JP3558698B2 - アンダーフロア空調システム - Google Patents
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Description
【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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