JP2018084359A - チャンバー給気式空調システム - Google Patents

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Abstract

【課題】拡散によるチャンバー内の空調空気の均一化を図りながら、空調システムの低廉化及びチャンバー内構造の簡素化を達成する。【解決手段】空調空気を吹き出す吹出口13が、床スラブ1と室内空間2との間に区画形成されたチャンバー3内に備えられ、吹出口13からチャンバー3内に供給された空調空気を用いて室内空間2を空調するチャンバー給気式空調システムであって、チャンバー3内に位置する梁7の側面7bに対して吹出口13から空調空気を吹き付けて拡散させる空気拡散手段Aが備えられている。【選択図】図2

Description

本発明は、空調空気を吹き出す吹出口が、床スラブと室内空間との間に区画形成されたチャンバー内に備えられ、当該吹出口から前記チャンバー内に供給された空調空気を用いて前記室内空間を空調するチャンバー給気式空調システムに関する。
上述のチャンバー給気式空調システムとして、例えば、特許文献1に示す空調システムが存在する。この空調システムでは、上階の床スラブの下面と室内空間との間に天井材で区画形成された天井チャンバー内に空調機が配設され、この空調機の空気送出部には、天井チャンバー内に配設した給気ダクトが接続されている。この給気ダクトは天井材の上面に向かって下方に屈曲形成され、給気ダクトの先端部には、当該給気ダクトの吹出口から下方に吹き出される空調空気を天井チャンバー内に拡散する多孔金属板製の拡散器が装備されている。
また、特許文献2に示す空調システムでは、上階の床スラブの下面と室内空間との間に天井材で区画形成された天井チャンバー内に、空調機の空気送出部に接続された給気ダクトが配設されている。この給気ダクトには、上階の床スラブの下面に向かって上方に延設される分岐給気ダクトが設けられ、分岐給気ダクトの吹出口から上方に吹き出される空調空気を床スラブの下面で拡散するように構成されている。
特開2014−228241号公報 特開2002−228204号公報
特許文献1に開示の空調システムでは、給気ダクトの吹出口から下方に吹き出される空調空気を拡散器で拡散させるため、放射空調のための放射面を構成する天井材を効率良く冷却又は加熱することができる。反面、給気ダクトの吹出口から吹き出される空調空気を天井チャンバー内に拡散するための拡散器を装備する必要があり、天井チャンバー内の構造が複雑化するとともに、空調システムが高騰化する不都合がある。
また、特許文献2に開示の空調システムでは、上階の床スラブの下面を、分岐給気ダクトの吹出口から上方に吹き出された空調空気の拡散面に利用するため、拡散器を省くことによって空調空気拡散構造の簡素化を図ることができる。反面、躯体空調を目的として、上階の床スラブの下面に向かって給気ダクトから上方に延設される分岐給気ダクトの吹出口から上方に空調空気を吹き出すため、室内空間とは反対側の床スラブの近傍で拡散するだけであり、室内空間に対して効率的な空調を行うことはできない。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、拡散によるチャンバー内の空調空気の均一化を図りながら、空調システムの低廉化及びチャンバー内構造の簡素化を達成することができ、しかも、室内空間に対して効率的な空調を行うことのできるチャンバー給気式空調システムを提供する点にある。
本発明による第1特徴構成は、空調空気を吹き出す吹出口が、床スラブと室内空間との間に区画形成されたチャンバー内に備えられ、当該吹出口から前記チャンバー内に供給された空調空気を用いて前記室内空間を空調するチャンバー給気式空調システムであって、
前記チャンバー内に位置する梁の側面に対して前記吹出口から空調空気を吹き付けて拡散させる空気拡散手段が備えられている点にある。
上記構成によれば、チャンバー内に位置する吹出口及び梁の側面をもって構成される空気拡散手段により、吹出口から梁の側面に吹き付けられた空調空気は、梁の側面に沿って室内空間側への流動方向を含むあらゆる方向に流動してチャンバー内に拡散する。
それ故に、梁の側面を吹出口から吹き付けられた空調空気の拡散面とすることにより、拡散器を省くことができるとともに、梁の側面に沿って室内空間側へ拡散流動する空調空気により、チャンバー内における室内空間側寄りの領域において空調空気をスムーズに拡散させることができる。
したがって、梁の側面での空気拡散によってチャンバー内の空調空気の均一化を図りながら、空調システムの低廉化及びチャンバー内構造の簡素化を達成することができ、しかも、室内空間に対して効率的な空調を行うことができる。
本発明による第2特徴構成は、前記梁には、当該梁の側面に沿って鉛直方向側に流れる空調空気を水平方向側に拡散させる二次拡散部が設けられている点にある。
上記構成によれば、吹出口から吹き出された空調空気を梁の側面に衝突させて拡散させ、且つ、梁の側面に沿って拡散流動する空調空気のうち、鉛直方向側に流れる空調空気を梁に設けた二次拡散部で水平方向側に更に拡散させることができるので、拡散によるチャンバー内の空調空気の均一化を促進することができる。
本発明による第3特徴構成は、前記チャンバー内を複数のゾーンに区画する前記梁に、隣接する前記ゾーン同士を連通する開口部が貫通形成され、前記吹出口から前記開口部に対して空調空気を吹き付けて上流側の前記ゾーンから下流側の前記ゾーンに空調空気を供給するように構成されている点にある。
上記構成によれば、チャンバー内を複数のゾーンに区画する梁に貫通形成した開口部を、上流側のゾーンから下流側のゾーンに空調空気を供給するための供給路に構成することができる。
それ故に、梁を迂回する状態で上流側のゾーンから下流側のゾーンに給気ダクトを配置する必要がなく、空調システムの低廉化及びチャンバー内構造の簡素化を促進しながら天井高を高く確保することが可能となる。
本発明による第4特徴構成は、前記梁の前記開口部に対して前記吹出口から吹き付けられた空調空気の一部を前記開口部から下流側の前記ゾーンに供給し、且つ、吹き付けられた空調空気の残部を前記梁の側面に沿って拡散させる分配手段が備えられている点にある。
上記構成によれば、上流側のゾーンに位置する吹出口から吹き付けられた空調空気を、上流側のゾーンにおいて梁の側面に沿って拡散される空調空気と、梁の開口部を通して下流側のゾーンに供給される空調空気とに分配手段で良好に分配することができるので、チャンバー内構造の簡素化を図りながら、チャンバー内の各ゾーンでの空調空気の均一化をより促進することができる。
本発明による第5特徴構成は、前記分配手段は、前記吹出口の口径よりも小なる開口径に形成された前記梁の前記開口部をもって構成されている点にある。
上記構成によれば、梁の開口部の開口径を吹出口の口径よりも小径に構成することにより、上流側のゾーンにおいて梁の側面に沿って拡散される空調空気と梁の開口部を通して下流側のゾーンに供給される空調空気とに良好に分配することができる。
それ故に、チャンバー内構造の簡素化を一層図りながら、チャンバー内の各ゾーンでの空調空気の均一化を促進することができる。
本発明による第6の特徴構成は、前記吹出口には、空調空気の吹出速度を増加させるレデューサが設けられている点にある。
上記構成によれば、チャンバー内を複数のゾーンに区画する梁に貫通形成した開口部を、上流側のゾーンから下流側のゾーンに空調空気を供給するための供給路に構成して、チャンバー内構造の簡素化を図りながらも、上流側のゾーンに位置する吹出口にレデューサを設けることにより、空調空気を下流側のゾーン内の所定領域にまで確実に供給することができる。
チャンバー給気式空調システムの第1実施形態の概略構成を示す建物の横断面図 チャンバー給気式空調システムの第1実施形態の概略構成を示す建物の縦断面図 チャンバー給気式空調システムの第2実施形態の概略構成を示す建物の要部拡大横断面図
〔第1実施形態〕
図1、図2は、チャンバー給気式空調システムが適用された建物の一例で、鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造のオフィスビルの概略設備構成を示す。この概略設備構成では、上階側の床スラブ1の下面と空調対象の室内空間2との間に天井チャンバー3が天井材4で区画形成され、下階側の床スラブ1の上面と室内空間2との間には、床下チャンバー5が床材6で区画形成されている。
天井材4は、放射空調のための対流併用型の放射パネルから構成され、天井材4には、無数の小さな通孔4aが形成され、天井チャンバー3と室内空間2とが天井材4の無数の通孔4aを介して連通されている。また、天井材4は、アルミや鉄等の金属(例えば、パンチングンメタル)等から構成されている。
天井チャンバー3内は、上階側の床スラブ1の下面の複数位置から下方に突出する梁(鉄筋コンクリート梁又は鉄骨鉄筋コンクリート梁)7で複数のゾーンZ1〜Z3の天井裏空間部3A〜3Cに区画されている。
尚、各梁7の下面7aと天井材4の上面との間には、隣接するゾーンZ1〜Z3の天井裏空間部3A〜3C同士を連通する連通空間部3D,3Eが形成されている。
本実施形態においては、図2の左側から右側の順に位置する第1番目〜第4番目の梁7により、天井チャンバー3内が図2の左側から右側の順で第1ゾーンZ1〜第3ゾーンZ3の三つに区画されている。
第1ゾーンZ1〜第3ゾーンZ3のうち、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3A内における窓8とは反対側部位、及び第3ゾーンZ3の天井裏空間部3C内における窓8とは反対側部位の各々には、天井裏空間部3A,3C内に空調空気(冷気又は暖気)を直接供給するヒートポンプ式の空調機10が設置されている。
各空調機10の空気送出部10Aには、図1に示すように、天井裏空間部3A,3C内に沿って室内空間2の窓8に近いペリメーターゾーン側に延設される給気ダクト11が接続され、各給気ダクト11の長手方向の複数個所の両側には、図1、図2に示すように、天井裏空間部3A,3Cの幅方向で対面する梁7の鉛直方向に沿う側面7bに向かって延びる分岐給気ダクト12が接続されている。各分岐給気ダクト12の先端の吹出口13は、梁7の側面7bに対して直交する方向から空調空気を吹き付け可能な向き姿勢に設定され、各吹出口13から吹き付けられた空調空気は、梁7の側面7bに衝突して拡散する。
そのため、梁7の側面7bに直交する分岐給気ダクト12の吹出口13と、空調空気の拡散面を形成する梁7の側面7bとをもって、天井チャンバー3内に位置する梁7の側面7bに対して給気ダクト11側の吹出口13から空調空気を吹き付けて拡散させる空気拡散手段Aが構成されている。
各梁7の側面7bの下端部には、図2に示すように、当該梁7の側面7bに沿って下方側に流れる空調空気を水平方向側に拡散させる二次拡散部Bが設けられている。この二次拡散部Bは、天井裏空間部3A〜3Cの幅方向中央側に向かって水平又は略水平に突出する水平拡散板15から構成されている。
そして、図2に示すように、空調機10から送られてくる空調空気は、給気ダクト11の各分岐給気ダクト12の吹出口13から梁7の側面7bに向かって吹き出され、吹き出された空調空気は梁7の側面7bに衝突して当該側面7bに沿って拡散する。そのうち、梁7の側面7bに沿って下方に拡散流動する空調空気は二次拡散部Bの水平拡散板15に衝突して天井裏空間部3A,3Cの幅方向中央側に向かって水平方向側に拡散される。
上述の梁7の側面7bでの空調空気の一次拡散作用と二次拡散部Bの水平拡散板15での空調空気の二次拡散作用とにより、空調機10が配置された第1・第3ゾーンZ1,Z3の天井裏空間部3A,3Cの全域で空調空気の均一化を図ることができる。
この第1・第3ゾーンZ1,Z3の天井裏空間部3A,3C内の空調空気の均一化により、対流併用型の放射パネルをもって構成される天井材4のうち、空調機10が配置された第1・第3ゾーンZ1,Z3の天井裏空間部3A,3Cに対応する天井部全体を均一に冷却又は加熱して適正な放射空調を行うことができる。さらに、空調機10が配置された第1・第3ゾーンZ1,Z3の天井裏空間部3A,3C内の空調空気を、天井裏空間部3A,3Cに対応する天井部の無数の通孔4aを通過して室内空間2に供給することができる。
次に、空調機10やその給気ダクト11、12が配置されていない第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに対する空調空気の供給構造について説明する。
図2に示すように、第1ゾーンZ1と第2ゾーンZ2とに区画する第2番目の梁7Aのうち、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aに配置された給気ダクト11の片側(第2番目の梁7Aの側面7bに対面する側)の各分岐給気ダクト12の吹出口13に対応する部位には、隣接する第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aと第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bとを連通する横断面円形状の開口部17が貫通形成されている。また、第2ゾーンZ2と第3ゾーンZ3とに区画する第3番目の梁7Bのうち、第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cに配置された給気ダクト11の片側(第3番目の梁7Bに対面する側)の各分岐給気ダクト12の吹出口13に対応する部位には、隣接する第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bと第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cとを連通する開口部17が貫通形成されている。
尚、第2番目の梁7Aの開口部17及び第3番目の梁7Bの開口部17は、梁7のコンクリート打設時に配設されているスリーブ等により形成されている。
そして、図2に示すように、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aに配置された給気ダクト11の片側の各分岐給気ダクト12の吹出口13から第2番目の梁7Aの開口部17に対して空調空気を吹き付けることにより、上流側である第1ゾーンZ1から第2番目の梁7Aの開口部17を通して下流側の第2ゾーンZ2に空調空気を供給することができる。
また、第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cに配置された給気ダクト11の片側の各分岐給気ダクト12の吹出口13から第3番目の梁7Bの開口部17に対して空調空気を吹き付けることにより、上流側である第3ゾーンZ3から第3番目の梁7Bの開口部17を通して下流側の第2ゾーンZ2に空調空気を供給することができる。
梁7A,7Bの開口部17に対して、分岐給気ダクト12の吹出口13から空調空気を吹き付ける際、吹き付けられた空調空気の一部を梁7A,7Bの開口部17から下流側の第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに供給し、且つ、吹き付けられた空調空気の残部を梁7A,7Bの側面7bに衝突させて天井裏空間部3A、3C内に拡散させる分配手段Cが備えられている。
分配手段Cは、梁7A,7Bの開口部17と分岐給気ダクト12の吹出口13とを同芯又は略同芯状態に配置し、且つ、梁7の開口部17の開口径D1を、分岐給気ダクト12の吹出口13の口径D2よりも小に形成することにより構成されている。
そして、上述の分配手段Cにより、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bにおいても、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aに配置された空調機10から送られてくる空調空気の一部が、第2番目の梁7Aの開口部17から供給され、且つ、第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cに配置された空調機10から送られてくる空調空気の一部が、第3番目の梁7Bの開口部17から供給される。
したがって、第2番目の梁7Aの開口部17から第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに供給される空調空気と、第3番目の梁7Bの開口部17から第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに供給される空調空気とにより、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bの全域で空調空気の均一化を図ることができる。
尚、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aに供給された空調空気の一部は、第2番目の梁7Aの下面7aと天井材4の上面との間の連通空間部3Dを通して第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに流入する。また、第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cに供給された空調空気の一部は、第3番目の梁7Bの下面7aと天井材4の上面との間の連通空間部3Eを通して第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに流入する。
上述の第2ゾーンZ2の天井裏空間部3B内に供給される適切な空調空気の供給量と空調空気の均一化とにより、対流併用型の放射パネルをもって構成される天井材4のうち、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに対応する天井部全体を均一に冷却又は加熱して適正な放射空調を行うことができる。さらに、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3B内の空調空気を、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに対応する天井部の無数の通孔4aを通過して室内空間2に供給することができる。
また、図1に示すように、給気ダクト11の先端部には、天井材4のペリメーターゾーン側に形成した給気口20に配置される先端ダクト部21が設けられている。天井内拡散用冷温風の余剰空気を室内空間2のペリメーターゾーン側に供給することにより、熱負荷の大きいペリメーターゾーンの熱負荷処理を効率良く行うことができる。
また、図1に示すように、窓8とは反対側の壁部25のダクトスペース部には、床下チャンバー5と天井チャンバー3とを連通するための還気通路26を区画形成する竪ダクト27が設けられている。この竪ダクト27の還気通路26の上部には、空調機10の空気導入部10Bに接続された還気ダクト29の先端部が配置されているとともに、竪ダクト27における足元に近い下端部には、室内空間2内の足元近くに存在する空調空気を還気通路26内に導入する還気口28が形成されている。
そして、暖房時において、室内空間2内の足元近くに存在する冷気を竪ダクト27の還気口28を通じて空調機10の戻り空気として導入することにより、暖房時の足元の環境改善を図ることができる。
さらに、床材6には、室内空間2のペリメーターゾーンと床下チャンバー5とを連通する流入口22が形成され、ペリメーターゾーン側の空調空気を流入口22から床下チャンバー5内に導入するペリメーターファン23が設けられている。
そして、暖房時において、窓8付近に配置したペリメーターファン23により、床材6の流入口22から床下チャンバー5内へ導入した空調空気で床下換気を行ない、空調空気を循環させることで、足元近辺の温熱環境を改善することができる。
〔第2実施形態〕
図3は、チャンバー給気式空調システムの別実施形態を示し、給気ダクト11の各分岐給気ダクト12の吹出口13には、空調空気の吹出速度を増加させるレデューサ31が設けられている。尚、図3では、第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aに配置され、第2番目の梁7Aの開口部17に向かって空調空気を吹き付ける吹出口13に、レデューサ31を設ける状態を示しているが、当然、第3ゾーンZ3の天井裏空間部3Cに配置された吹出口13にも、同様のレデューサ31を設けることができる。
そして、空調機10から送られてくる空調空気は、給気ダクト11の片側の各分岐給気ダクト12のレデューサ31の吹出口13から梁7の開口部17に向かって吹き付けられる。吹き付けられた空調空気の一部は、梁7の開口部17から下流側の第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに供給される。このとき、レデューサ31によって空調空気の吹出速度が増加しているため、下流側の第2ゾーンZ2の天井裏空間部3Bに供給される空調空気の到達範囲が広がり、第2ゾーンZ2の天井裏空間部3B内での空調空気の均一化をより一層促進することができる。
また、各分岐給気ダクト12のレデューサ31の吹出口13から吹き付けられた残部の空調空気は、梁7の側面7bにおける開口部17の周縁部に衝突して第1ゾーンZ1の天井裏空間部3Aにおいて広い範囲に拡散される。
尚、その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるから、同一の構成箇所には、第1実施形態と同一の番号を付記してそれの説明は省略する。
〔その他の実施形態〕
(1)上述の各実施形態では、分配手段Cを、梁7の開口部17と分岐給気ダクト12の吹出口13とを同芯又は略同芯状態に配置し、且つ、梁7の開口部17の開口径D1を、分岐給気ダクト12の吹出口13の口径D2よりも小に形成することにより構成したが、この構成に限定されるものではない。
例えば、梁7の開口部17と吹出口13とを同一径に構成した場合であっても、開口部17と吹出口13とを、それらの径寸法よりも小なる寸法で径方向に位置ずれ配置することにより、吹出口13から吹き出された空調空気を上流側ゾーンと下流側ゾーンとに分配することができる。
また、梁7の開口部17にパンチングメタル等の分配用邪魔板を設けることにより、吹出口13から吹き出された空調空気を上流側ゾーンと下流側ゾーンとに分配することができる。
要するに、分配手段Cとしては、梁7の開口部17に対して吹出口13から吹き付けられた空調空気の一部を開口部17から下流側ゾーンに供給し、且つ、吹き付けられた空調空気の残部を梁7の側面7bに沿って拡散させることのできるものであれば、如何なる構造に構成してもよい。
(2)上述の各実施形態では、梁7の開口部17に対応する吹出口13から吹き付けられた空調空気を分配手段Cで分配するように構成したが、特定の吹出口13においては、当該吹出口13から吹き付けられた空調空気の全てを梁7の開口部17を通じて下流側ゾーンに供給するように構成してもよい。
(3)上述の各実施形態では、床スラブ1と室内空間2との間に区画形成されたチャンバーとして、室内空間2との間を天井材4で区画形成された天井チャンバー3を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、下階側の床スラブ1の上面から梁が突出している場合には、室内空間2との間を床材6で区画形成された床下チャンバー5に本発明のチャンバー給気式空調システムを適用することができる。
(4)上述の各実施形態では、天井チャンバー3内に空調機10を配置したが、天井チャンバー3外に空調機10を配置し、この空調機10に接続された給気ダクト11を天井チャンバー3内に配設してもよい。
(5)上述の各実施形態では、天井材4を、放射空調のための金属製の対流併用型の放射パネルから構成したが、天井材4を、通孔4aを省略した放射空調専用の放射パネルから構成してもよく、また、放射空調を行うことなく無数の通孔4aによる対流式空調専用の天井パネルから構成してもよい。
(6)上述の各実施形態では、梁7の開口部17を一定の開口径に構成したが、梁7の開口部17の開口径を変更する開口径変更手段を設けてもよい。
(7)上述の各実施形態では、梁7として、鉄筋コンクリート梁又は鉄骨鉄筋コンクリート梁を例に示したが、H型鋼製等の鉄骨梁であってもよい。
1 床スラブ
2 室内空間
3 チャンバー(天井チャンバー)
5 チャンバー(床下チャンバー)
7 梁
7b 側面
13 吹出口
17 開口部
31 レデューサ
A 空気拡散手段
B 二次拡散部
C 分配手段
D1 開口径
D2 口径
Z1 ゾーン(第1ゾーン)
Z2 ゾーン(第2ゾーン)
Z3 ゾーン(第3ゾーン)

Claims (6)

  1. 空調空気を吹き出す吹出口が、床スラブと室内空間との間に区画形成されたチャンバー内に備えられ、当該吹出口から前記チャンバー内に供給された空調空気を用いて前記室内空間を空調するチャンバー給気式空調システムであって、
    前記チャンバー内に位置する梁の側面に対して前記吹出口から空調空気を吹き付けて拡散させる空気拡散手段が備えられているチャンバー給気式空調システム。
  2. 前記梁には、当該梁の側面に沿って鉛直方向側に流れる空調空気を水平方向側に拡散させる二次拡散部が設けられている請求項1記載のチャンバー給気式空調システム。
  3. 前記チャンバー内を複数のゾーンに区画する前記梁に、隣接する前記ゾーン同士を連通する開口部が貫通形成され、前記吹出口から前記開口部に対して空調空気を吹き付けて上流側の前記ゾーンから下流側の前記ゾーンに空調空気を供給するように構成されている請求項1又は2記載のチャンバー給気式空調システム。
  4. 前記梁の前記開口部に対して前記吹出口から吹き付けられた空調空気の一部を前記開口部から下流側の前記ゾーンに供給し、且つ、吹き付けられた空調空気の残部を前記梁の側面に沿って拡散させる分配手段が備えられている請求項3記載のチャンバー給気式空調システム。
  5. 前記分配手段は、前記吹出口の口径よりも小なる開口径に形成された前記梁の前記開口部をもって構成されている請求項4記載のチャンバー給気式空調システム。
  6. 前記吹出口には、空調空気の吹出速度を増加させるレデューサが設けられている請求項3〜5のいずれか1項に記載のチャンバー給気式空調システム。
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