(57)【要約】【課題】室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能な空調システムを提供すること。【解決手段】空調システムに室内を快適な環境にする室内空調手段１１と、室内の床壁や天井面を暖めたり冷やしたりする放射手段１２を設け、室内の温度を設定可能なコントローラ１３とを備えることにより、室内空気を直接的・間接的に空調し且つ熱効率が向上するので、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にする室内空調手段と、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりすることで室内環境を放射によって制御する放射手段と、室内の温度を設定可能なコントローラ、とを備えることを特徴とした空調システム。
【請求項２】
室内空調手段と放射手段は、流体を介して対象を暖めたり冷やしたりするものであって、前記流体に熱を授受する熱授受手段と熱授受された前記流体を流通させる循環流路をそれぞれ有することを特徴とした請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
室内空調手段は、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出し、同時に室内の空気を吸い込んで前記ヒートポンプによって熱交換することで室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にすることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
放射手段は、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を通すことで、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりすることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
室内空調手段は、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出すための送風手段を有することを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項６】
室内空調手段は、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出す際の風向を変更できる風向変更手段を有することを特徴とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項７】
室内空調手段は、室内の空気を吸い込むための送風手段を有することを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項８】
放射手段は、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を流通させるための送風手段を有することを特徴とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項９】
室内空調手段は、コントローラにより設定された温度に室内温度が到達したとき、運転を停止する、または、気流感が少なくなるよう気流制御することを特徴とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項１０】
放射手段は、放射面に透湿性材料を用いることを特徴とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は快適な室内環境をつくる空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、快適な居住空間を実現する為の手段として各種の暖冷房システムが開発され、実用されているが、室内の床壁や天井面等に冷媒循環流路やヒーターを配設して冷暖房する放射式空調システムとして、天井の天井裏側に熱交換パイプを設置し、熱交換パイプに冷却または加熱した流体を流して天井を冷却または加熱して天井放射により室内空間の冷暖房を行うようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、この放射式空調システムの特徴を生かしつつ、熱効率の向上等を図ることのできる空調システムとして、熱搬送を空気により行い、室内を放射と対流の形成によって冷暖房を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された従来の放射式空調システムの透視斜視図を示すものである。図６に示すように、室内１５と、天井裏１６と、天井１７と、熱交換パイプ５１と、室内空間Ａから構成されている。
【０００４】
図７は、特許文献２に記載された従来の空調システムの要部断面図を示すものである。図７に示すように、室内１５と、天井裏１６と、天井１７と、小孔６１ａと、室内空間Ａから構成されている。小孔６１ａを天井放射パネル６１に、空調機６２から吹き出した冷温風空気を天井裏１６内に流通させて、天井１７を冷却または加熱して天井放射により室内空間Ａを冷暖房する。また、天井１７に複数個設けた小孔６１ａから冷温風空気の一部が室内空間Ａへ供給されることにより、室内空間Ａを対流により冷暖房する。これらを同時に行うことによって、室内空間Ａを放射と対流の両方で冷暖房を行なうことができる。
【特許文献１】特開平１０−２２７４９５号公報
【特許文献２】特開平６−１７４２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、放射だけで室内空間の冷暖房を行う場合、目標温度に達するまで非常に長い時間が必要であり、室内を快適な環境にするのに時間がかかってしまうという課題があった。また、対流と放射の両方で冷暖房を行うことで、室内が快適になるまでの時間の短縮を図る場合でも、小孔が小さければ充分には時間が短縮されず、大きくすると時間短縮は可能になるが、天井に設けた孔から吹き出す空気の気流感が使用者にとって不快感を生じさせる場合があるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能な空調システム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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空調システムは、室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にする室内空調手段と、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりすることで室内環境を放射によって制御する放射手段と、室内の温度を設定可能なコントローラ、とを備えるものである。
【０００８】
これによって、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく
、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空調システムは、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にする室内空調手段と、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりすることで室内環境を放射によって制御する放射手段と、室内の温度を設定可能なコントローラ、とを備えることにより、室内空気を直接的・間接的に空調し且つ熱効率が向上するので、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の室内空調手段と放射手段は、流体を介して対象を暖めたり冷やしたりするものであって、流体に熱を授受する熱授受手段と熱授受された流体を流通させる循環流路をそれぞれ有する構成とすることにより、室内空調と放射の各手段がそれぞれ独立して対象を暖めたり冷やしたりできて室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、対象を暖めたり冷やした後の流体を循環流路を通じて効率的に回収でき、熱効率が向上する。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の放射手段を、室内空調手段を、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出し、同時に室内の空気を吸い込んでヒートポンプによって熱交換する構成とすることにより、室内を短時間で目標温度に到達させて室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にできる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の放射手段を、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を通すことで、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりする構成とすることにより、熱効率が高いので短時間で目標温度に到達でき、天井内を循環するのが空気であるので安全性が高く、工事性、メンテナンス性が高い。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の室内空調手段を、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出すための送風手段を有する構成とすることにより、熱交換された空気を室内の広い範囲に送風でき、室内を短時間で目標温度に到達させて室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にできる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の室内空調手段を、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出す際の風向を変更できる風向変更手段を有する構成とすることにより、熱交換された空気を使用者のいない方向へ吹き分けることで空気の気流感を少なくさせ、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の室内空調手段を、室内の空気を吸い込むための送風手段を有する構成とすることにより、目標温度に到達していない空気を素早く回収して再度熱交換することで、室内を短時間で目標温度に到達させて室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にできる。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の放射手段を、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を流通させるための送風手段を有する構成とすることに
より、熱交換された空気を素早く送り出し、また室内の床壁等の面を暖めたり冷やしたりした後の空気を素早く回収して再度熱交換することで、室内を短時間で目標温度に到達させて快適な環境にできる。
【００１８】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の室内空調手段を、コントローラにより設定された温度に室内温度が到達したとき、運転を停止する、または、気流感が少なくなるよう気流制御することにより、室内を短時間で快適な環境にするとともに、より不快な気流を抑制することができる。
【００１９】
第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか１つの発明の放射手段を、放射面に透湿性材料を用いることにより、冷房時、放射運転のみでも、室内の湿度を下げることができる。
【００２０】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷媒回路切換式ヒートポンプの回路図である。
【００２２】
図１において、冷房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過し、室外熱交換器３で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る構成となっている。
【００２３】
一方、暖房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過し、室内熱交換器５で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る。
【００２４】
何れの場合でも、熱授受手段である室内熱交換器５で冷媒から空気に熱授受がなされており、本実施の形態では、この室内熱交換器５に相当する熱授受手段によって冷媒から熱授受された空気を循環流路内を流通させ、この空気を介して対象を暖めたり冷やしたりするものである。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施の形態における空調システムの斜視図を示すものである。
【００２６】
図２において、室内空調手段１１は、室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にするものであり、例えばダクトエアコンなどのヒートポンプを利用した空調機である。なお、室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にする空調機であれば壁掛けエアコンなど何ら限定しない。
【００２７】
放射手段１２は、室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりするものであり、例えばダクトエアコンのように温冷風を吹き出し、天井面を暖めたり冷やしたりするものである。なお、図６に示すように天井面に熱交換パイプ５１を設置し、熱交換パイプ５１に冷却または加熱した流体を流して天井を冷却または加熱して天井放射により室内空間Ａの冷暖房をおこなうような放射可能な手段であれば何ら限定しない。
【００２８】
コントローラ１３は、室内の温度を設定可能なものであり、例えばコントローラからの赤外線信号などにより、室内空調手段１１および放射手段１２を制御することができる。
【００２９】
空調システム室外機１４は、室内空調手段１１および放射手段１２の室外機であり、室内空調手段１１と放射手段１２に対してそれぞれ専用の室外機を有するなど、その個数なども何ら限定しない。
【００３０】
空調システム室外機１４には、図１で示したヒートポンプ回路の圧縮機、四方弁、室外熱交換器を有しており、これらによって状態変化されたヒートポンプ回路の冷媒を、室内空調手段１１および放射手段１２が有する室内空調用室内機１１１および放射用室内機１２３で空気に熱授受した後、再び、空調システム室外機１４に戻る。
【００３１】
また、室内空調手段１１および放射手段１２は天井裏１６に設置され、放射手段１２の放射面１２１は天井１７の一部である。コントローラ１３は使用者が使いやすいよう室内１５にある。
【００３２】
室内空調手段１１は、室内空調用室内機１１１、室内空調用ダクト１１２、室内吹出部１１３、室内吸込部１１４を有する構造で、室内空調手段における気流経路１３１で示すように、室内空調用室内機１１１で熱交換された空気が室内空調用ダクト１１２を通り、室内吹出部１１３から室内１５に吹き出されて、さらに、室内空気を室内吸込部１１４で再び吸い込んで、室内１５の空気をコントローラ１３で設定した好みの温度になるよう運転する。
【００３３】
また、放射手段１２では、放射用室内機１２３、放射用ダクト１２４、天井循環流路吹出部１２５、天井循環流路１２２、放射面１２１、天井循環流路吸込部１２６を有する構造で、放射手段における気流経路１３２で示すように、放射用室内機１２３で熱交換された空気が放射用ダクト１２４を通じて天井循環流路吹出部１２５から、天井循環流路１２２に一旦吹出され、放射面１２１を冷やし、さらに、天井循環流路吸込部１２６で再び吸い込んで、室内１５の空気を放射によってコントローラ１３で設定した好みの温度になるよう運転する。
【００３４】
更に、コントローラ１３により設定された温度に室内温度が到達したとき、室内空調手段１１の運転を停止または気流感が少なくなるよう気流制御する。
【００３５】
例えば夏季に初期の室内温度が３２℃で、使用者の好みの室内温度が２７℃とすると、室内空調手段１１は、室内空調手段における気流経路１３１で示すよう、室内空調用室内機１１１で冷やされた空気を室内空調用ダクト１１２を通り、室内吹出部１１３から室内１５に冷風として吹き出し、さらに、室内吸い込み部１１４で再び吸い込んで、室内１５を２７℃になるよう運転する。
【００３６】
また、放射手段１２では、放射手段における気流経路１３２で示すように、放射用室内機１２３で冷やされた空気が放射用ダクト１２４、天井循環流路吹出部１２５、天井循環流路１２２を通り、放射面１２１を冷やし、さらに、天井循環流路吸込部１２６で再び吸い込んで、例えば放射面が冷放射を感じる２０℃になるよう運転する。
【００３７】
室内３２℃から時間が経過し、室内が２７℃に到達すると、室内空調手段１１は運転を停止する、または、気流感が少なくなるよう風量を微風にしたり、風向を使用者から避けるよう制御する。
【００３８】
なお、夏季について説明したが、冬季についても同様である。
【００３９】
例えば冬季に初期の室内温度が１０℃で、使用者の好みの室内温度が２２℃とすると、室内空調手段１１は、図２および図３の室内空調手段における気流経路１３１に示すよう
、室内空調用室内機１１１で暖められた空気が室内空調用ダクト１１２を通り、室内吹出部１１３から室内１５に温風として吹き出され、さらに、室内吸い込み部１１４で再び吸い込まれ、室内を２２℃になるよう運転する。
【００４０】
また、放射手段１２では、図２および図４の放射手段における気流経路１３２に示すよう、放射用室内機１２３で暖められた空気が放射用ダクト１２４、天井循環流路吹出部１２５、天井循環流路１２２を通り、放射面１２１を暖め、さらに、天井循環流路吸込部１２６で再び吸い込まれ、例えば放射面が温放射を感じる３０℃になるよう運転する。
【００４１】
室内１０℃から時間が経過し、室内が２２℃に到達すると、室内空調手段１１は運転を停止する、または、気流感が少なくなるよう風量を微風にしたり、風向を使用者から避けるよう制御する。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施の形態における室内空調手段の断面図、図４は、本発明の第１の実施の形態における放射手段の断面図を示すものである。
【００４３】
図３において、室内空調用室内機１１１には、ヒートポンプ回路の室内熱交換器である室内空調用室内熱交換器１３６を有し、これにより、冷媒から空気に熱授受を行っている。そして室内空調用室内熱交換器１３６の下流側に、熱授受後の空気を送風するための室内空調用吹出送風ファン１３３を設け、これによって空気を室内に送り出すことで、熱交換された空気を室内の広い範囲に送風でき、室内を短時間で目標温度に到達させる。
【００４４】
また、室内吸込部１１４に、室内空調用吸込みファン１３５を有し、これによって室内の空気を吸い込んで、目標温度に到達していない空気を素早く回収して再度熱交換することで、室内を短時間で目標温度に到達させる。
【００４５】
室内吹出部１１３には、室内空調用風向変更羽根１３４を設け、熱交換された空気を使用者のいない方向へ吹き分けることで空気の気流感を少なくさせ、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得る。
【００４６】
尚、本実施の形態では、室内空調用吹出し送風ファンと室内空調用吸込みファンを別々に設けたが、１つのファンで兼用してもよい。
【００４７】
図４において、放射用室内機１２３には、ヒートポンプ回路の室内熱交換器である放射用室内熱交換器１３８を有し、これにより、冷媒から空気に熱授受を行っている。そして放射用室内熱交換器１３８の下流側に、熱授受後の空気を送風するための放射用送風ファン１３７を設け、これによって熱交換された空気を素早く送り出し、また室内の床壁等の面を暖めたり冷やしたりした後の空気を素早く回収して再度熱交換することで、室内を短時間で目標温度に到達させることができる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、放射用送風ファンは、放射用室内機に設けたが、気流経路内であれば、どこに設けてもよい。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施の形態における放射手段の空気中に含まれる水分の流れ概略図を示すものである。
【００５０】
図５において、放射手段１２は、ダクトエアコンのように温冷風を吹き出し、天井面を暖めたり冷やしたりするもので、放射面１２１に透湿性材料を用いる。
【００５１】
放射手段１２が冷房運転を行うと、放射手段における気流経路１３２の空気は放射用室
内機１２３内部の熱交換器で冷やされ結露し、ドレン水として室外に排出される。その結果、天井循環流路１２２の水蒸気圧は、室内１５の水蒸気圧より低くなり、室内１５の水分含んだ空気は透湿性材料の放射面１２１を通過し、天井循環流路１２２に移動する。さらに、天井循環流路１２２に移動した水分１４０は、同じように放射用室内機１２３内部の熱交換器で冷やされ結露し、ドレン水として室外に排出される。これらが繰り返され、室内１５の空気中の水分は室外に排出され、これにより、冷房時、放射運転のみでも、室内の湿度を下げることができる。
【００５２】
すなわち、冷房時、湿度の低いさわやかな放射の快適環境を得ることができる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態においてはヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出し、同時に室内の空気を吸い込んでヒートポンプによって熱交換することで室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にする室内空調手段と、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を通すことで室内の床壁や天井面のうち少なくともひとつ以上の面を暖めたり冷やしたりして室内環境を放射によって制御する放射手段と、室内の温度を設定可能なコントローラとを備えることにより、室内空気を直接的・間接的に空調し且つ熱効率が向上するので、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、ヒートポンプによって熱交換された空気を室内に吹き出すための送風手段と、室内に吹き出す際の風向を変更できる風向変更手段と、室内の空気を吸い込むための送風手段とを室内空調手段に備え、ヒートポンプによって熱交換された空気を循環流路を流通させるための送風手段を放射手段に備える構成とすることにより、熱交換された空気を素早く送り出し、また熱授受後の空気を素早く回収して再度熱交換することで、室内を短時間で目標温度に到達させて室内の温熱状態および空気の質などを快適な環境にできる。また、熱交換された空気を使用者のいない方向へ吹き分けることで空気の気流感を少なくさせ、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、コントローラにより設定された温度に室内温度が到達したとき、運転を停止する、または、気流感が少なくなるよう気流制御することにより、室内を短時間で快適な環境にするとともに、より不快な気流を抑制することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、放射面に透湿性材料を用いることにより、冷房時、放射運転のみでも、室内の湿度を下げることができ、快適な環境を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる空調システムは、室内を短時間で目標温度に到達させるとともに、空気の気流感が少なく、使用者に不快感を生じさせ難い快適な環境を得ることが可能となるので、一般住宅のみならず、非住宅など空調システム等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１における冷媒回路切換式ヒートポンプの回路図
【図２】本発明の実施の形態１における空調システムの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における室内空調手段の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における放射手段の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における放射手段の空気中に含まれる水分の流れ概略図
【図６】従来の放射式空調システムの透視斜視図
【図７】従来の空調システムの要部断面図
【符号の説明】
【００５９】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室外熱交換器
４  膨張弁
５  室内熱交換器
１１  室内空調手段
１２  放射手段
１３  コントローラ
１４  空調システム室外機
１５  室内
１６  天井裏
１７  天井
５１  熱交換パイプ
６１ａ  小孔
６１  天井放射パネル
６２  空調機
１１１  室内空調用室内機
１１２  室内空調用ダクト
１１３  室内吹出部
１１４  室内吸込部
１２１  放射面
１２２  天井循環流路
１２３  放射用室内機
１２４  放射用ダクト
１２５  天井循環流路吹出部
１２６  天井循環流路吸込部
１３１  室内空調手段における気流経路
１３２  放射手段における気流経路
１３３  室内空調用吹出送風ファン
１３４  室内空調用風向変更羽根
１３５  室内空調用吸込みファン
１３６  室内空調用室内熱交換器
１３７  放射用送風ファン
１３８  放射用室内熱交換器
１４０  水分
Ａ  室内空間
【図１】
2007315689.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007315689.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007315689.tif 000009