(57)【要約】【課題】店舗などの用に供する建物での営業活動の障害となる飛翔昆虫の建物への侵入を確実に防除するとともに、その防除に伴うエネルギー消費の増大、人体、環境への悪影響を解消する。【解決手段】水の蒸発にて冷却された取入外気の送風により建物の室内を陽圧に保つとともに、建物の窓、出入口への空気の吹き出して飛翔昆虫を外方に排除することで、建物の隙間、窓、出入口からの室内への飛翔昆虫の侵入を防除するとともに建物を冷房する防虫機能を備えた冷房装置。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の室内を冷房するとともに、該室内への飛翔昆虫の侵入を防ぐ、防虫機能を備えた冷房装置であって、熱伝導性を有する隔壁にて２層に区画された函体と、該函体の２層のうちの１層、及び、他層に空気を送風する所定の送風手段と、該１層に送風されて該函体を通過した空気を該室内に輸送する所定の輸送手段と、該他層に送風されて該函体を通過した空気を該建物の屋外に面する開閉部位の屋外側に輸送して該開閉部位の屋外側の上方から下方へ、又は１の側方から他の側方へ吹出す所定の空気吹出手段とから構成され、該函体を区画する隔壁の該他層側は、保水性を有する所定の蒸発手段を具備するとともに、該蒸発手段に水を供給する所定の給水手段を備え、該給水手段から該蒸発手段に供給された水が該送風手段の該他層への送風により蒸発して蒸発潜熱を取得することにより、該他層へ送風された空気が冷却されるとともに、該１層に送風された空気が該隔壁を介して顕熱交換されて冷却され、該１層にて冷却された空気が、該所定の輸送手段にて該室内に供給されて該室内を冷房すると同時に、該室内を陽圧にすることで、該建物の屋外との全ての隙間から屋外方向に気流が発生して該隙間からの該室内への飛翔昆虫の侵入を防ぐとともに、該他層にて水を蒸発させた空気を該空気吹出手段にて該開閉部位の屋外側の上方から下方へ、又は１の側方から他の側方へ吹出すことで、該開閉部位の蓄熱を除去して該建物の冷房負荷を減少させると同時に、該開閉部位に誘引された飛翔昆虫を外方へ排出することで、該開閉部位の開放時の該室内への飛翔昆虫の侵入を防ぐことを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項２】
請求項１に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該２層に区画された函体が、所定の函体の内部に、少なくともひとつの熱伝導性を有する風道が配設され、該熱伝導性を有する風道を該隔壁として２層を成すことを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該蒸発手段が、炭素繊維から成る面状体を、該隔壁に均一に配設する構造から成ることを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該送風手段の吸込口が屋外と連通し、該送風手段が該函体を介して該室内に外気を送風し、該室内は排気開口を備えることにより、冷房と同時に該室内を換気することを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該給水手段が所定の冷蔵装置又は所定の空調装置からの凝縮水の排水手段を含むことを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該給水手段が該建物の雨水排水手段を含むことを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６に記載の防虫機能を備えた冷房装置であって、該空気吹出手段が、該函体の該他層と連通するエアカーテンから成り、該エアカーテンが該他層から供給される空気を吸い込み、該建物の開閉部位の上方から下方へ、又は１の側方から他の側方へ所定の圧力で吹き出すことで、該開閉手段が開放したときに、陽圧である該室内から外方への気流の発生を防ぐことにより、該室内の陽圧が解消されるのを防ぐことを特徴とする防虫機能を備えた冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体への悪影響及び無駄なエネルギー消費を伴うことなく、夏季に、特に夜間営業をする店舗等の用に供する建物に誘引される飛翔昆虫が、当該建物に侵入するのを防ぐ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
店舗などの用に供する建物では、夏季に、特に夜間営業を行う場合、窓ガラスに飛翔昆虫が集まり、さらに店舗への飛翔昆虫の侵入により、その店舗の営業活動に大きな支障が出ていた。飛翔昆虫には、一般的に、光、音、匂い、地球重力場に反応し、これに向かう走性があり（非特許文献１参照）、店舗に飛翔昆虫が集まり、侵入する原因になっていた。
【０００３】
飛翔昆虫は、前段落記載の走性のうち、特に、光に対する走性のため、夜間においては、透明ガラスにて形成され出入口や窓などの開閉部位に集まり、出入口、窓の開放時に建物に侵入していた。また、建物が有する隙間から漏れる光を感知し、建物に侵入するという場合もあった。一般的な建物に用いられる従来工法では、窓、サッシ以外の部位は、天井、壁、床の構成要素を任意の構造体、外装材を組み立てる構造であり、各構成要素の間に、施工上、若しくは給気経路として意図的に、隙間が発生するものである。飛翔昆虫の侵入経路は、従来工法の建物の構造上、出入口や窓若しくは建築体の有する隙間であると想定される。
【０００４】
従来、店舗に侵入する飛翔昆虫への対策として、殺虫剤などを用いた化学的防除（例えば特許文献１参照）が一般的であった。化学的防除は、多種の虫に対して即効性を示すため、侵入してきた飛翔昆虫に対して非常に効果的であった。しかし、散布後、一定時間が経過するとその殺虫効果は、低下し、持続性を有するものではなく、殺虫効果を維持するために頻繁に殺虫剤を散布する必要があり、ランニングコストが掛かる上、殺虫剤の多用による人体及び環境への悪影響が問題であった。
【０００５】
人体及び環境へ悪影響を及ぼさずに店舗への飛翔昆虫の侵入を防ぐ手段として、蛍光ランプにより飛翔昆虫を集め、集った飛翔昆虫を換気扇により屋外へ排出する排虫用換気扇(例えば特許文献２参照）があった。この方式は、殺虫剤のような化学物質を使用しないため、人体及び環境への悪影響は発生しないが、虫が走性を示す光の色は虫の種類によって異なる上、虫の種類によっては光に対する走性を示さないものもあるため（非特許文献２参照）、すべての飛翔昆虫を排除できるものではなかった。また、蛍光ランプを屋外から感知した飛翔昆虫が誘引され、室内が負圧になることにより、建物が有する隙間より外気を室内に誘引し、同時に店舗内に飛翔昆虫を誘引してしまうことも発生していた。また、排虫用換気扇を作動させるためのエネルギー消費、ランニングコストの発生も問題であった。
【０００６】
蚊などの、二酸化炭素に誘引される虫への対策として、蛍光ランプ及び光触媒で発生する微量の二酸化炭素にて蚊などを誘引して、ファンにて蚊などを捕獲する捕虫器（特許文献３参照）があったが、この場合、二酸化炭素に対する走性を示す種の虫は捕獲できるが、排虫用換気扇の場合と同じく、虫が走性を示す光の色は虫の種類によって異なるため、すべての飛翔昆虫を排除できるものではなかった。捕虫器を作動させるためのエネルギー消費、ランニングコストも排虫用換気扇と同様に発生していた。
【０００７】
前記いずれの方式でも、店舗などの用に供する建物に侵入してきた飛翔昆虫を殺虫、排出、捕獲するもので、同建物への飛翔昆虫の侵入を防ぐものではなかった。そのため、飛翔昆虫は侵入後、殺虫、排出、捕獲されるまでの一定時間は、店舗内に存在するわけであり、この間は、店舗などの営業活動に支障を来していた。
【０００８】
店舗などの用に供する建物への飛翔昆虫の侵入を防止する技術としては、開放自在な間仕切りの側方ないし上方にエア吹出し装置を設け、間仕切りの開放に先立って、エアを吹き付け、飛翔昆虫を外方へ排除するもの（例えば特許文献４参照）があるが、段落番号０００３記載の建築体の有する隙間から侵入してくる飛翔昆虫には効果がなく、また、エア吹出し装置の作動によるエネルギー消費、ランニングコストの発生も問題であった。
【特許文献１】特許第２６６７９０８号公報
【特許文献２】特開２０００-３１０４３４号公報
【特許文献３】PCT国際公開PCT/KR０２-００１７０号公報
【特許文献４】特開２００３−２１４６７８号公報
【非特許文献１】昆虫生理生態学  河野義明  田村貞洋編（朝倉書店）第七十四頁
【非特許文献２】害虫防除  中筋房夫  大林延夫  藤家梓著（朝倉書店）第百十四頁―第百十六頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、建物の飛翔昆虫防除には、化学的防除が多用されてきたが、当該化学的防除に用いられる化学物質は、人体及び環境に悪影響を与えるものであり、極力使用を避けるべきものである。省資源化の観点からも、当該化学物質の使用を避けることが課題となる。
【００１０】
化学的防除を用いない方法としては、上記、飛翔昆虫の光及び二酸化炭素などへの誘引性により当該飛翔昆虫を誘引して捕獲する方法があるが、飛翔昆虫の種類により誘引される光の波長などが異なる問題がある。そのため当該方法は確実ではない上、かえって飛翔昆虫を誘引して建物への侵入を増加させる結果となる場合もあり、完全な飛翔昆虫防除の方法ではなかった。
【００１１】
上記エアを吹き付ける方法では、人体及び環境への悪影響の問題は発生しないが、飛翔昆虫防除のためだけにエネルギー消費を発生させるため、省エネルギー性に問題があった。且つ、扉以外の部位から侵入してくる飛翔昆虫には効果がなく、さらなる省エネルギー性、確実性をもった技術が必要であった。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、店舗などの建物の営業活動の円滑性、生活の快適性を実現するために、建物への飛翔昆虫の侵入を完全に防ぐとともに、その副作用として、人体、環境への悪影響を防ぎ、且つエネルギー消費の削減を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の記述は、本発明の全体構成に関するものである。本発明装置は、任意の構造の外壁、天井、床にて構成される在来工法の建物に設置されるもので、熱伝導性を有する隔壁にて２層に区画された函体、当該２層に区画された函体のうちの１層（以下、１層とする。）及びもうひとつの層（以下、他層とする。）に空気を送風する所定の送風手段、当該１層に送風されて当該函体を通過した空気を当該建物の室内に輸送する所定の輸送手段、当該他層に送風されて当該函体を通過した空気を、当該建物の窓、出入口などの屋外に面する開閉部位に輸送して、当該開閉部位の屋外側の上方から下方へ、又は１の側方から相対する他の側方へ吹き出す所定の空気吹出手段とから構成される。
【００１４】
また、当該函体を２層に区画する隔壁の当該他層側は、金属繊維、炭素繊維などの保水性を有する所定の蒸発手段を具備していて、さらに当該蒸発手段に水を供給する所定の給水手段を備えている。当該給水手段から当該蒸発手段に水が供給されて、当該送風手段が当該他層に送風することにより、当該水が蒸発して、蒸発潜熱を取得し、該他層に送風された空気が冷却される。
【００１５】
このとき、上記函体を区画する隔壁は熱伝導性を有するため、当該他層内の空気が冷却されることにより、当該１層と当該他層との間で顕熱交換が行われ、当該１層に送風された空気も冷却される。当該１層に送風されて冷却された空気は、所定の輸送手段にて当該建物の室内に輸送される。
【００１６】
上記のとおり、当該室内に、冷却された空気が輸送されて供給されることにより、当該室内が冷房されるとともに、当該室内が大気圧に対して陽圧に成る。当該室内の気圧が大気圧よりも高くなることで、当該建物の屋外に通ずる全ての隙間から当該建物の室内から屋外方向への気流が発生する。このときの気流の流速が飛翔昆虫の飛行速度より速ければ、当該飛翔昆虫は物理的に当該室内へ侵入できない。
【００１７】
また、当該他層にて水を蒸発させた高湿度の空気は、空気吹出手段により窓、出入口などの当該建物の開閉部位の屋外側の、上方から下方へ、又は、１の側方から相対する他の側方へと吹き出される。窓、出入口などは、透明ガラスなどで構成されている場合が多く、夜間、飛翔昆虫が当該室内の光に誘引されることになる。このとき、当該空気吹出手段からの空気の吹き出しにより、当該誘引された飛翔昆虫は、外方へ排除され、当該開閉部位が開放した場合でも、飛翔昆虫が当該室内に侵入するのを防ぐことができる。
【００１８】
同時に、当該吹出空気は、水を蒸発させて温度が下がっているため、外気温により蓄熱した当該開閉部位から熱を除去することに成り、当該開閉部位を介した外部から室内への通過熱量を軽減させ、当該開閉部位からの冷房負荷を軽減させることができる。当該空気の吹き出しは、当該開閉部位の屋外側からであるため、当該室内に高湿度の空気を持ち込むことなく、冷房負荷を軽減させることができる。
【００１９】
上記のように、請求項１に記載の本発明装置は、当該函体から当該室内及び当該開閉部位に送風することにより水を蒸発させて空気を冷却し、室内を効果的に冷房するとともに、当該室内への飛翔昆虫の侵入を完全に防ぐことが可能となるものである。
【００２０】
請求項２の記述は、当該函体の構造に関するものである。本発明装置で当該室内を効果的に冷房するためには、当該１層に送風される空気を効果的に冷却することが必要である。当該１層を効果的に冷却するためには、実際に水を蒸発させる当該他層との間の伝熱面積を大きくすることが必要である。
【００２１】
ここで、所定の函体の内部に、熱伝導性を有する筐体から成る風道を配設し、当該風道の筐体を請求項１に記載の隔壁とすることで、当該伝熱面積を大きくすることができる。当該所定の函体の内部且つ当該風道の外部となる部位が当該他層となり、当該他層の内部に当該１層が配設されることで、当該１層と当該他層との間の伝熱面積が大きくなり、効果的な顕熱交換が可能となる。
【００２２】
請求項３の記述は、請求項１に記載の蒸発手段に関するものである。保水性が高く、熱伝導性の高い炭素繊維から成る面状体を蒸発手段に用いることで、当該１層と当該他層との間の効果的な顕熱交換を実現するものである。炭素繊維から成る面状体は、上記函体を区画する隔壁に固着される。
【００２３】
上記の固着方法にて、当該面状体が当該隔壁に均一に配設されるものである。このように、当該面状体が当該隔壁上に均一に配設されることで、送風手段が送風する空気と水の接触面積が大きくなり、蒸発効率、及び、当該１層と当該他層との間の顕熱交換効率の高い蒸発手段を実現するものである。
【００２４】
請求項４の記述は、請求項１に記載の送風手段の、取入空気に関するものである。当該送風手段の吸込口が屋外と連通し、当該送風手段が外気を取り入れて送風し、且つ、当該室内が排気開口を備えることで、当該室内の冷房、飛翔昆虫の侵入防止のほかに、当該室内の換気機能が加わることになる。
【００２５】
当該送風手段が起動すると、当該函体の１層を介して、外気が当該室内に供給される。当該室内が陽圧になり、当該建物の隙間、及び排気開口から外方に空気が排出されて、当該室内が換気される。このときの排気開口の開口面積が、過剰に大きい場合、当該室内の陽圧が解消されてしまうため、当該開口面積の大きさを過大にならないように決定されることにより、当該室内の冷房、飛翔昆虫の侵入防止、室内換気の全機能を確保することができる。
【００２６】
請求項５の記述は、請求項１に記載の給水装置に関するものである。本発明装置使用建物内では、補助冷房装置、冷蔵庫など、冷却時に凝縮水の発生を伴う装置が用いられる場合があり、当該凝縮水の排水手段を本発明装置の給水手段に含むことで、全て上水を用いた場合に比べて消費水量の削減を実現することができる。
【００２７】
請求項６の記述も、請求項１に記載の給水装置に関するものである。一般的な建物では、当該建物の敷地から発生する雨水を排水する、雨水排水手段を備える。当該雨水排水手段を本発明装置の給水手段に含むことで、全て上水を用いた場合に比べて消費水量の削減を実現することができる。
【００２８】
請求項７の記述は、請求項１に記載の空気吹出手段に関するものである。空気吹出手段に、当該函体の当該他層と連通するエアカーテンを用い、当該エアカーテンが当該他層から供給される空気を吸い込み、当該建物の開閉部位の上方から下方へ、又は１の側方から相対する他の側方へ所定の圧力で吹き出すことで、該開閉手段が開放したときに、陽圧である該室内から外方への気流の発生を防ぐことにより、当該室内の陽圧が解消されるのを防ぐことができる。
【００２９】
本発明装置は、室内を陽圧に保つことで、建物の隙間からの飛翔昆虫の侵入を防ぐものであるが、窓、出入口などの当該建物の開閉部位が開放すると、当該室内の陽圧が解消され、飛翔昆虫の当該隙間からの侵入が可能となってしまう。当該エアカーテンが所定の圧力で当該開閉部位の直近で送風することで、開閉部位が開放しても、室内から外方への気流が発生しないため、当該陽圧を確保することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の、防虫機能を備えた冷房装置は、単一のエネルギー源にて、飛翔昆虫防除、冷房、換気を同時に行うものであり、従来、防虫装置、冷房装置、換気装置と、個別にエネルギーを使用していた場合に比べ、大幅な省エネを実現する。従来方式では、機械式換気装置の電力使用、空冷ヒートポンプ方式の空調装置の電力使用、防虫装置の電力や化学物質使用が発生したが、本装置では、水の蒸発という気化プロセスのみで顕熱除去を行っているため、飛翔昆虫防除、冷房、換気の３機能を、気化と圧縮を繰り返す空冷ヒートポンプ方式の空調装置単一使用の場合の消費電力以下で行うことが可能となる。また、店舗などでは、大型の冷凍庫、冷蔵庫が設置されているケースが多く、これらの機器から発生するドレンを、本システムの冷却装置への給水装置からの給水として利用すれば、冷却されたドレンによる熱除去効果が加わり、さらに大きな省エネを期待できる。
【００３１】
また、本発明装置では、建物全体が、物理的に飛翔昆虫が侵入できない構成となるため、他の防虫装置と比べて、高い防虫効果を実現する。飛翔昆虫が侵入する可能性があると想定される建物のすべての箇所から、飛翔昆虫の建物への侵入方向と逆方向の気流が発生するため、流体力学上、空気粘性により飛翔昆虫に抗力が働き、建物への飛翔昆虫の侵入は不可能である。本発明装置を実験的に設置した建物においても、現在に至るまで、建物内部で飛翔昆虫の存在を、一度も知見できなかった（実験に使用した建物は、本発明装置設置前は、飛翔昆虫の侵入が頻繁に発生していたものである。）。化学物質、二酸化炭素など、人体及び環境へ悪影響を及ぼすものを使用せずに、前記効果を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
２層を成し、空気を送風することにより水を蒸発させて空気を冷却する機構の函体を使用して、そのうちの水の蒸発を行う層から建物の出入口、窓への送風により、建物の出入口、窓からの飛翔昆虫の侵入を防ぎ冷房負荷を軽減し、もう１つの層から室内への送風により、建物の有する隙間からの飛翔昆虫の侵入を防ぐとともに室内を冷房するという装置を、従来工法の建物の構造をそのまま利用した上で、最少の部品点数且つ高効率にて作動できる形状、構造にて実現した。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の冷房装置の１実施例の全体システムフロー図である。本実施例では、夜間営業を行う店舗を想定している。本発明は、水の蒸発を促進する必要上、蒸発手段において速い風速を必要とし、騒音レベルが高くなるため、本実施例においては、１で示すように、蒸発手段を含む冷却函体が地中に埋設設置されている。２、５で示されるとおり、所定の送風手段である機械式送風装置は、排気開口である自然排気口近辺の屋外に設置され、外気に加えて室内の冷気も機械式送風装置が取り込める配置となっている。７で示される冷蔵庫は室内の自然排気口近辺に設置され、８で示されるとおりに冷蔵庫と冷却函体は排水手段としての管状体にて連通しており、冷蔵庫にて発生したドレンが冷却函体に供給され続け、冷蔵庫本体からの廃熱は、自然排気口から屋外に排出される。室内の天井には、４で示される室内吹出口が設置されていて、空気吹出手段であるエア吹出装置は、３で示されるとおり、建物の出入口、窓の直上の屋外側に設置されている。６で示されるように機械式送風装置と冷却函体、冷却函体とエア吹出装置、冷却函体と室内吹出口とはダクトにて連通しており、機械式送風装置からの取入外気が冷却函体を経て、エア吹出装置への送気経路、室内吹出口への給気経路を形成している。
【００３４】
図２は、本実施例における冷却函体の構造及びフロー図である。図４は、図２のB−Bの位置における断面図である。１６で示されるとおり、筒状体から成る外部風道が、所定の函体として、冷却函体の外形を成し、その内部に、１７で示される、外部風道よりも半径の小さな筒状体から成る内部風道が、外部風道と同心円状に配置されている。内部風道の外面には、１８で示される炭素繊維不織布から成る帯状体が巻き付けられていて、２２で示されるとおり、外部風道、前記帯状体が巻き付けられた内部風道の間の蒸発冷却層、２３で示されるとおり、前記帯状体が巻き付けられた内部風道の内部の熱交換冷却層という２層構造を形成している。本実施例では、外部風道は、剛性及び耐食性を有する硬質塩化ビニル製、内部風道は湿度の高い環境下で顕熱交換をする必要から、耐食性、熱伝導性の高いアルミニウム製としている。
【００３５】
８で示されるドレンを供給する管状体は、本実施例の給水手段として、外部風道を貫通して内部風道に巻き付けられた帯状体直上にて開放している。この管状体にて冷蔵庫の蒸発機と本冷却装置とは連通している。通常、冷蔵庫は昼夜を問わず稼動しており、ドレンが常時発生し、冷却装置へのドレンの供給も常時行われ、前記帯状体は、常時、含水した状態となる。また、炭素繊維不織布は、乾燥した状体では空気層を有するため同一素材の他の形状のものより熱透過率が低いが、前記含水した状態では、炭素自体は熱透過率が高い上、当該空気層に浸水するため熱透過率が高くなる。
【００３６】
機械式送風装置が起動すると、段落番号００２１記載のダクトを経て、冷却函体に送風される。このときのダクト内の速度分布は空気の粘性及びダクト内面と空気との摩擦により、図７のようになる。本図のVで示される流速及び３０の速度分布曲線が示すとおり、ダクトの中心が最も風速が速くなるため、熱交換冷却層への送風の風速は、蒸発冷却層への送風の風速よりも速くなる。風量は、風速に断面積を乗じたものであり、熱交換冷却層への風速をV１、蒸発冷却層への風速をV2とすると、V1は僅かにV2より大きくなるため、以下の関係が成り立つ。
【００３７】
【数１】
2009024992.tif 000003
【００３８】
ここで、W1は熱交換冷却層への必要風量、W2は蒸発冷却層への必要風量、Pは円周率、V１は熱交換冷却層への風速、Raは図５の符号と同じく図２のA部における冷却函体の外部風道が成す円の半径、Rcは図５の符号と同じく図２のA部における内部風道が成す円の半径を表す。前記式を満たすため、W1とW2との比に図２のA部における蒸発冷却層へ通ずる層の断面積を乗じた値より、図２のA部における熱交換冷却層へ通ずる層の断面積が同一ではなく、僅かに小さくなるように、内部風道の半径は決定される。また、W1にW2を加えた値が機械式送風装置の必要風量として機種選定する。
【００３９】
図６は、冷却函体の空気導入部の形状を模式的に表したものである。W1とW2の適正風量を確保するためには、蒸発冷却層と熱交換冷却層とは、断面積比だけでなく、流体摩擦による損失ヘッドを最少且つ均等にする必要がある。局所的な摩擦損失の発生により、局所的に流速が下がり、W1とW2のバランスが崩れる可能性があるため、蒸発冷却層と熱交換冷却層の損失ヘッドを均等且つ最小にすることが必要となる。
【００４０】
蒸発冷却層と熱交換冷却層の流路の先端は、内部風道の導入部の先端となる。図６のAcで示すとおり鋭角を成す流線形状となっている。この角度が鈍角を成す場合、オリフィスを形成するため、噴流、摩擦損失増大の要因となってしまう。故に、鋭角による流路断面積の緩やかな縮小形状としている。さらに、流体力学上、細まり角度が３０度以下の場合の摩擦損失は、直管の場合と同様であるので、Acは３０度以下とする。以下、先ず蒸発冷却層への空気の流れを説明する。
【００４１】
内部風道の先端を通過して蒸発冷却層に導入される空気は、内部風道断面積拡大部を通過する。この空気は、蒸発冷却層でドレンを蒸発させるものであるため、断面積を縮小させ風速を上げる必要がある。そのため、内部風道の断面積を拡大させることで、蒸発冷却層の断面積を縮小させてある。内部風道断面積拡大部の蒸発冷却層における細まり角度（Ab-Aa）も、前段落記載の流体力学上の理由から３０度以下とする。また、蒸発冷却層への導入部の断面積縮小部における局部摩擦損失は、断面積縮小部に進入するときと流出する時の２回の流線の角度変化（Aｂ-１/２Aa）と断面積縮小が発生するため、次式で表される。
【００４２】
【数２】
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【００４３】
ここで、h１は蒸発冷却層導入部における局部損失ヘッド、Rは内部、外部風道の管摩擦損失係数、ｇは重力加速度、ｖiは内部風道断面積拡大部の任意の点iにおける風速、ｄｌは内部風道断面積拡大部の任意の点iにおける流路の最小長さ、ｖ３は内部風道断面積拡大部からの流出風速を表す。Ri 、L、Ra、v2、Ab、Aaは図５、図６の符号と同一である。この式で、右辺第１項は、内部風道の断面積拡大部における内部風道との壁面摩擦損失を表す。i点での内径の最小長さにおける摩擦損失の、０からLまでの積分という形で表記してある。第２項は、内部風道の断面積拡大部における外部風道との壁面摩擦損失を表す。第３項及び第４項はワイスバッハの式により流線の角度変化による損失ヘッドを表す。また、図６の内部風道のL1の長さに相当する流体摩擦が発生するが、熱交換冷却層にもほぼ同一の損失ヘッドが発生するため、この式では省略されている。また、後述の熱交換冷却層の損失ヘッドの式でも省略する。
【００４４】
内部風道断面積拡大部を通過した空気は、内部風道に炭素繊維不織布から成る帯状体が巻き付けられた蒸発冷却層の機能部に導入される。この部分における壁面の摩擦損失係数は、外部風道との接触面については、数４の記載と同一であるが、内部風道の炭素繊維不織布から成る帯状体との接触面は、平坦でないため表面粗度が大きく、摩擦損失係数も大きくなる。また、風速もV2からV3まで加速されており、摩擦損失が大きくなる。このときの損失ヘッドは次式で表される。
【００４５】
【数３】
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【００４６】
このとき、ｈ２は蒸発冷却層の機能部の損失ヘッド、R2は炭素繊維不織布から成る帯状体の摩擦損失係数（実験の結果、グラスウール内張ダクトとほぼ同一値である。）、L2は蒸発冷却層の機能部の長さ、ｖ3は蒸発冷却層の機能部への流入風速で、段落番号００３０記載の内部風道断面積拡大部からの流出風速と同一である。その他の符号は段落番号００３０の記載と同一である。
【００４７】
また、蒸発冷却層の機能部に導入された空気の風速は、ｖ３まで加速されているため、ベルヌーイの定理により蒸発冷却層の
圧力が低下する。非定常流である本システムの蒸発冷却層での空気の風速と圧力の関係は、ベルヌーイの定理により次式で表される。（高さの変化はないため、位置エネルギー変化は無視できる。）
【００４８】
【数４】
2009024992.tif 000006
【００４９】
ここで、ｐ２は蒸発冷却層機能部内の圧力、ｐ１は蒸発冷却層導入部における圧力、ｄは空気の密度、その他記号は段落番号００３０及び００３３の記載と同一である。また、ｖ３はｖ２を加速したものであるためｖ３はｖ２より大きく、流体摩擦による損失ヘッドは常に正の値であるため、ｈ１、ｈ２はともに０より大きい。よって、ｐ２は常にｐ１より小さくなる。
【００５０】
機械式送風装置が送風する取入外気は、室内空気に比べて乾球温度の高いものであり、ファンにより圧縮され圧力ｐ１になり、絶対湿度が下がった状態で蒸発冷却層導入部に進入し、その後、断面積縮小部で風速が加速され圧力ｐ１からｐ２になる。よって、蒸発冷却層内部空気の飽和水蒸気圧が、蒸発冷却層機能部侵入以前の空気より大きくなる。乾球温度は蒸発以前では一定であり、蒸発冷却層内における水の蒸発量は、ｐ２のときの飽和水蒸気圧における絶対湿度と大気中の絶対湿度との差に限りなく近づく。また、水の蒸発潜熱は、約2500J/ｇであるから、段落番号００２３記載の帯状体に供給されたドレンの蒸発量と、蒸発に要した時間により、蒸発冷却層機能部の冷却能力が決定される。蒸発冷却層機能部の冷却能力は次式で表される。
【００５１】
【数５】
2009024992.tif 000007
【００５２】
ここで、Eは蒸発冷却層機能部の冷却能力、EWは水の蒸発潜熱、Bは蒸発効率係数、xsは飽和状態における絶対湿度、xiは本システム使用の外気条件における絶対湿度、W２は段落番号００２６記載と同じく蒸発冷却層への送風量、vsは本システム使用の外気条件における空気の比体積を表す。また、Bは、０から１の間の値で、風速即ち圧力と温度、ドレンの含水量に比例するものである。下記の表１から表３にて、絶対湿度、外気条件、比体積、水の蒸発潜熱の具体的数値を記す。
【００５３】
【表１】
2009024992.tif 000008
【００５４】
【表２】
2009024992.tif 000009
【００５５】
【表３】
2009024992.tif 000010
【００５６】
表１は、各主要都市における時間毎の外気の乾球温度、絶対湿度を示す。表２は、各乾球温度の飽和状態における絶対湿度（xs）比エンタルピー（hs）比体積（vs）水蒸気圧（pws）を示す。表３は、各乾球温度における水の蒸発潜熱を示す。該当都市の乾球温度における大気中の絶対湿度、飽和状態における絶対湿度、比体積、水の蒸発潜熱を、同表から抽出する。また、蒸発効率係数Bは、本実施例においては0.4とするのが最適であると、実際の蒸発量測定実験により知見した。数５にこれらの値を代入して、本実施例の必要冷却能力から、W2を決定する。必要冷却能力は、建物の冷房負荷と相関性があり、その相関性については後述する。
【００５７】
また、同一条件の水の蒸発潜熱と凝縮潜熱は、絶対値が等しいため、冷蔵庫の潜熱負荷が冷房能力の最大値となる。冷蔵庫からのドレンは、冷蔵庫内の空気中の水蒸気の凝縮潜熱の放出によるものであり、冷蔵庫の潜熱負荷が、Eに満たない場合、送風量がW2を満たしても計算上の冷却能力を発揮できないため、雨水タンク、上水道などにより、別途給水装置を設ける必要がある。また、過剰供給の場合は、蒸発冷却層内部の下部に滞留し、ドレン不足時に図２、図４の２４で示される滞留ドレン吸上繊状体により蒸発冷却層機能部の帯状体に毛細管現象により汲み上げられる。前記帯状体にはEを満たすドレン量のみが常時含水するために、帯状体の許容含水量を満たすよう帯状体の体積を決定することが必要になる。
【００５８】
段落番号００４３記載の冷却能力にて蒸発冷却層内部は冷却され、内部風道に巻き付けられた帯状体に含水したドレンも冷却される。冷却されたドレンは帯状体内部で毛細管現象及び自然対流し、内部風道外面に到達する。熱交換冷却層内の空気の熱は、アルミニウム製の内部風道を伝達し、内部風道を介して冷却されたドレンと顕熱交換を行う。このときの熱交換冷却層内部の冷却能力は、アルミニウム製風道の熱透過抵抗と蒸発冷却層の冷却能力Eとの相関性により次式で表される。
【００５９】
【数６】
2009024992.tif 000011
【００６０】
ここでERは熱交換冷却層の冷却能力、Pは円周率、Rbは図５記載の符号と同じく内部風道の半径、L2は蒸発冷却層機能部の長さ、THは熱交換冷却層内部の空気の温度で、表１の乾球温度と同一の値である。Eは数５記載の符号と同一で蒸発冷却層機能部の冷却能力で、水の比熱4.2で除することにより、ドレンの温度を表す。Ltは内部風道の厚さｖ4は内部風道内風速で、210(5.6+4.0v4)/210+Lt(5.6+4.0v4)は、ユルゲスの式とアルミニウムの熱伝導率210Ｗ/ｍ・Ｋによるアルミニウム製の内部風道の熱透過率を表す。通常の冷房負荷計算の算出と同様に、建築体の冷房負荷よりER及びW１を算定し、L2 、Lt 、Eを決定する。Eを決定することによりW２を決定できる。W1にW２を加えれば機械式送風装置の必要風量が決定される。また、段落番号００２１記載の自然排気口から機械式送風装置への冷房室内空気の取り入れは、湿球温度によりエンタルピーが異なるため、設計上は冷却能力に加えないものとする。
【００６１】
前段落記載の冷却能力を満たすために、段落番号００２６記載の条件のほかに、数２、数３で表される、ｈ１とｈ２との和が熱交換冷却層の損失ヘッドに限りなく等しい必要がある。熱交換冷却層導入部の形状は、図６で表されるように、内部風道の先端を通過し、断面積拡大部に到達し、蒸発冷却層機能部内側の直管部に進入する。このときの損失ヘッドは次式で表される。
【００６２】
【数７】
2009024992.tif 000012
【００６３】
ここで、ｈ３は熱交換冷却層の総損失ヘッド、Rは内部風道の管摩擦損失係数、ｇは重力加速度、ｖ２iは内部風道断面積拡大部の任意の点iにおける風速、ｄｌは内部風道断面積拡大部の任意の点iにおける流路の最小長さ、ｖ4は内部風道断面積拡大部からの流出風速を表す。R2iは内部風道断面積拡大部の任意の点iにおける断面の成す円の半径、L2は蒸発冷却層機能部の長さで、蒸発冷却層機能部内側の直管部の長さと同一である。Rbは図５に記載のとおり、図２のB部における内部風道が成す円の半径を表す。
【００６４】
段落番号００４３及び００４７記載のとおり、W1、W２、L2が決定されているので、ｈ３がｈ１とｈ２との和になるようRa、Rb、Rcを算出できる。以上の過程により、本システムを使用する当該建物に適合した機械式送風装置及び冷却函体の仕様、形状が決定できる。
【００６５】
以上の過程で機械式送風装置及び冷却装置の仕様が決定され、機械式送風装置の送風は、冷却函体で冷却され、蒸発冷却層からの冷気はエア吹出装置から窓、出入口に吹き出されて窓、出入口の蓄熱が除去され、熱交換冷却層からの冷気は室内吹出口から室内へ吹き出されて室内が冷房され、最終的に自然排気口から屋外に排出される。この機能を確保するため、エア吹出装置、室内吹出口、自然排気口の形状及び仕様を決定する必要がある。
【００６６】
室内吹出し口及び自然排気口の形状及び仕様については、室内気流、騒音レベル、損失ヘッドなど通常の空調設計と同一である。しかし、本発明装置の目的の一つに、室内を陽圧に保ち、建物の隙間からの飛翔昆虫の室内の侵入を防ぐというものがあり、通常の第２種換気方式より、陽圧値を大きくする必要がある。建物の有する隙間からの気流の風速は、建物の有する隙間の面積の総和と前記正圧値により決まる。建物の有する隙間は建物によって異なるため、一般式で表すことが不可能である。よって、自然排気口は、流量調整のできる、摩擦損失可変型とする。建物の隙間毎に風速測定し、自然排気口の摩擦損失を調節し、飛翔昆虫の侵入の可不可を確認する。飛翔昆虫は、風速４ｍ/ｓ以上では、逆行できないことを実験により知見している。
【００６７】
エア吹出装置は、出入口、窓の平面長さに1.1を乗じた長さで、風速４m/s以上の風速にて出入口、窓の直上から出入口、窓と長手方向に平行に吹出した場合、窓、出入口に飛翔昆虫は近づけないことを実験により知見している。図９はエア吹出装置の断面形状を表す。３５で表される整流格子が出入口、窓の内方及び外方に鋭角を成して定置され、３６で表される吹出送風が出入口、窓の内方及び外方に吹出す。また、エア吹出装置吹出開口の形状は次式で表される。
【００６８】
【数８】
2009024992.tif 000013
【００６９】
ここで、W2は前述の蒸発冷却層への送風量で、段落番号００４７で既に決定されている。Liはi個目のエア吹出装置吹出開口の長手方向の長さで、出入口、窓の長手方向の長さの1.1倍の値である。ｎは出入口、窓の個数で、L4が図９で示されるとおり吹出装置吹出開口の奥行寸法である。この式を満たすＬ4を決定することにより、エア吹出装置吹出からの送風の風速を４m/s以上に確保できる。
【００７０】
以上の過程により、あらゆる建物に適合できるよう、本実施例の構成要素の仕様、形状が決定できる。各構成要素を連通させるダクト、管状体の損失ヘッドは、最少且つ均等になるよう、各建物ごとにダクト、配管設計を行えば、防虫、冷房、換気の必要性能は機械式送風装置の起動と給水装置の給水のみで確実に機能する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明装置は、夜間営業を行う郊外型店舗向けに発明されたものであるが、本発明装置の解決する課題は、本来捨てているものである排水を利用して室内熱除去、室内換気、室内防虫を確実に行うものであり、これらの要素を有するあらゆる建物に利用可能である。例えば、工場では、工業排水という排水要素を有し、且つ、多くの場合、工場は郊外に位置するため、飛翔昆虫侵入の問題を抱え、産業機械の廃熱の除去、労働環境の清浄化という課題を抱える。工場においても本発明は有効に活用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本装置フロー図。システムの全体構成を示す。（実施例１）
【図２】冷却函体詳細図。冷却装置本体の構成及びその内部における空気の流れを示す。（実施例１）
【図３】冷却函体断面図１。図２のA部の断面構造を示す。（実施例１）
【図４】冷却函体断面図２。図２のB部の断面構造を示す。（実施例１）
【図５】冷却函体断面模式図。図２のA部及びB部における断面構成を模式的に示す。（実施例１）
【図６】冷却函体側面模式図。冷却函体への送風の導入部付近の構成を模式的に示す。（実施例１）
【図７】管内速度分布図。流体力学上の、管内における流体の流速の分布を示す。
【図８】断面積拡大管が成す角度と損失係数の関係を表すグラフ。縦軸が損失係数。横軸が断面積拡大管の角度。
【図９】エア吹出装置断面図。エア吹出し装置の断面構造及び空気の流れを示す。（実施例1）
【符号の説明】
【００７３】
１    冷却函体
２    機械式送風装置
３    エア吹出装置
４    室内吹出口
５    自然排気口
６    給気ダクト
７    冷蔵庫
８    ドレン供給管
９    機械式送風装置による空気の流れ
１０    冷蔵庫からのドレンの流れ
１１    建物の有する隙間から屋外への空気の流れ
１２    建物の窓、出入口
１３    建物の床を構成する構造体
１４    壁を構成する建物の構成部位
１５    屋根を構成する建物の構成部位
１６    冷却函体の外部風道
１７    冷却函体の内部風道
１８    炭素繊維を編み上げた帯状体
１９    冷却函体の給気口
２０    冷却函体の蒸発冷却層からの吹出口
２１    冷却函体の熱交換冷却層からの吹出口
２２    冷却函体の蒸発冷却層
２３    冷却函体の熱交換冷却層
２４    滞留ドレン吸上繊状体
２５    冷却函体の外部風道が成す円
２６    図２のB部における内部風道が成す円
２７    図２のA部における内部風道が成す円
２８    流線との平行線
２９    内部風道への導入口
３０    速度分布曲線
３１    流れの方向
３２    流体との接触壁面
３３    エア吹出装置本体
３４    エア吹出装置吹出口枠
３５    整流格子
３６    吹出送風の流れ
A     A部の断面記号
B     B部の断面記号
Aa    流線と外部風道の空気導入部の断面積拡大部分が成す角度
Ab    流線と内部風道の空気導入部の断面積拡大部分が成す角度
Ac    内部風道の空気導入部先端が成す角度
L     内部風道の空気導入部の断面積拡大部分の流線方向の長さ
L1    内部風道の空気導入部先端から断面積拡大部分までの流線方向の長さ
L4      エア吹出装置の奥行寸法
Ra    冷却装置の外部風道が成す円の半径
Rb    図２のB部における内部風道が成す円の半径
Rc    図２のA部における内部風道が成す円の半径
Ri    内部風道の空気導入部の断面積拡大部分の任意の点iにおける内部風道が成す円の半径
V     流速
【図１】
2009024992.tif 000014
【図２】
2009024992.tif 000015
【図３】
2009024992.tif 000016
【図４】
2009024992.tif 000017
【図５】
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【図６】
2009024992.tif 000019
【図７】
2009024992.tif 000020
【図９】
2009024992.tif 000021
【図８】
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