JPH07174368A - 輻射冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、天井，床，壁からなる所定の容積
の室の室内空間を輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房装置
に関し、冷温水の温度条件を緩和し、輻射冷房を行って
も除湿機を不要にするとともに輻射暖房を行っても低温
火傷を防止することを目的とする。 【構成】 冷水または温水を供給するための１以上の熱
源ユニットと、熱源ユニットからの冷水または温水が流
れる天井チューブを有し、天井輻射を行なう天井輻射パ
ネルユニットと、熱源ユニットからの冷水または温水が
流れる側面チューブを有し、側面輻射を行なう側面輻射
パネルユニットと、熱源ユニットからの冷水または温水
が流れる床チューブを有し、床輻射を行なう床輻射パネ
ルユニットとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天井，床，壁からなる
所定の容積の室の室内空間を輻射冷暖房で空調する輻射
冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空調システムとして、省エネルギ
ー性，脱フロン性，快適性の観点より輻射空調システム
が注目されている。特に、高齢者用共同住宅，保養施
設，老人ホーム，療養施設等におけるリビング室や病室
において、空調環境として快適な環境が要求されてい
る。

【０００３】輻射空調システムは、顕熱も潜熱も一緒に
空気熱媒体で処理する対流空調に対して、例えば、天井
輻射冷房の場合には、顕熱は輻射冷房で、潜熱は除湿機
で別々に処理するという考え方に基づいている。

【０００４】輻射空調システムでは、輻射パネル面積を
大きく確保することが重要な要素であるが、輻射パネル
面積を大きく確保できる床，天井に限定されており、輻
射式の壁パネルは用いられていなかった。

【０００５】かかる輻射式の壁パネルとして、暖房用の
ものは用いられていたが、輻射パネル面積を大きく確保
することが困難という理由で、冷房用のものや、冷暖房
用のものは、採用されていなかった。

【０００６】また、床，天井から輻射冷暖房を行なう場
合、床，天井を構成するコンクリートスラブ内に冷温水
配管を打ち込んでいるので、吸放熱効率が悪いという問
題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】輻射空調システムは省
エネルギー性を備えたシステムであるものの、天井輻射
パネルユニット，床輻射パネルユニットの面積が天井，
床にそれぞれ限定されている。

【０００８】そして、天井，床，壁からなる所定の容積
の室を輻射冷暖房で空調しようとする場合、輻射熱量を
確保するために、例えば、輻射冷房を行なう場合には、
天井，床の面積を増やすことができないので、天井輻射
パネルユニット，床輻射パネルユニットの温度を低くす
れば良いことになるが、表面温度を低くすると結露を防
止するために冷房時、除湿機を必要とする。

【０００９】また、暖房時には、天井輻射パネルユニッ
ト，床輻射パネルユニットの温度を高くすると、低温火
傷の虞れがある。このように、冷温水の温度条件が厳し
くなる。

【００１０】また、結果として、従来の空気循環の空調
方式と、供給する冷温水の温度条件が同程度になり、省
エネルギー性の低いものとなっている。また、限定され
た天井，床の範囲内で天井輻射パネルユニット，床輻射
パネルユニットの面積を増やしても、側面からの輻射熱
を確保できないので、冷房時には各輻射パネルユニット
の平均輻射温度が冷房時に結露温度より低くなり、暖房
時には、各輻射パネルユニットの平均輻射温度が低温火
傷の虞れがある温度より高くなり、冷温水の温度条件を
緩和できず、好ましくない。なお、ここで、平均輻射温
度は、天井輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の各パネル表面温度の平均値におおむね比例するとされ
ている。

【００１１】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、冷温水の温度条件を緩和
し、輻射冷房を行っても除湿機を不要にするとともに輻
射暖房を行っても低温火傷を防止できる輻射冷暖房装置
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
天井，床，壁からなる所定の容積の室を輻射冷暖房で空
調する輻射冷暖房装置において、冷水または温水を供給
するための１以上の熱源ユニットと、天井に取り付けら
れるとともに、熱源ユニットからの冷水または温水が流
れる天井チューブを有し、天井輻射を行なう天井輻射パ
ネルユニットと、壁に取り付けられるとともに、熱源ユ
ニットからの冷水または温水が流れる側面チューブを有
し、側面輻射を行なうる側面輻射パネルユニットと、床
に取り付けられるとともに、熱源ユニットからの冷水ま
たは温水が流れる床チューブを有し、床輻射を行なう床
輻射パネルユニットとを備えていることを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、天井，床，壁から
なる所定の容積の室を輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房
装置において、冷水または温水を供給するための一対の
通水口を有する熱源ユニットと、天井に取り付けられる
とともに、熱源ユニットの一対の通水口の一方側に一端
が接続される天井チューブを有し、天井輻射を行なう天
井輻射パネルユニットと、側面チューブの他端に接続さ
れた冷温水配管と、床に取り付けられるとともに、一端
が冷温水配管に接続されて熱源ユニットの一対の通水口
の他方側に他端が接続された床チューブを有し、床輻射
を行なう床輻射パネルユニットとを備えていることを特
徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、天井，床，壁から
なる所定の容積の室を輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房
装置において、冷水または温水を供給するための一対の
通水口を有する熱源ユニットと、天井に取り付けられる
とともに、熱源ユニットの一対の通水口の一方側に一端
が接続される天井チューブを有し、天井輻射を行なう天
井輻射パネルユニットと、壁に取り付けられるととも
に、天井チューブの他端に一端が冷温水配管を介して接
続される側面チューブを有し、側面輻射を行なう側面輻
射パネルユニットと、床に取り付けられるとともに、一
端が側面チューブの他端に他の冷温水配管を介して接続
されて熱源ユニットの一対の通水口の他方側に他端が接
続された床チューブを有し、床輻射を行なう床輻射パネ
ルユニットとを備えていることを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の輻射冷暖房装置は、請求項
１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源ユニッ
トは、冷水または温水の切り換えを行なう切換弁を内蔵
していることを特徴とする。

【００１６】請求項５記載の輻射冷暖房装置は、請求項
１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源ユニッ
トは、冷凍サイクルを利用して冷水または温水を供給す
る冷温水発生機を有していることを特徴とする。

【００１７】請求項６記載の輻射冷暖房装置は、請求項
１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源ユニッ
トは、ガスエンジン冷凍サイクルを利用して冷水または
温水を供給する冷温水発生機を有していることを特徴と
する。

【００１８】請求項７記載の輻射冷暖房装置は、請求項
１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源ユニッ
トは、吸収冷凍機を利用して冷水または温水を供給する
冷温水発生機及び凝縮水の冷却を行う冷却装置を有して
いることを特徴とする。

【００１９】請求項８記載の輻射冷暖房装置は、請求項
１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源ユニッ
トは、冷凍サイクル及び温水熱交換器を利用して冷水ま
たは温水を供給する冷温水発生機を有していることを特
徴とする。

【００２０】

【作用】請求項１記載の発明においては、夏の冷房時に
は、天井輻射パネルユニットの天井チューブ，側面輻射
パネルユニットの側面チューブ，床輻射パネルユニット
の床チューブに熱源ユニットから冷水が供給され、天井
輻射パネルユニット，側面輻射パネルユニット，床輻射
パネルユニットからそれぞれ室内空間へ冷房輻射が行な
われる。

【００２１】この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネ
ルユニット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユ
ニットの各表面温度の平均値におおむね比例するとされ
ている。

【００２２】従って、冷房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を低くしても、平均輻射温度を、結露温度より高
くすることができ、結露が防止される。

【００２３】一方、冬の暖房時には、天井輻射パネルユ
ニットの天井チューブ，側面輻射パネルユニットの側面
チューブ，床輻射パネルユニットの床チューブに熱源ユ
ニットから温水が供給され、天井輻射パネルユニット，
側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニットからそ
れぞれ室内空間へ暖房輻射が行なわれる。

【００２４】この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネ
ルユニット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユ
ニットの各表面温度の平均値におおむね比例するとされ
ている。

【００２５】従って、暖房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を高くしても、平均輻射温度を、低温火傷の虞の
ある温度より低くすることができ、低温火傷が防止され
る。

【００２６】請求項２記載の発明においては、冷房時に
は、熱源ユニットの一対の通水口の一方側から天井輻射
パネルユニットの天井チューブに冷水が供給される。天
井チューブ内の冷水は、室内空間の上方の温められた空
気により吸熱作用を受け、吸熱分だけ冷水の温度が上昇
する。

【００２７】冷水を、天井輻射パネルユニット→床輻射
パネルユニットの順序で流すので、冷水の温度は室内空
間の下方に行くに従って高くなっており、床輻射パネル
ユニットの表面温度は天井輻射パネルユニットの表面温
度より高くなる。

【００２８】一方、暖房時には、熱源ユニットの一対の
通水口の他方側から床輻射パネルユニットの床チューブ
に温水が供給される。床チューブ内の温水は、室内空間
の下方の冷たい空気により冷却され、冷熱分だけ温水の
温度が下降する。温水を、床輻射パネルユニット→天井
輻射パネルユニットの順序で流すので、温水の温度は室
内空間の上方に行くに従って低くなっており、床輻射パ
ネルユニットの表面温度は天井輻射パネルユニットの表
面温度より高くなる。

【００２９】このようにして、冷暖房時には、頭寒足熱
で快適性の高い環境が得られる。請求項３記載の発明に
おいては、夏の冷房時には、天井輻射パネルユニットの
天井チューブ，側面輻射パネルユニットの側面チュー
ブ，床輻射パネルユニットの床チューブに熱源ユニット
からの冷水が供給され、天井輻射パネルユニット，側面
輻射パネルユニット，床輻射パネルユニットからそれぞ
れ室内空間へ冷房輻射が行なわれる。

【００３０】従って、冷房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を低くしても、平均輻射温度を、結露温度より高
くすることができ、結露が防止される。

【００３１】そして、請求項２記載と同様にして頭寒足
熱で快適性の高い環境が得られる。一方、冬の暖房時に
は、天井輻射パネルユニットの天井チューブ，側面輻射
パネルユニットの側面チューブ，床輻射パネルユニット
の床チューブに熱源ユニットからの温水が供給され、天
井輻射パネルユニット，側面輻射パネルユニット，床輻
射パネルユニットからそれぞれ室内空間へ暖房輻射が行
なわれる。

【００３２】従って、暖房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を高くしても、平均輻射温度を、低温火傷の虞の
ある温度より低くすることができ、低温火傷が防止され
る。

【００３３】そして、請求項２記載と同様にして頭寒足
熱で快適性の高い環境が得られる。請求項４記載の輻射
冷暖房装置において、熱源ユニットは、冷水または温水
の切り換えを行なう切換弁を内蔵しているので、冷房時
には、冷水は、天井輻射パネルユニット→床輻射パネル
ユニットの順序で流れる。また、暖房時には、温水は、
床輻射パネルユニット→天井輻射パネルユニットの順序
で流れる。

【００３４】請求項５記載の輻射冷暖房装置において、
熱源ユニットは、冷凍サイクルを利用して冷水または温
水を供給する冷温水発生機を有しているので、冷温水供
給条件が緩和されていることと相まって、従来の空気循
環式空調機と比して省エネルギー性が図られる。

【００３５】請求項６記載の輻射冷暖房装置において、
熱源ユニットは、ガスエンジン冷凍サイクルを利用して
冷水または温水を供給する冷温水発生機を有しているの
で、請求項５記載の冷凍サイクルを利用する場合の効果
に加えて、暖房時における温水補助加熱を行なうことが
でき、より省エネルギを高くすることができる。

【００３６】請求項７記載の輻射冷暖房装置において、
熱源ユニットは、吸収冷凍機を利用して冷水または温水
を供給する冷温水発生機及び凝縮水の冷却を行う冷却装
置を有しているので、請求項５記載の冷凍サイクルを利
用する場合の効果に加えて、冷却装置の密閉冷却化を図
ることができる。

【００３７】請求項８記載の輻射冷暖房装置において、
熱源ユニットは、冷凍サイクル及び温水加熱を利用して
冷水または温水を供給する冷温水発生機を有しているの
で、請求項５記載の冷凍サイクルを利用する場合の効果
に加えて、暖房時における温水補助加熱が行なわれる。
これにより、地域温水供給設備等の温熱源から熱供給を
受けることができる。

【００３８】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図５は請求項１，３，４，５記載の
発明の実施例に係わる輻射冷暖房装置を示す。

【００３９】図１ないし図３において、図示しない建物
の室１は、直方体形状に構成され、天井２と、床３と、
４つの側壁４Ａで囲まれてなる壁４とから構成され、室
１の室内空間を輻射冷暖房で空調するための熱源ユニッ
ト５が、室１に隣接して例えばバルコニー等の屋外に配
置されている。熱源ユニット５は、冷水または温水を供
給するための一対の通水口６，７を有している。

【００４０】そして、室１の天井２には、天井輻射パネ
ルユニット８が取り付けられている。室１の壁４の各側
壁４Ａには、壁輻射パネルユニットからなる側面輻射パ
ネルユニット９がそれぞれ取り付けられている。側面輻
射パネルユニット９の数は各側壁４Ａについてそれぞれ
２個であり、全体としては８個になる。

【００４１】室１の床３には、床輻射パネルユニット１
０が取り付けられている。以下、熱源ユニット５，天井
輻射パネルユニット８，側面輻射パネルユニット９，床
輻射パネルユニット１０について述べる。

【００４２】熱源ユニット５は、冷凍サイクルを利用
し、空気熱源により冷水または温水を供給するもので、
圧縮機１１と、空気熱交換器１２と、冷温水発生機とし
ての蒸発器兼凝縮機１３とを備え、空気熱交換器１２と
圧縮機１１は第１配管１４で接続され、圧縮機１１と蒸
発器兼凝縮機１３は第２配管１５で接続され、蒸発器兼
凝縮機１３と空気熱交換器１２は第３配管１６で接続さ
れている。第１配管１４と第２配管１５の間には第１切
換弁１７が介装されている。

【００４３】蒸発器兼凝縮機１３には、通水口６に至る
第４配管１８と通水口７に至る第５配管１９が接続され
ている。第５配管１９には循環ポンプ２０が介装され、
第４配管１８と第５配管１９の間には第２切換弁２１が
介装されている。

【００４４】そして、天井輻射パネルユニット８には、
冷水または温水が流れる天井チューブ２２が内蔵され、
この天井チューブ２２は蛇行状に構成されている。天井
輻射パネルユニット８は図示しないパネルより天井輻射
を行なう。この天井チューブ２２の一端２２Ａは熱源ユ
ニット５の一方の通水口６に第１冷温水配管２３を介し
て接続されている。

【００４５】側面輻射パネルユニット９には、冷水また
は温水が流れる側面チューブ２４が内蔵され、この側面
チューブ２４は蛇行状に構成されている。この側面チュ
ーブ２４の一端２４Ａは、第２冷温水配管２５を介して
天井チューブ２２の他端２２Ｂを介して接続されてい
る。

【００４６】この側面チューブ２４の他端２４Ｂは、隣
接する側面輻射パネルユニット９の側面チューブ２４の
一端２４Ａに図示しない冷温水配管を介して接続されて
おり、このようにして８個の側面輻射パネルユニット９
の側面チューブ２４が連続しており、図１には、８個の
側面チューブ２４のうちの最初の側面チューブ２４と側
壁４Ａを一周した最後の側面チューブ２４が図示されて
いる。

【００４７】図３に示すように、上記の輻射パネルユニ
ット９は、縦長矩形形状に構成された間仕切壁で、輻射
を行なう鋼板製の表パネル２６と鋼板製の裏パネル２７
の間に形成されるサンドイッチ型の空間に側面チューブ
２４及び断熱材２８を内蔵してなる。

【００４８】側面チューブ２４は、表面側に沿って形成
された輻射冷暖房用の表チューブ２９とこの表チューブ
２９に連続するとともに裏面側に沿って形成された裏チ
ューブ３０とからなる。表チューブ２９，裏チューブ３
０は、蛇行状に折れ曲がって構成されている。

【００４９】そして、床輻射パネルユニット１０には、
冷水または温水が流れる床チューブ３１が内蔵され、こ
の床チューブ３１は蛇行状に構成されている。床輻射パ
ネルユニット１０は図示しないパネルにより床輻射を行
なう。この床チューブ３１の一端３１Ａは輻射パネルユ
ニット９の側面チューブ２４の他端２４Ｂに第３冷温水
配管３２を介して接続されている。

【００５０】床チューブ３１の他端３１Ｂは熱源ユニッ
ト５の他方の通水口７に第４冷温水配管３３を介して接
続されている。次に、本実施例において、夏の冷房時に
おける作用を図４により、冬の冷房時における作用を図
５により説明する。

【００５１】図４に示す夏の冷房時には、熱源ユニット
５においては、第１切換弁１７，第２切換弁２１の制御
により蒸発器兼凝縮機１３を蒸発器として、空気熱交換
器１２を凝縮機として使用し、一方の通水口６から冷水
が供給するようになっている。

【００５２】熱源ユニット５からの冷水は、天井輻射パ
ネルユニット８の天井チューブ２２，側面輻射パネルユ
ニット９の側面チューブ２４，床輻射パネルユニット１
０の床チューブ３１に順番に流れ、熱源ユニット５の他
方の通水口７へ戻る。

【００５３】そして、冷却された天井輻射パネルユニッ
ト８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニッ
ト１０からそれぞれ室１の室内空間へ冷房輻射が行なわ
れる。

【００５４】この場合、平均輻射温度Ｔ_X は、天井輻射
パネルユニット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射
パネルユニット１０の各表面温度の平均値におおむね比
例するとされている。例えば、天井輻射パネルユニット
８の表面温度をＴ₁ ，側面輻射パネルユニット９の表面
温度をＴ₂ ，床輻射パネルユニット１０の表面温度をＴ
₃ とすれば、 平均輻射温度Ｔ_X ≒（Ｔ₁ Ｓ₁ ＋Ｔ₂ Ｓ ₂ ＋Ｔ
₃ Ｓ ₃）／（Ｓ₁ ＋Ｓ ₂ ＋Ｓ ₃）となる。

【００５５】 ここで、Ｓ₁ ：天井輻射パネルユニット８の面積 Ｓ₂ ：側面輻射パネルユニット９の面積 Ｓ₃ ：床輻射パネルユニット１０の面積とされている。

【００５６】従って、冷房時には、天井輻射パネルユニ
ット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニ
ット１０の表面温度を低くしても、平均輻射温度Ｔ
_X を、結露温度より高くすることができ、結露が防止さ
れる。

【００５７】そして、以下のように、頭寒足熱の高い快
適環境が得られる。夏の冷房時には、熱源ユニット５の
一方の通水口６から天井輻射パネルユニット８の天井チ
ューブ２２に冷水が供給される。

【００５８】天井チューブ２２内の冷水は、室１の室内
空間の上方の温められた空気により吸熱作用を受け、吸
熱分だけ冷水の温度が上昇する。この温度上昇した冷水
は、側面輻射パネルユニット９の側面チューブ２４に流
れ、側面チューブ２４内の冷水は、室１の室内空間の中
央で温められた空気により吸熱作用を受け、吸熱分だけ
冷水の温度がさらに上昇する。

【００５９】この温度上昇した冷水は、床輻射パネルユ
ニット１０の床チューブ３１に流れ、その後、熱源ユニ
ット５の他方の通水口７に戻り、熱源ユニット５で熱供
給を受ける。

【００６０】従って、冷水の温度は室１の室内空間の下
方に行くに従って高くなっており、床輻射パネルユニッ
ト１０の表面温度は天井輻射パネルユニット８の表面温
度より高く、頭寒足熱の高い快適環境が得られる。

【００６１】ここで、例えば、天井輻射パネルユニット
８の表面温度を２３〜２８℃程度、床輻射パネルユニッ
ト１０の表面温度を２８〜３０℃に設定すれば、供給さ
れる冷水の温度は１５〜２０℃になり、熱源ユニット５
の蒸発器兼凝縮機１３における冷媒の蒸発温度は１０〜
１３℃程度となる。

【００６２】一方、図５に示す冬の暖房時には、熱源ユ
ニット５においては、第１切換弁１７，第２切換弁２１
の制御により蒸発器兼凝縮機１３を凝縮機として、空気
熱交換器１２を蒸発器として使用し、他方の通水口７か
ら温水を供給するようになっている。

【００６３】熱源ユニット５から温水が、床輻射パネル
ユニット１０の床チューブ３１，側面輻射パネルユニッ
ト９の側面チューブ２４，天井輻射パネルユニット８の
天井チューブ２２に順番に流れ、床輻射パネルユニット
１０，側面輻射パネルユニット９，天井輻射パネルユニ
ット８からそれぞれ室１の室内空間へ暖房輻射が行なわ
れる。

【００６４】この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネ
ルユニット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネ
ルユニット１０の各表面温度の平均値におおむね比例す
るとされている。

【００６５】従って、暖房時には、床輻射パネルユニッ
ト１０，側面輻射パネルユニット９，天井輻射パネルユ
ニット８の表面温度を高くしても、平均輻射温度を、低
温火傷の虞のある温度より低くすることができ、低温火
傷が防止される。

【００６６】そして、以下のように、頭寒足熱の高い快
適環境が得られる。先ず、熱源ユニット５の通水口７か
ら床輻射パネルユニット１０の床チューブ３１に温水が
供給される。

【００６７】床チューブ３１内の温水は、室１の室内空
間の下方の冷たい空気により冷却され、冷熱分だけ温水
の温度が下降する。この温度下降した温水は、側面輻射
パネルユニット９の側面チューブ２４に流れ、側面チュ
ーブ２４内の温水は、室１の室内空間の中央で冷やされ
た空気により冷熱作用を受け、冷熱分だけ温水の温度が
さらに下降する。

【００６８】この温度下降した温水は、天井輻射パネル
ユニット８の天井チューブ２２に流れ、その後、熱源ユ
ニット５の一方の通水口６に戻り、熱源ユニット５で熱
供給を受ける。

【００６９】従って、温水の温度は室１の室内空間の上
方に行くに従って低くなっており、床輻射パネルユニッ
ト１０の表面温度は天井輻射パネルユニット８の表面温
度より高く、頭寒足熱の高い快適環境が得られる。

【００７０】ここで、例えば、床輻射パネルユニット１
０の表面温度を２３〜２８℃程度、天井輻射パネルユニ
ット８の表面温度を２０〜２５℃に設定すれば、供給さ
れる温水の温度は３５〜４０℃になり、熱源ユニット５
の蒸発器兼凝縮機１３における冷媒の凝縮温度は４３〜
４５℃程度となる。

【００７１】以上の如き構成によれば、冷房時には、天
井輻射パネルユニット８，側面輻射パネルユニット９，
床輻射パネルユニット１０からそれぞれ室１の室内空間
へ冷房輻射を行なうことができ、この場合、平均輻射温
度は、天井輻射パネルユニット８，側面輻射パネルユニ
ット９，床輻射パネルユニット１０の各表面温度の平均
値におねね比例するとされている。

【００７２】従って、冷房時には、天井輻射パネルユニ
ット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニ
ット１０の温度を低くしても、平均輻射温度を、結露温
度より高くすることができ、結露が防止される。従っ
て、輻射冷房を行っても除湿機を不要にすることができ
る。

【００７３】一方、暖房時には、天井輻射パネルユニッ
ト８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニッ
ト１０からそれぞれ室１の室内空間へ暖房輻射を行なう
ことができ、この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネ
ルユニット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネ
ルユニット１０の各表面温度の平均値におおむね比例す
るとされている。

【００７４】従って、暖房時には、天井輻射パネルユニ
ット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニ
ット１０の温度を高くしても、平均輻射温度を、低温火
傷の虞のある温度より低くすることができ、輻射暖房を
行っても低温火傷を防止できる。

【００７５】また、側面輻射パネルユニット９を配置し
ているので、側面輻射パネルユニット９自体が断熱材の
機能を果たし、側面輻射パネルユニット９により室内の
熱を室内に閉じ込めて室内の断熱効果を向上させ、輻射
冷暖房の効果を顕著にし、快適性を向上させることもで
きる。

【００７６】また、冷房時には、冷水を、天井輻射パネ
ルユニット８→側面輻射パネルユニット９→床輻射パネ
ルユニット１０の順序で流すので、冷水の温度は室１の
室内空間の下方に行くに従って高くなっており、床輻射
パネルユニット１０の表面温度は天井輻射パネルユニッ
ト８の表面温度より高く、頭寒足熱の高い快適環境を得
ることができる。

【００７７】一方、暖房時には、温水を、床輻射パネル
ユニット１０→側面輻射パネルユニット９→天井輻射パ
ネルユニット８の順序で流すので、温水の温度は室１の
室内空間の上方に行くに従って低くなっており、床輻射
パネルユニット１０の表面温度は天井輻射パネルユニッ
ト８の表面温度より高く、頭寒足熱の高い快適環境を得
ることができる。

【００７８】さらに、冷房時には、頭寒足熱の高い快適
環境を得ることができるという状態を基礎にして、平均
輻射温度を決定することができ、冷房時には同一平均輻
射温度を得ようとする場合、従来システムに比べて各輻
射パネルの表面温度をより高くでき、暖房時にはその逆
に低くでき、より快適性を確保できる効果を奏する。

【００７９】ここで、ちなみに、本実施例の輻射冷暖房
装置の効果を、従来の空気循環式空調機と省エネルギー
性の面で比較して述べる。広さが１２〜１５畳程度のリ
ビング室を例にすると、従来の空気循環式空調機の冷暖
房能力は３０００〜４０００ｋcal/hr程度で、圧縮機の
動力は１．１ｋｗとなる。この場合、冷房時における蒸
発器兼凝縮機１３の蒸発温度は３℃、暖房時における蒸
発器兼凝縮機１３の冷媒の凝縮温度は５２℃と一般的に
設計されている。

【００８０】これに対して、本実施例の輻射冷暖房装置
では、前述のように蒸発温度は１０〜１３℃、凝縮温度
は４３〜４５℃程度で、圧縮機１１の動力も０．３〜
０．５ｋｗ程度となり、実に６０％に近いエネルギーを
節約できる。

【００８１】また、熱源ユニット５は小容量のものなの
で、幅６０ｃｍ，奥行２５ｃｍ，高さ２００ｃｍ程度の
図示しない鋼板製ケーシングにも収容することができ、
標準とされる大きさのバルコニに設置することができ
る。

【００８２】また、空気熱交換器１２と、蒸発器兼凝縮
機１３が鋼板製ケーシング内に収容されていることか
ら、第１配管１４，第２配管１５，第３配管１６内に充
填されるフロンの量を最小限にでき、脱フロンの方向に
近づけることができる。従来の空調システムにおける屋
内機と屋外機を冷媒配管で接続する場合に比して１／１
０以下のフロン使用量となる。そして、高齢者用の共同
住宅等を対象とした個別運転性の高い輻射空調システム
として使用することができる。また、共同住宅等の給水
が可能な区域では、熱源ユニット５をガス湯沸器ととも
に一体化させ、共同住宅等における総合的な熱源ユニッ
トとして使用することもできる。

【００８３】なお、本実施例においては、側面輻射パネ
ルユニットの例として、壁輻射パネルユニットを例に挙
げて説明しているが、これに限定されることなく、例え
ば、柔軟性のあるカーテン自体に側面チューブを組み込
んだカーテン輻射パネルユニットに適用することもでき
る。或いは、間仕切壁に適用することもできる。

【００８４】また、天井輻射パネルユニット８，側面輻
射パネルユニット９，床輻射パネルユニット１０に潜熱
蓄熱材を収納することにより、深夜電力によリ蓄熱運転
を可能にし、一層の省エネルギーを図ることができる。
なお、側面輻射パネルユニット９の場合は、側面チュー
ブ２４と断熱材２８の間に潜熱蓄熱材を収納することに
なる。

【００８５】さらに、本実施例においては、冷房時に
は、冷水を、天井輻射パネルユニット８→側面輻射パネ
ルユニット９→床輻射パネルユニット１０の順序で流
し、暖房時には、温水を、床輻射パネルユニット１０→
側面輻射パネルユニット９→天井輻射パネルユニット８
の順序で流すことにより、頭寒足熱の効果を得ている
が、冷水，温水の流す順序を変えても、天井輻射パネル
ユニット８，側面輻射パネルユニット９，床輻射パネル
ユニット１０から冷暖房輻射の効果を得ることもでき
る。

【００８６】そして、本実施例においては、熱源ユニッ
トの個数は１個で、この熱源ユニットから冷温水を得て
いるが、冷水用の熱源ユニット、温水用の熱源ユニット
を別々に配置することもできる。

【００８７】そして、また、本実施例においては、輻射
パネルユニット９の例として間仕切壁を例に挙げている
が、これに限定されず、間仕切壁以外の壁に適用するこ
とができる。この場合には、裏チューブ３０は無くして
表チューブ２９のみを使用することになる。

【００８８】そして、さらに、本実施例においては、第
２切換弁２１は熱源ユニット５の内部に内蔵されている
が、該熱源ユニット５の外側に位置させて第４配管１８
と第５配管１９の間に第２切換弁２１を介装することも
できる。

【００８９】図６，図７は熱源ユニットの第１の変形例
を示す。本実施例における熱源ユニット５に代えて、図
６，図７に示す熱源ユニット４１を用いることができ
る。以下に説明する。

【００９０】図において、この熱源ユニット４１は、ガ
スエンジン冷凍サイクルを利用して冷水または温水を供
給する冷温水発生機１３を有してなるガスエンジンヒー
トポンプ式熱源ユニットであり、図１の同様の冷凍サイ
クルにおける圧縮機１１の駆動機関としてガスエンジン
４２を使用し、ガスエンジン４２から発生する多大な排
熱も回収利用するものである。

【００９１】熱源ユニット４１は図７に示す鋼板製ケー
シング４３内に一体に収容されている。従って、熱源ユ
ニット４１はコンパクトに構成されている。鋼板製ケー
シング４３の表扉４３Ａには、空気熱交換器用排気口４
３Ｂ及びこの空気熱交換器用排気口４３Ｂの下方に位置
する空気熱交換器用給気口４３Ｃが設けられている。ま
た、鋼板製ケーシング４３の側面には、ガスエンジン用
排気口４３Ｄ，ガスエンジン用給気口４３Ｅが設けられ
ている。また、表扉４３Ａはヒンジを用いることにより
開閉自在に構成され、鋼板製ケーシング４３を共同住宅
のバルコニ，屋外廊下，外壁等に直接設置することがで
き、その場合にはメインテナンス性を高くしている。

【００９２】上記の如き熱源ユニット４１によれば、次
の効果を奏する。空気熱交換器１２と、蒸発器兼凝縮機
１３が鋼板製ケーシング４３内に収容されていることか
ら、第１配管１４，第２配管１５，第３配管１６内に充
填されるフロンの量を最小限にでき、脱フロンの方向に
近づけることができる。従来の空調システムにおける屋
内機と屋外機を冷媒配管で接続する場合に比して１／１
０以下のフロン使用量となる。

【００９３】さらに、ガスエンジン廃熱回収装置を組み
合わせることにより、暖房時における温水補助加熱を行
なうことができ、より省エネルギを高くしている。そし
て、高齢者用の共同住宅等を対象とした個別運転性の高
い輻射空調システムとして使用することができる。

【００９４】なお、一般のガスエンジンヒートポンプ式
熱源ユニットは、元来マルチ化を主体にした機器構成が
なされており、セントラル空調用の熱源として使用され
るもので、大容量のものに使用されるが、小容量のもの
には使用されない。従って、上述の小容量の熱源ユニッ
ト４１は一般のガスエンジンヒートポンプ式熱源ユニッ
トを利用できない。

【００９５】また、共同住宅等の給水が可能な区域で
は、熱源ユニット４１をガス湯沸器とともに一体化さ
せ、共同住宅等における総合的な熱源ユニットとして使
用することもできる。

【００９６】そして、さらに、第１配管１４，第２配管
１５，第３配管１６，循環ポンプ２０，第２切換弁２１
を用いて冷水，温水を、天井輻射パネルユニット８，側
面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニット１０に
対して循環させることができる。

【００９７】図８，図９は熱源ユニットの第２の変形例
を示す。本実施例における熱源ユニット５に代えて、図
８，図９に示す熱源ユニット５１を用いることができ
る。以下、説明する。

【００９８】図において、この熱源ユニット５１は、図
１の冷凍サイクルにおける冷温水発生機としての蒸発器
兼凝縮機１３に代えて吸収冷凍機５２を使用するもので
ある。

【００９９】熱源ユニット５１は図９に示す鋼板製ケー
シング５３内に一体に収容されている。従って、熱源ユ
ニット５１はコンパクトに構成されている。鋼板製ケー
シング５３の表扉５３Ａには、空気熱交換器用排気口５
３Ｂ及びこの空気熱交換器用排気口５３Ｂの下方に位置
する空気熱交換器用給気口５３Ｃが設けられている。ま
た、鋼板製ケーシング５３の側面下部には、ガスバーナ
用排気口５３Ｄ，ガスバーナ用給気口５３Ｅが設けられ
ている。また、表扉５３Ａはヒンジを用いることにより
開閉自在に構成され、鋼板製ケーシング５３を共同住宅
のバルコニ，屋外廊下，外壁等に直接設置することがで
き、その場合にはメインテナンス性を高くしている。

【０１００】熱源ユニット５１は、上記の冷温水発生機
としての吸収冷凍機５２以外に空気熱交換器５４からな
る冷却装置を有し、吸収冷凍機５２と空気熱交換器５４
は第１冷却水配管５５，第２冷却水配管５６を介して連
結されている。第２冷却水配管５６の途中には、循環ポ
ンプ５７が装着され、また、吸収冷凍機５２には加熱用
のガス管５８が接続されている。

【０１０１】吸収冷凍機５２には、図１の熱源ユニット
５と同様にして通水口６に至る第４配管１８と通水口７
に至る第５配管１９が接続されている。第５配管１９に
は循環ポンプ２０が介装され、第４配管１８と第５配管
１９の間には第２切換弁２１が介装されている。

【０１０２】上記の如き構成の熱源ユニット５１によれ
ば、次の効果を奏する。図１０に示すように、熱源ユニ
ット５１は、凝縮水の冷却を空気熱交換器５４からなる
冷却装置により行なうものであり、従来の吸収冷凍機に
おける凝縮水の冷却を開放式冷却塔により行っていたも
のを密閉化することにより、冷却水の補給を不要にでき
る。

【０１０３】また、吸収冷凍機５２を利用する冷温水発
生方式であるため、冷媒としてのフロンを全く不要と
し、脱フロンの空調システムとして、地球環境問題に対
応できる。

【０１０４】加えて、高齢者用の共同住宅等を対象とし
た個別運転性の高い輻射空調システムとして使用するこ
とができる。また、共同住宅等の給水が可能な区域で
は、熱源ユニット５１をガス湯沸器とともに一体化さ
せ、共同住宅等における総合的な熱源ユニットとして使
用することもできる。

【０１０５】さらに、循環ポンプ２０，第２切換弁２１
を用いて冷水，温水を、天井輻射パネルユニット８，側
面輻射パネルユニット９，床輻射パネルユニット１０に
対して循環させることができる。

【０１０６】そして、広さが１２〜１５畳程度のリビン
グ室を例にすると、本実施例の輻射冷暖房装置では、供
給される冷水の温度は１５〜２０℃、温水の温度は３５
〜４０℃程度になっているので、冷暖房能力は３０００
〜４０００ｋcal/hr程度の小容量にすることができる。

【０１０７】なお、同一容積の部屋に対して、従来の空
気循環式空調機では、負荷側に供給される冷水の温度は
５〜１０℃（＜本実施例の輻射冷暖房装置の冷水１５〜
２０℃）、温水の温度は４０〜４５℃（＞本実施例の輻
射冷暖房装置の冷水３５〜４０℃）程度を必要とし、冷
温水の温度条件が厳しくなっている。

【０１０８】また、従来の吸収冷凍機はセントラル空調
を前提に開発されたものであり、大容量のものになって
しまう。個別空調に対応できる小容量のものは現存して
いない。最小の冷暖房能力のものでも２２６８０ｋcal/
hr程度の機種しかなく、本実施例の輻射冷暖房装置に必
要とされる冷暖房能力（３０００〜４０００ｋcal/hr）
よりも大容量のものになってしまい、要求される負荷に
対してマッチングしない。また、かかる冷暖房能力を満
足するためには、その筐体の幅は１９０ｃｍ，奥行は９
８ｃｍ，高さ２３０ｃｍとなり、標準とされる大きさの
バルコニに設置することはできない。

【０１０９】そして、熱源ユニット５，上述したガスエ
ンジンヒートポンプ式の熱源ユニット４１及び吸収冷凍
式の熱源ユニット５１に代えて、温水式の熱交換器を用
いることもできる。

【０１１０】温水式の熱交換器は、熱源ユニット５と基
本的に同様の構成であるが、蒸発器兼凝縮機１３に温水
加熱による加熱手段を付加したものであり、温水を造る
場合に使用される。

【０１１１】温水式の熱交換器は、熱源ユニット５と同
様の効果を生じ、暖房時における温水補助加熱を行なう
ことができるため、大型の共同住宅等で最近導入されつ
つある地域温水供給設備の利用を可能にするとともに、
前述のガス湯沸器とともに一体化させ、それらからの温
熱供給も可能とするものである。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、冷房時には、天井輻射パネルユニット，側
面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニットの３方向
の面からそれぞれ室内空間へ冷房輻射を行なうことがで
き、この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネルユニッ
ト，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニットの
各表面温度の平均値におねね比例するとされている。

【０１１３】従って、冷房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を低くしても、平均輻射温度を、結露温度より高
くすることができ、結露が防止される。即ち、冷水の温
度条件を緩和し、輻射冷房を行っても除湿機を不要にす
ることができる。

【０１１４】一方、暖房時には、天井輻射パネルユニッ
ト，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニットの
３方向の面からそれぞれ室内空間へ暖房輻射を行なうこ
とができ、この場合、平均輻射温度は、天井輻射パネル
ユニット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニ
ットの各表面温度の平均値におおむね比例するとされて
いる。

【０１１５】従って、暖房時には、天井輻射パネルユニ
ット，側面輻射パネルユニット，床輻射パネルユニット
の温度を高くしても、平均輻射温度を、低温火傷の虞の
ある温度より低くすることができ、即ち、温水の温度条
件を緩和し、輻射暖房を行っても低温火傷を防止でき
る。

【０１１６】また、壁に側面輻射パネルユニットを配置
しているので、側面輻射パネルユニット自体が断熱材を
構成し、輻射冷暖房の効果を顕著にし、快適性をより向
上させることができる。

【０１１７】また、請求項２記載の発明によれば、冷房
時には、冷水を、天井輻射パネルユニット→床輻射パネ
ルユニットの順序で流すので、冷水の温度は室内空間の
下方に行くに従って高くなっており、床輻射パネルユニ
ットの表面温度は天井輻射パネルユニットの表面温度よ
り高く、頭寒足熱の高い快適環境を得ることができる。

【０１１８】一方、暖房時には、温水を、床輻射パネル
ユニット→天井輻射パネルユニットの順序で流すので、
温水の温度は室内空間の上方に行くに従って低くなって
おり、床輻射パネルユニットの表面温度は天井輻射パネ
ルユニットの表面温度より高く、頭寒足熱の高い快適環
境を得ることができる。

【０１１９】請求項３記載の発明によれば、請求項１及
び２記載の発明による効果に加えて、冷房時には、頭寒
足熱の高い快適環境を得ることができるという状態を基
礎にして、平均輻射温度を決定することができ、冷房時
には同一平均輻射温度を得ようとする場合、従来システ
ムより各パネル表面温度をより高くでき、暖房時にはそ
の逆により低くでき、従って、より快適性を確保できる
効果を奏する。

【０１２０】請求項４記載の輻射冷暖房装置によれば、
請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源
ユニットは、冷水または温水の切り換えを行なう切換弁
を内蔵しているので、冷房時には、冷水を、天井輻射パ
ネルユニット→床輻射パネルユニットの順序で流すこと
ができ、また、暖房時には、温水を、床輻射パネルユニ
ット→天井輻射パネルユニットの順序で流すことができ
る。これにより、冷房時，暖房時の両時期で、頭寒足熱
をすることができ、快適性を高めることができる。

【０１２１】請求項５記載の輻射冷暖房装置によれば、
請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源
ユニットは、冷凍サイクルを利用して冷水または温水を
供給する冷温水発生機を有しているので、冷温水供給条
件が緩和されていることと相まって、従来の空気循環式
空調機と比して省エネルギー性を図ることができる。

【０１２２】請求項６記載の輻射冷暖房装置によれば、
請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源
ユニットは、ガスエンジン冷凍サイクルを利用して冷水
または温水を供給する冷温水発生機を有しているので、
請求項５記載の冷凍サイクルを利用する場合の効果に加
えて、暖房時における温水補助加熱を行なうことがで
き、より省エネルギを高くすることができる。

【０１２３】請求項７記載の輻射冷暖房装置によれば、
請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源
ユニットは、吸収冷凍機を利用して冷水または温水を供
給する冷温水発生機を有しているので、請求項５記載の
冷凍サイクルを利用する場合の効果に加えて、凝縮水の
冷却を冷却装置により行なうことができ、従来の吸収冷
凍機における凝縮水の冷却を開放式冷却塔により行って
いたものを密閉化することにより、冷却水の補給を不要
にできる。また、脱フロン化を図ることができる。

【０１２４】請求項８記載の輻射冷暖房装置によれば、
請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置において、熱源
ユニットは、冷凍サイクル及び温水加熱を利用して冷水
または温水を供給する冷温水発生機を有しているので、
請求項５記載の冷凍サイクルを利用する場合の効果に加
えて、暖房時における温水補助加熱を行なうことがで
き、地域温水供給設備等にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる輻射冷暖房装置の構成
図である。

【図２】同輻射冷暖房装置の斜視説明図である。

【図３】同輻射冷暖房装置の側面輻射パネルユニットの
断面図である。

【図４】同輻射冷暖房装置の側面輻射パネルユニットの
使用状態説明図である。

【図５】同輻射冷暖房装置の側面輻射パネルユニットの
使用状態説明図である。

【図６】図１の熱源ユニットの第１変形例を示す構成図
である。

【図７】図６の熱源ユニットの外観図である。

【図８】図１の熱源ユニットの第２変形例を示す構成図
である。

【図９】図８の熱源ユニットの外観図である。

【図１０】図８の熱源ユニットの詳細構成図である。

【符号の説明】

５ 熱源ユニット ６ 通水口 ７ 通水口 ８ 天井輻射パネルユニット ９ 側面輻射パネルユニット １０ 床輻射パネルユニット ２２ 天井チューブ ２４ 側面チューブ ３１ 床チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有吉 淳 愛知県名古屋市中区錦１丁目18番22号 株 式会社竹中工務店名古屋支店内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天井，床，壁からなる所定の容積の室を
   輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房装置において、 冷水または温水を供給するための１以上の熱源ユニット
   と、 天井に取り付けられるとともに、熱源ユニットからの冷
   水または温水が流れる天井チューブを有し、天井輻射を
   行なう天井輻射パネルユニットと、 壁に取り付けられるとともに、熱源ユニットからの冷水
   または温水が流れる側面チューブを有し、側面輻射を行
   なうる側面輻射パネルユニットと、 床に取り付けられるとともに、熱源ユニットからの冷水
   または温水が流れる床チューブを有し、床輻射を行なう
   床輻射パネルユニットとを備えていることを特徴とする
   輻射冷暖房装置。
2. 【請求項２】 天井，床，壁からなる所定の容積の室を
   輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房装置において、 冷水または温水を供給するための一対の通水口を有する
   熱源ユニットと、 天井に取り付けられるとともに、熱源ユニットの一対の
   通水口の一方側に一端が接続される天井チューブを有
   し、天井輻射を行なう天井輻射パネルユニットと、 側面チューブの他端に接続された冷温水配管と、 床に取り付けられるとともに、一端が冷温水配管に接続
   されて熱源ユニットの一対の通水口の他方側に他端が接
   続された床チューブを有し、床輻射を行なう床輻射パネ
   ルユニットとを備えていることを特徴とする輻射冷暖房
   装置。
3. 【請求項３】 天井，床，壁からなる所定の容積の室を
   輻射冷暖房で空調する輻射冷暖房装置において、 冷水または温水を供給するための一対の通水口を有する
   熱源ユニットと、 天井に取り付けられるとともに、熱源ユニットの一対の
   通水口の一方側に一端が接続される天井チューブを有
   し、天井輻射を行なう天井輻射パネルユニットと、 壁に取り付けられるとともに、天井チューブの他端に一
   端が冷温水配管を介して接続される側面チューブを有
   し、側面輻射を行なう側面輻射パネルユニットと、 床に取り付けられるとともに、一端が側面チューブの他
   端に他の冷温水配管を介して接続されて熱源ユニットの
   一対の通水口の他方側に他端が接続された床チューブを
   有し、床輻射を行なう床輻射パネルユニットとを備えて
   いることを特徴とする輻射冷暖房装置。
4. 【請求項４】 熱源ユニットは、冷水または温水の切り
   換えを行なう切換弁を内蔵していることを特徴とする請
   求項１，２，３記載の輻射冷暖房装置。
5. 【請求項５】 熱源ユニットは、冷凍サイクルを利用し
   て冷水または温水を供給する冷温水発生機を有している
   ことを特徴とする請求項１，２，３記載の輻射冷暖房装
   置。
6. 【請求項６】 熱源ユニットは、ガスエンジン冷凍サイ
   クルを利用して冷水または温水を供給する冷温水発生機
   を有していることを特徴とする請求項１，２，３記載の
   輻射冷暖房装置。
7. 【請求項７】 熱源ユニットは、吸収冷凍機を利用して
   冷水または温水を供給する冷温水発生機及び凝縮水の冷
   却を行う冷却装置を有していることを特徴とする請求項
   １，２，３記載の輻射冷暖房装置。
8. 【請求項８】 熱源ユニットは、冷凍サイクル及び温水
   熱交換器を利用して冷水または温水を供給する冷温水発
   生機を有していることを特徴とする請求項１，２，３記
   載の輻射冷暖房装置。