JP2000356363A - 蓄熱式空調システム並びに蓄熱式空調システムの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱時間帯において蓄熱槽内の蓄熱媒体に蓄熱
し、これを空調時間帯に利用する蓄熱式空調システムで
は、蓄熱槽の蓄熱容量は、コスト及び所要スペースの観
点から、特に小規模建物ではむやみに大きくすることは
できず、蓄熱容量をさらに増大してランニングコストを
低減することが望まれている。一方、中空スラブを利用
する従来の躯体蓄熱式空調システムでは、蓄熱効率が高
いものの、イニシャルコストが高くなる点や、床スラブ
とダクト系の取り合いや納まりが複雑になるという課題
がある。 【解決手段】そこで本発明では、空調機から空調空間に
至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所
に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯
体蓄熱式空調システムにおいて、空調機は蓄熱槽を有
し、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に
蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用可能
とする蓄熱式空調システムを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄熱式空調システム
並びに蓄熱式空調システムの運転方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】空調負荷のピークカットによる熱源・空
調機器の容量低減やランニングコストの低減等を図る目
的で、空調機に蓄熱槽を設け、空調時間帯以外の時間
帯、即ち電力単価が安くなる２２時〜翌朝８時までの１
０時間の間における空調機の運転により、氷や温水を蓄
熱媒体として蓄熱槽に蓄熱し、蓄熱した熱（冷熱を含
む）を空調時間帯において空調に利用する蓄熱槽蓄熱式
の空調システムが提案されている。例えば特願平１１−
５８６４３号の願書に添付した明細書及び図面を参照。

【０００３】一方、近来、空調機から空調空間に至り、
空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コン
クリート躯体による蓄熱空気通路を配置し、空調機を上
記空調時間帯以外の時間帯に運転してコンクリート躯体
に蓄熱し、蓄熱した熱（冷熱を含む）を空調時間帯にお
いて利用する躯体蓄熱式の空調システムが提案されてい
る。例えば特開平１０−２２０８１２号公報等参照。

【０００４】後者の躯体蓄熱式空調システムの一例を図
について説明すると、例えば図６に示すものは、空調機
１０１の吐出側１０２から吐出する空調空気を、ＯＡフ
ロア等の二重床１０３と床スラブ１０４との間に構成し
た床下空間部１０５に流し、床１０３に設けた吹出口１
０６から部屋の居室空間１０７に供給すると共に、天井
パネル１０８に設けた吸込口１０９から、この天井パネ
ル１０８と天井側の床スラブ１０４との間の天井内空間
１１０に流入させ、ここを通過させて空調機１０１の吸
込側１１１に還流させる床吹き出し式の空調システムに
おいて、床スラブ１０４は中空部１１２を有する中空ス
ラブにより構成し、この中空部１１２により蓄熱、そし
て放熱用の蓄熱空気通路を構成して、前記空調空気を必
要に応じてこの蓄熱空気通路に流すようにしたものであ
る。多数の並列した中空部１１２は、隣接するもの同士
を図中右端側において連通させて直列経路を構成し、こ
れによって蓄熱空気通路の両端側の空気の出入部を床ス
ラブ１０４の一端側、即ち図中左端側に配置している。
そして、空調機１０１の吐出側１０２からの空調空気を
蓄熱空気通路に供給するために、天井内空間１１０の床
スラブ１０４の下方に、前記中空部１１２と直角の方向
に空気ダクト１１３を配置しており、この空気ダクト１
１３から各直列経路の一端側に枝ダクト１１４を設置し
ている。一方、直列経路の他端側は開口部１１５により
天井内空間１１０と連通させている。

【０００５】このような構成において、上述した空調時
間帯以外の時間帯、即ち、電力料金の単価が安い２２時
〜翌朝８時までの１０時間において必要な時間だけ空調
機１０１を運転し、空調空気を主として前記蓄熱空気通
路に流して循環させる蓄熱運転を行うことにより、空調
機１０１の運転により発生した熱（冷熱を含む）を中空
部１１２を構成した床スラブ１０４に蓄熱する。そして
空調時間帯においては、居室空間１０７に流す空調空気
を、その上流側又は下流側において前記蓄熱空気通路に
流す運転を行うことにより、床スラブ１０４に蓄えた熱
を空調空気により回収して居室空間１０７の空調に供す
ることができる。尚、図中実線及び破線の矢印は蓄熱運
転時の空調空気の流れ、１点鎖線の矢印は空調運転時の
空調空気の流れを示すもので、後者の空調運転において
は、空調空気の経路は、天井内空間１１０のみに流れて
空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路と、天井内
空間１１０から前記蓄熱空気通路を流れて空調機１０１
の吸込側１１１に還流する経路とを選択できる構成とし
ており、このような運転を行うためのダクト配置、切替
機構等を適宜に構成している。尚、以上の例は床吹き出
し方式であるが、天井吹き出し方式にも適用できること
は勿論である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
蓄熱式空調システムでは、次の様な課題がある。 ａ．蓄熱槽蓄熱式空調システムは、蓄熱槽の容積を大き
くすれば蓄熱容量を増大させることができるが、コスト
及び所要スペースのいずれも大きくなってしまうため、
小規模建物では蓄熱容量をむやみに大きくすることはで
きない。このため、従来、小規模建物用としての蓄熱槽
では、例えば５時間程の運転で所定の蓄熱が完了する程
度の蓄熱容量としており、蓄熱容量をさらに増大するこ
とが望まれている。 ｂ．躯体蓄熱式空調システムにおいて、上述したように
中空スラブにより構成した床スラブの中空部を蓄熱、そ
して放熱用の空気通路として構成するものでは、蓄熱効
率が高いものの、イニシャルコストが高くなる点や、床
スラブとダクト系の取り合いや納まりが複雑になるとい
う課題がある。本発明は、このような課題を解決するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明では、空調機から空調空間に至り、空調空
間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリー
ト躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調シ
ステムにおいて、空調機は蓄熱槽を有し、空調時間帯以
外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、
その熱を空調時間帯において利用可能な構成とした蓄熱
式空調システムを提案する。

【０００８】そして本発明では、上記の構成において、
蓄熱空気通路は床スラブに並行に構成された梁間の空間
により構成すると共に、この蓄熱空気通路において、空
調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って噴出する天井内
吹出口を構成することを提案する。

【０００９】また本発明では、空調機から空調空間に至
り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、
コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄
熱式空調システムにおいて、空調機は蓄熱槽を有する構
成とし、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱
槽に蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用
可能な構成とし、空調時間帯以外の時間の一部における
運転により蓄熱槽に蓄熱を行うと共に、空調時間帯以外
の時間の残りの時間における運転によりコンクリート躯
体に蓄熱を行う蓄熱式空調システムの運転方法を提案す
るものである。

【００１０】本発明では、蓄熱槽内の蓄熱媒体に加えて
コンクリート躯体を蓄熱に利用するので、蓄熱槽を大型
化せずに蓄熱容量を大きくすることができ、空調時間帯
以外の時間帯における空調機の運転により、これらの両
者に蓄熱を行って、空調時間帯に利用することができ
る。従ってピークカット、ピークシフトの効果を増大す
ることが可能となり、更なるランニングコストの低減を
計ることができると共に、熱源・空調機器の容量の低減
を計ることができる。そして、蓄熱するコンクリート躯
体は、中空スラブでなく、床スラブと、それに並行に構
成された梁とすることにより、イニシャルコストの増加
を小さくすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図１
〜図５を参照して説明する。図において符号１は建物の
居室であり、符号２は居室１の天井側のコンクリート床
スラブ、３は床スラブ２の下方に設置した天井パネルで
ある。床スラブ２は大梁４と小梁５を並行に構成してお
り、従って床スラブ２と天井パネル３間の天井内空間に
は、各梁４，５により区切られてはいるが、大梁４及び
小梁５と天井パネル３間の隙間６を通して連通する細長
い空間７（７ａ，７ｂ，７ｃ，…）が並行に構成されて
いる。符号８は空調機であり、この空調機８は熱源機
（図示省略）と蓄熱槽９を有し、熱源機により発生させ
る熱（冷熱を含む）を、居室１又は空間７又は蓄熱槽９
側に選択的に供給可能な構成としている。このような空
調機は、例えば熱源機を構成するヒートポンプの冷媒
を、流路を切り換えて、空調空気用の熱交換器と、蓄熱
槽９内に構成した熱交換器に、選択的に供給可能に構成
すると共に、これらの熱交換器をヒートポンプにおける
蒸発器又は凝縮器として選択的に動作させる機能を有す
るものとして構成することができる。例えば、このよう
な空調機としては、上述した特願平１１−５８６４３号
の願書に添付した明細書及び図面に記載されているもの
等を適用することができる。符号１０は空調機８におけ
る空調空気の吐出側に構成した往きダクトであり、この
往きダクト１０は、第１の往きダクト１０ａと第２の往
きダクト１０ｂに分岐構成しており、夫々のダクト１０
ａ，１０ｂにダンパー１１ａ，１１ｂを設けて、空調空
気をこれらのダクト１０ａ，１０ｂに選択的に供給でき
る構成としている。第１の往きダクト１０ａは、上記細
長い空間７の夫々の端側に配置した天井内吹出口１２
（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に至るもので、これらの天
井内吹出口１２はスリット形状等の開口形状を有し、夫
々の空間７において空調空気を床スラブ２の壁面１３及
び梁４，５の壁面に沿って噴出するように構成してい
る。一方、第２の往きダクト１０ｂは、上記細長い空間
７を通り、天井パネル３に設けた適数の天井吹出口１４
に至るものである。また符号１５は上記天井内空間の適
所に配置した天井内レターン口１６から空調機８におけ
る空調空気の吸込側に構成したレターンダクトであり、
また符号１７は天井パネル３の適所に設けた天井吸込口
である。

【００１２】以上の構成において、まず図１は、空調時
間帯以外の時間、即ち、上述したように２２時から翌朝
８時までの時間帯の適宜時間におけるコンクリート躯体
への蓄熱運転状態を示すものであり、ダンパー１１ａは
開、１１ｂは閉としている。この運転では、空調機８の
ヒートポンプの冷媒は空調空気用の熱交換器に流すよう
に切り替え、この熱交換器を蒸発器（冷房期）又は凝縮
器（暖房期）として動作させて熱（冷熱を含む）を発生
して、空調空気と熱交換させる。この熱交換器を通る空
調空気は、ダンパー１１ａが開の第１のダクト１０ａを
経て天井内吹出口１２に至り、ここから空間７内に、床
スラブ２の壁面１３及び梁４，５の壁面に沿う方向に噴
出させる。このように噴出した空調空気は、コアンダ効
果により長い距離に渡って壁面１３に沿って流れるた
め、この際に床スラブ２及び梁４，５との熱交換が良好
に行われ、従って床スラブ２及び梁４，５への蓄熱がな
される。一方、天井内空間の空気は、天井内レターン口
１６からレターンダクト１５を介して空調機８の吸込側
に吸引されているため、上述したように熱交換しながら
床スラブ２の壁面１３に沿って流れた空調空気は、終い
には壁面１３から離れ、床スラブ２の下方を流れて天井
内レターン口１６に至り、ここからレターンダクト１５
を経て空調機８の吸込側に還流する。この運転において
は、空調空気は居室空間２０には流れないので空調は行
われない。

【００１３】次に図２は、上記蓄熱時間帯における蓄熱
槽９への蓄熱運転状態を示すものであり、ダンパー１１
ａ，１１ｂ共に閉としている。また空調送風ファンは停
止している。この運転では、空調機８のヒートポンプの
冷媒は蓄熱槽９内の熱交換器に流すように切り替え、こ
の熱交換器を蒸発器（冷房期）又は凝縮器（暖房期）と
して動作させて熱（冷熱を含む）を発生して、蓄熱槽９
内の蓄熱媒体、例えば水を冷却（冷房期）し、氷らせて
氷として、又は加熱（暖房期）して温水として蓄熱す
る。

【００１４】次に図３は、空調時間帯における空調運転
状態を示すもので、ダンパー１１ａは閉、１１ｂは開と
している。この運転では、上記コンクリート躯体への蓄
熱運転状態と同様に空調機８のヒートポンプの冷媒は空
調空気用の熱交換器に流すように切り替え、この熱交換
器を蒸発器（冷房期）又は凝縮器（暖房期）として動作
させて熱（冷熱を含む）を発生し、さらに蓄熱槽９の熱
も利用して能力をアップして、空調空気と熱交換させ
る。この熱交換器を通る空調空気は、ダンパー１１ｂが
開の第２のダクト１０ｂを経て天井吹出口１４に至り、
ここから居室１内に吹き出して空調に供される。一方、
居室１内の空気は、天井吸込口１７から天井内空間に至
り、細長い空間７を流れて上述した蓄熱運転と同様に、
天井内レターン口１６に至り、ここからレターンダクト
１５を経て空調機８の吸込側に還流する。このように居
室１内の空気が天井内空間の細長い空間７を流れる際、
床スラブ２及び梁４，５と熱交換して、それまでに蓄え
られている熱を回収し、この状態で空調機８に還流する
ため、空調機８の負荷を軽減し、従って上述した蓄熱時
間帯における運転により蓄熱されている熱を空調時間帯
に有効利用することができる。このような空調運転にお
いては、空調機８のヒートポンプの冷媒は上述したよう
に空調空気用の熱交換器に流すとともに、蓄熱槽９内の
熱交換器にも流すことにより、上述した蓄熱運転におい
て蓄熱槽９内の蓄熱媒体に蓄熱されている熱を空調に利
用することができる。

【００１５】本発明では、以上の各運転状態に示すよう
に、蓄熱槽９内の蓄熱媒体に加えてコンクリート躯体を
蓄熱に利用するので、蓄熱槽９を大型化せずに蓄熱容量
を大きくすることができ、従ってピークカット、ピーク
シフトの効果を増大することが可能となり、更なるラン
ニングコストの低減と、熱源・空調機器の容量の低減を
計ることができる。

【００１６】そして本発明では、蓄熱するコンクリート
躯体は上述したように中空スラブでなく、床スラブ２
と、それに並行に構成された梁４，５とすることによ
り、イニシャルコストの増加を小さくすることができ、
また既存の建物に対しても適用することができる。一
方、蓄熱時間帯において、床スラブ２、大梁４及び小梁
５に蓄熱された熱の一部は天井パネル３を通して室内側
に漏れるが、この熱も室内の家具や壁と熱交換して、こ
れらに蓄熱され、空調時間帯に利用されるので、完全な
損失となることはない。また本発明においては、コンク
リート量が中空スラブと比較して少なくなるので蓄熱量
は減少するが、建物全体が軽くなり、低コストとなると
共に、床スラブとダクト系との取り合いや納まりが簡素
化され、この点においてもイニシャルコストの低減が可
能となる。

【００１７】図５は本発明における空調機８の１日の運
転の推移の例を示す時間チャートである。この例の空調
機８における蓄熱槽９内の蓄熱媒体の蓄熱容量は、例え
ば冷房期において５時間程度の蓄熱運転で所定の蓄熱が
なされる容量である。このため、電力料金が安くなる２
２時から翌朝８時までの１０時間の蓄熱運転時間帯にお
いて、まず２２時から３時までの５時間は、蓄熱槽９内
の蓄熱媒体に蓄熱を行う蓄熱運転、即ち蓄熱槽蓄熱運転
を行い、この運転により所定の蓄熱がなされた後の３時
から８時までの５時間の間にコンクリート躯体に蓄熱を
行う蓄熱運転、即ち躯体蓄熱運転を行う。こうすること
により、蓄熱槽９内の蓄熱媒体とコンクリート躯体の両
者に蓄熱することができ、これらに蓄熱した熱を、８時
から２２時までの空調時間帯における空調運転に利用す
ることができる。尚、蓄熱槽蓄熱運転と躯体蓄熱運転の
順序や運転形態は、上述以外にも適宜に設定することが
できる。

【００１８】また以上の実施の形態における空調方式
は、天井吹き出し方式であるが、本発明は、図６に示す
ような床吹き出し方式にも適用できるものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、次の
ような効果がある。 ａ．蓄熱槽内の蓄熱媒体に加えてコンクリート躯体を蓄
熱に利用するので、蓄熱槽を大型化せずに蓄熱容量を大
きくすることができ、従ってピークカット、ピークシフ
トの効果を増大することが可能となり、更なるランニン
グコストの低減を計ることができると共に、熱源・空調
機器の容量の低減を計ることができる。 ｂ．蓄熱するコンクリート躯体は、中空スラブでなく、
床スラブと、それに並行に構成された梁とすることによ
り、イニシャルコストの増加を小さくすることができる
と共に、床スラブとダクト系との取り合いや納まりが簡
素化され、また既存の建物でも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る空調システムの実施の形態の構
成及び動作を躯体蓄熱運転状態において示す一部断面系
統説明図である。

【図２】 本発明に係る空調システムの実施の形態の構
成及び動作を蓄熱槽蓄熱運転状態において示す一部断面
系統説明図である。

【図３】 本発明に係る空調システムの実施の形態の構
成及び動作を空調運転状態において示す一部断面系統説
明図である。

【図４】 本発明の空調システムを構成する床スラブ部
分の構成を示す説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は説
明的平面図である。

【図５】 本発明の空調システムの運転方法の一形態を
示す時間チャートである。

【図６】 躯体蓄熱を利用した空調システムの従来の例
を示す透視図である。

【符号の説明】

１ 居室 ２ 床スラブ ３ 天井パネル ４ 大梁 ５ 小梁 ６ 隙間 ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，…） 細長い空間 ８ 空調機 ９ 蓄熱槽 １０ 往きダクト １０ａ 第１の往きダクト １０ｂ 第２の往きダクト １１（１１ａ，１１ｂ） ダンパー １２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ） 空気吹出口 １３ 壁面 １４ 天井吹出口 １５ レターンダクト １６ 天井内レターン口 １７ 天井吸込口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調機から空調空間に至り、空調空間か
   ら空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯
   体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システ
   ムにおいて、空調機は蓄熱槽を有し、空調時間帯以外の
   時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、その
   熱を空調時間帯において利用可能な構成としたことを特
   徴とする蓄熱式空調システム
2. 【請求項２】 蓄熱空気通路は床スラブに並行に構成さ
   れた梁間の空間により構成すると共に、この蓄熱空気通
   路において、空調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って
   噴出する天井内吹出口を構成したことを特徴とする請求
   項１記載の蓄熱式空調システム
3. 【請求項３】 空調機から空調空間に至り、空調空間か
   ら空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯
   体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システ
   ムにおいて、空調機は蓄熱槽を有する構成とし、空調時
   間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると
   共に、その熱を空調時間帯において利用可能な構成と
   し、空調時間帯以外の時間の一部における運転により蓄
   熱槽に蓄熱を行うと共に、空調時間帯以外の時間の残り
   の時間における運転によりコンクリート躯体に蓄熱を行
   うことを特徴とする蓄熱式空調システムの運転方法