JP2010139124A - 空気循環式冷暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】空気流通層を通過する調温空気と熱交換されて床部に吸収される熱量に領域的な偏りが生じるのを抑制して、居室部の床部の表面の温度を略均一に保持した状態で足元部分の冷暖房を行うことのできる空気循環式冷暖房システムを提供する。
【解決手段】中間部分に空気流通層１２が形成された二重床１１と、空気流通層１２に調温空気を送り込む調温空気供給装置１３と、空気を排出する空気吹出し口１４とを備え、床部（二重床）１１の表面からの輻射熱によって居室部１０の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムにおいて、二重床１１は、床基盤１５と均熱板１７との間に空気流通層１２を形成するようになっており、均熱板１７の下面から下方に一体として突出して、複数の吸熱突板１９が配設されており、これらの吸熱突板１９の配設密度は、調温空気供給装置１３に近接する領域よりも、調温空気供給装置１３から離れた領域の方が大きくなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気循環式冷暖房システムに関し、特に、中間部分に空気流通層が形成されたニ重構造を有する床部、壁部、又は天井部と、調温空気供給装置と、空気吹出し口とを備え、空気流通層を通過する調温空気による床部、壁部、又は天井部の表面からの輻射熱によって居室部の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムに関する。

住宅建築物等の建物において、屋内の冷暖房を行う方法として、エアコン等によって低温又は高温に調温された調温空気を屋内に強制的に送風することにより、屋内の温度調整を行う空気の室内対流による冷暖房方法の他、屋内に面する床部、壁部又は天井部の表面温度を低温又は高温になるように調整し、こらの表面からの輻射熱によって屋内を冷暖房する輻射式の冷暖房方法が採用される場合がある。また、輻射式の冷暖房では、例えば床部の表面温度を低温又は高温に調温する方法として、水循環方式や空気循環方式による調温方法が知られている。

これらのうち空気循環方式による調温方法は、例えば建物の床部を二重床として、二重床の中間部分に空気流通層を形成し、この空気流通層に調温空気供給装置から冷却又は加熱された調温空気を送り込むと共に、送り込んだ空気を吹出し口から排出させることにより屋内に循環させ、空気流通層を通過する調温空気との熱交換により冷却又は加熱された床部の表面からの輻射熱によって、屋内の冷暖房を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１の空気循環方式の調温方法では、二重床は、例えば中高層建築物において、各階層の例えばコンクリートスラブによる床版上に、各階層の全域に亘って連続して形成されるものである。このため、調温空気供給装置として大掛りな装置を必要とすることになると共に、各階層に複数の居室部が設けられている場合でも、これらの複数の居室部は、同じ条件で一律に冷暖房が行われることになる。これに対して、各階層に設けられた複数の居室部の用途に応じて、これらの居室部を異なる条件で冷暖房することができるようにした空気循環方式による床放射式空調システムも開発されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１６９１６４号公報 特開２０００−３１００３２号公報

一方、例えば戸建の住宅建築物等の低層の建物においては、屋内の一部の居室部のみに、床部、壁部又は天井部の表面からの輻射熱によって冷暖房を行う簡易な構造の空気循環式冷暖房システムを採用することが検討されている。このような簡易な構造の空気循環式冷暖房システムでは、例えば床基盤から支持脚部材を介して床下地材や床仕上材等の床材を支持することで二重床として、床基盤と床材との間に空気流通層を形成すると共に、例えばエアコンや温風ヒーター等の簡易な家庭用の調温空気供給装置から空気流通層に調温空気を送り込むことが考えられている。また、床材の下面には、例えば金属製のプレートからなる均熱板を配置して、空気流通層を通過する調温空気との熱交換がスムーズに行われるようにすると共に、熱交換された冷熱や温熱が、居室部の全体に亘って床部の表面から均一に放射されるようにする工夫がなされている。

しかしながら、例えばエアコンや温風ヒーター等の簡易な家庭用の調温空気供給装置から調温空気を空気流通層に送り込む場合、調温空気が送り込まれる箇所が局所的になるため、例えば調温空気供給装置に近接する領域と、調温空気供給装置から離れた領域とでは、特に温度の立ち上がり時に、均熱板を介して熱交換されて床部、壁部又は天井部に吸収される冷熱や温熱の熱量に領域的な偏りが生じ、床部の表面に温度差が生じることになる。このような温度差を解消するには、特許文献２に記載の芯材や物質調製材からなる床材を用いて温度差が生じないように調整することも考えられるが、その構成が複雑且つ高価になる。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、簡易且つ安価な構成によって、空気流通層を通過する調温空気と熱交換されて床部、壁部又は天井部に吸収される熱量に領域的な偏りが生じるのを効果的に抑制して、居室部の床部、壁部又は天井部の表面の温度を略均一に保持した状態で、輻射熱による冷暖房を効率良く行うことのできる空気循環式冷暖房システムを提供することを目的とする。

本発明は、中間部分に空気流通層が形成されたニ重構造を有する床部、壁部、又は天井部と、該二重構造の床部、壁部、又は天井部の空気流通層に調温空気を送り込む調温空気供給装置と、前記空気流通層を通過した空気を排出する空気吹出し口とを備え、前記空気流通層を通過する前記調温空気による床部、壁部、又は天井部の表面からの輻射熱によって居室部の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムにおいて、前記空気流通層の前記居室部側の面には均熱板が取り付けられていると共に、前記均熱板から一体として突出して、複数の吸熱突板が配設されており、該吸熱突板の配設密度は、前記調温空気供給装置に近接する領域よりも、前記調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなっている空気循環式冷暖房システムを提供することにより、上記目的を達成したものである。

また、本発明は、中間部分に空気流通層が形成された二重床と、該二重床の空気流通層に調温空気を送り込む調温空気供給装置と、前記空気流通層を通過した空気を排出する空気吹出し口とを備え、前記空気流通層を通過する前記調温空気による床部の表面からの輻射熱によって居室部の足元部分の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムにおいて、前記二重床は、床基盤から支持脚部材を介して均熱板を支持することにより、前記床基盤と前記均熱板との間に前記空気流通層を形成するようになっていると共に、前記均熱板の上面に床材が敷設されるようになっており、且つ、前記均熱板の下面から下方に一体として突出して、複数の吸熱突板が配設されており、該吸熱突板の配設密度は、前記調温空気供給装置に近接する領域よりも、前記調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなっている空気循環式冷暖房システムを提供することにより、上記目的を達成したものである。

ここで、上記記載における吸熱突板の配設密度とは、吸熱突板が突出する均熱板の単位面積当りの、吸熱突板の周囲の表面積の割合であり、この配設密度は、吸熱突板が例えば帯板形状を有している場合に、均熱板の単位面積中に設けられる吸熱突板の数や長さを増減することや、吸熱突板の突出幅を増減すること等によって、容易に調整することが可能である。

そして、本発明の空気循環式冷暖房システムは、前記吸熱突板が、帯板形状を有していることが好ましい。

また、本発明の空気循環式冷暖房システムは、前記吸熱突板が、前記調温空気供給装置から前記空気吹出し口に向う前記調温空気の流通方向に沿って配設されていることが好ましい。

さらに、本発明の空気循環式冷暖房システムは、前記空気吹出し口が、窓際の床部に形成されていることが好ましい。

本発明の空気循環式冷暖房システムによれば、簡易且つ安価な構成によって、空気流通層を通過する調温空気と熱交換されて床部、壁部又は天井部に吸収される熱量に領域的な偏りが生じるのを効果的に抑制して、居室部の床部、壁部又は天井部の表面の温度を略均一に保持した状態で、輻射熱による冷暖房を効率良く行うことができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る空気循環式冷暖房システムは、図１及び図２に示すように、建物として例えば戸建の住宅建築物の屋内における、一部の居室部１０の床部１１をニ重床として、これの中間部分に空気流通層１２を形成し、この空気流通層１２に調温空気を送り込んで、床部（二重床）１１の表面温度を低温又は高温になるように調整し、床部１１の表面からの輻射熱によって居室部１０を足元部分の冷暖房する空気循環による輻射式の冷暖房システムとして採用されたものである。また、本実施形態の空気循環式冷暖房システムは、例えばエアコンや温風ヒーター等の簡易な家庭用の調温空気供給装置１３から空気流通層１２に調温空気を送り込むようになっており、例えば調温空気供給装置１３に近接する領域と、調温空気供給装置１３から離れた領域とで、二重床による床部１２の表面に温度差が生じないようにする機能を備えている。

そして、本実施形態の空気循環式冷暖房システムは、中間部分に空気流通層１２が形成された二重床（床部）１１と、この二重床１１の空気流通層１２に調温空気を送り込む調温空気供給装置１３と、空気流通層１２を通過した空気を排出する空気吹出し口１４とを備え、空気流通層１２を通過する調温空気による床部（二重床）１１の表面からの輻射熱によって屋内における居室部１０の足元部分の冷暖房を行う冷暖房システムにおいて、二重床１１は、床基盤１５から支持脚部材１６を介して均熱板１７を支持することにより、床基盤１５と均熱板１７との間に空気流通層１２を形成するようになっていると共に、均熱板１７の上面に床材として床仕上材１８が敷設されるようになっており、且つ、均熱板１７の下面から下方に一体として突出して、複数の吸熱突板１９が配設されており、これらの吸熱突板１９の配設密度は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、調温空気供給装置１３に近接する領域よりも、調温空気供給装置１３から離れた領域の方が大きくなっている。

本実施形態の空気循環式冷暖房システムでは、居室部１０の床部１１は、図１及び図２に示すように、中間部分に空気流通層１２が形成された二重床１１となっている。すなわち、本実施形態では、例えば床根太（図示せず）等によって支持された状態で敷設された合板等からなる床下地材を床基盤１５として、これの上面に多数の支持脚部材１６を配置すると共に、これらの支持脚部材１６に支持させて、均熱板１７を構成する多数の単位均熱板１７ａが縦横に並べて設置されることにより、床基盤１５と均熱板１７との間の中間部分に空気流通層１２が形成された二重床１１が設けられることになる。また、均熱板１７の上面には、床仕上材１８として、例えばフローリングが、接着剤等を介して均熱板１７に一体接合されて敷設されるようになっている。

ここで、本実施形態では、支持脚部材１６は、例えば下部円盤２０ａの上面から雌ネジスリーブ２０ｂを突設した下側支持金物２０と、上部円盤２１ａの下面から雄ネジロッド２１ｂを突設した上側支持金物２１とからなり、雌ネジスリーブ２０ｂに対する雄ネジロッド２１ｂの螺合量を調整することにより、均熱板１７を支持する高さを適宜調整することができるようになっている。支持脚部材１６は、各単位均熱板１７ａの角部に４体配置され、４体の支持脚部材１６によって各単位均熱板１７ａをバランス良く支持できるようになっている（図３（ｂ）参照）。

また、本実施形態では、均熱板１７は、多数の単位均熱板１７ａを縦横に隙間無く並べて配置することによって構成される。各単位均熱板１７ａは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、例えば厚さ５〜１０ｍｍ程度のアルミニウム製のプレート部材からなり、例えば縦横３００〜５００ｍｍ程度の矩形又は正方向の平面形状を有するように形成される。単位均熱板１７ａは、上述のように、角部に配置された４体の支持脚部材１６によって各々支持されて、床基盤１５との間に空気流通層１２として例えば１００〜３００ｍｍ程度の間隔を保持した状態で、多数並べて設置されることにより、これらが一体となって、居室部１０の床部１１の全体を覆う均熱板１７を形成することになる。

さらに、本実施形態では、単位均熱板１７ａには、これの下面から下方に突出して、複数の吸熱突板１９が各々設けられている。吸熱突板１９は、例えば厚さ１〜５ｍｍ程度のアルミニウム製のプレート部材からなり、幅１０〜５０ｍｍ程度の帯板形状を有していると共に、均熱板１７の下面から垂直方向に一体として突出して設けられている。

さらにまた、本実施形態では、単位均熱板１７ａとして、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、下面から一体として突出する吸熱突板１９の枚数が異なる複数種類の単位均熱板１７ａが用いられるようになっている。すなわち、複数種類の単位均熱板１７ａは、下面から同じ高さで突出する吸熱突板１９の枚数が異なっていることにより、各単位均熱板１７ａにおける吸熱突板１９の周囲の総表面積の割合が相異している。そして、吸熱突板１９の配設密度は、例えば図４（ａ）の単位均熱板１７ａが小さく、例えば図４（ｂ）の単位均熱板１７ａ及び例えば図４（ｃ）の単位均熱板１７ａでは、吸熱突板１９の配設密度が順次大きくなっている。

したがって、多数の単位均熱板１７ａを縦横に隙間無く並べて均熱板１７を形成する際に、例えば調温空気供給装置１３に近接する領域に、例えば図４（ａ）の吸熱突板１９の配設密度の小さい単位均熱板１７ａを配置し、調温空気供給装置１３から離れるに従って、吸熱突板１９の配設密度がより大きな、図４（ｂ）の単位均熱板１７ａや図４（ｃ）の単位均熱板１７ａを配置することによって、均熱板１７の下面から下方に一体として突出する多数の吸熱突板１９の配設密度を、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、調温空気供給装置１３に近接する領域よりも、調温空気供給装置１３から離れた領域の方を大きくすることができるようになっている。また吸熱突板１９は、空気流通層１２における調温空気の流れを誘導する、風向板としても機能することができるようになっている。

本実施形態では、二重床１１の空気流通層１２に調温空気を送り込む調温空気供給装置１３として、エアコンや温風ヒーター等の簡易な家庭用の供給装置が用いられる。調温空気供給装置１３は、例えば居室部１０の窓２２が設けられた一辺部と対向する一辺部の床上に設けられて、その送風口を二重床１１の空気流通層１２と連通させることにより、調温された冷風や温風を空気流通層１２に送り込むことができようになっている。また、調温空気供給装置１３は、押入れ等に隠した状態で設置したり、カバー体で覆い隠した状態で設置しておくことができ、これによって室内や壁面をスッキリとさせておくことが可能になる。さらに、調温空気供給装置１３は、複数設けることもでき、また壁部等に設置した調温空気供給装置１３からダクト等を介して、二重床１１の所定の位置から調温された冷風や温風を空気流通層１２に送り込むようにすることも可能である。

また、本実施形態では、空気流通層１２を通過した空気を排出する空気吹出し口１４は、窓２２が設けられた一辺部に沿って、例えばグレーチングによって覆われた状態で窓際の床部１１に形成されている。空気吹出し口１４が窓際の床部１１に形成されていることにより、空気流通層１２を通過して排出される空気が暖気である場合に、居室部１０の窓際の窓面に結露が生じるのを効果的に回避することが可能になる。空気吹出し口１４から空気流通層１２を通過した空気が排出されることにより、この排出された空気による暖気や冷気を居室部１０の内部に循環させて、居室部１０の特に足元以外の部分を効率良く暖めたり冷やしたりして、全体が所望の室温に保たれた快適な室内空間の形成することが可能になる。

そして、上述の構成を備える本実施形態の空気循環式冷暖房システムによれば、簡易且つ安価な構成によって、空気流通層１２を通過する調温空気と熱交換されて床部１１に吸収される熱量に領域的な偏りが生じるのを効果的に抑制して、居室部１０の床部１１の表面の温度を略均一に保持した状態で、輻射熱による足元部分の冷暖房を行うことが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、床基盤１５と均熱板１７との間に空気流通層１２が形成されており、且つ、均熱板１７の下面から下方に一体として突出して、複数の吸熱突板１９が配設されており、これらの吸熱突板１９の配設密度は、調温空気供給装置１３に近接する領域よりも、調温空気供給装置１３から離れた領域の方が大きくなっているので、調温空気供給装置１３から離れた部分で調温空気の冷熱や温熱が低下しても、調温空気供給装置１３に近接する領域と、調温空気供給装置から離れた領域とで、吸熱突板１９を介して熱交換されて床部１１に吸収される冷熱や温熱の熱量に偏りが生じるのを効果的に回避することが可能になり、これによって、床部１１の表面に温度差が生じないように全体の温度を略均一に保持した状態で、輻射熱による足元部分の冷暖房を快適に行うことが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、均熱板の下面から下方に一体として突出する吸熱突板は、帯板形状を有している必要は必ずしもなく、多数のリブ板形状や格子板形状等、相当の表面積を有するその他の種々の形状で突出していても良い。また、空気吹出し口を窓際の床部に形成する必要は必ずしもない。さらに、吸熱突板の配設密度を調温空気供給装置に近接する領域よりも調温空気供給装置から離れた領域の方を大きくする吸熱突板の配設形態は、図５（ａ）に示す形態である必要は必ずしもない。例えば、図５（ｂ）に示すように、吸熱突板を、調温空気供給装置から空気吹出し口に向う調温空気の流通方向に沿って配設することにより、さらに効率良く風向板として機能させることが可能になると共に、空気流通層を通過する調温空気からの冷熱や温熱を、吸熱突板を介してよりスムーズに均熱板に吸収することが可能になる。

また、本発明の空気循環式冷暖房システムは、居室部の床部に設ける必要は必ずしもない。例えば、ニ重構造を有する壁部又は天井部の中間部分の空気流通層における居室部側の面に均熱板を取り付けると共に、均熱板から一体として突出して、複数の吸熱突板を、これの配設密度を調温空気供給装置に近接する領域よりも調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなるように配設し、且つ壁部又は天井部の空気流通層に調温空気を送り込む調温空気供給装置を設けることによって、空気循環式冷暖房システムを居室部の壁部又は天井部に設けることも可能である。

本発明の好ましい一実施形態に係る空気循環式冷暖房システムの構成を説明する略示斜視図である。 中間部分に空気流通層が形成された二重床の構成を説明する、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。 （ａ）は、均熱板を構成する単位均熱板を斜め下方から視た斜視図、（ｂ）は、単位均熱板を支持脚部材によって支持する状況を説明する斜め上方から視た斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、吸熱突板の配設密度が異なる複数種類の単位均熱板の構成を説明する底面図である。 （ａ），（ｂ）は、均熱板の下面に複数の吸熱突板を、これの配設密度を調温空気供給装置に近接する領域よりも、調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなるように配設した状態を説明する略示透視平面図である。

符号の説明

１０ 居室部
１１ 床部（ニ重床）
１２ 空気流通層
１３ 調温空気供給装置
１４ 空気吹出し口
１５ 床基盤
１６ 支持脚部材
１７ 均熱板
１７ａ 単位均熱板
１８ 床仕上材
１９ 吸熱突板
２２ 窓

Claims (5)

1. 中間部分に空気流通層が形成されたニ重構造を有する床部、壁部、又は天井部と、該二重構造の床部、壁部、又は天井部の空気流通層に調温空気を送り込む調温空気供給装置と、前記空気流通層を通過した空気を排出する空気吹出し口とを備え、前記空気流通層を通過する前記調温空気による床部、壁部、又は天井部の表面からの輻射熱によって居室部の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムにおいて、
   前記空気流通層の前記居室部側の面には均熱板が取り付けられていると共に、前記均熱板から一体として突出して、複数の吸熱突板が配設されており、該吸熱突板の配設密度は、前記調温空気供給装置に近接する領域よりも、前記調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなっている空気循環式冷暖房システム。
2. 中間部分に空気流通層が形成された二重床と、該二重床の空気流通層に調温空気を送り込む調温空気供給装置と、前記空気流通層を通過した空気を排出する空気吹出し口とを備え、前記空気流通層を通過する前記調温空気による床部の表面からの輻射熱によって居室部の足元部分の冷暖房を行う空気循環式冷暖房システムにおいて、
   前記二重床は、床基盤から支持脚部材を介して均熱板を支持することにより、前記床基盤と前記均熱板との間に前記空気流通層を形成するようになっていると共に、前記均熱板の上面に床材が敷設されるようになっており、
   且つ、前記均熱板の下面から下方に一体として突出して、複数の吸熱突板が配設されており、該吸熱突板の配設密度は、前記調温空気供給装置に近接する領域よりも、前記調温空気供給装置から離れた領域の方が大きくなっている空気循環式冷暖房システム。
3. 前記吸熱突板は、帯板形状を有している請求項１又は２に記載の空気循環式冷暖房システム。
4. 前記吸熱突板は、前記調温空気供給装置から前記空気吹出し口に向う前記調温空気の流通方向に沿って配設されている請求項１〜３のいずれかに記載の空気循環式冷暖房システム。
5. 前記空気吹出し口は、窓際の床部に形成されている請求項２〜４のいずれかに記載の空気循環式冷暖房システム。

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