JP2006258358A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 空調領域を居住域に限って大量の風量を低速で吹出し空気撹拌を行うことなく快適空間を形成して、省エネルギを達成できる空調システムを提供すること。
【解決手段】 熱処理された空気が、少なくとも第１吸入口から吸入される室内空気を熱源を介して第１送風手段１２により送り出す第１空気と、所定の箇所に設けられる第２吸入口から吸入される空気を熱源を介さずに第２送風手段１４により送り出す第２空気と、を混合手段１５により混合して生成されており、減速手段を介して吹出部２１より吹出される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、室内の下方で吹出し上方で吸込む方式の成層空調システムに関し、特に大量の風量を低速で吹出し空気撹拌を行うことなく快適空間を形成して、省エネルギを達成できる空調システムに関する。

従来の空調システムでは、熱処理された空気をファン等を介して室内に吹出し、室内の空気と撹拌混合したり、或いは吹出部からの風速を高めて、できるだけ迅速に空気調和が得られるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３０４６３２号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１にあっては、周知のように暖気は比重が軽く、室内に吹出された温風は上昇気流となって天井面近くで停滞しがちであり、一方、冷気は逆に比重が重く、床面付近に滞留しがちであるため、空気攪拌に多大なエネルギを必要とするばかりか、風速が高いために、吹出部近辺の風当たりが強く快適性に難があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、空調領域を居住域に限って大量の風量を低速で吹出し空気撹拌を行うことなく快適空間を形成して、省エネルギを達成できる空調システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の空調システムは、所定の熱処理された空気を低速で吹出して、室内の温度成層を形成する空調システムにおいて、前記熱処理された空気の吹出し温度は室温との温度差を１０℃以内とし、吹出し通路を介して前記室内の所定の下方箇所に吹出部を設け、前記吹出部から床面に対して略水平方向に前記熱処理された空気を吹出し、前記熱処理された空気の吹出し速度は２．０ｍ／ｓｅｃ以下とし、少なくとも室内空間に人体や動植物の生活空間を基準とした所定の上方箇所に第１吸入口を設け、空調領域と非空調領域とを区画設定する空調システムであって、
前記熱処理された空気が、少なくとも前記第１吸入口から吸入される室内空気を熱源を介して第１送風手段により送り出す第１空気と、所定の箇所に設けられる第２吸入口から吸入される空気を前記熱源を介さずに第２送風手段により送り出す第２空気と、を混合手段により混合して生成されており、減速手段を介して前記吹出部より吹出されることを特徴としている。
この特徴によれば、第１送風手段により送り出す第１空気に加えて、第２送風手段により送り出す第２空気を混合して生成される大量の熱処理された空気が、減速手段を介して２．０ｍ／ｓｅｃ以下の低速で室内に吹出されるために、室内の居住域に限って均一な快適な空調領域を迅速に形成させることができる。

本発明の請求項２に記載の空調システムは、請求項１に記載の空調システムであって、前記第１送風手段及び前記熱源が、前記室内に設けられる室温検知センサに基づいて前記第１空気の風量及び／又は温度を制御する室温調整手段を構成しており、前記第２送風手段が前記室温調整手段とは関わりなく運転可能となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２送風手段が、室温調整手段とは関わりなく運転可能となっているために、第１送風手段による第１空気が室温調整手段により停止又は微風状態になったとしても、第２空気により一定量の風量を確保できることにより、室内の温度成層を壊さない程度の空気の循環が形成され、室内の温度差を維持できる。

本発明の請求項３に記載の空調システムは、請求項１または２に記載の空調システムであって、前記第２吸入口が、前記室内で且つ前記第１吸入口の近傍に設けられ、前記第２送風手段が、空調時において一定速度で常時運転状態を維持するようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２送風手段が、空調時において一定速度で常時運転状態を維持することにより、室内の上方から吸入される室内空気が常時下方から吹出されるため、室内の上方と下方との温度差を少ない状態で維持できる。

本発明の請求項４に記載の空調システムは、請求項１または２に記載の空調システムであって、前記第２吸入口が、前記室外の所定箇所に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２吸入口が、室外の所定箇所に設けられていることにより、室外の新鮮な空気を第２空気として室内に取り込む換気効果を得ることができる。

本発明の請求項５に記載の空調システムは、請求項１ないし４のいずれかに記載の空調システムであって、前記減速手段が、前記吹出し通路よりも広い通過断面を有する減速空間部であることを特徴としている。
この特徴によれば、第１空気と第２空気とを混合して生成される大量の熱処理された空気が、減速空間部により減速されるために、大量の熱処理された空気を低速で吹出すことができる。

本発明の請求項６に記載の空調システムは、請求項５に記載の空調システムであって、前記吹出部には、前記熱処理された空気を前記吹出部の全面に亘って一定速度で吹出す抵抗手段が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、減速手段に加えて抵抗手段を設けることで、室内空気の温度成層を破壊しない低速の熱処理された空気を吹出すことができる。

本発明の請求項７に記載の空調システムは、請求項６に記載の空調システムであって、前記抵抗手段が、前記第１送風手段により送り出す前記第１空気と、前記第２送風手段により送り出す前記第２空気とを混合する前記混合手段を兼ねていることを特徴としている。
この特徴によれば、抵抗手段が混合手段を兼ねているため、シンプルな構造で、第１空気と第２空気との混合による大量の熱処理された空気を生成しつつ、吹出部の全面から均一な吹出し速度で吹出せる。

本発明の請求項８に記載の空調システムは、請求項１に記載の空調システムであって、前記第２送風手段が、前記第１送風手段を利用したベンチュリ手段であることを特徴としている。
この特徴によれば、第２送風手段が、第１送風手段を利用したベンチュリ手段であるために、第１空気の流れを利用することにより、ファン等の動力を要せずに第２空気の流れを形成できる。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の実施例における成層空調システムの全体を示す配管系統図である。図２は、各居室における室内機の模式図である。図３（ａ）は、室内ユニットの平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。図４は、室内ユニットの正面パネルを開いた状態の正面図である。図５は、室温調整システムの制御フローを示すフロー図である。図６（ａ）は、空調領域高さと吹出部高さを示した模式図であり、（ｂ）は本発明の変形例における各居室の室内機の配置を示した平面図である。図７は、本発明の変形例における各居室の室内機の模式図である。図８（ａ）は、本発明の変形例における第２送風手段を示した模式図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。図９は、本発明の変形例における室内ユニットの正面パネルを開いた状態の正面図である。

図１に示されるように、本実施例の成層空調システム１（以下、「成層空調１」と略する）は、ビルの屋外に配置される1台の室外機４と、各居室２に配置される複数台の室内機３と、室外機４及びそれぞれの室内機３を接続する冷媒管５ａ、５ｂとからなる。

本実施例の成層空調１の基本的な構成は、一般事務所ビルやホテル等の複数の居室を有するビルなどにおいて一般的に採用されるビルマルチシステムと同様である。具体的には室外機４の冷暖房切替ユニット４１にて冷媒の供給方向を切替えることで、冷暖房運転の切替が可能であり、各居室２にて空調の個別の起動又は停止が可能であり、また増設が容易にできるという特徴を有している。

例えば、冷房時においては、冷暖房切替ユニット４１の開閉弁４４ａ、４４ｄが開状態となり（開閉弁４４ｂ、４４ｃは閉状態）、冷媒液ポンプ４３の起動により、液溜４５内の冷媒液が冷媒液管５ａを介して各居室２の室内機３に供給され、各居室２において個別の空調（冷房運転）が可能となっている。

各居室２における冷房運転により蒸発気化された冷媒ガスは、冷媒ガス管５ｂを介して熱交換器４２に供給され、熱媒体管４６を介して供給される熱媒体との熱交換により凝縮液化されて、再び冷暖房切替ユニット４１の液溜４５内に供給される。

また、暖房時においては、冷暖房切替ユニット４１の開閉弁４４ｂ、４４ｃが開状態となり（開閉弁４４ａ、４４ｄは閉状態）、冷媒液ポンプ４３の起動により液溜４５内の冷媒液が熱交換器４２に供給され、熱媒体管４６を介して供給される熱媒体との熱交換により蒸発気化されて、冷媒ガス管５ｂを介して各居室２の室内機３に供給され、各居室２において個別の空調（暖房運転）が可能となっている。

各居室２における暖房運転により凝縮液化された冷媒液は、冷媒液管５ａを介して再び冷暖房切替ユニット４１の液溜４５内に供給される。

上記のように、冷媒が蒸発気化と凝縮液化とを繰り返すことにより、発生する熱を利用して、連続的な冷房運転又は暖房運転ができるようになっている。

各居室２における空調運転について具体的に説明すると、図２に示されるように、各居室２に配置される室内機３は、各居室２外部に配設されて緩冷風又は緩温風（熱処理された空気）を生成する空調ユニット１０と、各居室２内部に設置されて居室２内に緩冷風又は緩温風を吹出し及び居室２内の空気を吸入する室内ユニット１０と、空調ユニット１０及び室内ユニット２０を接続する第１吸入ダクト１６ａ１、第２吸入ダクト１６ａ２、第１ダクト１６ｂ（吹出し通路）、第２ダクト１６ｃ（吹出し通路）、吹出ダクト１６ｄ（吹出し通路）と、各居室２の室温を個別に管理可能とする室温調整システムとからなる。

空調ユニット１０における緩冷風又は緩温風の生成について説明すると、第１チャンバー１７内には、冷媒液管５ａと冷媒ガス管５ｂとが接続されて冷媒を蒸発気化又は凝縮液化する熱交換部１３（熱源）と、第１ファン１２（第１送風手段）とが格納されており、第１吸入ダクト１６ａ１を介して導入された居室２内の空気が、第１ファン１２の回転により熱交換部１３にて発生した低温又は高温の熱源に向かって吹出され、冷風又は温風（第1空気）が生成されて第１ダクト１６ｂを介して混合チャンバー１５（混合手段）内に吹出される。

このように生成された冷風又は温風は、後述する室温調整システムにより、風量と風温が調整されている。

また、第２チャンバー１８内には、第２ファン１４（第２送風手段）が格納されており、第２吸入ダクト１６ａ２を介して導入された居室２内の温度を有する室内空気が、第２ファン１４の回転により第２ダクト１６ｃを介して、送風空気（第２空気）として混合チャンバー１５内に吹出される。

混合チャンバー１５内では、第１チャンバー１７で生成された冷風又は温風と、第２チャンバー１８で生成された居室２内の温度を有する送風とが混合されて、居室２内の温度に近い緩冷風又は緩温風が生成されて、吹出ダクト１６ｄを介して室内ユニット２０へ送り出される。

このように、空調を行っている時点の室温を有する室内空気を送風空気として第２ファン１４により送り出し、第１ファン１２により送り出す冷風又は温風と混合して、緩冷風又は緩温風を生成することができるため、緩冷風又は緩温風の温度と、空調を行っている時点の室温との温度差を安定的に近づけることができる。

次に居室２内の成層空調１による空調について詳細に説明する。

図２及び図３に示されるように、空調ユニット１０と第１吸入ダクト１６ａ１、第２吸入ダクト１６ａ２及び吹出ダクト１６ｄを介して接続された室内ユニット２０は、背面を居室２の壁面２ｂに近接させた位置に配置されている。

図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、室内ユニット２０の正面下部には、吹出ダクト１６ｄと接続された吹出部２１が設けられており、空調ユニット１０にて生成された緩冷風又は緩温風を居室２内に吹出せるようになっている。

また、室内ユニット２０の正面上部には、第１吸入ダクト１６ａ１と接続された第１吸入口２２ａと、第２吸入ダクト１６ａ２と接続された第２吸入口２２ｂと、を有する吸入部２２が設けられており、居室２内から吸入された空気は、空調ユニット１０の第１チャンバー１７及び第２チャンバー１８内に供給されるようになっている。

つまり、室内ユニット２０の下部に位置する吹出部２１を介して緩冷風又は緩温風を吹出させ、好ましい実施態様として、床面２ｃから８００〜２２００ｍｍの範囲内に開口させた吸入部２２を経由して室内空気を還気させるようにしたものである。

また図３（ｃ）及び図４に示されるように、本実施例における吹出部２１と吹出ダクト１６ｄとの間には、吹出ダクト１６ｄ内の緩冷風又は緩温風の通過断面よりも広く、吹出部２１と略同一の開口面積を有する大口ダクト２８（減速空間部）が設けられており、第１ファン１２と、第２ファン１４とにより生成される大量の緩冷風又は緩温風が減速されて、２．０ｍ／ｓｅｃ以下の低速の吹出し速度で吹出されるようになっているために、居室２内の空調領域Ａに限って均一な快適空間を迅速に形成させることができる。

また、吹出部２１の近傍位置に大口ダクト２８が設けられているために、空調ユニット１０と室内ユニット２０とを接続する吹出ダクト１６ｄの通過断面を小型化することができる。

さらに、本実施例における吹出部２１の背面側には、吹出部２１と略同一の面積を有するメッシュフィルタ２６（抵抗手段、混合手段）が設けられていることにより、吹出ダクト１６ｄを介して供給された緩冷風又は緩温風は、吹出部２１の背面側で均一な抵抗を受けるため、吹出部２１全面に亘って一定速度で居室２内に吹出されるようになっており、吹出部２１の面積を大型化することができる。

また、メッシュフィルタ２６を介して緩冷風又は緩温風が居室２内に吹出されることにより、冷風又は温風と送風とが、より混合されて均一な温度の緩冷風又は緩温風に生成しつつ、上記のように吹出部２１の全面から一定速度で吹き出すことが、シンプルな構造で可能となる。

さらに、本実施例における吹出部２１の背面側の所定位置に配設される水平ブレード２７により、吹出部２１から吹出される緩冷風又は緩温風は、居室２の床面２ｃと略平行に吹出されるようになっている。

また室温調整システムは、第1ファン１２と、熱交換部１３と、冷媒量調整弁２５と、正面パネル２０ａに取り付けられた室温検知センサ２４と、室温設定パネル２３と、冷媒量及び第１ファン１２の回転数を制御する制御手段１９と、から構成される。

室温検知センサ２４は、第１吸入口２２ａ近傍に設けられており、第１吸入口２２ａに吸込まれた居室２内の空気の温度を検知できるようになっている。

このように、居室２内の上方箇所に位置する第１吸入口２２ａの近傍に室温検知センサ２４が設けられており、居室２内の下方箇所に位置する吹出部２１から吹出される緩冷風又は緩温風の風量及び／又は温度が、後述する室温調整システムにより制御されているため、居室２内における上方と下方との温度差を少ない状態にして、居室内の快適な空調領域Ａを形成することができる。

ここで本実施例において室温とは、室温検知センサ２４にて検知された温度のことを示す。

図５に示されるように、室温調整システムの制御フローについて具体的に説明すると、室温設定パネル２３により目標室温が設定入力され、運転が起動されると、目標室温と室温検知センサ２４により検知された現室温との温度差に応じて、制御手段１９により冷媒量調整弁２５の開閉操作が制御されて温度調整され、同様に制御手段１９により第１ファン１２の回転数が制御されて風量調整された冷風又は温風が吹き出される。一方、第２ファン１２は、前記運転の起動により、制御手段１９による制御とは関わりなく一定速度で常時運転状態となる。

そして、第１ファン１４による冷風又は温風と、第２ファン１２による送風とが混合された緩冷風又は緩温風は、現室温との温度差が１０℃以内となるように生成され、室内ユニット２０の吹出部２１より居室２内に吹出される。

居室２内に吹出された冷風又は温風により、現室温が目標室温に達成（現室温と目標室温との温度差がゼロあるいは所定値以下になる）すると、第１ファン１２の運転が自動停止又は微風状態にて運転するようになっており、第２ファン１４の運転は別途手動にて停止可能となっている。

このように第２ファン１４が、制御手段１９による制御とは関わりなく運転可能となっているために、第１ファン１２による第１空気が制御手段１９により停止又は微風状態になったとしても、第２ファン１４による送風空気により一定量の空気の風量を確保できることにより、居室２内の温度成層を壊さない程度の空気の循環が形成され、居室２内の温度差を維持できる。

また、居室２内の上方に設けられた第２吸入口２２ｂから吸入される室内空気が、下方に設けられた吹出部２１から常時吹出されるため、居室２内の上方と下方との温度差を少ない状態で維持できる。

また、第２ファン１４による送風は、第２吸入口２２ｂから吸入された居室２内の空気の一部を利用しており、制御手段１９に拠らずに常に現室温を有しているため、温度調整及び風量調整された冷風又は温風の温度を穏やかに緩和して、かつ安価に風量を増大できる。

次に、成層空調１における室内ユニット２０の配置について第１変形例を以下に示す。

図６に示されるように、ペリメ−タゾ−ンＰは、壁面２ｂ、窓８などを通して外気の気象条件の影響を受ける建築物の屋内周囲空間を指し、通常は図示のように５０００ｍｍ程度の幅をいうことが多いが、その数値には特別の意味はない。すなわち本発明では単に壁面２ｂに近い周囲空間といった程度の意義を有するにすぎず、また、その周囲の空間であるペリメータゾーンＰで囲まれる内側の空間をインテリアゾ−ンＩとする。

また、冷房専用室内ユニット２０ａを使用する場合には、インテリアゾ−ンＩの境界付近に設置し、また暖房専用室内ユニット２０ｂを使用する場合には、これをペリメ−タゾ−ンＰの領域、すなわち壁面２ｂ近くに設置するのがよい。それは、周知のように建物での外界との熱の授受は、主として窓８などの外壁構成個所で生じ、一般に夏は壁面２ｂ部分から熱が流入し、冬は熱が流出するからである。

したがって室内ユニットは、壁面２ｂ近辺に設置するのが効率的であるが、冷房専用室内ユニット２０ａに限っては、インテリアゾ−ンＩの領域に設置するのが望ましい。インテリアゾ−ンＩには照明７、事務機器が存在すると共に、人体などの発熱体も共存して、一種の発熱ゾ−ンとみなすことができるからである。すなわち、温風は比重が軽いので上昇気流となり、インテリアゾ−ンＩに向かって吹出すときの到達距離が冷風に比較し短くなるが、インテリアゾ−ンＩは実質的には発熱領域とみなすことができるので、比重差による暖気の拡がりを冷気ほどには期待しなくともよいのである。

成層空調１における室内機３の運転状況においては吹出し温度を夏季は比較的高く（１９〜２１℃程度）、冬季は比較的低く（３５℃程度）設定しており、従来の空調システムにおける室内機の運転状況においての吹出し温度を夏季は１５℃程度、冬季は４０℃程度と設定しているのと比較すると、成層空調１は常に室温との温度差を抑えた冷気又は暖気を居室２内に送り込むことにより、居室２内の特に吹出部２１近辺における快適性を維持できる。

次に、成層空調１における第２送風手段について第２変形例を以下に示す。

図７及び図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、本発明の第２送風手段の変形例である吸引部１４ａは、室内機３’の空調ユニット１０’における第１ファン１２の下流側に配置されており、内部が連通して形成された前方管３１と接続管３３と後方管３２とが互いに連結して成っている。

吸引部１４ａは、中央部に先端ノズル３３ｂを有しており、内部にくびれた流体経路が形成されている、いわゆるベンチュリ管として機能するものである。すなわち、第１ダクト１６ｂを介して前方管３１の流入口３１ａより流入された第１空気は、先細った先端ノズル３１ｂを流下される。このとき、先端ノズル３１ｂ付近で水圧低下現象が生じるため、ベンチュリ効果により接続管３３の接続口３３ａより第２ダクト１６ｃを介して送風空気が吸引部１４ａ内に吸入され、第１空気と混合される。

このように吸引部１４ａ内において、冷風又は温風と送風空気とが混合することにより生成される熱処理された空気は、後方管３２の流出口３２ａから吹出ダクト１６ｄを介して吹出部２１側へ流下する。

つまり、第１ファン１２により形成される冷風又は温風の流れをベンチュリ管として機能する吸引部１４ａにて利用することにより、特にファン等の動力を使用することなく第２送風手段として、送風空気の流れを形成することができる。

なお、吸引部１４ａの内部は、上記のように第１ダクト１６ｂを介して流入された冷風又は温風の流れを利用して、第２ダクト１６ｃを介して送風空気が吸入されて、冷風又は温風と混合される構造を有していれば、必ずしも上述のように内部にくびれた流体経路が形成されていなくともよい。

以上の各実施例からも明らかなように、本発明には次のような特徴があり、かつそれに伴って以下に示す様々な効果を発揮する。

空調領域Ａを高さ方向において天井面２ａよりも下方に位置する居住域に限定し、空調領域Ａを室内ユニット２０の吸入部２２によって積極的に区画設定することができる。空調領域Ａより上方に位置する非空調領域Ｂは、空調の対象から除外して、空調に要するエネルギ消費が少なくなるようにした。なお、天井面２ａ近傍には比重の軽い暖気が充満する結果、非空調領域Ｂは高い温度となる。このように本発明にあっては、従来のように天井面２ａ付近を含めた居室２内全体を満遍なく空調する方式と異なり、それだけ省エネルギを実現し得るのである。

また、冷暖房いずれの場合においても、緩冷風又は緩温風の吹出し速度を２．０ｍ／ｓｅｃ以下に保ち、従来のように３〜４ｍ／ｓｅｃ程度を基準に空調していた方式と比較すると、格段に風速を弱めることができ、それだけ省エネルギ効果を発揮する。換言すれば、従来のように冷気または暖気の吹出し風速を大きくすることなく、他方、ファン等を用いての居室２内空気の撹拌も必要でないからエネルギ消費が少ない。

また、冷房時には主として冷気の比重差による空気の拡散を利用して下から押しあげるように空調を行ない、一方、暖房時には建物内部の発熱ゾ−ンを活用すると共に、主としてペリメ−タゾ−ンＰに対してのみ暖気を供給するようにしたから、吹出し速度を緩めることが可能となり、他方、冷房時の吹出し温度も従来のように１５℃といった低温を廃して、２３〜２５℃程度とすることができ、これは熱源としても省エネルギになる。

または暖房時にあっても、従来の空調ユニットよりも温度を低め、空調ユニット２０周辺の周囲温度と比較しての温度差を１０℃以下にして、積極的に空気の混合が生ずるようにした。なお、従来の空調ユニットにあっては、温度差を１５〜４０℃程度に保ち周囲に較べ高い温度にしていたので、空気の混合が起こりにくく省エネルギの点でも効果が小さかった。

本発明にあっては、前記のよう温度差を縮めて空気の混合を促進するようにしたため、例えば、周囲温度が１０℃であるときは吹出し温度を２０℃に設定し、周囲温度が１５℃のときは吹出し温度を２５℃とすることが可能となり、それだけ、省エネルギ面でも有効に機能する。

上に詳しく説明したように、本発明においては、冷暖房いずれの場合にあっても、居室２内全体の空気調和を図るのではなく、高さ方向における居住域に限定しての空調領域Ａのみが快適温度に保たれるように、特定の条件下に居室２内の下部から吹出し、上部から吸込みを行うように運用させるものであるから、温度ムラの発生が少ないだけでなく、省エネルギの観点からみて画期的な効果を奏することが明白である。

例えば暖房時、床面２ｃ近くの吹出部２１から吹出された温風は、天井面２ａ方向に上昇せず床面２ｃ全域に速やかに広がり床面２ｃ近くに暖気層を形成する、一方床面２ｃの冷気層は暖気層に押し上げられて一時的に逆転現象が生じる。一般に、床面２ｃや壁面２ｂなどの平坦面に接近して吹出された気流は、コアンダ効果により、当該平坦面に付着して流れるが、本発明では、暖房開始初期の室温と、吹出される温風温度との温度差が小さいため、相対的に浮力が小さく、また、吹出し風速も２．０ｍ／ｓｅｃ以下と従来の空調システムと比較して低いため床面２ｃに温風が引き付けられる。

すなわち、床面２ｃに対する付着力が温風の浮力より大きいために、温風は直ちに天井面２ａ方向に上昇することはない。吹出部２１からゆっくりと吹出させると、吹出し空気の気流が障害物に衝突しても天井面２ａ方向に吹き上がることはない。障害物にゆっくりと衝突するため障害物を水平方向に取り巻き迂回して床面２ｃ全域に広がる。天井吹出しとする従来空調システムでは「風量を到達させる位置での風速」は、中心で約０．２５ｍ／ｓｅｃとされているが、実際には暖房時などは中心で０．５ｍ／ｓｅｃ以下に設定されている。このことから、本発明では吹出部２１から吹出す風速を２．０ｍ／ｓｅｃ以下、具体的には２．０ｍ／ｓｅｃ〜０．５ｍ／ｓｅｃ前後とし、これにより塵埃が室内に舞い上がることがないようにしている。

一方、冷房時にあっても暖房時と同じく居室２内の下部に設けられた吹出部２１から吹出され、この場合の冷気も同様に２ｍ／ｓｅｃ以下に保ち、さらに吹出された冷風は比重の関係から床面２ｃ上を次第に拡散してゆき、次いで温度が高く比重の小さな空気を下から押し上げるようにして温度ムラのない一様な快適空間を作り出すようにしたものである。

また、低速に吹出した場合でも、吹出し口付近には誘因的に空気の撹拌が生じるから、それによっても温度の均一化が図れる。

換気機能については、新鮮な空気は床面２ｃに近い吹出部２１から居住域である空調領域Ａに送気され、居室２内に発生する機器或いは人体Ｍの発熱量Ｈ及び臭気等の空気よりも比重の軽いものは、その場で温度成層を壊すことなく分離されて上昇気流となって上昇し、排気口６より居室２外部に排気され、換気効率が非常に高いといえる。脱臭についても周囲に影響を与えることなく排気される。

また、成層空調１は第１ファン１２により送られる冷風又は温風の量に、第２ファン１４による送風量が付加されており、従来の空調システムよりも風量が増大しているために、目標室温に迅速に到達することが可能である。

また、天井面２ａには排気口６が設けられており、居室２内の人体Ｍあるいは照明７等からの発熱量や汚染空気を除去するようになっている。

冬期においても、床面２ｃ近傍から吹出された緩温風は、室温との温度差が少ないことから、吹出部２１を出た後に直接上昇せずに、吹出部２１の周囲から暖気の塊を生成し、居室２内に広がっていく。時間の経過とともに居室２内の低温の空気との混合が平面的に進んでいくため、暖房方式としては理想的とされる、床暖房に近い状況が実現される。

また、吹出し速度が低速であるため、空気の攪拌により室温の均一化がなされるのでなく、上下方向の空気の流れはほとんどないが、空気中の温度のみが垂直方向に伝播可能となる。

また、好ましい実施例としては、吹出部２１と吸入部２２の開口高さを、それぞれ空調領域Ａの高さの１／２を越えない範囲に保持するのがよい。

なお、例えば既存のビルマルチシステムの室内機に、第２チャンバー１８と第２ファン１４と第２ダクト１６ｃと混合チャンバー１５とからなる送風ユニットを新規に付加することにより、既存のビルマルチシステムを生かしつつ、安価に成層空調１を形成することが可能となる。

また、第１ファン１２により送られる冷風又は温風の量と、第２ファン１４により送られる送風量との流量比率は、２：１程度であることが好ましい。

また、成層空調１は、既存の空調システムにおける吹出部よりも広い開口面積を有する吹出部２１が設けられていることにより、既存の空調システムにおける吹出し速度よりも低速の吹出し速度にて緩冷風又は緩温風を居室２内に送り込むことが可能となる。緩冷風又は緩温風の居室２内への吹出し速度は、２．０ｍ／ｓ以下が好ましい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、本発明の成層空調システムは、暖房専用機、冷房専用機および冷暖房兼用機器等、空気調和に役立つ機器をすべて含む。

また、居住域である空調領域Ａの下限値の０ｍｍは、通常の状態においてベッドに横臥した状態の高さを充分にカバ−する範囲であることにより、空調領域Ａの上限値の２２００ｍｍは通常の人体の身長をカバ−する範囲であることによるが、植物または人間以外の動物を対象として空調領域を設定する等の場合には、必ずしも前記数値にこだわる必要はない。

また、吹出し口２１は、吸込み口２２よりも低い位置であれば、床面２ｃに直接設けてもよいし、または床面２ｃから一定の範囲、例えば床面２ｃからの高さ１，０００ｍｍ以内柱の側面等に設けてもよい。

また、吹出部２１の背面側には、左右方向にスイングさせることができる垂直ブレードを設けて風向きを左右方向に変更することができるような構成であってもよい。

例えば、上記実施例では、室温調整システムにおいて冷風又は温風の風量及び風温のいずれも制御していたが、冷風又は温風の運転制御ができれば、いずれか一方の制御でもよい。

また、上記実施例では、室温調整システムにおいて目標室温に到達すると、第１ファン１２のみが自動停止するように制御されているが、居室２内の室温管理が可能であれば、例えば第１ファン１２と第２ファン１４とのいずれもが、室温調整システムにおける運転制御の対象であってもよい。

また、上記実施例では、居室２内に設けられた吸入部２２内部の第２吸入口２２ｂから吸入された室内空気を、送風空気として使用していたが、該室内空気を吸入する第２吸入口２２ｂの位置は吸入部２２内部に限られず、吸入部２２と離間した居室２内の所定の箇所であってもよいし、図７に示されるように、居室２外の所定の箇所であってもよい。

このようにすれば、送風空気が、居室２外から吸入される室外空気から成ることにより、室外の新鮮な空気を居室２内に取り込む換気効果を得ることができる。

また、上記実施例では、室温検知センサ２４の取付位置は第１吸入口２２ａ近傍であるが、本実施例で近傍とは、第１吸入口２２ａから３０ｃｍ四方程度の範囲内であることが好ましい。但し居室２内の空間が比較的狭い場合や空調領域Ａにおける温度成層の形成等の条件により、第１吸入口２２ａの近傍と略同一の温度が検知できれば、室温検知センサ２４の取付位置は、前記範囲内には必ずしも限定されず、例えば第１吸入口２２ａと略同一高さであって第１吸入口２２ａと離間した所定の箇所であってもよい。さらに室温検知センサ２４の取付位置は、室内ユニット２０の中央高さ位置でもよいし、或いは室内ユニット２０とは離間した所定の箇所であってもよい。

また、上記実施例では、１台の室外機４に対して複数台の室内機３が各居室２に配設され、冷媒管５ａ、５ｂにより接続されるいわゆるビルマルチシステムが応用されているが、成層空調１による効果を有するものであれば、空調の方法はビルマルチシステムに限らず、例えばファンコイル方式であってもよい。

また、上記実施例では、第１ファン１２により生成された冷風（温風）と、第２ファンにより生成される送風空気とが、それぞれ第１ダクト１６ｂ、第２ダクト１６ｃを介して混合チャンバー１５により混合されて緩冷風（緩温風）が生成されているが、混合の方法は必ずしも混合チャンバー１５に限らない。

例えば本発明の変形例として図９に示されるように、第１ファン１２により生成された冷風（温風）と、第２ファンにより生成される送風空気とが、それぞれ第１ダクト１６ｂ、第２ダクト１６ｃを介して、それぞれ直接吹出口２１ａ、第２吹出口２１ｂが接続される室内ユニット２０’の吹出部２１’内部に送り出されてもよい。

このようにすることで、メッシュフィルタ２６が、緩冷風（緩温風）の抵抗手段と混合手段とを兼ねているため、シンプルな構造で、第１ファン１２により生成された冷風（温風）と、第２ファンにより生成される送風空気との混合による大量の緩冷風（緩温風）を生成しつつ、吹出部２１’の全面から均一な吹出し速度で吹出せる。

本発明の実施例における成層空調システムの全体を示す配管系統図である。 各居室における室内機の模式図である。 （ａ）は、室内ユニットの平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。 室内ユニットの正面パネルを開いた状態の正面図である。 室温調整システムの制御フローを示すフロー図である。 （ａ）は、空調領域高さと吹出部高さを示した模式図であり、（ｂ）は本発明の変形例における各居室の室内機の配置を示した平面図である。 本発明の変形例における各居室の室内機の模式図である。 （ａ）は、本発明の変形例における第２送風手段を示した模式図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 本発明の変形例における室内ユニットの正面パネルを開いた状態の正面図である。

符号の説明

１ 成層空調システム
２、２’ 居室
２ａ 天井面
２ｂ、２ｂ’ 壁面
２ｃ、２ｃ’ 床面
３、３’ 室内機
４ 室外機
５ａ、５ｂ 冷媒液管、冷媒ガス管
６ 排気口
７ 照明
８ 窓
１０、１０’ 空調ユニット
１２ 第１ファン（第１送風手段）
１３ 熱交換部（熱源）
１４ 第２ファン（第２送風手段）
１４ａ 吸引部（ベンチュリ手段）
１５ 混合チャンバー（混合手段）
１６ａ１ 第１吸入ダクト
１６ａ２ 第２吸入ダクト
１６ｂ 第１ダクト（吹出し通路）
１６ｃ 第２ダクト（吹出し通路）
１６ｄ 吹出ダクト（吹出し通路）
１７ 第１チャンバー
１８ 第２チャンバー
１９ 制御手段
２０、２０’ 室内ユニット
２０ａ 冷房専用室内ユニット
２０ｂ 暖房専用室内ユニット
２１、２１’ 吹出部
２１ａ 吹出口
２１ｂ 第２吹出口
２２ 吸入部
２２ａ 第１吸入口
２２ｂ 第２吸入口
２３ 室温設定パネル
２４ 室温検知センサ
２５ 冷媒量調整弁
２６ メッシュフィルタ（抵抗手段、混合手段）
２７ 水平ブレード
２８ 大口ダクト（減速空間部）
２９ 正面パネル
３１ 前方管
３１ａ 流入口
３１ｂ 先端ノズル
３２ 後方管
３２ａ 流出口
３３ 接続管
３３ａ 接続口
４１ 冷暖房切替ユニット
４２ 熱交換器
４３ 冷媒液ポンプ
４４ 開閉弁
４５ 液溜
４６ 熱媒体管
Ａ 空調領域
Ｂ 非空調領域
Ｉ インテリアゾーン
Ｍ 人体
Ｐ ぺリメータゾーン

Claims (8)

1. 所定の熱処理された空気を低速で吹出して、室内の温度成層を形成する空調システムにおいて、前記熱処理された空気の吹出し温度は室温との温度差を１０℃以内とし、吹出し通路を介して前記室内の所定の下方箇所に吹出部を設け、前記吹出部から床面に対して略水平方向に前記熱処理された空気を吹出し、前記熱処理された空気の吹出し速度は２．０ｍ／ｓｅｃ以下とし、少なくとも室内空間に人体や動植物の生活空間を基準とした所定の上方箇所に第１吸入口を設け、空調領域と非空調領域とを区画設定する空調システムであって、
   前記熱処理された空気が、少なくとも前記第１吸入口から吸入される室内空気を熱源を介して第１送風手段により送り出す第１空気と、所定の箇所に設けられる第２吸入口から吸入される空気を前記熱源を介さずに第２送風手段により送り出す第２空気と、を混合手段により混合して生成されており、減速手段を介して前記吹出部より吹出されることを特徴とする空調システム。
2. 前記第１送風手段及び前記熱源が、前記室内に設けられる室温検知センサに基づいて前記第１空気の風量及び／又は温度を制御する室温調整手段を構成しており、前記第２送風手段が前記室温調整手段とは関わりなく運転可能となっている請求項１に記載の空調システム。
3. 前記第２吸入口が、前記室内で且つ前記第１吸入口の近傍に設けられ、前記第２送風手段が、空調時において一定速度で常時運転状態を維持するようになっている請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記第２吸入口が、前記室外の所定箇所に設けられている請求項１または２に記載の空調システム。
5. 前記減速手段が、前記吹出し通路よりも広い通過断面を有する減速空間部である請求項１ないし４のいずれかに記載の空調システム。
6. 前記吹出部には、前記熱処理された空気を前記吹出部の全面に亘って一定速度で吹出す抵抗手段が設けられている請求項５に記載の空調システム。
7. 前記抵抗手段が、前記第１送風手段により送り出す前記第１空気と、前記第２送風手段により送り出す前記第２空気とを混合する前記混合手段を兼ねている請求項６に記載の空調システム。
8. 前記第２送風手段が、前記第１送風手段を利用したベンチュリ手段である請求項１に記載の空調システム。

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