利用自然能量的空调设备以及使用该设备的建筑物的制作方法

专利名称：利用自然能量的空调设备以及使用该设备的建筑物的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调设备以及使用该设备的建筑物，所述空调设备是能够对住宅、事 务所、工厂、学校、集会场所、公共设施、鸡畜舍、农业温室等所有的建筑物主要利用自然能 量进行室内空气温度的调整。
背景技术：
以往，提出有一整年利用大体被保持为固定温度的地热等来调节建筑物内的温度 的空调系统。下面，对现有技术涉及的“建筑物的利用自然力的空调系统”进行说明。在专利文献1所记载的“建筑物的利用自然力的空调系统”包括地内管道，具有 用于储存地热并对来自户外或者建筑物内的空气传导所储存的地热的卵石层、以及按照从 地基面向重力方向延伸约2米以上的方式被埋设在地内的地内管道，用于对于来自卵石层 的空气传导来自地内的地热；空气湿度调节单元，被安装在地内管道内，用于对在地内管道 内流动的空气进行湿度调节；空气净化单元，被安装在地内管道内，用于净化地内管道中流 动的空气；调节空气供给部，用于向建筑物内供给在上述地内管道内被进行了温度调节、湿 度调节、以及净化后的空气。根据上述专利文献1所公开的发明，具有如下效果能够提供系统简单、成本低 廉，并且不仅能够进行温度调节，还能够进行湿度调节、净化、以及对于空气的香气添加的 建筑物的利用自然力的空调系统。专利文献1 日本专利文献2007-97586号公报。

发明内容
然而，在专利文献1所公开的“建筑物的利用自然力的空调系统”中，对于以蓄热 (蓄冷)为目的而敷设于建筑物的地板下的蓄热材料的卵石，有关其大小和在地板下的配 置没有进行特别的考虑，无法充分发挥蓄热效果的可能性高。另外，还存在以下问题为了使冷风进入到地板下的各个角落，需要在地板下形成 复杂的管道结构，施工需要成本。本发明就是针对以往的情况而完成的，提供以下利用自然能量的空调设备以及使 用该设备的建筑物利用自然能量来冷却外部空气，使用被冷却的外部空气来对室内进行 冷却并且有效地在蓄热材料中蓄冷，由此不管论昼夜都能以少量的电能冷却室内，并且施 工所涉及的成本低廉。为了实现上述目的，作为权利要求1的发明的利用自然能量的空调设备(2)，利用 自然能量来冷却外部空气，通过被冷却后的外部空气来冷却蓄热材料(6)以蓄冷，并通过 蓄热材料(6)的冷却能对室内(11)进行冷却，其特征在于，该利用自然能量的空调设备(2) 具有蓄热室(27)，所述蓄热室(27)被形成在地板下；吸气容纳部(4)，所述吸气容纳部 (4)与该蓄热室(27)邻接设置；吸气管道(5)，所述吸气管道(5)与该吸气容纳部(4)连接并吸入外部空气；外部空气冷却机构，所述外部空气冷却机构利用自然能量对从该吸气管 道(5)吸入的外部空气进行冷却；外部空气供给管道(7)，所述外部空气供给管道(7)将经 该外部空气冷却机构冷却的外部空气导出到蓄热室(27)；送风设备(8)，所述送风设备(8) 将在外部空气冷却机构中被冷却的外部空气输送给外部空气供给管道(7)；以及蓄热材料
(6)，所述蓄热材料(6)被容纳在蓄热室(27)内进行蓄冷或放冷，外部空气供给管道(7)在 其管体部上具有多个孔(10)，蓄热材料(6)形成为粒块状，并被构成为随着从蓄热室(27) 的底面朝向地板面其平均粒径变小，驱动送风设备(8)，从吸气管道(5)取入外部空气并通 过外部空气冷却机构对外部空气进行冷却，将被冷却后的外部空气通过外部空气供给管道
(7)提供给蓄热室(27)，并使外部空气与蓄热材料(6)接触来冷却蓄热材料(6)，由此对蓄热材料(6)赋予冷却能。在上述结构的利用自然能量的空调设备中，蓄热室在容纳蓄热材料的同时，具有 防止屋外的热传递到蓄热材料的作用。另外，吸气管道具有吸入外部空气并导出到吸收气 体容纳部的作用。并且，吸气容纳部具有暂时容纳从吸气管道导出的外部空气的作用。另外，外部空气冷却机构具有通过水的气化热或地热等自然能量来使外部空气的 温度降低的作用。并且，外部空气供给管道具有将通过外部空气冷却机构所冷却的外部空 气导出到蓄热室的作用。并且，送风设备具有产生空气流以将在外部空气冷却机构所冷却 的外部空气输送到外部空气供给管道的作用。另外，蓄热材料具有通过与被冷却的外部空 气进行热交换来蓄冷、并根据需要向空调用的外部空气放冷的作用。并且，外部空气供给管道通过在其管体部具有多个孔，具有从整个管体将被冷却 了的外部空气导出到蓄热室的作用。另外，通过使蓄热材料形成粒块状而具有增大蓄热材料表面积的作用。并且，通过 将配置在蓄热室底面侧的蓄热材料的平均粒径设定得较大，从而具有提高在蓄热室的底面 附近的空气的流动性、并使从外部空气供给管道所供给的外部空气遍布蓄热室的各个角落 的作用。并且，通过将配置在蓄热室的地板面侧(上面侧)的蓄热材料的平均粒径设定得 较小，从而具有提高蓄热材料的蓄冷效率的作用。其结果是，由于对配置在远离外部空气供给管道的位置的蓄热材料也能够有效地 蓄冷，因此具有提高蓄热材料6的冷却能的作用。因此，权利要求1所述的发明具有以下效果通过自然能量对取入的热的外部空 气进行冷却，并利用被冷却的外部空气对蓄热材料进行蓄冷，根据需要通过蓄热材料的冷 却能来冷却用于空调的外部空气，不管昼夜都使室内温度保持舒适。作为权利要求2的发明的利用自然能量的空调设备⑵是权利要求1所述的利用 自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述外部空气冷却机构包括喷雾装置(9)，所述喷 雾装置(9)用于向从吸气管道(5)、外部空气供给管道(7)、以及蓄热室(27)中所选择的至 少一个散布雾状的水(25)，所述外部空气冷却机构通过雾状的水(25)蒸发时的气化热来 冷却外部空气。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1相同的作用之外，喷 雾装置还具有向从吸气管道、外部空气供给管道、以及蓄热室中所选择的至少一个散布雾 状的水的作用。其结果是，具有通过雾状的水蒸发时的气化热来冷却在从吸气管道、外部空 气供给管道、以及蓄热室中所选择的至少一个的内部流动的外部空气的作用。
作为权利要求3所述的发明的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求1所述 的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，外部空气冷却机构包括被埋设在吸气容纳部 (4)的地板下的地内热热交换管道(13)，并且所述外部空气冷却机构将输送到吸气容纳部 (4)的外部空气取入到地内热热交换管道(13)中，并使其在地内进行热交换以冷却外部空气。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1所述的发明相同的 作用之外，还具有以下作用在地内温度比外部空气温度低的情况下，地内热热交换管道在 其内部容纳有外部空气时，使外部空气的热向地内扩散，即，使得外部空气与地内之间进行 热交换，以使外部空气的温度降低。作为权利要求4所述的发明的利用自然能量的空调设备⑵是权利要求1所述的 利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述外部空气冷却机构包括第一外部空气冷 却机构，所述第一外部空气冷却机构具有喷雾装置(9)，所述喷雾装置(9)用于向从吸气管 道(5)、外部空气供给管道(7)、以及蓄热室(27)中所选择的至少一个散布雾状的水(25)， 所述第一外部空气冷却机构通过雾状的水(25)蒸发时的气化热来冷却外部空气；以及第 二外部空气冷却机构，所述第二外部空气冷却机构具有被埋设在吸气容纳部(4)的地板下 的地内热热交换管道(13)，并且所述第二外部空气冷却机构将输送到吸气容纳部(4)的外 部空气取入到地内热热交换管道(13)中，并使其在地内进行热交换以冷却外部空气。上述结构的利用自然能量的空调设备除了与权利要求1所述的发明相同的作用 之外，在第一外部空气冷却机构中，喷雾装置还具有向从吸气管道(5)、外部空气供给管道 (7)、以及蓄热室(27)中所选择的至少一个散布雾状的水的作用。其结果是，具有以下作 用通过雾状的水蒸发时的气化热冷却在从吸气管道、外部空气供给管道、以及蓄热室中所 选择的至少一个的内部流动的外部空气。另外，在第二外部空气冷却机构中，地内热热交换管道具有以下作用在地内热热 交换管道内部容纳有外部空气时，使外部空气的热量向地内扩散，即，使得外部空气与地内 之间进行热交换，以使外部空气的温度降低。因此，权利要求4所述的发明具有以第一外部空气冷却机构和第二外部空气冷却 机构这两者来冷却外部空气的作用。作为权利要求5所述发明的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求2或权利 要求4所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，吸气管道(5)的外部空气取入口 (5a)向地表面(19)弯折或弯曲，吸气管道(5)在该外部空气取入口(5a)附近具有喷雾装 置(9)。上述结构的利用自然能量的空调设备是具有与权利要求2或权利要求4所述的利 用自然能量的空调设备相同的作用，并且喷雾装置具有喷射水雾的作用。另外，使吸气管道 的外部空气取入口向地表面弯折或弯曲，并在该吸气管道的外部空气取入口附近安装喷雾 装置，由此具有使未汽化而成为了水滴的水雾从外部空气取入口排出到屋外的作用。作为权利要求6所述的发明的利用自然能量的空调设备⑵是权利要求3或权利 要求4所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述地内热热交换管道(13)包 括外筒(14a)；内筒(14b)，所述内筒(14b)内插于外筒(14a)的中空部；排水管道(37)，所 述排水管道(37)被插在外筒(14a)的中空部或内筒(14b)的中空部中；水位传感器(35)，所述水位传感器(35)被插在外筒(14a)的中空部或内筒(14b)的中空部中；以及供水管道 (38)，所述供水管道(38)被插设在外筒(14a)的中空部中，在内筒(14b)的下端附近具有 至少一个通气孔(39)。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求3或权利要求4所述的 发明相同的作用之外，在地内热热交换管道中形成在外筒的内侧面和内筒的外侧面之间的 间隙还具有使被导入到供气收容部中的外部空气流向地内的作用。另外，此时，具有通过使 外部空气的热量经由外筒向地内扩散来降低外部空气温度的作用。并且，形成在内筒的下 端附近的至少一个通气孔具有将到达内筒的下端部附近的外部空气导出到内筒的中空部 侧的作用。并且，内筒的中空部具有使被冷却的外部空气从内筒的下端侧流向上端侧的作
用。另外，排水管道具有将积存在外筒底部的水排出到热交换管道外的作用。并且，水 位传感器具有检测积存在外筒底部的水的水位高低并发送检测数据的作用。供水管道具有向形成于外筒的内侧面和内筒的外侧面之间的间隙供水的作用。因此，在权利要求5所述的发明中，具有以下作用由外筒和内筒形成地内热热交 换管道并使其成为双重圆筒状，从而以分离的状态形成从供气收容部朝向地内的通路和从 地内朝向供气收容部的通路，并通过使外部空气的热量经由外筒扩散到地内来冷却外部空 气。另外，从供水管道所供给的水具有以下作用清洗外筒的内侧面或内筒的外侧面， 并到达外筒的底部而被贮留，从而对供气容纳部所供给的外部空气赋予适度的湿气。并且， 由水位传感器所检测的水位具有能够用来判断是否需要进行排水操作或供水操作的作用。并且，通过使从供气收容部所供给的外部空气接触到积存在外筒的底部的水而使 水摇动，从而具有防止水变质的作用。作为权利要求7所述的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求1至权利要求6 中任一个所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，外部空气供给管道(7)是由网 状体构成。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1至权利要求6所述的 各个发明相同的作用之外，通过由网状体构成外部空气供给管道而具有使得从外部空气供 给管道向蓄热室导出外部空气的操作变得顺利的作用。作为权利要求8的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求1至权利要求7中任 一个所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，吸气管道(5)在其外部空气取入口 (5a)具有铜制的过滤器(24)。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1至权利要求7中所述 的各个发明相同的作用之外，设置于吸气管道的外部空气取入口的铜制的过滤器通过铜离 子的杀菌作用而具有对通过该过滤器的外部空气进行杀菌的作用。作为权利要求9的发明的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求1至权利要求 8中任一个所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，外部空气供给管道(7)在其 底部具有排水槽(32)，通过泵将容纳在该排水槽(32)中的水(33)排出到屋外。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1至权利要求8所述的各个发明相同的作用之外，设置于外部空气供给管道的底部的排水槽具有容纳在外部空气 供给管道内部因结露等生成的水的作用。另外，泵具有将容纳在排水槽的水滴排出到外部的作用。其结果是，具有防止在外部空气供给管道内贮留被凝结了的水的作用。作为权利要求10所述的发明的利用自然能量的空调设备(2)是权利要求1至权 利要求9中任一个所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，吸气容纳部(4)具有 多个吸气管道(5)，吸气管道(5)中的每一个具有温度传感器以及使吸气管道(5)开闭的开 闭机构，温度传感器和开闭机构与控制部连接，并基于温度传感器的外部空气温度的测定 值来控制吸气管道(5)的开闭。上述结构的利用自然能量的空调设备除了具有与权利要求1至权利要求9所述的 各个发明相同的作用之外，温度传感器还具有检测各供气管道内的外部空气温度并将该测 定值传达到控制部的作用。另外，控制部还具有以下作用比较各个吸气管道内的外部空 气温度的测定值，并对外部空气温度最低的吸气管道的开闭机构发送“打开口”的信号的同 时，对除此以外的吸气管道的开闭机构发送“关闭口”的信号。并且，开闭机构具有在从控制部发送“打开口”信号期间使吸气管道打开口并使其 吸入外部空气的作用。
因此，在权利要求10所述的发明中，具有仅从配置在外部空气温度低的位置的吸 气管道吸入外部空气的作用。作为权利要求11所述的发明的建筑物(1)具有权利要求1至权利要求10中任一 项所述的利用自然能量的空调设备(2)。上述结构的建筑物具有权利要求1至权利要求10中任一项所述的利用自然能量 的空调设备，并具有与权利要求1至权利要求10所述各个发明同样的作用。根据本发明权利要求1所述的发明，利用作为自然能量的、例如外部空气温度和 地内温度的温差或水的气化热来对外部空气进行冷却，并以该被冷却的外部空气对蓄热材 料进行冷却，从而具有能够对蓄热材料赋予冷却能的效果。并且，通过使用以自然能量冷却后的外部空气和蓄热材料的冷却能这两者，而具 有不管昼夜都能连续地向室内输送具有适宜温度的空气的效果。并且，通过利用自然能量对外部空气进行冷却，从而与仅使用电力对外部空气进 行冷却的情况相比具有能够大幅度削减电力消耗的效果。并且，在蓄热室中，通过使得配置在其底面侧的蓄热材料的平均粒径大，而具有能 够提高该部分空气流动性的效果。其结果是，具有以下效果即使在蓄热室的底面不形成复 杂的配管结构，也可以使被冷却的外部空气遍布蓄热室的各个角落。由此，具有能够使得设 置权利要求1所述的发明时的施工费便宜的效果。另外，通过在蓄热室中随着从底面朝向建筑物的地板面使得蓄热材料的平均粒径 变小，能够增大蓄热材料的表面积，从而具有能够促进对蓄热材料的蓄冷的效果。因此，由于在蓄热室中使得配置在远离从外部空气供给管道的位置的蓄热材料也 能够有效地蓄冷，因此具有能够提高在权利要求1所述的利用自然能量的空调设备2的蓄 热效率的效果。这些即意味着能够提高蓄热材料的冷却能，具有能够以更少的电力使室内冷却到适宜温度的效果。S卩，根据权利要求1所述的发明，具有能够廉价地提供冷却效率高的空调设备的 效果。本发明的权利要求2所述的发明是在权利要求1所述的发明中特别通过地热进行外部空气的冷却，并具有与权利要求1相同的效果。特别是在地内温度比外部空气温度大幅度低的区域具有以下效果能够通过地热 使外部空气温度大幅度降低的同时，通过对蓄热材料有效地蓄冷而不管昼夜都能以少量的 电力使室内冷却到舒适的温度。本发明的权利要求3所述的发明是在权利要求1所述的发明中特别通过水的气热 化进行外部空气的冷却，并具有与权利要求1相同的效果。特别是在高温干燥区域中外部空气温度高、湿度低的区域具有以下效果能够利 用水的气化热使外部空气温度大幅度降低的同时，通过对蓄热材料有效地蓄冷而不管昼夜 都能以少量的电力使室内冷却到舒适的温度。另外，在通过水的汽气热对外部空气进行冷却的情况下，由于能够对外部空气提 供适宜的湿度，因此具有能够预防由病毒引起的传染病的效果。其结果是，具有能够提供对地球环境和人体两者都有利的空调设备的效果。本发明的权利要求4所述的发明是在权利要求1所述的发明中通过地热和水的气 化热的两者对外部空气进行冷却，并具有与权利要求1所述的发明相同的效果。特别是在地内温度比外部空气温度大幅度低的季节，具有以下效果能够通过地 热使外部空气温度大幅度降低的同时，通过对蓄热材料有效地蓄冷而能够不管昼夜都能以 少量的电力使室内冷却到适宜的温度。另外，在外部空气温度高、湿度低的季节，具有以下效果利用水的汽化热使外部 空气温度大幅度降低的同时，通过对蓄热材料有效地蓄冷而能够不管昼夜都能以少量的电 力使室内冷却到适宜的温度。并且，在通过水的汽化热对外部空气进行冷却的情况下，因为能够对外部空气提 供适宜的湿度，因此具有能够预防由病毒引起的传染病的效果。并且，通过利用地热和水的气化热这两者对外部空气进行冷却，从而具有全年都 能以少量的电力使室内冷却到舒适的温度的效果。在本发明的权利要求5所述的发明除了具有与权利要求2或者权利要求4所述的 发明具有相同的效果之外，还通过使吸气管道的外部空气取入口向地表面弯折或弯曲，而 具有抑制被散布成雾状的水成为水滴而流入吸气容纳部的效果。其结果是，具有能够减轻权利要求5所述的利用自然能量的空调设备的维护操作 的效果。另外，通过在吸气管道的外部空气取入口附近设置喷雾装置，在吸气容纳部吸入 外部空气之前向外部空气散布水雾，从而具有可除去外部空气中的尘埃并可对外部空气进 行冷却的效果。在本发明权利要求6所述的发明除了具有与权利要求3或者权利要求4所述的发 明相同的效果之外，通过具有排水管道和水位传感器，而具有根据需要将地内热热交换管 道内滞留的水排出到外部的效果。
其结果是，不用担心滞留在地内热热交换管道内的水随着在地内热热交换管道内 流动的外部空气流向送风设备，具有能够防止设备的破损或故障的效果。另外，由于具有供水管道而能够根据需要对地内热热交换管道内进行清洗，因此 具有以下效果能够防止因外筒的内侧面附着尘埃而使地内热热交换管道的热交换效率降 低。另外，通过在地内热热交换管道内时常贮留一定量的水，从而具有能够在由地热 冷却外部空气时提供适当的湿度的效果。此外，通过使外部空气吹向贮留在地内热热交换管道内的水而使其摇动，从而具 有能够防止水变质的效果。其结果是，具有使由地热冷却后的外部空气保持清洁干净的状 态的效果。并且，通过向外部空气提供适当的湿度，具有能够预防由病毒等引起的传染病的 效果。其结果是，具有能够提供对地球环境和人体这两者都有利的空调设备这样的效果。本发明权利要求7除了具有与权利要求1至权利要求6的各个所述发明同样的效 果之外，还具有能够从外部空气供给管道整体将外部空气顺利导出到蓄热室的效果。其结果是，具有以下效果能够使被冷却的外部空气容易地遍布蓄热室的各个角 落，并能够提高对蓄热材料的蓄冷效率。由此，具有提高蓄热材料对外部空气的冷却效果。本发明的权利要求8所述的发明除了具有与权利要求1至权利要求7每一个所述 发明同样的效果之外，通过在吸气管道的外部空气取入口具有铜制的过滤器，从而具有能 够由铜离子对从吸气管道吸引的外部空气进行杀菌的效果。其结果是，具有能够对被吸入吸气容纳部的外部空气进行净化的效果。另外，在向 室内供给该外部空气时，具有能够防止传染病等的发生的效果。本发明的权利要求9所述的发明除了具有与权利要求1至权利要求8的每一个所 述发明同样的效果之外，还具有防止因结露等生成的水在外部空气供给管道内部滞留的效果。另外，具有减轻外部空气供给管道内的排水操作等维护操作的负荷的效果。本发明的权利要求10除了具有与权利要求1至权利要求9的每一个所述发明同 样的效果之外，还具有选择地将具有更低温度的外部空气吸入吸气容纳部的效果。其结果是，能够提高外部空气冷却机构对外部空气的冷却效率。即，具有通过外部空气冷却机构能够使外部空气温度进一步降低的效果。由此，具有提高蓄热材料的冷却能、并能够以更少的电力使室内冷却到舒适的温 度的效果。本发明的权利要求11所述的发明是使用权利要求1至权利要求10的各个所述的 利用自然能量的空调设备的建筑物，而且具有与权利要求1至权利要求10的各个所述的发 明同样的效果。其结果是，具有不管昼夜都能以少量的电力使室内保持舒适的温度。由此，具有能够提供对地球环境和人都有利的建筑物的效果。


图1是本发明的实施方式涉及的利用自然能量的空调设备的平面图；图2是本发明的实施方式涉及的利用自然能量的空调设备以及具有该空调设备 的建筑物的截面图；图3是从图1中A-A线箭头方向看的截面图；
图4是本发明的实施方式涉及的利用自然能量的空调设备的部分截面图；图5是示出本发明涉及的吸气管道的变形例的截面图；图6是示出本发明涉及的地内热热交换管道的变形例的截面图；图7是示出印度新德里五月下旬左右的气温和湿度随时间变化的曲线图；图8是示出本实施方式涉及的空调设备的运转状态的图；图9的(a)是按照各月示出印度新德里的全年的气温等的表，(b)是示出按照每 月的本实施方式涉及的空调设备的运转状况的图。标号说明L···建筑物2…利用自然能量的空调设备3…地基4…吸气容纳部5…吸气管道5a...吸气口5b…排气口6…蓄热材料7…外部空气供给管道8…送风设备9…喷雾设备10 …孔11…室内12…控制部13…地内热热交换管道14a···夕卜筒14b···内筒15…连接管道16…吸气口17…排气口18…屋外19…地面20…地板面21…送风口22···夕卜壁23…屋顶
24…过滤器25…水雾26…地内27…蓄热器27a…底面28…间隔壁29…吸气管道29a …吸气口29b …排气口30…供气集合部31···阀32…排水槽33 …水34 …水35…水位传感器36…导电软线37…排水管道38…供水管道39…通气孔40…排水管道41…地内热热交换管道
具体实施例方式下面，参照图1 图6对本发明的最佳实施方式涉及的空调设备以及使用该设备 的建筑物进行详细的说明。本实施方式所涉及的利用自然能量的空调设备是以下一种空调设备利用地热或 水的汽化热等的自然能量来冷却外部空气，由冷却后的外部空气在蓄热材料中蓄冷并冷却 室内，由此不管昼夜都能以少的电能消耗使室内保持舒适的环境。另外，本实施方式的建筑物是设置了如上所述的本实施方式的利用自然能量的空 调设备的住宅、事务所、工厂、学校、集会场所、公共设施、鸡畜舍、农业温室、店铺设施等所 有的建筑物。图1是本发明的实施方式涉及的利用自然能量的空调设备的平面图，图2是具有 该设备的建筑物的截面图。如图1和图2所示，本实施方式的利用自然能量的空调设备2在地面19上例如形 成蓄热室27，所述蓄热室27为在混凝土制的地基3的内部容纳蓄热材料6而成，该蓄热室 27的一部分由间隔壁28隔开而成为吸气容纳部4。另外，在构成吸气容纳部4的地基3的壁面形成有通孔，在该通孔连接有用于从屋 外18吸入外部空气的吸气管道5。另外，也可以在吸气管道5的吸气口 5a设置铜制的过滤器24。这种情况下，由于铜离子的杀菌效果，而具有可对被吸气容纳部4所吸收的外部空气进行杀菌、净化的效果。并且，在吸气容纳部4中设有送风设备8，回收在作为利用了自然能量的外部空气冷却机构的例如地内热热交换管道13被冷却了的外部空气，并送给配置在蓄热室27内的 外部空气供给管道7。另外，从吸气管道5的排气口 5b导入到吸气容纳部4的外部空气的一部分从吸气 容纳部4直接流入到地内热热交换管道13内并被地内热所冷却后，通过由送风设备8的动 作所产生的空气的流动而经由阀31被集中到供气集合部30，并与从设在供气集合部30的 吸气口 16吸入的外部空气一起被送给设置在吸气容纳部4和蓄热室27之间的排气口 17， 然后，从与排气口 17连接的外部空气供给管道7导出到蓄热室27内。另外，成为了以下结构在外部空气供给管道7的管体部形成有多个孔10，从外部 空气供给管道7的整体向蓄热室27内供给被冷却的外部空气。并且，使从外部空气供给管道7的孔10供给的外部空气与容纳在蓄热室27内的 蓄热材料6接触，在蓄热材料6和外部空气之间进行热交换并在蓄热材料6中蓄冷，从而对 蓄热材料6赋予冷却能量。另外，在本实施方式的利用自然能量的空调设备2的蓄热室27以及吸气容纳部4上形 成地板面20，在该地板面20上形成外壁22并设置屋顶23的建筑物是本实施方式的建筑物1。由此，在蓄热室27内被进行了热交换后的外部空气被从形成在地板面20的送风 口 21向室内11送出，使室内11冷却到舒适的温度。如此，根据本实施方式的利用自然能量的空调设备2以及使用该设备的建筑物1 具有以下效果由利用了自然能量的外部空气冷却机构所冷却的外部空气在蓄热材料6中 蓄冷并冷却室内11，由此不管昼夜都能使室内11保持舒适的温度。另外，在图1、图2中，特别以将从吸气管道5所吸入的外部空气通过作为自然能量 的一种的地热来进行冷却的情况为例来进行说明，但是不一定需要使用地热对外部空气进 行冷却，例如也可以利用水的气化热对外部空气进行冷却，或者也可以在昼夜温差大的情 况下，直接利用温度被充分降低了的外部空气来在蓄热材料6中蓄冷。在本实施方式中，将利用如地热或水的气化热、或昼夜的温差等自然现象来使外 部空气温度下降的机构统称为外部空气冷却机构。另外，在本申请的说明书中所说的“蓄热材料6具有冷却能力”是指在蓄热材料6 的温度比存在于其周围的外部空气的温度低的情况下，蓄热材料6通过热交换夺取外部空 气的热量而使外部空气的温度降低，即，蓄热材料6对外部空气具有冷却效果。例如，当将蓄热材料6的比热设为C[J/kg · K]、将外部空气温度设为To[K]、将蓄 热材料6的比外部空气低的温度设为Ta[K]时，C(Ta-To)成为负值，但该值的绝对值表示 每单位重量的蓄热材料6能够冷却的外部空气的热量，是每单位重量的蓄热材料的冷却能 的定量表现。另外，蓄热材料6的整体重量作为M[kg]时，CM(Ta-To)的绝对值是作为蓄热 材料6的整体的冷却能的定量的表现。接下来，参照图3对本实施方式涉及的配置在蓄热室27内的蓄热材料6进行详细 的说明。图3是从图1中的A-A线箭头方向看的截面图。另外，对于与图1或者图2所述 的部分相同的部分标注相同标号，并省略对该结构的说明。另外，在外部空气供给管道7的管体部形成有多个孔10，但在图3中省略孔10的描述。如图3所示，在本实施方式的利用自然能量的空调设备2的蓄热室27中，在底面 27a上配置有外部空气供给管道7，粒块状的蓄热材料6形成间隙并被容纳在外部空气供给 管道7的周围。另外，在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中，被构成为使配置在蓄热室 27的底面27a侧的蓄热材料6的平均粒径大，并且随着接近地板面20平均粒径变小。如上所述，通过在蓄热室27的底面27a侧配置平均粒径大的蓄热材料6a，从而可 使在蓄热材料6、6之间形成的空隙变大。并且，由于该间隙被用作从外部空气供给管道7 导出的外部空气的通路，因此具有能够使外部空气遍布到蓄热室27的各个角落的效果。其结果是，具有如下效果不需要为了使外部空气遍布到蓄热室27的各个角落而 在底面27a上形成网孔状的配管结构，能够容易地进行本实施方式的利用自然能量的空调 设备2以及使用该设备的建筑物1的施工，同时，也能够大幅度削减其费用。并且，从蓄热室27的底面27a向着地板面20使蓄热材料6的平均粒径变小(参 考蓄热材料6a-6c)，从而具有随着接近地板面20而蓄热材料6的表面积增大的效果。其结果是，具有如下效果随着接近地板面20从外部空气供给管道7导出的冷却 后的外部空气和蓄热材料6的接触面积变大，能够促进蓄热材料6和外部空气间的热交换 作用。从而，具有能够提高在蓄热室27内的蓄热材料6的蓄冷效率并能够提高蓄热材料 6的冷却能的效果。更加具体地说，与在蓄热室27内仅容纳平均粒径最大的6a的情况相比较，具有可 使蓄热材料6的蓄热效率达到约1. 4倍的效果。并且，在外部空气供给管道7被进行了热交换之后的外部空气被从形成于地板面 20的送风口 21送到室内11，并使室内11冷却。在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中，在将蓄热材料6a的平均粒径设为 1的情况下，优选使蓄热材料6b、6c的平均粒径分别为0. 67 0. 80,0. 50 0. 60。另外，蓄热材料6的平均粒径不一定需要如图3示出的蓄热材料6a 6c那样为3 级，也可以按照从蓄热材料6a的平均粒径接近蓄热材料6c的平均粒径的方式逐级地缩小 蓄热材料6的平均粒径。在这种情况下，具有能够提高蓄热材料6的蓄热效率并提高蓄热材料6的冷却能 的效果。更加具体地说\在延伸的地板面积最大为IOOOm2左右的比较狭小的建筑物1中 设置本实施方式的利用自然能量的空调设备2的情况下，蓄热材料6a的平均粒径只要为 80 IOOmm左右即可。另外，在延伸的地板面积超过IOOOm2的大规模的建筑物1中设置本实施方式的利 用自然能量的空调设备2的情况下，蓄热材料6a的平均粒径只要为150 200mm左右即可。另外，作为蓄热材料6的材质除了碎石以外也能够使用具有对空气调节湿度功能 和净化功能的粉煤灰的加工品、沸石等。另外作为蓄热材料6也可以使用碎石、以及具有对空气调节湿度功能和净化功能 的粉煤灰的加工品或沸石或者它们两者的混合。
特别是在使用具有调节湿度功能的原材料作为蓄热材料6的情况下，具有在外部空气中的湿度较高的情况下能够从外部空气除去过剩的湿气的的效果。另外，特别是在使用具有空气净化功能的原材料作为蓄热材料6的情况下，具有 将不能由过滤器24除去的有害物质等从外部空气中除去的效果。并且，虽然没有特别图示，但在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中也可 以使外部供给管道7由网孔状的网状体构成。在该情况下，与在外部空气供给管道7的管体部形成有多个孔10的情况相比，具 有能够提高外部空气从外部空气供给管道7流向蓄热室27内的流动性的效果。另外，如图3所示，也可以在外部空气供给管道7的底部预先设置排水槽32，将在 外部空气供给管道7内由于结露等而生成的水33暂时容纳在排水槽32中，并由未图示的 泵排出。在该情况下，具有能够防止剩余的水33滞留在外部空气供给管道7内、并将外部 空气供给管道7维持在卫生的状态的效果。并且，在将本实施方式的利用自然能量的空调设备2在公共设施等的大型建筑物 上进行施工的情况下，使外部空气供给管道7设置为人可以进入的程度的大小，并且，也可 以预先将这样的外部空气供给管道7和地板面20由未图示的检查用孔连接起来。在该情况下，由于人能够从检查用孔进入到外部空气供给管道7内进行检查或维 修等，因此具有能够更加容易实现本实施方式的利用自然能量的空调设备2的维护的效^ ο根据上述的本实施方式的利用自然能量的空调设备2，具有使用由利用自然能量 的外部空气冷却机构所冷却了的外部空气能够有效地对蓄热材料6进行蓄冷的效果。其结果是，具有如下效果在不能指望由利用了自然能量的外部空气冷却机构实 现充分的外部空气的冷却效果的时间期间，能够利用蓄热材料6的冷却能来冷却用于提供 给室内11的外部空气。其结果是，具有不管昼夜都能通过少量电力使室内保持舒适的温度的效果。由此，具有能够大幅度削减空调的电力消耗量并节约电费的效果。并且，由于能够使蓄热室27的外部空气供给管道7的配管结构简单，因此具有提 供施工容易且成本低廉、并对人和地球环境有利的空调设备的效果。接着，参照图2和图4对本发明的实施方式的利用自然能量的空调设备的外部空 气冷却机构进行详细的说明。图4是本发明的实施方式涉及的利用自然能量的空调设备的部分截面图。另外， 对于与图1至图3所述的部分相同的部分标注相同标号，并省略对该结构的说明。如图2和图4所示，本发明的实施方式的利用自然能量的空调设备2作为外部空 气冷却机构而具有喷雾装置9和地内热热交换管道13的两种。更具体地说，成为了以下结构在吸气管道5的内部作为第一外部空气冷却机构 设置有喷雾装置9，当由吸气口 5a所吸入的外部空气通过吸气管道5的内部时，由喷雾装置 9喷射水雾25。在该情况下，具有在水雾25气化时从外部空气夺得气化热而使外部空气温度冷 却到其露点温度左右的效果。其结果是，具有能够冷却外部空气的效果。
另外，由喷雾装置9向外部空气喷射水雾25，从而具有除去外部空气中的尘埃并 且给予外部空气适度的湿度的效果。另外，在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中，作为第1外部空气冷却机 构，以在吸气管道5的内部具有喷雾装置9的情况为例进行了说明，但是喷雾装置9的设置 位置不一定是吸气管道5，例如，也可以设置在外部空气供给管道7的内部或蓄热室27的内 部。S卩，对于从吸气管道5、外部空气供给管道7、以及蓄热室27中选择的至少一个预 先设置喷雾装置9，从而可发挥充分的冷却外部空气的效果。例如，也可以在吸气管道5、外部空气供给管道7、蓄热室27全部都设置喷雾装置 9。在这种情况下，也可以构成为预先将从设置在吸气管道5、外部空气供给管道7、以及蓄 热室27上的各个喷雾装置9所供给的水雾25的量的比值例如设定成5 3 2，随着外部 空气从吸气管道5流动到蓄热室27而阶段性地冷却外部空气。
另外，利用水的气化热来冷却外部空气的外部空气冷却机构也可以是将粒块状的 卵石简单地设置在容纳于地板下的以往公知的蓄热设备中。在该情况下，通过提高颗粒状的卵石的冷却效果，从而具有能够提高以往公知的 蓄热设备的蓄冷效率的效果。在这里，参照图5对吸气管道5的变形例进行详细的说明。图5是示出本发明涉 及的吸气管道的变形例的部分截面图。如图5所示，本实施方式的利用自然能量的空调设备2的供气管道29也可以使作 为其外部空气取入口的吸气口 29a向地表面19弯折或弯曲，并且将喷雾装置9设置在吸气 口 29a的附近。在该情况下，具有以下效果能够降低在吸入外部空气时没有被气化的水雾25从 供气管道29向吸气容纳部4流入的可能性。另外，在供气管道29内没有被气化而成为水滴的水由于顺着供气管道29的内侧 面而排出到屋外18，因此不需要在吸气容纳部4内设置其他的排水设备。因此，通过使用如图5所示的供气管道29而具有能够提高本实施方式的利用自然 能量的空调设备2的功能性的效果。再次返回到图4，外部空气温度被冷却到露点温度左右的外部空气从排气口 5b被 导出到吸气容纳部4内，其一部分被输送给埋设于吸气容纳部4的地板面的地内热热交换 管道13，通过地热而被冷却到地内温度左右。更具体地说，作为本实施方式的利用自然能量的空调设备2的第2外部空气冷却 机构的地内热热交换管道13如图2和图4所示，是在外筒14a的中空部内插入了内筒14b 的双重圆筒体，内筒14b的上端通过连接管道15连接，并通过阀31与供气集合部30连接。在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中，当在吸气容纳部4内使送风设备 8工作时，产生从供气集合部30向排气口 17的空气流，但由于供气集合部30通过阀31与 连接管道15连接，因此在连接管道15的内部产生吸引内筒14b的中空部的外部空气的空 气流。通过该空气流，被容纳在吸气容纳部4的外部空气的一部分从外筒14a和内筒14b 的间隙向地内26进入，在从外筒14a的上端朝向该底部的过程中，由于热交换，外部空气的热量被地内26夺取，从而外部空气被冷却到地内温度附近。并且，到达外筒14a的底部的外部空气从内筒14b的下端流入到内筒14b的中空 部，并向着内筒14b的上端上升，从连接管道15经由阀31被供给到供气集合部30。另外，在内筒14b的下端附近形成有通气孔39，即使在水滞留在外筒14a的底部的 情况下，外部空气从外筒14a和内筒14b的间隙也能够可靠地进入到内筒14b的中空部。
通过这样的地内热热交换管道13具有能够将在吸气管道5中被冷却到外部空气 温度的露点温度左右的外部空气进一步冷却到地内温度左右的效果。其结果是，具有通过将被充分冷却的外部空气输送给蓄热室27并在蓄热材料6进 行蓄冷而能够对蓄热材料6赋予较高的冷却能的效果。因此具有以下效果在不能指望由第1外部空气冷却机构实现充分的外部空气的 冷却效果的时间期间，由具有冷却能的蓄热材料6来冷却外部空气并将被冷却了的外部空 气提供给室内11，由此能够使室内11保持舒适的温度。由此，具有在能够削减室内空调的消耗电量并节约电费的效果。在这里，参照图6对地内热热交换管道13的变形例进行详细的说明。图6是示出本发明的地内热热交换管道的变形例的截面图。另外，对于与图1到 图5所述的部分相同的部分标注相同标号，并省略对该结构的说明。如图6所示，变形例中的地内热热交换管道41除了与在图4描述的地内热热交换 管道13相同的结构之外，还在内筒14b的中空部具有排水管道37和水位传感器35，另外在 外筒14a和内筒14b的间隙具有供水管道38。并且，虽然在图6中没有示出，但是也可以构成为在排水管道37例如预先设置排 水泵，将水位传感器35与该排水泵通过导电软线与控制部12连接，在通过水位传感器35 检测到外筒14a内的水位上升的情况下，驱动排水泵，排出外筒14a内的水34。通过该变形例中的地内热热交换管道41，通过供水管道38向外筒14a和内筒14b 之间供水，由此具有能够洗净进行热交换的外筒14a的内侧面的效果。其结果是，具有如下效果能够防止因在外筒14a的内侧面附着外部空气所包含 的尘埃而导致的使地内26与外部空气间的热交换效率降低的情况。并且，在由水位传感器35检测到在外筒14a的底部积存了一定量以上的水34的 情况下，由于能够通过排水管道37将水34排出到地内热热交换管道41的外部，因此具有 以下效果能够适当地保持外筒14a内的水位、并能够防止由于水34而导致的妨碍在地内 热热交换管道41内的外部空气的流动的情况。另一方面，预先在外筒14a的底部存留一定量的水34，从而具有能够对在地内热 热交换管道41内流动的外部空气提供适度的湿气的效果。在该情况下，由于通过变形例的具有地内热热交换管道41的利用自然能量的空 调设备2能够向室内11提供具有适度的湿度的外部空气，因此具有能够防止室内11的干 燥、并能够维持对于人体来说舒适的环境的效果。另外，在外筒14a的底部积存的水34由于被在地内热热交换管道41内移动的外 部空气吹而时常摇动，因此具有能够防止水34变质的效果。其结果是，具有能够防止被冷却了的外部空气变得不卫生的效果。另外，排水管道37和水位传感器35也可以配置于外筒14a和内筒14b的间隙。
另外，上述变形例的使用地内热热交换管道41的外部空气冷却装置也可以设置 于将粒块状的卵石简单地容纳于地板下的以往已知的蓄热设备中。在该情况下，通过提高粒块状的卵石的冷却效果，从而具有能够提高以往公知的 蓄热设备的蓄冷效率的效果。另外，在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中，例如可以在屋外18、吸气管 道5、吸气容纳部4、地内热热交换管道13、蓄热室27、以及室内11的每一个中预先设置未 图示的温度和湿度检测传感器，并将每一个的温度和湿度检测传感器与图1和图4所示的 控制部12连接，并且，喷雾装置9、阀31也预先与控制部12连接，并基于各温度和湿度检测 传感器的检测值来控制喷雾装置9的工作和停止、以及阀31的开闭。更具体地说，例如可以在外部空气温度高、湿度低的日间使第一外部空气冷却机 构(喷雾装置9)以及第二冷却机构(地内热热交换管道13)工作，通过水的气化热和地热 将外部空气充分冷却，并且使用该被冷却了的外部空气对蓄热材料6进行蓄冷并冷却室内 11，在外部气温比较低、湿度较高的夜间停止第一冷却机构(喷雾装置9)的工作，由第2冷 却机构(地内热热交换管道13)对外部空气除热之后，由蓄热材料6冷却外部空气并冷却 室内11。另外，例如在地内温度高、不能指望由第二冷却机构实现外部空气的充分的冷却 效果的情况下，可以仅通过第一冷却机构冷却外部空气并在蓄热材料6中蓄冷。在该情况 下，本实施方式的利用自然能量的空调设备2可以不必设置地内热热交换管道13。相反地，在外部空气湿度高、不能指望由第一冷却机构实现外部空气的充分的冷 却效果的情况下，可以仅通过第一冷却机构冷却外部空气并在蓄热材料6中蓄冷。在该情 况下，本实施方式的利用自然能量的空调设备2可以不必设置喷雾装置9。另外，在昼夜的温度差特别大、通过使用夜间温度降低了的外部空气能够在蓄热 材料6中充分蓄冷的情况下，也可以停止第1、第2外部空气冷却机构的工作，将由吸气管道 5吸入的外部空气直接输送到蓄热室27。不论在哪种情况下，都具有能够削减日间冷气设备所需消耗电力这样的效果。进而，在不能指望由本实施方式的第1、第2冷却设备实现充分的外部空气冷却效 果的情况下，也可以并用已有的空调设备和本实施方式的利用自然能量的空调设备2来冷 却室内11。或者，也可以预先利用电费便宜的夜间电力在夜间对蓄热材料6进行蓄冷，并在 日间通过蓄热材料6的冷却能来冷却外部空气以使室内11冷却。在该情况下，也具有能够节约室内11的空调的电力消耗量的效果。另外，也能够在地内26的地内温度比由第1冷却机构冷却了外部空气时的外部空 气温度高的情况下，使用地内热热交换管道13作为蓄热设备，在地内26进行蓄冷。在该情况下，由于能够对地内热热交换管道13和蓄热材料6赋予冷却能，因此还 是具有能够通过少的电力消耗量来冷却室内11的效果。另外，虽然没有特别图示，但是也可以在本实施方式的利用自然能量的空调设备2 的吸气容纳室4上连接多个吸气管道5、5……、5，将各个吸气管道5的吸气口 5a配置在建 筑物1的不同的侧面上，并在各个吸气管道5、5……、5的吸气口 5a附近设置温度传感器， 另外，对吸气管道5、5……、5的每一个预先设置能够使吸气管道开闭的开闭机构，并且将各个的温度传感器和开闭机构与控制部连接，并基于温度传感器的检测值来控制吸气管道5、 5……、5的开闭。例如，可以进行控制，以使从多个吸气管道5中依次选择能够供给温度低 的外部空气的吸气管道5，并且调节开闭机构的开闭，以获得所需要的吸气量，从而提供焓 尽可能低的外部空气。或者，也可以进行控制，使得预先能够设定所供给的温度，通过控制 部进行焓的运算，根据该运算结果调整各个吸气管道5的开度以接近被设定的温度。在该情况下，具有以下效果能够选择性地通过在建筑物1中位于阴凉处的、外部 空气温度底的吸气管道5将外部空气吸入到吸气容纳部4。其结果是，与从在建筑物1中配置在向阳处的吸气口 5a吸入外部空气的情况相 比，能够提高基于第1、第2的外部空气冷却机构的外部气温的冷却效果。
因此，由于能够更加有效地冷却室内11，因此具有能够进一步削减空调的电力消 耗量的效果。最后，参照图7至图9对本实施方式的利用自然能量的空调设备2的效果进行更 加详细的说明。图7是表示高温干燥区域的气温和湿度随时间变化的曲线图。如图7所示，例如在位于接近沙漠的高温干燥地区，日间的气温上升到40度附近， 但外部空气的湿度在相对湿度上为15%这样的低值，因而成为干燥状态。相反地，在夜间， 外部空气温度降低到20°C附近，但湿度上升到80%左右。因此，在具有这样的气温和湿度条件的高温干燥区域，在日间，当伴随着外部气温 的上升而湿度充分降低了时，由本实施方式的利用自然能量的空调设备2的喷雾装置9使 吸气管道5内产生水雾25并提供给外部空气，从而利用水蒸发时的气化热将外部空气冷却 到20°C附近，同时可使干燥了的外部空气的湿度上升到70%左右。并且，将利用水的气化热而被冷却了的外部空气供给到蓄热室27，从而具有能够 使蓄热材料6蓄冷的效果。并且，向蓄热材料6转移了冷气之后的外部空气温度成为对于 人体来说舒适的温度(24°C左右)，并具有能够将室内11冷却到适当的温度的效果。另外，一般在高温干燥区域，由于地内温度高，不能指望由地内热热交换管道13 实现的外部空气的冷却效果，但通过具备地内热热交换管道13也能够使地内26蓄冷。或者，如果在地内26的温度比利用水的气化热而被冷却了的外部空气的温度低 的情况下，通过向地内热热交换管道13供给外部空气而能够进一步冷却外部空气。另外，夜间随着外部气温的降低外部空气中的湿度上升。因此，只要进行如下动作 即可停止在吸气管道5中的水雾25的散布，并吸收温度降低了之后的外部空气，并将该外 部空气直接送给蓄热室27，并由蓄热材料6冷却之后，从地板面20的送风口 21供给以使室 内11冷却。另外，在地内26也被蓄冷的情况下，也能够向地内热热交换管道13输送夜间的外 部空气来进行冷却。或者，在地内26的温度比夜间的外部气温低的情况下，通过向地内热 热交换管道13输送外部空气，从而也能够通过地热冷却外部空气。另外，在日间不能指望基于水的汽化热的外部空气的充分的冷却效果的情况下， 也可以并用现有公知的空调等的空调设备和本实施方式的利用自然能量的空调设备2来 冷却室内11。另外，夜间由于相对湿度变高，可以根据需要将在蓄热材料6和地内热热交换管
19道13中被冷却了的外部空气除湿之后向室内11供给。图8是示出在高温干燥区域使空调等空调设备运转的情况下的电力使用量随时 间变化的曲线图。如图8所示，在日间气温高并且相对湿度低的高温干燥区域，在使本实施方式的 利用自然能量的空调设备2运转的情况下，具有能够降低白天的电力使用量(参考图8的 纸面左侧斜线部分)的效果。另外，也可以在日间即使利用水的汽化热或者地内热等的自然能量也无法获得外 部空气的充分冷却效果、并且对蓄热材料6和地内26的蓄冷不充分的情况下，利用电费便 宜的夜间的电力，通过空调等冷却外部空气，来对在本实施方式的利用自然能量的空调设 备2的蓄热材料6或地内26进行蓄冷(参考图8的纸面右侧斜线部分)。并且，具有如下效果在夜间通过具有冷却能的蓄热材料6或地内热热交换管道 13冷却外部空气，能够在气温高的日间冷却室内11。在该情况下，也可以在室内11另外设置空调等通过电力来冷却外部空气的空调 设备，并设置用于将从该空调设备送向室内11的冷风提供到外部空气供给管道7的配管、 以及用于控制该冷风在配管内的流动的阀。在该情况下，也如图8所示，具有能够降低日间的电力使用量的效果。这里，参考图9，对使本实施方式的空调设备在印度新德里运转了的情况的例子进 行说明。图9的(a)是按照每月示出印度新德里的全年气温等的表，(b)是示出按照每月 的本实施方式的空调设备的运转状况的图。在印度新德里，雨季的最高气温超过45°C，即使在干季最高气温也接近30°C。在这样的区域，作为干季的1月到5月以及9月到12月的期间仅运转本实施方式 的利用自然能量的空调设备2就能够充分冷却室内11。即，在印度新德里，作为干季末尾 的5月下旬的最高温度为46°C，与此相对外部空气的相对湿度大概是15%左右，当从吸气 管道5吸入外部空气时，通过由喷雾装置9向外部空气散布水雾25，从而可将外部空气冷却 到约22°C。其结果是，在印度的新德里，通过使用本实施方式的利用自然能量的空调设备2， 具有能够大幅度削减冷却室内11所需要的电力消耗的效果。其另一方面，在作为雨季的5月下旬到8月的3个月期间，外部空气中的相对湿度 高，即使使用本实施方式的利用自然能量的空调设备2，也不能指望实现充分的外部空气冷 却效果。因此，不使喷雾装置9动作而从吸气管道5对外部空气进行吸气，并通过地热或夜 间预先蓄冷的蓄冷材料6来对外部空气进行冷却，同时需要并用以往公知的空调等空调设 备以对室内11进行冷却。在该情况下，也能够例如通过预先利用夜间电力对利用自然能量的空调设备2的 蓄热材料6或地内26蓄冷，利用地内热热交换管道13或蓄热材料6的冷却能来冷却外部 空气，从而以少量的电力来冷却室内。由此，根据使用本实施方式的利用自然能量的空调设备2，具有能够将为了在高温 干燥区域使室内保持舒适的温度和湿度而需要的电力至少节约25%。
如上所述，本实施方式的利用自然能量的空调设备2具有以下的效果特别在具 有日间的最高气温在35°C以上，并且此时的相对湿度在25 %以下的气候条件的区域，能够 利用水的气化热或地热这样的自然能量来冷却外部空气，用被冷却了的外部空气使地内26 或蓄热材料6蓄冷并对室内11进行冷却。其结果是，具有以下效果在无法得到基于水的气化热的充分的外部空气的冷却 效果的时间期间，能够利用蓄热材料6或地内热热交换管道13的冷却能来冷却室内11。因此，具有能够降低冷却室内11所需的电力消耗量的良好的效果。最后，对在夏季成为高温的世界上主要城市的本实施方式的利用自然能量的空调 设备2的使用例进行说明。(使用例1)在美国的拉斯维加斯因为7月的最高温度为约45°C，相对湿度为约17%左右，通 过利用本实施方式的利用自然能量的空调设备2能够将外部空气冷却到作为露点温度的 19. 5°C。因此，使用被冷却了的外部空气来冷却室内11，并以具有冷却能的蓄热材料6对 夜间的外部空气进行冷却，从而能够向室内11供给舒适的冷气。S卩，能够在整个昼夜将室内11的温度维持在舒适的温度。另外，在拉斯维加斯由于夜间也相对湿度低，因此通过将在日间向蓄热材料6蓄 热时积存在蓄热室27内的湿气与夜间的低湿度的外部空气混合而向室内11供给，由此具 有能够将夜间的室内11维持在舒适的湿度(相对湿度60%)的效果。另外，向室内11供给的外部空气的湿度调整，也可以预先在利用自然能量的空调 装置2的吸气管道5的吸气口 5a或地板面20的送风口 21设置湿度传感器，基于这些湿度 传感器的检测值，通过计算机等对从吸气管道5的吸入的外部空气量进行自动控制。(使用例2)在美国的纽约，夏季日间的最高气温为约32°C、相对湿度是53%，不能指望利用 水的气化热实现外部空气的充分的冷却效果。与此相反，由于在地下4 5m的地点的地内温度是12 13°C，因此在夜间从吸气 管道5以停止了喷雾装置9的状态供给冷气，并传输给地内热热交换管道13来通过地热充 分冷却外部空气，使用被冷却了的外部空气来预先对蓄热材料6进行蓄冷，从而能够在气 温上升的日间用具有冷却能的蓄热材料6来对外部空气进行冷却以冷却室内11。这样，在气温高的时期，在相对湿度高的区域、特别是在地内热低的情况下，不需 要一定设置喷雾装置9。在该情况下，具有如下效果通过基于地热的外部空气的高的冷却效果和基于蓄 热材料6的高的蓄热效果能够使室内11维持在舒适的温度。(使用例3)在保加利亚的桑丹斯基夏季的最高气温为约44°C、相对湿度是35%左右，不能指 望利用水的气化热实现外部空气的充分的冷却效果。与此相反，由于在地下4 5m的地点的地内温度是13 14°C，与上述美国的纽约 的情况相同，不需要在本实施方式的利用自然能量的空调设备2中设置喷雾装置9，具有通 过基于地热的外部空气的高的冷却效果和基于蓄热材料6的高的蓄热效果能够不消耗大量的电力而使室内11维持在舒适的温度的效果。产业上实用性如上述说明，本发明涉及以下空调设备以及使用该空调设备的建筑物利用自然 能量冷却外部空气，使用被冷却了的外部空气来对室内进行冷却，并高效地对蓄热材料进 行蓄冷，由此不管昼夜都能以少量的电力来冷却室内，并且施工所需的成本低廉，尤其能够 利用在与高温地区或高温干燥地区的空调设备有关的领域。
权利要求
一种利用自然能量的空调设备(2)，利用自然能量来冷却外部空气，通过被冷却后的所述外部空气来冷却蓄热材料(6)以蓄冷，并通过所述蓄热材料(6)的冷却能对室内(11)进行冷却，其特征在于，所述利用自然能量的空调设备(2)具有蓄热室(27)，所述蓄热室(27)被形成在地板下；吸气容纳部(4)，所述吸气容纳部(4)与所述蓄热室(27)邻接设置；吸气管道(5)，所述吸气管道(5)与所述吸气容纳部(4)连接并吸入外部空气；外部空气冷却机构，所述外部空气冷却机构利用自然能量对从所述吸气管道(5)吸入的外部空气进行冷却；外部空气供给管道(7)，所述外部空气供给管道(7)将经该外部空气冷却机构冷却的外部空气导出到所述蓄热室(27)；送风设备(8)，所述送风设备(8)将在所述外部空气冷却机构中被冷却的所述外部空气输送给所述外部空气供给管道(7)；以及蓄热材料(6)，所述蓄热材料(6)被容纳在所述蓄热室(27)内进行蓄冷或放冷，所述外部空气供给管道(7)在其管体部上具有多个孔(10)，所述蓄热材料(6)形成为粒块状，并被构成为随着从所述蓄热室(27)的底面朝向地板面其平均粒径变小，驱动所述送风设备(8)，从所述吸气管道(5)取入所述外部空气并通过所述外部空气冷却机构对所述外部空气进行冷却，将被冷却后的所述外部空气通过所述外部空气供给管道(7)提供给所述蓄热室(27)，并使所述外部空气与所述蓄热材料(6)接触来冷却所述蓄热材料(6)，由此对所述蓄热材料(6)赋予冷却能。
2.如权利要求1所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述外部空气冷却机构包括喷雾装置(9)，所述喷雾装置(9)用于向从所述吸气管道 (5)、所述外部空气供给管道(7)、以及所述蓄热室(27)中所选择的至少一个散布雾状的水 (25)，所述外部空气冷却机构通过雾状的所述水(25)蒸发时的气化热来冷却所述外部空气。
3.如权利要求1所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述外部空气冷却机构包括被埋设在所述吸气容纳部(4)的地板下的地内热热交换 管道(13)，并且所述外部空气冷却机构将输送到所述吸气容纳部(4)的所述外部空气取入 到所述地内热热交换管道(13)中，并使其在地内进行热交换以冷却所述外部空气。
4.如权利要求1所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述外部空气冷却机构包括第一外部空气冷却机构，所述第一外部空气冷却机构具有喷雾装置(9)，所述喷雾装置 (9)用于向从所述吸气管道(5)、所述外部空气供给管道(7)、以及所述蓄热室(27)中所选 择的至少一个散布雾状的水(25)，所述第一外部空气冷却机构通过雾状的所述水(25)蒸 发时的气化热来冷却所述外部空气；以及第二外部空气冷却机构，所述第二外部空气冷却机构具有被埋设在所述吸气容纳部 (4)的地板下的地内热热交换管道(13)，并且所述第二外部空气冷却机构将输送到所述吸 气容纳部⑷的所述外部空气取入到所述地内热热交换管道(13)中，并使其在地内进行热 交换以冷却所述外部空气。
5.如权利要求2或4所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述吸气管道(5)的外部空气取入口(5a)向地表面(19)弯折或弯曲， 所述吸气管道(5)在该外部空气取入口(5a)附近具有所述喷雾装置(9)。
6.如权利要求3或4所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于，所述地内热热交换管道(13)包括外筒(14a)内筒(14b)，所述内筒(14b)内插于所述 外筒(14a)的中空部；排水管道(37)，所述排水管道(37)被插在所述外筒(14a)的中空 部或所述内筒(14b)的中空部中；水位传感器(35)，所述水位传感器(35)被插在所述外筒 (14a)的中空部或所述内筒(14b)的中空部中；以及供水管道(38)，所述供水管道(38)被 插在所述外筒(14a)的中空部中，在所述内筒(14b)的下端附近具有至少一个通气孔(39)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于， 所述外部空气供给管道(7)由网状体构成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于， 所述吸气管道(5)在其外部空气取入口(5a)具有铜制的过滤器(24)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于， 所述外部空气供给管道(7)在其底部具有排水槽(32)。通过泵将容纳在该排水槽(32)中的水(33)排出到屋外。
10.如权利要求1至9中任一项所述的利用自然能量的空调设备(2)，其特征在于， 所述吸气容纳部(4)具有多个吸气管道(5)，所述吸气管道(5)中的每一个具有温度传感器以及使所述吸气管道(5)开闭的开闭机构，所述温度传感器和所述开闭机构与控制部连接，并基于所述温度传感器的外部空气温 度的测定值来控制所述吸气管道(5)的开闭。
11.一种建筑物(1)，其特征在于，具有权利要求1至10中任一项所述的利用自然能量的空调设备(2)。
全文摘要
利用自然能量来冷却外部空气，通过使用被冷却后的外部空气来冷却室内，并有效地对蓄热材料进行蓄冷，从而不管昼夜都能够以少量的电力使室内冷却，并提供施工所需的成本低廉的空调设备。利用自然能量的空调设备其特征在于，具有蓄热室(27)，被形成在地板下；吸气容纳部(4)，与蓄热室(27)邻接设置；吸气管道(5)，与吸气容纳部(4)连接并吸入外部空气；外部空气冷却机构，利用自然能量对从吸气管道(5)吸入的外部空气进行冷却；外部空气供给管道(7)，将经该外部空气冷却机构冷却的外部空气导出到蓄热室(27)；送风设备(8)，将在外部空气冷却机构中被冷却的外部空气输送给外部空气供给管道(7)；以及蓄热材料(6)，被容纳在蓄热室(27)内进行蓄冷或放冷，蓄热材料(6)被构成为随着从所述蓄热室(27)的底面朝向地板面其平均粒径变小。
文档编号F24F5/00GK101828079SQ20078010116
公开日2010年9月8日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者桥本东光 申请人:地能系统有限公司