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Title:
RADIATION TYPE COOLING AND HEATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/026502
Kind Code:
A1
Abstract:
A radiation type cooling and heating device having a primary side circulation pipe path (20) formed so that a heat exchange medium can circulate in it, a heat source (18) provided in the middle of the primary side circulation pipe path (20), a heat exchanger (30) to which the primary side circulation pipe path (20) is connected, a secondary side circulation pipe path (26) as a closed circuit, connected to the heat exchanger (30) and exchanging heat between the primary side circulation pipe path (20) and the heat exchange medium, an expansion tank (62) provided in the middle of the secondary side circulation pipe path (26), a secondary side circulation pump (64) for circulating water, and a radiation panel (40) provided in the middle of the secondary side circulation pipe path (26) so as to face the inside of a room and having a heat exchange pipe (41). The temperature of water flowing in the secondary side circulation pipe path (26) in cooling operation is in the range of 13 - 20°C, preferably in the range of 16 - 18°C, and that in heating operation is in the range of 30 - 40°C, preferably in the range of 32 - 34°C.

Inventors:
MIYAMURA MASASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/066361
Publication Date:
March 06, 2008
Filing Date:
August 23, 2007
Export Citation:
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Assignee:
TOYOX KK (JP)
MIYAMURA MASASHI (JP)
International Classes:
F24F5/00; F24F11/02
Foreign References:
JP2005024197A2005-01-27
JP2006170550A2006-06-29
JP2001349581A2001-12-21
Attorney, Agent or Firm:
HIROSAWA, Isao (Jinzu-honmachiToyama-shi, Toyama 08, JP)
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Claims:
 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。
 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。
 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。
 
Description:
輻射式冷暖房装置

 この発明は、流体が循環して輻射熱を放 する輻射パネルにより、室内を冷暖房する 射式冷暖房装置に関する。

 従来、室内を冷暖房する冷暖房装置とし は、一般に、代替フロンガスを冷媒に使用 るエアコンなどが使用され、室内天井また 天井近傍の壁に設けられた室内機の吹き出 口から、冷風または温風を室内へ吹き出し 冷暖房を行う装置が知られている。

 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 なり、水側熱交換器にて二次冷媒の水から 熱し蒸発気化することにより、冷房に使用 る被冷却水である二次冷媒の水が冷却され 。この冷水は、ファンコイルを循環し、フ ンコイル近傍の空気を冷却してファンによ 室内へ送風され、室内を冷房する。また、 房の場合に使用する温水は、圧縮機より吐 された高温高圧の冷媒ガスが水側熱交換器 と流入して、二次冷媒である水に凝縮熱を 熱し水が加熱され、冷媒ガスは凝縮液化す 。そして、冷房時と同様に、加熱された温 がファンコイルを循環して、ファンコイル 傍の空気を暖めてファンにより送風され、 内を暖房する。

 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。

 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。

特開平11-344240号公報

特開2000-240954号公報

特開2004-286340号公報

 上記従来の一般的な技術では、熱源によ 冷却または暖められた冷媒が熱交換器で周 の空気と熱交換し、冷却または暖められた 気を、室内に吹き出すことにより室内を冷 房している。そのため、吹出口から吹き出 空気の流れにより生じる騒音やファンの音 、会議室や病室などの静寂性を害するもの あった。また、冷風や温風が体に当たるこ よる不快に感じる場合もあり、特に冷房の 合、冷房病の原因となっていた。

 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。

 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。

 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 いてのもので、冷房時の結露については考 していない。

 この発明は、上記従来技術の問題に鑑み 成されたもので、快適な冷暖房が得られ、 管内にスケールや水垢が付き難く、各部材 腐食も無く、メンテナンス性も良い輻射式 暖房装置を提供することを目的とする。

 この発明は、熱交換媒体を循環可能に形 された一次側循環管路と、前記一次側循環 路の途中に設けられた熱源と、前記一次側 環管路が接続された熱交換器と、この熱交 器に接続し前記一次側循環管路の熱交換媒 との間で熱交換し閉回路に形成された二次 循環管路と、前記二次側循環管路の途中に けられた膨張タンクと、前記二次側循環管 の水を循環させる二次側循環ポンプと、前 二次側循環管路の途中に設けられ室内に面 て配置され熱交換パイプを有した輻射パネ を備えた輻射式冷暖房装置である。前記二 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。

 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 ンパイプ間に接続され可撓性を有した複数 細い樹脂パイプから成るものである。

 さらに、前記輻射パネルには、その表面 付着した結露を検出する結露センサが取り けられていても良い。

 この発明の輻射式冷暖房装置によれば、 射パネルによる冷房時は体温との大きな差 より涼感を得、暖房時は体温との差が大き なく、顔などのほてりがなく、穏やかな暖 効果を得ることができる。さらに、送風に る埃の舞い上がりや不快感がなく、吹き出 口からの送風音などの騒音がしないため静 である。しかも、輻射パネルを循環する冷 の管路は、閉回路に形成されるため、雑菌 微生物が混入せず冷媒温度も比較的低い温 に制御され、配管内にスケールや水垢が付 難い。また、管路の材料は、酸化し難い材 としたので、メンテナンス性もよいもので る。

 また、結露センサを設けることにより、 房時に輻射パネルの結露を確実に防止し、 露によるカビや雑菌の発生がなく、埃の付 等もなく衛生的に使用することができる。

この発明の一実施形態の輻射式冷暖房 置を示す配管系統図である。 この実施形態の輻射式冷暖房装置の結 防止制御の構成を示す制御システム図であ 。

符号の説明

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

 以下、この発明の輻射式冷暖房装置の一 施形態について、図1、図2を基にして説明 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 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。 源18は、例えばビルなどの冷暖房や給湯用 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 れている。一次側循環管路20を形成する配 材は、耐久性の高い金属パイプ等が用いら 、弁などの金属部材もステンレスや青銅、 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。 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 れている。この調節器24には、二次回路16に 成された二次側循環管路26の途中に取り付 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1 6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。

 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 温水と二次側循環管路26を循環する水が、 交換可能に形成されている。なお、二次側 環管路26を循環する水も、一次回路14と同様 水道水などが使用されている。二次側循環 路26の配管材は、再生可能で腐食しない樹 から形成され、弁などの金属部材も、ステ レスや青銅、真鍮など非腐食性の材料から 成されている。

 熱交換器30から循環水が流出する側の二 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 節器24へ接続されている。

 温度検出器32の下流側では、送り側の二 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 けられている。各分岐管路26aは、建物36の 室内46の天井裏へ配管され、天井38に設けら た複数の輻射パネル40に接続されている。

 輻射パネル40には、循環水の送り側の往 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 、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 管口40bには、循環水の戻り側の分岐管路26a 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 れ、戻り側の一本の二次側循環管路26に繋 っている。そして、戻り側の分岐管路26aの 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 60の出力が接続されている。

 二次側循環管路26は、管路が大気と連通 ていない閉回路として形成され、密閉式の 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 析出、沈降を抑えることができる。また、 次側循環管路26の途中には、二次側循環ポ プ64が設けられ、熱交換器30に接続されてい 。

 輻射パネル40は、適宜な厚みを有し、金 及び樹脂から成る矩形のパネル状に形成さ 、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 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 ている。この排気口48及び給気口50には、天 裏にて換気配管51が各々接続され、換気装 12の室外空調機52に、換気配管51が各々接続 れている。

 また、輻射パネル40の内部には、樹脂製 メインパイプ43a,43bが一側縁部に沿って設け れ、メインパイプ43aに往配管口40aが設けら 、メインパイプ43bに還配管口40bが設けられ 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 接続されている。熱交換パイプ41は、相対 にメインパイプ43a,43bよりも細い内径に形成 れ、輻射パネル40の内面に沿ってU字状に配 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 面は、断熱材45により断熱されている。ま 、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 露センサ54は、制御盤58に各々接続されてい る。

 次に、この実施形態の輻射式冷暖房装置1 0の動作について説明する。まず、冷房の場 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 。このとき、一次側循環管路20を循環する 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 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 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 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 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 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 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 調節されている。この温度により、輻射パ ル40には結露が生じにくい。輻射パネル40を 体が循環すると、パネル表面との間で熱交 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 の空気は冷やされるとともに、人体からの 射熱を吸熱する。すると、室内46の空気が 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。

 暖房の場合は、一次回路14の熱源により 次側循環管路20を循環する水が50℃程度に暖 られる。そして、二次回路16に設けられた 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 循環管路26を循環する水が暖められる。熱 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4 0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 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 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 の差が小さくなるとともに、輻射パネル40 らの輻射熱により、人間からの放熱量が少 り、暖かく感じる。

 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5 2は、室内46からの空気を天井38に設けられた 気口48から吸い込み、屋外へ排気すると同 に、屋外から新鮮な空気を吸い込んで、室 46の天井38に設けられた給気口50から給気す 。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。

 さらに、図2に示すように、輻射パネル40 設けられた結露センサ54により、輻射パネ 40表面の結露が検出されると、制御盤58に接 された機構部により開閉機構付二方弁34を 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 設定温度に従い、制御盤58に接続された機 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。

 この実施形態の輻射式冷暖房装置10によ ば、室内46の天井38に設けられた輻射パネル4 0による輻射熱により冷暖房される。そのた 、送風による埃の舞い上がりが防止され、 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 時は結露点以上の水温で冷房を行っている 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 による水垢やスケールも付き難くいもので る。

 さらに、各所に錆びない配管部材を用い ことにより、錆などによる詰まりも発生せ 、メンテナンス性も向上するものである。 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。

 さらに、結露を防止するために結露セン 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 や給水給湯用熱源を利用して輻射暖房を行 ことができ、特別の装置を必要としないも である。

 なお、この発明の輻射式冷暖房装置は上記 施形態に限定されるものではなく、輻射パ ルの表面が室内に露出した構成可能であれ 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 の形状や素材など適宜変更可能である。