JP4954125B2 - 大空間建築物の空調機構 - Google Patents

Description

本発明は、アリーナ、ドーム球場、体育館等の大空間建築物の空調機構に関するものである。

アリーナ等の大空間建築物では、上下方向の温度分布や在席率、客席とフィールドの違いから空調の要求が場所により異なるため、夫々の空調場所に対応した空調機と熱源が必要である。また冷房期における熱気の排気や給気を行うために送風装置が設置されている。

例えば図１７は従来方式による空調設備を示すものである。符号ａは大空間建築物であり、３階の客席、この場合、階段式客席ｂ1，ｂ2，ｂ3とフィールドｃが構成されている。符号ｄ1は低層階の客席ｂ１に対応して設置した空調機であり、ｅ1は熱源、ｆ1は空気吹出口である。また符号ｄ2は中、高層階の客席ｂ2，ｂ3に対応して設置した空調機であり、ｅ2は熱源、ｆ2，ｆ3は空気吹出口である。また符号ｄ3は、フィールドｃに対応して設置した空調機であり、ｅ3は熱源、ｆ4は空気吹出口である。符号ｇ1，ｇ2は大空間建築物の上部に設けた２系統の送風装置であり、夫々送風機ｈ1，ｈ2と、ガラリｉ1，ｉ2と、フィルターｊ1，ｊ2とダンパーｋ1，ｋ2とから構成されている。図に示すように一方側の送風装置ｇ1は排気用、他方側の送風装置ｇ2は給気用として構成されている。更に符号ｈ3は大空間建築物ａの下部に設けた排気用の送風機である。

このように大空間建築物における従来方式の空調設備としては、夫々の空調場所に対応した空調機と熱源、そして排気と給気を行うための送風装置が夫々独立して設置されている。

大空間建築物では、空調の不要な空間が大きいため、一般的には居住域のみを対象とした空調計画が望ましいとされる。例えば、特許文献１では、客席の各段の床面に中空部を有する床ユニットを構成すると共に座席にも中空部を構成して、床ユニットの中空部を空調ダクトとして供給した空調空気を座席の中空部を経て後方の座席方向に送気するように構成している。また特許文献２では、高い天井を有する大空間建築物の内部を、空調の不要な上層空間と、空調を必要とする低層空間とに区分し、それらの空間の境界面部分に配置したダクトからの噴気流により、低層空間内の空調空気が上層空間に移動するのを阻止するように構成している。
特許第２９３９０７７号公報 特許第２７９１１３７号公報

上述した特許文献１、２に示されるような従来技術は、居住域空調を実現する上では有効であるが、設備システムが大掛かりとなるため、使用頻度が低く、１日の使用時間も短い建築物の場合には過大な設備となる。

大空間建築物の空調機構を構成する場合においては、下記に示すような課題がある。
１．建築物内の大空間においては高さ方向に温度差が生じて、天井付近や客席上部に熱気が溜まり、空調不要な天井付近への暖房空気の流出により空調効率が悪くなり、また客席上部は空調空間であるため、温熱環境が悪くなる。
２．暖房期において、上層の階では熱気の上昇により熱気溜りが生じ、冷房が要求されることもある。このため、冷房・暖房を切り替えるための冷房用・暖房用熱源と空調機が夫々の階に必要となり、システムが複雑となる。
３．冷房期において、低層の階では冷気により温度が低くなるが上層の階では熱気溜まりが改善されず、温熱環境に悪影響を及ぼす。
本発明は、このような課題を解決することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明では、複数階の居住域空間を有する大空間建築物の下部に空調装置を設置し、上部に給排気切替可能な送風装置を設けると共に、空調装置と送風装置間に共通空気経路を設け、共通空気経路には各階の居住域空間に対応する空気吹出口に至る空気経路を分岐して設けると共に分岐部間に切替ダンパーを設け、共通空気経路の上側は、夫々切替ダンパーを介して送風装置の送風機の吐出側と吸込側に接続して構成した大空間建築物の空調機構を提案する。

また請求項２に係る発明では、複数階の客席とフィールド部分を有する大空間建築物の下部に空調装置を設置し、上部に給排気切替可能な送風装置を設けると共に、空調装置と送風装置間に共通空気経路を設け、共通空気経路には各階の客席に対応する空気吹出口に至る空気経路を分岐して設けると共に分岐部間に切替ダンパーを設け、共通空気経路の上側は、夫々切替ダンパーを介して送風装置の送風機の吐出側と吸込側に接続して構成した大空間建築物の空調機構を提案する。

また請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明の構成において、共通空気経路には、低層階の客席の空気吹出口に至る分岐空気経路よりも下側にフィールド用の空気吹出口に至るフィールド用空気経路を分岐して設け、このフィールド用空気経路に切替ダンパーを設けた大空間建築物の空調機構を提案する。

また請求項４に係る発明では、上述した構成において、共通空気経路には、フィールド用空気経路の分岐部と、低層階の客席の空気吹出口に至る分岐空気経路の分岐部の間に切替ダンパーを設けた大空間建築物の空調機構を提案する。

また請求項５に係る発明では、上述した構成において、送風装置は２系統以上設け、一方側の送風装置を共通空気経路に接続すると共に、他方側の送風装置の送風機の吐出側と吸込側を夫々切替ダンパーを介してフィールド用の空気吹出口に至る空気経路に接続した大空間建築物の空調機構を提案する。

請求項１に係る発明では、切替ダンパーを操作することにより、空調装置と送風装置間に設けた共通空気経路を介して、各階の居住域空間への空調空気の供給、最低層階を除いた各階の居住域空間への大空間建築物の上部の空気の供給又は外気の供給を選択して行うことができる。

請求項２に係る発明では、切替ダンパーを操作することにより、空調装置と送風装置間に設けた共通空気経路を介して、各階の居住域空間としての客席への空調空気の供給、最低層を除いた各階の客席への大空間建築物の上部の空気の供給又は外気の供給を選択して行うことができる。

請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明の動作に加え、空調空気をフィールドに供給することができる。

請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明の動作に加え、空調空気をフィールドにのみ供給することができる。

請求項５に係る発明では、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の動作に加え、フィールドへの大空間建築物の上部の空気の供給又は外気の供給を選択して行うことができる。

このように本発明では、切替ダンパーを操作して経路を切り替えることにより、多様な動作モードでの空調・換気が可能であり、以下に示すような効果がある。
１．大空間の上下温度差を利用し、冬期・中間期の冷暖房時に高所の熱気を暖房や外気冷房に有効利用することができるため、省エネルギーと温熱快適性を実現することができる。
２．暖房時の冷房要求に対し、空調機を使用せず、外気導入を主として対応することにより、空調機、熱源なしで冷房を行うことが可能となる。

次に本発明の最良の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず、図１〜図１０は本発明を適用した大空間建築物の空調機構の第１の実施の形態の構成と動作を示す要部の系統図である。
これらの図において、符号１はアリーナ、ドーム球場、体育館等の大空間建築物を示すもので、居住域空間としての客席２ａ，２ｂ，２ｃが３層構成されている。この場合において、客席２ａ，２ｂ，２ｃは階段式客席である。図示は省略しているが客席２ａ，２ｂ，２ｃの左側には競技、演技、闘技等が行われるフィールドが構成されている。符号３は大空間建築物１の下部に設けた空調装置であり、４はその熱源である。一方、符号５は大空間建築物の空調システム１の上部、この場合、天井側に設けた送風装置であり、この送風装置５は、送風機６と、ガラリ７と、フィルター８と、ダクトにより構成した空気経路９と切替ダンパー１０とを構成要素としており、給排気切替可能な構成である。即ち、送風装置５には送風機６の吐出側から屋外側のフィルター８、ガラリ７ａに至る空気吐出経路９ａと、屋内側のガラリ７ｂ、フィルター８から送風機６の吸込側に至る屋内空気吸込経路９ｂと屋外側のガラリ７ａ、フィルター８から送風機６の吸込側に至る外気吸込経路９ｃを設けると共に、夫々の経路９ａ，９ｂ，９ｃに切替ダンパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃを設けて、これらの切替ダンパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの操作により給排気切替可能な構成としている。またこの実施の形態では切替ダンパー１０ｂ，１０ｃは、夫々の開度を調整可能としており、これらの開度を調整することにより、外気と天井付近の空気の混合バランスを任意に変更することができるように構成している。

上記空調装置３と送風装置５間にはダクトにより共通空気経路１１を設けており、共通空気経路１１には各階の客席２ａ，２ｂ，２ｃに対応する空気吹出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃに至る分岐空気経路１３ａ，１３ｂ，１３ｃを分岐して設け、それらの分岐部間に切替ダンパー１４ａ，１４ｂを設けている。そして、この共通空気経路１１の上側は夫々切替ダンパー１４ｃ，１４ｄを有する空気経路１５ｃ，１５ｄを経て上記送風機６の吐出側、吸込側に接続している。

尚、図中、符号１６は空調装置３の屋内空気吸込口、１７は屋内空気吸込経路、１８は空調空気吐出経路を示すものである。

次にこの実施の形態の動作を説明する。
まず図２は各階の客席２ａ，２ｂ，２ｃにおいて暖房が必要な場合の機構の状態、即ち、暖房運転におけるモードの一つを示すもので、このモードでは、切替ダンパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１４ｃ，１４ｄは閉として送風機６は運転せず、切替ダンパー１４ａ，１４ｂは開として空調装置３を暖房運転する。尚、図２においては、切替ダンパーは閉のものを黒塗りとして表示すると共に、空気の流れは一点鎖線の矢印により表示しており、この表示は以降の図においても同様である。

このモードの運転では、空調装置３から空調空気吐出経路１８を経て共通空気経路１１に流れる空調空気、この場合、暖気は共通空気経路１１から分岐部を経て分岐空気経路１３ａ，１３ｂ，１３ｃに流れ、夫々の空気吹出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから吹き出して、客席２ａ，２ｂ，２ｃの夫々の暖房に供される。

このモードの運転において、高層階に熱気が溜まり、冷房要求があった場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように切替ダンパーを切り替えて空調装置３を暖房運転する。即ち、まず図３（ａ）は高層階の客席２ｃにのみ冷房要求があった場合の機構の状態を示すもので、このモードでは、送風装置５に関する切替ダンパー１０ｃ、１４ｃを開に移行すると共に、共通空気経路１１の高層階と中層階の分岐部間の切替ダンパー１４ｂを閉に移行する。

この運転では、空調装置３からの空調空気は、共通空気経路１１から分岐部を経て分岐空気経路１３ａ，１３ｂに流れ、夫々の空気吹出口１２ａ，１２ｂから吹き出して、低層階と中層階の客席２ａ，２ｂの夫々の暖房に供される一方、外気がガラリ７ａ、フィルター８を通して外気吸込経路９ｃに流入し、送風機６の吸込側から吐出側に流れ、空気経路１５ｃを経て共通空気経路１１に流入し、分岐部から分岐空気経路１３ｃを経て空気吹出口１２ｃから吹き出す。

このように、冷房要求があった高層階の客席２ｃに対しては、送風装置５により冷涼な外気が導入されるので、空調機により冷房することなく温熱環境の改善が可能となる。

また冷房要求が高層階、中層階の客席２ｂ，２ｃにある場合には、図３（ｂ）に示すように、共通空気経路１１の高層階と中層階の分岐部間の切替ダンパー１４ｂを開に移行すると共に、中層階と低層階の分岐部間の切替ダンパー１４ａを閉に移行する。

こうすることにより、図３（ｂ）に示すように、冷房要求がある高層階、中層階の客席２ｂ，２ｃに対して、送風装置５により冷涼な外気を導入して、温熱環境の改善が可能となる。

次に図４は各階の客席２ａ，２ｂ，２ｃにおいて暖房が必要な場合において、大空間建築物１の天井付近の熱気溜まりの空気を暖房に利用する場合の機構の状態を示すもので、このモードでは、送風装置５に関する切替ダンパー１０ｂ、１４ｃを開に移行すると共に、切替ダンパー１０ａ，１０ｃは閉に移行する。そして熱気溜まりの空気を暖房に利用する階の客席を選択するために、共通空気経路１１の分岐部間の切替ダンパー１４ａ、１４ｂを操作する。

図４（ａ）に示すように高層階と中層階の分岐部間の切替ダンパー１４ｂを閉に移行した場合には、空調装置３からの空調空気は、図３（ａ）と同様に低層階と中層階の客席２ａ，２ｂの夫々の暖房に供される一方、熱気溜まりの屋内空気がガラリ７ｂ、フィルター８を通して屋内空気吸込経路９ｂに流入し、送風機６の吸込側から吐出側に流れ、空気経路１５ｃを経て共通空気経路１１に流入し、分岐部から分岐空気経路１３ｃを経て空気吹出口１２ｃから吹き出して客席２ｃの暖房に供することができる。

また図４（ｂ）に示すように高層階と中層階の分岐部間の切替ダンパー１４ｂを開に移行すると共に、中層階と低層階の分岐部間の切替ダンパー１４ａを閉に移行した場合には、空調装置３からの空調空気は、図３（ｂ）と同様に低層階のみの客席２ａの暖房に供される一方、熱気溜まりの屋内空気が分岐空気経路１３ｂ，１３ｃを経て空気吹出口１２ｂ，１２ｃから吹き出して客席２ｂ，２ｃの暖房に供することができる。

こうしてこのモードでは、大空間建築物１の天井付近の熱気溜まりの空気を暖房に供することにより、排熱回収を効率的に行うことができる。

上述したように図３（ａ）、（ｂ）に示すモードでは、冷房要求がある高層階、中層階の客席２ｂ，２ｃに対して、送風装置５により冷涼な外気を導入して、温熱環境の改善を図るものであるが、次に図５（ａ）、（ｂ）に示すモードでは、外気と天井付近の熱気溜まりの空気を混合して適温にした状態で、冷房要求のある階の客席に導入することができる。

即ち、図５（ａ）、（ｂ）に示す機構の状態は、図４（ａ）、（ｂ）に示す機構の状態から、切替ダンパー１０ｃを開に移行したものであり、この状態とし、切替ダンパー１０ｂ，１０ｃの夫々の開度を調整することにより、外気と天井付近の熱気溜まりの空気を混合して適温にした状態で、冷房要求のある階の客席に導入することができる。そして導入する階の客席は、図５（ａ）、（ｂ）から明らかなように、共通空気経路１１の分岐部間の切替ダンパー１４ａ、１４ｂの操作により選択することができる。

次に図６は各階の客席２ａ，２ｂ，２ｃにおいて冷房が必要な場合の機構の状態を示すもので、このモードでは、切替ダンパー１０ａ，１０ｂは開、１０ｃ，１４ｃ，１４ｄは閉として送風機６を運転すると共に、切替ダンパー１４ａ，１４ｂは開として空調装置３を冷房運転する。

このモードの運転では、空調装置３から空調空気吐出経路１８を経て共通空気経路１１に流れる空調空気、この場合、冷気は共通空気経路１１から分岐部を経て分岐空気経路１３ａ，１３ｂ，１３ｃに流れ、夫々の空気吹出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから吹き出して、客席２ａ，２ｂ，２ｃの夫々の冷房に供される。

一方、送風機６の運転により、大空間建築物１の天井付近の熱気溜まりの屋内空気が屋内側のガラリ７ｂ、フィルター８を通して屋内空気吸込経路９ｂに流入し、送風機６の吸込側から吐出側に流れ、空気吐出経路９ａを経て屋外側のフィルター８、ガラリ７ａを経て屋外に排出される。

次に図７は冷房時において、客席２ａ，２ｂ，２ｃの利用数が少ない場合における機構の状態を示すもので、このモードでは、送風装置５に関しては、切替ダンパー１０ｂ，１０ｃ，１４ｃを閉とすると共に切替ダンパー１０ａ，１４ｄを開とし、また共通空気経路１１に関しては切替ダンパー１４ａを閉とすると共に切替ダンパー１４ｂを開とする。

このモードの運転においては、客席２ｂ，２ｃにおける空気吹出口１２ｂ，１２ｃは空気吸込口として作用する。即ち、中層階、高層階の客席２ｂ，２ｃの上部の熱気溜まりの熱気は空気吹出口１２ｂ，１２ｃから分岐空気経路１３ｂ，１３ｃに流入し、次いで共通空気経路１１から空気経路１５ｄを経て送風機６の吸込側に至り、送風機６から、その吐出側の空気吐出経路９ａ、屋外側のフィルター８、ガラリ７ａを経て屋外に排出される。一方、低層階の客席２ａには、空調装置３からの空調空気が空気吹出口１２ａから吹き出されて冷房に供される。

この際、中層階、高層階の客席２ｂ，２ｃの空気が空気吹出口１２ｂ，１２ｃを経て排気されることにより、低層階の客席２ａに吹き出された空調空気は、上昇して中層階、高層階を経て排気されることになるので、中層階、高層階においても温熱環境が改善される。

尚、この冷房時のモードにおいても、共通空気経路１１の切替ダンパー１４ａを開とすると共に、切替ダンパー１４ｂを閉とすれば、高層階の客席２ｃの上部の熱気溜まりの熱気のみを空気吹出口１２ｃを経て屋外に排出することができ、低層階、中層階の客席２ａ，２ｂには、空調装置３からの空調空気を空気吹出口１２ａ，１２ｂから導入して冷房に供することができる。

次に本発明では、夏期及び冬期の空調負荷が大きい時期には、図８〜図１０に示すように大空間建築物の利用形態に応じて、空調を利用者の居る必要な場所に限定する空調ゾーニングを設定することができる。尚、図８〜図１０において、（ａ）、（ｂ）は夫々夏期、冬期における機構の状態を示すものである。

即ち、空調ゾーニングは図中２点鎖線で囲んで示すように、図８では切替ダンパー１４ａを閉として低層階の客席２ａにのみ限定しており、図９では切替ダンパー１４ａを開、切替ダンパー１４ｂを閉として低層階と中層階の客席２ａ，２ｂを含み、図１０では、低層階、中層階及び高層階の客席２ａ，２ｂ，２ｃの全てを含めている。これらの空調ゾーニングのいずれにおいても、送風装置５に関しては、夏期においては（ａ）に示すように、切替ダンパー１０ｃ，１４ｃ，１４ｄを閉、切替ダンパー１０ａ，１０ｂを開として送風機６を運転することにより、大空間建築物１の天井付近の熱気溜まりの屋内空気を屋外に排出しており、一方、冬期においては、（ｂ）に示すように、切替ダンパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１４ｃ，１４ｄを全て閉として送風機の運転を停止している。

冷房時において客席２ａ，２ｂ，２ｃに導入された空調空気は、客席側からフィールド側にも流れて行くので、フィールド側の冷房が少量で良い場合で、客席の利用がある場合には、上述した空調ゾーニングを設定することができる。また暖房時において、フィールド側において運動等が行われていて暖房が不要であり、客席側のみ暖房が必要な場合においても上述した空調ゾーニングを設定することができる。

次に図１１は本発明を適用した大空間建築物の空調機構の第２の実施の形態の構成と動作を示す要部の系統図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態の構成に加え、共通空気経路１１には、低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａに至る分岐空気経路１３ａよりも下側にフィールド用の空気吹出口１９に至るフィールド用空気経路２０を分岐して設け、このフィールド用空気経路２０に切替ダンパー２１を設けると共に、フィールド用空気経路２０の分岐部と、低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａに至る分岐空気経路１３ａの分岐部の間に切替ダンパー２２を設けた構成であり、その他の構成要素は第１の実施の形態と同様であるので、図中の対応する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２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態の動作に加えて、図１１に示すように送風装置５における切替ダンパー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１４ｃ，１４ｄを閉として送風機６の運転は停止すると共に、共通空気経路１１の切替ダンパー１４ａを閉とし、更に切替ダンパー２２とフィールド用空気経路２０の切替ダンパー２１を開として空調装置３を運転すると、空調装置３による空調空気は共通空気経路１１から、分岐空気経路１３ａを経て低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａから吹き出されると共に、フィールド用空気経路２０を経てフィールド用の空気吹出口１９から吹き出されて、夫々空調に供される。

このような空調運転モードは、大空間建築物１の利用形態がフィールドと低層階の客席２ａのみを利用する場合に適している。このような利用形態は、例えば、フィールドで行われているスポーツを、低層階の客席２ａのみを利用して観戦する場合、式典や講演会等でフィールドにも座席を置き、低層階の客席２ａと共に利用する場合に考えられる。

次に図１２に示すように切替ダンパー２２を閉として空調装置３を運転すると、空調装置３による空調空気は共通空気経路１１からフィールド用空気経路２０にのみ流れてフィールド用の空気吹出口１９から吹き出され、空調に供される。

このようなモードの運転は、大空間建築物１の利用形態がフィールドのみを利用する場合に適している。このような利用形態は、例えばスポーツの練習を行う場合に考えられる。

次に図１３〜図１６は、本発明を適用した大空間建築物の空調機構の第３の実施の形態の構成と動作を示す系統図である。
この実施の形態においては、送風装置は２系統設けており、一方側の送風装置５を、上述した実施の形態と同様に共通空気経路１１に接続すると共に、他方側の送風装置５’の送風機６’の吐出側と吸込側を夫々切替ダンパー１４ｃ’，１４ｄ’を介して第２の実施の形態におけるフィールド用の空気吹出口１９に至るフィールド用空気経路２０’に接続した構成である。即ち、この実施の形態は、図１１に示す第２の実施の形態における空気吹出口１９を設けた経路の他端側をフィールド用空気経路２０’を介して送風装置５’に接続した構成である。このため第２の実施の形態に相当する構成要素には、図中に同一の符号を付して重複する説明は省略する。

ここで、２系統目の送風装置５’は、送風装置５と同様に送風機６’と、ガラリ７’と、フィルター８’と、ダクトにより構成した空気経路９’と切替ダンパー１０’とを構成要素としており、給排気切替可能な構成である。即ち、送風装置５’には送風機６’の吐出側から屋内側のフィルター８’、ガラリ７ａ’に至る空気吐出経路９ａ’と、屋外側のガラリ７ｂ’、フィルター８’から送風機６’の吸込側に至る外気吸込経路９ｂ’と屋内側のガラリ７ａ’、フィルター８’から送風機６’の吸込側に至る屋内空気吸込経路９ｃ’を設けると共に、夫々の経路９ａ’，９ｂ’，９ｃ’に切替ダンパー１０ａ’，１０ｂ’，１０ｃ’を設けて、これらの切替ダンパー１０ａ’，１０ｂ’，１０ｃ’の操作により給排気切替可能な構成としている。この実施の形態においても切替ダンパー１０ｂ’，１０ｃ’は、夫々の開度を調整可能としており、これらの開度を調整することにより、外気と天井付近の空気の混合バランスを任意に変更することができるように構成している。

尚、図１３〜図１６において、符号２３はフィールドを構成する二重床であり、符号２４は二重床２３の空間を利用して屋内空気の排気を行うための排気用送風機である。また符号２５は地中に構成した蓄熱部であり、この蓄熱部２５を経て予熱又は予冷を行った外気を吸込口２６から吸込経路２７を経て空調装置３の吸込側に導入する構成としている。

次にこの実施の形態の動作を説明する。
まず図１３は冷房時の機構の状態、即ち、冷房運転におけるモードの一つを示すものである。
送風装置５側においては、図８（ａ）と同様に切替ダンパー１０ａ，１０ｂは開、１０ｃ，１４ｃ，１４ｄは閉として送風機６を運転すると共に、空調装置３側においては図１１と同様に共通空気経路１１の切替ダンパー１４ａは閉、切替ダンパー２２とフィールド用空気経路２０の切替ダンパー２１を開として空調装置３を運転する。
一方、送風装置５’側においては、切替ダンパー１０ａ’，１０ｂ’を開とすると共に、切替ダンパー１０ｃ’，１４ｃ’，１４ｄ’は閉として送風機６’を運転する。

この運転モードでは、空調装置３による空調空気は共通空気経路１１から、分岐空気経路１３ａを経て低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａから吹き出されると共に、フィールド用空気経路２０を経てフィールド用の空気吹出口１９から吹き出されて、夫々空調に供される。一方、送風装置５において送風機６の運転により、大空間建築物１の天井付近の熱気溜まりの屋内空気が屋外に排出されると共に、送風装置５’において送風機６’の運転により、外気が大空間建築物１の上部に導入される。

この運転モードでは、フィールドと低層階の客席２ａの冷房を行えると共に、天井付近の熱気を除去して、外気で換気することができる。

次にまず図１４は暖房時の機構の状態、即ち、暖房運転におけるモードの一つを示すものである。
送風装置５側においては、図４（ｂ）と同様に切替ダンパー１０ｂ、１４ｃを開とすると共に、切替ダンパー１０ａ，１０ｃは閉として送風機６を運転する。一方、空調装置３側においては、共通空気経路１１の切替ダンパー２２を開、切替ダンパー１４ａとフィールド用空気経路２０の切替ダンパー２１を閉として空調装置３を運転する。
また、送風装置５’側においては、切替ダンパー１０ｃ’，１４ｃ’を開とすると共に、切替ダンパー１０ａ’，１０ｂ’，１４ｄ’は閉として送風機６’を運転する。

この運転モードでは、空調装置３による空調空気は共通空気経路１１から、分岐空気経路１３ａを経て低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａから吹き出される。一方、送風装置５により、熱気溜まりの屋内空気が共通空気経路１１に流入し、分岐部から分岐空気経路１３ｂ，１３ｃを経て空気吹出口１２ｂ，１２ｃから吹き出して中層階、上層階の客席２ｂ，２ｃの暖房に供することができる。そして更に送風装置５’により、熱気溜まりの屋内空気が送風装置５’からフィールド用空気経路２０’を経て空気吹出口１９から吹き出してフィールドの暖房に供することができる。

この運転モードは、低層階の客席２ａの暖房を重視したものであり、低層階の客席２ａのみを空調装置３により暖房し、暖房に供された後上昇して天井付近の熱気溜まりに至った熱気を送風装置５，５’を利用して、上層階の客席２ｂ，２ｃとフィールドの暖房に供することができる。

次に図１５は暖房時の機構の他の状態、即ち、暖房運転における他のモードを示すものである。
この運転モードにおいては、送風装置５側と空調装置３側の機構の状態は図１４と同様であるが、送風装置５’側においては、切替ダンパー１０ｃ’，１４ｃ’に加えて切替ダンパー１０ｂ’を開とし、切替ダンパー１０ａ’，１４ｄ’は閉として送風機６’を運転する。

この運転モードでは、空調装置３による空調空気は共通空気経路１１から、分岐空気経路１３ａを経て低層階の客席２ａの空気吹出口１２ａから吹き出される。一方、送風装置５により、熱気溜まりの屋内空気が共通空気経路１１に流入し、分岐部から分岐空気経路１３ｂ，１３ｃを経て空気吹出口１２ｂ，１２ｃから吹き出して中層階、上層階の客席２ｂ，２ｃの暖房に供することができる。

一方、送風装置５’により、外気が熱気溜まりの屋内空気と混合され、この際、切替ダンパー１０ｂ’，１０ｃ’の夫々の開度を調整することにより、外気と天井付近の熱気溜まりの空気を混合して適温にした状態で送風装置５’からフィールド用空気経路２０’を経て空気吹出口１９から吹き出す。、

この運転モードは、低層階の客席２ａの暖房を重視し、低層階の客席２ａのみを空調装置３により暖房し、暖房に供された後上昇して天井付近の熱気溜まりに至った熱気を送風装置５，５’を利用して、上層階の客席２ｂ，２ｃとフィールドの暖房に供する際、フィールドに導入する空気は、外気と熱気溜まりの屋内空気が混合されたものとすることにより、冬期のスポーツ観戦等のようにフィールドに吹出す外気温度を上昇させて温熱環境を良好に保つ場合に適している。

以上の切替ダンパー１０ｂ’，１０ｃ’の夫々の開度の調整において、切替ダンパー１０ｃ’の開度を０、即ち閉とすると図１６に示すように、送風装置５’により、外気のみが送風装置５’からフィールド用空気経路２０’を経て空気吹出口１９から吹き出す。

尚、以上に説明した第３の実施の形態では、送風装置は２系統であるが、それ以上の系統の送風装置を設けることもでき、それをどのように組み合わせるかも適宜である。また第３の実施の形態における運転モードは、図１３〜図１６に示したものに限らず、第１及び第２の実施の形態において説明した送風装置５側及び空調装置３側の多種類の運転モードを実行できることは勿論である。

また以上に説明した実施の形態において、外気と天井付近の熱気溜まりの空気を混合して導入する場合には、それらの混合割合を適宜に調整する手段を設けることができる。この調整手段は、外気の経路又は屋内空気の経路に適宜の流量調整手段を設ける等の周知の手段を適用することができる。

更に以上の実施の形態では、居住域空間として客席、特に階段式客席を例示したが、本発明の空調機構は、複数階の居住域空間を有する大空間建築物であれば、居住域空間の構成等は階段式客席に限らず適宜である。

本発明は以上の通り、送風装置側及び空調装置側の切替ダンパーを操作して経路を切り替えることにより、多様な動作モードでの空調・換気が可能であるから、上述したような数々の効果を奏するものであり、アリーナ、ドーム球場、体育館等の大空間建築物の空調機構として、産業上の利用可能性が極めて大である。

本発明の第１の実施の形態の構成を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第１の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第２の実施の形態の構成と動作を示す要部系統図である。 本発明の第３の実施の形態の構成と動作を示す要部系統図である。 本発明の第４の実施の形態の構成と動作を示す要部系統図である。 本発明の第４の実施の形態の他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第４の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 本発明の第４の実施の形態の更に他の動作を示す要部系統図である。 従来方式による空調設備を示す要部系統図である。

符号の説明

１ 大空間建築物
２ａ，２ｂ，２ｃ 階段式客席
３ 空調装置
４ 熱源
５，５’ 送風装置
６，６’ 送風機
７ａ，７ｂ；７ａ’，７ｂ’ ガラリ
８ａ，８ｂ；８ａ’，８ｂ’ フィルター
９ａ，９ａ’ 空気吐出経路
９ｂ，９ｂ’ 屋内空気吸込経路
９ｃ，９ｃ’ 外気吸込経路
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ；１０ａ’，１０ｂ’，１０ｃ’ 切替ダンパー
１１ 共通空気経路
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 空気吹出部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 分岐空気経路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｃ’，１４ｄ’ 切替ダンパー
１５ｃ’，１５ｄ’ 空気経路
１６ 屋内空気吸込口
１７ 屋内空気吸込経路
１８ 空調空気吐出経路
１９ 空気吹出口
２０，２０’ フィールド用空気経路
２１，２２ 切替ダンパー
２３ 二重床
２４ 排気用送風機
２５ 蓄熱部
２６ 吸込口
２７ 吸込経路

Claims (5)

1. 複数階の居住域空間を有する大空間建築物の下部に空調装置を設置し、上部に給排気切替可能な送風装置を設けると共に、空調装置と送風装置間に共通空気経路を設け、共通空気経路には各階の居住域空間に対応する空気吹出口に至る空気経路を分岐して設けると共に分岐部間に切替ダンパーを設け、共通空気経路の上側は、夫々切替ダンパーを介して送風装置の送風機の吐出側と吸込側に接続して構成したことを特徴とする大空間建築物の空調機構。
2. 複数階の客席とフィールド部分を有する大空間建築物の下部に空調装置を設置し、上部に給排気切替可能な送風装置を設けると共に、空調装置と送風装置間に共通空気経路を設け、共通空気経路には各階の客席に対応する空気吹出口に至る空気経路を分岐して設けると共に分岐部間に切替ダンパーを設け、共通空気経路の上側は、夫々切替ダンパーを介して送風装置の送風機の吐出側と吸込側に接続して構成したことを特徴とする大空間建築物の空調機構。
3. 共通空気経路には、低層階の客席の空気吹出口に至る分岐空気経路よりも下側にフィールド用の空気吹出口に至るフィールド用空気経路を分岐して設け、このフィールド用空気経路に切替ダンパーを設けたことを特徴とする請求項２に記載の大空間建築物の空調機構。
4. 共通空気経路には、フィールド用空気経路の分岐部と、低層階の客席の空気吹出口に至る分岐空気経路の分岐部の間に切替ダンパーを設けたことを特徴とする請求項３に記載の大空間建築物の空調機構。
5. 送風装置は２系統以上設け、一方側の送風装置を共通空気経路に接続すると共に、他方側の送風装置の送風機の吐出側と吸込側を夫々切替ダンパーを介してフィールド用の空気吹出口に至る空気経路に接続したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の大空間建築物の空調機構。

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