JP2008121907A - 冷暖房システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷暖房システム1は、多数の管部材21を備えた冷暖房パネル2と、流体供給装置3とを備えている。多数の管部材21は、それぞれ室内空間における床面4から天井面5までに亘って鉛直方向に略沿って延び、所定間隔をおいて並列して設けられて、室内空間を仕切る仕切壁を形成し、かつ、仕切壁に対する所定方向からは仕切壁の反対側を視認できない状態に設けられている。流体供給装置3は、配管31と、ポンプ32,33と、燃料ボイラ36と、ヒートポンプ37とを備えており、外気温度がヒートポンプ37が十分に能力を発揮する所定温度未満の場合は、燃料ボイラ36にて閉経路内の流体を加熱し、外気温度が所定温度以上の場合は、ヒートポンプ37にて閉経路内の流体を加熱あるいは冷却する。
【選択図】図1
Description
このようなパネルヒータによれば、トイレや脱衣所などの比較的狭い空間にも設置することができ、パネルヒータを容易に組み立てることが可能となっている。
また、放熱部を第1,第2の熱伝導性パネルの平面部にて形成する構成であるため、放熱面積が当該平面部の面積に限定されてしまう。このため、十分に広い放熱面積が得られず、高い暖房効率が得られないおそれがある。これと同様に、仮に特許文献1に記載の熱水管内に冷水を流通させて当該パネルヒータを冷房として使用した場合であっても、十分に広い吸熱面積が得られず高い冷房効率が得られない。
さらに、省エネルギーおよび地球温暖化対策の観点からも、低い消費エネルギーおよび低いCO2排出量で、室内空間を一年中快適な温度に調整可能な技術も求められている。
また、管部材21に使用する材料としては、例えば鋼やアルミニウム、銅等の金属材料を使用できるが、室内空間の熱を管部材21内の流体に吸収させることが可能で、かつ、管部材21内の流体の熱を室内空間に放出させることが可能な熱伝導性材料であればいずれでもよい。
そして、仕切壁には、1つの空間を2つの空間に完全に仕切る壁と、1つの空間の一部分を2つの部分に仕切る壁との双方が含まれるものである。
燃料ボイラ36としては、例えば灯油や都市ガス、LPガス等を燃料とするものが挙げられる。
また、ヒートポンプ37には、例えば、圧縮器および膨張弁を備え、冷媒として代替フロンやCO2ガス等を使用する一般的なヒートポンプを採用することができる。
また、多数の管部材21自体を仕切壁として利用するので、パネル設置用の無駄なスペースを必要とせず、室内スペースの有効利用を図ることができる。この際、多数の管部材21を、仕切壁に対する所定方向からは仕切壁の反対側を視認できない状態に設けているので、各管部材21間に隙間を設けていても、目隠し効果という仕切壁に必要な機能を持たせることができる。
そして、多数の管部材21の外周面は、外気中に露出しており、放熱面あるいは吸熱面として機能する。このような管部材21を所定間隔をおいて多数並設することで、大きな放熱・吸熱面積が得られ、これにより高い冷暖房効率が得られる。さらに、それぞれの管部材21を床面4から天井面5までに亘って設けているので、放熱・吸熱面積が更に拡大すると共に、室内空間の上下方の空気をも好適に冷却・加熱できる。しかも、各管部材21間は通気可能であるので室内の空気の流動性も良く、室内全体の温度を均一に調整できる。
図1において、1は冷暖房システムであり、この冷暖房システム1は、冷暖房パネル2と、流体供給装置3とを備えて構成されている。
冷暖房パネル2は、室内空間を冷房・暖房する冷暖房装置として機能すると共に、室内空間を仕切る仕切壁としても機能する。この冷暖房パネル2の具体的な構成については後述する。
上側配管311の基端部は三方弁34に接続されており、この三方弁34は接続管313,314を介して燃料ボイラ36およびヒートポンプ37に接続されている。
一方、下側配管312の基端部は三方弁35に接続されており、この三方弁35は接続管315,316を介して燃料ボイラ36およびヒートポンプ37に接続されている。
このような配管31と多数の管部材21とで、燃料ボイラ36を経由する第1の閉経路317と、ヒートポンプ37を経由する第2の閉経路318とが形成されている。
ポンプ33は、接続管316上に設けられており、ヒートポンプ37を使用する場合に駆動する。
燃料ボイラ36は、灯油等の燃料を燃焼させることにより配管31内の水を加熱する装置である。この燃料ボイラ36は、外気温度がヒートポンプ37が十分に能力を発揮する所定温度未満、すなわち例えば0℃未満の場合に駆動する。
ヒートポンプ37は、圧縮器、膨張弁および熱交換器を備えており、圧縮器にて冷媒を圧縮した際の発熱現象、および膨張弁にて冷媒を膨張させた際の吸熱現象を利用して、熱交換器を介して配管31内の水を加熱・冷却する装置である。このようなヒートポンプ37は、外気温度がヒートポンプ37が十分に能力を発揮する所定温度以上である場合に駆動する。すなわち、例えば外気温度が0〜25℃の場合には配管31内の水を加熱し、外気温度が25℃を超える場合には配管31内の水を冷却するように駆動する。なお、ヒートポンプ37中の冷媒には代替フロンやCO2ガス等を使用することができる。また、ヒートポンプ37が十分に能力を発揮する所定温度は、0℃に限定されるものではなく、冷暖房パネル2の大きさや設置場所、ヒートポンプ37の能力等に応じて適宜設定されるものである。
次に、冷暖房パネルの具体的な構成について、図面に基づいて説明する。図2は、本実施形態に係る冷暖房パネルを示す斜視図である。図3は、図1のIII−III線に沿った平断面図である。
冷暖房パネル2は、図2に示すように、多数の管部材21と、これら管部材21の上下端部をそれぞれ支持する支持部材22と、これら支持部材22を室内空間における床面4および天井面5にそれぞれ固定する固定部材23とを備えて構成されている。図1に示すように、管部材21の下端部を支持する支持部材22の下方には、冷房時に冷暖房パネル2の表面に結露する水を受けるとともに外部に排出するドレンパン50が支持部材22の長手方向に沿って設けられている。なお、図2では、ドレンパン50の図示を省略した。
このような多数の管部材21の配置について、図3に基づいてさらに詳細に説明する。図3に示すように、多数の管部材21は、断面形状の長辺が仕切壁の厚さ方向に略沿う状態に設けられている。そして、仕切壁の幅方向に略沿って並列する第1の管部材群211と、この第1の管部材群211に隣接して当該幅方向に略沿って並列する第2の管部材群212とに大別される。さらに、第1の管部材群211における管部材21と、第2の管部材群212における管部材21とは、仕切壁の厚さ方向(図中矢印A)から見て互いに重なり合う位置関係で配置されている。これにより、当該厚さ方向(図中矢印A)からは仕切壁の反対側の光景を視認できるが、当該厚さ方向に対して斜め方向(図中矢印B)からは仕切壁の反対側の光景を視認できない、という目隠し効果が得られるようになっている。
また、図3に示すように、第1の管部材群211と第2の管部材群212との間のスペースには下側配管312が設けられており、多数の管部材21の側面部と下側配管312とが接続管312Aを介して接続されている。なお、上側配管311についても同様にして多数の管部材21に接続されている。これにより、流体供給装置3からの高温あるいは低温の水が各管部材21の内部を流通可能になっている。
まず、夏場における冷暖房システム1の動作について図5に基づいて説明する。
外気温度が例えば25℃以上となる夏場には、流体供給装置3は、図5に示すようにして、冷暖房パネル2,2A(図4参照)内部に冷水を流通させる。
すなわち、三方弁34を上側配管311と接続管314とを接続する状態に開き、三方弁35を下側配管312と接続管316とを接続する状態に開く。つまり、ヒートポンプ37を経由する第2の閉経路318を形成する。そして、ヒートポンプ37により配管31内の水を冷却させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ33を駆動する。これにより、冷水は多数の管部材21内部を上から下へ向けて流通し、室内空間が冷却される。
外気温度が例えば0℃以上となる比較的温暖な冬場には、流体供給装置3は、図6に示すようにして、冷暖房パネル2,2A(図4参照)内部に温水を流通させる。
すなわち、三方弁34を上側配管311と接続管314とを接続する状態に開き、三方弁35を下側配管312と接続管316とを接続する状態に開く。つまり、ヒートポンプ37を経由する第2の閉経路318を形成する。そして、ヒートポンプ37により配管31内の水を加熱させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ33を駆動する。これにより、温水は多数の管部材21内部を下から上へ向けて流通し、室内空間が暖められる。
すなわち、三方弁34を上側配管311と接続管313とを接続する状態に開き、三方弁35を下側配管312と接続管315とを接続する状態に開く。つまり、燃料ボイラ36を経由する第1の閉経路317を形成する。そして、燃料ボイラ36により配管31内の水を加熱させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ32を駆動する。これにより、熱水は多数の管部材21内部を下から上へ向けて流通し、室内空間がさらに高い温度で暖められるようになる。
本実施形態に係る冷暖房パネル2,2Aは、流体供給装置3からの高温・低温の水を内部に流通可能とされた多数の管部材21を備えて構成されている。多数の管部材21は、それぞれ室内空間における床面4から天井面5までに亘って鉛直方向に略沿って延び、所定間隔をおいて並列して設けられて、室内空間を仕切る仕切壁を形成する。また、多数の管部材21は、仕切壁に対する所定方向からは仕切壁の反対側を視認できない状態に設置されている。
このような冷暖房パネル2,2Aによれば、多数の管部材21の内部に高温あるいは低温の水を流通させることで、夏場は冷房として利用でき、冬場は暖房として利用できる、すなわち通年利用が可能である。そして、多数の管部材21自体を仕切壁として利用するので、室内スペースの有効利用を図ることができる。
そして、多数の管部材21を所定間隔をおいて並設することで、大きな放熱・吸熱面積が得られ、これにより高い冷暖房効率が得られる。さらに、それぞれの管部材21を床面4から天井面5までに亘って設けているので、放熱・吸熱面積が更に拡大すると共に、室内空間の上下方の空気をも好適に冷却・加熱できる。しかも、各管部材21間は空気が通過可能であるので、室内の空気の循環が良く、室内全体の温度を均一に調整できる。
さらに、多数の管部材21を、仕切壁に対する所定方向からは仕切壁の反対側を視認できない状態に設置しているので、各管部材21間に空隙を設けていても、目隠し効果という仕切壁に必要な機能を持たせることができる。
これにより、上述の目隠し効果が得られる。例えば図4に示したように、トイレ室63と洗面スペース64とを仕切る位置に設置した冷暖房パネル2については、トイレ室63内を暗くすることなく、洗面スペース64からはトイレ室63内が見られないという目隠し効果が得られる。そして、冷暖房パネル2内は通気可能であるため、例えばトイレ室63内の空気を洗面スペース64に設置された換気扇から排出することができる等の効果が得られる。また、各管部材21の断面形状を長方形とすることで、より広い放熱・吸熱面積が得られると共に、各管部材21の製造が容易となるのでコストの低減を図ることができる。
これによれば、第1の管部材群211と第2の管部材群212とを隣接して設けることで、冷暖房効率をさらに向上することができる。また、第1,第2の管部材群211,212におけるそれぞれの管部材21を仕切壁の厚さ方向から見て互いに重なり合う状態に配設しているので、上述した目隠し効果をさらに確実に得ることができる共に、大きな採光量が得られる。
これにより、冷暖房パネル2Aを目的に応じて最適位置に移動することが可能となる。例えば、リビングルーム61において、冷暖房パネル2Aを食卓に近い位置に移動させておけば食卓周りを快適な温度に調整でき、冷暖房パネル2Aを部屋の隅部に移動しておけばリビングルーム61を広く使用することができる。
この冷暖房システム1によれば、冬場のうち外気温度が例えば0℃未満となる厳寒期には、燃料ボイラ36にて水を加熱することで、室内空間を十分に暖めることができる。そして、外気温度が例えば0℃以上となる比較的温暖な冬場には、ヒートポンプ37にて水を加熱することで、エネルギー消費を抑えつつ、室内空間を十分に暖めることができる。また、夏場にはヒートポンプ37の運転を切り替えて水を冷却すれば、室内空間を十分に冷やすことができる。したがって、低い消費エネルギーおよび低いCO2排出量で、室内空間を一年中快適な温度に調整できる。
これによれば、室内空間の下方が特に冷えやすい冬場には、高温の水を管部材21の内部にて下から上へ向けて流通させることで、室内空間の下方から空間全体を好適に暖めることができる。また、室内空間の上方が特に暑くなりやすい夏場には、低温の流体を管部材21の内部にて上から下へ向けて流通させることで、室内空間の上方から空間全体を好適に冷やすことができる。したがって、室内温度を好適に調整することができる。
これにより、燃料ボイラ36からヒートポンプ37へと、あるいはヒートポンプ37から燃料ボイラ36へと運転を切り替えた際、切替直後に、燃料ボイラ36からの熱水あるいはヒートポンプ37からの温水が冷暖房パネル2内を流通するようになる。このため、例えば、外気温度が急激に低下した場合でも、ヒートポンプ37から燃料ボイラ36へと運転を切り替えれば、室内温度を速やかに快適な温度に調整することができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
2,2A〜2D…冷暖房パネル
21,21B,21D…管部材
211,213,215…第1の管部材群
212,214,216…第2の管部材群
217…第1あるいは第2の管部材群としての第3の管部材群
3…流体供給装置
31…配管
317…第1の閉経路
318…第2の閉経路
32,33…ポンプ
36…燃料ボイラ
37…ヒートポンプ
4…床面
5…天井面
Claims (3)
- 多数の管部材を備えて構成された冷暖房パネルと、この冷暖房パネルの内部に高温あるいは低温の流体を流通させる流体供給装置とを備えた冷暖房システムであって、
前記多数の管部材は、それぞれ室内空間における床面から天井面までに亘って鉛直方向に略沿って延び、所定間隔をおいて並列して設けられて、前記室内空間を仕切る仕切壁を形成し、かつ、前記仕切壁に対する所定方向からは前記仕切壁の反対側を視認できない状態に設けられており、
前記流体供給装置は、
一端側が前記多数の管部材のそれぞれの上端に接続され、他端側が前記多数の管部材のそれぞれの下端に接続されて、前記多数の管部材とで閉経路を形成する配管と、
前記閉経路内の流体を循環させるポンプと、
前記閉経路内の流体を加熱する燃料ボイラと、
前記閉経路内の流体を加熱あるいは冷却するヒートポンプと、を備えており、
外気温度が前記ヒートポンプが十分に能力を発揮する所定温度未満の場合は、前記燃料ボイラにて前記閉経路内の流体を加熱し、外気温度が前記所定温度以上の場合は、前記ヒートポンプにて前記閉経路内の流体を加熱あるいは冷却する
ことを特徴とする冷暖房システム。 - 請求項1に記載の冷暖房システムにおいて、
前記多数の管部材は、それぞれ軸直交方向における断面形状が長方形状とされて、当該長方形状の長辺が前記仕切壁の厚さ方向に略沿う状態に設置されている
ことを特徴とする冷暖房システム。 - 請求項1または請求項2に記載の冷暖房システムにおいて、
前記多数の管部材は、前記仕切壁の幅方向に略沿って並列する第1の管部材群と、この第1の管部材群に隣接して前記幅方向に略沿って並列する第2の管部材群とを含んで構成されており、
前記第1の管部材群における管部材と、前記第2の管部材群における管部材とは、前記仕切壁の厚さ方向から見て互いに重なり合う位置関係で配置されている
ことを特徴とする冷暖房システム。
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