JP5396248B2 - 個別空間用空調システム - Google Patents

Description

本発明は、パーティション（間仕切り）によって室内に区画される個別空間の温度を調節する個別空間用空調システムに関する。

パーティションによって室内に区画された個別空間の温度を制御する温度環境調整装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。この装置の有するパーティションは、上部輻射パネル及び下部輻射パネルを含んで構成されている。そして、冷凍機で冷却された冷媒は、冷媒供給タンクに送られた後、上部輻射パネルおよび下部輻射パネルに供給されている。

特開平６−６６４４６号公報

近年、地球温暖化の問題等から省エネルギーが求められている。特に、室内の空調設備に関してはその要求が強い。この点、前述の装置では、冷媒が供給される上部輻射パネルや下部輻射パネルがパーティションの一部を構成しており、これらの輻射パネルからの放射熱で個別空間を冷却している。このように、冷房に際して輻射パネルからの放射熱のみを用いているため、この点に改良の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、個別空間の人にとっての温熱感を効率よく調節することにある。

前記目的を達成するため、本発明の個別空間用空調システムは、熱媒体が流れる伝熱性の熱媒体パイプを備え、上部が開放された個別空間を室内に区画する間仕切りに取り付けられることで、前記間仕切りにおける前記個別空間側の表面に沿って対流を発生させる対流発生部と、前記対流を受けることで前記個別空間側の表面温度が調節されることにより、熱を放射する間接放射部と、を有することを特徴とする。

本発明において、間接放射部は、対流発生部で発生された対流を受けることで個別空間側の表面温度が調節される。このように、その表面温度が調節されることで、間接放射部が放射面となる。この放射面からの熱交換によっても個別空間の温度が調節されるため、個別空間の人にとっての温熱感を効率よく調節することができる。

この個別空間用空調システムにおいて、前記間接放射部よりも上側に前記対流発生部を取り付けるための上側取り付け具と、前記間接放射部よりも下側に前記対流発生部を取り付けるための下側取り付け具とを有し、前記対流発生部は、前記個別空間の温度を下げる場合には前記上側取り付け具によって取り付けられ、前記個別空間の温度を上げる場合には前記下側取り付け具によって取り付けられることが好ましい。
本発明によれば、取り付け位置の変更によって、１つの対流発生部を冷房と暖房に共用できる。

この個別空間用空調システムにおいて、前記対流発生部は、前記熱媒体パイプの周囲に配置され、前記熱媒体パイプからの熱を前記熱媒体パイプ周囲の空間に伝える伝熱部材を有することが好ましい。
本発明によれば、伝熱部材の周囲空気にも温度差が与えられるので、対流を効率よく発生させることができる。

この個別空間用空調システムにおいて、前記対流発生部は、前記伝熱部材を間に挟む一対の対流規制板を有することが好ましい。
本発明によれば、対流規制板によって対流の方向が規制されるので、対流を強めることができる。

この個別空間用空調システムにおいて、前記間接放射部は、前記個別空間内に設置された机の天板であることが好ましい。
本発明によれば、人体からの熱が籠もりがちな天板よりも下の空間に対する温度の調節を、天板からの放射熱によって効率よく行える。

この個別空間用空調システムにおいて、前記熱媒体の温度を、前記室内の温度を調節する室内用エアーコンディショナーとは独立に調節する、熱媒体用熱源機を有することが好ましい。
本発明によれば、室内用エアーコンディショナーによる全体的な調節と、熱媒体パイプ等による個別の調節とを併用でき、温度調節の効率化が図れる。

本発明によれば、個別空間の温度を効率よく調節できる。

個別空間用空調システムの全体構成を説明する図である。 個別空間内の構成を説明する斜視図である。 対流発生パネルの構造を説明する部分拡大図である。 対流発生パネルで発生される対流を説明する図である。 熱の対流・放射を説明する側面図である。 熱の対流・放射を説明する平面図である。 熱の対流・放射を説明する正面図である。 暖房時における対流発生パネルの取り付け態様を説明する図である。 対流発生パイプを用いた実施形態を説明する図である。 対流発生パイプの一例を説明する図である。 対流発生パイプの他の例を説明する図である。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態の空調システムは、室内３において全体的な温度を調節するアンビエント空調を行う室内空調部１（室内用エアーコンディショナー）と、パーティション４（間仕切り）で区画された個別空間４１の温度を調節するタスク空調を行う個別空調部２とを有している。

室内空調部１は、空調機１１、上部空調ダクト１２、下部空調ダクト１３、床吹出口１４、吸込口１５を有している。

空調機１１は、熱交換器や送風ファンを含んで構成され、外気や天井裏空間３１からの空気を取り込み、取り込んだ空気の温度や湿度を調節して室内３へ供給する。この空調機１１は、室内３の温度や湿度を調節する。すなわち、取り込んだ空気が指定された温度や湿度となるように、動作が制御される。

上部空調ダクト１２は、天井裏空間３１と空調機１１との間に設けられ、天井裏空間３１の空気を空調機１１へ導く。下部空調ダクト１３は、床下空間３２と空調機１１との間に設けられ、空調機１１からの空気（温度調節後の空気）を、床下空間３２に導く。床吹出口１４は、床下空間３２と室内３とを連通する部材であり、床３３に設けた開口部に取り付けられる。この床吹出口１４は、例えばスリットや通気孔を形成した板材によって構成される。そして、床吹出口１４は、パーティション４で区画される個別空間４１に配置してもよいし、他の床面に配置してもよい。吸込口１５は、天井裏空間３１と室内３とを連通する部材であり、天井３４に設けた開口部に取り付けられる。この吸込口１５もまた、スリットや通気孔を形成した板材等によって構成される。

個別空間４１を区画するパーティション４は、例えば図２に示すように、左側に配置される左側パネル４２、正面に配置される正面パネル４３、右側に配置される右側パネル４４を有し、これらのパネル４２〜４４が平面視でコ字状となるように配置される。なお、この図２及び後述する図８，図９では、説明の都合上、右側パネル４４の一部を切り欠いた状態に描いている。

このパーティション４によって、上部及び後方が開放された個別空間４１が区画される。そして、個別空間４１における後方部分が人の出入口となる。なお、例示したパーティション４では、右側パネル４４の前後方向の長さが左側パネル４２の前後方向の長さよりも短くなっており、その分出入口が広くなっている。

個別空間４１には、作業机５１やキャビネット５２等の什器が配置される。作業机５１は、天板５１ａと脚部５１ｂとを有している。天板５１ａは、後述するように、間接的に熱を放射する間接放射部として機能する。この天板５１ａには、木材、金属、ガラス等で作製された矩形状の板材が用いられる。そして、天板５１ａの幅は、正面パネル４３の幅（左右方向の長さ）と同程度に定められ、天板５１ａの奥行きは右側パネル４４の幅（前後方向の長さ）と同程度に定められる。また、天板５１ａの厚さは、天板５１ａが撓まず、作業に必要な剛性が得られる程度の厚さとされる。脚部５１ｂは、天板５１ａを支える部材であって、本実施形態では４本の角柱状部材によって構成されており、天板５１ａの四隅に１本ずつ取り付けられている。

図１に示すように、個別空調部２は、熱源機２１、第１熱媒体供給管２２、第２熱媒体供給管２３、熱媒体コンセント２４、第１熱媒体ホース２５、第２熱媒体ホース２６、対流発生パネル２７を有している。

熱源機２１は、熱媒体の温度を、室内空調部１による制御温度とは独立に調節する部分であり、熱媒体用熱源機に相当する。熱媒体は、対流発生パネル２７の動作温度を定めるものである。本実施形態では、熱媒体として水が用いられている。そして、熱源機２１は、暖房時にあっては水を加熱することで温水とし、冷房時にあっては水を冷却することで冷水とする。熱源機２１にて温度が調節された熱媒体は、第１熱媒体供給管２２、第２熱媒体供給管２３、熱媒体コンセント２４、第１熱媒体ホース２５、及び、第２熱媒体ホース２６を介して対流発生パネル２７に供給される。

第１熱媒体供給管２２及び第２熱媒体供給管２３は、熱源機２１と熱媒体コンセント２４との間で熱媒体を流す。このため、これらの供給管は床下空間３２に配置される。本実施形態において、第１熱媒体供給管２２は熱源機２１から熱媒体コンセント２４へと熱媒体を流し、第２熱媒体供給管２３は熱媒体コンセント２４から熱源機２１へと熱媒体を流す。熱媒体コンセント２４は、第１熱媒体ホース２５や第２熱媒体ホース２６が接続される接続部（図示せず）を有している。熱媒体コンセント２４は、各熱媒体ホース２５，２６が接続されていない状態で、熱媒体供給管２２，２３内の熱媒体が外に漏れないように接続部の開口を塞ぎ、一方、各熱媒体ホース２２，２３が接続された状態で、各熱媒体供給管２２，２３と各熱媒体ホース２５，２６との間で熱媒体が流れるように、接続部の開口を開放するように構成されている。

第１熱媒体ホース２５及び第２熱媒体ホース２６は、熱媒体コンセント２４と対流発生パネル２７との間で熱媒体を流すためのものであり、例えば可撓性を有するチューブ状部材によって構成される。第１熱媒体ホース２５は、第１熱媒体供給管２２に接続され、第２熱媒体ホース２６は、第２熱媒体供給管２３に接続される。従って、熱源機２１から供給された熱媒体は、第１熱媒体供給管２２と第１熱媒体ホース２５を通って対流発生パネル２７に導かれる。一方、対流発生パネル２７から排出された熱媒体は、第２熱媒体ホース２６及び第２熱媒体供給管２３を通って熱源機２１に戻され、再度対流発生パネル２７へ供給される。このように、熱源機２１で温度調節された熱媒体は、熱源機２１と対流発生パネル２７との間を循環して用いられる。

次に、対流発生パネル２７について説明する。

対流発生パネル２７は、対流発生部に相当する部材であり、パーティション４における個別空間４１側の表面（内側表面）に取り付けられる。図２は冷房時の使用状態（個別空間４１の温度を下げるための使用状態）を示している。この使用状態では、対流発生パネル２７は、上側取り付けフック２８Ａ（上側取り付け具）により、左側パネル４２の上部、すなわち作業机５１の天板５１ａよりも上方に配置されている。

図３に示すように、この対流発生パネル２７は、熱媒体パイプ２７ａ、伝熱フィン２７ｂ、対流規制板２７ｃを有する。熱媒体パイプ２７ａは、熱媒体が流れる部材であり、伝熱性を有する管状部材、例えば内径が１ｃｍ程度の金属パイプ（鉄管、ステンレス管、銅管、アルミニウム管）によって構成される。伝熱フィン２７ｂは伝熱部材に相当し、熱媒体パイプ２７ａを介して伝えられる熱媒体からの熱を、熱媒体パイプ２７ａの周囲の空間に伝える。この伝熱フィン２７ｂは、例えば、針金を矩形のコイル状に巻いたものであり、金属パイプの周囲に螺旋状に巻付けられている。そして、伝熱フィン２７ｂが伝熱フィン２７ｂ付近の空気に温度変化を与えることで、熱媒体パイプ２７ａの周囲の空気に対流が生じる。

対流規制板２７ｃは、伝熱フィン２７ｂが巻付けられた熱媒体パイプ２７ａを挟む板状部材である。本実施形態では、互いに平行であって一定の間隔を空けて配置された複数の熱媒体パイプ２７ａを、一対の対流規制板２７ｃで挟んだ状態で固定している。対流規制板２７ｃにより、後述のように、熱媒体パイプ２７ａの周囲で発生した空気対流の方向が、一対の対流規制板２７ｃの間に規制される。

なお、各熱媒体パイプ２７ａは、第１熱媒体ホース２５と第２熱媒体ホース２６の間に配置され、第１熱媒体ホース２５から供給された熱媒体が、第２熱媒体ホース２６へ排出されるように接続されている。

前述したように、対流発生パネル２７はパーティション４の表面に取り付けられるが、その際、各熱媒体パイプ２７ａが上下方向に並ぶように配置される。これは、対流を発生させるためである。すなわち、対流は空気の温度差によって発生するが、間隔を空けて配置した熱媒体パイプ２７ａを上下方向に並べると、熱媒体パイプ２７ａ及び伝熱フィン２７ｂが配置されている空間と熱媒体パイプ２７ａ等が配置されていない空間との間に温度差が生じる。このとき、相対的に温かい空気は上昇し、冷たい空気は下降する。この空気の上昇と下降とが、対流発生パネル２７における上下方向の複数箇所で生じるので、対流が生じる。加えて、一対の対流規制板２７ｃによって熱媒体パイプ２７ａ等を挟んでいるので、拡散しないように対流の方向を規制できる。

その結果、冷房時にあっては、図４に矢印で示すように、対流発生パネル２７の内部で生じた冷気が、パーティション４（左側パネル４２）の内側表面に沿って下方向へ流れる。そして、この冷気が天板５１ａの表面に達すると、この天板５１ａの上面に沿って拡がって天板５１ａを表面側から冷却する。

次に、空調システムの動作について説明する。

本実施形態の空調システムでは、室内空調部１と個別空調部２とを併用している。図５〜図７に示すように、冷房時において、室内空調部１は室内３を一律に冷房する。例えば２８℃前後となるように冷房をする。そして、空調機１１で冷却された空気は、下部空調ダクト１３を通じて流れ、例えば、床吹出口１４のそれぞれから個別空間４１内に下方から供給される。床吹出口１４から供給された冷気によって、パーティション４で囲まれた個別空間４１が冷却される。

一方、個別空調部２は各個別空間４１を個別に冷房する。例えば、室内空調部１での設定温度よりも所定温度（５℃前後）低い温度まで冷却された熱媒体（冷水）を循環させることで、担当する個別空間４１の温度を調節する。例えば、室内空調部１での設定温度が２８℃のとき、表面結露を生じない２０℃から２３℃程度に冷却された冷水を循環させる。前述したように、熱媒体の循環により、対流発生パネル２７からはパネル表面を下方に流れる冷気が生じ、この冷気が間接放射部に相当する天板５１ａの表面に拡がる。長時間に亘って対流にさらされることで、天板５１ａの全体が対流に応じた温度に冷却される。

これにより、天板５１ａの全体からも二次的な放射熱交換が生じ、作業机５１で作業している作業者に対して清涼感を与えることができる。このように、天板５１ａからの二次放射を利用しているので、個別空間４１の冷却を効率よく行うことができる。また、天板５１ａが冷却されることから、天板５１ａに触れている作業者に対しては、熱の伝導による清涼感を与えることができる。

加えて、対流発生パネル２７も放射により熱交換するので、作業者に対し、この放射量が増大することにより清涼感を与えることもできる。そして、対流発生パネル２７や天板５１ａからの放射熱は気流を伴わないため、気流が顔等に直接あたることによる不快感も抑制できる。

以上は、冷房運転時における動作について説明したが、暖房運転時には、例えば図８に示すように、対流発生パネル２７を天板５１ａよりも下方のパネル表面に取り付ける。図８の例では、正面パネル４３の表面に設けた下側取り付けフック２８Ｂ（下側取り付け具）により、正面パネル４３の下側部分に対流発生パネル２７を取り付けている。本実施形態では、対流発生パネル２７と熱媒体コンセント２４との間が可撓性を有する熱媒体ホース２５，２６で接続されているので、対流発生パネル２７の取り付け位置を容易に変更できる。

図８の例では、床吹出口１４から２６℃前後の温風を供給する。そして、対流発生パネル２７には、この温風よりも所定温度（５℃前後）高い温度に加熱された熱媒体（温水）を供給する。これにより、対流発生パネル２７で温められた空気が上昇して天板５１ａの下面に拡がり周囲に拡散して上昇する。そして、温められた天板５１ａからの二次放射熱も加わって、個別空間４１の温度が広い範囲にわたって調節される。

以上説明したように、本実施形態の空調システムでは、伝熱フィン２７ｂが巻付けられた熱媒体パイプ２７ａを一対の対流規制板２７ｃで挟んだ対流発生パネル２７を、パーティション４における個別空間４１側の表面に取り付けている。そして、対流発生パネル２７で生じた気流（対流）を作業机５１の天板５１ａに導いて温度を調節することで、この天板５１ａから間接的に熱を放射させている。このため、個別空間４１の温度を効率よく調節することができる。

また、上側取り付けフック２８Ａや下側取り付けフック２８Ｂにより、１つの対流発生パネル２７を、天板５１ａよりも上側のパーティション表面と天板５１ａよりも下側のパーティション表面とに取り付け可能に構成しているので、冷房時と暖房時とで対流発生パネル２７の取り付け位置を変えることで、１つの対流発生パネル２７を冷房と暖房に共用できる。

また、個別空調部２は、熱媒体の温度を室内空調部１とは独立に調節する熱源機２１を有しているので、室内空調部１による全体的な温度調節と、個別空調部２による個別空間４１に対する温度調節とを併用でき、個々の個別空間４１の温度をエネルギーの無駄なく調節できる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
前述の第１実施形態では、対流発生部として、伝熱フィン２７ｂが巻付けられた熱媒体パイプ２７ａを一対の対流規制板２７ｃで挟んだ対流発生パネル２７を用いていたが、この構成に限定されない。例えば、図９〜図１１に示すように、伝熱部材が周囲に巻付けられた熱媒体パイプユニット６１を対流発生部としてもよい。

伝熱部材としては、例えば図１０に示すようなものを用いることができる。すなわち、針金を網状に編んで円筒状に巻いた網状部分６１ｂと、網状部分６１ｂと熱媒体パイプ６１ａとを接続するスポーク部分６１ｃとを有する格子状部材を用いることができる。また、図１１に示すように、矩形状コイル部材６１ｄを熱媒体パイプ６１ａの周囲に螺旋状に巻付けたものでもよい。このように構成することで、伝熱部材の周囲空気にも温度差が与えられ、空気の対流を効率よく発生させることができる。

このような熱媒体パイプユニット６１は、例えば図９に示すように、冷房時にはパーティション４の上端部分に上側取り付けフック２８Ａを介して取り付けられる。また、図示は省略するが、暖房時には、天板５１ａよりも下側のパーティション表面に同様にして取り付けられる。

この第２実施形態でも、熱媒体パイプ６１ａの周囲空気に熱媒体の温度が伝えられ、対流が生じる。その結果、第１実施形態と同様に、天板５１ａを介して熱を間接的に放射することができる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
ところで、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、熱媒体に関し、温水や冷水以外であってもよい。具体的には、冷媒であってもよいし、空気等の気体であってもよい。さらに、オイルであってもよい。

また、対流発生部に関し、伝熱部材を設けずとも熱媒体パイプ２７ａだけで構成してもよい。そして、伝熱部材を熱媒体パイプ２７ａの周囲に設けることで、熱媒体の熱をパイプの周囲空気にまで効率よく伝えることができる。これにより、伝熱部材の周囲空気を加熱したり冷却したりでき、対流を効率よく生じさせることができる。

また、対流発生部を取り付けるための取り付け具に関し、取り付けフックに限られない。例えば、マグネットであってもよいし、面ファスナーであってもよい。また、吊り下げ用の紐とこの紐を掛ける係止具との組み合わせであってもよい。

また、間接放射部に関し、作業机５１の天板５１ａに限らず、キャビネット５２や本棚等の什器でもよい。そして、本実施形態のように作業机５１の天板５１ａを用いた場合には、冷房時において、熱の籠もりがちな天板５１ａよりも下の空間に対する温度の調節を、天板５１ａからの放射熱によって効率よく行える。また、暖房時においては、着座状態の作業者に対して、下半身を効果的に温めることができる。なお、熱容量の観点からすれば、間接放射部は金属材料で構成されていることが好ましい。

また、間仕切りに関し、個別空間４１を区画できる物であれば、パーティション４以外のものであってもよい。

１ 室内空調部，１１ 空調機，１２ 上部空調ダクト，１３ 下部空調ダクト，１４ 床吹出口，１５ 吸込口，２ 個別空調部，２１ 熱源機，２２ 第１熱媒体供給管，２３ 第２熱媒体供給管，２４ 熱媒体コンセント，２５ 第１熱媒体ホース，２６ 第２熱媒体ホース，２７ 対流発生パネル，２７ａ 熱媒体パイプ，２７ｂ 伝熱フィン，２７ｃ 対流規制板，２８Ａ 上側取り付けフック，２８Ｂ 下側取り付けフック，３ 室内，３１ 天井裏空間，３２ 床下空間，３３ 床，３４ 天井，４ パーティション，４１ 個別空間，４２ 左側パネル，４３ 正面パネル，４４ 右側パネル，５１ 作業机，５２ キャビネット，６１ 熱媒体パイプユニット，６１ａ 熱媒体パイプ，６１ｂ 網状部分，６１ｃ スポーク部分，６１ｄ 矩形状コイル部材

Claims (6)

1. 熱媒体が流れる伝熱性の熱媒体パイプを備え、上部が開放された個別空間を室内に区画する間仕切りに取り付けられることで、前記間仕切りにおける前記個別空間側の表面に沿って対流を発生させる対流発生部と、
   前記対流を受けることで前記個別空間側の表面温度が調節されることにより、熱を放射する間接放射部と、
   を有することを特徴とする個別空間用空調システム。
2. 前記間接放射部よりも上側に前記対流発生部を取り付けるための上側取り付け具と、
   前記間接放射部よりも下側に前記対流発生部を取り付けるための下側取り付け具とを有し、
   前記対流発生部は、
   前記個別空間の温度を下げる場合には前記上側取り付け具によって取り付けられ、前記個別空間の温度を上げる場合には前記下側取り付け具によって取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の個別空間用空調システム。
3. 前記対流発生部は、
   前記熱媒体パイプの周囲に配置され、前記熱媒体パイプからの熱を前記熱媒体パイプ周囲の空間に伝える伝熱部材を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の個別空間用空調システム。
4. 前記対流発生部は、
   前記伝熱部材を間に挟む一対の対流規制板を有することを特徴とする、請求項３に記載の個別空間用空調システム。
5. 前記間接放射部は、
   前記個別空間内に設置された机の天板であることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の個別空間用空調システム。
6. 前記熱媒体の温度を、前記室内の温度を調節する室内用エアーコンディショナーとは独立に調節する、熱媒体用熱源機を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の個別空間用空調システム。

Images