JP5973847B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、居室空間を空調するための空調システムに関する。

居室空間の空調システムとしては、蒸発・凝縮器を有する室外ユニットと、天井裏空間に設けられた室内ユニットと、を備え、室外ユニットから室内ユニットに冷媒を供給し、室内ユニットの送風装置（ファン）を用いて、天井裏空間の空気および天井裏空間に接する躯体を冷却するとともに、冷気を居室空間に吹き出すように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２３０７３３号公報

前記した従来の空調システムでは、室外ユニットを備えているため、居室空間を空調するためエネルギが大きくなるという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、居室空間を空調するためエネルギを低減するとともに、天井裏空間における夏季の熱気溜まりや冬季の冷気溜まりを防ぐことができ、居室空間の熱的快適性を向上させることができる空調システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、空調システムであって、外気の給気口が形成された地下空間と、前記地下空間から建物の高さ方向に延設された送気ダクトと、天井裏空間に設けられ、前記送気ダクトに連通するとともに、居室空間への吹出口が形成された天井裏ダクトと、前記天井裏ダクト内の空気を前記吹出口から前記居室空間に送る送風装置と、を備えている。前記送気ダクトには、前記天井裏空間と前記送気ダクト内とを連通させる連通口が形成され、前記天井裏ダクトには、前記天井裏空間と前記天井裏ダクト内とを連通させる吸出口が形成されており、前記吹出口から前記居室空間に吹き出される空気の流れに引き込まれて、前記天井裏空間の空気が前記吸出口から前記天井裏ダクト内に吸い出される。

また、本発明は、空調システムであって、外気の給気口が形成された地下空間と、前記地下空間から建物の高さ方向に延設された送気ダクトと、天井裏空間に設けられ、前記送気ダクトに連通するとともに、居室空間への吹出口が形成された天井裏ダクトと、前記天井裏ダクト内の空気を前記吹出口から前記居室空間に送る送風装置と、を備えている。前記送気ダクトには、前記天井裏空間と前記送気ダクト内とを連通させる連通口が形成され、天井板には、前記天井裏空間と前記居室空間とを連通させる吸出口が形成されており、前記吹出口から前記居室空間に吹き出される空気の流れに引き込まれて、前記天井裏空間の空気が前記吸出口から前記居室空間に吸い出される。なお、前記吸出口は、壁体と前記天井板との隙間によって形成してもよい。

本発明によれば、夏季においては、地中で外気を冷却し、その冷気を利用して、居室空間を冷房することができる。さらに、天井裏空間に冷気を流通させることで、天井裏空間の空気および天井裏空間に接する躯体を冷却し、天井裏空間における熱気溜まりを防ぐことができる。そして、天井裏空間の冷熱を居室空間に伝えることができるため、居室空間の冷房効率を高めることができる。
また、冬季においては、地中で外気を暖め、その暖気を利用して、居室空間を暖房することができる。さらに、天井裏空間に暖気を流通させることで、天井裏空間の空気および天井裏空間に接する躯体を暖め、天井裏空間における冷気溜まりを防ぐことができる。そして、天井裏空間の熱を居室空間に伝えることができるため、居室空間の暖房効率を高めることができる。

また、吹出口から居室空間に吹き出される空気の流れが周りの空気を引き込むコアンダ効果を利用して、天井裏空間の空気を居室空間に流入させるため、空調に必要なエネルギを低減することができる。

また、前記送気ダクトに、前記天井裏空間と前記送気ダクト内とを連通させる連通口が形成されているため、吹出口からの風量を確保しつつ、送気ダクト内の空気の一部が天井裏空間に流入するため、天井裏空間の空気および天井裏空間に接する躯体を効果的に冷却または暖めることができる。

前記した空調システムにおいて、前記建物の躯体に通気経路を形成し、前記通気経路の両端部を前記天井裏空間に連通させた場合には、天井裏空間に接する躯体を効果的に冷却または暖めることができる。

本発明の空調システムでは、天井裏空間における夏季の熱気溜まりや冬季の冷気溜まりを防ぐとともに、居室空間の空調効率を高めることができ、居室空間を空調するためのエネルギを低減しつつ、居室空間の熱的快適性を向上させることができる。

第一実施形態の空調システムを示した全体構成図である。 第一実施形態の空調システムを示した図で、（ａ）は吹出口の側断面図、（ｂ）は吹出カバーを天井板に取り付ける前の側面図、（ｃ）は吹出カバーを天井板に取り付けた状態の側面図である。 第二実施形態の空調システムを示した図で、（ａ）は吹出口の側断面図、（ｂ）は吹出カバーを下から見た図である。 （ａ）は第三実施形態の空調システムの吹出口を示した側断面図、（ｂ）は第四実施形態の空調システムの吹出口を示した側断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［第一実施形態］
第一実施形態の空調システム１は、図１に示すように、コンクリート造の建物２の居室空間３を空調するためのシステムである。以下の説明では、居室空間３を冷房する場合について説明する。
居室空間３の上部には、天井板４が設けられており、天井板４の上面と上階の床スラブ５ａの下面との間には、天井裏空間６が形成されている。第一実施形態の天井板４は石膏ボードを用いている。

空調システム１は、外気の給気口１１ａが形成された地下空間１０と、地下空間１０から建物２の高さ方向に延設された送気ダクト２０と、天井裏空間６に設けられ、送気ダクト２０に連通するとともに、居室空間３への吹出口３２ｂが形成された天井裏ダクト３０と、天井裏ダクト３０内の空気を吹出口３２ｂから居室空間３に送る送風装置４０と、を備えている。

空調システム１は、外気を地下空間１０で冷却し、その冷気を吹出口３２ｂから居室空間３に吹き出すとともに、冷気によって天井裏空間６の空気および天井裏空間６に接する床スラブ５ａを冷却するように構成されている。

地下空間１０は、地盤Ａに埋設された部位に形成された空間であり、建物２の地下階に設けられている。地下空間１０には、給気ダクト１１の一端が連通している。給気ダクト１１の他端には、地上面に開口した給気口１１ａが形成されている。この給気口１１ａから給気ダクト１１を通じて地下空間１０に外気が流入し、地下空間１０内の空気は地中冷熱によって冷却される。

送気ダクト２０は、最下階の床スラブ５から最上階の天井裏空間（図示せず）に亘って建物２の高さ方向に延設されている。第一実施形態では、居室空間３の中央部に設けられたダクトスペースに送気ダクト２０が配置されている。
送気ダクト２０の下端部は、地下空間１０に連通している。また、送気ダクト２０には、天井裏空間６と送気ダクト２０内の空間とを連通させる左右二つの連通口２１が形成されるとともに、天井裏ダクト３０が連通する左右二つの接続口２２が形成されている。連通口２１および接続口２２には、天井裏空間６または天井裏ダクト３０から送気ダクト２０への空気の流入を防ぐために、ベーン等の逆流防止構造が設けられている。
なお、送気ダクト２０の位置や数などは限定されるものではなく、居室空間３の間取り等に応じて設定される。

天井裏ダクト３０は、天井裏空間６に設けられており、第一実施形態では、左右二つの天井裏ダクト３０が送気ダクト２０の左右両側に設けられている。
なお、天井裏ダクト３０の位置や数などは限定されるものではなく、居室空間３の間取り等に応じて設定される。

天井裏ダクト３０は、天井板４の上面に沿って延設されたダクト本体３１と、ダクト本体３１の一端に取り付けられた吹出カバー３２と、を備え、ダクト本体３１の他端が送気ダクト２０の接続口２２に連通している。ダクト本体３１および吹出カバー３２は、熱伝導性が高いアルミニウム材によって形成し、天井裏空間６との伝熱性能を高めることが望ましい。

吹出カバー３２は、図２（ａ）に示すように、円筒部３２ａと、円筒部３２ａの下端開口部に形成された吹出口３２ｂと、円筒部３２ａの下端縁部から外側に突出したフランジ部３２ｃと、を備えている。

円筒部３２ａは、天井板４に形成された円形の取付穴４ａに嵌め込まれる部位である。吹出カバー３２を天井板４に取り付けた状態では、フランジ部３２ｃの上面が天井板４の下面に当接する位置まで、円筒部３２ａが取付穴４ａに挿入され、円筒部３２ａが天井裏空間６に突出している。
円筒部３２ａの頂板には、天井裏空間６と円筒部３２ａ内とを連通させる吸出口３２ｇが形成されている。

円筒部３２ａの外周面には、図２（ｃ）に示すように、複数の取付金具３２ｄが取り付けられている。取付金具３２ｄは、円筒部３２ａの外周面に対して傾動可能に取り付けられている。また、取付金具３２ｄは、上端部から下端部に向かうに従って、外側に広がるように、ばね等の付勢部材によって付勢されている。

吹出カバー３２を天井板４に取り付けるときには、まず、図２（ｂ）に示すように、吹出カバー３２を天井板４の下方に配置し、各取付金具３２ｄの下部を押さえて閉じた状態にする。
そして、円筒部３２ａを取付穴４ａに挿入し、図２（ｃ）に示すように、各取付金具３２ｄが天井板４よりも上方（天井裏空間６側）に配置されると、各取付金具３２ｄの下部が外側に広がり、取付穴４ａよりも広がった状態となる。これにより、各取付金具３２ｄの下端部が天井板４の上面に引っ掛かった状態となり、吹出カバー３２が天井板４に固定される。

図２（ａ）に示すように、円筒部３２ａの周壁部には、ダクト本体３１の端部が連通する接続口３２ｅが形成されている。
接続口３２ｅには、ダクト本体３１から接続口３２ｅを通過する空気が、円筒部３２ａ内で下方（吹出口３２ｂ側）に向けて流れるように、空気の流れを調整するベーン３２ｆが設けられている。

吹出カバー３２の吹出口３２ｂには、ダクト本体３１および吹出カバー３２内の空気を居室空間３に送気する送風装置４０（プロペラファン）が設けられている。

次に、第一実施形態の空調システム１を用いた冷房方法について説明する。
まず、図１に示すように、給気口１１ａから給気ダクト１１を通じて、地下空間１０に流入した外気は、地中冷熱によって地下空間１０で冷却される。
送風装置４０を駆動させると、天井裏ダクト３０および送気ダクト２０に吸引作用が生じて、地下空間１０の冷気が送気ダクト２０に吸い込まれ、上方に送気される。また、地下空間１０の冷気が送気ダクト２０に吸い込まれると、地下空間１０が負圧になり、給気ダクト１１を通じて地下空間１０に外気が流入する。

送気ダクト２０内の冷気は、天井裏ダクト３０に流入するとともに、連通口２１を通じて天井裏空間６に流入する。
天井裏ダクト３０に流入した冷気は、図２（ａ）に示すように、送風装置４０によって吹出口３２ｂから居室空間３に吹き出される。

吹出口３２ｂから居室空間３に冷気が吹き出されると、その冷気の流れに引き寄せられて、天井裏空間６の冷気が吸出口３２ｇから円筒部３２ａ内に吸い出される。
これにより、天井裏ダクト３０のダクト本体３１内を流通してきた冷気とともに、天井裏空間６を流通してきた冷気が、吹出口３２ｂから居室空間３に吹き出される。

以上のような空調システム１では、図１に示すように、地中で外気を冷却し、その冷気を利用して、居室空間３を冷房することができる。さらに、天井裏空間６に冷気を流通させることで、天井裏空間６の熱気溜まりを防ぐことができ、天井裏空間６の空気および天井裏空間６に接する床スラブ５ａを効果的に冷却することができる。そして、天井裏空間６の冷熱によって天井板４全体が冷却され、天井板４からの冷熱伝達によって、居室空間３を面的に冷却することができ、さらに、床スラブ５ａも冷却されるため、居室空間３の冷房効率を高めることができ、居室空間３の熱的快適性を向上させることができる。

例えば、地下冷熱によって地下空間１０の空気を気温１５度程度に冷却し、この冷気を利用して、天井面積が約１６ｍ²で室温３０度程度の居室空間３の天井裏空間６を気温２０度程度に冷却することができる。これにより、居室空間３におけるエアコンディショナーの使用頻度を大幅に低減することができる。

また、吹出口３２ｂから居室空間３に吹き出される空気の流れが周りの空気を引き込むコアンダ効果を利用して、天井裏空間６の冷気を居室空間３に流入させているため、冷房に必要なエネルギを低減することができる。

なお、前記した空調システム１を用いて、居室空間３を暖房することもできる。この場合には、地下空間１０内の空気を地中熱によって暖め、その暖気を送気ダクト２０および天井裏ダクト３０を通じて、居室空間３に吹き出すことができる。さらに、天井裏空間６に暖気を流通させることで、天井裏空間６の冷気溜まりを防ぐことができ、天井裏空間６の空気および天井裏空間６に接する床スラブ５ａを暖めることができるため、居室空間３の暖房効率を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

また、送風装置４０の構成や位置は限定されるものではない。さらに、送風ダクト２０内や地下空間１０内に、地下空間１０から吹出口３２ｂへの送気を補助するための送風装置を設けて送気効率を高めてもよい。

また、第一実施形態では、天井板４に石膏ボードを用いているが、熱伝導性の高いアルミニウム材を用いることで、天井裏空間６の熱を天井板４から居室空間３に積極的に放熱させ、居室空間３の空調効率を高めてもよい。さらに、天井板４の上面を艶消し黒色に塗装して、天井板４の吸熱性を高めてもよい。

［第二実施形態］
第二実施形態の空調システムは、前記した第一実施形態の空調システム１（図１参照）と略同様の構成であり、図３（ａ）に示すように、吸出口４ｂの構成が異なっている。

第二実施形態では、吹出カバー３２を天井板４に取り付けたときに、円筒部３２ａの外周面と取付穴４ａの内周縁部との間に隙間が形成される。この隙間によって吸出口４ｂが形成されている。
また、吹出カバー３２のフランジ部３２ｃには、吸出口４ｂに連通する吹出穴３２ｈが形成されている。図３（ｂ）に示すように、フランジ部３２ｃには、周方向に湾曲した四つの吹出穴３２ｈが等間隔に形成されている。

この構成では、図３（ａ）に示すように、吸出口４ｂおよび吹出穴３２ｈを通じて、天井裏空間６と居室空間３とが連通している。そして、吹出口３２ｂから居室空間３に空気が吹き出されると、その空気の流れに引き寄せられて、天井裏空間６の空気が吸出口４ｂおよび吹出穴３２ｈから居室空間３に吸い出される。
なお、天井板４の取付穴４ａの周囲に貫通穴を形成し、この貫通穴を吸出口４ｂとしてもよい。

［第三実施形態］
第三実施形態の空調システムは、前記した第一実施形態の空調システム１（図１参照）と略同様の構成であり、図４（ａ）に示すように、吸出口４ｃの構成が異なっている。

第三実施形態では、壁体５ｂと天井板４との隙間によって吸出口４ｃが形成されている。この構成では、吹出口３２ｂから居室空間３に空気が吹き出されると、その空気の流れに引き寄せられて、天井裏空間６の空気が吸出口４ｃから居室空間３に吸い出される。
なお、天井板４の下面の縁部には、吸出口４ｃの間隔を調整するためのスライダ４ｄが設けられており、このスライダ４ｄによって吸出口４ｃから居室空間３に流入する空気の流量を調整することができる。

［第四実施形態］
第四実施形態の空調システムは、前記した第二実施形態の空調システム１（図３（ａ）参照）と略同様の構成であり、図４（ｂ）に示すように、天井裏空間６に接する床スラブ５ａ（躯体２ａ）の構成が異なっている。
第四実施形態では、床スラブ５ａの内部に通気経路２ｂを形成し、この通気経路２ｂの両端部を、天井裏空間６に連通させている。この構成では、天井裏空間６の空気が通気経路２ｂを流通するため、天井裏空間６に接する床スラブ５ａを効果的に冷却または暖めることができ、居室空間３の空調効率を高めることができる。

１ 空調システム
２ 建物
２ａ 躯体
２ｂ 通気経路（第四実施形態）
３ 居室空間
４ 天井板
４ａ 取付穴
４ｂ 吸出口（第二実施形態、第四実施形態）
４ｃ 吸出口（第三実施形態）
５ａ 床スラブ
５ｂ 壁体
６ 天井裏空間
１０ 地下空間
１１ 給気ダクト
１１ａ 給気口
２０ 送気ダクト
２１ 連通口
２２ 接続口
３０ 天井裏ダクト
３１ ダクト本体
３２ 吹出カバー
３２ａ 円筒部
３２ｂ 吹出口
３２ｃ フランジ部
３２ｄ 取付金具
３２ｇ 吸出口（第一実施形態）
３２ｈ 吹出穴（第二実施形態）
４０ 送風装置
Ａ 地盤

Claims (4)

1. 外気の給気口が形成された地下空間と、
   前記地下空間から建物の高さ方向に延設された送気ダクトと、
   天井裏空間に設けられ、前記送気ダクトに連通するとともに、居室空間への吹出口が形成された天井裏ダクトと、
   前記天井裏ダクト内の空気を前記吹出口から前記居室空間に送る送風装置と、を備え、
   前記送気ダクトには、前記天井裏空間と前記送気ダクト内とを連通させる連通口が形成され、
   前記天井裏ダクトには、前記天井裏空間と前記天井裏ダクト内とを連通させる吸出口が形成されており、
   前記吹出口から前記居室空間に吹き出される空気の流れに引き込まれて、前記天井裏空間の空気が前記吸出口から前記天井裏ダクト内に吸い出されることを特徴とする空調システム。
2. 外気の給気口が形成された地下空間と、
   前記地下空間から建物の高さ方向に延設された送気ダクトと、
   天井裏空間に設けられ、前記送気ダクトに連通するとともに、居室空間への吹出口が形成された天井裏ダクトと、
   前記天井裏ダクト内の空気を前記吹出口から前記居室空間に送る送風装置と、を備え、
   前記送気ダクトには、前記天井裏空間と前記送気ダクト内とを連通させる連通口が形成され、
   天井板には、前記天井裏空間と前記居室空間とを連通させる吸出口が形成されており、
   前記吹出口から前記居室空間に吹き出される空気の流れに引き込まれて、前記天井裏空間の空気が前記吸出口から前記居室空間に吸い出されることを特徴とする空調システム。
3. 前記吸出口は、壁体と前記天井板との隙間によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の空調システム。
4. 前記建物の躯体に通気経路が形成されており、前記通気経路の両端部が前記天井裏空間に連通していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空調システム。

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