JP5285179B1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】エアコンと輻射パネルを組み合わせた空気調和機において、冷房時及び暖房時の輻射パネルの空気との熱交換効率を向上させることにより、冷房時における輻射パネルの凍結や暖房時における輻射パネルの過熱等が生じるのを防止し、圧縮機の過負荷が寿命を短くする要因となったり、冷凍サイクルの不安定動作による消費エネルギーの無駄が生じないようにした空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機Ａ１は、冷凍サイクルに組み込まれた室外機９０と室内機９１を有するエアコン９と、冷媒が通る配管を含み構成された発熱体１を有し、室外機９０と室内機をつなぐ冷媒が通る配管９２に、発熱体１を構成する配管１０、１１、１２が直列に接続された輻射式熱交換器Ｒ１を備えており、輻射式熱交換器Ｒ１は、発熱体１の正面側と背面側に、発熱体１との間に空気が流れる空隙を設けて鉛直に配置される整流板を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機及び空気調和機の運転方法に関するものである。更に詳しくは、エア・コンディショナー（以下、エアコンという）の冷凍サイクルの冷媒回路に輻射式熱交換器を組み込んだものにおいて、人体に不快なドラフト感を与えることなく、室内の空気調和を効率的且つ効果的に行うことができる空気調和機及び空気調和機の運転方法に関する。

一般家庭や事業所等の室内の空調は、一般にはルームエアコンやマルチエアコン等のパッケージエアコンを使用して行われている。一方で、室内機が強制対流式であるエアコンと相違して、ファンによる駆動音や風切り音がなく、冷風や温風により人体に不快なドラフト感を与えることもない熱輻射式熱交換ユニットも使用されている。さらに、エアコンの冷凍サイクルの冷媒回路に輻射式熱交換器を組み込んだ空気調和機も提案されている。

このような空気調和機としては、例えば特許文献１記載の空気調和装置がある。
前記従来の空気調和装置は、圧縮機<11>と室内熱交換器<13>と室外熱交換器<15>とが配管接続されて冷媒循環により冷凍サイクルを行う冷媒回路<10>を備え、室内熱交換器<13>で冷媒と熱交換した温風が室内に供給される暖房運転を少なくとも備えている。

冷媒回路<10>は、圧縮機<11>の吐出側と室内熱交換器<13>との間に接続されて冷媒から吸熱して輻射熱を室内に発する輻射パネル<12>を備える一方、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力より高くなるように構成されている。これにより、冷媒の高温領域を大きくとることができ、輻射パネル<12>からより高温の輻射熱が室内に供給され、室内熱交換器<13>の温風量が低減され、この結果、ドラフト感が低減され、輻射熱による暖房能力を大幅に増大させることができる。

特開２００５−１６９１９号公報

前記特許文献1記載の空気調和装置の輻射式熱交換器は、輻射パネルというパネル構造であり、（１）室内機とは別の床置き式（実施の形態１ 図2参照）、（２）一つの室内ユニット内に輻射パネルと室内熱交換器を収納した一体型の床置き式（実施の形態２ 図５，６参照）および（３）ケーシングの中に室内熱交換器、グリルの中央に輻射パネルを埋め込んだ天井埋め込み式（実施の形態６ 図１０参照）の三種の形式が記載されている。

特許文献１記載の空気調和置の場合、空気調和を行う室内の雰囲気（室内空気）の均一化は、主として室内熱交換器で加熱された室内空気を送り出すファンによって行われている。したがって、室内の雰囲気を短時間で均一化する場合は、ファンの送風量を増やす必要があり、人体に不快なドラフト感を与える。

（本発明の目的）
本発明は、エアコンと輻射式熱交換器を組み合わせた空気調和機において、室内熱交換器のファンの送風量が僅かでも、またファンを作動させないでも室内の雰囲気を短時間で均一化できるようにして、人体に不快なドラフト感を与えないようにした空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
（１）本発明は、
圧縮機と、室内側熱交換器と、室外側熱交換器とが配管接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、前記室内側熱交換器で冷媒と熱交換された空気がファンによって室内に供給されるエアコンと、
前記冷媒回路に組み込まれる輻射式熱交換器と、
を備えており、
前記輻射式熱交換器は、室内の床面側から天井面側にかけて配置される発熱体と、
当該発熱体との間に空気が流れる空隙を設けて配置され、前記発熱体に沿って上下方向に流れる空気を整流する整流板と、
を備え、
前記冷媒回路に膨張弁と四方切替弁を有しており、
前記室内側熱交換器と前記膨張弁をつなぐ第１の配管に第１のバルブを有し、
前記四方切替弁と前記室内側熱交換器をつなぐ第２の配管に第２のバルブを有し、
前記第２の配管には、前記発熱体の配管の一端側につながる第３の配管が接続され、当該第３の配管には第３のバルブを有し、
前記第２の配管の前記第２のバルブより前記室外側熱交換器寄りと、前記第１の配管の前記第１のバルブより前記室外側熱交換器寄りには、前記発熱体の配管の他端側につながる第４の配管が接続され、当該第４の配管の前記第２の配管と前記第１の配管の間に第４のバルブを有し、前記第４の配管の前記第１の配管と前記発熱体の間に第５のバルブを有しており、
前記第２の配管において前記第４の配管と前記第３の配管の接続部の間に第６のバルブを有している、
空気調和機である。

（２）本発明は、
圧縮機と、室内側熱交換器と、室外側熱交換器とが配管接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、前記室内側熱交換器で冷媒と熱交換された空気がファンによって室内に供給されるエアコンと、
前記冷媒回路に組み込まれる輻射式熱交換器と、
を備えており、
前記輻射式熱交換器は、室内の床面側から天井面側にかけて配置される発熱体と、
当該発熱体との間に空気が流れる空隙を設けて配置され、前記発熱体に沿って上下方向に流れる空気を整流する整流板と、
を備え、
前記発熱体の配管が、冷媒の流通方向が上下方向の並列型又は直列型であり、冷房時には気液二相冷媒が配管の上側から下側へ通るように、暖房時には気相冷媒が配管の下側から上側へ通るように、室外側熱交換器と室内側熱交換器をつなぐ配管に接続されている、
空気調和機である。

（３）本発明は、
前記整流板は、前記発熱体を囲繞するか、又は前記発熱体を挟んで両側に配置される、のが好ましく、推奨される。

（４）本発明は、
前記冷媒回路に膨張弁と四方切替弁を有しており、
前記輻射式熱交換器は、前記四方切替弁と前記室内側熱交換器をつなぐ配管に、前記発熱体の配管が直列に接続されている、のが好ましく、推奨される。

（５）本発明は、
前記整流板は、
内外面を貫通した複数の輻射熱透過孔を有し、内面は発熱体から輻射される輻射熱を反射する反射面となっており、
前記輻射式熱交換器を室内に設置したときに、前記整流板の下端は床面より上に、上端は天井面より下にあり、前記整流板と床面の間及び前記整流板と天井面の間に空気を流通させる隙間が形成されるようにしてある、のが好ましく、推奨される。

（６）本発明は、
前記発熱体の配管が、内部に長手方向に並行する複数の流路を有する扁平管又は内面に長手方向に並行する複数の条部を有する管体であるのが好ましく、推奨される。

（削除）

（７）本発明は、
前記エアコンが、前記室外側熱交換器一台に対し配管を並列につないだ複数の室内側熱交換器を有するマルチエアコンであり、前記輻射式熱交換器を、前記複数の室内側熱交換器のそれぞれに対応させて一又は複数を設置した構成とすることもできる。

（８）本発明は、
前記発熱体の上方側又は／及び下方側に、整流板の内側を流れる空気が円滑に流れるよう案内する通気案内部材が配置されている、のが好ましく、推奨される。

（９）本発明は、
前記発熱体の表面に、ローレット加工、アルマイト加工又は放熱用コーティング等の放熱性に優れる機能、消臭機能、抗菌機能、あるいは揮発性有機化合物の吸着分解機能を有するコーティングにおいて、選ばれた一又は複数の加工又はコーティングを施す、のが好ましく、推奨される。

(削除)

(削除)

発熱体の構造は、例えば冷媒を通す配管を平板状に配した構造、あるいは冷媒を通す配管を円筒状に配した構造等である。また、発熱体の側方周りにある整流板の形状も特に限定するものではなく、例えば円管状、角管状、平板状又は曲板状等、発熱体の構造に合わせて適宜形成される。

（作用）
本発明に係る空気調和機の作用を説明する。
輻射式熱交換器の整流板によって、発熱体に沿う空気の流れ（輻射式熱交換器が設置される室内の空気の全体的な循環（対流）の一部である意味を含む）が促進され、発熱体による熱交換がより円滑に効率よく行われるので、冷房時の発熱体の凍結や、暖房時の過熱が起こりにくくなる。
これにより、エアコンの長所と輻射式熱交換器の長所が相乗し、短所を補完し合うことができるので、空気調和機による冷暖房の温度制御を効率的的且つ効果的に行うことができる。以下、詳細に説明する。

まず、室内の暖房を行う場合の輻射式熱交換器の作用について説明する。
暖房時においては、発熱体近傍の空気が伝導熱や輻射熱で加熱され、発熱体に沿うように下から上方向の空気の流れが生じる。これにより、輻射式熱交換器と床面の下部の隙間から各整流板の間の下部開口部を通り外部の空気が流入し、各整流板の間を上昇しながら発熱体で加熱されることにより、前記流れが継続される。また、発熱体との間に空気が流れる空隙を設けて整流板が配置されることによる、いわゆる煙突効果によって、流れる空気の流量が増加する。

発熱体と整流板の間を上昇する加熱された空気は、輻射式熱交換器の上部の天井面との間の隙間から各整流板の間の上部開口部を通り外部へ排出される。排出された空気は、煙突効果によって流速も増しており、天井面に沿うように輻射式熱交換器から相当に離れた位置まで到達する。また、空気はこの移動に伴って室内空気と熱交換を行い、冷却され降下して床面側へ移動し、再度輻射式熱交換器の下部から入り、発熱体で加熱され上昇する。このようにして、室内空気は、発熱体で加熱されながら室内全体を循環し対流する。

一方、発熱体から輻射される輻射熱は、その一部が各整流板に形成されている各輻射熱透過孔を通り、室内に放出される。輻射熱が輻射熱透過孔を透過する割合は、輻射熱透過孔の開口率に依存する。これにより、輻射熱は、利用者に伝播し、利用者は直接的に温かさを感じることができる。また、輻射熱は、壁、天井、床等を温めるため有効に利用され、温まった壁、天井、床等によって室内空気は間接的に温められる。

また、輻射熱のうち、各輻射熱透過孔を通ることができなかった輻射熱は、各整流板の内面側の反射面で反射され、更に発熱体や他の整流板の反射面との間で乱反射が起こる。これにより、輻射熱の一部は、各輻射熱透過孔を通り室内に放出され、一部は各整流板の間の上下開口部から室内に放出される。更に、一部は各整流板を加熱して温度を上昇させ、各整流板からの外方向への輻射熱が室内に放出される。

このように、本発明に係る輻射式熱交換器によれば、室内の暖房を行う場合、前記輻射熱の反射、放出を繰り返しながら、室内は空気の対流により移動する熱と共に輻射熱によって良好に加熱され、室内全体の空調を効果的に行うことができる。また、これにより、エアコンの室内側熱交換器のファンの送風量を少なくするか、又はファンを停止することが可能になり、結果的に利用者が感じるファンからの送風によるドラフト感を抑制するか、なくすことができる。

室内の冷房を行う場合は、前記暖房を行う場合と異なり、空気が発熱体で冷却されるために、発熱体及び各整流板に沿う空気の流れは上から下方向となり、冷却された空気の流れは、前記暖房の場合とはほぼ逆方向となるが、室内全体の空調を効果的に行うことができる点や、利用者が感じるファンからの送風によるドラフト感を抑制することができる点等、前記暖房の場合と同様の作用を有する。

そして、冷媒の流通により発熱される熱エネルギーは、整流板の輻射熱透過孔を介して放出、吸収される輻射熱と、発熱体表面の熱エネルギーにより整流板表面の発熱によって放出される輻射熱及び対流熱と、発熱体表面の熱エネルギーにより室内空気を対流させて、空気の対流と輻射熱による冷暖房を行うものである。

また、各整流板の内側にある発熱体からの熱エネルギーにより発生する空気の流れによって、空気を各整流板の内側に好適に取り込み、各整流板の内側の空間を通る空気の流れを促進し、対流による熱の移動及びそれによる室内空気との熱交換をも促進させる作用を有することで、室内域の空気を快適に空調することができる。

更には、発熱体を各整流板の内側に内蔵する構成により、発熱体を直接手で触れることができないようになっている。したがって、気相冷媒等による暖房時、発熱体が高温になる場合があるが、利用者が誤って発熱体に触れることもないので、利用者にとって安全である。

また、冷房時、発熱体表面に凝縮した結露水を、手で触れることがなく衛生的であり、利用者が結露水で不意に濡れてしまうこともない。更に、発熱体自体に外的な力を受けることがほとんどないので、発熱体が外側からの圧力や衝撃で変形したり破損するのを防止できる。

したがって、外的な力に対抗する強度もそれほど必要ではなく、少なくとも流体の圧力に耐えうる強度を有する構造であればよいので、発熱体の素材として比較的強度が低くて軽いもの等を採用することができ、発熱体に使用する素材の選択肢が広がる。また、発熱部に誤ってぶつかり怪我をするような危険性も低減できる。

また、液相冷媒や冷媒ガスを利用する場合は、高圧力となるため、耐圧性が高く伝導性がよいもの、例えば銅又はアルミニウム製等の金属製の冷媒管や精密扁平管の表面に熱放射率が高い加工を施したものを利用することもできる。前記合成樹脂管やカーボンファイバー管の発熱体は、それぞれに比較的に軽量であるので、装置の軽量化が可能である。

これにより、設置工事の際の資材の搬入作業や組み立て作業の負担が軽減され、設置工事のコストを押さえることができる。また、装置の軽量化により、例えば地震の際の変形応力等が小さくなり、それを支えるための補強工事等も必要最小限でよい。このように、設置における様々な制約が軽減され、地震による装置の転倒のリスク等が低減される。したがって、利用者の安全安心に寄与できるものである。

また、発熱体に遠赤外線放射能力が高い素材を利用するか、又は表面加工を施すことで輻射熱の移動を促進し、前記のように輻射熱透過孔を介しての発熱体の輻射効果と、輻射熱透過孔を有する整流板の表面からの輻射作用を有する高効率な輻射式冷暖房装置として機能する。

発熱体の配管が、内部に長手方向に並行する複数の流路を有する扁平管であるものは、熱交換を行う配管の外表面の面積を十分に確保しながら、各流路は複数に細分化されている。これにより、各流路の位置がそれぞれ外表面に近い構造となるので、流路の中心部分の位置が外表面とやや遠い円管等と比較して、より効率のよい熱交換が可能になる。
また、配管が内面に長手方向に並行する複数の条部を有する管体であるものは、配管の内面の面積が単なる管体より広くなるので、より効率のよい熱交換が可能になる。

発熱体の配管が、冷媒の流通方向が上下方向の並列型又は直列型であり、冷房時には気液二相冷媒が配管の上側から下側へ通るように、暖房時には気相冷媒が配管の下側から上側へ通るように、室外機と室内機をつなぐ冷媒が通る配管に接続されているものは、次のように作用する。
すなわち、冷房時においては、通常上方の天井付近の温度が高く、再気化するための熱エネルギーが大きいので、上部から導入したほうが熱効率がよくなり、並列型においては、上部ヘッダー等から分岐された配管に導かれて、熱を吸収しながら重力の作用も相まって気液二相冷媒が配管を下向きに移動する過程において効率よく熱交換されて気相冷媒に変化し、気相冷媒は室外機に導かれる。

また、並列型においては、配管から導入された冷媒が、分岐される配管に均一に分配されるように、導入配管より上部ヘッダー等の断面を大きくとることができる。この場合、上部ヘッダー等は大きい断面（空間）を有しているので、上部ヘッダー等に冷媒が入ったときに、圧力が解放されることになるため再気化が促進される。

また、暖房時においては、通常下方の床付近の温度が低くなっており、放熱して暖房を行うためには、温度差が大きい下部から導入したほうが熱交換効率がよくなる。つまり、気相冷媒は、下部ヘッダー等から分岐された配管に導かれて、凝縮し放熱しながら配管を上向きに移動する。その際には、冷媒が気相であるため、冷媒に重力はほとんど作用せず、上方へ円滑に移動できる。また、発熱体の放熱による熱交換も効率よく行われ、冷媒は、凝縮により一部が液相冷媒に変化し、気液二相冷媒となって室内機に導かれる。そして、冷媒は、エアコンの室内機で更に凝縮されて放熱し、冷媒は室外機に導かれる。

両整流板の両側部間の空隙を閉塞部材で閉塞し、前記整流板と前記閉塞部材により発熱体を囲み、上部と下部が開口した筒状体を形成しているものは、各整流板の両側に閉塞部材があるため、各整流板の間を通る空気の流れがより整った流れになり、煙突効果が更に効果的に作用する。

発熱体の上方側又は／及び下方側に、各整流板の内側を流れる空気が円滑に流れるよう案内する通気案内部材が配置されているものは、各整流板を利用した煙突効果による空気の流れを更に効率よく行うことができる。

このような作用を有する輻射式熱交換器を備えた空気調和機は、輻射式熱交換器が発熱体に直接冷媒を通す構造であるため起動が早く、短時間で熱輻射効果を得られる上に、エアコンの制御を利用することで、室温の調整を容易に制御できる。これにより輻射式熱交換器専用の空気の温度調整のための回路構成が不要であり、システムのコストを削減する事ができる。

すなわち、暖房時は、冷凍サイクルにより圧縮機で高温高圧となった気相冷媒が、まず、輻射式熱交換器に供給されるため、発熱体の温度が比較的短い時間で冷媒の温度に達し、例えば６０℃から８０℃程度の、発熱体の表面温度に応じた輻射熱を放出する。

この輻射式熱交換器からの輻射熱は、利用者の体感に直接作用できるので、エアコン単体で暖房を行う場合と比較して、快適性が得られるまでの空調の立ち上がりが早くなる。また、床や壁、天井、人体に直接輻射熱が伝播することで、足元から温かさが得られ、温度を低く設定しても温かく感じられるので、省エネルギーにも貢献できる。その後、気相状態の冷媒は、エアコンの凝縮器となる室内機へ送られ、室内機は暖房を行う。

また、冷房時は、冷凍サイクルにより室外機の室外側熱交換器で液化し発熱した液相冷媒を膨張弁で減圧し、これにより生じた低温の気液二相状態の冷媒を、まずエアコンの室内機に供給し、室内機を蒸発器として作用させ、空気の熱を奪って冷房を行う。そして、気液二相状態の冷媒を輻射式熱交換器へ送り、輻射式熱交換器の発熱体を蒸発器として作用させ、発熱体からの冷熱の輻射によって輻射冷房を行う。

このように、冷房運転においては、エアコンを優位に、又は優先的に動かすハイブリッド運転が可能になり、従来のような輻射パネル（輻射式熱交換器）による空調の立ち上がりの遅さを改善することができる。また、その後の輻射熱（冷熱）の作用で、床や壁、天井の温度が徐々に下がり、これらが相乗して利用者の体感に作用するので、エアコンを弱い運転にしても快適性を得ることができる。

また、冷房時、冷凍サイクルにおける輻射冷房の運転における課題が改善できる。すなわち、蒸発器は、あくまでエアコンの室内機を蒸発器とし、室内空気の熱で加温されて一部液相となった気液二相の冷媒は、例えば７℃から１５℃程度であり、この冷媒を輻射式熱交換器の発熱体に通すため、発熱体が凍結することはない。さらに、加温されることで冷媒の蒸発が促進されるため、気化が十分に行われることで昇圧した気相冷媒となって圧縮機に導入されるので、圧縮機にかかる負荷が軽減され、圧縮機の寿命を延ばすことに貢献でき、省エネルギーにも貢献できる。

輻射式熱交換器による無風、無音の冷暖房の機能が発揮される分だけ、壁や床、天井の温度むらが低減され、室内機のファンによる風量を下げても十分に快適性が得られるので、エアコンの室内機からの大風量による不快なドラフトを抑制することができる。これにより、室内機のファンの稼働を抑制することに貢献することができ、ファンのモーターの寿命が延び、延いては室内機の寿命を延ばすことができる。

なお、空気調和機は、エアコンの冷凍サイクルに、室内に設置される輻射式熱交換器を組み込んだ、いわゆるハイブリッド型の空気調和機であるので、エアコンの室内温度制御プログラム等の利用、すなわちリモートコントローラを使用した通常のエアコンの操作によって、例えばドライ運転、フィルター機能等の空気清浄機能、あるいは加湿機能等の多機能なエアコンの運転制御と、輻射式熱交換器の運転制御を行うことができる。更に、負荷が少ない省エネルギー運転においては、冷媒をエアコンの室内機を経由せずに、室外機と熱輻射ルームユニットのみに経由するようにしても良く、その際には、室内機を室内空気の温度を感知して室外機を制御する機能のみに使うこともできる。

本発明は、エアコンと組み合わせて使用される輻射式熱交換器が、整流板で発熱体を囲繞するか、又は発熱体の正面側と背面側に整流板を配置している。このため、いわゆる煙突効果により室内空気の対流を促進して熱を効率よく移動させ、その上発熱体から輻射される熱を効率よく室内へ輻射して空調に利用することができるので、室内空気の対流による熱の移動と輻射熱による空気調和が相まって室内の空調を均一化することができる。
したがって、ファンの送風量はそれほど必要ではないか、又はファンを作動させなくてもすむために、人体に与えるドラフト感を低減し、又はなくすことができる。

本発明は、エアコンと輻射式熱交換器を組み合わせた空気調和機において、冷暖房時に、輻射式熱交換器の室内空気との熱交換効率を向上させることにより、冷房時における輻射式熱交換器の発熱体の凍結や暖房時における輻射式熱交換器の発熱体の過熱等が生じるのを防止することができる。したがって、圧縮機の過負荷が寿命を短くする要因となったり、冷凍サイクルの不安定動作による消費エネルギーの無駄が生じないようにした空気調和機を提供することができる。

本発明に係る空気調和機の第１実施の形態を示す概略説明図。 図１に示す空気調和機を示し、（ａ）は暖房時のブロック図、（ｂ）は冷房時のブロック図。 本発明に係る輻射式熱交換器の第１実施の形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。 図３に示す輻射式熱交換器の正面側と背面側の整流板を取り外した状態の正面視説明図。 輻射式熱交換器の構造を示し、（ａ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ拡大断面図、（ｂ）は鉛直管の拡大横断面図、（ｃ）は発熱体の配管の他の例を示す断面図。 本発明に係る空気調和機の第２実施の形態を示す概略説明図。 本発明に係る輻射式熱交換器の他の形態を示し、（ａ）は正面側の整流板を一部切り欠いた正面視説明図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。 本発明に係る輻射式熱交換器の他の実施の形態を示し、発熱体の上部と下部に通気案内部材を配した場合の空気の流れを示し、（ａ）は暖房時、（ｂ）は冷房時の説明図。 本発明に係る輻射式熱交換器の更に他の形態を示し、整流板の表面に広告文字を表した例を示す説明図。

〔実施の形態〕
本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
まず、図１及び図２を参照する。なお、図２では、便宜上後記する配管９２ａ、９２ｂを配管９２にまとめ、バルブＶ１〜Ｖ６を省略している。
空気調和機Ａ１は、本発明に係る空気調和機の第１実施の形態であり、冷凍サイクルの冷媒回路に組み込まれた室外機９０と室内機９１を有するエアコン９と、室外機９０と室内機９１をつなぐ後記する配管９２、９８に、後記する発熱体１の配管が接続されている輻射式熱交換器Ｒ１とを備えている。

エアコン９は、冷暖房機能を有し一般家庭で使用されるような公知のルームエアコンである。図２に示すように、エアコン９の室外機９０は、蒸発器又は凝縮器として機能する室外側熱交換器９３を有すると共に、圧縮機９４、四方切替弁９５及び膨張弁９６を有している。また、室内機９１は、室外側熱交換器９３が蒸発器として機能するときは凝縮器として機能し、室外側熱交換器９３が凝縮器として機能するときは蒸発器として機能する室内側熱交換器９７を有している。

そして、前記した輻射式熱交換器Ｒ１は、前記四方切替弁９５から前記室内側熱交換器９７につながり冷媒が通る第２の配管９２、詳しくは暖房時（図２（ａ）参照）に圧縮機９４で高温高圧となった気相冷媒が室内側熱交換器９７へ向け流通する配管９２の経路中に、後記する発熱体１を接続して組み込まれている。
第１の配管である配管９８は、冷房時において膨張弁９６で膨張させた気相冷媒を室内側熱交換器９７へ送る配管である。
なお、輻射式熱交換器は、本実施の形態では一台が設置されているが、複数台を直列又は並列に接続し設置することもできる。

また、図１に示すように、配管９２には、後記する発熱体１の下部ヘッダー管１１につながる第３の配管である配管９２ｂが接続され、配管９２と配管９８の更に室内機９１寄りには、発熱体１の上部ヘッダー管１０につながる第４の配管である配管９２ａが接続されている。配管９２ｂの経路には、第３のバルブであるバルブＶ３が設けられ、配管９２ａの上部ヘッダー管１０と配管９２の間には、第５のバルブであるバルブＶ５が設けられている。

配管９２ａにおいて配管９２と配管９８をつなぐ部分には、第４のバルブであるバルブＶ４が設けられている。また、配管９２において配管９２ａがつながる部分と配管９２ａがつながる部分の間には、第６のバルブであるバルブＶ６が設けられている。更に、配管９２と配管９８において、配管９２ａがつながる部分と室内機９１の間には、配管９２に第２のバルブであるバルブＶ２が設けられ、配管９８に第１のバルブであるバルブＶ１が設けられている。

次に、エアコン９に接続されて空気調和機Ａ１に組み込まれるルームユニットである輻射式熱交換器Ｒ１について詳細に説明する。
図３ないし図５を主に参照する。
輻射式熱交換器Ｒ１は、上下方向（鉛直）に配置される発熱体１と、発熱体１を支持する化粧フレーム２、２ａと、発熱体１の表裏両側に発熱体１との間に後記するように所要の空隙３９、４９を設けて上下方向（鉛直）に配置される正面側（図３（ａ）では手前側、図３（ｂ）では左側）の整流板３、３ａ、３ｂ及び背面側の整流板４、４ａ、４ｂを備えている。

発熱体１は、木製の化粧フレーム２、２ａの内側に固定されている。化粧フレーム２、２ａは、閉塞部材を構成し、左右に所要間隔をおいて互いに平行に、且つ鉛直方向に配置されている。化粧フレーム２、２ａの下端部の内面側には、床面５に固定するためのＬ板状の下部固定用部材２０、２１が固定されている。なお、化粧フレーム２、２ａの材料は木に限定されず、例えば合成樹脂やアルミニウム等の金属を採用することもできる。

また、化粧フレーム２、２ａの上端部の内面側には、天井面６に固定するためのＬ板状の上部固定用部材２２、２３が固定されている。床面５に接する下部固定用部材２０、２１の水平部（符号省略）は、化粧フレーム２、２ａの下端と面一になっており、天井面６と接する上部固定用部材２２、２３の水平部（符号省略）は、化粧フレーム２、２ａの上端よりやや高い位置にある。

化粧フレーム２、２ａの間には、アルミニウムや銅等の金属製の発熱体１が上部ヘッダー管１０の両端を取付具２４、２５を介し化粧フレーム２、２ａの内面に固定して取り付けられている。化粧フレーム２、２ａ間の上下方向の中間部には、水平方向に補強部材２６が固定されており、化粧フレーム２、２ａの枠体としての強度を補強している。なお、補強部材２６は、発熱体１の後記する各鉛直管１２の間隔を固定する機能を併せ持つものである。

発熱体１は、上部ヘッダー管１０と、上部ヘッダー管１０と下方へ所要の間隔をおいて平行に配置された下部ヘッダー管１１を有している。上部ヘッダー管１０と下部ヘッダー管１１の両端は、それぞれ気密及び液密に閉塞されている。
上部ヘッダー管１０が配置される高さは、図４に示すように化粧フレーム２、２ａの上端よりやや低い位置に設定されている。また、下部ヘッダー管１１が配置される高さは、化粧フレーム２、２ａの下端より高い位置に設定されている。

上部ヘッダー管１０と下部ヘッダー管１１は、所要間隔で互いに平行に設けられた多数の鉛直管１２で接続され、上部ヘッダー管１０と下部ヘッダー管１１及び各鉛直管１２は連通している。各鉛直管１２は、図５（ｂ）に示すように、内部に長手方向に並行する複数の流路１２０を有する金属製の扁平管である。鉛直管１２は、熱交換を行う外表面の面積を十分に確保しながら、各流路１２０は複数に細分化されている。これにより、各流路１２０の位置がそれぞれ外表面に近い構造となるので、効率のよい熱交換が可能になる。

上部ヘッダー管１０の図４において右側端部には、前記配管９２に接続される給排管１３が上方へ向け鉛直方向に接続されている。また、下部ヘッダー管１１の図４において左側端部には、同じく給排管１４が上方へ向け鉛直方向に接続されている。給排管１３、１４は、上端部が何れも上部固定用部材２２、２３の水平部よりやや下方位置まで延長されている。なお、前記上部ヘッダー管１０と下部ヘッダー管１１及び各鉛直管１２の表面には、放熱性を高めるための放熱用コーティングが施されている。

また、下部ヘッダー管１１のやや下方には、上方が開放された樋形状の集水部材であるドレンパン１５が両端部を化粧フレーム２、２ａの間に固定して配置されている。ドレンパン１５の底部の一端側にはドレン管１６が接続されている。冷房時、発熱体１の表面に結露した結露水は、ドレンパン１５に滴下し、適宜、ドレン管１６を通して集められ、処理される。

化粧フレーム２、２ａの正面側には、整流板３、３ａ、３ｂが着脱自在に装着されており、背面側には、整流板４、４ａ、４ｂが同じく着脱自在に装着されている。整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂは、例えば両側縁部の曲げ部に形成された複数の溝を前記化粧フレーム２、２ａの正面側と背面側の内面に形成されたピンに引っ掛けて装着する構造であるが、他の公知手段も採用できる。

整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂは、それぞれ上下三段に取り付けられ、全体としては、化粧フレーム２、２ａ間の全幅及び全高のほぼ全体を塞ぐことができる大きさの長方形状である。前記発熱体１と整流板３、３ａ、３ｂ、及び発熱体１と整流板４、４ａ、４ｂの間には、空気が流通する空隙３９、４９が形成されている。なお、最下部の整流板３ｂ、４ｂは、他の整流板３、３ａ、４、４ａより小さく形成されており、これらを取り外すことにより、ドレンパン１５のメンテナンスができる。

整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂはアルミニウム製で、周縁部の一部を残しほぼ全面にわたり表裏面を貫通した多数の輻射熱透過孔３０、４０（図７を参考）が形成されているパンチングメタル（又はパンチングボード）である。また、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂの内面は、輻射熱を反射する反射面３１、４１となっている。整流板３、３ａ、３ｂの各輻射熱透過孔３０及び整流板４、４ａ、４ｂの各輻射熱透過孔４０の開口率は本実施の形態では５０％に設定されている。

なお、輻射熱透過孔は、例えば一方側の整流板３、３ａ、３ｂのみに形成して、他方側の整流板４、４ａ、４ｂには形成しないようにすることもできるし、前記各整流板３、３ａ、３ｂ、４、４ａ、４ｂのうち任意の整流板のみに形成することもできる。
前者においては、整流板３、３ａ、３ｂからの輻射熱を整流板４、４ａ、４ｂより強くすることが可能になり、輻射式熱交換器Ｒ１を壁面の近くに位置させる場合も、輻射熱が弱い整流板４、４ａ、４ｂ側を壁に向けることで、壁面に対する熱の影響を小さくすることができる。

なお、輻射熱透過孔３０、４０の配列や個数、孔の形状や開口率は特に限定されるものではなく、多彩なデザインで適宜設定することができる。本実施の形態では、反射面３１、４１に、輻射熱の乱反射を促進するためにエンボス加工を施して細かな凹凸を形成している。また、整流板３、３ａと整流板４、４ａはアルミニウムで形成されているので、伝熱効果に優れ、空気との熱交換効率がより向上する。

また、例えばドレンパン１５に近い前記整流板３ｂ、４ｂの内面に消臭機能、抗菌機能、あるいは揮発性有機化合物(VOC:volatile organic compounds)の吸着分解機能等を有するコーティングを施して、室内の空気清浄化を図ることもできる。このようなコーティングは、輻射式熱交換器Ｒ１の他の部分、例えば発熱体１や整流板３、３ａ、整流板４、４ａの表面にも施すことができる。

また、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂは、全体の周縁部が発熱体１の周縁より張り出し、正面視及び背面視において発熱体１より広い面を有している。整流板３と整流板４の上端は、化粧フレーム２、２ａの上端と面一に設定されており、整流板３ｂと整流板４ｂの下端は、化粧フレーム２、２ａの下端よりやや上方の位置に設定されている。

正面側の整流板３、３ａ、３ｂ背面側の整流板４、４ａ、４ｂ及びそれらの幅方向両端側の化粧フレーム２、２ａは、一体となることにより、上端部に上部開口部２７、下端部に下部開口部２８を有する扁平な四角筒体となる。このように、発熱体１を囲む構造体が筒体となることで、室内空気の対流を促進する煙突効果がより優れた構造となる。

なお、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂの大きさ及び取付位置を前記のように設定することにより、図３（ａ）、（ｂ）に示すように輻射式熱交換器Ｒ１を床面５と天井面６に固定したときに、床面５と整流板３ｂ及び整流板４ｂの下端との間には下部隙間５０が形成され、天井面６と整流板３及び整流板４の上端の間には上部隙間６０が形成される。

（作用）
図１ないし図５を参照して、輻射式熱交換器Ｒ１を備えた空気調和機Ａ１の作用を説明する。
なお、空気調和機Ａ１において、室外機９０と共に室内機９１及び輻射式熱交換器Ｒ１を稼働させる際には、前記バルブＶ４、Ｖ６を閉じ、他のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５を開けておくようにする。また、室内機９１の稼働を停止し、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働させる際には、前記バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ６を閉じ、他のバルブＶ３、Ｖ４、Ｖ５を開けておくようにする。更には、バルブＶ３、Ｖ４、Ｖ５を閉じ、他のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ６を開けておき、輻射式熱交換器Ｒ１の稼働を停止し、室内機９１を稼働させることもできる。
また、各バルブＶ１ないしＶ６の操作は自動制御または手動により行うことができる。

（輻射式熱交換器Ｒ１の作用）
空気調和機Ａ１の輻射式熱交換器Ｒ１は、輻射式熱交換器Ｒ１を壁面８からやや離した位置に、下部固定用部材２０、２１により床面５に固定し、上部固定用部材２２、２３により天井面６に固定して室内に設置される。
輻射式熱交換器Ｒ１の発熱体１の給排管１３と給排管１４は、図１に示すように配管９２の経路中に、直列に接続されている。

輻射式熱交換器Ｒ１によって室内の暖房を行う場合、高温の気相冷媒が給排管１４から発熱体１に供給されることにより発熱体１は加熱される。このとき、気相冷媒が各鉛直管１２の下側から上側へ通るようになっており、下方の温度がより低く温度差が大きい床面５付近の空気をまず加熱するので、熱交換効率がよく、効果的な暖房を行うことができる。また、気相冷媒は、下部ヘッダー１１から分岐された各鉛直管１２に導かれて、凝縮し放熱しながら上向きに移動する。その際には、冷媒が気相であるため、冷媒に重力はほとんど作用せず、上方へ円滑に移動できる。

また、発熱体１の放熱による空気との熱交換も効率よく行われ、冷媒は、凝縮により一部が液相冷媒に変化し、気液二相冷媒となって室内機９１に導かれる。そして、冷媒は、室内機９１の室内側熱交換器９７で更に凝縮されて放熱し、冷媒は室外機９０の室外側熱交換器９３に導かれる。
このようにして、発熱体１近傍の空気が輻射熱で加熱され、発熱体１に沿うように下から上方向の空気の流れが生じる。なお、以下の空気の流れの説明では、便宜上、後記する図８（ａ）を参考とする。

これにより、下部の床面５側の隙間５０から整流板３ｂと整流板４ｂの間の下部開口部２８を通り外部の空気が流入する。流入した空気が、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂの内側の各空隙３９、４９を上昇しながら発熱体１で更に加熱されることにより、空気の流れが継続される。また、発熱体１の正面側と背面側に整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂ及び化粧フレーム２、２ａにより扁平な四角筒体が形成されることにより、その煙突効果によって、対流する室内空気の十分な流量が確保される。

各空隙３９、４９を上昇する加熱された空気は、整流板３と整流板４の間の上部開口部２７を通り上部の天井面６側の隙間６０から外部へ排出される。排出された空気は、煙突効果によって流速も増しており、天井面６に沿うように輻射式熱交換器Ｒ１から相当に離れた位置まで到達する。また、空気はこの移動に伴って室内空気と熱交換を行い、冷却され降下して床面５側へ移動し、再度輻射式熱交換器Ａ１の下部から入り、発熱体１で加熱され上昇する。このようにして、室内空気は、発熱体１で加熱されながら室内全体を循環する。

一方、発熱体１から輻射される輻射熱は、その一部（本実施の形態では、輻射熱透過孔３０、４０の開口率が５０％であるので、透過する割合は、下部開口部２８及び上部開口部２７を通るものを勘案すると、輻射熱全体の５０％程度と思われる）が整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂに形成されている各輻射熱透過孔３０、４０を通り、室内に放出される。これにより、輻射熱は、室内空気の温度を上げるために直接的に、且つ有効に利用される。

また、前記発熱体１から輻射される輻射熱のうち、各輻射熱透過孔３０、４０を通ることができなかった輻射熱は、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂの内面側の反射面３１、４１で反射され、更に発熱体１や他の対向する整流板の反射面３１、４１との間で乱反射が起こる。これにより、輻射熱の一部は、各輻射熱透過孔３０、４０を通り室内に放出され、一部は整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂの間の下部開口部２８及び上部開口部２７から室内に放出される。更に、一部は整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂを加熱して温度を上昇させ、各整流板からの外方向への輻射熱が室内に放出される。

このように、本実施の形態に係る輻射式熱交換器Ｒ１によれば、前記のような輻射熱の反射、放出を繰り返しながら、室内は空気の対流により移動する熱と共に輻射熱によって良好に加熱され、室内全体の空調を効果的に行うことができる。

表１は、エアコン９と輻射式熱交換器Ｒ１を組み合わせて稼働させた場合と、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働せずエアコン９のみを稼働させた場合における、冷房時と暖房時の輻射熱の比較データである。
輻射熱（℃）は、グローブ温度計（グローブサーモメーター、ベルノン式：品目コード、080340-150：柴田科学株式会社：http://www.sibata.co.jp/product/index.php?ProcessMode=ShowProduct&ShowMode=ShowProduct&iptProductId=610&SIBATASESS=u4a5oag21ts1179j721ui92fk6：2012/11/7現在）を使用し、輻射式熱交換器Ｒ１の整流板の幅方向中央の外表面から外方へ５０ｃｍ離れ、且つ床面から上方へ１２０ｃｍの位置で測定した。なお、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働しない場合も、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働させた場合と室内において同じ位置で測定した。また、測定は、室温が安定した時点で行った。

冷房運転において、輻射熱（℃）は、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働せずエアコン９のみを稼働させた場合では２７．０（℃）であり、輻射式熱交換器を組み合わせて稼働させた場合では、より低温の２６．０（℃）であった。また、室温（℃）は同じ２４．２（℃）であった。
輻射式熱交換器Ｒ１を稼働させた場合に、室温が同じで輻射熱が下がっているのは、輻射式熱交換器Ｒ１の輻射冷熱の影響で熱が吸収されてグローブ温度が下がったためである。これに対し、エアコン９のみの稼働では、輻射式熱交換器Ｒ１による熱の吸収作用が起こらず、グローブ温度がやや高くなっている。

暖房運転において、輻射熱（℃）は、輻射式熱交換器Ｒ１を稼働せずエアコン９のみを稼働させた場合では３１．０（℃）であり、輻射式熱交換器を組み合わせて稼働させた場合では、より高温の３１．８（℃）であった。また、室温（℃）は同じ３０．６（℃）であった。
輻射式熱交換器Ｒ１を稼働させた場合に、室温が同じで輻射熱が上がっているのは、輻射式熱交換器Ｒ１の輻射熱の影響でグローブ温度計に熱が伝播してグローブ温度が上がったためである。これに対し、エアコン９のみの稼働では、輻射式熱交換器Ｒ１による輻射熱の伝播が起こらず、グローブ温度がやや低くなっている。

この結果から、冷房運転においては、エアコン９と輻射式熱交換器Ｒ１を組み合わせて稼働させた場合、エアコン９のみを使用した場合と比較して、輻射熱がより低温となり、暖房運転では輻射熱がより高温となり、輻射式熱交換器Ｒ１の存在は、輻射熱を人体に伝播することで、より効果的な空気調和に寄与していることが分かった。

室内の冷房を行う場合は、前記暖房を行う場合と異なり、室内側熱交換器９７で一部凝縮し低温の気液二相となった冷媒が給排管１３から発熱体１に供給されることにより発熱体１は冷却される。各空隙３９、４９の空気は発熱体１で冷却されるために、発熱体１及び整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂに沿う空気の流れは上から下へ向かい、冷却された空気の流れは、前記暖房の場合とはほぼ逆方向となる。なお、以下の空気の流れの説明では、便宜上、後記する図８（ｂ）を参考とする。

前記したように室内の暖房と冷房を行う場合、発熱体１や化粧フレーム２、２ａ及び整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂが膨張及び収縮をして、上下方向の長さが比較的大きく変化する。これに伴い、後記する図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、ドレンパン１５の高さが変化するが、設置時においてはドレン管１６を排水管１６０に出入り自在に挿入した構造とするので、変化量を吸収することができる。

このように、輻射式熱交換器Ｒ１は、整流板３、３ａ、３ｂと整流板４、４ａ、４ｂを備えることにより、冷暖房時の発熱体１に沿う空気の流れを促進して、室内空気の対流を効率的に行うことができる。また、輻射式熱交換器Ｒ１の温熱及び冷熱の輻射作用によって、室内の空調を効果的に行うことができる。更に、発熱体１に沿う空気の流れが促進され、各鉛直管１２が扁平管であることも相俟って、発熱体１による熱交換が円滑に効率よく行われることで、冷房時の発熱体１の凍結や、暖房時の過熱が起こりにくくなる。

なお、冷房時には気液二相冷媒が各鉛直管１２の上側から下側へ通るようになっており、上方の温度がより高く温度差が大きい天井６付近の空気をまず冷却するので、熱交換効率がよく、効果的な冷房を行うことができる。また、気液二相冷媒は、上部ヘッダー１０から分岐された各鉛直管１２に導かれて、室内の熱を吸収し蒸発しながら下向きに移動する。その際には、冷媒が一部液相であるため、液相に重力が作用し、下方へ円滑に移動できる。

（空気調和機Ａ１の作用）
前記作用と機能性を有する輻射式熱交換器Ｒ１を備えた空気調和機Ａ１は、次のように作用する。
まず、暖房時においては、冷凍サイクルにより圧縮機９４で高温（例えば６０〜８０℃程度）、高圧となった気相冷媒が、四方切替弁９５を通って、まず、輻射式熱交換器Ｒ１に供給される。これにより、発熱体１の温度が比較的短い時間で冷媒の温度に達し、輻射式熱交換器Ｒ１は、発熱体１の表面温度に応じた輻射熱を放出する。

なお、輻射式熱交換器Ｒ１からの輻射熱は、利用者の体感に直接作用できるので、エアコン単体で暖房を行う場合と比較して、快適性が得られるまでの空調の立ち上がりが早くなる。また、床面５や壁面８、天井面６、あるいは人体に直接輻射熱が伝播することで、足元から温かさが得られ、エアコン９の調節により温度を低く設定しても温かく感じられるので、結果的に省エネルギーとなる。

そして、輻射式熱交換器Ｒ１を通った気相冷媒は、放熱によって５〜１０℃程度温度が低下した高温、高圧の気相冷媒として、凝縮器となる室内機９１へ送られ、室内機９１は室内側熱交換器９７によって室内空気との熱交換を行い、冷媒が凝縮し放熱することで暖房を行う。

また、冷房時においては、四方切替弁９５の切替により、前記暖房時とは逆の冷凍サイクルとなる。すなわち、室外機９０の室外側熱交換器９３で液化し発熱した液相冷媒を膨張弁９６で減圧膨張させ、これにより生じた低温の気液二相状態の冷媒を、まずエアコン９の室内機９１に供給し、室内機９１を蒸発器として作用させ、室内空気の熱を奪って冷房を行う。そして、室内機９１から気液二相状態の冷媒を輻射式熱交換器Ｒ１へ送り、輻射式熱交換器Ｒ１を蒸発器として作用させ、冷媒を再気化させることで室内空気の熱を奪い発熱体１からの冷熱の輻射によって輻射冷房を行う。

輻射式熱交換器Ｒ１による室内空気との熱交換により、冷媒を再気化させることで、発熱体１の温度がより低下する。また、冷媒は完全に気化し、昇圧された冷媒は圧縮機９４に導入され、更に圧縮されるが、気相冷媒の圧力は高くなっているため圧縮機にかかる負荷は軽い。そして、冷媒を高温高圧の気相冷媒として凝縮器である室外側熱交換器９３に送ることで、前記のように圧縮機の負荷を軽減しながらも、より低い温度でも効率よく凝縮できるので、エアコン９のヒートポンプとしての効率も高まり、省エネルギーとなる。

また、圧縮機９４においては、気化が促進された低温低圧の気相冷媒を吸引することにより、圧縮機９４の負担を軽減し、この点からも省エネルギーとなる。端的にいえば、空気調和機Ａ１は、従来、空調に利用されずに無駄になっていた熱エネルギーを、輻射式熱交換器Ｒ１を採用することで有効に利用して、エアコン９のヒートポンプとしての効率を上げたものである。

つまり、室内の熱エネルギーを利用して冷媒の相変化のために消費させて、室内空気の温度を下げることができるので、今まで潜熱エネルギーが残った状態で圧縮機９４に戻っていた気液二相冷媒の未利用エネルギーを利用することが可能になり、その分効率が上がる。更に、輻射式熱交換器Ｒ１で気液二相冷媒が蒸発して再気化することにより、圧縮機９４に供給される前に低温のガスとなって圧力が高まった状態で供給されるので、圧縮機９４の稼働を助けることになると同時に、冷媒の液相が逆流することを抑制し、圧縮機９４の寿命も伸ばすことができる。

また、冷房運転においては、エアコン９を優位に、又は優先的に動かす、いわゆるハイブリッド運転が可能になり、従来のような輻射パネルによる空調の立ち上がりの遅さを改善することができる。また、その後の輻射熱（冷熱）の作用で、床面５や壁面８、天井面６の温度が徐々に下がり、これらからの輻射熱が相乗して利用者の体感に作用するので、エアコン９を弱い運転にしても快適性を得ることができる。

なお、空気調和機Ａ１の運転においては、（１）エアコン９と輻射式熱交換器Ｒ１を同時に稼働する方法、（２）エアコン９のみを稼働する方法、及び本発明に係る（３）エアコン９と輻射式熱交換器Ｒ１を稼働し、エアコン９の室内機９１のファンは停止する方法を採ることができる。この場合の、空気調和機Ａ１の運転状態及び作用を説明する。

空気調和機Ａ１において、前記バルブＶ４、Ｖ６を閉じ、他のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５を開けておくようにし、室内機９１のファンは停止しておく。
冷房時においては、エアコン９は設定温度に達すると、設定温度を維持するために、冷凍サイクルとファンを併用して、温度維持のために省エネルギー運転を行い、最終的にファンを停止し、更に冷凍サイクルも停止する。つまり、ファンを停止すると蒸発器が機能しないので、冷凍サイクルも停止せざるを得ない。設定温度を維持するために、逆に冷凍サイクルを停止した状態で、送風のみ行うと、蒸発器に結露した水分の影響で、不快な送風となり、冷房されている室内空気に悪影響を及ぼす。

また、設定温度に達した際、快適な温度を維持するために、ファンと冷凍サイクルを稼働したり停止したりの繰り返しの運転となる。冷凍サイクルに消費される消費電力は稼働する際の起動時に多く消費されるので、このような繰り返しの運転は無駄なエネルギーを消費することになる。

これに対し、室内空気が設定温度に達し、ファンを停止し送風がなくても、無動力の輻射式熱交換器Ｒ１は、蒸発器として作動するので、省エネルギー運転の冷凍サイクルを維持することができる。これにより、空気調和機Ａ１は、停止と稼働を繰り返すことなく、快適性を維持する省エネルギー運転を行うことができる。

また、ファンを停止することで、モーターノイズや風切り音がなく、静寂性が得られ、エアコン９の送風（冷風）による不快なドラフト感や冷え過ぎを防止できる。
更には、輻射式熱交換器Ｒ１からの輻射熱による熱移動で、床壁天井、人体、備品等の温度が下がり、室内の上下で温度ムラが少なく快適性が向上する。

輻射熱は、体感に直接作用するため、同じ室温でもより涼しさが得られる。また、前記のようにエアコン９の送風を停止できるので、ファンの消費電力が不要となり、省エネルギーとなる。更に、発熱体の冷却作用により室内空気の除湿を行うことができ、湿度を低下させることで、快適性が得られる。

暖房時においては、エアコン９は設定温度に達すると、設定温度を維持するために、冷凍サイクルとファンを併用して、温度維持のために省エネ運転を行い、最終的にファンを停止し更に冷凍サイクルも停止する。つまり、ファンを停止すると凝縮器が機能しないので、冷凍サイクルも停止せざるを得ない。

設定温度を維持するために逆に冷凍サイクルを停止した状態で、送風のみ行うと、不快な冷風感のあるドラフトとなり、暖房されている室内空気に悪影響を及ぼす。これらは、快適な温度を維持するために、省エネルギー運転から最終的にファンと冷凍サイクルを停止し、室内温度の低下を待って、その後稼働するという繰り返しの運転となる。冷凍サイクルに消費される消費電力は稼働する際の起動時に多く消費されるので、このような繰り返しの運転は無駄なエネルギーを消費する。

これに対し、室内空気が設定温度に達し、ファンを停止し送風がなくても、無動力の輻射式熱交換器Ｒ１は、凝縮器として作動するので、省エネルギー運転の冷凍サイクルを維持することができる。これにより、空気調和機Ａ１は、停止と稼働を繰り返すことなく、快適性を維持する省エネルギー運転を行うことができる。

また、ファンを停止することで、モーターノイズや風切り音がなく、静寂性が得られ、エアコン９の送風（熱風）による不快なドラフト感を防止でき、エアコン９の熱風が出ないので、空気の乾燥を抑制できる。
更には、輻射式熱交換器Ｒ１からの輻射熱による熱移動で、床壁天井、人体、備品の温度が上がり、室内の上下で温度ムラが少なく快適性が向上する。

輻射熱は、体感に直接作用するため、同じ室温でもより温かさが得られる。また、前記のようにエアコン９の送風を停止できるので、ファンの消費電力が不要となり、省エネルギーとなる。

また、空気調和機Ａ１の運転において、エアコン９のみによる冷房、暖房と、エアコン９と輻射式熱交換器Ａ１による冷房、暖房を行い、それぞれＰＭＶの評価を行った。ＰＭＶ(Predicted Mean Vote）とは、予想平均温冷感申告のことで、デンマーク工科大学のFanger教授によって発表された理論であり、人間が感じる温冷感の指標である。ＰＭＶ値を計算することによって、温度環境に関する六要素（空気温度、平均輻射温度、風速、相対湿度、着衣量、代謝量）の組み合わせに対する快適度を求めることができる。

ＰＭＶの計算式は次の通りである。

PMV=（0.303e-0.036Ｍ+0.028）×Ｍ−Ｗ-Ed-Es-Ere-Cre-R-C）

M：代謝量（W/m²) Ere：呼吸による潜熱損失量（W/m²)
W：機械的仕事量（W/m²） Cre：呼吸による顕熱損失量（W/m²)
Ed：不感蒸泄量（w/m²） R：放射熱損失量（W/m²)
Es：皮膚面よりの蒸発熱損失量（w/m²）
C：対流熱損失量（W/m²)

夏期0.6（半袖）と1.1（椅子座）、
冬期1.0（背広）と1.1（椅子座）、を想定。
（条件）
エアコン冷房 （室温24.2℃：グローブ温度27℃：風速0.10ｍ／s：湿度52.8％）
エアコン＋輻射冷房（室温24.2℃：グローブ温度26℃：風速0.10ｍ／s：湿度51.6％）
エアコン暖房 （室温30.6℃：グローブ温度31℃：風速0.10ｍ／s：湿度40.0％）
エアコン＋輻射暖房（室温30.6℃：グローブ温度31.8℃：風速0.10ｍ／s：湿度41.9％）

ＰＭＶ評価は、−３〜＋３までの数値で表され、ＰＭＶ値±０を中立状態とし、数値がより大きくなると、より暖かいか、又は暑いと感じる評価となり、数値がより小さくなると、より涼しいか、又は寒いと感じる評価になる。
指標としては、−３：寒い、−２：涼しい、−１：やや涼しい、±０：どちらでもない、１：やや温かい、２：温かい、３：暑い、とされる。

（冷房時の結果）
エアコンのみによる冷房 ・・・・・・・・・・・・ＰＭＶ＝０．２５
エアコンと輻射式熱交換器による冷房・・・ＰＭＶ＝０．０９
このように、エアコン９と輻射式熱交換器Ｒ１を連動して運転した方が、エアコン単独運転よりも数値が低くなっており、より涼しさを感じるという結果となった。
これは、冷房時、輻射式熱交換器Ｒ１の冷熱輻射（吸熱作用）と、除湿作用によって湿度が低下したことも要因と考えられる。すなわち、輻射式熱交換器Ｒ１の冷熱輻射作用と空気の流れによる発熱体１との熱交換により表面に結露した水分をドレンパン１５に集め、水分は屋外に排出されるので、湿度が低下し、双方が相まって快適性が向上すると思われる。

（暖房時の結果）
エアコンのみによる暖房・・・・・・・・・・・・・ＰＭＶ＝１．９９
エアコンと輻射式熱交換器による暖房・・・ＰＭＶ＝２．１０
このように、輻射式熱交換器を連動して運転した方が、エアコン単独運転よりも数値が高くなっており、より暖かさを感じるという結果となった。

また、冷房時、エアコン９の室内機９１を蒸発器とし、室内の空気の熱で加温されて一部液相（気液二相）となった冷媒は、例えば７℃から１５℃程度であり、この冷媒を輻射式熱交換器Ｒ１の発熱体１に通すため、発熱体１が凍結することはない。さらに、輻射式熱交換器Ｒ１の発熱体１で加温されることで冷媒の蒸発が促進され、気化が十分に行われるので、圧縮機９４にかかる負荷が軽減され、圧縮機９４の寿命を延ばすことに貢献できると共に省エネルギーになる。

空気調和機Ａ１は、輻射式熱交換器Ｒ１による無風、無音の輻射冷暖房の機能が発揮される分だけ、床面５や壁面８、天井面６の温度むらが低減され、室内機９１の風量を下げても十分に快適性が得られるので、室内機９１からの大風量による不快なドラフトを抑制することができる。これにより、室内機９１のファンの稼働を抑制することが可能になり、ファンのモーターの寿命が延び、延いては室内機９１の寿命を延ばすことができる。

図６を参照する。
本発明に係る空気調和機の第２実施の形態である空気調和機Ａ２は、店舗等で多く使用されるマルチエアコン９ａと、二台の輻射式熱交換器Ｒ１を備えている。マルチエアコン９ａは、室外機９０ａと、室外機９０ａに並列につながれた各室内に設置される二台の室内機９１ａ、９１ｂを有している。また、各輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ１は、前記空気調和機Ａ１の輻射式熱交換器Ｒ１と同様に床５と天井６の間に設置されている。

また、本実施の形態では、輻射式熱交換器は、室内機一台当たり一台を設置しているが、室内機一台当たり複数台を直列又は並列に接続して設置することもできる。
なお、空気調和機Ａ２は、室内機９１ａ、９１ｂと輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ１をそれぞれ二台有する点で前記空気調和機Ａ１とは相違しているが、各室内ごとの室内機９１ａ、９１ｂと輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ１、それらをつなぐ配管９２ａ、９２ｂ及び各バルブＶ１〜Ｖ６を有する構造は、前記空気調和機Ａ１と同様であるので、構造についての説明は省略する。

また、本実施の形態では、輻射式熱交換器は、室内機一台当たり一台を設置しているが、室内機一台当たり複数台を直列又は並列に接続して設置することもできる。
なお、空気調和機Ａ２は、室内機９１ａ、９１ｂと輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ１をそれぞれ二台有する点で前記空気調和機Ａ１とは相違しているが、各室内における室内機９１ａと輻射式熱交換器Ｒ１及び室内機９１ｂと輻射式熱交換器Ｒ１の運転方法及び作用は、前記空気調和機Ａ１の室内機９１と輻射式熱交換器Ｒ１とほぼ同様であるので、運転方法及び作用の説明は省略する。

図７を参照する。
前記輻射式熱交換器Ｒ１は、図７に示す輻射式熱交換器Ｒ２で代替することもできる。
輻射式熱交換器Ｒ２は、配管がそれぞれ直列型である発熱体１ａ、１ｂが、輻射式熱交換器Ｒ１の配管が並列型である発熱体１と構造が異なる以外は、ほぼ同様の構造を有している。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、輻射式熱交換器Ｒ１と同等箇所には同一の符号を付して示し、その部分の構造の説明は省略する。

発熱体１ａ、１ｂは、輻射式熱交換器Ｒ２の正面側と背面側にやや間隔をおいて併設されており、互いに同じ構造である。
化粧フレーム２、２ａの上端部には、吊り梁部材１９が架設されている。発熱体１ａ、１ｂは、前記鉛直管１２と同じ扁平管で形成され、上下端にそれぞれ同じ高さに多数のＵ字状の折り返しを有する蛇管である。
なお、前記鉛直管１２及び発熱体１ａ、１ｂの配管は、内面に長手方向に並行する複数の条部１２１を有する管体１２ａ（図５（ｃ）参照）又は条部が形成されていない管体で形成することもできる。

発熱体１ａ、１ｂは、それぞれ上側の折り返しを多数の吊具１９０を介し、吊り梁部材１９に吊設されている。発熱体１ａ、１ｂの蛇管状の配管の両端側は、それぞれ吊り梁部材１９を貫通し、各先端部には給排管１３ａ、１４ａが接続されている。給排管１３ａ、１４ａは、配管９２の経路中に直列に接続されている。

発熱体１ａ、１ｂは、前記したような蛇管状であるため、配管が並列型の前記発熱体１と相違して、暖房時に高温高圧の気相冷媒を配管の下から入れ、冷房時に気液二相冷媒を配管の上から入れる優位性はないが、冷媒を配管の上下どちらから入れてもよいので、配管の自由度が高い。

また、冷媒が配管内を上下に繰り返し移動する過程で、二相状態の下方による重力作用と、気相状態の重力がかからない上方移動が繰り返し行われる事になり、蒸発器としての熱交換がスムーズに行われる。この蛇管状の形態は縦方向に限定するものでは無く、横方向の蛇管状も可能である。この場合は、冷房時の気液二相冷媒を配管の上から入れる場合と同等の優位性を有する。

図８を参照する。
前記輻射式熱交換器Ｒ１は、図８に示す輻射式熱交換器Ｒ３で代替することもできる。
輻射式熱交換器Ｒ３は、発熱体１の下部に、流れる空気を案内する下部通気案内部材１７を備えており、発熱体１の上部に上部通気案内部材１８を備えている。下部通気案内部材１７は、発熱体１の下部ヘッダー管１１の長さとほぼ同じ幅で上下方向に所要の長さを有する二枚の曲板（符号省略）で構成され、各曲板はドレンパン１５の正面側と背面側に対向して化粧フレーム２、２ａに固定されている。

また、上部通気案内部材１８は、発熱体１の上部ヘッダー管１０の長さとほぼ同じ幅で上下方向に所要の長さを有する二枚の曲板（符号省略）で構成され、各曲板は上部ヘッダー管１０の正面側と背面側に対向して化粧フレーム２、２ａに固定されている。なお、下部通気案内部材１７及び上部通気案内部材１８の素材は、各種金属又は合成樹脂等であるが、これらに限定はされない。

輻射式熱交換器Ｒ３は、下部通気案内部材１７及び上部通気案内部材１８を備えることにより、空隙３９、４９における空気の流れが円滑に行われるようになり、本形態ではそれぞれ二枚構造である整流板３、３ａと整流板４、４ａを利用した煙突効果による空気の流れを更に効率よく行うことができる。
なお、下部通気案内部材１７及び上部通気案内部材１８には、表面に消臭機能、抗菌機能、あるいは揮発性有機化合物の吸着分解機能等を有するコーティングを施して、室内の空気清浄化を図ることもできる。

図９を参照する。
前記輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように正面側の整流板３、３ａの表面に、広告を表示することもできる。
図９（ａ）では整流板３ａから上側の整流板３にかけて縦方向へ、「ｅｃｏｗｉｎ」のロゴを表現した広告文字７ａが印刷されている。図９（ｂ）では、上側の整流板３下部の表面に幅方向へ「ｅｃｏｗｉｎ」のロゴを表現した広告文字７ｂが印刷されている。
また、背面側の整流板４、４ａにも同様に広告文字を印刷することができる。各整流板に表現するものとしては、広告やサイン（記号や看板表示）、各種デザインに限らず、絵、写真等、各種アーティスティックな表現を採用することもできる。

これにより、空気の対流を促進する煙突効果を生む機能性に加えて保護カバーとしての機能性を有する整流板３、３ａ、３ｂ及び整流板４、４ａ、４ｂを広告パネルやサインとして活用することができる。すなわち、前記輻射式熱交換器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、設置する室内空間に大きく露出する形態でもあり、存在感があるので、この露出する形態を利用することで、より効果的な広告の機能を持たせることができる。

本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。

Ａ１ 空気調和機
９ エアコン
９０ 室外機
９１ 室内機
９２ 配管
９２ａ、９２ｂ 配管
９３ 室外側熱交換器
９４ 圧縮機
９５ 四方切替弁
９６ 膨張弁
９７ 室内側熱交換器
９８ 配管
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６ バルブ
Ｒ１ 輻射式熱交換器
１ 発熱体
１０ 上部ヘッダー管
１１ 下部ヘッダー管
１２ 鉛直管
１２０ 流路
１３ 給排管
１４ 給排管
１５ ドレンパン
１６ ドレン管
１６０ 排水管
１２ａ 配管
１２１ 条部
２、２ａ 化粧フレーム
２０、２１ 下部固定用部材
２２、２３ 上部固定用部材
２４、２５ 取付具
２６ 補強部材
２７ 上部開口部
２８ 下部開口部
３、３ａ、３ｂ 整流板
３０ 輻射熱透過孔
３１ 反射面
３９ 空隙
４、４ａ、４ｂ 整流板
４０ 輻射熱透過孔
４１ 反射面
４９ 空隙
５ 床面
５０ 下部隙間
６ 天井面
６０ 上部隙間
７ａ、７ｂ 広告文字
８ 壁面
Ｒ２ 輻射式熱交換器
１ａ、１ｂ 発熱体
１９ 吊り梁部材
１９０ 吊り具
Ｒ３ 輻射式熱交換器
１７ 下部通気案内部材
１８ 上部通気案内部材
Ａ２ 空気調和機
９ａ マルチエアコン
９０ａ 室外機
９１ａ、９１ｂ 室内機

Claims (9)

1. 圧縮機と、室内側熱交換器と、室外側熱交換器とが配管接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、前記室内側熱交換器で冷媒と熱交換された空気がファンによって室内に供給されるエアコンと、
   前記冷媒回路に組み込まれる輻射式熱交換器と、
   を備えており、
   前記輻射式熱交換器は、室内の床面側から天井面側にかけて配置される発熱体と、
   当該発熱体との間に空気が流れる空隙を設けて配置され、前記発熱体に沿って上下方向に流れる空気を整流する整流板と、
   を備え、
   前記冷媒回路に膨張弁と四方切替弁を有しており、
   前記室内側熱交換器と前記膨張弁をつなぐ第１の配管に第１のバルブを有し、
   前記四方切替弁と前記室内側熱交換器をつなぐ第２の配管に第２のバルブを有し、
   前記第２の配管には、前記発熱体の配管の一端側につながる第３の配管が接続され、当該第３の配管には第３のバルブを有し、
   前記第２の配管の前記第２のバルブより前記室外側熱交換器寄りと、前記第１の配管の前記第１のバルブより前記室外側熱交換器寄りには、前記発熱体の配管の他端側につながる第４の配管が接続され、当該第４の配管の前記第２の配管と前記第１の配管の間に第４のバルブを有し、前記第４の配管の前記第１の配管と前記発熱体の間に第５のバルブを有しており、
   前記第２の配管において前記第４の配管と前記第３の配管の接続部の間に第６のバルブを有している、
   空気調和機。
2. 圧縮機と、室内側熱交換器と、室外側熱交換器とが配管接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、前記室内側熱交換器で冷媒と熱交換された空気がファンによって室内に供給されるエアコンと、
   前記冷媒回路に組み込まれる輻射式熱交換器と、
   を備えており、
   前記輻射式熱交換器は、室内の床面側から天井面側にかけて配置される発熱体と、
   当該発熱体との間に空気が流れる空隙を設けて配置され、前記発熱体に沿って上下方向に流れる空気を整流する整流板と、
   を備え、
   前記発熱体の配管が、冷媒の流通方向が上下方向の並列型又は直列型であり、冷房時には気液二相冷媒が配管の上側から下側へ通るように、暖房時には気相冷媒が配管の下側から上側へ通るように、室外側熱交換器と室内側熱交換器をつなぐ配管に接続されている、
   空気調和機。
3. 前記整流板は、前記発熱体を囲繞するか、又は前記発熱体を挟んで両側に配置される、
   請求項１又は２記載の空気調和機。
4. 前記冷媒回路に膨張弁と四方切替弁を有しており、
   前記輻射式熱交換器は、前記四方切替弁と前記室内側熱交換器をつなぐ配管に、前記発熱体の配管が直列に接続されている、
   請求項１、２又は３記載の空気調和機。
5. 前記整流板は、
   内外面を貫通した複数の輻射熱透過孔を有し、内面は発熱体から輻射される輻射熱を反射する反射面となっており、
   前記輻射式熱交換器を室内に設置したときに、前記整流板の下端は床面より上に、上端は天井面より下にあり、前記整流板と床面の間及び前記整流板と天井面の間に空気を流通させる隙間が形成されるようにしてある、
   請求項１、２、３又は４記載の空気調和機。
6. 前記発熱体の配管が、内部に長手方向に並行する複数の流路を有する扁平管又は内面に長手方向に並行する複数の条部を有する管体である、
   請求項１、２、３、４又は５記載の空気調和機。
7. 前記エアコンが、前記室外側熱交換器一台に対し配管を並列につないだ複数の室内側熱交換器を有するマルチエアコンであり、前記輻射式熱交換器を、前記複数の室内側熱交換器のそれぞれに対応させて一又は複数を設置した、
   請求項１、２、３、４、５又は６記載の空気調和機。
8. 前記発熱体の上方側又は／及び下方側に、整流板の内側を流れる空気が円滑に流れるよう案内する通気案内部材が配置されている、
   請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の空気調和機。
9. 前記発熱体の表面に、ローレット加工、アルマイト加工又は放熱用コーティング等の放熱性に優れる機能、消臭機能、抗菌機能、あるいは揮発性有機化合物の吸着分解機能を有するコーティングにおいて、選ばれた一又は複数の加工又はコーティングを施している、
   請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の空気調和機。

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