(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記放射パネルは、該放射パネルの下端部が前記利用者支持面よりも下方に100mmの位置から前記利用者支持面よりも上方に400mmの位置の範囲になるように、配置されていることを特徴とする請求項1に記載のベッドの空調システム。
【背景技術】
【0002】
従来から、床や壁、天井等に輻射パネルを設置して、室内を冷暖房する放射空調システムが知られている。
このような放射空調システムを利用したものとして、キャスタが設けられたベース部と、ベース部から上方に延びるスタンド部と、スタンド部に取り付けられた冷暖房用輻射パネルと、を備えたスタンド型輻射装置が提案されている(下記特許文献1参照)。スタンド型輻射装置をベッドと組み合わせて設置する際には、ベース部をベッドの下方に配置して、冷暖房用輻射パネルをベッドの上方に配置する構成とされている。
【0003】
また、室内の壁から離間して、壁と平行に配置された縦型放射パネルも提案されている(下記特許文献2参照)。
【0004】
また、人が横たわるベッド本体と、ベッド本体の長さ方向の両端部にそれぞれ設けられた頭側空調ユニット及び脚側空調ユニットと、を備えた空調装置付きベッドも提案されている(下記特許文献3参照)。頭側空調ユニット及び脚側空調ユニットには、ベッドに横たわる人の頭側及び脚側それぞれに向かって空気を吹出す開口が設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の特許文献1及び特許文献2の冷暖房用輻射パネルや縦型放射パネル等の放射パネルをベッドと組み合わせて使用する際には、放射パネルとベッドとの位置関係によっては、ベッドを利用する者にとって室温が寒すぎる等と感じて、快適な温熱環境を提供することが出来ないという問題点がある。また、特許文献3に記載の空調装置付きベッドでは、ベッドで就寝中や療養中の患者が、頭側及び脚側の開口から吹き出す冷気の気流を不快に感じる虞があるという問題点がある。
【0007】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ベッドを利用する利用者に快適な温熱環境を提供できるベッドの空調システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るベッドの空調システムは、利用者の頭部を一端部側に位置させるとともに足部を他端部側に位置させて、前記利用者を支持する利用者支持面を有するベッドと、前記ベッドの前記一端部側に配置されるとともに該一端部側を向くパネル支持面を有する支持体と、少なくとも一部が前記利用者支持面よりも上方に配置されるように前記パネル支持面に設けられた放射パネルと、を備え
、前記パネル支持面は、前記ベッドの前記一端部と離間して配置され、前記放射パネルの下端部には、前記ベッド側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜部が設けられていることを特徴とする。
【0009】
このように構成されたベッドの空調システムでは、放射パネルは、少なくとも一部が利用者支持面よりも上方に配置されるように支持体のパネル支持面に設けられている。パネル支持面は、ベッドにおいて利用者の頭部が位置する一端部側に、ベッドの一端部を向くように配置されている。このため、冷房時には、冷却された放射パネルからの冷気は、下降し、利用者の頭部が位置するベッドの利用者支持面の一端部側に到達すると、利用者支持面に沿って他端部側に流れる。このような冷気の自然対流及び放射効果により、ベッドを利用する利用者の熱を奪うことで、快適な冷涼感を提供することができる。また、放射パネルはベッドの一端部側に配置されたパネル支持面に設けられているため、暖房時には、放射パネルが天井に設置されている場合よりもベッドの利用者の近くに設置されているため、室内の上下方向での温度差を抑えることができ、快適な温熱環境を提供することができる。
また、冷房時には、冷却された放射パネルからの冷気は、下降する。放射パネルの下端部にはベッド側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜部が設けられているため、冷気は、傾斜部に沿って流れ、ベッドの一端部側に到達すると利用者支持面に沿って他端部側に流れる。よって、冷気がパネル支持面とベッドとの間から漏れることが抑制されるため、ベッドの利用者支持面を効率的に冷やすことができる。したがって、ベッドを利用する利用者に、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。
【0010】
また、本発明に係るベッドの空調システムでは、前記放射パネルは、該放射パネルの下端部が前記利用者支持面よりも下方に100mmの位置から前記利用者支持面よりも上方に400mmの位置の範囲になるように、配置されていることが好ましい。
【0011】
このように構成されたベッドの空調システムでは、放射パネルは、放射パネルの下端部が利用者支持面よりも下方に100mmの位置から利用者支持面よりも上方に400mmの位置の範囲になるように、配置されている。よって、ベッドの利用者支持面を効率的に冷やすことができ、ベッドを利用する利用者により一層効率的に冷涼感を提供することができる。
【0014】
また、本発明に係るベッドの空調システムでは、前記支持体は、前記ベッドに連結されたヘッドボードであってもよい。
【0015】
このように構成されたベッドの空調システムでは、支持体はベッドに連結されているため、支持体に設けられた放射パネルの下端部とベッドの利用者支持面の一端部側との当接状態が維持される。よって、冷気の自然対流が安定的に行われる。
【0018】
また、本発明に係るベッドの空調システムは、前記傾斜部の先端は、前記ベッドの前記利用者支持面の前記一端部側と当接していてもよい。
【0019】
このように構成されたベッドの空調システムでは、傾斜部の先端はベッドの利用者支持面の一端部側と当接しているため、冷気は、傾斜部とベッドの一端部との間から漏れることがなく、利用者支持面に沿って他端部側に流れる。よって、ベッドを利用する利用者に、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明に係るベッドの空調システムによれば、ベッドを利用する利用者に快適な温熱環境を提供できるベッドの空調システムを提案する。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムについて、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの模式的な図である。
図2は、本発明の一実施形態に係るベッドの空調システムの側面図である。
【0023】
図1及び
図2に示すように、ベッド2の空調システム1は、ベッド2と、ヘッドボード(支持体)3と、放射式空調を構成する放射パネル4と、を備えている。このベッド2の空調システム1は、病室や住宅等に設置されるものである。
【0024】
ベッド2は、床面Fに設置された複数の脚21と、複数の脚21に支持された支持フレーム(不図示。以下同じ。)と、支持フレームの上に載置されたマットレス22と、を有している。マットレス22は、略直方体状をなしている。マットレス22は、上面(利用者支持面)22Tが水平になるように配置されている。
【0025】
ヘッドボード3は、略板状に形成され、マットレス22の頭部(一端部)22A側に床面Fに設置されている。ヘッドボード3は、鉛直面に沿って配置されている。ヘッドボード3の上端3Tは、マットレス22よりも上方に位置している。
【0026】
ヘッドボード3の幅方向の中心とマットレス22の幅方向の中心とが揃うようにして、ヘッドボード3は配置されている。ヘッドボード3は、マットレス22よりも幅広に形成されている。
【0027】
ヘッドボード3は、支持フレームの頭部側に図示しない固定金具等により連結されている。マットレス22の頭部22Aは、ヘッドボード3におけるマットレス22の頭部22Aに対向する表面(パネル支持面)3Fに当接するように配置されている。または、ヘッドボード3は、支持フレームに連結されずに、床面Fに固定された構成であってもよい。この場合には、ヘッドボード3の表面3Fを支持フレーム及びマットレス22に当接させるように配置する。
【0028】
放射パネル4は、ヘッドボード3の表面3Fに形成された凹部3Cに嵌め込まれている。放射パネル4の幅方向の中心とヘッドボード3の幅方向の中心とマットレス22の幅方向の中心とが揃うようにして、放射パネル4は配置されている。放射パネル4は、マットレス22よりも幅広に形成されている。なお、ヘッドボード3は凹部3Cが形成されず板状に形成され、放射パネル4がヘッドボード3の表面3Fに固定されていてもよい。つまり、放射パネル4は、ヘッドボード3の表面3Fよりも放射パネル4の厚み分突出する構成であってもよい。
【0029】
放射パネル4は、下端4Lが、マットレス22の上面22Tよりも下方に100mmの位置からマットレス22の上面22Tよりも上方に400mmの位置の範囲になるように、配置されていることが好ましい。本実施形態では、放射パネル4は、上端4Tがヘッドボード3の上端3Tと同じ高さに位置し、下端4Lがマットレス22の上面22Tと同じ高さに位置するように配置されている。換言すると、マットレス22の上面22Tの頭部22A側は、放射パネル4の下端4Lに当接している。
【0030】
放射パネル4には、水等の熱媒体が流通する冷媒管41が設けられている。冷媒管41には、不図示の空調室外機が接続されている。空調室外機で熱交換された熱媒体である冷水又は温水が冷媒管41を流通する。
【0031】
冷媒管41に冷水が流通する冷房時には、冷水により冷却された放射パネル4からの冷気C1は、放射パネル4の表面に沿って下降する。放射パネル4の下端4Lとマットレス22の上面22Tの頭部22A側とは当接しているため、冷気C1は、マットレス22の上面22Tの頭部22A側に到達すると、マットレス22の上面22Tに沿って頭部22Aとは反対側の足部(他端部)22Z側に向かって流れる。このようにして、マットレス22に横たわる利用者Pの熱を奪い、室内を冷房する。
【0032】
一方、冷媒管41に温水が流通する暖房時には、温水により温められた放射パネル4が室内を暖房する。
【0033】
このように構成されたベッド2の空調システム1では、冷房時には、放射パネル4からの冷気C1は、放射パネル4の表面に沿って下降する。放射パネル4の下端4Lとマットレス22の上面22Tの頭部22A側とは当接しているため、冷気C1は、マットレス22の上面22Tの頭部22A側に到達すると、ヘッドボード3の表面3Fとマットレス22の頭部22Aとの間から漏れることがなく、マットレス22の上面22Tに沿って足部22Z側に向かって流れる。また、放射パネル4の下端4Lはマットレス22の上面22Tと当接しているため、ベッド2の上面22Tよりも下方にまで冷気C1が流れることがない。よって、マットレス22の上面22Tを効率的に冷やすことができる。このような冷気C1の自然対流により、ベッド2を利用する利用者Pの熱を奪うことで、快適な冷涼感を提供することができる。
【0034】
また、放射パネル4は、マットレス22の頭部22A側に配置されたヘッドボード3において、マットレス22の直上に設けられており、放射パネル4が天井に設置されている場合よりもベッド2の利用者Pの近くに設置されている。このため、暖房時には、室内の上下方向での温度差を抑えつつ室内を暖房し、快適な温熱環境を提供することができる。
【0035】
また、放射パネル4が設けられたヘッドボード3とベッド2とは連結されているため、放射パネル4の下端4Lとマットレス22の上面22Tの頭部22A側との当接状態が維持される。よって、冷気C1の自然対流が安定的に行われる。
【0036】
(変形例)
次に、上記に示す実施形態の変形例について、主に
図3を用いて説明する。
以下の変形例において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図3は、本発明の一実施形態の変形例に係るベッドの空調システムの側面図である。
上記に示す実施形態では、ヘッドボード3はマットレス22の頭部22Aに当接しているが、本変形例では、
図3に示すように、ヘッドボード3はマットレス22の頭部22Aと離間して配置されている。
【0037】
放射パネル4の下端4L部には、ベッド2側に向かうにしたがって次第に下方に向かうかえし板(傾斜部)5が設けられている。かえし板5は、放射パネル4の幅方向に沿って延びている。かえし板5の幅は、少なくともマットレス22の幅と同等の幅を有することが好ましい。なお、かえし板5の先端は、マットレス22の上面22Tの頭部22A側と当接していてもよい。
【0038】
このように構成されたベッド2の空調システム1Xでは、冷房時には、冷却された放射パネル4からの冷気C2は、下降し、かえし板5に沿って流れ、マットレス22の頭部22A側に到達するとマットレス22の上面22Tに沿って足部22Z側に流れる。よって、冷気C2は、ヘッドボード3の表面3Fとマットレス22の頭部22Aとの間から漏れることが抑制されるため、マットレス22の上面22Tを効率的に冷やすことができる。したがって、ベッド2を利用する利用者Pに、効率的に冷涼感を提供することができる。
【0039】
また、かえし板5の先端がマットレス22の上面22Tの頭部22A側と当接している場合には、冷気Cは、かえし板5とマットレス22の頭部22Aとの間から漏れることがない。よって、ベッド2を利用する利用者Pに、より一層効率的に冷涼感を提供することができる。
【0040】
(実施例1,2、比較例1,2)
以下、上記に示す実施形態の実施例1,2について、比較例1,2と比較しつつ説明する。
図4は、本発明の一実施形態の実施例1,2、比較例1,2に係るベッドの空調システムの模式的な平面図、立面図である。
図4に示すように、実施例1,2、比較例1,2では、天井面Tの高さは、床面Fから2500mmに設置している。また、平面視2000mm(長さ)×1000mm(幅)の矩形状のベッド2を設置している。ベッド2の上面2Tの高さが床面Fから600mmとなるようにしている。また、模擬人体Qは、1700mm(長さ)×500mm(幅)の大きさとして、厚みのない板状に簡略化し、壁面Wよりも離間するように配置している。
【0041】
比較例1では、平面視1500mm(幅)×2000mm(長さ)の矩形状の放射パネル6をベッド2の直上の天井面Tに設置している。放射パネル6は、壁面Wに当接するとともに、平面視における幅方向の中心をベッド2の幅方向の中心と合わせるように設置されている。比較例2では、平面視600mm(幅)×1800mm(長さ)の矩形状の放射パネル6をベッド2の直上の天井面Tに設置している。放射パネル6は、平面視における幅方向及び長さ方向の中心をベッド2の幅方向及び長さ方向の中心と合わせるように設置されている。実施例1では、正面視600mm(高さ)×1800mm(幅)の矩形状の放射パネル4を、下端4Lが床面Fから500mmとなるように、ベッド2側の壁面Wに設置している。実施例2では、正面視600mm(高さ)×1800mm(幅)の矩形状の放射パネル4を、下端4Lが床面Fから1000mmとなるように、ベッド2側の壁面Wに設置している。実施例1,2では、放射パネル4は、幅方向の中心をベッド2の幅方向の中心と合わせるように設置されている。
【0043】
表1は、熱放射の直接式により形態係数の算出結果を示す。表1に示すように、比較例1は、放射パネル6の面積(敷設面積)が大きいため、最も大きな形態係数となった。敷設面積当たりの形態係数(F/A)の値は、放射パネル6を天井面Tに設置した比較例1,2よりも、放射パネル4を壁面Wに設置した実施例1,2の方が大きくなった。形態係数(F/A)が大きい程効率的な敷設位置であるとすれば、天井面Tよりも壁面Wに敷設した方が有利であることが示唆された。放射パネル4,6の敷設面積が同じであれば、天井面Tに設置するよりもベッド2側の壁面Wに設置した方が、10%以上大きな値の形態係数を得ることができることが分かる。形態係数と放射による熱授受量とは比例関係にあるため、人体との放射による熱交換量は、天井面Tに設置するよりもベッド2側の壁面Wに設置した方が、10%以上効率的であると言える。
【0044】
(実施例3)
次に、放射パネル4の壁面Wでの設置高さによる形態係数の推移を直接式により算出した。
図5は、本発明の一実施形態の実施例3に係るベッドの空調システムの(a)模式的な平面図、(b)模式的な立面図、(c)放射パネルの設置高さと形態係数の関係を示すグラフである。
図5(a)、(b)に示すように、天井高さ、ベッド2の形状、模擬人体Qは、上記に示す実施例1と同様である。放射パネル4は、大きさが比較例2、実施例1,2と同じであり、正面視600mm(高さ)×1800mm(幅)の矩形状をなしている。放射パネル4は、幅方向の中心をベッド2の幅方向の中心と合わせるように設置されている。
【0045】
図5(c)に示すように、放射パネル4の下端4Lを床面Fに設置する(下端高さ0mm)と、放射パネル4の上端4Tの高さがベッド2の上面2Tと同じ高さになり、形態係数は0となった。実施例1と同じ高さである下端高さが500mm(放射パネル4の下端4Lの高さがベッド2の上面2Tよりも100mm低い)の位置から実施例2と同じ高さである下端高さが1000mm(放射パネル4の下端4Lの高さがベッド2の上面2Tよりも400mm高い)位置の間で、放射パネル4を設置した場合には、比較例2の形態係数(F/A)の値(0.075)よりも大きな形態係数を得ることができ、効果的な敷設範囲であることが分かった。また、ベッド2の高さと形態係数との関係では、ベッド2の上面2Tから0mm〜200mmの位置に放射パネル4の下端4Lが配置されるように、放射パネル4を設置することが最も効率的であることが分かった。
【0046】
(実施例4)
次に、放射パネル4の壁面Wに設置した場合における温熱環境を検討した。
図6は、本発明の一実施形態の実施例4に係るベッドの空調システムを設置した概要図である。
図7は、本発明の一実施形態の実施例4に係るベッドの空調システムを設置し、ベッドの幅方向中心における測定点を示す図である。
図6に示すように、縦内寸2000m×横内寸2000mm×高さ内寸2480mmの模擬室Mを、厚さ100mmのA種押出法ポリスチレンフォーム保温板で製作した。A種押出法ポリスチレンフォーム保温板には、例えばスタイロフォーム(登録商標:ダウ化工 株式会社製)がある。また、ベッド2の頭部側の壁面Wには、放射パネル4を設置した。放射パネル4は、正面視600mm(高さ)×1800mm(幅)の矩形状をなし、冷却水放射装置Bが接続されている。
【0048】
表2に、実測条件を示す。実測期間中の模擬室周辺の温度は、約28℃で一定であった。定常状態になるまで計測を続け、放射パネル4近傍の自然対流や模擬人体の温熱性状について検討した。
【0049】
図8は、本発明の一実施形態の実施例4に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における温度分布を示すグラフである。
図9は、本発明の一実施形態の実施例4に係るベッドの空調システムを設置し、定常状態における風速分布を示すグラフである。
図8、
図9は、ベッドの幅方向中心において、放射パネルが設置された壁面からの離間距離毎の測定結果を示している。
図8に示すように、上下方向の温度分布は3℃以下の範囲におさまり、温度ムラ、偏りが抑えられていることが分かる。
図9に示すように、いずれの測定点も風速0.15m/s以下であり、静穏な環境となっていることが分かる。また、冷却された放射パネル4近傍の壁面Wから10mmでは、空気が降下していることが確認でき、壁面Wから100mm離れると自然対流の影響を受けないことが分かる。つまり、壁面Wから数十mmの距離を0.1m/s以上で流れていると考えられる。
【0050】
以上より、自然対流により、気流は垂直に降下するため、ベッド2を壁面Wに密着させることが好ましいことが分かる。または、ベッド2と壁面Wとの間に隙間が有る場合には、放射パネル4の下端4Lに、ベッド2側に向かうにしたがって次第に下方に向かう傾斜板5(かえし)を設けること好ましい。これにより、冷気をベッド2側へ誘導することができる。かえしの長さは、ベッド2の頭部側の端部に届く長さにすればより効果的である。
【0051】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0052】
例えば、上記に示す実施形態において、マットレス22の頭部22A側には支持体としてヘッドボード3が配置され、ヘッドボード3に放射パネル4が設けられているが、本発明はこれに限られない。支持体は放射パネル4を支持できる構成であれば、適宜選択可能であり、壁や袖壁、腰壁等であってもよい。
【0053】
また、上記に示す実施形態において、放射パネル4はマットレス22の上面22Tよりも上方に配置されているが、本発明はこれに限られない。放射パネル4の少なくとも一部がマットレス22の上面22Tよりも上方に配置されていればよく、放射パネル4の下端4Lがマットレス22の上面22Tよりも下方に位置するように配置されていてもよい。