JP5733951B2

JP5733951B2 - 空気式放射パネル装置

Info

Publication number: JP5733951B2
Application number: JP2010241866A
Authority: JP
Inventors: 卓史藤田; 敏明斉藤
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Nippon Pmac Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Nippon Pmac Co Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: JP2012093043A

Description

この発明は、放射（輻射）と対流の双方の機能を備えた空気式放射パネル装置に関する。

空気調和において、温度調節された調和空気を送風する対流方式では、気流が大きく不快感を与えるため、放射熱を利用した放射方式と対流方式とを併せ持った空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この空気調和装置は、パネルユニット内にダンパ機構を設け、ダンパ機構の切り替えによって、調和空気をファン部およびパネル底部に導いて放射空調し、あるいは吹出し口に導いて対流空調する。さらに、吹出し口にベーン機構を設け、調和空気がパネル底部の外面に沿って流れるようにすることで、対流伝熱効果を高める、というものである。

特開平０５−１４１７１８号公報

ところで、上記のような空気調和装置では、調和空気をファン部およびパネル底部に導いて放射空調するため、放射面であるパネル底部に沿って調和空気を流す必要がある。つまり、パネルユニットの端部から調和空気を流入させ、パネル底部に沿って調和空気を流してパネル底部の温度を均等にする必要があり、調和空気の流入口が制限されてしまう。この結果、パネルユニットの設置条件が制限されたり、施工が煩雑になる、といった問題が生じる。しかも、パネル底部に沿って調和空気を流しても、調和空気の流れ方や温度変化などによって、パネル底部の全面において温度を均等にすることは困難で、均等、適正な放射効果が得られない。また、対流伝熱効果を高めるには、ベーン機構を設ける必要があり、構造が複雑となる。

そこでこの発明は、簡易な構造で、調和空気の流入口の位置が規制されることなく、適正な放射効果と対流効果とを得ることが可能な空気式放射パネル装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、温度調節された調和空気がダクトから送られ、前記調和空気による放射熱を利用して放射空調を行う空気式放射パネル装置であって、略箱型で、前記ダクトが接続されるダクト接続部が背面側に設けられ、前記ダクト接続部に対向する面である放射パネルに、前記調和空気を外部に流出させる吹出し孔が複数形成された放射面部と、前記調和空気を外部に吹出す吹出し口とが設けられたパネル本体と、前記放射面部に対向して前記パネル本体内に設けられ、多孔質で前記調和空気の流れを抑制して、前記調和空気を前記各吹出し孔から均等に流出させる多孔質体と、前記吹出し口を開閉する開閉手段と、を備え、前記開閉手段を完全に閉じたり、完全に開いたり、あるいは開度を調整することで、前記放射面部からの放射空調を主とした空調運転、前記吹出し口からの対流空調を主とした空調運転、あるいは前記放射面部からの放射空調と前記吹出し口からの対流空調とを併用した空調運転となるものであり、前記放射パネルが垂直に位置するように配置され、該放射パネルの上部に冷房用吹出し口が形成され、下部に暖房用吹出し口が形成され、前記冷房用吹出し口を開閉する冷房用開閉手段と、前記暖房用吹出し口を開閉する暖房用開閉手段とを備え、冷房時には、前記暖房用開閉手段を閉じて前記冷房用開閉手段で前記冷房用吹出し口を開閉し、暖房時には、前記冷房用開閉手段を閉じて前記暖房用開閉手段で前記暖房用吹出し口を開閉する、ことを特徴とする。

この発明によれば、開閉手段を閉じた状態では、吹出し口からは調和空気が吹出ず、吹出し口からの対流空調は行われない。一方、放射パネルの放射面部で放射空調が行われるとともに、放射パネルの各吹出し孔から調和空気が外部に流出され、対流空調が行われる。このとき、多孔質体によって、調和空気が各吹出し孔から均等に流出されるとともに、放射面部の全面において温度が均等になる。また、開閉手段を開いた状態では、多孔質体が調和空気の流れの抵抗となり、調和空気がより吹出し口から外部に吹出る。つまり、主として、吹出し口からの対流空調が行われる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気式放射パネル装置において、前記パネル本体内の調和空気の温度を測定する第１の温度測定手段と、外部の温度を測定する第２の温度測定手段と、外部の湿度を測定する湿度測定手段と、前記第１の温度測定手段と第２の温度測定手段と湿度測定手段の測定結果に基づいて、前記開閉手段を開閉制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。

この発明によれば、例えば、制御手段によって、第２の温度測定手段と湿度測定手段の測定結果に基づいて外部の露点を算出し、第１の温度測定手段の測定結果（調和空気の温度）が露点よりも低い場合には、開閉手段を開く。これにより、吹出し口からの対流空調に切り替え、放射パネル（放射面部）の結露を防止する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の空気式放射パネル装置において、前記パネル本体の前記放射パネルに略垂直な側面に、外部のパネル本体と接続して前記調和空気を前記外部のパネル本体に送る通風口を備える、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、開閉手段による吹出し口の開閉によって、放射空調を主とする空調と対流空調を主とする空調とを切り替えることができる。例えば、通常時においては、開閉手段を閉じて放射空調を主とし、立ち上がり（起動）時など大きな空調負荷が必要な際には、開閉手段を開いて対流空調を主とすることができる。また、開閉手段の開度を調整することで、放射空調と対流空調とを併用した空調運転とし、外部環境や空調負荷などに応じた最適な空調を行うことが可能となる。しかも、開閉手段を閉じた状態では、多孔質体によって、調和空気が各吹出し孔から均等に流出されるとともに、放射面部全面の温度が均等になるため、放射面部の全面において均等で適正な対流効果と放射効果とが得られる。

また、多孔質体によって調和空気が各吹出し孔から均等に流出されるため、ダクト接続部をどこに設けてもよく、設置条件や設計条件が緩和されるとともに、施工性が向上する。また、ベーン機構などを設ける必要がなく、多孔質体を設けるだけでよいため、構造が簡易で、製作や保守なども容易となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、冷房時には、暖房用開閉手段を閉じて冷房用開閉手段で冷房用吹出し口を開閉することで、冷気が下方気流となって室内を冷房し、暖房時には、冷房用開閉手段を閉じて暖房用開閉手段で暖房用吹出し口を開閉することで、暖気が上方気流となって室内を暖房する。このように、ひとつの装置で冷房空調と暖房空調とを適正に行うことができる。また、室内の壁や衝立、パーテーション、あるいは個人用机の仕切りなどとして、この空気式放射パネル装置を使用することで、省スペースかつ省エネルギな空調を行うことが可能となる。しかも、放射空調のみや対流空調のみ、あるいは放射空調と対流空調との併用を行うことができるため、個人差に応じた空調を適正に行うことができる。さらには、快適性評価指数（ＰＭＶ値）を算出し、この算出結果に基づいて放射空調と対流空調との運転を切り替えることで、より快適な空調空間を提供することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、調和空気の温度と外部の温度、湿度とに基づいて開閉手段を開閉制御するため、放射パネルの結露を防止したり、空調対象・外部の状況などに応じたより適正な空調を行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、通風口を介して外部のパネル本体に調和空気を送ることができるため、外部のパネル本体にダクト接続部を設ける必要がない。このため、多数のパネル本体を設置する場合であっても、ダクト接続部（流入口）やダクトを多数設ける必要がなく、設備費を低減できるとともに、施工性が向上し施工費も低減することができ、さらには、省スペース化が可能となる。

この発明の実施の形態１に係る空気式放射パネル装置を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る空気式放射パネル装置を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る空気式放射パネル装置を示す断面図である。この発明の実施の形態４に係る空気式放射パネル装置を示す斜視図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る空気式放射パネル装置１を示す断面図である。この空気式放射パネル装置１は、温度調節された調和空気がダクト１００から送られ、調和空気による放射熱を利用して放射空調を行う装置であり、主として、パネル本体２と、多孔質体３と、ダンパ（開閉手段）４とを備えている。

パネル本体２は、金属製で厚みが薄い直方体の箱型で、内部がひとつの空間となっている。つまり、内部空間には仕切りなどがなく、区切られていない。また、背面板２１の中央部には、ダクト１００が接続される円筒状のダクト接続部２２が設けられ、このダクト接続部２２に対向する面である放射パネル２３には、複数の吹出し孔２ａが形成された放射面部２３ａと、調和空気を外部に吹出す吹出し口２３ｂとが設けられている。

この吹出し孔２ａは、調和空気を外部に流出させることができる大きさの孔で、かつ、放射パネル２３が所定の開孔率になるように形成されている。例えば、パネル本体２の長さが２０００ｍｍ、幅（図面上の奥行き）が５００ｍｍ、ダクト１００の外径が１００ｍｍ前後で、直径１０ｍｍの吹出し孔２ａが、ピッチ２５ｍｍで放射面部２３ａの全面に形成されている。このような吹出し孔２ａの形成により、放射面部２３ａの開孔率が１０％程度となり、所定の放射効果が確保されるようになっている。また、各吹出し孔２ａからは、０．１〜０．３ｍ／秒の気流が吹出し、吹出し口２３ｂからは、短時間に所定量の調和空気を吹出せるようにその開口面積が設定されている。さらに、放射面部２３ａと吹出し口２３ｂとの面積比は、所定の放射空調と対流空調とが行われるように、設定されている。

このようなパネル本体２は、この実施の形態では、放射パネル２３とその他の部分であるチャンバとに、分割可能となっているが、背面板２１とその他の部分とで分割可能としてもよい。

多孔質体３は、放射面部２３ａの全面に接するようにパネル本体２内に設けられ、パネル本体２内の調和空気の流れを制御して、調和空気を各吹出し孔２ａから均等に流出させるものである。具体的には、多孔質なスポンジ状で薄板状のフィルタから構成され、調和空気の流れの抵抗となって調和空気の流れを抑制するものであり、一箇所のダクト接続部２２から流入した調和空気が、直接（即座）に放射面部２３ａに達せずに、図中水平方向に広がって、放射面部２３ａの全面からほぼ均等に流出するようになっている。

また、多孔質体３の厚みは、パネル本体２の内厚のほぼ半分に設定されている。すなわち、この実施の形態では、パネル本体２の内厚が１００ｍｍで、放射パネル２３側を基準面（配設面）として、ダクト接続部２２に対向する多孔質体３の中央部が６０ｍｍで、その他の部分が４０ｍｍに設定されている。

ダンパ４は、吹出し口２３ｂからの調和空気の吹出しを可否するものであり、多孔質体３の吹出し口２３ｂ側の端部と、パネル本体２の背面板２１との間に配設され、背面板２１側を基点に回動するようになっている。このダンパ４の開閉は、手動または自動で行われ、さらに、吹出し口２３ｂには、調和空気の吹出し方向を制御する羽根４１が設けられている。

次に、このような構成の空気式放射パネル装置１の作用について説明する。

パネル本体２のダクト接続部２２にダクト１００を接続し、ダクト１００から冷風や温風の調和空気を送ると、ダンパ４を閉じた通常運転状態では、吹出し口２３ｂからは調和空気が吹出ず、吹出し口２３ｂからの対流空調は行われない。一方、調和空気がパネル本体２内および多孔質体３を通過して放射面部２３ａに伝わり、放射面部２３ａの表面から放射作用によって放射空調が行われる。これとともに、各吹出し孔２ａから調和空気が外部に流出・放出され、微対流空調が行われる。このとき、上記のように、多孔質体３によって、放射面部２３ａ全面の各吹出し孔２ａから、ほぼ均等に調和空気が流出されるとともに、放射面部２３ａの全面において温度が均等になる。

また、立ち上がり（起動）時など大きな空調負荷が必要な際には、ダンパ４を開く。これにより調和空気が、吹出し口２３ｂから羽根４１を介して外部に吹出る。このとき、多孔質体３が調和空気の流れの抵抗となるため、調和空気が吹出し口２３ｂ側により流れ、主として、吹出し口２３ｂからの対流空調が行われるものである。

以上のように、この空気式放射パネル装置１によれば、ダンパ４による吹出し口２３ｂの開閉によって、放射空調と微対流空調とを主とする空調と、対流空調を主とする空調とを切り替えることができる。しかも、ダンパ４を閉じた状態では、多孔質体３によって調和空気が、放射面部２３ａの全面からほぼ均等に外部に流出される。このため、放射面部２３ａの表面温度が全面にわたって均等になり、適正な放射効果が得られるとともに、適正、均等で快適な対流効果を得ることが可能となる。しかも、上記のような開孔率に設定されているため、放射面部２３ａからの放射効果を適正に維持することが可能となる。また、放射面部２３ａの表面温度が全面にわたって均等になるため、温度ムラがなく放射能力が向上し、放射面部２３ａの面積を小さくすることが可能となり、この結果、空気式放射パネル装置１の製造費、設置費用を低減することが可能となる。

さらには、冷風で放射面部２３ａの表面温度を例えば２０℃にする場合、温度ムラがないため、通常の空冷に比べて吹出し温度を１〜２℃高くすることが可能となり、冷凍機の蒸発温度が上昇し、冷凍機の省エネルギ化を図ることができる。すなわち、従来のように、調和空気をパネルの外面に沿って流すと、部分的に温度が高くなる温度ムラが生じるため、吹出し温度を低くする必要があるが、この実施の形態によれば、温度ムラがないため、吹出し温度を高くすることが可能となる。

また、多孔質体３によって調和空気が各吹出し孔２ａから均等に流出されるため、ダクト接続部２２をどこに設けてもよく、設置条件や設計条件が緩和されるとともに、施工性が向上する。同様に、多孔質体３によって均等な放射空調および対流空調が行われるため、吹出し口２３ｂを放射パネル２３の端部のみならず、どこにでも設けることができ、設計性や設置性などが向上する。また、ベーン機構などを設ける必要がなく、多孔質体３を設けるだけでよいため、構造が簡易で、製作や保守なども容易となる。しかも、多孔質体３を配設するだけのスペースをパネル本体２内に備えればよいため、パネル本体２の内厚を薄くすることができ、空気式放射パネル装置１を天井裏や壁などに容易に配設することが可能となる。

また、ダンパ４を完全に閉じたり、完全に開いたり、あるいは開度を調整することで、放射空調を主とした空調運転、対流空調を主とした空調運転、あるいは放射空調と対流空調とを併用した空調運転とし、外部環境や空調負荷などに応じた最適な空調を行うことが可能となる。

さらに、例えば、調和空気の温度をＤＢ１６℃、湿度をＲＨ８０％、放射面部２３ａの表面温度を１８℃、室温（外部温度）をＤＢ２７℃、湿度をＲＨ８０％とした場合、調和空気（吹出し気流）と室内空気との混合比が約２：１では、混合空気の温度がＤＢ２０℃、湿度がＲＨ８４％、露点が１８℃となり、放射面部２３ａは結露する。一方、混合比が約１：１では、混合空気の温度がＤＢ２１．６℃、湿度がＲＨ８４％、露点が１９．７℃となり、放射面部２３ａは結露しない。また、放射面部２３ａからの気流がない場合には、室温をＤＢ２７℃、湿度をＲＨ８０％とした場合に、露点が１８．６℃となり、放射面部２３ａは結露する。このように、放射面部２３ａで放射空調と対流空調とを行うことで、対流空調を行わない（気流を流さない）場合に比べて、結露を防止して運転可能な空気条件を広くすることができる。

（実施の形態２）
図２は、この実施の形態に係る空気式放射パネル装置１０を示す断面図であり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略し、以降の実施の形態３、４についても同様とする。

この実施の形態では、２つの吹出し口２３ｂ、２３ｃが設けられ、各吹出し口２３ｂ、２３ｃに対してダンパ４、５を備え、放射パネル２３が垂直に配置されている点で、実施の形態１と構成が異なる。すなわち、放射パネル２３が室内の壁に沿って垂直に位置するように配置され、放射パネル２３の上部に冷房用吹出し口２３ｂが形成され、下部に暖房用吹出し口２３ｃが形成されている。また、冷房用吹出し口２３ｂを開閉する冷房用ダンパ４と、暖房用吹出し口２３ｃを開閉する暖房用ダンパ５とがパネル本体２内に配設され、さらに、冷房用吹出し口２３ｂには冷房用羽根４１、暖房用吹出し口２３ｃには暖房用羽根５１が取り付けられている。

そして、冷房時には、暖房用ダンパ５を閉じて冷房用ダンパ４で冷房用吹出し口２３ｂを開閉することで、冷気が下方気流となって室内を冷房し、暖房時には、冷房用ダンパ４を閉じて暖房用ダンパ５で暖房用吹出し口２３ｃを開閉することで、暖気が上方気流となって室内を暖房する。このように、ひとつの装置で冷房空調と暖房空調とを適正に行うことができる。また、室内の壁や衝立、パーテーション、あるいは個人用机の仕切りなどとして、この空気式放射パネル装置１０を使用することで、省スペースかつ省エネルギな空調を行うことが可能となる。しかも、放射空調のみや対流空調のみ、あるいは放射空調と対流空調との併用を行うことができるため、個人差に応じた空調を適正に行うことができる。さらには、快適性評価指数（ＰＭＶ値）を算出し、この算出結果に基づいて放射空調と対流空調との運転を切り替えることで、より快適な空調空間を提供することが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、この実施の形態に係る空気式放射パネル装置２０を示す断面図である。この実施の形態では、パネル本体２内の調和空気の温度を測定する第１の温度計（第１の温度測定手段）６１がパネル本体２内に配設され、室温（外部の温度）を測定する第２の温度計（第２の温度測定手段）６２と、室内の湿度を測定する湿度計（湿度測定手段）６３とが、放射パネル２３の前面側に配設されている。また、第１の温度計６１と第２の温度計６２と湿度計６３の測定結果に基づいて、ダンパ４を開閉制御する制御器（制御手段）６４がパネル本体２内に配設されている。

具体的に制御器６４は、冷房時に、第２の温度計６２による室温と湿度計６３による湿度に基づいて室内の露点を算出し、第１の温度計による調和空気の温度が、露点よりも低いか否かを判断する。そして、露点よりも低い場合には、ダンパ４を開いて吹出し口２３ｂからの対流空調に切り替えることで、放射面部２３ａの結露を防止するものである。

ここで、パネル本体２内の調和空気の温度を放射面部２３ａの表面温度と同程度とみなし、調和空気の温度を第１の温度計６１で測定しているが、放射面部２３ａの表面温度を直接測定してもよい。また、制御器６４によって、結露を防止するようにダンパ４を開閉制御しているが、制御内容はこれに限らず、調和空気の温度と室温、湿度に基づいて開閉制御することで、空調対象の状況などに応じたより適正な空調を行うことが可能となる。さらに、この実施の形態を実施の形態２に適用し、実施の形態２における冷房時に、上記のようにして冷房用ダンパ４を開閉制御してもよい。

（実施の形態４）
図４は、この実施の形態に係る空気式放射パネル装置３０を示す斜視図である。この実施の形態では、パネル本体２の放射パネル２３に略垂直な側面２４に、外部のパネル本体１１０と接続して調和空気を外部のパネル本体１１０に送る通風口２４ａを備えるものである。

すなわち、側面２４が図１における紙面に位置し、この側面２４に通風口２４ａが形成されている。また、外部のパネル本体１１０の側面に、外部通風口１１０ａが形成され、さらに、板状のパッキン１１１にもパッキン通風口（図示せず）が形成されている。そして、本パネル装置３０と外部のパネル本体１１０との間にパッキン１１１を配設し、通風口２４ａと外部通風口１１０ａとパッキン通風口とを一致させる。この状態で、本パネル装置３０と外部のパネル本体１１０とのフランジをボルト、ナットで接続する。これにより、通風口２４ａ、パッキン通風口および外部通風口１１０ａを介して、本パネル装置３０内の調和空気が外部のパネル本体１１０に送られるものである。

このように、通風口２４ａを介して、本パネル装置３０から外部のパネル本体１１０に調和空気を送ることができるため、外部のパネル本体１１０にダクト接続部を設ける必要がない。このため、多数のパネル本体１１０を設置する場合であっても、ダクト接続部（流入口）やダクトを多数設ける必要がなく、設備費を低減できるとともに、施工性が向上し施工費も低減することができ、さらには、省スペース化が可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、スポンジ状の多孔質体３を用いているが、繊維状の多孔質体を用いてもよく、また、多孔質体３の厚みや空隙率を配設部位に応じて変え、放射面部２３ａ全面からより均等に調和空気を流出させるようにしてもよい。また、実施の形態２では、２つの吹出し口２３ｂ、２３ｃを設けているが、空調対象や調和空気の温度などに応じて、より多くの吹出し口を設けるようにしてもよい。さらに、ダンパ４をパネル本体２内に配設しているが、吹出し口２３ｂに直接配設してもよく、また、羽根４１にダンパ４の機能を兼ね備えてもよい。

１、１０、２０、３０空気式放射パネル装置
２パネル本体
２ａ吹出し孔
２１背面板
２２ダクト接続部
２３放射パネル
２３ａ放射面部
２３ｂ吹出し口
２４側面
２４ａ通風口
３多孔質体
４ダンパ（開閉手段）
４１羽根
６１第１の温度計（第１の温度測定手段）
６２第２の温度計（第２の温度測定手段）
６３湿度計（湿度測定手段）
６４制御器（制御手段）
１００ダクト
１１０外部のパネル本体
１１０ａ外部通風口
１１１パッキン

Claims

温度調節された調和空気がダクトから送られ、前記調和空気による放射熱を利用して放射空調を行う空気式放射パネル装置であって、
略箱型で、前記ダクトが接続されるダクト接続部が背面側に設けられ、前記ダクト接続部に対向する面である放射パネルに、前記調和空気を外部に流出させる吹出し孔が複数形成された放射面部と、前記調和空気を外部に吹出す吹出し口とが設けられたパネル本体と、
前記放射面部に対向して前記パネル本体内に設けられ、多孔質で前記調和空気の流れを抑制して、前記調和空気を前記各吹出し孔から均等に流出させる多孔質体と、
前記吹出し口を開閉する開閉手段と、
を備え、
前記開閉手段を完全に閉じたり、完全に開いたり、あるいは開度を調整することで、前記放射面部からの放射空調を主とした空調運転、前記吹出し口からの対流空調を主とした空調運転、あるいは前記放射面部からの放射空調と前記吹出し口からの対流空調とを併用した空調運転となるものであり、
前記放射パネルが垂直に位置するように配置され、該放射パネルの上部に冷房用吹出し口が形成され、下部に暖房用吹出し口が形成され、
前記冷房用吹出し口を開閉する冷房用開閉手段と、前記暖房用吹出し口を開閉する暖房用開閉手段とを備え、
冷房時には、前記暖房用開閉手段を閉じて前記冷房用開閉手段で前記冷房用吹出し口を開閉し、暖房時には、前記冷房用開閉手段を閉じて前記暖房用開閉手段で前記暖房用吹出し口を開閉する、
ことを特徴とする空気式放射パネル装置。
前記パネル本体内の調和空気の温度を測定する第１の温度測定手段と、
外部の温度を測定する第２の温度測定手段と、
外部の湿度を測定する湿度測定手段と、
前記第１の温度測定手段と第２の温度測定手段と湿度測定手段の測定結果に基づいて、前記開閉手段を開閉制御する制御手段と、
を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の空気式放射パネル装置。
前記パネル本体の前記放射パネルに略垂直な側面に、外部のパネル本体と接続して前記調和空気を前記外部のパネル本体に送る通風口を備える、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の空気式放射パネル装置。