JPH0552366A - 輻射式冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄冷部２を備えていることにより安い深夜電
力を有効利用できる輻射式冷房装置において、天井材６
などの被冷却面に配管を埋設することなくその面を冷や
すことができ、蓄冷時には蓄冷部２に結露が生じないよ
うにする。 【構成】 蓄冷部２を、空気循環路７の内に設置し、外
部で発生した冷熱を空気循環路７中の空気の露点よりも
高い温度で蓄えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、深夜電力などを利用
して発生させた冷熱を蓄える蓄冷部を有するとともに、
蓄冷部から放出された冷熱や外部で発生させた冷熱を天
井材などの被冷却面の裏面を通過させて被冷却面を冷
し、この面からの輻射を利用して冷房する輻射式冷房装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、クーラー使用の増大により、夏の
昼間に電力消費のピークが生じているが、このことが発
電能力の不足や資源の浪費につながる問題として指摘さ
れている。このため、ビル等ではヒートポンプに蓄冷槽
（または蓄冷タンク）を組み合わせ、深夜電力を使って
冷熱を作って蓄冷槽に蓄えておき、その冷熱を昼間利用
するシステムが使用されている。冷熱の蓄えは、発生し
た冷熱を蓄冷槽に伝え、蓄冷槽で水（室内に搬送する冷
媒）を氷にする形でなされている。冷房運転時には、こ
の氷を融解させ、生じた冷水を搬送して室内の冷房を行
っている。

【０００３】このようなシステムでは、蓄冷槽をステン
レスで構成した水槽とし、この水槽中に冷媒管を密に配
した上で、配管回りに深夜電力などで氷を作るのであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記システム
では、冷熱を蓄えている時（蓄冷時）には蓄冷槽が氷点
以下の温度になるため、蓄冷槽の外面に結露が生じると
いう問題があった。他方、天井材に埋め込んだ配管に冷
水を流して天井材を冷やすことにより、天井材での輻射
を利用して室内の冷房を行う冷房装置が存在するが、こ
の装置では、天井面が低温になり結露してしまう。天井
面の結露を防ぐには、別に除湿装置を室内に設置する必
要があった。また、このような天井材は、通常の天井材
に比べて施工やメンテナンスなどがわずらわしく、しか
も、埋設された配管が損傷すると修理がやっかいであ
る。

【０００５】この発明は、蓄冷部を備えていることによ
り安い深夜電力を有効利用できる輻射式冷房装置におい
て、天井材などの被冷却面に配管を埋設することなくそ
の面を冷やすことができ、蓄冷時には蓄冷部に結露が生
じないような輻射式冷房装置を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、被冷却面裏面に沿う部分を有する空気
循環路、および、空気循環路の内に設置されていて外部
で発生した冷熱を空気循環路中の空気の露点よりも高い
温度で蓄える蓄冷部を備え、蓄冷運転モード時には蓄冷
部で冷熱を蓄え、冷房運転モード時には、空気循環路内
で空気を循環させながら、蓄冷部からの放冷により前記
空気を冷却し、この冷却された空気で被冷却面を冷却し
てその面からの輻射により冷房を行うようになっている
輻射式冷房装置を提供する。

【０００７】この発明は、また、被冷却面裏面に沿う部
分を有する空気循環路、空気循環路の内に設置されてい
て外部で発生した冷熱を空気循環路中の空気の露点より
も高い温度で蓄える蓄冷部、および、空気循環路の内の
蓄冷部よりも下流側に設置されていて外部で発生した冷
熱で空気の温度を下げる熱交換器を備え、蓄冷運転モー
ド時には蓄冷部で冷熱を蓄え、冷房運転モード時には、
空気循環路内で空気を循環させながら、蓄冷部からの放
冷により前記空気の予備冷却を行うとともに、予備冷却
された空気を熱交換器で更に冷却し、この冷却された空
気で被冷却面を冷却してその面からの輻射により冷房を
行うようになっている輻射式冷房装置を提供する。

【０００８】この発明の冷房装置は、空気循環路を備え
ている。この循環路は、被冷却面の裏面に沿う部分とこ
の面から離れたバイパス路部分とで構成されている。循
環路には、蓄冷部が設置されている。熱交換器も設置す
る場合には、循環路の空気の流れの上流側から蓄冷部と
熱交換器がこの順に直列に並ぶように設置されている。
蓄冷部が熱交換器よりも上流側に設置されているのは、
冷房運転モードのときにはここで空気を予備冷却を行う
からである。この予備冷却を行うことにより熱交換部で
の空気の冷却がより温度差の小さい状態で行われるよう
になる。

【０００９】この発明では、外部で発生した冷熱を蓄冷
部および熱交換器に伝える手段として、たとえば、ヒー
トポンプが使われる。ヒートポンプとしては、外部の冷
却器などで生じた冷熱を蓄冷部および熱交換器に互いに
独立に伝えるものであり、そのような機能を有するもの
であれば特に制限はない。前記熱交換器は、外部で発生
した冷熱で空気循環路内の空気の温度を下げるものであ
り、そのような機能を有する熱交換器であれば特に制限
はない。

【００１０】前記蓄冷部は、外部で発生した冷熱を蓄
え、周囲の空気の温度が高くなったときには放冷するも
のである。冷熱を蓄えた時の温度、すなわち蓄冷温度が
空気の露点よりも高い温度であることが必要である。蓄
冷温度が露点よりも低いと、結露してしまう。また、蓄
冷部は、その蓄冷温度が冷却しようとする室内などの空
気の温度よりも低いことが好ましく、一般的な冷房時に
おいて結露しないような範囲内で最低温度に設定されて
いるのがより好ましい。これは、たとえば、設置場所の
状況、空気中の湿度および気温（またはそれらの各平均
値）などを考慮して求められる。設置場所が湿度の高い
ところであれば、前記最低気温が高くなる傾向があり、
湿度の低いところであれば、前記最低気温が低くなる傾
向がある。前記最低気温の具体例を挙げると、たとえ
ば、２０℃前後であるがこれに限定されるものではな
い。

【００１１】蓄冷部に使われる蓄冷材としては、空気の
露点よりも高い温度において、好ましくは前記最低気温
付近に融点（または凝固点）を持つ結晶性有機化合物な
どの相変化材料またはこれを含むものが挙げられる。結
晶性有機化合物としては、たとえば、パラフィン、脂肪
酸エステルなどが挙げられる。相変化材料はそのままで
用いられてもよいが、たとえば、融解したときに形状を
維持したり流出を防いだりするために、容器に封入され
たり、多孔体やゲルなどに含浸されたりするのがよい。
たとえば、ポリエチレンなどのポリオレフィンまたは架
橋ポリエチレンなどの架橋ポリオレフィンなどのペレッ
トに含浸されてなる蓄熱ペレット（たとえば、特開昭６
２−１８７７８２号公報参照）や、この蓄熱ペレットを
石膏などの無機質マトリックス中に散在させてなる蓄熱
ボードなどの蓄熱体にして用いることができる。前記容
器、多孔体やゲルなどは、全く融解しないか、または、
結晶性有機化合物の融点よりも高い方がよい。

【００１２】蓄冷材の表面には、ヒートポンプから送ら
れてくる冷熱媒体を通す管路が設置されている。この管
路は、蓄冷材にできるだけ効率良く冷熱を伝え、蓄冷す
るように設置されるのがよい。被冷却面は、たとえば、
建物の天井などが挙げられるが、これに限るものではな
い。被冷却面の多孔質板としては、たとえば、通常の建
築用内装材などに用いられるものが使用される。

【００１３】

【作用】安い深夜電力を利用し、直接端末近くに敷設す
る蓄冷方式において、蓄冷温度が従来の水を利用したも
のに比べて高いため、蓄冷時に問題となっていた蓄冷部
への防露が可能となる。被冷却面を多孔質板で構成して
いると、裏面に冷却減湿空気が流れることにより、表面
結露を防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、この発明をその１実施例を表す図面
を参照しながら詳しく説明するが、この発明は下記実施
例に限定されない。図１は、この発明の冷房装置の１実
施例を表す側面断面図である。図１にみるように、この
冷房装置は、ヒートポンプ１、蓄冷部２、冷媒配管３、
冷水配管（冷媒配管ＩＩ。以下同様）４、熱交換器５、
および、天井材６の表面（天井面６ａ）等輻射利用面の
裏面を含むダクト７からなっている。

【００１５】冷媒配管３と熱交換器５が、冷水配管４と
蓄冷部２がそれぞれ連結され、蓄冷部２と熱交換器５は
空気循環ダクト７内にこの順に空気流れに沿って上流側
から直列に配列されている。ダクト７のうち、７ａが被
冷却面である天井面の裏面に沿う部分、７ｂが上記バイ
パス路である。蓄冷部２の蓄冷温度は、一般的な冷房時
において結露しないような範囲内で最低温度（たとえ
ば、２０℃）に設定されている。

【００１６】ヒートポンプ１から冷媒配管３（熱交換器
５）、あるいは、冷水配管４、蓄冷部２への冷媒回路
は、切り替え可能なように構成されている。天井材６
は、多孔質板でできている。次に実際の運転状況を説明
する。まず、夜間の蓄冷運転モードにおいては、ヒート
ポンプ１を作動させた場合、蒸発器からの冷水配管４を
とおって流れた冷水により蓄冷部２が冷却され、冷熱が
蓄えられる。このとき、蓄冷部２は空気の露点よりも高
い温度であるため、結露が起こらない。

【００１７】冷房運転モード（昼間電力利用）において
は、冷媒回路を切り替えて、冷媒配管３を冷却し、ファ
ン９によって矢印の方向に空気を循環させる。この循環
空気は、蓄冷部２で放出された冷熱で予備冷却され、そ
の後、熱交換器５で、昼間電気などで発生させた冷熱を
受けてより低温に冷却される。この空気で天井材６が冷
却され、天井面６ａからの輻射で冷房を行う。また、天
井面６ａは冷却され、天井裏には除湿された乾燥空気が
通されるので、天井面６ａおよび風路内に結露すること
はない。あるいは、熱交換器５を設置しなかったり、設
置しても作動させなかったりして、蓄冷部２からの冷熱
の放出のみで循環空気の温度を下げ、輻射冷房を行うよ
うにしてもよい。

【００１８】しかも、予冷のために蓄冷された蓄冷部２
は、融点設定温度が２０℃前後であるので結露の心配は
なく、夜間の蓄冷中にも、結露の心配はない。図１中、
８は、断熱材であり、天井裏の上方への冷熱の伝達など
をできるだけ防ぐようになっている。上記説明では、天
井材を利用した輻射により冷房するようになっていた
が、天井材以外のものも、この発明の冷房装置に利用で
きる。

【００１９】

【発明の効果】この発明の輻射式冷房装置は、比較的高
い温度（従来の０℃以下に対して、空気の露点以上）で
冷熱を蓄えるようになっている蓄冷部を組み込んだもの
であって、以上のような構成により安い深夜電力を利用
した蓄熱および場合によっては除湿が行え、昼間の電力
負荷を低減させるとともに、快適な輻射冷房を行うこと
ができる。

【００２０】被冷却面が多孔質板であるときには、その
裏に除湿された乾燥空気が通されることにより被冷却面
に結露するのが防がれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の輻射式冷房装置の１実施例を表す側
面断面図である。

【符号の説明】

１ ヒートポンプ ２ 蓄冷部 ３ 冷媒配管 ４ 冷水配管 ５ 熱交換器 ６ 天井材 ６ａ 天井面 ７ ダクト ８ 断熱材 ９ ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 博健 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被冷却面裏面に沿う部分を有する空気循
   環路、および、空気循環路の内に設置されていて外部で
   発生した冷熱を空気循環路中の空気の露点よりも高い温
   度で蓄える蓄冷部を備え、蓄冷運転モード時には蓄冷部
   で冷熱を蓄え、冷房運転モード時には、空気循環路内で
   空気を循環させながら、蓄冷部からの放冷により前記空
   気を冷却し、この冷却された空気で被冷却面を冷却して
   その面からの輻射により冷房を行うようになっている輻
   射式冷房装置。
2. 【請求項２】 被冷却面裏面に沿う部分を有する空気循
   環路、空気循環路の内に設置されていて外部で発生した
   冷熱を空気循環路中の空気の露点よりも高い温度で蓄え
   る蓄冷部、および、空気循環路の内の蓄冷部よりも下流
   側に設置されていて外部で発生した冷熱で空気の温度を
   下げる熱交換器を備え、蓄冷運転モード時には蓄冷部で
   冷熱を蓄え、冷房運転モード時には、空気循環路内で空
   気を循環させながら、蓄冷部からの放冷により前記空気
   の予備冷却を行うとともに、予備冷却された空気を熱交
   換器で更に冷却し、この冷却された空気で被冷却面を冷
   却してその面からの輻射により冷房を行うようになって
   いる輻射式冷房装置。
3. 【請求項３】 被冷却面が多孔質板からなっている請求
   項１または２記載の輻射式冷房装置。