JP2013134021A - 輻射空調システム及び輻射パネルの設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】代謝の比較的高い人が主に存在する領域と代謝の比較的低い人が主に存在する領域に分かれている室内において、それぞれが快適に過ごすことが可能な輻射空調システム及び輻射パネルの設置方法を提供する。
【解決手段】輻射空調システム１０は、代謝の比較的低い人（例えば患者）が主に存在する患者ゾーン（第１の領域）４Ａと、上方に少なくとも温度が調整された空気が吹き出す吹出口３１ａが設けられ、代謝の比較的高い人（例えば医療スタッフ）が主に存在するスラッフゾーン（第２の領域）４Ｂとを有する室内４に適用される輻射空調システムであって、患者ゾーン４Ａの上方に配置されたパネル本体２１と、パネル本体２１の裏面側に配置され、少なくとも温度が調整された熱媒体が流れるパイプ２２とを有して患者ゾーン４Ａにおいて輻射を行う輻射パネル２０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、輻射空調システム及び輻射パネルの設置方法に関する。

従来、病室等で採用されている対流式空調システムは、熱交換により冷やされた空気（冷風）を吹出口から吹き出すことにより室内を冷やし、熱交換により温められた空気（温風）を吹出口から吹き出すことにより室内を暖めていた。このような対流式空調システムでは、冷風あるいは温風の空気対流により、温度分布によるムラが生じるとともに、人体に気流が当たって過度の温冷感を与えることがある。

そこで、近年、パネル本体の裏面にパイプを設けた輻射パネルを天井に配設し、パイプに冷水又は温水を流すことで、輻射パネルからの輻射熱によって室内を空調する輻射空調システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１３９７６７号公報

しかし、このような輻射空調システムを、例えば大空間の病室に設置した場合、均一な温・湿度により均一な輻射環境が得られるかもしれないが、動き回っている医療スタッフと寝た状態の患者とでは、代謝の差が大きく体感温度が大きく異なる。すなわち、例えば冷房では、代謝の低い患者は寒く感じ、代謝の高いスタッフは暑く感じ、双方が不快を感じてしまうという欠点がある。また、ベッドの周囲を覆う横引き式のカーテンは、プライバシー保護を目的としているものであるため、このカーテンでは天井との間にすき間があるため、冷風を十分に遮蔽することはできない。

従って、本発明の目的は、代謝の比較的高い人が主に存在する領域と代謝の比較的低い人が主に存在する領域に分かれている室内において、それぞれが快適に過ごすことが可能な輻射空調システム及び輻射パネルの設置方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、代謝の比較的低い人が主に存在する第１の領域と、上方に少なくとも温度が調整された空気が吹き出す吹出口が設けられ、代謝の比較的高い人が主に存在する第２の領域とを有する室内に適用される輻射空調システムであって、前記第１の領域の上方に配置されたパネル本体と、前記パネル本体の裏面側に配置され、少なくとも温度が調整された熱媒体が流れるパイプとを有して前記第１の領域において輻射を行う複数の輻射パネルと、前記輻射パネルの前記パイプに供給する前記熱媒体を所定の温度に制御する熱源装置とを備えた輻射空調システムを提供する。
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、代謝の比較的低い人が主に存在する第１の領域と、上方に少なくとも温度が調整された空気が吹き出す吹出口が設けられ、代謝の比較的高い人が主に存在する第２の領域とを有する室内に適用される輻射パネルの設置方法であって、複数の前記輻射パネルを前記第１の領域の上方に設置する輻射パネルの設置方法を提供する。

本発明によれば、代謝の比較的高い人が主に存在する領域と代謝の比較的低い人が主に存在する領域に分かれている室内において、それぞれが快適に過ごすことが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る輻射空調システムが適用される病室内のレイアウトの一例を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、水及び空気の系統図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、本発明の第３の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図６は、本発明の第４の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図７は、本発明の第５の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図８は、本発明の第６の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る輻射空調システムが適用される病室内のレイアウトの一例を示す図である。この輻射空調システムが適用される病室１は、例えば人工透析室であり、床２上の外周壁、仕切り壁等の壁１ａ側に代謝の比較的低い人、例えば患者Ｐａ用の複数のベッドＢが並んで配置されている複数（同図では２つ）の患者ゾーン（第１の領域）４Ａと、代謝の比較的高い人、例えば医療スタッフＰｂが行き来するスタッフゾーン（第２の領域）４Ｂとに分かれた大空間の室内４を有する。

なお、同図では、室内４が患者ゾーン４Ａとスタッフゾーン４Ｂに分かれているが、事務員が居る事務ゾーン等の他のゾーンを有していてもよい。また、同図では、室内４に患者ゾーン４Ａが２つ設けられているが、１つでも、３つ以上でもよい。また、同図では、室内４にスタッフゾーン４Ｂが１つ設けられているが、２つ以上でもよい。また、病室１は、２人部屋、４人部屋、６人部屋等の個室以外の部屋でもよい。また、本輻射空調システムが適用される対象は、病室に限られず、老人ホーム等の介護施設等でもよい。

［第１の実施の形態］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。この輻射空調システム１０は、図２に示すように、患者ゾーン４Ａの上方に配置されて輻射空調を行う複数（図２では、各患者ゾーン４Ａ毎に１つのみを図示）の輻射パネル２０を備える。このように構成された輻射パネル２０は、スタッフゾーン４Ｂの上方に配置された天井パネル３Ａ、及び壁１ａ側に配置された天井パネル３Ｂとともに天井を構成している。そしてこの天井とスラブ１ｂとの間には、天井裏空間１ｃが形成されている。

輻射パネル２０は、主として鋼板、アルミニウム等の金属から形成されたパネル本体２１と、パネル本体２１の裏面側に配置され、熱媒体としての水が流れるパイプ２２とを備える。なお、輻射パネル２０は、同図では、天井として患者ゾーン４Ａの上方に配置されているが、輻射パネル２０を患者ゾーン４Ａの上方であって既設の天井の室内４側に設置してもよい。

スタッフゾーン４Ｂの上方の天井パネル３Ａには、対流式空調を行うための複数の吹出口３２（図２では１つのみを図示）が均等に配置されている。各吹出口３２には、外気処理空調機（以下「外調機」という。）４０から吹出ダクト４１が接続されている。壁１ａ側の天井パネル３Ｂには、吸込口３３が配置されている。吸込口３３には、外調機４０から吸込ダクト４２が接続されている。なお、吸込口３３の数は２つに限定されない。

図３は、水及び空気の系統図である。同図では、各患者ゾーン４Ａは、天井に複数のパネル本体２１を配設して複数の輻射パネル２０を用いているが、１つのパネル本体２１を配設して１つの輻射パネル２０でもよい。また、輻射パネル２０は、ベッドＢの位置に対応して設置してもよい。この場合、輻射パネル２０間にすき間が設けられてもよく、パネル本体２１が複数に分割された構造でもよい。

外調機４０は、前述したように、吹出ダクト４１が吹出口３２に接続され、吸込ダクト４２が吸込口３３に接続されている。外調機４０は、吹出ダクト４１、吹出口３２を介して室内４に導入する外気の全熱負荷、すなわち顕熱負荷（温度）及び潜熱負荷（湿度）を処理するとともに、室内４で発生した潜熱負荷（湿度）を吸込口３３及び吸込ダクト４２を介して取り込んで処理する。このような外調機４０による処理により、温度及び湿度が調節された空気（例えば低温度・低湿度の空気）が吹出口３２から吹き出す。なお、吹出口３２から吹き出される空気は、温度のみが制御されたものでもよい。

熱源装置５０は、供給側配管５１及び戻り側配管５２がパイプ２２に接続されている。熱源装置５０は、例えば冷房では、温度及び流量が制御された水（例えば１６℃の水）を供給側配管５１を介してパイプ２２に供給し、輻射パネル２１で熱交換された水（例えば１８℃の水）が戻り側配管５２を介して熱源装置５０に戻るように構成されている。なお、パイプ２２に供給される水は、温度のみが制御（流量の制御なし）されたものでもよい。

（輻射空調システムの動作）
次に、輻射空調システム１０の動作を説明する。外調機４０は、室内４に導入する外気の全熱負荷と、室内４で発生した潜熱負荷を処理すると、例えば、低温・低湿度の空気が吹出ダクト４１を介して吹出口３２からスタッフゾーン４Ｂに向けて吹き出す。

熱源装置５０は、温度及び流量を制御した水を供給側配管５１を介してパイプ２２に供給する。パイプ２２に供給された水は、パネル本体２１で熱交換された後、戻り側配管５２を介して熱源装置５０に戻る。水がパイプ２２を通過する間にパネル本体２１による輻射が行われる。この輻射と自然対流により、室内４で発生した顕熱が処理される。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、スタッフゾーン４Ｂの上方に配置された吹出口３２から吹出される低温度・低湿度の空気流１１がスタッフゾーン４Ｂに集中的に発生し、医療スタッフＰｂの体表面で対流熱伝達が促進され、代謝の比較的高い医療スタッフＰｂは涼しいと感じることができる。一方、スタッフゾーン４Ｂとは別に設けられた患者ゾーン４Ａの上方に輻射パネル２０を配置したので、患者ゾーン４Ａでは、輻射主体の空調が行われ、代謝の比較的低い患者Ｐａはスタッフゾーン４Ｂからの低温度・低湿度の空気流１１による寒さを感じることがほとんどないので、医療スタッフＰｂ及び患者Ｐａの両者が室内４で快適に過ごすことができる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の輻射空調システム１０は、第１の実施の形態において、患者ゾーン４Ａとスタッフゾーン４Ｂとの間に気流抑制構造として気流遮蔽部材５を設けたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

気流遮蔽部材５としては、例えば、巻き取り軸にカーテンを巻き取り及び引出し可能に連結したロール式カーテンや横引き式のカーテン等のカーテン、たれ壁、衝立等を用いることができる。気流遮蔽量を調整できる点でロール式カーテンが好ましい。気流遮蔽部材５は、吹出口３２からの空気流１１が患者ゾーン４Ａに流れ込むのを抑制することができるものであれば、材質やサイズ等は問わない。また、気流遮蔽部材５は、スタップゾーン４Ｂから患者Ｐａのシルエットがぼんやり視認可能な程度の光透過性を有するのが好ましい。また、完全に気流を遮断する必要はなく、ある程度の通気性があってもよい。

第２の実施の形態によれば、スタッフゾーン４Ｂの上方の吹出口３２から吹き出した空気流１１が、気流遮蔽部材５によって患者ゾーン４Ａに流れ込みにくくなるので、患者Ｐａはスタッフゾーン４Ｂからの空気流１１による寒さを感じることが少なくなり、ベッドＢの上で快適に寝ることができる。また、吹出口３２から吹き出した空気流１１が拡散しないので、スタッフゾーン４Ｂ内は比較的早い空気流速を維持でき、医療スタッフＰｂは気流遮蔽部材５を設けない場合よりも涼しく感じることができる。

なお、気流遮蔽部材５は、ベッドＢ毎に個別に設けてもよく、複数のベッドＢ毎に設けもよい。ベッドＢ毎に気流遮蔽部材５を設けることで患者個々の代謝に応じて気流遮蔽量を調整することができる。また、隣り合うベッドＢの間にも気流遮蔽部材５を設けてもよい。これにより、スタッフゾーン４Ｂから斜め方向に患者Ｐａに吹き込む空気流１１を抑制することができ、プライバシーを保護することもできる。また、気流遮蔽部材５をベッドＢの周囲の少なくとも３方（少なくともスタッフゾーン４Ｂ側及びベッドＢの両側）に設けてもよい。

［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の輻射空調システム１０は、第１の実施の形態において、気流抑制構造として輻射パネル２０をスタッフゾーン４Ｂの天井よりも低い位置に設けたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

本実施の形態は、輻射パネル２０のスタッフゾーン４Ｂ側に吹出口３２から吹き出した空気流１１が患者ゾーン４Ａに流れ込みにくくなるように気流抑制構造として側方パネル２３を設けている。側方パネル２３は、金属やボードを用いることができるが、材質は問わない。

患者ゾーン４Ａは、ほとんどベッドＢの上で安静にしている患者Ｐａのための空間なので、天井となるパネル本体２１は必要最小限の高さがあればよく、スタッフゾーン４Ｂの天井よりも低くても構わない。

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と比較して患者ゾーン４Ａの空間が狭くなるので、輻射パネル２０による輻射効果が増大する。また、吹出口３２から吹き出した空気流１１が側方パネル２３により患者ゾーン４Ａに流れ込むのを抑制することができる。

なお、第３の実施の形態において、患者ゾーン４Ａとスタッフゾーン４Ｂとの間に気流遮蔽部材５を設けてもよい。

［第４の実施の形態］
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の輻射空調システム１０は、第３の実施の形態において、天井裏空間１ｃに複数の吸込口６Ａ、６Ｂを設けたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

患者ゾーン４Ａの壁１ａ側には、パネル本体２１と床２との間に壁７が設けられている。壁７には、患者ゾーン４Ａやスタッフゾーン４Ｂで発生した臭気を空気と一緒に排出するための窓７ａが形成されている。

本実施例の形態によれば、窓７ａから排出された空気は、天井裏空間１ｃに連通し、複数の吸込口６Ａ、６Ｂから配管１６を介して外調機４０に接続されている。このため、本実施の形態の場合、先の実施の形態で配置した吸込口３３及び吸込ダクト４２を省いてもよい。なお、吸込口６Ａ、６Ｂを外調機４０に接続せずに排気ファンを有する排気ダクトに接続してもよい。

第４の実施の形態によれば、患者ゾーン４Ａ側で発生した臭気を空気と一緒に壁７の窓７ａ、吸込口６Ａ、６Ｂ及び配管１６を介して外調機４０から効率良く排気することができる。なお、壁７を壁１ａ側全面に設けず、窓７ａと天井裏空間１ｃと連通する排気ダクトを設けてもよい。また、吸込口６Ａ、６Ｂを患者ゾーン４Ａに設けてもよい。

［第５の実施の形態］
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の輻射空調システム１０は、第１の実施の形態において、輻射パネル２０に供給する水の流量を患者ゾーン４Ａの温度に応じて制御するようにしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

本実施の形態の輻射空調システム１０は、患者ゾーン４Ａに輻射温度を検出する温度センサ８Ａ、８Ｂを配置し、輻射パネル２０のパイプ２２から熱源装置５０への戻り側配管５２に流量調整弁９Ａ、９Ｂを配置し、温度センサ８Ａ、８Ｂの検出温度に基づいて流量調整弁９Ａ、９Ｂを制御する制御装置６０を設けたものである。なお、流量調整弁９Ａ、９Ｂを供給側配管５１に設けてもよい。

温度センサ８Ａ、８Ｂは、室内環境快適度として、患者ゾーン４Ａ、４Ｂの平均輻射温度を検出するためのものとして、例えばグローブ温度計を用いることができる。

制御装置６０は、グローブ温度計によって計測されたグローブ温度と、一定値と仮定した気流速度から平均輻射温度を演算し、この演算値が快適とされる最適値となるように流量調整弁９Ａ、９Ｂを制御してパイプ２２に供給する冷温水の流量を調整する。

第５の実施の形態によれば、患者ゾーン４Ａにて検出した平均輻射温度に基づいて輻射パネル２０のパイプ２２に供給する冷温水の流量を制御しているので、それぞれの患者ゾーン４Ａの環境変化に応じて患者ゾーン４Ａを快適な環境に保つことができる。

なお、室内環境快適度の指標としては、予測平均温冷感申告（ＰＭＶ：Predicted Mean Vote）、標準有効温度（ＳＥＴ*：Standard New Effective Temperature）等を用いてよい。そのために必要となるセンサは何を用いてもよい。また、室内環境快適度の指標として、患者本人の暑い・寒い・ちょうど良いというような感覚を直接取り入れてもよい。また、患者ゾーン４Ａの温度や湿度等の環境を計測する温度センサ、湿度センサ、グローブ温度計、風速計等の環境計測手段を設け、環境計測手段の計測値に基づいて、室内環境快適度及び／又は省エネルギー度を演算し、室内環境快適度及び／又は省エネルギー度の演算値が、所定の値、例えば最適値になるようにパイプ２２に供給する冷温水の流量を調整してもよい。

なお、ベッドＢの近くに水量調整用の選択ボタンやバルブを置いて、輻射パネル２０毎、すなわち患者Ｐａ毎にパイプ２２に供給する水の量を制御してもよい。これにより、患者Ｐａ毎の代謝に応じた輻射空調を行うことができる。

［第６の実施の形態］
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る輻射空調システムの要部の構成例を示す、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施の形態の輻射空調システム１０は、第５の実施の形態において、流量調整弁９を１つにしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

制御装置６０は、２つの温度センサ８Ａ、８Ｂの検出温度を平均化し、その平均値に基づいて１つの流量調整弁９を制御してパイプ２２に供給する冷温水の流量を調整する。

第６の実施の形態によれば、患者ゾーン４Ａにて検出した平均輻射温度の平均値に基づいて輻射パネル２０のパイプ２２に供給する冷温水の流量を制御しているので、患者ゾーン４Ａを快適な環境に保つことができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。

また、本発明の要旨を変更しない範囲内で上記各実施の形態の構成要素のうち一部を除くことも可能である。

また、上記各実施の形態の構成要素を、本発明の要旨を変更しない範囲内で任意に組み合わせることは可能である。例えば、第４乃至第６の実施の形態に第２の実施の形態の気流遮蔽部材５や第３の実施の形態の側方パネル２３を適用してもよい。

１…病室、１ａ…壁、１ｂ…スラブ、１ｃ…天井裏空間、２…床、３Ａ、３Ｂ…天井パネル、４…室内、４Ａ…患者ゾーン、４Ｂ…スタッフゾーン、５…気流遮蔽部材、６Ａ、６Ｂ…吸込口、７…壁、７ａ…窓、８Ａ、８Ｂ…温度センサ、９、９Ａ、９Ｂ…流量調整弁、１０…輻射空調システム、１１…空気流、１６…配管、２０…輻射パネル、２１…パネル本体、２２…パイプ、２３…側方パネル、３２…吹出口、３３…吸込口、４０…外調機、４１…吹出ダクト、４２…吸込ダクト、５０…熱源装置、５１…供給側配管、５２…戻り側配管、６０…制御装置、Ｂ…ベッド、Ｐａ…患者、Ｐｂ…医療スタッフ

Claims (10)

1. 代謝の比較的低い人が主に存在する第１の領域と、上方に少なくとも温度が調整された空気が吹き出す吹出口が設けられ、代謝の比較的高い人が主に存在する第２の領域とを有する室内に適用される輻射空調システムであって、
   前記第１の領域の上方に配置されたパネル本体と、前記パネル本体の裏面側に配置され、少なくとも温度が調整された熱媒体が流れるパイプとを有して前記第１の領域において輻射を行う複数の輻射パネルと、
   前記輻射パネルの前記パイプに供給する前記熱媒体を所定の温度に制御する熱源装置とを備えた輻射空調システム。
2. 前記第１の領域は、前記代謝の比較的低い患者が主に寝る複数のベッドが配置され、
   前記第２の領域は、前記代謝の比較的高い医療スタッフが行き来可能な空間を有する請求項１に記載の輻射空調システム。
3. 前記第２の領域の前記吹出口から吹き出される空気流が前記第１の領域に流れ込むのを抑制する気流抑制構造を備えた請求項１又は２に記載の輻射空調システム。
4. 前記気流抑制構造は、前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた気流遮蔽部材である請求項３に記載の輻射空調システム。
5. 前記気流抑制構造は、前記第１の領域の前記パネル本体が、前記第２の領域の前記吹き出口の位置よりも低くなっている請求項３に記載の輻射空調システム。
6. 前記複数の輻射パネルは、前記熱媒体の流量を前記輻射パネル毎に調整可能な構成を有する請求項１に記載の輻射空調システム。
7. 前記輻射パネルの前記パイプに供給する熱媒体を所定の温度に制御する熱源装置と、
   前記パイプに接続された配管に設けられ、前記熱媒体の流量を調整する調整弁と、
   前記第１の領域に配置された環境計測手段と、
   前記環境計測手段が計測した計測値に基づいて、室内環境快適度及び／又は省エネルギー度を演算し、前記室内環境快適度及び／又は前記省エネルギー度の演算値が、所定の値になるように前記調整弁を制御する制御装置とを備えた請求項１乃至６のいずれか１項に記載の輻射空調システム。
8. 代謝の比較的低い人が主に存在する第１の領域と、上方に少なくとも温度が調整された空気が吹き出す吹出口が設けられ、代謝の比較的高い人が主に存在する第２の領域とを有する室内に適用される輻射パネルの設置方法であって、
   複数の前記輻射パネルを前記第１の領域の上方に設置する輻射パネルの設置方法。
9. 前記室内は、前記第１の領域に複数のベッドが設置された病院の室内であり、
   前記複数の輻射パネルの設置は、前記ベッドに対応して前記輻射パネルを設置するものである請求項８に記載の輻射パネルの設置方法。
10. 前記輻射パネルの少なくとも３方にロール式カーテンを設置する工程をさらに含む請求項８又は９に記載の輻射パネルの設置方法。
    
    

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