(57)【要約】【課題】ドラフト感を低減して快適性を向上させること。【解決手段】圧縮機（21）と放熱器（22）と蒸発器（24）を有する冷媒回路（20）と、放熱器（22）に接続され、室内輻射パネル（32）と室内空気熱交換器（33）を有する温水回路（30）とを備えている。冷媒回路（20）では、二酸化炭素が循環して超臨界冷凍サイクルが行われる。よって、放熱器（22）において冷媒の放熱量が増大し、室内輻射パネル（32）の輻射熱が増大する。その結果、室内空気熱交換器（33）の風量が低減され、ドラフト感が低減される。【選択図】図１
2008014575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱器（22）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（22）に接続されて熱媒体が流れ、該放熱器（22）の出口側から順に室内輻射用熱交換器（32）および室内空気熱交換器（33）が配管接続された利用回路（30）とを備えている暖房装置であって、
上記冷媒回路（20）は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力より高くなるように構成されている
ことを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記室内輻射用熱交換器（32）と室内空気熱交換器（33）は、１台の室内ユニット（11）に設けられ、
上記室内輻射用熱交換器（32）は、輻射熱を発する輻射面が室内に面するように室内ユニット（11）のケーシング（12）に設けられる一方、
上記室内空気熱交換器（33）は、室内ユニット（11）のケーシング（12）の内部に収納されている
ことを特徴とする暖房装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記冷媒は、二酸化炭素である
ことを特徴とする暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房装置に関し、特に、快適性の向上対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温風暖房によるドラフト感の低減のために、輻射熱との併用によって室内の暖房を行う空気調和装置が知られている。例えば、特許文献１の空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および輻射パネルが順に接続された冷媒回路を備えている。そして、冷媒回路は、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。
【０００３】
この空気調和装置では、暖房運転（暖房サイクル）の場合、圧縮機の吐出冷媒が輻射パネルおよび室内熱交換器を順に流れて凝縮する。これにより、輻射パネルが加熱されて輻射熱を室内へ発すると共に、室内熱交換器で加熱された空気が室内へ供給されて、暖房が行われる。
【特許文献１】実公平７−１８９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の空気調和装置において、単に通常の冷凍サイクルを行うのみでは、輻射パネルが高温まで加熱されず、輻射パネルを有しているにも拘わらず、輻射熱による暖房効果を効果的に得ることができないという問題があった。その結果、ドラフト感低減の効果が小さいという問題があった。
【０００５】
一方、室内の暖房装置としては、冷媒回路の凝縮器で加熱された水やブライン等の熱媒体を輻射パネルおよび室内熱交換器へ順に流して室内の暖房を行う構成も考えられる。その場合は、冷媒の高温熱が熱媒体を介して輻射パネルへ伝達されるので、輻射パネルを高温まで加熱するのが一層困難となり、ドラフト感低減の効果が益々期待できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクルを行う冷媒回路の放熱器で加熱した熱媒体を輻射パネルおよび室内熱交換器へ順に流して室内の暖房を行う暖房装置において、輻射熱による暖房能力を効果的に増大させることにより、温風によるドラフト感を低減し、快適性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、放熱器（22）を有し、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（22）に接続されて熱媒体が流れ、該放熱器（22）の出口側から順に室内輻射用熱交換器（32）および室内空気熱交換器（33）が配管接続された利用回路（30）とを備えている暖房装置を前提としている。そして、上記冷媒回路（20）は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力より高くなるように構成されているものである。
【０００８】
上記の発明では、冷媒回路（20）において、圧縮機（21）で圧縮された超臨界圧力状態の高温冷媒が放熱器（22）で利用回路（30）の熱媒体（例えば、水やブライン等）に放熱し、熱媒体が加熱される。利用回路（30）において、放熱器（22）で加熱された熱媒体は、室内輻射用熱交換器（32）で放熱した後、さらに室内空気熱交換器（33）で空気に放熱する。つまり、室内輻射用熱交換器（32）では、熱媒体から吸熱することにより輻射熱が室内に供給される。室内空気熱交換器（33）では、熱媒体によって加熱された空気が温風となって室内に供給される。このように、輻射熱および温風によって室内の暖房が行われる。
【０００９】
ここで、冷媒回路（20）の放熱器（22）へ流れる超臨界圧力状態の高温冷媒は、通常のいわゆる亜臨界状態の高温冷媒に比べて高温領域が大きいため、放熱量が増大する。これにより、放熱器（22）においてより高温の温水が生成され、室内輻射用熱交換器（32）でより高温の輻射熱が得られる。つまり、放熱器（22）における冷媒の放熱を熱媒体を介して間接的に室内輻射用熱交換器（32）へ伝達する本形態の場合であっても、輻射熱を高温にできる。したがって、輻射熱による暖房能力が向上し、その向上した分、室内空気熱交換器（33）における暖房能力が少なくてすむ。その結果、室内空気熱交換器（33）の必要風量が低減され、温風によるドラフト感が低減される。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記室内輻射用熱交換器（32）と室内空気熱交換器（33）は、１台の室内ユニット（11）に設けられている。そして、上記室内輻射用熱交換器（32）は、輻射熱を発する輻射面が室内に面するように室内ユニット（11）のケーシング（12）に設けられる一方、上記室内空気熱交換器（33）は、室内ユニット（11）のケーシング（12）の内部に収納されているものである。
【００１１】
上記の発明では、室内輻射用熱交換器（23）および室内空気熱交換器（25）の設置スペースの縮小化が図られる。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記冷媒が二酸化炭素であるものである。
【００１３】
上記の発明では、圧縮機（21）によって二酸化炭素である冷媒がその臨界圧力より高い圧力まで圧縮される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力より高くなる超臨界サイクルで行うようにしたので、放熱器（22）における冷媒の放熱量を多くすることができる。これにより、室内輻射用熱交換器（32）において高温の輻射熱を得ることができ、輻射熱による暖房効果が向上させることができる。したがって、その暖房能力が向上した分、温風による暖房能力を減らしてドラフト感を低減することができる。この結果、室内の快適性が向上する。
【００１５】
また、第２の発明によれば、室内輻射用熱交換器（32）と室内空気熱交換器（33）とを１台の室内ユニット（11）に設けるようにしたので、装置の設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００１６】
また、第３の発明によれば、冷媒に二酸化炭素を用いるので、地球環境に優しい装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、本実施形態の暖房装置（10）は、室内の暖房を行うものである。この暖房装置（10）は、熱源回路としての冷媒回路（20）と、利用回路としての温水回路（30）を備えている。
【００１９】
上記冷媒回路（20）は、圧縮機（21）と放熱器（22）と膨張弁（23）と蒸発器（24）とが順に配管接続された閉回路である。そして、冷媒回路（20）は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填され、その冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。なお、冷媒回路（20）において、冷媒は図１に示す矢印の方向に流れる。
【００２０】
上記圧縮機（21）は、例えば、ロータリ式圧縮機やスクロール式圧縮機などの容積型圧縮機である。そして、圧縮機（21）は、吸入した冷媒（二酸化炭素）をその超臨界圧力まで圧縮するように構成されている。つまり、冷媒回路（20）において、高圧が冷媒の臨界圧力よりも高くなる。膨張弁（23）は、冷媒を減圧する膨張機構を構成している。
【００２１】
上記放熱器（22）は、冷媒が温水回路（30）の水と熱交換し、冷媒が水に放熱して水を加熱するように構成されている。蒸発器（24）は、冷媒が室外空気と熱交換して蒸発する空気熱交換器を構成している。この蒸発器（24）には、蒸発用ファン（24F）が近接して設けられている。
【００２２】
上記温水回路（30）は、ポンプ（31）と室内輻射パネル（32）と室内空気熱交換器（33）とが順に配管接続された閉回路である。この温水回路（30）は、ポンプ（31）と室内輻射パネル（32）の間の配管に冷媒回路（20）の放熱器（22）が接続されている。そして、温水回路（30）では、ポンプ（31）により、熱媒体としての水が図１に示す矢印の方向に循環する。
【００２３】
上記室内空気熱交換器（33）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成され、室内ファン（33F）が近接して設けられている。そして、室内空気熱交換器（33）は、温水が室内空気と熱交換し、加熱された室内空気が温風となって室内へ供給される。
【００２４】
上記室内輻射パネル（32）は、温水から吸熱して輻射熱を室内へ供給するものである。この室内輻射パネル（32）は、図３に示すように、パネル本体が平面視矩形の扁平体に形成され、本体内部に伝熱管（23a）が挿通されている。この伝熱管（23a）は、温水が流れ、温水が該伝熱管（23a）を介してパネル本体に放熱する。伝熱管（23a）の入口端は、配管によって放熱器（22）に接続され、出口端は、配管によって室内空気熱交換器（33）に接続されている。なお、この室内輻射パネル（32）は、本発明に係る室内輻射用熱交換器を構成している。
【００２５】
上記室内輻射パネル（32）、室内空気熱交換器（33）および室内ファン（33F）は、図２に示すように、１台の室内ユニット（11）を構成している。この室内ユニット（11）は、いわゆる床置き式に構成されている。
【００２６】
上記室内ユニット（11）は、横長の矩形体に形成されたケーシング（12）を備えている。ケーシング（12）は、底面の両端に脚（13）が設けられている。ケーシング（12）は、底面の中央部分に空気の吸込口（12a）が設けられると共に、上面の長手方向に亘って空気の吹出口（12b）が設けられている。また、ケーシング（12）の前面には、概ね全体に亘って、室内輻射パネル（32）が嵌め込まれている。ケーシング（12）内には、室内空気熱交換器（33）および室内ファン（33F）が収納されている。室内空気熱交換器（33）は、室内輻射パネル（32）の背面側に配置され、上端がケーシング（12）の背面側に傾斜している。一方、室内ファン（33F）は、室内輻射パネル（32）の背面側であって、室内空気熱交換器（33）の下方に配置されている。
【００２７】
−運転動作−
次に、上記暖房装置（10）の運転動作について説明する。この暖房装置（10）は、室内輻射パネル（32）の輻射熱と、室内空気熱交換器（33）の温風によって室内の暖房を行う。
【００２８】
図１に示すように、冷媒回路（20）においては、冷媒が圧縮機（21）で圧縮されて超臨界圧力状態の高温冷媒となって吐出され、放熱器（22）へ流れる。この放熱器（22）では、冷媒が温水回路（30）の水へ放熱し、水が加熱されて温水になる。その際、冷媒は、超臨界圧力状態であるため、放熱しても凝縮することなく温度が低下する。放熱器（22）で冷却された冷媒は、膨張弁（23）で減圧された後、蒸発器（24）へ流れる。蒸発器（24）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機（21）で再び圧縮され、この冷媒循環が繰り返される。
【００２９】
上記温水回路（30）においては、放熱器（22）で加熱された温水が室内輻射パネル（32）へ流れる。この室内輻射パネル（32）では、温水から放熱された熱が輻射熱として室内に供給される。室内空気熱交換器（33）では、室内輻射パネル（32）から流入した温水が室内空気へ放熱し、加熱された室内空気が温風となって室内に供給される。室内輻射パネル（32）および室内空気熱交換器（33）で冷却された水は、再び放熱器（22）で加熱され、この循環が繰り返される。このように、室内輻射パネル（32）の輻射熱および室内空気熱交換器（33）の温風によって室内が暖房される。
【００３０】
ここで、上述した暖房時の冷凍サイクル（超臨界サイクル）における冷媒の状態を図４に基づいて説明する。冷媒の状態は、Ａ点→Ｂ点→Ｃ点→Ｄ点→Ａ点の順に繰り返し変化する。
【００３１】
具体的に、圧縮機（21）において、吸入されたＡ点の冷媒がＢ点まで圧縮され、超臨界圧力状態の高温冷媒になる。Ｂ点の冷媒は、放熱器（22）で放熱することにより温度が低下してＣ点の冷媒となる。Ｃ点の冷媒は、膨張弁（23）でＤ点まで減圧される。Ｄ点の冷媒は、蒸発器（24）で蒸発してＡ点の冷媒になり、再び圧縮機（21）に吸入される。
【００３２】
このように、亜臨界サイクルに比べて超臨界サイクルでは、凝縮域が存在しないため、高温領域が広くなる。したがって、放熱器（22）における冷媒の放熱量が多くなり、より高温の温水が生成される。これにより、室内輻射パネル（32）における温水の放熱量が多くなり、より高温の輻射熱を得ることができる。つまり、この結果、輻射熱による暖房能力が向上する。
【００３３】
また、室内輻射パネル（32）の輻射熱による暖房能力が増大すれば、室内空気熱交換器（33）の温風による必要な暖房能力が少なくてすむ。この結果、室内空気熱交換器（33）で必要な風量を減らすことができ、温風によるドラフト感を低減することができる。
【００３４】
さらに、温水回路（30）において、温水が室内輻射パネル（32）で冷却された後、さらに室内空気熱交換器（33）で冷却されて、温水の温度が室温近くまで低下する。つまり、図４におけるＢ〜Ｃ点間が長くなり、暖房装置として高いＣＯＰを稼ぐことができる。
【００３５】
−実施形態の効果− 
以上説明したように、本実施形態によれば、冷媒回路（20）において高圧が冷媒の臨界圧力より高くなる、いわゆる超臨界サイクルを行うようにしたので、いわゆる亜臨界サイクルを行う場合に比べて冷媒の高温領域を大きくとることができる。したがって、放熱器（22）における冷媒の放熱量を多くすることができるので、室内輻射パネル（32）において高温の輻射熱を得ることができる。この結果、輻射熱による暖房効果が向上する。
【００３６】
また、輻射熱による暖房能力が向上した分、温風による暖房能力を減らしてドラフト感を低減することができる。この結果、室内の快適性が向上する。
【００３７】
また、室内輻射パネル（32）と室内空気熱交換器（33）を１台の室内ユニット（11）で構成するようにしたので、装置がコンパクトになり、設置スペースの縮小化を図れる。
【００３８】
−実施形態の変形例− 
次に、上記実施形態の変形例１および２について説明する。この変形例１および２は、何れも上記実施形態における室内ユニット（11）の構成を変更するようにしたものである。
【００３９】
変形例１は、図５に示すように、ケーシング（12）の吸込口（12a）および吹出口（12b）の配置を変更したものである。吸込口（12a）は、ケーシング（12）の上面の長手方向に亘って形成され、吹出口（12b）は、ケーシング（12）の底面の中央部分に形成されている。なお、室内空気熱交換器（33）は、上端が室内輻射パネル（32）側に傾斜して配置されている。
【００４０】
変形例２は、図６に示すように、室内輻射パネル（32）、吸込口（12a）および吹出口（12b）の配置を変更したものである。室内輻射パネル（32）は、ケーシング（12）の上面における後側寄りに立設されている。室内輻射パネル（32）の輻射面は、前側に向いている。吸込口（12a）および吹出口（12b）は、ケーシング（12）の前面に形成されている。そして、吸込口（12a）は、ケーシング（12）の前面における上半分に位置し、長手方向に延びる横長に形成されている。吹出口（12b）は、ケーシング（12）の前面における吸込口（12a）の下方に位置し、長手方向に延びる横長に形成されている。
【００４１】
また、上記実施形態および変形例については、以下のような構成としてもよい。
【００４２】
例えば、上記実施形態等では、利用回路として水が循環する回路としたが、ブラインが循環する回路としてもよい。
【００４３】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明は、室内輻射パネルと室内熱交換器を有して冷媒回路の放熱器に接続される利用回路を備えた暖房装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】空気調和装置の全体構成を示す冷媒回路図である。
【図２】室内ユニットの構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側から視た断面図である。
【図３】室内輻射パネルの内部を示す平面図である。
【図４】暖房運転時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図５】変形例１に係る室内ユニットの構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側から視た断面図である。
【図６】変形例２に係る室内ユニットの構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側から視た断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
10        暖房装置
11        室内ユニット
12        ケーシング
20        冷媒回路
22        放熱器
30        温水回路（利用回路）
32        室内輻射パネル（室内輻射用熱交換器）
33        室内空気熱交換器
【図１】
2008014575.tif 000003
【図２】
2008014575.tif 000004
【図３】
2008014575.tif 000005
【図４】
2008014575.tif 000006
【図５】
2008014575.tif 000007
【図６】
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