JP2017089942A - 建物の空調構造 - Google Patents
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セントラル空調装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようなセントラル空調装置によれば、各空間の温度設定や、炭酸ガス等の放散
物質濃度の抑制、廊下やホールの温度低下の抑制等を行うことができる。
また、セントラルエアコン以外に複数の部屋を空調する手法として、建物内の各部屋の壁に送風手段を設け、建物内の空気循環を促進することで建物内の温度を均一に近づけるものがある(例えば、特許文献2参照)。
また、大型の空調機器は小型の空調機器に比べて冷暖房効率が劣り、消費電力も増大するという問題がある。
また、特許文献2に記載の空調手法では、空調機器の温調空気が各部屋を介しながら送風手段により送風されるため、空調機器から遠く離れている部屋までの送風において熱量損失が大きく、伝熱効率(熱交換効率)が低くなってしまうという問題がある。このため、例えば、空調機器の運転開始直後、すなわち、建物内部が空調されていない状態から空調を開始するような場合、空調機器が設置される部屋に隣接しない部屋、つまり、空調機器から遠く離れた部屋においては、所定の温度に空調されるまでに時間がかかるという問題がある。
また、例えば、空調機器が設置される部屋に隣接しない空調機器から遠く離れた部屋まで空調しようとする場合、空調機器近傍の部屋がやや過空調(冷え過ぎる、暖め過ぎる)されるという問題がある。
すなわち、例えば、冷房の場合、冷却された温調空気が温かい空間の空気に接触して、温度が上昇してしまった温調空気が空間へと循環し、一方、空調機6近傍で温調空気と接触した空間の空気は温度が低下するが、すぐさま空調機6の吸込口62へと吸い込まれてしまうということがない。
このため、吸込口62から吸い込まれる空間の空気と、給気口61から給気される温調空気との温度差を大きくすることができ、冷暖房効率を高めることができる。
よって、空調する空間に対し、通常、必要とされる空調機6の能力よりも小さい一般家庭用の空調機6でも同様の空調効果を発揮することができ、空調機6の小型化および省電力化を実現することができる。
よって、吸込口62から吸い込まれる空間の空気と、給気口61から給気される温調空気との温度差をより確実に大きくすることができ、冷暖房効率をより確実に高めることができる。
また、本発明における空調機6は、前述の通り、冷暖房効率が格段に向上したものであるため、ホールHおよび各部屋A,B,Cを空調するために空調機6を大型かつ大電力消費なものにする必要がなく、一般家庭用の空調機6で建物の任意の階層全体の空調をすることができる。
なお、空調する空間の容積に応じて空調機6の能力を選定することとなるが、必ずしも1台の空調機6で行う必要はなく、複数台の空調機6を併設して必要能力を確保するようにしてもよい。
これは、空調機6は、いわゆるヒートポンプ(逆カルノーサイクルの原理に基づく気体の圧縮等により温度変化を発生させる)のため、大型なものよりも小型なものの方が熱変換効率が高い。すなわち、冷暖房能力と空調機6のサイズおよび消費電力とは一次比例しないこととなるからである。
また、本発明の建物の空調構造1は、建物の任意の階層を空調する「単数フロア型」の空調装置であるため、全館空調装置の「複数フロア型」のように上階層へと温調空気を送気する必要がない。
すなわち、送気ダクト73の配管を鉛直方向に延設する必要がないため、送気ダクト73における圧力損失を低減することができ、ブロワの全揚程を縮小することができる。
このため、送気扇74の必要能力を低減することができ、送気扇74を小型化や省電力化することができる。
また、送気ダクト73を水平方向へのみ延設すればよいため、階層間の空間内だけで送気ダクト73を配管することができる。
このため、建物の空調構造1の設計が容易であり、例えば、既存建物に導入するような場合にも特定階層の階層間の空間のみの工事で設置することができる。
さらに、鉛直方向に送気ダクト73を配管しないため、室内空間に送気ダクト73を配管する必要がなく、室内空間を有効利用することができる。
特に傾斜屋根を有する建物の場合、小屋裏空間に建物の空調構造1を設置することができ、空間を有効利用することができる。
また、建物の空調構造1は、建物の任意の階層を空調する「単数フロア型」の空調装置であるため、全館空調装置の「複数フロア型」のように上階層へと温調空気を送気する必要がない。
すなわち、送気ダクト73の配管を鉛直方向に延設する必要がないため、送気ダクト73における圧力損失を低減することができ、ブロワの全揚程を縮小することができる。
このため、送気扇74の必要能力を低減することができ、送気扇74の小型化や省電力化が可能となっている。
図1に示すように、従来の一般家庭用の空調機6は、設置するホールHの空間を仕切る隔壁Wの天井3近傍に取り付けられている。
空調機6は、機体下方に水平方向から略下方までの範囲に空気を給気する給気口61が設けられ、機体上方には鉛直方向上側に向いた空間の空気を吸い込む吸込口62が設けられている。
つまり、空調機6の一方側へと給気することと、空調機6の一方側にある空間の空気を吸い込むことと、を同時に行わなければならない。このため、給気される温調された温調空気と、空間の吸込口62から吸い込まれる空気がそれぞれ空調機6の一方側において接触することで熱交換してしまい、それぞれの温度差が小さくなってしまう。
すなわち、例えば、冷房の場合、冷却された温調空気が温かい空間の空気に接触して、温度が上昇してしまった温調空気が空間へと循環し、一方、空調機6近傍で温調空気と接触した空間の空気は温度が低下するが、すぐさま空調機6の吸込口62へと吸い込まれてしまうことになる。
すなわち、空間に温度の低い温調空気が循環しにくいため、冷暖房効率が低くなってしまう。
なお、壁は、垂れ壁4だけでなく、空間を分けるものであればよく、例えば、袖壁や格子壁などを用いてもよい。
この垂れ壁4には、空調機6の吸込口62近傍に開口部41が設けられており、この開口部41はガラリとなっており、この開口部41を介して垂れ壁4の他方側から空間の空気が取り込まれて吸込口62へと吸い込まれる。また、温調空気は、給気口61から一方側へと給気される。
このため、空調機6近傍において、温調空気と空間の空気とが垂れ壁4により隔絶され、開口部41から他方側の空間の空気が一方側の空間の空気よりも選択的に吸い込まれることとなっている。
このような給気および吸い込みを行うことで、空間の空気の循環は垂れ壁4の一方側へと温調空気が給気され、給気された温調空気が空間の空気と熱交換されるとともに空間の空気と同質化しながら、隔壁Wに跳ね返されて垂れ壁4の他方側へと回り、垂れ壁4の開口部41を通って吸込口62へと吸い込まれることとなる。
すなわち、温調空気が吸い込まれる空気と接触する等の阻害を極力受けずに空間を循環するため、空調機6近傍以外の空間の空気と十分に熱交換、つまり、冷却または加温することで冷暖房効率が飛躍的に向上したものとなっている。
空調室2には、高天井部31に垂れ壁4が設けられており、この垂れ壁4は通常天井32の天井高さまで鉛直方向に下垂している。また、垂れ壁4には、空気を流通させる開口部41が設けられており、この開口部41はガラリとなっている。
空調室2には、垂れ壁4とガイド材5とが断面略L字状となっており、垂れ壁4の他方側に空調室2と空間とを連通させる他方側開口21が設けられ、ガイド材5の先端側にも空調室2と空間を連通させる一方側開口22が設けられている。
他方側開口21はホールHの空間空気を吸込口62へと流通させる機能を果たしており、一方側開口22は空調機6からの温調空気の全量を後述する取込口71から各部屋A、B,Cへと送気するのではなく、温調空気を一定量ホールHへと漏出することでホールHの空調を行う機能を果たしている。これと同時に、一方側開口22は、一方側開口22から一定量の温調空気を漏出させることで、垂れ壁4の一方側の空間(取込口71の下方空間)の温度が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりしないようになっている。これはホールHおよび各部屋A,B,Cが空調されないうちに、空調機6周辺の温度だけが空調設定温度に達してしまい、空調機6が運転を中断してしまい、ホールHおよび各部屋A,B,Cが十分に空調できなくならないようにするためである。
さらに、一方側開口22は、空調機6からの送気量と、送気扇74の送気量とが一致しない場合の空調機6の一方側(取込口71の下方)の空間の圧力を調整する機能をも果たすようになっている。
空調室2には、ガイド材5の先端近傍に対向する高天井部31の天井面に空調機6から給気される温調空気が吸い込まれる吸込口62が設けられている。
また、吹出口72近傍の送気ダクト73には、温調空気を送気する動力となる送気扇74が設けられており、この送気扇74には動作と停止とを制御する制御手段が設けられている。具体的には、制御手段としては、各部屋A,B,Cにon/offスイッチを設けることとされており、部屋A,B,Cの電灯を点けたり消したりするのと同様に、送気扇74の動作と停止とを切り替えられ、容易に各部屋A,B,Cの空調のon/offを切り替えられるようになっている。
このため、各部屋A,B,Cにおいて、温調空気を吹き出したり、止めたりすることができ、空調しない部屋においては温調空気の吹き出しを停止させて、空調する範囲を自在に設定することができるようになっている。
なお、送気ダクト73配管の径は、50mmから100mm程度に設定されている。また、送気ダクト73配管は、温調空気の温度を維持するために外周に断熱材が設けられている。また、各送気ダクト73の送気能力は300m3/h程度に設定されている。
また、3つの部屋A,B,Cは、それぞれ出入口となるドアの上方および下方にそれぞれホールHに連通する流通口81,82が設けられており、それぞれの部屋A,B,CとホールHとの間で空気が流通するようになっている。
このため、空調機6が設置される空調室2のない各部屋A,B,CにおいてもホールHと略同様に空調を行えるようになっている。
すなわち、送気ダクト73の配管を鉛直方向に延設する必要がないため、送気ダクト73における圧力損失を低減することができ、ブロワの全揚程を縮小することができる。
このため、送気扇74の必要能力を低減することができ、送気扇74の小型化や省電力化が可能となっている。
また、送気ダクト73を水平方向へのみ延設すればよいため、階層間の空間内だけで送気ダクト73を配管することが可能となっている。
このため、建物の空調構造1の設計が容易であり、例えば、既存建物に導入するような場合にも特定階層の階層間の空間のみの工事で設置することが可能となっている。
さらに、鉛直方向に送気ダクト73を配管しないため、室内空間に送気ダクト73を配管する必要がなく、室内空間を有効利用することが可能となっている。
特に傾斜屋根を有する建物の場合、小屋裏空間に建物の空調構造1を設置することができ、空間を有効利用することが可能となっている。
こうすることで、空間の空気と温調空気とが空調機6周辺で接触し、温度勾配が下がる(温度差が小さくなる)ということがない。
すなわち、例えば、冷房の場合、冷却された温調空気が温かい空間の空気に接触して、温度が上昇してしまった温調空気が空間へと循環し、一方、空調機6近傍で温調空気と接触した空間の空気は温度が低下するが、すぐさま空調機6の吸込口62へと吸い込まれてしまうということがない。
このため、吸込口62から吸い込まれる空間の空気と、給気口61から給気される温調空気との温度差を大きくすることができ、冷暖房効率を高めることができる。
よって、空調する空間に対し、通常、必要とされる空調機6の能力よりも小さい一般家庭用の空調機6でも同様の空調効果を発揮することができ、空調機6の小型化および省電力化を実現することができる。
こうすることで、空調される空間の空気が開口部41を通って吸い込まれることとなる。すなわち、温調空気と吸い込まれる空間の空気とが壁4により一方側と他方側とに隔てられ、開口部41を通過する他方側からの空気が一方側からの空気よりも選択的に吸込口62より吸い込まれることとなる。このため、吸い込まれる空気と温調空気との接触をより精度よく抑制することができる。
よって、吸込口62から吸い込まれる空間の空気と、給気口61から給気される温調空気との温度差をより確実に大きくすることができ、冷暖房効率をより確実に高めることができる。
こうすることで、温調空気と吸い込まれる空気とをより一層確実に接触から回避させることができる。
こうすることで、送気ダクト73を通じて温調空気を各部屋A,B,Cへと独立して供給することができるため、ホールHが空調されるにつれて、隣接する部屋A,B,Cに空調効果が伝播するような間接的な空調ではなく、直接温調空気を吹出口72より供給するので、各部屋A,B,Cを同時に空調することができる。すなわち、温調空気を3つの部屋A,B,Cへと送気ダクト73を通じて供給することができ、供給途上における熱量損失を抑制して、温調空気の温度変化を防ぐことができる。このため、空調機6が設置されるホールHを空調する場合と、略同等の冷暖房効率を各部屋A,B,Cにおいても維持することができる。
また、第1実施形態における空調機6は、冷暖房効率が格段に向上したものであるため、ホールHおよび各部屋A,B,Cを空調するために空調機6を大型かつ大電力消費なものにする必要がなく、一般家庭用の空調機6で建物の任意の階層全体の空調をすることができる。
なお、空調する空間の容積に応じて空調機6の能力を選定することとなるが、必ずしも1台の空調機6で行う必要はなく、複数台の空調機6を併設して必要能力を確保するようにしてもよい。
これは、空調機6は、いわゆるヒートポンプ(逆カルノーサイクルの原理に基づく気体の圧縮等により温度変化を発生させる)のため、大型なものよりも小型なものの方が熱変換効率が高い。すなわち、冷暖房能力と空調機6のサイズおよび消費電力とは一次比例しないこととなるからである。
こうすることで、建物内のそれぞれの空間を空気が流通することとなり、建物内の空間の温度分布をより均一にすることができる。
こうすることで、吹出口72からの温調空気の吹き出しおよび停止を制御手段により行うことができる。また、この制御手段としては、各部屋A,B,Cにon/offスイッチを設けることとされており、部屋A,B,Cの電灯を点けたり消したりするのと同様に、送気扇74の動作と停止とを切り替えられ、容易に各部屋A,B,Cの空調のon/offを切り替えることができる。
このため、例えば、屋内空間の一部の部屋A,B,Cを空調する必要がないような場合に、その部屋A,B,Cの吹出口72からの温調空気の吹き出しを停止することで容易に空調範囲から除外することができる。よって、不要な空調空間を排除することで冷暖房効率のさらなる向上および空調機の運転電力の削減を行うことができる。
こうすることで、吹出口72を送気扇74の点検口として利用することができ、送気扇74のメンテナンスの際、点検者が天井裏へと入る必要がなく、部屋A,B,Cから吹出口72を介して送気扇74のメンテナンスを容易に行うことができる。
こうすることで、垂れ壁4の一方側の空間(取込口71の下方空間)の温度が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりしないようにすることができる。
このため、ホールHおよび各部屋A,B,Cが空調されないうちに、空調機6周辺の温度だけが空調設定温度に達してしまい、空調機6が運転を中断してしまい、ホールHおよび各部屋A,B,Cが十分に空調できなくなるというようなおそれをなくすことができる。
こうすることで、空調機6を設けるスペースを居住空間から確保する必要がなくなり、居住空間が狭くなるようなことがなく、居住空間を有効に利用することができる。
また、高天井部31に設けられる垂れ壁4およびガイド材5が階層間の空間内に収まるので、ホールHの天井が美感を損ねることがない。特に、ガイド材5の下面が通常天井32の天井高さと略同じになるため、ホールHの天井全体が面一となり、建物の空調構造1を導入することによるホールHの内観への影響を略なくすことができる。
すなわち、送気ダクト73の配管を鉛直方向に延設する必要がないため、送気ダクト73における圧力損失を低減することができ、ブロワの全揚程を縮小することができる。
このため、送気扇74の必要能力を低減することができ、送気扇74を小型化や省電力化することができる。
また、送気ダクト73を水平方向へのみ延設すればよいため、階層間の空間内だけで送気ダクト73を配管することができる。
このため、建物の空調構造1の設計が容易であり、例えば、既存建物に導入するような場合にも特定階層の階層間の空間のみの工事で設置することができる。
さらに、鉛直方向に送気ダクト73を配管しないため、室内空間に送気ダクト73を配管する必要がなく、室内空間を有効利用することができる。
特に傾斜屋根を有する建物の場合、小屋裏空間に建物の空調構造1を設置することができ、空間を有効利用することができる。
図5に示すように、建物の任意の階層に上述した空調室2が設置されている。
この階層の間取りでは、空調室2が設置されるホールHと、このホールHに隣接する3つの部屋A,B,Cと、ホールHと隣接しない遠隔部屋Dと、が設けられている。各部屋A,B,Cおよび遠隔部屋Dには、吹出口72がそれぞれ設けられており、これらの吹出口72から温調空気が吹き出すようになっている。
また、3つの部屋A,B,Cは、それぞれ出入口となるドアの上方および下方にそれぞれホールHに連通する流通口81,82が設けられており、それぞれの部屋A,B,CとホールHとの間で空気が流通するようになっている。また、遠隔部屋Dは、隣接する部屋Bとの間で空気が流通するようになっている。
このため、空調機6が設置される空調室2のない各部屋A,B,C,DにおいてもホールHと略同様に空調を行えるようになっている。
こうすることで、ホールHに隣接しない遠隔部屋Dにおいても、隣接する部屋A,B,Cと略同様に空調を行うことができる。
こうすることで、遠隔部屋Dと隣接する部屋A,B,Cとの空気を流通させることができ、より一層均一な空調を行うことができる。
第1,2実施形態では、空調機6を1台設置するものとしたが、これに限らず、複数台の空調機6を設置して、必要能力を確保する構成としてもよい。
ここで、空調機6は、ヒートポンプを用いるため、大型なものよりも小型なものの方が熱変換効率が高く、1台設置する場合に比べて消費電力が削減できる場合がある。
こうすることで、吸込口62の上方が2つの対向する垂れ壁に囲まれることとなり、より選択的に他方側の開口部41から空間の空気を吸い込むことができる。
2 空調室
3 天井
4 垂れ壁
5 ガイド材
6 空調機
7 送気手段
8 壁
21 他方側開口
22 一方側開口
31 高天井部
32 天井
41 開口部
61 給気口
62 吸込口
71 取込口
72 吹出口
73 送気ダクト
74 送気扇
81 流通口
82 流通口
A 部屋
B 部屋
C 部屋
D 遠隔部屋
H ホール
W 隔壁
Claims (6)
- 空間を一方側と他方側とに分ける壁に空調機が取り付けられる建物の空調構造であって、
前記空調機は、前記一方側と前記他方側とから空気を吸い込む吸込口と、温調された温調空気を前記一方側へと給気する給気口と、を備え、
前記温調空気は、前記空間内を流通しながら前記空間内の空気と熱交換されるとともに同質化し、前記吸込口へと吸い込まれることを特徴とする建物の空調構造。 - 請求項1に記載の建物の空調構造において、
前記壁には、前記他方側から前記吸込口へと空気が流通する開口部が設けられていることを特徴とする建物の空調構造。 - 請求項1または2に記載の建物の空調構造において、
前記吸込口と前記給気口とがそれぞれ異なる方向に開口していることを特徴とする建物の空調構造。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の建物の空調構造において、
前記建物は、
前記空調機が設置されるホールと、
前記ホール以外の1以上の部屋と、
前記ホールに設けられる前記給気口から給気される前記温調空気を取り込む取込口と、
前記1以上の部屋に設けられる前記取込口から送気される前記温調空気を吹き出す吹出口と、
前記取込口と前記吹出口とを連通する送気ダクトと、を備えることを特徴とする建物の空調構造。 - 請求項4に記載の建物の空調構造において、
前記ホールおよび前記1以上の部屋の各室を仕切る壁に空気を流通させる流通口が設けられることを特徴とする建物の空調構造。 - 請求項4または5に記載の建物の空調構造において、
前記送気ダクトには、前記温調空気を送気する送気扇が設けられ、
前記送気扇は、送気運転の動作および停止を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする建物の空調構造。
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