JP3558698B2 - アンダーフロア空調システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、室内空間の床下に設けた二重床下空間を空調空気の供給用チャンバとして利用し、二重床下空間から室内に空調空気を吹出して、室内の空調を行うアンダーフロア空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、事務所用のビル等においては、室内の床スラブ上に二重床下空間を形成し、この二重床下空間に冷気または暖気等の空調空気を供給し、これら空調空気を二重床パネル等に設置される床吹出し口から室内に吹出し、室内の空調を行うアンダーフロア空調が普及しつつある。アンダーフロア空調は、床下の二重床下空間を室内空間とほぼ同じ圧力にしておき、床吹出し口に設けた個別ファンにより空調空気を室内に供給するファン方式と、二重床下空間を室内空間より高い圧力に調節して、床吹出し口から空調空気を吹出させるプレッシャー方式との２種類に大別される。最近では、事務所のリニューアル時に、フリーアクセスフロアを導入するのを契機にアンダーフロア空調が採用されるケースが多く、リニューアルでは二重床下空間を高くできないことが多いため、今後アンダーフロア空調は、プレッシャー方式が主流になるものと考えられる。
【０００３】
従来、この種のアンダーフロア空調システムにおいて、床吹出し口からの吹出し風量のばらつきを削減する方法としては、例えば、特開平４−３６５３７号公報および特開平４−３６５３８号公報に示されるようなものがあった。また二重床下空間の空調空気の速度と圧力のばらつきを低減する方法としては、例えば、特開平４−１１０５６０号公報に示されるようなものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアンダーフロア空調システムにおいて、床吹出し口からの吹出し風量のばらつきを削減する方法として、空調機からの距離が遠ざかるにつれ、二重床下空間の高さを段階的に低くして施工している、または空調機からの距離が遠ざかるにつれ二重床下空間が連続的に狭くなるよう施工しているので、二重床の施工が困難であり、室内空間の床に段差が生じるため室内の歩行に危険が伴い、かつ室内レイアウトに制約を受ける、また吹出し温度のばらつきについて何ら考慮されていないので、室内の水平方向の温度ムラを解消するのは困難であるという課題があった。また、従来のアンダーフロア空調システムにおいては、二重床下空間が１００ミリ程度の場合、二重床下空間内に多数の開口を有する長尺状のチャンバを配置することで、二重床下空間の空調空気の速度と圧力のばらつきの低減できるという点において配慮がなされているものの、低い床高さの二重床下空間の一部を長尺状のチャンバを用いて閉塞するため、長尺状のチャンバの開口における圧力損失により、空調機側でのファン動力が増大する恐れがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、空調機の能力を低減し、小型化できるとともに、二重床下空間の温度分布を均一にして、各床吹出し口からの吹出し温度のばらつきを少なくすることで、室内居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができるアンダーフロア空調システムを提供することを第１の目的としている。
【０００６】
第２の目的は、二重床下空間の温度分布および静圧分布を均一にして、各床吹出し口での負荷処理能力を一定にできるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００７】
第３の目的は、レイアウト変更時に、補助熱源および局所昇圧手段を移設可能なアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００８】
第４の目的は、局所昇圧手段の昇圧方向を調節することができるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００９】
第５の目的は、新鮮外気の導入ができ、機械室を特に必要とせず設置場所が室内空間内で比較的自由に選択できるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【００１０】
第６の目的は、二重床形状が複雑なレイアウトにおいても、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の温度および静圧分布を均一にできるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記第１の目的を達成するための第１の手段は、二重床パネルを用いて床スラブ上に構成した二重床下空間を、空調機からの空調空気供給用チャンバとして、二重床パネルに備え付けられた床吹出し口から空調空気を室内に吹出すアンダーフロア空調システムにおいて、前記二重床下空間で前記空調機が設置されていない隅部に少なくとも一ヵ所、熱交換器と送風ファンとで構成され前記二重床下空間の温度分布を均一にするようにする補助熱源装置を備えた構成としたものである。
【００１２】
第２の目的を達成するための第２の手段は、補助熱源装置が有する送風ファンの吐出側に、二重床下空間を局所的に昇圧させるための局所昇圧手段を設けた構成としたものである。
【００１３】
第３の目的を達成するための第３の手段は、熱交換器と局所昇圧手段とを、二重床パネルに一体化して構成した温調ファンユニットと、前記熱交換器の負荷処理能力を可変できる能力可変手段と、前記局所昇圧手段の昇圧力を変更することができる昇圧力変更手段と、前記温調ファンユニットの上面でかつ室内側に、昇圧力および負荷処理能力を設定できる設定手段とを備えた構成としたものである。
【００１４】
第４の目的を達成するための第４の手段は、局所昇圧手段の角度を変更して昇圧方向を変更できる方向変更手段と、前記局所昇圧手段の昇圧方向を設定するための方向設定手段とから構成される温調ファンユニットを有する構成としたものである。
【００１５】
第５の目的を達成するための第５の手段は、天井スラブと天井との間に形成した天井チャンバと、前記天井チャンバ空間内部に、新鮮外気を導入し天井チャンバ内部空気と全熱交換させるための全熱交換器ユニットと、新鮮外気を室内に導入するため、屋外と前記天井チャンバに開口を有し、前記全熱交換器ユニットに連通接続される外気導入ダクトと、室内汚染空気を屋外に排気するため、前記天井チャンバと屋外に開口を有し、前記全熱交換器ユニットに連通接続される排気ダクトと、前記天井チャンバの空気を吸込みとする箱型空調機と、前記箱型空調機からの吐出空気を調湿するための調湿ユニットとを備えた構成としたものである。
【００１６】
第６の目的を達成するための第６の手段は、全熱交換器ユニットに連通する外気給気ダクトと、前記外気給気ダクトに連通し、新鮮外気を室内に供給する外気吹出し口と、居室内空間に円柱状に配置され、前記室内天井付近の上部を開口とした室内空気吸込み口と、前記二重床下内に放射線状に空調空気を吹出すための円状吹出し口とを有する柱状空調機とを備えた構成としたものである。
【００１７】
【作用】
本発明は上記した第１の手段の構成により、二重床下空間内の空気温度を局所的に調節し、二重床下空間の温度分布を均一にすることができるものである。
【００１８】
また、第２の手段の構成により、二重床下空間内の空気温度を局所的に調節した後、あらかじめ設定した方向に昇圧させて供給し、二重床下空間の温度および静圧分布を均一にすることができるものである。
【００１９】
また、第３の手段の構成により、昇圧力および負荷処理能力を設定すると、昇圧力変更手段により昇圧力を調節し、能力可変手段により熱交換器に流入する流量を制御でき、負荷処理能力を調節することができるものである。
【００２０】
また、第４の手段の構成により、昇圧させたい方向に、局所昇圧手段を移動させることができるものである。
【００２１】
また、第５の手段の構成により、特別に機械室を設けることなく二重床下空間へ新鮮外気を調温および調湿して供給することができるとともに、新鮮外気と室内空気との全熱交換を行ってから、新鮮外気を室内へ導入することができるものである。
【００２２】
また、第６の手段の構成により、二重床下空間内に放射状に空調空気を供給することができるので、二重床下空間の隅々まで比較的短距離で、かつ均一な静圧を保ちながら空調空気を供給することができるものである。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について、図１、図２と図３を参照しながら説明する。
【００２４】
図に示すように、床スラブ１の上方には、二重床パネル２が配置されており、床スラブ１と二重床パネル２の間に、二重床下空間３が形成されている。二重床パネル２には、適当な台数の床吹出し口４が取り付けられており、天井５は、天井パネル６との間に、天井チャンバ７が形成され、天井パネル６には、適当な数の天井吸込み口８が設けられ、二重床パネル２と天井パネル６との間に、室内９空間が形成されている。また、室内９の空調機械室１０内に設置されたアンダーフロア用の空調機１１は、内部に空気フィルタ１２と水熱交換器１３、給気ファン１４を有していて、上部は天井チャンバ７と、下部は二重床下空間３と連通接続されている。
【００２５】
次に、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃの構成の詳細について以下に説明する。補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、二重床下空間３内で、空調機１１が設置されていない辺の空調機１１から離れた各隅に設けられ、送風ファン１６は二重床下空間３に開口を持つ吸込み口１７と吐出口１８を有し、吐出口１８は接続ダクト１９を介して小型水熱交換器２０と接続され、小型水熱交換器２０の下部にはドレン受け２１を配置した構成となっている。中央熱源装置２２からの冷温水往管２３と冷温水還管２４およびドレン管２５は、それぞれ、空調機１１の水熱交換器１３および補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃの小型水熱交換器２０に接続されている。
【００２６】
上記構成により、以下にその動作を説明する。中央熱源装置２２で生成された冷水または温水は、冷温水配管往管２３を経て水熱交換器１３および小型水熱交換器２０へ供給される。空調機１１の内部の水熱交換器１３で適当な温度に調和された空調空気は、給気ファン１４によって二重床下空間３内に供給され、二重床パネル２に設けられた複数の床吹出し口４から室内９へ吹出され、天井５に設けた天井吸込み口８から天井チャンバ７を通り、空気フィルタ１２を通過した後再び水熱交換器１３へと循環されることとなる。このような状況において、二重床下空間３内空調空気は、空調機１１から離れるに従い、床スラブ１および床パネル２等への熱移動により温度が変化する。このとき、空調機１１からの空調気流が到達しにくい場所、および空調機１１から離れた各隅などの二重床下空間３内にあらかじめ設置された補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、送風ファン１６の吸込み口１７から付近の空気を吸込み、吐出口１８から接続ダクト１９を介して小型水熱交換器２０へ送風するので、周囲の空気を適当な温度に調節することとなる。
【００２７】
このように本発明の第１実施例のアンダーフロア空調システムによれば、アンダーフロア用空調機１１の能力を低減し小型化がはかれ、空調機械室１０スペースを削減できるとともに、二重床下空間３の温度分布を均一にでき、室内９居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができる。
【００２８】
なお、本実施例で熱交換器は、冷温水を熱源とした水熱交換器としたが、ヒートポンプを用いた空気熱源の冷媒用熱交換器を用いても、その作用効果に何ら影響をおよぼさない。
【００２９】
なお、本実施例では、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃを二重床下空間３の各隅に設置した構成としたが、二重床下空間３の中央やあらかじめ二重床下空間３で熱損失が予測される部分に設けてもよい。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例について、図４と図５を参照しながら説明する。
なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
図に示すように、局所昇圧ファン２６は、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃが有する送風ファン１６と、小型水熱交換器２０を挟んで反対側に設けられていて、局所昇圧ファン２６の小型水熱交換器２０側に面している開口部が吸込み部２７で、もう一方の開口が吹出し部２８であり、羽根２９ａ，２９ｂはシャフト３０に固定されており、シャフト３０はモータ３１に直結されている。
【００３２】
上記構成により、以下にその動作を説明する。局所昇圧ファン２６は、モータ３１によってシャフト３０が駆動され、羽根２９ａ，２９ｂが回転されることにより、小型水熱交換器２０で温度調節された空気を吸込み部２７から吸込んだ後、吹出し部２８からあらかじめ設定した方向に、二重床下空間３を局所的に昇圧して吹出されることとなる。
【００３３】
このように本発明の第２実施例のアンダーフロア空調システムによれば、二重床下空間３内で障害物および形状変化等による圧力損失が生じても、各床吹出し口４からの吹出し温度および風量のばらつきを少なくでき、各床吹出し口４での負荷処理能力を一定とすることができる。
【００３４】
なお、本実施例で、局所昇圧手段は羽根２９ａ，２９ｂの２枚の羽根とモータ３１とを有するプロペラ型ファンの構成としたが、二重床下空間３内の限られた空間の中で、小型でかつ効率良く昇圧することができるものであれば何を用いても良く、たとえば小型の空気圧縮機を備え圧縮空気を用いた構成としてもよい。
【００３５】
次に本発明の第３実施例について、図６と図７を参照しながら説明する。
なお、第１および第２実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図に示すように、温調ファンユニット３２は、二重床パネル２の下部に小型水熱交換器２０および局所昇圧ファン２６が一体化して取り付けられており、温調ファンユニット３２の上面には、スイッチボックス３３が設けられていて、ファン速度切り換えスイッチ３４、および補助熱源能力調節スイッチ３５が備えられている。ファン速度切り換えスイッチ３４は、ファンインバータ３６とモータ３１とを信号線３７を介して、また補助熱源能力調節スイッチ３５は、流量制御弁３８と信号線３９を介して接続されている。
【００３７】
上記構成により、以下その動作を説明する。スイッチボックス３３に備えられているファン速度切り換えスイッチ３４を操作することで、ファンインバータ３６はあらかじめ設定しておいたファン速度になるよう、モータ３１の回転を制御することとなる。また、補助熱源能力調節スイッチ３５を操作することで、流量制御弁３８の開度が制御されるので、小型水熱交換器２０での負荷処理能力が調節されることとなる。
【００３８】
このように本発明の第３実施例のアンダーフロア空調システムによれば、室内からファン速度および補助熱源の能力が調節できるとともに、レイアウト変更時に、温調ファンユニット３２を移動させることで補助熱源および局所昇圧ファン２６を移設することができる。
【００３９】
なお、本実施例では、局所昇圧ファン２６の速度調節にファンインバータ３６を用いたが、モータ３１の速度調節用タップとファン速度切り換えスイッチ３４とを直接接続し、ファン速度の切り換えを行えるようにしてもよい。
【００４０】
なお、本実施例では、能力可変手段として冷温水の流量を調節する流量制御弁３８を用いたが、ヒートポンプを用いた冷媒用熱交換器を用いる場合、能力の調節を行うために電動膨張弁を用いても、その作用効果に何ら影響をおよぼさない。
【００４１】
なお、本実施例では、設定手段であるスイッチボックス３３は、温調ファンユニット３２の上部に有線で設けた構成としたが、信号線３７および信号線３９との接続を無線とし、リモコンとして取り外し、および遠隔操作ができるようにしてもよい。
【００４２】
なお、本実施例では、設定手段をスイッチボックス３３としてパネル上面に取り付けた構成としたが、たとえば設定手段は空調機器の中央監視制御装置からの指令で設定ができるようにしてもよい。
【００４３】
なお、本実施例で、局所昇圧手段に局所昇圧ファン２６を用いた場合、送風ファン１６および接続ダクト１９とを取り外した構成としてもよい。
【００４４】
次に本発明の第４実施例について、図８と図９を参照しながら説明する。
なお、第１、第２および第３実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図に示すように、局所昇圧ファン２６は、支持回転軸４０と支持スライド軸４１の２点で二重床パネル２に支持されており、支持回転軸４０は回転大ギア４２に接続されており、支持スライド軸４１は、レール溝４３を貫通して上部にローラー４４を有していて、局所昇圧ファン２６が水平に、かつ落下しないよう固定されている。回転大ギア４２は、回転小ギア４５と噛み合って構成されており、回転小ギア４５の上部中央には、回転ハンドル４６を差し込むためのハンドル受け穴４７が設けられている。
【００４６】
上記構成により、以下にその動作を説明する。回転ハンドル４６をハンドル受け穴４７に差し込み、回転ハンドル４６を回転させると、回転小ギア４５は回転ハンドル４６を回転させた方向に回り、噛み合っている回転大ギア４２は、回転小ギア４５と反対方向に回転しはじめる。このとき支持回転軸４０が回転し、かつ支持スライド軸４１上部のローラー４４がレール溝４３を移動することで、局所昇圧ファン２６の吐出方向を変更させることができる。また、レール溝４３上のローラー４４の位置で、局所昇圧ファン２６の吐出方向を知ることができるものである。
【００４７】
このように本発明の第４実施例のアンダーフロア空調システムによれば、温調ファンユニット３２の上面から、局所昇圧ファン２６の吐出方向を設定および変更することができる。
【００４８】
なお、本実施例では、吐出方向設定手段として回転ハンドル４６を用い手動により吐出方向を変更させているが、モーターなどの駆動手段を用いて、電動で吐出方向を設定する方法としてもよい。
【００４９】
次に本発明の第５実施例について、図１０と図１１を参照しながら説明する。なお、第１、第２、第３および第４実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図に示すように、全熱交換器ユニット４８は、天井チャンバ７空間内部に設置され、外気導入ダクト４９および排気ダクト５０は、それぞれ屋外５１と天井チャンバ７内に開口を有し、全熱交換器ユニット４８に連通接続されている。箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、室内９に設置されており、水熱交換器１３の下方に調湿ユニット５４を有し、調湿ユニット５４は二重床下空間３に連通接続されている。
【００５１】
上記構成により、以下にその動作を説明する。屋外５１の新鮮外気は、全熱交換器ユニット４８によって室内空気と全熱交換され、外気導入ダクト４９を介して天井チャンバ７内に導入され、天井吸込み口８から吸い込まれた室内空気と混合されて、空調機吸込み部５３から箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃに導かれて、連通している調湿ユニット５４で適当な湿度に調節された後、二重床下空間３に導かれる。一方、天井吸込み口８から吸い込まれた室内空気の一部は、全熱交換器ユニット４８によって新鮮外気と全熱交換された後、排気ダクト５０により屋外５１に排出されることとなる。
【００５２】
このように本発明の第５実施例のアンダーフロア空調システムによれば、箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、特に機械室を必要とせず設置場所が室内９で比較的自由に選択できるので、室内９および二重床形状が複雑なレイアウトにおいても、二重床下空間を均一な温度および静圧にすることができるとともに、全熱交換器ユニット４８を用いて外気導入を行うので、新鮮外気を導入でき省エネルギー効果も期待できる。
【００５３】
次に本発明の第６実施例について、図１２を参照しながら説明する。
なお、第１、第２、第３、第４および第５実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図に示すように、柱状空調機５５は、室内９の中央部に設置されており、二重床下空間３内には円状吹出し口５６を、室内天井付近の上部には室内空気吸込み口５７を有している。外気給気ダクト５８は、天井パネル６に取り付けられた外気吹出し口５９と、全熱交換器ユニット４８と連通接続されている。
【００５５】
上記構成により、以下にその動作を説明する。新鮮外気は、屋外５１から外気給気ダクト５８を通じて、外気吹出し口５９から室内９に供給される。柱状空調機５５が有する室内空気吸込み口５７は、室内９の天井パネル６付近の室内空気と新鮮外気とを取り込み、二重床下空間３に設けた円状吹出し口５６は、調和空気を放射状に拡散させて吹出すこととなる。
【００５６】
このように本発明の第６実施例のアンダーフロア空調システムによれば、室内レイアウトおよび二重床形状が複雑な場合でも、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の静圧および温度分布を均一にすることができる。
【００５７】
なお、本実施例では、柱状空調機５５の吹出し口は、円状吹出し口としたが、気流の拡散性を考慮した角型の吹出し口を用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、アンダーフロア用空調機の能力を低減し小型化がはかれ、機械室スペースを削減できるとともに、二重床下空間の温度分布を均一にでき、室内居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができる効果のあるアンダーフロア空調システムを提供できる。
【００５９】
また、各床吹出し口からの吹出し温度および風量のばらつきを少なくでき、各床吹出し口での負荷処理能力を一定にすることができる。
【００６０】
さらに、室内側から昇圧力および補助熱源の負荷処理能力が調節できるとともに、レイアウト変更時に、補助熱源および局所昇圧手段を移設することができる。
【００６１】
さらに、室内から局所昇圧手段の昇圧方向を設定することができる。
さらに、空調機械室を特に必要とせず、省エネルギー効果を期待して、新鮮外気を導入することができる。
【００６２】
さらに、室内レイアウトおよび二重床形状が複雑な場合でも、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の静圧および温度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図２】同アンダーフロア空調システムの平面図
【図３】同アンダーフロア空調システムの補助熱源装置の要部斜視図
【図４】本発明の第２実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図５】同アンダーフロア空調システムの要部平面図
【図６】本発明の第３実施例のアンダーフロア空調システムの要部平面図
【図７】同アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの要部斜視図
【図８】本発明の第４実施例アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの一部分の要部平面図
【図９】同アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの要部平面図
【図１０】本発明の第５実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図１１】同アンダーフロア空調システムの要部平面図
【図１２】本発明の第６実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【符号の説明】
１ 床スラブ
２ 二重床パネル
３ 二重床下空間
４ 床吹出し口
１１ 空調機
１５ａ 補助熱源装置
１５ｂ 補助熱源装置
１５ｃ 補助熱源装置
１６ 送風ファン
２０ 小型水熱交換器
２６ 局所昇圧ファン
３２ 温調ファンユニット
３３ スイッチボックス
３４ ファン速度切り換えスイッチ
３５ 補助熱源能力調節スイッチ
３６ ファンインバータ
３８ 流量制御弁
４０ 支持回転軸
４１ 支持スライド軸
４２ 回転大ギア
４３ レール溝
４４ ローラー
４５ 回転小ギア
４６ 回転ハンドル
４７ ハンドル受け穴
４８ 全熱交換器ユニット
４９ 外気導入ダクト
５０ 排気ダクト
５２ａ 箱型空調機
５２ｂ 箱型空調機
５２ｃ 箱型空調機
５４ 調湿ユニット
５５ 柱状空調機
５６ 円状吹出し口
５７ 室内空気吸込み口
５８ 外気給気ダクト
５９ 外気吹出し口
【産業上の利用分野】
本発明は、室内空間の床下に設けた二重床下空間を空調空気の供給用チャンバとして利用し、二重床下空間から室内に空調空気を吹出して、室内の空調を行うアンダーフロア空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、事務所用のビル等においては、室内の床スラブ上に二重床下空間を形成し、この二重床下空間に冷気または暖気等の空調空気を供給し、これら空調空気を二重床パネル等に設置される床吹出し口から室内に吹出し、室内の空調を行うアンダーフロア空調が普及しつつある。アンダーフロア空調は、床下の二重床下空間を室内空間とほぼ同じ圧力にしておき、床吹出し口に設けた個別ファンにより空調空気を室内に供給するファン方式と、二重床下空間を室内空間より高い圧力に調節して、床吹出し口から空調空気を吹出させるプレッシャー方式との２種類に大別される。最近では、事務所のリニューアル時に、フリーアクセスフロアを導入するのを契機にアンダーフロア空調が採用されるケースが多く、リニューアルでは二重床下空間を高くできないことが多いため、今後アンダーフロア空調は、プレッシャー方式が主流になるものと考えられる。
【０００３】
従来、この種のアンダーフロア空調システムにおいて、床吹出し口からの吹出し風量のばらつきを削減する方法としては、例えば、特開平４−３６５３７号公報および特開平４−３６５３８号公報に示されるようなものがあった。また二重床下空間の空調空気の速度と圧力のばらつきを低減する方法としては、例えば、特開平４−１１０５６０号公報に示されるようなものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアンダーフロア空調システムにおいて、床吹出し口からの吹出し風量のばらつきを削減する方法として、空調機からの距離が遠ざかるにつれ、二重床下空間の高さを段階的に低くして施工している、または空調機からの距離が遠ざかるにつれ二重床下空間が連続的に狭くなるよう施工しているので、二重床の施工が困難であり、室内空間の床に段差が生じるため室内の歩行に危険が伴い、かつ室内レイアウトに制約を受ける、また吹出し温度のばらつきについて何ら考慮されていないので、室内の水平方向の温度ムラを解消するのは困難であるという課題があった。また、従来のアンダーフロア空調システムにおいては、二重床下空間が１００ミリ程度の場合、二重床下空間内に多数の開口を有する長尺状のチャンバを配置することで、二重床下空間の空調空気の速度と圧力のばらつきの低減できるという点において配慮がなされているものの、低い床高さの二重床下空間の一部を長尺状のチャンバを用いて閉塞するため、長尺状のチャンバの開口における圧力損失により、空調機側でのファン動力が増大する恐れがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、空調機の能力を低減し、小型化できるとともに、二重床下空間の温度分布を均一にして、各床吹出し口からの吹出し温度のばらつきを少なくすることで、室内居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができるアンダーフロア空調システムを提供することを第１の目的としている。
【０００６】
第２の目的は、二重床下空間の温度分布および静圧分布を均一にして、各床吹出し口での負荷処理能力を一定にできるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００７】
第３の目的は、レイアウト変更時に、補助熱源および局所昇圧手段を移設可能なアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００８】
第４の目的は、局所昇圧手段の昇圧方向を調節することができるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【０００９】
第５の目的は、新鮮外気の導入ができ、機械室を特に必要とせず設置場所が室内空間内で比較的自由に選択できるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【００１０】
第６の目的は、二重床形状が複雑なレイアウトにおいても、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の温度および静圧分布を均一にできるアンダーフロア空調システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記第１の目的を達成するための第１の手段は、二重床パネルを用いて床スラブ上に構成した二重床下空間を、空調機からの空調空気供給用チャンバとして、二重床パネルに備え付けられた床吹出し口から空調空気を室内に吹出すアンダーフロア空調システムにおいて、前記二重床下空間で前記空調機が設置されていない隅部に少なくとも一ヵ所、熱交換器と送風ファンとで構成され前記二重床下空間の温度分布を均一にするようにする補助熱源装置を備えた構成としたものである。
【００１２】
第２の目的を達成するための第２の手段は、補助熱源装置が有する送風ファンの吐出側に、二重床下空間を局所的に昇圧させるための局所昇圧手段を設けた構成としたものである。
【００１３】
第３の目的を達成するための第３の手段は、熱交換器と局所昇圧手段とを、二重床パネルに一体化して構成した温調ファンユニットと、前記熱交換器の負荷処理能力を可変できる能力可変手段と、前記局所昇圧手段の昇圧力を変更することができる昇圧力変更手段と、前記温調ファンユニットの上面でかつ室内側に、昇圧力および負荷処理能力を設定できる設定手段とを備えた構成としたものである。
【００１４】
第４の目的を達成するための第４の手段は、局所昇圧手段の角度を変更して昇圧方向を変更できる方向変更手段と、前記局所昇圧手段の昇圧方向を設定するための方向設定手段とから構成される温調ファンユニットを有する構成としたものである。
【００１５】
第５の目的を達成するための第５の手段は、天井スラブと天井との間に形成した天井チャンバと、前記天井チャンバ空間内部に、新鮮外気を導入し天井チャンバ内部空気と全熱交換させるための全熱交換器ユニットと、新鮮外気を室内に導入するため、屋外と前記天井チャンバに開口を有し、前記全熱交換器ユニットに連通接続される外気導入ダクトと、室内汚染空気を屋外に排気するため、前記天井チャンバと屋外に開口を有し、前記全熱交換器ユニットに連通接続される排気ダクトと、前記天井チャンバの空気を吸込みとする箱型空調機と、前記箱型空調機からの吐出空気を調湿するための調湿ユニットとを備えた構成としたものである。
【００１６】
第６の目的を達成するための第６の手段は、全熱交換器ユニットに連通する外気給気ダクトと、前記外気給気ダクトに連通し、新鮮外気を室内に供給する外気吹出し口と、居室内空間に円柱状に配置され、前記室内天井付近の上部を開口とした室内空気吸込み口と、前記二重床下内に放射線状に空調空気を吹出すための円状吹出し口とを有する柱状空調機とを備えた構成としたものである。
【００１７】
【作用】
本発明は上記した第１の手段の構成により、二重床下空間内の空気温度を局所的に調節し、二重床下空間の温度分布を均一にすることができるものである。
【００１８】
また、第２の手段の構成により、二重床下空間内の空気温度を局所的に調節した後、あらかじめ設定した方向に昇圧させて供給し、二重床下空間の温度および静圧分布を均一にすることができるものである。
【００１９】
また、第３の手段の構成により、昇圧力および負荷処理能力を設定すると、昇圧力変更手段により昇圧力を調節し、能力可変手段により熱交換器に流入する流量を制御でき、負荷処理能力を調節することができるものである。
【００２０】
また、第４の手段の構成により、昇圧させたい方向に、局所昇圧手段を移動させることができるものである。
【００２１】
また、第５の手段の構成により、特別に機械室を設けることなく二重床下空間へ新鮮外気を調温および調湿して供給することができるとともに、新鮮外気と室内空気との全熱交換を行ってから、新鮮外気を室内へ導入することができるものである。
【００２２】
また、第６の手段の構成により、二重床下空間内に放射状に空調空気を供給することができるので、二重床下空間の隅々まで比較的短距離で、かつ均一な静圧を保ちながら空調空気を供給することができるものである。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について、図１、図２と図３を参照しながら説明する。
【００２４】
図に示すように、床スラブ１の上方には、二重床パネル２が配置されており、床スラブ１と二重床パネル２の間に、二重床下空間３が形成されている。二重床パネル２には、適当な台数の床吹出し口４が取り付けられており、天井５は、天井パネル６との間に、天井チャンバ７が形成され、天井パネル６には、適当な数の天井吸込み口８が設けられ、二重床パネル２と天井パネル６との間に、室内９空間が形成されている。また、室内９の空調機械室１０内に設置されたアンダーフロア用の空調機１１は、内部に空気フィルタ１２と水熱交換器１３、給気ファン１４を有していて、上部は天井チャンバ７と、下部は二重床下空間３と連通接続されている。
【００２５】
次に、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃの構成の詳細について以下に説明する。補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、二重床下空間３内で、空調機１１が設置されていない辺の空調機１１から離れた各隅に設けられ、送風ファン１６は二重床下空間３に開口を持つ吸込み口１７と吐出口１８を有し、吐出口１８は接続ダクト１９を介して小型水熱交換器２０と接続され、小型水熱交換器２０の下部にはドレン受け２１を配置した構成となっている。中央熱源装置２２からの冷温水往管２３と冷温水還管２４およびドレン管２５は、それぞれ、空調機１１の水熱交換器１３および補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃの小型水熱交換器２０に接続されている。
【００２６】
上記構成により、以下にその動作を説明する。中央熱源装置２２で生成された冷水または温水は、冷温水配管往管２３を経て水熱交換器１３および小型水熱交換器２０へ供給される。空調機１１の内部の水熱交換器１３で適当な温度に調和された空調空気は、給気ファン１４によって二重床下空間３内に供給され、二重床パネル２に設けられた複数の床吹出し口４から室内９へ吹出され、天井５に設けた天井吸込み口８から天井チャンバ７を通り、空気フィルタ１２を通過した後再び水熱交換器１３へと循環されることとなる。このような状況において、二重床下空間３内空調空気は、空調機１１から離れるに従い、床スラブ１および床パネル２等への熱移動により温度が変化する。このとき、空調機１１からの空調気流が到達しにくい場所、および空調機１１から離れた各隅などの二重床下空間３内にあらかじめ設置された補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、送風ファン１６の吸込み口１７から付近の空気を吸込み、吐出口１８から接続ダクト１９を介して小型水熱交換器２０へ送風するので、周囲の空気を適当な温度に調節することとなる。
【００２７】
このように本発明の第１実施例のアンダーフロア空調システムによれば、アンダーフロア用空調機１１の能力を低減し小型化がはかれ、空調機械室１０スペースを削減できるとともに、二重床下空間３の温度分布を均一にでき、室内９居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができる。
【００２８】
なお、本実施例で熱交換器は、冷温水を熱源とした水熱交換器としたが、ヒートポンプを用いた空気熱源の冷媒用熱交換器を用いても、その作用効果に何ら影響をおよぼさない。
【００２９】
なお、本実施例では、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃを二重床下空間３の各隅に設置した構成としたが、二重床下空間３の中央やあらかじめ二重床下空間３で熱損失が予測される部分に設けてもよい。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例について、図４と図５を参照しながら説明する。
なお、第１実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
図に示すように、局所昇圧ファン２６は、補助熱源装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃが有する送風ファン１６と、小型水熱交換器２０を挟んで反対側に設けられていて、局所昇圧ファン２６の小型水熱交換器２０側に面している開口部が吸込み部２７で、もう一方の開口が吹出し部２８であり、羽根２９ａ，２９ｂはシャフト３０に固定されており、シャフト３０はモータ３１に直結されている。
【００３２】
上記構成により、以下にその動作を説明する。局所昇圧ファン２６は、モータ３１によってシャフト３０が駆動され、羽根２９ａ，２９ｂが回転されることにより、小型水熱交換器２０で温度調節された空気を吸込み部２７から吸込んだ後、吹出し部２８からあらかじめ設定した方向に、二重床下空間３を局所的に昇圧して吹出されることとなる。
【００３３】
このように本発明の第２実施例のアンダーフロア空調システムによれば、二重床下空間３内で障害物および形状変化等による圧力損失が生じても、各床吹出し口４からの吹出し温度および風量のばらつきを少なくでき、各床吹出し口４での負荷処理能力を一定とすることができる。
【００３４】
なお、本実施例で、局所昇圧手段は羽根２９ａ，２９ｂの２枚の羽根とモータ３１とを有するプロペラ型ファンの構成としたが、二重床下空間３内の限られた空間の中で、小型でかつ効率良く昇圧することができるものであれば何を用いても良く、たとえば小型の空気圧縮機を備え圧縮空気を用いた構成としてもよい。
【００３５】
次に本発明の第３実施例について、図６と図７を参照しながら説明する。
なお、第１および第２実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図に示すように、温調ファンユニット３２は、二重床パネル２の下部に小型水熱交換器２０および局所昇圧ファン２６が一体化して取り付けられており、温調ファンユニット３２の上面には、スイッチボックス３３が設けられていて、ファン速度切り換えスイッチ３４、および補助熱源能力調節スイッチ３５が備えられている。ファン速度切り換えスイッチ３４は、ファンインバータ３６とモータ３１とを信号線３７を介して、また補助熱源能力調節スイッチ３５は、流量制御弁３８と信号線３９を介して接続されている。
【００３７】
上記構成により、以下その動作を説明する。スイッチボックス３３に備えられているファン速度切り換えスイッチ３４を操作することで、ファンインバータ３６はあらかじめ設定しておいたファン速度になるよう、モータ３１の回転を制御することとなる。また、補助熱源能力調節スイッチ３５を操作することで、流量制御弁３８の開度が制御されるので、小型水熱交換器２０での負荷処理能力が調節されることとなる。
【００３８】
このように本発明の第３実施例のアンダーフロア空調システムによれば、室内からファン速度および補助熱源の能力が調節できるとともに、レイアウト変更時に、温調ファンユニット３２を移動させることで補助熱源および局所昇圧ファン２６を移設することができる。
【００３９】
なお、本実施例では、局所昇圧ファン２６の速度調節にファンインバータ３６を用いたが、モータ３１の速度調節用タップとファン速度切り換えスイッチ３４とを直接接続し、ファン速度の切り換えを行えるようにしてもよい。
【００４０】
なお、本実施例では、能力可変手段として冷温水の流量を調節する流量制御弁３８を用いたが、ヒートポンプを用いた冷媒用熱交換器を用いる場合、能力の調節を行うために電動膨張弁を用いても、その作用効果に何ら影響をおよぼさない。
【００４１】
なお、本実施例では、設定手段であるスイッチボックス３３は、温調ファンユニット３２の上部に有線で設けた構成としたが、信号線３７および信号線３９との接続を無線とし、リモコンとして取り外し、および遠隔操作ができるようにしてもよい。
【００４２】
なお、本実施例では、設定手段をスイッチボックス３３としてパネル上面に取り付けた構成としたが、たとえば設定手段は空調機器の中央監視制御装置からの指令で設定ができるようにしてもよい。
【００４３】
なお、本実施例で、局所昇圧手段に局所昇圧ファン２６を用いた場合、送風ファン１６および接続ダクト１９とを取り外した構成としてもよい。
【００４４】
次に本発明の第４実施例について、図８と図９を参照しながら説明する。
なお、第１、第２および第３実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図に示すように、局所昇圧ファン２６は、支持回転軸４０と支持スライド軸４１の２点で二重床パネル２に支持されており、支持回転軸４０は回転大ギア４２に接続されており、支持スライド軸４１は、レール溝４３を貫通して上部にローラー４４を有していて、局所昇圧ファン２６が水平に、かつ落下しないよう固定されている。回転大ギア４２は、回転小ギア４５と噛み合って構成されており、回転小ギア４５の上部中央には、回転ハンドル４６を差し込むためのハンドル受け穴４７が設けられている。
【００４６】
上記構成により、以下にその動作を説明する。回転ハンドル４６をハンドル受け穴４７に差し込み、回転ハンドル４６を回転させると、回転小ギア４５は回転ハンドル４６を回転させた方向に回り、噛み合っている回転大ギア４２は、回転小ギア４５と反対方向に回転しはじめる。このとき支持回転軸４０が回転し、かつ支持スライド軸４１上部のローラー４４がレール溝４３を移動することで、局所昇圧ファン２６の吐出方向を変更させることができる。また、レール溝４３上のローラー４４の位置で、局所昇圧ファン２６の吐出方向を知ることができるものである。
【００４７】
このように本発明の第４実施例のアンダーフロア空調システムによれば、温調ファンユニット３２の上面から、局所昇圧ファン２６の吐出方向を設定および変更することができる。
【００４８】
なお、本実施例では、吐出方向設定手段として回転ハンドル４６を用い手動により吐出方向を変更させているが、モーターなどの駆動手段を用いて、電動で吐出方向を設定する方法としてもよい。
【００４９】
次に本発明の第５実施例について、図１０と図１１を参照しながら説明する。なお、第１、第２、第３および第４実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図に示すように、全熱交換器ユニット４８は、天井チャンバ７空間内部に設置され、外気導入ダクト４９および排気ダクト５０は、それぞれ屋外５１と天井チャンバ７内に開口を有し、全熱交換器ユニット４８に連通接続されている。箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、室内９に設置されており、水熱交換器１３の下方に調湿ユニット５４を有し、調湿ユニット５４は二重床下空間３に連通接続されている。
【００５１】
上記構成により、以下にその動作を説明する。屋外５１の新鮮外気は、全熱交換器ユニット４８によって室内空気と全熱交換され、外気導入ダクト４９を介して天井チャンバ７内に導入され、天井吸込み口８から吸い込まれた室内空気と混合されて、空調機吸込み部５３から箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃに導かれて、連通している調湿ユニット５４で適当な湿度に調節された後、二重床下空間３に導かれる。一方、天井吸込み口８から吸い込まれた室内空気の一部は、全熱交換器ユニット４８によって新鮮外気と全熱交換された後、排気ダクト５０により屋外５１に排出されることとなる。
【００５２】
このように本発明の第５実施例のアンダーフロア空調システムによれば、箱型空調機５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、特に機械室を必要とせず設置場所が室内９で比較的自由に選択できるので、室内９および二重床形状が複雑なレイアウトにおいても、二重床下空間を均一な温度および静圧にすることができるとともに、全熱交換器ユニット４８を用いて外気導入を行うので、新鮮外気を導入でき省エネルギー効果も期待できる。
【００５３】
次に本発明の第６実施例について、図１２を参照しながら説明する。
なお、第１、第２、第３、第４および第５実施例と同一部分には同一符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図に示すように、柱状空調機５５は、室内９の中央部に設置されており、二重床下空間３内には円状吹出し口５６を、室内天井付近の上部には室内空気吸込み口５７を有している。外気給気ダクト５８は、天井パネル６に取り付けられた外気吹出し口５９と、全熱交換器ユニット４８と連通接続されている。
【００５５】
上記構成により、以下にその動作を説明する。新鮮外気は、屋外５１から外気給気ダクト５８を通じて、外気吹出し口５９から室内９に供給される。柱状空調機５５が有する室内空気吸込み口５７は、室内９の天井パネル６付近の室内空気と新鮮外気とを取り込み、二重床下空間３に設けた円状吹出し口５６は、調和空気を放射状に拡散させて吹出すこととなる。
【００５６】
このように本発明の第６実施例のアンダーフロア空調システムによれば、室内レイアウトおよび二重床形状が複雑な場合でも、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の静圧および温度分布を均一にすることができる。
【００５７】
なお、本実施例では、柱状空調機５５の吹出し口は、円状吹出し口としたが、気流の拡散性を考慮した角型の吹出し口を用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、アンダーフロア用空調機の能力を低減し小型化がはかれ、機械室スペースを削減できるとともに、二重床下空間の温度分布を均一にでき、室内居住域での水平方向の温度分布ムラを少なくすることができる効果のあるアンダーフロア空調システムを提供できる。
【００５９】
また、各床吹出し口からの吹出し温度および風量のばらつきを少なくでき、各床吹出し口での負荷処理能力を一定にすることができる。
【００６０】
さらに、室内側から昇圧力および補助熱源の負荷処理能力が調節できるとともに、レイアウト変更時に、補助熱源および局所昇圧手段を移設することができる。
【００６１】
さらに、室内から局所昇圧手段の昇圧方向を設定することができる。
さらに、空調機械室を特に必要とせず、省エネルギー効果を期待して、新鮮外気を導入することができる。
【００６２】
さらに、室内レイアウトおよび二重床形状が複雑な場合でも、空調機設置場所を室内中央付近とすることで、二重床下空間の静圧および温度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図２】同アンダーフロア空調システムの平面図
【図３】同アンダーフロア空調システムの補助熱源装置の要部斜視図
【図４】本発明の第２実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図５】同アンダーフロア空調システムの要部平面図
【図６】本発明の第３実施例のアンダーフロア空調システムの要部平面図
【図７】同アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの要部斜視図
【図８】本発明の第４実施例アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの一部分の要部平面図
【図９】同アンダーフロア空調システムの温調ファンユニットの要部平面図
【図１０】本発明の第５実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【図１１】同アンダーフロア空調システムの要部平面図
【図１２】本発明の第６実施例のアンダーフロア空調システムの要部断面図
【符号の説明】
１ 床スラブ
２ 二重床パネル
３ 二重床下空間
４ 床吹出し口
１１ 空調機
１５ａ 補助熱源装置
１５ｂ 補助熱源装置
１５ｃ 補助熱源装置
１６ 送風ファン
２０ 小型水熱交換器
２６ 局所昇圧ファン
３２ 温調ファンユニット
３３ スイッチボックス
３４ ファン速度切り換えスイッチ
３５ 補助熱源能力調節スイッチ
３６ ファンインバータ
３８ 流量制御弁
４０ 支持回転軸
４１ 支持スライド軸
４２ 回転大ギア
４３ レール溝
４４ ローラー
４５ 回転小ギア
４６ 回転ハンドル
４７ ハンドル受け穴
４８ 全熱交換器ユニット
４９ 外気導入ダクト
５０ 排気ダクト
５２ａ 箱型空調機
５２ｂ 箱型空調機
５２ｃ 箱型空調機
５４ 調湿ユニット
５５ 柱状空調機
５６ 円状吹出し口
５７ 室内空気吸込み口
５８ 外気給気ダクト
５９ 外気吹出し口
Claims (6)
- 二重床パネルを用いて床スラブ上に構成した二重床下空間を、空調機からの空調空気供給用チャンバとして、二重床パネルに備え付けられた床吹出し口から空調空気を室内に吹出すアンダーフロア空調システムにおいて、前記二重床下空間で前記空調機が設置されていない辺の隅部に少なくとも一ヶ所、熱交換器と前記熱交換器と連通する送風ファンとで一体構成され前記二重床下空間の温度分布を均一にするようにする補助熱源装置を備えたアンダーフロア空調システム。
- 補助熱源装置が有する送風ファンの吐出側に、二重床下空間を局所的に昇圧させるための局所昇圧手段を設けた請求項１記載のアンダーフロア空調システム。
- 熱交換器と局所昇圧手段とを二重床パネルに一体化して構成した温調ファンユニットと、前記熱交換器の負荷処理能力を可変できる能力可変手段と、前記局所昇圧手段の昇圧力を変更することができる昇圧力変更手段と、前記温調ユニットの上面でかつ室内側に、昇圧力および負荷処理能力を設定できる設定手段とを備えた請求項１または２記載のアンダーフロア空調システム。
- 局所昇圧手段の角度を変更して昇圧方向を変更できる方向変更手段と、前記局所昇圧手段の昇圧方向を設定するための方向設定手段とから構成される温調ファンユニットを有する請求項１，２または３記載のアンダーフロア空調システム。
- 天井チャンバの空気を吸込みとする箱型空調機からの吐出空気を調湿するための調湿ユニットを備えた請求項１，２，３または４記載のアンダーフロア空調システム。
- 新鮮外気を室内に供給する外気吹出し口と、居室内空間に円柱状に配置され、前記室内天井付近の上部を開口とした室内空気吸込み口と、前記二重床内に放射線状に空調空気を吹出すための円状吹出し口を有する柱状空調機とを備えた請求項１，２，３，４または５記載のアンダーフロア空調システム。
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