JP2839660B2 - 大空間建築物の空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空港やホテルのロビー、ホール、建築物内
の吹き抜け、体育館、その他大空間を有する建築物の空
調装置に関するものである。

［従来の技術］ 最近、天井が高く水平方向の広がりの大きな空間を有
する建築物が各所で建設され、それに伴いこのような大
空間内に快適でしかも効率の良い冷暖房、給排気などの
空調を行うことが要望されている。そのため、このよう
な大空間においては、省エネルギーの観点から空間全体
の空調を行うことはなく、通常は人の通行或いは滞留空
間のみが空調されていた。

例えば、第６図及び第７図に示した様に、天井31の高
い大空間を有する建築物では、床面32に近接して下部排
気口33を設けると共に、人の通行或いは滞留する空調必
要空間35の上部、即ち大空間のほぼ中央部に上記給排気
口34を設け、暖房時には下部給排気口33から暖気を供給
し、上部給排気口34から排気し、冷房時には逆に上部給
排気口34から冷気を供給し、下部給排気口33から排気し
て、人の通行や滞留のない大空間上部は空調不要空間36
aとしていた。また、水平方向に大きく広がった空間に
おいて、夜間、休日などの時間帯によっては人の通行や
滞留のない空間が存在する場合があるが、この様な場合
には第６図の冷房時や第７図の暖房時の様に、空調必要
空間35にのみ冷暖房を行い、空調不要空間36b部分には
冷気や暖気の供給を停止していた。

ところが、上記のような従来の空調方式においては、
空調必要空間35の調和空気が空調不要空間36a,36bに簡
単に逃げ出し、エネルギーが浪費される欠点があった。
即ち、第６図及び第７図に示す様に、上下及び水平方向
に広がった大空間においては、冷房或いは暖房時に各給
排気口33,34から供給された調和空気が、吹出圧力によ
り隣接する空調不要空間36a,36b側に流出し、不要なエ
ネルギーを消費することになる。そして、このようなエ
ネルギーの浪費は、建築物における空調設備の大型化、
大容量化を招き、設備コストの増大を引起こすものであ
った。

そこで、本出願人らは、上記の欠点を解消するために
以下に述べる様な空調方式を提案した。即ち、第８図及
び第９図に示した様に、大空間の上下方向に存在する空
調必要空間35と空調不要空間36aの間、あるいは大空間
の水平方向に存在する空調必要空間35と空調不要空間36
bの間に、人為的に水平分離空気流Ａ、及び垂直分離空
気流Ｂ又は横断分流空気流Ｃを形成し、空調不要空間36
a,36bへの調和空気の移動を阻止するものである。

また、第10図及び第11図は、上記水平分離空気流Ａ及
び横断分離空気流Ｃの発生装置を大空間内に設置した例
を示したものである。即ち、第10図に示した様に、上下
方向及び水平方向に大きな広がりを持った大空間が、時
間帯やその他の理由から空調必要空間35と空調不要空間
36a,36bとに区分されている。また、前記大空間内に
は、それぞれ独立して運転される下部給排気ダクト９、
上部給排気ダクト10及び上下の空間の境界面に水平に設
置される複数本のダクト6aが設けられ、空調必要空間35
において前記水平分離空気流Ａを使用した冷暖房が行え
る様に構成されている。さらに、第10図及び第11図に示
した様に、隣接する空調必要空間35と空調不要空間36b
の境界面には、横断分離空気流発生装置として複数本の
ダクト6bが左右に所定の間隔を保って平行に配置されて
いる。なお、このダクト6bは、上下の空間の境界面に梯
子状に水平配置された前記ダクト6aと同様に略翼形断面
を有し、かつその噴気流の噴出口が横方向に開口する様
に構成されている。また、これらのダクト6bは、その両
端部において横断方向に伸びる給気支線ダクト８に接続
され、この給気支線ダクト８が、建築物の壁面２の部分
に設けられた給決幹線ダクト７に接続されている。

この様な構成を有する空調方式においては、空調必要
空間に対して冷暖房を行う場合に、大空間の下層の空調
必要空間35と上層の空調不要空間36aの間に水平分離空
気流Ａを形成することで、上下方向の調和空気の漏出を
阻止することができる。一方、水平方向の空調不要空間
36bに対する調和空気の漏出を阻止するには、空調必要
空間35と空調不要空間36bとの境界面に設けられた各ダ
クト6bから、隣接するダクト6bに向かって順次噴出流を
吹出し、これらの噴出流の連続した流れによって境界面
に横断分離空気流Ｃを形成する。その結果、この横断分
離空気流Ｃと垂直方向の自然下降流と合成された対流が
空調必要空間35内に形成されるので、暖房時に床面近傍
の下部給排気ダクト９から供給された暖気や、冷房時に
上下の空間の境界面に設けられたダクト10から供給され
た冷気が、前記横断分離空気流Ｃと共に空調必要空間35
内を循環し、空間内の冷暖房を行うことができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の様な空調方式に用いられる横断
分離空気流発生装置は、第10図及び第11図に示した様
に、大空間の中央部に柵状に配設されるため、大空間が
仕切られることになる。したがって、大空間に一種の壁
が形成されることになり、大空間全体を同時に使用した
い場合には、邪魔なものとなり、また、美観を損なうも
のであった。

本発明は上記のような従来技術の問題点を解決し、大
空間建築物内の空調必要空間のみを効果的に空調するこ
とにより、熱エネルギーの有効活用と空調設備の低減化
を可能とし、また、不要時には収納することのできる大
空間建築物の空調装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の大空間建築物の空調装置は、高い天井を有す
る大空間建築物内部を、水平方向に隣接する複数の区画
に区分し、これら各区画の境界に、垂直方向に屈折可能
に構成された屈折垂直ダクトを設け、この屈折垂直ダク
トには前記区画の境界面に沿って噴気流を噴出する噴出
口を設け、さらに、前記屈折垂直ダクトを、使用時には
展設し、不要時には格納する様に上下に展設格納させる
昇降手段と、前記昇降手段を駆動する駆動手段とを設け
たことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の大空間建築物の空調装置によれば、水平方向
に隣接する空調必要空間と空調不要空間との境界に屈折
可能な横断分離空気流発生装置を設け、全体空調が必要
な時は、前記横断分離空気流発生装置を上部空間に収納
して休止状態とし、一方、部分空調を行う場合には、前
記横断分離空気流発生装置を下方に展設して作動させる
ことにより、前記境界面に横断分離気流を発生させる。
その結果、調和空気の空調不要空間への移動を阻止し、
エネルギー効率の向上を可能としたものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。なお、第10図及び第11図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図乃至第３図に示した様
に、建築物の壁面２に設けられた給気幹線ダクト７に、
建築物の梁23に懸垂架設された給気支線ダクト８が接続
されている。本実施例の横断分離空気流発生装置は、こ
の給気支線ダクト８に対して接続された複数のダクトか
ら構成されている。即ち、この給気支線ダクト８には、
蝶番21aを介して上部屈折垂直ダクト20aの上端が回動自
在に接続され、この上部屈折垂直ダクト20aの下端部に
同じく蝶番21bを介して回動自在に下部屈折垂直ダクト2
0bが接続されている。この上部屈折垂直ダクト20aと下
部屈折垂直ダクト20bとの間には、屈折時においても両
ダクトの気密性を確保するために、蛇腹状の連通部材25
が設けられている。

前記横断分離空気流発生装置には、以下述べるような
昇降手段及びその駆動手段が設けられている。即ち、上
下の屈折垂直ダクト20a,20bの下端部には、それぞれ昇
降用ロープ22a,22bの下端が取り付けられ、これらの昇
降用ロープ22a,22bの上端が梁23の上部に設けられたロ
ープ巻上げ機24に連結されている。このロープ巻上げ機
24は、ロープの巻取ドラムを有するもので、駆動手段で
ある電動機によって正逆両方向、即ちロープの巻き取り
及び引き出し方向に回転するものである。

更に、本実施例においては、給気支線ダクト８に配設
される屈折垂直ダクト20a,20bは、第４図に示した様に
略翼形に形成され、また、上下の屈折垂直ダクト20a,20
bを展設した時に、給気支線ダクト８に連結された屈折
垂直ダクト20a,20bからの噴気流13が互いに一直線状と
なる様に配設されている。即ち、各屈折垂直ダクト20a,
20bの形状は、前部（隣接するダクトの噴気流噴出口26a
に対向する側）が肉厚の円弧状で、後部（噴気流の下流
側）が薄い楔状をした略翼形をしており、その後面には
噴気流の下流側に向かって噴気流噴出口26aが設けられ
ている。ここで、各屈折垂直ダクト20a,20bの間隔ｄ
と、噴出口26aの開口寸法は、噴気流13の速度と圧力に
よって設定されるものであり、ある屈折垂直ダクトから
の噴気流13が、その側方に隣接する屈折垂直ダクトに達
した時に、各屈折垂直ダクト間にその噴気流を横切って
移動する自然対流が発生することがないような強さの噴
気流が得られる様に設定されている。

また、この噴出口26aは、第５図に示す通り、各屈折
垂直ダクト20a,20bの軸方向に沿って所定の間隔で複数
個設けられており、各噴出口26aからの噴気流が隣接す
る噴出口からの噴気流とオーバーラップして、空調必要
空間35と、それに隣接する空調不要空間36bとの境界面
全域をカバーする様に構成されている。また、各噴出口
26aには、各噴出口26aからの噴気流13が効率良く拡散す
る様に、案内板26bが設けられている。

この様な構成を有する本実施例の作用は、次の通りで
ある。

まず、大空間を有する建造物において、大空間の全域
にわたって通行人が歩行・滞留している場合には、大空
間全域を空調する必要があるため、大空間内に設置され
た前記下部給排気ダクト９、上部排気ダクト10及び給気
幹線ダクト７を作動させて、冷気あるいは暖気を供給・
排気する。この場合には、本実施例に示した横断分離空
気流Ｃを発生させる必要はないため、上下の屈折垂直ダ
クト20a,20bは給気支線ダクト８に沿った形で上部空に
収納されている。即ち、第２図中一点鎖線で示した様
に、蝶番21aを中心として上部屈折垂直ダクト20aが給気
支線ダクト８に沿って折り曲げられ、この上部屈折垂直
ダクト20aの下方に蝶番21bの部分から折り曲げられた下
部屈折垂直ダクト20bが併置されている。

次に、夜間・休日等において、通行人が歩行・滞留せ
ず、冷気あるいは暖気を供給する必要がなくなった場合
には、制御装置（図示せず）によって前記昇降用ロープ
巻上げ機24を制御しながら、昇降用ロープ22を下方へ下
ろし、横断分離空気流発生装置を展設する（第２図中、
実線及び第１図）。この場合、制御装置は、両屈折垂直
ダクト20a,20bがく字形になりながら最終的には垂直に
展設される様に、両者の位置関係を勘案し、同調させな
がら昇降用ロープ22を下ろす様に制御する。また、両屈
折垂直ダクト20a,20bの屈折部分には前記の様に連通部
材25が設けられているので、このような屈折垂直ダクト
の屈折伸展時にも、屈折部分からの空気漏れの恐れもな
い。

この様にして給気支線ダクトが展設された場合におけ
る空調方式について説明する。

まず、暖房時には、空調必要空間35内の最下層の床面
3a近傍に設けられた下部給排気ダクト９から暖気を供給
すると共に、隣接する空調必要空間35と空調不要空間36
bの境界部分においては、給気幹線ダクト７及び給気支
線ダクト８を介して各屈折垂直ダクト20a,20bに暖気を
供給し、一方、上部の片側の排気ダクト10aから排気を
行い、この回収した暖気は前記給気幹線ダクト７及び下
部給排気ダクト９から再び大空間内部に循環させる。

即ち、空調必要空間35と空調不要空間36bの境界面に
配設された各屈折垂直ダクト20a,20bにおいては、第４
図及び第５図に示す様に、各屈折垂直ダクト20a,20bの
後面に設けられた噴出口26aから側方に隣接するダクト
に向かって噴気流13が吹出され、この噴気流13が翼形断
面をした屈折垂直ダクト20a,20bによって整流されるこ
とを繰り返す結果、境界面全域にわたって設けられた全
屈折垂直ダクトによって、境界面を側方に流れる横断分
離空気流Ｃが層状に形成される。そして、この横断分離
空気流Ｃと床面3aの近傍から供給された暖気流とによ
り、空調必要空間35内には人為的な合成対流が形成さ
れ、この対流によって各給気幹線ダクト７及び下部給排
気ダクト９から供給された暖気が空調必要空間35内に循
環して暖房を行う。一方、前記横断分離空気流Ｃは、第
５図の側面図に示す様に、各噴出口26aに設けられた案
内板26bにより、屈折垂直ダクト20a,20bの幅方向にも広
がっているので、連続した流動空気層の様になって空調
必要空間35と空調不要空間36bとを区画することにな
り、その結果、空調必要空間35から空調不要空間36bに
移動しようとする自然対流が分断され、隣接する空調不
要空間36bに暖気が逃げることがなく、暖房が効率的に
行われる。

次に、冷房時には、境界面に設けられた各屈折垂直ダ
クト20a,20bから冷気を吹出し、下部給排気ダクト9aか
ら排気を行い、上部排気ダクト10は閉鎖して使用しな
い。この場合も暖房の場合と同様に、展設された各屈折
垂直ダクト20a,20bによって流動空気層が形成されるの
で、空調必要空間35から空調不要空間36bに移動しよう
とする自然対流が分断され、隣接する空調不要空間36b
に冷気が逃げることがなく、冷房が効率的に行われる。

さらに、再び、大空間全域を空調する必要が生じた場
合には、制御装置（図示せず）によってロープ巻上げ機
24を制御しながら、昇降用ロープ22を上方へ引上げ、垂
直分離空気流発生装置を収納する（第２図中、一点鎖
線）。そして、前述したと同様にして、大空間の空調を
行う。

この様に、本実施例によれば、水平方向に隣接する空
調必要空間と空調不要空間との境界面に屈折可能な横断
分離空気流発生装置を設けることによって、全体空調が
必要な時は、この横断分離空気流発生装置を上部空間に
収納して休止状態とし、一方、部分空調を行う場合に
は、下方に展設して作動させ、空調必要空間と空調不要
空間との境界面に横断分離空気流を発生させることがで
きる。また、横断分離空気流発生装置の休止時には、大
空間の上部に収納することができるので、大空間全域を
使用する際でも、邪魔になることはなく、また、大空間
全体の美観を損なうこともない。さらに、調和空気の空
調不要空間への移動を阻止することができるので、エネ
ルギー効率の向上が可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、横断分離空気流発生装置を構成する屈折垂直ダク
ト20a,20bは、前記装置を展設した場合には、大空間の
中央部を横切る様に配設されるものであるから、単にダ
クトのみに使用するものではなく、例えば照明器具や音
響機器の取付部材を兼用したり、空間内を演出する装
飾、展示品として使用することのできるものが好まし
い。

また、空調不要空間36b部分が、外部より熱エネルギ
ーを取入れることができる様に構成されている場合につ
いても本発明を適用することができる。即ち、暖房時
に、空調必要空間35と空調不要空間36bに設けた温度セ
ンサの検出温度を比較し、空調不要空間36bにおいて天
井１等からの太陽熱により熱対流が発生し、空調不要空
間36bの温度が上昇して空調必要空間35よりも高くなっ
た場合には、各温度センサからの指令により図示しない
ダクトダンパー制御装置を作動させ、各屈折垂直ダクト
20a,20bからの噴気流13の噴出を停止させると共に、横
断分離空気流発生装置を天井部に収納する。すると、境
界面に形成されていた横断分離空気流Ｃが失われ、空調
必要空間35と空調不要空間36bとの間で自然対流が自由
に形成されるので、空調不要空間36bの温度の高い空気
が、自然対流により空調必要空間35に循環し、外部エネ
ルギーによる暖房が可能となる。

さらに、上述した実施例においては、横断分離空気流
Ｃを壁面の一方から他方に一方向に流れる様にしたが、
展設した屈折垂直ダクトのうち、中央の屈折垂直ダクト
を左右両方向に噴出口を有する様に構成することによっ
て、左右いずれの方向にも横断分離空気流を形成するこ
とができる。

また、横断分離空気流発生装置の屈折構造は、図示の
様なく字形に屈折するものにとくに限定されず、蛇腹状
の伸縮自在の部材から構成しても良い。

さらに、各屈折垂直ダクトの断面形状を略翼状とせず
に、通常の角型或いは円形断面のダクトを単独で或いは
別途設けた整流板と鞆に使用することもできる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、空調必要空間と空調不
要空間との間に分離空気流を形成することにより、調和
空気の空調不要空間への漏出が効果的に阻止されるた
め、空調のためのエネルギー効率が向上し、設備の小型
化、省エネ化が可能となる。

特に、従来の空調方式では、天井或いは壁面に設けら
れたノズルを使用してエアカーテンを形成することによ
り、空調空間の囲い込みを行うことは知られていたが、
その様な空調方式はノズルによる噴気流の到達能力に限
界があり、大空間には到底使用できなかったが、本発明
においては、所定の間隔で順次配置された屈折垂直ダク
トからの噴気流を連続させることにより、非常に大きな
大空間であっても、空調必要空間と空調不要空間の境界
面全域に分離空気流を形成させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の大空間建築物の空調装置の一実施例を
示す正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ側面図、第３図は
第２図のＢ−Ｂ断面図、第４図は第１図Ｃ−Ｃ断面図、
第５図は第１図における屈折垂直ダクト部分の拡大側面
図、第６図及び第７図は従来の空調方式における部分空
調の欠点を示す側面図で、第６図は冷房時、第７図は暖
房時、第８図は従来の空調方式の一例を示す正面図、第
９図は第８図の側面図、第10図は従来の空調方式の一例
を示す側面図、第11図は第10図の正面図である。 １……天井、２……壁面、３……床面、3a……最下層の
床面、７……給気幹線ダクト、８……給気支線ダクト、
9,9a……下部給排気ダクト、10,10a……上部排気ダク
ト、13……噴気流、20a,20b……屈折垂直ダクト、21a,2
1b……蝶番、22……昇降用ロープ、23……建築物の梁、
24……ロープ巻上げ機、25……連通部材、26a……噴気
流噴出口、26b……案内板、31……天井、32……床面、3
3……下部給排気ダクト、34……上部給排気ダクト、35
……空調必要空間、36a,36b……空調不要空間、Ａ……
水平分離空気流、Ｂ……横断分離空気流、Ｃ……横断分
離空気流。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高い天井を有する大空間建築物内部を、水
   平方向に隣接する複数の区画に区分し、これら各区画の
   境界に、垂直方向に屈折可能に構成された複数の屈折垂
   直ダクトを設け、この屈折垂直ダクトには前記区画の境
   界面に沿って噴気流を噴出する噴出口を設け、さらに、
   前記屈折垂直ダクトを、使用時には展設し、不要時には
   収納する様に上下に展設格納させる昇降手段と、前記昇
   降手段を駆動する駆動手段とを設けたことを特徴とする
   大空間建築物の空調装置。
2. 【請求項２】前記屈折垂直ダクトの断面形状を、前部が
   肉厚の円弧状で、後部が薄い楔状の整流部を有する略翼
   形とし、各ダクトに設けられた噴出口から隣接するダク
   トの円弧状の前部に向けて噴気流を噴出することを特徴
   とする請求項１記載の大空間建築物の空調装置。