JP2006349271A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】人が滞在する室内を，冷房空気や暖房空気を人に吹付けることなく冷暖房でき，また，コールドドラフトも回避できる空調システムを提供する。
【解決手段】人１０が滞在する室１内を冷暖房する空調システムであって，冷房運転時には冷房空気を室１内に給気し，暖房運転時には暖房空気を室１内に給気する給気口１５を，室１内の上方において窓面１ａから室１の内部方向に向けて連続して配置し，人１０の滞在が定常である領域１２を挟んで給気口１５と反対側となる位置の上方に，冷房運転時に室１内の空気を排気する排気口１６を配置し，冷房運転時には，給気口１５から設定温度より約１℃低い空調空気を吹出すことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は，人が滞在する室内を冷暖房する空調システムに関する。

一般に人が滞在する室内には，作業員がＯＡ機器の操作など行う場所のように人の滞在が定常である領域と，通路などのように人の滞在が非定常である領域が存在している。そこで従来より，食肉工場において作業台の上方から冷気を比重差で室内に下降させて給気させる方法が開示されている（例えば特許文献１）。また，天井に空気透過孔を有する袋体を設置して，そこから冷房空気を給気し，暖房時には室上方に溜まった空気を袋体に吸引する方法も開示されている（例えば特許文献２）。更に，人体の頭部から汚染物質発生源への一方向流を形成すべく，天井に設置した空気吐出部から室内に送風し，床面近傍に設けた空気吸引部から排気する方法も開示されている（例えば特許文献３）。

特開平６−２１３５０３号公報 特開２００２−１３７９７号公報 特開２０００−１９９６３４号公報

しかしながら，従来のものは天井部で吹出された冷房空気が下向きに流下してそのまま作業員等に吹付けられるため，冷房運転時には作業員等に不快感を与える心配がある。また，暖房時では，室の窓を介して室内空気が冷却され，それが床上に流れることによりコールドドラフトを生じる問題もある。特に，特許文献１は，１０℃〜１８℃という低温で吹き出すものであり，対人用の空調ではなく，エネルギロスが大きい。また特許文献２によると，風量を多く要する。更に特許文献３は，ドラフト感を感じさせる。また，介護施設用なので常に人を同じ位置に滞在させられず，消臭用のため，居住者の温感を考慮していない。
また一般に，冷房運転時の置換換気システムの給気は，床面または天井下部から吹出している。そのため，従来の置換換気には次の問題が生じる。
１．２重床の必要
床吹出しの場合，２重床が必要になる。
２．床面積の減少
下部吹出しの場合は，給気ダクトや空調機の配置による居住面積が減少する。テナントビルでは，貸し床面積の減少は，賃料収入減となる。
３．天井面からの熱放射
室内負荷は拡散することなく，熱気流を形成し天井部に滞留するため，熱放射を発生させ，体感温度を上昇させる。

本発明の目的は，人が滞在する室内を，冷房空気や暖房空気を人に吹付けることなく冷暖房でき，また，コールドドラフトも回避できる空調システムを提供することにある。

この目的を達成するために，本発明によれば，人が滞在する室内を冷暖房する空調システムであって，冷房運転時には冷房空気を室内に給気し，暖房運転時には暖房空気を室内に給気する給気口を，室内の上方において窓面から室の内部方向に向けて連続して配置し，人の滞在が定常である領域を挟んで前記給気口と反対側となる位置の上方に，冷房運転時に室内の空気を排気する排気口を配置し，冷房運転時には，前記給気口から設定温度より約１℃低い空調空気を吹出すことを特徴とする，空調システムが提供される。

また本発明によれば，人が滞在する室内を冷暖房する空調システムであって，冷房運転時には冷房空気を室内に給気し，暖房運転時には暖房空気を室内に給気する給気口を，室内の上方において窓面から室の内部方向に向けて連続して配置し，人の滞在が定常である領域を挟んで前記給気口と反対側となる位置の上方に，冷房運転時に室内の空気を排気する排気口を配置し，暖房運転時には，前記給気口から設定温度より約１℃高い空調空気を吹出すことを特徴とする，空調システムが提供される。

室の窓が形成された壁面の下部に，暖房運転時に室内の空気を排気する排気口を壁面のほぼ全幅に渡って配置し，かつ，前記冷房運転時に室内の空気を排気する排気口と，前記暖房運転時に室内の空気を排気する排気口を切り替える切り替え自在に構成しても良い。また，前記給気口から空調空気を０．１〜０．２ｍ／ｓの速度で室内に吹出すようにしても良い。さらに，前記給気口の下部に通気性のある繊維または不織布を取付け，天井の室内側を給気流路の構成材として利用することもできる。

本発明によれば，室内に滞在する人に冷房空気や暖房空気を人に吹付けることなく冷暖房することができ，天井吹き出し方式による冷暖房により，置換換気空調システムと同等の室内環境を形成することができ，また，置換換気空調システムと同等の省エネルギー効果を発揮できる。また，暖房運転時に室の窓を介して室内空気が冷却された冷気を，窓の下部に配置した排気口から吸い込んで排気することにより，コールドドラフトの発生を抑制し，室内において良好な上下方向分布を維持することが可能になる。実施の厳しい冬期等にも低速の押し出し気流で置換空調が可能となり，窓と反対側の部位でもよどみがない。また，給気口の下部に通気性のある繊維または不織布を取付け，天井の室内側を給気流路の構成材として利用することにより，レイアウト変更に容易に追従できるようになる。
冷房運転時には，天井吹出し方式により，置換換気空調システムと同等の室内環境を形成することができ，置換換気空調と同等の省エネルギー効果を発揮する。暖房運転時には，窓壁面の下部からの室内空気の吸込みにより，壁面のドラフト冷気を吸込むことができ，室下部の冷気溜まりの発生を防止し，良好な上下方向分布を維持することができる。

以下，本発明の実施の形態を，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空調システムを備えた室１の説明図である。室１の内部には，ＯＡ機器などの操作等を行うために作業員等の人１０が定常的に滞在する領域１１（作業域など）と，通路領域などのように人１０が一時的には滞在することもあるが，人１０の滞在が非定常である領域１２が存在している。また，室１の一側面１ａ（図１では，室１の左側面）には窓１３が形成されている。

図示の例では，室１内を移動する人１０が通路として使用ための，人１０の滞在が非定常である領域１２が，窓１３が形成されている室１の壁面１ａから離れる方向に沿って，直線状に延びるように形成されている。この領域１２は，室１のほぼ中央に配置されている。また，そのように室１のほぼ中央に形成された領域１２（人１０の滞在が非定常である領域１２）の両側に，ＯＡ機器などの操作等を行うために作業員等の人１０が定常的に滞在する領域１１が形成されている。

室１の天井面１ｂには，室１内に冷房空気または暖房空気を給気する給気口１５と，冷房運転時において室１内から排気する排気口１６が設けられている。給気口１５は，室１のほぼ中央において直線状に延びるように形成された領域１２（人１０の滞在が非定常である領域１２）の上方に配置されている。

一方，排気口１６は，室１の天井面１ｂにおいて給気口１５の両側にそれぞれ平行に並べて複数配置されている。各排気口１６は，人１０の滞在が定常である領域１１の上方，もしくは，人１０の滞在が定常である領域１１を挟んで給気口１５と反対側となる位置の上方に配置される。図示の例では，各排気口１６は，室１の四つの壁面のうち窓１３を備える壁面１ａとその対向する壁面を除いた２面の壁面（窓１３を備える壁面１ａに直交する２つの壁面）の近傍に沿って，天井面１ｂにそれぞれ設けられている。これにより，各排気口１６は，人１０の滞在が定常である領域１１を挟んで給気口１５と反対側となる位置の上方に配置された状態となっている。排気口１６は，後述する給気口１５の上端と天井面１ｂに面一に，かつ，給気口１５と平行となる面に設けられている。排気口１６の上部つまり天井裏に，窓１３から内部方向に向けて連給する排気口ボックス（排気チャンバ３５）が設けられ，排気口１６からの排気はここで集合されて排気される。
なお，図示の例では，各排気口１６を２つの壁面の近傍に沿って設けた例を説明したが，各排気口１６は壁面の近傍に配置する場合に限らない。なぜならば例えば室１が横に長いような場合，即ち，一壁面１ａとその対向する壁面の横の幅が，窓１３を備える壁面１ａに直交する２つの壁面の幅に比べて十分に長いような場合，排気口１６を当該直交する壁面の近傍に沿って設けたのでは，給気口１５との距離が開きすぎてしまうことも考えられる。そのような場合は，横長の室１内をゾーン分けし，分割されたゾーン毎に，窓１３が形成されている壁面１ａとその対向する壁面の間を結ぶ線に沿って天井面１ｂに冷房空気または暖房空気を給気する給気口１５が配置され，この給気口１５の直下に形成された領域１２（人１０の滞在が非定常である領域１２）の両側に人１０が定常的に滞在する領域１１が形成され，更に，人１０の滞在が定常である領域１１を挟んで給気口１５と反対側となる位置の上方に各排気口１６が配置されれば良い。特に工場のような大空間では，以上の組み合わせ（給気口１５，領域１２，排気口１６の組み合わせ）を並べて配置すると効果的である。

図２は，給気口１５を示す斜視図であり，図３は，室１の天井面１ｂ（天井ボードや，打ちっ放しコンクリートの場合はコンクリート面の室内側となっている）に対する給気口１５の取付け構造を示す断面図である。給気口１５は，棒部材２５の下方に通気性のある繊維２１（不織布でもよい）を取付けた構造である。この繊維２１は室内への給気面を構成する。棒部材２５と繊維２１の間は空洞であるが，棒部材２５同志の間には一部に布材２０（繊維２１と同じ材料でもよい）が貼られ，布材２０には給気孔２２が形成してあり，この給気孔２２を通じて給気口１５（繊維２１）と天井面１ｂで構成される風道の内部に冷暖房空気が供給されるようになっている。繊維２１と布材２０は棒部材２５を巻回する形で縫われている。布材２０の横幅は例えば０．４〜０．６ｍであり，奥行き方向の長さは，室１の天井面１ｂの長さとほぼ等しくしている。もっとも，複数の給気口１５を分割してテープ等で接合し長尺物を構成してもよい。

繊維２１は，給気口１５内部に供給された冷暖房空気によって下方に膨らむことができるように，棒部材２５同士の幅（布材２０の幅）よりも充分に長い幅を有している。これにより，供給された冷暖房空気によって繊維２１が下方に膨らんだ際には，給気口１５全体が略半円柱形状を形成するようになっている。なお，給気口１５の前後端部は，非通気性繊維などからなる閉塞材２３によって塞がれている。閉塞材２３は，例えば繊維２１や布材２０と同じ素材を縫って構成することができる。

棒部材２５の間に取付けられる繊維２１は，例えばポリエステルモノフィラメントなどの太さと形状が均一な糸によって織られた目開きが均一な繊維である。この繊維２１は，通気性を有しているため，給気口１５内部に供給された冷暖房空気は，繊維２１を下方に膨らませつつ，繊維２１を通過して室１内に供給されることになる。

図３に示すように，棒部材２５は，天井フレーム２６の下端に形成された懸吊部２７の下部空隙を利用してその蓋との間で支持されている。天井面１ｂを形成する天井ボード１ｂ’に開口した給気孔１５に相当する位置には，給気ダクト２８の開口部２９（給気口２２に一致する）が接続されており，図示しない空調装置で作られた冷房空気または暖房空気が適宜切換えられてダクト２８を通して開口部２９から給気孔１５内に給気されるようになっている。給気ダクト２８の折り返し部分２８’で布材２０を天井ボード１ｂ’との間に挟んでいる。ダクト２８からの給気は，給気孔２２から天井面１ｂと繊維２１で構成される風道に広がり，給気口１５から室内に給気される。給気の温度は，例えば冷房時には設定温度２６℃に対して約１℃低い２５℃程度であり，暖房時に設定温度２２℃に対して約１℃高い２３℃程度である。

給気口１５を室１の天井面１ｂに取付ける場合，天井面１ｂ（天井ボード１ｂ’に開口しているダクト２８の開口部２９に布材２０に形成された給気孔２２を一致させる。そして，布材２０の両側方に装着された棒部材２５を，天井フレーム２６下端の懸吊部２７の下面に形成された凹部３０に挿入し，凹部３０内に蓋部材３１を挿入してその端部を棒部材２５に係合させることにより，棒部材２５が凹部３０内から下方に落下しない状態にさせる。ここで，繊維２１も布材２０も可撓性があるため，凹部への挿入は作業性が良い。こうして，ダクト２８の開口部２９を給気口１５内部に連通させた状態で，給気口１５を室１の天井面１ｂに取付けることができる。
なお，以上は天井ボード１ｂ’の一部を開口してダクト２８を挿入した例を示したが，天井フレーム２６，２６間の天井ボード１ｂ’を省略することもできる。その場合，給気口１５に貼る布材２０も不要である。天井裏を給気チャンバーとする場合には，ダクト２８も不要で，天井裏から調和空気が直接給気口１５に給気されることになる。

図１に示すように，室１の天井面１ｂにおいて，人１０の滞在が定常である領域１１を挟んで給気口１５と反対側となる位置の上方に配置された各排気口１６は，例えば天井面１ｂの周縁部において窓１３が形成されている室１の一側面１ａから離れる方向に沿って延びるように直線状に配置された排気口チャンバ３５の下面に開口している。排気チャンバ３５には，送風機３６を備えた排気ダクト３７が接続してあり，送風機３６の稼動によって，排気チャンバ３５内を排気ダクト３７に排気させることが可能である。これにより，室１の天井面１ｂにおいて，各排気口１６から室１の上方の空気を吸引排気できるようになっている。

一方，窓１３が形成された室１の側面１ａには，暖房運転時に室１内の空気を排気させる排気口４０が窓１３の下部に形成されている。図示の例では，排気口４０は室１の床面近傍において，窓１３が形成された側面１ａのほぼ全幅に渡って開口するように配置されている。これにより冬季には自然流下するコールドドラフトを受けとり，室内での温度バランスの乱れを防止している。

排気口４０は，なるべく床に近く設けられることが後述の置換換気気流の京成に望ましい。また排気口４０には，縦ダクト４１を介して送風機４２を備えた分岐排気ダクト４３が接続してあり，分岐排気ダクト４３は，更に上述の排気ダクト３７に合流接続されている。これにより，送風機４２の稼動によって，窓１３が形成された室１の側面１ａの下部において，室１内の空気を排気口４０から吸い込み，縦ダクト４１，分岐排気ダクト４３および排気ダクト３７を通じて排気させることが可能である。

以上のように構成された室１における冷房運転時には，図示しない空調装置で冷房の目標温度より約１℃低い空調空気を作り，その冷房空気を，図４に示すように，ダクト２８を通して開口部２９から給気口１５内に給気する。それにより給気口１５を構成している繊維２１が下方に膨らんで，給気口１５全体が室１の天井面１ｂから下方に略半円柱形状に膨出した状態となる。そして，給気口１５内部に供給された冷房空気は，繊維２１を下方に膨らませつつ繊維２１を通過して室１内に供給されていく。

そして，このように室１内における人１０の滞在が非定常である領域１２の上方において，０．１〜０．２ｍ／ｓのゆっくりとした速度で室１内に吹出された冷房空気は，比重差によって室１内を下降し，やがて室１の下部（少なくとも人の居住域相当の高さ）における人１０の滞在が非定常である領域１２に到達する。その後，冷房空気は，室１の床近辺において給気口２１と直交する方向に移動し，人１０の滞在が非定常である領域１２から人１０が定常的に滞在する領域１１に徐々に移動する。こうして，人１０が定常的に滞在する領域１１に冷房空気が到達し，その後徐々に人の高さまで押し上げられて冷房の機能が発揮される。

こうして人１０が定常的に滞在する領域１１に到達した冷房空気は，人１０が定常的に滞在する領域１１において人１０や各種ＯＡ機器などの室内什器に熱的に接触して昇温される。そして，そのように昇温された空気（冷房空気）が，その比重差によって室１内を上昇し，やがて室１の上部（非居住域）に到達する。その後，室１の天井面１ｂに配置された各排気口１６から室１の上部に溜まった空気（昇温された空気）が排気される。

このように，冷房運転時にあっては，給気口１５から給気した冷房空気を室１の床近辺において人１０の滞在が非定常である領域１２から人１０が定常的に滞在する領域１１に徐々に移動させることにより，実質的な置換換気空調が実現されることとなる。したがって，天井吹き出し方式によって，置換換気空調システムと同等の室内環境を形成することができ，置換換気空調と同等の省エネルギー効果を発揮することが可能となる。

また給気口１５を，室１の天井面１ｂから下方に繊維２１を膨出させる構成としたことにより，天井面１ｂの一部を給気口１５の構成要素として利用することも可能となり，低コストで給気口１５を構築できるようになる。また，室１の天井面１ｂを支持する天井フレーム２６を利用して給気口１５を室１の天井面１ｂに容易に取付け，取外しすることができ，室１内のレイアウト変更などに対応して，給気口１５の位置を容易に変更でき，併せて吹出の位置を自在に変更し得る。

一方，以上のように構成された室１における暖房運転時には，図示しない空調装置で作った設定温度より約１℃高い温度に調製された暖房空気を，ダクト２８を通して開口部２９から給気口１５内に給気する。それにより給気口１５を構成している繊維２１が下方に膨らんで，給気口１５全体が室１の天井面１ｂから下方に略半円柱形状に膨出した状態となる。そして，給気口１５内部に供給された暖房空気は，繊維２１を下方に膨らませつつ繊維２１を通過して室１内に低速で供給されていく。この場合も同様に，繊維２１を通過して室１内に供給される暖房空気は通過の際に充分に減速され，繊維２１の表面全体から２次元的に均一に吹き出すこととなる。
なお，冬期などの暖房運転時には，天井の排気口１６系統のダンパを閉止し，窓下の排気口４０のみから室内空気を排気する。室の窓側壁面から対向する壁面に渡って給気された低速の空気は室下部の低速の吸込みの力を借りて徐々に押し込まれ，よどみなく置換される。

このように，室１内全体に暖房空気が広まることになるが，一方で，室１の窓１３を介して室１内空気が冷却され，それが床上に流れることによりコールドドラフトを生じてしまう。そこで，室１の側面１ａの下部において吸引し，室１内の床上に流れようとするコールドドラフトを排気口４０から吸引排気する。これにより，床部の低温空気を速やかに排出し，室１内に良好な温度分布を形成することができるようになる。

本発明は，以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく，適宜変更して用いることが可能である。例えば冷房運転時において，昇温によって室１の上部（非居住域）に到達した空気は，人１０の滞在が定常である領域１１の上方で排気しても良い。そのために，各排気口１６を，人１０の滞在が定常である領域１１の上方に配置しても良い。

本発明は，人が滞在する室内の冷暖房に適用できる。

本発明の実施の形態にかかる空調システムを備えた室の説明図である。 給気口を示す斜視図である。 室の天井面に対する給気口の取付け構造を示す縦断面図である。 冷房運転時における空気を流れを示す説明図である。

符号の説明

１ 室
１０ 人
１１ 人が定常的に滞在する領域
１２ 人の滞在が非定常である領域
１３ 窓
１５ 給気口
１６ 排気口
２０ 布材
２１ 繊維
２２ 給気孔
２３ 閉塞プレート
２５ 棒部材
２６ 天井フレーム
２７ 懸吊部
２８ 給気ダクト
２９ 開口部
３１ 蓋部材
３５ 排気チャンバ
３６ 送風機
３７ 排気ダクト
４０ 排気口
４１ 縦ダクト
４２ 送風機
４３ 分岐排気ダクト

Claims (5)

1. 人が滞在する室内を冷暖房する空調システムであって，
   冷房運転時には冷房空気を室内に給気し，暖房運転時には暖房空気を室内に給気する給気口を，室内の上方において窓面から室の内部方向に向けて連続して配置し，
   人の滞在が定常である領域を挟んで前記給気口と反対側となる位置の上方に，冷房運転時に室内の空気を排気する排気口を配置し，
   冷房運転時には，前記給気口から設定温度より約１℃低い空調空気を吹出すことを特徴とする，空調システム。
2. 人が滞在する室内を冷暖房する空調システムであって，
   冷房運転時には冷房空気を室内に給気し，暖房運転時には暖房空気を室内に給気する給気口を，室内の上方において窓面から室の内部方向に向けて連続して配置し，
   人の滞在が定常である領域を挟んで前記給気口と反対側となる位置の上方に，冷房運転時に室内の空気を排気する排気口を配置し，
   暖房運転時には，前記給気口から設定温度より約１℃高い空調空気を吹出すことを特徴とする，空調システム。
3. 室の窓が形成された壁面の下部に，暖房運転時に室内の空気を排気する排気口を壁面のほぼ全幅に渡って配置し，かつ，前記冷房運転時に室内の空気を排気する排気口と，前記暖房運転時に室内の空気を排気する排気口を切り替える切り替え自在に構成したことを特徴とする，請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記給気口から空調空気を０．１〜０．２ｍ／ｓの速度で室内に吹出すことを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の空調システム。
5. 前記給気口の下部に通気性のある繊維または不織布を取付け，天井の室内側または天井裏を給気流路の構成材として利用したことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の空調システム。

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