JP2010144978A - 室内空間の空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各机が配置された在席居住領域を個別に空調する室内空間の空調装置を提供する。
【解決手段】室内の床面１０上に複数の机３０が配置され、各机３０が配置された在席居住領域を個別に空調する室内空間の空調装置１であって、各机３０の下部空間３５の内側面、上面、又は床面にそれぞれ設けられ、該下部空間３５を冷却又は加熱する輻射パネル２と、各机３０に対応する床面１０の部分にそれぞれ設けられ、各机３０の下部空間３５に向けて温湿度調節された空気を各机３０の下部空間３５よりも後方の床面１０から吹き出す床吹出口１５と、該床吹出口１５に温湿度調節された空気を供給する空調機２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内の床面上に複数の机が配置された室内空間の空調に適用され、各机が配置された在席居住領域を個別に空調するのに好適な室内空間の空調装置に関する。

従来、オフィス等の室内空間を空調する場合、室内空間の全体を空調する全体空調が主流であったが、最近では、個人の温熱環境の好みやクールビズといった省エネルギー対策に対応するため、アンビエント空調（室内空間の全体の空調）とタスク空調（各個人が使用する机、椅子が配置された在席居住領域毎の空調）とに分離したパーソナル空調が一部で採用されている。

この種の室内空間の空調の一例として、通気性を有するカーペットの全面から室内空間全体に向けて温度調節された空気を吹き出す空調によってアンビエント空調を構成し、各個人が使用する机、椅子が配置された在席居住領域に対応する床面の部分に風量調節可能な床吹出口を設け、この床吹出口から各個人が使用する在席居住領域に向けて温度調節された空気を吹き出す空調によってタスク空調を構成したものが知られている。

また、他の例として、床若しくは天井から室内空間全体に向けて温度調節された空気を吹き出す空調によってアンビエント空調を構成し、各個人の机の上部や机周りのパーテーション等に風量調節可能な吹出口を設け、この吹出口から各個人が使用する在席居住領域に向けて温度調節された空気を吹き出す空調によってタスク空調を構成したものが知られている。

しかし、上記のような構成の室内空間の空調にあっては、タスク空調による空気の吹出温度がアンビエント空調による空気の吹出温度と同じである場合、各個人は、風量の調節のみによって温熱環境を調整しなければならず、各個人の好みに応じた温熱環境に調整することが難しい。特に、机の上部や机周りのパーテーション等の吹出口からの空気は、人によっては顔等の上半身にドラフト（不快感）を感じることがあるため、有効に利用されていないのが現状である。また、吹出口から吹き出す空気の風量が弱い場合には、机の上部に配置されているパーソナルコンピュータ本体、モニター、照明器具等の熱による上昇気流により、吹出口からの空気によって各個人からの熱負荷を十分にとることができない。

一方、特許文献１には、机の下部の床面の部分に熱源を設け、この熱源に接触するように机の下部空間に箱型の熱交換器を設置し、熱交換器の内部に循環可能に熱媒体を封入し、熱源によって熱交換器の熱媒体を冷却又は加熱することにより、熱交換器の内側空間内に熱を放射し、机の下部空間内を空調するように構成したタスク空調システムが記載されている。

また、特許文献２には、机の周囲を囲むパーテーションを輻射パネルで構成し、パーテーションと室内ユニットとの間で冷媒を循環させ、冷媒の温度を調整することにより、机が配置された在席居住領域を個別に空調するように構成したタスク空調システムが記載されている。

さらに、特許文献３には、机の背板の裏面に送風装置を設置し、中空の天板の近傍に吹出口を設け、天板の下面に複数の小孔を設け、天板の裏面に電気ヒータパネルを設け、送風装置からの風を天板の中空部を介して小孔から吹き出し、この際に、電気ヒータパネルの輻射熱で暖められて滞留している加熱空気を個人の足元全体に供給するように構成したタスク空調システムが記載されている。
特開平６−３０７６８０号公報 特開平６−６６４４６号公報 特開平３−１８０８号公報

特許文献１に記載の技術では、熱源による熱媒体の冷却又は加熱温度を調整することにより、机の下部空間の温度をある程度は調整することはできる。また、特許文献２に記載の技術では、冷媒の温度を調整することにより、机の上部空間及び下部空間の温度をある程度は調整することができる。さらに、特許文献３に記載の技術では、電気ヒータパネルによる加熱温度を調整することにより、机の下部空間の温度をある程度は調整することができる。

しかし、特許文献１〜３に記載の技術にあっても、室内全体をクールビズ等の省エネルギー対策に対応して高い室内温度（例えば、２８℃程度）に設定する際には、各机が配置された在席居住領域を個人の好みに応じた温熱環境に調整することは難しい。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、各机が配置された在席居住領域を個人の好みに応じた快適な温熱環境に調整することができる、室内空間の空調装置を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、室内の床面上に複数の机が配置され、各机が配置された在席居住領域を個別に空調する室内空間の空調装置であって、各机の下部空間の内側面、上面、又は床面にそれぞれ設けられ、該下部空間を冷却又は加熱する輻射パネルと、各机に対応する床面の部分にそれぞれ設けられ、各机の下部空間に向けて温湿度調節された空気を各机の下部空間よりも後方の床面から吹き出す床吹出口と、該床吹出口に温湿度調節された空気を供給する空調機とを備えていることを特徴とする。

本発明の室内空間の空調装置によれば、各机が配置された在席居住領域は、各机の下部空間の輻射パネルにより補完的に冷却又は加熱され、この冷却又は加熱された下部空間の空気と床吹出口から各机の下部空間に向けて吹き出した温度調節された空気とが混合され、冷房時の際には、高温の室内温度にも関わらず、暖房時の際には、低温の室内温度にも関わらずに、各机の下部空間が各机を利用する各個人の好みに応じた温熱環境に調整される。
その際、床吹出口から吹き出される空調空気は、その吹き出される気流方向にある空気と輻射パネルにより冷却又は加熱された下部空間内の空気とのみ混合し、それら以外の下部空間外の室内空気とはほとんど混合することがないので、下部空間の外側の室内を無駄に冷却又は加熱することがなく、在席居住領域の快適性の確保と室内全体の省エネルギー化を両立させることができる。また、下部空間の空気は、人体の熱による対流や床吹出口からの温湿度調節された空気流により換気が行われる。

また、本発明は、前記輻射パネルは、各机の下部空間の内側面又は上面に着脱可能、かつ取付位置を調整可能に設けられていることを特徴とすることとしてもよい。

本発明の室内空間の空調装置によれば、輻射パネルは、各机の下部空間の内側面又は上面に着脱可能、かつ取付位置を調整可能に設けられているので、各机を使用する各個人の好みに応じた位置に輻射パネルを設けることにより、各机の下部空間を各個人の好みに応じた温熱環境により適切に調整することができる。

さらに、本発明は、前記輻射パネルは、各机に対応する床面の部分に水平移動可能に設けられていることを特徴とすることとしてもよい。

本発明の室内空間の空調装置によれば、輻射パネルは、各机の下部空間に対応する床面の部分に水平移動可能に設けられているので、各机を使用する各個人の好みに応じた位置に輻射パネルを設けることにより、各机の下部空間を各個人の好みに応じた温熱環境に更に適切に調整することができる。

さらに、本発明は、前記床面の複数箇所には、前記輻射パネルに熱媒体を供給する熱源機に接続された熱媒コンセントが設けられ、各熱媒コンセントに前記輻射パネルが熱媒ホースを介して接続可能に構成されていることを特徴とすることとしてもよい。

本発明の室内空間の空調装置によれば、床面の熱媒コンセントに熱媒ホースを介して輻射パネルを接続することにより、熱源機から熱媒コンセント及び熱媒ホースを介して輻射パネルに熱媒体が供給され、輻射パネルにより机の下部空間が冷却又は加熱されることになる。

さらに、本発明は、前記床吹出口は、温湿度調節された空気の吹出方向を調整可能、かつ、温湿度調節された空気の吹出量を調整可能に構成されていることを特徴とすることとしてもよい。

本発明の室内空間の空調装置によれば、床吹出口からの温湿度調節された空気の吹出方向、及び吹出量を調整することにより、各机の下部空間を各個人の好みに応じた温熱環境により適切に調整することができる。

以上、説明したように、本発明の室内空間の空調装置によれば、高温又は低温の室内温度でありながら、各机が配置された在席居住領域を個人の好みに応じた快適な温熱環境に調整することができる室内空間の空調装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６には、本発明による室内空間の空調装置の一実施の形態が示されている。図１は全体の概略縦断面図、図２は図１の部分拡大図、図３は床吹出口の該略図、図４〜図６は各机が配置される在席居住領域の温熱環境のシミュレーション結果を示す説明図である。

すなわち、本実施の形態の室内空間の空調装置１は、床面１０上に複数の机３０が配置されたオフィス等の室内空間の空調に適用可能なものであって、特に、各机３０が配置されている在席居住領域を個別に空調するのに有効なものである。

各机３０は、例えば、長方形板状の天板３１と、天板３１の左右端に設けられる一対の長方形板状の側板３２、３２と、天板３１の前端に設けられる長方形板状の前板（図示せず）とを備え、天板３１と一対の側板３２、３２と前板と床面１０とによって囲まれる部分に後方が開口する直方体状の下部空間３５が形成されている。

複数の机３０は、床面１０上に所望のパターン（横並び、縦並び等）で配置され、各机３０にそれぞれ椅子４０が配置されている。椅子４０は、例えば、座板と、背もたれと、４本の脚とから構成され、各机３０の下部空間３５内に後方の開口から出し入れ可能に床面１０上に配置されている。

各机３０の天板３１の上部には、パーソナルコンピュータの本体、モニター、キーボード、マウス等の機器４５や照明器具等が配置され、これらの機器４５や照明器具等を用いて各個人が各椅子４０に座った状態で各種の作業を行うようになっている。

本実施の形態の空調装置１は、各机３０の下部空間３５にそれぞれ設けられる輻射パネル２と、各輻射パネル２に熱媒体（冷水又は温水、本実施の形態では冷水）を供給する熱源機７と、各机３０が配置される在席居住領域の床面１０の部分にそれぞれ設けられる床吹出口１５と、各床吹出口１５に温湿度調節された空気（以下、「温調空気」という。）を供給する空調機２５とを備えている。

輻射パネル２は、各机３０の下部空間３５に面する部分（天板３１の下面３１ａ、各側板３２の裏面３２ａ、前板の裏面等、図１に例においては、天板３１の下面３１ａ）にネジ止め、掛着金具による掛着等によって着脱可能に構成され、各机３０を使用する各個人の好みに応じた位置に取り付けられるようになっている。

輻射パネル２は、各机３０の下部空間３５に対応する床面１０の部分に移動可能に設け、各机３０を使用する各個人の好みに応じた位置（下部空間３５の前方、後方、側方等）に調整可能に構成してもよい。この場合、輻射パネル２に台座やキャスター等を取り付け、床面１０上を水平移動可能に構成してもよい。

輻射パネル２の内部には、熱媒体を循環させる管路（図示せず）が設けられ、この管路内を熱媒体が循環することにより、輻射パネル２の表面から各机３０の下部空間３５に向けて輻射熱が放射され、又、一部は対流により、下部空間３５が冷却される。

輻射パネル２には、図２に示すように、管路に連通する熱媒体の流入口（図示せず）と流出口（図示せず）とを備えた熱媒コンセント３が設けられ、この熱媒コンセント３に熱媒ホース４の一端が着脱可能に接続されている。

熱媒ホース４は、第１ホース（図示せず）と第２ホース（図示せず）の２本のホースを束ねて構成したものであって、図２に示すように、長手方向の一端に第１プラグ５が設けられ、長手方向の他端に第２プラグ６が設けられ、第１プラグ５が輻射パネル２の熱媒コンセント３に着脱可能に接続され、第２プラグ６が床面１０に設けられる熱媒コンセント１２に着脱可能に接続される。

熱媒コンセント１２は、各机３０が配置される在席居住領域に対応する床面１０の部分、つまり、各机３０の下部空間３５に対応する部分に設けられる。

第１プラグ５は、第１ホースの一端に連通する第１開口（図示せず）と、第２ホースの一端に連通する第２開口（図示せず）とを備え、第２プラグ６は、前記第１ホースの他端に連通する第１開口と、前記第２ホースの他端に連通する第２開口とを備えている。

熱媒ホース４の第１プラグ５を輻射パネル２の熱媒コンセント３に接続することにより、熱媒ホース４の第１ホースが第１開口を介して輻射パネル２の熱媒コンセント３の流入口に接続され、第２ホースが第２開口を介して輻射パネル２の熱媒コンセント３の流出口に接続される。

熱媒コンセント１２は、第１開口（図示せず）と第２開口（図示せず）とを備え、この熱媒コンセント１２に熱媒ホース４の第２プラグ６を接続することにより、熱媒コンセント１２の第１開口が熱媒ホース４の第２プラグ６の第１開口を介して第１ホースに接続され、熱媒コンセント１２の第２開口が熱媒ホース４の第２プラグ６の第２開口を介して第２ホースに接続される。

床面１０に設けられる熱媒コンセント１２は、床下に設けられている熱媒配管１３に接続されている。熱媒配管１３は、第１配管１３ａと第２配管１３ｂの２本の配管を備え、第１配管１３ａの一端が熱媒コンセント１２の第１開口に接続され、第２配管１３ｂの一端が熱媒コンセント１２の第２開口に接続され、第１配管１３ａの他端が熱源機７の熱媒体の流出口（図示せず）に接続され、第２配管１３ｂの他端が熱源機７の熱媒体の流入口（図示せず）に接続されている。

熱源機７は、例えば、圧縮機、熱交換器、循環ポンプ、熱媒タンク等から構成され、熱源機７の運転により、熱媒配管１３、熱媒コンセント１２、熱媒ホース４、及び熱媒コンセント３を介して熱源機７と各輻射パネル２との間で熱媒体が循環するようになっている。

本実施の形態においては、熱源機７で冷却した冷水を、熱媒配管１３の第１配管１３ａ、熱媒コンセント１２、熱媒ホース４の第１ホース、及び熱媒コンセント３を介して各輻射パネル２に供給し、各輻射パネル２を循環した後に、熱媒コンセント３、熱媒ホース４の第２ホース、熱媒コンセント１２、及び熱媒配管１３の第２配管１３ｂを介して熱源機７に戻している。

各机３０に対応する床面１０の部分、例えば、各机３０の下部空間３５よりも後方の床面１０の部分には、床吹出口１５がそれぞれ設けられ、各床吹出口１５から各机３０の下部空間３５に向けて温調空気が吹き出すように構成されている。

各床吹出口１５は、床下空間２１及び空調ダクト２２を介して室外の空調機２５に接続され、空調機２５の運転により、空調ダクト２２及び床下空間２１を介して各床吹出口１５に温調空気が導かれ、各床吹出口１５から各机３０の下部空間３５に向けて温調空気が吹き出すように構成されている。

空調機２５は、例えば、熱交換器、送風ファン等から構成され、空調機２５の運転によって外気を取り込むことにより、温度調節された空気が空調ダクト２２に導かれ、空調ダクト２２及び床下空間２１を介して各床吹出口１５に導かれ、各床吹出口１５から各机３０の下部空間３５に向けて吹き出すようになっている。

床吹出口１５は、図３に示すように、床面１０の複数箇所に設けた床面１０を貫通する吹出孔１１に吹出口体１６を取り付けて構成したものである。吹出口体１６は、例えば、吹出孔１１に嵌合される円筒状の外枠１７と、外枠１７の内側に設けられる複数のルーバ１８と、外枠１７の上端に取り付けられる円板状の平板１９とを備えている。

平板１９は、図中下半部が半円板状に形成されるとともに、図中上半部に複数の長円形状の吹出開口２０が放射状に設けられ、各吹出開口２０が各机３０の下部空間３５よりも後方の床面１０に配置され、かつ、下部空間３５に向けて吹出開口２０を合わせるように、外枠１７の上端開口に取り付けられている。

平板１９の各吹出開口２０からの温調空気の吹き出し方向は、外枠１７の内側に設けられているルーバ１８の傾きを調整することによって任意の方向に調整可能に構成されている。本実施の形態においては、各吹出開口２０からの温調空気が各机３０の下部空間３５の方向（図３中矢印方向）を向くように、ルーバ１８の傾きを調整している。

なお、各床吹出口１５に電動式のシャッター（図示せず）を設けると共に、各机３０に各個人の在席を検知する在席センサを設け、在席センサからの信号によってシャッターを駆動させて、各机３０に各個人が在席しているときのみに各床吹出口１５を開放させるように構成してもよい。

そして、上記のように構成した本実施の形態による空調装置１によって各机３０が配置された在席居住領域を個別に空調するには、熱源機７を運転して各輻射パネル２に熱媒体を供給し、各輻射パネル２の表面から各机３０の下部空間３５に向けて輻射熱を放射するとともに、空調機２５を運転して外気を取り込み、この外気と室内レターン空気とを混合したものを温湿度調節して各床吹出口１５に導き、各床吹出口１５から各机３０の下部空間３５に向けて吹き出す。この場合、例えば、熱源機７で２０℃程度に調整した熱媒体を各輻射パネル２に供給し、空調機２５で２１℃程度に調整した温調空気を各床吹出口１５に供給する。

これにより、各机３０の下部空間３５が各輻射パネル２からの輻射熱と対流熱によって冷却されるとともに、各輻射パネル２からの輻射と対流の熱伝達によって各個人の好みに応じた程度に冷却効果を持たせ、かつ、下部空間３５の空気が各床吹出口１５からの温調空気と混合され、下部空間３５を含む在席居住領域が各個人の好みに応じた快適な温熱環境に調整される。

その際、床吹出口１５から吹き出される温調空気は、その気流方向の空気と輻射パネル２により冷却された下部空間３５内の空気とのみ混合し、それら以外の下部空間３５外の室内空気とはほとんど混合することがないので、下部空間３５の外側の室内空気を無駄に冷却することがなく、在席居住領域外の室温を高めにしながら在席居住領域の快適性の確保と室内全体の省エネルギー化を両立させることができる。また、下部空間３５の空気は、人体の熱による対流や床吹出口１５からの温調空気流により、効果的に換気される。

従って、室内全体をクールビズ等の省エネルギー対策に対応して高い温度（例えば、２８℃程度）に設定しても、各机３０が配置されている在席居住領域を個別に２６℃程度の室温と輻射効果により快適な温熱環境に設定することができるので、各机３０を使用する各個人の知的生産性を向上させることができ、かつ、省エネルギー効果を高めることができる。

また、各机２０の上部に配置されているパーソナルコンピュータの本体、モニター等の機器４５や照明器具等から発する熱によって生じる加熱された空気の気流は、床吹出口１５からの温調空気と直接に混合することなくそのまま室内を上昇することになるので、室内全体を高い温度（例えば、２８℃程度）に保持しつつ、人体のみの快適な空調条件を考慮すればよく、省エネルギー効果を高めることができる。

さらに、輻射パネル２に循環させる熱媒体（冷水）として、比較的高い温度の冷水を使用することができるので、井戸水やフリークリング等の自然エネルギーを冷水として利用することが可能となり、熱源機７のＣＯＰの高い運転が可能となる。

図４〜図６に本実施の形態による空調装置による空調のシミュレーション結果を示す。図４は人体を中心とする縦断面、図５はパーソナルコンピュータの本体等を中心とする縦断面、図６は床面の上方５ｃｍ地点での水平断面である。

図４〜図６のシミュレーションは、輻射パネル２を作動させ、床吹出口１５から１９℃の温調空気を下部空間３５のみに向けて吹き出した場合であり、パーソナルコンピュータの本体等の機器４５からの熱は、各机３０の下部空間３５の空気と混合することなく、室内空間を上昇していることが分かる。周囲温度は２８℃程度、人体周囲温度は２５．０〜２６．０℃程度であり、快適な領域にあることが分かる。

なお、空調機２５により取り入れる外気を除湿処理することにより、更に快適な温調環境を提供できるとともに、この除湿処理に排熱を利用したデシカント空調を利用することにより、更なる省エネルギーを図ることができる。

なお、上記の説明においては、熱源機７の熱媒体に冷水を用い、この冷水によって各机３０の下部空間３５を冷却したが、熱媒体に温水を用い、温水によって各机３０の下部空間３５を加熱する暖房に本発明を適用してもよい。

本発明による室内空間の空調装置の一実施の形態の全体を示した概略図である。 図１の部分拡大図である。 図１の床吹出口の概略図である。 本実施の形態による空調装置による空調のシミュレーション結果を示した説明図であって、人体を中心とする縦断面である。 本実施の形態による空調装置による空調のシミュレーション結果を示した説明図であって、パーソナルコンピュータの本体等を中心とする縦断面である。 本実施の形態による空調装置による空調のシミュレーション結果を示した説明図であって、床面の上方５ｃｍ地点での水平断面である。

符号の説明

１ 空調装置 ２ 輻射パネル
３、１２ 熱媒コンセント ４ 熱媒ホース
５ 第１プラグ ６ 第２プラグ
７ 熱源機 １０ 床面
１１ 吹出孔 １３ 熱媒配管
１３ａ 第１配管 １３ｂ 第２配管
１５ 床吹出口 １６ 吹出口体
１７ 外枠 １８ ルーバ
１９ 整流板 ２０ 吹出開口
２１ 床下空間 ２２ 空調ダクト
２５ 空調機 ３０ 机
３１ 天板 ３１ａ 下面
３２ 側板 ３２ａ 裏面
３５ 下部空間 ４０ 椅子
４５ 機器

Claims (5)

1. 室内の床面上に複数の机が配置され、各机が配置された在席居住領域を個別に空調する室内空間の空調装置であって、
   各机の下部空間の内側面、上面、又は床面にそれぞれ設けられ、該下部空間を冷却又は加熱する輻射パネルと、各机に対応する床面の部分にそれぞれ設けられ、各机の下部空間に向けて温湿度調節された空気を各机の下部空間よりも後方の床面から吹き出す床吹出口と、該床吹出口に温湿度調節された空気を供給する空調機とを備えていることを特徴とする室内空間の空調装置。
2. 前記輻射パネルは、各机の下部空間の内側面又は上面に着脱可能、かつ取付位置を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の室内空間の空調装置。
3. 前記輻射パネルは、各机に対応する床面の部分に水平移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の室内空間の空調装置。
4. 前記床面の複数箇所には、前記輻射パネルに熱媒体を供給する熱源機に接続された熱媒コンセントが設けられ、各熱媒コンセントに前記輻射パネルが熱媒ホースを介して接続可能に構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の室内空間の空調装置。
5. 前記床吹出口は、温湿度調節された空気の吹出方向を調整可能、かつ、温湿度調節された空気の吹出量を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の室内空間の空調装置。