JP2011027359A

JP2011027359A - 天井輻射システム

Info

Publication number: JP2011027359A
Application number: JP2009175070A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Aoki; 憲明青木
Original assignee: AOKI JUTAKU KIZAI HANBAI KK
Current assignee: AOKI JUTAKU KIZAI HANBAI KK
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP5492485B2

Abstract

【課題】輻射の効率が高く意匠性も良好な天井輻射システムを提供する。
【解決手段】前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部２２０と上方に湾曲した複数の伝熱凹部２１０とが左右方向に連続している波型熱伝導板２００が天井面ＲＦ下に配置される。この波型熱伝導板２００の複数の伝熱凹部２１０の少なくとも一部に配置される複数の吸熱結露管１００に冷水が流動されて結露する。この吸熱結露管１００の周囲が熱輻射により冷却され、そこに位置する伝熱凹部２１０も良好に冷却される。この冷却が良好な熱伝導性で伝熱凸部２２０まで伝導されるので、波型熱伝導板２００の全体で熱輻射により室内が冷房される。
【選択図】図１

Description

本発明は、前後方向に細長形状で左右方向に配列されて天井面下に配置される多数の吸熱結露管に少なくとも冷水を流動させて熱輻射により少なくとも冷房を実行する天井輻射システムに関する。

現在、主流の冷房システムは、室内または室外から吸引した空気を冷却して室内に供給するが、これは室内の気温が熱輻射量と対応しないため、人体に不自然に感じられる。そこで、室内に配置した吸熱結露管に冷水を流動させることで、熱輻射により室内を冷房する冷房システムが開発された。

このような冷房システムとしては、吸熱結露管を壁状に配列させ、結露水を受ける排水ドレンを下方に配置した壁状輻射システムや(例えば、非特許文献１参照)、天井面の近傍に吸熱結露管を水平に配置した天井輻射システムがある(例えば、非特許文献２，３参照)。

しかし、壁状輻射システムは、室内に配置する必要があるので、室内のスペースを消費することになる。また、当然ながら壁状輻射システムとの距離により冷房の効き目が変化するので、室内を均一に冷房することが困難である。

一方、天井輻射システムでは、室内のスペースを消費することはなく、室内を略均一に冷房することが可能である。しかし、天井輻射システムでは、充分に冷却した冷水を吸熱結露管に流動させると、結露が発生して水滴が室内に落下することになる。

このため、ある天井輻射システムでは、冷水の温度を結露が発生しない範囲に制御しているが、これでは室内を充分に冷房することができない。また、ある天井輻射システムでは、複数の吸熱結露管の下方に一枚の受皿を配置し、この受皿で結露した水滴を受けているが、これでは複数の吸熱結露管による冷房効果が受皿で阻害されることになる。

そこで、本発明者は上述のような課題を解決した天井輻射システムを発明して出願した。その天井輻射システムは、複数の吸熱結露管、複数の冷却フィン、複数の排水ドレン、等を有する。

複数の吸熱結露管は、細長い形状に形成されており、天井面の下方に前後方向と長手方向が略平行で左右方向に所定間隔で並列に配列されている。複数の冷却フィンは、複数の吸熱結露管の各々の外面上の略左右方向の位置から下方に個々に形成されている。複数の排水ドレンは、吸熱結露管より幅広で上面が開口した細長い樋状に形成されていて吸熱結露管の下方に個々に略平行に配置されている。

この天井輻射システムでは、冷水が複数の吸熱結露管に流動されると、その吸熱結露管と冷却フィンとの熱輻射により室内が冷房される。複数の吸熱結露管の各々の両側に冷却フィンが装着されているので、吸熱結露管の熱輻射の性能を冷却フィンにより向上させることができる。

充分に冷却した冷水を流動させると吸熱結露管と冷却フィンとの表面に水滴が結露する。しかし、吸熱結露管と冷却フィンとの各々の下方に排水ドレンが位置しているので、吸熱結露管と冷却フィンとに結露した水滴を排水ドレンにより確実に回収することができる。

このため、吸熱結露管に充分に冷却した冷水を流動させて室内を充分に冷房することができる。しかも、吸熱結露管と冷却フィンとにより冷却された空気を排水ドレンの間隙から室内に循環させることができるので、室内を良好な効率で冷房することができる(例えば、特許文献１参照)。

特開２００６−１１２７４２号公報

"除湿型輻射冷暖房システム"、ピーエス株式会社、［２００９年０６月１６日検索］インターネット<ＵＲＬ：http://www.ps-group.co.jp/pscompany/products/hr_c/index.html> "輻射冷暖房（放射冷暖房・天井冷暖房）−TOYOX"、株式会社トヨックス、［２００９年０６月１６日検索］インターネット<ＵＲＬ：http://www.toyox.co.jp/fukusha/fukusha06.html> "水冷媒放射空調技術（放射パネル）"、株式会社ササクラ、［２００９年０６月１６日検索］インターネット<ＵＲＬ：http://www.sasakura.co.jp/products/heat/207.html>

上述した特許文献１の天井輻射システムでは、輻射性能を向上させるために吸熱結露管の両側に冷却フィンを形成している。しかし、天井下部に設置した冷却フィンは露天温度まで冷却するため、結露ドレンを設置しなければならず、冷却フィンの放射効果と自然対流効果を満足させるためには、ドレンの幅を狭くする必要があり、そのため冷却フィンは水平板状に設置できず、やむを得ず縦に設置せざるをえなかった。

本発明者が実際に試作している天井輻射システムでは、上述のように吸熱結露管の両側に縦長に冷却フィンを装着している。このため、天井面からドレーン下部までＨ２５０ｍｍ以上の余裕がないと、天井輻射システムで形成される天井面が低すぎることになる。

従って、天井高が２，７００ｍｍ以上などの余裕のある家屋しか設置できない。また、上述のように吸熱結露管の両側に縦長形状に冷却フィンを設置した構造では、壁、天井、床、人体に対する放射効果は、充分とならないことが種々の実験により判明した。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、天井高に余裕のない家屋などでも設置でき、輻射の効率が高く意匠性も良好な天井輻射システムを提供することを目的とする。

本発明の天井輻射システムは、前後方向に細長形状で左右方向に配列されて天井面下に配置される多数の吸熱結露管に少なくとも冷水を流動させて熱輻射により少なくとも冷房を実行する天井輻射システムであって、前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部と上方に湾曲した複数の伝熱凹部とが左右方向に連続していて天井面下に配置される波型熱伝導板と、冷水が流動されて結露することで周囲を熱輻射で冷却する複数の吸熱結露管と、複数の吸熱結露管を波型熱伝導板の複数の伝熱凹部の少なくとも一部に個々に配置する管配置部材と、前後方向に細長形状で複数の吸熱結露管の各々に下方から個々に対向していて結露した水滴を排水する複数の排水ドレンと、を有する。

従って、本発明の天井輻射システムでは、前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部と上方に湾曲した複数の伝熱凹部とが左右方向に連続している波型熱伝導板が天井面下に配置される。この波型熱伝導板の複数の伝熱凹部の少なくとも一部に管配置部材により複数の吸熱結露管が配置される。この複数の吸熱結露管に冷水が流動されて結露することで周囲が熱輻射により冷却される。従って、吸熱結露管とともに周囲の波型熱伝導板の伝熱凹部も冷却され、その冷却が波型熱伝導板の全体に伝導される。このため、波型熱伝導板の伝熱凸部も冷却フィンとして機能することになる。吸熱結露管は周囲の冷却と引き替えに表面が結露するが、その結露した水滴は前後方向に細長形状で複数の吸熱結露管の各々に下方から個々に対向している複数の排水ドレンで排水される。

また、上述のような天井輻射システムにおいて、排水ドレンは、少なくとも下面が波型熱伝導板の伝熱凸部の下面と類似した形状に形成されており、波型熱伝導板の伝熱凸部と連続する位置で伝熱凹部に配置されていてもよい。

また、上述のような天井輻射システムにおいて、波型熱伝導板の複数の伝熱凹部の一部に吸熱結露管が排水ドレンと配置されているとともに他部の少なくとも一部に照明デバイスが配置されていてもよい。

また、上述のような天井輻射システムにおいて、波型熱伝導板の少なくとも下面に送風する送風換気扇を、さらに有してもよい。

また、上述のような天井輻射システムにおいて、天井面と波型熱伝導板の上面との間隔が５０ｍｍ以上であり、天井面と吸熱結露管の下面との間隔が１００ｍｍ以下であってもよい。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

本発明の天井輻射システムでは、前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部と上方に湾曲した複数の伝熱凹部とが左右方向に連続している波型熱伝導板が天井面下に配置される。この波型熱伝導板の複数の伝熱凹部の少なくとも一部に管配置部材により複数の吸熱結露管が配置される。この複数の吸熱結露管に冷水が流動されて結露することで周囲が熱輻射により冷却される。従って、吸熱結露管とともに周囲の波型熱伝導板の伝熱凹部も冷却され、その冷却が波型熱伝導板の全体に伝導される。このため、波型熱伝導板の伝熱凸部も冷却フィンとして機能することになり、より良好な効率で輻射冷房を実行することができる。吸熱結露管の結露した水滴は前後方向に細長形状で複数の吸熱結露管の各々に下方から個々に対向している複数の排水ドレンで排水される。この排水ドレンが波型熱伝導板の伝熱凹部に位置するので、その意匠性を良好とすることができる。

本発明の実施の形態の天井輻射システムの組立構造を示す分解斜視図である。天井輻射システムの伝熱経路を示す模式的な縦断正面図である。一の変形例の天井輻射システムを示す模式的な縦断正面図である。他の変形例の天井輻射システムを示す模式的な縦断正面図である。さらに他の変形例の天井輻射システムを示す模式的な縦断正面図である。さらに他の変形例の天井輻射システムを示す模式的な縦断正面図である。

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。

本実施の形態の天井輻射システム１０００は、図１および図２に示すように、前後方向に細長形状で左右方向に配列されて天井面ＲＦ下に配置される多数の吸熱結露管１００に少なくとも冷水を流動させて熱輻射により少なくとも冷房を実行する。

このため、本実施の形態の天井輻射システム１０００は、前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部２２０と上方に湾曲した複数の伝熱凹部２１０とが左右方向に連続していて天井面ＲＦ下に配置される波型熱伝導板２００と、冷水が流動されて結露することで周囲を熱輻射で冷却する複数の吸熱結露管１００と、複数の吸熱結露管１００を波型熱伝導板２００の複数の伝熱凹部２１０に個々に配置する管配置部材３００と、前後方向に細長形状で複数の吸熱結露管１００の各々に下方から個々に対向していて結露した水滴を排水する複数の排水ドレン４００と、を有する。

より詳細には、本実施の形態の天井輻射システム１０００では、波型熱伝導板２００は、図示するように、例えば、放物線を連続させたような円管に湾曲した波型に形成されており、半円筒状に伝熱凹部２１０と伝熱凸部２２０とが形成されている。

本実施の形態の天井輻射システム１０００では、例えば、吸熱結露管１００と波型熱伝導板２００と排水ドレン４００とが、アルミニウム合金やステンレス合金やニッケル合金などで形成されており、良好な耐食性と伝熱性と反射性とを実現している。

管配置部材３００は、上下方向に細長い棒状部材などで形成されており、例えば、プラスチックやセラミックなどのように熱伝導性が低い材質で形成されている。管配置部材３００は、下端が吸熱結露管１００の上面に装着されており、上端が天井面ＲＦに固定される。

そこで、波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０には、要所に貫通孔２１１が形成されており、この貫通孔２１１を管配置部材３００が非接触に挿通している。このため、管配置部材３００のために吸熱結露管１００とともに波型熱伝導板２００が結露することはない。

複数の吸熱結露管１００には、例えば、冷水供給管１１０と冷水排水管１２０とが並列に配管されており、冷水が均等に流動される。冷水供給管１１０と冷水排水管１２０とは、ボックス状の冷水配管カバー１１１，１２１でカバーされている。

排水ドレン４００は、吸熱結露管１００の下面に連結されており、吸熱結露管１００の表面に結露した水滴を回収する。排水ドレン４００は、例えば、前後方向で微少に傾斜されており、その下側の部分に結露排水機構(図示せず)が配管されている。このような結露排水機構も、例えば、上述の冷水配管カバー１１１，１２１でカバーされる(図示せず)。

排水ドレン４００は、少なくとも下面が波型熱伝導板２００の伝熱凸部２２０の下面と類似した半円筒状に形成されており、波型熱伝導板２００の伝熱凸部２２０と連続する位置で伝熱凹部２１０に配置されている。

上述のような構成において、本実施の形態の天井輻射システム１０００では、前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部２２０と上方に湾曲した複数の伝熱凹部２１０とが左右方向に連続している波型熱伝導板２００が天井面ＲＦ下に配置される。
その複数の伝熱凹部２１０の各々に複数の吸熱結露管１００が個々に配置される。

この吸熱結露管１００に冷水が流動されることで、その表面は結露し、熱輻射で室内が冷房されることになる。このとき、この吸熱結露管１００の周囲に位置する波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０も熱輻射により冷却される。

しかし、吸熱結露管１００は、熱伝導率が低い管配置部材３００により支持されており、その管配置部材３００は波型熱伝導板２００の貫通孔２１１を非接触に挿通している。

このため、上述のように吸熱結露管１００が結露しても、管配置部材３００および波型熱伝導板２００が結露することはない。図２に示すように、このように結露することなく伝熱凹部２１０が冷却された波型熱伝導板２００は、その冷却が伝熱凸部２２０まで伝導される。このため、波型熱伝導板２００の伝熱凸部２２０も冷却フィンとして機能することになり、より良好な効率で輻射冷房を実行することができる。

吸熱結露管１００の結露した水滴は前後方向に細長形状で複数の吸熱結露管１００の各々に下方から個々に対向している複数の排水ドレン４００で排水される。この排水ドレン４００が波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０に位置するので、その意匠性を良好とすることができる。

ここで、上記の天井輻射システム１０００を実現するに至った本発明者の実験結果に関して以下に言及する。まず、従来の吸熱結露管の両側に縦型の冷却フィンが装着されている天井輻射システムを試作して実験したところ(図示せず)、２８℃の室温で冷却フィンの周辺は１４〜１９℃となることが観測された。

このとき、吸熱結露管と冷却フィンの表面は結露する。このため、この吸熱結露管および冷却フィンが天井面に近接していると、天井面まで結露する。しかし、吸熱結露管および冷却フィンと天井面とが５０ｍｍ程度離間していると、天井面は結露しないことを本発明者は確認した。

そして、このように離間させた吸熱結露管１００を熱伝導性が低い管配置部材３００で懸架し、熱伝導性が良好な波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０の内側に配置した。すると、この波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０も熱輻射により冷却され、その冷却が伝熱凸部２２０まで伝導されることが確認された。

このため、波型熱伝導板２００の全面が冷却フィンとして機能し、その下方を熱輻射で良好に冷却することが判明した。それでいて波型熱伝導板２００および天井面は結露しないことを本発明者は確認した。

従来、上述のような熱輻射の板材を天井面下に配置すると、天井面が結露すると考えられていた。しかし、上述のように波型熱伝導板２００より下方に、確実に結露する吸熱結露管１００を配置しておけば、これが結露することで上方に位置する波型熱伝導板２００および天井面は結露しないことを本発明者は確認した。

従って、本実施の形態の天井輻射システム１０００は、大面積の波型熱伝導板２００を天井面下に配置することができる。具体的には、天井面と波型熱伝導板２００の上面との間隔を５０ｍｍ以上としておけば、天井面と吸熱結露管１００の下面との間隔は１００ｍｍ以下でも問題ない。

このため、天井高が２７００ｍｍなどの余裕がない家屋(図示せず)でも、本実施の形態の天井輻射システム１０００を利用することができ、それでいて従来より高効率に室内を熱輻射により冷房することができる。

なお、本実施の形態の天井輻射システム１０００では、吸熱結露管１００に１４〜１５℃程度の冷水を流動させれば、充分な冷房機能を実現できることが確認された。この温度の冷水は井戸水として取得できるので、本実施の形態の天井輻射システム１０００は、エコロジカルに冷房を実現することができる。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では波型熱伝導板２００が、半円筒状に湾曲した伝熱凹部２１０と伝熱凸部２２０とで形成されていることを例示した。

しかし、図３に例示する天井輻射システム１１００のように、平板を台形に屈曲させたような形状の伝熱凹部１１１１と伝熱凸部１１１２で波型熱伝導板１１１０が形成されていてもよい。

この場合、図示するように、排水ドレン１１２０も平板を台形に屈曲させたような形状に形成し、伝熱凸部１１１２と類似した形状として伝熱凹部１１１１に配置することが好適である。

さらに、上記形態では単純に吸熱結露管１００を冷水で冷却して結露させ、その熱輻射で室内を冷房することを例示した。しかし、図４に例示する天井輻射システム１２００のように、波型熱伝導板２００の少なくとも下面に送風する送風換気扇１２１０を追加してもよい。この場合、さらに冷房の効率を向上させることができる。

また、上記形態では波型熱伝導板２００の複数の伝熱凹部２１０の全部に吸熱結露管１００が排水ドレン４００とともに配置されていることを例示した。しかし、図５に例示する天井輻射システム１３００のように、波型熱伝導板２００の複数の伝熱凹部２１０の一部に吸熱結露管１００が排水ドレン４００と配置されているとともに、他部に蛍光管１３１０などの照明デバイスが配置されていてもよい。

この場合、波型熱伝導板２００の伝熱凹部２１０を、その形状により蛍光管１３１０の反射板として利用することができる。このため、天井輻射システム１３００で高効率な冷房と照明との両方を実行することができる。

さらに、上記形態では天井面ＲＦ下に波型熱伝導板２００を介して吸熱結露管１００が配列されていることを例示した。しかし、前述のように天井面ＲＦと波型熱伝導板２００と吸熱結露管１００とが近接していると、天井面ＲＦも結露する可能性がある。

そこで、これが問題となる場合には、図６に例示する天井輻射システム１４００のように、温水が流動されて天井面ＲＦを加温する結露防止管１４１０を波型熱伝導板２００より上方で天井面ＲＦより下方の位置に配置することが好適である。

このような結露防止管１４１０は、図示するように、波型熱伝導板２００の伝熱凸部２２０の上部空間に配置することができる。また、吸熱結露管１００の冷水をヒートポンプ(図示せず)で生成すると、同時に温水も生成されるので、この温水を結露防止管１４１０に供給することが好適である。

さらに、前述のような送風換気扇１２１０で天井面ＲＦと波型熱伝導板２００の間隙にも外気を送風してもよい(図示せず)。この場合、さらに天井面ＲＦの結露を良好に防止することができる。

なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。

１００吸熱結露管
１１０冷水供給管
１１１，１２１冷水配管カバー
１２０冷水排水管
２００波型熱伝導板
２１０伝熱凹部
２１１貫通孔
２２０伝熱凸部
３００管配置部材
４００排水ドレン
１０００天井輻射システム
１１００天井輻射システム
１１１０波型熱伝導板
１１１１伝熱凹部
１１１２伝熱凸部
１１２０排水ドレン
１２００天井輻射システム
１２１０送風換気扇
１３００天井輻射システム
１３１０蛍光管
１４００天井輻射システム
１４１０結露防止管
ＲＦ天井面

Claims

前後方向に細長形状で左右方向に配列されて天井面下に配置される多数の吸熱結露管に少なくとも冷水を流動させて熱輻射により少なくとも冷房を実行する天井輻射システムであって、
前後方向に細長形状で下方に湾曲した複数の伝熱凸部と上方に湾曲した複数の伝熱凹部とが左右方向に連続していて前記天井面下に配置される波型熱伝導板と、
冷水が流動されて結露することで周囲を熱輻射で冷却する複数の吸熱結露管と、
複数の前記吸熱結露管を前記波型熱伝導板の複数の前記伝熱凹部の少なくとも一部に個々に配置する管配置部材と、
前後方向に細長形状で複数の前記吸熱結露管の各々に下方から個々に対向していて結露した水滴を排水する複数の排水ドレンと、
を有する天井輻射システム。
前記排水ドレンは、少なくとも下面が前記波型熱伝導板の前記伝熱凸部の下面と類似した形状に形成されており、前記波型熱伝導板の前記伝熱凸部と連続する位置で前記伝熱凹部に配置されている請求項１に記載の天井輻射システム。
前記波型熱伝導板の複数の前記伝熱凹部の一部に前記吸熱結露管が前記排水ドレンと配置されているとともに他部の少なくとも一部に照明デバイスが配置されている請求項１または２に記載の天井輻射システム。
前記波型熱伝導板の少なくとも下面に送風する送風換気扇を、さらに有する請求項１ないし３の何れか一項に記載の天井輻射システム。
前記天井面と前記波型熱伝導板の上面との間隔が５０ｍｍ以上であり、前記天井面と前記吸熱結露管の下面との間隔が１００ｍｍ以下である請求項１ないし４の何れか一項に記載の天井輻射システム。