JP5619651B2 - 空気調和設備 - Google Patents

Description

本発明は空気調和設備に係り、特に天井内をサプライチャンバーとし、空調装置からの調和空気を天井に設けた複数の吹出し部から天井下の対象空間に吹出すようにした空調設備に関する。

空気調和においては、室内温度を調節する場合、風量調整によるのが一般的である。

たとえば、可変風量単一ダクト方式においては、空調機から天井面の複数の吹き出し口までダクトを接続し、その途中に設置された可変風量装置（ＶＡＶ）により室内に供給する風量を変え、室内温度を調節している。この場合の室内温度調節は、通常５０ｍ²〜１００ｍ²を１つの制御ゾーンとしている。

他方、天井内をチャンバーとして使用する場合もあり（特許文献１）、空調機からの送風を当該天井チャンバーに吹き込み、ａ）天井チャンバーと室内との圧力差（１０Ｐａ前後）を利用し、多孔板などの吹き出し口から室内に送風する、ｂ）アネモ型吹き出し口に付設された小型送風機の圧力により室内に送風する、などの方法がとられている。

この場合の室内温度調節は、ａ）では天井チャンバー吹き込み手前のダクトに設置された可変風量装置（ＶＡＶ）で風量を変える方法、又は吹き出し口の直上部に設置された圧電素子ダンパの開閉で風量を変える方法、などがとられている。ｂ）ではアネモ型吹き出し口に附置した小型送風機の風量を変える方法などがとられている。この場合、室内温度制御ゾーンとしては、前者と同程度の大きさとしており、通常５０ｍ²〜１００ｍ²を１つの制御ゾーンとしている。

しかしながら、天井チャンバー吹き込み手前のダクトに設置されたＶＡＶ装置を使用する場合、さらに省エネルギーを実現するためには、より細分化した制御ゾーンが必要とされ、そのためには、吹き出し口１つずつにＶＡＶ装置を設置する必要があり、機器費用の高騰、付帯工事の増加及び制御配線の複雑化、などの問題を招く。

一方、吹き出し口の直上部に設置された圧電素子ダンパを用いる場合は、圧電素子を作動させるためにＤＣ２００Ｖ〜２５０Ｖ程度の高圧電源を印加してダンパの開閉を制御しなければならず、工事費の高騰を招く。

また、アネモ型吹き出し口に小型送風機を付設する場合には、吹き出し口の数だけ回転体を駆動するモータが天井内に配置され、騒音対策、メンテナンスに負担が大きくなる。

上記の各例は、空調機からの送風量又は送風空気の温度で室内を空調する方法である。これに対し、近年その温熱感に与える効果が大きいといわれている、いわゆる放射冷暖房が着目されている。放射冷房においては、通常、天井面に水配管と放射用金属パネルを一体化したシステムにおいて、当該水配管に冷水を通過させ、パネル表面温度を室温より低くし、放射冷房効果を出しているが、天井内への水配管は、漏水のリスクが懸念されることから通常避けられるケースが多く、普及の障害となっている。

特許第３２６９５７２号公報

したがって、本発明の主たる課題は、吹出し部ごとに簡素な構造の風量調整装置を設けることにより、細かな温度制御により省エネルギーを図ることが可能で、かつ設備費を抑制できる空気調和設備を提供することにある。

他の主たる課題は、吹出し部として対象空間に臨み調和空気を対象空間に吹出す吹出口が多数形成された多孔板を使用することと、本発明に係る風量調整装置との組み合わせにより、放射冷暖房を効果的に発揮させることにある。

具体的には、温度制御ゾーンの細分化、工事費の抑制、天井内制御配線の単純化、制御方法の単純化及び装置駆動電源の低電圧化などを可能とすることができ、かつ空気による放射冷暖房の効果を引き出すことができるものである。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。

＜請求項１記載の発明＞
天井内をサプライチャンバーとし、空調装置からの調和空気を天井に設けた複数の吹出し部から天井下の対象空間に吹出すようにした空調設備において、
前記吹出し部が、前記対象空間に臨み調和空気を対象空間に吹出す吹出口を形成する放射板と、その放射板の背面を含む区画空間内に臨んで、吹出し風量を調整する風量調整装置が設けられ、
前記風量調整装置は、前記区画空間内に設けられ、区画されたボックス状本体と、その下部に形成された吐出口と、複数の取込み開口を覆う蓋を構成しかつ天井内に臨む部分に設けられ、複数の連通孔が形成された風量調整部材とを有し、前記風量調整部材は駆動手段により前記取込み開口に対して平行に移動するように構成され、前記取込み開口と連通孔との連通面積の大小により風量の調整がなされるように構成され、
前記放射板は、放射熱を発する金属板からなり、その放射板の周囲部分のみに形成され外周囲方向に開口する複数の前記吹出口を有し、
前記放射板の背面に、ボックス状本体の下部に複数形成された吐出口が離間して臨み、調和空気の吐出方向が外周囲方向に開口している前記吐出口を通る調和空気が、前記放射板の背面に当たりながら各吹出口から天井下の対象空間に吹出すように構成されている、
ことを特徴とする空気調和設備。

（作用効果）
調和空気を天井に設けた複数の吹出し部から天井下の対象空間に吹出す。各吹出し部には放射板を設けてあり、放射板を通る吹出口又は放射板の周囲の吹出口から、調和空気が対象空間に吹出される。
風量調整装置が放射板の背面を含む区画空間に臨んで、または放射板の背面に直接的に臨んでいるので、調和空気が、複数の吹出口から対象空間に吹出される際に、調和空気が放射板に当たり放射板の温度が調節され、放射板からの放射熱も対象空間に放射される。
その結果、対象空間には温度調節された温冷風のほか、温冷熱も放射されるので、温度についての効果的な体感を与えることができる。なお、当該放射板の複数の吐出口から吹出された調和空気は、当該放射板の周辺の天井部分にも行き渡り、その天井部分の温度を調節する。したがって、各吹出し部の周辺の天井部分も温度調節されるので、天井全体から放射熱が対象空間に放射されるので、吹出口から吹出される調和空気のもっている熱との両者を受けて、快適な空調空間が確保される。
他方、吹出し部ごとに風量調整装置を設けたので、対象空間に対して風量及び放射熱による細かい温度調整が可能であり、省エネルギーな運転が可能である。
風量調整装置は、ボックス状本体と、その一部に形成された吐出口と、天井内に臨む部分に設けられた風量調整部材と、前記風量調整部材を移動させボックス内外の連通面積を可変とする駆動手段とを有する簡素な構成で足りるので、設備費は低廉なものとなり、設置後のメンテナンスの負担は軽いものとなる。
風量調整部材が、駆動手段により取込み開口に対して平行に移動すると、取込み開口と風量調整部材の連通孔との連通面積の大小が生じ、風量の調整が可能である。
また、放熱板の背面の局所でなく全体的に温冷させることができる。

＜請求項２記載の発明＞
前記吹出し部ごと設けられた駆動手段はモータであり、個別または複数個のモータが群とされ、その個別または群単位で制御がなされ、風量が調整されるように構成されている請求項１記載の空気調和設備。

（作用効果）
モータに対する制御であると、細かい風量調節が可能である。

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以上のとおり、本発明によれば、吹出し部ごとに簡素な構造の風量調整装置を設けることにより、細かな温度制御により省エネルギーを図ることが可能で、かつ設備費を抑制できる。また、吹出し部として対象空間に臨み調和空気を対象空間に吹出す吹出口が多数形成された多孔板を使用することと、本発明に係る風量調整装置との組み合わせにより、放射冷暖房を効果的に発揮させることができる。

空気調和系統例の全体説明図である。 放熱板及び昇降式の風量調整装置の断面図である。 放熱板と昇降式の風量調整装置の吐出口との関係を示す平面図である。 昇降式の風量調整装置の平面図である。 昇降式の風量調整装置の作動説明用断面図である。 放熱板及びヒンジ式の風量調整装置の断面図である。 放熱板とヒンジ式の風量調整装置の吐出口との関係を示す平面図である。 ヒンジ式の風量調整装置の平面図である。 ヒンジ式の風量調整装置の作動説明用断面図である。 放熱板及びスライド式の風量調整装置の断面図である。 放熱板とスライド式の風量調整装置の吐出口との関係を示す平面図である。 スライド式の風量調整装置の平面図である。 スライド式の風量調整装置の平面図である。 放熱板の他の例を昇降式の風量調整装置と共に示す断面図である。 放熱板の底面図である。 放熱板のさらに別の例を昇降式の風量調整装置と共に示す断面図である。

次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は空気調和系統例の全体説明図である。天井１０内をサプライチャンバーＣとし、空調装置（ＡＨＵ）１２からの調和空気を天井１０に設けた複数の吹出し部２０，２０・から天井１０下の対象空間（たとえば事務室）Ｚに吹出すようにしたものである。空調装置１２は外気及び対象空間Ｚから床下に移行した空気を取り込んで、温度調節後に調和空気として、天井１０に設けた複数の吹出し部２０，２０・から天井１０下の対象空間Ｚに吹出す。

他方、吹出し部２０，２０・のそれぞれには、対象空間Ｚに臨み調和空気を対象空間Ｚに吹出す吹出口５０ａ， ５０ａ・が多数形成された多孔板５０と、多孔板５０からの吹出し風量を調整する風量調整装置３０（図１には図示していない）が設けられている。
対象空間Ｚの適宜の位置には、温度調節器２２が設けられ、その温度調節器２２に対する居住者による温度調節信号が、あるいは中央管理室（図示せず）などからの温度調節信号が、空調装置１２のコントローラ２４に与えられ、そのコントローラ２４からの指示信号と、吹出し部２０単独又は吹出し部２０，２０・群ごとに区画されたゾーン単位で設けられた温度検出器２６からの対象空間の温度信号とを取り込んで、群単位分散コントローラ２８が、具体的に風量調整装置３０の風量調整部材３２を作動させ、吹出し風量を調整するように構成してある。
風量調整装置３０のいくつかの例を以下に説明する。

＜昇降式風量調整装置＞
図２〜図５は、昇降式風量調整装置３０Ｘ例を示したものである。本発明の放熱板の例としての多孔板５０は、天井１０の開口に設けられた、たとえば６００ｍｍ・６００ｍｍサイズの多数の小吹出口５０ａ， ５０ａ・が多数形成されたものである。吹出口５０ａ， ５０ａ・による開口率は、たとえば５〜７０％、より望ましくは２５〜６５％とされる。多孔板５０は、天板５１及び側板５２も含んで区画されたボックス状を形成している。

この区画空間に臨んで（区画されたボックスの多孔板５０背面に臨んで）、多孔板５０からの吹出し風量を調整する風量調整装置３０Ｘが設けられている。
風量調整装置３０Ｘは、たとえば直方体状の天部、底部及び側壁部を有するボックス状をなし、風量調整装置３０Ｘの本体の一部、図示例では下部にルーバー状の傾斜板間で形成された吐出口３１Ａ、３１Ｂと、天部において上方に開口する取込み開口を塞ぐように、天井内に臨む部分（天部）に設けられた風量調整部材３２と、風量調整部材３２を移動させボックス（風量調整装置３０Ｘの本体）内外の連通面積を可変とする駆動手段３３とを有する。

駆動手段３３はたとえばステッピングモータであり、風量調整装置３０Ｘの本体に固定されている。そのステッピングモータ３３の移動軸３３ａは、風量調整部材３２連結され、駆動手段３３により取込み開口に対して直交して接離移動（上下移動）するように構成されている。風量調整部材３２の四隅において下方に延びるガイドロッド３４が、風量調整装置３０Ｘの本体の四隅に設けられたブラケットのブッシュ３５に挿通されており、風量調整部材３２の上下移動を安定させるようになっている。３６は風量調整部材３２の動作スイッチであり、ステッピングモータ３３が作動し、風量調整部材３２が動作した否かを確認するために設けられており、風量調整部材３２が動作スイッチ３６から離れた場合において動作信号を発するようにしてある。

かかる装置においては、風量調整部材３２が、駆動手段３３（ステッピングモータ）により上下に、風量調整装置３０Ｘの本体の天部の取込み開口に対して直交して接離移動すると、風量調整部材３２周囲の取込み開口の縁部に対する離間空間（その開口面積を図２に符号Ｓで示した）の大小が生じ、その大小により風量調整が可能である。
風量調整装置３０Ｘの本体に取り込まれたサプライチャンバーＣ内の調和空気は、吐出口３１Ａ、３１Ｂから区画空間全体に拡散して吐出され、続いて吐出空気は多孔板５０の吹出口５０ａ， ５０ａ・から天井１０下の対象空間（たとえば事務室）Ｚに吹出される。
そのとき、多孔板５０自体も調節温度に維持され、その多孔板５０が放射熱を発する材料（たとえばアルミなどの金属板）場合には、放射熱も対象空間Ｚに発せられる。多孔板５０の代表例はパンチングメタルである。放射板５０（多孔板５０）の材質としては、鋼板やアルミニウム板などの金属板のほか、樹脂板又はセラミックスなどを使用できる。

＜ヒンジ式風量調整装置＞
図６〜図９は、ヒンジ式風量調整装置３０Ｙ例を示したものである。
ヒンジ式風量調整装置３０Ｙは、たとえば直方体状の天部、底部及び側壁部を有するボックス状をなし、風量調整装置３０Ｙの本体の一部、図示例では下部にルーバー状の傾斜板間に形成された吐出口３１Ａ、３１Ｂと、天井のサプライチャンバーに開口する天部の取込み開口を塞ぐように、天井内に臨む部分（天部）に設けられた風量調整部材３２と、風量調整部材３２を移動させボックス（風量調整装置３０Ｙの本体）内外の連通面積を可変とする駆動手段３３とを有する。
駆動手段３３はたとえばステッピングモータであり、風量調整装置３０Ｙの本体に固定されている。そのステッピングモータに移動軸３３ａは、風量調整部材３２連結されている。

風量調整部材３２は、風量調整装置３０Ｙの本体に対し、回転ヒンジ軸３８を介して枢着されている。その結果、風量調整部材３２は駆動手段３３の上下動により取込み開口を開閉するように、回転軸心（回転ヒンジ軸３８心）を中心にしてヒンジ回転するように構成されている。このように回転軸心を中心にしてヒンジ回転すると、風量調整部材３２の回転軸心と反対側において、周囲の取込み開口の縁部に対する離間空間（その開口面積を図９に符号Ｓで示した）の大小が生じ、その大小により風量調整が可能である。

＜スライド式風量調整装置＞
図１０〜図１３は、スライド式風量調整装置３０Ｚ例を示したものである。
スライド式風量調整装置３０Ｚは、たとえば直方体状の天部、底部及び側壁部を有するボックス状をなす風量調整装置３０Ｚの本体を有している。風量調整装置３０Ｚは、その本体の一部、図示例では下部にルーバー状の傾斜板間に形成された吐出口３１Ａ、３１Ｂと、天部（板）３２Ｐに形成され多数の取込み開口３２ａ，３２ａ・を覆って、多数の連通孔３２ｂ，３２ｂ・が形成された風量調整部材３２と、風量調整部材３２を移動させボックス（風量調整装置３０Ｚの本体）内外の連通面積を可変とする駆動手段３３とを有する。

駆動手段３３はたとえばステッピングモータであり、風量調整装置３０Ｚの本体に固定されている。そのステッピングモータの移動軸３３ａは、ブラケット３３ｂを介して風量調整部材３２に連結されている。取込み開口３２ａ，３２ａ・、並びに連通孔３２ｂ，３２ｂ・は、駆動手段３３の移動方向、すなわち図１０基準で図面上左右方向に対し、図面を貫く方向に細長いスリット孔とされている。

駆動手段３３による水平移動により、取込み開口３２ａ，３２ａ・を開閉するように、風量調整部材３２は水平方向に移動するように構成されている。水平移動すると、取込み開口３２ａ，３２ａ・全体を風量調整部材３２が覆う状態（図１３）と、多数の連通孔３２ｂ，３２ｂ・が取込み開口３２ａ，３２ａ・と一致する全開状態（図１３）との間で、適宜の開口状態を選択する。このようにして取込み開口３２ａ，３２ａ・と連通孔３２ｂ，３２ｂ・との連通面積の大小により風量の調整がなされるように構成されている。４２は天部に形成されたボスであり、風量調整部材３２の小スライド孔３２ｃをガイドしている。

上記各例において、放熱板として多孔板５０を使用した例を示したが、図１４及び図１５に示すように、たとえば放熱板５０Ａの周囲に４つの長孔５０ａを形成し、放熱板５０Ａの周囲のみの吹出口（長孔）５０ａから吹出すようにしてもよい。このように、本発明において、吹出口５０ａの形状、数及び配置などは適宜選択できるものである。

また、上記各例においては、放熱板５０に吹出口５０ａを形成し、放熱板５０を通して調和空気を吹出す例を示したが、図１６に示すように、放熱板５０Ｂの周囲と天井１０との間に離間部を設け、その離間部を吹出口５０ａとすることもできる。この場合、放熱板５０Ｂには吹出口５０ａを形成しないほか、吹出口５０ａを形成し、放熱板５０を通しても調和空気を吹出すようにしてもよい。

本発明の駆動手段３３、たとえばステッピングモータは、１つの風量調整装置３０（風量調整部材３２）に限らず複数の風量調整装置３０（風量調整部材３２）を同時又は時分割個別に制御できる。
また、ステッピングモータは、従来の圧電素子ダンパのような２５０Ｖといった高電圧ではなく、５Ｖ〜２４Ｖ程度の低電圧で作動させることができものを使用できる。その結果、圧電素子ダンパに比べて安全性が飛躍的に向上している。
さらに、風量調整部材３２の開閉速度は可変とすることができ、通常の空調時は低速動作により騒音発生が抑えられ、火災など非常時は高速動作で全開し、室内から天井内への迅速な蓄煙を可能としている。

１０・・・天井
１２・・・空調装置（ＡＨＵ）
Ｚ・・・対象空間
２０・・・吹出し部
２２・・・温度調節器
２４・・・コントローラ
２６・・・温度検出器
２８・・・コントローラ
３０・・・風量調整装置
３０Ｘ、３０Ｙ、３０Ｚ・・・昇降式風量調整装置
３１Ａ、３１Ｂ・・・吐出口
３２・・・風量調整部材
３３・・・駆動手段（ステッピングモータ）
３８・・・回転ヒンジ軸
５０・・・多孔板（放熱板）
５０ａ・・・吹出口
５０Ａ，５０Ｂ・・・放熱板

Claims (2)

1. 天井内をサプライチャンバーとし、空調装置からの調和空気を天井に設けた複数の吹出し部から天井下の対象空間に吹出すようにした空調設備において、
   前記吹出し部が、前記対象空間に臨み調和空気を対象空間に吹出す吹出口を形成する放射板と、その放射板の背面を含む区画空間内に臨んで、吹出し風量を調整する風量調整装置が設けられ、
   前記風量調整装置は、前記区画空間内に設けられ、区画されたボックス状本体と、その下部に形成された吐出口と、複数の取込み開口を覆う蓋を構成しかつ天井内に臨む部分に設けられ、複数の連通孔が形成された風量調整部材とを有し、前記風量調整部材は駆動手段により前記取込み開口に対して平行に移動するように構成され、前記取込み開口と連通孔との連通面積の大小により風量の調整がなされるように構成され、
   前記放射板は、放射熱を発する金属板からなり、その放射板の周囲部分のみに形成され外周囲方向に開口する複数の前記吹出口を有し、
   前記放射板の背面に、ボックス状本体の下部に複数形成された吐出口が離間して臨み、調和空気の吐出方向が外周囲方向に開口している前記吐出口を通る調和空気が、前記放射板の背面に当たりながら各吹出口から天井下の対象空間に吹出すように構成されている、
   ことを特徴とする空気調和設備。
2. 前記吹出し部ごと設けられた駆動手段はモータであり、個別または複数個のモータが群とされ、その個別または群単位で制御がなされ、風量が調整されるように構成されている請求項１記載の空気調和設備。

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