(57)【要約】【課題】快適な冷暖房が得られ、配管内にスケールや水垢が付き難く、各部材の酸化も無く、メンテナンス性も良い輻射式冷暖房装置を提供する。【解決手段】熱交換媒体を循環可能に形成された一次側循環管路２０と、一次側循環管路２０の途中に設けられた熱源１８と、一次側循環管路２０が接続された熱交換器３０を備える。熱交換器３０に接続し一次側循環管路２０の熱交換媒体との間で熱交換し閉回路に形成された二次側循環管路２６と、二次側循環管路２６の途中に設けられた膨張タンク６２と水を循環させる二次側循環ポンプ６４を有する。二次側循環管路２６の途中に設けられ、室内に面して配置され、熱交換パイプ４１を有した輻射パネル４０を備える。二次側循環管路２６を流れる水は、冷房時に１３〜２０℃、好ましくは１６〜１８℃の温度であり、暖房時には３０〜４０℃、好ましくは３２〜３４℃である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体を循環可能に形成された一次側循環管路と、前記一次側循環管路の途中に設けられた熱源と、前記一次側循環管路が接続された熱交換器と、この熱交換器に接続し前記一次側循環管路の熱交換媒体との間で熱交換し閉回路に形成された二次側循環管路と、前記二次側循環管路の途中に設けられた膨張タンクと、前記二次側循環管路の水を循環させる二次側循環ポンプと、前記二次側循環管路の途中に設けられ室内に面して配置され熱交換パイプを有した輻射パネルを備え、前記二次側循環管路を流れる水は、冷房時に１３〜２０℃の温度であり、暖房時には３０〜４０℃であることを特徴とする輻射式冷暖房装置。
【請求項２】
前記輻射パネルの熱交換パイプは、前記二次側循環管路に接続された一対のメインパイプ間に接続され可撓性を有した複数の細い樹脂パイプから成ることを特徴とする請求項１記載の輻射式冷暖房装置。
【請求項３】
前記輻射パネルには、その表面に付着した結露を検出する結露センサが取り付けられたことを特徴とする請求項１または２記載の輻射式冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体が循環して輻射熱を放出する輻射パネルにより、室内を冷暖房する輻射式冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内を冷暖房する冷暖房装置としては、一般に、代替フロンガスを冷媒に使用するエアコンなどが使用され、室内天井または天井近傍の壁に設けられた室内機の吹き出し口から、冷風または温風を室内へ吹き出して冷暖房を行う装置が知られている。
【０００３】
また、特許文献１では、二次冷媒に水が使用され、熱源ユニット内にて冷温水が生成される装置が開示されている。この装置は、圧縮機より吐出された高温高圧の冷媒ガスが、空気側熱交換器にて凝縮液化し、その冷媒液が膨張弁にて減圧されて液相と気相の２相液となり、水側熱交換器にて二次冷媒の水から吸熱し蒸発気化することにより、冷房に使用する被冷却水である二次冷媒の水が冷却される。この冷水は、ファンコイルを循環し、ファンコイル近傍の空気を冷却してファンにより室内へ送風され、室内を冷房する。また、暖房の場合に使用する温水は、圧縮機より吐出された高温高圧の冷媒ガスが水側熱交換器へと流入して、二次冷媒である水に凝縮熱を放熱し水が加熱され、冷媒ガスは凝縮液化する。そして、冷房時と同様に、加熱された温水がファンコイルを循環して、ファンコイル近傍の空気を暖めてファンにより送風され、室内を暖房する。
【０００４】
また、特許文献２では、熱源によって冷却または暖められた一次側の流体が熱交換器を介して二次側の流体と熱交換し、二次側の熱交換用流体が輻射パネルを循環して冷暖房する冷暖房装置が開示されている。この二次側の熱交換用流体は、閉回路を構成した循環管路で、熱交換パイプが組み込まれた輻射パネルを循環している。
【０００５】
そのほか、特許文献３では、熱源部において熱交換して暖められた温水が、密閉式循環管路を介して室内機に送られ、室内機から室内へ放熱されて、暖房する温水暖房装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３４４２４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２４０９５４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８６３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の一般的な技術では、熱源により冷却または暖められた冷媒が熱交換器で周囲の空気と熱交換し、冷却または暖められた空気を、室内に吹き出すことにより室内を冷暖房している。そのため、吹出口から吹き出す空気の流れにより生じる騒音やファンの音が、会議室や病室などの静寂性を害するものであった。また、冷風や温風が体に当たることよる不快に感じる場合もあり、特に冷房の場合、冷房病の原因となっていた。
【０００７】
また、特許文献１では、取り扱いが容易な水を二次冷媒に用いることにより、冷媒が室内側へ漏れることによる危険性を低減している。しかし、室内へは、冷媒と熱交換され、冷却または暖められた空気が吹き出すため、上記従来の技術と同様に、吹出口での騒音や風が体に当たる不快感等の問題が残るものであった。
【０００８】
また、特許文献２の冷暖房装置では、閉回路が形成された熱交換器のユニットの管路内に温水を循環させることにより、水中のカルシウムイオン等によるスケールや微生物等による水垢が付着し、管径の小さい熱交換パイプの詰まりや熱効率の低下等の問題があった。また、冷房時に輻射パネルに結露が発生し、結露による水滴が天井や室内に落ちたり、結露中に雑菌が発生しカビの原因ともなっていた。
【０００９】
そのほか、特許文献３の暖房装置においても、水を循環させて冷媒に用いることにより、水中のイオンや微生物等によるスケールや水垢が発生し、管路の詰まりが発生する問題があった。さらに、特許文献３は暖房装置についてのもので、冷房時の結露については考慮していない。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、快適な冷暖房が得られ、配管内にスケールや水垢が付き難く、各部材の腐食も無く、メンテナンス性も良い輻射式冷暖房装置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】
【００１１】
この発明は、熱交換媒体を循環可能に形成された一次側循環管路と、前記一次側循環管路の途中に設けられた熱源と、前記一次側循環管路が接続された熱交換器と、この熱交換器に接続し前記一次側循環管路の熱交換媒体との間で熱交換し閉回路に形成された二次側循環管路と、前記二次側循環管路の途中に設けられた膨張タンクと、前記二次側循環管路の水を循環させる二次側循環ポンプと、前記二次側循環管路の途中に設けられ室内に面して配置され熱交換パイプを有した輻射パネルを備えた輻射式冷暖房装置である。前記二次側循環管路を流れる水は、冷房時に１３〜２０℃、好ましくは１６〜１８℃の温度であり、暖房時には３０〜４０℃、好ましくは３２〜３４℃である。
【００１２】
また、前記輻射パネルの熱交換パイプは、前記二次側循環管路に接続された一対のメインパイプ間に接続され可撓性を有した複数の細い樹脂パイプから成るものである。
【００１３】
さらに、前記輻射パネルには、その表面に付着した結露を検出する結露センサが取り付けられていても良い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の輻射式冷暖房装置によれば、輻射パネルによる冷房時は体温との大きな差により涼感を得、暖房時は体温との差が大きくなく、顔などのほてりがなく、穏やかな暖房効果を得ることができる。さらに、送風による埃の舞い上がりや不快感がなく、吹き出し口からの送風音などの騒音がしないため静かである。しかも、輻射パネルを循環する冷媒の管路は、閉回路に形成されるため、雑菌や微生物が混入せず冷媒温度も比較的低い温度に制御され、配管内にスケールや水垢が付き難い。また、管路の材料は、酸化し難い材質としたので、メンテナンス性もよいものである。
【００１５】
また、結露センサを設けることにより、冷房時に輻射パネルの結露を確実に防止し、結露によるカビや雑菌の発生がなく、埃の付着等もなく衛生的に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の輻射式冷暖房装置の一実施形態について、図１、図２を基にして説明する。この実施形態の輻射式冷暖房装置１０は、図１に示すように、換気装置１２と、冷暖房用の一次回路１４、及び二次回路１６から構成されている。まず、一次回路１４には、熱交換媒体である水道水などの水を冷却又は温めて冷温水を生成し循環させる熱源１８が設けられている。熱源１８は、例えばビルなどの冷暖房や給湯用の既存の熱源である。そして、熱源１８へ水が循環可能に配管された一次側循環管路２０が形成されている。一次側循環管路２０を形成する配管材は、耐久性の高い金属パイプ等が用いられ、弁などの金属部材もステンレスや青銅、真鍮など非腐食性の素材から形成されている。また、一次側循環管路２０をバイパス可能に配管２１が設けられ、一次側循環管路２０と管路２１の交点部分に三方弁２２が取り付けられている。三方弁２２には、切り替え用のモータ２３が設けられ、モータ２３に温度調節用の調節器２４が接続されている。この調節器２４には、二次回路１６に形成された二次側循環管路２６の途中に取り付けられた後述する温度検出器３２が接続されている。そして、一次側循環管路２０は、二次回路１６の装置ステーション２８に設けられた熱交換器３０に接続され、熱源１８と熱交換器３０間を冷水または温水が循環可能に配管されている。
【００１７】
熱交換器３０には、二次側循環管路２６も接続され、二次側の熱交換媒体である水が循環可能に配管され、一次側循環管路２０を循環する冷温水と二次側循環管路２６を循環する水が、熱交換可能に形成されている。なお、二次側循環管路２６を循環する水も、一次回路１４と同様に水道水などが使用されている。二次側循環管路２６の配管材は、再生可能で腐食しない樹脂から形成され、弁などの金属部材も、ステンレスや青銅、真鍮など非腐食性の材料から形成されている。
【００１８】
熱交換器３０から循環水が流出する側の二次側循環管路２６には、水温を検出する温度検出器３２が取り付けられ、温度検出器３２の出力は調節器２４へ接続されている。
【００１９】
温度検出器３２の下流側では、送り側の二次側循環管路２６が複数の分岐管路２６ａに分岐され、各分岐箇所には開閉機構付二方弁３４が各々設けられている。各分岐管路２６ａは、建物３６の各室内４６の天井裏へ配管され、天井３８に設けられた複数の輻射パネル４０に接続されている。
【００２０】
輻射パネル４０には、循環水の送り側の往配管口４０ａが設けられ、二次側循環管路２６が手動二方弁４２を介して各々接続されているとともに、輻射パネル４０を循環した水が流出可能に、戻り側の還配管口４０ｂが設けられている。還配管口４０ｂには、循環水の戻り側の分岐管路２６ａが手動二方弁４２を介して接続されている。戻り側の分岐管路２６ａの先には、他の分岐管路２６ａと共に、開閉機構付二方弁３４を介して各々接続され、戻り側の一本の二次側循環管路２６に繋がっている。そして、戻り側の分岐管路２６ａの各開閉機構付二方弁３４は、切り替え用のモータ２３を介して制御盤５８と各々接続され、制御盤５８には、各室内４６に設けられた室温コントローラ６０の出力が接続されている。
【００２１】
二次側循環管路２６は、管路が大気と連通していない閉回路として形成され、密閉式の膨張タンク６２が取り付けられている。これにより、管路内に発生するスケールの原因となる水道水の補給を行う必要がない。さらに、二次側循環管路２６の水温が低いので、スケールの析出、沈降を抑えることができる。また、二次側循環管路２６の途中には、二次側循環ポンプ６４が設けられ、熱交換器３０に接続されている。
【００２２】
輻射パネル４０は、適宜な厚みを有し、金属及び樹脂から成る矩形のパネル状に形成され、天井裏の建物構造材３６ａから吊り具４４などで吊支されている。そして、天井面３８ａを構成する他の天井部材と組み合わされて、天井３８を形成している。また、天井３８には、室内４６の空気を換気する排気口４８及び給気口５０が設けられている。この排気口４８及び給気口５０には、天井裏にて換気配管５１が各々接続され、換気装置１２の室外空調機５２に、換気配管５１が各々接続されている。
【００２３】
また、輻射パネル４０の内部には、樹脂製のメインパイプ４３ａ，４３ｂが一側縁部に沿って設けられ、メインパイプ４３ａに往配管口４０ａが設けられ、メインパイプ４３ｂに還配管口４０ｂが設けられている。そして、メインパイプ４３ａ，４３ｂ間に、可撓性を有した樹脂製の複数の熱交換パイプ４１が接続されている。熱交換パイプ４１は、相対的にメインパイプ４３ａ，４３ｂよりも細い内径に形成され、輻射パネル４０の内面に沿ってＵ字状に配置され、その両端がメインパイプ４３ａ，４３ｂに接続されている。熱交換パイプ４１の天井裏側の上方面は、断熱材４５により断熱されている。また、輻射パネル４０の天井面３８ａの適宜な位置には、結露センサ５４が取り付けられている。この結露センサ５４は、制御盤５８に各々接続されている。
【００２４】
次に、この実施形態の輻射式冷暖房装置１０の動作について説明する。まず、冷房の場合は、一次回路１４の熱源により一次側循環管路２０を循環する熱交換媒体である水が冷却される。このとき、一次側循環管路２０を循環する水の温度は、調節器２４により調整されている。この調節器２４は、温度検出器３２により二次側循環管路２６を循環する流体の温度を検出して、一次側循環管路２０を循環する流体の温度を５〜１０℃、好ましくは約７℃程度の適宜な温度に温度調節する。そして、二次回路１６に設けられた熱交換器３０に、冷却された一次側循環管路２０を循環する水が流通すると、二次側循環管路２６を循環する水が熱交換され冷やされる。熱交換器３０にて冷やされた二次回路１６の水は、二次側循環管路２６の各分岐管路２６ａへそれぞれ分流され、各分岐管路２６ａが位置する各室内４６の天井３８に設けられた輻射パネル４０との間を循環する。このとき、輻射パネル４０を循環する冷水の温度は約１３〜２０℃、例えば送り側で約１６℃、戻り側で約１８℃の冷水になるよう調節器２４により調節されている。この温度により、輻射パネル４０には結露が生じにくい。輻射パネル４０を流体が循環すると、パネル表面との間で熱交換パイプ４１により熱交換され、輻射パネル４０のパネル表面において吸熱し、輻射パネル４０近傍の空気は冷やされるとともに、人体からの輻射熱を吸熱する。すると、室内４６の空気が冷やされるとともに人体と輻射パネル４０との温度差が大きいので、人間からの放熱量が多くなり、涼しく感じる。
【００２５】
暖房の場合は、一次回路１４の熱源により一次側循環管路２０を循環する水が５０℃程度に暖められる。そして、二次回路１６に設けられた熱交換器３０を、暖められた水が循環し、二次側循環管路２６を循環する水と熱交換され、二次側循環管路２６を循環する水が暖められる。熱交換器３０により、暖められた水は、各分岐管路２６ａへそれぞれ分流され、各分岐管路２６ａが位置する各室内４６の天井に設けられた輻射パネル４０との間を循環する。このとき、輻射パネル４０を循環する温水の温度は約３０〜４０℃、例えば送り側で約３４℃、戻り側で約３０℃の温水になるよう調節器２４により調節されている。輻射パネル４０を流体が循環すると、輻射熱が放出され、輻射熱パネル４０近傍の空気は暖められる。すると、天井面３８ａと、室内４６の人体との周囲温度の差が小さくなるとともに、輻射パネル４０からの輻射熱により、人間からの放熱量が少なり、暖かく感じる。
【００２６】
また、室内４６の空気の換気は、換気装置１２により換気される。換気装置１２の室外空調機５２は、室内４６からの空気を天井３８に設けられた排気口４８から吸い込み、屋外へ排気すると同時に、屋外から新鮮な空気を吸い込んで、室内４６の天井３８に設けられた給気口５０から給気する。なお、室外空調機５２も、排気と吸気の間で熱交換するようすると、より熱効率が向上する。
【００２７】
さらに、図２に示すように、輻射パネル４０に設けられた結露センサ５４により、輻射パネル４０表面の結露が検出されると、制御盤５８に接続された機構部により開閉機構付二方弁３４を閉じて、冷却を停止し結露を蒸発させて消す。また、室内４６の温度は、室温コントローラ６０の設定温度に従い、制御盤５８に接続された機構部により開閉機構付二方弁３４の開度を調節して、流体の流量が調節され、室温が調節される。
【００２８】
この実施形態の輻射式冷暖房装置１０によれば、室内４６の天井３８に設けられた輻射パネル４０による輻射熱により冷暖房される。そのため、送風による埃の舞い上がりが防止され、室内４６の人に、空気が直接当たらないため不快感がないものである。また、冷暖房の吹き出し口が不要なため、送風音などによる騒音が無く静かである。さらに、閉回路である二次回路１６の二次側循環管路２６配管内には、１６℃前後の水と、３４℃前後の範囲の水が循環し、冷房時は結露点以上の水温で冷房を行っているので、輻射パネル４０には結露が発生しにくい。また、前記温度状態は、配管内には雑菌などによる水垢やスケールも付き難くいものである。
【００２９】
さらに、各所に錆びない配管部材を用いることにより、錆などによる詰まりも発生せず、メンテナンス性も向上するものである。なお、図２にでは、往配管口４０ａと還配管口４０ｂの手動二方弁を省略している。この手動二方弁は、輻射パネルの取り替えや、メンテナンスを行うときに用いるものである。
【００３０】
さらに、結露を防止するために結露センサ５４を設けたので、確実に結露が防止される。また、暖房時は輻射パネル４０の温度と体温との差が小さく、顔がほてったりすることがなく、穏やかな暖房効果を得ることができる。熱源１８は、汎用されているオフィスの空調装置や給水給湯用熱源を利用して輻射暖房を行うことができ、特別の装置を必要としないものである。
【００３１】
なお、この発明の輻射式冷暖房装置は上記実施形態に限定されるものではなく、輻射パネルの表面が室内に露出した構成可能であればよいため、取り付け位置や形状や大きさは、適宜設定可能なものである。さらに、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態の輻射式冷暖房装置を示す配管系統図である。
【図２】この実施形態の輻射式冷暖房装置の結露防止制御の構成を示す制御システム図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  輻射式冷暖房装置
１２  換気装置
１４  一次回路
１６  二次回路
１８  熱源
２０  一次側循環管路
２６  二次側循環管路
３０  熱交換器
３６  建物
４０  輻射パネル
４１  熱交換パイプ
４３ａ，４３ｂ  メインパイプ
４６  室内
５４  結露センサ
６２  膨張タンク
６４  二次側循環ポンプ
【図１】
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【図２】
2008051468.tif 000004