(57)【要約】【課題】冷房運転時に発生する結露水の冷却能力を冷房に活用することが可能な輻射式空調装置を提供する。【解決手段】輻射式空調装置２は、冷媒が内部を通ることで輻射熱により冷房又は暖房を行う輻射式熱交換器２２と、輻射式熱交換器２２が冷房運転を行っている場合の結露水が内部を通り、輻射熱により冷房を行う結露水熱交換器２６と、を備える。【選択図】図１
2017215081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射式空調装置であって、
冷媒が内部を通ることで輻射熱により冷房又は暖房を行う輻射式熱交換器（２２）と、
前記輻射式熱交換器が冷房運転を行っている場合の結露水が内部を通り、輻射熱により冷房を行う結露水熱交換器（２６）と、を備える輻射式空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の輻射式空調装置であって、
前記輻射式熱交換器の上方に前記結露水熱交換器が配置されている、輻射式空調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の輻射式空調装置であって、
更に、前記輻射式熱交換器の下方に結露水を一時的に溜める結露水タンク（２４）を備える、輻射式空調装置。
【請求項４】
請求項３に記載の輻射式空調装置であって、
更に、前記結露水タンクに溜められた結露水を前記結露水熱交換器に送り込むポンプ（２５）を備える、輻射式空調装置。
【請求項５】
請求項４に記載の輻射式空調装置であって、
更に、前記ポンプを制御する制御装置（２０）を備え、
前記結露水タンクには、第１水量の水が溜まったか否かを検知する第１スイッチ（２４２）と、前記第１水量よりも少ない第２水量の水が溜まったか否かを検知する第２スイッチ（２４３）と、が設けられており、
前記制御装置は、前記第１スイッチが前記第１水量の水が溜まったことを検知すると前記ポンプを駆動し、前記第２スイッチが前記第２水量の水が溜まっていないことを検知すると前記ポンプを停止するポンプ駆動制御を実行する、輻射式空調装置。
【請求項６】
請求項５に記載の輻射式空調装置であって、
前記輻射式熱交換器における冷房運転が停止した場合に、
前記制御装置は、前記ポンプ駆動制御を実行する、輻射式空調装置。
【請求項７】
請求項５に記載の輻射式空調装置であって、
更に、室温を測定する室温センサ（２１１）と、前記結露水熱交換器内の結露水の温度を測定する水温センサ（２６１）と、前記結露水熱交換器から結露水を排出するための電磁弁（２８）と、を備え、
前記制御装置は、室温よりも結露水の温度が高くなると、前記ポンプ駆動制御を実行するとともに前記電磁弁を開く、輻射式空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射式空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器に冷媒を通すと共に、熱交換器の輻射熱で冷暖房を行う輻射式空調装置が知られている。下記特許文献１に記載の輻射式空調装置は、冷房時に発生する結露水を円滑に排出することで、冷房特性に悪影響を与えないものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１６３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では、確かに結露水を円滑に排出することが可能となっている。しかしながら、室内温度に対して低温の結露水は室内を冷却する能力を有しているにも関わらず、その冷却能力を活かすことができなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷房運転時に発生する結露水の冷却能力を冷房に活用することが可能な輻射式空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る輻射式空調装置は、  冷媒が内部を通ることで輻射熱により冷房又は暖房を行う輻射式熱交換器（２２）と、前記輻射式熱交換器が冷房運転を行っている場合の結露水が内部を通り、輻射熱により冷房を行う結露水熱交換器（２６）と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、輻射式熱交換器に発生する結露水を用いて結露水熱交換器において冷房に利用しているので、冷房運転時に発生する結露水の冷却能力を冷房に活用することができる。
【０００８】
尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷房運転時に発生する結露水の冷却能力を冷房に活用することが可能な輻射式空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る輻射式空調装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示される結露水タンクを説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示される輻射式空調装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１に示される輻射式空調装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図１に示される輻射式空調装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る輻射式空調装置２は、本体部２１と、制御装置２０とを備えている。本体部２１には、輻射式熱交換器２２と、結露水タンク２４と、ポンプ２５と、結露水熱交換器２６と、電磁弁２８と、が設けられている。
【００１３】
輻射式熱交換器２２は、冷媒が内部を通ることで輻射熱により冷房又は暖房を行う熱交換器である。輻射式熱交換器２２の形状や熱交換器の方式は特に限定されるものではなく、輻射熱による冷暖房が可能であれば適用することができる。輻射式熱交換器２２は、冷媒入口２２１と、冷媒管２２２と、ヘッダタンク２２３と、冷媒出口２２４と、を有している。
【００１４】
冷凍サイクルに繋がる冷媒入口２２１から流れ込む冷媒は、複数の冷媒管２２２に分岐して下方に流れる。冷媒管２２２からヘッダタンク２２３に流れ込んだ冷媒は、冷媒出口２２４に繋がる複数の冷媒管２２２に再度分岐して流れる。冷媒出口２２４から流出した冷媒は、冷凍サイクルに還流する。
【００１５】
冷媒は、冷媒管２２２を流れる間において、輻射熱で冷房又は暖房を行っている。冷房時には、冷媒管２２２が室温よりも低温となるので、結露水が発生する。結露水は冷媒管２２２を伝って下方に流れ、ヘッダタンク２２３の下方に設けられた結露水受皿２３に流れ込む。
【００１６】
結露水受皿２３に流れこんだ結露水は、連結管２３１を通って結露水タンク２４に流れ込む。結露水受皿２３が複数設けられている場合は、複数の結露水受皿２３から１つの結露水タンク２４に結露水が集約される。尚、結露水受皿２３が１つ設けられている場合は、結露水受皿２３と結露水タンク２４とを一体的なものとして構成してもよい。結露水タンク２４は、表面に結露する可能性が想定されるような場合は断熱することが好ましいが、その恐れがない場合は必ずしも断熱する必要はない。
【００１７】
輻射式熱交換器２２の上方には、結露水熱交換器２６が配置されている。結露水熱交換器２６と結露水タンク２４とは、連結管２４１によって繋がれている。連結管２４１にはポンプ２５が設けられている。
【００１８】
ポンプ２５は、制御装置２０から出力される駆動信号によって駆動される。ポンプ２５が駆動されると、結露水タンク２４内の結露水が結露水熱交換器２６に供給される。ポンプ２５は、非自吸式であれば下部に配置されることが望ましいが、自吸式であれば上部に配置することもできる。
【００１９】
結露水熱交換器２６は、輻射式熱交換器２２が冷房運転を行っている場合の結露水が内部を通り、輻射熱により冷房を行うものである。結露水熱交換器２６の下方には、結露水受皿２７が設けられている。
【００２０】
冷房時には、結露水熱交換器２６が室温よりも低温となるので、結露水が発生する。結露水は、結露水熱交換器２６から結露水受皿２７に流れ込む。結露水受皿２７に流れ込んだ結露水は、結露水管２７１を通って結露水受皿２３に流れ込む。
【００２１】
結露水熱交換器２６内を通った結露水の出口側には、電磁弁２８が設けられている。電磁弁２８は、制御装置２０から出力される駆動信号によって開弁・閉弁の動作を実行する。電磁弁２８を開弁して、ポンプ２５を駆動すると、結露水熱交換器２６内の結露水が外部に排出される。
【００２２】
本体部２１には、室温センサ２１１が設けられている。室温センサ２１１は、輻射式空調装置２が設置されている室内の温度を測定するセンサである。室温センサ２１１が測定した室温を示す信号は、制御装置２０に出力される。
【００２３】
結露水熱交換器２６には、水温センサ２６１が設けられている。水温センサ２６１は、結露水熱交換器２６内の結露水の温度を測定するセンサである。水温センサ２６１は、結露水熱交換器２６内部の結露水の温度を直接測定してもよいが、結露水熱交換器２６の表面温度を測定し、その測定結果から内部水温を推定してもよい。水温センサ２６１が測定した水温を示す信号は、制御装置２０に出力される。
【００２４】
室温センサ２１１と水温センサ２６１とは、極力近くに配置されることが好ましい。双方の測定温度差によって、制御装置２０がポンプ２５の駆動を調整するためである。
【００２５】
図２に示されるように、結露水タンク２４には、第１スイッチとしての第１フロートスイッチ２４２と、第２スイッチとしての第２フロートスイッチ２４３と、が設けられている。
【００２６】
第１フロートスイッチ２４２が設けられた位置まで結露水タンク２４内の水位が上昇すると、第１フロートスイッチ２４２からＯＮ信号が制御装置２０に出力される。第１フロートスイッチ２４２が設けられた位置まで結露水タンク２４内の水位が達しないと、ＯＮ信号が出力されないので、制御装置２０は第１フロートスイッチがＯＦＦであると判断する。
【００２７】
第２フロートスイッチ２４３が設けられた位置まで結露水タンク２４内の水位が上昇すると、第２フロートスイッチ２４３からＯＮ信号が制御装置２０に出力される。第２フロートスイッチ２４３が設けられた位置まで結露水タンク２４内の水位が達しないと、ＯＮ信号が出力されないので、制御装置２０は第２フロートスイッチがＯＦＦであると判断する。
【００２８】
続いて、図３を参照しながら、輻射式空調装置２における制御装置２０の動作について説明する。ステップＳ１０１では、制御装置２０は、第１フロートスイッチがＯＮになっているか否かを判断する。第１フロートスイッチがＯＮになっていなければステップＳ１０１の判断を繰り返し、第１フロートスイッチがＯＮになっていればステップＳ１０２の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ１０２では、制御装置２０は、電磁弁２８を開くための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が開かれる。
【００３０】
ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５を回転駆動するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が駆動され、結露水タンク２４から結露水が汲み上げられ結露水熱交換器２６に送り出される。
【００３１】
ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、制御装置２０は、第２フロートスイッチがＯＦＦになっているか否かを判断する。第２フロートスイッチがＯＦＦになっていなければステップＳ１０１の処理に戻り、第２フロートスイッチがＯＦＦになっていればステップＳ１０５の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ１０５では、制御装置２０は、電磁弁２８を閉じるための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が閉じられる。
【００３３】
ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５の停止するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が停止される。
【００３４】
上記したように本実施形態に係る輻射式空調装置２は、冷媒が内部を通ることで輻射熱により冷房又は暖房を行う輻射式熱交換器２２と、輻射式熱交換器２２が冷房運転を行っている場合の結露水が内部を通り、輻射熱により冷房を行う結露水熱交換器２６と、を備える。
【００３５】
本実施形態によれば、輻射式熱交換器２２に発生する結露水を用いて結露水熱交換器２６において冷房に利用しているので、冷房運転時に発生する結露水の冷却能力を冷房に活用することができる。
【００３６】
また本実施形態では、輻射式熱交換器２２の上方に結露水熱交換器２６が配置されている。本実施形態では、結露水を利用しているため、メインとなる輻射式熱交換器２２よりも結露水熱交換器２６の温度が高くなる。自然対流により上部の空気温度が下部の空気温度よりも高くなるので、結露水熱交換器２６によって温度の高い方の空気と熱交換することができ、より多くの熱交換を行うことができる。
【００３７】
また本実施形態では、更に、輻射式熱交換器２２の下方に結露水を一時的に溜める結露水タンク２４を備えている。結露水タンク２４に一時的に結露水を溜めておくことができるので、常時ポンプ２５を駆動させる必要がなく、無駄な電力使用を低減することができる。
【００３８】
また本実施形態では、更に、結露水タンク２４に溜められた結露水を結露水熱交換器２６に送り込むポンプ２５を備えている。必要とされるタイミングでポンプ２５を駆動することで、結露水タンク２４に一時的に溜められた結露水を結露水熱交換器２６に供給することができる。
【００３９】
また本実施形態では、更に、ポンプ２５を制御する制御装置２０を備え、結露水タンク２４には、第１水量の水が溜まったか否かを検知する第１フロートスイッチ２４２と、第１水量よりも少ない第２水量の水が溜まったか否かを検知する第２フロートスイッチ２４３と、が設けられている。制御装置２０は、第１フロートスイッチ２４２が第１水量の水が溜まったことを検知するとポンプ２５を駆動し、第２フロートスイッチ２４３が第２水量の水が溜まっていないことを検知するとポンプ２５を停止するポンプ駆動制御を実行する。
【００４０】
このように、結露水タンク２４に所定量溜まった場合にポンプ２５を駆動し、ポンプ２５の駆動によって溜められた結露水が減少するとポンプ２５の駆動を停止するので、効率的に結露水の冷房利用が可能となる。
【００４１】
続いて、図４を参照しながら、冷暖房運転停止中における結露水排出の処理について説明する。ステップＳ２０１では、制御装置２０は、第２フロートスイッチがＯＮになっているか否かを判断する。第２フロートスイッチがＯＮになっていなければステップＳ２０１の判断を繰り返し、第２フロートスイッチがＯＮになっていればステップＳ２０２の処理に進む。
【００４２】
ステップＳ２０２では、制御装置２０は、電磁弁２８を開くための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が開かれる。
【００４３】
ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５を回転駆動するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が駆動され、結露水タンク２４から結露水が汲み上げられ結露水熱交換器２６に送り出される。
【００４４】
ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４では、制御装置２０は、第２フロートスイッチがＯＦＦになっているか否かを判断する。第２フロートスイッチがＯＦＦになっていなければステップＳ２０１の処理に戻り、第２フロートスイッチがＯＦＦになっていればステップＳ２０５の処理に進む。
【００４５】
ステップＳ２０５では、制御装置２０は、電磁弁２８を閉じるための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が閉じられる。
【００４６】
ステップＳ２０５に続くステップＳ２０６では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５の停止するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が停止される。
【００４７】
このように本実施形態では、輻射式熱交換器２２における冷房運転が停止した場合に、制御装置２０は、ポンプ駆動制御を実行し、必要に応じて結露水を排出することができる。冷房終了時に結露水が結露水タンク２４内に残っていると、次の冷房運転時に室内空気に与えられるべき熱が残留した結露水に与えられることになり、冷房効率が落ちてしまう。そこで、図４を参照しながら説明したように、結露水を排出することが好ましい。
【００４８】
冷房時に室内温度よりも結露水熱交換器２６の温度が高くなってしまう場合は、結露水による冷房効果見込めない。この場合の処理について、図５を参照しながら説明する。
【００４９】
ステップＳ３０１では、制御装置２０が、室内温度Ｔｒから結露水温度Ｔｃを引いた値が０未満となるか否かを判断する。室内温度Ｔｒは、室温センサ２１１から出力される測定値によって特定される。結露水温度Ｔｃは、水温センサ２６１から出力される測定値によって特定される。室内温度Ｔｒから結露水温度Ｔｃを引いた値が０未満でなければ、ステップＳ３０１の判断を繰り返す。室内温度Ｔｒから結露水温度Ｔｃを引いた値が０未満であれば、ステップＳ３０２の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ３０２では、制御装置２０は、電磁弁２８を開くための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が開かれる。
【００５１】
ステップＳ３０２に続くステップＳ３０３では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５を回転駆動するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が駆動され、結露水タンク２４から結露水が汲み上げられ結露水熱交換器２６に送り出される。
【００５２】
ステップＳ３０３に続くステップＳ３０４では、制御装置２０は、第２フロートスイッチがＯＦＦになっているか否かを判断する。第２フロートスイッチがＯＦＦになっていなければステップＳ３０１の処理に戻り、第２フロートスイッチがＯＦＦになっていればステップＳ３０５の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ３０５では、制御装置２０は、電磁弁２８を閉じるための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、電磁弁２８が閉じられる。
【００５４】
ステップＳ３０５に続くステップＳ３０６では、制御装置２０は、結露水を汲み上げるためのポンプ２５の停止するための駆動信号を出力する。この駆動信号の出力に応じて、ポンプ２５が停止される。
【００５５】
このように本実施形態では、更に、室温を測定する室温センサ２１１と、結露水熱交換器２６内の結露水の温度を測定する水温センサ２６１と、結露水熱交換器２６から結露水を排出するための電磁弁２８と、を備え、制御装置２０は、室温よりも結露水の温度が高くなると、ポンプ駆動制御を実行するとともに電磁弁２８を開いて、結露水を排出することができる。
【００５６】
続いて、輻射式空調装置２の能力計算を行った結果を示す。体格１ｍ×２ｍの輻射式熱交換器２２を有する輻射式空調装置２からは、本体部２１のパネル表面温度が９．５℃の時に、０．１４ｇ／ｓの結露水が発生する。
【００５７】
結露水温を９，５℃から室温と同じ２７℃まで自然放熱すると、（２７−９．５）×０．１４×４．１８＝１０．２Ｗとなる。上述の結露水を発生させた輻射式空調装置２の冷房時の定格能力が８００Ｗ程度であるため、約１％の能力増となる。
【００５８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【００５９】
例えば次のような変形例が考えられる。
・結露水を配管に溜めて、配管を結露水熱交換器２６の代わりとすること。
・結露水熱交換器２６にファンを設けること。
・ポンプ２５を設けるのはなく、サイフォン作用などにより結露水を汲み上げること。
【符号の説明】
【００６０】
２２：輻射式熱交換器
２６：結露水熱交換器
【図１】
2017215081.tif 000003
【図２】
2017215081.tif 000004
【図３】
2017215081.tif 000005
【図４】
2017215081.tif 000006
【図５】
2017215081.tif 000007