JP4363238B2 - 窓周りの空調システム - Google Patents

Description

本発明は、コールドドラフトが室内に拡散するのを防止する窓周りの空調システムに関するものである。

周知のように、外気温が室内温度より低いときには、室内の暖かい空気が窓面に触れて温度が低下することにより、その温度の低下した空気が窓面に沿って下降する現象が発生する。このような空気（冷気）の流れはコールドドラフトと呼ばれ、床付近の温度を低下させて室内の快適性を損なう原因として一般に知られている。

このコールドドラフトは、例えば、窓面全体をブラインドで覆うことによって、その発生をある程度抑制することが可能であるが、ブラインドの構造上、床面近傍に隙間２１（図６参照）が生じるため、その隙間２１を通じて、コールドドラフトが執務スペース側に流出し易いという問題点があった。

そこで、上記問題点を解消すべく、例えば、図６に示すように、窓近傍の床面２に吸込口２０を設け、その吸込口２０からコールドドラフトを吸い込んで排気する空調システムが提案されている。このような空調システムによれば、執務スペース側に流出するコールドドラフトを低減することができる。
しかしながら、上述したように、ブラインド２２の下端と床面２との間には隙間２１が形成されるため、その隙間２１からコールドドラフトの流出を防ぐためには、ファンの吸込風量を十分に大きくしなければならず、その結果、電力消費が増大するという問題点があった。
また、窓面１Ａ全体がブラインド２２で覆われるため、眺望を確保したり、或いは自然採光や日射熱の取得など、太陽光の有効利用を図ることが困難であった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、従来の空調システムと比較して少ない風量で効率良くコールドドラフトを排出することができるとともに、眺望の確保並びに太陽光の有効利用を図ることができる省エネルギー性に優れた窓周りの空調システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る窓周りの空調システムは、窓近傍の床面に、高さを可変とする堤を窓面に沿って立設し、この堤と窓面との間に、コールドドラフトを受け入れる空間を形成するとともに、当該空間の下部に吸込口を設け、当該空間内の空気をファンで吸引して上記吸込口から排気するように構成したことを特徴とするものである。

ここで、上記堤は、その高さを可変とし、且つ空気の流れをある程度遮断することができれば（すなわち、一方の面から他方の面に向かう空気の流れを規制することができれば）、例えば、シート状（巻取り式）、パネル状（折畳み式、スライド式）など、如何なる形態のものであってもよい。具体的には、上記堤として、例えば、クライム式のロールスクリーンや気密ブラインドなどを用いることが可能である。また、堤を立ち上げた状態で保持する方法としては、他の部材で支持する方法と、他の部材の支持無しに自立させる方法とが挙げられるが、何れの方法を採用するようにしてもよい。また、上記堤は床面に対して着脱自在に構成するようにしてもよく、また必要に応じて、上記堤に断熱機能や耐火機能などを持たせるようにしてもよい。また、空気の流通路が有効に確保可能であれば、上記堤は、床面とその下方の床スラブとの間の床下空間内に埋込むようにしてもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の窓周りの空調システムにおいて、床面とその下方の床スラブとの間に床下空間を設けて、上記吸込口から吸い込んだ空気を上記床下空間に導入するとともに、柱または柱形の内部に、上記床下空間から天井内空間に至るダクトを配設して、上記床下空間に導入した空気を上記ダクトにより天井内空間に導くようにしたことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の窓周りの空調システムにおいて、上記堤の高さを調整すべく駆動力を付与する駆動手段と、上記堤の高さが設定値となるように上記駆動手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の窓周りの空調システムにおいて、上記堤にロールスクリーンを用いて、その巻取り部を床面に設置するとともに、上記巻取り部の両側部から鉛直方向に、スクリーンを摺動自在に支持するガイドレールを設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、窓近傍の床面に堤を立設したことにより、床面に沿う空気の流れが遮断されてコールドドラフトが水平方向（執務スペース側）に拡散し難くなり、しかも室内の暖かい空気に接触する窓の面積が減少して、コールドドラフトの発生自体が抑制されるために、従来の空調システムと比較して少ない吸込風量で効率良くコールドドラフトを捕集、排出することができる。
したがって、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止することができ、コールドドラフトの流出に起因する様々な不具合（室内の温熱環境の悪化、空調負荷の増大など）を解消することができる。併せて、効率良くコールドドラフトを捕集できることにより、空調機への還気温度が下がり、結果として空調機のエネルギー効率が向上する。
また、窓面全体を覆わずともコールドドラフトの流出を防止できるので、当該システムの運転中であっても、眺望を確保することができる上に、自然採光、日射熱の取得など、太陽光の有効利用を図ることもできる。特に、堤の構造上、窓面上側の覆いをなくすことができるので、眺望や太陽光を容易に確保することができる。

さらに、本発明によれば、堤の高さを可変としたので、眺望や自然採光、省エネ性、快適性など、各性能レベルの組合せが異なる様々な運転モードを実現することができ、その中から居住者の要望に応じた運転モードを適宜に選択することができる。
また、その際に、運転モードや各種負荷条件（太陽位置、日射量、外気温、室温、室内側窓ガラスの表面温度など）に応じて、吸引ファンのモータ回転数を制御することにより、吸込風量を最適な状態に保つことができ、これによって、コールドドラフトの排気効率をさらに向上させることができる。

図１〜図５は、本発明に係る窓周りの空調システムの一実施形態を示すもので、図中符号１が窓ガラスである。この窓ガラス１が組み込まれた窓近傍の床面２には、高さを可変とする堤１０が、窓面１Ａに沿って窓の幅方向ほぼ全域に亘って立設されている。

本実施形態では、上記堤１０にロールスクリーンが用いられ、その巻取り部１０ａが床面２に設置されている。この巻取り部１０ａには、モータ（駆動手段）によって回転駆動されるドライブシャフトが組み込まれ、このドライブシャフトの回転により、スクリーン１０ｂの引き出し量（堤１０の高さ）が任意に調整できるようになっている。また、巻取り部１０ａの両側部に位置する壁面５ａには、図２に示すように、巻取り部１０ａの両側部から鉛直方向にガイドレール１１がそれぞれ設置されており、ドライブシャフトの回転時には、それらガイドレール１１によって、スクリーン１０ｂが鉛直方向に案内されるとともに、ドライブシャフトの停止時には、スクリーン１０ｂが立ち上がった状態で保持されるようになっている。

そして、上記堤１０と窓面１Ａとの間には、図１に示すように、コールドドラフトを受け入れる空間Ｓ１が形成され、この空間Ｓ１の下端位置には、空気の吸込口１２が設けられている。本実施形態では、床面２とその下方の床スラブ３との間に床下空間Ｓ２（ＯＡフロアなど）が形成されるとともに、上記空間Ｓ１が床スラブ３まで延び、上記空間Ｓ１と床下空間Ｓ２とを隔てる仕切壁２ａに、吸込口１２が形成されている。すなわち、床面２よりも下方に吸込口１２が設けられている。

また、窓近傍の柱形５の内部には、図２に示すように、床下空間Ｓ２から天井内空間Ｓ３に至るダクト１５が配設され、このダクト１５を介して床下空間Ｓ２から天井内空間Ｓ３に、吸込口１２から吸い込まれた空気が誘導されるようになっている。このダクト１５は、屋外に通ずる排気ラインまたは空調機に至る還気ラインに接続され、当該ダクト１５が接続された排気ラインまたは還気ライン、若しくは当該ダクト１５には、空間Ｓ１内の空気を吸引するための吸引ファン（図示省略）が介装されている。

また、図示は省略するが、建物には、太陽位置を検出する検出器、日射量を検出する検出器、外気温を検出する検出器など、種々の検出器が各々の検出に適した位置にそれぞれ設置され、それら検出器の検出信号が制御装置（図示省略）に出力されるようになっている。制御装置は、各検出器からの検出信号や、室内に設けられた操作パネルからの入力信号等に基づいて、吸引ファンのモータ回転数を制御することにより、コールドドラフトの吸込風量を制御するとともに、堤１０の駆動手段を作動させて堤１０の高さを制御するようになっている。
例えば、各種検出器からの検出信号に基づいて、コールドドラフトの発生量の増加を検知したときには、吸引ファンのモータ回転数を上げて吸込風量を増大させる制御や、堤１０の駆動手段を作動させて堤１０の高さを引き上げる制御などが行われる。また、吸引ファンの吸込風量と堤１０の高さの何れか一方を変化させたときには、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止しつつ他方の最適化を図る制御などが行われる。

さらに、本実施形態では、快適性優先モード、省エネ優先モード、眺望優先モードなど、複数の運転モードが用意され、これら運転モードの切換操作が操作パネルから実行できるようになっている。

快適性優先モードは、眺望と省エネ性の両方を加味した運転モードで、省エネ優先モードと眺望優先モードの中間的な運転モードとなっている。この運転モードでは、図３に示すように、堤１０の高さが設定値ｈ１に調整され、吸引ファンの吸引風量が設定値Ｑ１に調整される。設定値ｈ１は、コールドドラフトの発生量を一定レベルに抑えつつ眺望および自然採光を併せて確保できる高さとなっている。また、設定値Ｑ１は、堤１０の高さを設定値ｈ１としたときに、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止して、執務スペースの快適性を維持することができる最適な風量となっている。

省エネ優先モードは、省エネ性を重視した運転モードで、この運転モードでは、図４に示すように、堤１０の高さが設定値ｈ２（ｈ２＞ｈ１）に調整され、吸引ファンの吸引風量が設定値Ｑ２に調整される。設定値ｈ２は、最低限の自然採光を確保するのに必要な高さとなっている。また、設定値Ｑ２は、堤１０の高さを設定値ｈ２としたときに、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止して、執務スペースの快適性を維持することができる最適な風量となっている。この省エネ優先モードでは、室内の暖かい空気に接触する窓の面積（図４の窓高さＨ２に対応する窓面積）が減少してコールドドラフトの発生量自体が大幅に抑制されるので、設定値Ｑ２が設定値Ｑ１よりも小さくなる。また、窓高さＨ２が小さくなるので、窓表面からの冷放射が抑制されて、空調負荷も小さくなる。よって、この運転モードでは、眺望はあまり期待できないが省エネ性を向上させることができる。

眺望優先モードは、眺望を重視した運転モードで、この運転モードでは、図５に示すように、堤１０の高さが設定値ｈ３（ｈ３＜ｈ１）に調整され、吸引ファンの吸引風量が設定値Ｑ３に調整される。設定値ｈ３は、コールドドラフトの流出を防止するのに最低限必要な高さとなっている。また、設定値Ｑ３は、堤１０の高さを設定値ｈ３としたときに、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止して、執務スペースの快適性を維持することができる最適な風量となっている。この眺望優先モードでは、室内の暖かい空気に接触する窓の面積（図５の窓高さＨ３に対応する窓面積）が増えてコールドドラフトの発生量自体が増加するので、設定値Ｑ３が設定値Ｑ１，Ｑ２と比較して大きくなる。また、窓高さＨ３が大きくなるので、空調負荷も増大する。よって、この運転モードでは、眺望を良好な状態とすることができる反面、省エネ性が若干損なわれる。

なお、堤１０の高さの設定値ｈ１，ｈ２，ｈ３と、吸引ファンの吸引風量の設定値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、例えば、窓の高さ、窓ガラス１の仕様（シングルガラス、ペアガラス）、庇の有無、室内の居住者の配置（窓から居住者までの距離）を始めとする建築条件や、太陽位置、日射量Ｉおよび外気温θを始めとする負荷条件によって変化することとなるので、それら条件に基づいて各運転モードの設定値が決定される。すなわち、運転モードが同じであっても、建築条件や負荷条件が変われば、堤１０の高さと吸引風量の設定値もそれぞれ変化する。
制御装置には、上述した各条件の組合せに対応する設定値が運転モード毎にそれぞれ記憶されていて、それぞれの条件と運転モードさえ分かれば、堤１０の高さと吸引風量の設定値を抽出して、それら設定値に基づいて、吸引ファンのモータや堤１０の駆動手段を制御することが可能となっている。

上記構成からなる空調システムによれば、例えば、冬期において、コールドドラフトが発生すると、その発生したコールドドラフトが、窓面１Ａに沿って下降して、堤１０と窓面１Ａとの間の空間Ｓ１に流入した後、吸引ファンの吸引により、吸込口１２から床下空間Ｓ２に吸い込まれ、その後、ダクト１５を介して、空調機に還気または屋外に排気されることとなる。

この際に、本実施形態の空調システムにおいては、窓近傍の床面２に堤１０を立設してあるので、床面２に沿う空気の流れが遮断されてコールドドラフトが執務スペース側に拡散し難くなり、しかも室内の暖かい空気に接触する窓の面積が減少して（窓高さＨ１、Ｈ２、Ｈ３＜Ｈ４）、コールドドラフトの発生自体が抑制される。このため、従来の空調システムと比較して少ない吸込風量で効率良くコールドドラフトを捕集、排出することができる。よって、コールドドラフトの執務スペースへの流出を防止することができ、コールドドラフトの流出に起因する様々な不具合（室内の温熱環境の悪化、空調負荷の増大など）を解消することができる。
また、窓面１Ａ全体を覆わずともコールドドラフトの流出を防止できるので、当該システムの運転中であっても、眺望を確保することができる上に、自然採光、日射熱の取得など、太陽光の有効利用を図ることもできる。特に、堤１０の構造上、窓面１Ａ上側（目線の高さ位置）の覆いをなくすことができるので、眺望や太陽光を容易に確保することができる。

さらに、本実施形態の空調システムによれば、堤１０の高さを可変としたので、眺望や自然採光、省エネ性、快適性など、各性能レベルの組合せが異なる様々な運転モードを実現することができ、その中から居住者の要望に応じた運転モードを適宜に選択することができる。
また、運転モードや負荷条件、建築条件に応じて、吸引ファンのモータ回転数を制御するようにしたので、吸込風量を常に最適な状態に保つことができ、コールドドラフトの排気効率をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態では、制御装置を設けて、吸引ファンの吸引風量や堤１０の高さ調整を自動的に行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば制御装置を省略して、それら調整を手動で行うようにしてもよい。

本発明に係る窓周りの空調システムの一実施形態を示す断面図である。 図１の空調システムの平面図である。 図１の空調システムの運転モードを快適性優先モードとしたときの状態を示す模式図である。 図１の空調システムの運転モードを省エネ優先モードとしたときの状態を示す模式図である。 図１の空調システムの運転モードを眺望優先モードとしたときの状態を示す模式図である。 従来の空調システムの一例を示す図である。

符号の説明

１Ａ 窓面
５ 柱形
１０ 堤
１０ａ 巻取り部
１０ｂ スクリーン
１１ ガイドレール
１２ 吸込口
１５ ダクト
Ｓ１ 空間
Ｓ２ 床下空間
Ｓ３ 天井内空間

Claims (4)

1. 窓近傍の床面に、高さを可変とする堤を窓面に沿って立設し、この堤と窓面との間に、コールドドラフトを受け入れる空間を形成するとともに、当該空間の下部に吸込口を設け、当該空間内の空気をファンで吸引して上記吸込口から排気するように構成したことを特徴とする窓周りの空調システム。
2. 床面とその下方の床スラブとの間に床下空間を設けて、上記吸込口から吸い込んだ空気を上記床下空間に導入するとともに、
   柱または柱形の内部に、上記床下空間から天井内空間に至るダクトを配設して、上記床下空間に導入した空気を上記ダクトにより天井内空間に導くようにしたことを特徴とする請求項１に記載の窓周りの空調システム。
3. 上記堤の高さを調整すべく駆動力を付与する駆動手段と、上記堤の高さが設定値となるように上記駆動手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の窓周りの空調システム。
4. 上記堤にロールスクリーンを用いて、その巻取り部を床面に設置するとともに、上記巻取り部の両側部から鉛直方向に、スクリーンを摺動自在に支持するガイドレールを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窓周りの空調システム。

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