JP3787747B2 - 躯体蓄熱を利用した空調システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は躯体蓄熱を利用した空調システムに関するものである。
【０００２】
近来、空調機の始動直後から室内環境を良好にすることを目的としたり、または空調負荷のピークカットによる熱源・空調機器の容量低減を計る目的で、空調が必要な時間外に空調機を蓄熱運転してコンクリート躯体に予め熱（冷熱を含む）を蓄熱しておき、この熱を、空調が必要な時間に利用することができる躯体蓄熱を利用した空調システムが提案されている。例えば特願平９−２８２０９号等の願書に添付した明細書及び図面参照。
【０００３】
この空調システムは、建築物の構造体により構成された閉鎖空間、例えば中空スラブを蓄熱空気通路として構成し、空調機から空調空間を経て空調機に還流する空調空気経路の適所に上記中空スラブの蓄熱空気通路を配置した構成を基本構成としている。
【０００４】
このような空調システムの一例を説明すると、例えば図１０に示すものは、空調機１０１の吐出側１０２からの空調空気を、二重床１０３とスラブ１０４との間に構成した床下空間部１０５を介して床１０３に設けた吹出口１０６から居室空間１０７に供給すると共に、天井パネル１０８に設けた吸込口１０９から、この天井パネル１０８と天井側のスラブ１０４との間の天井内空間１１０に流入させ、ここを通過させて空調機１０１の吸込側１１１に還流させる床吹き出し式の空調システムにおいて、スラブ１０４は中空部１１２を有する中空スラブにより構成し、この中空部１１２により蓄熱用空気通路を構成して、上記空調空気を必要に応じてこの蓄熱用空気通路に流すようにしたものである。
【０００５】
このような構成においては、空調が必要な時間外、特に、電力料金の単価が安い夜間において必要な時間だけ空調機１０１を運転し、空調空気を主として蓄熱用空気通路に流す蓄熱運転を行うことにより、空調機１０１の運転により発生した熱（冷熱を含む）を中空部１１２を構成した床躯体１０４に蓄熱することができ、そして空調時において空調空気を蓄熱用空気通路に流すことにより、蓄えた熱を空調空気により回収して利用する空調運転を行うことにより、上述した目的の達成を計るものである。例えば従来では、夜２２時から翌朝８時までの１０時間に蓄熱運転を行って床躯体に蓄熱し、昼間にその大半を放熱して利用する。
尚、図中実線矢印は蓄熱運転時の空調空気の流れ、２点鎖線の矢印は空調運転時の空調空気の流れを示すものであり、後者の空調運転においては、空調空気の経路は、天井内空間１１０のみを流して空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路と、天井内空間１１０から蓄熱用空気通路を流れて空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路とを選択できる構成であり、このような運転を行うためのダクト配置、切替機構等を適宜に構成している。尚、以上の例は、床吹き出し方式であるが、天井吹き出し方式にも適用できることは勿論である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の躯体蓄熱を利用した空調システムでは、蓄熱用空気通路は、中空スラブを利用して構成するので、中空スラブを使用しない建物に適用することはできず、適用は新築物件に限られてしまう。
そのため、中空スラブを使用していない既存の建物でも、改修することにより、低コストで適用することができる躯体蓄熱を利用した空調システムが望まれている。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間に、空調機本体と空調機要素を支持すると共に、空調機本体と空調機要素の上方に、床躯体の下面から適宜間隔を隔てて仕切板を設置して、床躯体と仕切板により蓄熱空気通路を構成すると共に、この蓄熱空気通路と外部とを連通させる第１、第２の連通部を仕切板の離れた位置の夫々に対応して構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と天井吹出口側に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と天井内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成とした躯体蓄熱を利用した空調システムを提案するものである。
【０００８】
そして本発明では、上記の仕切板を石膏ボードにより構成することを提案する。
また本発明では、上記の仕切板の下面に断熱材を設置することを提案する。
また本発明では、上記の仕切板は、潜熱蓄熱材を封入した多数の蓄熱ペレットを内部に設けた構成とすることを提案する。
これらの構成は、適宜に組み合わせることができる。
【０００９】
以上の本発明によれば、中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間に、床躯体の下面から適宜間隔を隔てて仕切板を配置することにより、床躯体と仕切板間に蓄熱空気通路を構成することができ、そして支持体の下方に床躯体または梁に支持した空調機本体と空調機要素とにより躯体蓄熱を利用した空調システムを構成することができる。
【００１０】
次に本発明では建物の梁によって囲まれた空間を有する天井内空間の一側に仕切板により格納部を構成して空調機本体と空調機要素を設置すると共に、仕切板の離れた位置の夫々に第１、第２の連通部を構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と居室空間への吹出口に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と格納部内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成とした躯体蓄熱を利用した空調システムを提案するものである。
【００１１】
そして本発明では、上記の構成において、天井の上側に邪魔板を設置して、前記第１の連通部と第２の連通部に渡る蛇行経路を構成することを提案する。
また本発明では、上記の構成において、天井内空間には、梁によって囲まれた床躯体の下方空間を仕切る仕切板を配置して、蓄熱空気通路を構成し、この蓄熱空気通路に対応して上記第１、第２の連通部を構成することを提案する。
【００１２】
以上の本発明によれば、中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間を有するものであれば、天井内空間に蓄熱空気通路を構成することができ、天井内空間の一側の格納部に設置した空調機本体と空調機要素とにより、躯体蓄熱を利用した空調システムを構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
まず図１〜図５は本発明の空調システムの第１の実施の形態に関するもので、図１〜図３は、夫々の動作において表した断面図、図４は空調システムの要部を下方から見上げた説明図、図５は図１〜図４の構成中の要部を示す斜視図である。
図において、符号１は建物の天井２の上側のコンクリート床躯体であり、この床躯体１は梁３により囲まれた空間Ｓを有している。図４に示すように、この床躯体１では、大梁３ａと小梁３ｂとに囲まれた空間Ｓを有している。
【００１４】
符号４は空調機本体であり、この空調機本体４は、パッケージ形空調機（ＰＡＣ）又はファンコイルユニット（ＦＣＵ）を用いることができる。この空調機本体４と、空調システムを構成するためのダクト、弁機構等の空調機要素を床躯体１の下方に支持する。これらは、吊り金具５を用いて床躯体から直接に吊るか、または梁３間にチャンネルを渡し、それに吊るようにして支持する。
そして空調機本体４と空調機要素の上方には、床躯体１の下面から適宜間隔、例えば１５０〜２００ｍｍ程度の間隔を隔てて仕切板６を設置して、床躯体１と仕切板６により蓄熱空気通路７を構成する。この仕切板６は床躯体１又は梁３から吊って支持することができる。
仕切板６は軽量な材質の板、例えば石膏ボードにより構成するもので、このことから、既存の建物のスラブ、梁の耐力がオムニア板等のコンクリート板を支持するのに十分でない場合でも安全に支持することができる。
仕切板６は一方向において、梁３により囲まれた空間Ｓの大きさよりも小さく構成しており、これを空間Ｓの一方側に偏倚させて支持していることから、空間Ｓの一方側に上記第２の連通部に相当する隙間８が形成される。また仕切板６には、隙間８と離れた側に偏倚して上記第１の連通部に相当する連通口９を設けている。
尚、仕切板６は空間Ｓと同等な大きさに構成し、上記第２の連通部を隙間に代えて連通口により構成することもできる。
空調機要素は、空調機本体４の吹出側１０を、上記連通口９と、天井２に構成した天井吹出口１１側に切換機構１２を介して接続するための吹出空気経路１３と、空調機本体４の吸込側１４を、連通口９と天井内空間１５に切換機構１６を介して接続するための吸込空気経路１７から構成されるものである。具体的には、切換機構１２，１６は、図に示すような切換ダンパーや、後述する第２、第３の実施の形態に示すような複数の個別のダンパーを組み合せて構成することができ、また各空気経路１３，１７は空調機本体４と、連通口９や天井吹出口１１等の要素をダクトにより接続して構成される。
尚、図中の他の構成要素を説明すると、符号１８は天井吹出口１１に至るダクト、１９は天井内空間１５から切換機構１６への吸込口、２０は天井２に設けた吸込口、２１は連通ダクトである。
そこで次に、このようにして構成した空調システムの運転動作を説明する。
【００１５】
図１は例えば冷房期の空調時間外、特に、電力料金の単価が安くなる夜間における蓄熱運転状態を示すもので、吹出空気経路１３においては切換機構１２を連通口９側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を吸込口１９側と連通するように切換える。
この蓄熱運転では、空調機本体４の吹出側１０からの空調空気、即ち冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って連通口９から蓄熱空気通路７内に流入し、これを図中右方向に流れる。そして蓄熱空気通路７の右側において隙間８を通って天井内空間１５に流出する。このように蓄熱空気通路７を流れる際、冷風は床躯体１及び仕切板６を冷やし、即ち、床躯体１及び仕切板６には、いわゆる冷熱が蓄積される。
このように床躯体１及び仕切板６を冷やした後、天井内空間１５内に流出した冷風は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００１６】
以上のようにして必要な時間だけ空調機本体４を運転して待機し、空調が必要な時点において空調機本体４を冷房運転する。
まず、冷房が必要な時点において、躯体に蓄熱した熱を利用する場合には、蓄熱運転とは異なり、図２に示すように、吹出空気経路１３においては切換機構１２を天井吹出口１１側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を連通口９側と連通するように切換えて空調機本体４を運転する。
この状態では、空調機本体４の吹出側からの冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３のダクト１８を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から天井内空間１５内に流入し、次いで隙間８から蓄熱空気通路７内に流入する。
蓄熱空気通路７内に流入した空気は、蓄熱空気通路７を図１とは逆に図中左方向に流れ、この際、床躯体１及び仕切板６に蓄熱されている冷熱により冷やされる。即ち、蓄熱空気通路７を流れる空気により、それまでに蓄熱されている冷熱が回収される。
次いで、このように冷やされた空気は、連通口９を経て連通ダクト２１を流れ、切換機構１６を経て空調機本体４の吸込側に還流する。そして空調機本体４により更に冷やされて、上述したように吹出空気経路１３を経て天井吹出口１１から居室空間２２に吹き出し、こうして蓄熱運転時に床躯体１及び仕切板６に蓄熱された冷熱は、放熱されて居室空間２２の冷房に供される。
【００１７】
次に、冷房が必要な時点において、床躯体１及び仕切板６に蓄熱された熱を利用する必要がない場合又は床躯体１及び仕切板６に蓄熱した熱を保存しておきたい場合には、図３に示すように、吹出空気経路１３においては切換機構１２を天井吹出口１１側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を吸込口１９側と連通するように切換えて空調機本体４を運転する。
この状態では、空調機本体４の吹出側からの冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３のダクト１８を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から天井内空間１５内に流入し、次いで天井内空間１５内に流入した居室空間２２からの空気は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
以上は本発明を冷房期の運転について説明しているが、暖房期の運転においても同様な動作で、蓄熱運転において温風を蓄熱空気通路７に流して床躯体１及び仕切板６に蓄熱を行うと共に、暖房運転において蓄熱されている熱を回収して、居室空間５の暖房に供することができる。
【００１８】
以上の実施の形態においては、仕切板６は、蓄熱性を有するコンクリート板でなく、石膏ボード等の軽量な板を用いるのであるが、その下面に断熱材を設置して蓄熱空気通路７の断熱性を高めることができる。また仕切板６は、例えば石膏ボード内に潜熱蓄熱材を封入した多数の蓄熱ペレットを設ける等により、それ自体の蓄熱性を高めることもできる。
これらはコスト等との兼ね合いで単独で、又は適宜組み合わせて適用することができる。
【００１９】
次に図６、図７は本発明を適用した空調システムの第２の実施の形態を各動作につき示すもので、夫々（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の平面図である。これらの図において、上述した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この実施の形態では、建物の梁３によって囲まれた空間を有する天井内空間１５の一側に仕切板２３により格納部２４を構成して空調機本体４と空調機要素を設置すると共に、仕切板２３の離れた位置の夫々に第１、第２の連通部２５、２６を構成し、前記空調機要素は、第１の実施の形態と同様に、空調機本体４の吹出側１０を、第１の連通部２５と居室空間２２への天井吹出口１１に切換機構１２を介して接続する吹出空気経路１３と、空調機本体４の吸込側１４を、第３の連通部３４と格納部２４内空間に切換機構１６を介して接続する吸込空気経路１７とから構成したものである。このようにこの実施の形態では、第１の連通部２５に加えて第３の連通部３４を設け、この第３の連通部３４に連通ダクト２１を接続しているが、第１の実施の形態と同様に第３の連通部３４を設けず、連通ダクト２１を第１の連通部２５に接続するように構成することができる。
また、この実施の形態では、切換機構１２、１６は夫々一対のダンパーにより構成しており、一対のダンパーは、一方側が開の場合には他方側が閉（図中黒塗りで表示）となるように制御する。
また、この実施の形態では、天井内空間１５を蓄熱空気通路７として構成しているため、天井２は夜間蓄熱時に空調空気が居室空間２２側へ漏れて、熱損失とならないように、床躯体１の下方に所定の空隙を確保して、通常の天井材２７に加えてもう１枚の天井材２８を設置すると共に、照明器具２９も一体に組み込んでいる。
天井材２８は蓄熱用として利用するものであり、コンクリート系の熱容量の大きいものが望まれるが、荷重の制限がある場合には、ＡＬＣ、アスロック、石膏ボード等の軽量の天井材を適用することができる。例えば、現存の建物では、一般的に許容される荷重増は５０kg／m2程度であり、これを勘案して天井材を選定すればよい。
一方、一般の天井材２７は、空調空気が居室空間２２に漏れたり、照明の熱が居室空間２２内に流出するのを防ぐためである。
尚、上述したような二重天井を構成する天井材２８は、低コストを目的とする場合には省略できるものである。
一方、各図の（ａ）には図示を省略しているが、（ｂ）に示すように、天井材２８の上側には、邪魔板３０を設置して前記第１の連通部２５と第２の連通部２６に渡る蛇行経路３１を構成している。
【００２０】
以上の構成の空調システムの運転動作を説明すると、まず図６は蓄熱時を示すもので、格納部２４内の空調機本体４の吹出側１０からの空調空気は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って第１の連通部２５から蓄熱空気通路７（天井内空間１５）内に流入し、蛇行経路３１を流れて第２の連通部２６から格納部２４内空間に流入する。そして格納部２４内に流入した空調空気は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００２１】
また図７は空調時を示すもので、格納部２４内の空調機本体４の吹出側からの空調空気は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から格納部２４内に流入し、次いで第２の連通部２６から蓄熱空気通路７内に流入する。そして蛇行経路３１を流れて第３の連通部３４に至り、ここから、連通ダクト２１、切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００２２】
以上の実施の形態では、蓄熱運転及び蓄熱された熱を利用しての空調運転において空調空気が蓄熱空気通路７を流れる際、空調空気は、邪魔板３０により構成した蛇行経路３１を流れるため、床躯体１及び天井材２８と接触が良好に行われ、こうして蓄熱及び蓄熱の回収を効率的に行うことができる。
尚、説明及び図示は省略したが、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、蓄熱を利用しない空調運転を行えることは勿論である。
【００２３】
次に図８、図９は本発明を適用した空調システムの第３の実施の形態を各動作につき示すもので、夫々（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の平面図である。これらの図において、上述した第２の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは、以下の点で構成が異なるものである。
まず、この第３の実施の形態は、床吹出し方式の空調システムを提供するもので、居室空間２２内への空調空気の供給は、天井吹出口１１に代えて、床下吹出口３２から行う構成としている。
次に、この第３の実施の形態では、通常の天井２に加えて、天井内空間１５に、梁３によって囲まれた床躯体１の下方空間を仕切る仕切板３３を配置して蓄熱空気通路７を構成し、この蓄熱空気通路７に対応して上記第１、第２の連通部２５、２６を構成している。この仕切板３３は上記天井材２８により構成することができ、この上には第２の実施の形態と同様に邪魔板３０による蛇行経路３１を構成している。
このような構成においては、蓄熱空気通路７は梁３と仕切板３３により囲まれた空間として構成されるため、空調空気の漏れや熱の放散を効率的に防止することができる。
次に、この第３の実施の形態では、上記構成と相俟って、居室空間２２からの吸込口２０を天井２の適所に構成したものである。
以上の構成における蓄熱運転、蓄熱を利用する空調運転の動作は、図８、図９中に矢印で示した空調空気の流れにより自明であるので、説明は省略する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の躯体蓄熱を利用した空調システムは以上の通りであるので、以下に示すような効果がある。
ａ．中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても適用することができる。
ｂ．軽量化を計れるので、床躯体や梁に強度上の余裕がなくても適用することができる。
ｃ．低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図２】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱を利用した空調運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図３】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱を利用しない空調運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図４】 第１の実施の形態を下方から見上げた説明図である。
【図５】 第１の実施の形態の要部の斜視図である。
【図６】 本発明の空調システムの第２の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図７】 本発明の空調システムの第２の実施の形態を蓄熱を利用した運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図８】 本発明の空調システムの第３の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図９】 本発明の空調システムの第３の実施の形態を蓄熱を利用した運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図１０】 従来の躯体蓄熱を利用した空調システムの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 床躯体
２ 天井
３ 梁
３ａ 大梁
３ｂ 小梁
４ 空調機本体
５ 吊り金具
６ 仕切板
７ 蓄熱空気通路
８ 連通口
９ 隙間
１０ 吹出側
１１ 天井吹出口
１２ 切換機構
１３ 吹出空気経路
１４ 吸込側
１５ 天井内空間
１６ 切換機構
１７ 吸込空気経路
１８ ダクト
１９ 吸込口
２０ 吸込口
２１ 連通ダクト
２２ 居室空間
２３ 仕切板
２４ 格納部
２５ 第１の連通部
２６ 第２の連通部
２７、２８ 天井材
２９ 照明器具
３０ 邪魔板
３１ 蛇行経路
３２ 床下吹出口
３３ 仕切板
３４ 第３の連通部
【発明の属する技術分野】
本発明は躯体蓄熱を利用した空調システムに関するものである。
【０００２】
近来、空調機の始動直後から室内環境を良好にすることを目的としたり、または空調負荷のピークカットによる熱源・空調機器の容量低減を計る目的で、空調が必要な時間外に空調機を蓄熱運転してコンクリート躯体に予め熱（冷熱を含む）を蓄熱しておき、この熱を、空調が必要な時間に利用することができる躯体蓄熱を利用した空調システムが提案されている。例えば特願平９−２８２０９号等の願書に添付した明細書及び図面参照。
【０００３】
この空調システムは、建築物の構造体により構成された閉鎖空間、例えば中空スラブを蓄熱空気通路として構成し、空調機から空調空間を経て空調機に還流する空調空気経路の適所に上記中空スラブの蓄熱空気通路を配置した構成を基本構成としている。
【０００４】
このような空調システムの一例を説明すると、例えば図１０に示すものは、空調機１０１の吐出側１０２からの空調空気を、二重床１０３とスラブ１０４との間に構成した床下空間部１０５を介して床１０３に設けた吹出口１０６から居室空間１０７に供給すると共に、天井パネル１０８に設けた吸込口１０９から、この天井パネル１０８と天井側のスラブ１０４との間の天井内空間１１０に流入させ、ここを通過させて空調機１０１の吸込側１１１に還流させる床吹き出し式の空調システムにおいて、スラブ１０４は中空部１１２を有する中空スラブにより構成し、この中空部１１２により蓄熱用空気通路を構成して、上記空調空気を必要に応じてこの蓄熱用空気通路に流すようにしたものである。
【０００５】
このような構成においては、空調が必要な時間外、特に、電力料金の単価が安い夜間において必要な時間だけ空調機１０１を運転し、空調空気を主として蓄熱用空気通路に流す蓄熱運転を行うことにより、空調機１０１の運転により発生した熱（冷熱を含む）を中空部１１２を構成した床躯体１０４に蓄熱することができ、そして空調時において空調空気を蓄熱用空気通路に流すことにより、蓄えた熱を空調空気により回収して利用する空調運転を行うことにより、上述した目的の達成を計るものである。例えば従来では、夜２２時から翌朝８時までの１０時間に蓄熱運転を行って床躯体に蓄熱し、昼間にその大半を放熱して利用する。
尚、図中実線矢印は蓄熱運転時の空調空気の流れ、２点鎖線の矢印は空調運転時の空調空気の流れを示すものであり、後者の空調運転においては、空調空気の経路は、天井内空間１１０のみを流して空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路と、天井内空間１１０から蓄熱用空気通路を流れて空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路とを選択できる構成であり、このような運転を行うためのダクト配置、切替機構等を適宜に構成している。尚、以上の例は、床吹き出し方式であるが、天井吹き出し方式にも適用できることは勿論である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の躯体蓄熱を利用した空調システムでは、蓄熱用空気通路は、中空スラブを利用して構成するので、中空スラブを使用しない建物に適用することはできず、適用は新築物件に限られてしまう。
そのため、中空スラブを使用していない既存の建物でも、改修することにより、低コストで適用することができる躯体蓄熱を利用した空調システムが望まれている。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間に、空調機本体と空調機要素を支持すると共に、空調機本体と空調機要素の上方に、床躯体の下面から適宜間隔を隔てて仕切板を設置して、床躯体と仕切板により蓄熱空気通路を構成すると共に、この蓄熱空気通路と外部とを連通させる第１、第２の連通部を仕切板の離れた位置の夫々に対応して構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と天井吹出口側に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と天井内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成とした躯体蓄熱を利用した空調システムを提案するものである。
【０００８】
そして本発明では、上記の仕切板を石膏ボードにより構成することを提案する。
また本発明では、上記の仕切板の下面に断熱材を設置することを提案する。
また本発明では、上記の仕切板は、潜熱蓄熱材を封入した多数の蓄熱ペレットを内部に設けた構成とすることを提案する。
これらの構成は、適宜に組み合わせることができる。
【０００９】
以上の本発明によれば、中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間に、床躯体の下面から適宜間隔を隔てて仕切板を配置することにより、床躯体と仕切板間に蓄熱空気通路を構成することができ、そして支持体の下方に床躯体または梁に支持した空調機本体と空調機要素とにより躯体蓄熱を利用した空調システムを構成することができる。
【００１０】
次に本発明では建物の梁によって囲まれた空間を有する天井内空間の一側に仕切板により格納部を構成して空調機本体と空調機要素を設置すると共に、仕切板の離れた位置の夫々に第１、第２の連通部を構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と居室空間への吹出口に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と格納部内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成とした躯体蓄熱を利用した空調システムを提案するものである。
【００１１】
そして本発明では、上記の構成において、天井の上側に邪魔板を設置して、前記第１の連通部と第２の連通部に渡る蛇行経路を構成することを提案する。
また本発明では、上記の構成において、天井内空間には、梁によって囲まれた床躯体の下方空間を仕切る仕切板を配置して、蓄熱空気通路を構成し、この蓄熱空気通路に対応して上記第１、第２の連通部を構成することを提案する。
【００１２】
以上の本発明によれば、中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても、建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間を有するものであれば、天井内空間に蓄熱空気通路を構成することができ、天井内空間の一側の格納部に設置した空調機本体と空調機要素とにより、躯体蓄熱を利用した空調システムを構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
まず図１〜図５は本発明の空調システムの第１の実施の形態に関するもので、図１〜図３は、夫々の動作において表した断面図、図４は空調システムの要部を下方から見上げた説明図、図５は図１〜図４の構成中の要部を示す斜視図である。
図において、符号１は建物の天井２の上側のコンクリート床躯体であり、この床躯体１は梁３により囲まれた空間Ｓを有している。図４に示すように、この床躯体１では、大梁３ａと小梁３ｂとに囲まれた空間Ｓを有している。
【００１４】
符号４は空調機本体であり、この空調機本体４は、パッケージ形空調機（ＰＡＣ）又はファンコイルユニット（ＦＣＵ）を用いることができる。この空調機本体４と、空調システムを構成するためのダクト、弁機構等の空調機要素を床躯体１の下方に支持する。これらは、吊り金具５を用いて床躯体から直接に吊るか、または梁３間にチャンネルを渡し、それに吊るようにして支持する。
そして空調機本体４と空調機要素の上方には、床躯体１の下面から適宜間隔、例えば１５０〜２００ｍｍ程度の間隔を隔てて仕切板６を設置して、床躯体１と仕切板６により蓄熱空気通路７を構成する。この仕切板６は床躯体１又は梁３から吊って支持することができる。
仕切板６は軽量な材質の板、例えば石膏ボードにより構成するもので、このことから、既存の建物のスラブ、梁の耐力がオムニア板等のコンクリート板を支持するのに十分でない場合でも安全に支持することができる。
仕切板６は一方向において、梁３により囲まれた空間Ｓの大きさよりも小さく構成しており、これを空間Ｓの一方側に偏倚させて支持していることから、空間Ｓの一方側に上記第２の連通部に相当する隙間８が形成される。また仕切板６には、隙間８と離れた側に偏倚して上記第１の連通部に相当する連通口９を設けている。
尚、仕切板６は空間Ｓと同等な大きさに構成し、上記第２の連通部を隙間に代えて連通口により構成することもできる。
空調機要素は、空調機本体４の吹出側１０を、上記連通口９と、天井２に構成した天井吹出口１１側に切換機構１２を介して接続するための吹出空気経路１３と、空調機本体４の吸込側１４を、連通口９と天井内空間１５に切換機構１６を介して接続するための吸込空気経路１７から構成されるものである。具体的には、切換機構１２，１６は、図に示すような切換ダンパーや、後述する第２、第３の実施の形態に示すような複数の個別のダンパーを組み合せて構成することができ、また各空気経路１３，１７は空調機本体４と、連通口９や天井吹出口１１等の要素をダクトにより接続して構成される。
尚、図中の他の構成要素を説明すると、符号１８は天井吹出口１１に至るダクト、１９は天井内空間１５から切換機構１６への吸込口、２０は天井２に設けた吸込口、２１は連通ダクトである。
そこで次に、このようにして構成した空調システムの運転動作を説明する。
【００１５】
図１は例えば冷房期の空調時間外、特に、電力料金の単価が安くなる夜間における蓄熱運転状態を示すもので、吹出空気経路１３においては切換機構１２を連通口９側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を吸込口１９側と連通するように切換える。
この蓄熱運転では、空調機本体４の吹出側１０からの空調空気、即ち冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って連通口９から蓄熱空気通路７内に流入し、これを図中右方向に流れる。そして蓄熱空気通路７の右側において隙間８を通って天井内空間１５に流出する。このように蓄熱空気通路７を流れる際、冷風は床躯体１及び仕切板６を冷やし、即ち、床躯体１及び仕切板６には、いわゆる冷熱が蓄積される。
このように床躯体１及び仕切板６を冷やした後、天井内空間１５内に流出した冷風は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００１６】
以上のようにして必要な時間だけ空調機本体４を運転して待機し、空調が必要な時点において空調機本体４を冷房運転する。
まず、冷房が必要な時点において、躯体に蓄熱した熱を利用する場合には、蓄熱運転とは異なり、図２に示すように、吹出空気経路１３においては切換機構１２を天井吹出口１１側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を連通口９側と連通するように切換えて空調機本体４を運転する。
この状態では、空調機本体４の吹出側からの冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３のダクト１８を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から天井内空間１５内に流入し、次いで隙間８から蓄熱空気通路７内に流入する。
蓄熱空気通路７内に流入した空気は、蓄熱空気通路７を図１とは逆に図中左方向に流れ、この際、床躯体１及び仕切板６に蓄熱されている冷熱により冷やされる。即ち、蓄熱空気通路７を流れる空気により、それまでに蓄熱されている冷熱が回収される。
次いで、このように冷やされた空気は、連通口９を経て連通ダクト２１を流れ、切換機構１６を経て空調機本体４の吸込側に還流する。そして空調機本体４により更に冷やされて、上述したように吹出空気経路１３を経て天井吹出口１１から居室空間２２に吹き出し、こうして蓄熱運転時に床躯体１及び仕切板６に蓄熱された冷熱は、放熱されて居室空間２２の冷房に供される。
【００１７】
次に、冷房が必要な時点において、床躯体１及び仕切板６に蓄熱された熱を利用する必要がない場合又は床躯体１及び仕切板６に蓄熱した熱を保存しておきたい場合には、図３に示すように、吹出空気経路１３においては切換機構１２を天井吹出口１１側と連通するように切換えると共に、吸込空気経路１７においては切換機構１６を吸込口１９側と連通するように切換えて空調機本体４を運転する。
この状態では、空調機本体４の吹出側からの冷風は、切換機構１２により吹出空気経路１３のダクト１８を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から天井内空間１５内に流入し、次いで天井内空間１５内に流入した居室空間２２からの空気は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
以上は本発明を冷房期の運転について説明しているが、暖房期の運転においても同様な動作で、蓄熱運転において温風を蓄熱空気通路７に流して床躯体１及び仕切板６に蓄熱を行うと共に、暖房運転において蓄熱されている熱を回収して、居室空間５の暖房に供することができる。
【００１８】
以上の実施の形態においては、仕切板６は、蓄熱性を有するコンクリート板でなく、石膏ボード等の軽量な板を用いるのであるが、その下面に断熱材を設置して蓄熱空気通路７の断熱性を高めることができる。また仕切板６は、例えば石膏ボード内に潜熱蓄熱材を封入した多数の蓄熱ペレットを設ける等により、それ自体の蓄熱性を高めることもできる。
これらはコスト等との兼ね合いで単独で、又は適宜組み合わせて適用することができる。
【００１９】
次に図６、図７は本発明を適用した空調システムの第２の実施の形態を各動作につき示すもので、夫々（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の平面図である。これらの図において、上述した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この実施の形態では、建物の梁３によって囲まれた空間を有する天井内空間１５の一側に仕切板２３により格納部２４を構成して空調機本体４と空調機要素を設置すると共に、仕切板２３の離れた位置の夫々に第１、第２の連通部２５、２６を構成し、前記空調機要素は、第１の実施の形態と同様に、空調機本体４の吹出側１０を、第１の連通部２５と居室空間２２への天井吹出口１１に切換機構１２を介して接続する吹出空気経路１３と、空調機本体４の吸込側１４を、第３の連通部３４と格納部２４内空間に切換機構１６を介して接続する吸込空気経路１７とから構成したものである。このようにこの実施の形態では、第１の連通部２５に加えて第３の連通部３４を設け、この第３の連通部３４に連通ダクト２１を接続しているが、第１の実施の形態と同様に第３の連通部３４を設けず、連通ダクト２１を第１の連通部２５に接続するように構成することができる。
また、この実施の形態では、切換機構１２、１６は夫々一対のダンパーにより構成しており、一対のダンパーは、一方側が開の場合には他方側が閉（図中黒塗りで表示）となるように制御する。
また、この実施の形態では、天井内空間１５を蓄熱空気通路７として構成しているため、天井２は夜間蓄熱時に空調空気が居室空間２２側へ漏れて、熱損失とならないように、床躯体１の下方に所定の空隙を確保して、通常の天井材２７に加えてもう１枚の天井材２８を設置すると共に、照明器具２９も一体に組み込んでいる。
天井材２８は蓄熱用として利用するものであり、コンクリート系の熱容量の大きいものが望まれるが、荷重の制限がある場合には、ＡＬＣ、アスロック、石膏ボード等の軽量の天井材を適用することができる。例えば、現存の建物では、一般的に許容される荷重増は５０kg／m2程度であり、これを勘案して天井材を選定すればよい。
一方、一般の天井材２７は、空調空気が居室空間２２に漏れたり、照明の熱が居室空間２２内に流出するのを防ぐためである。
尚、上述したような二重天井を構成する天井材２８は、低コストを目的とする場合には省略できるものである。
一方、各図の（ａ）には図示を省略しているが、（ｂ）に示すように、天井材２８の上側には、邪魔板３０を設置して前記第１の連通部２５と第２の連通部２６に渡る蛇行経路３１を構成している。
【００２０】
以上の構成の空調システムの運転動作を説明すると、まず図６は蓄熱時を示すもので、格納部２４内の空調機本体４の吹出側１０からの空調空気は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って第１の連通部２５から蓄熱空気通路７（天井内空間１５）内に流入し、蛇行経路３１を流れて第２の連通部２６から格納部２４内空間に流入する。そして格納部２４内に流入した空調空気は、吸込口１９から切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００２１】
また図７は空調時を示すもので、格納部２４内の空調機本体４の吹出側からの空調空気は、切換機構１２により吹出空気経路１３を通って天井吹出口１１から居室空間２２内に流入すると共に、居室空間２２内の空気が吸込口２０から格納部２４内に流入し、次いで第２の連通部２６から蓄熱空気通路７内に流入する。そして蛇行経路３１を流れて第３の連通部３４に至り、ここから、連通ダクト２１、切換機構１６を経て吸込空気経路１７を流れて空調機本体４に還流して循環に供される。
【００２２】
以上の実施の形態では、蓄熱運転及び蓄熱された熱を利用しての空調運転において空調空気が蓄熱空気通路７を流れる際、空調空気は、邪魔板３０により構成した蛇行経路３１を流れるため、床躯体１及び天井材２８と接触が良好に行われ、こうして蓄熱及び蓄熱の回収を効率的に行うことができる。
尚、説明及び図示は省略したが、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、蓄熱を利用しない空調運転を行えることは勿論である。
【００２３】
次に図８、図９は本発明を適用した空調システムの第３の実施の形態を各動作につき示すもので、夫々（ａ）は断面図、（ｂ）は要部の平面図である。これらの図において、上述した第２の実施の形態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この第３の実施の形態は、第２の実施の形態とは、以下の点で構成が異なるものである。
まず、この第３の実施の形態は、床吹出し方式の空調システムを提供するもので、居室空間２２内への空調空気の供給は、天井吹出口１１に代えて、床下吹出口３２から行う構成としている。
次に、この第３の実施の形態では、通常の天井２に加えて、天井内空間１５に、梁３によって囲まれた床躯体１の下方空間を仕切る仕切板３３を配置して蓄熱空気通路７を構成し、この蓄熱空気通路７に対応して上記第１、第２の連通部２５、２６を構成している。この仕切板３３は上記天井材２８により構成することができ、この上には第２の実施の形態と同様に邪魔板３０による蛇行経路３１を構成している。
このような構成においては、蓄熱空気通路７は梁３と仕切板３３により囲まれた空間として構成されるため、空調空気の漏れや熱の放散を効率的に防止することができる。
次に、この第３の実施の形態では、上記構成と相俟って、居室空間２２からの吸込口２０を天井２の適所に構成したものである。
以上の構成における蓄熱運転、蓄熱を利用する空調運転の動作は、図８、図９中に矢印で示した空調空気の流れにより自明であるので、説明は省略する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の躯体蓄熱を利用した空調システムは以上の通りであるので、以下に示すような効果がある。
ａ．中空スラブを使用していない新築又は既存の建物であっても適用することができる。
ｂ．軽量化を計れるので、床躯体や梁に強度上の余裕がなくても適用することができる。
ｃ．低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図２】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱を利用した空調運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図３】 本発明の空調システムの第１の実施の形態を蓄熱を利用しない空調運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図４】 第１の実施の形態を下方から見上げた説明図である。
【図５】 第１の実施の形態の要部の斜視図である。
【図６】 本発明の空調システムの第２の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図７】 本発明の空調システムの第２の実施の形態を蓄熱を利用した運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図８】 本発明の空調システムの第３の実施の形態を蓄熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図９】 本発明の空調システムの第３の実施の形態を蓄熱を利用した運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図１０】 従来の躯体蓄熱を利用した空調システムの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 床躯体
２ 天井
３ 梁
３ａ 大梁
３ｂ 小梁
４ 空調機本体
５ 吊り金具
６ 仕切板
７ 蓄熱空気通路
８ 連通口
９ 隙間
１０ 吹出側
１１ 天井吹出口
１２ 切換機構
１３ 吹出空気経路
１４ 吸込側
１５ 天井内空間
１６ 切換機構
１７ 吸込空気経路
１８ ダクト
１９ 吸込口
２０ 吸込口
２１ 連通ダクト
２２ 居室空間
２３ 仕切板
２４ 格納部
２５ 第１の連通部
２６ 第２の連通部
２７、２８ 天井材
２９ 照明器具
３０ 邪魔板
３１ 蛇行経路
３２ 床下吹出口
３３ 仕切板
３４ 第３の連通部
Claims (7)
- 建物の天井の上側の床躯体において、梁によって囲まれた空間に、空調機本体と空調機要素を支持すると共に、空調機本体と空調機要素の上方に、床躯体の下面から適宜間隔を隔てて仕切板を設置して、床躯体と仕切板により蓄熱空気通路を構成すると共に、この蓄熱空気通路と外部とを連通させる第１、第２の連通部を仕切板の離れた位置の夫々に対応して構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と天井吹出口側に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と天井内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成としたことを特徴とする躯体蓄熱を利用した空調システム
- 仕切板は石膏ボードにより構成したことを特徴とする請求項１記載の躯体蓄熱を利用した空調システム
- 仕切板の下面に断熱材を設置したことを特徴とする請求項１又は２記載の躯体蓄熱を利用した空調システム
- 仕切板は、潜熱蓄熱材を封入した多数の蓄熱ペレットを内部に設けた構成としたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の躯体蓄熱を利用した空調システム
- 建物の梁によって囲まれた空間を有する天井内空間の一側に仕切板により格納部を構成して空調機本体と空調機要素を設置すると共に、仕切板の離れた位置の夫々に第１、第２の連通部を構成し、前記空調機要素は、空調機本体の吹出側を、第１の連通部と居室空間への吹出口に切換機構を介して接続する吹出空気経路と、空調機本体の吸込側を、第１の連通部と格納部内空間に切換機構を介して接続する吸込空気経路から成る構成としたことを特徴とする躯体蓄熱を利用した空調システム
- 天井の上側に邪魔板を設置して、前記第１の連通部と第２の連通部に渡る蛇行経路を構成したことを特徴とする請求項５記載の躯体蓄熱を利用した空調システム
- 天井内空間には、梁によって囲まれた床躯体の下方空間を仕切る仕切板を配置して、蓄熱空気通路を構成し、この蓄熱空気通路に対応して第１、第２の連通部を構成したことを特徴とする請求項５記載の躯体蓄熱を利用した空調システム
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