| 【発明の名称】 |
輻射型空調装置と埋込みヒートポンプユニット |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 成孝
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| 【要約】 |
【課題】建物の室内床に埋設される埋め込み型の輻射型空調装置において、室内を冷暖房出来て結露等の心配のない輻射型空調装置を形成すること。
【解決手段】建物の室内における床３の下面部３ａに、ペルチェ素子４を使用したヒートポンプの一部を埋設した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】建物の室内における床の下面部に、ペルチェ素子を使用したヒートポンプの一部を埋設したこと、を特徴とする輻射型空調装置。
【請求項２】ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の片面側に設けられて床下部に埋設される吸・放熱用ヒートシンクと、前記ペルチェ素子の他面側に設けられる熱源側ヒートシンクと、該熱源側ヒートシンクの近傍に配設される熱源体と、前記ペルチェ素子を電気的に制御する制御装置とで構成されていること、を特徴とする埋込みヒートポンプユニット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の室内床に埋設される埋め込み型のヒートポンプユニットを使用した輻射型空調装置に係り、更に詳しくは、ペルチェ素子を使用して室内を冷暖房するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、建物の室内、例えば、一般住宅やビル室若しくは工場の精密室等において、冷温風を利用した空調に比較して快適性の観点から、床などを加熱・冷却して行う輻射空調が採用されていることが知られている。
【０００３】そこで、輻射空調の従来例■として、電熱線を床に埋設したり電熱パネルを床に敷設したりして室内を空調する電熱線埋設型空調方法が知られている。従来例■は、冷温水配管を床に埋め込んだり、冷温水パネルを床に敷設したりして室内を空調する冷温水配管埋設型空調方法が知られている。従来例■は、送風機と加熱・冷却コイルを組み込んだ空調機によって作られた冷温風を用いて、建築躯体や天井・床を加熱・冷却して室内を空調する冷温風利用型空調方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例■は、室内を暖房することが出来るのみで、冷房が出来ない問題点がある。前記従来例■では、冷温水を作るために冷凍機やボイラーなどの高コストの熱源設備が必要であり、及び、維持コストも嵩むものとなる。更に、冷温水配管を建物の躯体に直接埋設させた場合の結露や漏水の問題点がある。従来例■では、熱を作り出す熱源設備と冷温風を作り出す二次側空調機が必要となってコストが嵩み、従来型の冷温風空調の延長にすぎないものである。本発明に係る埋込みヒートポンプユニットは、このような課題を解消するために提案されるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る輻射型空調装置の上記課題を解決するための要旨は、建物の室内における床の下面部に、ペルチェ素子を使用したヒートポンプの一部を埋設したことである。
【０００６】本発明のヒートポンプユニットの要旨は、ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の片面側に設けられて床下部に埋設される吸・放熱用ヒートシンクと、前記ペルチェ素子の他面側に設けられる熱源側ヒートシンクと、該熱源側ヒートシンクの近傍に配設される熱源体と、前記ペルチェ素子を電気的に制御する制御装置とで構成されていることである。
【０００７】本発明に係る輻射型空調装置とそれに使用する埋込みヒートポンプユニットによれば、ペルチェ素子の電流を逆転させるだけで冷暖房の切替が容易に行えて、フレキシブルな輻射空調を実現する。駆動部分が無いので長寿命かつ低騒音・低振動となり、精密室等の室内空調に好適となる。熱源体は、冷房時においても圧縮機を有する冷凍機又はチラー（chiller：冷却装置）を必要とせずに、冷却塔だけでよいので低コストになるとともに、脱フロン対策としても好適なものとなる。
【０００８】また、冷暖房の切り替えが容易で制御性がよいので、蓄熱を利用せずに冷温風を利用した従来型の空調や精密環境を対象とした空調への応用が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る輻射型空調装置と埋込みヒートポンプユニットについて図面を参照して説明する。輻射型空調装置１は、図１に示すように、一例として、コンクリート構造物における、室内に面している床（スラブ）３の下面部３ａに、ペルチェ素子を使用したヒートポンプ２の一部を、所要数で所望の配列にして、埋設して構成されているものである。
【００１０】前記ヒートポンプユニット２の構成を図２を参照して説明する。当該ヒートポンプユニット２は、平板体のペルチェ素子４と、該ペルチェ素子４の片面（図において上）側に設けられて床の下面部３ａに埋設される吸・放熱用ヒートシンク５と、前記ペルチェ素子４の他面（図において下）側に設けられる熱源側ヒートシンク６と、該熱源側ヒートシンク６の近傍に配設される熱源体７と、前記ペルチェ素子４を電気的に制御する制御装置（図示せず）とで構成されている。
【００１１】前記熱源体７には、例えば一例として、水を媒体として熱の吸収と放散を行うものである。この熱源体７の役割は、前記ヒートシンク５とヒートシンク６との温度差が大きくなると、ペルチェ素子４による熱移動が少なくなるので、冷房時においては、温度が上昇するヒートシンク６から熱を吸収してヒートシンク５，６の温度差を小さくし、暖房時においても、ヒートシンク６に熱を与えて暖めヒートシンク５，６の温度差を小さくし、ペルチェ素子の熱移動（ポンプ作用）を高めるようにすることである。
【００１２】この熱源体７の温℃は、冷房時には約３０℃前後、暖房時には２０℃程度であって、年間を通して、制御状態による変動を考慮すると約１５℃〜２７℃の範囲にて使用される。よって、従来の空調において温水が約６０℃、冷水７℃に比較すると格段に常温に近いので、当該熱源体７の媒体である水などを冷却・加熱する装置として、冷却塔若しくは補助ボイラー程度の簡易且つ低コストな装置で十分である。
【００１３】前記ペルチェ素子４には、制御装置によって電流の流れが切り替えられる直流電源８から直流電流が供給されるとともに、温度センサー用の信号を伝達するもので、その一端が制御装置に接続された制御用リード線９の他端が接続されている。
【００１４】以上にように構成された埋込みヒートポンプユニット２を床の下面部３ａに、前記ヒートシンク５を埋設して配設されるものである。前記熱源体７，７，…を配管７ａで連結し、水などの液体媒体を循環させる。制御装置により、室内の冷暖房に応じて、ペルチェ素子４に所要容量の直流電流を流し、ヒートシンク５による冷熱・放熱によって床３を介して、当該室内１０を輻射型空調するものである。
【００１５】一例として、室内１０を冷暖房する場合の詳細を説明する。例えば、室内１０を暖房する場合、ペルチェ素子４の作用により熱源側のヒートシンク６からヒートシンク５へと熱が移動する。該ヒートシンク５は約４０℃程度に熱せられて放熱する。ペルチェ素子４の温度差の上限が約７０℃〜８０℃なので、その約３割を実用値と仮定すると、熱移動をスムーズにするためには、前記ヒートシンク５，６の温度差を約２０℃に抑える必要がある。
【００１６】そこで、熱源側のヒートシンク６が冷えて２０℃以下にならないように熱を供給すべく、熱源体７の温度を２０℃以上となるように制御するのである。これによって、ヒートシンク５，６の温度差が小さくなってペルチェ素子４の熱移動（ポンプ作用）が多くなるものである。
【００１７】一方、室内１０を冷房する場合、ペルチェ素子４の作用によりヒートシンク５からヒートシンク６へと熱が移動する。当該ヒートシンク５は約１５℃程度に吸熱されて冷却される。そこで、熱源側のヒートシンク６が１５＋２０＝３５℃以上にならないように冷やすべく、前記熱源体７の温度を３５℃以下になるように制御するものである。これによって、前記ヒートシンク５，６の温度差が小さくなる。
【００１８】こうして、前記熱源体７の使用範囲が前述の通り、１５℃〜２７℃程度の範囲となって常温に近くなり、熱源水用の配管７ａの保温を不要とすることが出来るものである。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る埋込みヒートポンプユニットは、建物の室内における床の下面部に、ペルチェ素子を使用したヒートポンプの一部を埋設したので、前記ペルチェ素子の電流を逆転させるだけで冷暖房の切り替えが容易に行えてフレキシブルな輻射空調を実現する。駆動部分が無いので長寿命かつ低騒音・低振動となり、精密室等の室内空調に好適となる。熱源体は、冷房時においても圧縮機を有する冷凍機又はチラーを必要とせずに、簡易な冷却塔だけでよいので低コストになるとともに、脱フロン対策としても好適なものとなるという優れた効果を奏するものである。
【００２０】本発明に係る埋込みヒートポンプユニットは、ペルチェ素子と、該ペルチェ素子の片面側に設けられて床下部に埋設される吸・放熱用ヒートシンクと、前記ペルチェ素子の他面側に設けられる熱源側ヒートシンクと、該熱源側ヒートシンクの近傍に配設される熱源体と、前記ペルチェ素子を電気的に制御する制御装置とで構成されているので、前記熱源体により温度差の少ないヒートシンクで冷暖房が効率的に行えるという優れた効果を奏するものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１６６４３２
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２１日（１９９９．４．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３１７４
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 功 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０４３７２（Ｐ２０００−３０４３７２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１３４６３ |
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