JP6425094B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システムに関する。

従来、天井空間に設けられた輻射パネルと、輻射パネルの上面に設けられた複数の冷水配管と、輻射パネルの上方をインテリア側（居室側）とペリメータ側（窓側）とに仕切る仕切り部と、インテリア側の空気をペリメータ側に送風可能な送風機と、を備えた天井輻射式の空調システムが知られている（例えば特許文献１参照）。このような天井輻射式空調システムでは、冷水配管を流通する冷水により輻射パネルが冷却され、冷却された輻射パネルの輻射効果により居室空間が冷房される構成である。

また、天井空間に設けられた天井放射パネルと、天井放射パネルの上方に設けられた屋内空調機と、を備えた空調システムも知られている（例えば特許文献２参照）。このような空調システムでは、天井放射パネルの上方の空気が屋内空調機で冷却され、この冷却された空気が天井放射パネルを冷却する。そして、冷却され天井放射パネルの冷放射により居室空間が冷房される構成である。

特開２０１１−２１０５号公報 特許第４６０５７５９号公報

しかしながら、上記のような空調システムは、冷房に適する空調システムであり、暖房に適用させようとして天井空間の空気を暖めても、暖まった空気は上方に移動してしまうため、天井空間の下方の居室空間を暖房することが困難である。このような空調システムは、特に冬季に外壁や窓から外気の影響を受けやすいペリメータ側の暖房に適していない。

そこで本発明は、効率よく居室空間の冷暖房を行うことができる空調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空調システムは、天井空間に配置され冷水または温水が供給されて前記天井空間の空気を冷却または加熱する冷却加熱部と、該冷却加熱部によって冷却または加熱された前記天井空間の空気を前記天井空間の下方の居室空間に吹き下ろす送風機と、該送風機に前記天井空間の空気を導入する第１空気導入部と、を有し、該第１空気導入部は、前記天井空間の所望の高さに滞留する空気を前記送風機に導入可能な第１高さ調整機構を有することを特徴とする。

本発明では、第１空気導入部が第１高さ調整機構を有することにより、天井空間の所望の高さに滞留する空気を送風機によって居室空間に吹き下ろすことができる。天井空間の上部側に滞留する空気は下部側に滞留する空気よりも温度が高いため、暖房時には天井空間の上部側に滞留する空気を居室空間へ吹き下ろし、冷房時には天井空間の下部側に滞留する空気を居室空間へ吹き下ろすことで、効率よく居室空間の冷暖房を行うことができる。

また、本発明に係る空調システムでは、天井空間に配置され前記天井空間の空気を外部に排出するとともに外部の空気を前記天井空間に供給して換気を行う換気部と、前記換気部に外部へ排出される前記天井空間の空気を導入する第２空気導入部と、を有し、該第２空気導入部は、前記換気部に導入される前記天井空間の空気が前記天井空間の所望の高さに滞留する空気となるように調整する第２高さ調整機構を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、換気部は天井空間の所望の高さに滞留する空気を外部に排出することができる。天井空間の上部側に滞留する空気は下部側に滞留する空気よりも温度が高いため、暖房時には天井空間の下部側に滞留する空気を外部に排出し、冷房時には天井空間の上部側に滞留する空気を外部へ排出することで、換気を行いつつ効率よく居室空間の冷暖房を行うことができる。

また、本発明に係る空調システムでは、天井空間に配置され前記天井空間の空気を外部に排出するとともに外部の空気を前記天井空間に供給して調湿を行う調湿部と、前記調湿部に外部へ排出される前記天井空間の空気を導入する第３空気導入部と、を有し、該第３空気導入部は、前記調湿部に導入される前記天井空間の空気が前記天井空間の所望の高さに滞留する空気となるように調整する第３高さ調整機構を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、調湿部は天井空間の所望の高さに滞留する空気を外部に排出することができる。天井空間の上部側に滞留する空気は下部側に滞留する空気よりも温度が高いため、暖房時には天井空間の下部側に滞留する空気を外部に排出し、冷房時には天井空間の上部側に滞留する空気を外部へ排出することで、調湿を行いつつ効率よく居室空間の冷暖房を行うことができる。

また、本発明に係る空調システムでは、前記冷却加熱部は、前記天井空間のペリメータ側の空気の冷却および加熱を行い、前記送風機は、前記天井空間のペリメータ側の空気を前記居室空間のペリメータ側に吹き下ろすことが好ましい。
このような構成とすることにより、外気の影響を受けやすいペリメータ側の冷暖房を効率よく行うことができる。
また、インテリア側では、人体からの発熱やＯＡ機器からの発熱によって気温が上昇し、年間通して冷房を行うことがある。このため、インテリア側には冷房を行う空調システムを設置し、ペリメータ側に本発明の空調システムを設置することで、ペリメータ側では効率よく冷暖房することができ、年間通して快適な温熱環境を提供することができる。

本発明によれば、効率よく居室空間の冷暖房を行うことができる。

本発明の第１実施形態による空調システムの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態による空調システムの一例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による空調システムについて、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態による空調システム１Ａは、建築物１１の天井空間１２に配置され、居室空間１３の温度調整を行う調温装置１０を有している。天井空間１２と居室空間１３との境界部には、天井パネル１４が設けられている。天井パネル１４とその上方のスラブ１５との間に空間が形成されている。この天井パネル１４とスラブ１５との間の空間を天井空間１２としている。

天井空間１２には、スラブ１５の下側に梁１６が設けられている。本実施形態では、梁１６によって天井空間１２がペリメータ側（窓側）１２１と、インテリア側（室内側）１２２と、に仕切られている。本実施形態による調温装置１０は、天井空間１２のペリメータ側１２１に配置され、居室空間１３のペリメータ側１３１の温度調整を行うように構成されている。
なお、天井空間１２に梁１６が設けられていない場合は、天井空間１２をペリメータ側１２１と、インテリア側１２２と、に仕切る仕切体が設けられていてもよい。

調温装置１０は、天井空間１２の空気の冷却および加熱を行う冷却加熱部２と、冷却加熱部２によって冷却または加熱された天井空間１２の空気を居室空間１３に吹き下ろす第１ファン（送風機）３と、第１ファン３に天井空間１２の空気を導入する第１空気導入部４と、冷却加熱部２、第１ファン３および第１空気導入部４を制御する制御部（不図示）と、を有している。なお、本実施形態による空調システム１Ａでは、居室空間１３の換気や調湿については公知の換気装置や調湿装置によって行っている。

冷却加熱部２は、熱源機器（不図示）と、熱源機器によって冷却された冷水または加熱された温水が流通する外周面にフィンが設けられたコイル状の配管（チルドビーム）２１と、を有している。
配管２１は、天井空間１２のペリメータ側１２１に配置されていて、内部に冷水が流通することで天井空間１２のペリメータ側１２１の空気を冷却し、温水が流通することで天井空間１２のペリメータ側１２１の空気を加熱するように構成されている。
第１ファン３は、天井パネル１４のペリメータ側の部分に設けられた例えばラインディフィーザなどの吹き出し口１４ａを介して天井空間１２の空気を居室空間１３に向かって吹き下ろすように構成されている。

第１空気導入部４は、一方の端部４１ａが第１ファン３の吸込み口に接続され他方の端部４１ｂが第１ファン３と離間する第１ファン側給気管４１と、第１ファン側給気管４１の他方の端部４１ｂから分岐し鉛直方向上側に配置された高位給気管４２と、第１ファン側給気管４１の他方の端部４１ｂから分岐し鉛直方向下側に配置された低位給気管４３と、高位給気管４２に設けられて高位給気管４２の開閉を行う高位切替ダンパ４４と、低位給気管４３に設けられて低位給気管４３の開閉を行う低位切替ダンパ４５と、を有している。ここで、高位給気管４２、低位給気管４３、高位切替ダンパ４４、および低位切替ダンパ４５を第１高さ調整機構４６として以下説明する。

高位給気管４２は、第１ファン側給気管４１から分岐した側の端部４２ａとは反対側の端部４２ｂ（以下、流入端部４２ｂとする）が天井空間１２の上部側で開口するように配置されている。つまり、高位給気管４２は、流入端部４２ｂから天井空間１２の上部側に滞留する空気を流入できるように構成されている。
低位給気管４３は、第１ファン側給気管４１から分岐した側の端部４３ａとは反対側の端部４３ｂ（以下、流入端部４３ｂとする）が天井空間１２の下部側で開口するように配置されている。つまり、低位給気管４３は、流入端部４３ｂから天井空間１２の下部側に滞留する空気を流入できるように構成されている。

そして、第１ファン３が駆動して第１空気導入部４の第１ファン３側が負圧となると、天井空間１２の空気は高位給気管４２の流入端部４２ｂまたは低位給気管４３の流入端部４３ｂから高位給気管４２または低位給気管４３に吸い込まれ、第１ファン側給気管４１を流れて第１ファン３に導入され、第１ファン３から吹出し口１４ａを介して居室空間１３に吹き下ろされる。

このとき、高位切替ダンパ４４が高位給気管４２を開口し、低位切替ダンパ４５が低位給気管４３を閉鎖していると、開口されている高位給気管４２に空気が流入し、閉鎖されている低位給気管４３には空気が流入しない。このため、第１ファン３には高位給気管４２を介して天井空間１２の上部側に滞留する空気が導入され、第１ファン３によって天井空間１２の上部側に滞留する空気が居室空間１３に吹き下ろされる。
また、高位切替ダンパ４４が高位給気管４２を閉鎖し、低位切替ダンパ４５が低位給気管４３を開口していると、開口されている低位給気管４３に空気が流入し、閉鎖されている高位給気管４２には空気が流入しない。このため、第１ファン３には低位給気管４３を介して天井空間１２の下部側に滞留する空気が導入され、第１ファン３によって天井空間１２の下部側に滞留する空気が居室空間１３に吹き下ろされる。

なお、本実施形態では、居室空間１３のインテリア側１３２の温度調整を行う調温装置１７は、天井空間１２の空気の冷却を行う冷却部１７１を備えている。この冷却部１７１は、冷凍機（不図示）と、冷凍機によって冷却された冷水が流通する外周面にフィンが設けられたコイル状の配管１７２と、を有している。配管１７２は、天井空間１２のインテリア側１２２に配置されていて、内部に冷水が流通することで天井空間１２のインテリア側１２２の空気を冷却するように構成されている。
また、居室空間１３のインテリア側１３２の上方の天井パネル１４には、多数の孔部（不図示）が形成されている。

この調温装置１７は、ファンを使用しておらず、配管１７２を流通する冷水により天井空間１２のインテリア側１２２の空気を冷却し、この天井空間１２の空気によって冷却された天井パネル１４の輻射効果により居室空間１３のインテリア側１３２を冷房するとともに、天井空間１２のインテリア側１２２と居室空間１３のインテリア側１３２との間に生じる天井パネル１４の孔部を介したゆっくりとした自然対流により居室空間１３のインテリア側１３２を冷房している。

次に、上述した空調システムの作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態による空調システム１Ａでは、調温装置１０の第１空気導入部４が第１高さ調整機構４６を有することにより、天井空間１２の上部側に滞留する空気および下部側に滞留する空気の選択されたいずれか一方の空気を第１ファン３によって居室空間１３に吹き下ろすことができる。
通常、天井空間１２の上部側に滞留する空気は下部側に滞留する空気よりも温度が高いため、暖房時（温水供給時）には天井空間１２の上部側に滞留する暖かい空気を居室空間１３へ吹き下ろし、冷房時（冷水供給時）には天井空間１２の下部側に滞留する冷たい空気を居室空間１３へ吹き下ろすことで、効率よく居室空間１３の冷暖房を行うことができる。

また、冷却加熱部２は、天井空間１２のペリメータ側１２１の空気の冷却または加熱を行い、第１ファン３は、天井空間１２のペリメータ側１２１の空気を居室空間１３のペリメータ側１３１に吹き下ろすことにより、外気の影響を受けやすい居室空間１３のペリメータ側１３１の冷暖房を効率よく行うことができる。
居室空間１３のインテリア側１３２では、人体からの発熱やＯＡ機器からの発熱によって気温が上昇し、オフィスビルなどでは年間通して冷房を行うことがある。このため、天井空間１２のインテリア側１２２には冷房のみを行う調温装置１７を設置し、ペリメータ側１２１に本実施形態による調温装置１０を設置することで、居室空間１３のペリメータ側１３１では効率よく冷暖房することができ、年間通して快適な温熱環境を提供することができる。
また、本実施形態では、天井空間１２のペリメータ側１２１に第１ファン３を有する調温装置１０が設置され、インテリア側１２２にはファンを使用しない調温装置１７が設置されているため、ペリメータ側１２１およびインテリア側１２２の両方にファンを使用する調温装置を設置する場合と比べて、冷暖房の省エネルギー化を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図２に示すように第２実施形態による空調システム１Ｂは、第１実施形態による調温装置１０に加えて、換気装置５を有している。なお、図２では調温装置１０の冷却加熱部２のみが示されている。
換気装置５は、天井空間１２の空気の換気を行う換気部５１と、換気部５１によって換気された天井空間１２の空気を居室空間１３に吹き下ろす第２ファン５２と、換気部５１に天井空間１２の空気を導入する第２空気導入部５３と、換気部５１、第２ファン５２および第２空気導入部５３を制御する制御部（不図示）と、を有している。

換気部５１は、熱交換器を有する省エネ型換気扇などで、天井空間１２の空気を排出するとともに外気を導入することで換気するように構成されている。そして、第２実施形態では、換気部５１が導入した外気が外部に排出される天井空間１２の空気と熱交換されて、第２ファン５２によって居室空間１３に吹き下ろされるように構成されている。

第２空気導入部５３は、一方の端部５３１ａが換気部５１の天井空間１２の空気を吸込む吸込み口に接続され他方の端部５３１ｂが換気部５１と離間する換気部側給気管５３１と、換気部側給気管５３１の他方の端部５３１ｂから分岐し鉛直方向上側に配置された高位給気管５３２と、換気部側給気管５３１の他方の端部５３１ｂから分岐し鉛直方向下側に配置された低位給気管５３３と、高位給気管５３２に設けられて高位給気管５３２の開閉を行う高位切替ダンパ５３４と、低位給気管５３３に設けられて低位給気管５３３の開閉を行う低位切替ダンパ５３５と、を有している。ここで、高位給気管５３２、低位給気管５３３、高位切替ダンパ５３４、および低位切替ダンパ５３５を第２高さ調整機構５３６として以下説明する。

高位給気管５３２は、換気部側給気管５３１から分岐した側の端部５３２ａとは反対側の端部５３２ｂ（以下、流入端部５３２ｂとする）が天井空間１２の上部側で開口するように配置されている。つまり、高位給気管５３２は、流入端部５３２ｂから内部に天井空間１２の上部側に滞留する空気が流入できるように構成されている。
低位給気管５３３は、換気部側給気管５３１から分岐した側の端部５３３ａとは反対側の端部５３３ｂ（以下、流入端部５３３ｂとする）が天井空間１２の下部側で開口するように配置されている。つまり、低位給気管５３３は、流入端部５３３ｂから内部に天井空間１２の下部側に滞留する空気が流入できるように構成されている。
そして、換気部５１が駆動して第２空気導入部５３の換気部５１側が負圧となると、天井空間１２の空気は、高位給気管５３２の流入端部５３２ｂまたは低位給気管５３３の流入端部５３３ｂから高位給気管５３２または低位給気管５３３に吸い込まれ、換気部側給気管５３１を流れて換気部５１に導入され、換気部５１によって例えば外気と熱交換された後に外部１８に排出される。

このとき、高位切替ダンパ５３４が高位給気管５３２を開口し、低位切替ダンパ５３５が低位給気管５３３を閉鎖していると、開口されている高位給気管５３２に空気が流入し、閉鎖されている低位給気管５３３には空気が流入しない。このため、換気部５１には高位給気管５３２を介して天井空間１２の上部側に滞留する空気が導入され、換気部５１によって天井空間１２の上部側に滞留する空気が外気と熱交換されて外部１８に排出される。
また、高位切替ダンパ５３４が高位給気管５３２を閉鎖し、低位切替ダンパ５３５が低位給気管５３３を開口していると、開口されている低位給気管５３３に空気が流入し、閉鎖されている高位給気管５３２には空気が流入しない。このため、換気部５１には低位給気管５３３を介して天井空間１２の下部側に滞留する空気が導入され、換気部５１によって天井空間１２の下部側に滞留する空気が外気と熱交換されて外部１８に排出される。

第２実施形態による空調システム１Ｂでは、第２空気導入部５３が第２高さ調整機構５３６を有することにより、天井空間１２の上部側に滞留する空気および下部側に滞留する空気の選択されたいずれか一方の空気を換気部５１によって外部１８に排出することができる。
通常、天井空間１２の上部側に滞留する空気は下部側に滞留する空気よりも温度が高いため、暖房時には調温装置１０で天井空間１２の上部側の空気を居室空間１３に供給するとともに、換気装置５で外気を天井空間１２の下部側の空気と熱交換してから居室空間１３に供給し、冷房時には調温装置１０で天井空間１２の下部側の空気を居室空間１３に供給するとともに、換気装置５で外気を天井空間１２の上部側の空気と熱交換してから居室空間１３に供給するため、効率よく居室空間１３の冷暖房を行うことができる。

以上、本発明による空調システムの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態による空調システム１Ａ，１Ｂでは、調温装置１０や換気装置５は、天井空間１２のペリメータ側１２１に設置されて居室空間１３のペリメータ側１３１の冷暖房や換気を行っているが、居室空間１３のインテリア側１３２においても冷暖房を行う場合は、天井空間１２のインテリア側１２２に設置されて居室空間１３のインテリア側１３２の冷暖房や換気を行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、第１空気導入部４は、第１ファン側給気管４１が高位給気管４２および低位給気管４３の２つに分岐されているが、異なる高さの３つ以上に分岐されていてもよい。
また、上記の実施形態では、第１空気導入部４の高位給気管４２に高位切替ダンパ４４が設けられ、低位給気管４３に低位切替ダンパ４５が設けられているが、高位給気管４２と低位給気管４３との分岐箇所に三方弁が設けられていて、三方弁によって第１ファン３に供給される空気を制御するように構成されていてもよい。

また、上記の第２実施形態では、第２空気導入部５３は、換気部側給気管５３１が高位給気管５３２および低位給気管５３３の２つに分岐されているが、異なる高さの３つ以上に分岐されていてもよい。
また、上記の第２実施形態では、第２空気導入部５３の高位給気管５３２に高位切替ダンパ５３４が設けられ、低位給気管５３３に低位切替ダンパ５３５が設けられているが、高位給気管５３２と低位給気管５３３との分岐箇所に三方弁が設けられていて、三方弁によって換気部５１に供給される空気を制御するように構成されていてもよい。

また、上記の実施形態において、第１空気導入部４は、第１ファン３に空気を導入する給気管が高さ方向に移動可能に構成されていて、この給気管を移動させる制御を行い天井空間１２の所望の高さに滞留する空気を第１ファン３に導入可能に構成されていてもよい。
また、上記の第２実施形態において、第２空気導入部５３は、換気部５１に空気を導入する給気管が高さ方向に移動可能に構成されていて、この給気管を移動させる制御を行い天井空間１２の所望の高さに滞留する空気を換気部５１に導入可能に構成されていてもよい。

また、上記の第２実施形態による空調システム１Ｂでは、換気装置５は、外部１８から導入した空気を居室空間１３に吹き下ろすように構成されているが、外部１８から導入した空気を天井空間１２に供給し調温装置１０で温度調整した後に居室空間１３に吹き下ろすように構成されていてもよい。
また、上記の第２実施形態による空調システム１Ｂでは、換気装置５を有する構成であるが、換気装置５の換気部５１に代えてデシカント調湿機などの調湿部を設置し、換気装置５の第２空気導入部５３の第２高さ調整機構５３６を本発明の第３空気導入部の第３高さ調整機構とする調湿装置を有する構成としてもよい。
この場合においても、暖房時には調温装置１０で天井空間１２の上部側の空気を居室空間１３に供給するとともに、調湿装置で天井空間１２の下部側に滞留する空気と外気とを熱交換して外気を調湿して居室空間１３に供給し、冷房時には調温装置１０で天井空間１２の下部側の空気を居室空間１３に供給するとともに、調湿装置で天井空間１２の上部側に滞留する空気と外気とを熱交換して外気を調湿して居室空間１３に供給することで、調湿を行いつつ効率よく居室空間１３の冷暖房を行うことができる。

１Ａ，１Ｂ 空調システム
２ 冷却加熱部
３ 第１ファン（送風機）
４ 第１空気導入部
５ 換気装置
１０ 調温装置
１２ 天井空間
１３ 居室空間
１４ 天井パネル
１８ 外部
４６ 第１高さ調整機構
５１ 換気部
５３ 第２空気導入部
１２１ ペリメータ側
１３１ ペリメータ側
５３６ 第２高さ調整機構

Claims (4)

1. 天井空間に配置され冷水または温水が供給されて前記天井空間の空気を冷却または加熱する冷却加熱部と、
   該冷却加熱部によって冷却または加熱された前記天井空間の空気を前記天井空間の下方の居室空間に吹き下ろす送風機と、
   該送風機に前記天井空間の空気を導入する第１空気導入部と、を有し、
   該第１空気導入部は、前記天井空間の所望の高さに滞留する空気を前記送風機に導入可能な第１高さ調整機構を有することを特徴とする空調システム。
2. 天井空間に配置され前記天井空間の空気を外部に排出するとともに外部の空気を前記天井空間に供給して換気を行う換気部と、
   前記換気部に外部へ排出される前記天井空間の空気を導入する第２空気導入部と、を有し、
   該第２空気導入部は、前記換気部に導入される前記天井空間の空気が前記天井空間の所望の高さに滞留する空気となるように調整する第２高さ調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 天井空間に配置され前記天井空間の空気を外部に排出するとともに外部の空気を前記天井空間に供給して調湿を行う調湿部と、
   前記調湿部に外部へ排出される前記天井空間の空気を導入する第３空気導入部と、を有し、
   該第３空気導入部は、前記調湿部に導入される前記天井空間の空気が前記天井空間の所望の高さに滞留する空気となるように調整する第３高さ調整機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記冷却加熱部は、前記天井空間のペリメータ側の空気の冷却および加熱を行い、
   前記送風機は、前記天井空間のペリメータ側の空気を前記居室空間のペリメータ側に吹き下ろすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システム。

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