JP2002181353A - 空調設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全熱交換器を有した空調設備に、大幅なコス
トアップ無く、かつ、天井裏スペースの拡大を図ること
無く外気冷房手段を付加できるようにする。 【解決手段】 全熱交換器１２を有した換気装置１３
と、天井裏スペースＳに設置されるコイルユニット１４
とを備え、換気装置１３からコイルユニット１４に向か
う供給ダクト２３を天井裏スペースＳに設けてある空調
設備Ａにおいて、天井裏スペースＳに室内冷却用外気を
取り込み自在な外気導入ファン１５と、還気ダクト２７
と、天井裏スペースＳに取り込まれた外気を室内１１に
送る給気部ｄとを設けるとともに、天井裏スペースＳ
を、外気導入ファン１５によって取り込まれた外気を給
気部ｄに送るための流通路に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィイスビル、
会館等の比較的大規模な建物に好適な空調設備に係り、
詳しくは、冬季等における外気冷房を効率良く行え、し
かもそのための設備コストが廉価で済む状態で実現させ
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＯＡ機器の著しい増加等によって
建物の発熱負荷が増大し、夏季、中間季（春、秋）のみ
なならず、冬季においても冷房を行う場合が多い。この
冬季の冷房手段として、外気冷房手段がある。この外気
冷房手段は、外気のエンタルピー（又は温度）が、室内
エンタルピー（又は温度）より低い場合、外気を冷房用
として直接に取入れて室内に送風するものである。

【０００３】従来の空調設備例としては、図５に示され
たものがある。すなわち、空調対象となる貸室（事務室
等）１に隣接して設けられた機械室２に、全熱交換器
３、及び冷却コイルと加熱コイルとで成るコイルユニッ
ト４を有した空調機ａを配備し、貸室１の天井５に開口
する送風ダクト６と還気ダクト７とを、天井裏スペース
８を通して機械室２の空調機ａに配策して空調設備が構
成されていた。空調機ａには、外気導入路９と、排気路
１０とが接続されるとともに、内部には送風ファンｓｆ
と還気ファンｈｆとが装備されている。尚、コイルユニ
ット４は、屋上等に設置された室外機（図示省略）と接
続されている。

【０００４】冷房や暖房等の通常の空調時は、還気ファ
ンｈｆによって還気ダクト７を介して吸引されてくる貸
室１内の空気を、コイルユニット４で空調してから送風
ファンｓｆによって送り出し、送風ダクト６を介して貸
室１内に送るとともに、吸引されてくる空気の一部を全
熱交換器３を介して建物外に排気し、かつ、その排気分
の外気を全熱交換器３を介して取り入れてコイルユニッ
ト４に供給するように作動する。つまり、内気循環によ
る空調作用に、内気と外気との交換による若干の換気作
用を加えるようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による空
調設備に、外気冷房手段を採用するには、外気導入路９
を頗る大きな断面積を有した外気導入ダクトに変更する
必要がある。何故なら、外気冷房は室内の空気をそっく
り外気に入れ換えることによって成されるからである。

【０００６】しかしながら、従来の外気冷房方式では、
各種配管等に加えて断面積の大きな外気導入ダクトを狭
い天井裏スペースに設置する設計上の難しさがあるに加
えて、その大きなダクトのコストが高く付いており、外
気冷房手段を導入するには改善の余地が残されているも
のであった。

【０００７】本発明の目的は、発想の転換を図ることに
より、全熱交換器を有した空調設備に、大幅なコストア
ップ無く、かつ、天井裏スペースを縮小しつつ外気冷房
手段を付加できるようにする点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】〔構成〕請求項１の構成
は、図１、図２に例示する如く、全熱交換器１２を有し
た換気装置１３と、天井裏スペースＳに設置されるコイ
ルユニット１４とを備え、換気装置１３からコイルユニ
ット１４に向かう供給ダクト２３を天井裏スペースＳに
設けてある空調設備において、天井裏スペースＳに室内
冷却用外気を取り込み自在な外気導入ファン１５と、天
井裏スペースＳに取り込まれた外気を室内１１に送る給
気部ｄと、給気部ｄからの室内１１への外気供給によっ
て作用する排気部ｅとを設けるとともに、天井裏スペー
スＳを、外気導入ファン１５によって取り込まれた外気
を給気部ｄに送るための流通路に形成してあることを特
徴とする。

【０００９】請求項２の構成は、図１、図２に例示する
如く、請求項１の構成において、排気部ｅは、室内１１
の天井１１ａに開口する状態の還気ダクト２７を、天井
裏スペースＳに配置することで構成されていることを特
徴とするものである。

【００１０】請求項３の構成は、図１、図２に例示する
如く、請求項１又は２の構成において、給気部ｄは、天
井裏スペースＳに取り込まれた外気を吸い込んで室内１
１に送風可能なコイルユニット１４で構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項４の構成は、図２〜図４に例示する
如く、全熱交換器１２を有した換気装置２９と、天井裏
スペースＳに設置されるコイルユニット１４とを備え、
換気装置２９からコイルユニット１４に向かう供給ダク
ト２３を天井裏スペースＳに設けてある空調設備におい
て、換気装置２９に装備される給気ファン３０の風量を
変更調節自在な風量調節機構ａと、給気ファン３０で取
り込まれた外気を、供給ダクト２３に送風する状態と、
天井裏スペースＳに送風する状態との切換えが自在な送
風切換機構ｂと、全熱交換器１２を通った外気を給気フ
ァン３０に導く状態と、全熱交換器１２を通らない外気
を給気ファン３０に導く状態との切換えが自在な入路切
換機構ｃと、全熱交換器１２を通った排気を外部に導く
状態と、全熱交換器１２を通らない排気を外部に導く状
態との切換えが自在な出路切換機構ｆと、天井裏スペー
スＳに送風された外気を室内１１に供給可能な給気部ｄ
とを設けるとともに、天井裏スペースＳを、これに送風
された外気を給気部ｄに送るための流通路に形成してあ
ることを特徴とするものである。

【００１２】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【００１３】〔作用〕請求項１の構成によれば、外気導
入ファンによって天井裏スペースに外気を取り入れ、そ
の天井裏スペースに取り入れられた外気を給気部によっ
て室内に送るように、すなわち、天井裏スペース自体を
前述の外気導入ダクトとして機能させるものである。こ
れにより、各種配管類の輻輳する天井裏スペースに大断
面積を有したダクトを配策する難しさ、並びにそのため
の必要コストいずれからも解放されるようになる。そし
て、無駄な空間部が無くなるので、専用のダクトを設け
る場合に比べて天井裏スペースを縮小することが可能に
なる。

【００１４】請求項２の構成によれば、次のような作用
が得られる。天井裏スペースに導入された外気を空調対
象室内に偏り無く供給するには、複数の天井開口部から
供給する必要があり、そのためには天井裏スペースの全
体に外気が存在する状態（即ち請求項１の構成による状
態）が望ましい。これに対して、室内排気に関しては、
給気量に対応した排気量が確保されていれば良く、配置
場所や排気口数等の制限が緩いものであるから、例え
ば、換気装置に最も近い側壁の１箇所に排気口を設ける
といった具合に、天井裏スペース内での還気ダクトのた
めの所要スペースを小さく、或いは少なくすることがで
きる。

【００１５】従って、天井裏スペースに外気冷房用のた
めの還気ダクトを設けても、導入された大量の外気を送
る機能を損なうことが無く、或いは僅かに損なう程度で
あり、天井裏スペースを外気導入ダクトとして利用でき
る状態を維持しながら、還気ダクトも天井裏スペースに
収容できるようになった。これは、天井裏スペースを還
気ダクトに利用して、複数の給気ダクトを天井裏スペー
スに設ける構造を採る場合に比べて、ダクト量が少なく
て済むこと、及びその占める容積も少なくて済むことに
おいて明らかに有利である。

【００１６】請求項３の構成によれば、天井裏に装備さ
れている空調用のコイルユニットを、天井裏スペースに
導入された外気の送風機として利用するものである。つ
まり、コイルユニットを、その送風ファンだけが作動す
る状態を現出できるようにする等により、天井裏に漂っ
ている外気を下方の室内に送り込めるようにすることが
可能であり、これによって外気冷房専用の送風機を省略
することができる。

【００１７】請求項４の構成によれば、元々備わってい
る換気装置の給気ファンを、外気冷房用の外気導入ファ
ンに兼用させるものである。即ち、通常の空調時におけ
る換気量に比べて、外気冷房用の換気量は多いので、既
存の給気ファンの風量調節が可能に構成し、かつ、通常
の空調時に使用する換気状態と、外気冷房時等に使用す
る外気空調状態との切換えが可能とすることにより、風
量を大にし、かつ、外気空調状態に夫々切換えれば、大
量の外気を天井裏スペースに取り込めるようになる。そ
して、風量を小に、かつ、換気状態に夫々切換えれば、
少量の外気を空調後の空気に混ぜて送る通常の空調状態
を現出することができる。従って、外気空調状態を得る
ための専用のファンが省略でき、コスト的に有利とな
る。

【００１８】〔効果〕請求項１に記載の空調設備では、
天井裏スペース自体を外気導入ダクトに形成し、かつ、
その天井裏スペースに換気装置を配備させることによ
り、天井裏スペースを拡張することや設計の難しさな
く、大なる風量を通すことが必要な外気冷房を、天井裏
スペースの有効利用を図りながら、設備コストの抑制も
可能となる状態で実現することができた。

【００１９】請求項２に記載の空調設備では、天井裏ス
ペースの外気導入ダクトとしての機能を損なうことな
く、天井裏スペースに還気ダクトを配備することがで
き、空調対象室の容積拡大がより推進できるとか、空調
機器の集約配置による効率改善が図れるようにしなが
ら、請求項１の構成による効果を奏することができた。

【００２０】請求項３に記載の空調設備では、請求項１
又は２の構成による効果を有するとともに、既存のコイ
ルユニットで外気冷房用の送風機を兼ねることができ、
外気冷房専用の送風機を省略できて、天井裏スペースを
ダクトとしてより効率良く使用できるとか、コストダウ
ンが図れる等の利点がある。

【００２１】請求項４に記載の空調設備では、請求項１
の構成による効果を奏するとともに、換気装置の工夫に
より、給気ファンで外気導入ファンを兼用できるように
なり、外気冷房専用の導入ファンを省略でき、コストダ
ウンが図れるとか小スペース化が図れる等の利点を得る
ことが可能になった

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１、図２にビル用の空調設備Ａ
が示されている。この空調設備Ａは、室内１１の天井裏
スペースＳに、全熱交換機１２を有した換気装置１３、
冷却コイルと加熱コイルとで成るコイルユニット１４の
複数、外気導入ファン１５、誘引ファン１６、還気ファ
ン１７を配備して構成されている。

【００２３】換気装置１３には、全熱交換機１２の他に
給気ファン１８と還気ファン１９とが装備されるととも
に、第１外気導入ダクト２０と第１還気ダクト２１とが
接続されている。コイルユニット１４には、天井１１ａ
に開口する送風路１４ｒと、吸気口１４ｋとが装備され
るとともに、屋上等に設置される室外機３６と協動して
空調装置Ｅを形成するための冷媒（温媒）路１４ａが接
続されている。尚、冷媒としては冷水や冷ガス等であ
り、温媒としては温水や温ガス等である。又、空調用の
還気スリット２２を天井１１ａの多数箇所に設けてあ
る。

【００２４】換気装置１３の給気ファン１８に接続され
た供給ダクト２３の先端開口は、コイルユニット１４の
吸気口１４ｋに所定の間隙を空けて対峙する状態に配置
してあり、この供給ダクト２３から出る給気ファン１８
による風や、還気スリット２２から天井裏スペースＳに
入ってくる空気のいずれも吸気口１４ｋから吸引可能と
されている。換気装置１３の還気ファン１９と、天井１
１ａに形成された単一の掃気口２４とを、比較的小さな
断面積を有した掃気ダクト２５を用いて接続してある。

【００２５】外気導入ファン１５は、大なる断面積を有
した第２外気導入ダクト２６が接続された状態で天井裏
スペースＳに配置されており、天井裏スペース２６に対
して送風するように構成されている。又、第２外気導入
ダクト２６と同様の断面積を有した第２還気ダクト（排
気部ｅの一例）２７を、その排気口２７ａが形成される
側壁２８に近い位置において天井１１ａに開口される状
態に配置構成してあり、それによってダクト全長を短い
ものにしてある。

【００２６】次に、以上のように構成された空調設備Ａ
の空調作用について説明する。先ず、一般的な冷房や暖
房、即ち通常の空調を行うときには、空調装置Ｅと換気
装置１３とを作動させて、送風路１４ｒから室内１１に
冷風（又は熱風）を送り込むとともに、還気スリット２
２からの排風、及び供給ダクト２３から出てくる外気と
の双方を吸気口１４ｋから吸い込み、コイルユニット１
４にて熱交換した後に送風路１４ｒに送り出す、という
一連の循環サイクルを実行させ、室内１１を冷房（又は
暖房）する。この場合、外気導入ファン１５、誘引ファ
ン１６、還気ファン１７は停止している。

【００２７】尚、急速冷房（又は暖房）や効率の良い冷
房（又は暖房）を行う場合には、換気装置１３を停止さ
せて空調装置Ｅのみを作動させ、完全な内気循環作動状
態とする。又、換気による余剰分の空気は、掃気ダクト
２５から換気装置１３を介して外部に排気されるように
なる。

【００２８】次に、外気冷房を行うときには、外気導入
ファン１５、誘引ファン１６、還気ファン１７を作動さ
せ、換気装置１３は停止するとともに、空調装置Ｅにつ
いては、コイルユニット１４のみ作動させ、単なる送風
ファンとして動かすようにする。すると、大なる風量に
よって天井裏スペースＳに取り込まれた外気は、誘引フ
ァン１６によって奥の方まで行く届くようになり、送風
路１４ｒからはコイルユニット１４によって勢い良く冷
たい外気が室内１１に供給される（通常の空調時には排
気用となる還気スリット２２から穏やかに室内１１に冷
たい外気が供給されることもある）。

【００２９】そして、外気導入に伴なって押出される室
内１１の温い空気は、還気ファン１７及び第２還気ダク
ト２７によって建物外に吸い出されるのである。この場
合には、コイルユニット１４（送風路１４ｒ）が「天井
裏スペースに取り入れられた外気を室内に送る給気部
ｄ」に相当するが、場合によっては還気スリット２２も
給気部ｄに相当することもある。即ち、コイルユニット
１４が天井裏スペースＳ内の空気を吸っているので、そ
の吸引力によって還気スリット２２から室内１１の空気
が天井裏スペースＳに引込まれる状態と、取り込まれた
外気の圧力がコイルユニット１４の吸引力よりも高くて
還気スリット２２からも外気が室内１１に供給される状
態とが、諸条件によって決定されるからである。しかし
て、天井裏スペースに換気装置１３を置く構造では、そ
のための専用の機械室が省略でき、空調対象室の容積拡
大が可能になっている。

【００３０】〔別実施形態〕換気装置によって大量の外
気を導入可能として、外気導入ファン１５を省略した構
成としても良い。即ち、図３、図４に示すように、換気
装置２９に装備される給気ファン３０の風量を変更調節
自在な風量調節機構ａと、給気ファン３０で取り込まれ
た外気を、供給ダクト２３に送風する状態と、天井裏ス
ペースＳに送風する状態との切換えが自在な送風切換機
構ｂと、全熱交換器１２を通った外気を給気ファン３０
に導く状態と、全熱交換器１２を通らない外気を給気フ
ァン３０に導く状態との切換えが自在な入路切換機構ｃ
と、全熱交換器１２を通った排気を外部に導く状態と、
全熱交換器１２を通らない排気を外部に導く状態との切
換えが自在な出路切換機構ｆとを設ける。

【００３１】風量調節機構ａの一例としては、給気ファ
ン３０の駆動用モータ３０ａの回転数を調節自在な制御
装置３１を設けて構成する。給気ファン３０の回転数を
遅くすると通常空調時における換気に適した少ない風量
に設定でき、回転数を速くすると外気冷房時における大
量の外気導入に適した大なる風量に設定することが可能
である。

【００３２】送風切換機構ｂの一例としては、給気ファ
ン３０の風下側に、全風量を供給ダクト２３に送る姿勢
と、全風量を天井裏スペースＳに送り込む姿勢とが切換
自在な風向板３２を配置して構成する。風向板３２は支
点Ｐで揺動自在に装備され、上方に揺動して換気作用姿
勢にすれば全風量が供給ダクト２３に送られ、下方に揺
動して外気冷房姿勢にすれば全風量が天井裏スペースＳ
に送られる。

【００３３】入路切換機構ｃの一例としては、換気装置
２９における吸気側経路３３に、全熱交換器１２を取ら
ないバイパス路３４を設けるとともに、取り込まれた外
気が全て全熱交換器１２に向うよう、吸気側経路３３に
おけるバイパス路３４への入口を閉じた換気姿勢と、取
り込まれた外気が全てバイパス路３４に向うよう、吸気
側経路３３に面した全熱交換機１２を遮断する外気冷房
姿勢とに支点Ｘで揺動切換自在な経路切換板３５を設け
て構成する。

【００３４】出路切換機構ｆの一例としては、換気装置
２９における還気側経路３６に、全熱交換器１２を取ら
ないバイパス路３７を設けるとともに、還気ファン１９
から排出される内気が全て全熱交換器１２に向うよう、
還気側経路３６におけるバイパス路３７への入口を閉じ
た換気姿勢と、排出される内気が全てバイパス路３７に
向うよう、還気側経路３６に面した全熱交換機１２を遮
断する外気冷房姿勢とに支点Ｙで揺動切換自在な経路切
換板３８を設けて構成する。

【００３５】つまり、給気ファン３０の回転数を遅く
し、風向板３２を換気作用姿勢に、かつ、経路切換板３
５を換気姿勢に夫々切換えることにより、コイルユニッ
ト１４による空調時に、全熱交換された若干の外気を混
ぜて室内１１に送る換気状態が現出される。そして、給
気ファン３０の回転数を速くし、風向板３２を外気冷房
姿勢に、かつ、経路切換板３５及び３８を外気冷房姿勢
に夫々切換えることにより、全熱交換されない外気をそ
のまま天井裏スペースＳに送風する外気冷房状態が現出
されるのである。尚、図３は、図１（図２）と異なる部
分のみを示すものであり、その他の部分は図１（図２）
と同じである。

【００３６】又、経路切換板３８の姿勢切換えにより、
排気を熱交換しながら外部に排出する状態と、排気を熱
交換せずに外部に排出する状態とが選択自在である。従
って、外気冷房時に、換気装置１３も運転させるととも
に、空調装置Ｅについては、コイルユニット１４のみ作
動させ、単なる送風ファンとして動かすようにすること
が可能であり、この場合の換気装置１３は、入路切換機
構ｃと出路切換機構ｆとを共に作動させることにより、
熱交換することなく単に給気と排気とを行うバイパス状
態にしておく。

【００３７】排気部ｅとしては、側壁２８の上部に設け
た排気口や、室内１１の床付近の壁に設けた還気スリッ
ト、或いは室内１１に配備された専用のダクトでも良
い。又、給気部ｄとしては、専用の吹き出しファンを設
けるとか、天井１１ａには吹き出しスリットを設けるだ
けとして、外気導入ファン１５と誘引ファン１６とによ
る送風力によって吹き出しスリットから外気を室内１１
に送る構造でも良い。

【００３８】空調対象室とは別に設けられた機械室に、
冷却コイル及び加熱コイルで成るコイルユニットと全熱
交換器とを有した空調機を配備した構造（図５に示され
たような構造）の空調設備において、空調対象室の天井
裏スペース自体を外気導入用ダクトに形成し、機械室に
配置された外気導入ファンや換気装置により、天井裏ス
ペースによる外気導入用ダクトを介して室内に外気を送
り込み可能とする構造でも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常空調状態を示す空調設備の模式図

【図２】外気冷房状態を示す空調設備の模式図

【図３】空調設備の別構造を示す模式図

【図４】図３の換気装置の構造を示す側面図

【図５】従来の空調設備を示す模式図

【符号の説明】

１１ 室内 １１ａ 天井 １２ 全熱交換器 １３ 換気装置 １４ コイルユニット １５ 外気導入ファン ２３ 供給ダクト ２７ 還気ダクト ２９ 換気装置 ３０ 給気ファン Ｓ 天井裏スペース ａ 風量調節機構 ｂ 送風切換機構 ｃ 入路切換機構 ｄ 給気部 ｅ 排気部 ｆ 出路切換機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全熱交換器を有した換気装置と、天井裏
   スペースに設置されるコイルユニットとを備え、前記換
   気装置から前記コイルユニットに向かう供給ダクトを前
   記天井裏スペースに設けてある空調設備であって、 前記天井裏スペースに室内冷却用外気を取り込み自在な
   外気導入ファンと、前記天井裏スペースに取り込まれた
   外気を室内に送る給気部と、前記給気部からの前記室内
   への外気供給によって作用する排気部とを設けるととも
   に、前記天井裏スペースを、前記外気導入ファンによっ
   て取り込まれた外気を前記給気部に送るための流通路に
   形成してある空調設備。
2. 【請求項２】 前記排気部は、前記室内の天井に開口す
   る状態の排気ダクトを、前記天井裏スペースに配置する
   ことで構成されている請求項１に記載の空調設備。
3. 【請求項３】 前記給気部は、前記天井裏スペースに取
   り込まれた外気を吸い込んで前記室内に送風可能な前記
   コイルユニットで構成されている請求項１又は２に記載
   の空調設備。
4. 【請求項４】 全熱交換器を有した換気装置と、天井裏
   スペースに設置されるコイルユニットとを備え、前記換
   気装置から前記コイルユニットに向かう供給ダクトを前
   記天井裏スペースに設けてある空調設備であって、 前記換気装置に装備される給気ファンの風量を変更調節
   自在な風量調節機構と、前記給気ファンで取り込まれた
   外気を、前記供給ダクトに送風する状態と、前記天井裏
   スペースに送風する状態との切換えが自在な送風切換機
   構と、前記全熱交換器を通った外気を前記給気ファンに
   導く状態と、前記全熱交換器を通らない外気を前記給気
   ファンに導く状態との切換えが自在な入路切換機構と、
   前記全熱交換器を通った排気を外部に導く状態と、前記
   全熱交換器を通らない排気を外部に導く状態との切換え
   が自在な出路切換機構と、前記天井裏スペースに送風さ
   れた外気を室内に供給可能な給気部とを設けるととも
   に、 前記天井裏スペースを、これに送風された外気を前記給
   気部に送るための流通路に形成してある空調設備。