JPH0420726A - パッケージ空調機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気調和システムにおける混合ロス防止のた
め、特に中規模以上の事務所建物等の室内外周部である
ペリメータ域における室内循環の制御を行なうのに最適
なパッケージ空調機の改良に関する。

（従来の技術） 近年、中規模以上の事務所建物では、建築のシステム化
により、空気調和設備もシステム化してきており、第１
１図に示す如く、建物内外周部であるペリメータ域Ｐと
建物内中核部であるインテリア域Ｔに夫々異なる空気調
和システムを採用する例が多い。例えば、ペリメータ域
Ｐではファンコイルユニット１を採用し、インテリア域
■では通常の天井吹出口２を採用するのである。

この場合、冬期においては、ペリメータ域Ｐでは建物の
外壁、窓ガラス３等からの伝熱損失に見合う熱量の温風
（例えば３５℃）をファンコイルユニットｌから供給し
、一方、ペリメータ域Ｐに連続するインテリア域Ｉでは
、室内照明、在室者、事務器等による室内発生熱か存在
して冬期においても冷熱供給を必要とし、空気吹出口２
から冷風（例えば１６〜１８℃）を供給するので、１つ
の連続する空気内に夫々別個に制御される２つの熱供給
システムが併存することになる。

ところで、ペリメータ域Ｐの快適度を高めるには、ペリ
メータ域Ｐの温度θｐ（’Ｃ）をインテリア域Ｉの温度
θｌ（’Ｃ）より高く設定する。

しかし、ペリメータ域Ｐおよびインテリア域Ｉとは隔絶
されていない為、図に示す如く、画成Ｐ。

■の気流または空気の混合が起こり、供給される冷温熱
が相互に干渉し合い、夫々画成Ｐ、Ｉの熱負荷を増大さ
せる結果、室内空気の混合熱損失が生じ、必要以上の冷
温風が供給され、無駄なエネルギーが消費されていた。

ここで、ペリメータ域Ｐの設定温度をインテリア域Ｉの
それに比へて高くするほど混合ロスが非常に大きくなり
、逆に低くするほどかなりのロスを防ぐことになるので
、ペリメータ域Ｐの設定温度を低くするほとエネルギー
的には好ましいのであるが、冬期においては当然、外壁
、窓ガラス３等の表面温度が低くなるため、ペリメータ
域Ｐてはその冷輻射を強く受け、またコールドトラフト
は生起するために床面や床付近が冷やされやすくなる。

こうして、ペリメータ域Ｐでは冷感がより助長されるた
め、インテリア域Ｉよりも設定温度を高くして快適度を
一定に保とうとするのが従来の考え方であった。

こうしたことから、ペリメータ域Ｐとインテリア域Ｉの
設定温度差は混合ロスに非常に大きな影響を及はすので
あるが、単にペリメータ域Ｐの設定温度をインテリア域
Ｉと同じか又は低くするということは上述の如く環境的
に問題があり、また逆に高くするのも上述の如く混合ロ
スを甚だしく増大させるという問題がある。

ところで、ファンコイルユニットの前面に輻射パネルを
設ける技術としては、電気パネルを設けるもの（実公昭
５２−３３０９１号公報）、パネル型熱交換器を設ける
もの（実公昭５２−１３１５１号参照）が提案されてい
るが、両者とも別体の電気パネルや熱交換器を必要とす
るので取付けか煩わしく高価になり、また、断線や水漏
れの恐れも大きいという問題がある。

そこで、特開昭６０〜３０９２６号においては、建物の
室内のペリメータ域とインテリア域で供給される冷・温
熱の混合ロスを防止するとともに、室内環境の快適さの
維持を図ることを目的として、暖房時に、上記ペリメー
タ域の設定温度を上記インテリア域の設定温度とほぼ同
じかそれ以下に制御する一方、上記ペリメータ域のファ
ンコイルユニットの前面に設けられた輻射パネルの表面
温度を、ペリメータ域の設定温度よりも高く制御するよ
うに構成した空気調和システムにおける混合ロス防止方
法が提案されている。

当該方法によれば、混合ロスの問題は、ペリメータ域の
設定温度をインテリア域の設定温度とほぼ同じかそれ以
下に制御することにより改善を図る一方、環境的問題は
、ファンコイルユニットの輻射パネルの表面温度をペリ
メータ域の設定温度よりも高く制御することにより、熱
輻射を強くして、熱感を助長し快適度の改善を図ること
ができる。

一方、実開平１−８８２３１号においては、上記のよう
な空気調和システムにおける混合ロス防止方法において
、ファンコイルユニットに代えて最適に用いることがで
きるパッケージ空調機が提案されている。

かかるパッケージ空調機は、ユニット本体内に、少なく
とも冷凍機と熱交換器とファンとが組込まれ、上記冷凍
機により冷却または加熱された媒体を熱交換器に循環さ
せるとともに、ファンにより吸込口から吸込まれた室内
空気を熱交換器を通して吹出口から室内に吹出すように
したパッケージ空調機において、上記ユニット本体の前
面は、熱放射の良好な素材で輻射パネルとして形成され
、該ユニット本体内には前面との間に温風通路を形成す
る隔壁材が設けられ、該隔壁材には熱交換器て加熱され
た空気を温風通路に導入する温風導入口が設けられ、該
温風導入口には冷房時に閉じ暖房時に開くダンパが設け
られていることを特徴とするものである。

そして、このパッケージ空調機か室内外周部であるペリ
メータ域と室内中核部であるインテリア域とで夫々異な
る空気調和ンステムに用いられる場合には、暖房時に、
上記ペリメータ域の設定温度が上記インテリア域の設定
温度とほぼ同しかそれ以下に制御されたとき、上記ペリ
メータ域に配置されたパッケージ空調機の前面輻射パネ
ルの表面温度が、ペリメータ域の設定温度よりも高くな
るように制御されるようにする。

しかして、このパッケージ空調機であれば、従来のよう
にファンコイルユニットを用いる場合には、ユニット本
体内のコイルに対して外部からの配管設備が必要であっ
たが、パッケージ空調機を用いる場合には、該コイルに
対しては外部からの配管設備が不要であり、施工が容易
かつコスト安に行なえるとともに、配管途中でのエネル
ギーロスが少ないのでランニングコストも安価となる一
方、パッケージ空調機であるから、ファンコイルユニッ
トと異なり、設備スペース毎に効率の良い冷・暖房運転
を行なうことかできるという効果を奏することができる
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のようなパッケージ空調機において、よ
り快適度の向上を図ることを基本的な目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） このため、第１の本発明は、ユニット本体内に、少なく
とも冷凍機と熱交換器とファンとが組込まれ、上記冷凍
機により冷却または加熱された媒体を熱交換器に循環さ
せるとともに、ファンにより吸込口から吸込まれた室内
空気を熱交換器を通して吹出口から室内に吹出すように
したパッケージ空調機において、上記ユニット本体は、
横長四角箱状に形成され、該ユニット本体の前面全体は
、熱放射の良好な素材で輻射パネルとして形成され、該
ユニット本体内には前面との間に温風通路を形成する隔
壁材が設けられ、該ユニット本体の上面後側には空気吸
込口が形成され、該ユニー／　ト本体の上面前側の一方
には冷風吹出口が形成され、他方には温風吹出口が形成
され、上記ユニット本体内には、冷房時に熱交換器で冷
却された空気を冷風吹出口に導入し、暖房時に熱交換器
で加熱された空気を温風通路を介して温風吹出口に導入
する切換部材が設けられていることを特徴とするもので
ある。

また、第２の本発明は、第１の本発明の空気吸込口、冷
風吹出口、温風吹出口の位置を変えにもので、該ユニッ
ト本体の上面前側には冷風吹出口が形成され、該ユニッ
ト本体の前面下側の一方には空気吸込口が形成され、他
方には温風吹出口が形成され、上記ユニット本体の両側
面前側には温風吹出口が形成されていることを特徴とす
るものである。

（発明の作用・効果） 第１の本発明によれば、横長四角箱状のユニット本体の
前面全体か輻射パネルであるから、前面（輻射パネル）
から輻射熱がペリメータ域に輻射される範囲が広くなり
、快適度が向上する。

また、空気吸込口をユニット本体の上面後側に形成し、
温風吹出口をユニット本体の上面前側の他方に形成した
から、冬期の窓際のコールド（ダウン）ドラフトと温風
吹出し気流とが干渉しなくなり、暖房効率が向上する。

第２の本発明によれば、第１の本発明と同様に、輻射熱
がペリメータ域に輻射される範囲が広くなるという効果
に加えて、温風吹出口をユニット本体の前面下側の一方
と、ユニット本体の両側面前側とに形成したから、汎用
化やコストダウン化などのためにユニット本体を間隔を
隔てて配置した場合でも、両側面前側の温風吹出口から
の温風吹出しにより、窓際からの冷輻射が遮断され、快
適度が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。

第１図〜第３図及び第７図に示すように、ペリメータ域
Ｐの窓際３に沿って配置される第１実施例のパッケージ
空調機２０は、輻射パネル併用型空冷ヒートポンプパッ
ケージユニットであり、該空調機２０は、横長四角箱状
のユニット本体２１を備え、該ユニット本体２１内は、
左右方向の第１隔壁材２２と前後方向の第２隔壁材２３
とで、前左室２４と前右室２５と後左室２６と後右室２
７とに区画されている。

上記前左室２４と前右室２５との間の第２隔壁材２３の
下部にはもぐり層状の開口２８が形成され、前左室２４
と前右室２５とが連通されている。

この前左室２４と前右室２５とで温風通路が形成される
。

該温風通路に面したユニット本体２Ｉの前面全体は、熱
放射の良好な金属材料等で形成されていて、温風通路を
通る加熱空気で加熱されて輻射パネル３６として作用す
る。

なお、第１実施例では、逆り字型の化粧パネル４６（第
１図参照）をユニット本体２１の前面（輻射パネル３６
）としているか、ユニット本体２１に前面板（輻射パネ
ル３６）を直接取付ける構成であってもよい。

上記前左室２４の上部には冷風ダクト２９が取付けられ
る。

上記後左室２６の下部には送風機（ファン）３０か配置
されるとともに、上部には熱交換器３１が配置されてい
る。

上記後右室２７には、右側から左側に向かって順に外気
用送風機３２と外気用熱交換器３３と圧縮機（ヒートポ
ンプ）３４とが配置されている。

そして、外気用送風機３２により外気口３５から導入さ
れた外気は、熱交換器３３を通って外気口３５から外部
に排出される一方、外気と熱交換されて冷却または加熱
された媒体は、圧縮機３４により上記後左室２６の熱交
換器３１に循環されるようになる。

上記ユニット本体２１の上面後側には、室内空気を上方
から吸込む空気吸込口３７が形成されている。

該ユニット本体２１の上面前側の左側位置の冷風ダクト
２９には冷風を上方に吹出す冷風吹出口３８か形成され
、右側位置の前右室２５には温風を上方に吹出す温風吹
田口３９が形成されている。

上記前左室２４と後左室２６との第１隔壁材２２には、
後左室２６から冷風ダクト２９に連通ずる冷風開口４０
と前左室２４に連通する温風開口４１とか明けられ、該
各開口４０．４１を交互に開閉するダンパ４２が設けら
れ、該ダンパ４２は、冷房時には開口４１を閉して開口
４０を開き、暖房時には開口４１を開いて開口４０を閉
じるように制御される。

上記のようにパッケージ空調機２０を構成すれば、暖房
時にはダンパ４２で冷風開口４ｏを閉じ、温風開口４１
を開く。

そして、送風機３０により、空気吸込口３７がら後左室
２６に吸込まれた室内空気は、熱交換器３Ｉを通って加
熱された後に温風開口４１から前左室２４に入り、開口
２８を通って前右室２５に入り、温風吹出口３９から室
内へ上方に吹出される（第７図の破線参照）。

加熱空気が前左室２４と前右室２５に入ると、ユニット
本体２１の前面（輻射パネル３６）が加熱される。

これにより、前面（輻射パネル）３６から輻射熱がペリ
メータ域Ｐに輻射されるようになる。

例えば、熱交換器３１の媒体が６０℃であると、熱交換
器３１から出た温風が５０℃前後に加熱され、この温風
により前面（輻射パネル３６）が４０〜５０℃に加熱さ
れて、温風吹出口３６からは３０℃の前後の温風が吹出
される。

ペリメータ域Ｐに吹出されたこの温風は、外壁４や窓ガ
ラス３等による伝熱損失の影響で約２１〜２２℃となっ
て対流し、一方、通常の空気吹出口２からインテリア域
Ｉに吹出された冷風（１６〜１８℃）は、室内発生熱の
影響で約２２℃となって対流するので、第１０図のよう
に、画成Ｐ、１の気流または空気が混合しても、山域空
気温度が等しいため、混合による熱損失はなくなる。ま
た、山域空気温度に差があっても、それぞれの空気は画
成の設定温度に近く、混合しても各域の熱負荷を処理す
る方向に作用し、混合による熱利得となる。

また、外壁４．窓ガラス３等からの冷輻射は、パッケー
ジ空調機２０の前面（輻射パネル３６）からの熱輻射と
相殺されるので、冷感が大幅に緩和されて温感が生じる
ようになり、ペリメータ設定温度が従来のように高く設
定しなくても快適度が向上するのである。

第９図は、快適な温熱環境の事務所での作業を考慮した
場合の環境条件と、着衣表面温度との関係を示すデータ
で、室温２２℃、外気温０．４℃の場合、暖房時の事務
所の作業性を考慮した着衣の表面温度がおよそ２７〜２
８℃の範囲が快適感［インテリア域Ｉは着衣の表面温度
が一定温度ｄ］とすると、輻射パネル３６が室温と同じ
温度（２２℃−輻射パネルがない従来方法と同じ）のと
きの温度変化ａは、窓際から４．〜５ｍ以上離れないと
快適域にならないが、輻射パネル３６の温度変化がｂ（
４０℃）のときは、窓際から１ｍであっても快適域であ
り、温度変化がＣ（７０℃）のときは逆に窓際から１ｍ
までは少し暑くなりすぎ、２ｍから快適域となるのがわ
かる。

一方、冷房時には、ダンパ４２で冷風開口４０を開き温
風開口４１を閉しる。

そして、送風機３０により、空気吸込口３７から後左室
２６に吸込まれた室内空気は、熱交換器３１を通って冷
却された後に冷風開口４０から冷、風ダクト２９に入り
、冷風ダクト２９の冷風吹出口３８から室内へ上方に吹
出される（第７図の一点鎖線参照）。

この場合、冷却空気は温風通路を通らないので、前面（
輻射パネル３６）が不要に冷却されて結露等を生じるこ
とはない。また、輻射パネル３６と第！隔壁材２２との
間の温風通路は、停留空気層となり、断熱層としての機
能をもつことにもなる。

また、パッケージ空調機２０は、次のように制御するこ
ともできる。

暖房負荷の変動が少ない場合、パッケージ空調機２０か
らの送風温度と設定室温との差が少ないので、送風量ま
たは媒体の制御によって送風温度を制御することができ
る。この結果、輻射パネル３６の表面温度も送風温度の
制御に追従して変動する。

ところで、居室の温熱環境に占ぬる輻射、対流成分の各
構成比率は、その負荷の変動にかかわらずほぼ一定であ
ると考えられ（対流５０％、輻射５０％）、従来通りの
室内空気温度の制御により、容品に輻射成分となるパネ
ルの表面温度もコントロールできる。

つまり、従来の前面パネルに電気ヒータを貼りつけたフ
ァンコイルユニットでは、輻射系と対流系は並列で各々
はそれ自体では相互関係をもっていないので、室内検知
サーモにより対流成分をコントロールし、この対流成分
の吹出し温度を別のサーモにより検知し、さらにコント
ロール用変換器を介して輻射成分をコントロールする必
要があり、コストアップとなる。

これに対して本案のパッケージ空調機２０では、輻射系
と対流系は直列で各々はそれ自体で相互関係をもってい
るので、室温検知サーモにより対流成分をコントロール
すると、自動的に輻射成分もコントロールされるように
なるので、別のセンサーやコントロール用変換器用等が
不要である。

しかして、上記構成のパッケージ空調機２０であれば、
横長四角箱状のユニット本体２１の前面全体が輻射パネ
ル３６であるから（第１図のハツチング参照）、前面（
輻射パネル３６）から輻射熱がペリメータ域Ｐに輻射さ
れる範囲が広くなり、快適度が向上する。

また、空気吸込口３７をユニット本体２１の上面後側に
形成し、温風吹出口３９をユニット本体２１の上面前側
の他方に形成したから、冬期の窓際３のコールド（ダウ
ン）ドラフトと温風吹出し気流とが干渉しなくなり、暖
房効率が向上する。

上記第１実施例において、輻射パネル３６の表面温度を
一定（例えば４０℃前後）に保つ方法としては、室内吸
込空気温度及び輻射パネル温度を検知し、インバータに
よる能力変化、風量変化を組合わせて、パネル表面温度
を４０℃前後に保ちながら室温も一定に維持する方法が
考えられる。

具体的には、第１２図に示すよう（二、インノ（−タに
より周波数変換しユニットの能力をｉ制御して吸込空気
温度を設定温度に保つ方法や、第１３図に示すように、
送風機３０の回転数制御１こより風量を制御してパネル
温度を４０℃前後（こ保つ方法などがある。なお、後者
の方法では、７（ネフレ表面温度の制御に加えて、吹出
風温を利用することも可能である。

第４図〜第６図及び第８図に示す第２実施ｆｌｌｊのパ
ッケージ空調機４５は、基本的に（よ第１実施ｐ＋のパ
ッケージ空調機２０と同一構成である力〜、空気吸込口
３７、冷風吹出口３８、温風吹出口３９の位置などが異
なる。

即ち、ユニット本体２１の上面前側（こ（よ、冷風を上
方に吹出す冷風吹出口３８が形成され、ユニット本体２
１の前面下側の左側位置の前左室２４１こは室内空気を
下方から吸込む空気吸込口３７カく形成され、右側位置
の前右室２５に（よ温風を下方へ吹出す出ｌ温風吹出口
３９Ａが形成されてしする。

また、ユニット本体２１の両側面前ＩＩＩ　Ｉこ（よ温
風を両側方へ吹出す第２温風吹出口３９Ｂ、３９Ｂが形
成されている。

なお、前左室２４と前右室３５とを区画する第２隔壁材
２３は設けられていない。

また、空気吸込口３７には、該吸込口３７を開閉可能な
ダンパ４３が設けられている。

上記のようにパッケージ空調機４５を構成すれば、暖房
時には、ダンパ４２で冷風開口４０を閉し温風開口４１
を開く。

そして、送風機３０により、空気吸込口３７から後左室
２６に吸込まれた室内空気は、熱交換器３）を通って加
熱された後に、温風開口４１から前左室２４と前右室２
５に入り、温風吹出口３９Ａから室内へ下方に吹出され
ると同時に、温風吹出口３９Ｂ、３９Ｂから室内へ両側
方に吹出される（第７図の破線参照）。

加熱空気が前左室２４と前右室２５に入ると、ユニット
本体２１の前面（輻射パネル３６）が加熱される。

一方、冷房時には、ダンパ４２で冷風開口４０を開き温
風開口４！を閉しる。

そして、送風機３０により、空気吸込口３７から後左室
２６に吸込まれた室内空気は、熱交換器３１を通って冷
却された後に冷風開口４０から冷風ダクト２９．２９に
入り、冷風ダクト２９の冷風吹出口３８から室内へ上方
に吹出される（第７図の一点鎖線参照）。

しかして、上記構成のパッケージ空調機４５てあれば、
第１実施例と同様に、輻射熱かベリメタ域に輻射される
範囲が広くなるという効果に加えて、温風吹出口３９Ａ
、３９Ｂ、３９Ｂをユニット本体２１の前面下側の右側
と、ユニット本体２１の両側面前側とに形成したから、
汎用化やコストダウン化などのためにユニット本体２１
を間隔を隔てて配置した場合でも、両側面前側の温風吹
出口３９Ｂ、３９Ｂからの温風吹出しにより、窓際から
の冷輻射が遮断され、快適度が向上する。

上記第２実施例において、輻射パネル３６の表面温度を
一定（例えば４０℃前後）に保つ方法としては、第１４
図に示すように、パネル表面温度を検知し、ダンパ４３
の開度を制御して、吹出空気の一部を吸込口ヘリターン
させることにより、吹出温度を４０℃前後に保つ方法が
ある。

上記各実施例では、空冷式（空気熱源式）のヒートポツ
プを例にとったか、水冷式（水熱源式）やその他の型式
のパッケージユニットであってもよいことは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例のパッケージ空調機の斜視図、第２
図はパッケージ空調機の正面断面図、第３図は第２図の
側面断面図、第４図は第２実施例のパッケージ空調機の
斜視図、第５図はパッケージ空調機の正面図、第６図は
第５図の側面図、第７図は第１実施例のパッケージ空調
機の温風、冷風の流れを示す図、第８図は第２実施例の
パッケージ空調機の温風、冷風の流れを示す図、第９図
は環境条件と着衣の表面温度との関係を示すグラフ、第
１０図は本発明に係る空気調和システムを示す側面図、
第１１図は従来の空気調和システムを示す側面図、第１
２図、第１３図及び第１４図はそれぞれパッケージ空調
機の制御方法を示すグラフである。 ２０．４５・・パッケージ空調機、 ２１・・ユニット本体、２２．２３・・・隔壁材、２４
・・前左室、２５・前右室、２６・・後左室、２７　・
後右室、３０・送風機、 ３Ｉ　熱交換器、３４・・・圧縮機、 ３６・・・輻射パネル、３７・・空気吸込口、３８　冷
風吹出口、 ３９．３９Ａ、３９Ｂ・温風吹出口。 特許出願人　株式会社石本建築事務所ほか１名代理人　
弁理士　　青　山　　葆　　　　ほか１名第２図 第５図 第６図 Ｌ）Ｆす１ ｌＺ４ ＋２０（＋４５） 第１０図 １１ＥＩＩｆｆｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ユニット本体内に、少なくとも冷凍機と熱交換器
   とファンとが組込まれ、上記冷凍機により冷却または加
   熱された媒体を熱交換器に循環させるとともに、ファン
   により吸込口から吸込まれた室内空気を熱交換器を通し
   て吹出口から室内に吹出すようにしたパッケージ空調機
   において、上記ユニット本体は、横長四角箱状に形成さ
   れ、該ユニット本体の前面全体は、熱放射の良好な素材
   で輻射パネルとして形成され、該ユニット本体内には前
   面との間に温風通路を形成する隔壁材が設けられ、該ユ
   ニット本体の上面後側には空気吸込口が形成され、該ユ
   ニット本体の上面前側の一方には冷風吹出口が形成され
   、他方には温風吹出口が形成され、上記ユニット本体内
   には、冷房時に熱交換器で冷却された空気を冷風吹出口
   に導入し、暖房時に熱交換器で加熱された空気を温風通
   路を介して温風吹出口に導入する切換部材が設けられて
   いることを特徴とするパッケージ空調機。
2. （２）ユニット本体内に、少なくとも冷凍機と熱交換器
   とファンが組込まれ、上記冷凍機により冷却または加熱
   された媒体を熱交換器に循環させるとともに、ファンに
   より吸込口から吸込まれた室内空気を熱交換器を通して
   吹出口から室内に吹出すようにしたパッケージ空調機に
   おいて、上記ユニット本体は、横長四角箱状に形成され
   、該ユニット本体の前面全体は、熱放射の良好な素材で
   輻射パネルとして形成され、該ユニット本体内には前面
   との間に温風通路を形成する隔壁材が設けられ、該ユニ
   ット本体の上面前側には冷風吹出口が形成され、該ユニ
   ット本体の前面下側の一方には空気吸込口が形成され、
   他方には温風吹出口が形成され、上記ユニット本体の両
   側面前面には温風吹出口が形成され、上記ユニット本体
   内には、冷房時に熱交換器で冷却された空気を冷風吹出
   口に導入し、暖房時に熱交換器で加熱された空気を温風
   通路を介して温風吹出口に導入する切換部材が設けられ
   ていることを特徴とするパッケージ空調機。