JP6951518B1 - 空気調和システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 健康的で快適な室内環境を維持できる空気調和システムを得る。【解決手段】 室内の天井部から還気を吸込む吸込ユニット（１）と、吸込ユニット（１）の還気を屋外に排気しながら外気を供給する外調機（４）と、吸込ユニット（１）の還気と外調機（４）の外気との混合空気を空調用空気として供給する空調機（３）と、吸込ユニット（１）を囲むように室内に設けられて室内に空調用空気を放出しながら空調用空気の熱を放射する複数の放射ユニット（２）と、を備える。吸込ユニット（１）で誘引気流を発生させて室内を換気しながら放射ユニット（２）の熱放射で空調するように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は空気調和システムに関するものである。
従来の室内空調は、空調機から冷風または温風を吹出して循環させ、室内温度を調整するのものであった。
特開２０１６−７０６２０号公報
このような対流空調では、飛沫やエアロゾルが飛散しやすくて感染症罹患のリスクが高く、温度ムラが生じやすくて快適性が損なわれる問題があった。
本発明は上記課題を解決するため、室内の天井部から還気を吸込む吸込ユニットと、前記吸込ユニットの前記還気を屋外に排気しながら外気を供給する外調機と、前記吸込ユニットの前記還気と前記外調機の前記外気との混合空気を空調用空気として供給する空調機と、前記吸込ユニットを囲むように前記室内に設けられて前記室内に前記空調用空気を放出しながら前記空調用空気の熱を放射する複数の放射ユニットと、を備え、前記吸込ユニットで誘引気流を発生させて前記室内を換気しながら前記放射ユニットの熱放射で空調するように構成したことを最も主要な特徴とする。
請求項１の発明によれば、強制対流でなく熱放射しながら誘引気流で換気を行うので、飛沫やエアロゾルの拡散を防ぎつつ室内有害物質濃度を希釈して感染症の罹患リスクを抑制できる。しかも温度ムラのない放射空調なので快適性と健康性の両立を図れる。
請求項２の発明によれば、室内の壁から空調用空気を放出して室内中央の天井部から排気するので、狭い室内向きで、空気滞留域を減らして室内の隅々までムラなく換気できる。
請求項３の発明によれば、複数の吸込ユニットと、室内の天井部と壁の一方又は両方に放射ユニットを設けているので、広い室内でも換気ムラを抑えながら快適空調ができる。
請求項４の発明によれば、高エクセルギーの還気を利用して外気を熱交換して冷却・加熱できるので省エネとなる。
請求項５の発明によれば、クリーンユニットで空気浄化を確実に行えるので、高い清浄度が要求される病室などに最適である。
請求項６の発明によれば、蒸気加湿器で最適相対湿度５０％前後にコントロールして人の免疫力を高めつつウィルスなどの室内有害物質の発生率や生存率を下げ、さらにイオン発生器で室内有害物質の捕集効果を高めて排気することで、低温で低湿な季節でも快適で健康的な室内環境を維持できる。
本発明の空調システムの第１の実施例の簡略平面図である。 図１の簡略正面図である。 外調機の簡略説明図である。 図２の放射ユニットのＡ‐Ａ断面図である。 第２の実施例の簡略平面図である。 図５の簡略正面図である。 第３の実施例の簡略平面図である。
図１から図４は、本発明の空気調和システムの第１の実施例を示している。この空気調和システムは、吸込ユニット１、放射ユニット２、空調機３、外調機４、クリーンユニット５、風量調整ダンパ６及び制御装置７を備え、吸込ユニット１の吸込風速を増加させることで誘引気流を発生させて室内を換気しつつ、吸込ユニット１の放射ユニット２の熱放射で空調するように構成する。
吸込ユニット１、放射ユニット２、空調機３、外調機４、クリーンユニット５及び流量調整ダンパ６は、外気（ＯＡ）、還気（ＲＡ）、排気（ＥＡ）、給気（ＳＡ）が流れるように、太線で示すダクト８にて相互に接続し、病院やオフィスなどの室内外に設置する。室内の天井と壁のコーナー部Ｃは突出させて、コーナー部Ｃ以外の天井を高くする。これにより、室内有害物質が天井部に集まりやすくなり効率的に排気できるようになる。コーナー部Ｃの空洞にはダクト８などを収納してスペースを有効活用する。各図の太い点線矢印は空気の流れる方向を示す。
吸込ユニット１は、室内の天井部から還気（室内空気）を吸込むと共に、吸込風速を増減する風速調整ダンパ９を、備えている。放射ユニット２は、吸込ユニット１を囲むように室内に設けられて室内に空調用空気（給気）を放出しながら空調用空気の熱を放射する。吸込ユニット１は室内中央の天井部に設け、吸込ユニット１を中心に放射状となるように室内の壁の入隅部に放射ユニット２を設ける。図例では、放射ユニット２は入隅部に縦長となるように設置しているが、入隅部以外の壁に設けても良い。
クリーンユニット５は、図示省略の紫外線照射光源と特殊フィルタなどを備え、室内空気中の有害物質に対して紫外線照射とフィルタリングの一方又は両方を行い、ウィルスの不活性化などによって空気を浄化する。風量調整ダンパ６は、空調機３への送風量と外調機４への送風量（排気量）を、例えば７：３となるように調整する。
空調機３は、機体内に熱交換コイル１０及び送風機１１を備えている。送風機１１は、吸込ユニット１及びクリーンユニット５を介して吸込んだ還気と、外調機４から送られてきた外気との混合空気を空調用空気として、熱交換コイル１０を通過させて放射ユニット２に供給する。熱交換コイル１０は、外気と還気の混合空気を熱交換して、室内空調に適した温度に調整する。
熱交換コイル１０は、冷水又は温水の熱交換媒体で空調用空気を熱交換する構造、フロンなどの冷媒の熱交換媒体で空調用空気を熱交換する構造、その他の構造のものが利用可能であるが、図例では冷水又は温水で空調用空気を熱交換する構造のものを例示している。冷水又は温水は、図示省略のチラーやボイラーなどの熱源機で温度調整される。
外調機４は、機体内にヒートポンプ１２、給気ファン１３、排気ファン１４、気化式加湿器１５及び蒸気加湿器１６を備えている。排気ファン１４は、吸込ユニット１を介して吸込んだ還気をダクト８を介して屋外に排気しながら、給気ファン１３は、屋外からダクト８を介して外気を吸込んで空調機３に供給する。外気はヒートポンプ１２を介して還気と熱交換されて空調機３に供給される。気化式加湿器１５及び蒸気加湿器１６は、外気を加湿する。
ヒートポンプ１２は、冷媒に対して圧縮・凝縮・膨張・蒸発の工程順を繰返し、この冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うものである。ヒートポンプ１２は、冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を担う外気用熱交換器１７及び熱源空気用熱交換器１８と、冷媒を圧縮して搬送する圧縮機１９と、冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構２０と、外気用熱交換器１７及び熱源空気用熱交換器１８の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構２１と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。
外気用熱交換器１７と熱源空気用熱交換器１８は、空調機３の熱交換コイル１０と同様の構成で、熱交換用媒体（冷媒）が流通する伝熱管群を、空気が通過するフィン群に接続した構造で、熱交換用媒体と通過空気が、伝熱管群及びフィン群を介して熱交換する（図示省略）。伝熱管群は楕円管にて構成するのが望ましいが円形管としてもよい。
放射ユニット２は、空気供給部２３、空気誘引部２４、空気混合部２５及びイオン発生器２２を、備える。空気供給部２３はダクト８を介して空調機３の吹出口に接続され、空調機３から供給空気が送られる。供給空気は空気供給部２３から空気混合部２５へ噴流し、噴流した供給空気の誘引作用で空気誘引部２４を介して室内空気を誘引する。供給空気と誘引空気は混ざり合って空気混合部２５から室内へ出つつ、供給空気と誘引空気の混合空気の熱を空気混合部２５の蓄熱プレート群２７から室内へ放射する。イオン発生器２２は、加湿された空調用空気にイオンを付加し、室内に浮遊する煙、臭気、菌類、ウィルス、アレルゲンなどの室内有害物質を吸着する。
制御装置７は、予め設定された室内環境となるように空調機３、外調機４及び風量調整ダンパ６の運転を少なくとも制御する。室内環境は、温度、湿度、二酸化炭素濃度、浮遊粉塵量、室内有害物質量などを指標とする。制御装置７はマイクロプロセッサ、各種センサー、その他の制御機器で構成する。
図５と図６は、第１の実施例の放射ユニット２を、吸込ユニット１を中心に放射状となるように室内隅部の天井部に複数設けた第２の実施例で、その他の構成は第１の実施例と同様である。図７は、複数の吸込ユニット１と、室内の天井部と壁（図例では入隅部）の一方又は両方に設けた複数の放射ユニット２と、を備えた第３の実施例である。空調機３は、ファンユニット２８とコイルユニット２９に分割してダクト８で接続したセパレート形を示している。ファンユニット２８は機体内に送風機１１を備え、コイルユニット２９は機体内に熱交換コイル１０を備えている。その他の構成は第１の実施例と同様である。
なお、本発明は上述の実施例に限定されない。吸込ユニット１、放射ユニット２、空調機３及び外調機４の設置場所及び数量の変更は自由である。空調機３は、図１の一体形や図７のセパレート形など各種構造のものが使用可能である。
１ 吸込ユニット
２ 放射ユニット
３ 空調機
４ 外調機
５ クリーンユニット
１６ 蒸気加湿器
２２ イオン発生器

Claims (6)

  1. 室内の天井部から還気を吸込む吸込ユニット（１）と、前記吸込ユニット（１）の前記還気を屋外に排気しながら外気を供給する外調機（４）と、前記吸込ユニット（１）の前記還気と前記外調機（４）の前記外気との混合空気を空調用空気として供給する空調機（３）と、前記吸込ユニット（１）を囲むように前記室内に設けられて前記室内に前記空調用空気を放出しながら前記空調用空気の熱を放射する複数の放射ユニット（２）と、を備え、前記吸込ユニット（１）で誘引気流を発生させて前記室内を換気しながら前記放射ユニット（２）の熱放射で空調するように構成したことを特徴とする空気調和システム。
  2. 前記室内中央の前記天井部に設けた前記吸込ユニット（１）と、前記吸込ユニット（１）を囲むように前記室内の壁に設けた複数の前記放射ユニット（２）と、を備えた請求項１に記載の空気調和システム。
  3. 複数の前記吸込ユニット（１）と、前記室内の天井部と壁の一方又は両方に設けた複数の放射ユニット（２）と、を備えた請求項１に記載の空気調和システム。
  4. 前記外気と前記還気をヒートポンプ（１２）を介して熱交換する外調機（４）を、備えた請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システム。
  5. 前記吸込ユニット（１）の前記還気に対して紫外線照射とフィルタリングの一方又は両方を行うクリーンユニット（５）を、備えた請求項１から４のいずれかに記載の空気調和システム。
  6. 蒸気加湿器（１６）と、前記蒸気加湿器（１６）で加湿された空気にイオンを付加するイオン発生器（２２）を設けた前記放射ユニット（２）と、を備えた請求項１から５のいずれかに記載の空気調和システム。
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