(57)【要約】【課題】  単純な構造で面空調（面暖房または面冷房）を実現し、ランニングコストを抑え、居住階による温度差を解消する。【解決手段】  壁、床、天井のうち少なくともいずれか一に配した空調用配管１０に熱交換流体を供給する面空調用装置であって、敷地内に埋設した埋設槽２０と、埋設槽の貯水温度を調整する水温制御装置２７と、埋設槽の内部に配設した螺旋管３０と、熱交換流体を循環駆動するポンプ装置３１とを備える。空調用配管１０に供給する熱媒または冷媒の温度制御を、埋設槽に配した螺旋管を介して行うことにより、暖房時の加熱と冷房時の冷却を容易に切り換え可能としたものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁、床、天井のうち少なくともいずれか一に配した空調用配管に熱交換流体を供給する面空調用装置であって、
敷地内に埋設した埋設槽と、
埋設槽の貯水温度を調整する水温制御装置と、
埋設槽の内部に配設した螺旋管と、
該螺旋管と前記空調用配管とを接続させた循環経路の熱交換流体を循環駆動させるポンプ装置とを備えることを特徴とする面空調用装置。
【請求項２】
壁の内部に配する空調用配管を、壁の内部に充填した砂によって被覆することを特徴とする請求項１記載の面空調用装置。
【請求項３】
埋設槽の上部に蓄熱空間を設け、
この蓄熱空間の上部を蓄熱材によって閉塞することを特徴とする請求項１記載の面空調用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の壁や床面に冷暖房機能をもたせる面空調に係り、とくに、壁や床面に設けた配管に流動させる熱交換流体の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁、床、天井に配したパイプに温水を供給して、室内空間を暖める面暖房の技術がある（例えば、下記特許文献１、特許文献２）。面暖房のうち床を温める技術は、諸外国でも古くから用いられている暖房構造である。
【０００３】
壁、床、天井に配したパイプに供給する温水の熱源は、近時は、深夜電力を用いたり（例えば特許文献３）、温水器などを用いる（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１１８１６５号
【特許文献２】特開２００４−１６３０５１等
【特許文献３】特開平１０−２８８３９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような面暖房の技術は、冷房にも転用できる可能性がある。問題は、次の通りである。
【０００５】
第一に、暖房と冷房を季節によって切り換えて使用する場合、従来の温水供給の方式では、冷暖の切替が困難である。
【０００６】
従来の面暖房は、温水の供給さえできれば良い構造なので、壁、床、天井等に配したパイプに対する冷媒の供給ができないからである。切替弁を用いれば、温水と冷媒の切換供給も可能になるが、温水器や冷却器などを使って直接に温度制御した冷熱媒を送っても、直近の下階（または上階）での熱交換量が必然的に大きくなるため、遠い階の居住空間の冷暖房は不十分となりやすい。
【０００７】
第二に、このような問題を解決するため、熱媒を直接に加熱する温水器や冷媒を直接に冷却する装置（冷却器）を大型化させれば、ランニングコストやメンテナンスコストが嵩むだけでなく、直近階の居住空間は過剰に冷えすぎたり暑くなりすぎたりの問題を起こす。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、より単純な構造で面空調（面暖房または面冷房）を実現することによってランニングコストやメンテナンスコストを抑え、居住階による温度差を解消する点にある。また温水の余剰加熱を有効利用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明に係る面空調用装置は、壁、床、天井のうち少なくともいずれか一に配した空調用配管に熱交換流体を供給する面空調用装置であって、敷地内に埋設した埋設槽と、埋設槽の貯水温度を調整する水温制御装置と、埋設槽の内部に配設した螺旋管と、該螺旋管と前記空調用配管とを接続させた循環経路の熱交換流体を循環駆動させるポンプ装置とを備える。
【００１０】
建物の壁、床、天井に配した空調用配管に供給する熱交換流体（加熱した熱媒または冷却した冷媒）の温度制御を、埋設槽に配した螺旋管を介して行うことにより、暖房時の加熱と冷房時の冷却を容易に切り換え可能としたものである。
【００１１】
埋設槽は地中に埋めてある。埋設槽に貯留した水の温度は、外気温の変動に拘わらず季節を通してほぼ安定する。このため、貯留水は、冬期には最小エネルギーで容易な加温ができ、夏期には最小エネルギーで容易な冷却を行うことが出来る。
【００１２】
本発明では、埋設槽内で温度調整した水を介して螺旋管内部の熱交換流体の温度調整を行うため、建物内に配した空調用配管を循環する熱交換流体の温度も過剰に高くなったり低くなったりせず、最小エネルギーで、各居住空間を望ましい温度に維持することが出来る。
【００１３】
請求項２は、壁の内部に配する空調用配管を、壁の内部に充填した砂によって被覆するものである。
【００１４】
壁の内部に砂を入れて空調用配管を被覆することにより、輻射熱による冷暖房の作用を長時間にわたって保証することが出来る。床や天井に砂を充填すると重量的な難点が生ずる場合もあるが、壁の重量は、梁材の強度を高める等によって容易に対処できる。
【００１５】
請求項３は、埋設槽の上部に蓄熱空間を設け、この蓄熱空間の上部を蓄熱材によって閉塞するものである。
【００１６】
埋設槽に貯留する水は、暖房時利用時などでは高い温度になっている。余剰の熱量を埋設槽の上部に設けた蓄熱空間に蓄え、その上部を蓄熱材によって被覆すれば、蓄熱材を配した敷地内の路面は摂氏０℃以上の融雪可能な状態となる。このため、蓄熱材の上は厳冬期でも氷雪がない状態となり、この部分を例えば駐車用スペースとして活用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る面空調用装置によれば、単純な構造で効率の良い面空調を実現できる。ランニングコストやメンテナンスを抑え、居住階による温度差を解消するとともに、暖房用温水の余剰加熱を有効利用できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る面空調用装置を例示するものである。この面空調用装置は、建物の壁１に配した空調用配管１０と、この空調用配管１０に対して熱交換流体（液体の熱媒または冷媒）を供給するための埋設槽２０および螺旋管３０を備える。寒冷地では熱交換流体に不凍液を用いることが望ましい。
【００１９】
建物の壁１に配する空調用配管１０は、図２に拡大して示すように、例えばコンクリート板１１を対向配置させて作った壁空間の内部に配置し、壁空間に砂１２を充填し、空調用配管１０のまわりを砂１２によって被覆する。これにより、空調用配管１０を流れる熱交換流体の熱を、砂１２およびコンクリート板１１を介して輻射熱として居室Ｒに供給する。
【００２０】
なお、符号３１は、空調用配管１０に対して熱交換流体を供給するポンプ装置、３２は、このポンプ装置３１に熱交換流体を送り込む送出管、３３は、空調用配管１０において放熱した熱交換流体を螺旋管３０に戻して再循環させるための再供給管である。螺旋管３０、送出管３２、空調用配管１０、再供給管３３は中間に配したポンプ装置３１を介してひとつの循環経路を作っており、その内部を熱交換流体が循環する。なお循環経路は、ポンプ装置３１またはその他の部分で分岐路をもってもよい。
【００２１】
空調用配管１０に供給する熱交換流体の温度調整は、埋設槽２０と、この埋設槽２０の内部に配設した螺旋管３０によって行う。
【００２２】
埋設槽２０は、例えばコンクリートによって成形し、敷地内の地面に埋設しておく。外気温の影響を受けにくくし、地熱により内部の水温の変化を最小限にするためである。埋設槽２０は、常に一定以上の水Ｗを蓄えるようにしておき、この水Ｗの温度をコントロールすることで螺旋管３０を流れる熱交換流体の温度を調整する。この実施形態では、水Ｗを加熱するヒータ２７を、埋設槽２０の内部の例えば底面中央に配してある。もちろんヒータ２７の設置位置、形状、個数は適宜設計できる。この実施形態ではヒータ２７が本発明の水温制御装置として機能する。
【００２３】
埋設槽２０に対する水Ｗの補給は、例えば上水道から分岐させた給水管２１を介して行う。図示しない水位センサーを埋設槽２０に設けておけば、常に適量の水Ｗを埋設槽２０に補充して、螺旋管３０を流れる熱交換流体の温度を適温（予め設定した温度）に調整することができる。螺旋管３０を用いるのは、少ない上下寸法で流体経路距離を稼ぐためである。螺旋の回転数は限定されない。
【００２４】
なお、この実施形態のように、埋設槽２０に貯留させた水Ｗをヒータ２７によって常に高温に維持する場合は、水Ｗを給湯にも利用することができる。この場合は、例えば床下に給湯用のポンプ装置２２を設け、埋設槽２０の水Ｗを汲み上げて、居室Ｒの洗い場設備２３の給湯管２４に高温水（水Ｗ）を供給する。埋設槽２０の水Ｗの温度は、暖房だけを行うなら通常４０〜５０℃程度でよいが、給湯に利用する場合であって世帯数が多い高層マンションのような場合は、急激な温度低下を避けるために水Ｗの温度は比較的高温の帯域、例えば５０〜６０℃とすることが望ましい。緯度、降雪量、外気温、給湯設備の利用量等によって水Ｗの好ましい温度条件は異なるので、数値設定は個別に定めることが望ましい。
【００２５】
埋設槽２０は、冬期暖房時には貯留した水Ｗが常に加熱されている。従って、給湯以外の余熱利用も可能である。例えば、埋設槽２０の上に蓄熱空間２８を設けておけば、地面下に位置する蓄熱空間２８は、埋設槽２０の水Ｗの放熱と地熱による温度変化の抑制効果によって、寒冷地の厳冬期であっても摂氏０℃以上のプラス温度に保つことができる。蓄熱空間２８の上を、例えば鋼板やコンクリート板で被覆しておけば、余熱利用によって玄関先の融雪も可能となる。符号２９は、蓄熱空間２８の上に配した埋設槽２０の点検口である。
【００２６】
従って、かかる構成によれば、地面下に埋設した埋設槽２０に水Ｗを給水してヒータ２７によって加熱し、埋設槽２０の内部に配した螺旋管３０を循環流動する熱交換流体を加熱調整して、空調用配管１０へ送出することにより、壁１を介して居室Ｒの暖房（面暖房）を行うことができる。
【００２７】
壁１の内部には砂１２を充填し、壁１の外側にコンクリート板１１を配してあるので、空調用配管１０を流れる熱交換流体の熱は砂１２とコンクリート板１１に蓄えられつつ輻射熱として居室Ｒに供給される。壁１から供給する輻射熱は、穏やかであり空気を汚さず暖房効果が長時間にわたって安定する。砂１２によって空調用配管１０を被覆してあるので、高層マンションでも各居室Ｒでの熱損失はきわめて少なく上階と下階での空調温度の著しい差異も生じない。
【００２８】
埋設槽２０の水Ｗはヒータ２７によって高温に保っている。これを給湯のために直接に用い、あるいは蓄熱空間２８への放熱のため間接的に用いることが可能となるので、加熱した水Ｗの熱を暖房以外に有効利用できる。
【００２９】
この実施形態では、熱交換流体を暖房に用いる場合を説明した。しかし、埋設槽２０の水Ｗを別途設けた冷却器を介して低温に維持すれば、同一構成のまま、夏期には面冷房を行うことができる。空調用配管１０を流れる熱交換流体の熱は砂１２とコンクリート板１１に蓄えられつつ輻射熱として居室Ｒに供給される点は暖房の場合と同じである。世帯数の多い高層階マンションなどでは、エネルギー消費の少ない効率的な冷房装置となる。
【００３０】
なお、図３に示すように、床下まわりの断熱性を高めるため、床下に砕石４０を充填して床下空間を埋めるとともに、内部空洞の金属製の蓄熱伝導パイプ４１を地面下に打ち込んでも良い。このようにすれば、厳冬期でも温度変化の少ない地熱を蓄熱伝導パイプ４１を介して床下の砕石４０に伝えることができる。このようにすれば、地熱の伝導により砕石４０は厳冬期でも摂氏０℃以上のプラス気温に保たれ、居室Ｒの熱損失を最小に抑える。冬期の暖房効果を高めるだけでなく、夏期の冷房効果を高める。
【００３１】
また、図４に示すように、埋設槽２０の上に設ける蓄熱空間２８を、例えば鉄筋コンクリート等によって強固に形成することにより、蓄熱空間２８の上を駐車スペースとして利用することが出来る。４４は、蓄熱空間２８の底面および側面を構成する鉄筋コンクリート、４５は、蓄熱空間２８の上部に配した蓋板（コンクリート板または鋼板）、４６は自動車、４７は、蓋板４５の支持脚である。
【００３２】
この場合も、蓄熱空間２８の底面に蓄熱伝導パイプ４１を打ち込み、地熱を導いて蓄熱空間２８の温度変化を防止することが望ましい。蓄熱空間２８の内部温度は、埋設槽２０から放出する温熱（矢印Ｍで示す）によって融雪可能なプラス温度に維持できるが、蓄熱伝導パイプ４１を介して地熱を常時供給することによって、蓄熱空間２８内部の温度変化の急速な低下を防止でき、安定した融雪効果を発揮させることが出来る。
【００３３】
図５は、埋設槽２０を暖房専用に用いる場合であって、冷房専用の埋設槽５０を別途設ける場合を例示する。
【００３４】
冷房専用の埋設槽５０も、埋設槽２０と同様、内部に水Ｗ２を貯留し、低温に温度制御した水Ｗ２によって螺旋管５１の内部を流れる熱交換流体を冷却し、壁１の空調用配管１０に送って居室Ｒの温度を調整（冷房）する。
【００３５】
空調用配管１０に供給する熱交換流体は、秋〜冬〜春先は暖房専用の埋設槽２０の螺旋管３０からポンプ装置３１を介して供給し、春〜夏〜秋口は、冷房専用の埋設槽５０の螺旋管５１からポンプ装置３１を介して供給する。なお、送出管３２、再供給管３３は埋設槽２０の場合と同じ構成でよい。
【００３６】
冷房専用の埋設槽５０の内部の水Ｗ２は、例えば、床下に配した冷却機５５と、接続管５７を介して冷却機５５から供給する冷媒を水Ｗ２と熱交換させる冷却管５８を用いて冷却する。冷却管５８の流体経路は、螺旋状でもマトリクス状でもよいが、水Ｗ２に没する位置に配する。熱交換のためである。この実施形態では冷却機５５、接続管５７、冷却管５８、およびヒータ２７が、本発明の水温制御装置として機能する。
【００３７】
埋設槽５０の水Ｗ２を冷房に適した低温（例えば５〜８℃）に維持すればよいので、冷却機５５は小型のものでよい。また、水Ｗ２は給水用には用いないから、埋設槽３０とは異なり、水位センサーなどの特別の給水用設備も必ずしも要しない。水Ｗ２は、上水道管からの給水を利用することが望ましいが、専用の配管設備を整えなくても、例えばホースを用いて貯水するなど適宜の対応ができる。
【００３８】
暖房と冷房の切り換えのときは、ポンプ装置３１の切換弁（図示せず）を用いて、螺旋管３０、螺旋管５１の冷媒の循環経路を切り換えればよい。
【００３９】
図５に示す構成によれば、冷房と暖房の切り替えを、ポンプ装置３１の切換弁を用いて簡単に行うことが出来る。暖房用の埋設槽２０の水Ｗは給湯にも用いることが出来るから、冬期に埋設槽５０を稼働させているときでも、埋設槽２０の水Ｗをヒータ２７によって加熱させても良い。
【００４０】
本発明に係る面空調用装置は、以上説明した構成に限定されない。例えば、空調用配管１０を、床や天井に配しても良い。
【００４１】
給湯用のポンプ装置２２は必ずしも必要ではない。別途、給湯設備を設けれることも出来るからである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施形態に係る面空調用装置を示す図である。
【図２】図１に示す空調用配管の周囲を拡大して示した図である。
【図３】図１の床面に砕石を詰めた状態を例示する図である。
【図４】図１に示す蓄熱空間を駐車スペースとした状態を示す図である。
【図５】第二の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  壁
１０  空調用配管
１１  コンクリート板
１２  砂
２０、５０  埋設槽
２１  給水管
２２、３１  ポンプ装置
２３  洗い場設備
２４  給湯管
２７  ヒータ（水温制御装置）
２８  蓄熱空間
２９  点検口
３０、５１  螺旋管
３２  送出管
３３  再供給管
４０  砕石
４１  蓄熱伝導パイプ
４４  鉄筋コンクリート
４５  蓋板
４７  支持脚
５５  冷却機（水温制御装置）
５７  接続管（水温制御装置）
５８  冷却管（水温制御装置）
Ｍ  温熱
Ｒ  居室
Ｗ、Ｗ２  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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