JP2004347265A

JP2004347265A - Air conditioning device and air conditioning method

Info

Publication number: JP2004347265A
Application number: JP2003146599A
Authority: JP
Inventors: Takechika Mishima; 毅睦三島
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: JP3762388B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioning device and an air conditioning method excellent in energy saving property, which can provide an effective and efficient cooling effect to a so-called activity space in a building having a high ceiling space in the upper part of the activity space. <P>SOLUTION: This device comprises a plurality of outlet ports 10a provided with a lower edge height higher than the activity space 5 and a blowing direction laid along a predetermined direction of an inner wall surface d, and adapted to form a circulating air flow S in the predetermined direction in the upper part of the activity space by the cold air blown to substantially the horizontal; a plurality of suction ports 11 provided on substantially the lower part of the high-ceiling space in a position higher than the outlet ports to suck the air from the lower part; and a device body 12 communicating with the outlet ports and suction ports through ventilation passages 13 and 14, respectively, to blow the cold air through the outlet ports and suck the cold air after cooling through the suction ports. The total area Ka of the outlet ports is set larger than the total area Kb of the suction ports. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に人が活動する活動空間および、この活動空間から上方に吹き抜け状に形成される高天井空間を備えた建築物において、上記活動空間に対する冷房をなすための空気調和装置と空気調和方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの人々が集まる、たとえばゲームセンターやショッピングセンター、あるいは展示場等を構成する建築物は、デザイン性を重視するばかりでなく、人々に閉塞感（＝不安感）を与えてはならないことが必須の要件である。
その意味から、フロア面から屋根部分までの吹き抜け状をなす建築物は、内部に広い空間を作り出し、内部にいる人に対して開放感（＝安心感）を与えるので、好まれている。
【０００３】
このような建築物の内部は、人々がゲームし、買い物あるいは観賞等の活動をなす空間である活動空間が下部に形成され、この活動空間の上方部位は吹き抜け状となり屋根内部に高天井空間が形成されることになる。
高天井空間を備えた建築物の上記活動空間に対する空気調和運転として、暖房運転をなす時間（もしくは期間）よりも、冷房運転をなす時間（もしくは期間）が極めて長い。
【０００４】
すなわち、ゲームセンターのゲーム機器によっては発熱量が大であり、かつゲームする人による発熱量も無視できない。ショッピングセンターや展示場では、照明にともなう発熱やショーケース等の機器からの発熱があり、同様に、人が集まることによる発熱量が大である。
これらの熱気は上昇して高天井空間に溜まる熱負荷となる。さらに、天井はその外側が太陽光による直射を受けるため内面側の温度も上昇し、高天井空間の温度をさらに上昇させてしまう。したがって、上記建築物においては効率的な冷房運転を行う必要がある。
【０００５】
図７は、従来の上記建築物の活動空間に対する空気調和運転、実際には冷房運転を模式的に説明する図である。
図中１は、いわゆる半ドーム状に形成された屋根２を有する建築物である。この建築物のフロア面３には、たとえばパチンコ台等のゲーム機器（以下、機器類と呼ぶ）４が配置される。
【０００６】
上記機器類４は、所定間隔を存して複数列配列されていて、これら機器類列間にたとえばゲームする人が存在する。したがって建築物１内は、フロア面３から上記機器類４のある程度上部までの空間が活動空間５となる。さらに、この活動空間５の上方部位は吹き抜け状をなし、屋根２内部が高天井空間６となる。
通常、活動空間５より上部位置に吹出し用ダクト７と吸込み用ダクト８を並行に設けており、それぞれのダクト７，８に所定間隔を存して吹出口を形成する吹出口体７ａと、吸込口を形成する吸込口体８ａが突設される。
【０００７】
吹出し用ダクト７と吸込み用ダクト８は、それぞれの端部が建築物１の外部に延出され、ここに配置される装置本体９の吹出し部ａおよび吸込み部ｂに接続される。
上記吹出口体７ａは、機器類４列の相互間に対向した位置で、かつ斜め下方に向けて設けられる。また、上記吸込口８ａは吸込みダクト７の左右両側に、かつそれぞれ水平方向に向けて設けられる。
【０００８】
冷房運転時に、活動空間５の上部にある吹出口体７ａから冷却空気が斜め下方に向かって吹き下ろされ、機器類４列間にいる人は冷風にさらされる。したがって、人は冷却空気の吹出し流による直接的な冷熱感が得られる。
冷却空気の吹出し流は活動空間５の人や機器類４、あるいはフロア面３に衝突し、温度上昇するとともに流れにともなう上昇気流となる。そして、吹き抜け状に形成される高天井空間６に導かれ、さらにこの高天井空間に沿って下降し、ついには吸込口８ａに吸込まれる。
【０００９】
このようにして、上記吹出口体７ａから吹出される冷却空気の吹出し流が活動空間５を冷却したあと、吹抜け状に形成される高天井空間６を介して吸込口８ａに導かれるので、建築物１内部に鉛直方向に大きな循環流Ｒが形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際に、上記吹出口体７ａから吹出される冷却空気の風向きと流速を計測すると、活動空間５において吹出口体７ａが向いた方向では流速が大であり、この部分では極めて強い冷房効果が得られる反面、吹出口体７ａが向いていない方向では流速が小さくて冷房効果が低い。
すなわち、活動空間５の各部位における冷却ムラが顕著である。流速が大である範囲にいる人にとって、常に強い吹出し流にさらされることになり、急流ドラフト感があって空調快適性が損なわれている。
【００１１】
一方、高天井空間６は最も高い温度が計測されるが、この高温度帯範囲は高天井空間６の容量と比較して小さい。すなわち、高温度帯と低温度帯との間が広く、緩やかな温度変化をなしている。
これは、活動空間５から吹き抜け状に形成される高天井空間６に導かれる鉛直方向に大きな循環流Ｒが形成されることで、吹出口体７ａから吹出される冷却空気が高天井空間６へと流れ出すと同時に、この高天井空間６に溜まっていた熱気の一部が循環流Ｒにのって下部側の活動空間５までに導かれるのが要因であると考えられる。
【００１２】
本来、活動空間５のみを冷房すればよく、高天井空間６については冷房不要であるところを、結果として高天井空間６に溜まった熱気までも冷却することとなり、無駄なエネルギーの消費がある。
さらに、活動空間５に対する熱交換効率を上げるために送風量を増大すると、より大きい循環流Ｒが生じて建築物１内部を上下方向にかき混ぜる傾向が強くなり、上述の不具合が増大してしまう。
【００１３】
本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、いわゆる活動空間の上部に高天井空間が形成される建築物において、上記活動空間に対して有効で効率のよい冷房作用を得られ、省エネ性に優れた空気調和装置と、空気調和方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明の空気調和装置は、活動空間および高天井空間を備えた建築物における活動空間を冷房する装置であり、下辺高さが活動空間より高い位置で吹出し方向を内壁面の所定方向に沿うとともに略水平に向けられ吹出した冷却空気で活動空間上部において所定方向に周回する周回気流を作る複数の吹出口と、この吹出口よりも高い位置でかつ高天井空間の略下部に設けられ下方から吸込み作用をなす複数の吸込口と、吹出口および吸込口とそれぞれ通風路を介して連通され吹出口から冷却空気を吹出し冷房したあとの冷却空気を吸込口から吸込ませる装置本体とを具備し、吹出口の面積の総和と吸込口の面積の総和との関係を、吹出口面積の総和＞吸込口面積の総和とした。
【００１５】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は、上述の空気調和装置において、同様の吹出口と、吸込口と、装置本体と、吸込口よりも高い位置の高天井空間に設けられ高天井空間の換気をなす少なくとも排気口および排気扇からなる換気手段を具備する。
【００１６】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は、上述の空気調和装置において、同様の吹出口と、吸込口と、装置本体とを具備し、上記吹出口は、建築物内壁面のコーナー部および内壁面中間部に設けられ、少なくとも中間部に設けられる吹出口は建築物内壁面から突出し、この中間部の吹出口に向かって冷却空気を吹出すコーナー部に設けられる吹出口とは互いに高さ位置を異ならせた。
【００１７】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明の空気調和方法は、内部に人が活動する活動空間および、この活動空間から上方に吹き抜け状に形成される高天井空間を備えた建築物において、活動空間より高い位置で建築物のコーナー部と建築物内壁面中間部から所定方向に沿うとともに略水平でかつ互いに高さ位置を異ならせた位置から冷却空気を吹出し、活動空間の上部に所定方向に周回する周回気流を作り、冷却空気の吹出し位置よりも高くかつ高天井空間の下部位置において建築物内部空気を下方から吸込むことで活動空間を冷房する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は高天井空間を備えた建築物内部の透視図であり、図２は建築物の断面図であり、いずれも模式的に示している。
【００１９】
建築物１自体は、いわゆる半ドーム状の屋根２を載せていて、フロア面３には機器類４が所定間隔を存して複数列配列され、これら機器類４列間にたとえばゲームする人が存在する。
建築物１内部は、フロア面３から上記機器類４の上部までの空間が活動空間５であり、この活動空間の上部が吹き抜け状となっていて、屋根２内部が高天井空間６となる。
【００２０】
これら活動空間５上部と高天井空間６下部との間に、後述する空気調和装置を構成する吹出しユニット１０と吸込みユニット１１が配置され、建築物１外部には装置本体１２が配置される。
上記吹出しユニット１０は機器類４よりも高い位置で、建築物１内壁面の各コーナー部に複数（建築物の平面視が矩形であるので４組）取付けられる。吹出しユニット１０は矩形箱体であり、一側面が吹出口１０ａとして開口する。
【００２１】
各吹出口１０ａの最下辺は上記機器類４の上端面よりも高い位置にあり、互いに同一高さに揃えられる。そして、吹出口１０ａは内壁面に沿って水平方向に吹出すように開口している。
各吹出口１０ａは個々の吹出しユニット１０において互いに異なる側面に設けられていて、全ての吹出口１０ａから冷却空気が一斉に吹出されることによって、所定方向に吹出し気流が向くように吹出し方向が設定されている。
【００２２】
上記吸込みユニット１１は、高さ位置が吹出しユニット１０よりも高く、かつ上記高天井空間６の略下部に位置する矩形箱体である。そして、平面視で建築物１内部の約中央部に、互いに所定間隔（約１．５Ｍ）離間した状態で、複数（ここでは２組）備えられる。
各吸込みユニット１１には、その下面に吸込口１１ａが設けられている。すなわち、上記吸込みユニット１１における吸込み作用は下方から行うことに限定される。
各吹出しユニット１０の吹出口１０ａが設けられる面以外の一面、および吸込みユニット１１の吸込口１１ａが設けられる面以外の一面には、通風路を構成するダクト１３，１４が接続されていて、建築物１外部に配置される上記装置本体１２の吹出し部ａと吸込み部ｂにそれぞれ連通される。
【００２３】
上記装置本体１２は、ここでは詳細を省略しているが、圧縮機、室外熱交換器および室内熱交換器他が収容され、これらは冷媒管を介して冷凍サイクルを構成するよう連通される。
室外熱交換器と対向して室外送風機が配置され、室内熱交換器と対向して室内送風機が配置される。室内送風機の吹出し側と吸込み側に、上記吹出し部ａと吸込み部ｂが形成されている。
【００２４】
なお、ここでは４つの吹出口１０ａと、２つの吸込口１１ａを備えていて、上記吹出口１０ａの面積の総和Ｋａと、吸込口１１ａの面積の総和Ｋｂとは、以下のように設定されることを本発明の特徴の一つとしている。
吹出口１０ａ面積の総和Ｋａ＞吸込口１１ａ面積の総和Ｋｂ
太陽光が直射する屋根２の内側である高天井空間６と、発熱条件の揃った活動空間５および上述の吹出口１０ａ面積の総和Ｋａ＞吸込口１１ａ面積の総和Ｋｂの設定条件を備えた建築物１であり、上記活動空間５に対する空気調和作用は以下に述べるように行われる。
操作者が冷房運転を指示すると、冷凍サイクル運転が開始されるとともに室内・室外送風機が駆動され、各吹出しユニット１０の吹出口１０ａから一斉に冷却空気が吹出される。
【００２５】
全ての吹出口１０ａが略水平方向に向き、かつ建築物１の内壁面に沿うよう開口され、しかも互いに所定方向に向くよう設定されているところから、吹出される冷却空気は活動空間５上部において建築物１内部をほぼ水平方向に周回する周回気流Ｓとなる。
この周回気流Ｓは、吹出口１０ａから離間することで徐々に流速が弱まり、時間の経過とともにその傾向が強くなる。また、吹出し空気は冷却されているため、周囲の空気よりも比重が重く、下方に沈みこみ活動空間５に対する冷房作用をなす。
【００２６】
そして、周回気流Ｓは直径が徐々に縮小し、かつ周辺空気と熱交換して温度上昇する。したがって、周回気流Ｓは比重が軽くなり、周回を継続しながら高さ位置が徐々に高くなる。
上記吹出口１０ａの上部で、ほぼ中央部位に設けられる２つの吸込口１１ａには負圧がかかっていて、直径が徐々に縮小しかつ上昇してきた周回気流Ｓは、吸込口１１ａ相互間の部位で互いに衝突して流速を減衰させられ、この部分において流れが崩れて吸込まれる。
【００２７】
このようにして、吹出口１０ａから吸込口１１ａ近くまでに亘る、ほぼスパイラル状の周回気流Ｓが得られ、冷凍サイクル運転中は継続して形成される。
周回気流Ｓが形成される吹出口１０ａの高さ位置から吸込口１１ａの高さ位置に至る範囲の建築物１内部空間を、ここでは「周回気流空間」１５と呼ぶ。これに対して、周回気流空間１５の下部側に上記活動空間５があり、周回気流空間１５の上部側に高天井空間６がある。
【００２８】
したがって、建築物１内部は、フロア面３から屋根２頂部に亘る高さ方向に、活動空間５と、周回気流空間１５および、高天井空間６との、３つの空間が形成される。
また、建築物１の内部空間のほとんど大部分は最も流速の遅い部分で占められていて、特に活動空間５の機器類４列間にいる人にとって、ドラフト感がほとんどない状態での冷房運転が行われる。
【００２９】
そして、上述のように複数の吸込みユニット１１を所定間隔を存して備えることにより、吸込みユニット１１相互間部位で流速が減衰する。この影響が活動空間５全体に波及してソフトな流れとなり、活動空間にいる人にドラフト感を与えずにすみ、快適空調を得られる。
このようにして、高天井空間６を備えた建築物１において、空気の流れの状態が互いに異なる活動空間５と、周回気流空間１５および高天井空間６が形成されるが、これら３つの空間には明確な境界面を持って分かれていると言えず、周回気流Ｓが支配的な周回気流空間１５によって上下に高天井空間６と活動空間５が分断されたと考えるべきである。
【００３０】
空調温熱環境の見地から述べるならば、周回気流空間１５により上下に空間を分断するには、まず、周回気流空間１５内に安定した周回気流Ｓが作られていなければならない。そして、吹出口１０ａの下辺高さは、人や機器類４が存在する活動空間５よりも高い位置になるように設定する。
【００３１】
本来、冷房が不要な高天井空間６を空調しないことで、その分の被空調容積の低減が可能となり、省エネ効果に寄与する。さらには、高天井空間６を冷房せず高い温度のままとすることで、太陽光の日射によって高温となった屋根２との間に温度緩衝空間ができ、屋根２を冷却することによるエネルギー浪費もなくなって、この点においても省エネ効果の高い空調を得ることができる。
【００３２】
すなわち、高天井空間６に溜まっている熱気は、ほぼそのままの状態で溜り、吸込口１１ａに導かれることがほとんど無い。換言すれば、活動空間５のみの有効な冷房運転が行えてエネルギーが有効に使われる。
以上によって、高天井空間６を備えた建築物１であっても、活動空間５に対して省エネ性に優れ、かつ快適性の高い空調を提供できることとなる。
また、活動空間５と高天井空間６とが周回気流空間１５によって区画されるため、活動空間５で生じた煙草の煙や食品などの臭いなどが活動空間５から高天井空間６に流れ出すことを極力防止できる。
【００３３】
なお、上述したように空気調和装置として、４つの吹出口１０ａと、２つの吸込口１１ａを備えていて、吹出口１０ａの面積の総和Ｋａと、吸込口１１ａの面積の総和Ｋｂとの関係を、吹出口１０ａ面積の総和Ｋａ＞吸込口１１ａ面積の総和Ｋｂと設定している。
このことにより、たとえば人の移動や、人および機器類４の発熱による上昇気流の発生および、自然換気や強制換気の影響など、いわゆる外乱に対して強く安定した空調気流を作り出すことができる。
【００３４】
なお説明すれば、実際には建築物１内部では自然換気や強制換気が存在するが、作用的な説明を簡単化するために被空調空間を自然換気や強制換気が全くない閉空間とみなして、上記条件を導いている。すなわち、流体の連続性から、
「吹出し風量」＝「吸込み風量」
となり、「吹出口１０ａの面積の総和Ｋａ」や「吸込口１１ａの面積の総和Ｋｂ」は任意の大きさで選ぶことが可能であるので、
吹出口１０ａ面積の総和Ｋａ＞吸込口１１ａ面積の総和１１ａ
とすれば、
「吹出口１０ａでの平均風速」＜「吸込口１１ａでの平均風速」
となり、同時にベルヌーイの式から
「吹出口１０ａでの静圧」＞「吸込口１１ａでの静圧」
という関係が導かれる。
【００３５】
これは、吹出口１０ａから吸込口１１ａに向かって作り出す圧力勾配ができることとなり、吹出しによって作られた周回気流Ｓのある外周領域の静圧が高く、吸込口１１ａのある中心付近が低圧となる。
つまり、この外周から内向きに作られる圧力差が周回気流Ｓを最終的に吸込口１１ａに収束させる。そのため、複数の吸込口１１ａを備える構成において、「吹出口１０ａ面積の総和Ｋａ＞吸込口１１ａ面積の総和１１ａ」という設定は、気流の状態を安定させるために効果的である。
【００３６】
すなわち、人の移動や、人および機器類４の発熱による上昇気流の発生および、自然換気や強制換気の影響など、いわゆる外乱に対して強く安定する空調気流を作りだすことができ、効率向上化を得られる。
【００３７】
以下は、上記条件設定を行なう理由に関する補足説明である。
たとえば、建築物１内の圧力が平衡に達した状態で考える。平衡状態に達した場合は、空調される建築物１内は一般に正圧（外気より高圧）に保たれている。ここで、
吹出口面積：Ｓ１、吹出口圧力：Ｐ１、吹出口流速Ｖ１
吸込口面積：Ｓ２、吸込口圧力：Ｐ２、吸込口流速Ｖ２
とすると、流入量と流出量は同じであることから
Ｓ１＊Ｖ１＝Ｓ２＊Ｖ２ ……（１）
ベルヌーイの定理から、
Ｐ１＋１／２＊ρＶ１^２＝Ｐ２＋１／２＊ρＶ２^２ ……（２）
（２）式に（１）式を代入すると、
Ｐ１−Ｐ２＝１／２＊ρＶ２^２（１−（Ｓ２／Ｓ１）^２） ……（３）
以上の（３）式から、吹出口面積Ｓ１＜吸込口面積Ｓ２の場合、Ｐ２＞Ｐ１となり、安定した周回気流が作られ難く、一旦、特定の周回気流が形成されても小さな外乱だけで流れが乱れ、安定性の低い気流形成となってしまう。
【００３８】
これに対して、吹出口面積Ｓ１＞吸込口面積Ｓ２の場合、Ｐ２＜Ｐ１となり、吸込口１１ａの圧力が吹出口１０ａ圧力より低圧となり、吹出口１０ａから吸込口１１ａへの安定した周回気流が形成される。
そして、この場合は、吸込口１０ａにおける圧力が低圧となるため、建築物内部の空気の流れは基本的に吸込口１０ａに向かう流れが強く、外部からの気流の乱れに対しても安定性の高い周回気流が形成されることとなる。
【００３９】
図３は、他の実施の形態の空気調和装置を備えた建築物内部の透視図である。吹出口１０ａは下辺高さが活動空間より高い位置に配置され、吹出し方向を建築物内壁面に沿い略水平に向けられている。吸込口１１ａは吹出口１０ａよりも高い位置で高天井空間の略下部に設けられ、下方から吸込み作用をなす。
これに対して、上記吸込口１１ａよりも高い位置の高天井空間に換気機構（換気手段）Ｎが設けられる。上記換気機構Ｎとして、給気口２０および、この給気口２０に設けられる給気扇２１もしくは、排気口２２および、この排気口２２に設けられる排気扇２３があり、少なくとも、排気口２２および排気扇２３は備えなければならない。
【００４０】
冷房作用の対象空間である活動空間５には、人が存在するので人体負荷があり、さらには配置された機器類が発熱源となる機器負荷がある。また、太陽光が屋根２を直射するので、ここには日射負荷があり、高天井空間６に備えた照明類の負荷がある。
これら負荷から発生する熱が浮力の影響を受けて溜り易い反面、吸込口１１ａが高天井空間６よりも下方にある。しかも、吸込口１１ａが下方に向き高天井空間６側に向いていないため、高天井空間では熱の回収が行われない。高天井空間６は外気温度以上に上昇することが珍しくなく、空調負荷が増大してしまう。
【００４１】
そこで、上述したように高天井空間６に換気機構Ｎを備えることにより、下層の周回気流を乱すことなく、上部に滞留した高温空気を排気できて、空調気流を乱すことなく所望とする換気ができ、空調負荷低減効果を有して、いわゆる省エネ性の向上が得られることとなる。
【００４２】
図４は、さらに異なる実施の形態を示していて、図４（Ａ）は吹出口１０ａの高さ位置を説明するための建築物１内部の概略の平面図、図４（Ｂ）は建築物内部の概略の一部断面図である。
上記吹出口１０ａは、建築物内壁面ｄのコーナー部ｅおよび、コーナー部ｅ相互間の内壁面中間部ｆに複数設けられている。上記コーナー部ｅに設けられる吹出口１０ａは、コーナー部ｅを形成する内壁面ｄに開口する吹出口１０ａと、コーナー部ｅを形成する内壁面ｄから突出して設けられる吹出口１０ａがある。
【００４３】
これに対して、内壁面中間部ｆに設けられる全ての吹出口１０ａは、内壁面ｄから突出して設けられる。すなわち、冷却空気を内壁面ｄの所定方向に沿って吹出すのに、コーナー部ｅであればコーナー部ｅを形成する内壁面ｄのいずれか一方に吹出口１０ａを設ければよい。
しかしながら、内壁面ｄの中間部ｆに設けられる吹出口１０ａは、単に内壁面ｄに開口するだけでは冷却空気を内壁面ｄの所定方向に沿って吹出すことができない。そのため、内壁面ｄから突出し、かつ所定方向に向けられた状態で設けられることになる。
【００４４】
そしてさらに、コーナー部ｅに設けられる吹出口１０ａの高さ位置と、この吹出し方向に対向する内壁面中間部ｆに突設される吹出口１０ａの高さ位置とは、互いに異ならせて設けられる。
すなわち、コーナー部ｅの吹出口１０ａと、中間部ｆの吹出口１０ａの互いの高さ位置を揃えた場合は、コーナー部ｅの吹出口１０ａから吹出された冷却空気の気流は、中間部ｆで突出する吹出口１０ａに当たり、気流が乱れてしまう。
【００４５】
そこで、中間部ｆの吹出口１０ａの高さ位置と、この中間部吹出口１０ａに向かって冷却空気を吹出すコーナー部ｅの吹出口１０ａの高さ位置を互いにずらすことで、コーナー部ｅから吹出される冷却空気の気流が中間部ｆの吹出口１０ａに邪魔にされることなく、内壁面ｄに沿って円滑に流れて効率よく周回気流Ｓが形成できることになる。
【００４６】
ところで、本発明で説明する空気調和装置と空調方法は、常に強く安定した空調気流を被空調空間に保つことが重要である。したがって、室内が設定温度状態になり、それ以上の空調能力を必要としなくなったときに、送風動作まで停止してしまうと、空調運転を再開する際に周回気流Ｓを作り出すことから始めなくてはならず、非効率である。
【００４７】
したがって、空調能力を必要としなくなったときでも周回気流Ｓを維持し続けるために、送風機の駆動を継続する必要がある。ただし、上述の状況が頻繁化するのは、最小冷房能力を下回る空調負荷しかない場合で、特に、外気温や日射負荷が低くなる春や秋などの季節に生じ易い。
【００４８】
このときは、空気調和装置を稼動せず、外気と室内循環の熱交換空気との混合量を調整する（＝外気導入量を調整する）ことで事実上の空調が可能となり、いわゆる省エネ効果が得られる。
図５は、上記形態を説明するための空気調和装置のシステム構成図である。
【００４９】
すなわち、先に説明した装置本体１２内には、圧縮機３０と、四方弁３１と、室外熱交換器３２と、電子式自動膨張弁３３および室内熱交換器３４が収容され、これら部品は冷媒管３５を介してヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するよう連通される。
【００５０】
さらに、装置本体１２内には制御部３６が収容され、建築物の所定の部位に取付けられる外気温センサ３７と、室温センサ３８から検知信号を受け、これらの検知信号にもとづいて圧縮機３０、四方弁３１、電子式自動膨張弁３３、室外熱交換器３２と室内熱交換器３４の各々に対向して配置される室外送風機４０、室内送風機となるダクトファン４１および換気機能を備えた全熱交換器４２のダンパ駆動機構４３に対して制御信号を送るようになっている。
【００５１】
活動空間５で熱交換した後の空気は各吸込口１１ａから吸込まれ、ダクト１４を介して全熱交換器４２に導かれる。この全熱交換器４２では後述する条件に応じてダンパ駆動機構４３を駆動してダンパ開度を調整し、必要に応じた量の外気を取入れる。
活動空間５で熱交換した後の一部の空気と、取入れられた外気は、互いに全熱交換器４２で交差して熱交換する。新鮮外気は温度低下して建築物１内に導かれ、熱交換した後の空気は外部へ排気される。新鮮外気が混合した空気は室内熱交換器３４に導かれ、再び設定温度に低下してダクト１３を介して吹出口１０ａから吹出される。
【００５２】
具体的には、図６に示すフローチャートにもとづいて運転される。
スタートからステップＳ１において運転停止か否かを判断する。たとえば、夜間等では装置の運転を停止するので、ステップＳ２に移って圧縮機３０や室外送風機４０、ダクトファン４１等の全ての電動部品の動作を停止する。
【００５３】
ステップＳ１において運転中であると判断されると、ステップＳ３へ移って室温センサ３８の検知信号から室温サーモＯＦＦの判断、すなわち室温が設定温度に到達したか否かが判断される。室温が設定温度に到達して室温サーモＯＦＦがＹＥＳの場合はステップＳ４に移る。
ここでは、コンプレッサＯＦＦ信号を圧縮機３０に送って運転を停止させる。さらに、ダクトファンＯＮ継続信号をダクトファン４１に送り、この運転を継続する。
【００５４】
ついで、ステップＳ５に移って外気温センサ３７で検出された外気温と、室温センサ３８で検出された室温とを比較し、外気温が室温より低い場合（Ｙｅｓ）はステップＳ６で外気導入ダンパを制御する。すなわち、全熱交換器４２に備えたダンパ駆動機構４３を制御し、ダンパ開度を大きくして外気導入量を増加させる。
【００５５】
ステップＳ５で外気温が室温よりも低い場合（Ｎｏ）は、ステップＳ７に移ってダンパ駆動機構４３を制御し、ダンパ開度を小さくして外気導入量を減少させる。これにより、室内は常に設定された室温に保持され、しかも必要な換気機能を得られる。
一方、先に説明したステップＳ３で室温が設定温度に到達していない（Ｎｏ）場合は、ステップＳ８においてコンプレッサＯＮ・ダクトファンＯＮ継続として、圧縮機３０および室外送風機・ダクトファン４０，４１ともに運転され、空調運転が継続される。
【００５６】
なお、各吹出口１０ａにおける各々の平均風速がほぼ等しくなるような、風量に応じた吹出口１０ａの面積にすることにより、外乱に強く安定した空調気流を作り出すことができる。
すなわち、ここでは複数の吹出口１０ａをもって周回気流Ｓを形成しているので、局所的に速い、もしくは遅い吹出しがあると、周回気流Ｓの風速が不均一になり、強く安定した空調気流を作り出せなくなる。
【００５７】
これを避けるため、上述の各吹出口１０ａにおける各々の平均風速がほぼ等しくなる条件を得るようにする。具体的には、

の条件を満足できればよい。なお、吹出口１０ａの数は限定されない。
【００５８】
また、複数の吸込口１１ａでは、各吸込口１１ａにおける各々の平均風速がほぼ等しくなるように風量に応じた吸込口１１ａの面積とすることにより、外乱に強く安定した空調気流を作り出すことができる。
すなわち、複数の吸込口１１ａで互いに静圧が異なると、特定の吸込口１１ａに流れが偏り、その結果歪んだ周回気流を作り出してしまい、安定した空調気流を被空調空間に作り出せなくなる。
【００５９】
そこで、上述の各吸込口１１ａにおける各々の平均風速がほぼ等しくなる条件を得るようにする。具体的には、

を満足すればよい。なお、これら吹出口１１ａの数は限定されない。
【００６０】
さらに異なる形態として、所定の吹出口をサーキュレータ（循環送風機）に置き換えることができる。この場合、

なお、これら吹出口１０ａの数とサーキュレータの数は限定されない。
【００６１】
すなわち、周回気流Ｓを発生し、または加速するサーキュレータの吹出し風速を、吹出口１０ａにおける吹出し風速と略等しく調整して、外乱に強く安定した空調気流を作り出すことができる。
また、上述の構成の空気調和装置において、吹出し温度や吹出し風速によっては、活動空間に吹出した気流が落ち込んでしまう。そこで、冷気流の落ち込みを減じるために風向変更装置を備え、この変更装置で風向を変更することにより、外乱に強く安定した空調気流を作り出せる。
【００６２】
なお説明すると、吹出口１０ａから吹出された冷気は徐々に流れが拡散しながら減速しているだけでなく、障害物（たとえば、吊り下げ照明器具等）に衝突して失速したり、内壁面ｄや内壁面障害物（壁面から飛び出た柱や照明器具等）との摩擦によっても減速していき、徐々に冷気の重みに負けて下方に落ちてくることになる。
【００６３】
本来は、冷却空気が周囲空気と混合して気流温度が上昇し、そのため気流の降下が抑制されるはずであり、ここではそれらの条件を加味して充分に高い位置に吹出口１０ａを設けている。
活動空間５に不快な気流感をもたらすことはほとんどないが、冷房条件や過度的な状態（たとえば、冷房運転起動時等）の低風速で低温の吹出しが生じることが考えられ、冷気が活動空間５にまで落ち込む。
【００６４】
すると、不快な気流感をもたらすだけでなく、鉛直方向の気流成分の発生により周回気流Ｓの鉛直方向にゆがみが生じ、本来の目的を満足することができなくなってしまう。そこで、気流の落ち込みを軽減させるために風向変更装置を備えて気流の方向を変更する。
【００６５】
実際には、吹出し気流の延長上の想定される気流限界高さの空間または近傍の壁に吹出気流温度センサを取付けて、この温度センサが設定温度以下を感知したら該当する吹出口１０ａに備えた風向変更装置を上向きに変更する。あるいは、温度センサを備えることなく、人手で、その都度、風向変更装置の風向を変更するようにしてもよい。
【００６６】
なお、上記実施の形態においては、半ドーム状の屋根２を備えた建築物１として説明したが、これに限定されるものではなく、通常の屋上が形成される屋根を備えた建築物であってもよく、要は、建築物内部に活動空間５と、この上部に吹き抜け状に形成される高天井空間６を備えた建築物であれば、全て本発明が適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、活動空間と高天井空間との間に周回気流を作り出すことで、活動空間と高天井空間との空気の流れを抑制し、高天井空間の空調は行わないことで省エネ化するとともに、活動空間においては弱い気流によって冷房することで気流ドラフト感を低減し、快適性の向上を得られる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る、高天井空間を備えた建築物および空気調和装置の構成と空気調和方法を説明する図。
【図２】同実施の形態に係る、建築物内部の概略の断面図。
【図３】異なる実施の形態に係る、建築物および空気調和装置の構成と空気調和方法を説明する図。
【図４】さらに異なる実施の形態に係る、冷却空気の吹出し方法を説明する建築物の概略の平面図と、一部断面図。
【図５】さらに異なる実施の形態に係る、空気調和装置の構成図。
【図６】同実施の形態に係る、フローチャート図。
【図７】従来の、高天井屋根を備えた建築物の活動空間に対する空気調和方法を説明する図。
【符号の説明】
２…屋根、５…活動空間、６…高天井空間、１…建築物、Ｓ…周回気流、１０ａ…吹出口、１１ａ…吸込口、１３，１４…ダクト（通風路）、１２…装置本体、２２…排気口、２３…排気扇、Ｎ…換気機構（換気手段）、ｄ…内壁面、ｅ…コーナー部、ｆ…内壁面中間部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner and an air conditioner for cooling an active space in a building having an active space in which a person is active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from the active space. Harmony method.
[0002]
[Prior art]
Buildings that make up a large number of people, such as game centers, shopping centers, and exhibition halls, must not only emphasize design, but also give the people a sense of obstruction (= anxiety). Requirements.
In that sense, buildings with a stairwell from the floor to the roof create a large space inside, giving them a sense of openness (= sense of security) to the people inside.
[0003]
In the interior of such a building, an activity space, which is a space where people play games, shopping, and watching activities, etc., is formed at the bottom, and the upper part of this activity space becomes an atrium and a high ceiling space inside the roof. Will be formed.
The time (or period) for performing the cooling operation is much longer than the time (or period) for performing the heating operation as the air conditioning operation of the building having the high ceiling space with respect to the active space.
[0004]
In other words, some game machines in a game center generate a large amount of heat, and the amount of heat generated by a gamer cannot be ignored. In shopping centers and exhibition halls, there is heat generated by lighting and heat generated by equipment such as showcases, and similarly, the amount of heat generated by gathering people is large.
These hot air rises and becomes a heat load accumulated in the high ceiling space. Furthermore, since the outside of the ceiling is directly exposed to sunlight, the temperature of the inside surface also rises, further increasing the temperature of the high ceiling space. Therefore, it is necessary to perform an efficient cooling operation in the building.
[0005]
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a conventional air-conditioning operation, actually a cooling operation, for an active space of the building.
In the figure, reference numeral 1 denotes a building having a roof 2 formed in a so-called semi-dome shape. On the floor surface 3 of this building, game machines (hereinafter, referred to as machines) 4 such as pachinko machines are arranged.
[0006]
The equipments 4 are arranged in a plurality of rows at predetermined intervals, and there are, for example, people who play games between the equipment rows. Therefore, in the building 1, the space from the floor surface 3 to a certain upper portion of the equipments 4 becomes the active space 5. Further, an upper portion of the activity space 5 has a shape of a colonnade, and the inside of the roof 2 becomes a high ceiling space 6.
Normally, a blow-out duct 7 and a suction duct 8 are provided in parallel above the active space 5, and a blow-out body 7a forming a blow-out port at a predetermined interval in each of the

ducts

7, 8; A suction port body 8a forming a mouth is provided in a protruding manner.
[0007]
Each end of the blow-out duct 7 and the suction duct 8 extends to the outside of the building 1, and is connected to the blow-out part a and the suction part b of the apparatus main body 9 arranged here.
The outlet body 7a is provided at a position facing between the four rows of devices and obliquely downward. Further, the suction ports 8a are provided on both left and right sides of the suction duct 7 and respectively in the horizontal direction.
[0008]
During the cooling operation, the cooling air is blown downward obliquely downward from the outlet body 7a at the upper part of the active space 5, and the people between the four rows of devices are exposed to the cool air. Therefore, a person can have a direct cooling feeling due to the blowing flow of the cooling air.
The blowing flow of the cooling air collides with the people and the equipments 4 in the active space 5 or the floor surface 3 and rises in temperature and becomes an upward airflow accompanying the flow. Then, the air is guided to the high ceiling space 6 formed in a blow-by shape, further descends along the high ceiling space, and finally sucked into the suction port 8a.
[0009]
In this manner, since the blowing flow of the cooling air blown out from the outlet body 7a cools the active space 5, it is guided to the suction opening 8a through the high ceiling space 6 formed in a blow-by shape. A large circulating flow R is formed in the object 1 in the vertical direction.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the wind direction and the flow velocity of the cooling air blown out from the outlet body 7a are actually measured, the flow velocity is large in the direction in which the outlet body 7a faces in the active space 5, and in this part, an extremely strong cooling effect is obtained. However, in the direction in which the outlet body 7a is not oriented, the flow velocity is small and the cooling effect is low.
That is, cooling unevenness in each part of the active space 5 is remarkable. A person in a range where the flow velocity is high is always exposed to a strong blowing flow, and there is a feeling of a rapid draft, which impairs air conditioning comfort.
[0011]
On the other hand, the highest temperature is measured in the high ceiling space 6, but this high temperature zone range is smaller than the capacity of the high ceiling space 6. That is, the temperature between the high temperature zone and the low temperature zone is wide, and the temperature changes slowly.
This is because a large circulating flow R is formed in the vertical direction, which is guided from the active space 5 to the high ceiling space 6 formed in a blow-by shape, so that the cooling air blown out from the outlet body 7a flows to the high ceiling space 6. At the same time, it is considered that a factor is that a part of the hot air accumulated in the high ceiling space 6 is guided along the circulating flow R to the lower active space 5.
[0012]
Originally, only the active space 5 needs to be cooled, and the high ceiling space 6 does not need to be cooled. As a result, even the hot air accumulated in the high ceiling space 6 is cooled, and wasteful energy is consumed.
Furthermore, if the air flow rate is increased in order to increase the heat exchange efficiency with respect to the active space 5, a larger circulation flow R is generated, and the tendency to stir the inside of the building 1 in the vertical direction is increased, and the above-mentioned problems increase.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a building in which a high ceiling space is formed above a so-called active space, which is effective and efficient for the active space. An object of the present invention is to provide an air conditioner that can obtain a good cooling effect and is excellent in energy saving and an air conditioning method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The air conditioner of the present invention for solving the above problems and achieving the object is a device for cooling an active space in a building having an active space and a high ceiling space, wherein the lower side is at a position higher than the active space. A plurality of air outlets that circulate in a predetermined direction at the upper part of the active space with the cooling air blown out along the predetermined direction of the inner wall surface while being directed substantially horizontally along the predetermined direction of the inner wall surface, and at a higher position and higher than the air outlets. A plurality of suction ports, which are provided substantially below the ceiling space and perform a suction action from below, are communicated with the air outlet and the air inlet through respective air passages, blow out cooling air from the air outlets, and cool air after cooling. The relationship between the sum of the areas of the outlets and the sum of the areas of the suction ports is defined as the sum of the areas of the outlets> the sum of the areas of the suction ports.
[0015]
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention relates to the above-described air conditioner, wherein the same air outlet, suction port, device body, and high ceiling space provided at a position higher than the suction port are provided. Ventilation means comprising at least an exhaust port and an exhaust fan for ventilating the ceiling space is provided.
[0016]
In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention provides the above-described air conditioner, comprising a similar outlet, an inlet, and a device main body, wherein the outlet is a corner of a building inner wall surface. The air outlet provided at the middle portion of the building and the inner wall, at least the air outlet provided at the intermediate portion protrudes from the inner wall surface of the building, and the air outlet provided at the corner portion which blows the cooling air toward the air outlet of the intermediate portion is mutually separated. Different height positions.
[0017]
In order to solve the above problems and achieve the object, the air conditioning method of the present invention is applied to a building having an active space in which a person is active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from the active space. The cooling air is blown from a position that is approximately horizontal and at a different height from the corner of the building and the middle of the inner wall of the building at a position higher than the active space, and is located above the active space. A circulating airflow that circulates in the direction is created, and the active space is cooled by sucking the air inside the building from below at a position higher than the blowing position of the cooling air and at a lower position of the high ceiling space.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the inside of a building having a high ceiling space, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the building, all of which are schematically shown.
[0019]
The building 1 itself has a so-called semi-dome-shaped roof 2 mounted thereon, and equipments 4 are arranged in a plurality of rows on a floor surface 3 at predetermined intervals. Exists.
In the interior of the building 1, the space from the floor surface 3 to the upper part of the equipments 4 is an active space 5, and the upper part of the active space is in the shape of an atrium, and the inside of the roof 2 is a high ceiling space 6.
[0020]
Between the upper part of the active space 5 and the lower part of the high ceiling space 6, a blowing unit 10 and a suction unit 11, which constitute an air conditioner to be described later, are arranged, and a device main body 12 is arranged outside the building 1.
A plurality of the above-mentioned blowing units 10 are attached to each corner of the inner wall surface of the building 1 at a position higher than the equipments 4 (four sets because the building is rectangular in plan view). The blowout unit 10 is a rectangular box, and one side surface is opened as a blowout port 10a.
[0021]
The lowermost side of each outlet 10a is located at a position higher than the upper end surface of the equipments 4, and is aligned at the same height. The outlet 10a is open so as to blow out in a horizontal direction along the inner wall surface.
Each of the outlets 10a is provided on a different side surface in each of the outlet units 10, and the blowing direction is set so that the blowing airflow is directed in a predetermined direction by simultaneously blowing the cooling air from all the outlets 10a. Have been.
[0022]
The suction unit 11 is a rectangular box whose height position is higher than that of the blowout unit 10 and is located substantially below the high ceiling space 6. Then, a plurality (two sets in this case) is provided at about the center of the inside of the building 1 in a plan view with a predetermined interval (about 1.5 M) therebetween.
Each suction unit 11 is provided with a suction port 11a on its lower surface. That is, the suction operation in the suction unit 11 is limited to being performed from below.

Ducts

13 and 14 forming a ventilation path are connected to one surface of each of the blowout units 10 other than the surface on which the outlet 10a is provided and to one surface of the suction unit 11 other than the surface of the suction unit 11a. The air outlet a and the inlet b of the apparatus main body 12 arranged outside the object 1 are connected to each other.
[0023]
Although the details of the apparatus main body 12 are omitted here, a compressor, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and the like are housed therein, and these are communicated via a refrigerant pipe so as to constitute a refrigeration cycle.
An outdoor blower is arranged facing the outdoor heat exchanger, and an indoor blower is arranged facing the indoor heat exchanger. The blow-out part a and the suction part b are formed on the blow-out side and the suction side of the indoor blower.
[0024]
Here, four outlets 10a and two inlets 11a are provided, and the sum Ka of the area of the outlets 10a and the sum Kb of the area of the inlets 11a are set as follows. This is one of the features of the present invention.
Total sum Ka of the area of the outlet 10a> Total Kb of the area of the suction port 11a
A building with a high ceiling space 6 inside the roof 2 to which sunlight is directly irradiated, an active space 5 with uniform heat generation conditions, and the above-mentioned total sum Ka of the area of the outlet 10a> Kb total sum of the area of the inlet 11a. The air conditioning effect of the object 1 and the active space 5 is performed as described below.
When the operator instructs the cooling operation, the refrigeration cycle operation is started, and the indoor / outdoor blowers are driven, so that the cooling air is blown out from the outlets 10a of the blowout units 10 all at once.
[0025]
Since all the outlets 10a are oriented substantially horizontally and are opened along the inner wall surface of the building 1, and are set so as to face each other in a predetermined direction, the cooling air to be blown out is located in the upper part of the active space 5. A circulating airflow S that circulates in the building 1 substantially horizontally.
The flow velocity of the circulating airflow S gradually decreases as the airflow S separates from the outlet 10a, and the tendency increases as time passes. Further, since the blown air is cooled, it has a higher specific gravity than the surrounding air, sinks downward, and performs a cooling action on the active space 5.
[0026]
The diameter of the circulating airflow S gradually decreases, and the circulating airflow S exchanges heat with the surrounding air to increase in temperature. Therefore, the specific gravity of the circulating airflow S is reduced, and the height position gradually increases while circulating.
Above the outlet 10a, a negative pressure is applied to the two suction ports 11a provided substantially at the center, and the circulating airflow S whose diameter is gradually reduced and rises is a part between the suction ports 11a. Collides with each other to attenuate the flow velocity, and in this part the flow collapses and is sucked.
[0027]
In this manner, a substantially spiral circulating airflow S is obtained from the outlet 10a to the vicinity of the inlet 11a, and is formed continuously during the refrigeration cycle operation.
The internal space of the building 1 in the range from the height position of the outlet 10a where the circulating airflow S is formed to the height position of the suction port 11a is referred to herein as a "circulating airflow space" 15. On the other hand, the active space 5 is located below the orbiting airflow space 15, and the high ceiling space 6 is located above the orbiting airflow space 15.
[0028]
Therefore, three spaces of the active space 5, the surrounding airflow space 15, and the high ceiling space 6 are formed inside the building 1 in the height direction from the floor surface 3 to the top of the roof 2.
In addition, almost all of the internal space of the building 1 is occupied by the portion with the slowest flow velocity, and especially for those who are in the active space 5 between the four rows of equipment, the cooling operation with almost no draft feeling is performed. Done.
[0029]
By providing the plurality of suction units 11 at predetermined intervals as described above, the flow velocity is attenuated at a portion between the suction units 11. This influence spreads to the entire activity space 5 and becomes a soft flow, so that people in the activity space do not have a draft feeling, and comfortable air conditioning can be obtained.
In this way, in the building 1 having the high ceiling space 6, the active space 5, the circulation airflow space 15, and the high ceiling space 6 having different airflow states are formed. Can not be said to be divided with a clear boundary surface, and it should be considered that the high ceiling space 6 and the active space 5 are vertically separated by the circulating airflow space 15 in which the circulating airflow S is dominant.
[0030]
From the viewpoint of the air conditioning and thermal environment, in order to divide the space vertically by the circulating airflow space 15, a stable circulating airflow S must be created in the circulating airflow space 15. Then, the lower side height of the outlet 10a is set to be higher than the active space 5 where the people and the devices 4 exist.
[0031]
By not air-conditioning the high ceiling space 6, which does not normally require cooling, the volume to be air-conditioned can be reduced by that amount, contributing to the energy saving effect. Furthermore, by keeping the high ceiling space 6 at a high temperature without cooling it, a temperature buffer space is formed between the high ceiling space 6 and the roof 2 which has become high in temperature due to the solar radiation, and energy is wasted by cooling the roof 2. As a result, an air conditioner with high energy saving effect can be obtained in this respect as well.
[0032]
In other words, the hot air accumulated in the high ceiling space 6 accumulates almost as it is, and is hardly guided to the suction port 11a. In other words, effective cooling operation of only the active space 5 can be performed, and energy is used effectively.
As described above, even in the building 1 having the high ceiling space 6, it is possible to provide the active space 5 with air conditioning that is excellent in energy saving performance and high in comfort.
In addition, since the active space 5 and the high ceiling space 6 are defined by the circulating airflow space 15, it is possible to prevent the smell of cigarettes and foods generated in the active space 5 from flowing out of the active space 5 to the high ceiling space 6. Can be prevented as much as possible.
[0033]
As described above, the air conditioner is provided with four outlets 10a and two inlets 11a, and the relationship between the sum Ka of the area of the outlets 10a and the sum Kb of the area of the inlets 11a is shown. The sum Ka of the area of the outlet 10a> the sum Kb of the area of the suction port 11a.
This makes it possible to create a stable and conditioned airflow against so-called disturbances such as movement of a person, generation of an updraft due to heat generated by the person and the devices 4, and effects of natural ventilation and forced ventilation.
[0034]
In addition, if it explains, natural ventilation and forced ventilation actually exist inside the building 1, but in order to simplify an effective explanation, the space to be conditioned is regarded as a closed space without natural ventilation or forced ventilation at all. , Leading to the above conditions. That is, from the continuity of the fluid,
"Blow air volume" = "Suction air volume"
Since “the total sum Ka of the areas of the outlets 10a” and “the total sum Kb of the areas of the suction ports 11a” can be selected in an arbitrary size,
Sum Ka of the area of the outlet 10a> Sum 11a of the area of the suction port 11a
given that,
"Average wind speed at outlet 10a"<"Average wind speed at inlet 11a"
And at the same time from Bernoulli's formula
"Static pressure at outlet 10a">"Static pressure at inlet 11a"
Is derived.
[0035]
As a result, a pressure gradient is created from the outlet 10a toward the inlet 11a, and the static pressure in the outer peripheral area where the circulating air flow S created by the outlet is high, and the pressure near the center of the inlet 11a is low.
That is, the pressure difference generated inward from the outer periphery causes the circulating airflow S to finally converge on the suction port 11a. Therefore, in the configuration including the plurality of suction ports 11a, the setting of “the sum Ka of the areas of the air outlets 10a> the sum 11a of the areas of the suction ports 11a” is effective for stabilizing the state of the airflow.
[0036]
That is, it is possible to create an airflow that is strongly stable against so-called disturbances such as movement of a person, generation of an updraft due to heat generated by the person and the devices 4, and influence of natural ventilation and forced ventilation, thereby improving efficiency. can get.
[0037]
The following is a supplementary explanation regarding the reason for performing the above condition setting.
For example, consider a state in which the pressure in the building 1 has reached an equilibrium. When the equilibrium state is reached, the inside of the building 1 to be air-conditioned is generally maintained at a positive pressure (higher than outside air). here,
Outlet area: S1, outlet pressure: P1, outlet flow velocity V1
Suction port area: S2, suction port pressure: P2, suction port flow rate V2
Then the inflow and outflow are the same
S1 * V1 = S2 * V2 (1)
From Bernoulli's theorem,
P1 + 1/2 * ρV1 ² = P2 + 1/2 * ρV2 ² …… (2)
Substituting equation (1) into equation (2) gives
P1-P2 = 1/2 * ρV2 ² (1- (S2 / S1) ² ) …… (3)
From the above equation (3), in the case of the outlet area S1 <the inlet area S2, P2> P1, and it is difficult to generate a stable circulating airflow. Is disturbed, resulting in airflow formation with low stability.
[0038]
On the other hand, in the case of the outlet area S1> the inlet area S2, P2 <P1, the pressure of the inlet 11a becomes lower than the pressure of the outlet 10a, and a stable circulating airflow from the outlet 10a to the inlet 11a is obtained. It is formed.
In this case, since the pressure at the suction port 10a is low, the flow of air inside the building basically has a strong flow toward the suction port 10a, and is stable against disturbance of the airflow from the outside. High circulation airflow will be formed.
[0039]
FIG. 3 is a perspective view of the inside of a building provided with an air conditioner of another embodiment. The outlet 10a is disposed at a position where the height of the lower side is higher than the activity space, and the outlet is directed substantially horizontally along the inner wall surface of the building. The suction port 11a is provided substantially below the high ceiling space at a position higher than the air outlet 10a, and performs suction from below.
On the other hand, a ventilation mechanism (ventilation means) N is provided in a high ceiling space at a position higher than the suction port 11a. As the ventilation mechanism N, there are an air supply port 20, an air supply fan 21 or an exhaust port 22 provided in the air supply port 20, and an exhaust fan 23 provided in the exhaust port 22. An exhaust fan 23 must be provided.
[0040]
The active space 5, which is the target space for the cooling action, has a human body load because a person exists, and furthermore, there is a device load in which the disposed devices are a heat source. In addition, since sunlight shines directly on the roof 2, there is a solar radiation load here, and there is a load of lightings provided in the high ceiling space 6.
The heat generated from these loads tends to accumulate under the influence of buoyancy, but the suction port 11 a is located below the high ceiling space 6. In addition, since the suction port 11a faces downward and does not face the high ceiling space 6, heat is not recovered in the high ceiling space. It is not unusual for the high ceiling space 6 to rise above the outside air temperature, and the air conditioning load increases.
[0041]
Therefore, as described above, by providing the high ceiling space 6 with the ventilation mechanism N, the high-temperature air stagnated in the upper part can be exhausted without disturbing the lower circulation airflow, and desired ventilation can be performed without disturbing the air-conditioning airflow. As a result, the air-conditioning load can be reduced, and so-called energy saving can be improved.
[0042]
FIG. 4 shows still another embodiment. FIG. 4 (A) is a schematic plan view inside the building 1 for explaining the height position of the outlet 10a, and FIG. 4 (B) is a building. It is an outline partial sectional view of an inside.
A plurality of the outlets 10a are provided at a corner portion e of the inner wall surface d of the building and at an inner wall intermediate portion f between the corner portions e. The air outlet 10a provided at the corner e includes an air outlet 10a opening on the inner wall surface d forming the corner e, and an air outlet 10a protruding from the inner wall d forming the corner e.
[0043]
On the other hand, all the outlets 10a provided in the inner wall intermediate portion f are provided so as to protrude from the inner wall d. That is, in order to blow the cooling air along the predetermined direction of the inner wall surface d, in the case of the corner portion e, the air outlet 10a may be provided on any one of the inner wall surfaces d forming the corner portion e.
However, the air outlet 10a provided in the intermediate portion f of the inner wall surface d cannot blow cooling air along a predetermined direction of the inner wall surface d simply by opening the inner wall surface d. Therefore, it is provided in a state protruding from the inner wall surface d and oriented in a predetermined direction.
[0044]
Further, the height position of the outlet 10a provided at the corner e and the height position of the outlet 10a protruding at the inner wall intermediate portion f facing the blowing direction are provided to be different from each other. .
That is, when the height position of the outlet 10a of the corner e and the height of the outlet 10a of the middle part f are aligned, the airflow of the cooling air blown out from the outlet 10a of the corner e becomes the middle part f. And the air flow is disturbed.
[0045]
Therefore, the height position of the outlet 10a of the intermediate portion f and the height position of the outlet 10a of the corner portion e that blows the cooling air toward the intermediate portion outlet 10a are shifted from each other, so that the position from the corner portion e is shifted. The airflow of the cooling air that is blown out smoothly flows along the inner wall surface d without being obstructed by the air outlet 10a of the intermediate portion f, and the circulating airflow S can be efficiently formed.
[0046]
By the way, in the air conditioner and the air conditioning method described in the present invention, it is important to always maintain a strong and stable air flow in the space to be air conditioned. Therefore, when the room reaches the set temperature state and no more air conditioning capacity is required, if the air blow operation is stopped, it is necessary to start by creating the circulating air flow S when restarting the air conditioning operation. It is inefficient.
[0047]
Therefore, it is necessary to continue driving the blower in order to maintain the circulation airflow S even when the air conditioning capacity is no longer required. However, the above-mentioned situation frequently occurs when there is only an air conditioning load lower than the minimum cooling capacity, and is likely to occur particularly in a season such as spring or autumn when the outside air temperature and the solar radiation load are low.
[0048]
In this case, the air conditioner is not operated, and the air-conditioning is effectively performed by adjusting the mixing amount of the outside air and the heat exchange air in the indoor circulation (= adjusting the outside air introduction amount). can get.
FIG. 5 is a system configuration diagram of an air conditioner for describing the above embodiment.
[0049]
That is, the compressor 30, the four-way valve 31, the outdoor heat exchanger 32, the electronic automatic expansion valve 33, and the indoor heat exchanger 34 are housed in the device main body 12 described above, and these components are refrigerant. It is connected via a pipe 35 to form a heat pump type refrigeration cycle.
[0050]
Further, a control unit 36 is accommodated in the apparatus main body 12, receives detection signals from an outside air temperature sensor 37 attached to a predetermined part of the building, and a room temperature sensor 38, and based on these detection signals, the compressor 30, A four-way valve 31, an electronic automatic expansion valve 33, an outdoor blower 40 disposed to face each of the outdoor heat exchanger 32 and the indoor heat exchanger 34, a duct fan 41 serving as an indoor blower, and total heat having a ventilation function. A control signal is sent to a damper drive mechanism 43 of the exchanger 42.
[0051]
The air after the heat exchange in the active space 5 is sucked in from each of the suction ports 11 a and guided to the total heat exchanger 42 through the duct 14. In this total heat exchanger 42, the damper driving mechanism 43 is driven in accordance with the conditions described later to adjust the damper opening and to take in the necessary amount of outside air.
Part of the air after the heat exchange in the active space 5 and the taken in outside air cross each other in the total heat exchanger 42 to exchange heat. The temperature of the fresh outside air is lowered and guided into the building 1, and the air after the heat exchange is exhausted to the outside. The air mixed with fresh outside air is guided to the indoor heat exchanger 34, where the temperature is again lowered to the set temperature and is blown out from the outlet 10a through the duct 13.
[0052]
Specifically, the operation is performed based on the flowchart shown in FIG.
It is determined whether or not the operation is stopped in step S1 from the start. For example, since the operation of the device is stopped at night or the like, the process proceeds to step S2 to stop the operation of all electric components such as the compressor 30, the outdoor blower 40, and the duct fan 41.
[0053]
If it is determined in step S1 that the vehicle is in operation, the process proceeds to step S3 to determine from the detection signal of the room temperature sensor 38 whether the room temperature thermostat is OFF, that is, whether the room temperature has reached the set temperature. If the room temperature reaches the set temperature and the room temperature thermo OFF is YES, the process proceeds to step S4.
Here, a compressor OFF signal is sent to the compressor 30 to stop the operation. Further, a duct fan ON continuation signal is sent to the duct fan 41 to continue this operation.
[0054]
Then, the process proceeds to step S5, where the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 37 is compared with the room temperature detected by the room temperature sensor 38. If the outside air temperature is lower than the room temperature (Yes), the outside air introduction damper is turned off in step S6. Control. That is, the damper drive mechanism 43 provided in the total heat exchanger 42 is controlled to increase the damper opening and increase the outside air introduction amount.
[0055]
If the outside air temperature is lower than the room temperature in step S5 (No), the process proceeds to step S7 to control the damper driving mechanism 43 to reduce the opening degree of the damper and reduce the outside air introduction amount. Thereby, the room is always kept at the set room temperature, and a necessary ventilation function can be obtained.
On the other hand, if the room temperature has not reached the set temperature in step S3 described above (No), the compressor 30 and the outdoor blower /

duct fans

40 and 41 are operated in step S8 with the compressor ON and the duct fan ON continued. Then, the air conditioning operation is continued.
[0056]
In addition, by setting the area of the air outlets 10a according to the air volume such that the average wind speeds at the air outlets 10a are substantially equal, a stable air-conditioning airflow that is strong against disturbance can be created.
That is, here, the circulation airflow S is formed by the plurality of air outlets 10a, so if there is a locally fast or slow blowout, the wind speed of the circulation airflow S becomes uneven, and a strong and stable air-conditioning airflow can be created. Disappears.
[0057]
In order to avoid this, a condition is obtained in which the respective average wind speeds at the respective outlets 10a are substantially equal. In particular,

It suffices if the above condition can be satisfied. The number of outlets 10a is not limited.
[0058]
In addition, in the plurality of suction ports 11a, by setting the area of the suction ports 11a according to the air volume so that the respective average wind speeds at the respective suction ports 11a are substantially equal, it is possible to create a stable air-conditioning airflow that is strong against disturbance. .
That is, if the static pressures of the plurality of suction ports 11a are different from each other, the flow is biased to a specific suction port 11a, and as a result, a distorted circulating airflow is created, and a stable conditioned airflow cannot be created in the conditioned space.
[0059]
Therefore, a condition is obtained in which the respective average wind speeds at the respective suction ports 11a are substantially equal. In particular,

Should be satisfied. The number of the outlets 11a is not limited.
[0060]
As a further different form, the predetermined outlet can be replaced with a circulator (circulating blower). in this case,

The number of the outlets 10a and the number of the circulators are not limited.
[0061]
In other words, the blowing air speed of the circulator that generates or accelerates the circulating airflow S is adjusted to be substantially equal to the blowing air speed at the outlet 10a, so that a stable air-conditioning airflow resistant to disturbance can be created.
Further, in the air conditioner having the above-described configuration, the airflow blown into the active space falls depending on the blowout temperature and the blowout wind speed. Therefore, a wind direction changing device is provided to reduce the drop of the cold airflow, and by changing the wind direction with this changing device, a stable air-conditioning airflow resistant to disturbance can be created.
[0062]
Explaining that, the cool air blown out from the outlet 10a not only decelerates while the flow gradually diffuses, but also collides with an obstacle (for example, a hanging lighting fixture or the like) and stalls, or the inner wall d. It also slows down due to friction with the inner wall obstacles (pillars, lighting equipment, etc. protruding from the wall), and gradually falls down under the weight of the cool air.
[0063]
Originally, the cooling air should be mixed with the surrounding air to increase the airflow temperature, thereby suppressing the airflow from dropping. In this case, the air outlet 10a is provided at a sufficiently high position in consideration of these conditions. I have.
Although it is unlikely to cause an unpleasant airflow feeling in the activity space 5, it is conceivable that low-temperature blowing may occur at a low wind speed under cooling conditions or in an excessive state (for example, at the time of starting the cooling operation). It falls to 5.
[0064]
Then, not only an unpleasant airflow feeling is caused, but also a vertical airflow component is distorted in the vertical direction due to the generation of a vertical airflow component, so that the original purpose cannot be satisfied. Therefore, in order to reduce the drop of the airflow, a wind direction changing device is provided to change the direction of the airflow.
[0065]
In practice, an outlet airflow temperature sensor is attached to a space at or near a wall at an assumed airflow limit height on the extension of the outlet airflow, and when this temperature sensor senses a set temperature or lower, the corresponding outlet 10a is provided. Change the wind direction change device upward. Alternatively, the wind direction of the wind direction changing device may be manually changed each time without providing the temperature sensor.
[0066]
In the above-described embodiment, the building 1 having the semi-dome-shaped roof 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and is a building having a roof on which a normal roof is formed. In short, the present invention can be applied to any building provided with an active space 5 inside the building and a high ceiling space 6 formed in an atrium shape above the building.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by creating a circulating airflow between the active space and the high ceiling space, the flow of air between the active space and the high ceiling space is suppressed, and air conditioning of the high ceiling space is performed. Not only does this save energy, but it also has the effect of reducing airflow draft feeling and improving comfort by cooling with weak airflow in the activity space.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a building having a high ceiling space and an air conditioner and an air conditioning method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the inside of the building according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a building and an air conditioner and an air conditioning method according to different embodiments.
FIG. 4 is a schematic plan view and a partial cross-sectional view of a building explaining a method for blowing cooling air according to still another embodiment.
FIG. 5 is a configuration diagram of an air conditioner according to still another embodiment.
FIG. 6 is a flowchart according to the embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional air conditioning method for an active space of a building having a high ceiling roof.
[Explanation of symbols]
2 ... roof, 5 ... active space, 6 ... high ceiling space, 1 ... building, S ... circulating airflow, 10a ... outlet, 11a ... inlet, 13, 14 ... duct (ventilation), 12 ... device body, 22: exhaust port, 23: exhaust fan, N: ventilation mechanism (ventilation means), d: inner wall surface, e: corner portion, f: middle portion of inner wall surface.

Claims

In an air conditioner that cools the above-mentioned active space in a building with an active space in which people are active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from the active space,
At a position where the lower side height is higher than the active space, the blowing direction is directed substantially horizontally along the predetermined direction of the inner wall surface of the building, and the blowing cooling air creates a circulating airflow circulating in the predetermined direction at the upper part of the active space. Multiple outlets,
At a position higher than the outlet, and a plurality of suction ports provided substantially below the high ceiling space and performing a suction action from below,
A device main body that communicates with the outlet and the inlet through respective ventilation paths, blows out cooling air from the outlet, and sucks in the cooled air after cooling from the inlet,
The relationship between the sum of the areas of the outlets and the sum of the areas of the suction ports,
Total air outlet area> Air conditioner characterized by total air inlet area.

In an air conditioner that cools the above-mentioned active space in a building with an active space in which people are active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from the active space,
At a position where the lower side height is higher than the active space, the blowing direction is directed substantially horizontally along the predetermined direction of the inner wall surface of the building, and the blowing cooling air creates a circulating airflow circulating in the predetermined direction at the upper part of the active space. Outlet
A suction port which is provided at a position higher than the air outlet and substantially below the high ceiling space and performs a suction action from below,
A device main body that is communicated with the outlet and the inlet through a ventilation path, blows out cooling air from the outlet, and sucks in the cooled air after cooling from the inlet,
An air conditioner provided in a high ceiling space at a position higher than the suction port and provided with ventilation means at least including an exhaust port and an exhaust fan for ventilating the high ceiling space.

In an air conditioner that cools the above-mentioned active space in a building with an active space in which people are active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from the active space,
At a position where the lower side height is higher than the active space, the blowing direction is directed substantially horizontally along the predetermined direction of the inner wall surface of the building, and the blowing cooling air creates a circulating airflow circulating in the predetermined direction at the upper part of the active space. Multiple outlets,
A suction port which is provided at a position higher than the air outlet and substantially below the high ceiling space and performs a suction action from below,
A device main body that communicates with the outlet and the inlet through respective ventilation paths, blows out cooling air from the outlet, and sucks in the cooled air after cooling from the inlet,
The outlet is provided at a corner of the inner wall surface of the building and at an intermediate portion of the inner wall surface, and at least the outlet provided at the intermediate portion protrudes from the inner wall surface of the building, and blows cooling air toward the outlet at the intermediate portion. The air conditioner, wherein the height position of the outlet provided at the corner portion is different from that of the outlet.

In buildings with an active space in which people are active and a high ceiling space formed in an atrium shape upward from this active space,
At a position higher than the active space, the cooling air is blown from a position which is substantially horizontal along the predetermined direction from the corner portion of the building and the middle portion of the inner wall of the building, and from a position where the height position is different from each other, It is characterized by cooling the active space by sucking the building internal air from below at a lower position of the high ceiling space higher than the blowing position of the cooling air, by creating a circulating airflow circulating in a predetermined direction at an upper part. Air conditioning method.