JP2009030935A - 室内冷暖房パネル及び室内冷暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】ふく射熱を利用した冷暖房装置における、ふく射パネル全体の温度のばらつきを抑え、冷暖房効率を向上させる。
【解決手段】空調機から供給される冷温風Ａが、放出管２４の中間部に設けられた整流部２４ａにおいて、ふく射放熱板２２に沿った流れへと整流され、先端の放出口２４ｂから均一に放出される。そして、冷温風Ａはふく射放熱板２２の表面に沿って流れる際に、冷温風Ａとふく射放熱板２２との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板２２の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させる。又、ふく射放熱板２２は室天井面１８との連続面を構成することから、ふく射放熱板２２の表面に沿って流れる冷温風Ａは、コアンダ効果によって、更に室天井面１８に沿って流れる。そして、室天井面１８との間でも熱交換が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内冷暖房パネル及び室内冷暖房システムに関するものである。

室内の冷暖房装置のうち、いわゆるエアコンと称されるタイプのものは冷温風を室内に噴出し、空気の対流を生み出すことで、所望の室温へと調整するものが一般的である。しかしながら、冷温風を直接的に浴びることで不快感を受ける人が少なからずいることから、近年、ふく射（放射）熱を利用した冷暖房装置に注目が集まっている。その一例として、室内空間領域と天井内空間領域を分離し、空調機により天井内空間領域内のみの空気を循環し、空調機からの冷・温媒体で天井に設置されたふく射パネルを冷却又は加温する室内空調システムが開発されている。この例では、空調機の吐出口から冷・温媒体をふく射パネルの上面に対して放出することにより、天井ふく射パネルの上下表面温度が最適になるように温度のコントロールを行っている（例えば、特許文献１参照。）。なお、ふく射熱を利用した冷暖房装置の冷暖房効率は、対流式の冷暖房装置の冷暖房効率よりもはるかに優れていることが知られている。

特開２００６−１３２８２２号公報（〔請求項１〕、〔００１３〕、〔００１４〕）

しかしながら、従来の室内空調システムにおいて、ふく射パネルは、空調機の吐出口から冷・温媒体が直接的に当る部分のみ集中的に所望の温度に調整されるが、ふく射パネル全体の温度のばらつきが大きく、室内の冷暖房効率を高めることが困難であった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ふく射熱を利用した冷暖房装置における、ふく射パネル全体の温度のばらつきを抑え、冷暖房効率を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明の室内冷暖房パネルは、空調機から供給される冷温風を用いて、ふく射熱を利用した室内冷暖房を行う室内冷暖房パネルである。この室内冷暖房パネルは、室天井面に設置され、冷温風の熱を室内へと放射するふく射放熱板を備えており、冷温風によって、ふく射放熱板の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。
又、上記課題を解決するために、本発明の室内冷暖房システムは、室内冷暖房パネルに冷温風を供給する構成に、種々の態様を採ることができ、ふく射熱を利用した高効率の冷暖房システムを提供するものである。
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）室天井面に設置され、空調機から供給される冷温風を室内へと放出する室内冷暖房パネルであって、前記室天井面に形成されたパネル設置孔を塞ぎ、かつ、前記室天井面との連続面を構成するふく射放熱板と、該ふく射放熱板を室天井の内部空間から室側へと貫通し、先端の放出口から冷温風を放出する放出管とを備え、該放出管は、その中間部に前記空調機より供給される冷温風の流れを前記ふく射放熱板に沿った流れへと整流する、整流部を具備する室内冷暖房パネル（請求項１）。

本項に記載の室内冷暖房パネルは、空調機から供給される冷温風が、放出管の中間部に設けられた整流部において、ふく射放熱板に沿った流れへと整流され、先端の放出口から均一に放出される。そして、冷温風はふく射放熱板の表面に沿って流れる際に、冷温風とふく射放熱板との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板の全体を可能な限り均等な温度に調整するものである。
又、ふく射放熱板は室天井面との連続面を構成することから、ふく射放熱板の表面に沿って流れる冷温風は、コアンダ効果（流れの中に物体を置いたときにその物体に沿って流れの向きが変化する流体の性質）によって、更に室天井面に沿って流れる。そして、室天井面との間でも熱交換が行われるものである。すなわち、室天井面も補助的にふく射放熱板として機能することとなる。なお、放出口から放出され、更に室天井面との間で熱交換を行った冷温風は、室内を対流することで、直接的に室温調整に寄与することとなるが、上述のコアンダ効果により、放出口からの冷温風によるドラフト（放出口からの冷温風を直接体に感じ、「寒すぎる」「暑すぎる」等の不快感を生じる現象。）を感じることがない。

なお、ふく射放熱板は、前述のコアンダ効果を効率的に発揮する上で、平板又はなだらかな曲面を有する板として構成されることが望ましい。
又、ふく射放熱板は、熱伝導率が高く、ふく射率の大きい材料、例えば、鋼板等で構成されていることが望ましいが、その他の部分に関しては、余分な熱の放散を防ぐために、断熱性に優れていることが望ましい。よって、適宜、金属材料や樹脂材料が用いられ、必要に応じ断熱材が併用される場合もある。又、ふく射放熱板の、室天井の内部空間側の表面についても、同様の理由から断熱材若しくは保温材が設置される場合もある。

（２）前記放出管は、前記ふく射放熱板の全幅にわたる矩形断面を有し、かつ、前記整流部は、少なくとも矩形の断面形状が維持された状態で湾曲するエルボー管として構成されている室内冷暖房パネル（請求項２）。
本項に記載の室内冷暖房パネルは、放出管の先端の放出口から、ふく射放熱板の全幅にわたり、整流部によってふく射放熱板に沿った流れへと整流された冷温風が均一に放出される。そして、放出された冷温風がふく射放熱板の表面に沿って流れる際に、冷温風とふく射放熱板との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。

（３）前記放出管の、少なくとも導入口及び放出口がふく射放熱板の全幅にわたる矩形断面を有し、かつ、前記整流部は、前記導入口から流入する冷温風が衝突した後前記放出口へ向けて滑らかに案内されるように、前記導入口と正対する湾曲面として構成されている室内冷暖房パネル。
本項に記載の室内冷暖房パネルは、放出管の先端の放出口から、ふく射放熱板の全幅にわたり、整流部によってふく射放熱板に沿った流れへと整流された冷温風が均一に放出される。そして、放出された冷温風がふく射放熱板の表面に沿って流れる際に、冷温風とふく射放熱板との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。

（４）前記放出管は、前記ふく射放熱板の中央に設置され、かつ、前記整流部は、前記空調機より供給される冷温風の流れを二方向へと分岐する仕切り板を備え、前記先端の放出口が、前記ふく射放熱板の両端部の夫々に向けて開口するように設けられている室内冷暖房パネル（請求項４）。
本項に記載の室内冷暖房パネルは、ふく射放熱板の中央から両端部の各々に向けて、ふく射放熱板に沿った流れへと整流された冷温風が均一に放出される。そして、放出された冷温風がふく射放熱板の表面に沿って流れる際に、冷温風とふく射放熱板との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、各室内冷暖房パネルの放出管の導入口と前記空調機とが、送風管によって連通されている室内冷暖房システム（請求項５）。
本項に記載の室内冷暖房システムは、一つないし複数の室内冷暖房パネルが、共通の空調機から送風管を介して冷温風の供給を受けるものである。すなわち、空調機から送風管を介して一つないし複数の冷暖房パネルへと冷温風が供給されるという、従来の、空気の対流を利用した室内冷暖房システムの基本構成を踏襲するものである。よって、従来の室内冷暖房システムの冷暖房パネルが、前記（１）から（４）のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルに置換されることによって、ふく射熱を利用した室内冷暖房システムが構築される。

（６）上記（１）から（４）のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、室天井の内部空間に空調機が設置され、該空調機の送風ダクトが前記内部空間に開口すると共に、各室内冷暖房パネルの前記放出管の導入口に、送風機が設けられている室内冷暖房システム（請求項６）。
本項に記載の室内冷暖房システムは、一つないし複数の室内冷暖房パネルが、共通の空調機から、室天井の内部空間を介して冷温風の供給を受けるものである。ここで、室天井の内部空間に空調機が設置され、空調機の送風ダクトが室天井の内部空間に開口することから、当該内部空間が、空調機の送風ダクトから放出された冷温風の蓄熱チャンバとして機能する。そして、室天井に一つないし複数設置された、室内冷暖房パネルの、導入口に設けられた送風機によって、天井の内部空間の空気が、導入口から放出管へと流入するものである。

（７）前記（１）から（４）のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、各室内冷暖房パネル毎に、空調機が取り付けられている室内冷暖房システム（請求項７）。
本項に記載の室内冷暖房システムは、一つないし複数の室内冷暖房パネルが、各室内冷暖房パネル毎に取り付けられている空調機によって、冷温風の供給を受けるものであり、送風管や蓄熱チャンバとしての室天井の内部空間が不要であることから、省スペースへの冷暖房システムの設置や、スポットエリア毎の単独空調に適したものである。

本発明はこのように構成したので、ふく射熱を利用した冷暖房装置における、ふく射パネル全体の温度のばらつきを抑え、冷暖房効率を向上させることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る室内冷暖房システム１０が模式的に示されている。この室内冷暖房システム１０は、室天井面に埋め込まれるようにして設置される複数の室内冷暖房パネル１２と、室天井の内部空間Ｓに設置された空調機１４と、各室内冷暖房パネル１２及び空調機１４を連通する送風管１６とで構成されている。空調機１４は、図示しない室外機との間で熱交換媒体ｍの循環を行うものである。
室内冷暖房パネル１２は、図２に示されるように、室天井面１８に形成されたパネル設置孔２０を塞ぎ、かつ、室天井面１８との連続面を構成するふく射放熱板２２と、ふく射放熱板２２を室天井の内部空間Ｓから室側へと貫通し、その中間部に空調機１４より供給される冷温風の流れをふく射放熱板２２に沿った流れへと整流する整流部２４ａを具備し、先端の放出口２４ｂから冷温風を放出する放出管２４とを備えるものである。なお、ふく射放熱板２２は、後述する理由から、平板又はなだらかな曲面を有する板により構成されることが望ましい。

ここで、放出管２４は、ふく射放熱板２２の全幅にわたる矩形断面を有し、かつ、整流部２４ａは、少なくとも矩形の断面形状が維持された状態（断面積は適宜変化してもよい。）で湾曲するエルボー管である。又、放出管２４は、ふく射放熱板２２の中央に設置され、かつ、整流部２４ａは、空調機１４より供給される冷温風の流れを二方向へと分岐する仕切り板２６を備えている。そして、先端の放出口２４ｂが、ふく射放熱板２２の両端部の夫々に向けて開口するように設けられている。
又、放出管の導入口２４ｃには接続チャンバ２８が接続され、接続チャンバ２８の導入口２８ａ（図１）に、送風管１６が接続されている。このように、接続チャンバ２８を介して送風管１６が放出管２４に接続されることで、冷温風Ａの流路面積が段階的に増加し、冷温風Ａが急激に圧力開放されることに起因する、放出管２４内での温冷風の脈動の発生を防止することができる。すなわち、接続チャンバ２８は、放出間２４内での冷温風の脈動の発生を防止するための副室として機能するものである。
なお、ふく射放熱板２２の、室天井の内部空間Ｓ側の表面には、余分な熱の放散を防ぐために、保温材３０が設置されている。

上記構成をなす、本発明の第１の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち室内冷暖房パネル１２は、空調機１４から供給される冷温風Ａが、放出管２４の中間部に設けられた整流部２４ａにおいて、ふく射放熱板２２に沿った流れへと整流され、先端の放出口２４ｂから均一に放出される。そして、冷温風Ａはふく射放熱板２２の表面に沿って流れる際に、冷温風Ａとふく射放熱板２２との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板２２の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。なお、図１には、模式的に室内冷暖房パネル１２の副射放熱板２２からのふく射熱熱Ｒが示されている。

又、ふく射放熱板２２は室天井面１８との連続面を構成することから、ふく射放熱板２２の表面に沿って流れる冷温風Ａは、コアンダ効果によって、更に室天井面１８に沿って流れる。そして、室天井面１８との間でも熱交換が行われるものである。すなわち、室天井面１８も補助的にふく射放熱板として機能することとなる。なお、放出口２４ｂから放出され、更に室天井面１８との間で熱交換を行った冷温風Ａは、室内を対流することで、直接的に室温調整に寄与することとなるが、上述のコアンダ効果により、放出口２４ｂからの冷温風によるドラフトを感じることがない。又、前述のコアンダ効果を効率的に発揮する上で、ふく射放熱板２２は、平板又はなだらかな曲面を有する板として構成されることが望ましい。

なお、図３に示されるように、放出管２４の中間部に設けられた整流部２４ｄを、導入口２４ｃから流入する冷温風Ａが衝突した後、放出口２４ｂへ向けて滑らかに案内されるように、導入口２４ｃと正対する湾曲面（気流偏向面）として構成しても、同様の作用効果を得ることが可能である。すなわち、図３の例では、導入口２４ｃから流入する冷温風Ａは、凹湾曲面に衝突することで流れが分散され、更に凹湾曲面に沿って流れることで、放出口２４ｂから放出されるまでの間に、冷温風Ａは、ふく射放熱板２２に沿った流れへと偏向される。そして、図２の例と同様に、先端の放出口２４ｂから均一に放出されることとなる。なお、図３の例に係る整流部２４ｄは、冷温風Ａの整流性の点では、図２の例に係る整流部２４ａに対し若干不利ではあるが、放出管２４の製造時における加工が容易であるという点で優れている。

又、放出管２４は、ふく射放熱板２２の中央に設置され、ふく射放熱板２２の中央から両端部の各々に向けて、ふく射放熱板２２に沿った流れへと整流された冷温風Ａが均一に放出される。そして、冷温風Ａはふく射放熱板２２の表面に沿って流れる際に、冷温風Ａとふく射放熱板２２との間で均一に熱交換が行われることにより、ふく射放熱板２２の全体を可能な限り均等な温度に調整して、快適性と冷暖房効率とを向上させるものである。
なお、施工現場の状況に応じ、放出管２４をふく射放熱板２２の中央から外れた位置に設置することとしても良く、放出管２４の整流部２４ａにおいて、冷温風の流れを二方向へと分岐せずに、ふく射放熱板２２の一端部に放出管２４を設けることとしても良い。

又、一つないし複数の室内冷暖房パネル１２が、共通の空調機１４から送風管１６を介して冷温風の供給を受けるものである。すなわち、空調機１４から送風管１６を介して一つないし複数の冷暖房パネルへと冷温風が供給されるという、従来の、空気の対流を利用した室内冷暖房システムの基本構成を踏襲するものである。よって、従来の室内冷暖房システムの冷暖房パネルが、本発明の実施の形態に係る室内冷暖房パネル１２へと置換されることによって、ふく射熱を利用した室内冷暖房システムが構築されることとなる。

続いて、図４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る室内冷暖房システム３２について説明する。ここで、本発明の第１の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分については同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態に係る室内冷暖房システム３２は、空調機１４の送風ダクト１４ａが室天井の内部空間に開口すると共に、各室内冷暖房パネル１２の放出管２４の導入口２４ｃ（図２）に、接続チャンバ２８を介して送風機３４が設けられているものである。

すなわち、本発明の第２の実施の形態は、共通の空調機１４から、室天井の内部空間Ｓを介して冷温風Ａの供給を受けるものであり、室天井の内部空間Ｓが、空調機１４の送風ダクト１４ａから放出された冷温風Ａの蓄熱チャンバとして機能する。そして、室天井に一つないし複数設置された、室内冷暖房パネル１２の、導入口２４ｃに対し、接続チャンバ２８を介して設けられた送風機３４によって、天井の内部空間Ｓの空気が、導入口２４ｃから放出管２４へと流入するものである。そして、放出管２４へと流入した冷温風Ａによって、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏するものである。

続いて、図５を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係る室内冷暖房システム３２について説明する。ここで、本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分、若しくは相当する部分については同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
本発明の第３の実施の形態に係る室内冷暖房システム３６は、各室内冷暖房パネル１２の放出管２４の導入口２４ｃ（図２）の各々に、接続チャンバ２８を介して、独立した空調機３８が取り付けられたものである。すなわち、一つないし複数の室内冷暖房パネル１２が、各室内冷暖房パネル１２の放出管２４の導入口２４ｃの各々に、取り付けられている、独立した空調機３８によって冷温風Ａの供給を受けるものである。そして、放出管２４へと流入した冷温風Ａによって、第１、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏するものである。この構成によれば、省スペースへの冷暖房システムの設置や、スポットエリア毎の単独空調に適した室内冷暖房システム３６を構築することが可能となる。

なお、上記第１〜第３の実施の形態に係る室内冷暖房パネル１２は、何れも、施工現場にふく射放熱板２２、放出管２４、接続チャンバ２８等を持ち込んで、その場で室天井面に組み込むこととしても良く、又は、これらの構成部品を予めアセンブリーとしておき、施工現場では、室内冷暖房パネル１２アセンブリーの装着作業のみ行うこととしても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る室内冷暖房システムの概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係る室内冷暖房システムに用いられる、室内冷暖房パネルの構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る室内冷暖房システムに用いられる、室内冷暖房パネルの構造の別例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る室内冷暖房システムの概略図である。 本発明の第３の実施の形態に係る室内冷暖房システムの概略図である。

符号の説明

１０、３２、３６：室内冷暖房システム、１２：室内冷暖房パネル、 １４、３８：空調機、１４ａ：送風ダクト、１６：送風管、１８：室天井面、２０：パネル設置孔、２２：ふく射放熱板、２４：放出管、 ２４ａ、２４ｄ：整流部、２４ｂ：放出口、２４ｃ：導入口、２６：仕切り板、３４：送風機、Ａ：冷温風、Ｒ：ふく射熱、Ｓ：室天井の内部空間

Claims (7)

1. 室天井面に設置され、空調機から供給される冷温風を室内へと放出する室内冷暖房パネルであって、
   前記室天井面に形成されたパネル設置孔を塞ぎ、かつ、前記室天井面との連続面を構成するふく射放熱板と、
   該ふく射放熱板を室天井の内部空間から室側へと貫通し、先端の放出口から冷温風を放出する放出管とを備え、
   該放出管は、その中間部に前記空調機より供給される冷温風の流れを前記ふく射放熱板に沿った流れへと整流する、整流部を具備することを特徴とする室内冷暖房パネル。
2. 前記放出管は、前記ふく射放熱板の全幅にわたる矩形断面を有し、かつ、前記整流部は、少なくとも矩形の断面形状が維持された状態で湾曲するエルボー管として構成されていることを特徴とする請求項１記載の室内冷暖房パネル。
3. 前記放出管の、少なくとも導入口及び放出口がふく射放熱板の全幅にわたる矩形断面を有し、かつ、前記整流部は、前記導入口から流入する冷温風が衝突した後前記放出口へ向けて滑らかに案内されるように、前記導入口と正対する湾曲面として構成されていることを特徴とする請求項１記載の室内冷暖房パネル。
4. 前記放出管は、前記ふく射放熱板の中央に設置され、かつ、前記整流部は、前記空調機より供給される冷温風の流れを二方向へと分岐する仕切り板を備え、前記先端の放出口が、前記ふく射放熱板の両端部の夫々に向けて開口するように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の室内冷暖房パネル。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、各室内冷暖房パネルの放出管の導入口と前記空調機とが、送風管によって連通されていることを特徴とする室内冷暖房システム。
6. 請求項１から４のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、室天井の内部空間に空調機が設置され、該空調機の送風ダクトが前記内部空間に開口すると共に、各室内冷暖房パネルの前記放出管の導入口に、送風機が設けられていることを特徴とする室内冷暖房システム。
7. 請求項１から４のいずれか１項記載の室内冷暖房パネルが、室天井に一つないし複数設置され、各室内冷暖房パネル毎に、空調機が取り付けられていることを特徴とする室内冷暖房システム。

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