JP2015004496A - 暖冷房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、適時に熱交換効率を高めることができ、短時間で室温を所望温度に到達させることができるようにした暖冷房装置を提供する。
【解決手段】熱媒体が流通するようにした熱交換管(暖房用配管１１)と平行に、外周部に複数の吐出孔３０を設けた空気供給管３１を設け、この空気供給管３１に供給した空気を、吐出孔３０より熱交換管の周囲に供給することにより、熱交換管による熱交換効率を自然循環雰囲気よりも高めるようにする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、熱交換管内に熱媒体を流通させることにより、室内を暖冷房するようにした暖冷房装置に関する。

温室内に配設した熱交換管内に温水、冷水、排気ガス等の熱媒体を流通させることにより、室内を暖冷房するようにした暖冷房装置は公知である(例えば特許文献１〜３参照)。
また、熱交換効率を高めるため、蛇行状に配設した熱交換管に対して、ファンにより空気を吹き付けるようにしたものも公知である(例えば特許文献４参照)。

特許第５２０３８０７号公報 特許第３７６９３６５号公報 特許第３４５８２９８号公報 特開２００１−１２７５５号公報

特許文献１〜３に記載されている暖冷房装置は、いずれも本発明の発明者の発明になるものであるが、これらにおいては、熱交換管によって暖められるか、または冷やされた空気を、温室内において自然循環させることにより、温室内全体を暖冷房しているため、室温を所望温度に到達させるまでに、若干時間を必要とする。

特許文献４に記載されている暖冷房装置においては、熱交換管を蛇行させて、狭い範囲に集約させなければ、ファンによる風を行き渡らせることができず、例えば、特許文献１〜３に記載されているような、熱交換管を温室内において長く延在させるものには適用できない。

本発明は、従来の技術が有する上記のような課題を改善するべく、簡単な構造で、適時に熱交換効率を高めることができ、短時間で室温を所望温度に到達させることができるようにした高能率の暖冷房装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１) 熱媒体が流通するようにした熱交換管と平行に、外周部に複数の吐出孔を設けた空気供給管を設け、この空気供給管に供給した空気を、前記吐出孔より前記熱交換管の周囲に供給することにより、熱交換管による熱交換効率を自然循環雰囲気よりも高めるようにする。

このような構成によると、簡単な構造で、熱交換効率を適時に自然循環の場合より高めることができ、短時間で室温を所望温度に到達させることができる。
室温が所望温度に到達した後は、空気供給管への空気の供給を停止し、自然循環のみで室内を暖冷房することにより、エネルギー消費を抑制することができる。

(２) 暖冷房しようとする室内に配設した熱交換管と、前記熱交換管に熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、前記室内に、前記熱交換管と近接して平行に配設され、かつ外周面に複数の吐出孔が設けられた空気供給管と、前記空気供給管に空気を供給する空気供給手段とを備え、前記空気供給管に供給した空気を、前記吐出孔より前記熱交換管の周囲に供給することにより、熱交換管による室内空気との熱交換効率を室内の自然循環雰囲気よりも高めるようにする。

このような構成によると、簡単な構造で、上記(１)項の発明と同様の効果を奏することができる。

(３) 上記(１)または(２)項において、少なくとも一部の吐出孔を、熱交換管の方向を向くようにして、空気供給管の外周面に設ける。

このような構成によると、空気供給管の吐出孔より吐出する空気を直接熱交換管に吹き付けることができ、熱交換効率をより高めることができる。

(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、空気供給管の外周面に、開口を設けたスライド板を、前記開口が少なくとも一部の吐出孔と整合し、前記吐出口を開放する開放位置と、前記開口以外の部分をもって前記吐出口を閉塞する閉止位置とに、前記空気供給管の軸線方向またはそれと直交する円周方向に摺動可能として装着する。

このような構成によると、スライド板によって、少なくとも一部の吐出孔を開閉することによって、空気供給管からの空気の吐出部位および吐出量を調節し、熱交換管の熱交換効率を調節することができる。

(５) 上記(３)項を引用する上記(４)項において、スライド板により、熱交換管に向かう吐出孔を開閉するようにする。

このような構成によると、熱交換効率に最も影響の大きい、熱交換管に向かう吐出孔をスライド板により開閉するので、熱交換効率の調節量を大とすることができる。

本発明によると、簡単な構造で、適時に熱交換効率を高めることができ、短時間で室温を所望温度に到達させることができるようにした暖冷房装置を提供することができる。

本発明の暖冷房装置の第１の実施形態を備える温室の一例を示す外観斜視図である。 同じく、概略縦断正面図である。 (ａ)〜(ｃ)は、ダンパの異なる切換状態を示す横断平面図である。 制御装置とその接続関係を示す説明図である。 制御態様を示すフローチャートである。 暖房用配管と空気供給管とコンプレッサとの関係を示す拡大平面図である。 図６のVII−VII線拡大縦断正面図である。 本発明の暖冷房装置の第２の実施形態における、図７と同様の部分の縦断正面図である。 図８のIX−IX線横断平面図である。 本発明の暖冷房装置の第３の実施形態における要部の拡大平面図である。 図１０のXI−XI線拡大縦断正面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１および図２は、本発明の暖冷房装置の第１の実施形態を備える温室の一例を示す。
なお、この温室１内の構成のうち、公知の構成を先に説明した後に、本発明の特徴的な構成について説明することとする。
因みに、図１における左下が前方、同じく右上が後方である。

温室１は、稜線が前後方向を向く切り妻形屋根を有し、かつ建屋の外形を構成すべく枠組みされたサッシ枠と、サッシ枠間に張設された透明ガラス、または透明ビニールシートなどの透光性の部材により構成された建屋躯体２と、温室１内を、培地Ｇを覆う内室Ａとその外側の外室Ｂとを仕切る開閉可能な遮蔽装置３とを備えており、培地Ｇに耕作した複数の畝上に、植物を植設し、温室栽培を行うことができるようになっている。また、建屋躯体２の天井部には、天窓４が開閉可能に設けられ、昼間時などの比較的外気温が高い時間帯に、天窓４を開いて温室１の内部に新鮮な外気を取入れるようにしている。

建屋躯体２の長手方向一端部の外側には、これに隣接して、熱媒体供給手段である暖房用の温風発生装置５が配設されている。温風発生装置５は、灯油を燃焼し、その燃焼ガスを温風とする灯油燃焼式のものであり、本体部６と、本体部６の一側部に接続した灯油タンク７と、本体部６の他側部に連結したバーナ８と、本体部６の上部に設けられた初期排気用の煙突９と、煙突９の基部に設けられ、かつ本体部６より発生する燃焼ガスを、煙突９側と温室１側とに選択的に切換えて供給するダンパ１０と、このダンパ１０の温室１側出口に接続され、かつ温室１の内室Ａ内の両側部に分岐して配設された暖房用配管１１と、暖房用配管１１の各分岐部の基部に設けられた強制循環用のファン１２とを備えている。

暖房用配管１１は、本体部６より発生する燃焼ガスが熱媒体として流通することにより、表面が加熱され、その輻射熱により、内室Ａ内を暖房する熱交換管としたもので、図示の例では、内室Ａ内の培地Ｇ上の両側部に１対配設しただけのものとしてあるが、例えば、それらを畝に沿って蛇行するように配設したり、畝内に埋設したり、または３枝以上に分岐して配設したりすることもできる。

内室Ａを出た１対の暖房用配管１１は、温室１の側端部における外室Ｂ内において立上り、さらに上端部が互いに内方に向かって折曲されている。

図２に示すように、遮蔽装置３は、温室１内の両側下部に配設した１対の巻取軸１３、１３に巻き取られた遮蔽カーテン３ａを、案内手段であるガイドローラ１４、１５により、上方に向かった後、互いに内方に向かう正面視倒立Ｌ字状に引き出されるように案内するとともに、各遮蔽カーテン３ａの先端に止着したワイヤ１６を、各遮蔽カーテン３ａが巻かれている巻取軸１３と反対側の内室Ａ内の側部に配設した巻取軸１７により巻き取るようにしてある。
各遮蔽カーテン３ａは、遮熱性の透明なビニールシート、キャンバス地、または布等により形成するのが好ましい。

ワイヤ１６は、案内手段であるガイドローラ１８、１９により、遮蔽カーテン３ａと同様に、巻取軸１７から上方に向かった後、互いに内方に向かう正面視倒立Ｌ字状に引き出されるように案内されている。

左右に隣接するワイヤ１６巻き取り用の巻取軸１７と、遮蔽カーテン３ａ巻き取り用の巻取軸１３とは、巻掛け連動手段である無端ベルト２０が掛け回されることにより、互いに同期して連動されている。

したがって、いずれか一方の巻取軸１７(または巻取軸１３)を、モータ２１により、予め定めた一方向に回転させることにより、左右の巻取軸１７、１７は同期して回転させられ、両ワイヤ１６を同期して巻き取り、それによって、遮蔽カーテン３ａ、３ａは、左右の巻取軸１３から繰り出されて、図２に示すように、両先端部が温室１内の上部中央において互いに上下に重合また近接する閉止位置まで閉じられる。

この状態で、内室Ａの両側面と上面とが閉塞される。
なお、内室Ａの前後の端面は、透光性のビニールシート等により常時閉塞しておく。

モータ２１を逆転させて、いずれかの巻取軸１７を、上記と逆の方向に回転させると、上記と逆の作用で、左右の遮蔽カーテン３ａ、３ａは、両巻取軸１３、１３に巻き取られ、遮蔽装置３は開かれる(開いた状態は図示略)。

左右の暖房用配管１１、１１の端末部には、送られてきた燃焼ガスを、外室Ｂ内の上部に導く内向き配管２２と、建屋躯体２の壁面を貫通して、燃焼ガスを温室１外に導く外向き配管２３とに選択的に供給するアクチュエータ付きのダンパ２４が、それぞれ設けられている。

ダンパ２４は、図３に示すように、暖房用配管１１の先端部に接続されたハウジング２４ａと、駆動用サーボモータ(または電磁ソレノイド等)からなるアクチュエータ(または手動操作ハンドル)に連結されるとともに、ハウジング２４ａ内に回動可能に設けられたダンパ板２４ｂとを備えており、後述するような制御装置の作動により、ダンパ板２４ｂが、図３(ａ)に示すように、燃焼ガスを外向き配管２３を介して外部に放出する第１切換位置と、図３(ｂ)に示すように、燃焼ガスを内向き配管２２を介して外室Ｂ内に放出する第２切換位置と、図３(ｃ)に示すように、燃焼ガスを適宜の割合で分配して内向き配管２２と外向き配管２３との両方に供給する中間切換位置とのいずれかに切り換えられる。

上記遮蔽装置３におけるモータ２１、ダンパ２４、および温風発生装置５等は、例えば押しボタンスイッチなどの手動操作により個別に駆動されるほか、図４に示すような制御装置２５により自動的に制御されるようにするのが好ましい。

この制御装置２５は、外気温を測定する外気温センサ２６と、内室Ａ内の温度を測定する室温センサ２７と、日照センサ２８と、上記の遮蔽装置３におけるモータ２１、ダンパ２４、および温風発生装置５にそれぞれ接続され、図５のフローチャートに示すように、日照センサ２８が夜間であることを検知(ST1)し、かつ外気温センサ２６および室温センサ２７が、それぞれについて予め定めた設定温度より低い温度を検知したとき(ST2、ST3)、モータ２１を正転させて、遮蔽装置３を閉じ(ST4)、ダンパ２４を図３(ｂ)に示す第２切換位置に自動的に切り換え(ST5)、かつ温風発生装置５を作動させる(ST6)ようになっている。

この制御装置２５の作動により、遮蔽装置３が閉じられた状態で、温風発生装置５より発生する燃焼ガスが、熱媒体として、暖房用配管１１に供給され、内室Ａ内は、暖房用配管１１の輻射熱により、清浄な状態で暖房され、しかも、暖房用配管１１の先端からから出た燃焼ガスは、ダンパ２４および内向き配管２２を通って、外室Ｂに導入され、この燃焼ガスの余熱により外室Ｂが暖められる。
したがって、内室Ａ内の暖かい空気が、外気によって直接冷却されることがなくなり、暖房効果を高め、ランニングコストを低減することができる。

外室Ｂ内に導入された燃焼ガスは、天窓４その他の隙間から外部に放出されるが、建屋躯体２の気密性が高い場合には、ダンパ２４の第２切換位置への切り換えに連動して、天窓４を自動的に開くようにするか、または建屋躯体２に設けた排気用ファン(図示略)を作動させるようにするのがよい。

また、温風発生装置５の作動の初期には、不完全燃焼の燃焼ガスが発生するが、その時期だけ、燃焼ガスがすべて煙突９より外部に排気されるように、ダンパ１０を切り換えておくか、または、不完全燃焼の燃焼ガスもすべて暖房用配管１１に供給し、温風発生装置５の作動の初期だけ、ダンパ２４を第１切換位置へ切り換えておき、暖房用配管１１を通った不完全燃焼の燃焼ガスを、すべて外向き配管２３より外部に排気させるようにするのがよい。

温風発生装置５の安定作動時には、燃焼ガスには、人体に影響のない程度の微量の炭酸ガスが含まれるが、この炭酸ガスは、遮蔽装置３が閉じられていることにより、内室Ｂ内に洩れるおそれは少なく、万一洩れたとしても、植物の生育を助長することはあっても、害となることはない。

以上の構成は、本出願人に係る特開２００８−１７８２９８号公報に記載されているものと同一であるが、本発明によると、内室Ａ内に配設した熱交換管である暖房用配管１１のうち、前後方向を向く直線部分１１ａと平行に、外周部に複数の吐出孔３０を設けた空気供給管３１を、直線部分１１ａに近設して設け、この空気供給管３１に、温室１内に配設した(温室１の外側に配設してもよい)空気供給手段であるコンプレッサ３２より、接続配管３３を介して温室１内の空気(外気でもよい)を供給するようにし、空気供給管３１に供給された空気を、吐出孔３０より暖房用配管１１の周囲に供給することにより、暖房用配管１１による熱交換効率を自然循環雰囲気よりも高めるようにしてある。

より詳細に説明すると、図６および図７に示すように、暖房用配管１１の直線部分１１ａの外周面には、螺旋状の放熱フィン３４を設けてあり、その側方に、空気供給管３１が直線部分１１ａと平行をなし、かつ空気供給管３１に設けた複数の吐出孔３０のいくつかが暖房用配管１１に向かって斜め上方を向くとともに、他のいくつかが暖房用配管１１に向かって斜め下方を向くようにして、空気供給管３１の長手方向の適所を、結束バンド３５をもって暖房用配管１１に緊縛固定してある。
空気供給管３１の遊端は、キャップ３１ａにより閉塞されている。

このような構成としてあるので、暖房時に、コンプレッサ３２を作動させ、温室１内の空気を、空気供給管３１の吐出孔３０より、暖房用配管１１の周囲に供給することにより、暖房用配管１１による熱交換効率を自然循環雰囲気よりも高めることができ、短時間で温室１内の温度を所望温度に到達させることができる。
温室１内の温度が所望温度に到達した後は、コンプレッサ３２の作動を停止し、空気供給管３１への空気の供給を停止し、自然循環のみで、温室１内を暖房することにより、コンプレッサ３２の作動によるエネルギー消費を抑制することができる。

図８および図９は、本発明の暖冷房装置の第２の実施形態を示す。
なお、第１の実施形態におけるのと同一または類似の部材には、同一の符号を付して図示してある(第３の実施形態においても同様とする)。

この実施形態においては、暖房用配管１１の直線部分１１ａの外周面に、多数の円板状の放熱フィン３６を、直線部分１１ａの長手方向に適宜の間隔をもって設け、互いに隣接する放熱フィン３６、３６間において、Ｕ字状の奥部３７ａで空気供給管３１を把持した二股クリップ３７の開口側の把持部３７ｂを、暖房用配管１１の直線部分１１ａの外周に弾性把持させることにより、空気供給管３１が暖房用配管１１の直線部分１１ａの下方に位置するようにして、空気供給管３１の適所を暖房用配管１１に着脱自在に装着してある。

空気供給管３１の外周面には、暖房用配管１１の直線部分１１ａの中心に向かって空気を真上に噴出する吐出口３０と、その両側方の斜め上方を向く吐出口３０、３０とが、空気供給管３１の長手方向に位置をずらして設けられており、中央の吐出口３０は、開閉手段３８により、適時に開閉させられるようになっている。

開閉手段３８は、空気供給管３１の中央の吐出口３０と整合する、それより大径の開口３９が設けられ、かつ空気供給管３１の外周面に沿ってその軸線方向に摺動可能として装着されたスライド板４０を備えている。
このスライド板４０は、一端に上方に折曲された操作つまみ４０ａを備え、かつ長手方向の適所に、空気供給管３１が摺動自在に挿通する円管部４０ｂを備えている。

空気供給管３１の外周面の適所には、スライド板４０が空気供給管３１の円周方向に位置ずれするのを防止するとともに、長手方向の移動範囲を規制するためのガイド突起４１を設けておくのがよい。

操作つまみ４０ａをつまんで前後に移動させることにより、スライド板４０は、開口３９が中央の吐出孔３０と整合し、その吐出口３０を開放する、図９に実線で示す開放位置と、開口３９以外の部分をもって上記吐出口３０を閉塞する、図９に２点鎖線で示す閉止位置とに、空気供給管３１の軸線方向に摺動することができる。

このように、スライド板４０によって、少なくとも一部の吐出孔３０を開閉することによって、空気供給管３１からの空気の吐出部位および吐出量を調節し、暖房用配管１１の熱交換効率を調節することができる。

また、スライド板４０によって、熱交換効率に最も影響の大きい中央の吐出孔３０を開閉することによって、熱交換効率の調節量を大とすることができる。

図１０および図１１は、本発明の暖冷房装置の第３の実施形態を示す。
この実施形態においては、開閉手段３８を、第２の実施形態のものよりさらに簡素化している。
すなわち、空気供給管３１における中央の吐出孔３０が設けられた部分の外周に、その吐出孔３０より大径とした開口４２が設けられた断面ほぼＣ字状の弾性スライド板４３を、その開口４２が上記吐出孔３０と整合し、その吐出口３０を開放する開放位置と、開口４２以外の部分をもって上記吐出口３０を閉塞する閉止位置とに、空気供給管３１の円周方向に摺動可能として弾性把持させ、この弾性スライド板４３をもって開閉手段３８としてある。

空気供給管３１の外周面の適所には、弾性スライド板４３が空気供給管３１の軸線方向に位置ずれするのを防止するための環状のガイド突起４４が設けられている。

開閉手段３８をこのような構成としたことにより、構造をさらに簡素化することができるとともに、個々の吐出孔３０を個別に開閉させることができ、熱交換効率をより繊細に調節することができる。

本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような変形した態様での実施が可能である。
(１) 熱媒体を、温水その他の暖房用熱媒体としたり、冷水その他の冷房用熱媒体とする。
(２) 空気供給管３１を、暖房用配管１１等の熱交換管の上下、または左右に近接して、平行に配設する。
(３) 空気供給管３１の外周面に、向きの異なる複数の吐出口３０を、空気供給管３１の長手方向に位置をずらして設ける。
(４) 暖房用配管１１等の熱交換管の外周に、それと直交する方向を向く板材状の複数のブラケットを固着し、このブラケットをもって空気供給管３１を支持する。

上記実施形態は、本発明を温室用の暖冷房装置に適用した場合のものであるが、本発明は、これに限られるものではなく、家屋やビル等の室内の暖冷房装置にも適用することができる。

１ 温室
２ 建屋躯体
３ 遮蔽装置
３ａ遮蔽カーテン
４ 天窓
５ 温風発生装置(熱媒体供給手段)
６ 本体部
７ 灯油タンク
８ バーナ
９ 煙突
１０ ダンパ
１１ 暖房用配管(熱交換管)
１１ａ直線部分
１２ ファン
１３ 巻取軸
１４、１５ ガイドローラ
１６ ワイヤ
１７ 巻取軸
１８、１９ ガイドローラ
２０ 無端ベルト
２１ モータ
２２ 内向き配管
２３ 外向き配管
２４ ダンパ
２４ａハウジング
２４ｂダンパ板
２５ 制御装置
２６ 外気温センサ
２７ 室温センサ
２８ 日照センサ
３０ 吐出孔
３１ 空気供給管
３１ａキャップ
３２ コンプレッサ(空気供給手段)
３３ 接続配管
３４ 放熱フィン
３５ 結束バンド
３６ 放熱フィン
３７ 二股クリップ
３７ａ奥部
３７ｂ把持部
３８ 開閉手段
３９ 開口
４０ スライド板
４０ａ操作つまみ
４０ｂ円管部
４１ ガイド突起
４２ 開口
４３ 弾性スライド板
４４ ガイド突起
Ａ 内室
Ｂ 外室
Ｇ 培地

Claims (5)

1. 熱媒体が流通するようにした熱交換管と平行に、外周部に複数の吐出孔を設けた空気供給管を設け、この空気供給管に供給した空気を、前記吐出孔より前記熱交換管の周囲に供給することにより、熱交換管による熱交換効率を自然循環雰囲気よりも高めるようにしたことを特徴とする暖冷房装置。
2. 暖冷房しようとする室内に配設した熱交換管と、
   前記熱交換管に熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、
   前記室内に、前記熱交換管と近接して平行に配設され、かつ外周面に複数の吐出孔が設けられた空気供給管と、
   前記空気供給管に空気を供給する空気供給手段とを備え、
   前記空気供給管に供給した空気を、前記吐出孔より前記熱交換管の周囲に供給することにより、熱交換管による室内空気との熱交換効率を室内の自然循環雰囲気よりも高めるようにしたことを特徴とする暖冷房装置。
3. 少なくとも一部の吐出孔を、熱交換管の方向を向くようにして、空気供給管の外周面に設けた請求項１または２記載の暖冷房装置。
4. 空気供給管の外周面に、開口を設けたスライド板を、前記開口が少なくとも一部の吐出孔と整合し、前記吐出口を開放する開放位置と、前記開口以外の部分をもって前記吐出口を閉塞する閉止位置とに、前記空気供給管の軸線方向またはそれと直交する円周方向に摺動可能として装着した請求項１〜３のいずれかに記載の暖冷房装置。
5. スライド板により、熱交換管に向かう吐出孔を開閉するようにした請求項３を引用する請求項４記載の暖冷房装置。

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