JPH04177024A - 電子冷凍素子を用いた輻射式空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子冷凍素子を用いた輻射式空調装置に関す
るものである。

（従来の技術） 近年、空調装置のノンフロン化の要請から、輻射パネル
を用いて輻射暖房あるいは輻射冷房を行うことか研究さ
れており（例えば、「空気調和工学、衛生工学」　第５
９巻　第４号５９〜６６頁参照）、またその輻射パネル
の方式としては従来一般に使用されていた水等の冷媒を
使用した冷媒式輻射パネルの他に、電子冷凍素子を使用
した電子冷凍素子式輻射パネルかある。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような電子冷凍素子式の輻射パネルを備
えた空調装置によって室内の暖・冷房を行う場合、該輻
射パネルはその加熱面と冷却面とが近接しているという
特性上、その排熱側のみを室外側に設置するということ
が困難であり、このため従来−船釣には、輻射パネルの
近傍にその排熱を室外に排出するための手段、例えば、
冷却ファン及び排気通路等を別途に設けるようにしてい
たが、このようにした場合には装置か大形化し、室内設
置に際してスペース的な制約を受けるという問題があり
好ましくない。

また一方、一般の住宅空調においては、窓ガラス部分か
らの室内への侵入熱は空調負荷全体に対して大きな割合
を占めるとともに、該窓ガラス部分からの輻射は居住者
の体感温度に与える影響が大きく、従って、より効率的
にしかも快適な空調を実現するためには、この窓ガラス
部分からの侵入熱を可及的に防止することか必要となる
。

しかるに、従来はこのような点については十分な考慮が
なされておらず、従って、電子冷凍素子を用いた輻射式
空調装置の利点を十分に活用し切れていないというのが
現状である。

そこで本願発明は、コンパクトで且つ快適な空調をしか
もより効率的に実現し得るようにした電子冷凍素子を用
いた輻射式空調装置を提供することを目的としてなされ
たものである。

（課題を解決するための手段） 本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段と
して、 （Ｉ）請求項１記載の発明では、第１図及び第２図に例
示するように、電子冷凍素子２を用いた輻射パネル１を
室内壁部１２に沿った状態で近接して配置した輻射式空
調装置において、上記室内壁部１２と輻射パネルＩの背
面１ｂとの間に室内空気を自然対流によって室外に排出
するための排気通路１３を形成したことを特徴とし、 （ＩＩ）請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明
において、輻射パネルｌを室内壁部１２に沿って上下方
向に可動とし、暖房運転時にはこれを室内壁部１２の上
部位置に、また冷房運転時にはこれを室内壁部１２の下
部位置にそれぞれ選択的に位置設定可能とするとともに
、暖房運転時には上記輻射パネルＩの上部Ｉｃ側を、ま
た冷房運転時には該輻射パネルｌの下部ｌａ側をそれぞ
れ排気通路１３の入口とし得る如く構成したことを特徴
とし、 （ＩＩＩ）請求項３記載の発明では、第３図及び第４図
に例示するように、請求項１および２記載の発明におい
て、輻射パネルｌを室内壁部１２の窓ガラス２０部分に
対応させて配置したことを特徴とし、 （［Ｖ）請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明
において、室内壁部１２の窓ガラス２０部分の室内側位
置に、透明で且つ赤外線を吸収する材質よりなる断熱部
材２２を上記窓ガラス２ｏに沿って上下方向に移動可能
に配置し、該断熱部材２２を、上記窓ガラス２０部分の
うち、輻射パネルｌに対応しない部分に対応するように
該輻射パネルｌの設置位置に応じて位置設定し得る如く
したことを特徴としている。

（作用） 本願各発明ではこのような構成であるから、それぞれ次
のような作用が得られる。

（ｉ）請求項１記載の発明では、暖房あるいは冷房運転
時、背面側での冷却あるいは加熱によって排気通路に自
然対流が生じ、室内空気は輻射パネルの背面側に形成さ
れた排気通路から順次室外に排出される。

また、室内空気が排気通路を通って排出される場合、室
内空気が排熱源として利用され、暖房運転時においては
暖かい室内空気の顕熱か、また冷房運転時には冷たい室
内空気の顕熱がそれぞれ輻射パネルに取り込まれるため
、例えば、室外空気を熱源として利用する場合に比して
、輻射パネルへの通電量を一定としｆこ場合にはこの室
内空気と室外空気の顕熱差分だけ暖房あるいは冷房能力
が向上し室内温度をより高温（暖房時）にあるいはより
低温（冷房時）にすることができ、また逆に室内温度を
一定とした場合には該顕然差分だけ輻射パネルへの通電
量を減少させることができることになる。

（ｉｉ）請求項２記載の発明では、輻射パネルの移動に
よって容易に排気通路の入口を変更設定することができ
、しかも暖房運転時には室内上部の過熱気味の空気を、
また冷房運転時には室内下部の過冷却気味の空気をそれ
ぞれ排熱源として利用できるところから、上記（ｉ）の
場合よりもさらに効率的な熱源利用が可能となる。

（ｉｉｉ）請求項３記載の発明では、上記（ｉ）あるい
は（ｉｉ）の作用に加えて、排気通路から排出される室
内空気により窓ガラスの室内側表面の温度が下げられ（
暖房時）あるいは上げられ（冷房時）ることによって、
該窓ガラス部分での熱伝導が可及的に抑制されるととも
に、該輻射パネルによって窓ガラスが覆われることによ
り該窓ガラスからの冷輻射あるいは温輻射が防止される
という作用が得られるものである。

（ｉｖ）請求項４記載の発明では、上ｇ’ｉ３　（ｉｉ
ｉ　）の作用に加えて、窓ガラスのうち、輻射パネルに
よって覆われない部分からの冷輻射あるいは温輻射が断
熱部材によって防止され、それだけ室内へノ侵入熱が低
減されるとともに、該断熱部材が透明であるところから
窓ガラスの眺望性も確保されるものである。

（発明の効果） 従って、本願各発明によればそれぞれ次のような効果が
得られる。

■請求項１記載の発明では、輻射パネルの背面側に形成
された排気通路を介して室内空気を自然対流によって室
外へ排出するようにしているため、従来の輻射式空調装
置のように専用の排熱排出手段を設ける必要がなく、そ
れだけ装置の簡略化及び設置時のレイアウト性が向上す
る。

また、室内空気を輻射パネルの排熱源とし利用している
ところから、通常のヒートポンプサイクルにおける室外
側排熱温度よりも高温（暖房時）あるいは低ｆＬ（冷房
時）の熱源利用が図れ、冷凍能力の小さい電子冷凍素子
を用いた輻射式空調装置でありながらより高効率でしか
も快適性な空調が可能となる。

■請求項２記載の発明では、排熱源としてより高温ある
いは低温の室内空気を利用できるところから、上記■の
場合よりさらに高効率でしかも快適な空調が可能となる
ものである。

■請求項３記載の発明では、上記■及び■の効果に加え
て、窓ガラス部分での熱伝導及び該窓ガラスからの冷輻
射（暖房時）あるいは温輻射（冷房時）が防止されると
ころから、最も大きな熱侵入箇所である窓ガラスをもつ
室であっても輻射パネルの熱負荷を可及的に低減させる
ことができ、より効率的な空調運転が可能になるという
効果が得られるものである。

■請求項４記載の発明では、上記（ｉｉｉ）の効果に加
えて、輻射パネルよりも窓ガラスが大きい場合であって
も室内への熱侵入を可及的に防止して効率的な空調運転
を実現することができ、また該窓ガラスの眺望を確保し
て室内居住者に解放感を与えることができる等の効果が
得られる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

第１実施例 第１図及び第２図には、本願の請求項１記載の発明の実
施例にかかる輻射式空調装置Ｚ、が示されている。この
輻射式空調装置Ｚｌは、平面状に所定間隔で配置された
複数の電子冷凍素子２，２゜０．をその両側から前側伝
熱プレート３と後側伝熱プレート４で挟持して一枚のプ
レート状に形成された輻射パネルｌ゛を有している。そ
して、この輻射パネル１の前側伝熱プレート３の前面に
は保水ウィック５が配置され、また該輻射パネルｌの下
端部には保水槽６か設けられている。

このように構成された輻射パネルＩは、室内ＩＯの一方
の壁部１２の天井面１１に近い位置に、その背面１ｂを
該壁部１２に対して所定間隔をもって対向させた状態て
略平行に配置される。そして、この輻射パネルｌの配置
状態においては、該輻射パネルｌの背面１ｂと上記壁部
１２との間に、該輻射パネルｌの上部から下部にかけて
延びる排気通路１３が形成される。

さらに、上記壁部１２の上記輻射パネルｌの上部１ｃと
下部１ｄに対応する位置には、それぞれ該壁部１２を貫
通して上側排気口１５と下側排気口１６が形成されてい
る。そして、この上側排気口１５と下側排気口Ｉ６には
、それぞれこれらを開閉すると同時に上記排気通路１３
をも開閉する上側ダンパー１７と下側ダンパー１８とが
設けられている。尚、この各ダンパー１７．１８は、空
調装置Ｚ＋の運転状態に応じて相互に連動して開閉され
るものであって、暖房運転時には第１図に示すように、
上側ダンパー１７は上側排気口１５を閉じて排気通路Ｉ
３の上部を開口させる位置に、また下側ダンパー１８は
下側排気口１６を開口させて排気通路１３の下部を閉じ
る位置にそれぞれ設定される。一方、冷房時には第２図
に示すように、上側ダンパー１７は上側排気口１５を開
口させて排気通路Ｉ３の上部を閉じる位置に、また下側
ダンパー１８は下側排気口１６を閉じて排気通路１３の
下部を開口する位置にそれぞれ設定される。

続いて、この空調装置Ｚ、の作動及びその作用を説明す
ると、先ず暖房時には、輻射ノくネルｌに対してその前
側伝熱プレート３が加熱面となるような方向で通電し、
該前側伝熱プレート３からの温輻射によって室内１０の
暖房を行う。そして、この場合、背面側での冷却によっ
て排気通路部に自然対流が生じ、壁部１２に沿って下降
する如く流れるが、この壁部１２に沿って下降する室内
空気は矢印で示すように、天井面ｌｌ側の開口部分から
輻射パネルｌの背面１ｂ側の排気通路１３内に導入され
、該排気通路１３を通ってその下部１こ開口した下側排
気口１６から室外に順次排出される。

このように、暖房時に輻射パネル１の背面１ｂ側、即ち
冷却面側に暖かい室内空気が流れることによって、該排
出空気の熱（即ち、排熱）が後側伝熱プレート４に取り
込まれ、それだけ輻射パネルｌの暖房負荷が軽減される
訳であるが、この実施例においては天井面１１側の高温
空気を排熱源として利用しているため、例えば、従来の
ように室外空気を排熱源として利用する場合に比してよ
り高い温度の排熱源を利用できることになる。この結果
、室内空気と室外空気との顕熱差分だけ輻射パネルｌの
暖房負荷がより軽減され、例えば、室内温度を一定に保
つ場合には輻射パネルｌへの通電量を低減させることが
でき、逆に輻射パネルｌへの通電量を一定に保つ場合に
は室内温度をより高温まで高めることができ、いずれに
しろ従来よりもより一層効率の良い暖房運転が可能とな
るものである。

一方、冷房時には、輻射パネル１に対してその前側伝熱
プレート３が冷却面となるような方向で通電し、該前側
伝熱プレート３からの冷輻射によって室内ｌＯの冷房を
行う。この場合には、第２図に示すように、上記暖房時
とは逆に排気通路１３の下部が開口しているため、自然
対流によって壁部１２に沿って上昇する室内空気は輻射
パネル１の背面１ｂ側をその下部１ｄから上部１ｃ側に
流れ、その間に後側伝熱プレート４を冷却する。従って
、この場合にも、排出される室内空気温度が室外温度よ
りも低いため、この両者の顕熱差分だけ輻射パネル１の
冷房負荷が軽減し、より効率的な冷房運転が実現される
ものである。

第２実施例 第３図及び第４図には本願の請求項２〜４記載の発明の
実施例にかかる輻射式空調装置Ｚ、が示されている。

この空調装置Ｚ、は、上記第１実施例の空調装置Ｚ、と
同様の構成をもつ輻射パネル１を使用し、且つこれを壁
部１２に設けられた窓ガラス２０の前面部分に配置した
場合の好適な使用例を示すものである。即ち、窓ガラス
２０部分は、熱伝導及び輻射によって室内へ多くの熱を
侵入させる部分であるため、室内の効率的な暖・冷房を
考える上においてはこの部分における伝導熱あるいは輻
射熱を可及的に遮断する方策を講じることが必要であり
、このため、この実施例においては、輻射パネルｌと後
述の断熱部材２２とをうまく組み合わせることによって
窓ガラス２ｏがらの侵入熱を可及的に防止してより効率
の良い暖・冷房が行えるようにしたものである。

具体的には、壁部１２に設けら−れた窓ガラス２０の高
さの約半分の高さ寸法をもつ輻射パネルｌを使用する。

そして、上記窓ガラス２ｏの高さ方向略中央部に窓ガラ
ス２ｏを開口させる。

そして、上記輻射パネルｌは、その背面１ｂを窓ガラス
２０側に向けた状態で所定間隔だけ離間させて平行配置
するとともに、これを第３図に示すように窓ガラス２ｏ
の排気口２１より上側の上半部２０ａに対応する上動位
置と、第４図に示すように排気口２１より下側の下半部
に対応する下動位置の上下三位置間で移動可能とする。

一方、上記窓ガラス２０と輻射パネルＩとの間の隙間部
分には、赤外線を吸収する透明の材質よりなり、且つ輻
射パネルｌとほぼ同じ高さ寸法をもつプレート状の断熱
部材２２を、第３図に示すように窓ガラス２ｏの下半部
２０ｂに対応する可動位置と第４図に示すように上半部
に対応する上動位置の上下三位置間で移動可能に配置す
る。

そして、この輻射パネルｌと断熱部材２２は、空調装置
Ｚ、の運転状態に対応して且つ相互に連動してその位置
設定が行なわれる。即ち、暖房時には輻射パネル１が上
動位置に、断熱部材２２が下動位置にそれぞれ設定され
、また冷房時には輻射パネルｌが下動載置に、断熱部材
２２が上動位置にそれぞれ設定される。この場合、暖房
時においては輻射パネル１の背面ｉｂと窓ガラス２０の
上半部２０ａと断熱部材２２の上面２２ａとによって、
該輻射パネル１の上方に開口してその背面１ｂを経て排
気口２１に至る下方向きの排気通路１３が形成される。

また、冷房時においては、輻射パネル１の背面１ｂと窓
ガラス２ｏの下半部２０ｂと断熱部材２２の下面２０ｂ
によって、該輻射パネルＩの下方側に開口してその背面
１ｂを経て排気口２１に至る上方向きの排気通路１３が
形成される。

このような構成とすることによって、暖房時には天井面
１１近傍の高温の室内空気が自然対流により排気通路１
３を通って排気口２１がら室外に排出され、より高温の
排熱源の利用によって効率的な暖房が実現され、また冷
房時には床面１４近傍の低温の室内空気が排気通路Ｉ３
を通って排気口２１から室外に排出され、より低温の排
熱源の利用によって効率的な冷房が実現されるものであ
る。

一方、窓ガラス２ｏのうち、輻射パネルｌに対応した部
分においては、その表面上を室内空気が流れることによ
ってその表面温度の低下（暖房時）あるいは上昇（冷房
時）が可及的に抑制され、該窓　　４ガラス２ｏからの
熱伝導による熱の侵入が防止される。また、窓ガラス２
ｏが輻射パネルｌにょって覆われるところから、該窓ガ
ラス２０からの冷輻射（暖房時）あるいは温輻射（冷房
時）が防止され、輻射による室内への熱の侵入が低減さ
れることとなる。

また、窓ガラス２０のうち、断熱部材２２に対応する部
分においては、該断熱部材２２によって該窓ガラス２０
からの輻射による室内への熱の侵入が防止される。

このような輻射パネルｌによる侵入熱の防止作用と断熱
部材２２による侵入熱の防止作用の相乗的効果により、
該輻射パネル１の暖房負荷あるいは冷房負荷がより一層
低減され、より効率的な暖・冷房が実現されるものであ
る・ また、断熱部材２２が透明であることから、窓ガラス２
０のうち、この断熱部材２２によって覆われた部分にお
いては、該断熱部材２２の存在にかかわらずその眺望性
が確保される。

【図面の簡単な説明】

〜 第１図は本願発明の第１実施例にかかる輻射式空調装置
の要部縦断面図、第２明はその状態変化図、第３図は本
願発明の第２実施例にかかる輻射式空調装置の要部縦断
面図、第４図はその状態変化図である。 ｌ・・・・・輻射パネル ２・・・・・電子冷凍素子 ３・・・・・前側伝熱プレート ４・・・・・後側伝熱プレート ＩＯ・・・・室内 １１・・・・天井面 １２・・・・壁部 １３・・・・排気通路 １４・・・・床面 １５．１６．２１・・排気口 １７．１８　・・・ダンパー ２０・・・・窓ガラス ２２・・・・断熱部材 （暖房時） 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．電子冷凍素子（２）を用いた輻射パネル（１）を室
   内壁部（１２）に沿った状態で近接して配置した輻射式
   空調装置であって、上記室内壁部（１２）と輻射パネル
   （１）の背面（１ｂ）との間に室内空気を自然対流によ
   って室外に排出するための排気通路（１３）を形成した
   ことを特徴とする電子冷凍素子を用いた輻射式空調装置
   。
2. ２．輻射パネルを室内壁部（１２）に沿って上下方向に
   可動とし、暖房運転時にはこれを室内壁部（１２）の上
   部位置に、また冷房運転時にはこれを室内壁部（１２）
   の下部位置にそれぞれ選択的に位置設定可能とするとと
   もに、暖房運転時には上記輻射パネル（１）の上部（ｌ
   ｃ）側を、また冷房運転時には該輻射パネル（１）の下
   部（１ａ）側をそれぞれ排気通路（１３）の入口とし得
   る如く構成したことを特徴とする請求項１記載の電子冷
   凍素子を用いた輻射式空調装置。
3. ３．輻射パネル（１）を室内壁部（１２）の窓ガラス（
   ２０）部分に対応して配置したことを特徴とする請求項
   １及び２記載の電子冷凍素子を用いた輻射式空調装置。
4. ４．室内壁部（１２）の窓ガラス（２０）部分の室内側
   位置に、透明で且つ赤外線を吸収する材質よりなる断熱
   部材（２２）を上記窓ガラス（２０）に沿って上下方向
   に移動可能に配置し、該断熱部材（２２）を、上記窓ガ
   ラス（２０）部分のうち、輻射パネル（１）に対応しな
   い部分に対応するように該輻射パネル（ｌ）の設置位置
   に応じて位置設定し得る如くしたことを特徴とする請求
   項３記載の電子冷凍素子を用いた輻射式空調装置。