JP2014137175A - 温調設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】室内機と室外機との間を流通する熱媒体を有効利用して、トイレの冷暖房を行うことができる温調設備を提供する。
【解決手段】温調設備は、室外機から室内機へトイレを経由して接続され、熱媒体を流通させる熱媒体用配管と、前記トイレに設けられ、前記熱媒体用配管の外周で流通する流体と前記熱媒体とで熱交換する熱交換器と、前記トイレに設けられ、前記流体によって冷却又は加熱され、輻射により前記トイレの室内を冷暖房する放熱器と、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、建物の室内などの温度を調節する温調設備に関する。
特許文献1には、建物内に配置された室内機(空調装置)から通気ダクトを介して居室や廊下に空調空気を供給して冷暖房を行う構成が開示されている。この構成では、廊下に空調空気を供給する通気ダクトが、トイレを経由して設けられており、当該通気ダクトを流れる空調空気とトイレの空気との間で熱交換して、トイレの冷暖房を行うようになっている。
特開2012−97980号公報
前述のように、特許文献1の構成では、室内機(空調装置)から廊下へ流通する空調空気との熱交換により、トイレ室内の冷暖房を行っており、室内機と室外機との間を流通する熱媒体を利用するものではなかった。
本発明は、上記事実を考慮し、室内機と室外機との間を流通する熱媒体を有効利用して、トイレの冷暖房を行うことができる温調設備を提供することを課題とする。
請求項1に記載の温調設備は、室外機から室内機へトイレを経由して接続され、熱媒体を流通させる熱媒体用配管と、前記トイレに設けられ、前記熱媒体用配管の外周で流通する流体と前記熱媒体とで熱交換する熱交換器と、前記トイレに設けられ、前記流体によって冷却又は加熱され、輻射により前記トイレの室内を冷暖房する放熱器と、を備える。
この構成によれば、熱媒体用配管を通じて、室外機から室内機へトイレを経由して、熱媒体が流通する。この熱媒体と、熱媒体用配管の外周で流通する流体との熱交換が、熱交換器によって行われる。熱交換がなされた流体によって、放熱器が冷却又は加熱される。そして、この放熱器が、輻射によりトイレの室内を冷暖房する。
このように、請求項1の構成では、室外機と室内機との間を流通する熱媒体を有効利用して、トイレの冷暖房を行うことができる。
請求項2に記載の温調設備は、前記熱媒体用配管は、前記室内機が配置された建物内における前記トイレを除く部分を冷暖房するための空調用の配管である。
この構成によれば、建物内におけるトイレを除く部分を冷暖房するための空調用の配管を通じて流通する熱媒体を利用して、トイレの室内を冷暖房できる。このため、トイレの室内の冷暖房専用に熱媒体配管を設ける場合に比べ、部品点数が増加することなく、トイレの冷暖房を行うことができる。
請求項3に記載の温調設備は、前記流体を前記熱媒体用配管と前記放熱器との間で循環させるための循環配管を備える。
この構成によれば、循環配管を通じて、流体を熱媒体用配管と放熱器との間で循環させるので、熱媒体と放熱器との間での熱移動を円滑に行うことができる。
請求項4に記載の温調設備は、前記循環配管に設けられ、前記流体を循環させる循環ポンプを備える。
この構成によれば、駆動ポンプを駆動制御することで、熱媒体用配管と放熱器との間での流体の循環及びその停止を容易に制御できる。
請求項5に記載の温調設備は、前記流体は、前記熱媒体用配管の外周を覆う断熱材と前記熱媒体用配管との間を流通し、前記熱交換器は、前記断熱材と前記熱媒体用配管との間において、前記流体と前記熱媒体とで熱交換する。
この構成によれば、流体が、熱媒体用配管と断熱材との間に挟まれるので、流体における熱損失が抑制される。
請求項6に記載の温調設備は、前記放熱器の近傍に設けられ、前記熱交換器の稼働及びその停止を操作するための操作部を備える。
この構成によれば、操作者が、放熱器の近傍で操作部を操作することになるので、放熱器からの温感又は冷感を操作者が受けながら、操作部を操作することができる。
請求項7に記載の温調設備は、前記熱媒体用配管は、トイレ用給水配管及びトイレ用汚水配管と共に、前記トイレの側部に設けられた配管スペースに配置されている。
この構成によれば、熱媒体用配管が、トイレ用給水配管及びトイレ用汚水配管と共に、トイレの側部に設けられた配管スペースに集約される。このため、省スペース化が図れる。
請求項8に記載の温調設備は、前記放熱器は、便器の側方にある腰壁に設けられている。
この構成によれば、便器を使用する使用者に対して、放熱器からの温感又は冷感を効果的に生じさせることができる。
請求項9に記載の温調設備は、前記トイレは、建物の2階に設置され、前記室内機は、前記建物の2階以上に設置されている。
この構成によれば、建物の2階以上に設置された室内機に接続される熱媒体用配管が、建物の2階に設置されたトイレを経由することになる。このため、建物1階に設置された室内機に接続される熱媒体用配管を、建物の2階に設置されたトイレに経由させる場合に比べ、熱媒体用配管を長く引き回す必要がなくなる。
請求項1に記載の構成によれば、室外機と室内機との間を流通する熱媒体を有効利用して、トイレの冷暖房を行うことができる。
請求項2に記載の構成によれば、部品点数が増加することなく、トイレの冷暖房を行うことができる。
請求項3に記載の構成によれば、熱媒体と放熱器との間での熱移動を円滑に行うことができる。
請求項4に記載の構成によれば、熱媒体用配管と放熱器との間での流体の循環及びその停止を容易に制御できる。
請求項5に記載の構成によれば、流体における熱損失が抑制される。
請求項6に記載の構成によれば、放熱器からの温感又は冷感を操作者が受けながら、操作部を操作することができる。
請求項7に記載の構成によれば、熱媒体用配管、トイレ用給水配管及びトイレ用汚水配管を配管スペースに集約することで、省スペース化が図れる。
請求項8に記載の構成によれば、便器を使用する使用者に対して、放熱器からの温感又は冷感を効果的に生じさせることができる。
請求項9に記載の構成によれば、熱媒体用配管を長く引き回す必要がなくなる。
本実施形態に係る空調システムが適用された建物の構成を示す概略図である。 本実施形態に係るトイレの冷暖房システムの構成を示す概略図である。 本実施形態に係る熱媒体用配管の第1配管の構成を示す断面図である。 本実施形態に係るトイレの配管構成を示す平断面図である
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
(空調システム10の構成)
まず、温調設備としての空調システム10の構成を説明する。図1は、本実施形態に係る空調システム10が適用された建物100の構成を示す概略図である。
空調システム10が適用された建物100は、例えば、2階建て構造とされている。建物100の各階には、例えば、複数の居室102と廊下104とが配置されている。建物100の2階には、トイレ106が配置されている。なお、1階の廊下104部分と、2階の廊下104部分との間には、昇降用の階段105が設置されている。なお、建物100には、図示しない玄関ホール、脱衣室等も設けられている。
各居室102のドア108には、アンダーカット110が形成されている。このアンダーカット110を通じて、居室102内の空気が居室102外へ流通可能となっている。なお、居室102の壁部112に形成された開口部114を通じて、居室102内の空気が居室102外へ流通可能となっていてもよい。
空調システム10は、2つの室外機12、30と、2つの室内機14、32と、を有している。2つの室外機12、30は、建物100の外側に配置されている。室内機14は、建物100の1階部分に配置されている。室内機32は、建物100の屋根裏部分、すなわち、2階部分の上方に配置されている。
室外機12及び室内機14には、室外機12と室内機14との間で熱媒体を循環させる熱媒体用配管16が接続されている。この熱媒体用配管16は、ガス(気体)状態の熱媒体が流通する第1配管21と、液体状態の熱媒体が流通する第2配管22とで構成されている。
また、室内機14には、建物100内の空気を取り込むための取込口18が設けられている。この取込口18は、建物1階の廊下104で開口している。取込口18には、空気の取り込み量を調整するためのルーバー20が取り付けられている。取込口18から取り込まれた空気は、室内機14内において、熱媒体用配管16を循環する熱媒体との熱交換によって冷却又は加熱されるようになっている。
さらに、室内機14には、室内機14内で冷却又は加熱された空気を建物100内の1階部分で吹き出す(排出する)ための吹出ダクト24が接続されている。吹出ダクト24は、主管24Aと、主管24Aと連通する複数の枝管24Bと、を有して構成されている。各枝管24Bは、1階の各居室102に接続されており、1階の各居室102で開口する吹出口28を有している。これにより、1階の各居室102に対して、室内機14内で冷却又は加熱された空気が、吹出口28を通じて排出されるようになっている。なお、吹出口28には、格子状のグリル29が設置されている。
また、室内機14には、操作部としてのコントローラ26が接続されている。コントローラ26は、室外機12及び室内機14の稼働(暖房運転又は冷房運転)及びその停止の操作や、建物100の1階内の温度設定が可能となっている。この設定温度に近づくように、建物100の1階内に設置された温度センサ(図示省略)の測定結果に基づき、吹出口28からの空気の吹き出し量などが制御されるようになっている。
一方、室外機30及び室内機32には、室外機30と室内機32との間で熱媒体を循環させる熱媒体用配管34が接続されている。熱媒体用配管34は、ガス(気体)状態の熱媒体が流通する第1配管51と、液体状態の熱媒体が流通する第2配管52とで構成されている。
この熱媒体用配管34は2階のトイレ106を通過するようになっている。すなわち、熱媒体用配管34は、トイレ106を経由して室外機30から室内機32へ接続されている。
室内機32には、建物100内の空気を取り込むための取込口36を有する取込ダクト38が接続されている。取込口36は、建物2階の廊下104で開口している。この取込口36から取り込まれた空気は、室内機32内において、熱媒体用配管34を循環する熱媒体との熱交換によって冷却又は加熱されるようになっている。
さらに、室内機32には、室内機32内で冷却又は加熱された空気を吹き出す吹出口40を有する吹出ダクト42が複数接続されている。各吹出口40は、2階の各居室102で開口している。これにより、各居室102に対して、室内機32内で冷却又は加熱された空気が、吹出口40を通じて排出されるようになっている。なお、吹出口40には、格子状のグリル41が設置されている。
また、吹出口40(吹出口28)は、建物100内のトイレ106を除く部分であれば、建物100の2階のいずれの箇所に開口していてもよい。同様に、建物100の1階で開口する吹出口28も、建物100内のトイレ106を除く部分であれば、建物100の1階のいずれの箇所に開口していてもよい。なお、吹出口40、28をトイレ106に設けないのは、空気の循環によって臭気が拡散してしまうのを防止するためである。
また、室内機32には、操作部としてのコントローラ44が接続されている。コントローラ44は、室外機30及び室内機32の稼働(暖房運転又は冷房運転)及びその停止の操作や、建物100の2階内の温度設定が可能となっている。この設定温度に近づくように、建物100の2階内に設置された温度センサ(図示省略)の測定結果に基づき、吹出口40からの空気の吹き出し量などが制御されるようになっている。なお、空調システム10における暖房運転及び冷房運転の各動作については、後述する。
(トイレ106の冷暖房システム60)
次に、トイレ106の冷暖房システム60(温調設備の一例)について説明する。図2は、トイレ106の冷暖房システム60の構成を示す概略図である。
トイレ106の冷暖房システム60は、図2に示されるように、流体としての循環水(不凍液)を循環させる循環配管62と、循環配管62の循環水と熱媒体用配管34の熱媒体とで熱交換する熱交換器64と、熱交換がなされた循環水によって冷却又は加熱され輻射によりトイレ106の室内を冷暖房する放熱器66と、を備えている。この循環配管62、熱交換器64及び放熱器66は、トイレ106内に設けられている。
具体的には、循環配管62は、循環水を第1配管51と放熱器66との間で循環させるようになっている。循環配管62は、第1配管51の長手方向一部51Aで、第1配管51の外周に沿って形成された流路62Aを含んで構成されている。これにより、循環水69は、図3(A)に示されるように、第1配管51の外周を覆う断熱材68と、第1配管51との間を流通するようになっている。
なお、第1配管51の長手方向一部51A以外の部分では、図3(B)に示されるように、断熱材68と第1配管51との間に空気層67が形成されており、第1配管51の長手方向一部51Aと、長手方向一部51A以外の部分とは、同一径とされている。また、流路62Aが設けられた第1配管51の長手方向一部51Aは、例えば、第1配管51の全長20mに対して、1m程度とされる。
循環配管62には、循環水を循環させるための循環流を発生させる循環ポンプ70が設けられている。また、循環配管62には、循環水が熱膨張した際の圧力変動を吸収するための膨張タンク72が設けられている。
熱交換器64は、断熱材68と第1配管51との間において、第1配管51の外周で流通する循環水と熱媒体とで熱交換するようになっている。すなわち、室内機32において暖房運転されている場合には、後述のように、高温高圧のガスとされた熱媒体が第1配管51を流通し、その熱媒体の熱が循環水に移動して、循環水が加熱されるようになっている。また、室内機32において冷房運転されている場合には、後述のように、低温低圧のガスとされた熱媒体が第1配管51を流通し、その熱媒体へ循環水の熱が移動して、循環水が冷却されるようになっている。なお、暖房運転時における第1配管51の表面温度は、例えば、50〜60℃とされる。また、冷房運転時における第1配管51の表面温度は、例えば、0〜10℃とされる。
放熱器66は、便器117の側方にある腰壁118に設けられている。放熱器66は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性に優れたパネル(板材)66Bを有する熱放出部としての放熱チャンバ66Aを備えている。放熱チャンバ66Aは、薄型箱状(薄型の四角管状)に形成されている。放熱器66では、放熱チャンバ66A内部に取り込まれた循環水によってパネル66Bが加熱又は冷却され、パネル66Bからの輻射によりトイレ106の室内を冷暖房するようになっている。すなわち、放熱器66では、パネル66Bからトイレ106室内に対して、温熱又は冷熱が放射(放出)されるようになっている。
また、放熱器66の近傍には、循環ポンプ70の稼働(暖房運転又は冷房運転)及びその停止を操作するための操作部74が設けられている。
なお、熱媒体用配管34(第1配管51及び第2配管52)は、図4に示されるように、便器117へ給水するためのトイレ用給水配管80及び、便器117からの汚水を排出するためのトイレ用汚水配管82と共に、トイレ106の側部に設けられた配管スペース84に配置されている。
(本実施形態に係る作用)
次に、本実施形態に係る作用として、空調システム10における暖房運転及び冷房運転の各動作(トイレ106の冷暖房システム60における暖房運転及び冷房運転の各動作を含む)について説明する。
(暖房運転動作)
本実施形態に係る空調システム10では、例えば、以下のように、ヒートポンプ式の暖房運転がなされる。すなわち、コントローラ44を通じて、室外機30及び室内機32による暖房運転が指示されると、室外機30に内蔵されたコンプレッサーによって、熱媒体が高温高圧のガスに圧縮される。この高温高圧のガスは、第1配管51を流通して室内機32に送られる。室内機32に内蔵された熱交換器において、高温高圧のガスと、取込口36から取り込まれた空気との間で熱交換が行われる。これにより、取込口36から取り込まれた空気は、加熱される。この加熱された空気は、各吹出ダクト42を通じ、各吹出口40から各居室102へ排出される。これにより、各居室102(建物内100におけるトイレ106を除く部分)が暖房される。
各居室102への加熱空気の排出に伴って、居室102内の空気の一部が、ドア108のアンダーカット110などを通じて居室102の外部(廊下104)へ排出される。廊下104へ排出された空気は、取込口36から取り込まれ、再び、室内機32に内蔵された熱交換器において、高温高圧のガス状態の熱媒体との間で熱交換されて加熱される。この加熱された空気は、再び、各吹出ダクト42を通じ、各吹出口40から各居室102へ排出される。このように、空気が加熱されつつ、循環するようになっている。
なお、高温高圧のガス状態の熱媒体は、室内機32で熱交換されることで、低温高圧の液体に状態変化する。この低温高圧の液体は、第2配管52を通じて室内機32から室外機30に戻される。低温高圧の液体は、室外機30内で低温低圧のガスとなってから、再び、コンプレッサーによって、高温高圧のガスに圧縮され、第1配管51を流通して室内機32に送られる。なお、建物100の1階部分においても、コントローラ26を通じて、室外機12及び室内機14による暖房運転が指示されることで、上記と同様に暖房運転が行われる。
ここで、トイレ106の冷暖房システム60における操作部74を通じて、循環ポンプ70の稼働(暖房運転)が指示されると、循環ポンプ70が駆動し、循環水が循環配管62を循環する。第1配管51の長手方向一部51Aにおいて、熱交換器64によって、第1配管51を流通する高温高圧のガス状態の熱媒体と、循環水とで熱交換される。これにより、循環水が加熱される。加熱された循環水は、放熱器66内へ送られる。この加熱された循環水によって、放熱器66のパネル66Bが加熱され、パネル66Bからの輻射によりトイレ106の便器117の側面が局所的に暖房される。
このように、第1配管51を流通する熱媒体の熱の一部を熱交換器64(循環配管62)にて回収し、その熱を放熱器66に移動させ、放熱器66にて輻射熱によりトイレ106の室内を暖房する。
(冷房運転動作)
本実施形態に係る空調システム10では、例えば、以下のように、ヒートポンプ式の冷房運転がなされる。すなわち、コントローラ44を通じて、室外機30及び室内機32による冷房運転が指示されると、室外機30に内蔵されたコンプレッサーによって、熱媒体が高温高圧のガスに圧縮される。この高温高圧のガスは、室外機30に内蔵された熱交換において、大気と熱交換されて、低温高圧の液体に状態変化する。この低温高圧の液体は、第2配管52を通じて室外機30から室内機32へ送られる。
この低温高圧の液体は、室内機32に内蔵された熱交換器及び膨張弁によって、気化される。このときの気化熱を利用して、取込口36から取り込まれた空気が冷却される。この冷却された空気は、各吹出ダクト42を通じ、各吹出口40から各居室102へ排出される。これにより、各居室102が冷房される。
各居室102への冷却空気の排出に伴って、居室102内の空気の一部が、ドア108のアンダーカット110などを通じて居室102の外部(廊下104)へ排出される。廊下104へ排出された空気は、取込口36から取り込まれ、再び、室内機32内で冷却される。この冷却された空気は、再び、各吹出ダクト42を通じ、各吹出口40から各居室102へ排出される。このように、空気が冷却されつつ、循環するようになっている。
なお、低温高圧の液体状態の熱媒体は、室内機32内で気化することで、低温低圧のガスに状態変化する。この低温低圧のガスは、第1配管51を通じて室内機32から室外機30に戻される。低温低圧のガスは、再び、コンプレッサーによって、高温高圧のガスに圧縮され、室外機30に内蔵された熱交換において、大気と熱交換されて、低温高圧の液体となって、第2配管52を通じて室内機32へ送られる。なお、建物100の1階部分においても、コントローラ26を通じて、室外機12及び室内機14による冷房運転が指示されることで、上記と同様に冷房運転が行われる。
ここで、トイレ106の冷暖房システム60における操作部74を通じて、循環ポンプ70の稼働(冷房運転)が指示されると、循環ポンプ70が駆動し、循環水が循環配管62を循環する。第1配管51の長手方向一部51Aにおいて、熱交換器64によって、第1配管51を流通する低温低圧のガス状態の熱媒体と、循環水とで熱交換される。これにより、循環水が冷却される。冷却された循環水は、放熱器66内へ送られる。この冷却された循環水によって、放熱器66のパネル66Bが冷却され、パネル66Bからの輻射により、トイレ106の便器117の側面が局所的に冷房される。
以上のように、本実施形態の構成によれば、熱媒体用配管34を通じて流通する熱媒体と、循環配管62を循環する循環水とで熱交換される。この熱交換がなされた循環水によって、放熱器66のパネル66Bが冷却又は加熱され、輻射によりトイレ106の室内が冷暖房される。すなわち、本実施形態の構成では、熱媒体用配管34を通じて室外機30と室内機32との間を流通する熱媒体を有効利用して、トイレ106の冷暖房を行うことができる。
また、本実施形態では、空調(空気の循環)によらず、輻射によりトイレ106を冷暖房するので、トイレ106の臭気が拡散するのを抑制できる。
また、本実施形態の構成によれば、空調用の熱媒体用配管34を通じて流通する熱媒体を利用して、トイレ106の室内を冷暖房するため、トイレ106の室内の冷暖房専用に熱媒体配管を設ける場合に比べ、部品点数が増加することなく、トイレ106の冷暖房を行うことができる。
また、本実施形態の構成によれば、循環配管62を通じて、循環水を熱媒体用配管34と放熱器66との間で循環させることで、熱媒体と放熱器66との間での熱移動を円滑に行うことができる。
また、本実施形態の構成によれば、循環水が、熱媒体用配管34と断熱材68との間に挟まれるので、循環水における熱損失が抑制される。
また、本実施形態の構成によれば、操作者が、放熱器66の近傍で操作部74を操作することになるので、放熱器66からの温感又は冷感を操作者が受けながら、操作部74を操作することができる。
また、本実施形態の構成によれば、熱媒体用配管34が、トイレ用給水配管80及びトイレ用汚水配管82と共に、トイレ106の側部に設けられた配管スペース84に集約される。このため、省スペース化が図れる。
本実施形態の構成によれば、放熱器66が、便器117の側方にある腰壁118に設けられているので、便器117を使用する使用者に対して、放熱器66からの温感又は冷感を効果的に生じさせることができる。
また、本実施形態の構成によれば、建物2階の上方の室内機32に接続された熱媒体用配管34を、建物2階のトイレ106に経由させるので、建物1階の室内機32に接続された熱媒体用配管34をトイレ106に経由させる場合に比べ、熱媒体用配管34を長く引き回す必要がなくなる。
(変形例)
本実施形態では、トイレ106が建物100の2階に設置されているため、熱媒体用配管34を長く引き回す必要がないように、建物100の2階の上方に設置された室内機32に接続された熱媒体用配管34(第1配管51)をトイレ106に経由させてトイレ106の冷暖房を行った。トイレ106が建物100の1階に設置されている場合では、熱媒体用配管34(第1配管51)をトイレ106に経由させてもよいし、建物100の1階に設置された室内機14に接続された熱媒体用配管16(第1配管21)をトイレ106に経由させてトイレ106の冷暖房を行ってもよい。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
30 室外機
32 室内機
34 熱媒体用配管
60 トイレの冷暖房システム(温調設備の一例)
62 循環配管
64 熱交換器
66 放熱器
68 断熱材
70 循環ポンプ
74 操作部
80 トイレ用給水配管
82 トイレ用汚水配管
84 配管スペース
100 建物
106 トイレ
117 便器
118 腰壁

Claims (9)

  1. 室外機から室内機へトイレを経由して接続され、熱媒体を流通させる熱媒体用配管と、
    前記トイレに設けられ、前記熱媒体用配管の外周で流通する流体と前記熱媒体とで熱交換する熱交換器と、
    前記トイレに設けられ、前記流体によって冷却又は加熱され、輻射により前記トイレの室内を冷暖房する放熱器と、
    を備える温調設備。
  2. 前記熱媒体用配管は、
    前記室内機が配置された建物内における前記トイレを除く部分を冷暖房するための空調用の配管である請求項1に記載の温調設備。
  3. 前記流体を前記熱媒体用配管と前記放熱器との間で循環させるための循環配管を備える請求項1又は2に記載の温調設備。
  4. 前記循環配管に設けられ、前記流体を循環させる循環ポンプを備える請求項3に記載の温調設備。
  5. 前記流体は、前記熱媒体用配管の外周を覆う断熱材と前記熱媒体用配管との間を流通し、
    前記熱交換器は、前記断熱材と前記熱媒体用配管との間において、前記流体と前記熱媒体とで熱交換する請求項1〜4のいずれか1項に記載の温調設備。
  6. 前記放熱器の近傍に設けられ、前記熱交換器の稼働及びその停止を操作するための操作部を備える請求項1〜5のいずれか1項に記載の温調設備。
  7. 前記熱媒体用配管は、トイレ用給水配管及びトイレ用汚水配管と共に、前記トイレの側部に設けられた配管スペースに配置されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の温調設備。
  8. 前記放熱器は、便器の側方にある腰壁に設けられている請求項1〜7のいずれか1項に記載の温調設備。
  9. 前記トイレは、建物の2階に設置され、
    前記室内機は、前記建物の2階以上に設置されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の温調設備。
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