JP6573114B2 - ベッドの空調システム - Google Patents

Description

本発明は、ベッドの空調システムに関するものである。

従来から、床や壁、天井等に輻射パネルを設置して、室内を冷暖房する放射空調システムが知られている。
このような放射空調システムを利用したものとして、キャスタが設けられたベース部と、ベース部から上方に延びるスタンド部と、スタンド部に取り付けられた冷暖房用輻射パネルと、を備えたスタンド型輻射装置が提案されている（下記特許文献１参照）。スタンド型輻射装置をベッドと組み合わせて設置する際には、ベース部をベッドの下方に配置して、冷暖房用輻射パネルをベッドの上方に配置する構成とされている。

また、室内の壁から離間して、壁と平行に配置された縦型放射パネルも提案されている（下記特許文献２参照）。

また、人が横たわるベッド本体と、ベッド本体の長さ方向の両端部にそれぞれ設けられた頭側空調ユニット及び脚側空調ユニットと、を備えた空調装置付きベッドも提案されている（下記特許文献３参照）。頭側空調ユニット及び脚側空調ユニットには、ベッドに横たわる人の頭側及び脚側それぞれに向かって空気を吹出す開口が設けられている。

特開２０１４−３７９４４号公報 特開２００８−２０９０４８号公報 特開２００９−１３１３０３号公報

しかしながら、上記の特許文献１及び特許文献２の冷暖房用輻射パネルや縦型放射パネル等の放射パネルをベッドと組み合わせて使用する際には、放射パネルとベッドとの位置関係によっては、ベッドを利用する者にとって室温が寒すぎる等と感じて、快適な温熱環境を提供することが出来ないという問題点がある。また、特許文献３に記載の空調装置付きベッドでは、ベッドで就寝中や療養中の患者が、頭側及び脚側の開口から吹き出す冷気の気流を不快に感じる虞があるという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ベッドを利用する利用者に快適な温熱環境を提供できるベッドの空調システムを提案する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るベッドの空調システムは、利用者の頭部を一端部側に位置させるとともに足部を他端部側に位置させて、前記利用者を支持する利用者支持面を有するベッドと、前記ベッドの前記一端部側に配置されるとともに該一端部側を向くパネル支持面を有する支持体と、少なくとも一部が前記利用者支持面よりも上方に配置されるように前記パネル支持面に設けられた放射パネルと、を備え、前記パネル支持面は、前記ベッドの前記一端部と離間して配置され、前記放射パネルの下端部には、前記ベッド側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜部が設けられていることを特徴とする。

このように構成されたベッドの空調システムでは、放射パネルは、少なくとも一部が利用者支持面よりも上方に配置されるように支持体のパネル支持面に設けられている。パネル支持面は、ベッドにおいて利用者の頭部が位置する一端部側に、ベッドの一端部を向くように配置されている。このため、冷房時には、冷却された放射パネルからの冷気は、下降し、利用者の頭部が位置するベッドの利用者支持面の一端部側に到達すると、利用者支持面に沿って他端部側に流れる。このような冷気の自然対流及び放射効果により、ベッドを利用する利用者の熱を奪うことで、快適な冷涼感を提供することができる。また、放射パネルはベッドの一端部側に配置されたパネル支持面に設けられているため、暖房時には、放射パネルが天井に設置されている場合よりもベッドの利用者の近くに設置されているため、室内の上下方向での温度差を抑えることができ、快適な温熱環境を提供することができる。
また、冷房時には、冷却された放射パネルからの冷気は、下降する。放射パネルの下端部にはベッド側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜部が設けられているため、冷気は、傾斜部に沿って流れ、ベッドの一端部側に到達すると利用者支持面に沿って他端部側に流れる。よって、冷気がパネル支持面とベッドとの間から漏れることが抑制されるため、ベッドの利用者支持面を効率的に冷やすことができる。したがって、ベッドを利用する利用者に、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。

また、本発明に係るベッドの空調システムでは、前記放射パネルは、該放射パネルの下端部が前記利用者支持面よりも下方に１００ｍｍの位置から前記利用者支持面よりも上方に４００ｍｍの位置の範囲になるように、配置されていることが好ましい。

このように構成されたベッドの空調システムでは、放射パネルは、放射パネルの下端部が利用者支持面よりも下方に１００ｍｍの位置から利用者支持面よりも上方に４００ｍｍの位置の範囲になるように、配置されている。よって、ベッドの利用者支持面を効率的に冷やすことができ、ベッドを利用する利用者により一層効率的に冷涼感を提供することができる。

また、本発明に係るベッドの空調システムでは、前記支持体は、前記ベッドに連結されたヘッドボードであってもよい。

このように構成されたベッドの空調システムでは、支持体はベッドに連結されているため、支持体に設けられた放射パネルの下端部とベッドの利用者支持面の一端部側との当接状態が維持される。よって、冷気の自然対流が安定的に行われる。

また、本発明に係るベッドの空調システムは、前記傾斜部の先端は、前記ベッドの前記利用者支持面の前記一端部側と当接していてもよい。

このように構成されたベッドの空調システムでは、傾斜部の先端はベッドの利用者支持面の一端部側と当接しているため、冷気は、傾斜部とベッドの一端部との間から漏れることがなく、利用者支持面に沿って他端部側に流れる。よって、ベッドを利用する利用者に、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。

本発明に係るベッドの空調システムによれば、ベッドを利用する利用者に快適な温熱環境を提供できるベッドの空調システムを提案する。

本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの模式的な図である。 本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの側面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係るベッドの空調システムの側面図である。 本発明の一実施形態の実施例１，２、比較例１，２に係るベッドの空調システムの模式的な平面図、立面図である。 本発明の一実施形態の実施例３に係るベッドの空調システムの（ａ）模式的な平面図、（ｂ）模式的な立面図、（ｃ）放射パネルの設置高さと形態係数の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置した概要図である。 本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、ベッドの幅方向中心における測定点を示す図である。 本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における温度分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における風速分布を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムについて、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの模式的な図である。図２は、本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの側面図である。

図１及び図２に示すように、ベッド２の空調システム１は、ベッド２と、ヘッドボード（支持体）３と、放射式空調を構成する放射パネル４と、を備えている。このベッド２の空調システム１は、病室や住宅等に設置されるものである。

ベッド２は、床面Ｆに設置された複数の脚２１と、複数の脚２１に支持された支持フレーム（不図示。以下同じ。）と、支持フレームの上に載置されたマットレス２２と、を有している。マットレス２２は、略直方体状をなしている。マットレス２２は、上面（利用者支持面）２２Ｔが水平になるように配置されている。

ヘッドボード３は、略板状に形成され、マットレス２２の頭部（一端部）２２Ａ側に床面Ｆに設置されている。ヘッドボード３は、鉛直面に沿って配置されている。ヘッドボード３の上端３Ｔは、マットレス２２よりも上方に位置している。

ヘッドボード３の幅方向の中心とマットレス２２の幅方向の中心とが揃うようにして、ヘッドボード３は配置されている。ヘッドボード３は、マットレス２２よりも幅広に形成されている。

ヘッドボード３は、支持フレームの頭部側に図示しない固定金具等により連結されている。マットレス２２の頭部２２Ａは、ヘッドボード３におけるマットレス２２の頭部２２Ａに対向する表面（パネル支持面）３Ｆに当接するように配置されている。または、ヘッドボード３は、支持フレームに連結されずに、床面Ｆに固定された構成であってもよい。この場合には、ヘッドボード３の表面３Ｆを支持フレーム及びマットレス２２に当接させるように配置する。

放射パネル４は、ヘッドボード３の表面３Ｆに形成された凹部３Ｃに嵌め込まれている。放射パネル４の幅方向の中心とヘッドボード３の幅方向の中心とマットレス２２の幅方向の中心とが揃うようにして、放射パネル４は配置されている。放射パネル４は、マットレス２２よりも幅広に形成されている。なお、ヘッドボード３は凹部３Ｃが形成されず板状に形成され、放射パネル４がヘッドボード３の表面３Ｆに固定されていてもよい。つまり、放射パネル４は、ヘッドボード３の表面３Ｆよりも放射パネル４の厚み分突出する構成であってもよい。

放射パネル４は、下端４Ｌが、マットレス２２の上面２２Ｔよりも下方に１００ｍｍの位置からマットレス２２の上面２２Ｔよりも上方に４００ｍｍの位置の範囲になるように、配置されていることが好ましい。本実施形態では、放射パネル４は、上端４Ｔがヘッドボード３の上端３Ｔと同じ高さに位置し、下端４Ｌがマットレス２２の上面２２Ｔと同じ高さに位置するように配置されている。換言すると、マットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側は、放射パネル４の下端４Ｌに当接している。

放射パネル４には、水等の熱媒体が流通する冷媒管４１が設けられている。冷媒管４１には、不図示の空調室外機が接続されている。空調室外機で熱交換された熱媒体である冷水又は温水が冷媒管４１を流通する。

冷媒管４１に冷水が流通する冷房時には、冷水により冷却された放射パネル４からの冷気Ｃ１は、放射パネル４の表面に沿って下降する。放射パネル４の下端４Ｌとマットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側とは当接しているため、冷気Ｃ１は、マットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側に到達すると、マットレス２２の上面２２Ｔに沿って頭部２２Ａとは反対側の足部（他端部）２２Ｚ側に向かって流れる。このようにして、マットレス２２に横たわる利用者Ｐの熱を奪い、室内を冷房する。

一方、冷媒管４１に温水が流通する暖房時には、温水により温められた放射パネル４が室内を暖房する。

このように構成されたベッド２の空調システム１では、冷房時には、放射パネル４からの冷気Ｃ１は、放射パネル４の表面に沿って下降する。放射パネル４の下端４Ｌとマットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側とは当接しているため、冷気Ｃ１は、マットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側に到達すると、ヘッドボード３の表面３Ｆとマットレス２２の頭部２２Ａとの間から漏れることがなく、マットレス２２の上面２２Ｔに沿って足部２２Ｚ側に向かって流れる。また、放射パネル４の下端４Ｌはマットレス２２の上面２２Ｔと当接しているため、ベッド２の上面２２Ｔよりも下方にまで冷気Ｃ１が流れることがない。よって、マットレス２２の上面２２Ｔを効率的に冷やすことができる。このような冷気Ｃ１の自然対流により、ベッド２を利用する利用者Ｐの熱を奪うことで、快適な冷涼感を提供することができる。

また、放射パネル４は、マットレス２２の頭部２２Ａ側に配置されたヘッドボード３において、マットレス２２の直上に設けられており、放射パネル４が天井に設置されている場合よりもベッド２の利用者Ｐの近くに設置されている。このため、暖房時には、室内の上下方向での温度差を抑えつつ室内を暖房し、快適な温熱環境を提供することができる。

また、放射パネル４が設けられたヘッドボード３とベッド２とは連結されているため、放射パネル４の下端４Ｌとマットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側との当接状態が維持される。よって、冷気Ｃ１の自然対流が安定的に行われる。

（変形例）
次に、上記に示す実施形態の変形例について、主に図３を用いて説明する。
以下の変形例において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３は、本発明の一実施形態の変形例に係るベッドの空調システムの側面図である。
上記に示す実施形態では、ヘッドボード３はマットレス２２の頭部２２Ａに当接しているが、本変形例では、図３に示すように、ヘッドボード３はマットレス２２の頭部２２Ａと離間して配置されている。

放射パネル４の下端４Ｌ部には、ベッド２側に向かうにしたがって次第に下方に向かうかえし板（傾斜部）５が設けられている。かえし板５は、放射パネル４の幅方向に沿って延びている。かえし板５の幅は、少なくともマットレス２２の幅と同等の幅を有することが好ましい。なお、かえし板５の先端は、マットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側と当接していてもよい。

このように構成されたベッド２の空調システム１Ｘでは、冷房時には、冷却された放射パネル４からの冷気Ｃ２は、下降し、かえし板５に沿って流れ、マットレス２２の頭部２２Ａ側に到達するとマットレス２２の上面２２Ｔに沿って足部２２Ｚ側に流れる。よって、冷気Ｃ２は、ヘッドボード３の表面３Ｆとマットレス２２の頭部２２Ａとの間から漏れることが抑制されるため、マットレス２２の上面２２Ｔを効率的に冷やすことができる。したがって、ベッド２を利用する利用者Ｐに、効率的に冷涼感を提供することができる。

また、かえし板５の先端がマットレス２２の上面２２Ｔの頭部２２Ａ側と当接している場合には、冷気Ｃは、かえし板５とマットレス２２の頭部２２Ａとの間から漏れることがない。よって、ベッド２を利用する利用者Ｐに、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。

（実施例１，２、比較例１，２）
以下、上記に示す実施形態の実施例１，２について、比較例１，２と比較しつつ説明する。
図４は、本発明の一実施形態の実施例１，２、比較例１，２に係るベッドの空調システムの模式的な平面図、立面図である。
図４に示すように、実施例１，２、比較例１，２では、天井面Ｔの高さは、床面Ｆから２５００ｍｍに設置している。また、平面視２０００ｍｍ（長さ）×１０００ｍｍ（幅）の矩形状のベッド２を設置している。ベッド２の上面２Ｔの高さが床面Ｆから６００ｍｍとなるようにしている。また、模擬人体Ｑは、１７００ｍｍ（長さ）×５００ｍｍ（幅）の大きさとして、厚みのない板状に簡略化し、壁面Ｗよりも離間するように配置している。

比較例１では、平面視１５００ｍｍ（幅）×２０００ｍｍ（長さ）の矩形状の放射パネル６をベッド２の直上の天井面Ｔに設置している。放射パネル６は、壁面Ｗに当接するとともに、平面視における幅方向の中心をベッド２の幅方向の中心と合わせるように設置されている。比較例２では、平面視６００ｍｍ（幅）×１８００ｍｍ（長さ）の矩形状の放射パネル６をベッド２の直上の天井面Ｔに設置している。放射パネル６は、平面視における幅方向及び長さ方向の中心をベッド２の幅方向及び長さ方向の中心と合わせるように設置されている。実施例１では、正面視６００ｍｍ（高さ）×１８００ｍｍ（幅）の矩形状の放射パネル４を、下端４Ｌが床面Ｆから５００ｍｍとなるように、ベッド２側の壁面Ｗに設置している。実施例２では、正面視６００ｍｍ（高さ）×１８００ｍｍ（幅）の矩形状の放射パネル４を、下端４Ｌが床面Ｆから１０００ｍｍとなるように、ベッド２側の壁面Ｗに設置している。実施例１，２では、放射パネル４は、幅方向の中心をベッド２の幅方向の中心と合わせるように設置されている。

表１は、熱放射の直接式により形態係数の算出結果を示す。表１に示すように、比較例１は、放射パネル６の面積（敷設面積）が大きいため、最も大きな形態係数となった。敷設面積当たりの形態係数（Ｆ／Ａ）の値は、放射パネル６を天井面Ｔに設置した比較例１，２よりも、放射パネル４を壁面Ｗに設置した実施例１，２の方が大きくなった。形態係数（Ｆ／Ａ）が大きい程効率的な敷設位置であるとすれば、天井面Ｔよりも壁面Ｗに敷設した方が有利であることが示唆された。放射パネル４，６の敷設面積が同じであれば、天井面Ｔに設置するよりもベッド２側の壁面Ｗに設置した方が、１０％以上大きな値の形態係数を得ることができることが分かる。形態係数と放射による熱授受量とは比例関係にあるため、人体との放射による熱交換量は、天井面Ｔに設置するよりもベッド２側の壁面Ｗに設置した方が、１０％以上効率的であると言える。

（実施例３）
次に、放射パネル４の壁面Ｗでの設置高さによる形態係数の推移を直接式により算出した。
図５は、本発明の一実施形態の実施例３に係るベッドの空調システムの（ａ）模式的な平面図、（ｂ）模式的な立面図、（ｃ）放射パネルの設置高さと形態係数の関係を示すグラフである。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、天井高さ、ベッド２の形状、模擬人体Ｑは、上記に示す実施例１と同様である。放射パネル４は、大きさが比較例２、実施例１，２と同じであり、正面視６００ｍｍ（高さ）×１８００ｍｍ（幅）の矩形状をなしている。放射パネル４は、幅方向の中心をベッド２の幅方向の中心と合わせるように設置されている。

図５（ｃ）に示すように、放射パネル４の下端４Ｌを床面Ｆに設置する（下端高さ０ｍｍ）と、放射パネル４の上端４Ｔの高さがベッド２の上面２Ｔと同じ高さになり、形態係数は０となった。実施例１と同じ高さである下端高さが５００ｍｍ（放射パネル４の下端４Ｌの高さがベッド２の上面２Ｔよりも１００ｍｍ低い）の位置から実施例２と同じ高さである下端高さが１０００ｍｍ（放射パネル４の下端４Ｌの高さがベッド２の上面２Ｔよりも４００ｍｍ高い）位置の間で、放射パネル４を設置した場合には、比較例２の形態係数（Ｆ／Ａ）の値（０．０７５）よりも大きな形態係数を得ることができ、効果的な敷設範囲であることが分かった。また、ベッド２の高さと形態係数との関係では、ベッド２の上面２Ｔから０ｍｍ〜２００ｍｍの位置に放射パネル４の下端４Ｌが配置されるように、放射パネル４を設置することが最も効率的であることが分かった。

（実施例４）
次に、放射パネル４の壁面Ｗに設置した場合における温熱環境を検討した。
図６は、本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置した概要図である。図７は、本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、ベッドの幅方向中心における測定点を示す図である。
図６に示すように、縦内寸２０００ｍ×横内寸２０００ｍｍ×高さ内寸２４８０ｍｍの模擬室Ｍを、厚さ１００ｍｍのＡ種押出法ポリスチレンフォーム保温板で製作した。Ａ種押出法ポリスチレンフォーム保温板には、例えばスタイロフォーム（登録商標：ダウ化工 株式会社製）がある。また、ベッド２の頭部側の壁面Ｗには、放射パネル４を設置した。放射パネル４は、正面視６００ｍｍ（高さ）×１８００ｍｍ（幅）の矩形状をなし、冷却水放射装置Ｂが接続されている。

表２に、実測条件を示す。実測期間中の模擬室周辺の温度は、約２８℃で一定であった。定常状態になるまで計測を続け、放射パネル４近傍の自然対流や模擬人体の温熱性状について検討した。

図８は、本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における温度分布を示すグラフである。図９は、本発明の一実施形態の実施例４に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における風速分布を示すグラフである。図８、図９は、ベッドの幅方向中心において、放射パネルが設置された壁面からの離間距離毎の測定結果を示している。
図８に示すように、上下方向の温度分布は３℃以下の範囲におさまり、温度ムラ、偏りが抑えられていることが分かる。図９に示すように、いずれの測定点も風速０．１５ｍ／ｓ以下であり、静穏な環境となっていることが分かる。また、冷却された放射パネル４近傍の壁面Ｗから１０ｍｍでは、空気が降下していることが確認でき、壁面Ｗから１００ｍｍ離れると自然対流の影響を受けないことが分かる。つまり、壁面Ｗから数十ｍｍの距離を０．１ｍ／ｓ以上で流れていると考えられる。

以上より、自然対流により、気流は垂直に降下するため、ベッド２を壁面Ｗに密着させることが好ましいことが分かる。または、ベッド２と壁面Ｗとの間に隙間が有る場合には、放射パネル４の下端４Ｌに、ベッド２側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜板５（かえし）を設けること好ましい。これにより、冷気をベッド２側へ誘導することができる。かえしの長さは、ベッド２の頭部側の端部に届く長さにすればより効果的である。

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態において、マットレス２２の頭部２２Ａ側には支持体としてヘッドボード３が配置され、ヘッドボード３に放射パネル４が設けられているが、本発明はこれに限られない。支持体は放射パネル４を支持できる構成であれば、適宜選択可能であり、壁や袖壁、腰壁等であってもよい。

また、上記に示す実施形態において、放射パネル４はマットレス２２の上面２２Ｔよりも上方に配置されているが、本発明はこれに限られない。放射パネル４の少なくとも一部がマットレス２２の上面２２Ｔよりも上方に配置されていればよく、放射パネル４の下端４Ｌがマットレス２２の上面２２Ｔよりも下方に位置するように配置されていてもよい。

１，１Ｘ…空調システム
２…ベッド
２１…脚
２２…マットレス
２２Ｔ…上面（利用者支持面）
２２Ａ…頭部（一端部）
２２Ｚ…足部（他端部）
３…ヘッドボード（支持体）
３Ｆ…表面（パネル支持面）
３Ｃ…凹部
４…放射パネル
４Ｔ…上端
４Ｌ…下端
４１…冷媒管
５…かえし板（傾斜部）
Ｆ…床面

Claims (4)

1. 利用者の頭部を一端部側に位置させるとともに足部を他端部側に位置させて、前記利用者を支持する利用者支持面を有するベッドと、
   前記ベッドの前記一端部側に配置されるとともに該一端部側を向くパネル支持面を有する支持体と、
   少なくとも一部が前記利用者支持面よりも上方に配置されるように前記パネル支持面に設けられた放射パネルと、を備え、
   前記パネル支持面は、前記ベッドの前記一端部と離間して配置され、
   前記放射パネルの下端部には、前記ベッド側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜部が設けられていることを特徴とするベッドの空調システム。
2. 前記放射パネルは、該放射パネルの下端部が前記利用者支持面よりも下方に１００ｍｍの位置から前記利用者支持面よりも上方に４００ｍｍの位置の範囲になるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載のベッドの空調システム。
3. 前記支持体は、前記ベッドに連結されたヘッドボードであることを特徴とする請求項１または２に記載のベッドの空調システム。
4. 前記傾斜部の先端は、前記ベッドの前記利用者支持面の前記一端部側と当接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のベッドの空調システム。

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