JP5335376B2 - 冷暖房システム - Google Patents

Description

本発明は支持部材セット及び冷暖房システムに関し、特に手間及びコストの増大を抑制しつつ区画材全体を満遍なく冷却又は加熱することが可能な支持部材セット及びこれを備える冷暖房システムに関する。

近年、省エネルギーと快適性とを両立する冷暖房方式として、輻射熱で冷暖房を行う輻射冷暖房システムが注目されている。輻射冷暖房システムは、天井面や床面等を、冷房時は冷やし暖房時は温めて、冷却又は加熱した天井面や床面等からの輻射熱により冷暖房室の温度を調整するシステムである。輻射熱による冷暖房は、室内に極端な温度ムラが生じないため快適であると共に、天井面や床面等を冷却又は加熱するのに必要な熱量がいわゆる対流方式の冷暖房システムに比べて少ない。このため、輻射冷暖房システムは、より省エネルギーなシステムと言える。

輻射冷暖房システムの一例として、床下地ボードの下面に冷風や温風の熱媒体を衝突させて放射状に拡散させ、床仕上材を効率よく冷却又は加熱して、床仕上材から生じる冷輻射や温輻射熱の効果を高めて、床輻射冷暖房を行うものがある。この輻射空調システムでは、コンクリートスラブと床下地ボードとの間の床下送気空間に、床下地ボードに対して水平方向に熱媒体を流し、床下送気空間に複数設置された気流方向変換器で水平方向の流れを垂直方向の流れに変換して、熱媒体を床下地ボードの下面に衝突させて床仕上材を冷却又は加熱して床輻射冷暖房を行っていた（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１３２６８０号公報（図１等）

しかしながら、上述の輻射冷暖房システムによれば良好な輻射効果を得られるが、床仕上材の全面を満遍なく冷却又は加熱するには、多数の気流方向変換器を必要とし、システム構築の手間及びコストが増大してしまっていた。

本発明は上述の課題に鑑み、構築の手間及びコストの増大を抑制しつつ区画材全体を満遍なく冷却又は加熱することが可能な支持部材セット及びこれを備える冷暖房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に、本発明の第１の態様に係る支持部材セットは、例えば図１に示すように、部屋Ｒの輪郭を形成する板状の区画材１５を部屋Ｒの裏側から支える第１の支持部材１１であって、内部に空気ＳＡの流路が形成された第１の支持部材１１と；第１の支持部材１１を区画材１５との間に挟む位置で支える第２の支持部材１２であって、第１の支持部材１１に対して交差して配置されると共に内部に空気ＳＡの流路が形成された第２の支持部材１２とを備え；第１の支持部材１１と第２の支持部材１２とが前記交差により接触する位置に、互いの空気ＳＡの流路が連絡する連絡孔１４が、第１の支持部材１１及び第２の支持部材１２のそれぞれに形成され；第１の支持部材１１の空気ＳＡの流路から部屋Ｒの裏側の空間ＳＰに空気ＳＡを導出する導出孔１１ｈであって、導出孔１１ｈから導出された空気ＳＡが区画材１５の裏面に沿って流れる向きに開口した導出孔１１ｈが第１の支持部材１１に形成されている。

このように構成すると、第１の支持部材に対して交差して配置されると共に内部に空気の流路が形成された第２の支持部材を備え、第１の支持部材と第２の支持部材とが交差により接触する位置に互いの空気の流路が連絡する連絡孔が形成され、導出された空気が区画材の裏面に沿って流れる向きに開口した導出孔が第１の支持部材に形成されているので、支持部材がダクトを兼ねることとなる。それゆえ、構築の手間及びコストの増大を抑制しつつ区画材の裏側全体に満遍なく空気を接触させることができる。導出孔から導出される空気を温度調節された空気とした場合は、区画材の全体を満遍なく冷却又は加熱することができる。

上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係る冷暖房システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る支持部材セット１０と；第１の支持部材１１及び第２の支持部材１２の内部を流れる空気ＳＡの温度を事前に調節する空気温度調節機器２１（例えば図２参照）とを備える。

このように構成すると、導出孔から導出される空気を温度調節された空気とすることができ、区画材の全体を満遍なく冷却又は加熱することができる。

また、本発明の第３の態様に係る冷暖房システムは、例えば図２に示すように、上記本発明の第２の態様に係る冷暖房システム１において、第１の支持部材１１及び第２の支持部材１２を複数備え；複数の第２の支持部材１２がそれぞれ線状に形成され、かつ、所定の間隔Ｌ２を持って配列され；複数の第２の支持部材１２のそれぞれの一端１２ａに空気ＳＡを供給する第１のチャンバー２５Ａと；複数の第２の支持部材１２のそれぞれの他端１２ｂに空気ＳＡを供給する第２のチャンバー２５Ｂとをさらに備え；第１のチャンバー２５Ａが、配列された第２の支持部材１２のそれぞれの一端１２ａに順番に空気ＳＡが到達する方向に空気ＳＡを流すように構成され；第２のチャンバー２５Ｂが、配列された第２の支持部材１２のそれぞれの他端１２ｂに、一端１２ａに空気ＳＡが到達する順番とは逆の順番で空気ＳＡが到達する方向に空気ＳＡを流すように構成されている。

このように構成すると、複数の第１の支持部材のそれぞれに形成された導出孔における静圧が偏ることを抑制することができる。

また、本発明の第４の態様に係る冷暖房システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様又は第３の態様に係る冷暖房システム１において、複数の第１の支持部材１１間で第２の支持部材１２に接触して配置される閉塞板１６であって、区画材１５との間に形成される空間ＳＰＤに導出孔１１ｈが位置するように配置された閉塞板１６を備える。

このように構成すると、導出孔から導出された空気が区画材の裏側で区画材から離れる方向に拡散することを抑制することができ、導出孔から導出された空気が区画材に接触する割合を大きくすることができる。

また、本発明の第５の態様に係る冷暖房システムは、例えば図４に示すように、上記本発明の第２の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る冷暖房システムにおいて、導出孔１１ｈ（例えば図１参照）に取り付けられる全圧取り出しノズル３０であって、第１の支持部材１１の内部を流れる空気ＳＡの向きに直交する面に空気ＳＡを取り込む開口３２ｈが形成されて取り込んだ空気ＳＡの流れの向きを直角に変えて第１の支持部材１１の外部に導く動圧取り出し部３２と、第１の支持部材１１の内部を流れる空気ＳＡの向きに平行な面に空気ＳＡを取り込む開口３３ｈが形成されて取り込んだ空気ＳＡを第１の支持部材１１の外部に導く静圧取り出し部３３と、動圧取り出し部３２を通過した空気ＳＡと静圧取り出し部３３を通過した空気ＳＡとを混合する混合部３１と、を有する全圧取り出しノズル３０を備える。

このように構成すると、導出孔から導出される空気が静圧だけの場合に比べて高い圧力で導出されることとなり、区画材の裏面に沿う方向の空気の拡散を促進させることができる。

本発明によれば、第１の支持部材に対して交差して配置されると共に内部に空気の流路が形成された第２の支持部材を備え、第１の支持部材と第２の支持部材とが交差により接触する位置に互いの空気の流路が連絡する連絡孔が形成され、導出された空気が区画材の裏面に沿って流れる向きに開口した導出孔が第１の支持部材に形成されているので、支持部材がダクトを兼ねることとなる。それゆえ、手間及びコストの増大を抑制しつつ区画材の裏側全体に満遍なく空気を接触させることができ、導出孔から導出される空気を温度調節された空気とした場合は、区画材の全体を満遍なく冷却又は加熱することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る支持部材セット１０及び本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房システム１を説明する。図１は、支持部材セット１０及び冷暖房システム１の構成を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図１（ｂ）は、区画材としての床材１５を外した様子を表している。図２は、支持部材セット１０及び冷暖房システム１の構成を示す斜視図であり、床材１５を外した様子を表している。冷暖房システム１は、床材１５を支持する支持部材セット１０と、支持部材セット１０に温度が調節された空気である温調空気ＳＡを供給する第１のチャンバーとしての順流チャンバー２５Ａ及び第２のチャンバーとしての逆流チャンバー２５Ｂと、温調空気ＳＡを生成する空気温度調節機器としての温調機器２１とを備えている。

また図３を併せて参照し、冷暖房システム１全体の説明に先立って、冷暖房システム１の構成要素の１つである支持部材セット１０について詳説する。図３は、支持部材セット１０の部分斜視図である。支持部材セット１０は、第１の支持部材としての根太鋼１１と、第２の支持部材としての大引鋼１２と、大引鋼１２をスラブＳＬ上で支持する支持台１８とを備えている。支持部材セット１０は、建物の床を構成する部材である。根太鋼１１の上には、冷房又は暖房（以下「冷暖房」という。）が行われる対象となる冷暖房室Ｒの床面となる床材１５が敷設される。

根太鋼１１は、床材１５自体及び床材１５にかかる重量を大引鋼１２に伝える部材である。根太鋼１１は、典型的には、細長の溶融亜鉛めっき鋼板を断面が「ハット形状」となるように折り曲げ加工して形成された棒状の部材である。「ハット形状」は、周囲に縁が付いた帽子（ハット）のような形状であり、例えば断面矩形の中空角柱の当該矩形の底辺を中央で切断し、その切断した底辺をこの辺に交わる側辺との交点でそれぞれ１８０°外側に回転させて形成される形状である。このように形成された根太鋼１１は、断面で見ると、載置されたときに水平の辺となる天面１１ｔと、天面１１ｔの両端からそれぞれ下方に延びる辺となる側面１１ｓと、各側面１１ｓの下端から水平方向外側に延びる縁部１１ｂとを有する。本実施の形態における根太鋼１１は、天面１１ｔの幅が７９ｍｍ、側面１１ｓの高さが５０ｍｍ、縁部１１ｂの幅が２９ｍｍであるが、この寸法に限られない。根太鋼１１は、両縁部１１ｂ間の開口を塞ぐことにより、内部に温調空気ＳＡの流路を形成することができる。

根太鋼１１は、側面１１ｓに、内部を流れる温調空気ＳＡを導出する導出孔１１ｈが形成されている。導出孔１１ｈは、根太鋼１１の長手方向に所定の間隔で複数形成されている。また、導出孔１１ｈは、一方の側面１１ｓと対向する他方の側面１１ｓとで千鳥状となるように形成されている。換言すれば、一方の側面１１ｓ側から根太鋼１１を見たときに、目視できる導出孔１１ｈと導出孔１１ｈとの中間に裏側の側面１１ｓの導出孔１１ｈが形成されている。導出孔１１ｈは、導出された温調空気ＳＡが、根太鋼１１の上に敷設された床材１５の裏面に沿って床材１５の裏面に接触しながら拡散するような向きに形成されている。導出孔１１ｈの間隔は、床材１５の裏面に満遍なく温調空気ＳＡを接触させることができる間隔とすることが好ましい。床材１５の裏面に満遍なく温調空気ＳＡを接触させることにより、床材１５をムラなく冷却又は加熱することが可能になる。導出孔１１ｈの大きさは、導出された温調空気ＳＡが床材１５との間に形成される境膜（流体が相対運動をしている場合に相境界に存在する、層流状態が保たれている極薄い領域）を破壊する風速で流れる開口面積に形成するのが好ましい。一般に、床材１５と温調空気ＳＡの流れとの間に空気が滞留する境膜が存在すると表面熱伝達抵抗が大きくなって温調空気ＳＡが保有する冷熱又は温熱が効率よく床材１５に伝達されなくなるが、境膜を破壊することによって熱伝達率を向上させることができる。根太鋼１１は、例えば定尺が５４００ｍｍであり、適切な長さに切断して用いられる。

大引鋼１２は、その上に間隔（根太間隔Ｌ１）を空けて複数敷設される根太鋼１１を支え、その重量を支持脚１８を介してスラブＳＬに伝える部材である。大引鋼１２は、典型的には、溶融亜鉛めっき鋼板が断面矩形の中空角柱に加工されて形成されている。中空に形成されている大引鋼１２は、その内部の中空部分を温調空気ＳＡの流路とすることができる。本実施の形態では、大引鋼１２の断面形状が一辺１００ｍｍの正方形に形成されている。大引鋼１２の断面矩形の一辺は、７５ｍｍとしてもよく、中空部分を流れる温調空気ＳＡの流量を勘案して決定されたその他の寸法としてもよい。大引鋼１２は、根太鋼１１と接触する部分に大引連絡孔１４Ｂが形成されている。大引連絡孔１４Ｂは、大引鋼１２の内部と根太鋼１１の内部とを連絡して、大引鋼１２の内部を流れてきた温調空気ＳＡを根太鋼１１の内部に流入させることができる開口である。大引連絡孔１４Ｂは、大引鋼１２の長手方向の大きさが、根太鋼１１の両側面１１ｓ間の幅よりも一回り小さく形成されている。大引鋼１２の幅方向の大引連絡孔１４Ｂの大きさは、大引鋼１２の必要な強度を確保できる範囲でできるだけ大きく形成してもよい。大引連絡孔１４Ｂが形成される間隔は、典型的には根太間隔Ｌ１と一致する。根太間隔Ｌ１は、床材１５に温調空気ＳＡを満遍なく接触させる観点からは、導出孔１１ｈから導出された温調空気ＳＡの到達距離が採用され、所定の目的の規格（例えば体育館用鋼製床下地構成材：ＪＩＳＡ６５１９）を満たす観点からは、規格を充足する寸法が採用される。規格を充足する観点から根太間隔Ｌ１を決定した場合も、床材１５に温調空気ＳＡを満遍なく接触させることができるようにすることが好ましい。大引鋼１２は、例えば定尺が５４００ｍｍであり、適切な長さに切断して用いられる。

支持台１８は、大引鋼１２を受ける大引受１８ａと、冷暖房室Ｒの床高を調節する支持ボルト１８ｂと、大引受１８ａ及び支持ボルト１８ｂのスラブＳＬ上における位置を固定する支持脚１８ｃとを有している。大引受１８ａは、大引鋼１２の両側面及び底面を包むようなＵ字形状に鋼板が加工されて形成され、大引鋼１２との間に緩衝材としてのゴム板が嵌挿されて構成されている。大引受１８ａの上部には、大引鋼１２を挟んだ大引受１８ａを締め付けるための調整ボルトが挿通されて蝶ねじが螺合されている。支持脚１８ｃは、ハット状に形成され、ハットの縁の部分にアンカーを挿通する孔が形成されており、アンカーでスラブＳＬに固定することができるように構成されている。支持ボルト１８ｂは、全ねじが床高に適合する所定の長さに切断されて形成されており、一端が大引受１８ａのＵ字状の底部に溶接され、他端が支持脚１８ｃのハットの頂部に挿通されてナットで固定されている。支持ボルト１８ｂを支持脚１８ｃに挿通する度合いを調節することにより、大引受１８ａの高さ、ひいては大引鋼１２のレベルを調節することができる。

支持部材セット１０を建物に設置する際は、まず、スラブＳＬ上に支持台１８をアンカーで固定する。支持台１８の割付は、敷設される大引鋼１２に対応して行われる。支持部材セット１０は、複数の大引鋼１２が所定の間隔（大引間隔Ｌ２）で平行に敷設され、大引鋼１２の上に複数の根太鋼１１が根太間隔Ｌ１で平行に敷設されるところ、大引間隔Ｌ２は、所定の目的の規格（例えば体育館用鋼製床下地構成材：ＪＩＳＡ６５１９）を満たす観点からは、規格を充足する寸法が採用される。また、床材１５に温調空気ＳＡを満遍なく接触させる観点からは、必要な流量の温調空気ＳＡを根太鋼１１に供給することができる間隔が採用される。両観点からの条件を共に充足させることが好ましい。支持台１８は、上記の観点を考慮して決定された大引間隔Ｌ２に対応する位置でスラブＳＬ上に固定される。

支持台１８がスラブＳＬ上に固定されたら、大引鋼１２を冷暖房室Ｒの床面積に応じて切断してから長手方向が水平になるようにして大引受１８ａに載置する。このとき、大引連絡孔１４Ｂが上方（後に敷設する根太鋼１１側）を向くように（大引鋼１２の上面に現れるように）、かつ、ある大引連絡孔１４Ｂを通り大引鋼１２に直交する仮想線上に他の大引鋼１２の大引連絡孔１４Ｂが乗るように、大引鋼１２が大引受１８ａに載置される。大引鋼１２が大引受１８ａに載置されたら、大引受１８ａの調整ボルトに螺合された蝶ねじを締め付けて、大引鋼１２を支持台１８に固定する。その後、根太鋼１１を、両縁部１１ｂの間の開口で仮想線上の各大引連絡孔１４Ｂを覆い隠すようにしつつ縁部１１ｂを大引鋼１２に接触させて、大引鋼１２上に敷設する。このとき、根太鋼１１は大引鋼１２に対して直交している。根太鋼１１を敷設したら、縁部１１ｂと大引鋼１２の上面とをタッピングビス等で固定する。根太鋼１１を大引鋼１２に固定したら、隣り合う大引鋼１２間の根太鋼１１の底面が両縁部１１ｂの間で開口しているので、この開口を塞ぐ。根太鋼１１底面の両縁部１１ｂ間の開口を塞ぐには、アルミテープを用いてもよく、鉄板を底面側からあてがってクリップやビス等で固定してもよい。大引鋼１２の上に載置固定された根太鋼１１は、底面開口が塞がれることにより暗渠となり、内部に温調空気ＳＡの流路が形成される。大引鋼１２間における根太鋼１１の底面開口を塞ぐと、根太鋼１１の底面は大引鋼１２の上方部分が塞がれずに残る。この塞がれずに残った部分が根太連絡孔１４Ａとなる。根太連絡孔１４Ａは、大引連絡孔１４Ｂを内部に収めることができる大きさになっている。根太連絡孔１４Ａと大引連絡孔１４Ｂとで連絡孔１４を形成し、底部開口が塞がれた根太鋼１１の内部と大引鋼１２の内部とを連絡することができるようになっている。

引き続き、図１及び図２を主に参照し、適宜図３を参照して、冷暖房システム１の構成を説明する。上述のように構成された支持部材セット１０の、各大引鋼１２の一端１２ａには、温調空気ＳＡを大引鋼１２内に分配供給する順流チャンバー２５Ａが接続されている。順流チャンバー２５Ａは、典型的には矩形ダクトで構成されている。順流チャンバー２５Ａは、亜鉛鉄板で形成されていてもよく、グラスウール板を加工して形成されていてもよい。順流チャンバー２５Ａは、各大引鋼１２の一端１２ａに接触して、根太鋼１１と平行に配設されている。順流チャンバー２５Ａは、各大引鋼１２の一端１２ａと接触する部分が開口され、順流チャンバー２５Ａ内から大引鋼１２内へ温調空気ＳＡを供給することができるように構成されている。順流チャンバー２５Ａは、複数敷設された大引鋼１２のうちの一方の最外部に敷設された大引鋼１２の外側で塞がれている。順流チャンバー２５Ａ内への温調空気ＳＡの供給は、塞がれた方とは反対側の端部から行われるように構成されている。

逆流チャンバー２５Ｂは、典型的には順流チャンバー２５Ａと同様の材料で同様の形状及び同様の長さに形成され、各大引鋼１２の他端１２ｂに接続されている。逆流チャンバー２５Ｂは、各大引鋼１２の他端１２ｂに接触して、根太鋼１１と平行に配設されている。逆流チャンバー２５Ｂは、各大引鋼１２の他端１２ｂと接触する部分が開口され、逆流チャンバー２５Ｂ内から大引鋼１２内へ温調空気ＳＡを供給することができるように構成されている。逆流チャンバー２５Ｂは、順流チャンバー２５Ａの塞がれた端部の直近の大引鋼１２とは反対側の最外部に敷設された大引鋼１２の外側で塞がれている。逆流チャンバー２５Ｂ内への温調空気ＳＡの供給は、塞がれた方とは反対側の端部から行われるように構成されている。このように構成されることにより、平面視において、順流チャンバー２５Ａ内を流れる温調空気ＳＡの流れ方向と、逆流チャンバー２５Ｂ内を流れる温調空気ＳＡの流れ方向とが逆向きになるようになっている。

温調機器２１は、冷暖房室Ｒの輻射冷暖房を行うことができる温度に調節した温調空気ＳＡを生成する機器である。温調機器２１は、典型的にはパッケージ型空調機が用いられるが、エアハンドリングユニット等が用いられることとしてもよい。温調機器２１は、冷暖房室Ｒが形成される部分の外側に設置される。温調機器２１は、冷暖房室Ｒに隣接した部屋あるいは冷暖房室Ｒから離れた部屋に設置されてもよい。温調機器２１は、順流チャンバー２５Ａの開口端部及び逆流チャンバー２５Ｂの開口端部にそれぞれ設置してもよく、１台の温調機器２１を設置して温調機器２１から順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂのそれぞれの開口端部に温調空気ＳＡを導く分配ダクト（不図示）を併せて設けることとしてもよい。分配ダクト（不図示）を設ける場合は、適宜ダンパ等を設けて順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂのそれぞれの開口端部における静圧が等しくなるようにすることが好ましい。

冷暖房システム１を構築する際は、上述の要領で設置される支持部材セット１０が設置される前あるいは設置された後に、温調機器２１を設置する。温調機器２１及び支持部材セット１０を設置したら、各大引鋼１２の一端１２ａに順流チャンバー２５Ａを接続して設置し、各大引鋼１２の他端１２ｂに逆流チャンバー２５Ｂを接続して設置する。そして、必要に応じて分配ダクト（不図示）を、温調機器２１と順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂのそれぞれとを接続して設置する。その後、根太鋼１１の上に床材１５を敷設する。なお、床材１５を敷設する前に、隣り合う根太鋼１１の間の大引鋼１２上に閉塞板１６を敷き詰めて、根太鋼１１の間の開口を塞ぐこととしてもよい。このとき、敷設された閉塞板１６の上面よりも上方に、導出孔１１ｈが現れるように閉塞板１６の厚さが決められる。このようにすることで、床材１５と閉塞板１６との間に床下空間ＳＰをさらに小さくした空気拡散空間ＳＰＤを形成することができ、導出孔１１ｈから導出された温調空気ＳＡの拡散領域を床材１５付近に制限することができて、温調空気ＳＡの冷熱又は温熱を効率よく床材１５に伝達することが可能となる。

また、床材１５には、根太鋼１１の導出孔１１ｈから床下空間ＳＰに導出された温調空気ＳＡを冷暖房室Ｒに流入させる連通口１７が形成されている。連通口１７を介して温調空気ＳＡを冷暖房室Ｒ内に導入することにより、対流による冷暖房効果を享受することが可能になる。連通口１７は、典型的には、冷暖房室Ｒの隅部に２〜４箇所形成されている。連通口１７は、冷暖房室Ｒの床面において、物の落下を防ぐための格子（不図示）が設けられている。さらに、冷暖房室Ｒの壁面又は天井面には、冷暖房室Ｒに流入した温調空気ＳＡ分の空気を冷暖房室Ｒ外に導出する導出口（不図示）が形成されている。導出口（不図示）には、典型的には冷暖房室Ｒ内の空気を温調機器２１に導く還気ダクト（不図示）が接続されている。

引き続き図１〜図３を参照して、支持部材セット１０及び冷暖房システム１の作用（運転状況）を説明する。なお、支持部材セット１０の作用は、冷暖房システム１の作用の一環として説明する。温調機器２１では、冷暖房室Ｒを輻射冷暖房するのに適した温度（設定温度に依存するが、例えば、冷房時１８〜２３℃、暖房時３０〜３５℃）に調節された温調空気ＳＡが生成される。輻射冷暖房は、一般に、対流のみによる冷暖房（温度調節された空気を冷暖房室内に供給して行う冷暖房）に比べて、温度調節された空気の温度と外気温との差が小さくなるように設計されるため、温調空気ＳＡを生成するためのエネルギーが少なくて済む。温調機器２１で生成された温調空気ＳＡは、必要に応じて分配ダクト（不図示）を介して順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに供給される。

順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに供給された温調空気ＳＡは、それぞれ塞がれた端部に向かって流れ、途中で順番に接続された大引鋼１２に順次流入する。順流チャンバー２５Ａから大引鋼１２の一端１２ａに、及び逆流チャンバー２５Ｂから大引鋼１２の他端１２ｂにそれぞれ流入した温調空気ＳＡは、それぞれ反対側の端部に向かって大引鋼１２内を流れつつ、途中で順番に現れる連絡孔１４から根太鋼１１の内部にも順次流入する。大引鋼１２の両端１２ａ、１２ｂからそれぞれ流入した温調空気ＳＡは、大引鋼１２内で出会うが（以下、温調空気ＳＡが出会う点を「出会点」という。）、大引鋼１２の端部から温調空気ＳＡの出会点までの距離は、複数配設された大引鋼１２に対して温調空気ＳＡが到達する順序が順流チャンバー２５Ａ側と逆流チャンバー２５Ｂ側とで逆になっており、各大引鋼１２により端部１２ａ、１２ｂから静圧が等しい部分までの距離が異なるので、各大引鋼１２によって異なる。複数配設された大引鋼１２に対して温調空気ＳＡが到達する順序が順流チャンバー２５Ａ側と逆流チャンバー２５Ｂ側とで逆になっていることにより、冷暖房室Ｒ内における温度分布が一方に偏ってしまうことを低減することができる。

連絡孔１４から根太鋼１１の内部に流入した温調空気ＳＡは、大引鋼１２に直交する２方向に分かれて流れ、途中で左右順番に現れる導出孔１１ｈから床下空間ＳＰ（閉塞板１６が敷設されている場合は空気拡散空間ＳＰＤ）に導出される。導出孔１１ｈから導出された温調空気ＳＡは、床材１５の裏面に沿って拡散しながら隣の根太鋼１１に向かって流れる。このとき、温調空気ＳＡは、床材１５に接触しながら流れて床材１５に冷熱（冷房時）又は温熱（暖房時）を伝達する。このことにより、床材１５は冷やされ又は温められる。なお、床材１５は、接触している根太鋼１１からも冷熱又は温熱を受熱して冷やされ又は温められる。根太鋼１１及び大引鋼１２は鋼板で形成されているので、熱伝導率が比較的高く、効率よく床材１５に冷熱又は温熱を伝達することができる。そして、冷やされ又は温められた床材１５から冷暖房室Ｒに冷熱又は温熱が輻射され、冷暖房室Ｒの冷房又は暖房が行われる。

床材１５に冷熱又は温熱を伝達した温調空気ＳＡは、冷房時は温度が上昇して暖房時は温度が低下している。床材１５と熱交換して床下空間ＳＰ（又は空気拡散空間ＳＰＤ）に存在する温調空気ＳＡは、連通口１７を介して冷暖房室Ｒ内に流入し、冷暖房室Ｒ内を対流する。冷暖房室Ｒ内に流入した温調空気ＳＡは、床材１５の温度と同等あるいは冷房時は床材１５よりも低温で暖房時は床材１５よりも高温であるので、冷暖房室Ｒの冷暖房に寄与することとなる。冷暖房室Ｒに流入した温調空気ＳＡは、その後、温調機器２１に還されて温度が調節された後に再び順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに供給され、あるいは外気に放出されて新たな空気が温調機器２１で温度調節された後に順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに供給される。

以上で説明したように、冷暖房システム１は、温調空気ＳＡで床材１５を冷却又は加熱して輻射冷暖房を行うので、液体を熱媒体として用いて床面を温めるシステム（例えば温水床暖房）に起こりうる漏水等のトラブルが発生する心配がない。また、支持部材セット１０が建築用鋼製床組の構成部材と温調空気ＳＡのダクトとを兼ねるので、床の工事が完了した時点で大部分のダクト工事が終了することとなり、施工上の手間（工数）を大幅に低減でき、システム構築コストを大幅に削減することができる。それでいて、根太鋼１１及び大引鋼１２を適切に配置すると共に根太鋼１１への導出孔１１ｈの形成を適切に行うことにより、床材１５全体を満遍なく冷却又は加熱することができ、良好な輻射冷暖房効果を得ることができる。

以上の説明では、根太鋼１１に形成された導出孔１１ｈから床下空間ＳＰ（又は空気拡散区間ＳＰＤ）に直接温調空気ＳＡを導出することとしたが、以下に説明するノズルを介して温調空気ＳＡを導出することとしてもよい。
図４は、床下空間ＳＰ（又は空気拡散区間ＳＰＤ）に導出される温調空気ＳＡの圧力を高める全圧取出ノズル３０を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。全圧取出ノズル３０は、混合部としての混合ボックス３１と、動圧取り出し部としての動圧ノズル３２と、静圧取り出し部としての静圧ノズル３３とを備えている。

混合ボックス３１は、ほぼ直方体に形成されており、１つの面（以下「嵌挿面３１ａ」という。）が根太鋼１１に形成されている導出孔１１ｈに嵌め込むことができる大きさに形成されている。嵌挿面３１ａに対向する面には、温調空気ＳＡを床下空間ＳＰ（又は空気拡散区間ＳＰＤ）に導出する噴出孔３１ｈが形成されている。噴出孔３１ｈが形成されている面は、嵌挿面３１ａよりも高さ方向が小さく細長の長方形になっており、噴出孔３１ｈも導出孔１１ｈに比べて細長の長方形に形成されている。混合ボックス３１の、嵌挿面３１ａと噴出孔３１ｈが形成された面とをつなぐ両側面は、台形形状を呈している。このように、混合ボックス３１は、概ね直方体に形成されている。嵌挿面３１ａに直交する４つの面には、混合ボックス３１を導出孔１１ｈに装着するための取付爪３１ｃが形成されている。取付爪３１ｃは、典型的には、根太鋼１１を形成する鋼板を厚さ方向で挟む突起が上記４つの面に形成されて構成されている。取付爪３１ｃは、噴出孔３１ｈから導出される温調空気ＳＡの向きを調節可能なように、例えば選択的に利用可能に複数設けられているとよい。

動圧ノズル３２は、中空円筒状に形成されている。動圧ノズル３２は、中空円筒状の一端が閉塞されており、他端が開口となっている。また、動圧ノズル３２は、閉塞端側の回動部３２ａと開口端側の固定部３２ｂとに分割されており、回動部３２ａは固定部３２ｂに対して、円筒の軸回りに回動可能に装着されている。そして、動圧ノズル３２の固定部３２ｂが、混合ボックス３１の嵌挿面３１ａに固定されている。動圧ノズル３２は、典型的には嵌挿面３１ａに対して直角に延びるように取り付けられている。動圧ノズル３２の回動部３２ａの閉塞端近傍の側面には、空気を取り込む開口としての動圧口３２ｈが形成されている。動圧ノズル３２は、動圧ノズル３２が取り付けられた混合ボックス３１が導出孔１１ｈに取り付けられたときに、根太鋼１１の幅方向のおよそ中央部に動圧口３２ｈが位置する長さに形成されている。回動部３２ａには、動圧口３２ｈの裏側に、動圧口３２ｈを風上に向けるための方向舵３２ｒが取り付けられている。方向舵３２ｒは、平面が三角形の平板であり、三角形の底辺が円筒の軸と平行になるように、かつ、三角形の底辺が接する部分の円筒の接線に直交する方向に平板が延びるように、動圧ノズル３２の側面に取り付けられている。

静圧ノズル３３は、断面が矩形の筒状の部材で、長さが極短く形成されている。静圧ノズル３３の長さは、およそ断面の矩形の短辺の１／３〜１／５程度の長さであり、例えば５ｍｍ程度である。静圧ノズル３３は両端が開口になっており、その一端が混合ボックス３１の嵌挿面３１ａに、動圧ノズル３２の取り付け部に隣接して取り付けられている。静圧ノズル３３の、混合ボックス３１に取り付けられている端部とは逆の端部の開口が、空気を取り込む開口としての静圧口３３ｈとなっている。静圧ノズル３３が取り付けられた混合ボックス３１が導出孔１１ｈに取り付けられると、根太鋼１１内部の温調空気ＳＡの流れの向きに対して静圧口３３ｈは平行になる。なお、嵌挿面３１ａに静圧ノズル３３を取り付けずに、静圧ノズル３３が取り付けられる部分の嵌挿面３１ａに直に静圧口を形成することとして、静圧ノズル３３を省略してもよい。全圧取出ノズル３０は、典型的には、熱可塑性樹脂をブロー成形することにより製造される。混合ボックス３１と、動圧ノズル３２と、静圧ノズル３３とは、一体に形成されていてもよい。

上記の構成の全圧取出ノズル３０を根太鋼１１の導出孔１１ｈに取り付けることにより、床下空間ＳＰ（又は空気拡散区間ＳＰＤ）に導出される温調空気ＳＡの圧力を高めることができる。その作用は以下のようになる。根太鋼１１の内部を流れる温調空気ＳＡは、流れに直交するように配設されている動圧ノズル３２に衝突する分が動圧口３２ｈから取り込まれ、動圧ノズル３２に取り込まれた温調空気ＳＡは動圧ノズル３２の軸方向に流れの向きを変えて混合ボックス３１に流入する。他方、動圧口３２ｈから取り込まれなかった温調空気ＳＡは、根太鋼１１内を引き続き流れ、静圧口３３ｈの脇を通過する際の温調空気ＳＡの静圧により一部が静圧口３３ｈから混合ボックス３１に流入する。混合ボックス３１へ、動圧ノズル３２を介して流入した温調空気ＳＡと静圧ノズル３３を介して流入した温調空気ＳＡとは、混合ボックス３１内で混合され、噴出孔３１ｈに向かって流れる。このとき、噴出孔３１ｈの開口面積が導出孔１１ｈの嵌挿面３１ａの面積よりも小さく、混合ボックス３１内を流れる温調空気ＳＡの流路断面積が徐々に小さくなるので、温調空気ＳＡの動圧も徐々に高まる。また、混合ボックス３１内を流れる温調空気ＳＡは、根太鋼１１を流れる温調空気ＳＡの動圧及び静圧の両方、すなわち全圧を取り出したものとなる。このように混合ボックス３１内を流れて噴出孔３１ｈから導出される温調空気ＳＡは、全圧取出ノズル３０を設けない場合に導出される温調空気ＳＡに比べて動圧が高く、噴流となっている。そのため、噴出孔３１ｈから導出される温調空気ＳＡは、到達距離がより長くなり、境膜をより破壊しやすく、温調空気ＳＡから床材１５への熱伝達率を向上させることができる。

以上の説明では、冷却又は加熱される床材１５が冷暖房室Ｒの床面に設けられているとしたが、天井及び／又は壁も温調空気ＳＡによって冷却又は加熱できるように構成してもよい。天井に採用する場合、例えば、大引鋼１２に相当する角スタッドを、梁に隣接して設けた順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに接続し、根太鋼１１に相当する天井ボード固定用軽量鉄骨を角スタッドに取り付けることにより構成することができる。また、壁に採用する場合、例えば、所定の間隔で直立させて設けた順流チャンバー２５Ａ及び逆流チャンバー２５Ｂに、大引鋼１２に相当する角スタッドを水平にして接続し、根太鋼１１に相当する壁ボード固定用軽量鉄骨を角スタッドに取り付けることにより構成することができる。壁の下地材となる角スタッド及び壁ボード固定用軽量鉄骨は、水平及び垂直の向きを相互に代えてもよい。

以上の説明では、床下空間ＳＰ（又は空気拡散空間ＳＰＤ）に放出された温調空気ＳＡを、連通口１７を介して冷暖房室Ｒに流入させることとしたが、床下空間ＳＰ（又は空気拡散空間ＳＰＤ）から屋外に放出してもよく、あるいは床下空間ＳＰからダクトを介して温調機器２１に還気してもよい。

本実施の形態に係る冷暖房システム１は、例えば体育館等の大空間に採用することにより、震災が発生した際に体育館等が収容避難場所（避難所）となった場合に避難所の冷暖房を効果的に行うことができる。一般に、天井空間が大きい体育館等の大空間は、夏場は太陽光による屋根面の放射熱で体育館内が蒸し風呂状態となり、冬場は床面が極端に冷え込んで底冷えを感じることが多く、ただでさえ苦痛な避難生活を強いられている被災者はさらなる苦痛を感じることとなることが多いが、対流方式の冷暖房では、大空間を効果的に冷暖房するのが難しい。本実施の形態に係る冷暖房システム１によれば、体育館等の大空間の輻射冷暖房を効果的に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る支持部材セットを含む本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房システムの構成を示す図である。（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る支持部材セットを含む本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房システムの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る支持部材セットの部分斜視図である。 全圧取出ノズルを説明する図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

符号の説明

１ 冷暖房システム
１０ 支持部材セット
１１ 根太鋼
１１ｈ 導出孔
１２ 大引鋼
１２ａ 一端
１２ｂ 他端
１４ 連絡孔
１５ 床材
１６ 閉塞板
２１ 温調機器
２５Ａ 順流チャンバー
２５Ｂ 逆流チャンバー
３０ 全圧取出ノズル
３１ 混合ボックス
３２ 動圧ノズル
３２ｈ 動圧口
３３ 静圧ノズル
３３ｈ 静圧口
Ｌ２ 大引間隔
Ｒ 冷暖房室
ＳＡ 温調空気
ＳＰ 床裏空間
ＳＰＤ 空気拡散空間

Claims (4)

1. 部屋の輪郭を形成する板状の区画材を前記部屋の裏側から支える第１の支持部材であって、内部に空気の流路が形成された第１の支持部材と、
   前記第１の支持部材を前記区画材との間に挟む位置で支える第２の支持部材であって、前記第１の支持部材に対して交差して配置されると共に内部に空気の流路が形成された第２の支持部材とを有し、
   前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とが前記交差により接触する位置に、互いの前記空気の流路が連絡する連絡孔が、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材のそれぞれに形成され、
   前記第１の支持部材の前記空気の流路から前記部屋の裏側の空間に空気を導出する導出孔であって、該導出孔から導出された空気が前記区画材の裏面に沿って流れる向きに開口した導出孔が前記第１の支持部材に形成された支持部材セットと；
   前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材の内部を流れる空気の温度を事前に調節する空気温度調節機器とを備え；
   前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材を複数有し；
   複数の前記第２の支持部材がそれぞれ線状に形成され、かつ、所定の間隔を持って配列され；
   複数の前記第２の支持部材のそれぞれの一端に空気を供給する第１のチャンバーと；
   複数の前記第２の支持部材のそれぞれの他端に空気を供給する第２のチャンバーとをさらに備え；
   前記第１のチャンバーが、配列された前記第２の支持部材のそれぞれの前記一端に順番に空気が到達する方向に空気を流すように構成され；
   前記第２のチャンバーが、配列された前記第２の支持部材のそれぞれの前記他端に、前記一端に空気が到達する順番とは逆の順番で空気が到達する方向に空気を流すように構成された；
   冷暖房システム。
2. 前記導出孔に取り付けられる全圧取り出しノズルであって、
   前記第１の支持部材の内部を流れる空気の向きに直交する面に空気を取り込む開口が形成されて取り込んだ空気の流れの向きを直角に変えて前記第１の支持部材の外部に導く動圧取り出し部と、
   前記第１の支持部材の内部を流れる空気の向きに平行な面に空気を取り込む開口が形成されて取り込んだ空気を前記第１の支持部材の外部に導く静圧取り出し部と、
   前記動圧取り出し部を通過した空気と前記静圧取り出し部を通過した空気とを混合する混合部と、を有する全圧取り出しノズルを備える；
   請求項１に記載の冷暖房システム。
3. 部屋の輪郭を形成する板状の区画材を前記部屋の裏側から支える第１の支持部材であって、内部に空気の流路が形成された第１の支持部材と、
   前記第１の支持部材を前記区画材との間に挟む位置で支える第２の支持部材であって、前記第１の支持部材に対して交差して配置されると共に内部に空気の流路が形成された第２の支持部材とを有し、
   前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とが前記交差により接触する位置に、互いの前記空気の流路が連絡する連絡孔が、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材のそれぞれに形成され、
   前記第１の支持部材の前記空気の流路から前記部屋の裏側の空間に空気を導出する導出孔であって、該導出孔から導出された空気が前記区画材の裏面に沿って流れる向きに開口した導出孔が前記第１の支持部材に形成された支持部材セットと；
   前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材の内部を流れる空気の温度を事前に調節する空気温度調節機器と；
   前記導出孔に取り付けられる全圧取り出しノズルであって、
   前記第１の支持部材の内部を流れる空気の向きに直交する面に空気を取り込む開口が形成されて取り込んだ空気の流れの向きを直角に変えて前記第１の支持部材の外部に導く動圧取り出し部と、
   前記第１の支持部材の内部を流れる空気の向きに平行な面に空気を取り込む開口が形成されて取り込んだ空気を前記第１の支持部材の外部に導く静圧取り出し部と、
   前記動圧取り出し部を通過した空気と前記静圧取り出し部を通過した空気とを混合する混合部と、を有する全圧取り出しノズルとを備える；
   冷暖房システム。
4. 複数の前記第１の支持部材間で前記第２の支持部材に接触して配置される閉塞板であって、前記区画材との間に形成される空間に前記導出孔が位置するように配置された閉塞板を備える；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷暖房システム。

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