JPH10132361A

JPH10132361A - 空調システム

Info

Publication number: JPH10132361A
Application number: JP8287833A
Authority: JP
Inventors: Masao Imanari; 正雄今成; Michio Yanatori; 美智雄梁取
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒートポンプと蓄熱槽、床冷暖房用の熱交換
器とを組み合わせた空調システムにおいて、床暖房のみ
ならず床冷房を可能とする空調システムを提供するこ
と。【解決手段】部屋１７の温度と湿度をセンサ１１，３
５によって感知し、床面１を露点以下にさげないよう熱
交換量を制御して温度を制御したり、ヒートポンプ３２
の運転等による室内ファンコイルユニット３３の運転と
併用して除湿を伴った空調をすることにより床冷房も可
能とする。また万一床面に結露が生じた時の対策とし
て、この結露水を処理する機構を設けておくことによっ
て、結露水による害がないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプを熱源
とする床冷暖房空調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の温水循環式床暖房システムにおい
ては、ガス炊き給湯器や深夜電力を利用した蓄熱式温水
器による温水を、床暖房用の熱交換器内に送って循環さ
せることによって、床暖房を行っている。たとえば本発
明に近い公知例として特開平２−２２５９２４なるもの
には、蓄熱槽と室内放熱器及び蓄熱床暖房マットを２次
側熱媒体を介して直列に接続し、蓄熱式床暖房と蓄熱式
空調システムの一体化を図ったものが開示されている。
しかしながらこのシステムでは、床暖房のみで床冷房に
は適用できず、したがって床面への結露の問題を解決す
る方法についても提供されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ヒートポンプを熱源と
する床冷暖房空調システムにおいて、部屋の温度と湿度
を制御することによって、床暖房のみならず床冷房まで
行えるようにした快適な空調システムを提供するもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】床冷房時には床面への水
分の凝結が問題となってくる。これを防止する手段とし
て、温湿度センサによって部屋の温湿度を感知し、床面
を露点以下に下げないよう熱交換量を制御して温度を調
節したり、またヒートポンプを結合したファンコイルユ
ニットと併用運転して除湿することにより、床温度を最
大限に下げることを可能とし、床冷房としての効果を増
大させる。また万一結露が生じた時の対策として、この
結露水を処理する機構を床面に具備することにより、結
露水による害をなくする。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す構
成図である。本実施例は圧縮機６、四方弁７、逆止弁８
ａ，８ｂ、膨張弁９ａ，９ｂ、受液器１０、及び室外熱
交換器５、蓄熱槽側熱交換器１８ａ及びこれらを密閉循
環経路として結ぶパイプ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４
ｄと、その内部に封入された冷媒１６（たとえばＨＦＣ
ー１３４ａ）から成るヒートポンプ３２と、蓄熱槽側熱
交換器１８ａから発生する熱を蓄熱する蓄熱槽４及び床
冷暖房用の熱交換器２とから構成されている。

【０００６】即ちこのヒートポンプ３２は、通常のヒー
トポンプの室内熱交換器にあたる部分が蓄熱側熱交換器
１８ａに置き換えられた形になっている。このヒートポ
ンプ３２でつくった熱を蓄熱槽４に蓄熱して、この蓄熱
槽４内の蓄熱材１４（たとえば水や潜熱蓄熱粒子を混ぜ
た水／粒子スラリーなど）を床冷暖房用の熱交換器２に
送り込むことにより、床を冷暖房する構成となってい
る。

【０００７】以下に本実施例の動作を示す。まずヒート
ポンプ３２の動作について、室外側熱交換器１９を凝縮
器、蓄熱槽側熱交換器１８ａを蒸発器として利用し、蓄
熱材１４に冷熱を蓄える場合について説明する。冷媒１
６は圧縮機６により高温高圧に圧縮され、ガス状となっ
て凝縮器（室外側熱交換器１９）に送られる。ここで凝
縮、液化された冷媒１６は逆止弁８ｂ、受液器１０を通
過した後に膨張弁９ａによって減圧され、蒸発器（蓄熱
槽側熱交換器１８ａ）に入る。ここで冷媒１６は蓄熱材
１４から熱を奪って蒸発し、蓄熱材１４には冷熱が蓄え
られる。

【０００８】この冷媒１６は再び圧縮機６に送り込ま
れ、以後同様のサイクルを繰り返す。また膨張弁９ａの
手前に位置している受液器１０は凝縮器（室外側熱交換
器１９）で液化された冷媒１６を一時蓄えておく役割を
する。つぎに蓄熱槽側熱交換器１８ａを凝縮器、室外側
熱交換器１９を蒸発器として利用し、蓄熱材１４に温熱
を蓄える場合には、四方弁７を図１の状態から９０度回
転させて切り換える。このため圧縮機６を出た冷媒１６
は、まず蓄熱槽側熱交換器１８ａに入り、蓄熱材１４に
熱を放出して凝縮し液化する。この動作により蓄熱材１
４に温熱を蓄熱することができる。その後の冷媒１６は
逆止弁８ａ、受液器１０を通って、膨張弁９ｂで膨張し
た後に室外側熱交換器１９で蒸発し、再び圧縮機６へ戻
る。すなわち前述のサイクルとは逆のサイクルを繰り返
すことになる。

【０００９】このようにしてヒートポンプ３２によって
つくられた冷熱もしくは温熱は、蓄熱槽４内の蓄熱材１
４に蓄熱されることになる。この蓄熱された蓄熱材１４
を循環ポンプ３を用いて床冷暖房用の熱交換器２内に送
り込むことによって、床１を暖めるか、もしくは冷やし
て部屋１７を暖房あるいは冷房する。とくに床冷房の場
合は、冷房前の部屋１７の空気の湿度に応じて、部屋１
７の温度をその露点以下に下げないよう制御する必要が
ある。そのためには、床面温度しいてはこの床冷暖房用
の熱交換器２の表面温度を、部屋１７の空気の露点以下
とならないように制御する必要がある。

【００１０】制御方法としては、蓄熱槽４内の蓄熱材１
４の温度を調節する方法や、床冷暖房用の熱交換機２内
で循環させる蓄熱材１４の流量を変えて、熱供給量を調
節する方法、さらには循環させる蓄熱材１４の流量は変
えず、床冷暖房用の熱交換機２の手前で、流入する蓄熱
材１４の温度を変える方法等が考えられる。

【００１１】本実施例では３番目の制御方法の一例を示
しており、床冷暖房用の熱交換器２内を循環させる蓄熱
材１４の温度は、熱交換器２から戻されてくる蓄熱材１
４の一部を、流露切換弁１３の開度を調節して、戻り管
３１を通して循環ポンプ３の入り口側に戻し、蓄熱槽４
からの蓄熱材１４と混合することによって調節するもの
である。このようにして、床冷暖房用の熱交換器２に混
入する蓄熱材１４の温度を随時調節することによって、
熱交換器２の表面温度が、部屋１７の空気の露点以下と
ならないようにすることができる。

【００１２】図２は、図１の実施例の床冷房運転時の制
御フローチャートを示している。以下に床冷房運転の駆
動制御の概略を図２のフローチャートに基づき説明す
る。まずシステムのスイッチを入れると、蓄熱槽４内の
蓄熱材１４の温度Ｔｔを検出するとともに、室内温度Ｔ
ｒ及び湿度ｘを温湿度センサ１１によって、また床面温
度Ｔｆを温度センサ３５によって感知する（ｓ１〜ｓ
３）。これら室内温度Ｔｆと湿度ｘから、その部屋１７
の露点温度Ｔｄを算出する（ｓ４）。また必要に応じて
コントローラ１２に表示する。なお蓄熱槽４内の蓄熱材
１４には、予め深夜電力などを利用して蓄熱されている
ことが好ましいが、運転前には蓄熱状態を確認すべきで
ある。

【００１３】そこで、つぎに露点温度Ｔｄと蓄熱槽温度
Ｔｔとを比較し、もし蓄熱槽温度Ｔｔが露点温度Ｔｄよ
り高い場合は、ヒートポンプ３２を運転して、冷熱を蓄
熱槽４内に蓄熱する（ｓ５〜ｓ７）。またこの蓄熱制御
運転は、システムが運転中は随時行われる。この間に設
定温度Ｔｍをコントローラに入力する（ｓ８）。蓄熱運
転が完了していることを確認した後（ｓ９）、ポンプ３
を駆動させる（ｓ１０）。

【００１４】設定温度入力後には床冷房運転時の限界温
度Ｔｐとして、設定温度Ｔｍと露点温度Ｔｄを比較し、
もし設定温度Ｔｍの方が高い場合には、限界温度Ｔｐに
設定温度Ｔｍが、反対に露点温度Ｔｄの方が高い場合に
は、露点温度Ｔｄが限界温度Ｔｐに選ばれる（ｓ１１〜
ｓ１３）。床冷房運転中は、選定された限界温度Ｔｐと
床面温度Ｔｆとを随時比較する（ｓ１４）。

【００１５】もし限界温度Ｔｐの方が低く、床面をさら
に下げることができる状態なら、流路切換弁１３の戻り
管３１側の開度を絞る（蓄熱槽４に戻す側を開く）（ｓ
１５）。これによって床冷暖房用の熱交換器２から戻っ
てきた蓄熱材１４のポンプ３の入り口側に戻す量を減ら
して、蓄熱槽４から低温の蓄熱材１４をより多く熱交換
器２に送り込んで床面を下げる。万が一、床面温度Ｔｆ
が限界温度Ｔｐより下がってしまった場合は、反対に流
路切換弁１３の戻り管１３側の開度を開けることによっ
て、ポンプ３の入口側の蓄熱材１４の温度を上げて回避
する（ｓ１６）。

【００１６】また本実施例で使用する温湿度センサ１１
は、例えば温度素子には白金測温抵抗体、湿度測定素子
には高分子静電容量式薄膜センサや高分子抵抗変化型セ
ンサなどが、信頼性や安定性の面から好適である。

【００１７】床冷暖房用の熱交換器２及び蓄熱槽４の間
で循環される蓄熱材１４は、防腐剤や不凍液が添加され
たものでもよい。また本実施例ではヒートポンプ３２を
夜間電力を用いて運転し、夜間に熱を蓄熱槽１４に蓄熱
しておく場合には、蓄熱槽１４は潜熱蓄熱材を封入した
カプセルを蓄熱槽４の中に充填した潜熱蓄熱槽であって
もよい。しかしながら、この図における蓄熱槽４は蓄熱
材１４にとって、ヒートポンプ３２の冷媒１６との単な
る熱交換器であっても差し支えない。

【００１８】図３は乾球温度が約２４〜４５℃、絶対湿
度が約０．０１９〜０．０３４の範囲における湿り空気
線図である。この図から図１に示す実施例の床冷房によ
って下げることができる床面温度を説明する。例えば冷
房前の部屋の温度及び湿度が図中ａ点で示すように３４
℃、７０％（相対湿度）の場合は、床冷房時に絶対湿度
が変化しないと仮定すると、床面温度の冷房限界値は図
中ｂ点で示す約２７．８℃が限界値となる。

【００１９】図４は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。本実施例は図１で示した実施例のうちの蓄熱槽４
と床冷暖房用の熱交換器２とを結ぶ蓄熱材１４の循環の
ための配管経路途中に、追い炊き用の熱交換部１５を付
加した構成となっている。即ちこの追い炊き用熱交換部
１５は、蓄熱槽４内の蓄熱材１４の温度では部屋１７を
十分に暖房あるいは冷房できない場合に、ヒートポンプ
３２を運転して、ヒートポンプ３２内の冷媒１６と蓄熱
材１４とを、追い炊き用熱交換部１５内の追い炊き用熱
交換器１８ｂにおいて直接熱交換させることによって、
不足した熱量を補わせる働きをする。またこの運転時に
は、蓄熱槽４内の室内側熱交換器１８ａから追い炊き用
熱交換器１８ｂに、ヒートポンプ３２の冷媒１６の配管
途中にある流路切換弁１３ｂ，１３ｃを切り換えてから
運転する必要がある。

【００２０】図５は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。本実施例は、蓄熱槽４から熱交換器２に送られる
蓄熱材１４の一部を、ヒートポンプ３２の室外側熱交換
器１９中において熱交換させた後、熱交換器２の手前で
再び循環パイプ３６ａ内に混合できる構成となってい
る。このため循環パイプ３６ａ中に設けた流路切換弁１
３ａは、熱交換器２に流入していく流量と、熱交換器を
回避してショートカットパイプ３１を流れて蓄熱槽４に
戻る流量と、さらにヒートポンプ３２の室外側熱交換器
１９に流れていく流量を制御できる構成となっている。

【００２１】このような構成とすることにより、例えば
蓄熱材１４を、床冷暖房用の熱交換器２と戻り管３１で
形成される循環経路内でポンプ３によって循環させて床
冷房している時に、部屋１７がその他の要因で冷えすぎ
てしまった場合、この循環途中の蓄熱材１４の一部から
除熱することによって、床面の冷えすぎを解消すること
ができる。また反対に床暖房時においては、同様な動作
により、床面の過熱状態を解消することができる。

【００２２】図６は本発明の他の実施例を示した構成図
である。本実施例は、ヒートポンプ３２、蓄熱槽４及び
床冷暖房用の熱交換器２の構成については、図１に示し
た実施例と基本的には同じであるが、床冷暖房用の熱交
換器２と部屋１７内の空気とが、空気の循環によって強
制的に熱交換できる構成となっている。即ち部屋１７内
の空気を風入口２９から通風用ファン２８によって床下
に導き、床冷暖房用の熱交換器２と熱交換させた後に、
微細多孔質マット２３を通して部屋１７に戻すことによ
って部屋１７の温度と湿度を調節する。とくに床冷房時
は床冷暖房用の熱交換器２に水分が凝結するため、その
熱交換器２の下部に受皿２６を設けておき、ドレン２７
によって屋外へ排水できる構成も付備してある。また微
細多孔質マット２３は、加重時においても、容易には多
孔質性が失われないセラミック性のプレートなどが好ま
れる。

【００２３】図７は本発明の他の実施例を示した構成図
である。本実施例ではヒートポンプ３２、蓄熱槽４及び
床冷暖房用の熱交換器２の構成については、図１に示し
た実施例と基本的には同じであるが、床面にあたる微細
多孔質マット２３と床冷暖房用の熱交換器２との間及
び、その熱交換器２のパイプどうしの隙間に通風性の吸
着材容器２５に納めた吸着材２４を設けた構成となって
いる。こうすることによって床冷房時に部屋１７の空気
が微細多孔質マット２３で冷やされて、もし水分が凝結
したとしても、この微細多孔質マット２３を通過した水
分を、吸着材２４によって吸着することができる。しか
しながら吸着材２４の吸着量には限りがあるので、必要
に応じて吸着材２４を再生する必要がある。

【００２４】そこで本実施例では、図５に示した実施例
と同様に、蓄熱材１４を室外器５内に設けた補助熱交換
器２０に通すことによって高温とした後、床冷暖房用の
熱交換器２に通しながら、さらに通風用ファン２８によ
って風入口２９から風出口３０に向けて床下に強制対流
を起こさせて、吸着材２４を高温再生できる構成となっ
ている。また本実施例でも図６に示した実施例と同様
に、凝結した水分を受ける受皿２６とその水分を屋外に
排出するためのドレン２７を設けてある。

【００２５】図８は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。本実施例は、ヒートポンプ３２が、室内ファンコ
イルユニット３３によって直接部屋１７の温度を制御す
るサイクルと、蓄熱槽４内の蓄熱材１４へ蓄熱するサイ
クルの２系統を備えた構成となっている。この実施例で
は、まずヒートポンプ３２のパイプ３４ａ，３４ｄ中に
設けた流路切換弁１３ｂ，１３ｃを蓄熱槽側熱交換器１
８ａ方向に切り換えて、夜間電力を用いてヒートポンプ
３２を運転して、蓄熱槽４に蓄熱する。

【００２６】そして昼間はこの熱を図１の実施例と同様
に、床冷暖房用の熱交換器２内で循環させることによっ
て、床暖房あるいは床冷房に用いる。またこの冷暖房運
転と同時に流路切換弁１３ｂ，１３ｃを室内側熱交換器
１８ｃに切り換えることによって、ヒートポンプ３２も
床冷暖房運転とは独立に運転させることができる。とく
に夏期は床冷房のみだと結露の問題があり、床面温度を
あまり低温まで冷やせなかったが、ヒートポンプ３２に
よって運転される室内ファンコイルユニット３３と組み
合わせることにより、この室内側熱交換器１８ｃが除湿
の働きもするため、床面温度も床冷房のみのときに比較
してさらに下げることができる。

【００２７】図９は図８の実施例の変形例を示した構成
図である。図８の実施例において、室内ファンコイルユ
ニット３３は、ヒートポンプ３２を運転して、その冷媒
１６を室内側熱交換器１８ｃに送り込むことによって、
部屋１７の温度制御をおこなっていくが、本実施例で
は、床冷暖房用の熱交換器２と同様に、蓄熱槽４内の蓄
熱材１４を室内側熱交換器１８ｃに送り込んで熱交換さ
せる構成となっている。

【００２８】また本実施例では、蓄熱槽４と室内側熱交
換器１８ｃ及び床冷暖房用の熱交換器２を結ぶ蓄熱材１
４の循環経路がそれぞれ完全に独立した構成となってい
る。もし蓄熱槽４が十分な大きさを確保できれば、この
実施例では室内側熱交換器１８ｃと床冷暖房用の熱交換
器２に用いる熱を、深夜電力を用いて蓄熱槽４に蓄えた
熱のみでまかなうこともできる。

【００２９】図１０は図９の実施例の変形例を示した構
成図である。図９の実施例では、床冷暖房用の熱交換器
２と室内側熱交換器１８ｃとが、それぞれ蓄熱槽４との
間で完全に独立した蓄熱材１４の循環経路をもっていた
のに対して、本実施例ではこれらが並列に接続された構
成となっている。このような構成とすることにより、ポ
ンプ３は一つのみの構成となり、また流路切換弁１３に
おける室内側熱交換器１８ｃと床冷暖房用の熱交換器へ
の開度を調節することによって、冬期は床暖房主体と
し、夏期は室内側熱交換器１８ｃによる室内ファンコイ
ルユニット３３を主体とすることができる。

【００３０】図１１は図１０の実施例の変形例を示した
構成図である。図１０の実施例では、床冷暖房用の熱交
換器２と室内側熱交換器１８ｃとが、蓄熱材１４の循環
経路において並列に接続されているのに対し、本実施例
では直列に接続された構成となっている。即ち本実施例
では、蓄熱槽４から循環ポンプ３により送り出された蓄
熱材１４は、基本経路として室内側熱交換器１８ｃを流
れた後に床冷暖房用の熱交換器２を通って蓄熱槽４に戻
る構成となっている。

【００３１】従ってこの実施例では、室内側熱交換器１
８ｃを通った蓄熱材１４が床冷暖房用の熱交換器２に流
れるため、床暖房もしくは床冷房は室内側熱交換器１８
ｃに対して補足的な利用となっている。とくに夏期は、
室内側熱交換器１８ｃを通過した蓄熱材１４の余冷熱で
床冷房をするため、室内側熱交換器１８ｃからの熱交換
量は多く、床冷暖房用の熱交換器２からの熱交換量は少
なくなるため、部屋１７の室温を低くできるとともに、
床１が冷えすぎる心配も解消できる。

【００３２】図１２は本発明の他の実施例を示す構成図
である。図１の実施例に示した床冷暖房用の熱交換器２
と蓄熱槽４及びこれらを結ぶ循環パイプの組み合わせ
を、一つの部屋に対して、２系統備えた構成となってい
る。またこれら熱的に独立した蓄熱槽４ａ，４ｂ内の蓄
熱材１４ａ，１４ｂへの蓄熱は、通常のヒートポンプの
室内器及び室外機にあたる部分を、蓄熱槽側熱交換器１
８ａ，１８ｄに置き換えたヒートポンプ３２によって蓄
熱する構成となっている。

【００３３】このように、熱的に独立した２系統の床冷
暖房用の熱交換器を設けた構成とすることにより、それ
ぞれの床冷暖房用の熱交換器２ａ，２ｂ内の蓄熱材１４
ａ，１４ｂの温度を個別に調整することができるため、
図１に示した実施例と比較して、床１の表面温度を細か
く調節することができる。

【００３４】図１３は本発明の他の実施例を示す構成図
である。本実施例は、部屋１７ａの冷暖房に用いるヒー
トポンプ３２によって、他の部屋１７ｂの床冷暖房を行
う構成となっている。本実施例において、ヒートポンプ
３２で発生した熱を蓄熱槽４の蓄熱材１４に蓄熱して、
この蓄熱材１４を床冷暖房用の熱交換器２に流して床冷
暖房する動作については、図１に示した実施例と同じで
ある。

【００３５】また部屋１７ｂを冷房し、部屋１７ａをヒ
ートポンプ３２によって冷房する場合、室内側熱交換器
１８ｃは、冷熱を発生するヒートポンプ３２の蒸発器と
なるが、蓄熱槽側熱交換器は、温熱を発生する凝縮器と
して利用できないため、ヒートポンプ３２サイクル中の
パイプ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに流路切換弁１
３ｃ，１３ｄを介して、室外側熱交換器１９を設けてお
く必要がある。

【００３６】以下に実際の動作について説明する。例え
ば部屋１７ａを冷房（暖房）し、部屋１７ｂを暖房（冷
房）する場合は、室内側熱交換器１８ｃと蓄熱槽側熱交
換器１８ａとの間でヒートポンプ３２のサイクルを形成
する。これで、部屋１７ａは冷房（暖房）し、部屋１７
ｂは図１で説明した動作と同様にして床暖房（冷房）を
行うことができる。

【００３７】また部屋１７ａは冷房（暖房）し、部屋１
７ｂは床冷房（床暖房）する場合は、例えば室外側熱交
換器１９と蓄熱槽側熱交換器１８ａとの間でヒートポン
プ３２のサイクルを形成させて、夜間電力を用いて蓄熱
槽４内の蓄熱材１４に、冷熱を蓄熱しておく。そして昼
間この蓄熱槽４に蓄熱した冷熱を用いて、図１の実施例
で説明した動作と同様に、部屋１７ｂを床冷房する。一
方、部屋１７ａについては、室内側熱交換器１８ｃと室
外側熱交換器１９との間でヒートポンプ３２のサイクル
を運転させて通常の冷房を行う。

【００３８】図１４は本発明の他の実施例を示す構成図
である。この実施例では、部屋１７ａの床冷暖房に用い
るヒートポンプ３２によって、他の部屋１７ｂの床冷暖
房も行う構成となっている。即ち部屋１７ａの床冷暖房
用の熱交換器２ａに流す蓄熱材１４ａと、部屋１７ｂの
床冷暖房用の熱交換器２ｂに流す蓄熱材１４ｂへの蓄熱
は、同一のヒートポンプ３２を用いる。また部屋１７
ａ，１７ｂの熱負荷の違いから、各々の蓄熱材１４ａ，
１４ｂを適度な温度で蓄熱できるように、ヒートポンプ
３２には、図１３に示した実施例と同じく、ヒートポン
プサイクル中のパイプ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ
に流路切換弁１３ｃ，１３ｄを介して、室外熱交換器１
９を設けておく必要がある。

【００３９】以下に実際の動作について説明する。例え
ば部屋１７ａを床暖房（床冷房）し、他の部屋１７ｂを
床冷房（床暖房）する場合は、蓄熱槽側熱交換器１８
ａ，１８ｄの間でヒートポンプ３２のサイクルを形成さ
せて蓄熱槽４ａに温熱（冷熱）を蓄熱し、蓄熱槽４ｂに
は冷熱（温熱）を蓄熱する。またこの場合は温熱と冷熱
を蓄熱させるため、安価な深夜電力を利用して、ヒート
ポンプサイクルを運転させることが好ましい。このそれ
ぞれの蓄熱槽４ａ，４ｂの蓄熱材１４ａ，１４ｂに蓄熱
した熱を、図１の実施例で示したときと同様に、それぞ
れを動作させることで、床冷暖房を行う。

【００４０】また部屋１７ａ，１７ｂの両方を床冷房
（床暖房）する場合は、蓄熱槽側熱交換器１８ａ（ある
いは１８ｂ）と室外側熱交換器１９との間でヒートポン
プ３２のサイクルを形成させ、それぞれ必要に応じた温
度まで蓄熱槽４ａ（あるいは４ｂ）に蓄熱し、図１の実
施例で示したときと同様に動作させることによって、そ
れぞれの床冷房（床暖房）を行う。このような構成とす
ることにより、各部屋に適した温度に予め蓄熱すること
ができるため、各々の床面１ａ，１ｂの温度の制御が容
易となる。

【００４１】図１５は本発明の他の実施例を示す構成図
である。本実施例では、ヒートポンプ３２によって蓄熱
をする２つの蓄熱槽４ａ，４ｂと各々の蓄熱材１４ａ，
１４ｂ及びその蓄熱材１４ａ，１４ｂをそれぞれ負荷に
関係なく循環させている循環ループ２２ａ，２２ｂを有
する。これらの循環ループ２２ａ，２２ｂに、二つの部
屋の室内側熱交換器２１ａ，２１ｂ及び２１ｃ，２１ｄ
と床冷暖房用の熱交換器２ａ，２ｂ及び２ｃ，２ｄがつ
ながれた構成となっている。

【００４２】即ち蓄熱材１４ａの循環ループ２２ａに
は、部屋１７ａの室内側熱交換器２１ａと床冷暖房用の
熱交換器２ａと部屋１７ｂの室内側熱交換器２１ｂと床
冷暖房用の熱交換器２ｂが、それぞれ循環ループ２２ａ
に対して並列につながれている。また蓄熱材１４ｂの循
環ループ２２ｂには、部屋１７ａの室内側熱交換器２１
ｃと床冷暖房用の熱交換器２ｃと、部屋１７ｂの室内側
熱交換器２１ｄと床冷暖房用の熱交換器２ｄが、それぞ
れ循環ループ２２ｂに対して並列につながれている。

【００４３】よって各部屋１７ａ，１７ｂの室内機３３
ａ、３３ｂと床１ａ、１ｂには．２系統の循環ループ２
２ａ，２２ｂからの熱交換器が設けられた構成となって
いる。またこれらの蓄熱槽１４ａ，１４ｂは、図１２の
実施例で示したように、蓄熱槽側熱交換器１８ａ，１８
ｄと室外側熱交換器１９との組み合わせにより、ヒート
ポンプ３２を形成させて運転することによって、適度な
温度に蓄熱できる構成となっている。例えば部屋１７ａ
の空調は床冷暖房用の熱交換器２ａ，２ｃからの熱と室
内側熱交換器２１ａ，２１ｃとによって調節できる。

【００４４】また本実施例では、各部屋１７ａ，１７ｂ
の床冷暖房用の熱交換器（２ａ，２ｃと２ｂ，２ｄ）及
び室内側熱交換器（２１ａ，２１ｃと２１ｂ，２１ｄ）
は、それぞれ２つの循環ループ２２ａ，２２ｂから構成
されているため、図１２の実施例で説明したように、各
部屋ごとに細かい温度制御ができる。これら床冷暖房用
の熱交換器及び室内側熱交換器の一つ一つは、図１の実
施例において床冷暖房の動作を説明したときと同様動作
により、個々の熱交換器内を循環している蓄熱材の温度
を調節する。またこの図では２つの蓄熱槽１４ａ，１４
ｂとその循環ループ２２ａ，２２ｂ、二つの部屋１７
ａ，１７ｂの温度制御の例を示しているが、同様な蓄熱
槽とその循環ループや対象とする部屋の数、さらには使
用するヒートポンプの台数の制限は受けない。

【００４５】図１６は図１５に示した実施例の変形例を
示した構成図である。本実施例では、ヒートポンプ３２
とこれを使用して蓄熱をする蓄熱槽４ａ，４ｂ及び各々
の蓄熱材１４ａ，１４ｂが循環する循環ループ２２ａ，
２２ｂの構成については、図１５に示した実施例と同じ
であるが、床冷暖房用の熱交換器と室内側熱交換器部の
構造が異なっている。即ち床冷暖房用の熱交換器２ａ，
２ｂと室内側熱交換器２１ａ，２１ｂにおいて、循環ル
ープ２２ａ，２２ｂからの蓄熱材１４ａ，１４ｂを、流
路切換弁１３ａの開度を制御して混合し、温度を調節し
た後に、それぞれの熱交換器２ａ，２ｂ及び２１ａ，２
１ｂに流す構造となっている。

【００４６】また各々の熱交換器から循環ループ２２
ａ，２２ｂへの蓄熱材の戻りでは、流路切換弁１３ｂの
開度を制御して、混合した時と同じ流量割合で循環ルー
プ２２ａ，２２ｂに戻すことにより、各蓄熱槽４ａ，４
ｂの蓄熱材１４ａ，１４ｂの量をほぼ一定に保つことが
できる。このような構造とすることにより、図１５の実
施例で示したような各熱交換器内のみで蓄熱材を循環さ
せる方式とは異なるため、各々の熱交換器ごとに循環用
のポンプを設ける必要もなくなる。

【００４７】図１７は本発明の他の実施例を示す構成図
である。本実施例はヒートポンプ３２の室内器で熱交換
された後の冷媒の余熱を蓄熱槽に随時蓄熱しておき、こ
の熱を床冷暖房に用いるものである。具体的には通常の
ヒートポンプ３２のサイクルの室内側熱交換器１８ｃの
直後に、蓄熱槽側熱交換器１８ａを直列に設けて、ヒー
トポンプ３２使用時に室内側熱交換器１８ｃを通った冷
媒１６の余熱を、蓄熱槽側熱交換器１８ａを介して、蓄
熱槽４内の蓄熱材１４に蓄熱しておく。この蓄熱槽４内
の蓄熱材１４を必要に応じて床冷暖房用の熱交換器２内
に循環させることによって、床冷暖房をおこなう。また
床冷暖房時の床表面の温湿度制御は、図１に示した実施
例と同様である。

【００４８】図１８は本発明の他の実施例を示す構成図
である。本実施例は、図１１に示した実施例と同様に蓄
熱槽４内の蓄熱材１４に蓄熱した熱によって、床冷暖房
及び室内器からの冷暖房をおこなうが、室内器のみヒー
トポンプ３２による補足運転ができるようにした構成と
なっている。具体的には図１８に示したように、まず蓄
熱槽側熱交換器１８ａと室内側熱交換器１８ｂとはヒー
トポンプ３２の冷媒１６の経路において切換弁１３ｃ，
１３ｄを介して並列に設けられている。一方床冷暖房用
の熱交換器２と室内側熱交換器１８ｃとは、蓄熱槽４か
らの蓄熱材１４の循環経路において直列に接続されてい
る。これによって、蓄熱槽４に蓄熱した熱量で十分に暖
房あるいは冷房できる場合は、図１１に示した実施例と
同様な運転を行う。

【００４９】しかしながら、蓄熱槽４に蓄熱した熱量で
は冷暖房能力が不足してしまう場合は、ヒートポンプ３
２サイクル内にある流路切換弁１３ｃ，１３ｄを蓄熱槽
側熱交換器１８ａ側から室内側熱交換器１８ｂ側に切り
換えたのちに、このヒートポンプ３２を運転することに
よって、室内側熱交換器１８ｂから熱量を補うことが可
能である。このように室内器３３については、室内側熱
交換器１８ｂによる補足ができるため、室内器３３での
熱交換量と床冷暖房用の熱交換器２からの熱交換量を容
易に変えることができる。とくに冷房時の室内側熱交換
器１８ｂによる除湿量が、床面温度とは無関係に制御で
きるため、床面温度及び湿度の調節が容易となる。

【００５０】図１９は図１に示した実施例の変形例を示
した構成図である。本実施例において、ヒートポンプ３
２を運転して発生した熱を、蓄熱槽４内の蓄熱材１４に
蓄熱しておき、この蓄熱材１４を床冷暖房用の熱交換器
２内で循環させることによって、床暖房あるいは床冷房
する基本構成については、図１に示した実施例と同じで
ある。

【００５１】しかしながら図１に示した実施例では、部
屋１７の温度を制御するときに、床冷暖房用の熱交換器
２に流す蓄熱材１４の温度を調節する構成であるが、本
実施例では流量を主に調節する構成となっている。即ち
循環用のポンプ３の出口側に流路切換弁１３を設けて、
床冷暖房用の熱交換器２に流入する蓄熱材１４の流量
と、戻り管３１を通って蓄熱槽４内に戻す蓄熱材１４の
流量を制御することによって、床冷暖房用の熱交換器２
へ送る熱量を調節する。

【００５２】とくに床冷房の場合には、熱交換器２の入
り口温度は蓄熱槽４内の蓄熱材１４の温度となるため、
蓄熱する室温の露点以上にしておくか、あるいは図のよ
うに熱交換器２の入り口において、補助熱源（例えば電
気ヒータ）３７を設けておき、流入する蓄熱材１４の温
度を露点以上に保つ必要がある。このために本図におい
てこの補助熱源３７は、床冷暖房用の熱交換器２の入り
口に設けてあるが、そもそも床冷暖房用の熱交換器２の
表面が露点以下になるのをふせぐために設けているた
め、床１の下に平面的に補助熱源３７を設けておき、こ
の熱交換器２を外部から暖めて露点以上に保つ方式のも
のでも何ら差し支えない。

【００５３】またこのような構成としておけば、もし他
室の床冷暖房用の熱交換器を増設する場合、循環パイプ
３６ａ，３６ｂと戻り管３１によって形成されている循
環経路途中に、新たに流路切換弁を付加して熱交換器を
増設することによって、循環ポンプ３などをふやすこと
なく比較的容易にシステムの拡張もできる。なお本発明
において、ヒートポンプ３２としては、電動式のもの以
外に吸収式冷凍機や吸着式冷凍機であっても、本発明の
主旨は失われない。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、ヒートポンプ（吸収式
冷凍機、吸着式冷凍機を含む）と蓄熱槽、床冷暖房用の
熱交換器とを組み合わせた空調システムにおいて、部屋
の温度と湿度をセンサによって感知し、床面温度が結露
点以下にならないよう制御し、またヒートポンプ運転等
によるファンコイルユニットと併用して除湿をすること
によって、床暖房のみならず床冷房も行えるようにした
空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図。

【図２】図１に示した実施例の床冷房運転時の制御フロ
ーチャート。

【図３】乾球温度が約２４〜４５℃、絶対湿度が約０．
０１９〜０．０３４の範囲における湿り空気線図。

【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図６】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図７】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図８】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図９】図８の実施例の変形例を示す構成図。

【図１０】図９の実施例の変形例を示す構成図。

【図１１】図１０の実施例の変形例を示す構成図。

【図１２】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１３】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１４】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１５】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１６】図１５の実施例の変形例を示す構成図。

【図１７】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１８】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１９】図１の実施例の変形例を示す構成図。

【符号の説明】

１（１ａ，１ｂ）床２（２ａ，２ｂ）床冷暖房用の熱交換器３（３ａ，３ｂ）循環ポンプ４（４ａ，４ｂ）蓄熱槽５室外器６圧縮機７四方弁８ａ，８ｂ逆止弁９ａ，９ｂ膨張弁１０受液器１１（１１ａ，１１ｂ）温湿度センサー１２（１２ａ，１２ｂ）コントローラ１３（１３ａ〜１３ｉ）流路切換弁１４（１４ａ，１４ｂ）蓄熱材１５追い炊き用熱交換部１６冷媒１７（１７ａ，１７ｂ）部屋１８ａ蓄熱槽側熱交換器１８ｂ追い炊き用熱交換器１８ｃ室内側熱交換器１９室外側熱交換器２０補助熱交換器２１ａ〜２１ｄ室内側熱交換器２２ａ，２２ｂ循環ループ２３微細多孔質マット２４吸着材２５吸着材容器２６受皿２７ドレン２８通風ファン２９風入口３０風出口３１（３１ａ，３１ｂ）ショートカットパイプ３２ヒートポンプ３３（３３ａ，３３ｂ）室内ファンコイルユニット３４ａ〜３４ｄパイプ３５（３５ａ，３５ｂ）温度センサー３６ａ，３６ｂ循環パイプ３７補助熱源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、冷房運転時に部屋の温度と湿度をセ
ンサによって感知し、床冷暖房用の熱交換器からの熱交
換量を調整して床面温度を露点以下に下げないように制
御することを特徴とする空調システム。
【請求項２】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、床冷暖房用の熱交換器からの熱交換
量を調整し、床面温度を露点以上に保ち、且つ強制対流
熱交換をおこなう室内側熱交換器による除湿冷房とを併
用したことを特徴とする請求項１記載の空調システム。
【請求項３】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、ヒートポンプからの熱を蓄熱槽の蓄
熱材に蓄熱し、この蓄熱槽と床冷暖房用の熱交換器との
間で蓄熱材を循環させることによって、床冷暖房をおこ
なう請求項１記載の空調システム。
【請求項４】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、床冷暖房用の熱交換器に流入する蓄
熱材を、追い炊きする手段を付加した請求項１記載の空
調システム。
【請求項５】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、床冷暖房用の熱交換器に流入する蓄
熱材の一部から除熱した後、床冷暖房用の熱交換器に流
入する手段を有することを特徴とする請求項１記載の空
調システム。
【請求項６】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調シ
ステムにおいて、床冷暖房用の熱交換器と室内の空気と
が、強制対流によって熱交換する請求項１記載の空調シ
ステム。
【請求項７】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、床冷暖房用の熱交換器と室内空気と
が熱交換したときに床及びその熱交換器についた水滴
を、吸着剤の吸着作用を利用して除湿させる機能を付加
した請求項１記載の空調システム。
【請求項８】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、冷暖房用の室内ファンコイルユニッ
トを備え、蓄熱材への蓄熱に用いたヒートポンプが、室
内ファンコイルユニットを用いて通常の冷暖房運転する
ことを可能とすることを特徴とする請求項１記載の空調
システム。
【請求項９】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空調
システムにおいて、床冷暖房用の熱交換器に流す蓄熱材
と室内ファンコイルユニットに用いる熱媒体を、同一の
熱媒体とした請求項１記載の空調システム。
【請求項１０】請求項９記載の空調システムにおい
て、床冷暖房用の熱交換器と室内ファンコイルユニット
を熱媒体の循環経路に対して並列に配置した空調システ
ム。
【請求項１１】請求項９記載の空調システムにおい
て、床冷暖房用の熱交換器と室内ファンコイルユニット
を、熱媒体の循環経路に対して直列に配置した空調シス
テム。
【請求項１２】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、一つの床に対して、床冷暖房用の
熱交換器と蓄熱槽及びこれらの間を循環する蓄熱材の組
み合わせを、少なくとも２系統有する請求項１記載の空
調システム。
【請求項１３】請求項１２記載の空調システムにおい
て、独立した２系統の蓄熱材の循環経路から成る床冷暖
房用の熱交換器と、これら蓄熱材に蓄熱するための蓄熱
槽を有し、さらにこれらの蓄熱槽が１つのヒートポンプ
と熱交換して蓄熱することを特徴とする空調システム。
【請求項１４】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、床冷暖房用の蓄熱材に蓄熱するの
に使用するヒートポンプと、室内ファンコイルユニット
を運転するのに要するヒートポンプとが同一のヒートポ
ンプであって、それぞれ対象とする部屋が異なる請求項
１記載の空調システム。
【請求項１５】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、１つのヒートポンプに対し、少な
くとも２系統の床冷暖房用の熱交換器とそれぞれの熱媒
体に蓄熱するための蓄熱槽との組み合わせを備え、２つ
の室を対象とする請求項１記載の空調システム。
【請求項１６】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、蓄熱槽とその蓄熱材の循環ループ
が少なくとも２系統あり、それら循環ループに複数の部
屋の床冷暖房用の熱交換器と室内ファンコイルユニット
用の熱交換器が循環ループに対して個別に接続されてい
て、これらの循環ループから各部屋の床冷暖房用熱交換
器及び室内ファンコイルユニットへの熱量を個別に制御
できるようにした請求項１記載の空調システム。
【請求項１７】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、蓄熱槽とその蓄熱材の循環ループ
が少なくとも２系統あり、各部屋の床冷暖房用の熱交換
器と室内ファンコイルユニットに、各部屋の温度に応じ
てこれら蓄熱材を混合して温度調整した蓄熱材を流し
て、各部屋の温度を制御することを特徴とした請求項１
６記載の空調システム。
【請求項１８】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、ヒートポンプ運転時による室内フ
ァンコイルユニット通過後の余熱を蓄熱槽に蓄熱してお
き、この熱を必要に応じて床冷暖房の熱源として利用す
る請求項１記載の空調システム。
【請求項１９】ヒートポンプを熱源とする床冷暖房空
調システムにおいて、蓄熱槽に蓄熱した熱を利用する床
冷暖房及び室内ファンコイルユニット部と、必要に応じ
て通常のヒートポンプ運転ができる室内ファンコイルユ
ニット部とを併用した請求項１記載の空調システム。