特許 6708420 人工気候室複合型放射式試験装置

(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】6708420

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】人工気候室複合型放射式試験装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20200601BHJP

   A01K 1/00 20060101ALI20200601BHJP

   F24F 1/0093 20190101ALI20200601BHJP

   G01N 17/00 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   F24F5/00 Z

   A01K1/00 D

   F24F1/0093

   F24F5/00 101B

   G01N17/00

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-16912(P2016-16912)

(22)【出願日】2016年2月1日

(65)【公開番号】特開2017-138009(P2017-138009A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2019年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】505335256

【氏名又は名称】富士医科産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166132

【弁理士】

【氏名又は名称】木船 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100093872

【弁理士】

【氏名又は名称】高崎 芳紘

(72)【発明者】

【氏名】中島 茂

【審査官】 浅野 弘一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−０８９９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３９７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１８８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５２９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１３６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３２５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３４６２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ５／００

Ａ０１Ｋ １／００

Ｆ２４Ｆ １／００９３

Ｇ０１Ｎ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面および天井面ならびに複数の壁面で区画された人工気候室内の温度環境を制御する装置であって、
前記床面および天井面ならびに各壁面にそれぞれ取り付けられる放射パネル部と、当該各放射パネル部の放射熱量を独立して制御するパネル制御部とを備え、
前記放射パネル部は、複数の放射パネルを組み合わせてなると共に、
前記パネル制御部は、前記各放射パネルごとに設けられた冷却ユニットとヒータユニットとを備えた熱媒体供給器によって温度調整された熱媒体を用いて前記各放射パネルの放射熱量を個々に制御することを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置。

【請求項2】

請求項１に記載の人工気候室複合型放射式試験装置において、
前記人工気候室は、前記床面と天井面とこれを連結する４つの壁面からなる６面体であることを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の人工気候室複合型放射式試験装置において、
前記放射パネルは、金属製のパネル体と、当該パネル体表面に密接するように設けられた伝熱管と、当該伝熱管内を流通する熱媒体とからなることを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の人工気候室複合型放射式試験装置において、
前記人工気候室に、その室内の空気を循環させてその温度を調整する空調部を備えたことを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に人や動物が居住するための室内の環境（気候）を任意に制御できる人工気候室複合型放射式試験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

都市部などの比較的温暖な地域では、夏場の冷房だけでなく冬場の暖房も１つのヒートポンプ式空気調和機で兼用している場合が多い。しかし従来のヒートポンプ式空気調和機は室内の空気を室内機で強制的に循環して冷暖房する方式であるため、その空気の流れによって温度にムラが生じ、場所によっては寒すぎたり暑すぎたりしてしまい、均一な冷暖房が難しいという問題がある。

【0003】

一方、以下の特許文献１乃至３などには輻射パネルを室内の天井面や窓際の壁面などに取り付け、その放射パネルからの放射（輻射）熱によって室内を冷暖房するようにした放射式冷暖房システムが提案されている。このような放射パネルからの放射熱を利用した冷暖房方式によればヒートポンプ式空気調和機のような空気循環型の冷暖房方式のような気流が発生しないことから静粛性が高く、かつ室内の温度のムラが少ないため、居室内にいる人にとって優しい冷暖房が可能といわれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２１８８４５号公報

【特許文献2】特開２０１４−１５２９７１号公報

【特許文献3】特開平５−１４１７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来の放射式冷暖房システムは、天井面または床面、あるいは一部の壁面に放射パネルを設置してこれを制御しているため、より細かい室温制御を行うことができない。また、大学、企業や研究機関における居室やその空気調和システムの試験・研究に際しては様々な居住環境に対応できる製品を開発するために人工的に様々な居住環境を自由に再現できる設備やシステムが切望されている。

【0006】

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は 快適な温度環境の居住空間はもちろん、試験・研究のための様々な居住環境を自由に再現できる新規な人工気候室複合型放射式試験装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前述したような現在提案されている放射式冷暖房システムの場合は、居住空間の温度分布を一定と見なして全体をまとめて空調するシステムが殆どであるが、同じ居住空間でもその位置によっては温度が大きく異なる場合がある。例えば、窓際付近とその反対側の壁付近では、差し込む日差しや冷気の侵入、付設したある冷暖房設備による空気の流れなどによって実際の温度差だけでなく体感温度も大きく変わる。従来の放射式冷暖房システムは、このような実態をあまり考慮せずに居住空間の温度分布を一定と見なして全体をまとめて空調することから、同じ居室内でもその位置によっては寒く感じたり、反対に暑く感じる人が生じ、すべての人にとって快適な空調は困難である。

【0008】

また、大学や企業の研究機関における居室環境やその空気調和システムなどの試験・研究に際しては様々な居住環境に対応できる対応策や製品を開発するために人工的に様々な居住環境を自由に再現できる設備やシステムが切望されている。例えば、快適な居室を設計する場合には、窓やドアなどの配置やその部分からの侵入熱や放熱などを季節ごとに細かく再現した環境（気候）を人工的に作り出し、その環境下で実際に被験者や動物が一定時間暮らすことで体調の変化などを確認するなどといった様々な実験を行う必要がある。しかし、人工的に様々な環境を作り出すのは容易でなく、また多くのコストを要する。例えば、夏場に冬場の室内環境を再現し、反対に夏場に冬場の室内環境を再現するのは容易でない。これは例えば空調機や空調設備を設計、開発するメーカなどの場合も同様である。

【0009】

そこで、これらの課題を解決するために第１の発明は、床面および天井面ならびに複数の壁面で区画された人工気候室内の温度環境を制御するシステムであって、前記床面および天井面ならびに各壁面ごとにそれぞれ取り付けられる１または複数の放射パネルと、当該各放射パネルからの輻射熱量を独立して制御するパネル制御部とを備えたことを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置である。

【0010】

このような構成によれば、各面に取り付けられた放射パネルを独立して制御し、それぞれの放射（輻射）熱量を、通常の居室内における室温の増減幅、例えば１０℃〜４０℃の範囲で任意に増減することで、実際と同じ温度環境の居住室を人工的に自由かつ容易に再現することができる。これによって、居室環境の研究機関による住環境の研究や、空調機、空調設備メーカにおける製品の設計、開発に貢献することができる。また、実際に人が居住する室内の各面にこの輻射パネルを取り付け、その放射熱量をそれぞれを独立して制御することでその位置（場所）またはその人に適した最適な冷暖房を行うことができる。

【0011】

第２の発明は、第１の発明において、前記人工気候室は、前記床面と天井面とこれを連結する４つの壁面からなる６面体であることを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置である。実際にビルやマンションなどの居住室の場合は、床面と天井面とこれを連結する４つの壁面からなる６面体であるが、天井面が複数の面からなっていたり、壁面が多数ある場合には、その面ごとに取り付けることできめ細かい室温制御を行うことができる。

【0012】

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記放射パネルは、金属製のパネル体と、当該パネル体表面に密接するように設けられた伝熱管と、当該伝熱管内を流通する熱媒体とを有することを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置である。このように放射パネルを構成することにより、その金属製のパネル体表面から所定熱量の放射熱を均一に放射することできる。

【0013】

第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記パネル制御部は、前記各放射パネルを流通する熱媒体を独立して供給する熱媒体供給手段と、当該熱媒体供給手段による熱媒体の温度を調整して前記パネル体からの放射熱量を調整する放射熱調整手段とを有することを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置である。このように構成すれば、放射パネルの伝熱管を流れる熱媒体の温度をパネル制御部によって調整できるため、その放射熱量をきめ細かく高精度に制御することができる。

【0014】

第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記人工気候室に、その室内の空気を循環させて室温を調整する空調部を備えたことを特徴とする人工気候室複合型放射式試験装置である。このような空調部を備えることにより、試験準備段階でその人工気候室内の温度が試験のための設定温度から大きくずれている場合には、この空調部によってその人工気候室内の温度を設定温度近くまで調整しておけば、放射パネルによる温度・湿度の調整時間を大幅に短縮することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、人工気候室の各面に取り付けられた放射パネルを独立して制御し、それぞれの放射熱量を、通常の居室内における室温の範囲内で増減することで、実際と同じ温度環境の居住室を人工的に自由かつ容易に再現することができる。これによって、住環境の研究機関による人の内部環境と外部環境の評価試験と住環境の試験研究や、建設メーカ・設備メーカ・空調機、空調設備メーカにおける人に関する最適な空調システムの開発に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る人工気候室複合型放射式試験装置１００の実施の一形態を示す全体構成図である。

【図2】床面１０Ａおよび天井面１０Ｂに設置される放射パネル部２０Ａ、２０Ｂの構成例を示す平面図である。

【図3】壁面１０Ｄに設置される放射パネル部２０Ｄの構成例を示す正面図である。

【図4】壁面１０Ｃ、１０Ｅに設置される放射パネル部２０Ｃ、２０Ｅの構成例を示す正面図である。

【図5】壁面１０Ｆに設置される放射パネル部２０Ｆの構成例を示す正面図である。

【図6】放射パネル２１の構成例を示す裏面図である。

【図7】各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｄを制御するための構成を示す図である。

【図8】制御機器３２による各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｄの制御の流れを示すフローチャート図である。

【図9】本発明に係る人工気候室用複合型放射式試験装置１００の作用例を示す説明図である。

【図10】放射パネル部２０Ｄの輻射熱量を放射パネル２１ごとに制御した例を示す説明図である。

【図11】放射熱量を放射パネル２１ごとに制御した例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る人工気候室複合型放射式試験装置１００の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの試験装置１００は、人や動物が居住可能な空間を区画形成する人工気候室１０の内側に設置される複数の放射パネル部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆと、これら各放射パネル部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを制御するパネル制御部３０と、この人工気候室１０内を空調する空調部４０とから主に構成されている。

【0018】

人工気候室１０は、外の気候の影響を受け難い研究施設内の１室または工場などの大きな空間を有する屋内に独立して構築されており、それぞれ矩形状の床面１０Ａおよび天井面１０Ｂと、これらの周囲を区画する４つの壁面１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆとからなる６面体で構成されて、人や動物が居住可能な一般的な住居の各部屋に相当する。なお、この人工気候室１０の大きさ（床面積）は、特に限定されるものではないが一般的な家屋やマンションの一室とほぼ同じ程度の面積、例えば約７．５ｍ^２（４．５畳）〜約４０ｍ^２（２５畳）程度となっており、その室内高は例えば２．０〜３．０ｍ程度となっている。また、この人工気候室１０の天井面１０Ｂには図示しない照明器具が設定されていると共に、壁面１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆのうちいずれかには人が出入りするためのドア１１が開閉自在に設置されている（図での例では手前側の壁面１０に設置されている）。

【0019】

放射パネル部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆは、図２乃至図５に示すようにそれぞれ短冊形状をした放射パネル２１を複数組み合わせて構成されている。すなわち、床面１０Ａおよび天井面１０Ｂに設置される放射パネル部２０Ａ、２０Ｂは、図２に示すようにそのほぼ前面を覆うように例えば１２枚の放射パネル２１を組み合わせて構成されている。また、壁面１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅにそれぞれ設置される放射パネル部２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅは、図３および図４に示すように同じくそのほぼ前面を覆うように例えば６枚の放射パネル２１を組み合わせて構成されている。一方、壁面１０Ｄの対向面に位置する壁面１０Ｆの放射パネル部２０Ｆは、図５に示すように開閉ドア１１を除く部分に放射パネル２１を３枚と小型の放射パネル２１ａを２〜３枚組み合わせて構成されている。

【0020】

この放射パネル２１は、図６に示すように例えば長さＬ：１８００〜２０００ｍｍ、幅Ｗ：１０００〜６００ｍｍ、厚さ：４０ｍｍ程度の短冊形状をした金属板（例えばアルミなど）からなるパネル板２２の表面に、伝熱管２３を螺旋状にかつ密着するように張り巡らせて構成されている。この伝熱管２３としては、同じく熱伝導性に優れた材料（金属）、例えば銅管やポリエチレン被覆アルミ複合管などで構成されている。そして、この伝熱管２３内にパネル制御部３０によって例えば１０℃〜４５℃の範囲で温度調整された冷温水などの熱媒体を通過させることでそのパネル板２２の温度を制御（加熱、冷却）してそのパネル板２２表面からの放射熱量を制御している。なお、この伝熱管２３の両端部は、パネル板２２の両側に設けられた枠体２４にこれを貫通するように支持されている。

【0021】

次に、パネル制御部３０は、図１に示すように各放射パネル部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆごとに設けられた熱媒体供給器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆと、これらの熱媒体供給器３１Ａ〜３１Ｆを制御する制御機器３２とから構成されている。熱媒体供給器３１Ａ〜３１Ｆは、熱冷媒となる水が流れる配管３１ａを介して各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆとそれぞれ接続されている。

【0022】

この熱媒体供給器３１Ａ〜３１Ｆは、後述するような恒温槽３１ｂと冷却機３１ｃとから構成されており、配管３１ａを介して流通する熱媒体の温度を一定の温度範囲、例えば１０℃〜４５℃の範囲で０．１〜０．５℃単位で任意の温度に調整して各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆにそれぞれ供給している。

【0023】

一方、制御機器３２は操作盤や制御回路から構成されており、オペレータが各熱媒体供給器３１Ａ〜３１Ｆごとに操作パネルを操作して各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆを流れる熱媒体の温度を独立して設定することで各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆからの放射熱量を任意に調整している。

【0024】

図７は、これら各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆと、パネル制御部３０を構成する熱媒体供給器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆと、制御機器３２との関係を詳しく示したものである。この熱媒体供給器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ（図ではそのうちの熱媒体供給器３１Ｄのみを示す）は、前述したようにそれぞれ恒温槽３１ｂと冷却機３１ｃとから構成されている。恒温槽３１ｂは、例えば容量が３００Ｌ以上の水槽５０内に冷却ユニット５１ａとヒータユニット５２とを設け、その内部に熱媒体となる水を２００〜３００Ｌ程度収容したものである。この水槽５０には、熱媒体を流通するための配管（送り）３１ａ、（戻り）３１ａが接続されている。

【0025】

そして、この冷却ユニット５１とヒータユニット５２を稼働させてその水槽５０内に溜められた熱媒体（水）の温度を例えば０〜４５℃の範囲で調整し、これを循環ポンプＰによって抜き出し、配管（送り）３１ａを介して各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆに供給（循環）している。一方、冷却機３１ｃは、冷却ユニット５１ａ（蒸発機）と屋外に設置された凝縮器５１ｂと図示しない圧縮機などからなる冷凍サイクルで構成されており、冷却ユニット５１ａに冷媒を供給して恒温槽３１ｂ内の水を冷却している。なお、この恒温槽３１ｂにおける熱媒体の温度制御方法としては、冷却ユニット５１ａの冷却能力は一定であることから、設定される熱媒体の温度に応じてヒータユニット５２の出力を可変することで調整している。

【0026】

また、図に示すように放射パネル部２０Ｄが複数（３つ）の放射パネル２１からなる場合には、配管３１ａ、３１ａの端部にそれぞれ分岐ユニット５３，５３を設け、この分岐ユニット５３，５３を介して熱媒体を分流、合流することでそれぞれの放射パネル２１に対して同じ温度の熱媒体を同時に同量づつ流すことが可能となっている。

【0027】

循環ポンプＰは、制御機器３２のＰＬＣ（プログラマブルコントローラシーケンサ）５４によって制御されるインバータ機器５５によってインバータ制御されており、その回転数を可変することで放射パネル部２０Ｄへ供給する熱媒体の流量を調整している。また、このＰＬＣ５４は、これと同時にＳＳＲ（ソリッドステーリレー）５５ａ〜５５ｆを介して各恒温槽３１ｂのヒータユニット５２を制御している。

【0028】

制御機器３２には、各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆの温度をオペレータが操作するための集中管理制御盤５７が設けられている。この集中管理制御盤５７には、温度・湿度センサーＳ１、流量センサーＳ２，ＣＯ_２・Ｏ_２センサーＳ３などからの計測値が入力されており、その計測値に基づいて各値が設定値になるようにＰＬＣ５４や空調部４０および図示しない加湿部を制御している。そして、このような制御は、各壁面１０Ａ〜１０Ｆに設置された各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆごとに独立して制御可能となっている。なお、各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆにもそれぞれ複数の温度センサーが所定の位置に設けられており、これら各温度センサーの計測値も随時集中管理制御盤５７に入力されている。

【0029】

図１に戻り、空調部４０はヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する室内機４１と室外機４２と送風機４３およびこの送風機４３と居室１０内を接続するダクト４４とから構成されている。ダクト４４は送風機４３から４つに分岐して設けられており、各ダクトの出口には天井面１０Ｂに沿って延びる筒状の無風フィルター４５がそれぞれ設けられている。この無風フィルター４５は、その全面が例えば合成樹脂製のフィラメント糸からなる布体で構成されており、ダクト４４から送られてきた空気を濾過しつつその全表面から全周囲に亘って漏出するように排気することで気流を殆ど発生させることなく、居室１０内に調和された空気を供給している。

【0030】

また、この人工気候室１０の壁面１０Ｅの床側には吸気口４６が形成されており、その室内の空気を空調部４０の室内機４１側に吸い込んで循環している。さらに、この空調部４０には、図示しない加湿器が内蔵されており、空気の温度調整と共にその湿度の調整している。そして、図８に示すようにこの空調部４０および加湿器は、熱媒体供給器３１Ａ〜３１Ｆと同様に制御機器３２によって制御される。

【0031】

図８は、この制御機器３２による各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆの温度制御の流れの一例を示したものである。先ず、この制御機器３２は、最初のステップＳ１００において、その人工気候室１０内の温度（室温）と、各壁面１０Ａ〜１０Ｆのいずれかあるいはすべての壁温度、すなわち各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆのいずれかあるいはすべての放射熱量を設定する。その後、ステップ１０１では、空調機４０を稼働してその人口気候室１０内の温度が設定温度になるまでその室温を調整する。例えば、元々の室温が１０℃で設定温度が３０℃であれば、その空調機４０によって人工気候室１０内を暖房し、その反対であれば冷房する。

【0032】

そして、この制御機器３２は、次のステップＳ１０３において温度センサーから入力される値に基づいてその人工気候室１０内の温度が設定温度になったか否かを判断し、なっていないとき（ＮＯ）はそのまま継続し、なったと判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１０５に移行してその空調機４０を停止する。

【0033】

一方、この制御機器３２は、ステップＳ１０２において、この空調機４０の制御と並行して各熱媒体供給器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆを稼働する。具体的には前述したように、各恒温槽３１ｂの冷却ユニット５１ａおよびヒータユニット５２を調整して水槽５０内の熱媒体の温度が設定された温度（例えば２５℃）になるまでその熱媒体をＰＩＤ制御などによって加温または冷却する。なお、熱媒体となる水は比較的比熱が大きいことから、元の熱媒体の温度と設定温度の差が小さいときには短時間で設定温度に達するものの、その差が大きいときには比較的時間を要することになる。

【0034】

そして、この制御機器３２は、次のステップＳ１０４において、各恒温槽３１ｂ内の熱媒体の温度が設定温度になったか否かを判断し、なっていないとき（ＮＯ）は引き続き継続し、なったと判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１０６に移行してその温度に達した熱媒体の順から各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆに熱媒体を一定流量、例えば３Ｌ／ｍｉｎの流量で供給して次のステップＳ１０６に移行する。

【0035】

ステップＳ１０６では、各放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆの温度をその放射パネル２１の各所に設けられた温度センサーからの計測値に基づいて温度差があるか否かを判断する。すなわち、放射パネル２１の熱媒体入口付近では、その熱媒体の熱がパネル板２２に伝わることで設定温度となるが、放射パネル２１の熱媒体出口付近では、その熱媒体の熱がパネル板２２に奪われたことで設定温度よりも低く（または高く）なる。

【0036】

このような温度差は完全に解消することが困難であるが、この現象は熱媒体の流量が少ないほど顕著になる。従って、ある温度差以上の温度差があると判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１１０に移行してその熱媒体の流量を増加する。具体的には、循環ポンプＰの回転数をインバータ制御によって適宜増減することでその流量を増大する（例えば４〜５Ｌ／ｍｉｎ）。

【0037】

このように熱媒体の流量を増大すると、その分だけ循環ポンプＰや冷却ユニット５１ａ、ヒーターユニット５２などの電力を消費するため、その後、次のステップＳ１１２において温度差が解消したか否かを判断し、解消していなければ（ＮＯ）、そのまま熱媒体の流量を増大し、解消したならば（ＹＥＳ）、次のステップＳ１１４に移行して熱媒体の流量を既定値まで戻すことになる。

【0038】

このような構成をした本発明の人工気候室複合型放射式試験装置１００によれば、人工気候室１０の床面１０Ａおよび天井面１０Ｂならびに各壁面１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆに設置された放射パネル部２０Ａ〜２０Ｆからの放射熱量（パネル温度）を、オペレータがパネル制御部３０を操作することによって任意に制御できるため、所望の温度環境を自由に再現することができる。例えば、冬の良く晴れた日中であれば通常、南側のガラス窓から日が差し込むため、図９に示すように南側に面した壁面１０Ｃの放射パネル部１０Ｃからは、その透過日射熱および通過熱に相当する熱量の放射熱を放射する。

【0039】

一方、その北側の壁は通常、低温の外気によって室温よりも低くなっているため、北側に面した壁面１０Ｅの放射パネル部１０Ｅからはその外気冷気侵入熱に相当する熱量の放射熱を放射する。また、この条件下においては通常床面１０Ａおよび天井面１０Ｂでは、南側が暖かく、北側が冷たいことから、同図に示すように各放射パネル部２０Ａおよび２０Ｂのうち、南側に位置する放射パネル２１からの放射熱量を多く（発熱）し、南側に位置する放射パネル２１からの放射熱量を小さく（吸熱）すれば、冬の良く晴れた日中の室内温度環境を容易に再現できる。

【0040】

そして、このような任意の室内温度環境が再現できたならば、例えばその居室１０内に実際に被験者が一定時間居住することでその体調の変化などを調査したり、あるいは空調機を開発する際においてはその室内機のサイズや取り付け位置、気流の流れなどをより精度良く実験し、検証することができる。

【0041】

また、図１０に示すように１つの放射パネル部２０Ｄであってもその中央のガラス窓に相当する位置および大きさの放射パネル２１からの放射熱量をその周囲の放射パネル２１よりも多くしたり、あるいは少なくしたりすることで日中にその窓から侵入する熱量や、夜間にその窓から侵入する冷気なども自由に再現することができる。この場合、中央のガラス窓に相当する放射パネル２１の放射熱量がその周囲の放射パネル２１の放射熱量と違ってくる。そのため、これら各放射パネル２１に供給する熱媒体の温度も変わってくるため、この場合には、別系統の熱媒体供給器３１をさらに付設することになる。

【0042】

さらに、本発明の人工気候室複合型放射式試験装置１００の応用例として、一般住宅やオフィスに適用した場合には、その位置に応じて放射熱量を細かく制御することができるため、居住者に優しい最適な冷暖房を行うことができる。例えば、冬場であってもその南側では窓から差し込む日差しによって比較的暖かいことからにその南側の壁面に設けられた放射パネル２１からの放射熱の温度はそれほど高くする必要はない。これに対して北側では日差しが届かない分温度が低いことから、北側壁面に設けられた放射パネル２１からの放射熱の温度を高くすることで同じ室内にいる居住者全員にとって最適な暖房を行うことができる。一方、夏場の温度環境はその反対になることから、北側の放射パネル２１からの放射熱の設定温度を南側よりも高くすれば、北側に位置する人の冷えすぎを防止することができる。

【0043】

また、冬場の暖房時には天井付近の温度が高く、床面付近の温度が低くなる。そのため、図１１に示すように床面側の放射パネル２１の温度を高くし、天井側になるに従って低くすれば無駄なく効率的な暖房を行うことができる。また、夏場の冷房時にはその反対に床面側の温度が低くなるため、天井側の放射パネル２１の温度を低くし、床面側になるに従って高くすれば、冷えすぎを防止した優しい冷房を行うことができる。なお、この場合には、３つの放射パネル２１に対してそれぞれ異なった温度の熱媒体を供給するために少なくとも３つの熱媒体供給器を用意する必要がある。

【0044】

また、このような放射パネル２１による温度環境の再現と共に前述したように空調部４０を稼働させることによってより効率的に室内温度環境を制御することができる。特に優れた特徴としては、従来の室内気流循環空調方式と放射空調式の異なる住環境試験研究で人に対する内部環境及び外部環境の異なる住環境の試験研究を同一の装置で行う事が出来、広範囲な研究領域に対応する最新の装置である。また、試験準備段階でその人工気候室１０内の温度が試験のための設定温度から大きくずれている場合、例えば試験開始前の人工気候室１０の温度が１０℃であり、これを２０℃の条件で試験を行うためには予め放射パネル２１を起動してその室温度を設定温度まで上げておく必要があるが、その温度差が大きいと、放射パネル２１による放射熱だけでは設定温度になるまで長時間を要する。そのため、試験開始前の人工気候室１０の温度と試験用の設定温に大きな差がある場合には、この空調部４０によって予めその人工気候室１０内の温度を設定温度近くまで調整しておけば、放射パネルに２１よる温度調整時間を大幅に短縮することができる。

【0045】

さらに、この空調部４０は無風フィルター４５から温度や湿度が調整された空気を無風状態で供給することで風や気流による影響を無くすことができるため、例えば被験者の皮膚温、代謝、衣服試験、安静時、睡眠時などの各種測定を正確に行うことができる。また、風や気流による影響を無くすことで静粛性が高まると共に、温度差もなくなるため、お年寄りや子供、病気療養中の患者などにとって優しい冷暖房環境を提供することができる。

【0046】

なお、本実施の形態では 床面１０Ａおよび天井面１０Ｂとこれらの周囲を区画する４つの壁面１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆとからなる６面体の居室１０の例で示したが、その他の構造、例えば一部または全部に曲面の壁面を有する居室や、さらに複数の壁面を有する居室の場合もその壁面の形状や数に合わせて放射パネル２１を設置すれば同様な作用・効果を発揮することができる。また、放射パネル２１の形状としては短冊形状だけでなく、その他様々な形状や大きさのものを用いることができる。

【符号の説明】

【0047】

１００…人工気候室複合型放射式試験装置
１０…人工気候室
１０Ａ…床面
１０Ｂ…天井面
１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ…壁面
１１…ドア
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ…放射パネル部
２１…放射パネル
２２…パネル板
２３…伝熱管
２４…枠体
３０…パネル制御部（放射熱調整手段）
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ…熱媒体供給器（熱媒体供給手段）
３１ａ…配管
３１ｂ…恒温槽
３１ｃ…冷却機
３２…制御機器
４０…空調部
５０…水槽
５１ａ…冷却ユニット
５２…ヒータユニット
５７…集中管理制御盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】