JP7169250B2 - 置換換気空調システム - Google Patents

Description

本発明は、置換換気空調システムに関する。

従来、空調システムの１つとして、置換換気空調システムが知られている。この置換換気空調システムでは、室内空間の居住域における汚染物質濃度（例えば、二酸化炭素濃度）の高い空気を、汚染物質濃度の低い新鮮な空気で順次置換することにより、居住域の汚染物質濃度を低減し、室内空間の空気環境を良好に維持することができる。

例えば、特許文献１には、二重床を形成する床パネルに設けられた孔から上方向に新鮮な空気を吹き出すことにより、置換換気を行う置換換気空調システムが開示されている。

また、特許文献２には、空調空間の側面下部に設けられた給気口から水平方向に新鮮な空気を吹き出すことにより、置換換気を行う置換換気空調システムが開示されている。

特開２００５－２４１１０５号公報 特開２００５－２８２８９２号公報

しかし、特許文献１に開示された置換換気空調システムでは、床下から空気を吹き出すようにするため、床下への空気の供給経路、二重床の構造、通気性を有する床パネル等を設置する必要がある。そのため、居住域の空間利用効率が低下するとともに、空調システムの設置コストが上昇するという問題点があった。

また、特許文献２に開示された置換換気空調システムでは、壁面に設けられた給気口から水平方向に向かう気流が形成されるため、給気口の周辺や気流が直接到達する領域に対して、居住域を設定できなかったり、家具等の設備を設置できなかったりするという制約が生じる。そのため、室内空間を有効に利用することができず、居住域の空間利用効率が低下するという問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、居住域の空間利用効率を向上するとともに、設置コストを低減することができる置換換気空調システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するものであって、本発明の一実施形態に係る置換換気空調システムは、
天井面、壁面及び床面で囲まれた室内に空調空気を供給し、前記室内の室内空気を排出することにより置換換気を行う置換換気空調システムであって、
前記壁面寄りの前記天井面に設けられ、前記空調空気を前記壁面に沿って前記天井面から前記床面に向かう下方向に吹き出す吹出口と、
前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの風速分布を調整する風速調整部と、を備え、
前記風速調整部は、
前記壁面から前記室内に向かう室内方向に対して前記壁面から離間するほど前記空調空気の風速が遅くなるように、前記風速分布を調整する、ことを特徴とする。

また、上記置換換気空調システムにおいて、
前記風速調整部は、
前記室内方向に対して前記壁面から離間するほど前記空調空気が流通するときの圧力損失が大きく設定された通気性部材で構成されている、ことを特徴とする。

また、上記置換換気空調システムは、
前記吹出口の前記室内方向側の縁部に設けられ、前記縁部から前記空調空気を吹き出すときの吹出方向を、前記下方向と前記室内方向とを合成した第１の傾斜吹出方向に変更する第１の吹出方向変更部をさらに備える、ことを特徴とする。

また、上記置換換気空調システムは、
前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの吹出幅を変更する吹出幅変更部をさらに備え、
前記吹出幅は、
前記壁面の左方向及び右方向に沿った幅である、ことを特徴とする。

また、上記置換換気空調システムは、
前記壁面の左方向及び右方向に沿って前記吹出口に設けられ、前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの吹出方向を、前記下方向と左方向又は右方向とを合成した第２の傾斜吹出方向に変更する第２の吹出方向変更部をさらに備える、ことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る置換換気空調システムによれば、吹出口が、壁面寄りの天井面に設けられ、空調空気を壁面に沿って下方向に吹き出し、風速調整部が、室内方向に対して壁面から離間するほど空調空気の風速が遅くなるように、吹出口から空調空気を吹き出すときの風速分布を調整するので、最も壁面方向側を流れる気流の風速は最も速く調整され、最も室内方向側を流れる気流の風速は最も遅く調整される。そのため、最も壁面方向側を流れる気流は、壁面に沿って下方向に流れる際、コアンダ効果が生じることで床面に確実に到達することができるとともに、最も室内方向側を流れる気流は、当該気流付近に存在する室内空気との速度差が小さくなることで、室内空気を誘引して空調空気と混合することを抑制することができる。

そして、最も壁面方向側を流れる気流と最も室内方向側を流れる気流との中間を流れる気流の風速は、壁面から離間するほど遅くなるように調整されているため、隣接する各気流間の速度差が小さくなることで、各気流間の境界付近で乱流が発生することを抑制することができる。

したがって、壁面寄りの天井面に設けられた吹出口から空調空気を吹き出すことにより、空調空気は、室内空気と混合することなく、床面に到達し、置換換気を行うので、吹出口が床面や壁面に設けられた場合に比べて、居住域の空間利用効率を向上するとともに、設置コストを低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａの全体構成の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＰ－Ｐ線断面図、（ｃ）は通気性部材１１０の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＱ－Ｑ線断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションの評価において、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布の設定を示す図である。（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションによる評価結果として、風速の分布状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションによる評価結果として、（ａ）はＣＯ_２濃度の分布状態、（ｂ）は温度の分布状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＱ－Ｑ線断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＲ－Ｒ線断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＳ－Ｓ線断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＴ－Ｔ線断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る吹出幅変更部１８の動作を説明するものであり、（ａ）は開閉ダンパ１８１が開状態、（ｂ）は開閉ダンパ１８１が閉状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａの全体構成の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図である。置換換気空調システム１Ａは、天井面２００、壁面２１０及び床面２２０で囲まれた居室２の室内に新鮮な低ＣＯ_２濃度の空調空気３を供給し、室内の高ＣＯ_２濃度の室内空気４を排出することにより置換換気を行う空調システムである。

居室２は、天井面２００、壁面２１０及び床面２２０を有するとともに、天井面２００、壁面２１０及び床面２２０で仕切られることで、建築物の内部に所定の室内空間を形成する。建築物は、天井２０、壁２１及び床２２、柱２３、床スラブ２４、梁等の躯体で構成されており、例えば、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、木造等の工法で設計されている。また、建築物は、任意の態様で使用されるものであり、例えば、オフィスビル、集合住宅、戸建住宅、商業施設、病院、学校、福祉施設、文化施設、公共施設、駅、空港、工場、倉庫等として使用される。

置換換気空調システム１Ａは、壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられ、空調空気（給気ＳＡ）３を吹き出す吹出口１０と、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布を調整する風速調整部１１と、居室２の中央寄りの天井面２００に設けられ、室内空気（還気ＲＡ）４を吸い込む吸込口１２とを備える。

壁面２１０寄りの天井面２００ａは、天井面２００のうち、天井面２００及び壁面２１０が交差する隅角部２０１に近接する部分の天井面２００である。なお、壁面２１０寄りの天井面２００ａに、梁等による段差がある場合には、壁面２１０寄りの天井面２００ａは、段差として下がっている部分の天井面２００でもよいし、段差として下がっていない部分の天井面２００でもよい。また、壁面２１０寄りにおける壁面２１０は、壁面２１０同士が交差する入隅部分の壁面２１０でもよいし、壁面２１０同士が交差していない部分の壁面２１０でもよい。

図１（ａ）に示す例では、置換換気空調システム１Ａは、４つの吹出口１０と、４つの吸込口１２とを備える。４つの吹出口１０は、居室２の４隅、すなわち、壁面２１０同士が交差する入隅部分の壁面２１０寄りの天井面２００ａにそれぞれ設けられている。４つの吸込口１２は、居室２の中央寄りの天井面２００にそれぞれ設けられている。なお、吹出口１０及び吸込口１２を設置する数や配置は、図１（ａ）に示す例に限られず、居室２の体積、形状等に応じて適宜変更してもよい。

また、置換換気空調システム１Ａは、冷房機能及び暖房機能を有する空調機１３と、空調機１３と吹出口１０との間を連通する給気ダクト１３０及び吹出チャンバ１４と、空調機１３と吸込口１２との間を連通する還気ダクト１３１と、温度センサ等のセンサ情報やユーザ操作等による操作情報を入力するとともに、空調機１３等の各機器に対して制御情報を出力する制御盤１５とを備える。空調機１３は、例えば、建物内の空調室や建物の屋上等に設置されている。給気ダクト１３０、吹出チャンバ１４及び還気ダクト１３１は、天井２０と床スラブ２４との間に形成された天井裏空間２０２等に設置されている。

空調機１３は、建物の外部から外気ＯＡを導入して温度調整し、その温度調整した空調空気３を給気ＳＡとして給気ダクト１３０及び吹出チャンバ１４を介して吹出口１０に供給する。また、空調機１３は、吸込口１２から吸い込まれた室内の室内空気４を還気ダクト１３１を介して還気ＲＡとして吸入し、建物の外部に排気ＥＡとして排出する。なお、空調機１３は、温度だけでなく、湿度についても調整するようにしてもよい。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＰ－Ｐ線断面図、（ｃ）は通気性部材１１０の分解斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＱ－Ｑ線断面図である。

ここで、置換換気空調システム１Ａの構成を特定するための各方向について説明する。天井面２００及び床面２２０に垂直な方向（高さ方向）であって、天井面２００から床面２２０に向かう方向を「下方向Ｄ」とし、下方向Ｄの反対方向であって、床面２２０から天井面２００に向かう方向を「上方向Ｕ」とする。壁面２１０に沿った方向であって、壁面２１０を正面に見たときに左側に向かう方向を「左方向Ｌ」とし、左方向Ｌの反対方向であって、壁面２１０を正面に見たときに右側に向かう方向を「右方向Ｒ」とする。壁面２１０に垂直な方向（奥行方向）であって、壁面２１０から離間するように壁面２１０から室内に向かう方向を「室内方向Ｆ」とし、室内方向Ｆの反対方向であって、壁面２１０に接近するように室内から壁面２１０に向かう方向を「壁面方向Ｂ」とする。

吹出チャンバ１４は、内部空間を有する箱状の部材であり、その上面１４０に、給気ダクト１３０が接続されており、その下面１４１に、吹出口１０として機能する矩形状の開口部１００が形成されている。

吹出口１０は、矩形状の開口部１００として、所定の幅ｗ１及び奥行ｄ１を有し、壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられている。吹出口１０は、給気ダクト１３０及び吹出チャンバ１４を介して空調機１３に連通されており、空調機１３から供給された空調空気３を壁面２１０に沿って下方向Ｄに吹き出す。

風速調整部１１は、図３に示すように、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布を、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど空調空気３の風速を遅くなるように調整する。すなわち、風速調整部１１は、壁面方向Ｂ側（壁側）の風速が速く、室内方向Ｆ側（居室側）の風速が遅くなるように、風速分布を調整する。

風速調整部１１は、その具体的な構成として、開口部１００を覆うようにして配置されて、空調空気３が通過可能な通気性部材１１０で構成されている。通気性部材１１０は、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど空調空気３が通過するときの圧力損失が大きく設定されている。

本実施形態では、通気性部材１１０は、幅及び奥行がそれぞれ異なる５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅからなる。５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅは、高さ方向に積層されて吹出口１０に配置されることで、不織布１１１ａ～１１１ｅの積層枚数の多少に応じて、圧力損失の大小が設定されている。

５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅの形状としては、図２（ｃ）に示すように、最も下方向Ｄに配置された不織布１１１ａは、吹出口１０と同程度の幅ｗａ及び奥行ｄａを有する矩形状に形成されており、不織布１１１ａよりも上方向Ｕに順に積層された４枚の不織布１１１ｂ～１１０ｅは、Ｌ字状に形成されており、上方向Ｕに向かうほど、Ｌ字状を形成するための切り欠き部分の幅ｗｂ～ｗｅ及び奥行ｄｂ～ｄｅが大きくなるように形成されている。

そして、５枚の不織布１１１ｂ～１１１ｅは、切り欠き部分が壁面方向Ｂ側に配置されるようにして積層されることで、壁面２１０から離間するほど不織布１１１ａ～１１１ｅの積層枚数が多くなり、空調空気３が通過するときの圧力損失が大きくなるように配置されている。

したがって、５枚の不織布１１１ｂ～１１１ｅは、図３に示すように、室内方向Ｆ側の積層枚数が多い部分を通過した空調空気３の風速を、壁面方向Ｂ側の積層枚数が少ない部分を通過した空調空気３の風速よりも遅くすることにより、吹出口１０から空調空気３を第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅとして吹き出すときの風速分布を、壁面２１０から離間するほど空調空気３の風速Ｖａ～Ｖｅ（Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄ＞Ｖｅ）が５段階で遅くなるように調整する。

最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３０ａの風速Ｖａは、例えば、０．４ｍ／ｓ～０．８ｍ／ｓ程度であり、最も室内方向Ｆ側を流れる第５の気流３０ｅの風速Ｖｂは、例えば、０．０５ｍ／ｓ～０．２５ｍ／ｓ程度である。

なお、風速調整部１１は、５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅを積層することで、風速分布を５段階で調整するものであるが、不織布１１１ａ～１１１ｅの枚数を変更することで、風速分布の段階数を変更してもよい。また、密度や厚さが異なる不織布１１１ａ～１１１ｅを積層したり、不織布１１１ａ～１１１ｅに対する切り欠き部分の幅及び奥行を変更したりすることで、風速分布の傾きを変更したり、風速分布を曲線的に変更したりするようにしてもよい。さらに、風速調整部１１は、風速分布を調整する際に、風速を段階的に遅くなるように調整するだけではなく、風速を連続的に遅くなるように調整するようにしてもよい。

また、通気性部材１１０は、空調空気３が通過するときの圧力損失を設定可能な部材であればよく、不織布１１１ａ～１１１ｅに代えて、例えば、パンチングボードや金網等で構成されていてもよい。

（置換換気空調システム１Ａの動作と、居室２の空気環境について）
次に、上記構成を有する置換換気空調システム１Ａの動作と、置換換気空調システム１Ａが動作したときの居室２の空気環境について、シミュレーションによる評価結果を参照しながら説明する。

図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションの評価において、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布の設定を示す図である。図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションによる評価結果として、風速の分布状態を示す図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａのシミュレーションによる評価結果として、（ａ）はＣＯ_２濃度の分布状態、（ｂ）は温度の分布状態を示す図である。

置換換気空調システム１Ａのシミュレーションでは、居室２は、夏季を想定し、高温（空気温度２６℃）で高ＣＯ_２濃度の室内空気４で満たされており、吹出口１０は、１９℃に温度調整した低温で低ＣＯ_２濃度の空調空気３を吹き出すものとした。風速調整部１１は、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布として、図４（ａ）に示すように、第１乃至第３の気流３１ａ～３１ｃの３段階に調整するものとし、第１の気流３１ａの風速Ｖａは、０．５５ｍ／ｈ（２５０ＣＭＨ）、第２の気流３１ｂの風速Ｖｃは、０．３５ｍ／ｈ（１２５ＣＭＨ）、第３の気流３１ｃの風速Ｖｃは、０．２３ｍ／ｈ（７５ＣＭＨ）とした。なお、図４（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）にて四角柱として示す部分は、熱源及びＣＯ_２排出源として「人」を模擬したものである。

図１～３に示す上記構成を有する置換換気空調システム１Ａにおいて、低ＣＯ_２濃度の空調空気３が、空調機１３から給気ダクト１３０及び吹出チャンバ１４を介して吹出口１０に供給されると、空調空気３は、壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられた吹出口１０から壁面２１０に沿って下方向Ｄに吹き出される。このとき、空調空気３は、通気性部材１１０を通過することにより、空調空気３が吹出口１０から吹き出されるときの第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅ（図４、５に示すシミュレーションでは、第１乃至第３の気流３１ａ～３１ｃを想定）の風速分布は、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど風速Ｖａ～Ｖｅ（Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄ＞Ｖｅ）が遅くなるように調整される。

そのため、最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３０ａの風速Ｖａは、最も速く調整されており、第１の気流３０ａが、壁面２１０に沿って下方向Ｄに流れる際、コアンダ効果が生じることで床面２２０に到達する。床面２２０に到達した第１の気流３０ａは、床面２２０で室内方向Ｆに曲がるようにして、床面２２０に沿って室内方向Ｆに流れていく。この点について、シミュレーションによる評価結果として、図４（ｂ）に示す風速の分布状態を参照すると、最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３１ａは、壁面２１０及び床面２２０に沿って風速Ｖａを維持した状態で流れているのが分かる。

一方、最も室内方向Ｆ側を流れる第５の気流３０ｅの風速Ｖｅは、最も遅く調整されており、第５の気流３０ｅ付近に存在する室内空気４ａとの速度差が小さくなるため、第５の気流３０ｅが、室内空気４ａを巻き込むように誘引することを抑制した状態で下方向Ｄに流れていく。この点について、シミュレーションによる評価結果として、図４（ｂ）に示す風速の分布状態を参照すると、最も室内方向Ｆ側を流れる第３の気流３１ｃは、第３の気流３１ｃ付近に存在する室内空気４ａを大きく巻き込むことなく、下方向Ｄに流れているのが分かる。

また、第１の気流３０ａと第５の気流３０ｅとの中間を流れる第２乃至第４の気流３０ｂ～３０ｄの風速Ｖｂ～Ｖｄは、壁面２１０から離間するほど遅くなるように調整されているため、隣接する各気流３０ａ～３０ｅ間の速度差が小さくなる。そのため、隣接する各気流３０ａ～３０ｅ間の境界付近で乱流が発生することを抑制し、第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅの各々は、風速Ｖａ～Ｖｅをそれぞれ維持し、層流として下方向Ｄに流れていく。この点について、シミュレーションによる評価結果として、図４（ｂ）に示す風速の分布状態を参照すると、第１乃至第３の気流３１ａ～３１ｃは、風速Ｖａ～Ｖｃをそれぞれ維持したまま下方向Ｄに流れているのが分かる。

そして、最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３０ａだけでなく、第２乃至第５の気流３０ｂ～３０ｅについても下方向Ｄに流れて床面２２０に到達すると、床面２２０で室内方向Ｆに曲がるようにして、床面２２０に沿って室内方向Ｆに流れていく。このとき、第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅの風速Ｖａ～Ｖｅは、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど遅く調整されているため、床面２２０に到達して室内方向Ｆ側（居室側）に曲がるときに、第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅの風速Ｖａ～Ｖｅが、曲率半径が小さくなる内側部分を通るほど遅くなっている。

そのため、床面２２０に到達して室内方向Ｆに曲がるときでも、隣接する各気流３０ａ～３０ｅ間の速度差が小さく維持されることにより、壁面２１０及び床面２２０が交差する隅角部２２１で乱流が発生することを抑制し、第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅの各々が、層流として、床面２２０で室内方向Ｆに曲がるようにして、床面２２０に沿って室内方向Ｆに流れていく。この点について、シミュレーションによる評価結果として、図４（ｂ）に示す風速の分布状態を参照すると、第１乃至第３の気流３１ａ～３１ｃは、風速Ｖａ～Ｖｃをそれぞれ維持したまま、隅角部２２１で下方向Ｄから室内方向Ｆに曲がるようにして、下方向Ｄに流れているのが分かる。

その結果、低ＣＯ_２濃度の空調空気３が居室２の下部全体に供給されることで、高ＣＯ_２濃度の室内空気４が居室２の上部に浮上する。そして、居室２の上部に浮上した室内空気４が、天井面２００の中央寄りに設けられた吸込口１２に吸い込まれることで、高ＣＯ_２濃度の室内空気４から低ＣＯ_２濃度の空調空気３へ置換換気が行われる。この点について、シミュレーションによる評価結果として、図５（ａ）に示すＣＯ_２濃度の分布状態を参照すると、壁面２１０付近と、「人」を模擬した四角柱付近を含む居室２の下部（居住域）では、ＣＯ_２濃度が低くなっており、居室２の上部では、ＣＯ_２濃度が高くなっているのが分かる。また、図５（ｂ）に示す温度の分布状態を参照すると、壁面２１０付近と、「人」を模擬した四角柱付近を含む居室２の下部（居住域）では、温度が低くなっており、上方向Ｕに向かうほど温度が上昇し、居室２の上部では、温度が高くなっているのが分かる。

以上のように、本実施形態に係る置換換気空調システム１Ａによれば、吹出口１０が、壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられ、空調空気３を壁面２１０に沿って下方向Ｄに吹き出し、風速調整部１１が、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど空調空気３の風速Ｖａ～Ｖｅが遅くなるように、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速分布（Ｖｆ＞Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄ＞Ｖｅ）を調整するので、最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３０ａの風速Ｖａは最も速く調整され、最も室内方向Ｆ側を流れる第５の気流３０ｅの風速Ｖｅは最も遅く調整される。そのため、最も壁面方向Ｂ側を流れる第１の気流３０ａは、壁面２１０に沿って下方向Ｄに流れる際、コアンダ効果が生じることで床面２２０に確実に到達することができるとともに、最も室内方向Ｆ側を流れる第５の気流３０ｅは、第５の気流３０ｅ付近に存在する室内空気４ａとの速度差が小さくなることで、室内空気４ａを誘引して空調空気３と混合することを抑制することができる。

そして、第１の気流３０ａと第５の気流３０ｅとの中間を流れる第２乃至第４の気流３０ｂ～３０ｄの風速Ｖｂ～Ｖｄは、壁面２１０から離間するほど遅くなるように調整されているため、隣接する各気流３０ａ～３０ｅ間の速度差が小さくなることで、各気流３０ａ～３０ｅ間の境界付近で乱流が発生することを抑制することができる。

したがって、壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられた吹出口１０から空調空気３を吹き出すことにより、空調空気３は、室内空気４と混合することなく、床面２２０に到達し、置換換気を行うので、吹出口１０が床面２２０や壁面２１０に設けられた場合に比べて、居住域の空間利用効率を向上するとともに、設置コストの上昇を抑制することができる。

また、風速調整部１１が、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど空調空気３が流通するときの圧力損失が大きく設定された通気性部材１１０（本実施形態では、不織布１１１ａ～１１１ｅ）で構成されているので、簡単な構成で風速分布を調整することができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＱ－Ｑ線断面図である。

本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｂは、第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａと比較して、吹出口１０の室内方向Ｆ側の縁部１０１に設けられた第１の吹出方向変更部１６をさらに備えるように変更したものである。なお、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため説明を省略する。

第１の吹出方向変更部１６は、吹出口１０の室内方向Ｆ側の縁部１０１から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を、下方向Ｄと室内方向Ｆとを合成した第１の傾斜吹出方向ＤＦに変更する。

第１の吹出方向変更部１６は、その具体的な構成として、吹出口１０の開口部１００に配置された通気性部材１１０、すなわち、不織布１１１ａ～１１１ｅのうち、縁部１０１に配置された部分（本実施形態では、図６で示すように、５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅが積層された部分）の不織布１１１ａ～１１１ｅを、上方向Ｕに所定の曲率で湾曲状に丸めるようにして構成されている。

なお、第１の吹出方向変更部１６は、５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅが積層された部分を屈曲状に折り曲げるようにして構成されていてもよいし、４枚の不織布１１１ａ～１１１ｄが積層された部分から湾曲状に丸めたり、屈曲状に折り曲げたりして構成されていてもよい。また、第１の吹出方向変更部１６は、５枚の不織布１１１ａ～１１１ｅが積層された部分を湾曲状に丸めることに代えて、例えば、吹出口１０の室内方向Ｆ側の縁部１０１に、下方向Ｄに対して室内方向Ｆ側に所定の傾斜角で傾斜した状態で取り付けられたルーバ―部材で構成されていてもよく、その際、ルーバー部材は、傾斜角が変更可能な状態で取り付けられていてもよい。

上記構成を有する置換換気空調システム１Ｂにおいて、空調機１３から供給された空調空気３は、上方向Ｕに湾曲状に丸められた部分の不織布１１１ａ～１１１ｅを通過することにより、空調空気３が第１の吹出方向変更部１６を介して吹き出されるときの第５の気流３０ｅ１～３０ｅ３の吹出方向は、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど第１の傾斜吹出方向ＤＦが下方向Ｄから室内方向Ｆ側に大きく傾斜するように調整される。また、このときの第５の気流３０ｅ１～３０ｅ３の風速分布は、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど風速Ｖｅ１～Ｖｅ３（Ｖｅ１＞Ｖｅ２＞Ｖｅ３）が遅くなるように調整される。

以上のように、本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｂによれば、第１の吹出方向変更部１６が、吹出口１０の室内方向Ｆ側の縁部１０１から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を第１の傾斜吹出方向ＤＦに変更するので、最も室内方向Ｆ側を流れる第５の気流３０ｅ１～３０ｅ３が、下方向Ｄに対して室内方向Ｆ側に傾斜した状態で流れる。したがって、第５の気流３０ｅ１～３０ｅ３は、第５の気流３０ｅ１～３０ｅ３付近に存在する室内空気４ａを室内方向Ｆ側に押し込むように流れるため、室内空気４ａを誘引して空調空気３と混合することを抑制することができる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＲ－Ｒ線断面図である。図８は、本発明の第３の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示すＳ－Ｓ線断面図である。

本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｃは、第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａと比較して、壁面２１０の左方向Ｌ及び右方向Ｒ（幅方向）に沿って吹出口１０に設けられた第２の吹出方向変更部１７をさらに備えるように変更したものである。なお、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため説明を省略する。

第２の吹出方向変更部１７は、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を、下方向Ｄと左方向Ｌとを合成した第２の傾斜吹出方向ＤＬに変更する。

第２の吹出方向変更部１７は、その具体的な構成として、吹出口１０の壁面方向Ｂ側の縁部１０２に、左方向Ｌ及び右方向Ｒに沿って所定の間隔で並設された複数のベーン部材１７０で構成されている。

ベーン部材１７０は、長さｗ２（３０ｍｍ程度）及び奥行ｄ２（２０ｍｍ程度）を有する平板状で形成されている。ベーン部材１７０は、平板状の平面部分が、下方向Ｄに対して左方向Ｌ側に所定の傾斜角で傾斜した状態（本実施形態では、左方向Ｌ側に４５度傾斜した状態）で、吹出口１０の開口部１００に取り付けられている。通気性部材１１０は、ベーン部材１７０が取り付けられた部分よりも室内方向Ｆ側の開口部１００を覆うようにして配置されている。

なお、第２の吹出方向変更部１７は、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を、下方向Ｄと右方向Ｒとを合成した第２の傾斜吹出方向ＤＲに変更するようにしてもよい。また、第２の吹出方向変更部１７は、室内方向Ｆ側の縁部１０１と、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を、壁面方向Ｂ側の縁部１０２との間の任意の範囲において、第２の傾斜吹出方向ＤＬ、ＤＲに変更するようにしてもよい。

さらに、複数のベーン部材１７０は、傾斜角が異なる状態で取り付けられていてもよく、例えば、図７（ａ）に示す例において、左方向Ｌに対して壁面２１０から離間するほど傾斜角が大きくなるように取り付けられていてもよい。また、複数のベーン部材１７０は、傾斜角が変更可能な状態で取り付けられていてもよく、その場合には、ベーン部材１７０の傾斜角を、ユーザが手動で変更するようにしてもよいし、制御盤１５が電動モータ等を制御することによりに自動で変更するようにしてもよい。

上記構成を有する置換換気空調システム１Ｃにおいて、空調機１３から供給された空調空気３は、下方向Ｄに対して左方向Ｌ側に４５度傾斜した状態で配置された複数のベーン部材１７０を通過することにより、空調空気３が第２の吹出方向変更部１７を介して吹き出されるときの傾斜気流３２の吹出方向は、図７（ａ）に示すように、ベーン部材１７０が傾斜した方向に沿って、第２の傾斜吹出方向ＤＬに調整される。また、このときの傾斜気流３２と、第１乃至第５の気流３０ａ～３０ｅの風速分布は、図８に示すように、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど風速Ｖｆ、Ｖａ～Ｖｅ（Ｖｆ＞Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄ＞Ｖｅ）が遅くなるように調整される。

以上のように、本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｃによれば、第２の吹出方向変更部１７が、吹出口１０の壁面方向Ｂ側の縁部１０２から空調空気３を吹き出すときの吹出方向を第２の傾斜吹出方向ＤＬに変更するので、最も壁面方向Ｂ側を流れる傾斜気流３２が、下方向Ｄに対して左方向Ｌ側に傾斜した状態で流れる。したがって、吹出口１０が、例えば、図７（ａ）に示すように、右方向Ｒ側に壁面２１０があるような位置に設けられた場合であっても、吹出口１０が設けられた位置に対して左方向Ｌ側に、すなわち、居室２の中央側に空調空気３を供給することができるため、吹出口１０を設置する位置の自由度を向上することができる。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る吹出口１０部分の構成の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はＴ－Ｔ線断面図である。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る吹出幅変更部１８の動作を説明するものであり、（ａ）は開閉ダンパ１８１が開状態、（ｂ）は開閉ダンパ１８１が閉状態を示す図である。

本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｄは、第１の実施形態に係る置換換気空調システム１Ａと比較して、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの壁面２１０の左方向Ｌ及び右方向Ｒに沿った吹出幅ｗ１、ｗ３を変更する吹出幅変更部１８をさらに備えるように変更したものである。なお、その他の基本的な構成は、第１の実施形態と同様のため説明を省略する。

吹出幅変更部１８は、その具体的な構成として、吹出チャンバ１４内の内部空間及び開口部１００を、左方向Ｌ側の第１のチャンバ室１４２Ｌ及び第１の開口部１００Ｌと、右方向Ｒ側の第２のチャンバ室１４２Ｒ及び第２の開口部１００Ｒとに仕切る仕切り部材１８０と、第１のチャンバ室１４２Ｌに接続された第１の給気ダクト１３０Ｌと、第２のチャンバ室１４２Ｒに接続された第２の給気ダクト１３０Ｒと、第１の給気ダクト１３０Ｌに設けられた開閉ダンパ１８１とを備えて構成されている。

開閉ダンパ１８１は、制御盤１５により開状態に制御された場合、第１の給気ダクト１３０Ｌを開放し、制御盤１５により閉状態に制御された場合、第１の給気ダクト１３０Ｌを閉塞する。

第１及び第２の給気ダクト１３０Ｌ、１３０Ｒには、給気ダクト１３０を介して空調空気３が供給されるが、第２の給気ダクト１３０Ｒには、開閉ダンパ１８１が設けられていないため、第２の給気ダクト１３０Ｒに供給された空調空気３は、常に第２のチャンバ室１４２Ｒに供給される。一方、第１の給気ダクト１３０Ｌに供給された空調空気３は、開閉ダンパ１８１の開閉状態に応じて、第１のチャンバ室１４２Ｌに供給される場合と、第１のチャンバ室１４２Ｌに供給されない場合とが切り換えられる。

そして、吹出幅変更部１８は、図１０（ａ）に示すように、開閉ダンパ１８１を開状態に切り換えることで、第１及び第２の開口部１００Ｌ、１００Ｒの両方から空調空気３を吹き出すように、吹出口１０の吹出幅を、幅ｗ１に変更する。また、吹出幅変更部１８は、図１０（ｂ）に示すように、開閉ダンパ１８１を閉状態に切り換えることで、第２の開口部１００Ｒの片方から空調空気３を吹き出すように、吹出口１０の吹出幅を、幅ｗ３（＜ｗ１）に変更する。

なお、吹出幅変更部１８は、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出幅を、２つの幅ｗ１、ｗ３だけではなく、３つ以上の幅に変更するようにしてもよい。また、吹出幅変更部１８は、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出幅を変更可能に構成されていればよく、仕切り部材１８０や開閉ダンパ１８１等に代えて、例えば、左方向Ｌ及び右方向Ｒに移動して開口部１００を覆う範囲を変更することで吹出幅を変更可能なシャッター部材で構成されていてもよい。

上記構成を有する置換換気空調システム１Ｄにおいて、開閉ダンパ１８１が、図１０（ａ）に示すように、開状態に切り換えられることで、空調機１３から供給された空調空気３は、第１及び第２のチャンバ室１４２Ｌ、１４２Ｒに供給される。そのため、空調空気３が吹出幅変更部１８を介して吹き出されるときの吹出幅は、第１の開口部１００Ｌ及び第２の開口部１００Ｌ、１００Ｒの幅ｗ１に変更される。その結果、空調空気３が第１の開口部１００Ｌ及び第２の開口部１００Ｌ、１００Ｒから吹き出されるときの風速分布は、第１の実施形態と同様に、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど風速が遅くなるように調整される。

また、開閉ダンパ１８１が、図１０（ｂ）に示すように、閉状態に切り換えられることで、空調機１３から供給された空調空気３は、第２のチャンバ室１４２Ｒだけに供給される。そのため、空調空気３が吹出幅変更部１８を介して吹き出されるときの吹出幅は、第２の開口部１００Ｒの幅ｗ３に変更される。その結果、空調空気３が第２の開口部１００Ｒから吹き出されるときの風速分布は、開状態に切り換えられている場合と同様に、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど風速が遅くなるように調整されるが、壁面２１０から離間した距離が同じ位置の風速を比較すると、閉状態に切り換えられているときの風速は、開状態に切り換えられているときの風速よりも速く調整される。

以上のように、本実施形態に係る置換換気空調システム１Ｄによれば、吹出幅変更部１８が、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの吹出幅ｗ１、ｗ３を変更するので、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速を変更することができる。したがって、吹出口１０から空調空気３を吹き出すときの風速を速くした場合には、暖房時においては、空調空気３を床面２２０まで確実に到達することができ、また、冷房時においては、スポットクーラとして機能させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記第１乃至第４の実施形態を適宜組み合わせてもよく、例えば、第２の実施形態に、第３又は第４の実施形態を組み合わせてもよいし、第１の実施形態に、第３及び第４の実施形態を組み合わせてもよいし、これら以外の複数の実施形態を組み合わせてもよい。

また、上記各実施形態では、吹出口１０の開口部１００は、矩形状であるものとして説明したが、他の形状であってもよく、例えば、室内方向Ｆ側に膨らむような半円形状でもよい。

さらに、吹出口１０が、例えば、東西に延びる第１の壁面と南北に延びる第２の壁面とが交差するような入隅部分の壁面２１０寄りの天井面２００ａに設けられる場合には、吹出口１０の開口部１００は、例えば、Ｌ字状でもよいし、直角三角形状でもよいし、中心角が直角の扇形状でもよい。

その場合には、風速調整部１１は、第１の壁面及び第２の壁面の少なくとも一方の壁面から離間するほど空調空気の風速が遅くなるように、風速分布を調整するようにすればよい。第１の吹出方向変更部１６は、第１の壁面及び第２の壁面の少なくとも一方の壁面に対する室内方向側の縁部に設けられるようにすればよい。第２の吹出方向変更部１７は、第１の壁面及び第２の壁面の少なくとも一方の壁面の左方向及び右方向に沿って設けられるようにすればよい。吹出幅変更部１８は、第１の壁面及び第２の壁面の少なくとも一方の壁面の左方向及び右方向に対して吹出幅を変更するようにすればよい。

また、上記各実施形態では、風速調整部１１は、通気性部材１１０で構成されたものとして説明したが、室内方向Ｆに対して壁面２１０から離間するほど空調空気３の風速が遅くなるように、風速分布を調整するものであれば、通気性部材１１０に限られない。例えば、置換換気空調システムが、吹出チャンバ１４の内部に板状のガイド部材を備え、板状のガイド部材が、給気ダクト１３０から供給された気流を、風速が異なる複数の気流に分流することにより、風速分布を調整するようにしてもよい。

１Ａ～１Ｄ…置換換気空調システム、２…居室、３…空調空気、４、４ａ…室内空気、
１０…吹出口、１１…風速調整部、１２…吸込口、１３…空調機、
１４…吹出チャンバ、１５…制御盤、
１６…第１の吹出方向変更部、１７…第２の吹出方向変更部、１８…吹出幅変更部、
２０…天井、２１…壁、２２…床、２３…柱、２４…床スラブ、
３０ａ～３０ｅ、３０ｅ１～３０ｅ３、３１ａ～３１ｃ…気流、３２…傾斜気流、
１００…開口部、１００Ｌ…第１の開口部、１００Ｒ…第２の開口部、
１０１…縁部、１０２…縁部、１１０…通気性部材、１１１ａ～１１１ｅ…不織布、
１３０…給気ダクト、１３０Ｌ…第１の給気ダクト、１３０Ｒ…第２の給気ダクト、
１３１…還気ダクト、１４０…上面、１４１…下面、
１４２Ｌ…第１のチャンバ室、１４２Ｒ…第２のチャンバ室、
１７０…ベーン部材、１８０…仕切り部材、１８１…開閉ダンパ、
２００、２００ａ…天井面、２０１…隅角部、２０２…天井裏空間
２１０…壁面、２２０…床面、２２１…隅角部

Claims (5)

1. 天井面、壁面及び床面で囲まれた室内に空調空気を供給し、前記室内の室内空気を排出することにより置換換気を行う置換換気空調システムであって、
   前記壁面寄りの前記天井面に設けられ、前記空調空気を前記壁面に沿って前記天井面から前記床面に向かう下方向に吹き出す吹出口と、
   前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの風速分布を調整する風速調整部と、を備え、
   前記風速調整部は、
   前記壁面から前記室内に向かう室内方向に対して前記壁面から離間するほど前記空調空気の風速が遅くなるように、前記風速分布を調整する、
   ことを特徴とする置換換気空調システム。
2. 前記風速調整部は、
   前記室内方向に対して前記壁面から離間するほど前記空調空気が流通するときの圧力損失が大きく設定された通気性部材で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の置換換気空調システム。
3. 前記吹出口の前記室内方向側の縁部に設けられ、前記縁部から前記空調空気を吹き出すときの吹出方向を、前記下方向と前記室内方向とを合成した第１の傾斜吹出方向に変更する第１の吹出方向変更部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の置換換気空調システム。
4. 前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの吹出幅を変更する吹出幅変更部をさらに備え、
   前記吹出幅は、
   前記壁面の左方向及び右方向に沿った幅である、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の置換換気空調システム。
5. 前記壁面の左方向及び右方向に沿って前記吹出口に設けられ、前記吹出口から前記空調空気を吹き出すときの吹出方向を、前記下方向と左方向又は右方向とを合成した第２の傾斜吹出方向に変更する第２の吹出方向変更部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の置換換気空調システム。

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