JP4418885B2 - 天井隠蔽型空調機を用いたダクトレス方式による躯体蓄熱空調システム - Google Patents

Description

本発明は天井隠蔽型空調機を用いたダクトレス方式による躯体蓄熱空調システムに関するものである。

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床躯体に予め熱（冷熱を含む）を蓄熱しておき、この蓄熱された熱を、空調が必要な時間に利用することができる各種の躯体蓄熱空調システムが提案されている。

このような躯体蓄熱空調システムの一例として、天井隠蔽型空調機を用い、これを天井と上階の床躯体間の天井空間内に設置し、この空調機から上階の床躯体の壁面に沿う方向に空調空気を噴出して、上階の床躯体に蓄熱を行う空調システムが特許文献１に開示されている。

このような天井隠蔽型空調機を用いた躯体蓄熱空調システムの構成と動作を図３、図４により説明する。
図３，図４において、符号ａは上階の床躯体、ｂは天井面、ｃはこれらの間の天井空間を示すものである。そして天井空間ｃ内の一側には、パッケージ形空調機（ＰＡＣ）又はファンコイルユニット（ＦＣＵ）等の天井隠蔽型空調機ｄを設置しており、天井面ｂには適数の天井吹出口ｅと天井吸込口ｆを構成している。
そして空調機ｄの吹出側は、切替機構ｇを備えた吹出空気経路ｈを介して天井吹出口ｅと蓄熱吹出口ｉに選択的に連通させる構成としている。即ち、吹出空気経路ｈは、空調機ｄの吹出側からの共通のダクトと、それから分岐したダクトから成り、夫々のダクトにモータ切替ダンパー等の切替ダンパーｊ，ｋを設置して、これらの切替ダンパーｊ，ｋにより切替機構を構成している。一方、空調機ｄの吸込側は天井内吸込口ｍを介して上記天井空間ｃと連通させる構成としている。尚、符号ｎは居室、ｏは窓である。

以上の構成において、蓄熱時間帯には図３に示すように、切替ダンパーｊを閉とし、切替ダンパーｋを開として空調機ｄを運転する。この状態において、空調機ｄの吐出側からの空調空気はダクトを経て蓄熱吹出口ｉに至り、ここから天井空間ｃ内に上階の床躯体ａの壁面に沿う方向に噴出する。そして、このように噴出した空調空気は、コアンダ効果により長い距離に渡って壁面に沿って流れ、この際に上階の床躯体ａとの熱交換が良好に行われ、従って上階の床躯体ａへの蓄熱がなされる。
天井空間ｃ内の空気は、天井内吸込口ｍを介して空調機ｄの吸込側に吸引されているため、上述したように熱交換しながら上階の床躯体ａの壁面に沿って流れた空調空気は、終いには壁面から離れ、反転して上階の床躯体ａの下方を流れて天井内吸込口ｍに至り、ここから空調機ｄの吸込側に還流する。
この運転においては、切替ダンパーｊは閉となっているので、空調機ｄからの空調空気は居室空間１５には流れず、空調は行われない。

次に空調時間帯には図４に示すように、切替ダンパーｊを開とし、切替ダンパーｋを閉として空調機ｄを運転する。
空調機ｄの吐出側からの空調空気は切替ダンパーｊを経て天井吹出口ｅに至り、ここから居室ｎ内に流入しｗ空調に供される。一方、空調に供された空気は、次いで天井吸込口ｆから天井空間ｃ内に至り、天井空間ｃ内を流れて蓄熱運転と同様に天井内吸込口ｍから空調機ｄの吸込側に還流する。
このように居室ｎの空調に供された空気は天井空間ｃを上階の床躯体ａの壁面に沿って流れて、この際、上階の床躯体ａとの熱交換が行われ、それまでに蓄えられている熱を回収し、この状態で空調機ｄに還流するため、空調機ｄの負荷を軽減し、従って蓄熱されている熱を空調時間帯に有効利用することができる。
特開２００１−５６１３３号公報

上記特許文献１に記載されているような天井隠蔽型空調機を用いた躯体蓄熱空調システムでは、空調機からの空調空気を空調用と蓄熱用に切換えるために、切替ダンパーｊ，ｋ等による切替機構ｇが必要であり、それらの制御機構も必要であることからコスト高になるという課題がある。
そこで本発明では、このような課題を解決することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明では、居室の一側の窓の下方にエアバリア吹出ファンを設け、天井空間内の一側にエアバリア天井吸込ファンを設けて、その吸込側に接続した吸込口を天井面に設けると共に、天井空間内の一側に天井隠蔽型空調機を設置して、その吹出側に接続した空調空気吹出口を床躯体に近接して設け、空調機の吸込側には上記吸込ファンの吹出側を接続すると共に、逆流防止ダンパーを介して連通口により天井空間と連通させ、天井面には、ダクトレス方式のアネモファン型吹出口を設けたことを特徴とする天井隠蔽型空調機を用いたダクトレス方式による躯体蓄熱空調システムを提案する。

また本発明では、上記の構成において、アネモファン型吹出口の上流側に逆流防止ダンパーを設けることを提案する。

本発明の躯体蓄熱空調システムにおいて、蓄熱時は、アネモファン型吹出口、エアバリア吹出ファン及びエアバリア天井吸込ファンを運転しないで空調機を運転する。エアバリア天井吸込ファンを運転しないため、空調機の吸込側の逆流防止ダンパーは開状態となる。このため、空調空気吹出口から吹き出した空調空気は、床躯体の壁面に沿って流れて熱交換した後、反転して天井空間内を流れ、連通口から逆流防止ダンパーを経て空調機の吸込側に還流して循環に供され、床躯体に蓄熱を行うことができる。

一方、放熱時（空調時）は、空調機と共に、アネモファン型吹出口、エアバリア吹出ファン及びエアバリア天井吸込ファンを運転すると、空調機の吸込側の逆流防止ダンパーは閉となる。このため、空調空気吹出口から吹き出した空調空気は、床躯体の壁面に沿って流れて熱交換し、壁面から離れた後、空調機の吸込側の連通口に吸引されず、全てアネモファン型吹出口に吸引され、居室内に吹き出して空調に供される。一方、居室内の空気はエアバリア吹出ファンに吸い込まれ、窓に沿って上方に吹き出されてエアバリアを形成した後、エアバリア天井吸込ファンにより吸込口から吸い込まれて、その吐出側から空調機の吸込側に還流する。このような動作により、蓄熱時に床躯体に蓄熱した熱を、放熱時において空調に供することができる。

以上のことから本発明では、切替ダンパー等による切替機構や、それらの制御機構が不要であると共に、また居室内への空調空気の吹出しにおいてダクトが不要であり、低コストで躯体蓄熱空調システムを構成することができる。

アネモファン型吹出口の上流側に逆流防止ダンパーを設けて、蓄熱時には閉とすれば、蓄熱時において天井空間内を流れる空調空気の一部が、居室に漏洩することを防止して、効果的な蓄熱を行うことができる。

次に本発明に係る躯体蓄熱空調システムの実施例を添付図面を参照して説明する。図１、図２は本発明に係る躯体蓄熱空調システムを、夫々蓄熱時、放熱時（空調時）における運転状況と共に概念的に表した系統的断面図である。
符号１は床躯体であり、２は天井面、３はこれらの間の天井空間を示すものである。また４は居室、５は居室４の一側に構成された窓を示すものである。
窓５の下方にエアバリア吹出ファン６を設けており、また天井空間３内の一側にエアバリア天井吸込ファン７を設けて、その吸込側に接続した吸込口８を天井面２に設けると共に、天井空間３内の一側に天井隠蔽型空調機９を設置して、その吹出側１０に接続した空調空気吹出口１１を床躯体１に近接して設け、空調機９の吸込側１２には上記吸込ファン７の吹出側を接続すると共に、逆流防止ダンパー１３を介して連通口１４により天井空間３と連通させ、天井面２には、ダクトレス方式のアネモファン型吹出口１５を設けている。また、アネモファン型吹出口の上流側には逆流防止ダンパー１６を設けている。

以上の構成において、蓄熱時には、アネモファン型吹出口１５、エアバリア吹出ファン６及びエアバリア天井吸込ファン７は運転せず、またアネモファン型吹出口１５の逆流防止ダンパー１６はアネモファンが停止中のため閉の状態を維持する。この状態において空調機９を運転する。

エアバリア天井吸込ファン７は運転していないので、空調機９の吸込側１２に圧力が加わらない。従って逆流防止ダンパー１３は開状態となる。このため、空調空気吹出口１１から吹き出した空調機９の空調空気は、床躯体１の壁面に沿って流れて熱交換した後、反転して天井空間３内を流れ、連通口１４から逆流防止ダンパー１３を経て空調機９の吸込側１２に還流して循環に供される。こうして、空調空気は、床躯体１の壁面に沿って流れる際に熱交換して、床躯体１に蓄熱を行うことができる。即ち、暖房時においては床躯体１の温度よりも高い温度の空調空気により床躯体１に熱を供給し、冷房時には床躯体１の温度よりも低い温度の空調空気により床躯体１から熱を奪い、換言すると、冷熱を供給して、蓄熱を行うことができる。

次に、放熱時（空調時）には、上述した蓄熱時には運転を停止していたアネモファン型吹出口１５、エアバリア吹出ファン６及びエアバリア天井吸込ファン７を運転する。アネモファン型吹出口１５の逆流防止ダンパー１６はアネモファンが運転されるため開となる。

この運転では、空調空気吹出口１１から吹き出した空調空気は、床躯体１の壁面に沿って流れて熱交換し、この際、床躯体１に蓄熱されている熱を回収して壁面から離れ、開状態の逆流防止ダンパー１６を介してアネモファン型吹出口１５に吸引され、ここから居室４内に吹き出して空調に供される。

一方、居室４内の空気は、居室４の一側に配置されたエアバリア吹出ファン６に吸い込まれ、そしてここから窓５に沿って上方に吹き出されてエアバリアを形成した後、吸込口８からエアバリア天井吸込ファン７に吸い込まれて、その吐出側から空調機９の吸込側１２に還流する。このように空調機９の吸込側１２はエアバリア天井吸込ファン７によって空気圧が加わっているので、逆流防止ダンパー１３は閉状態を維持し、このため天井空間３内の空気が連通口１４を経て空調機９の吸込側１２に流入することはない。

従って、空調空気吹出口１１から吹き出した天井空間３内の空調空気は、全てが、開状態の逆流防止ダンパー１６を介してアネモファン型吹出口１５に吸引されて、ここから居室４内に吹き出して空調に供される。

本発明は以上のとおりであるので、切替ダンパー等による切替機構や、それらの制御機構が不要であると共に、また居室内への空調空気の吹出しにおいてダクトが不要であり、低コストで躯体蓄熱空調システムを構成することができる。

アネモファン型吹出口の上流側に設けた逆流防止ダンパーは、蓄熱時には閉となるため、蓄熱時において天井空間内を流れる空調空気の一部が、居室に漏洩することを防止して、効果的な蓄熱を行うことができる。

本発明に係る躯体蓄熱空調システムを、蓄熱時における運転状況と共に概念的に表した系統的断面図である。 本発明に係る躯体蓄熱空調システムを、放熱時（空調時）における運転状況と共に概念的に表した系統的断面図である。 天井隠蔽型空調機を用いた従来の躯体蓄熱空調システムを、蓄熱時における運転状況と共に概念的に表した系統的断面図である。 天井隠蔽型空調機を用いた従来の躯体蓄熱空調システムを、放熱時における運転状況と共に概念的に表した系統的断面図である。

符号の説明

１ 床躯体
２ 天井面
３ 天井空間
４ 居室
５ 窓
６ エアバリア吹出ファン
７ エアバリア天井吸込ファン
８ 吸込口
９ 天井隠蔽型空調機
１０ 吹出側
１１ 空調空気吹出口
１２ 吸込側
１３ 逆流防止ダンパー（空調機の吸込側）
１４ 連通口
１５ アネモファン型吹出口
１６ 逆流防止ダンパー（アネモファン型吹出口）

Claims (2)

1. 居室の一側の窓の下方にエアバリア吹出ファンを設け、天井空間内の一側にエアバリア天井吸込ファンを設けて、その吸込側に接続した吸込口を天井面に設けると共に、天井空間内の一側に天井隠蔽型空調機を設置して、その吹出側に接続した空調空気吹出口を床躯体に近接して設け、空調機の吸込側には上記吸込ファンの吹出側を接続すると共に、逆流防止ダンパーを介して連通口により天井空間と連通させ、天井面には、ダクトレス方式のアネモファン型吹出口を設けたことを特徴とする天井隠蔽型空調機を用いたダクトレス方式による躯体蓄熱空調システム
2. アネモファン型吹出口の上流側に逆流防止ダンパーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の天井隠蔽型空調機を用いたダクトレス方式による躯体蓄熱空調システム
   

Images