JP4424532B2 - 放射方式併用の対流型空調システム - Google Patents

Description

本発明は、放射方式併用の対流型空調システムに関する。

従来の空調システムにおいては、対流方式と放射方式とが広く用いられているが、対流方式では冷房を強としたときに、冷風が居室者に直接当たると不快感を生じるおそれがあり、他方、放射方式では排熱効果が不充分となることがある。そこで下記のように両方式を組み合わせたものが提案されている。
(1)同一の冷気供給源から別々に吹出し用乃至冷媒用の冷風を供給される吹出口及び放射冷却部を、空調領域の天井側に併設させたもの（特許文献１）。
(2)冷気供給源から天井板等を貫いて室内へ突出した通気ダクトの先端部に、多数の吹出し用小孔を穿設した輻射パネルを取り付けたもの（特許文献２）。
(3)冷気供給源から天井側の吹出口へ至る通気ダクトの途中に、天井パネルの一部を兼ねて空調領域に臨む輻射パネルを設けたもの（特許文献３、特許文献４）。
特開平６−１１１５４号公報 実公平４−４８４３０号公報 特開平８−８６４６０号公報 特開平11−５１４４８号公報

(1)のシステムでは、冷気供給源から吹出口及び放射冷却部へそれぞれ通気ダクトを設置しなければならず、又除湿のため、吹出し用空気を露点以下に冷却した後に設定吹出し温度まで加熱するときにはエネルギー損失が大きい。

(2)のシステムでは、放射冷却部と冷気吹出口とが重なることになり、これら両者を分散させて空調領域全体を均等に冷房することができない。

(3)のシステムは、冷気供給源と放射冷却部と吹出口とを直列させたカスケード型のものであり、放射冷却部を通った空気をそのまま吹出口から吹き出すので放射冷却効果と対流冷却効果との割合が固定され、例えば冷熱放射量を一定にしたまま空気の汚れ具合に応じて送風量を調整するようなことは出来ない。

そこで、本発明は、上記カスケード型の放射方式・対流方式併用空調システムにおいて、放射冷却部を通過して冷熱を奪われることで発生した温気を、該放射冷却を通過しない別の給気路部分から供給される冷気と混合させて、空調領域内へ吹き出すように構成することで、上記放射冷却効果と対流冷却効果との割合の自由度、及び放射冷却部及び吹出口の配置の自由度が大であり、かつ経済性の高い空調システムを提供せんとする。

第１の手段は、冷気供給源から床下領域を経て空調領域へ至る給気路の一部に該空調領域への放射冷却部を介在させた、放射方式併用の対流型空調システムにおいて、
上記空調領域は人間が居るための領域であり、
上記放射冷却部41が床板２上方に設けられ、
上記給気路21は、床下領域Ｌから床板２を貫通して放射冷却部41に接続するとともに再び床下領域Ｌへ戻るように形成し、上記放射冷却部41を通って冷熱を奪われることで発生する温気を、床下領域Ｌ内で、放射冷却部41を通過しない別の給気路部分を介して供給される冷気と混合させ、該混合空気を所定の吹出し温度として、床板２に設けた吹出口３２から空調領域Ｔ内へ吹き込むように構成している。
第２の手段は、冷気供給源から床下領域を経て空調領域へ至る給気路の一部に該空調領域への放射冷却部を介在させた、放射方式併用の対流型空調システムにおいて、
上記空調領域は人間が居るための領域であり、
上記放射冷却部41が床の一部として設けられ、
上記給気路21は、床下領域Ｌから床板２に近づいて放射冷却部41に接続するとともに再び床下領域Ｌへ戻るように形成し、上記放射冷却部41を通って冷熱を奪われることで発生する温気を、床下領域Ｌ内で、放射冷却部41を通過しない別の給気路部分を介して供給される冷気と混合させ、該混合空気を所定の吹出し温度として、床板２に設けた吹出口３２から空調領域Ｔ内へ吹き込むように構成している。

第３の手段は、上記第１の手段又は第２の手段を有し、かつ上記給気路21は、冷気供給源11から給気ライン22を介して延びる少なくとも一つの第１分岐路23及び少なくとも一つの第２分岐路24を有し、
第１分岐路23は、給気ライン22から放射冷却部41へ冷気を給気するように形成し、
第２分岐路24は、給気ライン22からの冷気流と上記放射冷却部41を通過した温気流とが合流する合流部33を有し、該合流部で混合した空気を、空調領域Ｔに開口する吹出口32から吹出すように形成している。

第４の手段は、上記第１の手段から第３の手段のいずれかを有し、かつ上記放射冷却部41を通過した温気と、該放射冷却部を通過しない冷気との混合比率を調整可能に設けている。

第５の手段は、上記第１の手段から第４の手段のいずれかを有し、かつ上記放射冷却部41の入口端部乃至出口端部と、給気路21の対応端部とのうちの一方端部を、差込み端部46,47に、他方端部を、上記差込み端部を気密に嵌挿可能な受具26,27にそれぞれ形成している。

第６の手段は、上記第５の手段を有し、かつ上記放射冷却部41の設置場所を、上記空調領域Ｔの床側に複数箇所設け、何れの設置場所にも、上記受具26,27への差込み端部46,47装着により、放射冷却部41を取付自在に設けている。

本発明は上記構成のものであり、第1の手段又は第２の手段に係る発明は次の効果を奏する。
○放射冷却部41を通って冷熱を奪われた温気を、放射冷却部を通過していない冷気と混合させて空調領域Ｔ内へ吹き込むように設けたから、冷気供給源において除湿のために露点以下に冷却した空気を設定吹出し温度まで再加熱するような場合と比較して、放射冷却部41を再熱ヒーターの代りとして利用できるので、エネルギー損失が少なく、システムのランニングコストを削減できる。
○放射冷却方式を併用したので対流空調のための送風量を削減することができるとともに、上記温風及び冷風の各風量の割合を予め所要値に設計することで、空調領域Ｔの環境（空気汚染物質の発生量など）に応じて上記送風量を最適化することができ、搬送動力も削減できるので、更に経済的である。
○放射冷却部41には冷気を供給するから、冷水を用いる場合の如く漏水の心配がなく、上記給気路21のうち温気と冷気との合流部などに防水加工を施す必要がないので設備の構築が容易であり、例えば空調領域Ｔである部屋の床下の領域Ｌが外部から遮断されているときには該領域全体を上記合流部として給気路の構造を簡略化できるので、システムのイニシャルコストも削減できる。

第３の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○冷気供給源11からの給気路を分岐させて、その一方の分岐路23から放射冷却部41を通過した空気を、他方分岐路24に合流させ、混合空気を空調領域Ｔへ供給するように設けたから、一つの冷気供給源を放射冷却システムと対流空調システムとで共有することができ、各システムごとに冷気供給源を設ける場合に比べて設備費が更に削減される。
○放射冷却部41と吹出口32とを別々に設けたから、これら放射冷却部と吹出口とのレイアウトの自由度が大である。

第４の手段に係る発明によれば、上記放射冷却部41を通過した空気と、上記冷気供給源11から直接供給した空気との混合比率を調整可能に設けたから、環境の変化に応じて所要の放射冷却効果と、対流空調効果とのバランスを最適とすることが容易である。

第５の手段に係る発明によれば、上記放射冷却部41の入口乃至出口端部と、給気路21の対応端部とのうちの一方端部を、差込み端部46,47に、他方端部を受具26,27にそれぞれ形成したから、放射冷却部41の着脱が容易であり、特に該放射冷却部へ冷水を供給する場合と比較して、漏水の心配なく放射冷却部41を設置し又は除去することが可能となる。

第６の手段に係る発明によれば、上記放射冷却部41の設置場所を、上記空調領域Ｔの床側に複数箇所も受け、何れの設置場所にも、上記受具26,27への差込み端部46,47装着により、放射冷却部41を取付自在に設けたから、放射冷却部のレイアウトの変更が容易である。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係る空調システムを示している。

このシステムは、冷気供給源11と、給気路21と、放射冷却部41と、制御部51と、排気路61で構成されている。

冷気供給源11は、空調領域Ｔ側方の隣接領域Ｎ内において、外気導入口12と冷却装置13と送風口14と還気口15とを具備する空調ユニットとして形成されており、外気導入口12又は還気口15より吸入した外気乃至空調領域Ｔ側からの還気を、冷却装置13で露点以下に冷却して除湿した後、送風ファン（図示せず）により、送風口14から床下領域Lへ送風するように構成することが望ましい。

給気路21は、給気ライン22と、この供給ラインに沿って形成した複数の第１分岐路23…と、第２分岐路24…とで構成されている。

給気ライン22は、上記冷気供給源11の送風口14から隔壁１を通って床下領域L内を水平に延びている。この給気ラインは、通気ダクトとして形成することができる。

第１分岐路23…と第２分岐路24…とは、本実施形態においては、相互に隣接する１対の第１、第２分岐路23,24で一つの流路網を形成するように構成している。もっとも該構成は適宜変更することができ、例えば後述の如く複数の第１分岐路23に対して一つの第２分岐路24を設けても良い。

第１分岐路23は、上記給気ライン22から空調領域Ｔの床板２を貫通して床上方へ開口している。既述隔壁１に最も近い第１分岐路23を例にとると、図２に示す如く、該第１分岐路23は、給気ライン22から突出した管路部25と、上記床板２に穿設した貫通孔へ嵌挿した第１受具26とからなり、上記管路部25上端部に上記第1受具26下端部を嵌合させている。図示例では、第１受具26を円筒型のソケットとして形成しているが、後述の差込み端部を気密に嵌挿可能に形成することが可能であればどのような形状でも良い。上記給気ライン22から第1分岐路23に至る流路は、外部から閉じた閉流路に形成されている。

第２分岐路24は、給気ライン22に設けた給気口28と、床板２に設けた空気戻し口31及び吹出口32と、これら給気口・空気戻し口・吹出口にそれぞれ連通する合流部33とで形成している。

上記給気口28は、上記給気ラインから筒状に突出しており、かつ該筒壁の途中に、後述の制御部によって制御される流量調節弁29を形成している。30は、流量調整弁を開閉するためのモータである。

空気戻し口31は、図示の例では、床板２に穿設した透孔に嵌め込んだソケット状の第２受具27の下端開口部で形成している。該第２受具27は、第1分岐路の第１受具26と同じ構造のものとすれば良い。

合流部33は、空気戻し口31を介して放射冷却部41を通過した空気（温気）と、給気口28を介して給気ライン22から直接に導出された空気（冷気）とが混合することができるように、床下領域Ｌ内に設ける。図示例では、床下領域Ｌ全体を、隔壁１と床板２と床スラブ３と側壁４とで気密に閉塞することで第２分岐路の合流部33に形成している。この場合には、複数の第２分岐路24が合流部を共有することになり、該構成によれば、狭い床下のスペースに別途合流用の混合ダクトを設置する必要がない。ただし、スペースに余裕があれば、そのような混合ダクト（給気口28及び空気戻し口31から吹出口32へ合流する三叉路状のダクト）を設けても構わない。混合ダクトの構成については、後述の第３実施形態で述べる。

図示例においては、図１に示す３つの第１分岐路23のうち、左右方向中央の第１分岐路23の受具26と該第1分岐路に対応する第2分岐路24の受具27とには、放射冷却部41が取り付けられておらず、上記第１分岐路23の受具26を栓34で閉塞している。このように１対の第1、第２分岐路23,24からなる流路網の数を、放射冷却部41の数よりも多くすれば、該放射冷却部を一の流路網から他の流路網へ付け替えることが可能となる。

尚、図示例では、１つの第１分岐路23に対してそれぞれ対応する第２分岐路24を設けているが、複数の第1分岐路23に対して、各第1分岐路23に対応して設けた複数の空気戻し口31と、少なくとも一つの給気口28と、少なくとも一つの吹出口32と、合流部33とからなる単一の第２分岐路24を構成しても良い。この構成とするためには、例えば図示のシステムが有する複数の給気口28のうちの一つを除いて、他の給気口を省略すれば良い。

更に又、この図示例では、冷気供給源11から放射冷却部41へ至る流路と、冷気供給源11から吹出口32へ至る流路の共通部分として供給ライン22を形成しているが、該供給ラインに代えて、独立した２つのダクトなど、別々の流路を形成することもできる。

放射冷却部41は、図１に示す如く床板２上面に立設した縦型空冷式の放射冷却パネル42を有している。この放射冷却パネルの内部には放熱管43を蛇行させて配管しており、この蛇行放熱管の下端部を図２の如く放射冷却パネル42の下端から下方へ突出して差込み端部46,47に形成し、これら差込み端部を上記第1、第２受具26,27内へ気密に差し込ませている。尚、上記蛇行放熱管43の代わりにヒートコイルなどを用いても良い。

尚、図示例と異なり、放射冷却部41の入口端部側に受具26を設け、給気路21の第1分岐路23…先端部を差込み端部に形成しても良い。

制御部51は、図示の例では、図１に示す如く空調領域Ｔの側壁４内面に取り付けられている。この制御部は、上記流量調整弁29の開度を調整する制御装置52と、該制御装置と接続されて空調領域Ｔ内に設置された温度・湿度等の検知センサ53とからなり、上記検知センサにより測定された空調領域の温湿度や、冷気供給源11からの送風量などに応じて、既述給気口28から給気される冷気と放射冷却部41から床下領域Ｌ側へ戻される温気との混合比率を自動調整することが可能に構成すると良い。尚、制御部51は、利用者が手動によりその混合比率を調整可能に構成することもできる。又、制御部51の位置は適宜変更することができる。

又、図示例では、給気口28に設けた流量調整弁29を制御しているが、該流量調整弁29は、少なくとも第1、第2流路23,24のうち給気ライン22から合流部33へ至るまでの何れかの流路部分に形成すれば良く、又、上記給気口28とは別に、第１流路23に、制御部51により制御される他の流量調整弁を設けても良い。また、既述の如く、冷気供給源11から放射冷却部41へ至る流路と、冷気供給源11から吹出口32へ至る流路とを別々に設けた場合には、冷気供給源側で各流路への送風量を調整させることもできる。

排気路61は、天井板５に穿設した排気孔62と、天井裏領域Ｕとで形成されている。

上記構成において、冷気供給源11を作動させると、外気或いは空調領域Ｔ側からの還気が冷気供給源11へ吸い込まれ、露点以下に冷却除湿された後、14℃から16℃程度の温度で供給ライン22へ送風される。この送気の一部は、第1分岐路23…を介して放射冷却パネル42内の放熱管43を通るときに、空調領域Ｔ内へ冷熱を放射した後、放熱管出口側の差込み端部47を介して、床下領域Ｌ内へ戻される。この帰還空気の吹出し温度はおよそ20℃程度である。他方、送気の他の一部は、第2分岐路24の給気口28から床下領域Ｌ内へ吹出し、上記帰還空気と混合して、18℃程度まで温度上昇し、吹出口32から空調領域Ｔ内へ吹出される。

図３は、本実施形態の変形例であり、図１において、通気ダクトで形成した給気ライン22を、空調サプライチャンバーに置き換えたものである。この空調サプライチャンバーは、床下領域Ｌのうちの下端部を、床スラブ３の上方に横設したパネル38で仕切って画成し、かつ床下領域Ｌと隣接領域Ｎとの隔壁１を貫いて、冷気供給源11から冷気を吹き込むように構成することができる。尚、図示はしないが、上記供給ライン22に替えて、床スラブ３の内部に空気流路を形成してなるボイドスラブを設けることもできる。

以下本発明の他の実施形態を説明する。第1実施形態の構成と同じ部分については、同一の符号を付することで説明を省略する。

図４は、本発明の第２実施形態を示すものである。

この実施形態では、放射冷却部41を、高さに比べて横巾の大きい横型であって、その内部に蛇行放射管(図示せず)を水平に配管したものとしている。また、該放射冷却部41は、床の一部として形成したものである。そのためには例えば第1分岐路23上方の床板部分を周囲から切離して、着脱自在に形成し、更に該床板部分を放射冷却部41と置き換えることが可能とし、かつ、該放射冷却部41の入口端部として形成する差込み端部46を、第１流路部分の第１受具26内へ差込み可能に形成すれば良い。尚、放射冷却部41出口側の差込み端部47は床下領域Ｌ内へ突出している。

図５は、本発明の第３実施形態を示している。この実施形態では、第１実施形態における吹出口32及び放射冷却部41を、それぞれ空調領域Ｔの天井側に設けたものである。放射冷却部41は、第２実施形態と同様に横型のもので、その下面部分は、天井板5の一部を形成している。

給気ライン22は、冷気供給源１の送風口14から起立したのちに隔壁１上端部を貫通して天井裏領域Ｕを水平に延びており、この給気ライン22からは、複数の第1分岐路23…及び第2分岐路24…を垂下している。第１分岐路23…は、放射冷却部41放射管の入口側の端部に接続している。又第２分岐路24…は、混合ダクト36を有し、この混合ダクトの一方端部を、放射冷却部41放射管の出口側の端部に、又、他方端部を、給気ライン22の給気口28と吹出口32とにそれぞれ気密に接続している。

尚、以上の実施形態と異なり、上記吹出口32及び放射冷却部41を空調領域Ｔの壁側に形成することもできる。この場合には、例えば隣接領域Nにおいて隔壁1と冷気供給源11との間にスペースをとり、このスペース内に、第３実施形態に示した給気ライン22及び第１、第２分岐路23,24を形成すれば良い。

本発明の第1の実施形態に係る空調システムの概略図である。 図１に係るシステムの要部拡大図である。 図１に係るシステムの給気ラインの変形例の図である。 本発明の第２の実施形態に係る空調システムの概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る空調システムの概略図である。

符号の説明

Ｔ…空調領域 Ｎ…隣接領域 Ｌ…床下領域 Ｕ…天井裏領域
１…隔壁 ２…床板 ３…床スラブ ４…側壁 ５…天井板
11…冷気供給源 12…外気導入口 13…冷却装置 14…送風口 15…還気口
21…給気路 22…給気ライン 23…第１分岐路 24…第２分岐路 25…管路部
26,27…受具 28…給気口 29…流量調節弁 30…モータ 31…空気戻し口 32…吹出口
33…合流部 34…栓 36…混合ダクト 38…パネル 41…放射冷却部
42…放射冷却パネル 43…放熱管 46,47…差込み端部 51…制御部 52…制御装置
53…検知センサ 61…排気路 62…排気孔

Claims (6)

1. 冷気供給源から床下領域を経て空調領域へ至る給気路の一部に該空調領域への放射冷却部を介在させた、放射方式併用の対流型空調システムにおいて、
   上記空調領域は人間が居るための領域であり、
   上記放射冷却部41が床板２上方に設けられ、
   上記給気路21は、床下領域Ｌから床板２を貫通して放射冷却部41に接続するとともに再び床下領域Ｌへ戻るように形成し、上記放射冷却部41を通って冷熱を奪われることで発生する温気を、床下領域Ｌ内で、放射冷却部41を通過しない別の給気路部分を介して供給される冷気と混合させ、該混合空気を所定の吹出し温度として、床板２に設けた吹出口３２から空調領域Ｔ内へ吹き込むように構成したことを特徴とする放射方式併用の対流型空調システム。
2. 冷気供給源から床下領域を経て空調領域へ至る給気路の一部に該空調領域への放射冷却部を介在させた、放射方式併用の対流型空調システムにおいて、
   上記空調領域は人間が居るための領域であり、
   上記放射冷却部41が床の一部として設けられ、
   上記給気路21は、床下領域Ｌから床板２に近づいて放射冷却部41に接続するとともに再び床下領域Ｌへ戻るように形成し、上記放射冷却部41を通って冷熱を奪われることで発生する温気を、床下領域Ｌ内で、放射冷却部41を通過しない別の給気路部分を介して供給される冷気と混合させ、該混合空気を所定の吹出し温度として、床板２に設けた吹出口３２から空調領域Ｔ内へ吹き込むように構成したことを特徴とする放射方式併用の対流型空調システム。
3. 上記給気路21は、冷気供給源11から給気ライン22を介して延びる、少なくとも一つの第1分岐路23及び少なくとも一つの第２分岐路24を有し、
   第１分岐路23は、給気ライン22から放射冷却部41へ冷気を給気するように形成し、
   第２分岐路24は、給気ライン22からの冷気流と上記放射冷却部41を通過した温気流とが合流する合流部33を有し、該合流部で混合した空気を、空調領域Ｔに開口する吹出口32から吹出すように形成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の放射方式併用の対流型空調システム。
4. 上記放射冷却部41を通過した温気と、該放射冷却部を通過しない冷気との混合比率を調整可能に設けたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射方式併用の対流型空調システム。
5. 上記放射冷却部41の入口端部乃至出口端部と、給気路21の対応端部とのうちの一方端部を、差込み端部46,47に、他方端部を、上記差込み端部を気密に嵌挿可能な受具26,27にそれぞれ形成したことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射方式併用の対流型空調システム。
6. 上記放射冷却部41の設置場所を、上記空調領域Ｔの床側に複数箇所設け、何れの設置場所にも、上記受具26,27への差込み端部46,47装着により、放射冷却部41を取付自在に設けたことを特徴とする、請求項５記載の放射方式併用の対流型空調システム。

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