JP6456240B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、外部に面した室の空調を行う放射式の空調システムに関する。

上記のような空調システムとして、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。特許文献１に記載の空調システムは、天井放射式の空調システムであり、天井材によって室（文献では「居室」）内と区画された天井チャンバー（文献では「天井送気空間」）と、天井チャンバー内に空調空気を給気する空調機（文献では「空気調和機」）と、を備えている。特許文献１に記載の空調システムでは、天井材を冷却（又は加熱）した後の空調空気が、ペリメーターゾーン側の天井吹出し口から室内に吹き出されて、室内の空気を冷却（又は加熱）する。

特開２００４−１３２６８０号公報

特許文献１に記載の空調システムでは、ペリメーターゾーン側の天井吹出し口からの空調空気が、インテリアゾーン側の空調機の吸込み作用によって、天井吹出し口付近で分散する。このため、熱負荷の大きいペリメーターゾーンの熱負荷処理を効率良く行う点で改善の余地がある。

ところで、空調機の起動時においては、外気温の影響によって、構造体が熱くなったり冷たくなったりしている。しかし、放射式の空調システムは、空調空気を吹き出すものではないため、空調機を起動してから暫くの間、その空調効果が室内全体に行き渡るのに時間がかかる。このため、天井面から遠い足元エリアは、構造体の熱影響を受けてしまい、温熱環境が悪いものとなる場合がある。

上記状況に鑑み、熱負荷の大きいペリメーターゾーンにおける熱負荷処理の効率を向上させられると共に、空調機の起動時における足元の温熱環境を向上させられる空調システムが要望されている。

本発明の特徴は、
外部に面した室の空調を行う放射式の空調システムであって、
天井材によって前記室内と区画された天井チャンバーと、
床材によって前記室内と区画された床下空間と、
前記天井チャンバー内に空調空気を給気する空調機と、
前記天井チャンバー内の前記空調空気を前記室内のうちペリメーターゾーン側に給気する第一給気機構と、
前記室内の空気及び前記天井チャンバー内の前記空調空気のうち少なくとも何れか一方を、前記床下空間に給気する第二給気機構と、が備えられたことにある。

本特徴構成によれば、天井材からの放射によってドラフト感を与えずに室内を均一に空調することができる。また、天井チャンバー内の空調空気を第一給気機構によってペリメーターゾーン側に給気することにより、空調空気をペリメーターゾーン側に確実に給気して、熱負荷の大きいペリメーターゾーンの熱負荷処理を効率良く行うことができる。さらに、室内の空気及び天井チャンバー内の空調空気のうち少なくとも何れか一方を、第二給気機構によって床下空間に給気することにより、空調機の起動時において、構造体が熱くなったり冷たくなったりしている場合に、構造体を空調された室内の空気や直接の空調空気によって冷やしたり温めたりすることができる。この結果、足元の構造体の温度が室内の温度に速やかに近付き、足元の温熱環境を向上させることができる。

さらに、本発明において、
前記天井材が有孔材によって構成され、
前記天井チャンバー内と前記室内とが前記天井材を介して連通されていると好適である。

本特徴構成によれば、空調機の起動時において、天井材の孔からの空調空気によって、ドラフト感をあまり感じさせることなく、室内を急速かつ均一に空調することができる。

さらに、本発明において、
前記空調機は、前記天井チャンバー内のうち前記ペリメーターゾーンとは反対側の空間に前記空調空気を吹き出すように構成され、
前記第一給気機構に、ファンが備えられ、
前記第一給気機構のファンは、前記天井チャンバー内のうち前記ペリメーターゾーン側に設けられていると好適である。

本特徴構成によれば、ファンがペリメーターゾーンの近傍に位置することになるため、ファンからの空調空気を、その風速を低下させることなく、ペリメーターゾーン側に確実に給気することができる。また、ファンの吸込み作用により、天井チャンバー内において空調空気が天井材を冷却等しながらペリメーターゾーン側に流れるため、空調空気を天井材の各所に分配するダクトや空調空気をペリメーターゾーン側に送るダクトを設ける必要がない。

さらに、本発明において、
前記第二給気機構に、前記床下空間又は前記床材に設けられたファンが備えられていると好適である。

本特徴構成によれば、室内の空気や空調空気をファンによって床下空間に確実に給気することができる。

さらに、本発明において、
前記空調機は、前記天井チャンバー内に設けられ、
前記空調機の吸込口は、前記天井材のうち前記ペリメーターゾーンとは反対側に設けられた還気口に接続されていると好適である。

ここで、空調機を天井チャンバーの外部に設ける場合、天井チャンバーと空調機の吹出口とを接続するダクトを設ける必要がある。しかし、本特徴構成によれば、天井チャンバー内の空間を有効利用して空調機を配置することができ、かつ、天井チャンバーと空調機の吹出口とを接続するダクトを設ける必要がない。また、室内の空気がペリメーターゾーンとは反対側において空調機に還気されるため、第一給気機構によるペリメーターゾーン側への給気経路と、空調機への還気経路とが離れて位置することになり、ショートサーキットを防止して、室内全体の空気の循環を良好に行うことができる。

室内部の縦断面図である。 天井チャンバー内部の見下げ図である。 床下空間内部の見下げ図である。 第一の別実施形態における室内部の縦断面図である。 第一の別実施形態における床下空間内部の見下げ図である。 第二の別実施形態における天井チャンバー内部の見下げ図である。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ位置での縦断面図である。 図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ位置での縦断面図である。 第二の別実施形態における床下空間内部の見下げ図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。

〔建物の概要〕
先ず、空調システムの空調対象となる室１を含む建物の概要について、図１から図３を用いて説明する。建物は、例えば、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）や鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）のオフィスビルであり、天井スラブ２や床スラブ３、柱４Ａ、梁４Ｂ等の構造体によって構成されている。建物には、執務室等の室が複数設けられており、図１には、室１を例示している。

室１は、一側が外部に面しており、室１のうち外部に面する側には、窓５が設けられている。窓５は、例えば、ガラス窓であり、窓５の構造は、シングルスキンであってもダブルスキンであってもよい。なお、以下の説明では、室内のうち窓５の近傍を、「ペリメーターゾーン」と称する。

室１は、平面的に隣り合う室等の他の空間と内壁６によって仕切られている。室１のうち外部に面する側とは反対側は、例えば、通路７に面しており、室内への出入りはドア８から行うことができる。

室１の上方には、天井チャンバー９が設けられている。天井チャンバー９は、天井材１４によって室内と区画されている。天井材１４は、多数の孔１４ａを有する有孔材によって構成されており、天井チャンバー９内と室内とが天井材１４を介して連通されている。天井材１４には、一般的に、熱伝導率の高いアルミや鉄等の金属系の天井材（例えば、パンチングメタル）等が使用されるが、材質については適宜変更することができる。

室１の下方には、床下空間１０が設けられている。床下空間１０は、床材１５によって室内と区画されている。床下空間１０は、例えば、ＯＡフロア等の二重床によって構成されている。床材１５には、例えば、カーペット等の繊維系の床材やビニル系の床材が使用されている。

〔空調システム〕
次に、空調システムについて、図１から図３を用いて説明する。図１に示すように、空調システムは、天井放射式の空調システムであり、天井チャンバー９と、床下空間１０と、空調機１１と、第一給気ファン１２（本発明に係る「第一給気機構」に相当）と、床ファン１３（本発明に係る「第二給気機構」に相当）と、を備えている。本実施形態のように、建物がオフィスビルである場合、空調システムを、一台の室外機によって容量の異なる複数の室内機を個別に運転可能なビル用マルチエアコンシステムに適用することができる。

図２に示すように、天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーンとは反対側には、空調機１１が設けられ、天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側には、第一給気ファン１２が設けられている。空調機１１は、吹出口１１ａがペリメーターゾーン側を向き、かつ、吸込口１１ｂがペリメーターゾーンとは反対側を向く姿勢で配置されており、天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーンとは反対側に空調空気を吹き出すように、吹出口１１ａの位置が設定されている。第一給気ファン１２は、吹出口１２ａがペリメーターゾーン側を向き、かつ、吸込口１２ｂがペリメーターゾーンとは反対側を向く姿勢で配置されている。空調機１１及び第一給気ファン１２は、空調機１１の吹出口１１ａと第一給気ファン１２の吸込口１２ｂとが対向する状態で、天井チャンバー９内のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部に設けられている。

図２に示すように、空調機１１の吹出口１１ａから空調空気が、天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側とは反対側の空間に吹き出される。そして、当該空調空気が第一給気ファン１２の吸込み作用により、天井チャンバー９内においてペリメーターゾーン側に流れる。

図３に示すように、床材１５のうちペリメーターゾーン側の端部には、給気口１５ａが設けられ、床材１５のうちペリメーターゾーンとは反対側の端部には、流出口１５ｂが設けられている。床材１５のうち給気口１５ａに対応する箇所には、床ファン１３が設けられている。給気口１５ａ及び流出口１５ｂは、床材１５のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部に設けられている。

図３に示すように、室内の空気が床ファン１３によって床材１５の給気口１５ａから床下空間１０に給気される。そして、当該空気が床下空間１０においてペリメーターゾーンとは反対側に流れて、床材１５の流出口１５ｂから室内に流出する。

図１に示すように、天井材１４のうちペリメーターゾーン側の端部には、給気口１４ｂが形成されている。天井材１４の給気口１４ｂは、天井材１４のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部、すなわち、床材１５の給気口１５ａと対向する位置に形成されている。

天井材１４のうちペリメーターゾーンとは反対側の端部には、還気口１４ｃが形成されている。天井材１４の還気口１４ｃは、天井材１４のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部、すなわち、床材１５の流出口１５ｂと対向する位置に形成されている。

空調機１１は、少なくとも冷暖房機能を有しており、天井チャンバー９内に空調空気（冷気又は暖気）を給気する。空調機１１の吸込口１１ｂは、還気ダクト１６を介して天井材１４の還気口１４ｃと接続されている。空調機１１は、例えば、天井スラブ２に吊り下げ支持されている。本実施形態では、空調機１１が天井チャンバー９内に設けられていることにより、天井チャンバー９内の空間を有効利用して空調機１１を配置することができ、かつ、天井チャンバー９と空調機１１の吹出口とを接続するダクトを設ける必要がない。

第一給気ファン１２は、天井チャンバー９内の空調空気を室内のうちペリメーターゾーン側に給気する。第一給気ファン１２は、例えば、シロッコファンによって構成されている。第一給気ファン１２の吹出口１２ａは、給気ダクト１７を介して天井材１４の給気口１４ｂと接続されている。第一給気ファン１２は、例えば、天井スラブ２に吊り下げ支持されている。

床ファン１３は、室内の空気を床下空間１０に給気する。床ファン１３は、窓５の近傍において床材１５の上面に配置され、床材１５の給気口１５ａと連通する状態で設けられている。

〔空調システム全体における空気の流れ〕
図１に示すように、空調機１１の吹出口１１ａから天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側とは反対側の空間に吹き出された空調空気が、第一給気ファン１２の吸込み作用により、天井チャンバー９内において天井材１４を冷却等しながらペリメーターゾーン側に流れる。これにより、空調空気を天井材１４の各所に分配するダクトを設けることなく、天井材１４からの放射によってドラフト感を与えずに室内を均一に空調することができると共に、空調空気をペリメーターゾーン側に送るダクトを設ける必要がない。また、天井チャンバー９内の空調空気が、天井材１４の孔から室内に給気される。これにより、空調機１１の起動時において、天井材１４の孔からの空調空気によって、ドラフト感をあまり感じさせることなく、室内を急速かつ均一に空調することができる。

そして、天井チャンバー９内の空調空気が第一給気ファン１２によって、給気ダクト１７を介してペリメーターゾーン側に給気される。これにより、空調空気をペリメーターゾーン側に確実に給気して、熱負荷の大きいペリメーターゾーンの熱負荷処理を効率良く行うことができる。

本実施形態では、第一給気ファン１２が天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側に設けられていることにより、第一給気ファン１２がペリメーターゾーンの近傍に位置することになるため、第一給気ファン１２からの空調空気を、その風速を低下させることなく、ペリメーターゾーン側に確実に給気することができる。

そして、室内の空気が床ファン１３によって床材１５の給気口１５ａから床下空間１０に給気される。これにより、空調機１１の起動時において、床スラブ３等が熱くなったり冷たくなったりしている場合に、床スラブ３等を空調された室内の空気によって冷やしたり温めたりすることができる。この結果、床スラブ３等の温度が室内の温度に速やかに近付き、足元の温熱環境を向上させることができる。

そして、床下空間１０の空気が床材１５の流出口１５ｂから室内に流出する。そして、室内の空気がペリメーターゾーンとは反対側において還気ダクト１６を介して空調機１１に還気される。これにより、第一給気ファン１２によるペリメーターゾーン側への給気経路と、空調機１１への還気経路とが離れて位置することになり、ショートサーキットを防止して、室内全体の空気の循環を良好に行うことができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、「第二給気機構」が床ファン１３によって構成されているが、図４及び図５に示すように、「第二給気機構」が床ファン１１３によって構成されていてもよい。

床材１５のうちペリメーターゾーン側の端部とペリメーターゾーンとは反対側の端部には、それぞれ流出口１５ｂが設けられている。床材１５のうち両流出口１５ｂの間においてペリメーターゾーン側とペリメーターゾーンとは反対側に、それぞれ給気口１５ａが設けられている。流出口１５ｂ及び給気口１５ａは、床材１５のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部に設けられている。床材１５のうち給気口１５ａに対応する箇所には、床ファン１１３が設けられている。

このような構成によれば、室内の空気が床ファン１１３によって、床材１５の給気口１５ａから床下空間１０に給気される。そして、ペリメーターゾーン側の床ファン１１３によって給気された空気は、床下空間１０において主にペリメーターゾーン側に流れて、床材１５のうちペリメーターゾーン側の流出口１５ｂから室内に流出する。また、ペリメーターゾーンとは反対側の床ファン１１３によって給気された空気は、床下空間１０において主にペリメーターゾーンとは反対側に流れて、床材１５のうちペリメーターゾーンとは反対側の流出口１５ｂから室内に流出する。本実施形態によれば、室内の空気を両床ファン１１３によって、床下空間１０のうちペリメーターゾーン側とペリメーターゾーンとは反対側に略均等に給気することができ、床スラブ３等を全体的にムラなく室内の空気によって冷やしたり温めたりすることができる。

（２）また、図６から図９に示すように、「第二給気機構」として、第二給気ファン２１３Ａ及び第二給気ダクト２１３Ｂが備えられていてもよい。

図７に示すように、窓５が存在する縦断面位置に、第一給気ファン１２が設けられ、図８に示すように、窓５が存在しない縦断面位置に、第二給気ファン２１３Ａが設けられている。

第二給気ファン２１３Ａは、天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側において、第一給気ファン１２に対して平面視で窓５に沿う方向の両側に設けられている。第二給気ファン２１３Ａは、吹出口２１３ａがペリメーターゾーン側を向き、かつ、吸込口２１３ｂがペリメーターゾーンとは反対側を向く姿勢で配置されている。第二給気ファン２１３Ａの吹出口２１３ａは、第二給気ダクト２１３Ｂを介して床下空間１０と接続されている。第二給気ダクト２１３Ｂは、外壁のうち窓５が存在しない部分に沿って配置され、ダクトスペース１８に収納されている。

このような構成によれば、図６に示すように、空調機１１の吹出口１１ａから天井チャンバー９内のうちペリメーターゾーン側とは反対側の空間に吹き出された空調空気が、第一給気ファン１２及び第二給気ファン２１３Ａの吸込み作用により、天井チャンバー９内においてペリメーターゾーン側に流れる。そして、図７に示すように、天井チャンバー９内の空調空気が第一給気ファン１２によって、給気ダクト１７を介してペリメーターゾーン側に給気されると共に、図８に示すように、天井チャンバー９内の空調空気が第二給気ファン２１３Ａによって、第二給気ダクト２１３Ｂを介して床下空間１０に給気される。

そして、図９に示すように、第二給気ダクト２１３Ｂからの空気の流れに引っ張られる形態で、室内の空気が床材１５の給気口１５ａから床下空間１０に給気される。そして、床下空間１０の空気が床下空間１０においてペリメーターゾーンとは反対側に流れて、床材１５の流出口１５ｂから室内に流出する。本実施形態によれば、天井チャンバー９内の空調空気を床下空間１０に直接給気することができ、床スラブ３等を空調空気によって急速に冷やしたり温めたりすることができる。

また、第二給気ダクト２１３Ｂを、外壁のうち窓５が存在しない部分に沿って配置することにより、第二給気ダクト２１３Ｂが窓５からの視界を遮ることが無く、天井チャンバー９内の空調空気を床下空間１０に直接給気することができる。そして、第二給気ダクト２１３Ｂをダクトスペース１８に収容することにより、室内の美観を損なうことがない。

（３）上記実施形態では、空調機１１が天井チャンバー９内に設けられているが、天井チャンバー９の外部に設けられていてもよい。この場合、天井チャンバー９と空調機１１の吸込口とを接続するダクトを設ける必要がある。

（４）上記実施形態では、天井材１４が有孔材によって構成されているが、孔を有さない天井材であってもよい。また、天井材１４には、多数の孔１４ａが全面的に形成されているが、天井材１４の孔１４ａの数や配置等は、上記実施形態に限定されるものではない。

（５）上記実施形態では、床ファン１３又は床ファン１１３が床材１５に設けられているが、「第二給気機構のファン」が床下空間１０に設けられていてもよい。また、床ファン１３、床ファン１１３及び第二給気ファン２１３Ａの数は、上記実施形態に限定されるものではない。

（６）上記実施形態では、給気口１５ａ及び流出口１５ｂが床材１５のうち平面視で窓５に沿う方向の中央部に設けられているが、当該方向において位置ズレした位置に設けられていてもよい。また、給気口１５ａ及び流出口１５ｂの数は、上記実施形態に限定されるものではない。

本発明は、外部に面した室の空調を行う放射式の空調システムに利用可能であって、オフィスビル以外にもテナントビルや各種施設、集合住宅等にも利用可能である。

１ 室
９ 天井チャンバー
１０ 床下空間
１１ 空調機
１１ｂ 空調機の吸込口
１２ 第一給気ファン（第一給気機構）
１３ 床ファン（第二給気機構）
１４ 天井材
１４ｃ 還気口
１５ 床材

Claims (5)

1. 外部に面した室の空調を行う放射式の空調システムであって、
   天井材によって前記室内と区画された天井チャンバーと、
   床材によって前記室内と区画された床下空間と、
   前記天井チャンバー内に空調空気を給気する空調機と、
   前記天井チャンバー内の前記空調空気を前記室内のうちペリメーターゾーン側に給気する第一給気機構と、
   前記室内の空気及び前記天井チャンバー内の前記空調空気のうち少なくとも何れか一方を、前記床下空間に給気する第二給気機構と、が備えられた空調システム。
2. 前記天井材が有孔材によって構成され、
   前記天井チャンバー内と前記室内とが前記天井材を介して連通されている請求項１に記載の空調システム。
3. 前記空調機は、前記天井チャンバー内のうち前記ペリメーターゾーンとは反対側の空間に前記空調空気を吹き出すように構成され、
   前記第一給気機構に、ファンが備えられ、
   前記第一給気機構のファンは、前記天井チャンバー内のうち前記ペリメーターゾーン側に設けられている請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記第二給気機構に、前記床下空間又は前記床材に設けられたファンが備えられている請求項１から３の何れか一項に記載の空調システム。
5. 前記空調機は、前記天井チャンバー内に設けられ、
   前記空調機の吸込口は、前記天井材のうち前記ペリメーターゾーンとは反対側に設けられた還気口に接続されている請求項１から４の何れか一項に記載の空調システム。

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