特許 6057789 空調システムおよび空調機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6057789

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】空調システムおよび空調機

(51)【国際特許分類】

   F25B 29/00 20060101AFI20161226BHJP

   F24F 1/02 20110101ALI20161226BHJP

   F25B 5/04 20060101ALI20161226BHJP

   F25B 6/04 20060101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   F25B29/00 381

   F24F1/02 451

   F24F1/02 356

   F25B5/04 Z

   F25B6/04 Z

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-51491(P2013-51491)

(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-178057(P2014-178057A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2016年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000229715

【氏名又は名称】日本ピーマック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100098545

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100106611

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 幸史

(74)【代理人】

【識別番号】100150968

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 悠有子

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 敏明

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−８７３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２４３６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３６８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ５／０４

Ｆ２５Ｂ ６／０４

Ｆ２５Ｂ ２９／００

Ｆ２４Ｆ １／０２

Ｂ６０Ｈ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、凝縮器、膨張弁、放射空調用蒸発器、および除湿冷却用蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記冷媒回路を収容する筐体と、
前記筐体と接続され前記放射空調用蒸発器において熱交換した熱媒体により放射空調する放射パネルと、
前記筐体外から空気を取り込み、一部の前記空気を前記除湿冷却用蒸発器に導き除湿冷却させ、除湿冷却された一部の前記空気と他の前記空気とをともに前記凝縮器に導き加熱させて前記筐体外に排出する送風機と、を備えたことを特徴とする空調システム。

【請求項2】

前記放射パネルは、水式放射パネルであり、
前記水式放射パネルは、前記放射空調用蒸発器と前記水式放射パネル内との間で水を循環させる２本の導水管により、前記筐体と接続された請求項１記載の空調システム。

【請求項3】

前記放射パネルは、空気式放射パネルであり、
前記空気式放射パネルは、前記筐体外より導かれ前記放射空調用蒸発器で熱交換された空気を前記空気式放射パネル内に導くダクトにより前記筐体と接続された請求項１記載の空調システム。

【請求項4】

前記放射パネルは、パーティションである請求項１〜３の何れか一項記載の空調システム。

【請求項5】

前記冷媒回路は、前記冷媒の流れを切り換える四方弁をさらに備え、
前記空調システムは、前記四方弁を切り換えることにより冷房運転および暖房運転する請求項１〜４の何れか一項記載の空調システム。

【請求項6】

前記冷媒回路は、開閉制御可能な２つの膨張弁をさらに備え、
前記空調システムは、前記膨張弁を制御することにより冷房運転および暖房運転する請求項１〜４の何れか一項記載の空調システム。

【請求項7】

圧縮機、凝縮器、膨張弁、放射空調用蒸発器、および除湿冷却用蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記冷媒回路を収容する筐体と、
前記筐体外から空気を取り込み、一部の前記空気を前記除湿冷却用蒸発器に導き除湿冷却させ、除湿冷却された一部の前記空気と他の前記空気とをともに前記凝縮器に導き加熱させて前記筐体外に排出する送風機と、を備えたことを特徴とする空調機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システムおよび空調機に係り、特にパーソナル空調に適した空調システムおよび空調機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パーソナル空調システムとして、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。この特許文献１に記載された空調システムは、冷凍回路を箱体内に収容し、ローパーティションおよび机などの家具に組み込み、局所空調をきめ細かく調節するものである。

【0003】

また、この特許文献１に記載された空調システムは、冷風吹出装置から送出される冷風により冷却され冷輻射を放射する冷却板と、この冷風を吹き出す冷風吹出口とを備える。これにより、この空調システムは、使用者の体感に応じて冷却効果が得られるものであった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−６６０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

引用文献１に記載されたような冷媒回路をユニットとして筐体に組み込んだ空調システムは、冷房時において、圧縮機の排熱を居室内に排出することになる。よって、このような空調システムは、使用者の快適性の観点から、排熱の処理を考慮しなければならない。しかし、引用文献１の空調システムは、排熱についての考慮が一切なされておらず、排熱の熱風が使用者に不快感を与える恐れがあった。

【0006】

また、放射空調方式を用いた空調システムは、顕熱のみの処理しかできず、潜熱を処理できない。このため、潜熱処理する場合には、除湿機を別途設置しなければならないという不具合があった。また、除湿機を個人の近傍に設置できない場合には、その個人の周りの空気環境が快適でない恐れが生じる。

【0007】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、放射空調方式による顕熱処理と、対流空調方式による潜熱処理とを同時に行い、冷媒回路の効率、快適性、および省エネルギー性を向上し、かつ小型化を実現することができる空調システムおよび空調機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る空調システムは、上述した課題を解決するために、圧縮機、凝縮器、膨張弁、放射空調用蒸発器、および除湿冷却用蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷媒回路と、前記冷媒回路を収容する筐体と、前記筐体と接続され前記放射空調用蒸発器において熱交換した熱媒体により放射空調する放射パネルと、前記筐体外から空気を取り込み、一部の前記空気を前記除湿冷却用蒸発器に導き除湿冷却させ、除湿冷却された一部の前記空気と他の前記空気とをともに前記凝縮器に導き加熱させて前記筐体外に排出する送風機と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る空調機は、上述した課題を解決するために、圧縮機、凝縮器、膨張弁、放射空調用蒸発器、および除湿冷却用蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷媒回路と、前記冷媒回路を収容する筐体と、前記筐体外から空気を取り込み、一部の前記空気を前記除湿冷却用蒸発器に導き除湿冷却させ、除湿冷却された一部の前記空気と他の前記空気とをともに前記凝縮器に導き加熱させて前記筐体外に排出する送風機と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る空調システムおよび空調機においては、放射空調方式による顕熱処理と、対流空調方式による潜熱処理とを同時に行い、冷媒回路の効率、快適性、および省エネルギー性を向上し、かつ小型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る空調システムおよび空調機の第１実施形態を示す構成図。

【図2】本発明に係る空調システムおよび空調機の第１実施形態を示す外観構成図。

【図3】比較例としての空調システムが所定条件で稼働した場合の説明図。

【図4】第１実施形態における空調システムが所定条件で稼働した場合の説明図。

【図5】可搬式の空調機にパーティションとしての放射パネルを接続した場合の外観構成図。

【図6】空気式放射パネルを備えた、第１実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す構成図。

【図7】空気式放射パネルを備えた、第１実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す外観構成図であり、（Ａ）は空調機および放射パネルを示し、（Ｂ）は放射パネルの側面を示す。

【図8】本発明に係る空調システムおよび空調機の第２実施形態を示す構成図。

【図9】空気式放射パネルを備えた、第２実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す構成図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明に係る空調システムおよび空調機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

【0013】

以下の実施形態においては、本発明に係る空調システムおよび空調機をパーソナル空調システムおよび空調機に適用して説明する。「パーソナル空調」は、特定の空間において、または個人において制御可能な空調とする。また、空調システムおよび空調機は、居室内などの被空調空間内に設置されるものとする。従って、本発明において使用される熱交換器は、クーリングタワーやボイラなどの中央で管理される機器と接続されるものではない。

【0014】

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る空調システムおよび空調機の第１実施形態を示す構成図である。

【0015】

図２は、本発明に係る空調システムおよび空調機の第１実施形態を示す外観構成図である。

【0016】

空調システム１は、空調機１０と水式放射パネル３０とを有する。

【0017】

空調機１０は、冷媒回路１１と、この冷媒回路１１を収容する筐体１２とを有する。

【0018】

冷媒回路１１は、圧縮機１３と、四方弁１４と、凝縮器１５と、膨張弁１６と、放射空調用蒸発器１７と、除湿冷却用蒸発器１８とを順次備える。
また、空調機１０は、筐体１２から取り込まれ除湿冷却用蒸発器１８において熱交換した空気および筐体１２外から取り込まれた空気を凝縮器１５に導き、その後筐体１２外に排出するよう、送風機２２と再熱風路２０と、バイパス風路２１とをさらに備える。

【0019】

送風機２２は、混合空気流において、凝縮器１５に対して下流側に配置される。送風機２２は、筐体１２外から空気を取り込み、除湿冷却用蒸発器１８および凝縮器１５に空気を導く。送風機２２は、一部の空気を除湿冷却用蒸発器１８に導き除湿冷却させる。また、送風機２２は、除湿冷却された一部の空気と他の空気とをともに凝縮器１５に導き加熱させて、筐体１２外に排出する。再熱風路２０は、筐体１２外から取り込まれ除湿冷却用蒸発器１８において熱交換した空気を凝縮器１５に導く。バイパス風路２１は、筐体１２外（被空調空間または被空調空間近傍）から取り込まれた空気を再熱風路２０に導く。すなわち、再熱風路２０を通る空気と、バイパス風路２１を通る空気とは、凝縮器１５手前にて混合空気となり、凝縮器１５に導かれる。筐体１２内と筐体１２外との間で空気を出し入れするため、筐体１２は筐体１２外から空気を取り込む取込口と、筐体１２外へ空気を排出する排気口とを備える。

【0020】

水式放射パネル３０（放射パネル３０）は、水を熱媒体として用い、放射空調方式により空調する放射パネルである。

【0021】

熱媒体循環回路２５(循環回路２５)は、放射パネル３０内を流れる水が、放射空調用蒸発器１７において熱交換するために設けられる。循環回路２５は、水を循環させるためのポンプ２６を備える。放射パネル３０は、図２に示すように、水の入口および出口となる入口配管３１および出口配管３２を備える。ポンプ２６を含む循環回路２５の一部は、筐体１２内に収容され、放射パネル３０側の入口配管３１および出口配管３２と接続されることにより循環回路２５が形成される。空調機１０と放射パネル３０とが、入口配管３１および出口配管３２を介して脱着されるため、空調機１０と放射パネル３０とは、簡便に接続できる。なお、入口配管３１および出口配管３２は、空調機１０側に設けられてもよい。

【0022】

図２に示すように、筐体１２および放射パネル３０は、脚部としてキャスター３５を備える。これにより、筐体１２および放射パネル３０は、自由に移動され得る。

【0023】

次に、第１実施形態における空調システム１および空調機１０の作用について説明する。図１においては、冷房運転時の冷媒の流れを実線の矢印で、暖房運転時の冷媒の流れを点線の矢印で示す。

【0024】

冷房運転時において、圧縮機１３で圧縮された冷媒は、四方弁１４を通って凝縮器１５に導かれる。冷媒は、再熱風路２０およびバイパス風路２１を通って導かれた混合空気と、凝縮器１５において熱交換する。すなわち、除湿冷却用蒸発器１８で冷却された空気を含む空気は加熱（再熱）され、冷媒は凝縮する。

【0025】

その後、冷媒は膨張弁１６で減圧される。減圧された冷媒は、放射空調用蒸発器１７において放射パネル３０と接続された循環回路２５の水と熱交換する。すなわち、循環回路２５の熱媒体は冷却され、冷媒は蒸発する。これにより、循環回路２５内の水は冷却され、放射パネル３０に供給されることにより、放射パネル３０は放射式で空調する。

【0026】

さらに、冷媒は、除湿冷却用蒸発器１８において、筐体１２外から取り込まれた空気と熱交換する。すなわち、空気は冷却され、冷媒は蒸発する。これにより、空調機１０の周囲環境は、除湿冷却される。また、上述したように、除湿冷却された空気は、混合空気となり凝縮器１５に導かれて再熱された後、筐体１２外へ排出される。

【0027】

暖房運転時においては、冷房運転時に対して四方弁１４が切り替わり、冷媒の流れが切り替わる。また、放射空調用蒸発器１７と除湿冷却用蒸発器１８とはそれぞれ凝縮器として機能し、凝縮器１５は蒸発器として機能する。

【0028】

圧縮機１３で圧縮された冷媒は、四方弁１４を通って除湿冷却用蒸発器１８に導かれる。冷媒は、除湿冷却用蒸発器１８において、筐体１２外から取り込まれた空気と熱交換する。すなわち、空気は加熱され、冷媒は凝縮する。また、放射空調用蒸発器１７において、循環回路２５の水と熱交換する。すなわち、循環回路２５の水は加熱され、冷媒は凝縮する。これにより、循環回路２５内の水は加熱され、放射パネル３０に供給されることにより、放射パネル３０は放射式で空調する。

【0029】

その後、冷媒は膨張弁１６で減圧される。減圧された冷媒は、凝縮器１５において再熱風路２０およびバイパス風路２１を通って導かれた混合空気と熱交換する。すなわち、除湿冷却用蒸発器１８で加熱された空気を含む空気は冷却され、冷媒は蒸発する。冷却された空気は、筐体１２外へ排出される。

【0030】

このような第１実施形態における空調システム１および空調機１０は、冷媒回路１１に除湿冷却用蒸発器１８を設けた。また、空調システム１および空調機１０は、冷房運転時において、除湿冷却用蒸発器１８で除湿冷却された空気を、凝縮器１５で再熱するようにした。これにより、空調システム１および空調機１０は、放射空調方式により顕熱処理を行うと同時に、対流空調方式により潜熱処理を行い、かつ凝縮器１５において除湿冷却された空気を再熱することができる。この結果、放射空調式の空調機であっても、別途除湿機を設置する必要がない。

【0031】

また、この空調システム１および空調機１０は、除湿冷却用蒸発器１８で冷却された空気と、バイパスされた室内の空気とを混合した空気を凝縮器１５に流す。このため、凝縮器１５の排熱温度は一般的な方法と比べて低下し（以下の比較例参照）、排熱により使用者に不快感を与えることを低減できる。

【0032】

さらに、空調システム１は、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を向上させ、かつ圧縮機１３の消費電力を低下させるという効果がある。以下、ＣＯＰの向上および圧縮機１３の消費電力低下について、具体的に説明する。

【0033】

図３は、比較例としての空調システム４０が所定条件で稼働した場合の説明図である。

【0034】

図４は、第１実施形態における空調システム１が所定条件で稼働した場合の説明図である。

【0035】

図３に示す比較例としての空調システム４０および空調機４１が第１実施形態における空調システム１空調機１０と異なる点は、空調機４１において除湿用送風機４３と排熱用送風機４４とが個別に設けられ、除湿冷却用蒸発器１８で除湿冷却された空気が凝縮器１５に導かれない点である。なお、比較例としての空調システム４０においては、第１実施形態における空調システム１と対応する構成および部分については同一の符号を付す。

【0036】

第１実施形態における空調システム１と比較例としての空調システム４０との効果の比較のため、凝縮器１５における排熱温度（吹出空気の温度）、圧縮機１３の消費電力、およびＣＯＰをそれぞれ算出した。算出は次のように行った。

【0037】

熱負荷を、潜熱５３Ｗ／人、顕熱６９Ｗ／人、全熱１２２Ｗ／人とする（夏期、事務所業務が行われる事務所などを想定）。また、放射空調用蒸発器１７（放射パネル３０）における放射空調は顕熱処理とし、一人あたりの顕熱６９Ｗを処理するものと仮定する。

【0038】

除湿冷却用蒸発器１８における除湿冷却は潜熱処理および顕熱処理するものとし、潜熱については一人あたりの潜熱５３Ｗを処理するものとする。また、顕熱比０．７５と仮定し、この顕熱比および潜熱５３Ｗに基づき全熱および顕熱を算出すると、全熱２１２Ｗ、顕熱１５９Ｗとなる。ここで、除湿冷却用蒸発器１８で処理する顕熱１５９Ｗは、人以外の顕熱負荷とする。

【0039】

また、室温は、２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢとし、除湿冷却用蒸発器１８から吹き出される吹出空気相対湿度は９０％とする。除湿用送風機４３の風量は、０．５２５ｍ^３／ｍｉｎ、排熱用送風機４４および送風機２２の風量は、１．２４ｍ^３／ｍｉｎとする。また、冷媒回路１０、４２の冷媒は、Ｒ１３４ａとする。

【0040】

比較例としての空調システム４０の凝縮器１５の吹出空気温度、ＣＯＰおよび圧縮機１３の消費電力を求める。空調システム４０について、各種値を熱負荷の式（熱負荷＝空気密度×送風量×比エンタルピー差）に当てはめると、除湿冷却用蒸発器１８における冷却前後の比エンタルピー差は以下の通りとなる。

【0041】

０．２１２ＫＷ＝Δｉ×１．２Ｋｇ／ｍ^３×０．５２５×６０ｍ^３／ｈ÷８６０Ｃａｌ／Ｗｈ

【0042】

これにより、Δｉ＝４．８２Ｋｃａｌ／Ｋｇ（ＤＡ）が算出される。

【0043】

空気線図より、除湿冷却用蒸発器１８の吹出空気は、１２．７４℃ＤＢ／１１．８２℃ＷＢとなる。

【0044】

蒸発器１７、１８の蒸発温度を５℃（１２．７４℃−７．７４℃）と仮定すると、Ｒ１３４ａのＰｈ線図より、蒸発圧力は０．３５Ｍｐａ（ａｂｓ）となる。凝縮器１５の凝縮温度を４７℃（４２℃＋５℃）とすると、凝縮圧力は１．２２Ｍｐａ（ａｂｓ）となる。また、同様にＰｈ線図より、冷凍効果は１３９．０７ＫＪ／Ｋｇ、圧縮仕事は２６．７３ＫＪ／Ｋｇとなる。蒸発器１７、１８の効率を０．８２、圧縮機１３の効率を０．７とすると、ＣＯＰ＝（冷凍効果１３９．０７ＫＪ／Ｋｇ×０．８２）÷（圧縮仕事２６．７３ＫＪ／Ｋｇ／０．７）＝２．９９≒３となる。また、ＣＯＰ＝３、および冷房能力２８１Ｗ（（放射空調用蒸発器１７の熱負荷６９Ｗ）＋（除湿冷却用蒸発器１８の熱負荷２１２Ｗ））に基づき圧縮機１３の消費電力を算出すると、（圧縮機１３の消費電力）＝冷房能力２８１Ｗ÷ＣＯＰ３≒９４Ｗとなる。

【0045】

一方、凝縮器１５の処理熱量は、（除湿冷却用蒸発器１８の熱負荷２１２Ｗ）＋（放射空調用蒸発器１７の熱負荷６９Ｗ）＋（圧縮機１３の消費電力９４Ｗ）＝３７５Ｗとなる。上記熱負荷の式に当てはめると、凝縮器１５における加熱前後の吹出空気温度差は以下の通りとなる。

【0046】

０．３７５ＫＷ＝Δｔ×１．２Ｋｇ／ｍ^３×０．２４Ｋｃａｌ／Ｋｇ・℃×１．２４×６０ｍ^３／ｈ÷８６０Ｃａｌ／Ｗｈ

【0047】

これにより、Δｔ＝１５．０５℃が算出される。よって、凝縮器１５においては、室温２７℃ＤＢ＋温度差１５．０５℃＝４２．０５℃ＤＢ（乾球温度）の空気が吹き出される。また、空気線図より、湿球温度は２３．４４℃ＷＢとなる。

【0048】

同様に、第１実施形態における空調システム１の凝縮器１５の吹出空気温度、ＣＯＰおよび圧縮機１３の消費電力を求める。比較例としての除湿冷却用蒸発器１８と同様、空調システム１における、再熱風路２０を流れる除湿冷却用蒸発器１８の吹出空気の温度は、１２．７４℃ＤＢ／１１．８２℃ＷＢとなる。

【0049】

一方、バイパス風路２１を流れる空気の風量は、０．７１５ｍ^３／ｍｉｎとなる。このバイパスされた室内空気と除湿冷却後の空気とを混合すると、混合空気風量は１．２４ｍ^３／ｍｉｎ、混合空気温度は２０．９７℃ＤＢ／１６．２℃ＷＢとなる。

【0050】

この混合空気は、凝縮器１５に導かれ、再熱される。ここで、比較例としての空調システム４０において凝縮器１５に導かれる空気（室内空気）の温度２７℃ＤＢ／１９℃ＷＢと比較すると、この混合空気温度は、２７℃−２０．９７℃≒６℃ＤＢも低い温度となる。Ｒ１３４ａの凝縮温度は比較例としての空調システム４０の４７℃に対して４１℃と仮定すると、Ｒ１３４ａのＰｈ線図より、凝縮圧力は１．０５Ｍｐａ（ａｂｓ）となる。蒸発器１７、１８の蒸発温度については、比較例としての空調システム４０と同様に５℃と仮定すると、蒸発圧力は０．３５Ｍｐａ（ａｂｓ）となる。また、同様にＰｈ線図より、冷凍効果は１４８．１７ＫＪ／Ｋｇ、圧縮仕事は２３．３６ＫＪ／Ｋｇとなる。

【0051】

蒸発器１７、１８の効率を０．８２、圧縮機１３の効率を０．７とすると、ＣＯＰ＝（冷凍効果１４８．１７ＫＪ／Ｋｇ×０．８２）÷（圧縮仕事２３．３６ＫＪ／Ｋｇ／０．７）＝３．６４となる。また、ＣＯＰおよび冷房能力２８１Ｗに基づき圧縮機１３の消費電力を算出すると、（圧縮機１３の消費電力）＝冷房能力２８１Ｗ÷ＣＯＰ３．６４＝７７．２Ｗとなる。

【0052】

一方、凝縮器１５の処理熱量は、（除湿冷却用蒸発器１８の２１２Ｗ）＋（放射空調用蒸発器１７の熱負荷６９Ｗ）＋（圧縮機１３の消費電力７７．２Ｗ）＝３５８．２Ｗとなる。上記熱負荷の式に当てはめると、凝縮器１５における加熱前後の吹出空気温度差は以下の通りとなる。

【0053】

０．３５８２ＫＷ＝Δｔ×１．２Ｋｇ／ｍ^３×０．２４Ｋｃａｌ／Ｋｇ・℃×１．２４×６０ｍ^３／ｈ÷８６０Ｃａｌ／Ｗｈ

【0054】

これにより、Δｔ＝１４．３８℃が算出される。よって、凝縮器１５においては、混合空気温度２０．９７℃ＤＢ＋温度差１４．３８℃＝３５．３５℃ＤＢ（乾球温度）の空気が吹き出される。また、空気線図より、湿球温度は２１．５７℃ＷＢとなる。

【0055】

このような第１実施形態における空調システム１は、除湿冷却用蒸発器１８で除湿冷却された冷風（空気）が凝縮器１５において冷媒と熱交換し、凝縮器１５で再熱される。排熱温度は除湿再熱により、通常の排熱温度より低くなる。このため、居住域内に吹き出すことができ、排熱による不快感を軽減できる。また、凝縮器１５の冷媒温度は、比較例としての空調システム４０に比べ低下する。これにより、効率が向上するため凝縮器１５、ひいては空調機１０全体を小型化できる。

【0056】

また、凝縮器１５の吹出空気温度（排熱温度）は３５．３５℃ＤＢとなり、比較例の空調システム４０の吹出空気温度４２．０５℃ＤＢに比べて低くなる。このため、凝縮器１５を小型化できると同時に、その他の補機（送風機など）の寸法および数の低減を図ることができるため、空調機１０自体の大きさが小型化できる。また、空調機１０は小型化に伴い、可搬式にできる。例えば、図５は、可搬式の空調機１０にパーティションとしての放射パネル３０を接続した場合の外観構成図である。このように、空調機１０にキャスターなどの可搬手段を取り付けることにより、例えばオフィス内の机などの移動が生じても、空調機１０を簡単に移動でき、適宜、配置換えができる。また、移動できることを応用し、放射パネル３０を図示の通りパーティションなどとしてもよい。これにより、空調システム１は、小区画で区切られた空間を効率良く空調することができる。また、空調システム１に温度センサを設けた場合には、温度センサと室温との差により、自動で冷房暖房を切り替えるなどして、各個人の好みに合った空調を提供できる。

【0057】

また、図３および図４を用いて説明した各種条件は一例である。例えば、凝縮器１５の風量を１．２４ｍ^３／ｍｉｎ以上とすれば、吹出空気温度を３５．３５℃ＤＢより低下させることができる上、凝縮温度が低下する。これにより、ＣＯＰがさらに向上し、圧縮機１３の消費電力をさらに低下させことができる。

【0058】

また、図３および図４を用いて説明したとおり、第１実施形態における空調システム１および空調機１０は、小容量（出力１００Ｗ程度）の圧縮機で空調できるため、排熱は１００Ｗ程度となり、冷房負荷としては少なくすることができる。

【0059】

なお、暖房運転時においては、除湿冷却用蒸発器１８は除湿冷却として機能しない。しかし、熱交換した空気は、バイパス風路２１から導かれた空気と混合されて凝縮器１５に供給されることにより、冷房運転時と同様に凝縮器１５の効率を向上させることができる。

【0060】

第１実施形態においては、水式放射パネル３０を備えた空調システム１を例に説明したが、空気式放射パネルであってもよい。

【0061】

図６は、空気式放射パネル６０を備えた、第１実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す構成図である。

【0062】

図７は、空気式放射パネル６０を備えた、第１実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す外観構成図であり、（Ａ）は空調機５１および放射パネル６０を示し、（Ｂ）は放射パネル６０の側面を示す。

【0063】

図６および図７に示す空調システム５０および空調機５１が、図１および図２に示す空調システム１および空調機１０と異なる点は、放射パネルが空気式放射パネル６０である点である。第１実施形態の空調システム１および空調機１０と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0064】

空気式放射パネル６０（放射パネル６０）は、空気を熱媒体として用い、放射空調方式により空調する放射パネルである。放射パネル６０には、所定の吹出口が設けられ、放射パネル６０内に導かれた空気が吹き出される。

【0065】

空調機５１は、放射空調用風路５３および送風機５４を備える。放射空調用風路５３は、室内（筐体１２外）より導かれた空気を放射空調用蒸発器１７で熱交換させ、放射パネル６０内に導くために設けられる。また、送風機５４は、熱交換した空気を放射パネル６０に送風する。

【0066】

放射パネル６０は、図７に示すように、空気の入口となるダクト６２を備える。送風機５４を含む放射空調用風路５３は、筐体１２内に収容され、ダクト６２と接続される。空調機５１と放射パネル６０とが、ダクト６２を介して脱着されるため、空調機５１と放射パネル６０とは、簡便に接続できる。

【0067】

このような空気式放射パネル６０を備えた空調システム５０および空調機５１についても、第１実施形態における空調システム１および空調機１０とほぼ同様に作用および効果を奏することができる。

【0068】

［第２実施形態］
図８は、本発明に係る空調システムおよび空調機の第２実施形態を示す構成図である。

【0069】

第２実施形態における空調システム７０および空調機８０が、第１実施形態の空調システム１および空調機１０と異なる点は、四方弁を備えず、かつ冷房用膨張弁８５および膨張弁８６が設けられた点である。その他の構成は第１実施形態における空調システム１および空調機１０と同様であるため、第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0070】

空調システム７０は、空調機８０と水式放射パネル３０とを有する。

【0071】

空調機８０は、冷媒回路８１と、この冷媒回路８１を収容する筐体１２とを有する。

【0072】

冷媒回路８１は、圧縮機１３と、凝縮器１５と、冷房用膨張弁８５と、放射空調用蒸発器１７と、暖房用膨張弁８６と、除湿冷却用蒸発器１８とを順次備える。

【0073】

次に、第２実施形態における空調システム７０の作用について説明する。図８においては、冷房運転時、暖房運転時共に冷媒の流れを実線の矢印で示す。

【0074】

冷房運転時において、圧縮機１３で圧縮された冷媒は、凝縮器１５に導かれる。冷媒は、再熱風路２０およびバイパス風路２１を通って導かれた空気と、凝縮器１５において熱交換する。すなわち、除湿冷却用蒸発器１８で冷却された空気を含む空気は加熱（再熱）され、冷媒は凝縮する。

【0075】

その後、冷媒は冷房用膨張弁８５で減圧される。減圧された冷媒は、放射空調用蒸発器１７において放射パネル３０と接続された循環回路２５の水と熱交換する。すなわち、循環回路２５の熱媒体は冷却され、冷媒は蒸発する。これにより、循環回路２５内の水は冷却され、放射パネル３０に供給されることにより、放射式で空調する。

【0076】

その後、冷媒は全開の暖房用膨張弁８６を通り、除湿冷却用蒸発器１８において、筐体１２外から取り込まれた空気と熱交換する。すなわち、空気は冷却され、冷媒は蒸発する。これにより、空調機１０の周囲環境は、除湿冷却される。また、上述したように、筐体１２外から取り込まれ除湿冷却された空気は、凝縮器１５に導かれて再熱された後、筐体１２外へ排出される。

【0077】

暖房運転時においては、放射空調用蒸発器１７と凝縮器１５とはそれぞれ凝縮器として機能し、除湿冷却用蒸発器１８は蒸発器として機能する。

【0078】

圧縮機１３で圧縮された冷媒は、凝縮器１５に導かれる。冷媒は、再熱風路２０およびバイパス風路２１を通って導かれた空気と、凝縮器１５において熱交換する。すなわち、除湿冷却用蒸発器１８で冷却された空気を含む空気は加熱（再熱）され、冷媒は凝縮する。

【0079】

冷媒は全開の冷房用膨張弁８５を通り、放射空調用蒸発器１７において、循環回路２５の水と熱交換する。すなわち、循環回路２５の水は加熱され、冷媒は凝縮する。これにより、循環回路２５内の水は加熱され、放射パネル３０に供給されることにより、放射式で空調する。

【0080】

冷媒は、暖房用膨張弁８６で減圧される。減圧された冷媒は、除湿冷却用蒸発器１８に導かれる。冷媒は、除湿冷却用蒸発器１８において、筐体１２外から取り込まれた空気と熱交換する。すなわち、空気は冷却され、冷媒は蒸発する。

【0081】

この第２実施形態における空調システム７０および空調機８０は、四方弁に代えて所要の位置に冷房用膨張弁８５および暖房用膨張弁８６を備えた。これにより、装置コストの上昇につながる四方弁を用いることなく、空調システムを構成することができる。また、四方弁を用いることによりシステム構造が複雑化するが、膨張弁８５、８６と置き換えることで、システムを簡素化することができる。

【0082】

また、高圧が要求される冷媒（例えばＣＯ_２）を用いた場合、四方弁を用いることが困難な場合がある。しかし、このような空調システム７０および空調機８０は、四方弁を用いずに構成することができるため、有効である。

【0083】

第２実施形態においては、水式放射パネル３０を備えた空調システム７０を例に説明したが、空気式放射パネルであってもよい。

【0084】

図９は、空気式放射パネル６０を備えた、第２実施形態の変形例としての空調システムおよび空調機を示す構成図である。

【0085】

図９に示す空調システム９０および空調機９１が、図８に示す空調システム７０および空調機８０と異なる点は、放射パネルが空気式放射パネル６０である点である。第１および第２実施形態の空調システム１、５０、７０および空調機１０、５１、８０と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0086】

このような空気式放射パネル６０を備えた空調システム９０および空調機９１についても、第２実施形態における空調システム７０および空調機８０とほぼ同様に作用および効果を奏することができる。

【0087】

各実施形態においては、除湿冷却用蒸発器１８は、室温３０℃〜３５℃、湿度６０％〜８０％の被空調空間の空気を、温度２４℃〜２７℃、湿度４０％〜７０％に除湿冷却する能力を有する程度のものであればよい。また、凝縮器１５は、上述した空気と、除湿冷却用蒸発器１８で除湿冷却された空気とを３０℃〜３５℃に加熱する能力を有するものであればよい。

【0088】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0089】

例えば、冷媒回路において、放射空調用蒸発器１７および除湿冷却用蒸発器１８の順序が入れ替わってもよい。空調機において凝縮器１５の下流に設けられた送風機２２は、各実施形態において説明した空気の流れを形成できれば、再熱風路２０やバイパス風路２１の上流側や、凝縮器１５の上流側に配置されてもよいし、個数も１個に限られない。

【符号の説明】

【0090】

１、４０、５０、７０、９０ 空調システム
１０、４１、５１、８０、９１ 空調機
１１、４２、８１ 冷媒回路
１２ 筐体
１３ 圧縮機
１４ 四方弁
１５ 凝縮器
１６ 膨張弁
１７ 放射空調用蒸発器
１８ 除湿冷却用蒸発器
２０ 再熱風路
２１ バイパス風路
２２、５４ 送風機
２５ 熱媒体循環回路（循環回路）
２６ ポンプ
３０ 水式放射パネル（放射パネル）
３１ 入口配管
３２ 出口配管
４３ 除湿用送風機
４４ 排熱用送風機
５３ 放射空調用風路
６０ 空気式放射パネル（放射パネル）
６２ ダクト
８５ 冷房用膨張弁
８６ 暖房用膨張弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】