JPH04263749A - 輻射冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輻射を利用した冷暖房
する輻射冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、よりマイルドで快適な冷暖房がで
きる輻射冷暖房装置が求められている。

【０００３】従来、この種の輻射冷暖房装置は、輻射冷
房は天井面に配管パイプを付設し、その内部に冷水を流
通させるもの、または冷媒配管を付設し冷凍サイクルの
蒸発器として作用させることにより、室内での冷気の自
然降下によりドラフト感のない冷房を実現していた。ま
た輻射暖房は、床面に温水を流通させるもの、または冷
媒配管を付設し、冷凍サイクルの凝縮器として動作させ
ることによりドラフト感のない暖房を実現していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の輻射
冷暖房装置では、天井面での冷水や冷媒の流通は室内空
気の顕熱のみを除去させるものであり、潜熱まで奪って
しまうと天井面に結露してしまうため、特に冷房時にお
いて室内空気の潜熱を除去する別の冷房装置を必要とし
、装置として複雑で大がかりとなるという問題を有して
いた。また、冷媒を用いたものでは、天井面を均一な温
度にするために複数の並列回路にすると、蒸発器入口で
の二相冷媒の分流が困難となり、均一な温度分布が得ら
れていないのが現状であった。さらに、輻射冷房と輻射
暖房を有機的に結合し、一つの簡単な熱源機で実現して
いるものはなく、これらの問題点が普及の妨げとなって
いた。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、冷媒
を用いた輻射冷房装置と潜熱を除去するための強制通風
冷房装置を有機的に結合し、合わせて輻射暖房と強制通
風暖房運転による快適な暖房をも可能とすることを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、絞り
装置、並列または直列に配置した第１室内熱交換器、冷
媒対冷媒熱交換器などを順に接続して第１冷凍サイクル
を構成し、冷媒ポンプ、前記冷媒対冷媒熱交換器、第２
室内熱交換器などを順に接続して第２冷凍サイクルを構
成し、前記第１冷凍サイクル内を循環する冷媒と第２冷
凍サイクルを循環する冷媒を前記冷媒対冷媒熱交換器で
間接的に熱交換可能にしたことを課題解決手段としてい
る。

【０００７】

【作用】本発明は上記した課題解決手段により、冷房運
転時には第１冷凍サイクルの第１室内熱交換器および冷
媒対冷媒熱交換器がともに蒸発器として作用し、第２冷
凍サイクルでは、冷媒ポンプで送られた液冷媒が第２室
内熱交換器で蒸発して冷房に寄与し、さらに冷媒対冷媒
熱交換器で第１冷凍サイクルの冷媒と間接的に熱交換し
液化凝縮する。ここにおいて、第２冷凍サイクルでの蒸
発、凝縮温度はほぼ同じとなり、冷媒対冷媒熱交換器に
おいて間接的に熱交換されることにより、第２室内熱交
換器の方が第１室内熱交換器よりも自動的に蒸発温度が
高くなる。これにより、第１室内熱交換器により室内空
気の潜熱を除去しながら、第２室内熱交換器により室内
空気の顕熱を除去して、マイルドな冷房を実現すること
ができ、たとえば第２室内熱交換器を天井面に付設した
配管パイプで構成すると、天井面に結露水の生じる危険
を防止できる。

【０００８】また、暖房運転時には第１冷凍サイクルの
第１室内熱交換器および冷媒対冷媒熱交換器がともに凝
縮器として作用し、第２冷凍サイクルでは、液冷媒が冷
媒対冷媒熱交換器で第１冷凍サイクルの冷媒と間接的に
熱交換し、蒸発気化して第２室内熱交換器に送られ、そ
こで放熱して暖房に寄与する。ここでは、第１室内熱交
換器に付設したファンの強制通風のあり・なし、冷媒ポ
ンプの運転のあり・なしによって、輻射暖房と強制通風
暖房の併用運転またはそれぞれの単独運転を選択でき、
より快適な暖房を実現できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１０】図に示すように、圧縮機１、第１四方弁２
、室外熱交換器３、膨張弁（絞り装置）４、室内熱交換
器（第１室内熱交換器）５および冷媒対冷媒熱交換器６
を順に接続して第１冷凍サイクルを構成している。冷媒
ポンプ７は第２四方弁８を介して冷媒対冷媒交換器６を
接続し、第２室内熱交換器を構成する輻射冷房用熱交換
器９と輻射暖房用熱交換器１０を逆止弁１１，１２を図
示の方向に配置し、並列回路をなすように接続して第２
冷凍サイクルを構成している。冷媒対冷媒熱交換器６は
第１冷凍サイクルの冷媒と第２冷凍サイクルの冷媒が間
接的に熱交換するようにしている。また、第１四方弁２
と第２四方弁８は冷房時には図示実線の回路をとり、暖
房時には図示破線の回路をとるように両方が連動して同
時に動作するようにしている。第１冷凍サイクルには、
冷暖房用として一般的に用いられているフレオンガスの
Ｒ２２などが封入されており、第２冷凍サイクルにはそ
れより高沸点な冷媒（たとえばＲ１３４ａなど）が封入
されている。

【００１１】上記構成において動作を説明すると、まず
、冷房運転時には、第１冷凍サイクルで第１四方弁２を
図示実線の回路にとると、室外熱交換器３が凝縮器、室
内熱交換器５および冷媒対冷媒熱交換器６が蒸発器とし
て動作する。圧縮機１より吐出された高温高圧の冷媒が
室外熱交換器３で外気と熱交換して凝縮液化し、膨張弁
４で低圧まで絞られて室内熱交換器５に流入する。ここ
で室内の空気より熱を奪って一部の冷媒が蒸発し、未蒸
発冷媒とともに冷媒対冷媒熱交換器６に流入し、ここで
第２冷凍サイクルの冷媒ガスと間接的に熱交換して吸熱
、気化し、再び第１四方弁２を通って圧縮機１に吸入さ
れる。ここにおいては室内熱交換器５と冷媒対冷媒熱交
換器６の蒸発温度はほぼ同じとなる。

【００１２】一方、第２冷凍サイクルでは、第２四方弁
８を第１四方弁２と連動して図示実線の回路にとると、
冷媒ポンプ７で送られた液冷媒が輻射冷房用熱交換器９
に流れ、ここで蒸発して室内の冷房に寄与し、逆止弁１
１を通って冷媒対冷媒熱交換器６に流入する。ここで第
１冷凍サイクルの冷媒と間接的に熱交換し、放熱、液化
して、再び第２四方弁８を通って冷媒ポンプ７へ戻る。 ここにおいては絞り機構がないため、輻射冷房用熱交換
器９での蒸発温度および冷媒対冷媒熱交換器６での凝縮
温度はほぼ同じとなっている。また、冷媒対冷媒熱交換
器６においては、間接的に熱交換されることにより、自
動的に第２冷凍サイクルの凝縮温度と第１冷凍サイクル
の蒸発温度とに差ができるため、輻射冷房用熱交換器９
の方が室内熱交換器５よりも蒸発温度が高くなる。これ
により、室内熱交換器５において室内空気の潜熱（水分
）を除去しながら、輻射冷房用熱交換器９において室内
空気の顕熱を除去して、マイルドな冷房を実現すること
ができ、たとえば輻射冷房用熱交換器９を付設した天井
面に結露水の生じる危険を防止できる。さらに、輻射冷
房用熱交換器９のパネル面温度をより均一にするために
、複数の並列回路で構成した場合にも、輻射冷房用熱交
換器９の入口では冷媒がほぼ液体の状態となっているた
め分流が容易にでき、パネル面温度を均一にすることが
できる。

【００１３】つぎに、暖房運転時には、第１冷凍サイク
ルで第１四方弁２を図示破線の回路にとると、圧縮機１
より吐出された高温高圧の冷媒が冷媒対冷媒熱交換器６
に流入し、ここで第２冷凍サイクルの冷媒と間接的に熱
交換して一部の冷媒が凝縮し、さらに室内熱交換器５へ
と流入し、ここで完全に凝縮する。さらに膨張弁４で低
圧まで絞られて室外熱交換器３に流入し、外気より熱を
奪って蒸発して再び第１四方弁２を通って圧縮機１に吸
入される。一方、第２冷凍サイクルでは、第２四方弁８
を図示破線の回路にとると、冷媒ポンプ７で送られた液
冷媒が冷媒対冷媒熱交換器６に流入し、ここで第１冷凍
サイクルの冷媒より吸熱して気化し、輻射暖房用熱交換
器１０に流入する。ここで室内の暖房に寄与して凝縮液
化し、逆止弁１２、第２四方弁８を通って再び冷媒ポン
プ７へ戻る。

【００１４】ここでは、室内熱交換器５に付設したファ
ン（図示せず）の強制通風のあり・なしによって強制通
風暖房運転のあり・なしを切り換えることができ、また
冷媒ポンプ７の運転のあり・なしによって輻射暖房のあ
り・なしを切り換えることができ、併用運転または単独
運転を選択でき、より快適な暖房が実現できる。

【００１５】なお、第１四方弁２と第２四方弁８を連動
して切り換えるようにしたので、動作のための電気回路
（図示せず）やアクチュエータ（図示せず）を簡易に構
成することができる。また、第２冷凍サイクルの冷媒を
第１冷凍サイクルよりも高沸点な冷媒にすることにより
配管内圧力を低減でき、輻射冷房用熱交換器９や輻射暖
房用熱交換器１０のパネルおよび冷媒ポンプ７の設計を
容易にすることができる。また、本実施例では室内熱交
換器５と冷媒対冷媒熱交換器６を直列に接続する構成と
したが、これらを並列に配置してもよい。また、輻射冷
房用熱交換器９は天井面に付設された配管パイプにより
構成されるものとして説明したが、これにこだわるもの
でなく、たとえば天井裏チャンバー内に配置された空気
熱交換器により構成し、熱伝導により天井面を冷却して
もよい。また、室内熱交換器３で適宜外気を導入して換
気を行なわせたりする構成にしてもよく、これらは本発
明に含まれるものである。

【００１６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、絞り装
置、並列または直列に配置した第１室内熱交換器、冷媒
対冷媒熱交換器などを順に接続して第１冷凍サイクルを
構成し、冷媒ポンプ、前記冷媒対冷媒熱交換器、第２室
内熱交換器などを順に接続して第２冷凍サイクルを構成
し、前記第１冷凍サイクル内を循環する冷媒と第２冷凍
サイクルを循環する冷媒を前記冷媒対冷媒熱交換器で間
接的に熱交換可能にしたから、冷房運転時には、冷媒対
冷媒熱交換器において間接的に熱交換されることにより
、第２室内熱交換器、すなわち輻射冷房用熱交換器の方
が第１室内熱交換器よりも蒸発温度が高くなり、第１室
内熱交換器により室内空気の潜熱を除去しながら輻射冷
房用熱交換器により室内空気の顕熱を除去して、マイル
ドな冷房を実現することができ、たとえば輻射冷房用熱
交換器を天井面に付設した配管パイプで構成するときに
は、天井面に結露水の生じる危険を防止できる。また、
輻射冷房用熱交換器を複数の並列回路で構成した場合に
も、ほぼ液体の状態で分流できるので、容易にパネル面
温度を均一にすることができる。また、暖房運転時には
、第１室内熱交換器に付設したファンの強制通風のあり
・なし、冷媒ポンプの運転のあり・なしによって輻射暖
房と強制通風暖房の併用運転またはそれぞれの単独運転
を選択でき、より快適な暖房が実現できる。

【００１７】さらに、第１四方弁と第２四方弁を連動し
て切り換えるようにすることにより、簡易な構成で冷暖
房の切り換え動作を行うことができる。また、第２冷凍
サイクルの冷媒を高沸点な冷媒にすることにより、配管
内圧力を低減でき、第２室内熱交換器のパネルおよび冷
媒ポンプ７の設計を容易にすることができるなど実用上
多大な効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の輻射冷暖房装置の構成図

【符号の説明】

１　　圧縮機 ２　　第１四方弁 ３　　室外熱交換器 ４　　膨張弁（絞り装置） ５　　室内熱交換器（第１室内熱交換器）６　　冷媒対
冷媒熱交換器 ７　　冷媒ポンプ ８　　第２四方弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、
   絞り装置、並列または直列に配置した第１室内熱交換器
   、冷媒対冷媒熱交換器などを順に接続して第１冷凍サイ
   クルを構成し、冷媒ポンプ、前記冷媒対冷媒熱交換器、
   第２室内熱交換器などを順に接続して第２冷凍サイクル
   を構成し、前記第１冷凍サイクル内を循環する冷媒と第
   ２冷凍サイクルを循環する冷媒を前記冷媒対冷媒熱交換
   器で間接的に熱交換可能にしてなる輻射冷暖房装置。
2. 【請求項２】　　第２室内熱交換器は蒸発器として作用
   する輻射冷房用熱交換器としてなる請求項１記載の輻射
   冷暖房装置。
3. 【請求項３】　　第２室内熱交換器は凝縮器として作用
   する輻射暖房用熱交換器としてなる請求項１記載の輻射
   冷暖房装置。
4. 【請求項４】　　冷媒ポンプの出口に第２四方弁を設け
   、第２室内熱交換器を並列に配置した輻射冷房用熱交換
   器および輻射暖房用熱交換器で構成し、前記輻射冷房用
   熱交換器と前記輻射暖房用熱交換器の出口にそれぞれ逆
   止弁を設けてなる請求項１記載の輻射冷暖房装置。
5. 【請求項５】　　第１四方弁と第２四方弁は冷暖切り換
   え時に同時に連動して動作するようにしてなる請求項４
   記載の輻射冷暖房装置。
6. 【請求項６】　　第２冷凍サイクルを循環する冷媒は第
   １冷凍サイクルを循環する冷媒よりも高沸点な冷媒とし
   てなる請求項１記載の輻射冷暖房装置。