2023-79335 輻射空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079335

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】輻射空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20230601BHJP

【ＦＩ】

F24F5/00 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192754

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】小林 純哉

(72)【発明者】

【氏名】重森 正宏

(57)【要約】

【課題】空間の温熱快適性を向上させることが可能な輻射空調システムを提供する。
【解決手段】輻射空調システム１００は、スリット状の吹出スリット２２を有する複数の吹出ノズル１３と、吹出ノズル１３に空気を送風する送風機１５と、を有して構成される送風装置１１と、被空調空間１に熱輻射を発生させる複数の冷温水輻射パイプ３２を有する輻射熱発生装置３１と、を備える。複数の吹出ノズル１３は、それぞれ吹出スリット２２が同一面上に位置するように間隙を有して並設され、複数の冷温水輻射パイプ３２のそれぞれは、隣接する吹出ノズル１３の間隙に配置され、かつ、送風装置１１から送風される吹出空気Ｑ０により誘引される誘引空気Ｑ１が通過する風路上に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スリット状の吹出口を有する複数の吹出ノズルと、前記吹出ノズルに空気を送風する送風機と、を有して構成される送風装置と、
被空調空間に熱輻射を発生させる複数のパイプを有する輻射熱発生装置と、
を備え、
前記複数の吹出ノズルは、それぞれ前記吹出口が同一面上に位置するように間隙を有して並設され、
前記複数のパイプのそれぞれは、隣接する前記吹出ノズルの前記間隙に配置され、かつ、前記送風装置から送風される吹出空気により誘引される誘引空気が通過する風路上に配置されていることを特徴とする輻射空調システム。

【請求項2】

前記吹出ノズルは、前記被空調空間を構成する天井面からオフセットして配置され、
前記吹出空気及び前記誘引空気は、前記天井面から床面に向かって流れることを特徴とする請求項１に記載の輻射空調システム。

【請求項3】

前記複数のパイプは、前記被空調空間への輻射熱を、前記パイプの内部に冷温水チラーで生成した冷温水を供給することで発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の輻射空調システム。

【請求項4】

前記隙間に配置された前記パイプは、パイプ群によって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の輻射空調システム。

【請求項5】

前記複数のパイプは、前記同一面上もしくは前記同一面よりも前記吹出空気の流れる下流側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の輻射空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水の輻射熱を活用して室内を空調する輻射空調システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来技術として、冷温水などの熱媒が流れる多数のパイプをパネルに埋め込み、熱放射により室内などを空調する輻射パネルを利用した輻射空調システムが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－１９５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の輻射空調システムでは、空間内を循環する空気による対流熱伝達がほとんど発生しないため、冷却熱を生じる物体を活用して空間を冷却することができず、快適性を向上させることができなかった。そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、空間の温熱快適性を向上させることが可能な輻射空調システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る輻射空調システムは、スリット状の吹出口を有する複数の吹出ノズルと、吹出ノズルに空気を送風する送風機と、を有して構成される送風装置と、被空調空間に熱輻射を発生させる複数のパイプを有する輻射熱発生装置と、を備える。そして、複数の吹出ノズルは、それぞれ吹出口が同一面上に位置するように間隙を有して並設され、複数のパイプのそれぞれは、隣接する吹出ノズルの間隙に配置され、かつ、送風装置から送風される吹出空気により誘引される誘引空気が通過する風路上に配置されていることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、空間の温熱快適性を向上させることが可能な輻射空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る輻射空調システムの基本構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、輻射空調システムの全体配置を示す側面図である。

【図3】図３は、輻射空調システムにおける送風装置の設置イメージを示す配置図である。

【図4】図４は、輻射空調システムにおける輻射熱発生装置の冷温水パイプ及び冷温水生成装置との接続関係を示す接続概略図である。

【図5】図５は、輻射空調システムを構成する送風装置の吹出ノズルと輻射熱発生装置の冷温水パイプの配置関係を示す構成図である。

【図6】図６は、送風装置内の空気の流れ方向を示す上面図である。

【図7】図７は、送風装置の吹出ノズルからの吹出空気及び冷温水パイプ近傍に発生する誘引空気の流れ方向を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明に係る輻射空調システムは、スリット状の吹出口を有する複数の吹出ノズルと、吹出ノズルに空気を送風する送風機と、を有して構成される送風装置と、被空調空間に熱輻射を発生させる複数のパイプを有する輻射熱発生装置と、を備える。そして、複数の吹出ノズルは、それぞれ吹出口が同一面上に位置するように間隙を有して並設され、複数のパイプのそれぞれは、隣接する吹出ノズルの間隙に配置され、かつ、送風装置から送風される吹出空気により誘引される誘引空気が通過する風路上に配置されている。

【0009】

こうした構成によれば、吹出ノズルの間隙に誘引された空気（誘引空気）がパイプ表面との間で熱交換し、吹出ノズルからの吹出空気と一体となることにより、微風速な面状の均一流として被空調空間へ送風される。このため、被空調空間の全体において温度の偏りあるいはドラフト感を抑制した空調を実現し、体感温度ムラのない空間を実現することができる。つまり、空間の温熱快適性を向上させることが可能な輻射空調システムとすることができる。

【0010】

また、本発明に係る輻射空調システムでは、吹出ノズルは、被空調空間を構成する天井面からオフセットして配置され、吹出空気及び誘引空気は、天井面から床面に向かって流れるようにしてもよい。このようにすることで、天井面と吹出ノズルとの間の空間から広範囲に誘引空気を取り込み、天井面から床面の方向への安定した送風を実現することができる。このため、パイプから離れた床面付近まで均一に空調され、被空調空間における体感温度ムラの抑制効果をさらに高めることができる。

【0011】

また、本発明に係る輻射空調システムでは、複数のパイプは、被空調空間への輻射熱を、パイプの内部に冷温水チラーで生成した冷温水を供給することで発生させるようにしてもよい。このようにすることで、予め冷温水チラーにて温度調節をした冷温水をパイプに送ることで、継続的に熱を発生させることが可能になる。このため、空間の快適性を容易に高めることができる。

【0012】

また、本発明に係る輻射空調システムでは、間隙に配置されたパイプは、パイプ群によって構成されているようにしてもよい。このようにすることで、吹出ノズルの間隙及びパイプ近傍を通過した気流が面状で均一な分布を保ったまま空間の下流側である居住空間に到達するようになる。このため、気流感による空間の快適性向上の効果をさらに高めることができる。

【0013】

また、本発明に係る輻射空調システムでは、複数のパイプは、同一面上もしくは同一面よりも吹出空気の流れる下流側に配置されているようにしてもよい。このようにすることで、パイプと被空調空間との間の障害物を減らし、熱輻射を促進させることができる。このため、輻射熱による温熱快適性をさらに高めることができる。

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

【0015】

（実施の形態１）
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態１に係る輻射空調システム１００について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る輻射空調システム１００の基本構成を示す斜視図である。図２は、輻射空調システム１００の全体配置を示す側面図である。なお、図１及び図２では、システムを構成する主要な装置及び代表的な構成のみを示しており、各装置の詳細な構成については、図３以降を参照して後述する。

【0016】

輻射空調システム１００は、気流、熱交換、及び熱輻射の組み合わせによって居住空間（被空調空間１）の温熱環境を高める役割、つまり居住空間の温熱快適性を向上させる役割を担うシステムである。

【0017】

具体的には、図１に示すように、輻射空調システム１００は、送風装置１１と、輻射熱発生装置３１とを有して構成される。送風装置１１は、吹出ノズル１３と総称される吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、送風機ボックス１４と、送風機１５（図２参照）と、吹出スリット２２と総称される吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、を備えて構成される。輻射熱発生装置３１は、冷温水輻射パイプ３２と総称される冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、給水管３３と、排水管３４と、冷温水生成チラー３５と、送水ポンプ３６と、を備えて構成される。

【0018】

輻射空調システム１００は、住宅の一部である被空調空間１内に設置される。ここで、被空調空間１とは、居住者がその内部で生活を営む場として利用する空間を指し、リビング、ダイニング、寝室、個室、又は子供部屋等が含まれる。なお、押入、クローゼット、又は機械室等の居住者が内部で活動しない空間は含まない。また、被空調空間１は、天井面、床面、及び側壁面を含む壁面による閉空間を構成するが、図１では、被空調空間１の内部に設置された輻射空調システム１００の配置を見やすくするため、図面手前側の側壁面及び天井面を透過して表示させている。送風装置１１を構成する送風機ボックス１４、吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）及び輻射熱発生装置３１の冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）は、それぞれ被空調空間１の天井面付近に配置される。

【0019】

送風機ボックス１４は、被空調空間１の循環空気を給気して吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）に送風するために必要な機器類及び風路を集約して内蔵するための枠体である。詳細は後述するが、送風機ボックス１４の内部には、送風機１５をはじめ複数の構成部材が設置されている。送風機ボックス１４は、被空調空間１内において、天井面と奥側の側壁面とに接触するように配置されている。なお、本実施の形態では、送風機ボックス１４は、天井面と奥側の側壁面に接触するように配置したが、必ずしも被空調空間１の内側から接触させる必要はなく、例えば天井面に吊下げる、あるいは、室内の下がり天井部に内蔵するように配置してもよい。

【0020】

吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）は、送風機１５（送風機１５ａ、１５ｂ）から送風された空気を被空調空間１に送風する役割を担い、吹出スリット２２（吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｃ）を有する略直方体型の部材である。本実施の形態では、吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、すべて同一の形状である。吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれ、図１に示すように、６つの面のうち最も断面積の小さい２つの面のうちの一方の面が送風機ボックス１４と接触しており、吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）と送風機ボックス１４とは、空気が通過するための穴を介して互いに連通している。また、６つの面のうち最も断面積の小さい２つの面のうちの他方の面は、被空調空間１の側壁面（送風機ボックス１４と接触する奥側の側壁面と対向する側壁面）に接触している。また、その他の最も断面積の小さい２つの面を除く４つの面は、送風機ボックス、被空調空間１の天井面、及び、隣り合う吹出ノズル１３（例えば吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂ）とは互いに接触しておらず、被空調空間１を占める空気が吹出ノズル１３の周囲を通過可能な状態に設置されている。本実施の形態では、被空調空間１と連通した吹出ノズル１３周囲の空気が通過する空間を、誘引空間２と定めることとする。また、吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、それらの全てが天井面と略平行な同一面上に位置している。つまり、吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの吹出スリット２２側は、同一面上に位置するように間隙を有して並設されていると言える。

【0021】

その他の送風装置を構成する詳細な要素配置等については、図３及び図５を参照して後述する。

【0022】

冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）は、被空調空間１の内部を占める空気の温度を変化させる、あるいは、被空調空間１を構成する壁面及び内部に存在する物体（家具または人体など）との間で熱輻射を発生させるための中空部材であり、その内部を水が通過可能に構成されている。冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）は、それぞれ同じ材質で構成されており、特にその表面は、樹脂などの輻射率が高い素材を用いるのが好ましいが、他の素材で代用することも可能である。

【0023】

冷温水生成チラー３５は、被空調空間１の空調及び熱輻射を発生させるための水を生成するための装置であり、内部に水を加熱冷却させる機構と、加熱冷却用の水を貯水するためのタンクと、水の温度制御を行う機構とを備えている。

【0024】

給水管３３は、冷温水生成チラー３５で温度調節を行った水を冷温水輻射パイプ３２に送るための配管である。給水管３３は、上流側から冷温水生成チラー３５、送水ポンプ３６、及び冷温水輻射パイプ３２の順に接続されている。

【0025】

排水管３４は、冷温水輻射パイプ３２を循環して戻ってきた水を冷温水生成チラー３５に返すための配管である。排水管３４は、上流側から冷温水輻射パイプ３２及び冷温水生成チラー３５の順に接続されている。なお、本実施の形態では、給水管３３、排水管３４、冷温水生成チラー３５、及び送水ポンプ３６は、被空調空間１内に配置されているが、構成する天井面、床面、及び側壁面を超えて被空調空間１の外部に配置してもよく、居住空間の妨げにならない任意の位置に配置しても本発明の作用及び効果に影響するものではない。

【0026】

その他の冷温水輻射パイプ３２、給水管３３、及び排水管３４との接続関係の詳細など、輻射熱発生装置３１の詳細については、図５を参照して後述する。

【0027】

次に、図３を参照して、送風装置１１の詳細な構成について説明する。図３は、輻射空調システム１００における送風装置１１の設置イメージを示す配置図である。

【0028】

送風装置１１は、微風速な面状の均一流を被空調空間１に送風する装置である。本実施の形態では、送風装置１１は、図１に示すように、被空調空間１の天井面付近に配置され、微風速な面状の均一流を被空調空間１の天井面から床面に向けて送風する。

【0029】

具体的には、図３に示すように、送風装置１１は、吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）と、送風機ボックス１４と、送風機１５と総称される送風機１５ａ、１５ｂと、送風用チャンバ１８と総称される送風用チャンバ１８ａ、１８ｂと、吸込口２１と、吹出スリット２２（吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、送風機吹出口２３と総称される送風機吹出口２３ａ、２３ｂとを備えて構成される。本実施の形態では、送風装置１１は、複数（ここでは２つ）の送風ユニット１２（送風ユニット１２ａ、１２ｂ）に分けて構成されている。

【0030】

ここで、送風ユニット１２ａは、吹出ノズル１３ａ、１３ｂと、送風機ボックス１４の一部と、送風機１５ａと、送風用チャンバ１８ａと、吸込口２１の一部と、吹出スリット２２ａ、２２ｂと、送風機吹出口２３ａとを備えている。また、送風ユニット１２ｂは、吹出ノズル１３ｃ、１３ｄと、送風機ボックス１４の一部と、送風機１５ｂと、送風用チャンバ１８ｂと、吸込口２１の一部と、吹出スリット２２ｃ、２２ｄと、送風機吹出口２３ｂとを備えている。なお、送風ユニット１２を構成する構成部材は、必ずしも上述のような構成でなくてもよく、少なくとも１つの送風機と、吹出ノズルと、送風用チャンバ、吸込口、吹出スリット、送風機吹出口を備えていればよい。

【0031】

このように、送風装置１１を複数の送風ユニット１２に分けることにより、任意の被空調空間１における送風機構を送風ユニット１２の組み合わせで表すことが可能になり、システムの汎用化を図ることができる。

【0032】

以下、本実施の形態における送風装置１１を構成する構成要素の詳細を説明する。なお、送風ユニット１２ａと送風ユニット１２ｂとは、同等の構成要素を有しているため、ここでは、送風装置１１に含まれる送風ユニットとして、送風ユニット１２ａを例にして説明する。

【0033】

送風ユニット１２ａは、上述した通り、吹出ノズル１３ａ、１３ｂと、送風機ボックス１４の一部と、送風機１５ａと、送風用チャンバ１８ａと、吸込口２１の一部と、吹出スリット２２ａ、２２ｂと、送風機吹出口２３ａとを備えて構成される。

【0034】

送風機１５ａは、被空調空間１と送風機ボックス１４との間に圧力差を発生させ、被空調空間１から循環空気を吸込口２１から取り込み送風用チャンバ１８ａに送風する。送風機１５ａは、羽根車１６ａとモータ１７ａとを備えており、モータ１７ａによって羽根車１６ａを駆動させることで送風する。

【0035】

送風用チャンバ１８ａは、送風機１５ａから送風された循環空気を一時的に蓄積する空間であり、送風機１５から供給された空気の分布を均一化して吹出ノズル１３ａ及び吹出ノズル１３ｂへの送風量を等しくする役割を担っている。また、送風機ボックス１４内において、送風機１５ａと送風用チャンバ１８ａとは、壁（仕切板）によって隔てられており、互いに送風機吹出口２３ａを介して連通している。送風用チャンバ１８ａは、送風機１５ａと接続している面と反対側の面で吹出ノズル１３ａ及び吹出ノズル１３ｂとそれぞれ連通しており、送風機１５ａから吹出ノズル１３ａ及び吹出ノズル１３ｂまでの連続した風路をそれぞれ形成する。

【0036】

吹出ノズル１３ａ、１３ｂは、各々が有している６つの面のうち、床面方向に向いている面にそれぞれ吹出スリット２２ａ、２２ｂを有している。吹出スリット２２（吹出スリット２２ａ、２２ｂ）は、送風用チャンバ１８ａ及び吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ）を通過して供給された空気を被空調空間１に送風するための吹出口であり、送風機ボックス１４から吹出ノズルが伸びる方向に沿ってスリット状に形成されている（図３中の左右方向に相当）。この左右方向の吹出ノズル１３ａ、１３ｂの長さを吹出ノズル長さとすると、この長さは、送風機ボックス１４との接触面の１辺の長さに対して十分に長いものとし、送風機ボックス１４との接触面は、吹出スリット２２ａ、２２ｂの法線方向の長さを同接線方向に対して長くとるのが好ましい。このとき、吹出ノズル１３ａ、１３ｂは、例えば接触面の辺の長さが縦１７ｃｍ、横４ｃｍであるとき、吹出ノズル長さは２ｍ程度に設定される。また、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとは、吹出スリット２２ａ、２２ｂが天井面と略平行な同一面上に位置するように、互いに略平行に並設され、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとの間には所定の間隔（例えば１６ｃｍ）が設けられている。このようにすることで、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとの間の誘引空間２を十分に確保しつつ、広範囲にわたる吹出方向の気流を生成することを可能にする。なお、吹出ノズル１３ｂと、送風ユニット１２ｂの吹出ノズル１３ｂとの間も同じ所定の間隔（例えば１６ｃｍ）となるように、送風ユニット１２ａと送風ユニット１２ｂとが並設される。

【0037】

送風ユニット１２ａは、以上のように構成される。

【0038】

そして、送風ユニット１２ａでは、送風機１５ａが作動すると、被空調空間１内の空気を吸込口２１から吸い込み、吸い込んだ空気を送風機吹出口２３ａを介して送風用チャンバ１８ａ内に送出する。そして、送風用チャンバ１８ａ内に送出された空気は、吹出ノズル１３ａに送出される。吹出ノズル１３ａに送出された空気は、吹出スリット２２ａから被空調空間１の床面方向に吹き出される。また、送風用チャンバ１８ａ内に送出された空気は、吹出ノズル１３ａと同様、吹出ノズル１３ｂにも送出される。吹出ノズル１３ｂに送出された空気は、吹出スリット２２ｂから被空調空間１の床面方向に吹き出される。この際、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとの間には、吹出スリット２２ａ及び吹出スリット２２ｂから吹き出された空気（後述する吹出空気Ｑ０）に誘引された空気（後述する誘引空気Ｑ１）が流入し、流入した誘引空気Ｑ１は、吹出空気Ｑ０と合わさって被空調空間１の床面方向に吹き出される。

【0039】

次に、図４を参照して、輻射熱発生装置３１の詳細構成について説明する。図４は、輻射熱発生装置３１における冷温水輻射パイプ３２及びその他関連構成の接続関係を示す接続概略図である。

【0040】

輻射熱発生装置３１は、冷温水などの熱媒が流れる多数のパイプの輻射熱によって被空調空間１の空調を行う装置である。本実施の形態では、輻射熱発生装置３１は、送風装置１１から吹き出される誘引空気Ｑ１の温調を主として行う。

【0041】

具体的には、図４に示すように、輻射熱発生装置３１は、冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）と、給水管３３と、排水管３４と、冷温水生成チラー３５と、送水ポンプ３６と、を備えて構成される。本実施の形態では、冷温水輻射パイプ３２ａは、４本の直線形状のパイプ（パイプ３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３、３２ａ４）を有するパイプ群を構成している。冷温水輻射パイプ３２ｂ及び冷温水輻射パイプ３２ｃも同様に、それぞれ４本の直線形状のパイプ３２ｂ１、３２ｂ２、３２ｂ３、３２ｂ４を有するパイプ群及びパイプ３２ｃ１、３２ｃ２）、３２ｃ３、３２ｃ４を有するパイプ群をそれぞれ構成している。

【0042】

ここで、これらのパイプ群は、冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの符号の最後が「１」及び「２」、並びに、「３」及び「４」のパイプが、それぞれ一方の端部側で直接接続しており、符号の最後が「１」及び「３」のパイプが他方の端部側で給水管３３と直接接続され、「２」及び「４」のパイプが他方の端部側で排水管３４と直接接続されている。このようにすることで、冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれ同一の給水管３３及び排水管３４とそれぞれ接続した、単一の閉じた系を形成することになる。これにより、熱源となる冷温水の供給経路を１つにまとめることができるため、設備の簡素化を図ることができる。なお、これらの冷温水輻射パイプ３２の接続関係については、必ずしもこの順序で接続する必要はなく、（ａ）少なくとも１本のパイプが給水管３３と接続し、また給水管３３と接続しているパイプと同数のパイプが排水管３４と接続していること、（ｂ）パイプ同士が直接接続する場合、それらの一方は給水管３３と、もう一方は排水管３４と接続していること、のすべての条件を満足していれば問題ない。例えば、冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの符号の最後が「１」及び「２」のパイプが給水管３３と接続され、符号の最後が「３」及び「４」のパイプが排水管３４と接続され、また符号の最後が「１」及び「３」、並びに、「２」及び「４」のパイプがそれぞれ直接接続されるような構成にしてもよい。

【0043】

給水管３３及び排水管３４は、全ての冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃと給水及び排水を確実に行うため、冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃよりも径の太いパイプを用い、大流量に対応した構成にするのが好ましい。例えば冷温水輻射パイプ３２に含まれる全てのパイプの径が５ｍｍの場合、給水管３３及び排水管３４は、それぞれ２０ｍｍ程度の径のものを用いる。なお、給水管３３及び排水管３４の太さを「径」と表記したが、必ずしも断面は円形である必要はなく、例えば直方体形状の断面形状を有した配管を用いてもよい。

【0044】

次に、図１及び図４を参照して、輻射熱発生装置３１の内部を周回する水の流れについて説明する。

【0045】

まず、図１及び図４に示すように、冷温水生成チラー３５に導入された水は、冷温水生成チラー３５内にて加熱あるいは冷却される。ここで加熱あるいは冷却には、例えば冷媒を使用したヒートポンプ方式などが用いられる。そして、加熱あるいは冷却された冷温水は、冷温水生成チラー３５に内蔵されるタンクなどに一時的に貯水され、送水ポンプ３６が駆動されることで、任意の流量で給水管３３へと送水される。その後、給水管３３に供給された冷温水は、冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに、それぞれ分配されて送水され、送風装置１１の吹出ノズル１３付近を周回して排水管３４へと回収される。排水管３４へ回収された水は、冷温水生成チラー３５に順次送られ、再度熱源として利用される。このように、輻射熱発生装置３１内の水は、熱源として繰り返し利用され、少量の水利用でシステムを完結させることが可能である。ただし、配管部へのスケール付着などにより、内部を流れる水の水質悪化などが懸念される場合には、浄化用フィルタまたは水道などと接続した別経路を設定して冗長性を確保し、水の浄化または交換を行うようにすることが好ましい。

【0046】

ここで、本実施の形態における輻射熱発生装置３１を使用する場合の水の温度推移イメージとして、冷房期の使用を例にして説明する。

【0047】

輻射熱発生装置３１では、冷温水生成チラー３５に２５℃で流入した水は、１８℃に冷却されて給水管３３に送られる。その後、冷温水輻射パイプ３２に分配された冷水は、被空調空間１内を通過中に空間内の空気（送風装置１１から吹き出される誘引空気Ｑ１）との熱交換、並びに、被空調空間１を構成する壁面、内部に配置された家具、又は人体などの輻射体との間で熱輻射が発生し、次第に温められる。冷温水輻射パイプ３２から排水管３４に回収される時点で２５℃になった水は、冷温水生成チラー３５に再度送られて１８℃に冷却される、というサイクルを繰り返す。なお、ここで示した温度推移は、あくまでも一例であり、例えば暖房期の利用時においてはこの限りではない。また、給水管３３を通過中の冷温水が外部環境によって容易に変化しうる場合、熱源としての能力不足または冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの間での冷温水温度の不均一化が懸念されるが、このような場合には、給水管３３に断熱性の高い材質を利用するなどの対策を施すのが好ましい。

【0048】

次に、図５を参照して、送風装置１１における吹出ノズル１３及び輻射熱発生装置３１における冷温水輻射パイプ３２との配置関係について説明する。図５は、輻射空調システム１００を構成する送風装置１１の吹出ノズル１３と輻射熱発生装置３１の冷温水輻射パイプ３２との配置関係を示す構成図である。

【0049】

吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）は、図５に示すように、被空調空間１内の天井面からオフセットして、天井面と吹出スリットとの間に誘引空間２を形成するように配置される。吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、床面方向に向いている面に吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄをそれぞれ有している。また、吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、等間隔で並列に配置されており、これに伴って吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄも等間隔で並列に配置されている。この配置間隔は、例えば、それぞれの吹出ノズル１３の中心線の間隔（それぞれの吹出スリット２２の間隔）が２００ｍｍ、吹出ノズル１３の間の間隙（誘引空間２の一部）が１６０ｍｍとなるように配置される。なお、吹出スリット２２のそれぞれは、吹出ノズル１３の長さ方向に沿って設けられている。吹出スリット２２の位置は、吹出ノズル１３の当該面を吹出ノズル１３の並列方向（長さ方向に垂直な方向）に２等分する線上に設けられている。

【0050】

そして、図５に示すように、輻射空調システム１００では、互いに隣接する吹出ノズル１３の間隙に冷温水輻射パイプ３２が配置されている。冷温水輻射パイプ３２は、互いに隣接する吹出ノズル１３の間隙に形成される風路上にそれぞれ配置されているとも言える。より詳細には、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとの間には冷温水輻射パイプ３２ａが配置され、吹出ノズル１３ｂと吹出ノズル１３ｃとの間には冷温水輻射パイプ３２ｂが配置され、吹出ノズル１３ｃと吹出ノズル１３ｄとの間には冷温水輻射パイプ３２ｃが配置される。言い換えれば、冷温水輻射パイプ３２ａは、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂとの間に形成される風路上に配置され、冷温水輻射パイプ３２ｂは、吹出ノズル１３ｂと吹出ノズル１３ｃとの間に形成される風路上に配置され、冷温水輻射パイプ３２ｃは、吹出ノズル１３ｃと吹出ノズル１３ｄとの間に形成される風路上に配置される。

【0051】

ここで、冷温水輻射パイプ３２は、互いに隣接する吹出ノズル１３間の全ての間隙に複数本、且つ、同一本数のパイプを有する。そして、冷温水輻射パイプ３２のそれぞれは、すべて隣接パイプ間の距離が同一間隔となるように配置され、且つ、連続して配置されているパイプの端に位置しているパイプ（例えば図５のパイプ３２ａ１及びパイプ３２ａ４）は、全て最も近接している吹出ノズル１３と一定の距離を有して位置している。これらの距離は、例えば隣接パイプ間の距離が４０ｍｍ、近接する吹出ノズル１３との距離が２０ｍｍとなるように設けられる。このようにすることで、隣接パイプ間、及び近接する吹出ノズル１３との間には、誘引空間２を通過してきた気流の風路が形成され、通過した気流が均一な分布を保ったまま被空調空間１に到達させることができる。なお、冷温水輻射パイプ３２の各パイプ周辺の気流の通過経路については、図７を参照して後述する。

【0052】

また、冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）は、吹出スリット２２（吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）の面と同一面上に配置され、且つ、全てのパイプ群（パイプ３２ａ１～３２ａ４など）についてもすべて、吹出スリット２２と同一面上に配置される。より詳細には、複数のパイプ（パイプ３２ａ１～３２ａ４など）の全ては配置する高さが同一であり、且つ、それらのパイプは、その最下点が吹出スリット２２と同一高さになるように配置される。このようにすることで、冷温水輻射パイプ３２は、吹出ノズル１３の陰となることなく、被空調空間１に対して露出した位置に配置される。この場合、被空調空間１内に配置された人体などとの熱輻射が確実に行われ、被空調空間１内に居住する人が感じる温熱快適性をさらに高めることができる。なお、この効果は、熱輻射による２物体間に熱移動量が、２物体間の直接面している断面積と、２物体間の距離に比例するという原理に基づくものである。

【0053】

次に、図６を参照して、送風装置１１内における空気の流れについて説明する。図６は、送風装置１１内の空気の流れを示す上面図である。

【0054】

送風装置１１では、吸込口２１から吸い込んだ吸込空気Ａ０は、送風機１５ａ及び送風機１５ｂの働きによって、送風ユニット１２ａへ流入する空気Ａ１ａと、送風ユニット１２ｂへ流入する空気Ａ１ｂに分配される。ここで、送風ユニット１２ａと送風ユニット１２ｂとは、互いに同一の構成であり、且つ、配置が送風ユニット１２ａと送風ユニット１２ｂとの間の境界線に関して対称であることから、送風ユニット１２ａと送風ユニット１２ｂでは、空気Ａ１ａの風量＝空気Ａ１ｂの風量の関係がおおむね成り立つ。その後、送風機吹出口２３ａ及び送風機吹出口２３ｂを通過した空気Ａ２ａ及び空気Ａ２ｂは、それぞれ送風用チャンバ１８ａ及び送風用チャンバ１８ｂに一時的に蓄積され、送風機１５ａ及び送風機１５ｂからの押込みによって吹出ノズル１３ａ、１３ｂ及び吹出ノズル１３ｃ、１３ｄへと順次送風される。

【0055】

吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄには、それぞれノズル空気Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ３ｃ、Ａ３ｄが送風される。なお、それぞれの風量の関係は、厳密に規定されるものではないが、吹出ノズル１３ａと吹出ノズル１３ｂを、また吹出ノズル１３ｃと吹出ノズル１３ｄを、それぞれ送風用チャンバ１８ａ及び送風用チャンバ１８ｂの中心線に関して対称となるように配置することにより、ノズル空気Ａ３ａの風量＝ノズル空気Ａ３ｂの風量＝ノズル空気Ａ３ｃの風量＝ノズル空気Ａ３ｄの風量となることが望ましい。そして、ノズル空気Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ３ｃ、及びＡ３ｄは、それぞれノズル長さ方向に向かって流れつつ、その一部が吹出空気Ｑ０（図７参照）として吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び２２ｄから図面奥向きに流出する。なお、図６では記載を省略したが、吹出スリット２２から流出する風量をノズル長さ方向に依らず一定にするため、吹出ノズル１３内部に整流用のフィンなどを設けてもよい。

【0056】

次に、図７を参照して、吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０の流れ及びそれに起因して誘引される吹出ノズル１３及び冷温水輻射パイプ３２近傍に発生する誘引空気Ｑ１の流れについて説明する。図７は、送風装置１１の吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０及び冷温水輻射パイプ３２近傍に発生する誘引空気Ｑ１の流れ方向を示す断面図である。

【0057】

吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに送風された空気は、吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄから吹出空気Ｑ０として被空調空間１に放出される。ここで、吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、上述したように同程度の風量を吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄからそれぞれ放出するため、吹出空気Ｑ０は、吹出ノズル１３の並列方向に分布の偏りなく、吹出スリット２２の間隔ごとにピークを持つような風速分布となる。この吹出空気Ｑ０は、スリット状の吹出口を活用することにより風量に対して比較的風速の大きい性質を有しているため、吹出方向に直進性の高い気流を生成する。また、この吹出空気Ｑ０に起因して、吹出ノズル１３周辺と誘引空間２との間で圧力差が発生し、吹出ノズル１３と天井面との間の誘引空間２に流入する誘引空気Ｑ１が発生する。ここで、誘引空気Ｑ１は、吹出スリット２２の断面積に対して非常に広大な断面積を有する誘引空間２に導入される空気であるため、風量に対して風速が非常に小さい性質を有しており、一般に風量の関係は、吹出空気Ｑ０の風量＜誘引空気Ｑ１の風量の関係が成り立つ。

【0058】

誘引空気Ｑ１は、吹出ノズル１３の吹出空気Ｑ０の吹出方向に誘引され、冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）の近傍を通過する。このとき、冷温水輻射パイプ３２の径が、隣接する吹出ノズル１３の間に十分な空間を確保した状態で配置されていることにより、誘引空気Ｑ１は、その分布を損なうことなく、直進性を保ったままパイプ近傍を通過し、誘引空気Ｑ２として被空調空間１に放出される。すなわち、風量の関係は、（誘引空気Ｑ１の風量－誘引空気Ｑ２の風量）／誘引空気Ｑ２の風量＜＜１が成り立つ。

【0059】

また、誘引空気Ｑ１は、冷温水輻射パイプ３２の近傍を通過して誘引空気Ｑ２となる際に、対流熱伝達による加熱又は冷却が行われる。例えば、誘引空気Ｑ１の温度Ｔ１が２８℃（被空調空間１の温度と同一温度）、冷温水輻射パイプ３２の表面温度Ｔｐが１８℃のとき、誘引空気Ｑ２の温度Ｔ２は、温度Ｔ１と温度Ｔｐの間のある値（例えば２５℃）に冷却される。そして、冷却された誘引空気Ｑ２は、吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０と一体となることにより、微風速な面状の均一流として被空調空間１へ送風される。

【0060】

このように、輻射熱発生装置３１では、送風装置１１による吹出空気Ｑ０及び誘引空気Ｑ１を活用することにより、被空調空間１の空気を空調し、温熱快適性を高めることができる。なお、一般的に冷温水輻射パイプ３２表面の熱伝達係数は、表面を流れる気流の風速が大きいほど大きくなることから、誘引空気Ｑ１の発生により、気流が発生しない場合に比べて高い空調能力を得ることができる。また、このため、本発明においては、輻射空調システム１００の温熱快適性をさらに高めることができる。

【0061】

以上、本実施の形態１に係る輻射空調システム１００によれば、以下の効果を享受することができる。

【0062】

（１）輻射空調システム１００では、吹出スリット２２（吹出スリット２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｃ）を有する複数の吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）と、吹出ノズル１３に空気を送風する送風機１５（送風機１５ａ、１５ｂ）と、を有して構成される送風装置１１と、被空調空間１に熱輻射を発生させる複数の冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）を有する輻射熱発生装置３１と、を備える。複数の吹出ノズル１３は、それぞれ吹出スリット２２が同一面上に位置するように間隙を有して並設され、複数の冷温水輻射パイプ３２のそれぞれは、隣接する吹出ノズル１３の間隙に配置され、かつ、送風装置１１から送風される吹出空気Ｑ０により誘引される誘引空気Ｑ１が通過する風路上に配置されるようにした。これにより、吹出ノズル１３の間隙に誘引された誘引空気Ｑ１が冷温水輻射パイプ３２表面との間で熱交換して誘引空気Ｑ２となり、その後、誘引空気Ｑ２が吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０と一体となることにより、微風速な面状の均一流として被空調空間１へ送風される。このため、被空調空間１の全体において温度の偏りあるいはドラフト感を抑制した空調を実現し、体感温度ムラのない被空調空間１を実現することができる。つまり、空間の温熱快適性を向上させることが可能な輻射空調システム１００とすることができる。

【0063】

（２）輻射空調システム１００では、吹出ノズル１３は、被空調空間１を構成する天井面からオフセットして配置され、吹出空気Ｑ０及び誘引空気Ｑ１は、天井面から床面に向かって流れるようにした。これにより、天井面と吹出ノズル１３との間の誘引空間２から広範囲に誘引空気Ｑ１を取り込み、天井面から床面の方向への安定した送風を実現することができる。このため、冷温水輻射パイプ３２から離れた床面付近まで均一に空調され、被空調空間１における体感温度ムラの抑制効果をさらに高めることができる。

【0064】

（３）輻射空調システム１００では、複数の冷温水輻射パイプ３２は、被空調空間１への輻射熱を、冷温水輻射パイプ３２の内部に冷温水生成チラー３５で生成した冷温水を供給することで発生させるようにした。これにより、予め冷温水生成チラー３５にて温度調節をした冷温水を冷温水輻射パイプ３２に送ることで、継続的に熱を発生させることが可能になる。このため、被空調空間１の温熱快適性を容易に高めることができる。

【0065】

（４）輻射空調システム１００では、隙間に配置された冷温水輻射パイプ３２は、パイプ群（パイプ３２ａ１～３２ａ４など）によって構成されるようにした。これにより、吹出ノズル１３の間隙及び冷温水輻射パイプ３２近傍を通過した気流（誘引空気Ｑ２）が面状で均一な分布を保ったまま被空調空間１の下流側である被空調空間１に到達するようになる。このため、気流感による被空調空間１の快適性向上の効果をさらに高めることができる。

【0066】

（５）輻射空調システム１００では、複数の冷温水輻射パイプ３２を、複数の吹出ノズル１３が形成する同一面上に配置するようにした。これにより、冷温水輻射パイプ３２と被空調空間１との間の障害物を減らし、熱輻射を促進させることができる。このため、輻射熱による温熱快適性をさらに高めることができる。

【0067】

（６）輻射空調システム１００は、微風速な面状の空気（吹出空気Ｑ０）を生じさせる複数の吹出ノズル１３（吹出ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）を有する送風装置１１と、互いに隣接する吹出ノズル１３間のそれぞれに配置され、熱輻射を発生させる複数の冷温水輻射パイプ３２（冷温水輻射パイプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）を有する輻射熱発生装置３１と、を備えて構成した。こうした構成によれば、吹出空気Ｑ０によって吹出ノズル１３の間隙に誘引される誘引空気Ｑ１が送風装置１１から誘引空気Ｑ２として吹き出される際、輻射熱発生装置３１によって送風装置１１が送風する送風面全体で偏りなく温度調整を行うことができる。このため、被空調空間１の全体において温度の偏りあるいはドラフト感を抑制した空調を実現し、体感温度ムラのない被空調空間１を実現することができる。

【0068】

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0069】

本実施の形態１に係る輻射空調システム１００では、冷温水輻射パイプ３２を、吹出スリット２２と同一面上になるように配置したが、これに限られない。冷温水輻射パイプ３２が、吹出ノズル１３の陰になることなく、被空調空間１に露出した配置であればよいため、例えば、冷温水輻射パイプ３２を、吹出スリット２２が構成する面よりも吹出空気Ｑ０の流れる下流側において、全ての冷温水輻射パイプ３２を同一面上に配置するようにしてもよい。あるいは、冷温水輻射パイプ３２のそれぞれを、隣接する吹出ノズル１３間の隙間に形成される空間内に配置するようにしてもよい。なお、こうした場合には、全ての冷温水輻射パイプ３２を同一面上に配置してもよいし、異なるように配置してもよい。このようにしても、冷温水輻射パイプ３２と被空調空間１との間に障害物がないので、熱輻射を促進させることができる。このため、輻射熱による温熱快適性をさらに高めることができる。

【0070】

また、本実施の形態１に係る輻射空調システム１００では、吹出ノズル１３間に配置されるパイプ群を４本のパイプで構成したが、これに限られない。少なくとも１本のパイプが給水管３３及び排水管３４に接続され、且つ、接続する本数が同一本数であればよいため、例えば、パイプ群を構成するパイプは、２本、６本、８本などの本数であってもよい。

【0071】

また、本実施の形態１に係る輻射空調システム１００では、送風装置１１を、被空調空間１を構成する天井面に対してオフセットして設け、吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０が、天井面から床面の方向に向かって送風されるようにしたが、これに限られない。例えば、送風装置１１を、被空調空間１の側壁面に対してオフセットして設け、吹出ノズル１３からの吹出空気Ｑ０が反対側の側壁面に向かって送風するようにしてもよい。このようにしても、側壁面と吹出ノズル１３との間の誘引空間２から広範囲に誘引空気Ｑ１を取り込み、反対側の側壁面に向かって安定した送風を実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明に係る輻射空調システムは、被空調空間内の温熱快適性を高めることができるものとして有用である。

【符号の説明】

【0073】

１００ 輻射空調システム
１ 被空調空間
２ 誘引空間
１１ 送風装置
１２、１２ａ、１２ｂ 送風ユニット
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 吹出ノズル
１４ 送風機ボックス
１５、１５ａ、１５ｂ 送風機
１６ａ、１６ｂ 羽根車
１７ａ、１７ｂ モータ
１８、１８ａ、１８ｂ 送風用チャンバ
２１ 吸込口
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 吹出スリット
２３、２３ａ、２３ｂ 送風機吹出口
３１ 輻射熱発生装置
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 冷温水輻射パイプ
３２ａ１、３２ａ２、３２ａ３、３２ａ４ パイプ
３２ｂ１、３２ｂ２、３２ｂ３、３２ｂ４ パイプ
３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ３、３２ｃ４ パイプ
３３ 給水管
３４ 排水管
３５ 冷温水生成チラー
３６ 送水ポンプ
Ａ０ 吸込空気
Ａ１ａ、Ａ１ｂ 空気
Ａ２ａ、Ａ２ｂ 空気
Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ３ｃ、Ａ３ｄ ノズル空気
Ｑ０ 吹出空気
Ｑ１ 誘引空気
Ｑ２ 誘引空気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】