JPH049530A - 天井取付型冷房装置 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、天井取付型冷房装置、特に冷気の自然降下を
利用した天井取付型冷房装置に関するものである。

【従来の技術】

従来、冷房装置としては、■室内に配置した蒸発器と室
外に配置した凝縮器との間で冷凍サイクルを構成するも
の、■外部で作った冷水を室内の熱交換器に供給して室
内空気との間で熱交換を行なうもの、■外部で冷却した
空気をエアダクトを用いて室内に導入するもの等、多種
多様のものが実用化されている。 これらの冷房装置は、いずれも室内の一定箇所から冷気
を集中的に吹き出す点において共通するものであり、送
風ファンによる騒音が発生する−と、比較的高速の冷気
流が直接人体に当るために不快感が生ずること１部屋の
面積が大きい場合には温度むらが生じ易いこと等、数多
くの問題がある。 もっとも、この種の問題を解消するため７熱輻射用のパ
ネルを天井に配置して室温に近い冷温水を通すことによ
り、同パネルからの輻射熱を利用して冷暖房を行なう方
法が提案されている（平成元年１０月５日付日本工業新
聞参照）、し５かしながら、暖房の場合はともかく冷房
の場合は、冷熱輻射による冷房効果をそれほど期待する
ことが出来ない。

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、前記した各種の従来型冷房装置の諸問
題を解消し、運転効率の良い静かで快適な冷房装置を比
較的安価に提供することにある。

【課題を解決するための手段） 本発明の冷房装置においては、天井下面の比較的大面積
部分に熱交換器を設置し、比重差による冷気の自然降下
を利用して冷房を行なう。このため、熱交換器に対する
冷却媒体は、熱交換器の表面温度が結露発生温度（概ね
］−５℃）以下にならないように、その供給温度を制御
する必要がある。 冷気の自然降下を利用する冷房装置の場合は、熱交換器
の下に水滴受けを配置することが出来ないため、結露が
発生すると、水滴が室内に直接落下してしまうからであ
る。 熱交換器は、単なる金属管にフィンを固定した通常型の
ものを使用しても良いが、冷気の自然降下を利用する本
発明の場合は、ビートパイプ式熱交換器を使用すること
がより望ましい。ヒートパイプ式熱交換器は、作動液の
相変化による熱輸送を利用するものであるから、熱交換
効率が極めて良好であり、本発明の目的に良く合致する
熱交換器である。しかも、ヒートパイプ式熱交換器は。 通常の熱交換器のように熱交換器内部での長尺の冷却媒
体流路を必要としないため、冷却媒体の配管構成が簡単
となるほか、流路抵抗による圧力損失を少なくすること
が出来る。 室内の除湿は、室内又は室外にエアダクトを配設し、そ
の内部に除湿用熱交換器を設置することによって行なう
。もっとも、そのままでは、室内空気がエアダクト内に
流入しないから、専用の送風ファンを用いて室内の空気
をエアダクト内に送り込んでやる必要がある。しかし、
除湿に必要とする空気の循環量は、冷房（室内空気の冷
却）に必要とする空気の循環量に比較して遥かに少ない
のが普通であるから、送風ファンの動作に伴って発生す
る騒音は極く僅かである。 室内に対するエアダクトの開口位置は、特に限定されな
いが、空気の循環効率を考慮し、天井付近にエアダクト
の上端を開口させ、床面付近にエアダクトの下端を開口
させるのが最も望ましい。 また、室内空気は、床面からエアダクト内に送り込み天
井から吐出させるのが普通であるが、室内の条件によっ
ては、天井からエアダクト内に送り込み床面から吐出さ
せても構わない。 冷房用熱交換器及び除湿用熱交換器に対する冷熱の供給
は、外部で作った例えば冷水を循環させることによって
行なうことが出来る。夫々の熱交換器を冷凍サイクルの
蒸発器として兼用し、膨張弁を出た低温の冷媒を循環さ
せることによって冷熱を供することも可能である。冷却
媒体（冷水又は冷媒等）の供給源は、冷房用熱交換器と
除湿用熱交換器とで別々に用意しても構わないが、一つ
の供給源を共用することも可能である。 【作用ｌ 天井直下の冷房用熱交換器は天井付近の暖かい空気を冷
却し、冷却された空気は比重差によって自然降下して室
内全体を冷房する。 もっとも、熱交換器の表面温度は、前述の理由によって
結露発生温度以上に維持する必要があるため、熱交換器
それ自体の冷却効率は、同温度を結露発生温度以下に設
定した場合に比較して多少悪くなる。しかし１通常の家
屋条件や気象条件のもとでは、最悪の場合でも天井の全
域にわたって熱交換器を設置することにより、室内空気
を快適温度まで充分に冷却することが可能である。寧ろ
。 冷気降下の集中化を避けた快適な冷房効果を得るために
は、熱交換器の設置面積を出来るだけ大きくする方がよ
り望ましい。 冷房用熱交換器そのものは除湿機能を持たないが、室内
の湿度は、室内又は室外のエアダクト内に設置した除湿
用熱交換器によって効率良く除去することが出来る。 【実施例】 以下、ヒートパイプ式熱交換器を採用した実施例を引用
して本発明を更に詳細に説明する。第１図及び第２図に
おいて、２は、天井１の下面に若干の間隔を明けて設置
された冷房用熱交換器である。同熱交換器は、天井１の
下面に沿って平行に配設された複数のヒートパイプ１２
と、それらの相互間を橋絡するように取付けられた多数
のフィン１３とから構成されており、かつ、個々のヒー
トパイプ１２の一端（Ｍ締部）には、冷熱を取り込むた
めの二重管式熱交換ヘット１４が取り付けられている。 ５は、天井１の片隅に水平方向に配置されたエアダクト
であり、その一端は、部屋の片隅に垂直方向に配置され
た別のエアダクト５′　と連結されている。両エアダク
ト５，５′の内部には、ヒートパイプ１２の熱交換ヘッ
ド１４を通って冷水を循環させるための一組の配管３，
３′が配設されている。４は、水平ダクト５の長手方向
に沿って設けられた複数の空気吐出０．６は、垂直ダク
ト５′の下端に設けられた吸気用電動ファン、７は、垂
直ダクト５′の内部に配管３，３′と共に配設された除
湿用熱交換器である。 本実施例では、水冷装置（図示せず）によって一定の温
度（例えば約７℃）に冷却された冷水を冷熱源として使
用する。冷水は、給水管１１を経由して導入され、先ず
、垂直ダクト５′内の除湿用熱交換器７を通過した後、
三方弁１０．送水ポンプ９及び往路配管３を経由して複
数のヒートパイプ１２の個々の熱交換ヘッド１４に順次
供給される。最後の熱交換ヘッド１４を通過した冷水は
、復路配管３′及び排水管１１′　を経由して水冷装置
に還流す杭 冷熱は、熱交換ヘッド１４を介してヒートパイプ１２の
一端（凝縮部）に取り込まれた後、多数のフィン１３に
分配輸送され、同フィンを所定の温度まで冷却する。こ
の結果、天井付近の暖かい空気は、低温のフィン１３に
接触して冷却され、比重差によって緩やかに自然降下し
、フィン１３による直接的な冷熱輻射と相俟って室内を
効率良く冷却する。 従って、冷房用熱交換器の設置面積が充分に大きい場合
は、室内空気の強制循環を行なわなくても室内の全体を
均等に冷房することが出来る。冷気の自然降下を利用し
ているので、気流による不快感を人体に与えることもな
い。なお、冷気の自然降下による冷房効果が不充分であ
る場合は、例えば天井扇を用いて室内空気を緩やかに循
環させると、冷房効果が一層向上する。 ヒートパイプ１２から熱を吸収して高温になった還流水
は、その一部が三方弁１０に戻され、水冷装置から導入
された低温の供給水と混合される。三方弁１０は、詳細
図示せざるも、送水ポンプ９′の出口側の水温によって
制御されるような構造となっており、ヒートパイプ１２
のフィン１３の表面温度が常に概ね１５℃以上となるよ
うに還流水の混合量を調整する。従って、室内空気中の
水分が冷房用熱交換器２の表面に結露する現象を有効に
防止することが出来る。 室内空気の除湿は、垂直ダクト５″内に配設した除湿用
熱交換器７を利用して行なう。即ち、室内床面付近の空
気を電動ファン６を用いて垂直ダクト５′内に送り込み
、同ダクト内に配設した除湿用熱交換器７を通過させる
。除湿用熱交換器７には、水冷装置からの冷水が低温の
まま供給さ九ているので、同交換器を通過する空気は、
効率良く冷却・除湿された後、垂直ダクト５′を上昇し
て水平ダクト５内に流入し、同ダクトの全長にわたって
設けられた複数の空気吐出口４から室内に緩やかに吐出
される。この結果、室内の湿度は、冷房用熱交換器２が
除湿機能を持っていないにも拘らず、所望の適正値に維
持される。除湿の際に発生した結露水は、垂直ダクト５
′の下部に設けられたドレイン排出ポート８を介して室
外へ排出される。 垂直ダクト５′内に除湿用熱交換器７を配設する代りに
、室内に通常のファンコイル型除湿器を配備して除湿を
行なうことも可能である。但し、この場合は、除湿され
た空気が一定箇所から集中して吹き出すことになり、場
合によっては快適感を損なうことがある。 ［発明の効果１ 本発明による技術的効果を列挙すると次の通りである。 ■　大量の空気の強制循環をしないので、ｌｉ音レベル
が極めて低い状態で冷房装置の運転を行なうことが出来
る。 ■　大面積の冷房用熱交換器を利用した冷房を行なうこ
とが出来るので、室内の温度むらを解消させることが可
能となる。 ■　天井に冷房用熱交換器を設置したので、床面を有効
に利用することが出来る。 ■　ヒートパイプ式の熱交換器を使用した場合は、冷却
媒体（冷水又は冷媒）の流路抵抗を小さくすることが出
来るので、冷却媒体圧送のためのポンプ動力が減少し、
省エネルギー効果を期待することが出来る。また、熱交
換器内での冷却媒体配管が実質的に不要となるので、配
管構成が簡単になり、配管のプレハブ加工をすることが
可能となる。 ■　垂直ダクトに除湿用熱交換器を配設した場合は、収
納スペース及び美観の点で有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に係る冷房装置の一実施例
を示す室内の概略斜視図及び部分断面図である。 く符号の説明〉 １・・・天井、２・・・冷房用熱交換器、３・・・往路
配管、３°・・・復路配管、４・・・空気吐出口、５・
・・水平エアダクト、５′・・・垂直エアダクト、６・
・・電動ファン、７・・・除湿用熱交換器、８・・・ド
レイン排出ボート、９・・・送水ポンプ、１０・・・三
方弁、１１・給水管、目゛・・・排水管、１２・・・ヒ
ートバイブ、１３・・・フィン、１４熱交換ヘツド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天井下面の比較的大面積部分に設置された冷房用熱
   交換器と、冷房用熱交換器を通って冷却媒体を循環させ
   るための手段と、冷房用熱交換器の表面温度が結露発生
   温度以下にならないように冷却媒体の供給温度を制御す
   るための手段とを備え、比重差による冷気の自然降下を
   利用して冷房を行なうことを特徴とする天井取付型冷房
   装置。 ２、冷却媒体の供給温度を制御するための上記手段は、
   冷房用熱交換器からの還流冷却媒体の一部を同熱交換器
   への供給冷却媒体に混合するための手段を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の天井取付型冷房装
   置。 ３、冷却媒体は冷水であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の天井取付型冷房装置。 ４、冷房用熱交換器はヒートパイプ式熱交換器であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
   項記載の天井取付型冷房装置。 ５、室内の一部から空気を取り入れて室内の他部へ吐出
   するエアダクトを備え、その内部に除湿用熱交換器を設
   置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４
   項のいずれか一に記載の天井取付型冷房装置。