JP2018025327A - 放熱装置及び該放熱装置を用いた空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 空調システムに用いるのに適した、非居住空間に配置される放熱装置であって、熱媒が内部を均一に流れ、エアー溜まりがなく、均質な熱放射を達成することができる放熱装置を提供する。【解決手段】 放熱装置は、概ね平行に配置された第１のヘッダ管及び第２のヘッダ管と、第１及び第２のヘッダ管と交わる位置関係で並列に配置され、両端部において第１及び第２のヘッダ管と連通する複数の平行管と、第１のヘッダ管の側面において該第１のヘッダ管と連通する熱媒の入口管と、第２のヘッダ管の側面において該第２のヘッダ管と連通する熱媒の出口管とを備える。平行管の各々と第１のヘッダ管とが連通する第１の平行管連通部が、第１のヘッダ管において該第１のヘッダ管と入口管とが連通する入口管連通部に対向する位置以外の位置に存在する。【選択図】 図１

Description

本発明は、空調システムに関する。より具体的には、本発明は、非居住空間に放熱装置を配置することにより、居住空間の床又は天井を蓄熱するとともに、調節空気を居住空間に供給して、快適な冷暖房を実現するための空調システムと、その空調システムに用いるのに適した、エアー溜まりがなく均質な熱放射を達成する放熱器とに関する。

建物の冷暖房は、ルームエアコン等の冷暖房器具や石油ストーブ、電熱ヒータ等の暖房器具を居住空間内に設置し、伝導、対流、放射作用によって熱を伝えることによって、空気を冷やしたり温めたりして行うことが一般的である。一方、オフィスビルや住宅等において、居住空間以外の床下をチャンバーとして空調を行うことは、従来から提案されている。チャンバーとは、空調給排気に利用する箱状の空間のことである。こうした床下チャンバー方式の空調システムとして、特許文献１や非特許文献１に開示される技術が提案されている。

特許文献１に開示される技術においては、図９に示されるように、建物の床下空間に、冷暖房機能及び減湿機能を備えた室内機(エアコンディショナ)と、取り入れた外気の清浄機能及び加湿機能を備えたエアワッシャーとから構成される空調装置が配置され、床部の一端に配置する給気口から床上空間に、調節空気が給気されるものである。床上空間を巡回した空気は、床部の他端に位置する排気口から回帰して、一部は屋外に排出され、一部はエアワッシャーに還気されて再度調節される。

また、特許文献１に開示される技術は、基礎底盤コンクリート上に空調装置が載置され、室内機及びエアワッシャーの下部からドレインを突設して、発生する除湿水、清浄水が屋外の地盤上に排出されるようになっている。エアワッシャーの上下方向中央部には、外気取入れ用のダクトが延出され、エアワッシャーの上部には、床部の排気口と連通するアングル形状のダクトが配設され、ダクト立上り部には、床上空間の巡回空気の一部を排出するダクトが突出している。さらに、基礎底盤コンクリートの周縁から床下空間側に断熱材を備えた基礎側壁コンクリートが立設しており、この基礎側壁コンクリートと上部の床部とで囲まれた床下空間が構成されている。

特許文献１には寸法の記載は無いが、床下空間には、室内機及びエアワッシャーから成る空調装置が配置されるとともに、空調装置と床部の給気口や排気口とを接続するダクトが配管されるため、床下空間の懐（上下方向長さ）を大きくする必要がある。また、特許文献１に記載の技術は、室内機の除湿水及びエアワッシャーの清浄水を排出するドレインの上下方向位置と、基礎底盤コンクリート上面及び地盤面との位置関係から、降雪地域での採用が難しく、ドレインと地盤面との段差を大きくすると地盤面から１階床部の高さが大きくなりすぎるため、高さ制限の指定地域では建物の総高さに影響を与えることになる。

非特許文献１は、図１０に示されるように、鉄筋コンクリート造共同住宅の空調換気システムに関する技術である。この技術では、室外機（空気熱ヒートポンプ）に連続する室内機（エアコンディショナ）からの冷却加熱空気が、床下に加圧送風され、各居室の床面に設けた床吹出口から居室内に給気される。巡回空気は室内機に還気され、一部の還気は、便所、浴室等の水廻りから室内機上面に載置される熱交換型換気設備に送られ、当該設備において外気と熱交換され、屋外に排出される。

非特許文献１に開示される空調方式は、室内機の専用置場が必須であり、重量が大きくなるとともに、空調換気システムが室外機及び室内機で構成されるため、床補強及びダクト配管に起因する設置コストが課題となる。さらに、この空調方式では、熱交換器そのものの熱交換率が高くても、浴室、トイレ、キッチンの排気は熱回収にまわすことはできず、実際の熱回収効果は低下し、給気と排気の２つのファンを動かす電気代の回収ができない恐れがある。

さらに、非特許文献１に開示される空調方式は、フリーアクセス等の二重床下内を全面チャンバーとすることができ、壁際でも居室の中央部でも吹出口を自由に設置可能であるが、床下の懐寸法が低いとチャンバー内の風量にばらつきが生じる。

本出願の出願人は、床下チャンバー方式の新たな空調システムを既に提案している（特願２０１５−２０５２０５号）。この空調システムにおいては柵状放熱装置を用いるが、こうした用途で用いられる放熱装置については放熱効果のさらなる向上が要請され、空調システムについては空調効率のさらなる向上が要請される。

特開２０１１−１７９８０７号公報 特許第４９９９２１２号公報

日本建築学会大会学術講演便概集(近畿)２００５年９月、４１５７５号「床下チャンバー方式による集合住宅の空調・換気システムに関する研究(その１．空調システムと実証試験住戸の概要)」

本発明は、居住空間の外部に位置する非居住空間の空気の温度を調節し、調節された空気を非居住空間から居住空間に供給するとともに、居住空間を囲む床面又は天井を蓄熱し、蓄熱した床面又は天井からの放射も利用して、快適な居住空間を創出する空調システムを提供することを課題とする。
また、本発明は、こうした空調システムに用いるのに適した放熱装置であって、熱媒が内部を均一に流れ、エアー溜まりがなく、均質な熱放射を達成することができる放熱装置を提供することを別の課題とする。

本発明は、その第１の態様において、非居住空間に配置される放熱装置を提供する。放熱装置は、概ね平行に配置された第１のヘッダ管及び第２のヘッダ管と、第１及び第２のヘッダ管と交わる位置関係で並列に配置され、両端部において第１及び第２のヘッダ管と連通する、複数の平行管と、第１のヘッダ管の側面において該第１のヘッダ管と連通する熱媒の入口管と、第２のヘッダ管の側面において該第２のヘッダ管と連通する熱媒の出口管とを備える。複数の平行管の各々と第１のヘッダ管とが連通する複数の第１の平行管連通部が、第１のヘッダ管において該第１のヘッダ管と入口管とが連通する入口管連通部に対向する位置以外の位置に存在する。

一実施形態においては、入口管は、複数の平行管と並列に配置されており、入口管連通部は、複数の第１の平行管連通部の並びの線上に位置することことが好ましい。入口管連通部は、前記第１のヘッダ管の長さ方向略中央部に位置することが好ましい。

一実施形態においては、出口管は、複数の平行管と並列に配置されており、第２のヘッダ管と出口管とが連通する出口管連通部が、複数の平行管の各々と第２のヘッダ管とが連通する複数第２の平行管連通部の並びの線上に位置することが好ましい。

一実施形態においては、入口管は、複数の第１の平行管連通部とは反対側の側面において第１のヘッダ管と連通するように配置することができる。別の実施形態においては、出口管は、複数の第２の平行管連通部とは反対側の側面において第２のヘッダ管と連通するように配置することができる。

本発明は、その別の態様において、非居住空間に、上記第１の態様による１つ又は複数の放熱装置が配置された空調システムを提供する。空調システムにおいては、放熱装置は、複数の平行管によって形成される放熱面が、居住空間を囲む壁面のうちの水平壁面に対向した状態で、建物内において居住空間の外部に位置する非居住空間に配置される。空調システムは、さらに、放熱装置に供給される熱媒の温度調節を行う熱源装置と、熱源装置からの熱媒を放熱装置に供給するように配設された配管と、水平壁面に設けられ、放熱装置からの放射エネルギーによって温度が調節された空気を非居住空間から居住空間に供給する１つ又は複数の給気口とを備える。

一実施形態においては、放熱装置の少なくとも１つは、放熱面が前記水平壁面に対して傾斜するように配置されることが好ましい。また、空調システムは、放熱装置から水平壁面の方向とは異なる方向に放射された放射エネルギーを水平壁面に向けて反射させる反射材と、水平壁面の方向とは異なる方向から放熱装置に向かう熱を遮断する断熱材とのいずれか一方又は両方をさらに備えることが好ましい。

本発明の第１の実施形態による放熱装置を示す。 図１に示される放熱装置の内部における熱媒の流れを示す。 本発明の第２の実施形態による放熱装置を示す。 本発明の第１の実施形態による放熱装置を用いた空調システムの適用例を示す。 本発明の第１の実施形態による放熱装置を用いた空調システムの系統図を示す。 床下空間に配置された第１の実施形態による放熱装置の概略図を示す。 天井空間に配置された第１の実施形態による放熱装置の概略図を示す。 本発明による放熱装置と比較するための従来の放熱装置を示す。 従来の空調システムの一例を示す。 従来の空調システムの一例を示す。

以下において、図１〜図８を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

［放熱装置の第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による放熱装置１を示す。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は上面図である。図１（Ｃ）は、放熱装置１を第１のヘッダ管１１ａと平行な線で切断したときに、切断位置から第１のヘッダ管１１ａの方向をみた断面図である。図２は、放熱装置１の内部における熱媒の流れ方向を矢印で示す図である。

放熱装置１は、第１のヘッダ管１１ａと、第２のヘッダ管１１ｂとを有する。第１のヘッダ管１１ａと第２のヘッダ管１１ｂとは、概ね平行に配置される。第１のヘッダ管１１ａと第２のヘッダ管１１ｂとの間には、複数の平行管１２が並列に配置される。複数の平行管１２は、第１のヘッダ管１１ａ及び第２のヘッダ管１１ｂとは直交する位置関係で配置される。

第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂと複数の平行管１２とは、平行管１２の両端部において熱融着接合され、内部を熱媒が通るように連通している。第１のヘッダ管１１ａにおいて複数の平行管１２の一方の端部が接合されている部分を第１の平行管連通部１６ａといい、第２のヘッダ管１１ｂにおいて複数の平行管１２の他方の端部が接合されている部分を第２の平行管連通部１６ｂという。図１（Ｃ）に示されるように、第１の平行管連通部１６ａは、概ね一直線上に並んでおり、図示されてはいないが、第２の平行管連通部１６ｂも、概ね一直線上に並んでいる。

第１のヘッダ管１１ａの長さ方向の概ね中央部には、放熱装置１に供給される熱媒が通る入口管１５ａが熱融着接合され、第２のヘッダ管１１ｂの長さ方向の概ね中央部には、放熱装置１から排出される熱媒が通る出口管１５ｂが熱融着接合されている。入口管１５ａ及び出口管１５ｂは、複数の平行管１２の配列の概ね中央部分に、複数の平行管１２と並列に配置されており、平行管１２と同質で断面が同形状のものとすることが好ましい。第１のヘッダ管１１ａにおいて入口管１５ａの端部が接合されている部分を入口管連通部１７ａといい、第２のヘッダ管１１ｂにおいて出口管１５ｂの端部が接合されている部分を出口管連通部１７ｂという。

入口管連通部１７ａは、第１のヘッダ管１１ａにおいて第１の平行管連通部１６ａの各々が配置されている側面と同じ側面に、これらの並びの線上に位置するように配置されている。すなわち、第１のヘッダ管１１ａの内壁における入口管連通部１７ａに対向する位置には、複数の第１の平行管連通部１６ａのいずれも存在しない。したがって、図２に示されるように、入口管１５ａから供給された熱媒（ｆ１）は、入口管連通部１７ａから第１のヘッダ管１１ａの内部に入ると、第１のヘッダ管１１ａの内壁における入口管連通部１７ａに対向する位置に当たり、そこから第１のヘッダ管１１ａの両端部方向に向かって流れ（ｆ２）、第１のヘッダ管１１ａから順次、第１の平行管連通部１６ａを通って複数の平行管１２に流れ込むことになる（ｆ３）。

出口管連通部１７ｂも同様に、第２のヘッダ管１１ｂにおいて第２の平行管連通部１６ｂの各々が配置されている側面と同じ側面に、これらの並びの線上に位置するように配置されている。すなわち、第２のヘッダ管１１ｂの内壁における出口管連通部１７ｂに対向する位置には、複数の第２の平行管連通部１６ｂのいずれも存在しない。したがって、図２に示されるように、複数の平行管１２から第２の平行管連通部１６ｂを通って第２のヘッダ管１１ｂに流れ込んだ熱媒は、第２のヘッダ管１１ｂの中央部方向に向かって流れ（ｆ４）、出口管連通部１７ｂを通って出口管１５ｂに流れ（ｆ５）、排出される。

第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂ、複数の平行管１２、入口管１５ａ、及び出口管１５ｂの材料として、限定されるものではないが、例えばポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）を用いることが好ましい。一実施形態においては、第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂとして、例えば、径が２７ｍｍ（肉厚５ｍｍ）、長さが４３０ｍｍの一対の太管を用いることができる。第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂの両端部には、３ｍｍ厚の閉止板１３が熱融着されている。複数の平行管１２として、例えば、径が１３ｍｍ（肉厚１ｍｍ）、長さが２，９４６ｍｍの細管を用いることができ、入口管１５ａ及び出口管１５ｂに隣接する平行管１２の間以外は、間隔２０ｍｍで互いに並列に配置されている。入口管１５ａ及び出口管１５ｂは、例えば、径が１３ｍｍ（肉厚１ｍｍ）、長さが１０００ｍｍの細管とすることができる。第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂ、複数の平行管１２、入口管１５ａ、及び出口管１５ｂにより、放熱装置１の放熱面が形成される。

放熱装置１は、例えば特許文献２に提案されているプラスチックパイプ熱融着機を用いて製造することができる。この場合には、２本の太管と複数の細管とをプラスチックパイプ熱融着機を用いて互いに熱融着接合した後、複数の細管の並びのうち中央部分にある１本の細管を適宜の位置で切断すればよい。あるいは、放熱装置１は、２本の太管と、並びの中央部分の細管のみを除いた複数の細管とを、プラスチックパイプ熱融着機を用いて互いに熱融着接合した後、入口管及び出口管に相当する細管を、別途２本の太管にそれぞれ熱融着接合することにより、製造することもできる。

［放熱装置の第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態による放熱装置１ａを示す。図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は上面図である。図３（Ａ）は、放熱装置１ａの内部における熱媒の流れ方向も矢印で示している。

本実施形態における放熱装置１ａは、入口管１５ａ及び出口管１５ｂが第１の実施形態における放熱装置１とは別の位置に配置されている点で異なる。入口管１５ａは、第１のヘッダ管１１ａにおいて、複数の第１の平行管連通部１６ａが配置されている側面と対向する側面に配置され、したがって、第１のヘッダ管１１ａから外方に突出している。同様に、出口管１５ｂは、第２のヘッダ管１１ｂにおいて、複数の第２の平行管連通部１６ｂが配置されている側面と対向する側面に配置され、したがって、第２のヘッダ管１１ｂから外方に突出している。放熱装置１ａにおいては、放熱装置１では入口管１５ａ及び出口管１５ｂが配置されている位置には、平行管１２は配置されていない。

放熱装置１ａにおいても、放熱装置１と同様に、第１のヘッダ管１１ａの内壁における入口管連通部１７ａに対向する位置には、複数の第１の平行管連通部１６ａのいずれも存在しない。したがって、図３に示されるように、入口管１５ａから供給された熱媒（ｆ１１）は、入口管連通部１７ａから第１のヘッダ管１１ａの内部に入ると、第１のヘッダ管１１ａの内壁における入口管連通部１７ａに対向する位置に当たり、そこから第１のヘッダ管１１ａの両端部方向に向かって流れ（ｆ１２）、第１のヘッダ管１１ａから順次、第１の平行管連通部１６ａを通って複数の平行管１２に流れ込むことになる（ｆ１３）。

出口管連通部１７ｂも同様に、第２のヘッダ管１１ｂの内壁における出口管連通部１７ｂに対向する位置には、複数の第２の平行管連通部１６ｂのいずれも存在しない。したがって、図３に示されるように、複数の平行管１２から第２の平行管連通部１６ｂを通って第２のヘッダ管１１ｂに流れ込んだ熱媒は、第２のヘッダ管１１ｂの中央部方向に向かって流れ（ｆ１４）、出口管連通部１７ｂを通って出口管１５ｂに流れ（ｆ１５）、排出される。

放熱装置１ａにおける第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂ、平行管１２、入口管１５ａ及び出口管１５ｂは、放熱装置１と同様の材質、寸法及び製造方法で製造することができる。

［放熱装置の別の実施形態］
本発明に係る放熱装置は、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせたものとすることもできる。例えば、入口管１５ａを平行管１２と同じ側に、これらと並列に配置し、出口管１５ｂを第２のヘッダ管１１ｂの外方に突出するように配置することもできる。あるいは、入口管１５ａを第１のヘッダ管１１ａの外方に突出するように配置し、出口管１５ｂを平行管１２と同じ側に、これらと並列に配置することもできる。

［空調システム］
次に、本発明の第１の実施形態による放熱装置１を用いた空調システムを説明する。図４は、空調システムの適用例としての建物６０の側面図である。図４に示されるように、建物６０は、居間、廊下、トイレ、玄関ホールなどを含む居住空間３と、居住空間３の外部に位置する建物内空間である床下空間４、天井空間５などを含む非居住空間とを有する。居住空間３は、壁６２、間仕切り壁６３などの垂直壁面と、床部４１、天井５１などの水平壁面とに囲まれている。

図５は、放熱装置１を用いた空調システムの系統図を示す。また、図６は、床下空間４に配置された放熱装置１の概略図であり、図７は、天井空間５に配置された放熱装置１の概略図である。図４及び図５に示されるように、空調システムにおいては、例えば建物の外壁や基礎などの外皮４３に囲まれた床下空間４の適宜位置に、放熱装置１が配置される。床下空間４又は天井空間５は、その全部又は一部が、空調、給排気に利用する箱状の空間（チャンバー）として用いられる。空調システムは、空気熱や地中熱を利用するヒートポンプなどによって熱媒を加熱又は冷却する熱源装置２６を屋外に有する。

熱源装置２６で生成された加熱又は冷却された熱媒は、往き側ヘッダ２７ａを介し、配管２２を通って放熱装置１に供給される。放熱装置１において熱交換が行われた後に排出された熱媒は、配管２２を通り、戻り側ヘッダ２７ｂを介して熱源装置２６に戻る。熱媒は、熱源装置２６で冷却又は加熱されて、再び放熱装置１に供給される。例えば床下空間４の空気は、放熱装置１から放射された熱によって加熱又は冷却され、加熱又は冷却された空気は、床４１に設けられたファン機能付き吹出口２８から居住空間３に供給される。また、床４１は、放熱装置１から放射される遠赤外線の放射熱伝達により蓄熱され、居住空間３には、床４１からの二次放射による輻射熱伝達が行われる。

［放熱装置が床下空間に配置される形態］
放熱装置１は、図４及び図６に示されるように、床下空間４に傾斜させて配置することができる。放熱装置１を傾斜配置することにより、第１のヘッダ管１１ａから第２のヘッダ管１１ｂに向かって平行管１２内を上昇する熱媒が、時間経過とともに平行管内の空気を第２のヘッダ管１１ｂに押し出し、さらに第２のヘッダ管１１ｂに接合された出口管１５ｂから排出される。したがって、放熱装置１は、放熱面に空気溜りがなく、均質な熱放射を達成することができる。

床下空間４においては、放熱装置１は、図４及び図６に示されるように構成され、配置される。床下空間４においては、放熱装置１は、その放熱面が床４１の下面に対向する状態で配置される。放熱装置１は、基礎底盤コンクリート４２上に、第１のヘッダ管１１ａを下側、第２のヘッダ管１１ｂを上側として、傾斜させて配置される。

放熱装置１と基礎底盤コンクリート４２との間には、反射断熱材２４を配置することが好ましい。反射断熱材２４は、反射材２４ａと断熱材２４ｂとを、放熱装置側からみてこの順で積層したものとすることができる。断熱材２４ｂを用いずに、放熱装置１の下方に反射材２４ａのみを配置してもよい。

反射材２４ａとしては、例えばアルミニウム合金箔、アルミニウム蒸着シートなどを用いることができるが、これらに限定されるものではなく、反射材２４ａは、放熱装置１から放射された遠赤外線を高い割合で反射させることができる適宜の厚さの材料を用いればよい。一実施形態においては、反射材２４ａとして、純度９９％、厚さ１２μｍのアルミニウム合金箔を用いることができる。断熱材２４ｂとしては、例えばＪＩＳ Ａ９５１１の成形断熱材（例えば、ビーズ法、押出法によって製造されるポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォームなど）を用いることができるが、これに限定されるものではない。一実施形態においては、断熱材２４ｂとして、厚さ３０ｍｍのビーズ法ポリスチレンフォームを用いることができる。反射断熱材２４としては、上記の反射材２４ａと断熱材２４ｂとを熱溶着したものや、空気層を有する梱包材の両面又は片面に反射材２４ａを溶着したものなどを用いることができる。反射断熱材２４は、反射機能と断熱機能とを有する材料を用いて構成してもよい。

放熱装置１の放熱面から下方に向かって放射された遠赤外線を、反射材２４ａによって反射させて床４１に向かわせることにより、熱放射を有効に活用して床４１に効率良く蓄熱することができるとともに、基礎底盤コンクリート４２への熱付与を低減させることができる。反射材２４ａの反射率は、高いほど望ましく、例えば純度９９％のアルミニウム合金を用いた厚さ１２μｍのアルミニウム合金箔を反射材２４ａとして用いた場合には、遠赤外線を約９８％反射させることができる。また、断熱材２４ｂは、基礎底盤コンクリート４２の下の地面から放熱装置１に向かう熱を遮断することができるため、外気温の影響を抑制し、冷暖房負荷の低減に寄与する。

放熱装置１は、反射断熱材２４の上に配置された４つのスペーサ２５ａ、２５ｂの上に載置されることが好ましい。スペーサ２５ａとスペーサ２５ｂとは高さが異なり、低い方の２つのスペーサ２５ａの上には第１のヘッダ管１１ａを載置し、高い方の２つのスペーサ２５ｂの上には第２のヘッダ管１１ｂを載置することにより、放熱装置１を傾斜させて配置することができる。スペーサ２５ａ、２５ｂの各々の高さは、放熱装置１の所望の傾斜角度に応じて、適宜選択すればよい。スペーサ２５ａ及びスペーサ２５ｂが第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂを支持する位置は、特に限定されるものではないが、図６（Ａ）に示されるように、第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂの端部付近であることが好ましい。

また、図６（Ａ）に示されるように、放熱装置１の幅方向の外方において、反射断熱材２４の上に２つのスペーサ２５ｃを配置し、その上に、例えば平行管１２と同質、断面同形状の支持パイプ５４ａを配置することが好ましい。支持パイプ５４ａは、図６に示されるように、平行管１２の長さ方向中央部において複数の平行管１２を横切る方向に延びており、複数の平行管１２が撓まないように支持している。複数の平行管１２をこのように支持することによって、平行管１２内の空気溜まりを生じさせないという利点が得られる。

入口管１５ａ及び出口管１５ｂと配管２２とは、接続管２１によって接続される。接続管２１は、可撓性を有するものであることが好ましく、例えばエラストマーパイプを用いることができる。接続管２１として可撓性を有するパイプを用いることによって、放熱装置１と配管２２との位置関係及びこれらを接続する際の作業性に関して、高い自由度を得ることができる。

入口管１５ａ及び出口管１５ｂと接続管２１とは、例えば、入口管１５ａ及び出口管１５ｂを接続管２１内に挿入し、接続管２１の外側から汎用的なステンレス製ホースバンド２３などを用いて締め付けることによって、互いに接続することができる。配管２２と接続管２１とについても、同様に接続することができる。

［放熱装置が天井空間に配置される形態］
放熱装置１は、天井空間５に配置することもできる。天井空間５においては、放熱装置１は、図７に示されるように構成され、配置される。天井空間５においては、放熱装置１は、その放熱面が天井５１の上面に対向する状態で配置される。天井５１は、放熱装置１から放射される遠赤外線の放射熱伝達により蓄熱される。放熱装置１は、例えば上階の床４１又は屋根裏の構造用横架材の桁や梁など（以下、「床４１等」という）から、第１のヘッダ管１１ａを下側、第２のヘッダ管１１ｂを上側として、傾斜させて吊り下げることができる。

放熱装置１と床４１等との間には、床下空間４の場合と同様の反射断熱材２４を配置することが好ましい。反射断熱材２４は、反射材２４ａと断熱材２４ｂとを、放熱装置側からみてこの順で積層したものとすることができる。断熱材２４ｂを用いずに、反射材２４ａのみを配置してもよい。

放熱装置１は、例えば４つの吊下部材５２を用いて、吊り下げることができる。図７に示される吊下部材５２は、吊りボルト５２ａと、ハンガー５２ｂと、吊りボルト５２ａとハンガー５２ｂとを接続する２つのナット５２ｃと、ハンガー５２ｂの下部に設けられた結束バンド５２ｄとを有する。吊りボルト５２ａは、床４１等から吊り下げられており、下端には２つのナット５２ｃが設けられている。２つのナット５２ｃは、その間にハンガー５２ｂの上辺を挟むように配置され、ナット５２ｃの位置によってハンガー５２ｂの高さが調整できるようになっている。ハンガー５２ｂの下端にはループ状の結束バンド５２ｄが取り付けられ、結束バンド５２ｄのループに、第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂの端部付近が通される。第１のヘッダ管１１ａの側の吊下部材５２は、第２のヘッダ管１１ｂ側の吊下部材５２より長く、したがって、放熱装置１は、図７（Ｂ）に示されるように、傾斜させて配置することができる。

床４１等の下面への吊ボルト５２ａの取付け方法は、限定されるものではない。例えば、吊ボルト５２ａの上端に羽子板状のプレートを備えて、このプレートと床４１等とを釘固定することができる。あるいは、床４１等の下面の下方に横材を配置し、その横材を貫通させた吊ボルト５２ａの上端を、座金及びナットを用いて横材に固定することもできる。

放熱装置１の中間部は、放熱装置１の幅方向の外方に吊り下げられた２つの吊下部材５２と、例えばヘッダ管１１と同質、断面同形状であり、両端部が結束バンド５２ｄのループに通された支持パイプ５４ｂとによって支持されることが好ましい。支持パイプ５４ｂは、図７に示されるように、複数の平行管１２を横切る方向に延びており、複数の平行管１２が撓まないように支持している。複数の平行管１２をこのように支持することによって、平行管１２内の空気溜まりを生じさせないという利点が得られる。

例えば、結束バンド５２ｄは仮止め用として用い、最終的に固定する際には、丸鋼（径６ｍｍ）の折り曲げ加工品やワイヤーロープを用いるようにすることもできる。また、ハンガー５２ｂは、建築用鋼製天井下地材の部材であるが、設備配管部材のタンバックルの使用も可能である。

入口管１５ａ及び出口管１５ｂと配管２２とは、接続管２１によって接続される。接続管２１は、可撓性を有するものであることが好ましく、例えばエラストマーパイプを用いることができる。接続管２１として可撓性を有する管を用いることによって、放熱装置１と配管２２との位置関係及びこれらを接続する際の作業性に関して、高い自由度を得ることができる。

入口管１５ａ及び出口管１５ｂと接続管２１とは、例えば、入口管１５ａ及び出口管１５ｂを接続管２１内に挿入し、接続管２１の外側から汎用的なステンレス製ホースバンド２３などを用いて締め付けることによって、互いに接続することができる。配管２２と接続管２１とについても、同様に接続することができる。

以下に、本発明による放熱装置の流量を測定した実験を説明する。実施例１は、図１及び図２に示される形態の放熱装置を用いた場合であり、実施例２は、図３に示される形態の放熱装置を用いた場合である。比較例１は、図８に示される形態の放熱装置を用いた場合である。

実施例１において用いられた放熱装置は、入口管１５ａ及び出口管１５ｂの左右に１６本の平行管１２が設けられたものであり、実施例２において用いられた放熱装置は、入口管１５ａ及び出口管１５ｂの反対側において、空白部を挟んで左右に１６本ずつ平行管１２が設けられたものである。したがって、実施例１及び実施例２は、３２本の平行管１２が設けられた放熱装置である。比較例１は、３３本の平行管１２が設けられたものであるが、以下においては、入口管１５ａの延長線上に配置される管（図８の最も上の管に相当する管）以外の管を「平行管」という。

実施例１、実施例２及び比較例１のいずれの放熱装置においても、第１のヘッダ管１１ａが下側、第２のヘッダ管１１ｂが上側となるように放熱装置を配置し、熱媒が、入口管１５ａから流入して出口管１５ｂから流出するように構成した。熱媒として、温水を用いた。いずれの放熱装置も、幅（第１及び第２のヘッダ管１１ａ、１１ｂの長さ）は６７０ｍｍ、高さ（第１のヘッダ管１１ａの外側面から第２のヘッダ管１１ｂの外側面までの距離）は３，０００ｍｍであった。

比較例１の放熱装置は、図８に示されるように、入口管１５ａ及び出口管１５ｂが、第２のヘッダ管１１ｂの端部側面に、外方に突出するように設けられている。第２のヘッダ管１１ｂにおける入口管１５ａ側の端部付近、具体的には複数の平行管１２のうち最外方の管１２とその隣の平行管１２との間に相当する位置に、熱媒を通さない仕切板１４が設けられている。したがって、図８に示される放熱装置においては、入口管１５ａから第２のヘッダ管１１ｂに流入した熱媒は、そのまま、入口管１５ａに対向する位置で第２のヘッダ管１１ｂと連通する管１２（図８において最も上に位置する管１２）に入って下降し（ｆ２２）、第１のヘッダ管１１ａに入る。第１のヘッダ管１１ａの一方の端部に入った熱媒は、第１のヘッダ管１１ａ内を他方の端部方向に向かって流れ（ｆ２３）、複数の平行管１２（図８において最も上の管以外の平行管）を上昇し（ｆ２４）、第２のヘッダ管１１ｂ内を流れ（ｆ２５）、出口管１５ｂから排出される。

表１は、実施例１、実施例２及び比較例１の放熱装置における流量の測定結果を示す。入口管給湯流量は、入口管１５ａから供給される温水の流量であり、平行管１２の総流量は、平行管１２の各々において測定された流量の合計である。また、平行管１２の平均流量は、総流量を平行管１２の本数（３２本）で割った値である。実施例１、実施例２及び比較例１のそれぞれについて、入口管給湯流量が概ね同じであるため、平行管１２の平均流量には大きな差は見られない。

しかしながら、比較例１における放熱装置は、熱媒が流れない平行管１２が３２本中１８本であったのに対して、実施例１及び実施例２における放熱装置の場合には、熱媒が流れない平行管１２はなかった。また、平均流量以上の流量が測定された平行管１２の平均流量と、平均流量未満の流量が計測された平行管１２の平均流量との差が、実施例１及び実施例２の放熱装置の場合には、比較例１と比較して小さいことが分かる。

以上の実験結果から、本発明による放熱装置は、複数の平行管の各々に安定して熱媒が流れ、平行管によって形成される放熱面において均質な放熱作用を奏することがわかる。本発明による放熱装置は、入口管から流入した熱媒が、入口管に対向するヘッダ管の内壁に当たり、そこからヘッダ管の両端部方向に向かって、概ね同量の熱媒が流れる。したがって、ヘッダ管の長さ方向に概ね一定量の熱媒が存在するとともに、熱媒の流入部から両端部までの距離が長いため、ヘッダ管の端部に衝突して戻る熱媒の乱流が生じたとしても、それがヘッダ管内の流れに与える影響は小さい。これに対して、比較例のようにヘッダ管の端部に熱媒の流入部が配置されている放熱装置の場合には、平行管からヘッダ管に流入した熱媒の一部がヘッダ管の端部に衝突して戻る乱流が生じ、この乱流が、ヘッダ管内を進む熱媒の流体圧力を阻害する。したがって、本発明による放熱装置は、各々の平行管における熱媒の均質な流れを達成することができる。

１、１ａ 放熱装置
１１ ヘッダ管
１１ａ 第１のヘッダ管
１１ｂ 第２のヘッダ管
１３ 閉止板
１６ａ 第１の平行管連通部
１６ｂ 第２の平行管連通部
１７ａ 入口管連通部
１７ｂ 出口管連通部
１２ 平行管
１５ 出入口管
１５ａ 入口管
１５ｂ 出口管
２１ 接続管
２２ 配管
２４ 反射断熱材
２４ａ 反射材
２４ｂ 断熱材
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ スペーサ
２６ 熱源装置
２７ａ 往き側ヘッダ
２７ｂ 戻り側ヘッダ
２８ 吹出口
４ 床下空間
４１ 床
４２ 基礎底盤コンクリート
４３ 外皮
５ 天井空間
５１ 天井
５２ 吊下部材
５２ａ 吊りボルト
５２ｂ ハンガー
５２ｃ ナット
５２ｄ 結束バンド
５４ａ、５４ｂ 支持パイプ
６０ 建物

Claims (10)

1. 概ね平行に配置された第１のヘッダ管及び第２のヘッダ管と、
   前記第１及び第２のヘッダ管と、交わる位置関係で並列に配置され、両端部において前記第１及び第２のヘッダ管と連通する、複数の平行管と、
   前記第１のヘッダ管の側面において該第１のヘッダ管と連通する熱媒の入口管と、
   前記第２のヘッダ管の側面において該第２のヘッダ管と連通する熱媒の出口管と
   を備え、
   前記複数の平行管の各々と前記第１のヘッダ管とが連通する複数の第１の平行管連通部が、前記第１のヘッダ管において該第１のヘッダ管と前記入口管とが連通する入口管連通部に対向する位置以外の位置に存在することを特徴とする放熱装置。
2. 前記入口管は、前記複数の平行管と並列に配置されており、前記入口管連通部は、前記複数の第１の平行管連通部の並びの線上に位置することを特徴とする、請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記入口管連通部は、前記第１のヘッダ管の長さ方向略中央部に位置することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の放熱装置。
4. 前記出口管は、前記複数の平行管と並列に配置されており、前記第２のヘッダ管と前記出口管とが連通する出口管連通部が、前記複数の平行管の各々と前記第２のヘッダ管とが連通する複数第２の平行管連通部の並びの線上に位置することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放熱装置。
5. 前記入口管は、前記複数の第１の平行管連通部とは反対側の側面において前記第１のヘッダ管と連通することを特徴とする、請求項１又は請求項３に記載の放熱装置。
6. 前記出口管は、前記複数の第２の平行管連通部とは反対側の側面において前記第２のヘッダ管と連通することを特徴とする、請求項１、請求項３又は請求項５のいずれか１項に記載の放熱装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放熱装置であって、複数の平行管によって形成される放熱面が、居住空間を囲む壁面のうちの水平壁面に対向した状態で、建物内において前記居住空間の外部に位置する非居住空間に配置された、１つ又は複数の放熱装置と、
   前記１つ又は複数の放熱装置に供給される熱媒の温度調節を行う１つ又は複数の熱源装置と、
   前記１つ又は複数の熱源装置からの熱媒を前記１つ又は複数の放熱装置に供給するように配設された配管と、
   前記水平壁面に設けられ、前記１つ又は複数の放熱装置からの放射エネルギーによって温度が調節された空気を前記非居住空間から前記居住空間に供給する１つ又は複数の給気口と
   を備える空調システム。
8. 前記１つ又は複数の放熱装置の少なくとも１つは、前記放熱面が前記水平壁面に対して傾斜するように配置される、請求項７に記載の空調システム。
9. 前記１つ又は複数の放熱装置から前記水平壁面の方向とは異なる方向に放射された放射エネルギーを前記水平壁面に向けて反射させる反射材と、前記水平壁面の方向とは異なる方向から前記１つ又は複数の放熱装置に向かう熱を遮断する断熱材とのいずれか一方又は両方をさらに備える、請求項７又は請求項８に記載の空調システム。
10. 前記非居住空間は、床下空間及び小屋裏であり、前記１つ又は複数の放熱装置は、前記床下空間及び小屋裏のいずれか一方又は両方に配置されている、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の空調システム。
    
    
    
    
    
    

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