JP2007017079A - 放熱管及び空調システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱媒体M1を流出する複数の噴流孔12hを有する内流路12と、内流路12を内部に有する外流路13とを備え、噴流孔12hから流出する熱媒体M1が噴流として外流路13に衝突するように構成されている放熱管11とすると、よどみ点近傍の伝熱量が増大して放熱量を増大させることができると共に、複数の噴流孔の各噴流孔から流出される熱媒体の温度の不均一性が軽減される。この放熱管11を利用して輻射冷暖房を行う空調システムを構築する。
【選択図】 図1
Description
まず図1を参照して本発明の第1の実施の形態に係る放熱管11の構成について説明する。図1は、放熱管の構成を示す図であり、(a)は部分斜視図、(b)は長さ方向に平行に切断した断面図、(c)は長さ方向に垂直に切断した断面図、(d)はスペーサを示す詳細図である。放熱管11は、内流路としての内管12と、外流路としての外管13と、スペーサ14とを備えている。
次に図2を参照して本発明の第2の実施の形態に係る空調システムの構成を説明する。図2は空調システム2の概略系統図である。(a)は熱媒体M1を空気とした場合の、空気M1を被空調室Rの近傍で循環させる空調システムの概略系統図、(b)は放熱管11の敷設状態を示す平面図、(c)は(a)の変形例の空調システムの相違部分の構成を示す系統図である。空調システム2は、放熱管11と、温調機器としての熱交換器21と、エアコンプレッサ22と、レシーバタンク23とを備えている。
放熱管11は、既に説明した本発明の第1の実施の形態に係る放熱管が用いられる。放熱管11の管径(外管13の管径)は、シンダーコンクリート層52の厚さを考慮して決定される。本実施の形態では、外管13として呼び径16Aの高密度架橋ポリエチレン管を、内管12として呼び径6Aの高密度架橋ポリエチレン管を利用して放熱管11が形成されている。また、内管12には、長さ方向に300mmの間隔で、直径0.5〜1.0mmの噴流孔12hが、上下千鳥状に形成されている。このとき、放熱管11の衝突距離Hと噴流孔12hの直径Dとの比H/Dは、およそ3.85〜7.7となっている。また、長さ方向に600mmの間隔でスペーサ14を設け、内管12と外管13とがほぼ同軸になるように形成している。
図2(c)は、空調システム2の変形例2’を示す系統図のうち、空調システム2との相違部分を示している。すなわち、放熱管11の部分は空調システム2と同様であるので省略しており、熱媒体M1の供給源や温調機器21廻りを示している。変形例2’は、中央から供給される熱媒体M1を流す配管88が熱交換器21に接続されており、熱交換器21よりも上流側の配管88に予熱熱交換器24が配設されている。予熱熱交換器24は、同時に、放熱管11の外管13に接続された配管89にも配設されている。予熱熱交換器24は、外管13から流出した熱媒体M1と熱交換器21に流入する熱媒体M1との間で熱交換を行わせる機器である。熱媒体M1は、熱交換器21に流入する前に予熱熱交換器24で予冷又は予熱されることにより、消費エネルギーの削減を図っている。外管13から流出して予熱熱交換器24で熱交換した熱媒体M1は、系外に放出される。変形例2’に示す空調システムとすると、エアコンプレッサ等の機器の設置スペースを確保しやすくなると共に、騒音源となる機器を被空調室Rから離して設置することができる。
次に図3を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る空調システム3について説明する。空調システム3は、均圧管41と、温調機器としての熱交換器21と、エアコンプレッサ22と、噴出器具31とを備えている。均圧管41及び噴出器具31は、コンクリートスラブ54の上に敷かれた断熱材53と、仕切部材としての床材51との間に形成された床下空間55に配設されている。均圧管11は、断熱材53の上に設置されており、噴出器具31は頂部が床材に押し付けられるように設けられている。熱交換器21及びエアコンプレッサ22は、空調システム2と同様に被空調室Rの近傍に設置してもよく、空調システム2’と同様に被空調室Rから離れた中央機械室等に設置してもよい。
次に図4を参照して、本発明の第4の実施の形態に係る空調システム4について説明する。なお、図4中、破線は制御信号を表す。空調システム4は、放熱管11と、噴出器具31と、均圧管41と、温調機器としての熱交換器21と、エアコンプレッサ22と、レシーバタンク23と、制御装置60とを備えている。放熱管11及びレシーバタンク23は空調システム2で用いたものと同様であり、噴出器具31及び均圧管41は空調システム3で用いたものと同様であり、熱交換器21及びエアコンプレッサ22は空調システム2及び空調システム3で用いたものと同様である。放熱管11及び均圧管41が配置される周囲の構成は、コンクリートスラブ54の上にシンダーコンクリート層52が打設され、その上に断熱材53が敷かれ、床下空間55を挟んで仕切部材としての床材51が設けられており、空調システム2及び空調システム3の構成とは異なっている。放熱管11はシンダーコンクリート層52に埋設されており、均圧管41は床下空間55に配設されている。
(蓄熱運転)
夜間等の被空調室Rに熱負荷がないときは、制御装置60は、制御弁61を開に、制御弁62、63、64を閉にする。エアコンプレッサ22で圧縮された空気M1は、熱交換器21に流入して熱源機器(不図示)から送水される冷水又は温水との間で熱交換を行い所定の温度に調整される。所定の温度に調整された空気M1は、放熱管11の内管12に流入し、閉塞端12eに向かって内管12の内部を流れ、閉塞端12eに至る途中で複数の噴流孔12hから外管13の内壁に向かって流出する。噴流孔12hから流出する空気M1は、エアコンプレッサ22によって加圧されたことにより、噴流となって流出し、外管13の内壁に衝突して、外管13の内壁に沿って放射状に拡散し対流する。空気M1の衝突噴流により、外管13からシンダーコンクリート層52へ多くの熱が伝達される。
制御装置60は、室温検知器66で被空調室R内の温度を検知し、被空調室Rに熱負荷があると判断したときは、制御弁61、62を閉に、制御弁63、64を開にする。エアコンプレッサ22で圧縮された空気M1は、熱交換器21に流入するが、放熱運転のときは熱源機器(不図示)が停止しており冷水又は温水の流れがないため、温度調節が行われずそのまま熱交換器21から流出する。熱交換器21を通過した空気M1は、放熱管11の内管12を通り、閉塞端12eに向かう途中の複数の噴流孔12hから流出して外管13に至り、内管12内の流れとは逆向きに流れる。外管13を流れる空気M1は、シンダーコンクリート層52から冷熱又は温熱を受熱して温度が調節され、配管85、93を通って均圧管41の内管42に流入する。なお、空調システム3では、内管42に流入するのは空気M2であったが、空調システム4では内管12と内管42を流れる空気は同じ空気であり、これを空気M1とする。
制御装置60は、放熱運転において、温度検知器65で検知した空気M1の温度が被空調室R内の温度を設定温度に調節するのに必要な温度になっていないと判断したときは、放熱運転が完了したと判断し、制御弁61、63を閉に、制御弁62、64を開にする。そして、熱源機器(不図示)を作動させた状態で、空調システム3の運転と同様の運転を行い、被空調室Rの輻射冷暖房を行う。このとき、制御弁61、63を閉にしているので、放熱管11内の空気の流れはなくなる。
以上の説明では、温調機器21は熱交換器であるとして説明したが、これに限らず、例えば、空調機、ファンコイルユニット等であってもよい。
11 放熱管
12 内管(内流路)
12e 閉塞端
12h 噴流孔
13 外管(外流路)
21 熱交換器(温調機器)
31 噴出器具
32 熱媒チャンバ
33 噴流ノズル
42 内管(内通路)
42h 流出孔
43 外管(外通路)
51 仕切部材
52 シンダーコンクリート層(コンクリート)
60 制御装置
M1 熱媒体
M2 空気
R 被空調室
Claims (8)
- 熱媒体を流し、該熱媒体を流出する複数の噴流孔を有する内流路と;
前記内流路を内部に有し、前記噴流孔から流出した前記熱媒体を流す外流路とを備え;
前記噴流孔から流出する前記熱媒体が噴流として前記外流路に衝突するように構成された;
放熱管。 - 前記内流路及び前記外流路が断面円筒形のパイプで形成され;
前記噴流孔から前記噴流が衝突する外流路までの距離の、前記噴流孔の直径に対する比が1.9以上、9.6以下に構成された;
請求項1に記載の放熱管。 - 前記内流路に一端が閉塞された閉塞端が形成され;
前記熱媒体が、前記閉塞端に向かって前記内流路内を流れ、前記内流路内の流れ方向とは逆向きに前記外流路内を流れるように構成された;
請求項1又は請求項2に記載の放熱管。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放熱管と;
前記内流路に送る前記熱媒体の温度を調節する温調機器とを備え;
前記放熱管が、被空調室を区画する仕切部材に前記熱媒体の熱を伝えるように配設された;
空調システム。 - 空気を流し、該空気を流出する複数の流出孔を有する内通路と;
前記内通路を内部に有し、前記流出孔から流出した空気を流す外通路と;
前記外通路を流れる空気を導入する熱媒チャンバと、
該熱媒チャンバに導入された空気を、被空調室を区画する仕切部材の表面に沿って噴出する噴流ノズルとを有する噴出器具とを備え;
前記噴出器具から噴出された空気の熱が前記仕切部材を介して前記被空調室内の温度を調節するように構成された;
請求項4に記載の空調システム。 - 前記放熱管がコンクリートに埋設されて構成され;
前記温調機器から導出された熱媒体が前記被空調室の熱負荷処理に必要な熱量以上の熱量を有するときに前記熱媒体が保有する熱を前記放熱管を介して前記コンクリートに蓄熱し、前記被空調室の熱負荷があるときに前記外流路を流れる熱媒体を前記内通路に導いて前記コンクリートに蓄熱した熱を放熱するように前記熱媒体の流れを制御する制御装置を備える;
請求項5に記載の空調システム。 - 空気を流し、該空気を流出する複数の流出孔を有する内通路と;
前記内通路を内部に有し、前記流出孔から流出した空気を流す外通路と;
前記内通路に送る空気の温度を調節する温調機器と;
前記外通路を流れる空気を導入する熱媒チャンバと、
該熱媒チャンバに導入された空気を、被空調室を区画する仕切部材の表面に沿って噴出する噴流ノズルとを有する噴出器具とを備え;
前記噴出器具から噴出された空気の熱が前記仕切部材を介して前記被空調室内の温度を調節するように構成された;
空調システム。 - 前記噴出器具が、複数の前記噴流ノズルが前記熱媒チャンバに前記仕切部材の表面と平行な面上で放射状に配置されて構成された;
請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の空調システム。
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