JP2017180905A

JP2017180905A - 放射冷暖房装置

Info

Publication number: JP2017180905A
Application number: JP2016065305A
Authority: JP
Inventors: 幹治小野; Kanji Ono; 幸彦田中; Yukihiko Tanaka; 勇輝滝澤; Yuki Takizawa
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP6811543B2

Abstract

【課題】低コストで施工可能であると共に、冷暖房の立ち上がりが早く、結露リスクが小さい放射冷暖房装置を提供する。【解決手段】室内空間Ｓ１に設置可能であって室内空間Ｓ１から取り込んだ空気を冷却又は加温して噴き出す空調機１と、空調機１の噴き出し口１ｂから室内空間Ｓ１を区画する面１０ａに沿って延びて室内空間Ｓ１へ開放されたチャンバー２と、を備え、チャンバー２のうち、室内空間Ｓ１を区画する面１０ａと反対側の面が放射パネル２２からなり、チャンバー２の開放端部２ａに、空調空気の噴き出し方向を、室内空間Ｓ１を区画する面１０ａに沿うように規定する風向規定部２３が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、放射により室内空間の冷暖房を行う放射冷暖房装置に関するものである。

室内空間の温湿度環境を快適にするための空調機は、空調空気を室内空間へ噴き出して対流させるものが一般的である。このような対流式の冷暖房システムによれば、室内空間に気流が発生し、その気流が人体に直接当たることで不快を感じることがある。そこで近年は、不快な気流感や、室内空間の上下温度分布が発生しにくい放射冷暖房システムが注目されている。

従来、この種の放射冷暖房システムとしては、天井材を熱伝導率の高い金属等からなるものとし、この天井材の上面（天井裏側）に配設された配管に冷温水を循環供給させることによって天井材を冷却又は加温し、天井材から室内空間へ放射を行うものが知られている（例えば下記の非特許文献１参照）。

また、他の放射冷暖房システムとしては、図２に示すように、熱伝導率の高い金属等からなる天井材１０１の裏側に上部及び側部が断熱材１０２によって適切に断熱され密閉された天井裏空間Ｓ１０２を形成して、室内空間Ｓ１０１から吸入した空気を天井裏空間Ｓ１０２に設置した空調機１０３で冷却又は加温して天井裏空間Ｓ１０２へ噴き出し、これによって冷却又は加温された天井材１０１からの放射と、天井材１０１に形成したスリット又は小孔１０１ａから天井裏空間Ｓ１０２の空調空気を室内空間Ｓ１０１へ染み出させることによって室内空間Ｓ１０１の冷暖房を行うものが知られている。なお、参照符号１０３ａは空調機１０３の室外機である（例えば下記の特許文献１参照）。

さらに他の放射冷暖房システムとしては、天井材１０１を透湿性の優れた材料からなるものとし、天井裏空間Ｓ１０２を密閉状として、天井裏空間Ｓ１０２から吸入した空気を天井裏空間Ｓ１０２に設置した空調機１０３で冷却又は加温して天井裏空間Ｓ１０２へ噴き出し、これによって冷却又は加温された天井材１０１からの放射による室内空間Ｓ１０１の冷暖房を行うものが知られている（例えば下記の特許文献２参照）。

特開平６−１７４２６１号公報特開平５−１４９５８６号公報

インターネット＜ＵＲＬ：http://skk.jp/technology/radiant/type.html＞

しかしながら、上述した放射冷暖房システムは、いずれも、空調機１０３や断熱材１０２や配管などを天井裏空間Ｓ１０２に設置するものであることから、施工やメンテナンスなどが天井裏での作業となり、したがって施工コストが高いものとなり、しかも天井裏空間Ｓ１０２の高さがある程度高いものであることが必要であるといった問題がある。

また、天井裏空間Ｓ１０２がある程度冷却又は加温されないと、天井材１０１から室内空間Ｓ１０１への放射が行われないため冷暖房の立ち上がりが悪く、このため室内空間Ｓ１０１が快適な空間となるのに長時間を要し、しかも冷房においては、一般的な室内対流による空調方式に比較して除湿能力が劣り、天井材１０１の下面に結露の発生するおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、低コストで施工可能であると共に、冷暖房の立ち上がりが早く、結露リスクが小さい放射冷暖房装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る放射冷暖房装置は、室内空間に設置可能であって室内空間から取り込んだ空気を冷却又は加温して噴き出す空調機と、前記空調機の噴き出し口から室内空間を区画する面に沿って延びて前記室内空間へ開放されたチャンバーと、を備え、前記チャンバーのうち、前記室内空間を区画する面と反対側の面が放射パネルからなり、前記チャンバーの開放端部に、前記空調空気の噴き出し方向を、前記室内空間を区画する面に沿うように規定する風向規定部が設けられたことを特徴とするものである。

上記構成を備える放射冷暖房装置は、空調機及びチャンバーが室内空間に設置されるものである。チャンバーの放射パネルは、空調機からチャンバー内へ噴き出された空調空気（冷却空気又は加温空気）によって冷却又は加温され、その表面温度に応じた放射強度で室内空間へ熱放射するものである。そして、チャンバー内を通過した空調空気は、チャンバーの開放端部から、風向規定部によって室内空間を区画する面（例えば天井材）に沿うように噴き出されることで、コアンダ効果によって、室内空間を区画する面を擦過するように流れるため、室内空間を区画する面も、冷却又は加温されることにより室内空間への熱放射機能を奏し、放射冷暖房効率が高まる。そして空調機は、室内空間の空気を取り込んで空調空気を噴き出すものであるため、特に冷房においては、室内空間の空気に含まれる水蒸気が空調機に取り込まれて凝縮することによる除湿が行われる。その結果、噴き出される空調空気は絶対湿度が低いものとなり、露点温度を低下させて結露を有効に防止することができる。

請求項２の発明に係る放射冷暖房装置は、請求項１に記載された構成において、空調機とチャンバーが、互いに一体化されたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、空調機とチャンバーをユニット化することによって、設置工事を迅速に行うことができる。

請求項３の発明に係る放射冷暖房装置は、請求項１又は２に記載された構成において、チャンバーの開放端部に絞り手段が設けられたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、チャンバーの開放端部から噴き出される空調空気の流速が速くなるため、コアンダ効果が高まって、空調空気が、室内空間を区画する面を、チャンバーの開放端部から遠い位置まで擦過し、放射面積を広げることができる。

本発明に係る放射冷暖房装置によれば、空調機及びチャンバーが室内空間に設置されるため低コストで施工可能であり、しかも冷暖房の立ち上がりが早く、夏季の冷房時における結露のリスクを減少させることができる。

本発明に係る放射冷暖房装置の好ましい実施の形態を概略的に示す縦断面図である。従来技術に係る放射冷暖房システムの一例を概略的に示す縦断面図である。

以下、本発明に係る放射冷暖房装置の好ましい実施の形態を、図１を参照しながら説明する。図１における参照符号１０は建物であり、１０ａは天井材、１０ｂは壁面、１０ｃは床面で、天井材１０ａによって、室内空間Ｓ１と、その上側の天井裏空間Ｓ２が区画されている。なお、天井材１０ａ、壁面１０ｂ、床面１０ｃは、請求項１に記載された「室内空間を区画する面」に相当するものである。

本発明に係る放射冷暖房装置は、室内空間Ｓ１の上部に配置された空調機（室内機）１と、この空調機１の噴き出し口１ｂから天井材１０ａの下側に沿って延びて室内空間Ｓ１へ開放されたチャンバー２とを備え、例えば天井材１０ａに取り付けられる。

このうち、空調機１は、建物１０の外部に設置された室外機１１との間で流体（冷媒）を液相−気相の可逆変化を伴いながら冷媒配管１２を介して循環させることにより熱の搬送を行い、これによって、吸気口１ａから取り込んだ空気を前記流体が液相から気相へ変化する際の潜熱吸収作用により冷却し、あるいは前記流体が気相から液相へ変化する際の潜熱放出作用により加温して、噴き出し口１ｂから噴き出すものである。そしてこの空調機１は、吸気口１ａが室内空間Ｓ１に開口されると共に、噴き出し口１ｂがチャンバー２の内部空間の一端に開口されており、すなわち空調機１の噴き出し口１ｂから噴き出される空調空気（冷却空気又は加温空気）は、チャンバー２内を介して室内空間Ｓ１へ供給されるようになっている。

チャンバー２は、平面形状が略長方形で水平方向に扁平な箱型をなすものであって、天井材１０ａの下面と対向する上側壁面が、例えば熱抵抗値で0.2m^２/WK以上となる厚みを有する発泡樹脂保温材等からなる断熱パネル２１で形成され、下側壁面が、例えば熱抵抗値が0.1m^２/WK以下で、透湿抵抗値が3000m^２sPa/ng以下、すなわち熱伝導性が良く透湿性の良い薄肉の硬質繊維板からなる放射パネル２２で形成され、取付時に断熱パネル２１と放射パネル２２及びその他の板材や金具等で組み立てるものや、予め箱型に組み立てられたもの、あるいは空調機１と一体化されたものなど、種々の仕様とすることが可能である。

また、チャンバー２の内部空間の上下方向の幅（断熱パネル２１と放射パネル２２との間隔）は10〜100mm程度であり、チャンバー２の平面サイズ（放射パネル２２の放射面積）は、天井材１０ａの面積よりも適宜小さいものとなっている。

放射パネル２２の外周部には、チャンバー２の開放端部２ａに位置する風向規定部２３が設けられている。この風向規定部２３は、チャンバー２からの空調空気の噴き出し方向を、断熱パネル２の周囲で天井材１０ａの下面に沿う流れとなるように斜め上方へ規定するものであって、図１では単なる突起状に示されているが、例えば外周側へ向けて高くなるように傾斜したフラップ状のものとすることもできる。

また、チャンバー２の開放端部２ａの上下方向の開口幅が風向規定部２３によって絞られており、これによって、空調空気が開放端部２ａを通過する際の風速が2m/s以上に加速されるようになっている。

上記構成において、夏季の冷房に際しては、ユーザーが不図示のリモコン等の操作によって空調機１を冷房運転させると、まず空調機１で冷却された空気が噴き出し口１ｂからチャンバー２内へ送られる。そしてこの冷却空気がチャンバー２内を通過する過程で、熱抵抗の小さい放射パネル２２の裏面（上面）を擦過することによって放射パネル２２が冷却され、下面（放射面）から室内空間Ｓ１への放射冷房が行われる。すなわち、冷却された放射パネル２２の下面からの熱（赤外線）の放射強度が著しく低いものとなるので、ヒトの体表面などから放射された熱が、冷却された放射パネル２２の表面で反射せずに吸収されることによって、適度な冷涼感を得ることができる。

このとき、チャンバー２内を流れる冷却空気から天井材１０ａ側への伝熱は、断熱パネル２１によって遮断されるので熱損失が小さく、このため放射パネル２２から室内空間Ｓ１への放射効率を高めることができる。

チャンバー２内を通過した冷却空気は、チャンバー２の開放端部２ａから室内空間Ｓ１へ流出する。その際に、風向規定部２３によって、冷却空気の流れＦが斜め上向きに規定されるので、この冷却空気はコアンダ効果によって、周囲の空気との比重差による沈降力に抗して天井材１０ａの下面を擦過するように流れ、このため天井材１０ａも冷却空気によって冷却され、室内空間Ｓ１への放射冷房作用を奏する。

特に、風向規定部２３の流路絞り効果によって空調空気が開放端部２ａを通過する際の風速が2m/s以上に加速され、このためコアンダ効果も高まり、冷却空気が、開放端部２ａから遠い位置まで天井材１０ａの下面を擦過するので、天井材１０ａからの放射冷房が行われる領域が広いものとなる。したがって放射パネル２２からの放射冷房作用に加えて天井材１０ａによる放射冷房作用も行われる結果、効率の良い放射冷房を行うことができる。

そして、天井材１０ａの下面を擦過する冷却空気は、流速の低下と共にコアンダ効果が失われるので、周囲の空気との比重差によって徐々に室内空間Ｓ１を下降するが、この冷却空気は、放射パネル２２及び天井材１０ａとの熱交換によって適宜昇温しているため、下降速度が0.2m/s程度のきわめて緩やかなものとなり、しかもこの下降気流は放射パネル２２の真下では発生しない。このため不快な気流感が有効に抑えられると共に、冷却空気の供給による室内空間Ｓ１の冷房が、放射パネル２２及び天井材１０ａによる放射冷房と並行して行われるので、冷房の立ち上がりが良く、短時間で快適な環境とすることができる。

しかも、空調機１は、吸気口１ａが室内空間Ｓ１に開口されているため、冷房運転の際には、室内空間Ｓ１内の空気が空調機１に取り込まれて冷却される過程で、空気に含まれる水蒸気が飽和して凝縮され、液体の水となって不図示のドレンパイプから建物１０の外部へ排出される。したがって、噴き出し口１ｂからチャンバー２内を介して室内空間Ｓ１へ還流される冷却空気は除湿されたものとなる。このため室内空間Ｓ１の相対湿度が低く抑えられるので、冷却された放射パネル２２や天井材１０ａへの結露のリスクを低下させると共に、結露に伴う潜熱放出による放射冷房効率の悪化を防止することができる。

また、放射パネル２２が透湿性の良い材料からなるため、雨天時などによって屋外から多湿の空気が室内空間Ｓ１へ流入したような場合でも、放射パネル２２への結露が起こりにくくなる。

次に、冬季に暖房を行う場合は、ユーザーが不図示のリモコン等の操作によって空調機１を暖房運転させると、まず空調機１で加温された空気が噴き出し口１ｂからチャンバー２内へ送られる。そしてこの加温空気がチャンバー２内を通過する過程で、熱抵抗の小さい放射パネル２２の裏面（上面）を擦過することによって放射パネル２２が加温され、下面（放射面）から室内空間Ｓ１への放射暖房が行われる。

そしてこの場合も、チャンバー２内を通過した加温空気が、チャンバー２内の開放端部２ａから室内空間Ｓ１へ流出することによって天井材１０ａも加温される。したがって放射パネル２２からの放射暖房作用に加えて天井材１０ａによる放射暖房作用も行われる結果、効率の良い放射暖房を行うことができる。

また、上記構成の放射冷暖房装置は、天井材１０ａの下に設置することによって施工することができる。すなわち、空調機１等を天井裏空間Ｓ２に設置する必要がないため、容易に施工可能であり、その結果、施工コストを低減することができ、メンテナンス等も容易に行うことができる。

また、上述した実施の形態では、放射冷暖房装置を天井材１０ａの下に取り付けたが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば壁面１０ｂに取り付け、すなわち壁面１０ｂに沿って縦に設置しても良い。このようにした場合は、壁面１０ｂと平行なチャンバー２内を空調空気が通過することで、横から放射冷暖房が行われる。

１空調機
１ａ吸気口
１ｂ噴き出し口
２チャンバー
２１断熱パネル
２２放射パネル
２３風向規定部
１０建物
１０ａ天井材（室内空間を区画する面）
１０ｂ壁面（室内空間を区画する面）
Ｓ１室内空間

Claims

室内空間に設置可能であって室内空間から取り込んだ空気を冷却又は加温して噴き出す空調機と、前記空調機の噴き出し口から室内空間を区画する面に沿って延びて前記室内空間へ開放されたチャンバーと、を備え、前記チャンバーのうち、前記室内空間を区画する面と反対側の面が放射パネルからなり、前記チャンバーの開放端部に、前記空調空気の噴き出し方向を、前記室内空間を区画する面に沿うように規定する風向規定部が設けられたことを特徴とする放射冷暖房装置。
空調機とチャンバーが、互いに一体化されたことを特徴とする請求項１に記載の放射冷暖房装置。
チャンバーの開放端部に絞り手段が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射冷暖房装置。