JPH06123452A - 輻射冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】天井パネルでの結露の発生や、場所による輻射
冷房の効果の乱れを防止することができる輻射冷房装置
を提供することを目的とする。 【構成】四方弁２の一流路と冷媒ポンプ１の吐出側を接
続し、他の一流路と前記冷媒ポンプ１の吸入側を冷媒対
冷媒熱交換器８を介して接続し、残りの二流路の一方と
前記輻射冷房用熱交換器３の入口とを接続し、他方と前
記蓄冷用熱交換器６の入口とを接続し、前記冷媒ポンプ
１の吐出側と前記輻射冷房用熱交換器３または前記蓄冷
用熱交換器６が切り換えられて接続され、同時に前記冷
媒ポンプ１の吸入側と前記蓄冷用熱交換器６または前記
輻射冷房用熱交換器３が、前記冷媒対冷媒熱交換器８を
介して、切り換えて接続されるように四方弁２の回路を
構成するとともに、前記輻射冷房用熱交換器３の出口を
逆止弁５を介して前記蓄冷用熱交換器６の出口と接続
し、さらに前記蓄冷用熱交換器６の出口を前記四方弁２
と冷媒対冷媒熱交換器８との間の配管に開閉弁１１を介
して接続した輻射冷房装置の構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輻射を利用した冷房装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、よりマイルドな冷房を実現する方
法として、輻射冷房装置が知られている。従来の輻射冷
房装置は、天井面に配管パイプを配設し、その内部に冷
水を流通させるものや、あるいは冷媒配管を配設し、冷
媒をそこで蒸発させることにより天井面を冷却して、室
内にいる人体からの放熱を輻射によって奪い、ドラフト
感のない快適な冷房をするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
輻射冷房装置においては、冷媒を利用するものでは、冷
媒をポンプで送液し、輻射冷房用熱交換器で蒸発させ、
戻ってくる冷媒ガスを別の冷凍機などを利用して凝縮さ
せ、再び液体にするという単純な循環回路を持つものが
ほとんどであり、輻射冷房を行うためには、たえず別の
冷凍機を運転する必要があり、機器効率や電力料金から
見ても満足できるものではなかった。

【０００４】さらに、輻射冷房用熱交換器においては、
冷媒は潜熱の発生区間で一定温度となる性質を持つもの
の、圧力損失によって上流から下流に向かって温度が低
下していき、下流側で結露が発生したりしていた。ま
た、冷媒を安定して送るためにはポンプ入口冷媒は液体
状態になっている必要があり、そのため、冷媒液が過冷
却されて温度が低くなり、天井面の入口側で結露が発生
したりしていた。

【０００５】本発明は、かかる従来の輻射冷房装置の不
具合点を解消するためのものであり、輻射冷房運転、蓄
冷運転、蓄冷利用輻射冷房運転などを簡単な回路構成で
切り換えて実現でき、結露などの課題も解消することの
できる輻射冷房装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、冷媒ポンプ、四方弁、輻射冷房用熱交換器、
蓄冷用熱交換器、冷凍機を備えた冷媒対冷媒熱交換器を
主な構成要素として冷凍サイクルを構成し、前記四方弁
の一流路と前記冷媒ポンプの吐出側を接続し、他の一流
路と前記冷媒ポンプの吸入側を冷媒対冷媒熱交換器を介
して接続し、残りの二流路の一方と前記輻射冷房用熱交
換器の入口とを接続し、他方と前記蓄冷用熱交換器の入
口とを接続し、前記冷媒ポンプの吐出側と前記輻射冷房
用熱交換器または前記蓄冷用熱交換器が切り換えて接続
され、同時に前記冷媒ポンブの吸入側と前記蓄冷用熱交
換器または前記輻射冷房用交換器が、前記冷媒対冷媒熱
交換器を介して、切り換えて接続されるように四方弁回
路を構成するとともに、前記輻射冷房用熱交換器の出口
を逆止弁を介して前記蓄冷用熱交換器の出口と接続し、
さらに前記蓄冷用熱交換器の出口を前記四方弁と冷媒対
冷媒熱交換器との間の配管に開閉弁を介して接続した輻
射冷房装置の構成とするものである。

【０００７】

【作用】かかる輻射冷房装置において、冷媒ポンプの運
転と四方弁、開閉弁の切換という簡単な操作のみで、冷
凍機を利用して冷媒対冷媒熱交換器を凝縮器とし、凝縮
液を冷媒ポンプで循環させ、輻射冷房用熱交換器を蒸発
器とした冷凍機利用輻射冷房運転、冷媒対冷媒熱交換器
を凝縮器とし、蓄冷用熱交換器を蒸発器とした蓄冷運
転、蓄冷用熱交換器を凝縮器とし、輻射冷房用熱交換器
を蒸発器とした蓄冷利用輻射冷房運転を、簡単な構成で
行うことができ、たとえば、安価な深夜電力を利用して
夜間に蓄冷を行い、昼間にその冷熱を利用して輻射冷房
をおこなったり、あるいは蓄冷剤の温度により冷凍機の
運転を制御することにより、蓄冷熱がなくなった場合に
も冷凍機を利用した輻射冷房運転が可能となるなど、利
便性の高い輻射冷房装置が実現できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明になる輻射冷房装置の一実施
例であり、冷凍サイクルの回路図を示している。

【０００９】図１において１は冷媒ポンプでその吐出側
に四方弁２を設けており、四方弁２の一つの流路は輻射
冷房用熱交換器３の入口に接続されている。ここでは輻
射冷房用熱交換器３は一本の連続した配管で構成され、
天井パネル４に取り付けられている。さらに、その出口
は逆止弁５を介して、蓄冷用熱交換器６に接続され、さ
らに四方弁２の一つの流路へと帰還する回路になってい
る。蓄冷用熱交換器６は蓄冷槽７の中に設置され、蓄冷
槽７内部の蓄冷剤（水、ブラインなど）と熱交換できる
ようになっている。

【００１０】また、冷媒ポンプ１の吸入側は冷媒対冷媒
熱交換器８を介して四方弁２の一つの流路に接続されて
いる。この冷媒対冷媒熱交換器８においては、冷凍サイ
クル中の冷媒と、冷凍機９により冷却された冷却回路１
０とが間接的に熱交換できるようになっている。

【００１１】ここでは、四方弁２の切換により冷媒ポン
プ１の吐出側が四方弁２を介して、輻射冷房用熱交換器
３または蓄冷用熱交換器６に切り換えて接続され、同時
に冷媒ポンプ１の吸入側が四方弁２、冷媒対冷媒熱交換
器８を介して蓄冷用熱交換器６または輻射冷房用熱交換
器３に接続されるように回路構成されている。

【００１２】また、逆止弁５と蓄冷用熱交換器６の間の
配管と、四方弁２と冷媒対冷媒熱交換器８の間の配管と
を開閉弁１１を介して接続している。さらに、蓄冷槽７
の内部に設けた温度センサー１２は、蓄冷剤の温度が設
定温度以上であれば制御器１３によって冷凍機９の運転
を開始するように制御するようにしている。

【００１３】かかる輻射冷房装置において、蓄冷運転
時、温度センサー１２によって蓄冷槽７内部の蓄冷剤温
度を検知し、設定温度以上であれば、制御器１３によっ
て冷凍機９が運転される。四方弁２はこの場合、破線方
向に接続され、開閉弁１１は開とする。この場合、冷凍
サイクルの冷媒は冷媒ポンプ１→四方弁２→蓄冷用熱交
換器６→開閉弁１１→冷媒対冷媒熱交換器８→冷媒ポン
プ１と流れ、蓄冷用熱交換器６で蓄冷槽７内部の蓄冷剤
を冷却して、自らは蒸発し、冷凍機９の運転により冷却
されている冷却回路１０と冷媒対冷媒交換器８で間接的
に熱交換して自らは液化する。このようにして、蓄冷槽
７の蓄冷剤が冷却され、蓄冷される。このとき、逆止弁
５により輻射冷房用熱交換器３には液冷媒は流れず、ま
た、四方弁２と接続している側は冷媒ガス状態であるた
め、天井パネル４が冷却されるようなことはない。

【００１４】輻射冷房運転時には、四方弁２は実線方向
に接続され、開閉弁１１は閉とする。温度センサー１２
によって蓄冷槽７内部の蓄冷剤温度を検知し、設定温度
以上であれば、制御器１３によって冷凍機９を運転し、
設定温度以下であれば、冷凍機９は運転しない。このと
き、冷媒流れは、冷媒ポンプ１→四方弁２→輻射冷房用
熱交換器３→逆止弁５→蓄冷用熱交換器６→四方弁２→
冷媒対冷媒熱交換器８→冷媒ポンプ１と流れ、輻射冷房
用熱交換器３において、天井パネル４を介して、たとえ
ば室内の熱を吸収して輻射冷房に寄与し、自らは蒸発す
る。また、蓄冷剤温度が設定温度以下であれば、蓄冷用
熱交換器６において蓄冷槽７内部に蓄冷されている蓄冷
剤に放熱して自らは液化し、液化した冷媒は四方弁２、
冷媒対冷媒熱交換器８を通過するものの、制御器１３に
より冷凍機９が運転されていないため、そのまま冷媒ポ
ンプ１に吸入される。一方、蓄冷剤温度が設定温度以上
であれば、蓄冷用熱交換器６において蓄冷剤に十分放熱
できず、液化しないため、ガスまたは二相状態の冷媒が
四方弁２、冷媒対冷媒熱交換器８に流入する。ここで
は、制御器１３により冷凍機９が運転されているため、
冷却回路１０と冷媒対冷媒熱交換器８で熱交換し、自ら
は液化して冷媒ポンプ１に吸入される。

【００１５】このように、簡単な構成で、しかも四方弁
２と開閉弁１１の切換と、蓄冷剤の温度によって冷凍機
９の運転を制御するという簡単な操作のみで、蓄冷運
転、蓄冷利用輻射冷房運転、冷凍機利用輻射冷房運転が
実現でき、たとえば、安価な深夜電力を利用して夜間に
蓄冷を行い、昼間にその冷熱を利用して輻射冷房をおこ
なったり、あるいは蓄冷剤の温度により冷凍機９の運転
を制御することにより、蓄冷熱がなくなった場合にも冷
凍機９を利用した輻射冷房運転が可能となるなど、利便
性の高い冷房装置が実現できるものである。

【００１６】なお、本実施例には示していないが、四方
弁２と輻射冷房用熱交換器３の間の配管と逆止弁５の出
口配管を間接的に熱交換させることにより、輻射冷房用
熱交換器３に流入する冷媒が過冷却されていた場合に
も、逆止弁５を出る温度の高いガスまたは二相冷媒によ
り吸熱して温度が上がるため、輻射冷房用熱交換器３の
入口側の温度が下がることなく、天井パネル４の温度を
均一にでき、結露の発生も防止できるものである。

【００１７】さらにまた、本実施例には示していない
が、冷凍サイクルの冷媒として非共沸混合冷媒を用いる
場合には、蒸発過程での温度上昇の特性により輻射冷房
用熱交換器３で圧力損失が増大した場合にも、その出入
口で温度差を最小限に抑えることができ、天井パネル４
の温度を均一にでき、結露の発生や、場所による輻射冷
房の効果の乱れを防止することができるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなるよう
に本発明になる輻射冷暖房装置は、冷媒ポンプの運転と
四方弁、開閉弁の切換という簡単な操作のみで、冷凍機
利用輻射冷房運転、蓄冷運転、蓄冷利用輻射冷房運転を
簡単な構成で行うことができる。

【００１９】また、蓄冷剤の温度によって冷凍機の運転
を制御することにより、蓄冷熱がなくなった場合にも冷
凍機を利用した輻射冷房運転が可能となるなど、利便性
の高い冷房装置が実現できる。

【００２０】さらに望ましくは、輻射冷房用熱交換器の
出入口配管を熱交換させたり、あるいは、冷凍サイクル
内を流れる冷媒を非共沸混合冷媒とすることにより、輻
射冷房用熱交換器の温度をほぼ一定とすることができる
ので、天井パネルでの結露の発生や、場所による輻射冷
房の効果の乱れを防止することができるなど実用上、多
大な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる輻射冷房装置の一実施例の回路図

【符号の説明】

１ 冷媒ポンプ ２ 四方弁 ３ 輻射冷房用熱交換器 ４ 天井パネル ５ 逆止弁 ６ 蓄冷用熱交換器 ７ 蓄冷槽 ８ 冷媒対冷媒熱交換器 ９ 冷凍機 １０ 冷却回路 １１ 開閉弁 １２ 温度センサー １３ 制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒ポンプ、四方弁、輻射冷房用熱交換
   器、蓄冷用熱交換器、冷凍機を備えた冷媒対冷媒熱交換
   器を主な構成要素として冷凍サイクルを構成し、前記四
   方弁の一流路と前記冷媒ポンプの吐出側を接続し、他の
   一流路と前記冷媒ポンプの吸入側を冷媒対冷媒熱交換器
   を介して接続し、残りの二流路の一方と前記輻射冷房用
   熱交換器の入口とを接続し、他方と前記蓄冷用熱交換器
   の入口とを接続し、前記冷媒ポンプの吐出側と前記輻射
   冷房用熱交換器または前記蓄冷用熱交換器が切り換えて
   接続され、同時に前記冷媒ポンブの吸入側と前記蓄冷用
   熱交換器または前記輻射冷房用交換器が、前記冷媒対冷
   媒熱交換器を介して、切り換えて接続されるように四方
   弁回路を構成するとともに、前記輻射冷房用熱交換器の
   出口を逆止弁を介して前記蓄冷用熱交換器の出口と接続
   し、さらに前記蓄冷用熱交換器の出口を前記四方弁と冷
   媒対冷媒熱交換器との間の配管に開閉弁を介して接続し
   たことを特徴とする輻射冷房装置。
2. 【請求項２】 蓄冷用熱交換器と熱交換する蓄冷剤の温
   度を検出する温度センサーを設け、前記温度センサーが
   一定温度以上の場合に、冷凍機を運転して冷媒対冷媒熱
   交換器を冷却することを特徴とする請求項１記載の輻射
   冷房装置。
3. 【請求項３】 四方弁と輻射冷房用熱交換器の入口との
   間の配管と、逆止弁の出口配管とを間接的に熱交換可能
   にしたことを特徴とする請求項１記載の輻射冷房装置。
4. 【請求項４】 冷凍サイクル内を流れる冷媒は２種類以
   上の冷媒を混合した非共沸混合冷媒としたことを特徴と
   する請求項１記載の輻射冷房装置。