JP4212689B2 - 置換換気式空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、いわゆる置換換気式空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空気調和装置の構成として置換換気式（あるいはディスプレイスメント式）の空気調和装置が提案されている。
【０００３】
この置換換気式空気調和装置は、室内の空気を新鮮な冷気に置き換えるように構成された空気調和装置であって、図７に示すように、室内Ｒにおける低い位置、例えば壁際の床面等に室内空調ユニット１０２を設置し、該室内空調ユニット１０２により新鮮な外気を導入してこれを室内温度よりも少し低い温度まで冷却した後、この冷却された空気（冷気）を該室内空調ユニット１０２の吹出し口１０２ａから室内Ｒの下部空間に吹き出すように構成されている。
【０００４】
そして、このように室内下部空間に新鮮な冷気を吹き出すことにより、室内Ｒの空気を徐々に上方へ押し上げて室内Ｒ上部から室外へ排出し、これにより室内Ｒの汚れた空気を常に新鮮な冷気に置き換えるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の置換換気式空気調和装置においては、室内空調ユニット１０２の吹出し口１０２ａから冷気を直接室内Ｒに吹き出すように構成されているので、吹出し速度をあまり小さい値に制御することができず、このため吹出し口１０２ａから勢いよく吹き出された冷気によって室内Ｒの空気が攪拌されてしまい、室内Ｒの汚れた空気を新鮮な冷気に着実に置き換えることができない、という問題がある。
【０００６】
また、上記従来の置換換気式空気調和装置においては、その室内空調ユニット１０２が室内に剥き出しで設置されているため見映えがあまり良くない、という問題もある。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室内の汚れた空気を新鮮な冷気に着実に置き換えることができ、しかも建築意匠上の見映えを高めることができる置換換気式空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、室内空調ユニットを、透気性パネルを有する所定の箱状ケーシング内に設置するとともに、該箱状ケーシング内に冷気の循環通路を設けることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る置換換気式空気調和装置は、請求項１に記載したように、
室内の空気を新鮮な冷気に置き換えるように構成された置換換気式空気調和装置において、
上記室内の壁面近傍に、前面板が透気性パネルで構成された腰壁状の箱形ケーシングが設けられるとともに、
この箱形ケーシング内に、外気導入式の室内空調ユニットと、この室内空調ユニットから吹き出される冷気を該箱形ケーシング内において循環させる循環通路とが設けられてなり、
上記室内空調ユニットが、上記箱形ケーシング内における一側端部に設けられるとともに、
上記循環通路が、上記箱形ケーシング内の他側端部で折り返すようにして上下２段で形成された上段通路および下段通路を備えてなり、上記室内空調ユニットからの冷気が上記上段通路に吹き出されるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「透気性パネル」とは、その両側空間に気圧差が生じたときに空気が透過するように構成されたパネルを意味するものである。
【００１１】
また、上記「腰壁状」とは、箱形ケーシングが正面視において腰壁のように横長矩形状に形成されていることを意味するものであり、腰壁のように左右両側の壁あるいは柱の間の全幅にわたって形成されたものであることは必ずしも必要ではない。
【００１２】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る置換換気式空気調和装置は、室内の壁面近傍に、前面板が透気性パネルで構成された腰壁状の箱形ケーシングが設けられるとともに、この箱形ケーシング内に、外気導入式の室内空調ユニットと、この室内空調ユニットから吹き出される冷気を箱形ケーシング内において循環させる循環通路とが設けられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１３】
すなわち、室内空調ユニットが作動すると、該室内空調ユニットに導入された外気は、該室内空調ユニットで冷却され、新鮮な冷気として箱形ケーシング内に吹き出される。このようにして吹き出された冷気は、箱形ケーシング内において循環通路に沿って循環するが、箱形ケーシング内の気圧が所定値以上になると、冷気は箱形ケーシング内と室内との気圧差に応じた速度で透気性パネルを透過して室内に放出される。この透気性パネルは箱形ケーシングの前面板を構成するものであることから、冷気は広い面積にわたって極小さい放出速度で室内に放出される。
【００１４】
この透気性パネルを透過して室内に放出された冷気は、室内の空気より重いので床面近傍に層を形成し、室内の空気を徐々に上方へ押し上げる作用をする。その際、室内に人間やＯＡ機器等の発熱体が存在する場合には、これらによって室内における空気の上昇作用が促進される。そして、このようにして押し上げられた空気を室内上部から室外へ排出することにより、室内の汚れた空気を常に新鮮な冷気に置き換えることができる。
【００１５】
その際、冷気は透気性パネルから極小さい放出速度で放出されるので、室内の空気を攪拌してしまうおそれがなく、また、冷気は透気性パネルから広い面積にわたって放出されるので、室内の置換換気を効率良く行うことができる。
【００１６】
また、本願発明に係る置換換気式空気調和装置は、その室内空調ユニットが箱形ケーシング内に設けられているので、外観上は腰壁状の箱形ケーシングが見えるだけであり、建築意匠上の違和感がない。しかも、箱形ケーシングの前面板は透気性パネルで構成されており、その全面が略均一パターンの意匠となるので、従来の置換換気式空気調和装置の冷気吹出し口のように目立ってしまうことがなく、このため建築意匠上の見映えが良いものとなる。
【００１７】
このように本願発明によれば、室内の汚れた空気を新鮮な冷気に着実に置き換えることができ、しかも置換換気式空気調和装置の建築意匠上の見映えを高めることができる。
しかも、本願発明に係る置換換気式空気調和装置においては、室内空調ユニットが、箱形ケーシング内における一側端部に設けられるとともに、循環通路が、箱形ケーシング内の他側端部で折り返すようにして上下２段で形成された上段通路および下段通路を備えてなり、室内空調ユニットからの冷気が上段通路に吹き出されるように構成されているので、冷気の下降性を利用して箱形ケーシング内において冷気を効率良く循環させることができ、透気性パネルの略全面から略均一温度の冷気を室内に放出させることができる。
【００１８】
上記構成において、請求項２に記載したように、上記「透気性パネル」を多孔質金属パネルで構成するようにすれば、該透気性パネルの熱伝達特性を高めることができるので、これを冷気放射パネルとしても機能させることができる。また、このように多孔質金属パネルで構成することにより、冷気に含まれる水分も室内に放出させることができ、これにより室内の湿度も適正に維持することが可能となる。さらに、多孔質金属パネルを用いることにより吸音効果を得ることもできる。
【００１９】
上記「多孔質金属パネル」の具体例としては、例えば、構造的に微細な空隙を有する材料である焼結アルミニウムを用いたアルミ焼結パネルや、アルミニウムの繊維をメッシュで圧縮成形したアルミ繊維圧縮パネル等が採用可能である。
【００２１】
本願発明に係る置換換気式空気調和装置のような循環通路を設けるようにした場合、下流側に位置する下段通路においては上段通路よりも内圧が低下して透気性パネルからの冷気放出量が少なくなるおそれがある。そこで、請求項３に記載したように、循環通路を、その上段通路よりも下段通路の方が小さい断面積となるように形成すれば、下段通路における内圧の低下を抑制して、上段および下段通路に面する透気性パネルの各部位における冷気放出量を均一化することができる。
【００２２】
その際、請求項４に記載したように、上段および下段の各通路内に、その断面積が下流側へ向けて徐々に小さくなるように該通路を仕切る仕切板を設けるようにすれば、上段および下段通路の全長にわたって内圧を略一定にすることが可能となり、これにより上段および下段通路に面する透気性パネルの各部位における冷気放出量を一層均一化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係る置換換気式空気調和装置１０を示す正面図であり、図２〜５は、そのII-II 線、III-III 線、IV-IV 線、V-V 線の各断面図である。また、図６は、置換換気式空気調和装置１０を、後述する前面板２０を外した状態で示す正面透視図である。
【００２５】
これらの図に示すように、この置換換気式空気調和装置１０は、部屋２の室内Ｒの空気を新鮮な冷気に置き換えるように構成された空気調和装置であって、箱形ケーシング１２と、この箱形ケーシング１２内に設けられた室内空調ユニット１４および循環通路１６とを備えてなっている。
【００２６】
箱形ケーシング１２は、部屋２において窓２ａがある壁２ｂの内面に沿って腰壁状に形成されている。すなわち、この箱形ケーシング１２は、壁２ｂの左右両側の柱２ｃの間をその全幅にわたって水平に延びる天板１８と、複数枚（６枚）のアルミ焼結パネルを左右に並設することにより両柱２ｃの間の全幅にわたって鉛直に延びる前面板２０とを備えてなり、これら天板１８および前面板２０と、壁２ａ、左右１対の柱２ｃおよび床２ｄとにより、横長直方体の空間を形成している。そして、この空間を構成する６面のうち前面板２０以外の各面には、断熱材２２が設けられている。
【００２７】
室内空調ユニット１４は、箱形ケーシング１２内の右側端部において床２ｄに設置されており、その上端面には吹出し口１４ａが形成されるとともに、その下部前面には吸入口１４ｂが形成されている。そして、この室内空調ユニット１４は、吸入口１４ｂから吸入した空気を所定温度まで冷却し、この冷却された空気（冷気）を吹出し口１４ａから上方へ向けて箱形ケーシング１２内に吹き出すようになっている。なお、室内空調ユニット１４のオンオフ、冷却温度設定、風量（吹出し強さ）設定等は、リモコン操作により行うことができるようになっている。
【００２８】
循環通路１６は、室内空調ユニット１４から吹き出される冷気を該箱形ケーシング１４内において前面板２０に沿って循環させる通路であって、箱形ケーシング１４内の左側端部で折り返すようにして上下２段で形成された上段通路１６Ａおよび下段通路１６Ｂと、室内空調ユニット１４の吹出し口１４ａ周辺において上段通路１６Ａと連通するように形成された吹出しチャンバ１６Ｃと、吹出しチャンバ１６Ｃの下方において下段通路１６Ｂと連通するように形成されたターミナルチャンバ１６Ｄとからなっている。
【００２９】
箱形ケーシング１４内には、循環通路１６を形成するための仕切板２６が設けられている。この仕切板２６は、違い棚状に形成されており、上段通路１６Ａと下段通路１６Ｂとを互いに略同じ上下幅となるように仕切るとともに、吹出しチャンバ１６Ｃとターミナルチャンバ１６Ｄとを、吹出しチャンバ１６Ｃの方が狭い上下幅となるように仕切っており、その左端部の壁２ｂ側の半分は、上段通路１６Ａと下段通路１６Ｂとを連通させるように矩形状に切り欠かれている。
【００３０】
上段通路１６Ａには、三角状の仕切板２８が設けられており、これにより該上段通路１６Ａの断面積をその右端部から左端部へ向けて徐々に小さくするようになっている。一方、下段通路１６Ｂには、台形状の仕切板３０が設けられており、これにより該下段通路１６Ｂの断面積をその左端部から右端部へ向けて徐々に小さくするようになっている。その際、仕切板２８の左端部における上段通路１６Ａの断面積と、仕切板３０の右端部における下段通路１６Ｂの断面積とが略等しくなるように、これら仕切板２８、３０の形状が設定されている。
【００３１】
箱形ケーシング１２内のターミナルチャンバ１６Ｄには、外気導入ダクト２４が、その先端部を右方へ開口させるようにして設けられている。この外気導入ダクト２４は、途中から右側の柱２ｃに埋設されて上方へ延びており、ターミナルチャンバ１６Ｄと外部空間とを連通するように配管されている。この外気導入ダクト２４の先端部近傍にはブーストファン３２が介装されており、該ブーストファン３２を駆動することによりターミナルチャンバ１６Ｄに外気が供給されるようになっている。そしてこれにより室内空調ユニット１４には、その吸入口１４ｂを介して、ターミナルチャンバ１６Ｄに既に存在する空気（後述するように箱形ケーシング１２内を循環通路１６に沿って流れ終えた冷気）とともに外気が導入されるようになっている。
【００３２】
前面板２０を構成するアルミ焼結パネルのうち、右側２枚のアルミ焼結パネルについては、その裏面のターミナルチャンバ１６Ｄに面する部分がベニヤ板等の薄板３４で内張りされている。これによりターミナルチャンバ１６Ｄに供給された外気がアルミ焼結パネルを透過して室内Ｒに放出されるのを防止するようになっている。
【００３３】
壁２ｂにおける窓２ａの上方には、室内Ｒと室外空間とを連通する通気口２ｅが形成されている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３５】
図６に示すように、室内空調ユニット１４が作動すると、外気導入ダクト２４を介して該室内空調ユニット１４に導入された外気は、該室内空調ユニット１４で冷却され、新鮮な冷気として吹出しチャンバ１６Ｃに吹き出される。このようにして吹き出された冷気は、箱形ケーシング１２内において循環通路１６に沿って循環する。すなわち、冷気は、吹出しチャンバ１６Ｃから上段通路１６Ａに流れ込み、該上段通路１６Ａに沿って流れた後、下段通路１６Ｂに沿って流れ、ターミナルチャンバ１６Ｄに流れ込む。そして、このターミナルチャンバ１６Ｄに流れ込んだ冷気は、室内空調ユニット１４から供給される外気と共に吸入口１４ｂから室内空調ユニット１４に導入されて冷却され、再び吹出しチャンバ１６Ｃに吹き出される。
【００３６】
このようにして冷気が循環通路１６に沿って循環するうちに、箱形ケーシング１２内の気圧が所定値以上になると、冷気は箱形ケーシング１２内と室内Ｒとの気圧差に応じた速度で複数のアルミ焼結パネルで構成された前面板２０を透過して室内Ｒに放出される。この前面板２０は腰壁位置全幅にわたって設けられているので、薄板３４で内張りされた部分を除く広い面積にわたって冷気が極小さい放出速度で室内に放出される。
【００３７】
この前面板２０を透過して室内Ｒに放出された冷気は、室内Ｒの空気より重いので床面近傍に層を形成し、室内Ｒの空気を徐々に上方へ押し上げる作用をする。その際、室内に人間やＯＡ機器等の発熱体が存在する場合には、これらによって室内における空気の上昇作用が促進される。そして、このようにして押し上げられた空気を室内Ｒ上部から通気口２ｅを介して室外へ排出することにより、室内Ｒの汚れた空気を常に新鮮な冷気に置き換えることができる。
【００３８】
その際、冷気は前面板２０から極小さい放出速度（例えば数ｃｍ／ｓ程度）で放出されるので、室内Ｒの空気を攪拌してしまうおそれがなく、また、冷気は前面板２０から広い面積にわたって放出されるので、室内Ｒの置換換気を効率良く行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る置換換気式空気調和装置１０は、その室内空調ユニット１４が箱形ケーシング１２内に設けられているので、外観上は腰壁状の箱形ケーシング１２が見えるだけであり、建築意匠上の違和感がない。しかも、箱形ケーシング１２の前面板２０はアルミ焼結パネルで構成されており、その全面が略均一パターンの意匠となるので、従来の置換換気式空気調和装置の冷気吹出し口のように目立ってしまうことがなく、このため建築意匠上の見映えが良いものとなる。
【００４０】
このように本実施形態によれば、室内の汚れた空気を新鮮な冷気に着実に置き換えることができ、しかも置換換気式空気調和装置の建築意匠上の見映えを高めることができる。
【００４１】
しかも、本実施形態においては、前面板２０がアルミ焼結パネルで構成されているので、その熱伝達特性を高めることができ、これを冷気放射パネルとしても機能させることができる。また、アルミ焼結パネルを用いることにより、冷気に含まれる水分も室内Ｒに放出させることができ、これにより室内Ｒの湿度も適正に維持することが可能となる。さらに、アルミ焼結パネルを用いることにより吸音効果を得ることもできる。
【００４２】
また、本実施形態においては、室内空調ユニット１４が箱形ケーシング１２内における右側端部に設けられるとともに、循環通路１６が箱形ケーシング１２内の左側端部で折り返すようにして上下２段で形成されており、その上段通路１６Ａに室内空調ユニット１４からの冷気が流れ込むように構成されているので、冷気の下降性を利用して箱形ケーシング１２内において冷気を効率良く循環させることができ、循環通路１６の略全長にわたって前面板２０から略均一温度の冷気を室内Ｒに放出させることができる。
【００４３】
さらに、循環通路１６は、その上段通路１６Ａよりも下段通路１６Ｂの方が小さい断面積となるように形成されており、しかも、上段および下段の各通路１６Ａ、１６Ｂ内に、その断面積が下流側へ向けて徐々に小さくなるように該通路１６Ａ、１６Ｂを仕切る仕切板２８、３０が設けられているので、上段および下段通路１６Ａ、１６Ｂの全長にわたって内圧を略一定にすることが可能となり、これにより上段および下段通路１６Ａ、１６Ｂに面する前面板２０の各部位における冷気放出量を略均一にすることができる。
【００４４】
本実施形態においては、室内Ｒの空気を壁２ｂの上部に形成された通気口２ｅを介して室外へ排出するように構成されているが、天井に通気口を形成して排気を行うようにしてもよい。なお、室外へ排出される空気は外気よりも温度が低いので、外気導入ダクト２４を介して室内空調ユニット１４に導入される外気を、室外へ排出される空気と熱交換させる構成としてもよく、このようにすることにより室内空調ユニット１４の負荷を軽減することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、室内空調ユニット１４が箱形ケーシング１２内の右側端部に設置されているものについて説明したが、室内空調ユニット１４を箱形ケーシング１２内の左側端部に設置するようにした場合においても当然ながら本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、室内空調ユニット１４を箱形ケーシング１２内の中央部に設置し、その左右両側に各々循環通路１６を設けるようにしてもよい。このようにすることにより各循環通路１６の長さを短縮して圧力損失を低減することができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、室内空調ユニット１４の外気を冷却する機能に関してのみ説明したが、室内空調ユニット１４が外気を加熱する機能を兼ね備えたものであってもよいことはもちろんであり、この外気加熱機能を発揮させた場合には、置換換気式空気調和装置１０を温風発生装置として利用することができる。その際、温風は前面板２０から極小さい放出速度で放出されるので、快適な室内環境を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る置換換気式空気調和装置を示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】図１のIII-III 線断面図
【図４】図１のIV-IV 線断面図
【図５】図１のV-V 線断面図
【図６】上記置換換気式空気調和装置を、前面板を外した状態で示す正面透視図
【図７】従来例を示す、図２と同様の図
【符号の説明】
２ 部屋
２ａ 窓
２ｂ 壁
２ｃ 柱
２ｄ 床
２ｅ 通気口
１０ 置換換気式空気調和装置
１２ 箱形ケーシング
１４ 室内空調ユニット
１４ａ 吹出し口
１６ 循環通路
１６Ａ 上段通路
１６Ｂ 下段通路
１６Ｃ 吹出しチャンバ
１６Ｄ ターミナルチャンバ
１８ 天板
２０ 前面板
２２ 断熱材
２４ 外気導入ダクト
２６、２８、３０ 仕切板
３２ ブーストファン
３４ 薄板
Ｒ 室内

Claims (4)

1. 室内の空気を新鮮な冷気に置き換えるように構成された置換換気式空気調和装置において、
   上記室内の壁面近傍に、前面板が透気性パネルで構成された腰壁状の箱形ケーシングが設けられるとともに、
   この箱形ケーシング内に、外気導入式の室内空調ユニットと、この室内空調ユニットから吹き出される冷気を該箱形ケーシング内において循環させる循環通路とが設けられてなり、
   上記室内空調ユニットが、上記箱形ケーシング内における一側端部に設けられるとともに、
   上記循環通路が、上記箱形ケーシング内の他側端部で折り返すようにして上下２段で形成された上段通路および下段通路を備えてなり、上記室内空調ユニットからの冷気が上記上段通路に吹き出されるように構成されている、ことを特徴とする置換換気式空気調和装置。
2. 上記透気性パネルが多孔質金属パネルで構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の置換換気式空気調和装置。
3. 上記循環通路が、上記上段通路よりも上記下段通路の方が小さい断面積となるように形成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の置換換気式空気調和装置。
4. 上記上段および下段の各通路内に、該通路の断面積が下流側へ向けて徐々に小さくなるように該通路を仕切る仕切板が設けられている、ことを特徴とする請求項３記載の置換換気式空気調和装置。

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