JPH06323577A - 放射冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射冷房装置における結露を防止する。 【構成】 放射冷却パネル１の放射面３に対向して波長
８μｍから１０μｍ前後の遠赤外線を良好に透過する高
分子系薄膜４を配置すると共に高分子系薄膜４と放射冷
却パネル２の放射面３との間に真空断熱層７を形成し、
放射冷却パネル１と高分子系薄膜４との間の真空断熱層
７によって伝導及び対流による熱移動を阻止する。一
方、人体から放射される８μｍから１０μｍ前後の遠赤
外線は高分子系薄膜４を透過させて放射熱交換により放
射冷却パネル１に吸収させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に住宅やオフィス等
で利用される冷房装置に関する。更に詳述すると、本発
明は、人体からの放射熱を吸収する放射冷房装置に関す
る。

【従来の技術】

【０００２】一般に冷房装置は、家庭用から業務用にい
たるまで対流式が主流である。対流式冷房は、空気を冷
却し、その冷気を室内に吹き出して冷房するものであ
る。ところが、この対流式冷房の場合、室内の空気の温
度を下げて冷房しようとするものであるから、吹き出す
冷気の温度は望まれる室温よりもはるかに低く、その冷
気に直接触れる場合の不快感は大きい。

【０００３】この対流式冷房に対して快適な冷房環境が
得られるとして注目されているのが、放射冷房である。
放射冷房は、建物の躯体を冷却し、天井や床等に人体か
らの放射熱を吸収させ、冷涼感を得ようとするものであ
る。この対流式冷房方式の場合、室内の温度分布が均一
で不快な速い気流が生じないため、快適な冷房空間が実
現できると期待されている。

【０００４】しかし、この放射冷房では放射冷却パネル
面が約２０゜Ｃ程度に保持されるため、湿度が高い場合
にはパネル面に結露が生じる問題がある。このため、現
在提案されている放射冷房システムでは、除湿器を室内
に設置する方式が主流である。また、これに付随して、
住宅の高断熱化や高気密化に関する技術開発が盛んに行
われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型の
除湿器や複数の除湿器を設置することは、コスト的にも
実際上困難であり、対流式と比較して省エネにならなか
ったり、却ってコスト高になってしまうことが憂慮され
る。また、除湿器から発生する熱の処理や、換気が頻繁
に実施できないことから室内の空気性状の劣化が問題に
なると予想される。更に、冷房空間が広い場合には除湿
器の設置場所によっては除湿効果を最大限に発揮できな
いなどの問題がある。これらの問題は放射冷房装置の普
及を妨げる原因ともなっている。

【０００６】本発明は、放射冷却パネル表面での結露を
防止できる放射冷房装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、放射冷却パネルを備えた放射冷房装置に
おいて、放射冷却パネルの放射面に対向して波長８μｍ
から１０μｍ前後の遠赤外線を良好に透過する高分子系
薄膜を配置し、高分子系薄膜と放射冷却パネルの放射面
との間に真空断熱層を形成するようにしている。

【０００８】

【作用】したがって、外気に触れる高分子系薄膜の表面
温度は、放射冷却パネルと高分子系薄膜との間の真空断
熱層によって、室温とほぼ等しくなり露点温度以下にな
らない。一方、真空断熱であるから放射冷却パネルと高
分子系薄膜との間における伝導及び対流による熱移動は
阻止されるが、放射による熱移動は阻止されない。そし
て、高分子系薄膜は、人体から放射される遠赤外線の主
要な波長である８μｍ〜１０μｍの遠赤外線を良好に透
過させることから、人体から放射される遠赤外線が高分
子系薄膜を透過して放射冷却パネルに移動して放射熱交
換を行う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１０】図１に本発明の放射冷房装置の一実施例を
示す。尚、この放射冷房装置は、例えば９０ｃｍ四方程
度の大きさであり、部屋の広さに応じて複数個組み合わ
せて天井面に設置して利用するようにしたものである。

【００１１】放射冷房装置は、水または他の冷却媒体を
内部に循環させることにより、あるいは電気的効果によ
り冷却可能な放射冷却パネル１と、この放射冷却パネル
１を囲み放射冷却パネル１の背面および側面からの熱侵
入を防ぐ断熱容器２と、放射冷却パネル１の正面の放射
面３に対向して配置されて、波長８μｍ〜１０μｍ前後
の遠赤外線を良好に透過する性質を持つ高分子系薄膜４
と、放射冷却パネル１と接続された恒温水槽５と、断熱
容器２の凹部８内に接続された真空ポンプ６と、この真
空ポンプ６によって放射冷却パネル１と高分子系薄膜４
との間に少なくとも形成される真空断熱層７とから構成
されている。

【００１２】断熱材料からなる断熱容器２の下面側には
放射冷却パネル１を収容する凹部８が形成され、この凹
部８の中に高断熱性材料からなるホルダー９を介して放
射冷却パネル１が固定され支持されている。したがっ
て、断熱容器２の外部から断熱容器２を介して伝導によ
り放射冷却パネル１に熱が流れ込むことを十分防止でき
る。

【００１３】放射冷却パネル１は恒温水槽５から供給さ
れる水で冷却される構造とされ、８μｍ〜１０μｍ程度
の遠赤外線を良好に透過させる高分子例えばポリエチレ
ンにより形成されている。また、断熱容器２の凹部８の
開口部分には放射冷却パネル１の放射面３と対向して、
８μｍ〜１０μｍ程度の遠赤外線を良好に透過させる高
分子系薄膜４が張られている。高分子系薄膜４としては
例えばポリエチレンの使用が好ましい。ポリエチレンは
人体から放射される主要な波長８μｍから１０μｍの遠
赤外線を透過するので、人体から放射された遠赤外線は
ポリエチレン膜４および放射冷却パネル１の壁を通過し
て放射冷却パネル１の中の水に直接吸収される成分が多
くなり、人体と放射冷却パネル１との間の放射熱交換の
効率が良好となると考えられる。なお、放射冷却パネル
１を構成する素材および断熱容器２に張られる高分子系
薄膜４はポリエチレンに特に限定されず、人体から放射
される波長８μｍから１０μｍの遠赤外線の透過を許容
する性質を有する高分子材料であれば使用可能である。

【００１４】断熱容器２の凹部８とポリエチレン膜４と
により形成された閉塞空間はシール枠１０により密封さ
れ、外気がその中に侵入することが防止されている。そ
して、凹部８内に貫通するパイプ１１を介して真空ポン
プ６と凹部８内の閉塞空間とは接続され真空状態とし得
るように設けられている。また、パイプ１１には真空バ
ルブ１２が設けられている。したがって、真空ポンプ６
により閉塞空間特に放射冷却パネル１とポリエチレン膜
４との間の空間が真空状態にされた後、真空バルブ１２
を閉めることによって真空状態が維持される。これによ
って放射冷却パネル１とポリエチレン膜４との間に真空
断熱層７が形成され、ポリエチレン膜４から放射冷却パ
ネル１への伝導および対流による熱移動が抑制される。
ポリエチレン膜４は外気に接触するため、ポリエチレン
膜４の表面の温度は室温とほぼ等しくなり、露点以下と
ならず、ポリエチレン膜４の表面で結露することがな
い。

【００１５】ポリエチレン膜４は、硬質ポリエチレン製
の格子状の補強用枠１３によって裏面側から補強されて
いる。したがって、ポリエチレン膜４の裏面側の真空断
熱層７と表面側の外気との圧力差でポリエチレン膜４が
放射冷却パネル１に接触することが防止される。

【００１６】また、断熱容器２の凹部８の内面と放射冷
却パネル１の放射面３以外の面即ち側面１４および背面
１５には可視光域と近赤外線と遠赤外線の全域で良好な
高反射特性を有する金属薄膜例えばアルミニウム薄膜１
６が接着されている。これによって、断熱容器２と放射
冷却パネル１の側面１４および背面１５への放射熱交換
による熱流入を極力防止できる。また、ポリエチレン膜
４を透過して断熱容器２の凹部８に侵入する外部光（特
に可視光と近赤外線）による断熱容器２の加熱を極力防
止することができる。即ち、本実施例の場合、天井面設
置型であるため放射冷却パネル１の放射面３に対面する
人体などからの熱を主にとり、天井面や壁面などから放
射される熱を遮断して冷房効果を上げるようにしてい
る。

【００１７】放射冷却パネル１には給水管１７および排
水管１８を介して恒温水槽５が接続され、給水管１７と
排水管１８との中間部に循環ポンプ１９が設けられてい
る。恒温水槽５の内部には水を冷却するクーラー２０が
設置されている。したがって、放射冷却パネル１は恒温
水槽５から給水管１７を介して供給される水により冷却
され、排水管１８を介して恒温水槽５に戻された水は再
びクーラー２０で設定温度まで冷却される。

【００１８】クーラー２０と循環ポンプ１９と真空ポン
プ６及び真空バルブ１２を制御するコントローラ２１が
室内に設置されている。在室者２２がコントローラ２１
を操作することにより、クーラー２０を制御して恒温水
槽５の設定水温を調整したり、また循環ポンプ１９を制
御して恒温水槽５と放射冷却パネル１との間の流水量を
調整したり、必要に応じて真空ポンプ６を制御して真空
断熱層７の真空度を調整できる。

【００１９】なお、本実施例では放射冷却パネル１を水
冷式としているが、水以外の冷却媒体を流して冷却して
も良いし、ペルチエ素子のような電気的効果により冷却
可能なパネル１を採用しても良い。

【００２０】以上のように構成された本実施例の放射冷
房装置は、例えば図１に示すように天井に設置されて使
用され、室内湿度に関係なく人体と放射冷却パネルとの
間での放射熱交換を行い、結露を招くことなく在室者に
快適な冷房感を与えることができる。

【００２１】まず、冷房装置の運転開始時には、真空ポ
ンプ６の作動により断熱容器２の中の閉塞空間を真空状
態にした後に真空バルブ１２を閉めて真空断熱層７を形
成する。そして、恒温水槽５と放射冷却パネル１との間
で水を循環させて放射冷却パネル１を冷却する。

【００２２】在室者２２から放射される波長８μｍから
１０μｍの遠赤外線は、ポリエチレン膜４を透過してポ
リエチレン製の放射冷却パネル１の中の水に直接吸収さ
れ、効率的な放射熱交換によって在室者２２に冷涼感を
与える。

【００２３】一方、放射冷却パネル１とポリエチレン膜
４との間には真空断熱層７が介在されているので、ポリ
エチレン膜４から放射冷却パネル２への伝導及び対流に
よる熱移動は阻止され、ポリエチレン膜４の表面の温度
は室温とほぼ等しい温度に維持され、露点以下とならな
いのでポリエチレン膜４の表面で結露することがない。
したがって、室内の湿度が高かったり、あるいは換気に
よって湿度が絶えず変動しても、ポリエチレン膜４の表
面で結露することはない。ここで、放射によりポリエチ
レン膜４から放射冷却パネル１に熱が移動し、ポリエチ
レン膜４が下がることも懸念されるが、ポリエチレン膜
４の厚さが薄ければ、例えば０．１ｍｍ程度であれば、
ポリエチレン膜４から放射により放射冷却パネル１に熱
が移動しても、在室者２２との放射熱交換や室内空気の
対流熱伝達によりポリエチレン膜４に熱供給が行われる
ため、ポリエチレン膜４は表面も裏面も常に室温とほぼ
等しくなると考えられるので実用上問題ないと思われ
る。

【００２４】しかも、膜厚０．１ｍｍ程度であれば、波
長８μｍ〜１０μｍの遠赤外線の透過率は８０％程度で
あり、放射熱交換には実用上問題とならない。このこと
を厚さ０．１ｍｍのポリエチレン膜を試料として波長ご
との分光透過率を実験により求めた。その実験の結果を
図４に示す。図４において、横軸は波長（μｍ）、縦軸
は透過率をとっている。図４から、この試料は、波長８
μｍから１０μｍの遠赤外線の平均８０％を透過させて
いることが判明した。

【００２５】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の放射冷房装置では、放射冷却パネルに対向して波長８
μｍから１０μｍ前後の遠赤外線を良好に透過する高分
子系薄膜を配置すると共に、高分子系薄膜と放射冷却パ
ネルとの間に真空断熱層を形成するようにしているの
で、放射冷却パネルと高分子系薄膜との間の真空断熱層
によって伝導及び対流による熱移動が阻止されて外気に
触れる高分子系薄膜の表面温度が室温とほぼ等しく露点
以下とならないため、高分子系薄膜の表面で結露するこ
とを防止できる一方、在室者から放射される波長８μｍ
から１０μｍの遠赤外線は高分子系薄膜を良好に透過し
て放射冷却パネルとの間で放射熱交換されるため、在室
者は冷涼感を得ることができる。

【００２７】また、本発明の放射冷房装置によると、高
分子系薄膜の表面で結露することがないので、大容量あ
るいは複数の除湿器を設置する必要がなく、設備コスト
やランニングコストを大幅に低減できるし省エネルギー
を実現できる。

【００２８】更に、本発明の放射冷房装置によると、結
露の心配がないので冷房時に換気することが可能とな
り、室内に常時新鮮な空気を供給でき、冷房中に室内の
空気が汚れるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射冷房装置の一実施例を示す概略図
である。

【図２】図１の放射冷房装置の要部の断面図である。

【図３】高分子系薄膜を部分的に示す斜視図である。

【図４】ポリエチレン膜の分光透過率を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 放射冷却パネル ２ 断熱容器 ３ 放射面 ４ ポリエチレン膜（高分子系薄膜） ６ 真空ポンプ ７ 真空断熱層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射冷却パネルを備えた放射冷房装置に
   おいて、前記放射冷却パネルの放射面に対向して波長８
   μｍから１０μｍ前後の遠赤外線を良好に透過する高分
   子系薄膜を配置し、該高分子系薄膜と前記放射冷却パネ
   ルの放射面との間に真空断熱層を形成したことを特徴と
   する放射冷房装置。