JP2007225199A

JP2007225199A - 冷暖房装置

Info

Publication number: JP2007225199A
Application number: JP2006047402A
Authority: JP
Inventors: Shingo Yuasa; 信吾湯浅; Yuriko Kamigaki; 百合子上垣; Taishin Sugiyama; 泰臣杉山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】大量の気体を空調対象空間に放出することなく、空調対象空間を冷房したり、暖房したりできると共に、大幅にエネルギー効率を向上できる。
【解決手段】気体の温度を調整して供給する温調気体供給装置１と、温調気体供給装置１に連通接続されて温調気体が供給される蓄熱用空調ユニット２とで構成してある。蓄熱用空調ユニット２が、温調気体供給装置１から供給される温調気体を溜める蓄熱用空間３と、蓄熱用空間３内に設けた蓄熱材４と、蓄熱用空間３に隣接して蓄熱用空間３と外部とを連通する多数の微細孔５を有する多孔質構造の排気部６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、対流式冷暖房システムのエネルギー効率の高さと、放射式冷暖房システムの快適性（冷風が直接身体に当たらないなど）とを併せ持った冷暖房装置に関するものである。

対流式冷暖房システムは従来から使用されており、一般に広く普及している。しかし、例えば冷房時には冷たい気流が直接人体に接触することによっていわゆる「冷房病」が問題となり、更に、冷暖房にかかわらず大量の空気を循環させるためその流路に蓄積される埃やカビなどにより「アレルギー性疾患」が発病する大きな原因となっている。

一方、放射式冷暖房システム（輻射式冷暖房システム）は、上記の対流式冷暖房システムの課題を解決するものとして用いられているが、エネルギー効率が悪く、施工が大掛かりとなり、システムのコストが高く、また、立ち上がりが遅くて、素早く冷やしたり、暖めたりすることができないといった問題点がある。

そこで、放射式冷房システムにおいて、輻射パネルに多数の貫通孔を設けて輻射パネル内に供給した冷風の一部を貫通孔から外部に吹出すようにしたものが特許文献１により提案されている。

この特許文献１に示された従来例は、循環ダクトの途中にファン、冷却器、輻射パネルを配置し、冷却器で冷却した冷風を輻射パネル内の空所に供給し、輻射パネル内の空所から気体を循環ダクトを経て再びファン、冷却器に循環して戻し、再び冷却して輻射パネル内の空所に送り、この過程で、輻射パネルに設けた輻射面から熱を輻射することで冷房するようにしたもので、これに加えて、循環する冷風の一部を輻射パネルに設けた多数の貫通孔から吹出して冷房するようにしたものである。

この従来例においては、箱状をした輻射パネルを断熱性の優れた部材で形成してあるといえども、冷房中は循環ダクトを介して常時冷風を輻射パネル内の空所に供給し続けなければならず、また、輻射パネル内の空所に供給された冷気の熱は輻射パネルから冷房対象の空間に輻射されると共に一部の冷気が貫通孔から冷房対象の空間に吹出されるのであるが、大部分は冷たいまま循環ダクトを介してファンの方に戻り、この過程で循環ダクトを介して冷房空間以外の外部に無駄に放熱され、エネルギー効率が悪いという問題が依然として残っている。
特開平９−４２７５２号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、大量の気体を空調対象空間に放出することなく、空調対象空間を冷房したり、暖房したりできると共に、大幅にエネルギー効率を向上できる冷暖房装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る冷暖房装置は、気体の温度を調整して供給するための温調気体供給装置１と、温調気体供給装置１に連通接続されて温調気体が供給される蓄熱用空調ユニット２とで構成され、蓄熱用空調ユニット２が、温調気体供給装置１から供給される温調気体を溜める蓄熱用空間３と、蓄熱用空間３内に設けた蓄熱材４と、蓄熱用空間３に隣接して蓄熱用空間３と外部とを連通する多数の微細孔５を有する多孔質構造の排気部６とを備えていることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、温調気体供給装置１から蓄熱用空調ユニット２の蓄熱用空間３内に供給された温調気体である暖気や冷気の熱が蓄熱用空間３内で蓄熱材４に蓄熱され、蓄熱用空間３内に蓄熱された熱が蓄熱用空間３から多孔質構造の排気部６の多数の微細孔５から徐々に排出されて空調対象空間を暖房したり、冷房したりするものである。この場合、温調気体供給装置１から蓄熱用空調ユニット２に暖気又は冷気を供給している時は微細孔５から暖気又は冷気が微風として排出され、温調気体供給装置１から暖気又は冷気の供給を停止しても、蓄熱材４を設けた蓄熱用空間３に蓄熱された熱が微細孔５から徐々に放熱されることで空調対象空間を暖房したり、冷房したりするものである。このように、冷暖房に当たって大量の気体が空調対象空間に放出されないので、冷たい気流や温かい気流が直接人体に当たることがなくて快適な暖房又は冷房ができるものであり、また、大量の空気を循環させる必要がないので、その流路に蓄積される埃やカビなどにより「アレルギー性疾患」が発病する原因とならず、また、蓄熱用空間３内の蓄熱材４に蓄熱して徐々に放熱するので、エネルギー効率を大幅に向上することができる。

また、蓄熱用空間３が断熱材７で覆ってあることが好ましい。

このような構成とすることで、蓄熱用空間３の周囲からの放熱を防止し、空調対象空間をより効率よく暖房又は冷房できるものである。

また、多孔質構造の排気部６の少なくとも蓄熱用空間３側に高熱伝導性の伝熱部８を設けることが好ましい。

このような構成とすることで、蓄熱用空間３に蓄熱された熱が伝熱部３を介して効果的に多孔質構造の排気部６に伝わって微細孔５から熱を効果的に排出すると共に多孔質構造の排気部６を介して効果的に放熱して空調対象空間を効率よく暖房又は冷房できる。

また、蓄熱用空調ユニット２を複数有することが好ましい。

このような構成とすることで、複数箇所の空調対象空間を暖房又は冷房できる。

また、温調気体供給装置１から送られる温調気体を複数の蓄熱用空調ユニット２に選択的に供給可能とすることが好ましい。

このような構成とすることで、複数の空調対象空間のうち、必要な空調対象空間のみ選択的に暖房又は冷房できる。

また、複数の蓄熱用空調ユニット２に対応して各蓄熱用空調ユニット２で暖房又は冷房を行なう空調対象域における人の存在の有無を検知するための人体検知手段９を設け、人体検知手段９により人の存在が検知された際に対応する蓄熱用空調ユニット２の蓄熱用空間３のみに温調気体供給装置１から気体を供給することが好ましい。

このような構成とすることで、複数の空調対象空間のうち、人が存在する空調対象空間のみ選択的に暖房又は冷房でき、エネルギー効率が向上する。

また、蓄熱用空間３に暖気を供給するための第１の気体入口部１０ａと、冷気を供給するための第２の気体入口部１０ｂとを設けることが好ましい。

このような構成とすることで、蓄熱用空間３内への暖気の供給、冷気の供給の切換えが素早く行なえ、素早く温度を変化させることができる。

本発明は、大量の気体を空調対象空間に放出することなく、多孔質構造の排気部の多数の微細孔から微温風又は微冷風として放出したり、あるいは蓄熱用空間に蓄熱された熱を微細孔から徐々に放熱して空調対象空間を暖房したり、冷房したりでき、従来のように大量に温風又は冷風を吹出して冷暖房するものに比べて、快適な暖房又は冷房ができるものであり、しかも、蓄熱用空間に設けた蓄熱材に熱を蓄熱してこの熱を多孔質構造の排気部から徐々に放出するので、大幅にエネルギー効率を向上できる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本発明の冷暖房装置は、図１に示すように、気体の温度を調整して供給するためのエアコンのような温調気体供給装置１と、温調気体供給装置１に連通接続されて温調気体が供給される蓄熱用空調ユニット２とで構成してある。

蓄熱用空調ユニット２は、内部が蓄熱用空間３となったパネル状又は袋状をした本体１２と、本体１２の一面部を構成し且つ蓄熱用空間３に隣接して蓄熱用空間３と外部とを連通する多数の微細孔５を有する多孔質構造の排気部６とを備え、更に、蓄熱用空間３内に蓄熱材４を設けて構成してある。

上記蓄熱用空調ユニット２は、例えば、天井材、床材、壁材等として兼用する場合、つまり、天井冷暖房、床冷暖房、壁冷暖房を行なうものの場合はパネル形状とする。図１にはパネル形状をしている例を示している。

蓄熱用空調ユニット２がパネル形状をしているものにおいて、本体１２は内部が蓄熱用空間３となり且つ一面が開口した偏平薄箱形状をしており、該偏平薄箱形状をした一面の開口部分が板状の多孔質構造の排気部６により閉じられ、全体としてパネル形状をしている。本体１２は発泡合成樹脂のような断熱性に優れた低熱伝導性材料により形成してあり、また、板状をした多数の微細孔５を有する多孔質構造の排気部６は多数の微細孔５を有する多孔質材料により形成してある。板状をした排気部６の表面は天井面や、床面や、壁面となるように化粧面となっている。

上記のように蓄熱用空間３を囲む６面のうち少なくとも排気部６以外の５面が断熱性に優れた低熱伝導性材料（断熱材７）により形成してあることで、蓄熱用空間３内が本体１２を介して熱的に断熱されて蓄熱用空間３に熱が蓄熱されるように構成してある。ここで、排気部６は発泡合成樹脂のような断熱性に優れた低熱伝導性材料で形成してあってもよく、あるいは、金属のように熱伝導性に優れた材料により形成してあってもよい。前者の場合は、蓄熱用空間３の周囲の６面が全て低熱伝導性材料により覆われて蓄熱用空間３における蓄熱効果がより向上し、蓄熱用空間３からの熱の放出は主として排気部６に設けた微細孔５を通してのみ熱を外部に放出するようになる。

また、排気部６を金属のような熱伝導性に優れた材料により形成する場合は、排気部６からの熱の放出が、蓄熱用空調ユニット２の一面から微細孔５を通しての熱の放出に加えて、蓄熱用空調ユニット２の一面から輻射により熱を外部に放出することができる。

微細孔５は多孔質構造の排気部６が連続気泡を有する発泡体により形成してある場合には連続気泡孔により蓄熱用空間３と外部とを連通する微細孔５が形成してあるが、発泡体又は非発泡体において、多数の直線状の小径の貫通孔を形成して蓄熱用空間３と外部とを連通する微細孔５が形成してもよい（ここで、連続発泡体の場合は連続気泡孔及び直線状の小径の貫通孔が微細孔５を形成する）。また、板状をした排気部６が金属のような高熱伝導性材料により形成してあると、微細孔５を介して蓄熱用空間３内の熱が放熱されるだけでなく、高熱伝導性材料よりなる排気部３を介して輻射により蓄熱用空間３内の熱を外部に効果的に放出することができる。したがって、多孔質金属（発泡金属）で排気部６を構成した場合は、多孔質の連続気泡孔をそのまま微細孔５とすることができると共に輻射により熱を外部に放出することができることになる。

蓄熱用空調ユニット２の本体１２には内部の蓄熱用空間３に連通する気体入口部１０が設けてあり、エアコンのような温調気体供給装置１から温調気体（温度調整されて高温となった暖気や、低温となった冷気）を供給する気体供給路１３が接続してある。

以下、上記のようなパネル形状をした蓄熱用空調ユニット２を例えば天井材として天井施工した場合につき説明する。

エアコンのような温調気体供給装置１で温度調整された気体を発生させて、冷気（又は暖気）を気体供給路１３を介して蓄熱用空調ユニット２の蓄熱用空間３内に供給する。蓄熱用空間３内に冷気（又は暖気）が供給されると蓄熱用空間３内が冷やされ（又は暖められ）ると共に蓄熱用空間３内に設けた蓄熱材４が冷やされ（又は暖められ）て熱が蓄熱される。また、蓄熱用空間３内の圧力が増加すると、蓄熱用空間３の一面に隣接して設けてある多孔質構造の排気部３の多数の微細孔５から冷気（又は暖気）が徐々に放出される。

このように多孔質構造の排気部３の多数の微細孔５から冷気（又は暖気）が微気流となって徐々に放出されるので、冷たい気流（又は温かい気流）が室内に吹出して直接人体に接触する場合に比べ、室内に居る人に冷たい気流（又は温かい気流）が直接衝突することによる不快感がなく、快適な冷暖房ができることになる。また、温調気体供給装置１からの温度調整された気体の供給を停止した後も、蓄熱材４を内部に設けた蓄熱用空間３には冷気（又は暖気）の熱が蓄熱されており、このため、長時間にわたって蓄熱用空間３に蓄熱された熱が多孔質構造の排気部３の多数の微細孔５から徐々に放出されて室内を冷房（又は暖房）するものであり、省エネ効果がある。

ここで、排気部６を金属のような熱伝導性に優れた材料により形成する場合は、排気部６が伝熱部３となり、排気部６からの熱の放出が、蓄熱用空調ユニット２の一面から微細孔５を通しての熱の放出に加えて、蓄熱用空調ユニット２の一面から輻射により熱を外部に放出することができ、この場合も、蓄熱材４を内部に設けた蓄熱用空間３には冷気（又は暖気）の熱が蓄熱されているので、温調気体供給装置１からの温度調整された気体の供給を停止した後も、長時間にわたって室内を冷房（又は暖房）することができる。

また、排気部６が熱伝導性に優れた材料で形成してない場合であっても、図２に示すように、排気部６の蓄熱用空間３側に高熱伝導性の伝熱部８を設けるようにしてもよく、この場合は、蓄熱用空間３に蓄熱された熱が伝熱部３を介して多孔質構造の排気部６に伝わって微細孔５から熱を効果的に排出すると共に多孔質構造の排気部６を介して輻射熱を室内に放出して空調対象空間を暖房又は冷房できるものであり、輻射熱の放出も排気部６全体が高熱伝導性の場合に比べると、排気部６から放出される輻射熱の熱量を少なくして蓄熱用空間３に蓄熱した熱を排気部６から徐々に輻射熱として放出することができ、長時間にわたって室内を冷房（又は暖房）することができる。

図３には他の実施形態が示してあり、蓄熱用空調ユニット２が複数個設けてある。本実施形態においては、エアコンのような温調気体供給装置１から温調空気を供給するための気体供給路１３を分岐して各分岐した気体供給路１３の先端部にそれぞれ蓄熱用空調ユニット２を連通接続してあり、分岐した気体供給路１３又は各蓄熱用空調ユニット２の気体入口部１０に電磁弁のような弁１４が設けてあり、弁１４の開閉を選択することで、温調気体供給装置１から複数の蓄熱用空調ユニット２のうち任意の蓄熱用空調ユニット２に選択的に温調気体を供給し、複数の蓄熱用空調ユニット２にそれぞれ対応した複数の空調対象空間のうち任意の蓄熱用空調ユニット２に対応した空調対象空間を選択的に空調できるようにしている。

ここで、図３のように複数の複数の蓄熱用空調ユニット２に対応して各蓄熱用空調ユニット２で暖房又は冷房を行なう空調対象域（空間）における人の存在の有無を検知するための人体検知手段９を設け、赤外線センサなどの人体検知手段９により人の存在が検知された際に対応する蓄熱用空調ユニット２の蓄熱用空間３のみに温調気体供給装置１から気体を供給するようにしてもよい。このようにすると、空調対象域（空間）に人が居ると人体検知手段９で検知し、検知信号が制御部１５に入力されると、制御部１５により温調気体供給装置１をオンにすると共に該当する蓄熱用空調ユニット２の弁１４を開にし、自動的に人が居る空調対象域（空間）のみを対応する蓄熱用空調ユニット２で冷房又は暖房することができ、エネルギー効率が向上することになる。この場合、図３のように人体検知手段９は各蓄熱用空調ユニット２に設けてもよいが、各蓄熱用空調ユニット２で暖房又は冷房を行なう空調対象域に設けてもよい。

図４には本発明の他の実施形態が示してある。この実施形態においては、蓄熱用空間３に暖気を供給するための気体入口部１０が２つ設けてある例が示してある。すなわち、蓄熱用空間３に暖気を供給するための第１の気体入口部１０ａと、冷気を供給するための第２の気体入口部１０ｂとを設けてあり、第１の気体入口部１０ａには暖気を供給する温調気体供給装置１に接続してあり、第２の気体入口部１０ｂには冷気を供給する温調気体供給装置１に接続してある。

このように構成すると、蓄熱用空間３内への暖気の供給、冷気の供給の切換えが素早く行なえ、素早く温度を変化させることができる。

上記実施形態ではパネル形状をした蓄熱用空調ユニット２の例で説明したが、本発明の蓄熱用空調ユニット２は内部が蓄熱用空間３となった袋状をしたものであってもよい。この袋状になった蓄熱用空調ユニット２を天井部の下面の全面あるいは一部に吊下げることで天井そのものを蓄熱用空調ユニット２で施工しなくても簡易タイプの天井冷暖房システムを構成することができる。

また、本発明の蓄熱用空調ユニット２は壁掛けタイプ又はスタンドタイプであってもよい。この場合、プロジェクターの簡易スクリーンのような冷暖房システムを構築することができ、枕もとの壁に立て掛けたり、吊下げたりすることで、局所的に冷暖房をすることができる。

また、蓄熱用空調ユニット２がマットを構成するものであってもよい。このものは、台所、洗面台、食卓、勉強机など足元を暖めたり、冷やしたりしたするのに適したマット式の冷暖房システムを提供できる。

また、蓄熱用空調ユニット２を自動車の背凭れ部に設置して、背中から身体を温めたり、冷やしたりする冷暖房システムとしても応用できる。

更に、蓄熱用空調ユニット２を蚊帳状の構造とすることにより、部屋の中の冷房または暖房した部分空間だけを局所的に冷暖房するシステムを構成することもできる。

更に、上記蓄熱用空調ユニット２を蚊帳状の構造としたものを小型化することで食卓の上の一部を覆って食卓上の食べ物を一時的に保冷したり、あるいは保温することができる。

また、蓄熱用空調ユニット２で蒲団カバーを構成すると、蒲団を就寝に最適な温度となるように設定することができる。この場合、設定温度を体温や睡眠の状態を検知してフィードバック制御することで、快適な睡眠状態を作り出すことができる。

また、浴室の壁の一部に壁掛けしたり又は浴槽の縁部の一部に蓄熱用空調ユニット２を設置することで、入浴時に頭部周辺だけを冷やしてのぼせを防止することができる。

更に、蓄熱用空調ユニット２で箱状をした冷温庫を形成することで、床下、台所、車内に設定して冷温庫として使用することも可能となる。

本発明の一実施形態の概略構成図である。同上の他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の更に他の実施形態の概略構成図である。

符号の説明

１温調気体供給装置
２蓄熱用空調ユニット
３蓄熱用空間
４蓄熱材
５微細孔
６排気部
７断熱材
８伝熱部
９人体検知手段
１０ａ第１の気体入口部
１０ｂ第２の気体入口部

Claims

気体の温度を調整して供給する温調気体供給装置と、温調気体供給装置に連通接続されて暖気又は冷気が供給される蓄熱用空調ユニットとで構成され、蓄熱用空調ユニットが、温調気体供給装置から供給される温調気体を溜める蓄熱用空間と、蓄熱用空間内に設けた蓄熱材と、蓄熱用空間に隣接して蓄熱用空間と外部とを連通する多数の微細孔を有する多孔質構造の排気部とを備えていることを特徴とする冷暖房装置。
蓄熱用空間が断熱材で覆ってあることを特徴とする請求項１記載の冷暖房装置。
多孔質構造の排気部の少なくとも蓄熱用空間側に高熱伝導性の伝熱部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の冷暖房装置。
蓄熱用空調ユニットを複数有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷暖房装置。
温調気体供給装置から送られる気体を複数の蓄熱用空調ユニットに選択的に供給可能として成ることを特徴とする請求項４記載の冷暖房装置。
複数の蓄熱用空調ユニットに対応して各蓄熱用空調ユニットで暖房又は冷房を行なう空調対象域における人の存在の有無を検知するための人体検知手段を設け、人体検知手段により人の存在が検知された際に対応する蓄熱用空調ユニットの蓄熱用空間のみに温調気体供給装置から温調気体を供給するようにして成ることを特徴とする請求項５記載の冷暖房装置。
蓄熱用空間に暖気を供給するための第１の気体入口部と、冷気を供給するための第２の気体入口部とを設けて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷暖房装置。