JP2021032443A - 床吹出放射空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】居室内の環境の調整において床からの放射熱を効率的に利用可能な床吹出放射空調システムを提供する。【解決手段】床下に設けられ、空調機と接続されたダクトから排出される空気を床面に設けられた吹出口から居室に吹き出す床吹出放射空調システムであって、ダクトは、空調機から送気される空気を排出する複数の孔を備え、送気される空気の流量に応じ、床下の空間の上下方向に膨縮し、最大膨張時に、孔が形成された表面が床面に接触するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、床吹出放射空調システムに関し、特に、居室の環境の調整において床からの放射熱を効率的に利用することができる床吹出放射空調システムに関する。

従来、空気調和機で生成された冷風や温風を居室等の床下空間に敷設した不燃性樹脂フィルムダクト（以下、フィルムダクトという）を介して送気し、上記フィルムダクトに設けた分岐用の器具を用いて水平気流を直噴気流に変換し、床材や天井材を加温、冷却して床材や天井材から生じる冷輻熱や温放射を冷放射に使用する空調システムが知られている。

特開２００５−３３７６９０号公報

前記、空調システムは、冷風、温風を搬送するためにフィルムダクトが用いられる。このフィルムダクトは、冷風又は温風を搬送するために利用されている。

しかしながら、前記空調システムにおいて、フィルムダクトは、冷風、又は、温風の搬送過程の役割しか有しておらず、熱伝達（伝導）に有効利用できているわけではない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、前記ダクトを搬送経路として利用するのみならず、放射環境をも形成させ、効率的な床吹出放射空調システムを提供する。

前記課題を解決するための床吹出放射空調システムの構成として、床下に設けられ、空調機と接続されたダクトから排出される空気を床面に設けられた吹出口から居室に吹き出す床吹出放射空調システムであって、ダクトは、空調機から送気される空気を排出する複数の孔を備え、送気される空気の流量に応じ、床下の空間の上下方向に膨縮し、最大膨張時に、孔が形成された表面が床裏面に接触する構成とした。
本構成によれば、効率的に居室内の放射環境を整えることができる。
床吹出放射空調システムの他の構成として、ダクトを、送気される空気の増加に応じ、床裏面との接触面積が増加するように形成したり、複数の孔を、床面側に向けて設けるようにしても良い。

床吹出放射空調システムの概略図である。 膨縮ダクトの動作を示す図である。 膨縮ダクトと床下の大きさの関係を示す図である。 暖房時の作用を示す図である。 暖房時の作用を示す図である。 冷房時の作用を示す図である。 冷房時の作用を示す図である。 ダクトの他の形態を示す図である。 居室への適用例を示す図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る床吹出放射空調システムの一例を示す概略図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、居室２の互いに直交する断面を表すものである。

図１に示すように、床吹出放射空調システム１は、居室２外に設けた空調機３から温風や冷風を、居室２の床５下に設けられた床下空間６にダクト４を通じて送気し、床５に設けた吹出口７を介して居室２に吹き出させ、居室２の壁８に設けられた吸込口９から居室２内の空気を取り込み、ダクト１０を通じて空調機３に戻すことで循環可能に構成される。

居室２は、床５、壁８及び天井１１等により１つの空間として区画される。空調機３は、居室２の環境が最適化されるように空気の温湿度を調整し、温風や冷風等を送気する。

ダクト４は、例えば、空調機３から床下空間６の近傍まで延長する通気ダクト１２と、通気ダクト１２に接続され、床下空間６に設けられる膨縮ダクト１３とで構成される。通気ダクト１２は、金属や樹脂などからなる管であって、空調機３から送気された温風や冷風が通過する。

膨縮ダクト１３は、床下空間６における断熱材１９と床下地基板１７の間を例えば、一方向に延長するように設けられる。

ここで、床下空間６について説明する。床下空間６は、例えば、大梁１４上に設けられたコンクリートスラブ１５と、コンクリートスラブ１５に対して所定距離上方に離間するための支持部材１６により支持された床下地基板１７と床仕上材１８を密着させた床５との間に形成される空間である。床下地基板１７は、熱伝導率の良い素材で形成すると良く、より好ましくは熱交換を促進させるフィンを床裏面５ａに備えたものが好ましい。コンクリートスラブ１５の床５側の面には、断熱材１９が貼り付けられている。

膨縮ダクト１３は、例えば、伸縮性と可撓性を有する布等の多孔質の通気性を有する素材からなる筒体であって、一方の端部が通気ダクト１２に接続され、他方の端部が閉鎖した袋状に形成される。なお、膨縮ダクト１３は、温度により形状を変化させることができる形状記憶素材等としても良く、さらに閉鎖した端部側に膨縮ダクトを延長可能に構成しても良い。

膨縮ダクト１３は、この膨縮ダクト１３を形成する布等の繊維の網目により形成される図外の多孔による通気性により、空調機３から送気された温風や冷風を通気ダクト１２を介して、図１中の矢印で示すように、膨縮ダクト１３を通り抜けて、床下空間６に染み出るように床下空間６に吹き出す。このような機能を有する膨縮ダクト１３には、例えば、所謂ソックダクト等を用いることができる。

吹出口７は、ファン７Ａを備え、膨縮ダクト１３から床下空間６に吹き出された温風や冷風をファン７Ａの動作により居室２に吹き出す。なお、吹出口７の構成においてファン７Ａは、必須ではない。吸込口９は、吹出口７から居室２に吹き出され、居室２内の空気と熱交換をした後の空気を取り込むための開口として設けられる。ダクト１０は、通気ダクト１２と同様な、金属や樹脂等からなる管であって、空調機３に接続される。
なお、床５は、吹出口７を設けずに床下空間６に貫通する複数の孔を有するものを用いても良い。

図２は、図１（ｂ）の方向から見た膨縮ダクト１３の動作を示す図である。膨縮ダクト１３は、例えば、空調機３による送気が停止されているときには、図２（ａ）に示すように、最も収縮した状態にあり、床下地基板１７から離れ、断熱材１９上に載置された状態にある。膨縮ダクト１３は、空調機３から送気されると、図２（ｂ）に示すように、膨張し、外周面が床下地基板１７の下面（以下、床裏面５ａという）に近づく。膨縮ダクト１３は、空調機３からの送気が所定風量（流量）に達すると、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）に示す状態からさらに膨張し、床裏面５ａに接触する。即ち、膨縮ダクト１３は、内部を流通する送風量に応じて膨張・収縮可能に構成されている。

図３は、膨縮ダクト１３の大きさと、床下における断熱材１９から床下地基板１７までの距離との関係を示す図である。膨縮ダクト１３の大きさは、断熱材１９から床下地基板１７までの距離Ｌに応じて設定すると良い。ここで言う大きさとは、膨縮ダクト１３が最大膨張時にあるときの外径寸法を意味する。例えば、膨縮ダクト１３は、最も膨張したときに、図３中（Ａ）に示すように、少なくとも床裏面５ａに接触可能な大きさとすると良い。好ましくは、図３中（Ｂ）に示すように、最も膨張したときを真円とみなし、このときの直径を距離Ｌよりも大きく設定することにより、送風量の増減に応じて床裏面５ａとの接触面積を増減させることができる。即ち、膨縮ダクト１３をある程度膨張させて、床裏面５ａに接触させた状態からさらに送風量を増加させることにより接触面積が増加し、接触面積が増加した状態から送風量を減少させることにより接触面積を減少させ、温度調節につなげることができる。

以下、本空調システムの使用時における膨縮ダクト１３の作用について説明する。図４，５は、暖房時の作用を示す図である。

居室２を加熱する場合は、図４に示すように、膨縮ダクト１３の表面と床裏面５ａとの接触面Ｓの面積が最大となるように温風の送風量を調整し、膨縮ダクト１３を膨張させる。

膨縮ダクト１３を膨張させた温風は、膨縮ダクト１３の通気性により床下空間６に吹き出し、床裏面５ａに沿って広がり層状の熱気溜まりＨを形成し、床５を床裏面５ａ側から加熱する。また、床下空間６に吹き出した温風は、ファン７Ａを介して吹出口７から居室２へ送気される。

さらに、膨縮ダクト１３の内部を流通する温風の熱、及び、温風によって温められた膨縮ダクト１３により、膨縮ダクト１３と接触している床裏面５ａに温熱を与える。そして、熱気溜まりＨ及び膨縮ダクト１３の接触により、床下地基板１７、床仕上材１８は、加熱される。床５表面は、放射場となって居室２を加熱する。

つまり、居室２は、熱気溜まりＨの熱、膨縮ダクト１３を流通する温風の熱、及び、膨縮ダクト１３を流通する温風の熱により温められた膨縮ダクト１３が、床下地基板１７を加熱し、床仕上材１８に伝導した放射温熱と、吹出口７から吹き出された温風の熱とにより暖房することができる。

そして、居室２が暖かくなり過ぎた場合には、図５に示すように、膨縮ダクト１３を収縮させて床５から離間させることが出来る。これにより、床下に形成された熱気溜まりＨが加熱する床５の熱と、吹出口７から吹き出される温風の熱により暖房を維持することができる。なお、居室２が温め過ぎとなった場合は、送風量を下げて床５から離間させるか送風温度を下げても良い。

図６，図７は、冷房時の作用を示す図である。
居室２を冷却する場合は、図６に示すように、膨縮ダクト１３の表面と床裏面５ａとの接触面Ｓの面積が最大となるように冷風の送風量を調整し、膨縮ダクト１３を膨張させる。

膨縮ダクト１３を膨張させた冷風は、膨縮ダクト１３の通気性により床下空間６に吹き出し、ファン７Ａを介して吹出口７から居室２へ送気される。

さらに、膨縮ダクト１３の内部を流通する冷風の熱、及び、冷風によって冷やされた膨縮ダクト１３により、膨縮ダクト１３と接触している床裏面５ａに冷熱を与える。そして、膨縮ダクト１３の接触により、床下地基板１７、床仕上材１８は、冷却される。床５表面は、放射場となって居室２を冷却する。

つまり、居室２は、膨縮ダクト１３を流通する冷風の熱、及び、膨縮ダクト１３を流通する冷風の熱により冷やされた膨縮ダクト１３が、床下地基板１７を冷却し、床仕上材１８に伝導した放射冷熱と、吹出口７から吹き出された冷風の熱とにより冷房することができる。

そして、居室２が寒くなり過ぎた場合には、図７に示すように、膨縮ダクト１３を収縮させて床５から離間させることができる。これにより、吹出口７から吹き出される冷風の熱により冷房を維持することができる。なお、居室２が冷え過ぎとなった場合は、送風量を下げて膨縮ダクト１３を床５から離間させるか送風温度を上げても良い。

なお、断熱材１９を省くことにより、床下空間６の冷気が、下階の天井を冷却することになり、上下階に対して放射環境を形成できる。

以上説明したように、床吹出放射空調システム１によれば、空調機３から膨縮ダクト１３に温風や冷風を送気し、膨縮ダクト１３の膨縮ダクト１３の通気性により床下空間６に吹き出し、床下空間６に拡散させることにより、床５を加熱又は冷却することができる。加えて、温風や冷風により加熱或いは冷却された膨縮ダクト１３が、床裏面５ａに接触し、床裏面５ａを直接的に加熱或いは冷却するため、床仕上材１８から生じる冷放射や温放射の効果を高めることができる。

図８は、ダクトの他の形態を示す図である。
同図に示すように、膨縮ダクト１３は、膨張時に、図中矢印で示すように、床裏面５ａに向けて吹き出すように構成しても良い。膨縮ダクト１３の通気性による吹き出しに加え、さらに吹き出したい位置に応じて膨縮ダクト１３に孔２０を設け、膨縮ダクト１３を膨張させながら、図中矢印に示すように孔２０から床裏面５ａに向けてより多くの温風や冷風を吹き出すことにより、コアンダ効果により、温風が床裏面５ａに沿って流れる到達距離を延ばすことができる。なお、コアンダ効果を用いる場合、孔２０は、膨縮ダクト１３の床裏面５ａ側に設けると良い。

図９は、本空調システムを居室２で用いる場合の具体的な実施例である。

前述した実施例は、膨縮ダクト１３を一方向に延長させて使用するものとしたが、図９のように居室２内の一定範囲を取り囲むようにループ状に床下空間６に敷設しても良い。この場合、囲まれた内側に吹き出すように前述の孔２０を形成し、送風量を増やすことで、膨縮ダクト１３で取り囲まれた範囲は、温風又は冷風の送気、また、膨縮ダクト１３から吹き出された温風・冷風による床５の加温・冷却に加え、膨縮ダクト１３と床５の接触による加温・冷却による放射熱の増加により空調が積極的に行われる。

膨縮ダクト１３は、一方を空調機３から延長する通気ダクト１２と接続される。なお、膨縮ダクト１３は、一本の長尺のダクト、或いは、複数のダクトを接続して用いても良い。

前記温風・冷風の送風量を調整することにより膨縮ダクト１３から床下空間６に吹き出す温風・冷風の量及び膨縮ダクト１３を床５の接触面積を変更することができる。これにより、風だけでなく放射の効果を得つつ、居室２の加熱・冷却を調整することができる。

図９の実施例は、事務室などを想定したものであり、膨縮ダクト１３、作業者Ｍが作業する机３２の下を通過するように床下空間６に敷設されている。

この実施例において、本空調システムで暖房運転とした場合、作業者Ｍは、床下空間６から居室２へ吹き出される温風と、床下空間６の熱気だまり及び床５からの温放射による暖房の効果を得られる。

また、居室２内に複数の本空調システムを設けることにより、居室２内の使用状況に応じた快適な環境を局所的に設けることができる。これにより、当該部分の居室２内の快適性を向上させることと、省エネルギーに効果を及ぼすことができる。

１ 床吹出放射空調システム、２ 居室、３ 空調機、４ ダクト、５ 床、
６ 床下空間、７ 吹出口、７Ａ ファン、８ 壁、９ 吸込口、１０ ダクト、
１１ 天井、１２ 通気ダクト、１３ 膨縮ダクト、１４ 大梁、
１５ コンクリートスラブ、１６ 支持部材、１７ 床下地基板、１８ 床仕上材、
１９ 断熱材、２０ 孔。

Claims (3)

1. 床下に設けられ、空調機と接続されたダクトから排出される空気を床面に設けられた吹出口から居室に吹き出す床吹出放射空調システムであって、
   前記ダクトは、
   前記空調機から送気される空気を排出する複数の孔を備え、
   前記送気される空気の流量に応じ、前記床下の空間の上下方向に膨縮し、最大膨張時に、前記孔が形成された表面が前記床面に接触することを特徴とする床吹出放射空調システム。
2. 前記ダクトは、前記送気される空気の増加に応じ、前記床面との接触面積が増加することを特徴とする請求項１に記載の床吹出放射空調システム。
3. 前記複数の孔は、前記床面側に向けて設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の床吹出放射空調システム。