JPH0561538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気調和システムにおける混合ロス
防止のため、特に中規模以上の事務所建物等の室
内外周部であるペリメータ域における室内循環の
制御を行なうのに最適なパツケージ空調機の改良
に関する。

（従来の技術） 近年、中規模以上の事務所建物では、建築のシ
ステム化により、空調調和設備もシステム化して
きており、第１１図に示す如く、建物内外周部で
あるペリメータ域Ｐと建物内中核部であるインテ
リア域Ｉに夫々異なる空気調和システムを採用す
る例が多い。例えば、ペリメータ域Ｐではフアン
コイルユニツト１を採用し、インテリア域Ｉでは
通常の天井吹出口２を採用するものである。

この場合、冬期においては、ペリメータ域Ｐで
は建物の外壁、窓ガラス３等からの伝熱損失に見
合う熱量の温風（例えば35℃）をフアンコイルユ
ニツト１から供給し、一方、ペリメータ域Ｐに連
続するインテリア域Ｉでは、室内証明、在室者、
事務器等により室内発生熱が存在して冬期におい
ても冷熱供給を必要とし、空気吹出口２から冷風
（例えば16〜18℃）を供給するので、１つの連続
する空気内に夫々別個に制御される２つの熱供給
システムが併存することになる。

ところで、ペリメータ域Ｐの快適度を高めるに
は、ペリメータ域Ｐの温度θp（℃）をインテリア
域Ｉの温度θI（℃）より高く設定する。

しかし、ペリメータ域Ｐおよびインテリア域Ｉ
とは隔絶されていない為、図に示す如く、両域
Ｐ，Ｉの気流または空気の混合が起こり、供給さ
れる冷温熱が相互に干渉し合い、夫々領域Ｐ，Ｉ
の熱負荷を増大させる結果、室内空気の混合熱損
失が生じ、必要以上の冷温風が供給され、無駄な
エネルギーが消費されていた。

ここで、ペリメータ域Ｐの設定温度をインテリ
ア域Ｉのそれに比べて高くするほど混合ロスが非
常に大きくなり、逆に低くするほどかなりのロス
を防ぐことになるので、ペリメータ域Ｐの設定温
度を低くするほどエネルギー的には好ましいので
あるが、冬期においては当然、外壁、窓ガラス３
等の表面温度が低くなるため、ペリメータ域Ｐで
はその冷輻射を強く受け、またコールドドラフト
は生起するために床面や床付近が冷やされやすく
なる。こうして、ペリメータ域Ｐでは冷感がより
助長されるため、インテリア域Ｉよりも設定温度
を高くして快適度を一定に保とうとするのが従来
の考え方であつた。

こうしたことから、ペリメータ域Ｐとインテリ
ア域Ｉの設定温度差は混合ロスに非常に大きな影
響を及ぼすのであるが、単にペリメータ域Ｐの設
定温度をインテリア域Ｉと同じか又は低くすると
いうことは上述の如く環境的に問題があり、また
逆に高くするのも上述の如く混合ロスを甚だしく
増大させるという問題がある。

ところで、フアンコイルユニツトの前面に輻射
パネルを設ける技術としては、電気パネルを設け
るもの（実公昭52−33091号公報）、パネル型熱交
換器を設けるもの（実公昭52−13151号公報参照）
が提案されているが、両者とも別体の電気パネル
や熱交換器を必要とするので取付けが煩わしく高
価になり、また、断線や水漏れの恐れも大きいと
いう問題がある。

そこで、特開昭60−30926号公報においては、
建物の室内のペリメータ域とインテリア域で供給
される冷・温熱の混合ロスを防止するとともに、
室内環境の快適さの維持を図ることを目的とし
て、暖房時に、上記ペリメータ域の設定温度を上
記インテリア域の設定温度とぼぼ同じかそれ以下
に制御する一方、上記ペリメータ域のフアンコイ
ルユニツトの前面に設けられた輻射パネルの表面
温度を、ペリメータ域の設定温度よりも高く制御
するように構成した空気調和システムにおける混
合ロス防止方法が提案されている。

当該方法によれば、混合ロスの問題は、ペリメ
ータ域の設定温度をインテリア域の設定温度とほ
ぼ同じかそれ以下に制御することにより改善を図
る一方、環境的問題は、フアンコイルユニツトの
輻射パネルの表面温度をペリメータ域の設定温度
よりも高く制御することにより、熱輻射を強くし
て、熱感を助長し快適度の改善を図ることができ
る。

一方、実開平１−88231号公報においては、上
記のような空気調和システムにおける混合ロス防
止方法において、フアンコイルユニツトに代えて
最適に用いることができるパツケージ空調機が提
案されている。

かかるパツケージ空調機は、ユニツト本体内
に、少なくとも冷凍機と熱交換機とフアンとが組
込まれ、上記冷凍機により冷却または加熱された
媒体を熱交換器に循環させるとともに、フアンに
より吸込口から吸込まれた空内空気を熱交換器を
通して吹出口から室内に吹出すようにしたパツケ
ージ空調機において、上記ユニツト本体の前面
は、熱放射の良好な素材で輻射パネルとして形成
され、該ユニツト本体内には前面との間に温風通
路を形成する隔壁材が設けられ、該隔壁材には熱
交換器で加熱された空気を温風温度に導入する温
風導入口が設けられ、該温風導入口には冷房時に
閉じ暖房時に開くダンパが設けられていることを
特徴とするものである。

そして、このパツケージ空調機が室内外周部で
あるペリメータ域と室内中核部であるインテリア
域とで夫々異なる空気調和システムに用いられる
場合には、暖房時に、上記ペリメータ域の設定温
度が上記インテリア域の設定温度とほぼ同じかそ
れ以下に制御されたとき、上記ペリメータ域に配
置されたパツケージ空調機の前面輻射パネルの表
面温度が、ペリメータ域の設定温度よりも高くな
るように制御されるようにする。

しかして、このパツケージ空調機であれば、従
来のようにフアンコイルユニツトを用いる場合に
は、ユニツト本体内のコイルに対して外部からの
配管設備が必要であつたが、パツケージ空調機を
用いる場合には、該コイルに対しては外部からの
配管設備が不要であり、施工が容易かつコスト安
に行なえるとともに、配管途中でのエネルギーロ
スが少ないのでランニングコストも安価となる一
方、パツケージ空調機であるから、フアンコイル
ユニツトと異なり、設備スペース毎に効率の良い
冷・暖房運転を行なうことができるという効果を
奏することができる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のようなパツケージ空調機にお
いて、より快適度の向上を図ることを基本的な目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） このため、第１の本発明は、ユニツト本体内
に、少なくとも冷凍機と熱交換器とフアンとが組
込まれ、上記冷凍機により冷却または加熱された
媒体を熱交換器に循環させるとともに、フアンに
より吸込口から吸込まれた室内空気を熱交換器を
通して吹出口から室内に吹出すようにしたパツケ
ージ空調機において、上記ユニツト本体は、横長
四角箱状に形成され、該ユニツト本体の前面全体
は、熱放射の良好な素材で輻射パネルとして形成
され、該ユニツト本体内には前面との間に温風通
路を形成する隔壁材が設けられ、該ユニツト本体
の上面後側には空気吸込口が形成され、該ユニツ
ト本体の上面前側の一方には冷風吹出口が形成さ
れ、他方には温風吹出口が形成され、上記ユニツ
ト本体内には、冷房時に熱交換器で冷却された空
気を冷風吹出口に導入し、暖房時に熱交換器で加
熱された空気を温風通路を介して温風吹出口に導
入する切換部材が設けられていることを特徴とす
るものである。

また、第２の本発明は、第１の本発明の空気吸
込口、冷風吹出口、温風吹出口の位置を変えたも
ので、該ユニツト本体の上面前側には冷風吹出口
が形成され、該ユニツト本体の前面下側の一方に
は空気吸込口が形成され、他方には温風吹出口が
形成され、上記ユニツト本体の両側面前側には温
風吹出口が形成されていることを特徴とするもの
である。

（発明の作用・効果） 第１の本発明によれば、横長四角箱状のユニツ
ト本体の前面全体が輻射パネルであるから、前面
（輻射パネル）から輻射熱がペリメータ域に輻射
される範囲が広くなり、快適度が向上する。

また、空気吸込口をユニツト本体の上面後側に
形成し、温風吹出口をユニツト本体の上面前側の
他方に形成したから、冬期の窓際のコールド（ダ
ウン）ドラフトと温風吹出し気流とが干渉しなく
なり、暖房効率が向上する。

第２の本発明によれば、第１の本発明と同様
に、輻射熱がペリメータ域に輻射される範囲が広
くなるという効果に加えて、温風吹出口をユニツ
ト本体の前面下側の一方と、ユニツト本体の両側
面前側とに形成したから、汎用化やコストダウン
化などのためにユニツト本体を間隔を隔てて配置
した場合でも、両側面前側の温風吹出口からの温
風吹出しにより、窓際からの冷輻射が遮断され、
快適度が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面について詳細
に説明する。

第１図〜第３図及び第７図に示すように、ペリ
メータ域Ｐの窓際３に沿つて配置される第１実施
例のパツケージ空調機１２０は、輻射パネル併用
型空冷ヒートポンプパツケージユニツトであり、
該空調機１２０は、横長四角箱状のユニツト本体
１２１を備え、該ユニツト本体１２１内は、左右
方向の第１隔壁材１２２と前後方向の第２隔壁材
１２３とで、前左室１２４と前右室１２５と後左
室１２６と後右室１２７とに区画されている。

上記前左室１２４と前右室１２５との間の第２
隔壁材１２３の下部にはもぐり堰状の開口１２８
が形成され、前左室１２４と前右室１２５とが連
通されている。この前左室１２４と前右室１２５
とで温風通路が形成される。

該温風通路に面したユニツト本体１２１の前面
全体は、熱放射の良好な金属材料等で形成されて
いて、温風通路を通る加熱空気で加熱されて輻射
パネル１３６として作用する。

なお、第１実施例では、逆Ｌ字型の化粧パネル
１４６（第１図参照）をユニツト本体１２１の前
面（輻射パネル１３６）としているが、ユニツト
本体１２１に前面板（輻射パネル１３６）を直接
取付ける構成であつてもよい。

上記前左室１２４の上部には冷風ダクト１２９
が取付けられる。

上記後左室１２６の下部には送風機（フアン）
１３０が配置されるとともに、上部には熱交換器
１３１が配置されている。

上記後右室１２７には、右側から左側に向かつ
て順に外気用送風機１３２と外気用熱交換器１３
３と圧縮機（ヒートポンプ）１３４とが配置され
ている。

そして、外気用送風機１３２により外気口１３
５から導入された外気は、熱交換器１３３を通つ
て外気口１３５から外部に排出される一方、外気
と熱交換されて冷却または加熱された媒体は、圧
縮機１３４により上記後左室１２６の熱交換器１
３１に循環されるようになる。

上記ユニツト本体１２１の上面後側には、室内
空気を上方から吸込む空気吸込口１３７が形成さ
れている。

該ユニツト本体１２１の上面前側の左側位置の
冷風ダクト１２９には冷風を上方に吹出す冷風吹
出口１３８が形成され、右側位置の前右室１２５
には温風を上方に吹出す温風吹出口１３９が形成
されている。

上記前左室１２４と後左室１２６との第１隔壁
材１２２には、後左室１２６から冷風ダクト１２
９に連通する冷風開口１４０と前左室１２４に連
通する温風開口１４１とが明けられ、該各開口１
４０，１４１を交互に開閉するダンパ１４２が設
けられ、該ダンパ１４２は、冷房時には開口１４
１を閉じて開口１４０を開き、暖房時には開口１
４１を開いて開口１４０を閉じるように制御され
る。

上記のようにパツケージ空調機１２０を構成す
れば、暖房時にはダンパ１４２で冷風開口１４０
を閉じ、温風開口１４１を開く。

そして、送風機１３０により、空気吸込口１３
７から後左室１２６に吸込まれた室内空気は、熱
交換器１３１を通つて加熱された後に温風開口１
４１から前左室１２４に入り、開口１２８を通つ
て前右室１２５に入り、温風吹出口１３９から室
内へ上方に吹出される（第７図の破線参照）。

加熱空気が前左室１２４と前右室１２５に入る
と、ユニツト本体１２１の前面（輻射パネル１３
６）が加熱される。

これにより、前面（輻射パネル）１３６から輻
射熱がペリメータ域Ｐに輻射されるようになる。

例えば、熱交換器１３１の媒体が60℃である
と、熱交換器１３１から出た温風が50℃前後に加
熱され、この温風により前面（輻射パネル１３
６）が40〜50℃に加熱されて、温風吹出口１３６
からは30℃の前後の温風が吹出される。

ペリメータ域Ｐに吹出されたこの温風は、外壁
４や窓ガラス３等による伝熱損失の影響で約21〜
22℃となつて対流し、一方、通常の空気吹出口２
からインテリア域Ｉに吹出された冷風（16〜18
℃）は、室内発生熱の影響で約22℃となつて対流
するので、第１０図のように、両域Ｐ，Ｉの気流
または空気が混合しても、両域空気温度が等しい
ため、混合による熱損失はなくなる。また、両域
空気温度に差があつても、それぞれの空気は両域
の設定温度に近く、混合しても各域の熱負荷を処
理する方向に作用し、混合による熱利得となる。

また、外壁４、窓ガラス３等からの冷輻射は、
パツケージ空調機１２０の前面（輻射パネル１３
６）からの熱輻射と相殺されるので、冷感が大幅
に緩和されて温感が生じるようになり、ペリメー
タ設定温度が従来のように高く設定しなくても快
適度が向上するのである。

第９図は、快適な温熱環境の事務所での作業を
考慮した場合の環境条件と、着衣表面温度との関
係を示すデータで、室温22℃、外気温0.4℃の場
合、暖房時の事務所の作業性を考慮した着衣の表
面温度がおよそ27〜28℃の範囲が快適感［インテ
リア域Ｉは着衣の表面温度が一定温度ｄ］とする
と、輻射パネル１３６が室温と同じ温度（22℃→
輻射パネルがない従来方法と同じ）のときの温度
変化ａは、窓際から４〜５ｍ以上離れないと快適
域にならないが、輻射パネル１３６の温度変化が
ｂ（40℃）のときは、窓際から１ｍであつても快
適域であり、温度変化がｃ（70℃）のときは逆に
窓際から１ｍまでは少し暑くなりすぎ、２ｍから
快適域となるのがわかる。

一方、冷房時には、ダンパ１４２で冷風開口１
４０を開き温風開口１４１を閉じる。

そして、送風機１３０により、空気吸込口１３
７から後左室１２６に吸込まれた室内空気は、熱
交換器１３１を通つて冷却された後に冷風開口１
４０から冷風ダクト１２９に入り、冷風ダクト１
２９の冷風吹出口１３８から室内へ上方に吹出さ
れる（第７図の一点鎖線参照）。

この場合、冷却空気は温風通路を通らないの
で、前面（輻射パネル１３６）が不要に冷却され
て結露等を生じることはない。また、輻射パネル
１３６と第１隔壁材１２２との間の温風通路は、
停留空気層となり、断熱層としての機能をもつこ
とにもなる。

また、パツケージ空調機１２０は、次のように
制御することもできる。

暖房負荷の変動が少ない場合、パツケージ空調
機１２０からの送風温度と設定室温との差が少な
いので、送風量または媒体の制御によつて送風温
度を制御することができる。この結果、輻射パネ
ル１３６の表面温度も送風温度の制御に追従して
変動する。

ところで、居室の温熱環境に占める輻射、対流
成分の各構成比率は、その負荷の変動にかかわら
ずほぼ一定であると考えられ（対流50％、輻射50
％）、従来通りの室内空気温度の制御により、容
易に輻射成分となるパネルの表面温度もコントロ
ールできる。

つまり、従来の前面パネルに電気ヒータを貼り
つけたフアンコイルユニツトでは、輻射系と対流
系は並列で各々はそれ自体では相互関係をもつて
いないので、室内検知サーモにより対流成分をコ
ントロールし、この対流成分の吹出し温度を別の
サーモにより検知し、さらにコントロール用変換
器を介して輻射成分をコントロールする必要があ
り、コストアツプとなる。

これに対して本案のパツケージ空調機１２０で
は、輻射系と対流系は直列で各々はそれ自体で相
互関係をもつているので、室温検知サーモにより
対流成分をコントロールすると、自動的に輻射成
分もコントロールされるようになるので、別のセ
ンサーやコントロール用変換器等が不要である。

しかして、上記構成のパツケージ空調機１２０
であれば、横長四角箱状のユニツト本体１２１の
前面全体が輻射パネル１３６であるから（第１図
のハツチング参照）、前面（輻射パネル１３６）
から輻射熱がペリメータ域Ｐに輻射される範囲が
広くなり、快適度が向上する。

また、空気吸込口１３７をユニツト本体１２１
の上面後側に形成し、温風吹出口１３９をユニツ
ト本体１２１の上面前側の他方に形成したから、
冬期の窓際３のコールド（ダウン）ドラフトと温
風吹出し気流とが干渉しなくなり、暖房効率が向
上する。

上記第１実施例において、輻射パネル１３６の
表面温度を一定（例えば40℃前後）に保つ方法と
しては、室内吸込空気温度及び輻射パネル温度を
検知し、インバータによる能力変化、風量変化を
組合わせて、パネル表面温度を40℃前後に保ちな
がら室温も一定に維持する方法が考えられる。

具体的には、第１２図に示すように、インバー
タにより周波数変換しユニツトの能力を制御して
吸込空気温度を設定温度に保つ方法や、第１３図
に示すように、送風機１３０の回転数制御により
風量を制御してパネル温度を40℃前後に保つ方法
などがある。なお、後者の方法では、パネル表面
温度の制御に加えて、吹出風温を利用することも
可能である。

第４図〜第６図及び第８図に示す第２実施例の
パツケージ空調機１４５は、基本的には第１実施
例のパツケージ空調機１２０と同一構成である
が、空気吸込口１３７、冷風吹出口１３８、温風
吹出口１３９の位置などが異なる。

即ち、ユニツト本体１２１の上面前側には、冷
風を上方に吹出す冷風吹出口１３８が形成され、
ユニツト本体１２１の前面下側の左側位置の前左
室１２４には室内空気を下方から吸込む空気吸込
口１３７が形成され、右側位置の前右室１２５に
は温風を下方へ吹出す第１温風吹出口１３９Ａが
形成されている。

また、ユニツト本体１２１の両側面前側には温
風を両側方へ吹出す第２温風吹出口１３９Ｂ，１
３９Ｂが形成されている。

なお、前左室１２４と前右室１３５とを区画す
る第２隔壁材１２３は設けられていない。

また、空気吸込口１３７には、該吸込口１３７
を開閉可能なダンパ１４３が設けられている。

上記のようにパツケージ空調機１４５を構成す
れば、暖房時には、ダンパ１４２で冷風開口１４
０を閉じ温風開口１４１を開く。

そして、送風機１３０により、空気吸込口１３
７から後左室１２６に吸込まれた室内空気は、熱
交換器１３１を通つて加熱された後に、温風開口
１４１から前左室１２４と前右室１２５に入り、
第１温風吹出口１３９Ａから室内へ下方に吹出さ
れると同時に、第２温風吹出口１３９Ｂ，１３９
Ｂから室内へ両側方に吹出される（第７図の破線
参照）。

加熱空気が前左室１２４と前右室１２５に入る
と、ユニツト本体１２１の前面（輻射パネル１３
６）が加熱される。

一方、冷房時には、ダンパ１４２で冷風開口１
４０を開き温風開口１４１を閉じる。

そして、送風機１３０により、空気吸込口１３
７から後左室１２６に吸込まれた室内空気は、熱
交換器１３１を通つて冷却された後に冷風開口１
４０から冷風ダクト１２９，１２９に入り、冷風
ダクト１２９の冷風吹出口１３８から室内へ上方
に吹出される（第７図の一点鎖線参照）。

しかして、上記構成のパツケージ空調機１４５
であれば、第１実施例と同様に、輻射熱がペリメ
ータ域に輻射される範囲が広くなるという効果に
加えて、温風吹出口１３９Ａ，１３９Ｂ，１３９
Ｂをユニツト本体１２１の前面下側の右側と、ユ
ニツト本体１２１の両側面前側とに形成したか
ら、汎用化やコストダウン化などのためにユニツ
ト本体１２１を間隔を隔てて配置した場合でも、
両側面前側の第２温風吹出口１３９Ｂ，１３９Ｂ
からの温風吹出しにより、窓際からの冷輻射が遮
断され、快適度が向上する。

上記第２実施例において、輻射パネル１３６の
表面温度を一定（例えば40℃前後）に保つ方法と
しては、第１４図に示すように、パネル表面温度
を検知し、ダンパ１４３の開度を制御して、吹出
空気の一部を吸込口へリターンさせることによ
り、吹出温度を40℃前後に保つ方法がある。

上記各実施例では、空冷式（空気熱源式）のヒ
ートポンプを例にとつたが、水冷式（水熱源式）
やその他の型式のパツケージユニツトであつても
よいことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例のパツケージ空調機の斜視
図、第２図はパツケージ空調機の正面断面図、第
３図は第２図の側面断面図、第４図は第２実施例
のパツケージ空調機の斜視図、第５図はパツケー
ジ空調機の正面図、第６図は第５図の側面図、第
７図は第１実施例のパツケージ空調機の温風、冷
風の流れを示す図、第８図は第２実施例のパツケ
ージ空調機の温風、冷風の流れを示す図、第９図
は環境条件と着衣の表面温度との関係を示すグラ
フ、第１０図は本発明に係る空気調和システムを
示す側面図、第１１図は従来の空気調和システム
を示す側面図、第１２図、第１３図及び第１４図
はそれぞれパツケージ空調機の制御方法を示すグ
ラフである。 １２０，１４５……パツケージ空調機、１２１
……ユニツト本体、１２２，１２３……隔壁材、
１２４……前左室、１２５……前右室、１２６…
…後左室、１２７……後右室、１３０……送風
機、１３１……熱交換器、１３４……圧縮機、１
３６……輻射パネル、１３７……空気吸込口、１
３８……冷風吹出口、１３９，１３９Ａ，１３９
Ｂ……温風吹出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ユニツト本体内に、少なくとも冷凍機と熱交
   換器とフアンとが組込まれ、上記冷凍機により冷
   却または加熱された媒体を熱交換器に循環させる
   とともに、フアンにより吸込口から吸込まれた室
   内空気を熱交換器を通して吹出口から室内に吹出
   すようにしたパツケージ空調機において、 上記ユニツト本体は、横長四角箱状に形成さ
   れ、該ユニツト本体の前面全体は、熱放射の良好
   な素材で輻射パネルとして形成され、該ユニツト
   本体内には前面との間に温風通路を形成する隔壁
   材が設けられ、該ユニツト本体の上面後側には空
   気吸込口が形成され、該ユニツト本体の上面前側
   の一方には冷風吹出口が形成され、他方には温風
   吹出口が形成され、上記ユニツト本体内には、冷
   房時に熱交換器で冷却された空気を冷風吹出口に
   導入し、暖房時に熱交換器で加熱された空気を温
   風通路を介して温風吹出口に導入する切換部材が
   設けられていることを特徴とするパツケージ空調
   機。 ２ ユニツト本体内に、少なくとも冷凍機と熱交
   換器とフアンが組込まれ、上記冷凍機により冷却
   または加熱された媒体を熱交換器に循環させると
   ともに、フアンにより吸込口から吸込まれた室内
   空気を熱交換器を通して吹出口から室内に吹出す
   ようにしたパツケージ空調機において、 上記ユニツト本体は、横長四角箱状に形成さ
   れ、該ユニツト本体の前面全体は、熱放射の良好
   な素材で輻射パネルとして形成され、該ユニツト
   本体内には前面との間に温風通路を形成する隔壁
   材が設けられ、該ユニツト本体の上面前側には冷
   風吹出口が形成され、該ユニツト本体の前面下側
   の一方には空気吸込口が形成され、他方には温風
   吹出口が形成され、上記ユニツト本体の両側面前
   面には温風吹出口が形成され、上記ユニツト本体
   内には、冷房時に熱交換器で冷却された空気を冷
   風吹出口に導入し、暖房時に熱交換器で加熱され
   た空気を温風通路を介して温風吹出口に導入する
   切換部材が設けられていることを特徴とするパツ
   ケージ空調機。