JP2013518235A - チルドビーム装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

チルドビームシステムは、潜在的な冷却を含む追加の加熱及び冷却能力を提供するように端末ユニットを組み込み得る。システムにおいて、端末ユニットは、中央空気調和機からの一次気流と共動するように分配され接続され得る。チルドビーム及び／又は端末ユニットは、加熱モード動作を強める特徴を使用し得る。制御実施形態では追加機能の利点が得られる。
【選択図】図１０Ａ

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年１月２４日出願の米国仮出願第６１／２９７８００号の利益を主張する。

チルドビーム、特にアクティブチルドビームは、空調空間の天井に設けられる放出レジスタ及び熱交換器とを組み合わせたものである。放出レジスタ部分は、空調空間の潜熱負荷、空調空間の換気要求、及び空調空間の感知可能な負荷の幾分を満たすように空調される一次空気を受ける。感知可能な負荷は、さらに、熱交換器部分を用いて一次及び幾らかの二次空調空間空気を冷却することでアクティブチルドビームにおいて満たされる。一次空気は複数のノズルを介して放出され、それの誘導により二次流れを作る。水は、熱交換器部分で凝縮が生じるのを防止するために露点より高い温度で熱交換器部分を介して汲み上げられる。

アクティブチルドビームは、実質的に感知可能な冷却及び加熱要求並びに相対的にマイルドな換気要求のある領域において利点をもたらす。これは、それらが従来のＶＡＶシステムに伴う一次空気要求において節約できるからである。またアクティブチルドビームは低雑音レベルである。

さらに、アクティブチルドビームの雑音レベルが非常に低いため、特別な雑音レベルが求められる建物では有望である。さらにまた、室内環境レベルについて関心の高い区域においては、空調空間があらゆる負荷条件の下で常時適切な換気及び湿度制御が行われるので、理想的な候補である。

一般的に、ある区域におけるアクティブチルドビームはそれぞれの空気調和機（エア・ハンドリング・ユニット）によって供給される。空気調和機は、例えば乾燥剤ホィールによって温度−中立の潜熱負荷の低減をもたらすことができる。水温は、給水から還気へ熱交換器部分を通る流れを調節する制御バルブにより制御できる。また、水温は、水から熱を除去する熱交換器の各側における流量を変えることによって制御できる。

発明の概要には、幾つかの実施形態の特徴について記載し特定する。発明の概要は、すべてではないが幾つかの実施形態の有利な概要として記載される。さらに、発明の概要には、実施形態、発明又は請求の範囲の重要な又は本質的な特徴については特定しない。

本発明の実施形態によれば、空調空間の負荷を充足させる方法は、中央空気調和機からチルドビームの一次空気入口へ一次空気を搬送することを含む。本方法はさらに、チルドビームの一次空気入口へ空調還気を搬送することを含む。変形例では、搬送される空調還気は、空調空間からの還気を冷却し、該冷却還気を中央空気調和機からの一次空気と混合して混合一次気流を作ることを含み、混合一次気流はチルドビームの一次空気入口へ供給される。別の変形例では、搬送される空調還気は、空調空間からの還気を冷却し、そして該冷却還気を端末ユニットにおいて中央空気調和機からの一次空気と混合して混合一次気流を作ることを含み、該混合一次気流はチルドビームの一次空気入口へ供給される。さらに別の変形例では、中央空気調和機から搬送される一次空気は、空調空間の換気負荷を満たすのには十分であるが計画する熱荷重要求を供給するのには不十分である質及び割合で一次空気を搬送することを含む。

別の実施形態によれば、本発明は、空調空間用チルドビームシステムを含む。このシステムは、中央空気調和機からチルドビームの一次空気入口へ一次空気を搬送するように構成した調和機を備えている。端末ユニットは、空調還気をチルドビームの一次空気入口へ搬送するように構成される。空調還気は、端末ユニットにより冷却され、そして端末ユニットにおいて中央空気調和機からの一次空気と混合され、混合した一次気流が作られ、該一次気流は端末ユニットによりチルドビームの一次空気入口に供給される。端末ユニットは、空調還気が中央空気調和機からの一次空気と混合されて混合した一次気流を作り、一次気流をチルドビームの一次空気入口に供給するように構成され得る。中央空気調和機からの一次空気は、空調空間の換気負荷を満たすのに十分であるが計画する熱荷重要求を供給するのには不十分である質及び割合で一次空気を搬送する機構を備え得る。端末ユニットは、還気中の含水量を低減するように構成した凝縮冷却コイルを備え得る。端末ユニットは、還気中の含水量を低減するように構成した乾燥剤コンポーネント（構成要素）を備える。

実施形態によれば、本発明は、空調空間の負荷を充足させる方法を含む。この方法は、一次気流を中央空気調和機により作ることを含む。空気調和機は、建物外部からの外気と再循環空気とを選択可能な比率で供給して搬送される一次空気を形成する。本方法はさらに、中央空気調和機からの一次空気をチルドビームの入口へ搬送し、そして端末ユニットからの空調再循環空気を作ることを含む。各端末ユニットは、サブセットのチルドビームによって機能した空調空間から還気を受け、還気のエンタルピーを変えて空調再循環空気を作るように接続される。一次空気は、端末ユニットで作られた再循環気流と結合された後、チルドビームによって受けられ、一次及び循環空気は、端末ユニット内で或いは端末ユニット及び中央空気調和機の出力流れを混合することで結合される。

搬送される空調還気は、端末ユニット内で空調空間からの還気を冷却し、そして該冷却還気を中央空気調和機からの一次空気と混合して混合一次気流を作ること含み、該混合一次気流はチルドビームの一次空気入口へ供給される。端末ユニットにおけるエンタルピー変化は、還気から水分を除去することを含み得る。

実施形態によれば、本発明は、空調空間の負荷を満たす方法を含む。本方法は、端末ユニットに熱交換器を設けることを含む。この方法は、熱交換器を設けた端末ユニットを備える。端末ユニットは、空調空間から還気を受けるように空調空間に接続される。端末ユニットは、熱交換器を用いて還気を調整し、そして外気を含む一次気流と調整した還気を組み合わせるように構成される。本発明はさらに、加熱モード信号を発生し、そして加熱モード信号に応じて端末ユニット及びチルドビームの一つを構成することを含む。該構成することは、占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第１のアスペクト比放出から第２のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさは異なる。

本方法は、冷却モード信号に応じて端末ユニット及びチルドビームの一つを構成することを含み、該構成することは、占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第２のアスペクト比放出から第１のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさは異なる。

実施形態によれば、本発明は、占有空間の空気を調整する装置を含む。かかる装置は、熱交換器を設けた端末ユニットを備える。端末ユニットは、空調空間から還気を受けるように、空調空間に接続される。端末ユニットは、熱交換器を用いて還気を調整し、そして外気を含む一次気流と調整した還気を結合するように構成される。本装置はさらに、チルドビーム及び加熱モード信号を発生するように構成したコントローラを備える。コントローラは、加熱モード信号に応じて端末ユニット、チルドビーム又は別の装置の一つを再構成するようにされた少なくとも一つのアクチュエータを制御するように接続される。再構成することは、占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第１のアスペクト比放出から第２のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさは異なる。

端末ユニットは、占有空間からの還気と一次気流による空気との混合を変えるように構成したダンパを備え得る。端末ユニットは、ファン又はブロワーのようなパワード空気発動機を備える。各端末ユニットはマルティプルチルドビームに接続され得、またマルティプル端末ユニットは、一次空気を供給する空気調和機に接続され得る。

本発明の実施形態によるチルドビームシステムを示す。 本発明の別の実施形態によるチルドビームシステムを示す。 図１の実施形態において使用する端末ユニットを示す。 図２の実施形態において使用する端末ユニットを示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビームシステム実施形態の種々のモード実施形態を示す。 チルドビーム又は端末ユニットが加熱モード用に構成できるチルドビームシステム実施形態のモード実施形態を示す。 チルドビーム又は端末ユニットが加熱モード用に構成できるチルドビームシステム実施形態のモード実施形態を示す。 本発明の実施形態による部分的な端末ユニットを使用しているチルドビームシステムを示す。 加熱モード活用のための代わりの更なる選択可能な混合レジスタを備えたチルドビームを示す。 加熱モード活用のための代わりの更なる選択可能な混合レジスタを備えたチルドビームを示す。 加熱モード中に混合を促進するために加熱用に構成できるチルドビームユニットの実施形態を示す。 加熱モード中に混合を促進するために加熱用に構成できるチルドビームユニットの実施形態を示す。 加熱モード中に混合を促進するために加熱用に構成できるチルドビームユニットの実施形態を示す。 加熱モード中に混合を促進するために加熱用に構成できる端末ユニットの実施形態を示す。 加熱モード中に混合を促進するために加熱用に構成できる端末ユニットの実施形態を示す。 低アスペクト比フローすなわちジェット及び高アスペクト比フローすなわちジェットの専門用語を示す。 設けたチルドビームを観察者が見ている斜視図から構成可能なチルドビームのそれぞれの構成を示す。 設けたチルドビームを観察者が見ている斜視図から構成可能なチルドビームのそれぞれの構成を示す。 別の構成可能なチルドビーム実施形態の冷却及び加熱モードを示す。 別の構成可能なチルドビーム実施形態の冷却及び加熱モードを示す。

添付図面に関連して以下に記載する説明は、本発明の種々の実施形態の説明であり、本発明が実施され得る単なる実施形態を示そうとするものではない。詳細な説明は、本発明を完璧に理解させるために特殊な詳細部を含んでいる。しかし、当業者には明らかなように、本発明はこれらの特殊な詳細部なしで実施され得る。幾つかの例において、周知の構造及びコンポーネントは、本発明の概念を曖昧にすることを避けるためにブロック線図形態で示される。特に、以下に記載する例示の実施形態では、特に、カメラで準備したすなわちプリント文書が記載されている。かかる特殊な例は単に例示のためのものであり、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなしに種々の異なるフォーマット（書式）の文書を使用し得ることが認められる。

図１を参照すると、チルドビームシステム１００は、一つ以上の空調空間１１０に対して加熱及び冷却を行う。空調空間１１０は建物内の部屋、会議ホール、倉庫、教室、データセンター、或いは加熱及び／又は冷却を必要とする種々の異なった占有空間のいずれかであり得る。各空間には、水又はその他の伝熱流体の流れ及び源又は循環空気によって加熱又は冷却される熱交換器を備えた任意の適当な端末ユニットであり得る一つ以上のチルドビーム１０１が設けられる。このような端末ユニットは本明細書ではアクティブチルドビームとして特定される。

各チルドビーム１０１は端末ユニット１２２から最終一次空気１３０を受け、端末ユニット１２２は空調空間１１０から排出された還気流１３２を調節する。還気流は各空調空間１１０に供している一つ以上の還気レジスタから提供され得る。還気流はまた、冷却モードの場合には一つ以上を天井の近くに配置し、加熱モードの場合には一つ以上を床の近くに配置した選択可能なサブセットの多数の還気レジスタから提供され得る。実施形態において、加熱又は冷却還気レジスタは、加熱又は冷却が任意の適当な制御相互接続を使用している空調空間へ供給されることになるかどうかに基づいて選択され得る。この選択は、例えばモード切り替えダンパによって行われ得る。

端末ユニット１２２は空調空間からの還気１３２を調節し、そして調節した還気を空気調和機１２０からの初期一次空気１３３と混合する。こうして混合したものは最終一次空気１３０の流れを形成する。還気の一部１７４（０〜１００％）は空気調和機１２０へ戻され得る。端末ユニット１２２及び空気調和機１２０へ戻された空気の一部を制御するために可変混合ボックス１８２が設けられ得る。混合ボックスの特徴及び空気調和機への還気チャンネルは、記載した実施形態の何れにおいても設けられ得る。いずれの実施形態の場合も以下に説明するようにシステム及びコンポーネントを制御するコントローラ１９３が設けられ得る。このコントローラは通常の仕方で加熱モード信号、冷却モード信号を発生し得る。また或いは代わりに、コントローラは、実施形態の端末ユニット及び／又はチルドビームを冷却モード又は加熱モードにさせる指令すなわち信号を発生し得る。コントローラ１９３は、本明細書に記載したように、チルドビーム及び／又は端末ユニットダンパを構成するため一つ以上のアクチュエータ１４９を制御するように接続され得る。

図２を参照すると、チルドビームシステム２００は一つ以上の空調空間１１０に対して加熱及び冷却を行う。従来の実施形態の場合のように、空調空間は、建物内の部屋、会議ホール、倉庫、教室、データセンター、或いは加熱及び／又は冷却を必要とする種々の異なった占有空間のいずれかであり得る。各空間には、実施形態１００の場合のように一つ以上のチルドビーム１０１が設けられる。各チルドビーム１０１は、端末ユニット１２８及び空気調和機１２０から最終一次空気１３５を受け、空気調和機１２０の出力は混合接合部１３９で混合される。端末ユニット１２８は、空調空間からの還気流１３３を調整し、そして調和空気１３７を、空気調和機１２０からの一次空気１３１と並行に混合接合部１３９を介して供給する。前述の実施形態のように、還気流１３３は、空調空間１１０のために働く一つ以上の還気レジスタから供給され得る。還気流１３３は、また、冷却モードの場合には幾つかを天井の近くに配置し、加熱モードの場合には一つを床の近くに配置した選択可能なサブセットの多数の還気レジスタから供給され得る。前述のように、天井のレジスタは冷却中に自動的に選択され得、また床のレジスタは加熱中に選択され得る。後者の制御は全ての実施形態の場合のようにモードスイッチに連動するようにされ得る。

図３を参照すると、端末ユニット１２８はフローチャンバ４０２を有し、フローチャンバ４０２は、図２を参照して説明したように空調空間からの還気流１３３を調整するために加熱又は冷却を行う熱交換器４０６を備えている。この実施形態及びその他の任意の実施形態においては、フィルタ４０７が設けられ得る。熱交換器は、水冷式液体・空気熱交換器、電気エアヒータ、ガス燃焼炉、或いは任意の適当な加熱又は冷却源であり得る。代替として、熱交換器４０６は、一つ以上の熱交換器又は加熱及び冷却効果を供給できる単一の切り替え可能な熱交換機を備えたマルチモード装置、或いは、如何なる所定の時期にも加熱及び冷却機能の選択した一方（それぞれの気流に対して両方）の機能を行う複数の装置であり得る。調和空気は、調和供給部１３１として端末ユニット１２８から出ていく。機能の切り替えは、例えば、冷却機及びヒータの一方に選択的に単一熱交換器を接続するモード切り替え弁によって行うことができる。

図３の実施形態又は以下に記載する図４の実施形態では、ダンパは、直接混合レジスタ４２１（端末ユニットに直接接続され得るか又は導管を介して分離して接続され得る）或いは一つ以上のチルドビームに接続した調和供給部１３７へ供給すべき流れの比率を調整し得る。チルドビームから異なる出力を供給する目的は、チルドビームが相対的に低い一次空気容量を供給するように通常計画されることにあり、そして熱交換器を通過する誘導回流と混合されると、ビームによって放出された混合空気は相対的に低速度のものである。加熱空気がチルドビームの配置されている天井レベルから低速度で供給される場合には、暖気が高いレベルに残る傾向があり、それにより快適さを提供する際には殆ど効果がない。適切な混合レジスタから高速度でしかも低アスペクト比で気流を放出することにより、加熱ジェットの投入を大きくでき、加熱流の快適効果を大きくできる。ダンパ４１９は、モード（加熱対冷却）に応じて切り替えられ得る。また、ダンパ４１９は、混合出力とビーム出力との間で種々の比率の空気を供給し得る。より大きな体積流速を得るために図４の実施形態を参照して説明したようにファンを設けてもよい。

空気調和機から一次空気と共に端末ユニットに直接供給される還気を含む比較的高い容量では、計画するビーム容量は、混合レジスタ４２１の効果的な使用のために付加的な容量を供給しながら満たされ得る。代わりの実施形態では、単純なダンパが混合レジスタ出力に用いられ、そして少なくともいくらかの空気が常にビーム出力１３７へ流れるようにされる。ファンは、可変速ファンでもよく、選択した状態の下では、例えば加熱中（混合レジスタがビームと組み合わせて用いられる際）に比較的高い負荷に応じて比例的に止められ得る。ある幾つかの実施形態では、ビームは加熱モードにおいては迂廻され、混合レジスタだけが用いられ得る。

図４を参照すると、端末ユニット１２２はフローチャンバを有し、フローチャンバは、図１を参照して説明した空調空間からの還気流１３２を調整するために加熱又は冷却を行う熱交換器４０６を備えている。熱交換器は、水冷式液体・空気熱交換器、電気エアヒータ、ガス燃焼炉、或いは任意の適当な加熱又は冷却源であり得る。代わりに、熱交換器４０６は、加熱及び冷却効果を供給できるマルチモード装置、或いは、如何なる所定の時期にも加熱及び冷却機能の選択した一方の機能を行う複数の装置であり得る。空調還気は、混合フローチャンバ４０３における空気調和機１２０からの一次給気１３３と混合されて最終一次空気１３０として出ていく。本明細書に記載したいずれの実施形態においても、ローカルグループのチルドビームの間で流れを平衡化する能力、体積流量を高めるために、或いは熱交換器４０５、フィルタ４０７又はその他のファクターの付加抵抗を解決するために、ファン又は他のエアムーバー４１１が設けられ得る。さらに、又は代わりに、いずれの実施形態においても、一次供給部１３０における給気１３３と還気１３２との混合を変更させるダンパ４１７が設けられ得る。

いずれの実施形態においても、空気調和機１２０からの一次給気１３３と空調空間からの還気１３２との比率を選択するためのダンパ４１９が設けられ得る。上記で説明しかつ図示してきたようにファン４１１が設けられ得る。例えば垂れ下がった天井に嵌合できる形態で使用するため後で説明するような端末ユニットを備えた、低プロファイルの実施形態では、横流ファンのような適当なファンのデザインを使用してもよい。

本明細書に記載した任意のシステムの実施形態では、還気は、還気の選択可能な量を還気し、その量を外気の源からの外気で置き換えるように構成した混合バルブを通過する。結果としての部分流れは供給端末ユニットに送られ得る。

複数の実施形態において、端末ユニット１２８は、還気流を適度に調整すると共に、熱交換器によって一次給気を適度に調整させるように構成される。

本明細書に記載したシステムの実施形態では、還気は、還気の選択可能な量を還気するように構成した混合バルブを通過する。結果として減少させた流れは、供給端末ユニットに送られる。別の実施形態では、端末ユニットは、選択可能な量の外気を空調還気と混合する。

上述のいずれの実施形態でも、種々の制御方法が、要求された加熱又は冷却の速度を調整するために適当であると認められる。

上述のいずれの実施形態でも、端末ユニットは、空間の潜熱負荷の少なくとも一部に対処するように再生乾燥剤を備え得る。

本明細書に記載したシステムの実施形態では、端末ユニットは、冷却のみを行うように構成される既存のチルドビームシステムに対して改良される。かかる改良において、端末ユニットはシステムに加熱能力を付加する。

本明細書に記載したいずれの実施形態でも、端末ユニットは、既存のチルドビームシステムに対して加熱及び／又は冷却適応力を高める改良体として提供される。

チルドビームシステムを提供する方法において、冷房負荷は、総冷房負荷に対処するには有効であり得ない換気要求に基づいてチルドビーム空気調和機の適応力をもたらすように計画することで満たされる。かかる方法では、いずれの実施形態でも端末ユニットによって補足的な冷却効果が提供される。かかるシステムでは、端末ユニットの能力は、空気調和機によって提供される冷却効果で低減した総冷房負荷を満たすのに十分である。実施形態においては、システムは、特殊な相対容量のコンポーネントを用いて構成される。

チルドビームシステムの一つ以上のシステム実施形態では、冷房負荷は、総冷房負荷に対処するために有効であり得ない換気要求に基づいてチルドビーム空気調和機の適応力を提供するように計画することで満たされる。かかるシステムでは、いずれの実施形態でも端末ユニットによって補足的な冷却効果が提供される。

制御実施形態では、端末ユニットの熱交換器及び／又は乾燥剤コンポーネントは、空気調和機の適応力が十分である際には、止められる。かかる実施形態においては、還気は選択的に、圧力損失を低減するために熱交換機又は乾燥剤コンポーネントをバイパスするようにされ得る。かかる実施形態では、端末ユニット１２８又は１２２の熱交換器は、乾燥剤ホィールのような乾燥剤エンタルピー制御装置に変えられ得る又はかかる装置と組み合わされ得る。

一つ以上の制御実施形態において、換気負荷が夜間のように低い時間には、端末ユニットは潜在的な及び／又は感知可能な負荷管理を行い、空気調和機は止められるか又は間欠的に運転される。

一つ以上の制御装置（図面にはＸＴＬとして示す）において、端末ユニット、空気調和機或いは両方を制御するために設けられ得る。いずれの実施形態においても、空気調和機の数は、端末ユニットの数には依存しない。

いずれの実施形態においても、乾燥剤の代わりに凝縮熱交換器が設けられ得る。いずれの端末ユニット実施形態においても、熱交換器４０６は一つ以上の熱交換器であってもよく、そのうちの少なくとも一つは凝縮コイルを備え得る。

図７に示すように、中央空気調和機３００と任意の数のマルティプル端末ユニット３０２、３０４及び任意の数のチルドビームユニット１０１との組み合わせは、各端末ユニットが一つ以上のチルドビームに作用し、また各空気調和機が一つ以上の端末ユニットに作用するようにシステムにおいて階層的である。実施形態において、端末ユニット３０２、３０４は、チルドビームの機能として同じ配管に分配され接続され得る。実施形態において、端末ユニット３０２、３０４は、チルドビームとして機能すると同じ配管に分配され接続され得る。実施形態では、端末ユニット３０２、３０４は、潜熱負荷の一部に対処できるようにチルドビーム１０１より低温の伝熱流体（例えば水）によって動作され、それにより空気調和機３００に掛かる潜熱負荷を軽減する。

実施形態において、端末ユニットは、一次換気チャンネル、例えば図１の参照番号１３３を介して追加の空気を供給する必要なく追加機能を提供する。実施形態において、端末ユニット１２２、１２８は、記載したように空気を循環させるように、上流、下流或いは内部にファン又はその他の空気移動装置を備えてもよい。

上述のように、端末ユニットは、一つ以上のチルドビームに空気を供給しかつ空気調和機から設けられる主要給気ダクトに接続され得る。記載したように、チルドビームに供給される空気の全て又は一部（最終一次空気）は、主要給気ダクトから供給される（最初の一次空気）。最終一次空気は、記載したように空気調和機と端末ユニットとの間の直列又は並列接続の結果である。端末ユニットは、屋内空気を循環し、そしてモードに依存して加熱又は冷却を行い得る。端末ユニットは、単に加熱及び冷却の一方又は他方或いは両方を行い得る。端末ユニットによって行われる加熱又は冷却効果は、ボイラー又は冷却機からの或いは蒸気圧縮装置（例えば可逆熱ポンプ）のような内部ユニット又はオンデマンド式の瞬間水加熱装置又は冷却機のようなハイドロニック装置から供給される伝熱流体によってもたらされ得る。

端末ユニットは、それによって供給されたチルドビームの空調空間からの空気を循環し得る。また指摘したように、還気は、一部（又は全部）を空気調和機へ戻され得る。実施形態では、端末ユニットは、追加機能を提供するために、熱交換器を介して空気を循環する。このようにして、冷却のみを行うチルドビームは、端末ユニットからの熱を用いて加熱能力を備え得る。この能力は、例えば加熱能力の不足している既存のチルドビームシステムに対する改良品として加えられ得る。

いずれの実施形態においても、負荷がチルドビームシステムの適応力以上である場合に、端末ユニットでもたらされる追加の加熱又は冷却を始動させるコントローラが設けられ得る。また、いずれの実施形態においても、検出要求すなわち目標条件に対する高速ランプの命令条件があった場合に、端末ユニットでもたらされる追加の加熱又は冷却を始動させるコントローラが設けられ得る。言い換えれば、後者の場合では、熱慣性を克服するのに追加機能が用いられ、それにより、オフィスビルや校舎における週末のような低い非占有期間とすることができる。端末ユニットがもたらす追加機能を必要とする状況を検知することは、例えば、閾値すなわち快適な温度より現在の温度が低いことを示している。エネルギーを節約する開ループプログラムは、端末ユニットの補助能力を用いる温度調節を使用して目標温度すなわち予定の占有／非占有サイクルの期間に亘ってエンタルピープロファイルを維持し得る。従って、コントローラは、プロファイルをコマンドとして受信し得、或いはユーザーインターフェースを介して選択される標準プロファイルを記憶し得る。

次に図５Ａを参照すると、モードの実施形態において、空調空間の冷房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム冷却システムの適応力より低くなる。空気調和機は、１００％の潜在的な冷却効果を提供し、チルドビームは実用的な冷却効果を提供する。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したダンパによって受動的に又はアクティブに構成され得るバイパスモードにある。このモード及び他のモードの実施形態では、端末ユニットは、換気ブーストを行い得るか又はシステムにおける流れの不平衡を修正するのに用いられ得る。

次に図５Ｂを参照すると、モードの実施形態において、空調空間の冷房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム冷却システムの適応力より大きく、それで端末ユニットは、空気調和機を補足するように更なる冷却効果を加える。代わりに、上述のように、このモード実施形態は、快適な状態が確立される前に、大きな熱慣性及び短いランプ時間に対応する開ループ制御コマンドに応じて実行される。空気調和機は、潜在的な冷却効果の一部を担い、またチルドビームは、適切な冷却効果を担う。しかし、この場合、端末ユニットは、それの熱交換器を用いて更に適切且つ潜在的な冷却を行う。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したように還気流に更なる冷却効果を提供する受動的又は作動的形態である。

次に図５Ｃを参照すると、モードの実施形態において、空調空間の冷房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム冷却システムの適応力より大きく、それで端末ユニットは、空気調和機を補足するように更なる冷却効果を加える。代わりに、上述のように、このモード実施形態は、快適な状態が確立される前に、大きな熱慣性及び短いランプ時間に対応する開ループ制御コマンドに応じて実行される。空気調和機は、潜在的な冷却効果の一部を担い、またチルドビームは、適切な冷却効果を担う。しかし、この場合、端末ユニットは、空気調和機による更なる冷却効果及び循環空気と並列に組み合されるそれらの熱交換器を用いて更に適切且つ潜在的な冷却を行う。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したように還気流に更なる冷却効果を提供する受動的に又はアクティブに構成される。端末ユニットは、還気を引き込みそしてチルドビームに対して混合された供給流内に注入させるファンを備え得る。

次に図５Ｄを参照すると、図５Ｃに十分に示すようなモードの実施形態においては、空気調和機は空調を行わず、単に空気の循環のみ行う。潜在的且つ適切な冷却は、チルドビーム及び端末ユニットによって或いは端末ユニットのみによって行われる。このモードは、冷房負荷が端末ユニットとチルドビームとの合成容量より低くなるように決められる場合に用いられ得る。代わりの変形例では、全ての負荷は端末ユニットで充足される。

次に図５Ｅを参照すると、モードの実施形態においては、空調空間の暖房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム加熱システムの適応力より低い。空気調和機は、加熱効果の一部を提供し、そしてチルドビームは残りの加熱効果を提供する。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したダンパによって受動的に又はアクティブに構成され得るバイパスモードにある。このモード及び他のモードの実施形態では、端末ユニットは、換気ブーストを行い得るか又はシステムにおける流れの不平衡を修正するのに用いられ得る。

次に図５Ｆを参照すると、モードの実施形態において、空調空間の暖房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム加熱システムの適応力より大きく、それで端末ユニットは、空気調和機を補足するように更なる加熱効果を加える。代わりに、上述のように、このモード実施形態は、快適な状態が確立される前に、大きな熱慣性及び短いランプ時間に対応する開ループ制御コマンドに応じて実行される。空気調和機は、潜在的な加熱効果の一部を担い、またチルドビームは、加熱効果を担う。しかし、この場合、端末ユニットは、それらの熱交換器を用いて付加的かつ潜在的な加熱を行う。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したように還気流に更なる熱効果を提供する受動的又はアクティブな構成である。

次に図５Ｇを参照すると、モードの実施形態において、空調空間の暖房負荷は、端末ユニットによる追加機能なしでは、チルドビーム加熱システムの適応力より大きく、それで端末ユニットは、空気調和機を補足するように更なる熱効果を加える。代わりに、上述のように、このモード実施形態は、快適な状態が確立される前に、大きな熱慣性及び短いランプ時間に対応する開ループ制御コマンドに応じて実行される。空気調和機は、潜在的な加熱効果の一部を担い、またチルドビームは、加熱効果を担う。しかし、この場合、端末ユニットは、空気調和機による更なる加熱効果及び循環空気と並列に組み合わされるそれらの熱交換器を用いて付加的かつ潜在的な加熱を行う。換気は、空気調和機からの空気の一次供給によって行われる。端末ユニットは、本明細書で記載したように還気流に更なる熱効果を提供する受動的又はアクティブな構成である。端末ユニットは、還気を引き込みそしてチルドビームに対して合成した供給流内に注入させるファンを備え得る。

次に図５Ｈを参照すると、図５Ｃに十分に示すようなモードの実施形態においては、空気調和機は空調を行わず、単に空気の循環のみを行う。潜在的な加熱は、チルドビーム及び端末ユニットによって或いは端末ユニットのみによって行われる。このモードは、暖房負荷が端末ユニットとチルドビームとの合成適応力より低くなるように決められる場合に用いられ得る。代わりの変形例では、全ての負荷は端末ユニットで充足される。

次に図６Ａを参照すると、図５Ｅ〜図５Ｈのいずれかの実施形態の場合のようなモードの実施形態においては、チルドビームは、加熱を行う加熱モードの形態にされる。構成可能なチルドビームの実施形態について以下に説明する。図６Ｂを参照すると、図５Ｅ〜図５Ｈのいずれかの実施形態の場合のようなモードの実施形態において、端末ユニットは、加熱を行う加熱モードの形態にされる。構成可能な端末ユニットの実施形態について以下に説明する。

次に図９Ａを参照すると、構成可能なチルドビーム７００は一次空気プレナム（充気）７０６を有し、この一次空気プレナム（充気）７０６はハウジングのコンポーネント７０２及びダンパのブレード７０４で形成したスリット放出部７０８を備えている。一次空気７０４はスリット７０４を通って流れ、ジェット７１６を形成し、このジェット７１６は熱交換器７１０を通って空気７２０を誘導する。ブレード７０４は、低アスペクト比のジェットを形成しかつチルドビーム７００の長手方向軸線に沿って規則的に間隔を空けた正確な隙間７０８を備えるスタンドオフ部を設けるように縦溝が設けられ得る。混合した調和気流は、下向き開口チャンネル７１２を通ってチルドビーム７００から出ていく。図９Ｂに示すように、加熱モードでは、ダンパブレード７０４はチャンネル７１２の対向壁に向かって動き、熱交換器を通る流れを阻止し、気流に対して多少制限したチャンネル７１２を形成し、ノズル７０８は有効に除去されることになる。図９Ｃには図９Ａ及び図９Ｂの実施形態の変形例を示し、バッフルブレード７０５はビームの長手方向長さの僅かな部分に亘って延び、それでプレナム７０６からの空気は低アスペクト比のレジスタすなわち開口７１５から出ていく。また、ダンパブレード７０７は、ブレード７０５で開放された部分を除いて、プレナム７０６を閉じるためにチルドビーム長さの他の部分に設けられ得る。代わりに、図９Ａの固定ノズル形態は、ダンパブレード７０５で開放された部分を除いて、そのままでよい。図１２Ａ及び図１２Ｂには、設けたチルドビームにおいて観察者上向きの視野による構成可能なチルドビームのそれぞれの形態を示す。図１２Ａには冷却形態を示している。チルドビーム２２３は標準的に構成したスロット開口２２５を備えている。図１２Ｂでは、スロットの一部は低アスペクト比の開口２３１に切り替えられ、この開口２３１を介して一次空気が高容量で放出され得る。スロット開口２２５の残りの部分は閉じてもよく、或いは制約された形態で開放したままであり、もしくは図９Ｃの実施形態に関して記載したように閉じられ得る。

図８Ａを参照すると、チルドビーム６０４の端部に構成可能なレジスタボックス６０６を取り付けてもよく、空気を、低アスペクト比の拡散ジェットで、（レジスタ）ボックスから選択的に放出させる。レジスタボックス６０６は、一般的にはチルドビーム６０２でカバーされた占有空間の領域に向かって熱風を放射するように方向づけされる標準の混合拡散装置を備え得る。流れは、レジスタボックスの側部又は底部に設置され得る混合レジスタ出口に向かって一次（空気）の全て又は選択した一部分を変向させるように、レジスタボックス６０６におけるダンパによって変向され得る。代わりの形態では、レジスタボックス６０７は、チルドビーム内の一次空気プレナムの端末端部に設けられる。レジスタボックス６０７は、一次空気プレナムからの追加の空気をベントする加熱モード中、開放され得る。端末ユニットにおけるファンは、レジスタボックスを通して追加の空気を搬送しながら、チルドビームコイルを通る流れを維持するように一次気流を共動して高め得る。後者の機能は、例えば部屋使用スケジューラによる指令に応じて、比較的大きな換気要求を満たすようにコントローラによって実行され得る。

図１０Ａに示すように、実施形態では、混合レジスタボックスは、マルティプルチルドビーム８０４を機能させる端末ユニットの一部として設けられる。図示例では、端末ユニット８０６はリターンレジスタ８２２を備え、リターンレジスタ８２２は占有空間から還気を取り出すのに用いられる。熱交換器８１６及びフィルタ８１４は図３及び図４の実施形態の場合のように設けられる。外気を含んでいる空気調和機からの空気は、接続部８１８を介して端末ユニット８０６に直接供給される。ダクト８１２は端末ユニット８０６からの空気を分配する。上述の変形例では、空気調和機からの空気は、図３の並列形態によってダクト８１２に直接加えられる。両実施形態において、混合レジスタ８１０は、チルドビームの放出と組み合わせてか又は制御ダンパを別個に用いて加熱する。混合レジスタ８１０は、適当な制御ダンパ（図示していない）を用いて冷却中バイパス（迂回）され得る。端末ユニット８０６、８０８は複数又は単一チルドビームに機能し得る。実施形態では、端末ユニットは、オプションではあるがファンのような低プロファイルコンポーネント及び吊り天井に装着できるロープロファイルユニタリー装置を形成するように上述した他のコンポーネントと共動する。

任意の実施形態において、コントローラは、検知した又は予定した占有部における変化に応じて、端末ユニットの追加機能を提供し得る。例えば、これは、冷却モード動作中に水分を発生する予備の高占有部又は高活性レベルに対する関連した方策であり得る。

本明細書に記載する本発明の実施形態は、請求の範囲に記載した発明を実施するために発明者に知られた最良のモードを含む。記載した実施形態の変形例は、本発明に鑑みて当業者には明らかとなり得る。発明者は、ここに記載した説明から離れた詳細又は変形を用いて本発明を実施することを期待する。従って、本発明は、請求の範囲に記載した発明の変更、変形及び等価を含む。

本明細書において、用語“端末ユニット”は、チルドビームユニットが当業者によって“端末ユニット”として特定され得るが、チルドビームシステムの特定のコンポーネントを記載するのに用いられる。本明細書において、用語“チルドビーム”は、熱交換器を備えかつ一次空気ジェットによって熱交換器を通る流れを生じさせるチルドビーム形式の端末ユニットを特定するのに用いられる。

図１１を参照すると、用語低アスペクト比ジェット又はフロー及び高アスペクト比フロー又はジェットは、チルドビーム及び典型的な加熱レジスタのジェット間の差を特徴づけるのに用いられる。例えば、チルドビーム２２３によって作られた（高アスペクト比ジェット）ような高アスペクト比ジェットは、典型的には線形スロット開口２２５によって形成される。混合レジスタ２２７によって作られた低アスペクト比開放すなわちフロー又はジェットは、低アスペクト比開口２２９（或いはそれの連続体）によって放出される。図１１の図は底から見た図である。

用語混合レジスタは一般的には、拡散装置又は約５以下のアスペクト比をもつ開口を特定するのに用いられる。混合レジスタが使用される全ての実施形態において、チルドビーム又は端末ユニットの形態によって、一次空気（端末ユニットからの空気を含んでいる）の容積は例えば、加熱モード信号が発生される際に増加され得る。

図１３Ａ及び図１３Ｂには、別の構成可能なチルドビームの実施形態の冷却及び加熱モードを示し、一次空気は、チルドビーム８００が加熱モードにある時に、プレナム８０２から熱交換器８１０を介して放出される。加熱モードは図８Ｂに示されている。普通のチルドビーム形態は図１３Ａに示されている。ダンパ８０６、８０８は、通常のチルドビーム動作モードにおいて熱交換器８１０を通る気流を生じさせるジェットを形成するチャンネル８０４を形成するように閉じている。ダンパブレード８０８の縁部８０９は既に述べたようにチャンネルを画定するように溝を設けることができる。また、対立する要素は、チルドビームに沿って一連のジェットを作り出す一連のオリフィスを形成するように溝付きブレードと共動できる。図１４Ａ及び図１４Ｂには、チルドビーム８０１の端部のカッタウェー（切欠き）の一部分を示している。図１４Ａは加熱形態を示し、図１４Ｂは冷却形態を示している。チルドビーム８０１は溝付きダンパブレード８０８を備え、この溝付きダンパブレード８０８は、固定ブレード８１５と共動し、固定ブレード８１５の形状は溝付きダンパブレード８０８のミラーイメージ（鏡像）である。図１４Ｃ及び図１４Ｄに示すように、ブレード８０８、８１５のミラーイメージ溝は係合して、複数のジェット開口８１７を形成し、これらのジェット開口８１７は、ダンパブレード８０８が冷却位置に傾いた場合に規則的に離間される。冷却位置は図１４Ｄに示され、加熱と冷却との間の遷移位置は図１４Ｃに示されている。

用語不定冠詞及び定冠詞並びに同様な用語は、特に指示しない限り或いは慣例に関連して明らかでない限り、単数及び複数の両方をカバーするように解釈されるべきである。用語“有する”、“備える”、“含む”及び“包含する”は、除外しない幅広く解釈できる用語である。用語“取り付けた”及び“接続した”は、部分的に又は全体として内部に含まれること、付属すること、一体であること或いは互いに接合されることを意味している。値の範囲は、特に指示せずしかも該範囲における各別々の値があたかも別個に記載された範囲の説明で指示されない限り、該範囲内の各別々の値を含む。特に指示しかつ明らかでない限り、本明細書に記載した方法は任意の順序で実行され得る。本明細書に記載した例は発明に対して限定を導入するものではない。

Claims (29)

1. 空調空間の負荷を充足させる方法であって
   中央空気調和機からチルドビームの一次空気入口へ一次空気を搬送すること；
   チルドビームの一次空気入口へ空調還気を搬送すること
   を含むことを特徴とする方法。
2. 搬送空調還気が、空調空間からの還気を冷却し、そして該冷却還気を中央空気調和機からの一次空気と混合して混合一次気流を作ることを含み、混合一次気流がチルドビームの一次空気入口へ供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 搬送空調還気が、空調空間からの還気を冷却し、そして該冷却還気を端末ユニットにおいて中央空気調和機からの一次空気と混合して混合一次気流を作ることを含んでおり、混合一次気流がチルドビームの一次空気入口へ供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 中央空気調和機からの搬送一次空気が、空調空間の換気負荷を充足するには十分であるが計画する熱荷重要求を供給するのには不十分である質及び割合で一次空気を搬送することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 各々少なくとも一つの熱交換器を備え、しかも一次空気を受け、少なくとも一つのジェットを通して一次空気を噴射して少なくとも一つの熱交換器を介して二次気流を作る複数のチルドビームユニットを有し、熱交換器が加熱源又は冷却源から液体伝熱流体を受けるように構成され、
   また、中央空気調和機からチルドビームの一次空気入口へ一次空気を搬送するように構成した調和機を有し、
   さらに、空調還気をチルドビームの一次空気入口へ搬送するように構成した端末ユニットを有すること
   を特徴とする空調空間用チルドビームシステム。
6. 空調還気が、空調空間からの還気を冷却し、そして中央空気調和機からの一次空気と混合して、混合した一次気流を作る機構を備え、一次気流がチルドビームの一次空気入口に供給されることを特徴とする請求項５記載の空調空間用チルドビームシステム。
7. 空調還気が端末ユニットで冷却され、そして中央空気調和機からの一次空気と端末ユニットにおいて混合されて、混合した一次気流を作り、端末ユニットが一次気流をチルドビームの一次空気入口に供給することを特徴とする請求項５記載の空調空間用チルドビームシステム。
8. 中央空気調和機からの一次空気が、空調空間の換気負荷を充足するのに十分であるが計画する熱荷重要求を供給するのには不十分である質及び割合であることを特徴とする請求項５記載の空調空間用チルドビームシステム。
9. 端末ユニットが、還気中の含水量を低減するように構成した凝縮冷却コイルを備えていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか記載の空調空間用チルドビームシステム。
10. 端末ユニットが、還気中の含水量を低減するように構成した乾燥剤コンポーネントを備えていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか記載の空調空間用チルドビームシステム。
11. 各空気調和機が多数の端末ユニットに機能し、各端末ユニットが多数の上記チルドビームに機能していることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか記載の空調空間用チルドビームシステム。
12. 端末ユニットが、各々によって機能したチルドビームユニットの近くに配置するように一つ以上の構造体を介して分配されていることを特徴とする請求項１１記載の空調空間用チルドビームシステム。
13. 空調空間の負荷を充足させる方法であって
    中央空気調和機により一次空気の流れを作り、空気調和機が建物の外部から外気と循環空気とを選択可能な比率で供給して搬送される一次空気を作ること；
    中央空気調和機からの一次空気をチルドビームの入口へ搬送すること；
    各々サブセットのチルドビームによって機能した空調空間から還気を受け、還気のエンタルピーを変えて空調再循環空気を作るように接続した複数の端末ユニットにより空調再循環空気の流れを作ること
    を含み、
    一次空気は端末ユニットで作られた再循環気流と混合された後、チルドビームによって受けられ、一次及び循環空気が端末ユニット内で或いは端末ユニット及び中央空気調和機の出力流れを混合することで合成されること
    を特徴とする方法。
14. 搬送空調還気が、端末ユニット内で空調空間からの還気を冷却し、そして該冷却還気を中央空気調和機からの一次空気と混合して、混合一次気流を作ること含んでおり、混合一次気流がチルドビームの一次空気入口へ供給されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 端末ユニットにおけるエンタルピー変化が還気から水分を除去することを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
16. 端末ユニットに熱交換器を設け、端末ユニットを空調空間に接続して、空調空間から還気を受け、熱交換器を用いて還気を調整し、そして外気を含む一次気流と空調還気を混合すること；
    加熱モード信号を生成すること；
    加熱モード信号に応じて端末ユニット及びチルドビームの一つを構成すること
    を含み、
    該構成することが占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第１のアスペクト比放出から第２のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、
    第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさが異なっていること
    を特徴とする占有空間の空気を調整する方法。
17. さらに、冷却モード信号に応じて端末ユニット及びチルドビームの一つを構成することを含み、
    該構成することが、占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第２のアスペクト比放出から第１のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、
    第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさが異なっていること
    を特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 熱交換器を設けた端末ユニットを有し、端末ユニットが空調空間に接続されて、空調空間から還気を受け、熱交換器を用いて還気を調整し、そして外気を含む一次気流と空調還気を混合するように構成され；
    チルドビームを有し；
    加熱モード信号を生成するように構成したコントローラを有し；
    加熱モード信号に応じて端末ユニット、チルドビーム又は別の装置の一つを再構成するようにされた少なくとも一つのアクチュエータを有し、該構成することが占有空間内への放出のアスペクト比を変えること又は第１のアスペクト比放出から第２のアスペクト比放出へ占有空間内への流れを切り替えることを含み、第１のアスペクト比及び第２のアスペクト比の大きさが異なっていること
    を特徴とする占有空間の空気を調整する装置。
19. 端末ユニットが、占有空間からの還気と一次気流による空気との混合を変えるように構成したダンパを備えていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
20. 端末ユニットがエアムーバーを備えていることを特徴とする請求項１８又は請求項１９記載の装置。
21. 端末ユニットがマルティプルチルドビームに接続されることを特徴とする請求項１８、請求項１９又は請求項２０記載の装置。
22. 長手方向一次空気プレナム、一次空気プレナムに隣接した長手方向混合チャンバを有し、
    一次空気プレナムが、長手方向混合チャンパに開口した複数のジェット出口を備え、複数のジェット出口の少なくとも幾つかが少なくとも一つの可動部材によって少なくとも一部に形成され、
    可動部材は、移動した時に一次空気プレナムと連通する大きな開口が画定されるように構成され、大きな開口が少なくとも一つの寸法において大きいこと
    を特徴とする構成可能なチルドビーム。
23. さらに、熱交換器を有することを特徴とする請求項２２記載のチルドビーム。
24. 少なくとも一つの可動部材が溝付きダンパブレードを備えていることを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載のチルドビーム。
25. 大きな開口が熱交換器に面していることを特徴とする請求項２２、請求項２３又は請求項２４記載のチルドビーム。
26. さらに、少なくとも一つの可動部材を移動するように構成したアクチュエータ及び加熱モードと冷却モードとを変える信号に応じて可動部材を移動するようにアクチュエータを制御するように構成したコントローラを有することを特徴とする請求項２２、請求項２３、請求項２４又は請求項２５記載のチルドビーム。
27. 長手方向一次空気プレナム、一次空気プレナムに隣接した長手方向混合チャンバを有し、
    一次空気プレナムが、長手方向混合チャンバに開口した複数のジェット出口を備え、
    移動した時に一次空気プレナムと連通する大きな開口又は少なくとも一つの追加の開口が画定されるように構成した少なくとも一つの可動部材を有すること
    を特徴とする構成可能なチルドビーム。
28. さらに、熱交換器を有することを特徴とする請求項２２記載のチルドビーム。
29. 少なくとも一つの可動部材がダンパブレードを備え、少なくとも一つの追加の開口が混合レジスタを備えていることを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載のチルドビーム。