(57)【要約】【課題】限られた少ないスペースの中で高い熱交換効率を実現可能な循環気体用熱交換装置およびこれを用いた空調システムを提供する。【解決手段】本発明の循環気体用熱交換装置は、循環気体が流入する気体流入口を有する外筒、前記外筒の内部に配置される第１内筒、および前記第１内筒の内部に配置されて前記気体が排出される気体排出口を有する第２内筒を少なくとも含み、前記外筒及び前記第１内筒並びに前記第１内筒及び前記第２内筒で互いに対向する側面によって前記循環気体が流通する流路が形成された筐体と、前記筐体内に配置されて、流入する前記循環気体に対して液体を噴射する噴射ノズルと、を具備し、前記筐体内に形成された流路には、前記循環気体が旋回しながら当該筐体内の流路を進行するようにガイドするスパイラルガイドが設けられてなることを特徴とする。【選択図】 図２（ａ）
2017120160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環気体が流入する気体流入口を有する外筒、前記外筒の内部に配置される第１内筒、および前記第１内筒の内部に配置されて前記気体が排出される気体排出口を有する第２内筒を少なくとも含み、前記外筒及び前記第１内筒並びに前記第１内筒及び前記第２内筒で互いに対向する側面によって前記循環気体が流通する流路が形成された筐体と、
前記筐体内に配置されて、流入する前記循環気体に対して液体を噴射する噴射ノズルと、を具備し、
前記筐体内に形成された流路には、前記循環気体が旋回しながら当該筐体内の流路を進行するようにガイドするスパイラルガイドが設けられてなることを特徴とする循環気体用熱交換装置。
【請求項２】
少なくとも前記外筒は断熱材によって包まれてなる請求項１に記載の循環気体用熱交換装置。
【請求項３】
前記筐体内で流通する気体が端部において進行方向が１８０度折り返されるように前記流路が形成されてなり、
前記噴射ノズルは、前記気体流入口の近傍又は前記端部に設置されてなる請求項１又は２に記載の循環気体用熱交換装置。
【請求項４】
前記外筒と前記第１内筒の間の空間における容積と、前記第１内筒と前記第２内筒の間の空間における容積とが実質的に等しくなるように、前記外筒と前記第１内筒の内径差は前記第１内筒と前記第２内筒の内径差よりも小さく設定されてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の循環気体用熱交換装置。
【請求項５】
前記第１内筒と前記第２内筒の間の空間における容積と、前記第２内筒の内部における容積とが実質的に等しくなるように、前記第１内筒の内径と前記第２内筒の内径が設定されてなる請求項４に記載の循環気体用熱交換装置。
【請求項６】
前記噴射ノズルは前記筐体に複数設けられ、
前記循環気体の温度又は湿度に基づいて、前記複数の噴射ノズルのうちのいずれで前記液体を噴射するか選択する制御を行う制御装置をさらに具備する請求項１〜５のいずれか一項に記載の循環気体用熱交換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の循環気体用熱交換装置と、
前記循環気体用熱交換装置と接続されて気体が流通する循環エアダクトと、
圧力の作用によって前記エアダクト内で気体を流通させる送風機と、を含むことを特徴とする空調システム。
【請求項８】
前記循環気体用熱交換装置が並列に複数段設けられ、
前記循環エアダクトを流通する気体が分流して複数の前記循環気体用熱交換装置にそれぞれ前記気体流入口から流入する請求項７に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内を循環する循環気体に対して熱交換を行う熱交換技術に関し、より具体的には省スペースで高効率な熱交換が実現可能な循環気体用熱交換装置および空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の高断熱や高気密化に伴い、当該建物の内部で用いられる空気循環型空調システムが開発されている。この空調システムによれば、例えば共用部分に排気口を設け、個別部分に吸気口を形成することによって、送風機や換気装置の動力を介して吸気口から排気口に向かう緩やかな空気の流れを建屋内に生じさせるようにしている。そしてこのような空気の循環によって、建物内部の室内空気を常時調整できるようにしている。
【０００３】
このような空気循環システムでは、地下水や地熱などの自然エネルギーを熱源として利用することにより空調用エネルギーの消費量を削減するようにした空気循環システムが提案されている。
例えば特許文献１に記載の建物の自然力利用空調システムは、熱交換器となる地中パイプを埋設し、地上に設置した空調機の熱源設備（ヒートポンプ）とパイプとの間で水を循環させるように構成したものである。地中パイプが埋設される地盤中では年間を通じて温度が１５℃前後に維持され、夏期には室内空気が地中パイプを介して冷却され、冬期には室内空気が加熱されるようになっている。
【０００４】
また、例えば特許文献２に記載の空調及び清浄化装置は、空気取入口から供給される室内循環空気の流れの中に配置された噴射ノズルからシャワー流を噴射し、このシャワー流と室内循環空気との混合流体を金属ハニカム構造体やラジエータなどで温調／調湿するように構成したものである。これにより、工場などの建物において、室内空気の温度や湿度の調整や、室内循環空気中の塵埃、臭い、化学物質などの有害物の除去清浄化を、経済的に行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９７５８６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５８３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献に限らず現在の技術では市場のニーズを適切に満たしているとは言えず、以下に述べるごとき課題が未だ存在する。
すなわち上述した工場や学校あるいは公共施設などの建物は、通常は利用効率を最大限に生かす設計がなされている。しかしながら例えば建物が林立する都会や地方の中心部では土地が無制限にあるわけではなく、限られた少ないスペースの中で空調システムを含む様々な機器を効率よく設置せねばならない。
【０００７】
また、上記した特許文献に代表されるごとき自然力を利用した空調システムは、その安全性や省エネルギー性から次世代の熱交換として注目に値するものであるが、熱交換の媒体となる自然力は不安定なものが多く効率性が良いとは言えない。
熱交換効率を上げるためには装置を大型化して熱交換する領域を拡大すればよいが、単純に装置の大型化を図るだけでは省エネの観点に逆行してしまう。また、上記した都会や地方の中心部では、そもそも装置を大型化できるだけの余裕のあるスペースが確保できない場合もある。
【０００８】
上述したとおり、工場や公共施設など比較的大規模な建物に好適な空調システムは、省エネ・省スペースに適応する新たな世代の開発が鋭意行われているものの、まだまだ改善の余地は大きいと言える。
本発明は、上記した課題を一例に鑑みて為され、限られた少ないスペースの中で高い熱交換効率を実現可能な循環気体用熱交換装置およびこれを用いた空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる循環気体用熱交換装置は、（１）循環気体が流入する気体流入口を有する外筒、前記外筒の内部に配置される第１内筒、および前記第１内筒の内部に配置されて前記気体が排出される気体排出口を有する第２内筒を少なくとも含み、前記外筒及び前記第１内筒並びに前記第１内筒及び前記第２内筒で互いに対向する側面によって前記循環気体が流通する流路が形成された筐体と、前記筐体内に配置されて、流入する前記循環気体に対して液体を噴射する噴射ノズルと、を具備し、前記筐体内に形成された流路には、前記循環気体が旋回しながら当該筐体内の流路を進行するようにガイドするスパイラルガイドが設けられてなることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記（１）に記載の循環気体用熱交換装置においては、（２）少なくとも前記外筒は断熱材によって包まれてなることが好ましい。
また、前記（１）または（２）に記載の循環気体用熱交換装置においては、（３）前記筐体内で流通する気体が端部において進行方向が１８０度折り返されるように前記流路が形成されてなり、前記噴射ノズルは、前記気体流入口の近傍又は前記端部に設置されてなることが好ましい。
また、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の循環気体用熱交換装置においては、（４）前記外筒と前記第１内筒の間の空間における容積と、前記第１内筒と前記第２内筒の間の空間における容積とが実質的に等しくなるように、前記外筒と前記第１内筒の内径差は前記第１内筒と前記第２内筒の内径差よりも小さく設定されてなることが好ましい。
【００１１】
また、前記（４）に記載の循環気体用熱交換装置においては、（５）前記第１内筒と前記第２内筒の間の空間における容積と、前記第２内筒の内部における容積とが実質的に等しくなるように、前記第１内筒の内径と前記第２内筒の内径が設定されてなることが好ましい。
また、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の循環気体用熱交換装置においては、（６）前記噴射ノズルは前記筐体に複数設けられ、前記循環気体の温度又は湿度に基づいて、前記複数の噴射ノズルのうちのいずれで前記液体を噴射するか選択する制御を行う制御装置をさらに具備することが好ましい。
【００１２】
さらに上記した課題を解決するため、本実施形態に係る空調システムは、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の循環気体用熱交換装置と、前記循環気体用熱交換装置と接続されて気体が流通する循環エアダクトと、圧力の作用によって前記エアダクト内で気体を流通させる送風機と、を含むことを特徴とする。
なお、上記した空調システムにおいては、前記循環気体用熱交換装置が並列に複数段設けられ、前記循環エアダクトを流通する気体が分流して複数の前記循環気体用熱交換装置にそれぞれ前記気体流入口から流入することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、循環気体が旋回しながら当該筐体内の流路を進行するようにガイドするスパイラルガイドを備えることで、限られた少ないスペースの中で高い熱交換効率を実現可能な循環気体用熱交換装置およびこれを用いた空調システムを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａを含む空調システム１００の全体構成を示す模式図である。
【図２（ａ）】第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａの構成を示す模式図である。
【図２（ｂ）】第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａの構成を示す模式図である。
【図２（ｃ）】第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａの構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａの詳細構造を示す断面図である。
【図４】第２実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ｂの詳細構造を示す断面図である。
【図５】変形例１における循環気体用熱交換装置１０Ｃの構成を示す模式図である。
【図６】変形例２における循環気体用熱交換装置１０Ｄの構成を示す模式図である。
【図７】変形例３における循環気体用熱交換装置１０Ｅの構成を示す模式図である。
【図８】変形例４における空調システム２００の構成を示す模式図である。
【図９】変形例５における空調システム３００の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための一つの実施形態について説明する。なお、各図においてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を便宜的に定義するが、当該方向の定義付けによって本発明の技術的範囲を制限するものではないことは言うまでもない。また、以下で特に詳述する構成以外の構造については、例えば特開２０１５−１５８３１４号公報など公知の構成や構造を適宜適用してもよい。
【００１６】
≪第１実施形態≫
＜空調システム＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る循環気体用熱交換装置１０Ａを含む空調システム１００の全体構成を示す模式図である。
同図から明らかなとおり、空調システム１００は、循環気体用熱交換装置１０Ａ、循環エアダクト２０、送風機３０を少なくとも含んで構成されている。なお、空調システム１００は全体を制御する制御装置４０を更に含んでいることが好ましい。
【００１７】
空調システム１００は、後述する送風機３０の動力を介して吸気口から排気口に向かう緩やかな気体の流れを建物内に生じさせる機能を有する。そしてかような気体の循環によって建物内部の気体を調整できるようになっている。
なお本実施形態でいう「建物」とは、工場や社屋あるいは学校や病院といった公共設備や比較的大規模な建築物を含む概念である。また、スペースが許す限りにおいて、本実施形態の「建物」には戸建ての住宅やマンションといった家屋も含むことができる。
また、本実施形態でいう「気体」とは、特に断りのない限りにおいて空気を指すが、水分量が調湿された空気でもよい。以下では、循環する気体（循環気体）の一例として「空気（循環空気とも称する）」を例にして説明を継続する。
【００１８】
循環気体用熱交換装置１０Ａは、上述した循環空気に対して熱交換を行う機能を有している。なお、循環空気に対して熱交換を行う媒体に特に制限はないが、本実施形態では特に地下水を用いることとした。
より具体的には、摂氏１５〜１８℃ほどの地下水を熱媒体（吸熱源もしくは排熱源）として利用することで、空調用のエネルギー消費量を大きく削減することが可能となっている。
かような循環気体用熱交換装置１０Ａの具体的な構造については、後に図面を用いて詳述される。
【００１９】
循環エアダクト２０は、上述した循環気体用熱交換装置１０Ａや後述する送風機３０と接続されるとともに、建物内部における所望の場所へ循環空気を供給する機能を備えている。より具体的には、例えば共用部分に吸気口を設け、循環エアダクト２０を個々の部屋まで延設させるとともに各部屋に吸気口を設置する。これにより循環気体用熱交換装置１０Ａを経て温調された循環空気が各部屋に供給されることになる。
なお、上記した吸気口と排気口の設置態様は一例であり、共用部分に排気口を設けるとともに各部屋に吸気口を設けてもよい。
【００２０】
送風機３０は、本実施形態では循環気体用熱交換装置１０Ａの出側Ｑ（図２参照）に設置され、空調システム１００内の空気を所望の方向に向けて循環させる機能を有している。この送風機３０としては、例えばストレートシロッコファン、片吸込形シロッコファン、斜流ダクトファンなど公知の輻流送風機（遠心送風機）や斜流送風機などを適用できる。
また、本実施形態では、循環気体用熱交換装置１０Ａの出側Ｑに送風機３０が設置されているが、これに代えて循環気体用熱交換装置１０Ａの入側Ｐ（図２参照）に設置されていてもよい。さらには、循環気体用熱交換装置１０Ａの入側と出側の双方など、複数の個所にそれぞれ設置されていてもよい。
【００２１】
制御装置４０は、上述した循環気体用熱交換装置１０Ａ及び送風機３０などの動作制御を行う。具体的に制御装置４０としては、メモリなどの記憶手段やＣＰＵなどの演算装置が組み込まれた公知のコンピュータが例示できる。
なお、制御装置４０は、送風機３０を制御して常時駆動する制御を行うだけでなく、送風機３０の風量や消費電力などを管理する機能を備えていてもよい。
また、制御装置４０は、後述する循環気体用熱交換装置１０Ａの噴射ノズル１３（後述）を制御する機能を備えている。これにより、噴射ノズル１３から噴射される液体の噴射量や噴射タイミングが制御装置４０によって制御される。
【００２２】
＜循環気体用熱交換装置＞
次に図２を用いて本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ａについて詳述する。
図２に示されるように、本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ａは、筐体１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、スパイラルガイド１２、噴射ノズル１３を少なくとも含んで構成されている。なお本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ａは、噴射ノズル１３から筐体１１内へ噴射された液体を排水する排水用ドレインＤＲを更に含んでいることが好ましい。
【００２３】
この循環気体用熱交換装置１０Ａは、入側Ｐ及び出側Ｑを介して上述した循環エアダクト２０と接続されている。
したがって、循環エアダクト２０を流通する循環空気は、入側Ｐより循環気体用熱交換装置１０Ａに流入した後、当該循環気体用熱交換装置１０Ａ内で後述する熱媒体と熱交換を行い、熱交換後に出側Ｑから流出することになっている。
【００２４】
筐体１１は、互いに異なる大きさの筒状体が集合した集合物であり、例えば金属または樹脂で形成されている。より具体的に筐体１１は、最も外側に配置された筒状体の内部側に相対的に小さな複数の筒状態がそれぞれ挿入された形態となっている。
なお、筐体１１のうちＸ方向から見た断面形状は円となっており、上記した筒状体としては円筒が用いられている。しかしながら筐体１１の断面形状は円に限られず、例えば楕円、四角形や六角形などの矩形状でもよい。
【００２５】
図２（ａ）や図２（ｂ）に示すとおり、本実施形態の筐体１１は、中空の外筒１１ａ、中空の第１内筒１１ｂ、および中空の第２内筒１１ｃを少なくとも含んで構成されている。
外筒１１ａは、第１の直径Ｄ１を有する円筒であり、循環気体（空気）が流入する気体流入口を有する。
第１内筒１１ｂは、第１の直径Ｄ１よりも小さな第２の直径Ｄ２を有する円筒であり、−Ｘ方向の端部に底面１１ｂ１を有して外筒１１ａの内部に配置されている。
第２内筒１１ｃは、第２の直径Ｄ２よりも小さな第３の直径Ｄ３を有する円筒であり、第１内筒１１ｂの内部に配置されて循環気体が排出される気体排出口を有している。
【００２６】
なお、図２（ａ）から明らかなとおり、外筒１１ａのＸ方向における長さをＫ１、第１内筒１１ｂのＸ方向における長さをＫ２、及び第２内筒１１ｃのＸ方向における長さをＫ３とした場合、本実施形態では外筒１１ａに第１内筒１１ｂが内包されるとともに第１内筒１１ｂに第２内筒１１ｃが内包されることから、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３の関係が成立している。
また、外筒１１ａの側面（内表面）と第１内筒１１ｂの側面（外表面）とで流路Ｒ１が形成され、第１内筒１１ｂの側面（内表面）と第２内筒１１ｃの側面（外表面）とで流路Ｒ２が形成され、そして第２内筒１１ｃの内面（内表面）で流路Ｒ３が形成されている。
これら流路Ｒ１と流路Ｒ２は出側Ｑの端部でつながっており、一方で流路Ｒ２と流路Ｒ３は入側Ｐの端部でつながっている。
【００２７】
なお、図２（ａ）に示すとおり、第１内筒１１ｂは、＋Ｘ方向の端部で外筒１１ａの底面１１ａ１に溶接などされて固定されており、この溶接された部位が第１内筒１１ｂの一端を外筒１１ａが支持する支持部１４ａ１となっている。
また、図２（ｃ）に示すとおり、第１内筒１１ｂは、−Ｘ方向の端部で外筒１１ａの底面１１ａ１に設けられた支持部１４ａ２に支持されている。なお、支持部１４ａ２は、いわゆる逆Ｙ字形状のように、１２０度間隔で第１内筒１１ｂを囲むように合計３本設けられている。
また、第１内筒１１ｂのうち支持部１４ａ近傍には、複数の通気孔Ｈが設けられている。これにより、流路Ｒ１を流れる循環空気は、この複数の通気孔Ｈを介して流路Ｒ２へと流入することが可能となっている。
【００２８】
一方、外筒１１ａの底面１１ａ１には第２内筒１１ｃの外形に対応した開口が形成されており、当該開口に対して第２内筒１１ｃの一端（＋Ｘ方向の端部）が溶接されることで支持部１４ｂ１となっている。
また、図２（ｃ）に示すとおり、第２内筒１１ｃは、−Ｘ方向の端部で第１内筒１１ｂの側面（外表面）に設けられた支持部１４ｂ２に支持されている。なお、支持部１４ｂ２は、支持部１４ａ２と同様に逆Ｙ字形状となるように、１２０度間隔で第２内筒１１ｃを囲むように合計３本設けられている。
【００２９】
したがって、入側Ｐの気体流入口から流入した循環空気は、まず＋Ｘ方向に沿って流路Ｒ１を通り、出側Ｑの端部で折り返されて−Ｘ方向に沿って流路Ｒ２に流れ、次いで入側Ｐの端部で折り返されて＋Ｘ方向に沿って流路Ｒ３を通り、最後に出側Ｑの気体排出口を介して循環気体用熱交換装置１０Ａから排出される。このように本実施形態では、筐体１１内で流通する気体は、筐体１１の端部において進行方向が１８０度折り返されるように流路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）が形成されている。
【００３０】
このように本実施形態の筐体１１の内部では、その端部で進行方向が折り返されて外側から内側に向けて循環空気が流れていく。したがって、外側から内側に循環空気が移動する際、例えば流路Ｒ１から流路Ｒ２に流入するときに、その前後で圧力差が生じないようにすることが望ましい。同様に、流路Ｒ２から流路Ｒ３に流入するときに、その前後で圧力差が生じないようにすることが望ましい。
【００３１】
この点について図３を用いて説明する。
図３は、筐体１１をＸ方向から見た断面図である。なお、説明の簡略化のためスパイラルガイド１２は省略されている。
同図に示すとおり、筐体１１内では、外筒１１ａと第１内筒１１ｂとで囲まれる空間が形成されており、この空間の容積をＶ１とする。また、外筒１１ａの側面（内表面）と第１内筒１１ｂの側面（外表面）との距離はＬ１とされている。
【００３２】
また、筐体１１内では、第１内筒１１ｂと第２内筒１１ｃとで囲まれる空間が形成されており、この空間の容積をＶ２とする。また、第１内筒１１ｂの側面（内表面）と第２内筒１１ｃの側面（外表面）との距離はＬ２とされている。
また、筐体１１内では、第２内筒１１ｃの内部には空間が形成されており、この空間の容積をＶ３とする。また、この第２内筒１１ｃの空間内における半径がＬ３とされている。
【００３３】
そして本実施形態では、容積Ｖ１と容積Ｖ２とが実質的に等しいことが望ましい。あるいは、容積Ｖ２と容積Ｖ３とが実質的に等しいことが望ましい。さらに、容積Ｖ１、容積Ｖ２、及び容積Ｖ３がすべて実質的に等しいことがより好ましい。
また、本実施形態では、距離Ｌ１よりも距離Ｌ２のほうが大きいことが望ましい。あるいは、距離Ｌ２よりも半径Ｌ３のほうが大きいことが望ましい。また、距離Ｌ１よりも半径Ｌ３のほうが大きいことが望ましい。
【００３４】
上述した点を換言すれば、外筒１１ａと第１内筒１１ｂの間の空間における容積Ｖ１と、第１内筒１１ｂと第２内筒１１ｃの間の空間における容積Ｖ２とが実質的に等しくなるように、外筒１１ａと第１内筒１１ｂの内径差は第１内筒１１ｂと第２内筒１１ｃの内径差よりも小さく設定されていることが望ましい。
また、第１内筒１１ｂと第２内筒１１ｃの間の空間における容積Ｖ２と、第２内筒１１ｃの内部における容積Ｖ３とが実質的に等しくなるように、第１内筒１１ｂの内径と第２内筒１１ｃの内径が設定されていることが望ましい。
【００３５】
図２に戻り、本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ａについて説明を継続する。
図２（ａ）あるいは（ｂ）のとおり、スパイラルガイド１２は、筐体１１内に形成された流路に設けられる。スパイラルガイド１２は、循環気体が旋回しながら当該筐体１１内の流路を進行するようにガイドする機能を有している。
同図に示されるとおり、本実施形態のスパイラルガイド１２は、流路Ｒ１のうち第１内筒１１ｂの側面（外表面）に形成されている。
なお、本実施形態では、スパイラルガイド１２は流路Ｒ１内に設けられているが、これに限定されずに流路Ｒ２内又は流路Ｒ３内に設けられていてもよい。
また、図２（ａ）では、外筒１１ａの側面（外表面）にもスパイラルガイド１２が設けられているが、この部位は流路Ｒ１内の循環空気の旋回作用に寄与しないため適宜省略可能である。
【００３６】
かようなスパイラルガイド１２は、例えば次のようにして筐体１１内に形成される。
すなわち、本実施形態の外筒１１ａ、第１内筒１１ｂおよび第２内筒１１ｃを金属材料で製造する場合、公知のスパイラルダクトの製法が好適となる。通常、スパイラルダクトの製法においては、一例として板幅が１００〜１５０ｍｍ、板厚が０．４ｍｍ〜１．２ｍｍといった帯鋼板を用い、これを螺旋状に捲きながら両端をハゼ折にかしめてダクトを製造する（図２（ｃ）参照）。なお、ハゼ折した重ね合わせ部分は４枚の帯鋼が重なるので、これによりダクトの強度も高められている。
【００３７】
このように本実施形態では、少なくとも第１内筒１１ｂの外表面や第２内筒１１ｃの外表面において、上記重ね合わせた部分が突起のごとく残存することでスパイラルガイド１２を形成することができる。なお、上記板幅や板厚は一例であって、筐体１１の大きさに応じて適宜設定することができる。
【００３８】
このように本実施形態のスパイラルガイド１２は、設置を所望する筒状体の製造時にあわせて一体的に形成することができる。
また、スパイラルガイド１２の高さとしては、循環空気の流通に過度な抵抗とならない限り特に制限はなく、例えば上記したスパイラルダクトの製法で形成された重ね合わせ部分に対して別途金属片などの追加突起をさらに加えてもよい。
【００３９】
また、スパイラルガイド１２のピッチＰｔについても、循環空気の流通に過度な抵抗とならない限り特に制限はなく、製造に用いる鋼帯の幅を適宜調整することで種々の値を設定することができる。
なおスパイラルガイド１２の形成手法については特に限定されず、例えば金属や樹脂で筐体１１の側面に別部材として溶接するなど、公知の種々の方法を用いてもよい。
【００４０】
噴射ノズル１３は、筐体１１内に配置されて、流入する循環気体（空気）に対して液体を噴射する機能を有する。噴射する液体としては、例えば霧・ミスト状あるいは水蒸気など細かな水滴の状態で噴射されることが望ましい。この噴射ノズル１３としては、例えば、直径５μｍ程度の細い穴から霧状の水滴と水泡の混合体を噴出させて、筐体１１内に拡散するように噴射することができるものがよい。
そして噴射ノズル１３は、筐体１１の流路を流れる循環空気に対して液体を噴射することで、この循環空気と液体とを混合して混合流体を形成するようになっている。
【００４１】
なお噴射ノズル１３で噴射される液体としては、地下水が特に好適である。すなわち、本実施例では、噴射ノズル１３に地下水用給水配管１３ａを介して供給する液体として地下水を用いており、その水温は年間を通して１７℃前後と常に一定している。また、筐体１１内に噴射された地下水が排水用ドレインを介して筐体１１外へ排出されることは既述のとおりである。
【００４２】
また図２（ａ）のとおり、本実施形態の噴射ノズル１３は、上述した気体流入口の近傍、換言すれば筐体１１に循環空気が流入した直後の領域に設置されている。なお、噴射ノズル１３の設置場所は上記に限定されず、これに代えて例えば流路Ｒ１と流路Ｒ２が接続する筐体１１の端部に設けられていてもよい。あるいは、本実施形態の噴射ノズル１３は、複数の個所にそれぞれ設置されていてもよく、例えば上述した気体流入口の近傍と筐体１１の端部の双方に設置されていてもよい。
【００４３】
なお、噴射ノズル１３が筐体１１内に複数設けられる場合には、制御装置４０は以下のような制御を行ってもよい。
すなわち制御装置４０は、循環気体（空気）の温度又は湿度に基づいて、複数の噴射ノズル１３のうちのいずれで液体を噴射するか選択する制御を行ってもよい。
例えば筐体１１内または循環エアダクト２０内に、不図示の温度センサーまたは湿度センサーを設置する。
【００４４】
そしてこれらセンサーのうち少なくとも一方の値を検出し、現状の循環気体における温度や湿度が目標とする温度や湿度から所定値以上乖離している場合には、すべての噴射ノズル１３を駆動する制御を行う。一方、現状の循環気体における温度や湿度が目標とする温度や湿度から上記所定値以下の範囲で乖離している場合には、いくつかの噴射ノズル１３は休止して選択的に噴射ノズル１３を駆動する制御を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、流路Ｒ１においてスパイラルガイド１２は第１内筒１１ｂの側面（外表面）に形成されていたが、これに代えて外筒１１ａの側面（内表面）に形成されていてもよい。かような場合には、外筒１１ａをスパイラル製法で形成する場合に、外側（外表面）ではなく内側（内表面）に向けて突起（スパイラルガイド１２）が形成されるようにすればよい。あるいは、外筒１１ａの外形が大きい場合には、いったん形成した外筒１１ａに作業員が進入して内表面に突起を固着（溶接またはボルト締結など）するようにしてもよい。
【００４６】
以上説明した第１実施形態における循環気体用熱交換装置１０Ａおよび空調システム１００においては、循環気体用熱交換装置１０Ａの筐体１１内へ流れる循環空気はスパイラルガイド１２でガイドされて螺旋状に旋回して流路Ｒ１を流れて流路Ｒ２へ流入する。
したがって従来構造の熱交換装置に比して、本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ａでは熱交換を行える領域を格段に広く設定することが可能となっている。
【００４７】
これに加えて筐体１１内では進行方向が１８０度折り返されるように流路が形成されていることから、設置スペースの拡大を抑制することも可能となっている。
なお上記第１実施形態では、外筒１１ａ内には合計２つの内筒が挿入される形態であったが、外筒に挿入可能な内筒の数は二つに限られず、一つまたは三つ以上の任意の数だけ外筒内に内筒が挿入されて流路を形成するようにしてもよい。
また、上記第１実施形態では、スパイラルガイド１２は鉛直方向（Ｚ方向）に延びるように筒状体から立って設けられていたが、これに限られず循環空気の進行方向またはその逆方向に傾斜するように設けられていてもよい。例えば循環空気の進行方向に傾斜している場合は筐体内における循環空気の抵抗が抑制でき、一方で逆方向に傾斜している場合には循環空気の抵抗は上がるものの筐体内で旋回流をより発生させやすくできる。
【００４８】
≪第２実施形態≫
次に本発明の第２実施形態について、図４を参照して説明する。
第１実施形態においては筐体１１のうち流路Ｒ１にスパイラルガイド１２が設けられていたが、本実施形態では流路Ｒ１〜流路Ｒ３のうち複数の流路内にスパイラルガイド１２が設けられている点に主として特徴がある。
よって以下では第１実施形態との相違点について主として説明し、第１実施形態と同じ構成あるいは機能を有する要素については第１実施形態と同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００４９】
図４に示されるとおり、本実施形態の循環気体用熱交換装置１０Ｂは、流路Ｒ１〜流路Ｒ３のすべてでスパイラルガイド１２が設けられている。
より具体的には、流路Ｒ１については、外筒１１ａの側面（内表面）と、第１内筒１１ｂの側面（外表面）にそれぞれスパイラルガイド１２が設けられている。
また、流路Ｒ２については、第１内筒１１ｂの側面（内表面）と、第２内筒１１ｃの側面（外表面）にそれぞれスパイラルガイド１２が設けられている。
さらに、流路Ｒ３については、第２内筒１１ｃの側面（内表面）にスパイラルガイド１２が設けられている。
【００５０】
なお、上記の例においては、第１内筒１１ｂに着目すると、両側面（内表面および外表面）でそれぞれスパイラルガイド１２が形成されることになる。
したがって、このような場合には、例えば内表面については上述したスパイラル製法の応用によってスパイラルガイド１２を形成する一方で、外表面については金属又は樹脂などによって別部材としてスパイラルガイド１２を溶接することが考えられる。
【００５１】
また、図４に示すとおり、流路Ｒ１内およびＲ２内においては、その流路内で互いに対向する一対のスパイラルガイド１２は、Ｚ方向において重ならないよう互いにシフトして設けられている。
すなわち、例えば流路Ｒ１においては、外筒１１ａの側面と第１内筒１１ｂの側面とにそれぞれスパイラルガイド１２が設けられているが、これらのスパイラルガイド１２がＺ方向において互いに対向しないようピッチがずれている。
また、流路Ｒ２についても、上述と同様に、一対のスパイラルガイド１２は、Ｚ方向において重ならないよう互いにシフトして設けられている。
これにより流路内を流れる循環空気の抵抗を下げることができ、送風機３０に過度な負荷がかかることが抑制される。
【００５２】
以上説明した第２実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加え、さらに熱交換を行える領域を広く設定することが可能となる。
なお、図４に示す例では、流路Ｒ１〜流路Ｒ３のすべてでスパイラルガイド１２が設けられていたが、例えば流路Ｒ１と流路Ｒ２の２つなど、少なくとも２つにスパイラルガイド１２が設けられていればよい。
また、流路Ｒ１および流路Ｒ２に関しては一対のスパイラルガイド１２が設けられていたが、上述した内表面と外表面のうちいずれか一方にだけスパイラルガイド１２が設けられていてもよい。
【００５３】
上記した各実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。以下、各実施形態に適宜適用が可能な変形例について説明する。なお、以下の変形例においても、既述の構成と同じ機能・作用を奏するものは同じ参照番号を付し、その説明は適宜省略する。
【００５４】
＜変形例１＞
図５に、変形例１にかかる循環気体用熱交換装置１０Ｃを示す。
同図に示すとおり、循環気体用熱交換装置１０Ｃは、外筒１１ａの外側を包むように断熱材Ｉが設けられている。
このように変形例１によれば、断熱材Ｉによって筐体１１を囲むことで循環気体用熱交換装置１０Ｃの熱交換効率をさらに向上させることができる。
【００５５】
＜変形例２＞
図６に、変形例２にかかる循環気体用熱交換装置１０Ｄを示す。
同図に示すとおり、循環気体用熱交換装置１０Ｄの筐体１１は水平方向に平置きされる形態で用いられる。
そして循環気体用熱交換装置１０Ｄでは、上述した支持部１４ａの代わりとして、外筒１１ａの側面（内表面）から垂下して第１内筒１１ｂを支持する垂下支持部１４ｃを備えている。
【００５６】
また、上記と同様に、循環気体用熱交換装置１０Ｄでは、上述した支持部１４ｂの代わりとして、第１内筒１１ｂの側面（内表面）から垂下して第２内筒１１ｃを支持する垂下支持部１４ｄを備えている。
なお、垂下支持部１４ｃと垂下支持部１４ｄは、Ｘ方向において互いに重ならない位置に設けられることが好ましい。
このように変形例２によれば、製造上において比較的容易に外筒１１ａ内へ第１内筒１１ｂや第２内筒１１ｃを収容することが可能となる。
【００５７】
＜変形例３＞
図７に、変形例３にかかる循環気体用熱交換装置１０Ｅを示す。
同図に示すとおり、循環気体用熱交換装置１０Ｅの筐体１１には、外筒１１ａの内側の側面（内表面）に流路Ｒ１に関するスパイラルガイド１２が設けられている。
すなわち第１実施形態の流路Ｒ１では第１内筒１１ｂの外表面にスパイラルガイド１２が設けられていたが、本変形例では外筒１１ａの内表面にスパイラルガイド１２が設けられている。
なお、図７ではスパイラルガイド１２は連続して外筒１１ａの内表面に形成されているが、これに限られず断続的にスパイラルガイド１２が外筒１１ａの内表面に形成されていてもよい。
【００５８】
なお、本実施形態では、本変形例のスパイラルガイド１２は流路Ｒ１内に設けられているが、これに限定されずに流路Ｒ２内又は流路Ｒ３内に設けられていてもよい。
あるいは、流路Ｒ１では外筒１１ａの内表面に、流路Ｒ２では第１内筒１１ｂの内表面に、そして流路Ｒ３では第２内筒１１ｃの内表面にスパイラルガイド１２が形成されていてもよい。すなわち流路Ｒ１〜流路Ｒ３における内表面となる側面にはすべてスパイラルガイド１２が形成されていてもよい。
【００５９】
＜変形例４＞
図８に、変形例４にかかる空調システム２００を示す。
同図のとおり、空調システム２００は、除湿器１７、脱臭機１８および除菌装置１９を更に含んで構成されている。
除湿器１７は、例えば循環気体用熱交換装置１０Ａの出側Ｑに設けられており、循環気体用熱交換装置１０Ａの気体配宿口を出た循環空気の調湿を行う機能を有する。なお除湿器１７としては特に制限はなく、公知のコンプレッサー式除湿器やゼオライト式除湿器を適用できる。
【００６０】
脱臭機１８は、例えば循環気体用熱交換装置１０Ａの出側Ｑであって除湿器１７の後段に設けられており、除湿後の循環空気に対して脱臭を行う機能を備えている。なお、脱臭機１８は除湿器１７の前段に設けられていてもよい。脱臭機１８としては、例えば活性炭など公知の脱臭フィルターを適用できる。
除菌装置１９は、例えば循環気体用熱交換装置１０Ａの出側Ｑであって脱臭機１８の後段に設けられており、脱臭後の循環空気に対して除菌を行う機能を備えている。なお、除菌装置１９は、除湿器１７の前段または除湿器１７と脱臭機１８の間に設置されていてもよい。かような除菌装置１９としては、例えば光触媒作用のあるセラミックスフィルターなど公知の除菌フィルターなどを適用できる。
このように変形例４によれば、循環空気の温調だけでなく、効率よく循環空気の調湿や除菌、脱臭を行うことができる。
【００６１】
＜変形例５＞
図９に、変形例５にかかる空調システム３００を示す。
同図のとおり、空調システム３００は、循環気体用熱交換装置を複数備え、これら複数の循環気体用熱交換装置が並列に設けられている。なお一例として本変形例の循環気体用熱交換装置は第１実施形態で示した循環気体用熱交換装置１０Ａとされているが、これに限られず上述した他の実施形態や変形例の循環気体用熱交換装置を用いてもよい。
そして循環エアダクト２０を流通する循環気体は、並列に並んだ循環気体用熱交換装置の前で分流して複数の循環気体用熱交換装置へ気体流入口からそれぞれ流入する。
また、並列に並んだ循環気体用熱交換装置へそれぞれ流入した循環空気は、各々の循環気体用熱交換装置で熱交換を行った後に出側Ｑで合流する。
【００６２】
なお、本変形例では、並列に設置された循環気体用熱交換装置で同じ熱交換動作を行っているが、互いに異なる熱交換動作を行うようにしてもよい。より具体的には、例えば一方の循環気体用熱交換装置では２つの噴射ノズル１３から液体を噴射するとともに、他方の循環気体用熱交換装置では２つ以外の数の噴射ノズル１３から液体を噴射するように設定してもよい。
【００６３】
または、一方の循環気体用熱交換装置では噴射ノズル１３から所定量の液体を噴射するとともに、他方の循環気体用熱交換装置では上記所定量以外の噴射量で噴射ノズル１３から液体を噴射するように設定してもよい。
また、本変形例では循環気体用熱交換装置を２段に並べて並列配置したが、３段以上並列に配置してもよい。あるいは、設置スペースが許容する限りにおいて、直列に循環気体用熱交換装置を設置してもよい。
このように変形例５によれば、効率的に循環気体用熱交換装置の数を増加することができ、省スペースでありながら熱交換効率をさらに向上させることができる。
なお、上記実施形態や一部の変形例では、スパイラルガイド１２が筐体１１内で連続的に形成されていたが、これに限られず断続的に形成されていてもよい。
【００６４】
以上説明した形態は一例であって、本願の趣旨を逸脱しない限り上記で説明した各実施形態および変形例の要素を適宜組み合わせて循環気体用熱交換装置や空調システムを構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明の循環気体用熱交換装置および空調システムは、限られた少ないスペースの中で高い熱交換効率を実現するのに適している。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００  空調システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  １０Ｅ  循環気体用熱交換装置
１１  筐体
１２  スパイラルガイド
１３  噴射ノズル
１４ａ、１４ｂ  支持部
２０  循環エアダクト
３０  送風機
４０  制御装置
【図１】
2017120160.tif 000003
【図２（ａ）】
2017120160.tif 000004
【図２（ｂ）】
2017120160.tif 000005
【図２（ｃ）】
2017120160.tif 000006
【図３】
2017120160.tif 000007
【図４】
2017120160.tif 000008
【図５】
2017120160.tif 000009
【図６】
2017120160.tif 000010
【図７】
2017120160.tif 000011
【図８】
2017120160.tif 000012
【図９】
2017120160.tif 000013