(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上を流れる河川水流又は地下を流れる地下水流の下方に位置する地下空間の内部の温度を制御する地下空間温度制御方法であって、
前記水流の所定の給水位置から、該水流を形成する水の一部を直接又は間接的な冷媒として前記地下空間内に供給し、該水の冷熱を該地下空間に伝熱するための供給管と、前記地下空間の内部に前記冷熱を伝熱した前記冷媒を、前記給水位置とは異なる前記水流の所定の揚水位置に戻す揚水管とを設けると共に、前記供給管の途中に、前記地下水流から前記地下空間へ向かう水流を発生させる水流発生手段を設け、
前記水流発生手段を所定時間だけ作動させることにより、前記所定の給水位置から前記地下空間を通って前記所定の揚水位置に至る流れを生じさせるサイホン効果をトリガした後、前記水流発生手段の作動を停止させる、
ことを特徴とする地下空間温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空間の温度環境を快適にするための空調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、都市空間において、大深度地下空間の利用が進められている。このような地下空間は、地下空間内に居住する人の体温と、これらの人の活動に起因して発生する熱とによって昇温するだけでなく、地熱を受けて昇温する。人の活動に起因する熱の源として、発電機、電気を使った空調、照明機器、ＯＡ機器等が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
地下空間内の生活環境を快適にするために、昇温した地下空間を空調等の設備を用いて冷房する場合、地下空間からの廃熱を直接都市圏の大気に放出すると、都市部の空間が局所的に過熱され、放熱されにくくなるヒートアイランド現象が問題となり、地上の熱環境が悪化する。このように、熱処理問題は地下空間の環境問題の一つともなっている。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地下空間を効果的に冷却し、且つ、廃熱を大気中に放出しないことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記問題を解決するため、本発明は、地上を流れる河川水流又は地下を流れる地下水流の下方に位置する地下空間の内部の温度を制御する地下空間温度制御方法であって、前記水流の所定の給水位置から、該水流を形成する水の一部を直接又は間接的な冷媒として前記地下空間内に供給し、該水の冷熱を該地下空間に伝熱するための供給管と、前記地下空間の内部に前記冷熱を伝熱した前記冷媒を、前記給水位置とは異なる前記水流の所定の揚水位置に戻す揚水管とを設けると共に、前記供給管の途中に、前記地下水流から前記地下空間へ向かう水流を発生させる水流発生手段を設け、前記水流発生手段を所定時間だけ作動させることにより、前記所定の給水位置から前記地下空間を通って前記所定の揚水位置に至る流れを生じさせた後、前記水流発生手段の作動を停止させることを特徴とする地下空間温度制御方法とした。
【０００５】
本発明によれば、地上よりも熱が蓄積され易い前記地下空間を、冷却媒体である前記地下水により効果的に冷却することが可能である。また、前記水流発生手段を初期的に動作させることによって、サイホン効果により、前記供給管及び前記揚水管を、流れを有する前記冷媒で満たし、前記水流発生手段に要する低い消費エネルギーで、高い冷却効果を得ることが可能である。さらに、前記地下空間の熱は、地上ではなく前記地下水流に放出されるため、都市空間のヒートアイランド現象を防止する設備と言える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としての地下室冷房設備の構成について図１を参照しつつ説明する。図１は、地下室冷房設備の断面を示した概念図である。
【０００９】
＝＝＝地下室冷房設備の構成＝＝＝
地表下に地下水流としての下水道１があり、下水道１の下方に地下空間としての地下室３が建設されている。地下室３と地上とは、不図示のエレベータ、階段等で連結されている。地下室３の天井には、室内の空気を冷却するための熱交換器５ａが配設されている。
【００１０】
熱交換器５ａは、例えば、積層した金属板及びその内部に周期的に折れ曲がって配置された連続した金属管から成っている。この金属管の一端と下水道１の底部７とが、冷媒としての下水を熱交換器５ａに供給するための供給管９により連結されており、上記の金属管の他端と下水道１の底部１１とが、熱交換器５ａから下水を戻すための揚水管１３により連結されている。下水は、供給管９の接続された底部７の位置から揚水管１３の接続された底部１１の位置へ向かう方向に、所定の速度で流れている。また、供給管９は断熱性材料で形成されるか又は被覆されている。
【００１１】
供給管９の接続された底部７及び揚水管１３の接続された底部１１の直下にはそれぞれ下水の流量を制御するためのシャッターバルブ１５、１７が嵌設されており、供給管９のシャッターバルブ１５と地下室３との間に位置する部位には、下水を熱交換器５ａに引き込むトリガ水流を発生させる水流発生手段としての水流発生ポンプ１９が組込まれている。シャッターバルブ１５、１７の流量制御は、不図示のシャッターバルブコントローラで行われる。
【００１２】
熱交換器５ａには、内部の下水による蓄積物を外部へ排出するための蓄積物排出管２１が、蓄積物排出槽２５を介して接続され、蓄積物排出管２１の他端は地上に連結されている。蓄積物排出管２１の、熱交換器５ａと蓄積物排出管２１との連結部の直下流に位置する部位には、蓄積物排出バルブ２３が嵌設されており、蓄積物排出槽２５の下流且つ地下室３の外部に位置する部位には、蓄積物排出ポンプ２７が組込まれている。
【００１３】
＝＝＝地下室冷房設備の機能＝＝＝
供給管９、熱交換器５ａ及び揚水管１３は下水で満たされている。水流発生ポンプ１９により所定時間だけ下水を供給管９から熱交換器５ａに流せば（トリガ水流）、サイホン効果により下水道１の下水の流れを、供給管９、熱交換器５ａ及び揚水管１３に一部、導くことができる。
【００１４】
先ず、地下室３内の空気の温度が、地下室３付近の地中温度に等しい状態を想定する。供給管９によって熱交換器５ａに導かれる、地下室３内の空気の温度よりも低い温度に保たれた下水は、外壁で地下室３内の空気と接触している熱交換器５ａの内壁を冷却する。冷熱伝導で冷却された熱交換器５ａの外壁は、地下室３内の暖かい空気の熱を吸収し、空気の温度は降下する。外壁から空気の熱を吸収した熱交換器５ａの内壁によって暖められた下水は、揚水管１３を流れて下水道１に戻る。供給管９内の冷たい下水は、下水道１の流れにともない流れているため、地下室３内の空気の熱は下水に吸収され続け、地中から地下室３への熱流と平衡に達するまで、空気の温度は下降する。上記の冷房作用に必要なエネルギーは、下水のサイホン効果をトリガするための水流発生ポンプ１９の所定時間の運転に必要なエネルギーのみであり、本実施形態の冷房設備は、低コストの設備と言える。
【００１５】
シャッターバルブ１５、１７を使って下水の流速を制御することにより、下水の冷房作用で達成される最低温度から地下室３付近の地中温度までの温度範囲で、地下室３内の空気の温度を制御することができる。即ち、シャッターバルブ１５、１７を絞って下水の流速を低下させれば、地下室３内の空気の温度は上昇する。
【００１６】
以上から、本実施形態の地下室冷房設備によれば、水流発生ポンプ１９に要する低い消費エネルギーで、高い冷却効果を得ることが可能である。さらに、地下室３内の熱は、地上ではなく下水道に放出されるため、都市空間のヒートアイランド現象を防止する設備と言える。
【００１７】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態においては、地下水流として下水道１を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、下水道以外の人工の地下水流や自然の地下水流の他、地上に存在する人工又は自然の河川水流の水を冷媒としてもよい。
【００１８】
また、上記の実施形態においては、熱交換器５ａに下水を直接導入したが、これに限定されるものではない。例えば図２に示されるように、下水を熱交換器５ｂに通すことによって冷却された二次的な冷却媒体としてのプール水２９を、プール水循環ポンプ３１によって熱交換器５ａ内で循環させてもよい。また、二次的な冷却媒体はプール水２９に限らず、冷却ガス等、所定の熱容量を有する流体であればよい。
【００１９】
また、上記の実施形態においては、熱交換器５ａを、積層した金属板及びその内部に周期的に折れ曲がって配置された連続した金属管から成るとしたが、これに限定されるものではない。例えば、地下室３の内壁に金属管を配管して、これに下水を循環させてもよい。
【００２０】
また、上記の実施形態においては、供給管９のシャッターバルブ１５と地下室３との間に位置する部位に水流発生ポンプ１９が組込まれているとしたが、これに限定されるものではない。例えば、水流発生ポンプ１９の運転時間が短く、運転回数が少なければ、地下室３の内部に配設することができる。但し、水流発生ポンプ１９は、運転中に発熱するため、地下室３の外部に配設することが望ましい。
【００２１】
また、上記の実施形態においては、水流発生ポンプ１９は、下水のサイホン効果をトリガするために所定時間運転するとしたが、これに限定されるものではない。例えば、揚水管１３の所定の位置で不図示の流量計により下水の流速を検知して、この流量を水流ポンプ１９にフィードバックさせ、水流ポンプ１９を適時運転することにより下水の流速を加速し、下水の冷房機能を増大させて地下室３内の空気の温度をより低温にすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、地上よりも熱が蓄積され易い地下空間を、冷却媒体である河川水又は地下水により効果的に冷却し、廃熱を地表に放出することを防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】地下室冷房設備の断面を示した概念図である。
【図２】２次冷却水を用いた地下室冷房設備の断面を示した概念図である。
【符号の説明】
１    下水道
３    地下室
９    供給管
１３  揚水管
【図１】
0004007024.tif 000002
【図２】
0004007024.tif 000003