JP2006112677A - 暖房空調方法及び暖房空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】
居住域の空気質の悪化を回避しつつ，居住域のドラフト不快感をより改善する。
【解決手段】
空調空間１０内に高温空気ＳＡを供給して暖房を行う暖房空調システム１であって，空調空間１０内に高温空気ＳＡを供給する給気口１５と，空調空間１０内から室内空気を排気する排気口１６とを備え，給気口１５を空調空間１０内の下方に形成される居住域１１に配置し，給気口１５には，空調空間１０内に供給する高温空気ＳＡに対して旋回成分を与えるガイド手段を設けた。この暖房空調システム１によれば，居住域１１に向って高温空気ＳＡを給気したことに伴うドラフト不快感をほとんど発生させず，居住域１１で発生した汚染物質などを効率よく希釈して，天井付近に速やかに移動させることができ，空調空間１０内の気温を平均化させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は，空調空間内に高温空気を供給して暖房を行う暖房空調方法とシステムに関する。

冬季などにおいて暖房運転が行われる室内では，天井面付近に暖気が溜まりやすく，床面付近では温度低下となり，高さ方向に温度分布のバラツキが生じやすい。特に天井が高く，容積の大きな大空間を暖房する場合，３ｍ以上の高さからノズルなどの吹出し口を用いて温風を室内に供給することが一般的に行われているが，高い位置から温風を供給すると，浮力の影響によって吹出し空気が上昇するため，居住域（一般に床上２ｍ以下程度の空間）に温風が余計に到達しにくくなる。また，粉塵などの汚染物質が発生する工場空間などを暖房する場合，新鮮外気を含む温風を高い位置から供給したのでは，新鮮外気が居住域に到達しにくくなり，居住域の空気は冷たいままで攪拌されないため，汚染空気が希釈されず，空気質を悪化させてしまう。例えば天井高さ１０ｍの部品工場で４ｍの高さから横方向に外気を含む温風を室内に供給した場合，外気が居住域に行き渡らないため粉塵濃度が総じて高くなり，ばらつきも大きい。

このような問題を解決するために，天井付近に例えばエアジェットノズルを設置し，天井部の暖かい空気を居住域に吹き下ろすと同時に，居住域の汚染空気を攪拌することが行われている。しかし，高い位置から居住域に温風を到達させるためには，相当に速い吹出し速度で居住域に向って空気を吹出さなければならず，居住域にいる人間にドラフト不快感を与える要因となる。例えば天井高さ１０ｍの部品工場において天井付近からエアジェットノズルで空気の攪拌を行った場合，汚染空気は混合希釈されるものの，依然として粉塵濃度のばらつきが大きい。ばらつきを解消するためには，さらにエアジェットノズルの運転台数を増やし，混合を促進する必要があるが，そうするとドラフト不快感をますます増長させてしまう。

そこで先行技術として，空調空間の床面に向けて小風量，低風速で温風を吹出すことにより，コアンダ効果によって温風を床面に這わせて広げて給気させる方法が公知である（例えば，特許文献１参照）。また，ファンと整流部材を設けることにより，空調空間内の天井付近の空気を，窓部から床面に沿って流すようにした装置も開示されている（例えば，特許文献２参照）。

特開２０００−２９１９８９号公報 特開２００４−１９９５１号公報

これら特許文献１，２の発明によれば，居住域に温風を供給することができ，新鮮外気を到達させることによって，居住域の空気質の悪化を回避することが可能である。しかしながら，居住域にいる人間に対するドラフト不快感については，なお改善の余地があると考えられる。

本発明の目的は，居住域の空気質の悪化を回避しつつ，居住域のドラフト不快感をより改善することにある。

本発明によれば，空調空間内に高温空気を供給して暖房を行う暖房空調方法であって，前記空調空間内の下方に形成される居住域に対して，旋回成分を与えた高温空気を供給し，一方で，前記空調空間内に供給した高温空気と同量の空気を空調空間内から排気することを特徴とする，暖房空調方法が提供される。なお，本発明において空調空間内に供給される高温空気とは，空調空間内の下方に形成される居住域に溜まっている空気よりも高温の空気である。空調空間内に供給する高温空気の温度について上限値と下限値を設定し，高温空気の温度を所定の温度範囲に規制するようにしても良い。

また本発明によれば，空調空間内に高温空気を供給して暖房を行う暖房空調システムであって，空調空間内に高温空気を供給する給気口と，空調空間内から室内空気を排気する排気口とを備え，前記給気口を空調空間内の下方に形成される居住域に配置し，前記給気口には，空調空間内に供給する高温空気に対して旋回成分を与えるガイド手段を設けたことを特徴とする，暖房空調システムが提供される。この本発明の暖房空調システムにあっては，前記給気口を複数配置し，空調空間内に供給する高温空気に対して旋回成分を与えるガイド手段を各給気口に設けても良い。また，前記ガイド手段は，給気口の中心軸周りに放射状に配置される複数枚のガイドフィンを備え，これら複数枚のガイドフィンは，給気口の中心軸と直交する平面に対して互いに同じ角度で傾斜して設けられていても良い。また，前記ガイド手段は，給気口の中心軸周りに放射状に配置された複数枚のガイドフィンの周囲を囲むように配置された，給気口の中心軸を中心軸とする円筒形状の内壁面を有しても良い。更に，前記排気口から排気した空気を，前記給気口から再び空調空間内に供給させる戻りダクトを設けても良い。

給気口から空調空間内に高温空気を供給すると，供給された高温空気に空調空間内の空気が誘引されて一緒に移動する誘引作用がはたらく。本発明では，空調空間内の下方に形成される居住域に向って給気口から高温空気を供給するに際し，給気される高温空気にガイド手段によって旋回成分を与えることにより，高温空気量に誘引される空調空間内の空気の誘引量（誘引比）を増加させることができる。そして，このように誘引量が増加することに伴い，運動量保存則に従って高温空気の速度は空調空間内に給気後速やかに減速することとなる。このため，居住域に向って高温空気を給気したことに伴うドラフト不快感をほとんど発生させない。

また，このように誘引量が増加することに伴い，空調空間内の下方に形成される居住域にある低温空気を，給気した高温空気と混合させて速やかに昇温させることができる。そして，居住域にあった低温空気と給気口から空調空間内に給気された高温空気とが混合されて昇温した空気（混合空気）は，昇温したことによって，給気後空調空間内を速やかに上昇し，天井付近に達することとなる。これにより，居住域で発生した汚染物質などを効率よく希釈して，天井付近に移動させることができる。

また，こうして天井付近に上昇した空気は，空調空間の壁面に熱的に接触することにより，外気で冷却されて低温とされた壁面によって冷却され，居住域に再び降下することとなる。そして，その後，給気口から給気される高温空気と混合されて再び昇温し，天井付近に上昇することとなる。こうして，空調空間内の居住域の空気と天井付近の空気が循環することにより，居住域の空気が天井付近から降下してきた新鮮な空気に順次置換され，ドラフト不快感を発生させることなく居住域を暖房することができるようになる。

また一方で，このように空調空間内の居住域の空気と天井付近の空気を循環させながら，排気口から空調空間内の空気を排気することにより，室内空気を給気口から供給した新鮮な高温空気に順次置換していく。こうして，居住域などで発生した汚染物質等を除去して，室内空気の悪化を回避することができるようになる。このように本発明によれば，空調空間内の居住域を置換換気方式によって暖房することが可能となる。

以下，本発明の好ましい実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる暖房空調システム１を説明するための概略構成図である。

空調空間１０は，例えば事務室，電算室，客室，宴会場，遊技場，印刷室，病室，便所，厨房，機械室，ボイラ室，工場などであり，天井，床及び側壁で区画されている。この図１に示す例では，空調空間１０の内部下方に形成される居住域（一般に床上２ｍ以下程度の空間）１１に，粉塵などの汚染質を発生させる人間１２やその他の機器等（図示せず）が存在している。空調空間１０内の一側面（図示では，空調空間１０内の右側面）１７の下部には給気口１５が設けられ，同様に，空調空間１０内の一側面１７の上部には，排気口１６が設けられている。なお，給気口１５の詳しい構成については後述する。空調空間１０の一側面１７の下部背面側には，給気ユニット２０が設けられており，この給気ユニット２０の前面２１が，空調空間１０の一側面１７の下部に露出している。

こうして空調空間１０の一側面１７下部に露出した給気ユニット２０の前面２１には，図２に示すように，円形状の給気口１５が縦横に並べて複数配置されている。給気ユニット２０には，新鮮な外気ＯＡを空調機２２に取り込んで作られた高温空気ＳＡが，給気ダクト２３を経て供給されている。これにより，給気ユニット２０の前面２１に形成された複数の給気口１５から，空調空間１０の内部下方の居住域１１に向かって高温空気ＳＡが供給されるようになっている。なお，このように給気口１５から供給される高温空気ＳＡとは，空調空間１０内の居住域１１に溜まっている空気よりも高温の空気を意味する。空調機２２は，外気ＯＡを加熱して高温空気ＳＡを作るための加熱器２５やフィルタ（図示せず）を備えており，また，作った高温空気ＳＡを給気ダクト２３及び給気ユニット２０を経て空調空間１０内に供給する給気ファン２７などを備えている。加熱器２５は，例えば温水コイル，電気ヒータなどで構成される。

図３に示すように，各給気口１５には，空調空間１０内に吹き出される高温空気ＳＡに旋回成分を与えるための複数枚のガイドフィン３０がそれぞれ固定されている。各給気口１５の中心軸上に支持部材３１が配置されており，この支持部材３１に複数枚のガイドフィン３０がほぼ等間隔で装着されることにより，給気口１５の中心軸周りに複数枚のガイドフィン３０が放射状に配置されている。

これら複数枚のガイドフィン３０は，給気口１５の中心軸１５’と直交する平面（例えば，給気ユニット２０の前面２１）に対していずれも同じ傾斜角度となるように斜めに設けられている。図４，５は，各ガイドフィン３０の傾斜角度の説明図であり，図４と図５では，各ガイドフィン３０の傾斜方向が逆向きの関係になっている。即ち図４では，給気口１５から空調空間１０内に吹き出される高温空気ＳＡに対して，給気ユニット２０の前面２１を空調空間１０の室内側から見た場合において，反時計回転方向の旋回成分を与えるように，各ガイドフィン３０が傾斜して設けられている。一方図５では，給気口１５から空調空間１０内に吹き出される高温空気ＳＡに対して，給気ユニット２０の前面２１を空調空間１０の室内側から見た場合において，時計回転方向の旋回成分を与えるように，各ガイドフィン３０が傾斜して設けられている。

このように，各給気口１５において支持部材３１を中心に傾斜したフィン３０を放射状に取り付けたことにより，給気ユニット２０の内部から給気口１５に向かって流れ込んできた高温空気ＳＡを，給気口１５を通過する際に，各フィン３０の表面に沿わせて強制的に流すことができる。これにより，給気口１５から空調空間１０に向かって吹き出す高温空気ＳＡに，中心軸１５’を中心とする時計回転方向または反時計回転方向の旋回成分をそれぞれ与えるようになっている。

前述のように給気ユニット２０の前面（空調空間１０を形成している室の内部側の面）２１には，複数の給気口１５が縦横に並べて配置されているが，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分は，互いに逆の回転方向の関係になっている。即ち，例えば図６に示すように上下方向に並んだ４つの給気口１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを例にして説明すると，１番上の給気口１５ａと上から３番目の給気口１５ｃでは，ガイドフィン３０の傾斜方向が図４で説明した状態であり，これら給気口１５ａと給気口１５ｃからは，給気ユニット２０の前面２１を空調空間１０の室内側から見た場合において，反時計回転方向の旋回成分を与えられた高温空気ＳＡが吹き出される。一方，上から２番目の給気口１５ｂと４番目の給気口１５ｄでは，ガイドフィン３０の傾斜方向が図５で説明した状態であり，これら給気口１５ｂと給気口１５ｄからは，給気ユニット２０の前面２１を空調空間１０の室内側から見た場合において，時計回転方向の旋回成分を与えられた高温空気ＳＡが吹き出される。このように，隣り合う給気口１５ａと給気口１５ｂ，給気口１５ｂと給気口１５ｃ，給気口１５ｃと給気口１５ｄの間において，それぞれ互いに逆の回転方向に旋回する高温空気ＳＡを吹き出すようになっている。

即ち，図７に示すように，上下方向に並んだ４つの給気口１５ａ’，１５ｂ’，１５ｃ’，１５ｄ’からいずれも同じ回転方向に旋回する高温空気ＳＡ（図７に示す例では，いずれも反時計回転方向に旋回する高温空気ＳＡ）を吹き出した場合，給気口１５ａ’と給気口１５ｂ’の間，給気口１５ｂ’と給気口１５ｃ’の間及び給気口１５ｃ’と給気口１５ｄ’の間において，互いに打ち消しあう方向に高温空気ＳＡが吹き出されることとなる。そうすると，各給気口１５ａ’，１５ｂ’，１５ｃ’，１５ｄ’から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が相殺されてしまう。

一方，図６で説明したように，各給気口１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから吹き出す高温空気ＳＡの旋回成分を交互に逆の回転方向とすれば，給気口１５ａと給気口１５ｂの間，給気口１５ｂと給気口１５ｃの間及び給気口１５ｂと給気口１５ｃの間のいずれにおいても，互いに同じ方向に高温空気ＳＡが吹き出されることとなるので，各給気口１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が相殺されず，お互いに旋回運動を助長しあうようになる。

なお，図６では，上下に配列された給気口１５の関係について説明したが，先に図２で説明したように，給気ユニット２０の前面２１には複数の給気口１５が縦横に並べて配置されている。この図示の形態では，図８に示すように，上下に配列された給気口１５の関係では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに逆の回転方向の関係となるように，各給気口１５に設けられたフィン３０の傾斜方向が設定されているが，左右に配列された給気口１５の関係では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに同じ回転方向の関係となるように，各給気口１５に設けられたフィン３０の傾斜方向が設定されている。

図３に示すように，各給気口１５に装着される複数枚のガイドフィン３０の周囲には，円筒３２が取付けてある。給気口１５の中心軸１５’に円筒３２の中心軸を一致させた状態で，各給気口１５毎に円筒３２がそれぞれ装着されている。円筒３２の内径は，各給気口１５に取り付けられている複数枚のガイドフィン３０の外径とほぼ等しく設定されている。従って各給気口１５において，複数枚のガイドフィン３０の外周は，円筒３２の内壁面３３（給気口１５の中心軸１５’を中心軸とする円筒形状の内壁面３３）によって囲まれた状態になっている。これにより，図４，５に示すように，給気ユニット２０の内部から給気口１５を通って空調空間１０内に吹き出される高温空気ＳＡは，各給気口１５に取り付けられている円筒３２内を通過し，その際に，円筒３２内において各ガイドフィン３０の表面に沿って流れることにより，高温空気ＳＡに時計回転方向または反時計回転方向の旋回成分が強制的に与えられる。

ここで図３に示すように，各給気口１５において，給気口１５の中心軸１５’に沿った方向における円筒３２の長さＬは，同じく給気口１５の中心軸１５’に沿った方向におけるガイドフィン３０の幅ｌの半分以上に設定されている。これにより，給気口１５の中心軸１５’に沿った方向において，ガイドフィン３０の幅ｌのうちの少なくとも半分以上の部分が，周囲を円筒３２の内壁面３３で囲まれるように構成されている。なお，図３に示す例では，円筒３２の長さＬは，ガイドフィン３０の幅ｌよりも更に長くなるように設定されており，これによって，給気口１５の中心軸１５’に沿った方向において，ガイドフィン３０の幅ｌの全部の部分が，周囲を円筒３２の内壁面３３で囲まれた構成になっている。

図１に示すように，空調空間１０の上部に配置された排気口１６には，排気ファン４０を備えた排気ダクト４１が接続されている。これにより，空調空間１０内の空気（空調空間１０に存在している人体や各種機器などによって汚染された空気）が，排気ダクト４１を経て外部に排気ＥＡされるようになっている。

以上のように構成された暖房空調システム１において，暖房運転が行われる例えば冬期などは，低温の外部気温などによって空調空間１０の壁面は低温となっており，壁面に熱的に接触した空調空間１０内の空気は冷却されて下降し，空調空間１０内の居住域１１には必然的に低温空気が溜まってしまう。また，空調空間１０内の居住域１１には，人間１２や各種機器などが存在しているので，居住域１１には，粉塵などの汚染物質が溜まってしまう。

そこで，新鮮な外気を取り込んで空調機２２で作った高温空気ＳＡを，給気ファン２７の稼動により，給気ダクト２３及び給気ユニット２０から給気口１５を通じて空調空間１０内に供給する。給気口１５を通る際に，高温空気ＳＡは各給気口１５に取り付けられている円筒３２内を通過し，その際に，円筒形状の内壁面３３内において各ガイドフィン３０の表面に沿って流れることにより，高温空気ＳＡに時計回転方向または反時計回転方向の旋回成分が強制的に与えられる。こうして，空調空間１０内に向かって，各給気口１５から旋回しながら高温空気ＳＡが給気される。なおこの場合，各給気口１５においてガイドフィン３０の周囲が円筒形状の内壁面３３内で囲まれていることにより，円筒３２（内壁面３３）が無い場合に比べて，各給気口１５から空調空間１０内に給気される高温空気ＳＡに，より強い旋回成分を確実に与えることができる。

そして，各給気口１５から旋回しながら空調空間１０内に向かって高温空気ＳＡが給気されると，各給気口１５から吹き出した高温空気ＳＡに，空調空間１０内の居住域１１にあった低温空気が誘引されて混合される誘引作用がはたらく。この場合，図示の暖房空調システム１にあっては，給気口１５から吹き出す高温空気ＳＡに旋回成分が与えられるので，高温空気ＳＡに誘引される居住域１１の低温空気の誘引量（誘引比）が増加する。これに伴い，運動量保存則に従って高温空気ＳＡの速度は，各給気口１５から吹き出した後，速やかに減速することとなる。このため，居住域１１に向って高温空気ＳＡを給気したことに伴うドラフト不快感をほとんど発生させずに済む。

また，このように誘引量が増加することに伴い，空調空間１０内の下方に形成される居住域１１にある低温空気を，給気した高温空気ＳＡと速やかに混合させることができる。この場合，給気口１５から供給される高温空気ＳＡは，居住域１１に溜まっている空気よりも高温の空気であるから，こうして高温空気ＳＡと居住域１１内の空気とを混合させることによって，給気ユニット２０の近傍において，昇温した空気（混合空気）を速やかに作り出すことができる。こうして昇温した空気（混合空気）は，昇温したことによって，給気直後において空調空間１０内を速やかに上昇し，空調空間１０内の天井付近に達することとなる。これにより，居住域１１で発生した汚染物質などを効率よく希釈して，空調空間１０内の天井付近に移動させることができる。

また，こうして空調空間１０内の天井付近に上昇した空気は，空調空間１０の壁面（天井面や側壁面）に熱的に接触することにより，外気で冷却された壁面によって冷却され，居住域１１に再び降下することとなる。この場合，空調空間１０の側壁面が窓部になっているような場合は，特にその側壁面では空調空間１０の空気が冷却されるので，空調空間１０内の天井付近から居住域１１に空気が下降していく。

こうして空調空間１０内の天井付近から居住域１１に移動した空気（低温空気）は，その後，給気口１５から給気される高温空気ＳＡと混合されて再び昇温し，空調空間１０内の天井付近に上昇することとなる。こうして，空調空間１０内の居住域１１の空気と天井付近の空気が循環することにより，ドラフト不快感を発生させることなく，空調空間１０内の気温を平均化させることが可能となる。

また一方で，このように空調空間１０内の居住域１１の空気と天井付近の空気を循環させながら，排気口１６から空調空間１０内の空気を排気することにより，室内空気を給気口１５から供給した新鮮な高温空気ＳＡに順次置換していく。こうして，居住域１１などで発生した汚染物質等を除去して，室内空気の悪化を回避することが可能となる。

この暖房空調システム１によれば，居住域１１に向って給気された高温空気ＳＡは，給気後，居住域１１にあった低温空気と速やかに混合されて，空調空間１０内の天井付近に上昇してしまうので，空調空間１０内の居住域１１にいる人間１２に対して高温空気ＳＡが直接吹付けられることが少なく，ドラフトによる不快感を低減できる。また，居住域１１で発生した汚染物質などを空調空間１０内の天井付近に移動させ，循環中に排気することにより，空調空間１０内の居住域１１の空気質を良好に保って快適な環境を作ることができる。

以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明は図示の形態に限定されない。図１では，給気口１５が設けられた空調空間１０内の一側面１７の上部に排気口１６を設けた例を示したが，排気口１６を，空調空間１０の天井面や床面，側面などに設けても良い。また，給気ユニット２０をペリカウンタ部に設置して，窓部で冷却されて発生したコールドドラフトを給気ユニット２０で誘引して上昇／処理させても良い。

また，例えば各給気口１５においてガイドフィン３０の周囲を囲んでいる円筒形状の内壁面３３を吸音材で構成しても良い。その場合，各給気口１５に取付けられる円筒３２自体を吸音材で構成しても良いし，円筒３２の内面に吸音材を配置するようにしても良い。吸音材として例えば発泡ウレタンなどを使用することにより，発生騒音を抑制できる。

また図９に示すように，給気ユニット２０の前面２１の前方に多数の通気孔５０が形成された多孔板５１を前面２１と平行に配置し，各給気口１５の前方に所定の隙間Ｍを空けて多孔板５１が設けられるように構成しても良い。そうすれば，各給気口１５から噴出された高温空気ＳＡを，更に多孔板５１に形成された通気孔５０を通して空調空間１０内に給気することにより，気流減衰特性をより向上させることができる。なお，このように多孔板５１を給気口１５の前方に設ける場合，多孔板５１の開口率（通気孔５０の面積）は４０％以上が好ましい。また，給気口１５から多孔板５１までの離隔距離Ｍが，給気口１５の開口直径Ｄの７％以上となっていることが好ましい。

なお図３等では，各給気口１５に装着した円筒３２の内壁面３３によってガイドフィン３０の周囲を囲む例を説明したが，円筒３２を省略することも可能である。円筒３２があれば，空調空間１０内に給気する際に，高温空気ＳＡに時計回転方向または反時計回転方向の旋回成分をより確実に与えることができるようになる。但し，ガイドフィン３０の周囲を囲む内壁面３３を備えていれば十分であり，必ずしも円筒３２としなくても良い。即ち，給気ユニット２０の前面２１が充分な厚さを有し，円形状の給気口１５を形成した際に，円筒形上に形成される内壁面３３の長さＬが，ガイドフィン３０の幅ｌの半分以上となる場合であれば，円筒３２を省略できる。例えば，給気ユニット２０の前面２１を吸音効果の優れるグラスウール等で充分な厚さに構成すれば，円筒３２を省略できるだけでなく，発生騒音の抑制も期待できる。

また，図４，５では，支持部材３１に複数のガイドフィン３０を放射状に取り付けた構成を説明したが，各給気口１５に装着される吹出部材の構成は，この形態に限定されない。例えば本出願人が先に特開平９-２５０８０３号で開示した旋回流形成板の如き構成でも良い。即ち，例えば図１０に示すように，円形状の平板５５の中央に円形状の支持部材３１を残すようにし，支持部材３１の周りを扇形状のガイドフィン３０として打ち抜き，各ガイドフィン３０を所定の角度に折り曲げて傾斜させることによって，容易に形成することができる。いずれにしても，旋回成分を与えることができるガイドフィン３０を形成できれば良い。

また先に図８に示した形態では，上下に配列された給気口１５の間では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに逆の回転方向の関係となるが，横に配置された給気口１５の間では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに同じ回転方向の関係となるように設定された例を示したが，各給気口１５に設けられるフィン３０の傾斜方向は，必ずしもこのような設定としなくても良い。例えば，図示はしないが，横に配列された給気口１５の間では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに逆の回転方向の関係となるが，上下に配置された給気口１５の間では，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに同じ回転方向の関係となるように設定されていても良い。また，上下左右に配列された給気口１５のいずれの間においても，隣り合う給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，互いに逆の回転方向の関係となるように，各給気口１５に設けられたフィン３０の傾斜方向が設定されていても良い。更に，全部の給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，いずれも同じ回転方向の関係となるように設定されていてもよい。また，各給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分が，不規則に同じ回転方向となったり逆の回転方向となるように設定されていてもよい。各給気口１５から吹き出される高温空気ＳＡの旋回成分の回転方向は，任意に設定できる。

また，給気ダクト２３に円形状の給気口１５を直接開口させて，その給気口１５から空調空間１０内に高温空気ＳＡを吹き出すように構成し，そこに高温空気ＳＡに旋回成分を与えるための複数枚のガイドフィン３０と円筒３２を取り付けても良い。そうすれば，給気ユニット２０を省略することができる。その他，建築的に構築された給気ユニットにガイドフィンや円筒，多孔板を取り付け，給気ユニット内に給気を通風しても良い。給気ユニットは，壁や２重床を利用しても良い。

給気ユニットへのダクト接続は，給気ユニットの上方や側方から行っても良いし，下方から行っても良い。また，二重床内に給気を通風して給気ユニットへ送風しても良い。この場合は，給気ユニットまでの給気ダクトを省略できる。さらに給気ユニットを柱の周囲に設置しても良い。

また例えば，図１中に点線で記入した戻りダクト４５設けることにより，排気ＥＡの一部を空調機２２に戻して，再利用するように構成しても良い。また，排気ファン４０を省略し，空調空間１０内の下方に供給した高温空気ＳＡによって，空調空間１０の上部に溜まった加熱空気を順次押し出すようにしても良い。また，排気口１６を空調空間１０の天井に形成してもよい。更に，本発明の暖房空調システムは，常時人間が滞在するような居室に限らず，前述したような人間や各種機器類などが存在する種々の空調空間，ペンシルビルやアトリウム，ドーム，平屋の工場などについても適用できる。

なお図１に示したように，空調空間１０内の居住域１１に温度センサ４６を設置し，温度センサ４６で検出される室温に基いて空調機２２における加熱器２５の加熱温度を制御し，居住域１１の室温が一定温度となるように運転しても良い。この場合，本実施の形態では，空調空間１０内に給気した高温空気ＳＡが，一旦天井付近に上昇した後，冷却されて居住域１１に達することとなるので，温度センサ４６のある居住域１１に到達するまでに時間遅れが生じる。このため，加熱器２５の加熱温度に上限値と下限値を設定し，空調空間１０内に給気される高温空気ＳＡの温度（給気温度）を所定の温度範囲に規制すると良い。高温空気ＳＡの温度範囲を規制しないと，図１１に示すように，空調空間１０内に給気される高温空気ＳＡの温度（給気温度）の変動幅が大きくなって，居住域１１の室温が安定するまでに長時間を要してしまう。これに対して，高温空気ＳＡの温度範囲を一定の範囲内に規制すれば，空調空間１０内に給気される高温空気ＳＡの温度（給気温度）の変動幅が小さく抑制され，居住域１１の室温が安定するまでの時間も短くできる。なお，空調空間１０内に給気される高温空気ＳＡの温度（給気温度）を一定とし，例えば居住域１１に設置した温度センサ４６の検出温度が設定値となるように，給気ファン２７の稼動量を制御して高温空気ＳＡの給気量を変化させても良い。更に，温水やヒータを用いた床暖房などを付加しても良い。

図１２に示すように，平面視で１５ｍ×１６ｍの床を有し，その内部の一部に７．１ｍ×７．２ｍの間仕切（非空調空間）が形成された床面積１９０ｍ^２，天井高さ１０ｍの空調空間１０（機械工作室）にて測定を行った。本発明の実施例では，幅０．６ｍ，高さ２．１ｍの前面に給気口を形成した給気ユニット２０を床上に設置した。先に図１等で説明した場合と同様に，この給気ユニット２０の前面に開口させた複数の各給気口に高温空気ＳＡに旋回成分を与えるための複数枚のガイドフィンをそれぞれ装着して，ガイドフィンの周囲を円筒によって囲んだ構成とし，各給気口から平均吹出し初速度０.９ｍ／sで旋回成分を与えた高温空気ＳＡを室内に給気した。一方，比較例１では，本発明の実施例と同様の給気ユニット２０であるが，各給気口に旋回成分を与えるためのガイドフィンは装着せず，吹出し速度を０.３ｍ／sの微風速で高温空気ＳＡを室内に給気した。また比較例２では，高さ４ｍの位置に設置した直径５００ｍｍのノズル（図示せず）によって，水平方向に向って高温空気ＳＡを給気した。

空調空間１０内には，図１２中に示したように，工作機械Ｈ１〜Ｈ４が配置されており，これら各工作機械Ｈ１〜Ｈ４や室内にいる作業員（図示せず）による汚染物質などが発生している。図１２中に示した各地点Ａ〜Ｄにおいて，温度，汚染質の空間分布を実測し，比較した。地点Ａは給気ユニットの前方直近であり，地点Ｂは，地点Ａよりも離れた給気ユニットの前方位置であり，地点Ｃは，地点Ｂよりも更に離れた給気ユニットの前方位置である。地点Ｄは，給気ユニットの前方ではなく，間仕切を回り込んだ位置である。汚染物質を模擬するため，地点Ｂの床上１ｍの位置からトレーサガスとして密度を空気と同等に調整したＳＦ_６とＨｅの混合ガスを一定流量で放出し，本発明の実施例と比較例１，２の場合の空間濃度を実測した。なお，空調空間１０の壁面および天井は，断熱性に劣る石綿スレートと曇りガラスで構築されているため，平均熱通過率は６Ｗ／(ｍ^２・Ｋ）程度であり，暖房貫流負荷が大きい。本発明の実施例と比較例１，２のいずれの場合も，空調風量（全外気運転）を４０００ｍ^３／ｈ，給気温度を３０℃と同じ条件に調整し，外気温度が１０℃の時にそれぞれ測定した。

図１３は，同一の空調風量，給気温度，外気温度，室内負荷での運転時における，Ｃ点で実測した本発明の実施例と比較例１，２それぞれ場合における空調空間１０内の上下の温度分布を比較したグラフである。本発明の実施例では，旋回誘引流によって空間全体の混合を促進できるため，高い位置からノズル吹出しで温風を供給している比較例２に比べて，足下の温度や床上１ｍ付近の居住域の温度が２℃程度高くなっている。また，旋回流を与えずに居住域から温風を供給した比較例１に比べても，本発明の実施例は足下の温度を２℃程度高くできており，旋回流によって吹出し誘引量を増加させた効果が確認できる。

図１４は，地点Ｂの床上１ｍの位置からトレーサガスを放出した場合の濃度分布を，本発明の実施例（左図）と比較例２（右図）について比較したグラフである。トレーサガス濃度は１時間の平均値を算出し，排気口濃度で除して無次元化した。３０℃に加熱した外気をノズルで供給した比較例２では，居住域の空気の混合が難しいため，地点Ｃの床上１ｍの位置では排気口濃度の７倍程度の高濃度になっている。これに対して，本発明の実施例では空間全体で排気口濃度と同程度の濃度を示しており，居住域で高濃度にならないことが確認できた。

次に，図１５に示すような幅４０ｍ，長さ５０ｍ，天井高さ８.５ｍの北側工場空間と，幅４０ｍ，長さ５０ｍ，天井高さ８.５ｍの南側工場空間のそれぞれにおいて，本発明の実施例による暖房運転を行った場合と，本発明の実施例による暖房運転に加えて天井部の暖気の吹き下ろしを意図したエアジェットノズルからの吹出しを行った場合の温熱環境を比較した。図１５中に，各給気ユニット２０と各排気口１６と各エアジェットノズル６０のそれぞれの位置を示す。外気温度が４℃の時の上下温度分布を北側工場空間のＡ地点と南側工場空間のＢ地点のそれぞれで測定した。その結果，図１６のようになった。北側工場空間のＡ地点と南側工場空間のＢ地点の何れにおいても，エアジェットノズルからの吹出しを停止しても，居住域内の上下温度差は１.５℃以内であり，本発明の実施例によって居住域を良好な温度に保てることが確認できた。

図１７は，エアジェットノズル運転時および停止時について床上１．１ｍの高さにおけるＰＭＶを比較したグラフである。なお，ＰＭＶを求めるにあたり，北側工場空間と南側工場空間のそれぞれ内部において複数点箇所で測定を行い，居住域の温熱感のばらつきを検出した。また，ＰＭＶは，着衣量を０.８ｃｌｏ，代謝量を１.２ｍｅｔとして算出した。エアジェットノズルを運転した場合では，ノズル噴流によって居住域の風速ばらつきが大きくなるため，各空間内におけるＰＭＶのばらつきが大きくなった。また，エアジェットノズルを運転した場合では，ドラフト不快感が生じるため，全体的に「どちらでもない」から「やや涼しい」側の値になっている。一方，本発明の実施例では，ドラフト不快感が小く，暖房時の快適性を向上できることが判る。

本発明は，事務所ビル，商業ビルなどといった業務用ビルの他，ホール，設備等の他の建築物にも適用できる。

本発明の実施の形態にかかる暖房空調システムを説明するための概略構成図である。 給気ユニットの前面図である。 図２におけるＺ−Ｚ断面拡大図である。 空調空間の室内側から見て反時計回転方向の旋回成分を低温空気に与えるようにガイドフィンを取り付けた給気口の斜視図である。 空調空間の室内側から見て時計回転方向の旋回成分を低温空気に与えるようにガイドフィンを取り付けた給気口の斜視図である。 隣り合う給気口から吹き出される低温空気の旋回成分を交互に逆の回転方向とした給気口の説明図である。 隣り合う給気口から吹き出される低温空気の旋回成分を同じ回転方向とした給気口の説明図である。 上下に配列された給気口と横に配置された給気口のいずれの間においても，隣り合う給気口から吹き出される低温空気の旋回成分が，互いに逆の回転方向の関係となるように設定された給気口の説明図である。 給気ユニットの前面の前方に多数の通気孔が形成された多孔板を前面と平行に配置した本発明の実施の形態の説明図である。 円形状の平板を打ち抜いて形成したガイドフィンの斜視図である。 高温空気の温度範囲を一定の範囲内に規制した場合と規制しない場合の給気温度と室温の制御状態を示すグラフである。 本発明の実施例と比較例１，２にかかる空調空間の平面図であり，各機器等の配置を示している。 本発明の実施例と比較例１，２を比較した空調空間内の上下の温度分布を示すグラフである。 空調空間内の濃度分布を示す本発明の実施例のグラフ（左図）と，比較例２のグラフ（右図）である。 本発明の実施例による暖房運転と，本発明の実施例による暖房運転に加えて天井部の暖気の吹き下ろしを行った北側工場空間と南側工場空間の平面図であり，各給気ユニット等の配置を示している。 北側工場空間と南側工場空間の上下温度分布を示すグラフである。 エアジェットノズル運転時および停止時のＰＭＶを比較したグラフである。

符号の説明

１ 暖房空調システム
１０ 空調空間
１１ 居住域
１２ 人間
１５ 給気口
１６ 排気口
２０ 給気ユニット
２２ 空調機
２３ 給気ダクト
２５ 加熱器
２７ 給気ファン
３０ ガイドフィン
３２ 円筒
４０ 排気ファン
４１ 排気ダクト
ＳＡ 高温空気
ＥＡ 排気

Claims (6)

1. 空調空間内に高温空気を供給して暖房を行う暖房空調方法であって，
   前記空調空間内の下方に形成される居住域に対して，旋回成分を与えた高温空気を供給し，一方で，前記空調空間内に供給した高温空気と同量の空気を空調空間内から排気することを特徴とする，暖房空調方法。
2. 空調空間内に高温空気を供給して暖房を行う暖房空調システムであって，
   空調空間内に高温空気を供給する給気口と，空調空間内から室内空気を排気する排気口とを備え，
   前記給気口を空調空間内の下方に形成される居住域に配置し，
   前記給気口には，空調空間内に供給する高温空気に対して旋回成分を与えるガイド手段を設けたことを特徴とする，暖房空調システム。
3. 前記給気口を複数配置し，空調空間内に供給する高温空気に対して旋回成分を与えるガイド手段を各給気口に設けたことを特徴とする，請求項２に記載の暖房空調システム。
4. 前記ガイド手段は，給気口の中心軸周りに放射状に配置される複数枚のガイドフィンを備え，これら複数枚のガイドフィンは，給気口の中心軸と直交する平面に対して互いに同じ角度で傾斜して設けられていることを特徴とする，請求項２または３に記載の暖房空調システム。
5. 前記ガイド手段は，給気口の中心軸周りに放射状に配置された複数枚のガイドフィンの周囲を囲むように配置された，給気口の中心軸を中心軸とする円筒形状の内壁面を有することを特徴とする，請求項４に記載の暖房空調システム。
6. 前記排気口から排気した空気を，前記給気口から再び空調空間内に供給させる戻りダクトを設けたことを特徴とする，請求項２，３，４または５に記載の暖房空調システム。

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