JP2016033424A

JP2016033424A - 館内空調システム

Info

Publication number: JP2016033424A
Application number: JP2014155652A
Authority: JP
Inventors: 清人塩原; Kiyoto Shiobara; 南山　雄一; Yuichi Minamiyama; 雄一南山; 明彦柳澤; Akihiko Yanagisawa
Original assignee: Denso Aircool Corp
Current assignee: Denso Aircool Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10

Abstract

【課題】建物の内部をさらに制御性よく館内空調するシステムを提供する。【解決手段】１階Ｆ１へ空調用の空気を供給する第１の供給ダクト２１と、２階Ｆ２へ空調用の空気を供給する第２の供給ダクト２２と、１階Ｆ１から吸気する第１のリターンダクト３１と、２階Ｆ２から吸気する第２のリターンダクトと、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吸引側と第１のリターンダクト３１および第２のリターンダクト３２との接続を切り替える第１の切替ユニット４１と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吹出側と第１の供給ダクト２１および第２の供給ダクト２２との接続を切り替える第２の切替ユニット４２とを有する館内空調システム１０を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、住宅などの建物の内部を空調する館内空調システムに関するものである。

特許文献１には、複数の部屋を個別に応答性良く温度制御でき、かつヒートポンプ式の空調機の送風機や圧縮機の制御可能範囲の問題を解決しつつ、省エネ性に優れた空気調和装置を提供することが記載されている。特許文献１の空気調和装置においては、分岐チャンバから分岐して複数の部屋の下流側まで配管したバイパスダクトのバイパス風量をバイパス風速センサで計測し、室内機の総給気風量を給気風速センサで計測し、バイパス風速センサで計測したバイパス風量と給気風速センサで計測した総給気風量とでバイパス比率を求め、このバイパス比率が所定範囲内になるようヒートポンプ式の空調機の出力制御を行う。

特開２０１３−１８５８０９号公報

建物内部を、さらに効率よく空調（空気調和）するシステムが要求されている。

本発明の一態様は、第１のフロアへ空調用の空気を供給する第１の供給ダクトと、第１のフロアに対して上方の第２のフロアへ空調用の空気を供給する第２の供給ダクトであって第１のダクトに対して独立した第２の供給ダクトと、第１のフロアまたは第１のフロアより下側から吸気する第１のリターンダクトと、第２のフロアまたは第２のフロアより上側から吸気する第２のリターンダクトであって、第１のリターンダクトに対して独立した第２のリターンダクトと、独立して動作する第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットを含む空調システムと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトおよび第２のリターンダクトとの接続を切り替える第１の切替ユニットと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトおよび第２の供給ダクトとの接続を切り替える第２の切替ユニットとを有する館内空調システムである。

第１の切替ユニットは、第１の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続する第１のリターンモードと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続する第２のリターンモードと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続する第３のリターンモードとを備えていることが望ましい。第２の切替ユニットは、第１の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続する第１の吹出モードと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続する第２の吹出モードと、第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続する第３の吹出モードとを備えていることが望ましい。

この館内空調システムは、それぞれ独立したリターンダクトおよび供給ダクトを切り替えることにより、フロア単位で空調することができるとともに、上下のフロアを一体として館内を空調できる。

この館内空調システムは、第１の切替ユニットおよび第２の切替ユニットを制御する制御ユニットを有することが望ましい。制御ユニットは、第１のリターンモードと第１の吹出モードとを組み合わせて各フロアを空調する第１の設定と、以下の第２〜第５の設定のいずれかとを切り替える設定切替ユニットを有する。設定切替ユニットは、第２の設定では、第２のリターンモードと第３の吹出モードとを組み合わせ、第３の設定では、第３のリターンモードと第３の吹出モードとを組み合わせ、第４の設定では、第３のリターンモードと第２の吹出モードとを組み合わせ、第５の設定では第２のリターンモードと第２の吹出モードとを組み合わせる。

すなわち、第１の設定では、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し（第１のリターンモード）、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続する（第１の吹出モード）。第２の設定では、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し（第２のリターンモード）、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続する。第３の設定では、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し（第３のリターンモード）、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続する（第３の吹出モード）。第４の設定では、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し（第３のリターンモード）、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続する（第２の吹出モード）。第５の設定では、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し（第２のリターンモード）、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続する（第２の吹出モード）。

制御ユニットは、ユーザーが手動で設定切替ユニットを制御する第１の設定制御ユニット（ユーザーインターフェイス）を含んでもよい。制御ユニットは、第１のフロアおよび第２のフロアの温度を検出して設定切替ユニットを制御する第２の設定制御ユニットを含んでもよい。制御ユニットにより、各フロアを単独で空調したり、館内を一括して空調する設定切り替え（モード切り替え）を容易に制御できる。

本発明の他の態様の１つは、上記の館内空調システムと、第１のフロアおよび第２のフロアとを有する建物である。この建物は、第２のフロアよりも上方の第３のフロアであって、空調システム、第１の切替ユニットおよび第２の切替ユニットが設置された第３のフロアをさらに有していてもよい。第３のフロアは第２のフロアより上方であってもよく第１のフロアよりも下方であってもよく、第３のフロアから吸引してもよい。

本発明の異なる他の態様の１つは、上記の館内空調システムの制御方法である。当該制御方法は、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続し、第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続すること（第１の設定）と、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続すること（第２の設定）、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第２の供給ダクトとを接続すること（第３の設定）、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第２のリターンダクトとを接続し、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続すること（第４の設定）、および、第１の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吸引側と第１のリターンダクトとを接続し、第２の切替ユニットが第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットの吹出側と第１の供給ダクトとを接続すること（第５の設定）の少なくともいずれかとを有する。

制御方法は、第１の設定〜第５の設定のすべてを含んでいてもよく、これらを制御ユニットにより切り替えることを含んでいてもよい。

館内空調システムが導入された建物を示す断面図。館内空調システムの動作を示すフローチャート。建物の内部をフロア単位で空調する設定（第１の設定）を示す図。フロア単位で空調する一例として下のフロアに限定して空調するモードを示す図。建屋内部を一体で冷房するモードであって、上下のフロアの空気を循環させる設定（第２の設定）を示す図。建屋内部を一体で冷房するモードであって、上のフロアを集中して冷房する設定（第３の設定）を示す図。建屋内部を一体で暖房するモードであって、上下のフロアの空気を循環させる設定（第４の設定）を示す図。建屋内部を一体で暖房するモードであって、下のフロアを集中して暖房する設定（第５の設定）を示す図。

図１に、館内空調システムを含む建物の概要を断面図により示している。この建物１は、屋根裏を含めると３階建ての住宅であり、建屋内に、居住空間である第１のフロア（１階）Ｆ１と、第１のフロアＦ１に対して上方の居住空間である第２のフロア（２階）Ｆ２と、第２のフロアＦ２よりも上方の第３のフロア（屋根裏、天井裏）Ｆ３と、１階Ｆ１と２階Ｆ２とを接続する階段７と、屋根裏Ｆ３に屋内ユニット５１および５２が設置された館内空調システム１０とを含む。館内空調システム１０は建屋（建物、住宅）１内の全体を空調する。

建屋１は２階Ｆ２と屋根裏Ｆ３とを接続する階段を含んでいてもよく、梯子などの２階Ｆ２と屋根裏Ｆ３と接続する異なる手段を含んでいてもよい。建屋１は、１階Ｆ１と２階Ｆ２とを接続する吹き抜けなどの構造を含んでいてもよい。また、建屋１は、１階Ｆ１と２階Ｆ２との間に中間フロアが設けられていてもよい。また、１階Ｆ１が地下室であってもよく、２階Ｆ２が階段や吹き抜けで１階Ｆ１と空気が循環するように接続された居住空間となる３階あるいは４階以上のフロアであってもよい。

住宅１では、上下に配置された複数階、本例では１階Ｆ１および２階Ｆ２とは常時人が行き来する階段７により接続されており、上下に設けられたフロアの間で空気が循環するように構成されている。近年の住宅１においては、吹き抜けなどにより、住宅内の各階の空気がさらに効率よく循環するように構成されている。しかしながら、上下のフロアを接続する階段７あるいは吹き抜けなどのスペースは、温かい空気は上の階に滞留させ、冷たい空気は下の階に滞留させる要因となり、建屋１内の各フロアＦ１およびＦ２を空調する際には障害になることが多い。

館内空調システム１０は、１階（１のフロア）Ｆ１へ空調用の空気１１を供給する第１の供給ダクト２１と、２階（第２のフロア）Ｆ２へ空調用の空気１２を供給する第２の供給ダクト２２と、１階Ｆ１から吸気する第１のリターンダクト３１と、２階Ｆ２から吸気する第２のリターンダクト３２とを含む。第１の供給ダクト２１と第２の供給ダクト２２とは独立しており、１階Ｆ１および２階Ｆ２に対して独立して空調用の空気１１および１２を供給できる。第１のリターンダクト３１と第２のリターンダクト３２とは独立しており、１階Ｆ１および２階Ｆ２から独立して吸気することができる。

第１のリターンダクト３１は、１階Ｆ１の床面３に設けられた吸込口（ガラリ）３３に接続され、１階Ｆ１のもっとも下側から吸気するようになっている。第１のリターンダクト３１の吸込口３３は、さらに、下側、たとえば、床下８などから吸い込むように設けられていてもよい。第２のリターンダクト３２は、２階Ｆ２の天井４に設けられた吸込口（ガラリ）３４に接続され、２階Ｆ２のもっとも上側から吸気するようになっている。第２のリターンダクト３２の吸込口３４は、さらに、上側、たとえば、屋根裏Ｆ３などから吸い込むように設けられていてもよい。

空調システム１０は、さらに、建屋１の館内の１階Ｆ１および２階Ｆ２を空調するための冷風および温風を生成する空調システム５０を含む。空調システム５０は、独立して動作する第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吸引側５１ａおよび５２ａと第１のリターンダクト３１および第２のリターンダクト３２との接続を切り替える第１の切替ユニット４１と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吹出側５１ｂおよび５２ｂと第１の供給ダクト２１および第２の供給ダクト２２との接続を切り替える第２の切替ユニット４２とを含む。空調システム５０は、さらに、屋外に設置された屋外ユニット５８および５７を含む。

屋内ユニット５１および５２、第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２は、居住空間としては利用されていない屋根裏Ｆ３に設置されている。屋内ユニット５１および５２、第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２は、１階Ｆ１、２階Ｆ２、または、地下や中間フロア等の他の居住空間として使用しないスペースに設置することができる。

建屋１の１階Ｆ１の各部屋の天井面２には、吹出口（供給口）２３が設けられている。これらの吹出口２３は第１の供給ダクト２１と接続されており、空調システム５０から空調用の空気１１が供給される。１階Ｆ１の床面３には吸込口（取込口、吸気口）３３が設けられおり、第１のリターンダクト３１と接続され、空調システム５０により１階Ｆ１の空気１３が循環される。吹出口２３が設置される場所は、天井面２に限られず、壁面６や床面３等であってもよい。吸込口３３は、１か所に限らず、複数個所設けてもよく、また床面３に限らず、壁面６や天井面２などに設けてもよい。吸込口３３は、１階Ｆ１と空気が流通するように設計された１階Ｆ１の床下スペース８や、地下室があれば地下室等に設けることもできる。吸込口３３は、後述するように、１階Ｆ１の床面３や、１階Ｆ１より下側のスペースに設けることにより、建屋１の内部の下側に溜まり易い冷たい空気を空調したり、館内空調のために利用できる。

２階Ｆ２の各部屋の天井面４には吹出口２４が設けられており、第２の供給ダクト２２と接続され、空調システム５０から空調用の空気１１が供給される。２階Ｆ２の天井面４には吸込口３４が設置されており、第２のリターンダクト３２と接続され、空調システム５０により２階Ｆ２の空気１４が循環される。吹出口２４は、天井面４に限らず、２階Ｆ２の壁面６や床面５等に設けてもよい。吸込口３４は、１か所に限らず複数個所に設置してもよく、天井面４に限らず、壁面６や床面５等に設けてもよい。吸引口（吸込口）３４は、２階Ｆ２より上方のスペース、例えば２階Ｆ２と空気が流通するように設計された屋根裏Ｆ３等に設けてもよい。吸引口３４を２階Ｆ２の天井面４や、２階Ｆ２より上側に設けることにより、館内の上方に溜まり易い暖かい空気を空調したり、館内空調のために利用できる。

空調システム５０の第１の屋内ユニット（第１の室内ユニット）５１は主に１階の空調を行い、第２の屋内ユニット（第２の室内ユニット）５２は主に２階の空調を行う。第１の屋内ユニット５１と第２の屋内ユニット５２とは独立してオンオフでき、並列に使用することも可能である。第１の室内ユニット５１よび第２の室内ユニット５２は、それぞれ、室内の空気を冷却または加温する室内熱交換ユニット（エバポレータ）５３と、室内熱交換ユニット５３により熱交換された空気を送風するファン５４とを含む。第１の屋内ユニット５１よび第２の屋内ユニット５２の室内熱交換ユニット５３は屋外のユニット５７および５８にコンプレッサおよび冷媒配管を介してそれぞれ接続されている。このため、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２は、屋外に排熱したり屋外から吸熱して冷房および暖房する処理を個別に行うことができる。第１の室内ユニット５１よび第２の室内ユニット５２は送風ユニットとしても機能する。

空調システム５０は、さらに、屋外の空気（フレッシュエアー）を、全熱交換器などを介して屋内ユニット５１および５２に供給するシステムを備えていてもよい。また、寒冷地用においては、暖房用のヒーターを備えていてもよく、加湿器などの他の空調用の機器を備えていてもよい。

第１の切替ユニット（風路切替弁）４１の一例は、第１の切替ユニット４１の内部を移動可能な仕切弁４３を含むものである。切替ユニット４１は１または複数のダンパを組み合わせて構成してもよく、切替ユニット４１の構成はこれに限定されない。以下においても同様である。リターンダクト３１および３２が第１の切替ユニット４１に到達するところまで（上流側が）独立したダクトであるので、第１の切替ユニット４１は、仕切弁４３を移動することによりリターンダクト３１および３２と屋内ユニット５１および５２との間で以下の３つのモードを設定できる。

第１のリターンモードＲ１は、第１の屋内ユニット５１の吸引側５１ａと第１のリターンダクト３１とを接続し、第２の屋内ユニット５２の吸引側５２ａと第２のリターンダクト３２とを接続するモードである。１階Ｆ１および２階Ｆ２を個別に空調する際に適している。第２のリターンモードＲ２は、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吸引側５１ａおよび５２ａと第１のリターンダクト３１とを接続するモードである。第３のリターンモードＲ３は、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吸引側５１ａおよび５２ａと第２のリターンダクト３２とを接続するモードである。第２のリターンモードＲ２および第３のリターンモードＲ３は１階Ｆ１および２階Ｆ２を一体で空調する場合に適している。

第２の切替ユニット（風路切替弁）４２は、第２の切替ユニット４２の内部を移動可能な仕切弁４４を含む。供給ダクト２１および２２は第２の切替ユニット４２以降（下流側）においては独立したダクトであるので、仕切弁４４を移動することにより、供給ダクト２１および２２と屋内ユニット５１および５２との間で以下の３つのモードを設定できる。

第１の吹出モードＢ１は、第１の屋内ユニット５１の吹出側５１ｂと第１の供給ダクト２１とを接続し、第２の屋内ユニット５２の吹出側５２ｂと第２の供給ダクト２２とを接続するモードである。１階Ｆ１および２階Ｆ２を個別に空調する際に適している。第２の吹出モードＢ２は、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吹出側５１ｂおよび５２ｂと第１の供給ダクト２１とを接続するモードである。第３の吹出モードＢ３は、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２の吹出側５１ｂおよび５２ｂと第２の供給ダクト２２とを接続するモードである。第２の吹出モードＢ２および第３の吹出モードＢ３は１階Ｆ１および２階Ｆ２を一体で空調する場合に適している。

館内空調システム１０は、さらに、第１の切替ユニット４１、第２の切替ユニット４２、第１の屋内ユニット５１、第２の屋内ユニット５２の動作を制御する制御ユニット６０と、１階Ｆ１に設置された第１のローカルパネル１５と、２階Ｆ２に設置された第２のローカルパネル１６とを含む。ローカルパネル１５および１６には、ユーザーが空調システム１０を操作するためのユーザーインターフェイスに加え、温度センサ、湿度センサおよび人感センサが組み込まれている。ローカルパネル１５および１６には、タイマー、空調システム１０の状況を示す表示パネルなどの他の機能が組み込まれていてもよい。ローカルパネル１５および１６は、各部屋に設置されていてもよい。

制御ユニット６０は、第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２の設定を切り替える機能（設定切替ユニット）６６と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２のそれぞれの冷暖房、送風、さらにオンオフを制御する屋内ユニット制御機能（屋内制御ユニット）６７と、ローカルパネル１５または１６へのユーザーの操作により手動で設定切替ユニット６６および屋内制御ユニット６７を制御するマニュアル制御ユニット（第１の設定制御ユニット）６８と、ローカルパネル１５および１６に組み込まれた温度センサーなどの測定結果を検出して自動で設定切替ユニット６６および屋内制御ユニット６７を制御する自動制御ユニット（第２の設定制御ユニット）６９とを含む。

設定切替ユニット６６は、第１のリターンモードＲ１と第１の吹出モードＢ１とを組み合わせる第１の設定６１と、第２のリターンモードＲ２と第３の吹出モードＢ３とを組み合わせる第２の設定６２と、第３のリターンモードＲ３と第３の吹出モードＢ３とを組み合わせる第３の設定６３と、第３のリターンモードＲ３と第２の吹出モードＢ２とを組み合わせる第４の設定６４と、第２のリターンモードＲ２と第２の吹出モードＢ２とを組み合わせる第５の設定６５とを切り替える機能を含む。

第１の設定６１では、第１の切替ユニット４１により、第１のリターンダクト３１と第１の屋内ユニット５１とが接続され、第２の切替ユニット４２により屋内ユニット５１と第１の供給ダクト２１とが接続される。同時に、第１の切替ユニット４１により第２のリターンダクト３２と第２の屋内ユニット５２とが接続され、第２の切替ユニット４２により第２の屋内ユニット５２と第２の供給ダクト２２とが接続される。したがって、第１の設定６１においては、１階Ｆ１の空気１３を吸引して空調し、１階Ｆ１に戻す空気の経路と、２階Ｆ２の空気１４を吸引して空調し、２階Ｆ２に戻す空気の経路が並列に形成される。このため、屋内ユニット制御機能６７により、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２のそれぞれのモードを暖房、冷房または送風に切り替えたりオンオフを切り替えることにより１階Ｆ１および２階Ｆ２を異なる条件で個別に空調できる。

第２の設定６２では、第１の切替ユニット４１により、第１のリターンダクト３１と、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２とが接続され、第２のリターンダクト３２は不使用になる。また、第２の切替ユニット４２により、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２と第２の供給ダクト２２とが接続され、第１の供給ダクト２１が不使用になる。このため、第２の設定６２では、１階Ｆ１の空気１３を第１および第２の屋内ユニット５１および５２により空調して２階Ｆ２に供給する経路を形成できる。

この設定６２は、夏場に全館を冷房する際に有効であり、１階Ｆ１の床面３近傍の比較的冷たい空気を第１の屋内ユニット５１および／または第２の屋内ユニット５２を介して２階Ｆ２に供給し、暑くなりやすい２階Ｆ２を冷房できる。第１の屋内ユニット５１および／または第２の屋内ユニット５２は冷房モードでも送風モードでもよく、風量によっては一方の屋内ユニットのみを稼働させてもよい。外気または外界の条件により上下のフロアＦ１およびＦ２に生ずる温度差を利用し、その温度差を解消する方向で全館を空調できる。このため、空調に要する電気等のエネルギー消費量を抑制できるとともに、建屋１の内部の温度差を小さくできる。したがって、ヒートショックが少なく、快適で過ごしやすい居住空間を形成できる。

第３の設定６３では、第１の切替ユニット４１により、第２のリターンダクト３２と第１および第２の屋内ユニット５１および５２とが接続され、第１のリターンダクト３１は不使用になる。また、第２の切替ユニット４２により、第１および第２の屋内ユニット５１および５２と第２の供給ダクト２２とが接続され、第１の供給ダクト２１が不使用になる。このため、設定６３では、２階Ｆ２の空気１４を第１の屋内ユニット５１および／または第２の屋内ユニット５２を介して再び２階Ｆ２に供給する空気の経路を形成できる。

この設定６３は、夏場に建屋１の内部を急速冷房する際に適しており、１階Ｆ１に対して高温となる２階Ｆ２を、２台の室内ユニット５１および５２により、急速に冷房し温度差をなくすとともに、２階Ｆ２の冷気と１階Ｆ１の暖気とを自然循環で入れ替えられることにより建屋１の内部全体の温度を制御できる。

第４の設定６４では、第１の切替ユニット４１により、第２のリターンダクト３２と第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２とが接続され第１のリターンダクト３１が不使用になる。また、第２の切替ユニット４２により、第１の供給ダクト２１と第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２とが接続され、第２の供給ダクト２２が不使用になる。したがって、２階の空気１４を第１および第２の屋内ユニット５１および５２を介して１階Ｆ１に供給する空気の経路を形成できる。

この設定６４は、冬場に全館を暖房する際に有効であり、２階Ｆ２の天井面４近傍の暖かい空気を第１の屋内ユニット５１および／または第２の屋内ユニット５２を介して１階Ｆ１に供給し、寒くなり易い１階Ｆ１を暖房できる。第１の屋内ユニット５１および／または第２の屋内ユニット５２は暖房モードでも送風モードでもよく、風量によっては一方の屋内ユニットのみを稼働させてもよい。上下のフロアＦ１およびＦ２に生ずる温度差を利用して暖房でき、１階Ｆ１と２階Ｆ２との温度差を解消できる。したがって、空調システム１０により、省エネで、ヒートショックが少なく、居住空間を快適に維持することができる。

第５の設定６５では、第１の切替ユニット４１により、第１のリターンダクト３１と第１および第２の屋内ユニット５１および５２とが接続され、第２のリターンダクト３２が不使用になる。また、第２の切替ユニット４２により第１および第２の屋内ユニット５１および５２と第１の供給ダクト２１とが接続され、第２の供給ダクト２２が不使用になる。したがって、１階Ｆ１の空気１３を屋内ユニット５１および／または屋内ユニット５２を介して再び１階Ｆ１に供給する空気の経路を形成できる。

設定６５は、全館を暖房する際に有効であり、寒くなり易い１階Ｆ１を、２台の室内ユニット５１および５２により、急速に暖房することにより１階Ｆ１と２階Ｆ２との温度差をなくすことができる。１階Ｆ１の暖気と２階Ｆ２の冷気とが自然循環で入れ替えられることにより建屋１の内部全体の温度を制御できる。

図２に、館内空調システム１０の動作をフローチャートにより示している。ステップ７１において、建物１の内部を全体として空調する全館空調モードか判断する。制御ユニット６０において手動操作が設定されていればマニュアル制御ユニット６８がマニュアル設定を参照して判断し、自動操作が設定されていれば自動制御ユニット６９が館内の温度、外気温、人感センサによる各階Ｆ１およびＦ２の空調の必要性などのパラメータから所定のアルゴリズムで判断する。以下においても同様である。

ステップ７１において全館空調モードが選択されず、各フロアＦ１およびＦ２を個別に空調する場合は、ステップ７２において、設定切替ユニット６６は１階Ｆ１および２階Ｆ２毎に循環経路を生成する第１の設定６１を選択し、第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２が第１の設定６１にセットされていなければ、第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２の設定を切り替える。第１の切替ユニット４１および第２の切替ユニット４２が第１の設定６１にセットされていれば、それを維持する。

図３に、建物１をフロア単位で空調する設定を示している。ステップ７３において、第１のフロアＦ１のパネル１５の人感センサがオンであれば、ステップ７４において、第１の屋内ユニット５１がオンになる。第１の屋内ユニット５１の動作は、手動または自動により、冷房、暖房および送風等が選択される。１階Ｆ１の空気１３が第１のリターンダクト３１により吸気され、第１の屋内ユニット５１で空調された空気１１が、第１の供給ダクト２１から１階Ｆ１の各部屋に供給される。したがって、１階Ｆ１を単独で空調できる。

ステップ７３において、リモコン（パネル）１５の人感センサがオフであれば、ステップ７５において、第１の屋内ユニット５１はオフになり、１階Ｆ１は空調されない。

ステップ７６において、２階Ｆ２のリモコン（パネル）１６の人感センサがオンであれば、ステップ７７において、制御ユニット６０の機能６７により第２の屋内ユニット５２がオンになる。１階Ｆ１の空気とは独立して、２階Ｆ２の空気１４が第２のリターンダクト３２により吸気され、第２の屋内ユニット５２で空調された空気１２が、第２の供給ダクト２２から２階Ｆ２の各部屋に供給される。したがって、２階Ｆ２を１階Ｆ１とは独立して空調できる。

一方、図４に示すように、ステップ７６において、リモコン１６の人感センサがオフであれば、ステップ７８において、第２の屋内ユニット５２はオフになり、２階Ｆ２は空調されない。第１の設定６１が選択されると、人感センサにより、人がいるフロアのみを空調できる。このため、エネルギー消費が少なく、効率よく館内を空調できる。第１および第２の屋内ユニット５１および５２のオンオフ制御には、各階の人感センサ以外に、温度センサや湿度センサの測定結果を用いてもよい。

ステップ７１において、全館空調モードが選択されると、ステップ８１において、冷房を行うか暖房を行うかが判断される。手動または自動により冷房モードが選択されると、ステップ８２において、１階Ｆ１および２階Ｆ２の温度差が確認される。温度差が大きく、館内空調に利用可能であれば、ステップ８３において、手動または自動により設定切替ユニット６６が第２の設定６２を設定し、第１の切替ユニット４１を第２のリターンモードＲ２とし、第２の切替ユニット４２を第３の吹出モードＢ３とする。第２の設定６２にセットされているときは、ステップ８３では切替ユニット４１および４２の状態を維持する。以下においても同様である。ステップ８４において、エコモードが設定されていれば、ステップ８５において、空調システム５０のコンプレッサを停止し、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２のファン５４を稼働して、送風のみにより１階Ｆ１の空気（冷気）を２階Ｆ２に送り、１階Ｆ１と２階Ｆ２との空気を入れ替える。

図５に、第２の設定６２により、第１のリターンダクト３１と、第１および第２の屋内ユニット５１および５２と、第２の供給ダクト２２とにより形成される通風ルートを示している。第１および第２の屋内ユニット５１および５２により、１階Ｆ１の床面３の冷たい空気１３ａが第１のリターンダクト３１から吸引され、第２の供給ダクト２２から２階Ｆ２の各部屋に供給される。建屋１の内部では、２階Ｆ２の各部屋から空気１２は階段７を通って１階Ｆ１へと流れ、建屋１の内部の空気が循環する。したがって、１階Ｆ１の冷たい空気１３ａにより、２階Ｆ２を冷却でき、１階Ｆ１と２階Ｆ２との温度差を縮小できる。

ステップ８４において、エコモードでなければ、ステップ８７において、空調システム５０のコンプレッサを駆動し、第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２で強制的に冷気を生成する。冷気は２階Ｆ２に供給され、階段７を通って１階Ｆ１へと流れ、建屋１の内部の空気が循環し建屋１の内部が冷房される。空調システム５０は、どちらか一方の屋内ユニットのみを稼働させてもよい。

ステップ８２において、上下のフロアＦ１およびＦ２の温度差が大きくないとき、あるいは第２の設定６２を用いたプレ冷却によりより温度差が縮小されたときは、ステップ８６において、設定切替ユニット６６により第３の設定６３を選択できる。設定切替ユニット６６は、第１の切替ユニット４１を第３のリターンモードＲ３とし、第２の切替ユニット４２を第３の吹出モードＢ３とする。

図６に、第２のリターンダクト３２と、第１および第２の屋内ユニット５１および５２と、第２の供給ダクト２２とにより第３の設定６３の通風ルートが形成された状態を示している。第３の設定６３においては、ステップ８７において、第１および第２の屋内ユニット５１および５２を冷房駆動することにより、２階Ｆ２の天井面４近傍に溜まった温度の高い空気１４ａを、２台の屋内ユニット５１および５２で冷却して、２階Ｆ２を急速に冷房できる。２階Ｆ２の温度を下げることにより１階Ｆ１との温度差をなくすことができる。さらに、２階Ｆ２の温度を下げることにより冷気が階段７を介して１階Ｆ１に供給され、建屋１の内部全体を冷房できる。急速の冷房を必要としないときや、エネルギーの消費をより抑えられるとき等には、いずれか一方の屋内ユニット５１または５２のみを稼働するようにしてもよい。以下においても同様である。

ステップ８１において、暖房モードが手動または自動により選択されると、ステップ９１において、１階Ｆ１と２階Ｆ２との温度差が確認される。温度差が大きく、暖房に利用可能と判断されれば、ステップ９２において、設定切替ユニット６６は第４の設定６４を選択し、第１の切替ユニット４１を第３のリターンモードＲ３とし、第２の切替ユニット４２を第２の吹出モードＢ２とする。ステップ９３において、エコモードが設定されていれば、ステップ９４において、空調システム５０はコンプレッサを駆動せず第１の屋内ユニット５１および第２の屋内ユニット５２を送風装置として使用する。

図７に、第４の設定６４により、第２のリターンダクト３２と、第１および第２の屋内ユニット５１および５２と、第１の供給ダクト２１とにより通風ルートが形成された状態を示している。２階Ｆ２の天井面４近傍の温かい空気１４ａが第２のリターンダクト３２から吸引され、屋内ユニット５１および５２を介して第１の供給ダクト２１から１階の各部屋に供給される。空調システム５０のコンプレッサを稼働することなく、２階Ｆ２の温かい空気１４ａを用いて、１階Ｆ１を温め、１階Ｆ１と２階Ｆ２との温度差を小さくできる。

ステップ９３において、エコモードでなければ、ステップ９６において、第１および第２の屋内ユニット５１および５２をヒートポンプとして利用し、屋内ユニット５１および５２にヒーターが内蔵されていればそれをオンしてさらに強力に１階Ｆ１を暖房できる。１階Ｆ１に供給された暖気は階段７を通って２階Ｆ２に循環する。このため、建屋１の内部を暖房できる。

ステップ９１において、１階Ｆ１と２階Ｆ２の温度差が小さいとき、上記の運転で１階Ｆ１と２階Ｆ２とをプレ加熱して温度差が小さくなったときは、ステップ９５において、設定切替ユニット６６が第５の設定６５を選択する。設定切替ユニット６６は、第１の切替ユニット４１を第２のリターンモードＲ２とし、第２の切替ユニット４２を第２の吹出モードＢ２とする。さらに、ステップ９６において、第１および第２の屋内ユニット５１および５２が暖房駆動される。

図８は、第５の設定６５において、第１のリターンダクト３１と、第１および第２の屋内ユニット５１および５２と、第２の供給ダクト２２とにより通風ルートが形成された状態を示している。第１および第２の屋内ユニット５１および５２を暖房稼働することにより、１階Ｆ１を急速に暖房できる。１階Ｆ１に供給された暖気は階段７を介して２階Ｆ２にも広がるので、建屋１の内部を暖房できる。

このように、館内空調システム１０は、建屋１の内部を１階、２階の単位で空調することも可能であり、１階Ｆ１および２階Ｆ２を１つの階段７などにより接続された連続した空間として空調することも可能である。このため、建屋１の内部に大きな温度差が生ずることを抑制でき、四季を通じてヒートショックが少なく、快適に過ごすことができる住宅を提供できる。

なお、上記においては、館内空調システム１０が設置された建物として住宅を例に説明を行ったが、館内空調システムは、複数のフロアを含む住宅以外の建物や、乗り物等に設置してもよい。また、上記では、空調システム５０が２台の屋内ユニット５１および５２を含む例を説明しているが、３台以上であってもよい。

１建物
１０館内空調システム
２１第１の供給ダクト、２２第２の供給ダクト
３１第１のリターンダクト、３２第２のリターンダクト
４１第１の切替ユニット、４２第２の切替ユニット
５０空調システム、５１第１の屋内ユニット、５２第２の屋内ユニット

Claims

第１のフロアへ空調用の空気を供給する第１の供給ダクトと、
前記第１のフロアに対して上方の第２のフロアへ空調用の空気を供給する第２の供給ダクトであって、前記第１の供給ダクトに対して独立した第２の供給ダクトと、
前記第１のフロアまたは前記第１のフロアより下側から吸気する第１のリターンダクトと、
前記第２のフロアまたは前記第２のフロアより上側から吸気する第２のリターンダクトであって、前記第１のリターンダクトに対して独立した第２のリターンダクトと、
独立して動作する第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットを含む空調システムと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトおよび前記第２のリターンダクトとの接続を切り替える第１の切替ユニットと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトおよび前記第２の供給ダクトとの接続を切り替える第２の切替ユニットとを有する館内空調システム。
請求項１において、
前記第１の切替ユニットは、
前記第１の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続する第１のリターンモードと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続する第２のリターンモードと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続する第３のリターンモードとを含み、
前記第２の切替ユニットは、
前記第１の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続する第１の吹出モードと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続する第２の吹出モードと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続する第３の吹出モードとを含む、館内空調システム。
請求項１または２において、前記第１の切替ユニットおよび前記第２の切替ユニットを制御する制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続する第１の設定と、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続する第２の設定、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続する第３の設定、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続する第４の設定、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続する第５の設定の少なくともいずれかとを切り替える設定切替ユニットを含む、館内空調システム。
請求項３において、前記設定切替ユニットは、前記第１の設定と、前記第２の設定と、前記第３の設定と、前記第４の設定と、前記第５の設定とを切り替える、館内空調システム。
請求項３または４において、前記制御ユニットは、手動で前記設定切替ユニットを制御する第１の設定制御ユニットを含む、館内空調システム。
請求項３ないし５のいずれかにおいて、前記制御ユニットは、前記第１のフロアおよび前記第２のフロアの温度を検出して前記設定切替ユニットを制御する第２の設定制御ユニットを含む、館内空調システム。
請求項１ないし６のいずれかに記載の館内空調システムと、
前記第１のフロアおよび前記第２のフロアとを有する建物。
請求項７において、
前記第２のフロアよりも上方の第３のフロアであって、前記空調システム、前記第１の切替ユニットおよび前記第２の切替ユニットが設置された第３のフロアをさらに有する建物。
館内空調システムの制御方法であって、
前記館内空調システムは、
第１のフロアへ空調用の空気を供給する第１の供給ダクトと、
前記第１のフロアに対して上方の第２のフロアへ空調用の空気を供給する第２の供給ダクトであって、前記第１の供給ダクトに対して独立した第２の供給ダクトと、
前記第１のフロアまたは前記第１のフロアより下側から吸気する第１のリターンダクトと、
前記第２のフロアまたは前記第２のフロアより上側から吸気する第２のリターンダクトであって、前記第１のリターンダクトに対して独立した第２のリターンダクトと、
独立して動作する第１の屋内ユニットおよび第２の屋内ユニットを含む空調システムと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトおよび前記第２のリターンダクトとの接続を切り替える第１の切替ユニットと、
前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトおよび前記第２の供給ダクトとの接続を切り替える第２の切替ユニットとを有し、
当該制御方法は、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続し、前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続することと、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続すること、前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続すること、前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続すること、および、前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続することの少なくともいずれかとを有する、制御方法。
請求項９において、前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続することと、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第２の供給ダクトとを接続することと、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第２のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続することと、
前記第１の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吸引側と前記第１のリターンダクトとを接続し、前記第２の切替ユニットが前記第１の屋内ユニットおよび前記第２の屋内ユニットの吹出側と前記第１の供給ダクトとを接続することとを有する、制御方法。