JP2020046105A - 温風発生器及び温風床下暖房システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 省エネルギーかつコンパクトな構造により、熱源の温度変動の影響を受け難い安定した暖房能力を得る。【解決手段】 外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、吸込口11a21と吐出口11a22を有するケース11と、ケース11内で吸込口11a21により吸入される空気を吐出口11a22へ送り込むファン12と、ケース11内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーター13とを備え、ラジエーター13は、ファン12によって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィン13aと、これら多数の熱交換フィン13aに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管13c’と、同多数の熱交換フィン13aに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーター13dとを備える。【選択図】 図5
Description
本発明は、床下の温風ダクトに温風を供給して床面から上方へふく射熱が放射されるようにする温風発生器及び温風床下暖房システムに関するものである。
従来、この種の発明には、例えば、特許文献1に記載されるように、床暖房対象居室の床下に温風発生器を着脱可能に格納し閉蓋したケースを設置し、上部の床面に点検口を設置して、容易に点検可能とした温風床下暖房システムがある。
この従来技術によれば、床面から放出されるふく射熱の効果により、「陽だまりのような温かさ」で部屋全体をムラなく温めることができ、理想的な頭寒足熱に近い暖房効果を得ることができる。
このような温風床下暖房システムに具備される温風発生器には、熱源に電熱ヒーターを用いる電気式温風発生器と、熱源にボイラによる給湯を用いる温水式温風発生器がある。
また、近年では、国策である「省エネ&再生可能エネルギー活用」の観点から、温水式温風発生器の熱源として、空気熱源ヒートポンプ装置(空冷ヒートポンプチラー等を含む)の利用が推奨される場合がある。
この従来技術によれば、床面から放出されるふく射熱の効果により、「陽だまりのような温かさ」で部屋全体をムラなく温めることができ、理想的な頭寒足熱に近い暖房効果を得ることができる。
このような温風床下暖房システムに具備される温風発生器には、熱源に電熱ヒーターを用いる電気式温風発生器と、熱源にボイラによる給湯を用いる温水式温風発生器がある。
また、近年では、国策である「省エネ&再生可能エネルギー活用」の観点から、温水式温風発生器の熱源として、空気熱源ヒートポンプ装置(空冷ヒートポンプチラー等を含む)の利用が推奨される場合がある。
ところで、電気式温風発生器は、電力消費量が大きく、国策である「省エネ&再生可能エネルギー活用」の観点より好ましくない。
温水式温風発生器では、電力消費量が比較的小さい反面、熱源の温度変動の影響を受け易いという欠点がある。また、温水熱源として空気熱源ヒートポンプ装置を利用する場合には、デフロスト運転時の高低温の逆転により、温水式温風発生器に供給される温水の温度が著しく低下して、床下暖房に必要な温風の温度を得られなくなることが懸念される。
また、いずれの方式を適用する場合も、施工性やメンテナンス性等の観点からコンパクトな構造が求められる。
温水式温風発生器では、電力消費量が比較的小さい反面、熱源の温度変動の影響を受け易いという欠点がある。また、温水熱源として空気熱源ヒートポンプ装置を利用する場合には、デフロスト運転時の高低温の逆転により、温水式温風発生器に供給される温水の温度が著しく低下して、床下暖房に必要な温風の温度を得られなくなることが懸念される。
また、いずれの方式を適用する場合も、施工性やメンテナンス性等の観点からコンパクトな構造が求められる。
このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、吸込口と吐出口を有するケースと、前記ケース内で前記吸込口により吸入される空気を前記吐出口へ送り込むファンと、前記ケース内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーターとを備え、前記ラジエーターは、前記ファンによって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィンと、これら多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管と、同多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーターとを備えることを特徴とする温風発生器。
外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、吸込口と吐出口を有するケースと、前記ケース内で前記吸込口により吸入される空気を前記吐出口へ送り込むファンと、前記ケース内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーターとを備え、前記ラジエーターは、前記ファンによって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィンと、これら多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管と、同多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーターとを備えることを特徴とする温風発生器。
本発明は、以上説明したように構成されているので、省エネルギーかつコンパクトな構造により、熱源の温度変動の影響を受け難い安定した暖房能力を得ることができる。
本実施の形態では、以下の特徴を開示している。
第一の特徴は、外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、吸込口と吐出口を有するケースと、前記ケース内で前記吸込口により吸入される空気を前記吐出口へ送り込むファンと、前記ケース内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーターとを備え、前記ラジエーターは、前記ファンによって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィンと、これら多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管と、同多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーターとを備える(図3〜図6参照)。
第一の特徴は、外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、吸込口と吐出口を有するケースと、前記ケース内で前記吸込口により吸入される空気を前記吐出口へ送り込むファンと、前記ケース内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーターとを備え、前記ラジエーターは、前記ファンによって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィンと、これら多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管と、同多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーターとを備える(図3〜図6参照)。
第二の特徴は、前記多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた伝熱管を複数備え、これら複数の伝熱管の一部を前記通水管として用いるとともに、前記伝熱管の他の一部に、前記電熱ヒーターを挿入している(図6参照)。
第三の特徴は、前記通水管の上流側の配管と下流側の配管とのうち、その一方又は双方には、可撓性を有する長尺状のコードヒーターが巻き付けられている(図9参照)。
第四の特徴は、前記温風発生器を備えた温風床下暖房システムであって、前記通水管の入口に接続された往管と、前記通水管の出口に接続された還管と、前記還管から回収した水を加熱して前記往管へ供給する空気熱源ヒートポンプ装置とを具備し、前記空気熱源ヒートポンプ装置のデフロスト運転中に、前記電熱ヒーターを通電するようにした(図7参照)。
第五の特徴は、前記通水管をバイパスして前記往管から前記還管へ水を流すバイパス管と、このバイパス管に流れる水の流量を調整する流量調整装置と備え、前記空気熱源ヒートポンプ装置のデフロスト運転中に、前記流量調整装置によって、前記バイパス管に流れる水の流量を増加する(図7参照)。
第六の特徴は、温風の流路中に温度センサを備え、前記温度センサの感知温度に応じて、前記電熱ヒーターを制御するようにした(図3参照)。
<具体的実施態様>
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
温風床下暖房システムAは、外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器10と、この温風発生器10に接続された複数の温風ダクト20と、温風発生器10へ温水を供給する空気熱源ヒートポンプ装置30(図7参照)とを備える。
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
温風床下暖房システムAは、外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器10と、この温風発生器10に接続された複数の温風ダクト20と、温風発生器10へ温水を供給する空気熱源ヒートポンプ装置30(図7参照)とを備える。
図1は、温風発生器10及び温風ダクト20が設置された床下の構造を示す平面図である。この図示例によれば、床下の中央寄りに温風発生器10が設けられ、この温風発生器10の周囲に複数の温風ダクト20が設けられる。
温風発生器10及び温風ダクト20は、図2(a)〜(c)に縦断面構造を示すように、複数種類の周知の床下構造に適用可能である。
図2(a)に示す温風床下暖房システムAは、布基礎を構成する床下のコンクリート層1中に温風発生器10及び温風ダクト20を設置し、コンクリート層1の上側と床面2との間に空気層3を確保している。
図2(a)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、コンクリート層1に蓄熱されてゆき、コンクリート層1から空気層3に熱伝達して空気層3にも蓄熱される。そして、空気層3の熱は、床2に伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
図2(a)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、コンクリート層1に蓄熱されてゆき、コンクリート層1から空気層3に熱伝達して空気層3にも蓄熱される。そして、空気層3の熱は、床2に伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
図2(b)に示す温風床下暖房システムAは、ベタ基礎を構成する床下のコンクリート層1中に、温風発生器10及び温風ダクト20を設置し、コンクリート層1の上面を床2の下面に接触させている。
図2(b)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、コンクリート層1に蓄熱されてゆき、コンクリート層1から床2へ直接的に熱伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
図2(b)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、コンクリート層1に蓄熱されてゆき、コンクリート層1から床2へ直接的に熱伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
図2(c)に示す温風床下暖房システムAは、布基礎を構成する床下のコンクリート層1と床2の間の空気層3中に、温風発生器10及び温風ダクト20を設置している。
図2(c)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、空気層3に熱伝達して蓄熱される。そして、この空気層3の熱は、床2に伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
図2(c)の温風床下暖房システムAによれば、温風ダクト20の熱は、空気層3に熱伝達して蓄熱される。そして、この空気層3の熱は、床2に伝達し、床2面から上方へふく射熱として放射される。
なお、図2(a)(c)に示すように、温風ダクト20と床2の間の熱伝達経路中に空気層3を有する構造は、当業者間において半蓄熱タイプと呼称される場合がある。また、図2(b)に示すように、空気層3を有さずに温風ダクト20をコンクリート層1中に埋め込んだ構造は、当業者間において蓄熱タイプと呼称される場合がある。
温風床下暖房システムAに用いられる温風発生器10は、吸込口11a21と吐出口11a22を有するケース11と、ケース11内で吸込口11a21により吸入される空気を吐出口11a22へ送り込むファン12と、ケース11内の空気の流通経路中で、温水と空気の熱交換を行う複数のラジエーター13とを備える(図3及び図4参照)。
ケース11は、上方を開口した箱状のケース本体11aと、このケース本体の前記開口を閉鎖する蓋部材11b(図2参照)とから構成される。
ケース本体11aは、矩形状の底部11a1と、この底部11a1の四辺からそれぞれ立ち上がって、底部11a1上方の空間を矩形状に囲む四つの側壁11a2とを有する。各側壁11a2には、吸込口11a21と吐出口11a22が設けられる(図3参照)。
ケース本体11aは、矩形状の底部11a1と、この底部11a1の四辺からそれぞれ立ち上がって、底部11a1上方の空間を矩形状に囲む四つの側壁11a2とを有する。各側壁11a2には、吸込口11a21と吐出口11a22が設けられる(図3参照)。
吸込口11a21及び吐出口11a22は、それぞれ、側壁11a2から外方へ突出する円筒状の部材であり、その内部の空間をケース本体11a内に連通している。
吸込口11a21は、図示例によれば、各側壁11a2の水平幅方向の両側にそれぞれ設けられる。各吸込口11a21は、温風ダクト20の出口に接続され、温風ダクト20から吸入する空気をケース11内へ導く。
なお、図3中、符号14は、吸込口11a21の下流側で、温風の温度を感知する温度センサである。
なお、図3中、符号14は、吸込口11a21の下流側で、温風の温度を感知する温度センサである。
吐出口11a22は、各側壁11a2において、両側の吸込口11a21の間に二つ並設される。各吐出口11a22は、温風ダクト20の入口に接続され、ラジエーター13から送出される温風を温風ダクト20内へ導く。
ファン12は、ケース11内の中央側に設けられた遠心ファンである。このファン12は、鉛直方向へわたる軸の周囲に環状に並ぶ多数の回転羽根を備え、その中心側に吸い込んだ空気を遠心方向へ送出する。
そして、このファン12から送出される空気は、ケース11内の四方それぞれにおいて、ラジエーター13を通過して、吐出口11a22へ送り込まれる。
そして、このファン12から送出される空気は、ケース11内の四方それぞれにおいて、ラジエーター13を通過して、吐出口11a22へ送り込まれる。
ラジエーター13は、ファン12によって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィン13a(図6参照)と、これら多数の熱交換フィン13aに貫通状に埋め込まれた伝熱管13cと、同多数の熱交換フィン13aに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーター13dとを備え、図示例によれば、ケース11の各側壁11a2の吐出口11a22部分に沿って直方体状に構成される。
熱交換フィン13aは、アルミニウム合金等の熱伝導性金属材料から薄板状に形成される。この熱交換フィン13aは、ケース11の側壁11a2に交差する方向へ延設されるとともに、側壁11a2に沿う方向に間隔を置いて多数平行に配設される。ファン12による送風は、隣接する熱交換フィン13a間を通過して、吐出口11a22へ送り込まれる。
伝熱管13cは、例えば銅管等の熱伝導性の直管であり、多数の熱交換フィン13aに貫通状に設けられる。この伝熱管13cは、熱交換フィン13aに略直交する方向へ間隔を置いて複数並設される。そして、これら複数の伝熱管13cのうち、その一部(図6によれば上側の伝熱管13c)は温水を通水するための通水管13c’として用いられ、他の一部(図6によれば下側の伝熱管13c)には、電熱ヒーター13dが挿入される。
各ラジエーター13の複数の通水管13c’は、一本の連続する流路を形成するように、その端部側にベンド管が接続されている。
詳細に説明すれば、最も上流側に位置する通水管13c’の入口には、L字状のベンド管13eが接続される。そして、この通水管13c’の出口には、U字状のベンド管13fが接続される。さらに、このベンド管13fの下流側は、他の通水管13c’に接続される。
このように、ベンド管13fと通水管13c’の接続構造を繰り返し、複数の通水管13c’が、一本の連続する流路を形成する。そして、その最も下流側に位置する通水管13c’の出口には、L字状のベンド管13gが接続される。
詳細に説明すれば、最も上流側に位置する通水管13c’の入口には、L字状のベンド管13eが接続される。そして、この通水管13c’の出口には、U字状のベンド管13fが接続される。さらに、このベンド管13fの下流側は、他の通水管13c’に接続される。
このように、ベンド管13fと通水管13c’の接続構造を繰り返し、複数の通水管13c’が、一本の連続する流路を形成する。そして、その最も下流側に位置する通水管13c’の出口には、L字状のベンド管13gが接続される。
そして、入口側の複数のベンド管13eには、分配管13hが接続される。
この分配管13hは、図3に示すように、複数のラジエーター13に跨るように略環状に延設された配管であり、その延設経路の途中部分が分岐され各ベンド管13eに接続されている。
この分配管13hの入口は、後述する空気熱源ヒートポンプ装置30の往管41に接続される。
この分配管13hは、図3に示すように、複数のラジエーター13に跨るように略環状に延設された配管であり、その延設経路の途中部分が分岐され各ベンド管13eに接続されている。
この分配管13hの入口は、後述する空気熱源ヒートポンプ装置30の往管41に接続される。
また、出口側の複数のベンド管13gには、集合管13iが接続される。
この集合管13iは、図3に示すように、複数のラジエーター13に跨るように略環状に延設された配管であり、その延設経路の途中部分には、複数のベンド管13gが合流するようにして接続される。
この集合管13iの出口は、後述する空気熱源ヒートポンプ装置30の還管42に接続される。
この集合管13iは、図3に示すように、複数のラジエーター13に跨るように略環状に延設された配管であり、その延設経路の途中部分には、複数のベンド管13gが合流するようにして接続される。
この集合管13iの出口は、後述する空気熱源ヒートポンプ装置30の還管42に接続される。
また、電熱ヒーター13dは、長尺棒状のヒーターであり、少なくともその一部分を、伝熱管13cの内周面に接触させている。この電熱ヒーター13dは、シーズヒータと呼称される場合がある。
この電熱ヒーター13dは、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転中に、通電されるように図示しない制御回路によって制御されている。
すなわち、前記制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30のリレー回路等の接点信号によりデフロスト運転の開始及び終了を判断し、デフロスト運転が開始した場合には、電熱ヒーター13dの温度制御を開始し、デフロスト運転が終了した場合には、電熱ヒーター13dの温度制御を終了する。
この温度制御の一例としては、温度センサ14による感知温度が所定の適正温度範囲内となるように、電熱ヒーター13dをオンオフ制御する。
この電熱ヒーター13dは、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転中に、通電されるように図示しない制御回路によって制御されている。
すなわち、前記制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30のリレー回路等の接点信号によりデフロスト運転の開始及び終了を判断し、デフロスト運転が開始した場合には、電熱ヒーター13dの温度制御を開始し、デフロスト運転が終了した場合には、電熱ヒーター13dの温度制御を終了する。
この温度制御の一例としては、温度センサ14による感知温度が所定の適正温度範囲内となるように、電熱ヒーター13dをオンオフ制御する。
上記構成の温風発生器10は、図7に示すように、往管41及び還管42等によって空気熱源ヒートポンプ装置30に接続される。
空気熱源ヒートポンプ装置30は、熱源側空気熱交換器、利用側水熱交換器、圧縮機、膨張弁、四方弁、これらを接続する配管等により、空冷ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。この空気熱源ヒートポンプ装置30には、例えば、空冷ヒートポンプチラーを用いることが可能である。
この空気熱源ヒートポンプ装置30は、前記利用側水熱交換器の水配管の出口を往管41へ接続し、同水配管の入口を還管42へ接続しており、還管42から回収した水を加熱して温水にし、この温水を往管41へ供給する。
空気熱源ヒートポンプ装置30は、熱源側空気熱交換器、利用側水熱交換器、圧縮機、膨張弁、四方弁、これらを接続する配管等により、空冷ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。この空気熱源ヒートポンプ装置30には、例えば、空冷ヒートポンプチラーを用いることが可能である。
この空気熱源ヒートポンプ装置30は、前記利用側水熱交換器の水配管の出口を往管41へ接続し、同水配管の入口を還管42へ接続しており、還管42から回収した水を加熱して温水にし、この温水を往管41へ供給する。
また、この空気熱源ヒートポンプ装置30は、前記熱源側空気熱交換器に霜が付着した場合には、その霜を除去するために、前記四方弁を切り替えて、冷凍サイクル中の高温(高圧)と低温(低圧)を切り替えて、所定時間のデフロスト運転を行う。このデフロスト運転中は、往管41に対し、前記温水よりも低い温度の水が供給される。
往管41の流路は、流量調整装置50を介して二方向へ分岐される。その一方の流路は、温風発生器10の分配管13hの入口に接続され、各ラジエーター13内の通水管13c’を流通する。
また、他方の流路は、通水管13c’をバイパスして往管41から還管42へ直接水を流すバイパス管43である。このバイパス管43の下流側は、還管42の途中に合流するように接続される(図7参照)。
また、他方の流路は、通水管13c’をバイパスして往管41から還管42へ直接水を流すバイパス管43である。このバイパス管43の下流側は、還管42の途中に合流するように接続される(図7参照)。
流量調整装置50は、バイパス管43に流れる水の流量を調整する装置であればよく、図7に示す好ましい一例によれば、電動三方弁が用いられる。
この流量調整装置50は、図示しない制御回路からの制御信号に応じて、内在する弁体の位置を電磁ソレノイドにより変化させて、バイパス管43に流れる水の流量を増加したり低減したりする。
詳細に説明すれば、前記制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30からの信号に基づき、デフロスト運転の開始を感知した場合には、上述した電熱ヒーター13dの温度制御を開始するとともに、流量調整装置50を制御して、バイパス管43に流れる水の流量を増加し、温風発生器10側へ流れる水の流量を低減する。
例えば、前記制御により、温風発生器10内の水の流れを停止すれば、電熱ヒーター13dの熱が、熱交換フィン13a及び電熱ヒーター13dを介して、通水管13c’内で停留している水に熱伝達して蓄積される。
この流量調整装置50は、図示しない制御回路からの制御信号に応じて、内在する弁体の位置を電磁ソレノイドにより変化させて、バイパス管43に流れる水の流量を増加したり低減したりする。
詳細に説明すれば、前記制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30からの信号に基づき、デフロスト運転の開始を感知した場合には、上述した電熱ヒーター13dの温度制御を開始するとともに、流量調整装置50を制御して、バイパス管43に流れる水の流量を増加し、温風発生器10側へ流れる水の流量を低減する。
例えば、前記制御により、温風発生器10内の水の流れを停止すれば、電熱ヒーター13dの熱が、熱交換フィン13a及び電熱ヒーター13dを介して、通水管13c’内で停留している水に熱伝達して蓄積される。
また、前記制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30からの信号に基づき、デフロスト運転の終了を感知した場合には、上述した電熱ヒーター13dの温度制御を終了するとともに、流量調整装置50を制御して、バイパス管43に流れる水の流量を低減し、温風発生器10側へ流れる水の流量を増加する。
次に、上記構成の温風発生器10及び温風床下暖房システムAについて、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
通常運転時は、空気熱源ヒートポンプ装置30から供給される温水を熱源にして、温風ダクト20の循環経路中の温風発生器10に通過する空気を温める。この際、比熱が水の1/4である空気をラジエーター13によって直接加熱するため、効率的な昇温が行われる。
通常運転時は、空気熱源ヒートポンプ装置30から供給される温水を熱源にして、温風ダクト20の循環経路中の温風発生器10に通過する空気を温める。この際、比熱が水の1/4である空気をラジエーター13によって直接加熱するため、効率的な昇温が行われる。
そして、ラジエーター13から送出される温風は温風ダクト20内を循環し、この温風ダクト20の熱が床下のコンクリート層1や空気層3に熱伝達し、さらに、床面からふく射熱として放射される。その結果、床上の部屋全体を「陽だまりのような暖かさ」でムラなく快適に温めることができる。
また、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転中は、ラジエーター13に埋め込まれた電熱ヒーター13dによる加熱と、流量調整装置50及びバイパス管43等による流路切替えにより、温水温度の低下を効果的に阻み、温風の温度を安定させる。すなわち、デフロスト運転中、電熱ヒーター13dの熱は、ラジエーター13の熱交換フィン13aに伝達し、さらに、ラジエーター13の通水管13c’内で停留している温水にも熱伝達して蓄積される。このため、多数の熱交換フィン13a全体を適宜な温度に安定させることができる。
したがって、デフロフト運転中も、温風発生器103から吐出される温風を、著しい温度低下のない安定した温度に維持することができ、ひいては、床2からのふく射熱による快適な暖房効果を、途切れることなく継続することができる。
したがって、デフロフト運転中も、温風発生器103から吐出される温風を、著しい温度低下のない安定した温度に維持することができ、ひいては、床2からのふく射熱による快適な暖房効果を、途切れることなく継続することができる。
しかも、上記構成の温風発生器10は、多数の熱交換フィン13aに通水管13c’と電熱ヒーター13dの双方を埋め込んだ独自構造を採用しているため、ラジエーター13及び温風発生器10全体をコンパクトな構成にすることができる。
さらに、上記実施態様は、空気熱源ヒートポンプを有効に利用したハイブリット型の温水式温風床下暖房システムであるため、電力消費減少による地球温暖化防止、化石燃料使用削減による環境改善、室内衛生環境良化、省エネルギー促進、心地よく衛生的なふく射熱源暖房の普及、冷暖房熱源一元化等、特に環境面において有用な様々な効果を奏する。
なお、上記実施態様によれば、各ラジエーター13について、単数の電熱ヒーター13dを設けたが、他例としては、電熱ヒーター13dを間隔を置いて複数並設した態様や、電熱ヒーター13dと通水管13c’とを交互に複数配設した態様等とすることも可能である。
また、上記実施態様では、電熱ヒーター13dは伝熱管13cを介して熱交換フィン13aに挿通するようにしたが、他例としては、図8に示すように、電熱ヒーター13dを、直接、熱交換フィン13aに挿通し接触させることも可能である。
また、上記実施態様では、特に好ましい態様として、流量調整装置50に電動三方弁を用いたが、この流量調整装置50の他例としては、バイパス管43の流路中に設けられてその流路面積を増減する流量調整弁とすることが可能である。
さらに、他例としては、電動四方弁や、その他の切り替え弁を用いて、温風発生器10を流れる流路と、バイパス管43を流れる流路を切り替える構成とすることも可能である。
さらに、他例としては、電動四方弁や、その他の切り替え弁を用いて、温風発生器10を流れる流路と、バイパス管43を流れる流路を切り替える構成とすることも可能である。
また、上記実施態様では、電熱ヒーター13dを温度制御するための温度センサ14をケース11内の吸込口11a21の下流側に設けたが、他例としては、前記温度センサ14をケース11内の吐出口11a22の上流側に設けた態様や、前記温度センサ14を吸込口11a21内又は吐出口11a22内に設けた態様、前記温度センサ14を温風ダクト20内に設けた態様等とすることも可能である。さらに、他例としては、前記温度センサ14をコンクリート層1又は空気層3に設けた態様とすることも可能である。
また、上記実施態様では、特に好ましい一例として、温風発生器10の温水の熱源として、空気熱源ヒートポンプ装置30を用いたが、他例としては、前記温水の熱源として、給湯可能な他の機器(例えば、ボイラーや給湯器等)を用いることも可能である。
次に、他の実施態様の温風発生器10’について説明する(図9参照)。
この温風発生器10’は、上記構成の温風発生器10に対し、通水管13c’の上流側の配管と下流側の配管に、可撓性を有する長尺状のコードヒーター60を巻き付けたものである。
この温風発生器10’は、上記構成の温風発生器10に対し、通水管13c’の上流側の配管と下流側の配管に、可撓性を有する長尺状のコードヒーター60を巻き付けたものである。
前記上流側の配管と下流側の配管は、図示例によれば、分配管13h、ベンド管13e,13g、及び集合管13iなど、ケース11内にてラジエータ13の上流側及び下流側に接続された配管である。
コードヒーター60は、適宜な電力(例えば100W等)が供給されることにより発熱する長尺可撓性のヒーターである。このコードヒーター60の一例としては、ニッケルクロム線等の発熱電線を、その周囲を覆うシリコンゴムと一体成型したものとすればよい。
このコードヒーター60は、上述した電熱ヒーター13dと同様に、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転中に、通電されるように図示しない制御回路によって制御されている。
すなわち、制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転が開始した場合に、電熱ヒーター13d及びコードヒーター60の温度制御を略同時に開始し、デフロスト運転が終了した場合には、電熱ヒーター13d及び電熱ヒーター13dの温度制御を略同時に終了する。
このコードヒーター60は、上述した電熱ヒーター13dと同様に、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転中に、通電されるように図示しない制御回路によって制御されている。
すなわち、制御回路は、空気熱源ヒートポンプ装置30のデフロスト運転が開始した場合に、電熱ヒーター13d及びコードヒーター60の温度制御を略同時に開始し、デフロスト運転が終了した場合には、電熱ヒーター13d及び電熱ヒーター13dの温度制御を略同時に終了する。
よって、図9に示す温風発生器10’によれば、デフロスト運転中、電熱ヒーター13dの熱に加えて、コードヒーター60の熱によってもラジエータ13を加熱するため、特に寒冷地等においても、温水温度の低下を効果的に阻むことができる。ひいては、温風発生器10’から吐出される温風を、より安定した温度に維持し、床2からのふく射熱による快適な暖房効果をいっそう効果的に発揮することができる。
なお、上記温風発生器10’によれば、ケース11内において通水管13c’の上流側と下流側の双方にコードヒーター60を設けて、循環する水を効果的に加熱するようにしたが、他例としては、コードヒーター60を上流側のみ又は下流側のみに設けた態様とすることも可能である。
さらに、他例としては、コードヒーター60を、ケース11外の配管(例えば、図7の流量調整装置50よりも温風発生器10側の配管等)に設けることも可能である。
さらに、他例としては、コードヒーター60を、ケース11外の配管(例えば、図7の流量調整装置50よりも温風発生器10側の配管等)に設けることも可能である。
また、上記温風発生器10’によれば、電熱ヒーター13dとコードヒーター60を略同時に通電するようにしたが、他例としては、これら二種類のヒーター13d,60を、順次に通電したり、それぞれ個別に制御したりすることも可能である。
また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
1:コンクリート層
2:床
3:空気層
10:温風発生器
11:ケース
11a21:吸込口
11a22:吐出口
12:ファン
13:ラジエーター
13a:熱交換フィン
13c:伝熱管
13c’:通水管
13d:電熱ヒーター
14:温度センサ
20:温風ダクト
30:空気熱源ヒートポンプ装置
41:往管
42:還管
43:バイパス管
50:流量調整装置
A:温風床下暖房システム
2:床
3:空気層
10:温風発生器
11:ケース
11a21:吸込口
11a22:吐出口
12:ファン
13:ラジエーター
13a:熱交換フィン
13c:伝熱管
13c’:通水管
13d:電熱ヒーター
14:温度センサ
20:温風ダクト
30:空気熱源ヒートポンプ装置
41:往管
42:還管
43:バイパス管
50:流量調整装置
A:温風床下暖房システム
Claims (6)
- 外部から供給される温水を熱源にして温風を発生する温風発生器において、
吸込口と吐出口を有するケースと、前記ケース内で前記吸込口により吸入される空気を前記吐出口へ送り込むファンと、前記ケース内の空気の流通経路中で前記温水と前記空気の熱交換を行うラジエーターとを備え、
前記ラジエーターは、前記ファンによって送り込まれる空気に接触する多数の熱交換フィンと、これら多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれて前記温水を流通する通水管と、同多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた棒状の電熱ヒーターとを備えることを特徴とする温風発生器。 - 前記多数の熱交換フィンに貫通状に埋め込まれた伝熱管を複数備え、これら複数の伝熱管の一部を前記通水管として用いるとともに、前記伝熱管の他の一部に、前記電熱ヒーターを挿入していることを特徴とする請求項1記載の温風発生器。
- 前記通水管の上流側の配管と下流側の配管とのうち、その一方又は双方には、可撓性を有する長尺状のコードヒーターが巻き付けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の温風発生器。
- 請求項1〜3何れか1項記載の温風発生器を備えた温風床下暖房システムであって、
前記通水管の入口に接続された往管と、前記通水管の出口に接続された還管と、前記還管から回収した水を加熱して前記往管へ供給する空気熱源ヒートポンプ装置とを具備し、前記空気熱源ヒートポンプ装置のデフロスト運転中に、前記電熱ヒーターを通電するようにしたことを特徴とする温風床下暖房システム。 - 前記通水管をバイパスして前記往管から前記還管へ水を流すバイパス管と、このバイパス管に流れる水の流量を調整する流量調整装置と備え、前記空気熱源ヒートポンプ装置のデフロスト運転中に、前記流量調整装置によって、前記バイパス管に流れる水の流量を増加するようにしたことを特徴とする請求項4記載の温風床下暖房システム。
- 温風の流路中に温度センサを備え、前記温度センサの感知温度に応じて、前記電熱ヒーターを制御するようにしたことを特徴とする請求項4又は5記載の温風床下暖房システム。
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JP2018173956A JP2020046105A (ja) | 2018-09-18 | 2018-09-18 | 温風発生器及び温風床下暖房システム |
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