直接室内空間に発散される。また、熱交換器が室内に露出しているので、運転開始から熱交換器の表面が暖かくまたは冷たくなるまでの立ち上がりが早い。
【００９０】
空気調和装置Ｋ１は、運転しない場合でも、室温が高くなると蓄熱体２が熱エネルギーを吸熱して、室温が低くなると蓄熱体２が熱エネルギーを放熱する作用を有する。これにより空気調和装置Ｋ１を設置した室内空間は、室外より温度変化の少ない状態にすることができる。つまり、運転しない場合でも、室内空間の恒温性を高めることができる。
【００９１】
なお、本実施の形態で示す空気調和装置Ｋ１では、最上部と最下部にヒートパイプを配置してなる熱交換器を示したが、これは限定するものではなく、最上部と最下部には蓄熱体を配置しても良い。また、最上部にヒートパイプを配置し、最下部に蓄熱体を配置しても良い。更には最上部に蓄熱体を配置し、最下部にヒートパイプを配置しても良い。
【００９２】
図１０は本発明に係る空気調和装置の他の実施の形態を示す使用状態説明図、
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。
【００９３】
空気調和装置Ｋ２は、冷熱体１ａと蓄熱体２ａを床７側から天井９側まで縦方向または上下方向に向けた状態にし、横方向または水平方向に、所要間隔を設けた状態で略平行になるよう複数本並べた構造を有する。冷熱体１ａと蓄熱体２ａは熱交換器を構成する。
【００９４】
空気調和装置Ｋ２は、熱交換器が、平面視において室内の壁面８と略直交する状態で室内に露出させて設置される。
【００９５】
冷熱体１ａは、所要径を有する円筒状の管体１０ａを有している。管体１０ａの両端には、内部を密閉するようキャップ１００ａが設けてある。各キャップ１００ａには、管体１０ａ内部と連通するよう短管１０１ａが気密状態で貫通して外方に突出するよう設けてある。短管１０１ａはキャップ１００ａの略中心部に設けてある。
【００９６】
管体１０ａの内部には流路形性部材１１ａが設けてある。流路形性部材１１ａは、管体１０ａと略同じ長さを有しており、角部が管体１０ａの内周面と当たる四角柱形状に形成してある。流路形性部材１１ａの両端面には、流体の移動方向を案内する流路部１１１ａが形成してある。流路部１１１ａは、流路形性部材１１ａの端面に凹部または溝部を設けて形成してある。流路部１１１ａは、流路形性部材１１ａの各側壁１１２ａと管体１０ａの内周面との間で形成される流路１２ａと、短管１０１ａ内部とが連通できるように形成してある。また、流路形性部材１１ａの各側壁１１２ａには、流通抵抗部１１０ａが長さ方向に所要間隔をおいて複数形成してある。流通抵抗部１１０ａは側壁１１２ａから凸部を設けて形成してある。流路形性部材１１ａを形成する材料は、例えば、発泡ポリスチレン等の断熱性を有するものが好適に使用される。
【００９７】
冷熱体１ａの管体１０ａを形成する材料は、例えば、アルミやステンレス等の熱伝導性、放熱性または吸熱性の良い金属、合成樹脂（合成繊維を含む）、カーボンファイバーが好適に使用される。また、冷熱体１ａは、例えば、外面を塗装したり、被覆（コーティング）したりしても良い。被覆は、例えば、アルマイト処理を施した材料等が好適に使用される。外面に設けるものは、熱伝導性、放熱性または吸熱性の良いものが好適である。
【００９８】
冷熱体１ａと蓄熱体２ａは固定台３ａに取り付けてある。固定台３ａは、固定体３０ａ，３０ａと、固定体３０ａと固定体３０ａ間に架け渡してある架設体３１ａ，３１ｂを備えている。架設体３１ａは床側に架設してあり、架設体３１ｂは天井側に架設してある。架設体３１ａと架設体３１ｂには、冷熱体１ａを取り付けるときに短管１０１ａを貫通させるための貫通孔（符号省略）が所要間隔で設けてある。
【００９９】
冷熱体１ａと蓄熱体２ａは、架設体３１ａと架設体３１ｂの間に、長さ方向を共に縦方向または上下方向に向けた状態にし、横方向または水平方向に所要間隔をあけて交互に配置されるよう取り付けてある。冷熱体１ａは短管１０１ａを架設体３１ａと架設体３１ｂの貫通孔に貫通させて取り付けてある。蓄熱体２ａは、冷熱体１ａによる熱エネルギーと熱交換（主として輻射（冷輻射を含む）による熱交換）できる間隔をおいて設けてある。
【０１００】
各固定体３０ａは、上部に突っ張り部３２ａを備えており、床７と天井９との間で突っ張った状態で設置してある。なお、固定台３ａを形成する材料は、木材が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、合成木材、金属、合成樹脂、カーボンファイバー等を使用しても良い。
【０１０１】
図１０において固定台３ａの左部に取り付けてある冷熱体１ａの下部の短管１０１ａには、熱供給手段によって熱が与えられた流体を供給する供給管６０ａが接続してある。また、図１０において固定台３の左部に取り付けてある冷熱体１ａの下部の短管１０１ａには、流体を排出する排出管６１ａが接続してある。
【０１０２】
また、上記以外の短管１０１ａには接続管４ａが接続してある。接続管４ａは、供給管６０ａから送られた流体が複数の冷熱体１ａ内を順次流通して排出管６１ａ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てある。なお、供給管６０ａ、排出管６１ａ、接続管４ａを形成する材料は、アルミやステンレス等の金属が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、ゴム、合成樹脂、カーボンファイバー等を使用しても良い。
【０１０３】
熱交換器の下部には、両端側を固定体３０ａ，３０ａの間に架け渡して凝縮水受け部５ａが取り付けてある。凝縮水受け部５ａは、冷房運転時に冷熱体１ａや蓄熱体２ａに結露し、垂れ落ちた凝縮水を受けるものである。凝縮水受け部５ａは壁部を有する皿形状を有している。凝縮水受け部５ａは一方の固定体３０ａ側にやや傾けて取り付けてあり、低く設定された側には排出用のドレン部（符号省略）が設けてある。
【０１０４】
ドレン部にはドレン管６２ａが接続してある。なお、凝縮水受け部５ａやドレン管６２ａを形成する材料は、アルミやステンレス等の金属が好適に使用される。しかし、これは限定するものではなく、例えば、木材、合成木材、ゴム、合成樹脂、カーボンファイバー等を使用しても良い。
【０１０５】
空気調和装置Ｋ２は、冷熱体１ａ、蓄熱体２ａ、固定台３ａ、接続管４ａ、凝縮水受け部５ａ、供給管６０ａ、排出管６１ａ、ドレン管６２ａ、熱供給手段、ポンプ等の送り手段等の部品や装置から構成されている。空気調和装置Ｋ１は、これらの部品や装置を組み立てて構成される。また、空気調和装置Ｋ２は、これらの部品や装置単位で分解可能である。
（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。
【０１０６】
空気調和装置Ｋ２は、暖かい流体を冷熱体１ａに流すことにより暖房装置となる。冷熱体１ａに流される流体の温度は、空気調和装置Ｋ２とは別に設けられた熱供給手段により設定される。この流体の温度は、特に限定するものではないが、例えば２５〜４５℃の範囲内で設定されたものが好適に使用される。なお、流体の温度は、空気調和装置Ｋ２を使用する目的によって変わる。熱い流体を流しても良い。流体は例えば湯が好適に使用される。
【０１０７】
暖かい流体は、ポンプ等によって供給管６０ａを介して左部の冷熱体１ａに送られ、順次接続管４ａを流れて右部の冷熱体１ａ、排出管６１ａから排出される。熱供給手段及び送り手段は、暖房時も冷房時も同じものが使用される。熱供給手段及び送り手段は公知手段のものを使用したので説明は省略する。
【０１０８】
冷熱体１ａに送られた流体は、短管１０１ａを介して管体１０ａ内部に入り、流路形性部材１１ａの端面に形成された流路部１１１ａを通って、流路形性部材１１ａの各側壁１１２ａと管体１０ａの内周面との間の流路１２ａに流れ込む。このように冷熱体１ａ内に暖かい流体を流すことにより、管体１０ａ全体が熱交換されて暖められる。
【０１０９】
また、冷熱体１ａの流路１２ａには、流路形性部材１１ａの側壁１１２ａに流通抵抗部１１０ａが設けてあるので、流体は流通抵抗部１１０ａに当たることで層流状態から乱流状態になるよう流れが変わる。これにより管体１０ａへの熱エネルギーの移動がよりし易くなる。
【０１１０】
こうして管体１０ａ外面が発熱作用を有するようになり、管体１０ａの周りの空気や近くの物体（例えば、床、壁、天井、人、蓄熱体２ａ等）が熱交換されて暖められる。なお、図１３ないし図１５で示す白抜きの矢印及び二点鎖線は、冷熱体１ａや蓄熱体２ａの輻射状態を表している。
【０１１１】
このように冷熱体１ａは流体が流されることによって管体１０ａから熱を発散し続け、周りの空気や近くの物体を暖め続ける。冷熱体１ａは管体１０ａが円筒状を有するので、熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【０１１２】
冷熱体１ａによって暖められた空気は、膨張することにより軽くなるので冷熱体１ａに沿って上昇する。なお、図１３ないし図１５で示す実線の矢印は、周りの空気の流れを表している（図は平面視であるため上昇している状態はわからない）。このとき蓄熱体２ａの温度は冷熱体１ａより低い。従って、暖められた空気が冷熱体１ａに沿って上昇することにより、蓄熱体２ａの周りの空気は冷熱体１ａ側に引き寄せられ、更に蓄熱体２ａの周りには別の空気が流れ込む。こうして熱交換器の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる（図１３参照）。
【０１１３】
冷熱体１ａによる輻射や、暖められた空気によって加熱されることにより、蓄熱体２ａは熱交換されて次第に暖められる。
【０１１４】
蓄熱体２ａが暖められると、冷熱体１ａとの温度差が小さくなるので、蓄熱体２ａの周りの空気は蓄熱体２ａに沿って上昇し、拡散性に乏しい状態になる（図１４参照）。また、このため冷熱体１ａから蓄熱体２ａへの熱交換性も低下する。
【０１１５】
そして、蓄熱体２ａの温度が予め設定した温度以上になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて冷熱体１ａへの流体の供給が停止される。これにより冷熱体１ａは次第に温度が下がる。
【０１１６】
冷熱体１ａへの流体の供給を停止した場合でも、蓄熱体２ａは冷熱体１ａによって暖められているので、蓄熱体２ａには熱エネルギーが蓄えられている。従って、蓄熱体２ａの発熱機能が作用し、引き続き周りの空気や近くの物体は管体２０ａによって熱交換されて暖められる。蓄熱体２ａは管体２０ａが円筒状を有するので、熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【０１１７】
蓄熱体２ａによって暖められた空気は上昇する。このとき冷熱体１ａの温度が下がっていれば、暖められた空気が蓄熱体２ａに沿って上昇することにより、冷熱体１ａの周りの空気は蓄熱体２ａ側に引き寄せられ、更に冷熱体１ａの周りには別の空気が流れ込む。こうして熱交換器の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる（図１５参照）。
【０１１８】
蓄熱体２ａによって周りの空気や近くの物体が暖められることにより、蓄熱体２ａは次第に温度が下がる。そうして蓄熱体２ａの温度が予め設定した温度以下になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて再び冷熱体１ａに暖かい流体が供給される。これによりまた冷熱体１ａによって周りの空気や近くの物体が暖められる。空気調和装置Ｋ２は、このように冷熱体１ａに流体を供給したり停止したりして間欠的に運転される。
【０１１９】
次に、既に示した図１３ないし図１５を参照して、空気調和装置Ｋ２を冷房装置として使用したときの作用を説明する。
【０１２０】
空気調和装置Ｋ２は、冷たい流体を冷熱体１ａ内に流すことにより冷房装置となる。流体の温度は、空気調和装置Ｋ２とは別に設けられた熱供給手段により設定される。この流体の温度は、特に限定するものではないが、例えば、７〜２０℃に設定されたものが好適に使用される。なお、流体の温度は、空気調和装置Ｋ２を使用する目的によって変わる。流体は例えば水が好適に使用される。
【０１２１】
冷たい流体は、ポンプ等によって供給管６０ａを介して左部の冷熱体１ａに送られ、順次接続管４ａを流れて右部の冷熱体１ａ、排出管６１ａから排出される。
【０１２２】
冷熱体１ａ内に冷たい流体を流すことにより、管体１０ａが熱交換されて冷やされる。これにより管体１０ａ外面が吸熱作用を有するようになり、管体１０ａの周りの空気や近くの物体（例えば、床、壁、天井、人、蓄熱体２ａ等）が熱交換されて冷やされる。なお、図１３ないし図１５で示す白抜きの矢印及び二点鎖線は、冷熱体１ａや蓄熱体２ａの冷輻射状態を表している。冷熱体１ａは管体１０ａが円筒状を有するので、(冷)熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【０１２３】
冷熱体１ａによって冷やされた空気は、収縮することにより重くなるので下降する。なお、図１３ないし図１５で示す実線の矢印は、周りの空気の流れを表している。このとき蓄熱体２ａの温度は冷熱体１ａより高い。従って、冷やされた空気が冷熱体１ａに沿って下降することにより、蓄熱体２ａの周りの空気は冷熱体１ａ側に引き寄せられ、更に蓄熱体２ａの周りには別の空気が流れ込む。こうして熱交換器の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる（図１３参照）。
【０１２４】
冷熱体１ａによる冷輻射や、冷やされた空気によって吸熱されることにより、蓄熱体２ａは熱交換されて次第に冷やされる。
【０１２５】
蓄熱体２ａが冷やされると、冷熱体１ａとの温度差が小さくなるので、周りの空気は蓄熱体２ａに沿って下降し、拡散性に乏しい状態になる（図１４参照）。また、このため冷熱体１ａから蓄熱体２ａへの熱交換性も低下する。
【０１２６】
そして、蓄熱体２ａの温度が予め設定した温度以下になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて冷熱体１ａへの流体の供給が停止される。これにより冷熱体１ａは次第に温度が上がる。
【０１２７】
冷熱体１ａへの流体の供給を停止した場合でも、蓄熱体２ａは冷熱体１ａによって冷やされているので、蓄熱体２ａには熱エネルギーが蓄えられている。従って、蓄熱体２ａの吸熱機能が作用し、引き続き周りの空気や近くの物体は管体２０ａによって熱交換されて冷やされる。蓄熱体２ａは管体２０ａが円筒状を有するので、(冷)熱エネルギーは外周面の全体から放射方向に輻射されている。
【０１２８】
蓄熱体２ａによって冷やされた空気は下降する。このとき冷熱体１ａの温度が上がっていれば、冷やされた空気が蓄熱体２ａに沿って上昇することにより、冷熱体１ａの周りの空気は蓄熱体２ａ側に引き寄せられ、更に冷熱体１ａの周りには別の空気が流れ込む。こうして熱交換器の周りの空気は、乱流状に拡散した状態になる（図１５参照）。
【０１２９】
蓄熱体２ａによって周りの空気や近くの物体が冷やされることにより、蓄熱体２ａは次第に温度が上がる。そうして蓄熱体２ａの温度が予め設定した温度以上になると温度センサがその状態を感知し、制御装置により制御されて再び冷熱体１ａに冷たい流体が供給される。これによりまた冷熱体１ａによって周りの空気や近くの物体が冷やされる。空気調和装置Ｋ２は、このように冷熱体１ａに流体を供給したり停止したりして間欠的に運転される。
【０１３０】
このように空気調和装置Ｋ２を冷房装置として使用した場合では、冷熱体１ａが冷やされることで、この外周面に空気中の水蒸気が凝結して凝縮水が生成されることがある。いわゆる結露である。凝縮水は、冷熱体１ａの外周面を伝って下方に垂れ落ち、凝縮水受け部５ａで回収される。凝縮水受け部５に回収された凝縮水は、ドレン部を介してドレン管６２ａより排出される。
【０１３１】
なお、本実施の形態で示す空気調和装置Ｋ２では、左部と右部に冷熱体を配置してなる熱交換器を示したが、これは限定するものではなく、左部と右部には蓄熱体を配置しても良い。また、左部に冷熱体を配置し、右部に蓄熱体を配置しても良い。更には左部に蓄熱体を配置し、右部に冷熱体を配置しても良い。
【０１３２】
上記実施の形態で示す空気調和装置Ｋ１，Ｋ２は、供給管から送られた流体が複数のヒートパイプまたは冷熱体に直列的に流れるよう接続管を配管したものを示したが、これは限定するものではない。例えば、分岐管を設けて複数のヒートパイプまたは冷熱体に一斉に流体が供給されるように並列的に配管しても良い。
【０１３３】
また、ヒートパイプや冷熱体の外面には、周りの空気の流れ（対流）を変えて乱流状態が発生できるようにする乱流発生手段を設けることもできる。乱流発生手段としては、例えば、外面から突出した凸部等が好適に使用される。乱流発生手段を設けた場合では、空気への熱エネルギーの移動がよりし易くなる。
【０１３４】
上記実施の形態で示す熱交換器は、ヒートパイプと蓄熱体を交互に設けたものや、冷熱体と蓄熱体を交互に設けたものを挙げたが、これは限定するものではなく、熱交換器は、例えば、ヒートパイプや冷熱体との間に複数本の蓄熱体を設けて構成することもできる。
【０１３５】
上記実施の形態で示すヒートパイプ、冷熱体及び蓄熱体は、外形状が円筒状を有するものを使用したが、ヒートパイプ、冷熱体、蓄熱体の外形状は特に限定するものではない。周りの空気や物体と熱交換できれば、例えば、角筒状（三角筒状、四角筒状、五角筒状等）、楕円管状、星形状等が好適に使用される。
【０１３６】
本実施の形態で空気調和装置Ｋ１，Ｋ２は、平面視において室内の壁面と略直交する状態で設置したが、これは限定するものではなく、例えば、壁面に沿うように設けても良い。また、壁のない場所に設けても良く、例えば、間仕切りのように使用することもできる。
【０１３７】
本実施の形態では流体を供給したり停止したりする手段を構成するものとして温度センサを挙げたが、これは限定するものではなく、例えば、タイマー等を設けて所定時間が経過することにより上記制御ができるようにしても良い。
【０１３８】
空気調和装置は複数台設置することもできる。複数台設置した場合では、熱供給手段やポンプ等の送り手段は共有しても良い。これらを共有した場合では、流路を所要箇所から分岐させることによってそれぞれの空気調和装置に流体が送られるようにしても良い。流体は流路に流量調整弁を設けることで流量が調整できる。流量を調整することで発熱体またはヒートパイプの温度を調節することもできる。
【０１３９】
上記実施の形態で流体は水や湯を使用したが、これは限定するものではなく、例えば、ヒートポンプに用いられるようなアンモニア、炭化水素、二酸化炭素等の媒体を使用しても良い。
【０１４０】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】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である。
【図２】熱交換器の端部側を示す拡大断面説明図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】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り、運転開始時の状態を示している。
【図５】図４に示す状態から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】図５に示す状態から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７】図１に示す空気調和装置を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側面視説明図であり、運転開始時の状態を示している。
【図８】図７に示す状態から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】図８に示す状態から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。
【図１０】本発明に係る空気調和装置の他の実施の形態を示す使用状態説明図である。
【図１１】冷熱体の縦断面図。
【図１２】図１１に示すＢ−Ｂ断面図。
【図１３】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り、運転開始時の状態を示している。
【図１４】図１３に示す状態から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】図１４に示す状態から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１６】従来の空気調和装置を示す使用状態説明図である。
【図１７】図１６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対流状態を示している。
【図１８】図１６に示す空気調和装置を冷房装置として使用したときの周囲の空気の対流状態を示している。
【符号の説明】
【０１４２】
Ｈ  ヒートパイプ
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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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