JPH06241533A - 輻射パネル型空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価かつ汎用性に富む構成で、結露を防止し
つつ十分な冷房能力を発揮させる。 【構成】 蒸発器１５で冷却され,第２温度センサ９で
測温される水４を室内Ｒの輻射パネル１に循環させる一
方、室内空気をファン１７にて流通,循環させるダクト
１６内に、第１温度センサ８,湿度センサ１８,水蒸気透
過膜製のチューブからなる除湿器１９を設ける。制御器
２０により、第１温度センサ８の実測室温と設定室温に
基づいて水の冷却目標温度を算出し、この温度に第２温
度センサ９の実測温度がなるように、蒸発器１５の能力
を調整する。また、制御器２０により、第１温度センサ
８と湿度センサ１８の実測温度と相対湿度に基づいて露
点を算出し、この露点と上記冷却目標温度を比較して、
後者が前者以下のときに除湿器１９を動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輻射パネルに冷却され
た熱媒体を循環させて室内を冷房する輻射パネル型空気
調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の空気調和装置として、
室内の天井面又は床面に設けられた輻射パネルに冷凍機
で冷却された冷水を流して、輻射により室内を冷房する
ものが知られている。しかし、この空気調和装置では、
冷水の温度を低くしすぎると、輻射パネルに結露が生じ
る虞がある一方、冷水の温度を結露の生じない温度にす
ると、十分な冷房能力が得られないという問題があっ
た。かかる問題を解決すべく、最近、特殊な輻射プレー
トを用いた輻射パネル型空気調和装置が提案された(実
開平４−４０１１６号公報)。この空気調和装置は、輻
射パネルの室内側を、数１０Å以下の超微細孔をもつ親
水性の多孔質体からなる輻射プレートで構成するととも
に、冷凍回路の蒸発器で冷却されるタンク内に蓄えられ
た吸湿性のブラインたる高濃度のエチレングリコール
を、ポンプにより配管を介して上記輻射プレートの背面
に循環させて、室内を冷房しつつ、室内空気中の水分を
上記超微細孔を通してエチレングリコールに吸収して、
室内を除湿するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この提案に
係る空気調和装置は、ブラインとしてエチレングリコー
ルや塩化リチウムなどの特殊な吸湿液体を用いている
為、吸湿液体の必要量が増えるうえ、その配管,ポンプ,
タンク等に特別な材料や漏れ防止対策を必要とし、設備
費の上昇をもたらし、汎用性に欠けるという欠点があ
る。そこで、本発明の目的は、本出願人が最近提案した
吸湿液体を用いた除湿器に着目し、ブライン温度を制御
し、冷房に伴う湿度変化に合わせて上記除湿器を制御す
ることによって、安価かつ汎用性に富む構成でもって、
多湿時や湿度急変時にも輻射パネル表面の結露を防止し
つつ、十分な冷房能力を発揮することができる輻射パネ
ル型空気調和装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の輻射パネル型空気調和装置は、図１に例示
するように、室内Ｒに設けられた輻射パネル１に、冷却
手段１５によって冷却される熱媒体４を循環させて室内
Ｒを冷房するものにおいて、上記室内Ｒに両端が開口
し、ファン１７で室内空気を流通,循環させるダクト１
６と、このダクト１６に設けられた除湿器１９と、この
除湿器１９の上流側に設けられた第１温度センサ８およ
び湿度センサ１８と、上記輻射パネル１を循環する熱媒
体４の温度を検出する第２温度センサ９と、上記第１温
度センサ８が検出する実測温度と設定室温に基づいて上
記熱媒体４の冷却目標温度を算出する温度算出手段２１
と、上記第２温度センサ９の検出する実測温度が上記冷
却目標温度になるように上記冷却手段１５の能力を調整
する冷却制御手段２５と、上記第１温度センサ８と湿度
センサ１８の検出する温度と相対湿度に基づいて露点を
算出する露点算出手段２２と、算出された上記冷却目標
温度と露点を比較して、冷却目標温度が露点以下のとき
に、上記除湿器１９を動作させる除湿制御手段２３,２
４を備えたことを特徴とする。また、上記除湿器１９
を、上記ダクト１６を流れる空気に含まれる水分を、水
蒸気透過膜製のチューブ３３の膜を通してこのチューブ
３３内の吸湿液体４１に吸収するものにしてもよい。

【０００５】

【作用】室内Ｒの空気は、ファン１７によりダクト１６
を流通,循環し、除湿器１９の上流側に夫々設けられた
第１温度センサ８で温度が、湿度センサ１８で湿度が検
出される。温度算出手段２１は、第１温度センサ８が検
出した実測室温と設定室温に基づいて、熱媒体４の冷却
目標温度を算出し、冷却制御手段２５は、輻射パネル１
を循環し,第２温度センサ９で検出される熱媒体４の実
測温度が、上記冷却目標温度になるように冷却手段１５
を制御する。一方、露点算出手段２２は、上記第１温度
センサ８が検出する室温と湿度センサ１８が検出する相
対湿度に基づいて露点を算出し、除湿制御手段２２,２
４は、算出された上記冷却目標温度と露点を比較して、
冷却目標温度が露点以下のときに、輻射パネル表面で結
露が生じるとして、ダクト１６内の除湿器１９を動作さ
せる。したがって、室内Ｒが乾燥していれば、問題なく
熱媒体４を冷却目標温度まで冷却でき、室内Ｒが多湿で
輻射パネル表面への結露の虞がある場合でも、必ず除湿
器１９が動作して室内Ｒの空気を除湿するので、結露を
避けつつ同様に冷却できて、結露を生じることなく十分
な冷房能力を得ることができる。また、上記除湿器１９
を水蒸気透過膜製チューブ３３とすれば、上述の作用,
効果に加えて、熱媒体４に水等の通常のブラインを用い
て、装置を安価かつ汎用性に富む構成にできるうえ、吸
湿液体４１の濃縮時のエネルギ効率を改善することがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、輻射パネル型空気調和装置の一例を示
す回路図である。この空気調和装置は、冷却管２を蛇行
させて室内Ｒの床面全体に設けられた輻射パネル１と熱
媒体としての水４を貯えるタンク３とを、ポンプ７を介
設した送出管５および第２温度センサ９を介設した戻り
管６で循環接続し、上記タンク３内に、圧縮機１１,凝
縮器１２,室外ファン１３,膨張弁１４および蒸発器１５
からなる冷媒回路１０の上記蒸発器１５を配置して水４
を冷却する。また、室内Ｒに上下端が開口するダクト１
６内に、室内ファン１７を設け、その上流側に第１温度
センサ８と湿度センサ１８を、下流側に除湿器１９を夫
々設けるとともに、上記第１,第２温度センサ８,９およ
び湿度センサ１８の検出信号に基づいて、上記圧縮機１
１と除湿器１９を、後述する温度算出手段,冷却制御手
段,露点算出手段,除湿制御手段を兼ねる制御器２０によ
り制御するようにしている。

【０００７】図２は、上記制御器２０の詳細を示してお
り、この制御器２０は、ポンプ７を運転して冷却水４を
輻射パネル１に循環させるとともに、第１温度センサ８
が検出する実測室温(図４のＳ３参照)と,室内Ｒの室温
設定器２６(図１参照)で設定された設定室温(図４のＳ
１参照)とに基づいて水４の冷却目標温度を算出(図４の
Ｓ５参照)する温度算出手段２１と、第２温度センサ９
の検出する実測水温が上記冷却目標温度になるように圧
縮機１１の運転周波数とポンプ７の回転数を調整する冷
却制御手段２５と、第１温度センサ８の検出する室温と
湿度センサ１８の検出(図４のＳ３参照)する相対湿度と
に基づいて露点を算出(図４のＳ４参照)する露点算出手
段２２と、算出された冷却目標温度と露点を比較(図４
のＳ６参照)する比較部２３および室内ファン１７を常
時運転し(図４のＳ２参照)、上記比較の結果,前者が後
者以下のときに、除湿器１９を動作(図４のＳ８参照)さ
せる制御部２４からなる除湿制御手段とで構成される。

【０００８】上記構成の輻射パネル型空気調和装置は、
制御器２０によって図４に従い次のように制御される。
装置の運転が始まると、室内Ｒの使用者は、ステップＳ
１で室温設定器２６にて所望の室温を入力する。制御器
２０は、ステップＳ２でダクト内の室内ファン１７を運
転して、ダクト１６に室内空気を流通,循環させ、ステ
ップＳ３で流通する空気の温度が第１温度センサ８によ
り、また湿度が湿度センサ１８により夫々検出される。
検出信号を受けた制御器２０は、ステップＳ４で第１温
度センサ８の検出信号が表わす室温と湿度センサ１８の
検出信号が表わす相対湿度に基づいて露点を算出する。
また、制御器２０は、ステップＳ５で上記入力された設
定室温と第１温度センサ８の検出信号が表わす実測室温
に基づいて、水４の冷却目標温度つまり冷水目標温度を
算出する。

【０００９】次いで、設定器２０は、ステップＳ６で、
算出した冷水目標温度と露点とを比較して、冷水目標温
度が露点を超える場合は、目標温度でも輻射パネル１へ
の結露は生じないとして、ステップＳ７に進んで、それ
までの輻射冷房を続行する。すなわち、室内Ｒの輻射パ
ネル１の冷却管２を循環して戻り管６の第２温度センサ
９で検出される実測水温が、ステップＳ５で求められた
冷水目標温度になるように、冷媒回路１０の圧縮機１１
に信号を送ってその運転周波数を制御し、蒸発器１５の
冷却能力を調整する。一方、ステップＳ６で冷水目標温
度が露点以下の場合は、結露の虞ありとして室内空気を
除湿すべく、ステップＳ８に進んで、ダクト１６内の除
湿器１９を動作させる。

【００１０】従って、室内Ｒが乾燥していれば、結露の
虞れなく冷水４を冷却目標温度まで冷却でき、室内Ｒが
多湿あるいは窓の開放で急に湿度が増加して結露の虞れ
がある場合は、必ず除湿器１９が動作して室内Ｒの空気
を除湿するので、結露を避けつつ同様に冷水４を冷却目
標温度まで冷却できて、床面の輻射パネル１の表面に結
露を生じることなく十分な冷房能力を発揮することがで
きる。また、本発明は、ブラインとして従来例で述べた
ような塩化リチウムなどの特殊な吸湿液体に代えて、水
等を用いるので、ブラインや配管等の費用が安価なう
え、汎用性に富むという利点がある。

【００１１】図３は、最近、未公開ではあるが、本出願
人によって提案され(特願平３−１１５９２２号)、図１
の除湿器１９として用いれば最適な除湿装置を示す回路
図である。この除湿装置は、水蒸気透過膜製のチューブ
３３を有して、ダクト１６の空気中に含まれる水分を膜
内のＬiＣl(塩化リチウム)水溶液に吸収する吸湿モジュ
ール３２と、ＬiＣl水溶液４１を蓄えるタンク３４と、
排気ポンプ３６を有して膜内の吸湿液体に含まれる水分
を水蒸気透過膜製のチューブ３３を通して外気へ放出す
る放湿モジュール３５とを循環路をなすように管路３７
a,３７b,３７cで接続してなる。また、管路３７bにポン
プ３８を、管路３７cに絞り３９を夫々介設し、ダクト
１６には、吸湿モジュール３２のチューブ３３の外周に
空気を送る室内ファン１７を設けている。

【００１２】そして、ダクト内の空気を除湿する場合
は、排気ポンプ３６を止めて放湿モジュール３５を停止
状態にしたまま、ポンプ３８によりタンク３４内の高濃
度のＬiＣl水溶液４１を、吸湿モジュール３２へ図中の
矢印の如く圧送する。吸湿モジュール３２のチューブ３
３内に送られたＬiＣl水溶液は、高濃度で絞り３９から
離れているから、その水蒸気圧が室内のそれより低いの
で、室内ファン１７で送られる室内空気に含まれる水分
は、水蒸気透過膜を通ってチューブ３３内のＬiＣl水溶
液に吸収される。かくて、水分を吸収したＬiＣl水溶液
は、ポンプ３８によりタンク３４に戻され、この吸湿循
環運転は、ＬiＣl水溶液４１の吸水能力が飽和するまで
続けられる。一方、吸水能力が飽和したＬiＣl水溶液を
濃縮する場合は、排気ポンプ３６を運転しながら、タン
ク３４内の希薄ＬiＣl水溶液４１を放湿モジュール３５
にポンプ３８で圧送する。放湿モジュール３５のチュー
ブ３３内に送られたＬiＣl水溶液は、前方の絞り３９で
加圧されて水蒸気圧が高い一方、チューブ外は排気ポン
プ３６の吸引で低圧であるので、ＬiＣl水溶液中の水分
は、容易かつ多量に水蒸気透過膜を通り、排気ポンプを
通って外気に排出される。この脱水循環運転を所定時間
続けることにより、ＬiＣl水溶液は、一定濃度まで濃縮
され、吸水能力を回復する。なお、室内ファン１７と排
気ポンプ３６の双方を運転すれば、ダクト内の空気を除
湿しつつＬiＣl水溶液の濃縮を行なうことができる。

【００１３】このように、上記除湿装置では、吸湿液体
たるＬiＣl水溶液の濃縮を、従来のヒータ加熱によら
ず、放湿モジュール３５の水蒸気透過膜を介する圧力差
による水分の放出により行ない、しかも膜内のＬiＣl水
溶液をポンプ３８で加圧するとともに、膜外を排気ポン
プ３６で減圧しているので、濃縮の際のエネルギ効率を
１００％近くまで大幅に改善できるとともに、小型かつ
低真空度の排気ポンプでも十分濃縮ができ、除湿装置の
簡素化と低廉化を図ることができる。また、吸湿モジュ
ール３２とポンプ３８の間の管路３７aに、ＬiＣl水溶
液４１を蓄えるタンク３４を設けているので、チューブ
３３内の蒸気圧を低くできて、吸湿モジュール３２にお
ける吸湿能力を向上できるとともに、ＬiＣl水溶液４１
の吸湿に伴う体積増加に容易に対応することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
輻射パネル型空気調和装置は、冷却手段で冷却され,第
２温度センサで測温される熱媒体を室内の輻射パネルに
循環させる一方、室内空気をファンにて流通,循環させ
るダクトに、上流側から第１温度センサ,湿度センサと
除湿器を設けるとともに、温度算出手段により、第１温
度センサの実測室温と設定室温に基づいて熱媒体の冷却
目標温度を算出し、この冷却目標温度に第２温度センサ
の実測温度がなるように、冷却制御手段により上記冷却
手段の能力を調整する一方、露点算出手段により、第１
温度センサと湿度センサの実測温度と相対湿度に基づい
て露点を算出し、この露点と上記冷却目標温度を除湿制
御手段で比較して、後者が前者以下のときに上記除湿器
を動作させるようにしているので、特殊な吸湿性ブライ
ンを用いる場合に比して安価かつ汎用性に富んだ構成に
できるとともに、結露の虞れがある場合は必ず除湿器が
動作して除湿を行う結果、熱媒体を輻射パネルへの結露
を防止しつつ十分な冷房能力を発揮できる冷却目標温度
まで冷却することができる。また、上記除湿器に水蒸気
透過膜製のチューブを用いれば、濃縮の際のエネルギ効
率を大幅に改善できるとともに、小型かつ低真空度の排
気ポンプでも吸湿液体を十分濃縮でき、除湿装置の簡素
化と低廉化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の輻射パネル型空気調和装置の一実施
例を示す回路図である。

【図２】 図１の制御器の詳細を示す図である。

【図３】 本出願人により最近提案され、図１の除湿器
として用いれば最適な除湿装置の回路図である。

【図４】 図２の制御器による制御の流れを示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…輻射パネル、２…冷却管、３…タンク、４…水(熱
媒体)、５…送出管、６…戻り管、７…ポンプ、８…第
１温度センサ、９…第２温度センサ、１０…冷媒回路、
１１…圧縮機、１５…蒸発器、１６…ダクト、１７…室
内ファン、１８…湿度センサ、１９…除湿器、２０…制
御器、３２…吸湿ユニット、３３…チューブ、４１…Ｌ
iＣl水溶液(吸湿液体)。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内(Ｒ)に設けられた輻射パネル(１)
   に、冷却手段(１５)によって冷却される熱媒体(４)を循
   環させて室内(Ｒ)を冷房する輻射パネル型空気調和装置
   において、 上記室内(Ｒ)に両端が開口し、ファン(１７)で室内空気
   を流通,循環させるダクト(１６)と、 このダクト(１６)に設けられた除湿器(１９)と、 この除湿器(１９)の上流側に設けられた第１温度センサ
   (８)および湿度センサ(１８)と、 上記輻射パネル(１)を循環する熱媒体(４)の温度を検出
   する第２温度センサ(９)と、 上記第１温度センサ(８)が検出する実測温度と設定室温
   に基づいて上記熱媒体(４)の冷却目標温度を算出する温
   度算出手段(２１)と、 上記第２温度センサ(９)の検出する実測温度が上記冷却
   目標温度になるように上記冷却手段(１５)の能力を調整
   する冷却制御手段(２５)と、 上記第１温度センサ(８)と湿度センサ(１８)の検出する
   温度と相対湿度に基づいて露点を算出する露点算出手段
   (２２)と、 算出された上記冷却目標温度と露点を比較して、冷却目
   標温度が露点以下のときに、上記除湿器(１９)を動作さ
   せる除湿制御手段(２３,２４)を備えたことを特徴とす
   る輻射パネル型空気調和装置。
2. 【請求項２】 上記除湿器(１９)は、上記ダクト(１６)
   を流れる空気に含まれる水分を、水蒸気透過膜製のチュ
   ーブ(３３)の膜を通してこのチューブ(３３)内の吸湿液
   体(４１)に吸収するようになっている請求項１に記載の
   輻射パネル型空気調和装置。