JP6328310B1 - 送風機付輻射式冷暖房装置およびこの装置に搭載されるパネル用送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 輻射パネルに送風することで熱交換効率を向上させるとともに、冷房器として利用する際に発生する結露水が送風の妨げにならないようにすることができる、送風機付輻射式冷暖房装置およびこの装置に搭載されるパネル用送風機を提供する。【解決手段】 輻射パネル２の下方に結露水を受ける水受トレー３が配置されている輻射式冷暖房装置であって、前記輻射パネル２の下方であって前記水受トレー３の上方の位置に前記輻射パネル２に送風するためのパネル用送風機４が配置されているとともに、当該パネル用送風機４の送風口８が前記輻射パネル２の真下から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口されている。【選択図】 図８

Description

本発明は、輻射パネルを暖房器および冷房器として使用する送風機付輻射式冷暖房装置に関するものである。

これまでの輻射パネルは、主に、温水を循環させて暖房器として利用されている。一方、近年、ヒートポンプの高性能化に伴い省エネルギーで冷水を得られるようになったため、前記輻射パネルに冷水を循環させて冷房器として利用する試みが行われている。

例えば、特開２０１６−５７０４０号公報では、冷媒が流通する冷媒管により接続される冷凍サイクルを運転する圧縮機と、前記圧縮機の一端に接続して室内に臨む放熱部を前記冷媒管に取り付けた輻射パネルと、前記圧縮機の他端に接続して室外に配される室外熱交換器と、前記輻射パネルと前記室外熱交換器との間に配される膨張弁とを備える輻射式空気調和機であって、前記輻射パネルが上下に分割され、上側の第１輻射パネルと下側の第２輻射パネルを有するとともに、第１空調運転は、第１輻射パネルまたは第２輻射パネルのいずれか一方のみに冷媒を流通させて行う空調運転とし、第２空調運転は、第１輻射パネルと第２輻射パネルとの両方に冷媒を流通させて行う空調運転としたことを特徴とする輻射式空気調和機が提案されている（特許文献１）。この特許文献１によると、前記輻射式空気調和機によって冷房運転時には、冷気が床面に流れてしまわずに、効率よく冷房を行うことができることが記載されている。

特開２０１６−５７０４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明など、輻射パネルを冷房器として利用する場合、暖房器として使用する場合に比べて熱交換効率が低いという問題と、輻射パネルに結露水が発生するという問題がある。

つまり、輻射パネルを暖房器として利用する場合、前記輻射パネルに循環させる温水の温度は、一般的に５０℃〜６０℃である。これに対し、暖房を行う室内温度は１５℃〜２５℃程度であり、その温度差は３５℃程度ある。このため、輻射パネルにより暖められた空気は、前記温度差により対流を発生させて室内を循環することにより、室内を効率よく暖めることができる。

一方、輻射パネルを冷房器として利用する場合、前記輻射パネルに循環させる冷水の温度は、数℃〜十数℃程度であり、冷房を行う室内温度は２０℃〜３０℃程度を考慮すると、その温度差は十数℃程度と小さい。一般的に、温度差が７℃以上ないと対流が生じ難いとされており、単に冷水を循環させただけでは充分な対流が発生せず、室内全体を冷却することができない。

また、輻射パネルを冷房器として利用する場合、空気中に含まれる水分が温度の低い輻射パネルの表面で凝縮され結露水が発生する。前記輻射パネルの表面で発生した結露水は、下方に落下して床面を濡らしてしまう。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、輻射パネルに送風することで熱交換効率を向上させるとともに、冷房器として利用する際に発生する結露水が送風の妨げにならないようにすることができる、送風機付輻射式冷暖房装置およびこの装置に搭載されるパネル用送風機を提供することを目的としている。

本発明に係る送風機付輻射式冷暖房装置は、輻射パネルの熱交換効率を向上させるとともに、冷房器として利用する際に発生する結露水が送風の妨げにならないようにするという課題を解決するために、輻射パネルの下方に結露水を受ける水受トレーが配置されている輻射式冷暖房装置であって、前記輻射パネルの下方であって前記水受トレーの上方の位置に前記輻射パネルに送風するためのパネル用送風機が配置されているとともに、当該パネル用送風機の送風口が前記輻射パネルの真下から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口されている。

また、本発明の一態様として、パネル用送風機の上面に落ちる結露水を下方の水受トレーに落水させるという課題を解決するために、前記パネル用送風機には、前記送風口を形成した前面または背面とは反対側に天板が設けられており、当該天板は前記送風口側を基端として下り傾斜状に形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、送風口から送風される空気を輻射パネルに直接的に当接させるという課題を解決するために、前記パネル用送風機の前記送風口には、前記輻射パネルから離れている側の上端縁から上方に延出されているとともに前記輻射パネル側に傾斜されてなる風向ガイドが設けられていてもよい。

また、本発明の一態様として、水受トレーで跳ね返りファンケースの底板に溜まる結露水を前記水受トレーに落水させるという課題を解決するために、前記パネル用送風機には、送風ファンを内蔵したファンケースのいずれかの側面に前記ファンケース外の空気を吸入するための吸気口が開口されているとともに当該吸気口に防塵用フィルタが取り付けられており、前記ファンケースの底板における前記吸気口側には、結露水を下方の前記水受トレーに落水させるための落水用切欠が形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、傾斜状に形成された天板から落水させる結露水が吸気口から吸い込まれるのを回避するという課題を解決するために、前記パネル用送風機の傾斜状天板の先端部には、前記吸気口よりも先端側に延出されているとともに、その先端縁を下方に屈曲されてなる庇部が設けられていてもよい。

本発明に係るパネル用送風機は、輻射パネルの熱交換効率を向上させるとともに、冷房器として利用する際に発生する結露水が送風の妨げにならないようにするという課題を解決するために、輻射式冷暖房装置に搭載されるパネル用送風機であって、送風ファンが長尺状のファンケース内に内蔵され、前記ファンケースのいずれかの側面に前記ファンケース外の空気を吸入する吸気口が形成されているとともに、前記ファンケースの前面側または背面側の上部に上方へ送風する送風口が形成されており、前記送風口を形成した前面側または背面側とは反対側に天板が形成されているとともに、当該天板が前記送風口側を基端として下り傾斜状に形成されている。

本発明によれば、輻射パネルに送風することで熱交換効率を向上させるとともに、冷房器として利用する際に発生する結露水が送風の妨げにならないようにすることができる。

本発明に係る送風機付輻射式冷暖房装置の一実施形態を示す正面図である。 本実施形態の送風機付輻射式冷暖房装置を示す右側面図である 本実施形態の送風機付輻射式冷暖房装置を示す平面図である。 本実施形態のパネル用送風機を示す正面図である。 図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 他の実施形態のパネル用送風機を搭載した送風機付輻射式冷暖房装置を示す一部断面拡大図である。 本実施形態のパネル用送風機について送風口を前面側に配置した場合の送風機付輻射式冷暖房装置を示す右側面図である。 本実施形態のパネル用送風機を使用した際の空気の流れおよび結露水の動きを示す模式図である。

以下、本発明に係る送風機付輻射式冷暖房装置およびこの装置に搭載されるパネル用送風機の一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の送風機付輻射式冷暖房装置１は、図１から図３に示すように、内部に循環液を循環させて周囲の空気との熱交換を行う輻射パネル２と、この輻射パネル２の下方に配置される水受トレー３と、前記輻射パネル２の下方であって前記水受トレー３の上方に配置されているパネル用送風機４とを有する。以下、各構成について詳細に説明する。

輻射パネル２は、循環液と周囲の空気との熱交換の媒介となる機器であって、本実施形態では、複数本の放熱フィン２１と、各放熱フィン２１に循環液を供給する供給パイプ２２とを有する。

放熱フィン２１は、内部に循環液を流通させることで周囲に前記循環液の熱を放熱するものであり、本実施形態では、前記循環液を流通可能な管状に形成されているとともに、その外周面は放熱面積を増やすため略板状に形成されている。

供給パイプ２２は、各放熱フィン２１に循環液を供給するものであって、本実施形態では、金属製の管材からなり、図１に示すように、平行に並べられた各放熱フィン２１の上部および下部をそれぞれ連結している。また、前記供給パイプ２２は、図示しないが、循環液を冷却または加熱して循環させることができるヒートポンプや灯油ボイラー等の暖冷房機器に接続されている。

なお、輻射パネル２は、特に限定されるものではなく、市販の輻射パネルから適宜選択してよい。例えば、放熱フィン２１は、板状に形成されているものに限定されるものではなく、例えば、円管状に形成されていてもよい。

水受トレー３は、輻射パネル２周辺の気温よりも低い温度の循環液を循環させた場合に前記輻射パネル２の表面で発生する結露水を受けるためのトレーであり、前記輻射パネル２の下方に配置されている。本実施形態における水受トレー３は、底面の略中央位置に排水用の排水口３１が設けられている。また、前記底面は、結露水が前記排水口３１側に流れ落ちやすくするため、前記排水口３１に向けて下りの傾斜面を有する漏斗状に形成されている。

なお、水受トレー３は、「ドレンパン」と呼ばれることもあるが、本発明では、水受トレー３の概念に含まれるものとして説明する。

パネル用送風機４は、輻射パネル２に対して下方から送風することにより、前記輻射パネル２における熱交換効率を向上させるためのものである。本実施形態のパネル用送風機４は、図４および図５に示すように、主に、風力を発生させる送風ファン５と、この送風ファン５を内蔵するファンケース６とから構成されている。

送風ファン５は、主に、回転翼５１と、この回転翼５１を回転させる回転モーター（図示しない）とを有する。回転翼５１は、長尺状のファンケース６内に内蔵可能な円柱状に形成されており、その周囲に螺旋状に形成された複数枚の羽根５２が設けられている。長尺状の回転翼５１としては、例えば、エアコンの送風に用いられる回転翼を用いることができる。

回転モーターは、その回転軸に前記回転翼５１の軸を連結しているとともに、図４に示すように、電源のオン・オフスイッチ５３と、前記回転翼５１の回転数を変更し送風の強弱を切り換える強・弱スイッチ５４とを備えている。

なお、送風ファン５は、長尺状のものに限定されるものではなく、図６に示すように、例えば、ドライヤーなどで用いられるファンやプロペラ式のファンなどから適宜選択してもよい。

ファンケース６は、前記送風ファン５を内蔵するものであり、本実施形態では、前面、背面および左右面に設けられた側板６１と、各側板６１の上部側を覆う天板６２と、各側板６１の下部側を覆う底板６３とによって長尺状の略箱状に形成されている。また、前記ファンケース６には、送風ファン５への吸気を行う吸気口７と、輻射パネル２への送風を行う送風口８とが開口している。

吸気口７は、前面、背面および左右面のいずれかの側面に設けられた側板６１に形成されており、本実施形態では、図１、図４よび図５に示すように、前面側の側板６１ａに横長矩形状に開口されている。この吸気口７には、内部に塵などが進入するのを防止するための防塵用フィルタ７１が取り付けられている。なお、吸気口７は、いずれかの側面に開口されているものに限定されるものではなく、底板６３に開口されていてもよい。

また、防塵用フィルタ７１に水受トレー３で跳ね返った結露水がかかり、底板６３上に溜まることがある。そこで、吸気口７が側面に設けられている場合、前記底板６３には、図４に示すように、前記吸気口７側に結露水を下方の前記水受トレー３に落水させるための落水用切欠６４が形成されている。本実施形態における底板６３は、図５に示すように、前記防塵用フィルタ７１を保持するため吸気口７側の先端が上向きに屈曲されており、落水用切欠６４はその屈曲部分に相当する高さ分を略矩形状に切り欠くことにより形成されている。

送風口８は、送風ファン５によって発生させた風を輻射パネル２に送風するためのものであり、ファンケース６の前面側または背面側の上部に開口されている。本実施形態では、前記送風口８が、図２、図３および図５に示すように、背面側で開口されており前記輻射パネル２の背面側から送風するようになっている。

また、送風口８は、後述するように、輻射パネル２から落下した結露水の進入を防止するため、前記輻射パネル２の真下の位置から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口されており、真上には前記輻射パネル２が配置されない。このため、送風された空気は前記輻射パネル２に対して真下から当たるのではなく、前後いずれかにずれた位置から当たる。そこで、本実施形態では、送風口８から吹き出された送風を前記輻射パネル２側に案内するための風向ガイド８１が設けられている。本実施形態では、図５に示すように、前記風向ガイド８１が背面側の上縁から上方に延出され、その先端縁が前記輻射パネル２側に傾斜されている。

さらに、図５に示すように、天板６２は、送風口８が形成されている背面とは反対側に設けられており、輻射パネル２から落下した結露水を水受トレー３に落水させる構造とするために、前記送風口８側を基端として下り傾斜状に形成されている。

また、傾斜状天板６２の先端部には、前記天板６２から落下する結露水が吸気口７からファンケース６内に吸い込まれるのを回避するために、前記吸気口７よりも先端側に延出されているとともに、その先端縁を下方に屈曲されてなる庇部６５が設けられている。

以上のパネル用送風機４は、送風口８からファンケース６内に結露水が入り込まないように、送風口８が輻射パネル２の真下から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口される位置に搭載されている。本実施形態のパネル用送風機４は、図２および図３に示すように、送風口８が輻射パネル２の真下から背面側にずれた位置で開口するように配置されている。このように送風口８を背面側に配置することで、後述するように熱効率の向上や騒音の抑制を図るとともに、突出させる構造が壁のある背面側に配置されるため、ユーザから見られる前面側のデザインをすっきりした印象にすることができる。

なお、前述した送風口８を前面側にずれた位置に開口する場合には、図７に示すような配置構成となる。この場合、風向ガイド８１は前面側の上縁を上方に延出して後方の輻射パネル２側に傾斜される構成となる。また、天板６２は、背面側へ下降傾斜される構成となる。

次に、本実施形態の送風機付輻射式冷暖房装置１およびこの装置に搭載されるパネル用送風機４における各構成の作用について説明する。

輻射パネル２内に冷却または加熱された循環液を循環させる。循環液の熱は輻射パネル２を介して輻射熱を周囲に発する。また、輻射パネル２の表面では、触れた空気との間で熱交換が行われ、空気を冷却または加熱する。

また、送風ファン５を駆動させることにより図８に示すように、吸気口７からファンケース６外の空気を吸気し、吸気口７に設けられた防塵用フィルタ７１で塵などを除去した空気を回転翼５１の回転によって送風口８から送風する。この際、風向ガイド８１が、送風口８上方に送風される空気を前記輻射パネル２側へと案内する。これにより、送風口８が前記輻射パネル２の真下からずれた位置に配置されていても、前記輻射パネル２の方向に風を送ることができる。

強制的に送風された空気は輻射パネル２との熱交換を積極的に行って熱交換効率を高めるようになっている。特に、本実施形態では、パネル用送風機４からの送風によって単位時間当たりに接する空気量が増え、冷暖房時における熱交換効率が高くなる。また、冷房器として利用する場合は、輻射パネル２で冷却された空気の比重が重くなり、床面を這うように広がるコールドドラフトと呼ばれる現象が生じやすいが、下方から送風することで前記コールドドラフトの発生を抑制することもできる。

さらに、本実施形態では、送風口８を輻射パネル２の背面側に配置しているため、背面側から前面側に送風されることにより、冷却または加熱された空気が室内空間側へと供給されるため、効率よく室内空間の冷暖房を行うことができる。また、送風口８から送風される際に発生する風きり音などの騒音が、前面側の輻射パネル２で遮られるため、室内の快適性を保つことができる。

また、冷房器として利用する場合、空気中に含まれる水分が前記空気より温度の低い輻射パネル２の表面で凝縮され結露水が発生する。前記輻射パネル２の表面で発生した結露水は、図８に示すように、重力によって放熱フィン２１や供給パイプ２２を伝って下方に落下する。

パネル用送風機４は、輻射パネル２の下方に配置されているため、結露水がかかるが、送風口８が輻射パネル２の真下から背面側にずれた位置で開口されているため、落下してきた前記結露水がファンケース６内に浸水しない。

また、結露水は、主に、送風口８を形成した背面と反対側の前面側に設けられた天板６２に落下し、この天板６２の下り傾斜に沿って下方に流れ、水受トレー３に落水する。よって、天板６２に落下した結露水が送風口８へ流れ落ちることもない。

また、傾斜状に形成した天板６２の先端部の庇部６５が、吸気口７に覆い被さるように設けられているため、落下開始位置との距離が保たれる。よって、水受トレー３に落水する結露水が吸気口７から吸い込まれる空気の吸引力によって前記吸気口７からファンケース６内に浸水してしまうこともない。

さらに、水受トレー３に落下した結露水は、一部が水受トレー３に跳ね返って上方に飛び散り防塵用フィルタ７１にかかることがある。防塵用フィルタ７１にかかった結露水は、底板６３に流れ落ちる。しかし、落水用切欠６４が、底板６３に流れ落ちた結露水を水受トレー３に落下させるため、結露水が底板６３に溜まらない。よって、結露水が底板６３から吸気口７に入り込むこともない。

水受トレー３に落下した結露水は、漏斗状に形成された傾斜面に沿って排水口３１に流れ落ちて排水される。よって、結露水が床面を濡らすことがない。

以上のような本実施形態の送風機付輻射式冷暖房装置１およびこの装置に搭載されるパネル用送風機４によれば、以下の効果を得ることができる。
１．輻射パネル２に対して強制的に風を当てることにより、熱交換効率を向上させることができる。
２．輻射パネル２に対して下方から送風するため、冷房器として利用する場合に発生するコールドドラフトを抑制することができる。
３．パネル用送風機４の送風口８を輻射パネル２の真下からずれた位置で開口させているため、輻射パネル２で発生した結露水が送風口８から浸水することを防ぎ、送風ファン５の回転翼５１や回転モーターなどの故障を防ぐことができる。
４．天板６２が送風口８側を基端として下り傾斜状に形成されているため、前記天板６２に落下した結露水が送風口８側に流れることがなく、傾斜に沿って水受トレー３に落水させることができる。
５．風向ガイド８１によって、送風口８が輻射パネル２の真下からずれた位置に配置されていても輻射パネル２の方向に送風することができる。
６．落水用切欠６４によって、水受トレー３で跳ね返って防塵用フィルタ７１にかかった結露水を水受トレー３に落下させることができる。
７．庇部６５が傾斜状天板６２の先端部が吸気口７よりも先端側に形成されているため、前記天板６２から流れ落ちる結露水が前記吸気口７から吸い込まれるのを回避することができる。

なお、本発明に係る送風機付輻射式冷暖房装置およびこの装置に搭載されるパネル用送風機は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、風向ガイド８１は、ファンケース６と一体的に形成されているが、これを別体として形成して送風口８に取り付けるようにしてもよい。

１ 送風機付輻射式冷暖房装置
２ 輻射パネル
３ 水受トレー
４ パネル用送風機
５ 送風ファン
６ ファンケース
７ 吸気口
８ 送風口
２１ 放熱フィン
２２ 供給パイプ
３１ 排水口
５１ 回転翼
５２ 羽根
５３ オン・オフスイッチ
５４ 強・弱スイッチ
６１ 側板
６１ａ 前面側の側板
６２ 天板
６３ 底板
６４ 落水用切欠
６５ 庇部
７１ 防塵用フィルタ
８１ 風向ガイド

Claims (6)

1. 輻射パネルの下方に結露水を受ける水受トレーが配置されている輻射式冷暖房装置であって、
   前記輻射パネルの下方であって前記水受トレーの上方の位置に前記輻射パネルに送風するためのパネル用送風機が配置されているとともに、当該パネル用送風機の送風口が前記輻射パネルの真下から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口されている、送風機付輻射式冷暖房装置。
2. 前記パネル用送風機には、前記送風口を形成した前面または背面とは反対側に天板が設けられており、当該天板は前記送風口側を基端として下り傾斜状に形成されている、請求項１に記載の送風機付輻射式冷暖房装置。
3. 前記パネル用送風機の前記送風口には、前記輻射パネルから離れている側の上端縁から上方に延出されているとともに前記輻射パネル側に傾斜されてなる風向ガイドが設けられている、請求項１または請求項２に記載の送風機付輻射式冷暖房装置。
4. 前記パネル用送風機には、送風ファンを内蔵したファンケースのいずれかの側面に前記ファンケース外の空気を吸入するための吸気口が開口されているとともに当該吸気口に防塵用フィルタが取り付けられており、前記ファンケースの底板における前記吸気口側には、結露水を下方の前記水受トレーに落水させるための落水用切欠が形成されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の送風機付輻射式冷暖房装置。
5. 前記パネル用送風機には、送風ファンを内蔵したファンケースの前面または背面の側板に前記ファンケース外の空気を吸入するための吸気口が開口されているとともに、
   前記パネル用送風機の傾斜状天板の先端部には、前記吸気口よりも先端側に延出されているとともに、その先端縁を下方に屈曲されてなる庇部が設けられている、請求項２から請求項４のいずれかに記載の送風機付輻射式冷暖房装置。
6. 輻射式冷暖房装置における輻射パネルの下方の位置に搭載されるパネル用送風機であって、
   送風ファンが長尺状のファンケース内に内蔵され、前記ファンケースのいずれかの側面に前記ファンケース外の空気を吸入する吸気口が形成されているとともに、前記ファンケースの前面側または背面側の上部に上方へ送風する送風口が形成されており、前記送風口を形成した前面側または背面側とは反対側に天板が形成されているとともに、当該天板が前記送風口側を基端として下り傾斜状に形成されており、前記送風口が前記輻射パネルの真下から前面側または背面側のいずれかの方向にずれた位置において上方に向けて開口されるように配置される、前記パネル用送風機。

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