JPH06272890A - 下吹出し、上吸込み式空調方法 - Google Patents

下吹出し、上吸込み式空調方法

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JPH06272890A
JPH06272890A JP5083875A JP8387593A JPH06272890A JP H06272890 A JPH06272890 A JP H06272890A JP 5083875 A JP5083875 A JP 5083875A JP 8387593 A JP8387593 A JP 8387593A JP H06272890 A JPH06272890 A JP H06272890A
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heating
room
cooling
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茂久 川上
Kazutaro Oyabu
和太郎 大藪
Sadaaki Otake
定昭 大竹
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的遅い吹出し風速を保持させた状態で、
温風または冷風を吹出させ、かつ従来のように冷房時と
暖房時とで吹出し口の位置を切替える必要をなくして、
省エネルギ−を達成させること。 【構成】 内部空間を冷暖房するに当り、温風または冷
風の何れをも低速で下方から吹出させると共に、吸込み
口の取付位置により高さ方向の居住域を区画し、それよ
り上部の天井面までの領域を空調の非管理区域とした下
吹出し、上吸込み式の空調方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房いずれの場合に
あっても下吹出し、上吸込み式の空調方式に関し、特に
室内における上下の温度差の少ない快適空間を省エネル
ギーの下に実現することのできる新規な空調方式に係
る。
【0002】
【従来技術とその問題点】空調方式には従来から種々の
方法が知られているが、何れも快適空間、すなわち温度
的に均一な空間を形成させることを主目的に据え、吹出
口の位置とか、吹出口の取付け方、または吹出口からの
気流を如何に制御するか等の観点から様々な工夫を凝ら
して、その目的を達成しようとしている。
【0003】一般に、床面に滞留している冷気は、低温
で比重が大きいところから床面上に安定しているので、
暖房時にはこれを吹飛ばすように床上吹出しを採用する
のが通常である。すなわち、前記した冷気を除去するに
は、床面吹出しにするか、或いは床面加熱方式(床暖
房)を用いる必要があった。カーペットを電熱で加熱す
る所謂ホットカーペット方式も、その意味では有効な方
法であるとされている。
【0004】また、住宅等において比較的広く普及をみ
ているヒートポンプ式の冷暖房機器にあっては、空調機
本体を室上部壁面に取付けており、暖房時には暖気を機
器下面から垂直下方に吹出すようにしている。しかしな
がら、かかる方法では床面に滞留する冷気を吹飛ばすこ
とはできず、空調の程度に関しても不満をもたらすこと
が多かった。殊に、外気に面した窓や壁面からのコ−ル
ドドラフトもしくはサッシの建て付けに起因した隙間風
などによって空気が低温になると、それに伴って比重が
大きくなるので、その冷気が床面に滞留しがちとなるか
らであった。
【0005】なお、前記したヒートポンプ式の冷暖房方
法においては、冷房時には気流の吹出し方向を変えて、
これを水平方向に吹出させるようにしているのが一般で
あるが、それとても従来の技術常識にこだわった手法で
あり、前記不満を解消させるには至っていない。
【0006】ところで、冷房に際し冷気を床面で吹出す
ことは少なく、まれにその方式を採用したものもある
が、その場合には到達距離を考慮してその風速を3〜4
m/s程度に設定するようにしている。なお、前記した
ヒートポンプ式の壁掛形冷暖房機器にあっては冷房時に
は吹出口を調整し、水平方向に吹出すようにしているの
が実情であり、一方、床置形にあっても冷房時には機器
上部から上向きに吹出す方法がとられている。
【0007】ちなみに、冷房時と暖房時とでは、吹出し
空気の温度が異なるという事情もあって吹出、吹込口の
位置を積極的に変更し、室内を均一に空調しようとする
ものも知られている(実公昭49-30002号および特開平3-
279726号公報等参照)。しかし、それらの各方式は構造
的に複雑で、取扱いも不便である等の不具合を免れな
い。
【0008】上に詳しく述べたとおり、従来の技術常識
からすると、暖房時にあっては、床面もしくは床面近く
から暖気を吹出させ、一方、冷房時における冷気は、こ
れをできるだけ室内の上部から吹出させるようにするの
が、一般的であった。
【0009】以上の考察を踏まえて、本発明者が先行技
術を調査したところ特公平1-57259号公報記載の発明と
して次のような提案が見出された。すなわち、暖気にあ
ってもこれを上から吹出させて下から吸込むようにな
し、かつ扇風機等による空気撹拌を行うことなく、徐々
に室内に暖気を蓄積させて室内全体を暖気圏で埋めつく
すように意図した方式である。ただ、この方式にあって
は、冷房時には吹出し位置を暖房時とは逆にして、床面
近くから冷気を吹出させ、天井近くで吸入するようにす
る必要が述べられている。この方式の是非は一応措くと
しても、この方式にあっては換気に当り毎分室内容積の
0.3〜3倍容の暖気または冷気を必要とするから、省
エネルギーの観点から考察すると、いまだ満足の行く方
式ではないことが知られる。
【0010】
【問題点を解決するための手段】ここにおいて本発明
は、冷暖房時における省エネルギ−を如何にして効果的
に達成させるかについて、鋭意研究を進めた結果、従来
法とはまったく異なった着想の下に、次のような方式を
開発したものである。
【0011】すなわち、本発明にあっては上に述べたよ
うな暖気または冷気の挙動と、後記のような建物固有の
性質を積極的に利用し、かつ、できるだけ空気撹拌を行
うことなく従来法に較べ遅い吹出し風速を保持させた状
態で、温風または冷風の何れについてもこれを下から吹
出させて、上から吸込むように運用すると共に、吹出し
時の風速を2m/s以下に保持し、かつ前記吸込み口に
よって区画される高さ方向の居住域に限って快適空間を
形成させるようにして、省エネルギ−を達成させようと
したものである。
【0012】周知のように暖気は比重が軽いので、室内
に吹出した温風は上昇気流となって屋根裏または天井面
近くで停滞しがちであり、一方、冷気は前記と逆に比重
が大きいので、床面付近に滞留することが多い。したが
って従来はファン等を介して室内の空気を撹拌したり、
或いは吹出し口からの風速を3〜4m/s程度に高め
て、できるだけ均一な空気調和が得られるように意図し
ていた。
【0013】これに反し、本発明は、前記従来法とは発
想を変えて建物固有の性質、すなわち、当業界において
通常ペリメ−タ−ゾ−ンと呼んでいる屋内周囲空間(図
8Bのロ参照)の内側に位置するインテリアゾ−ン(図
8Bのハ参照)にあっては、通常多数の照明機器および
/または事務機器が存在すると共に、人体などの発熱体
も室内温度に影響を与えるので、前記インテリアゾ−ン
は、全体として一種の発熱ゾ−ンとして観念し得る。本
発明にあっては、この性質を積極的に利用し、暖房に際
しては、主として前記ペリメ−タ−ゾ−ンの冷気を吹き
飛ばすように運用すればよいことを見出し、したがって
吹出し風速も概ね2m/s以下に保持するようにしたも
のである。なお、前記のような低速に吹出した場合で
も、吹出し口付近には誘因的に空気の撹拌が生じるか
ら、それによっても温度の均一化が図れる。
【0014】一方、冷房時にあっても暖房時と同じく下
吹出しとなし、この場合の冷気も前記同様2m/s以下
に保ち、さらに吹出した冷風は比重の関係から床面上を
次第に拡散してゆき、次いで温度が高く比重の小さな空
気を下から押し上げるようにして温度ムラのない一様な
快適空間を作り出すようにしたものである。
【0015】さらに、本発明では、冷暖房に当って在来
のように天井付近を含め室内全域を満遍なく加温した
り、温度を低めたりするのではなく、高さ方向における
居住域(図8Aのイ参照)に限っての空気調和を行う。
すなわち同図に符号ニで示す天井付近は、空気調和の対
象外ゾ−ンとして冷暖房の管理をせずに放置しておく点
に特徴を有する。そして前記居住域を画するに当って
は、冷気または暖気の吸込み口をその手段として使用す
ればよい。換言すれば、前記吸込み口の上縁部によって
規定される床面からの高さが、垂直方向の居住域という
ことになる。なお、ここにいう居住域とは、単に人間を
対象としての居住空間をいうだけでなく、本発明を適用
して植物または動物を対象とした空気調和の管理を行う
高さを含む概念である。
【0016】また、空調機器とは暖房専用機、冷房専用
機および冷暖房兼用機器等、空気調和に役立つ機器をす
べて含む意味であり、下吹出しとは、床面そのものに吹
出し口を設けた場合、床面近くに位置する垂直面から床
上に吹出す場合、ならびに後記実施例に示すように二重
床における上層の床面から吹出す場合の何れをも含む概
念である。
【0017】本発明についてさらに具体的に説明する
と、前記した垂直方向の居住域の高さを、典型的には
床上 800〜2,200 mmの範囲に保ち、冷暖房いずれの場
合にあっても暖気または冷気の吹出口を床上1,000 mm以
下に設定し、さらに暖気または冷気の吹出し風速を概
ね 2.0 m/s以下になし、その上で、暖房時には暖気そ
のものの温度を35℃以下、好ましくは30℃以下室温(24
℃)までに保持し、一方、冷房時にあっては冷気の温
度を15℃以上、好ましくは20℃以上室温(26℃)までの
範囲に保持するようになし、それによって温度ムラのな
い快適空間を従来法に較べ最もエネルギ−損失の少ない
方法で実現し得るようにしたものである。
【0018】
【実施例】図8のA,Bは、本発明における技術思想を
概念的に説明するための模式図で図中、符号1は建物の
外壁、2は天井面、3は床面、4は暖気または冷気の吹
出し口を示し、これを吸込み口よりも低い位置で床面に
直接設けるか、または床面から一定の範囲、例えば床面
からの高さ 1,000mm以内の内壁面または柱の側面に設け
るようにする。また、符号5は居室内の壁面に設けた暖
気または冷気の吸込み口であって、当該吸込み口の取付
位置は、これを典型的には床面上 800〜2,200mmの範囲
に定め、それによって、前記吸込み口の取付位置と天井
面との間に空調に当っての非管理領域(後記のニ参照)
を設定することができるようにしたものである。
【0019】ちなみに、前記下限値の 800mmは、通常の
状態においてベッドに横臥した状態の高さを充分にカバ
−する範囲であること、上限値の 2,200mmは通常の人体
の身長をカバ−する範囲であることによるが、後記実施
例からも明らかなように、植物または人間以外の動物を
対象として空調領域を設定するときには、必ずしも前記
数値にこだわる必要はない。
【0020】以上のとおり本発明にあっては、従来法の
ように居室内全体を満遍なく冷暖房しようとするもので
なく、床面3上において、前記した吸込み口5で区画さ
れる垂直方向の居住域(イ)を対象として空調領域を設
定したものであって、前記吸込み口5と天井面2との間
の空間(ニ)を積極的に空調領域から除外することによ
って、省エネルギ−の達成効率を高めるようにしたこと
を特徴とする。
【0021】なお、図8のBに符号ロで示すペリメ−タ
−ゾ−ンは、外壁、窓などを通して外気の気象条件の影
響を受ける建築物の屋内周囲空間を指し、通常は図示の
ように5,000 mm程度の幅をいうことが多いが、その数値
には特別の意味はない。すなわち本発明では単に外壁面
に近い周囲空間といった程度の意義を有するにすぎず、
また、その周囲空間ロで囲まれる内側の空間をインテリ
アゾ−ン(符号ハ参照)とする。
【0022】また、本発明にあっては、図8のBに示す
ように、空調機器のうちの冷房専用機器6を使用する場
合には、これを前記インテリアゾ−ン(ハ)の境付近に
設置し、また暖冷房機器もしくは暖房専用機器7を使用
する場合には、これをペリメ−タ−ゾ−ン(ロ)の領
域、すなわち外壁1の内側近くに設置するのがよい。そ
れは、周知のように建物での外界との熱の授受は、主と
して窓などの外壁構成個所で生じ、一般に夏は外壁部分
から熱が流入し、冬は熱が流出するからである。したが
って空調機器は、これを外壁に面したところに設置する
のが効率的であるが、冷房専用機器に限っては、これを
インテリアゾ−ン(ハ)の領域に設置するのが望まし
い。前記のようにインテリアゾ−ンには照明、事務機器
が存在すると共に、人体などの発熱体も共存して、一種
の発熱ゾ−ンとみなすことができるからである。すなわ
ち、温風は比重が軽いので上昇気流となり、インテリア
ゾ−ンに向かって吹出すときの到達距離が冷風に比較し
短くなるが、前述のように当該ゾ−ンは実質的には発熱
領域とみなすことができるので、比重差による暖気の拡
がりを冷気ほどには期待しなくともよいのである。
【0023】続いて図1ないし図4に基づき、本発明を
一実施例について具体的に説明すると、外壁1に設けた
窓10に隣接した壁面にファンコイルから成る空調機7aを
取付けた事例を示す。この事例を垂直面で考察すると、
図2に明示したとおり冷暖房いずれの場合においても同
一の空調機7aを使用し、下部に位置する吹出し口4を介
して温風または冷風を吹出させ、一方、前記したように
好ましい実施態様として、床面から800 〜 2,200mmの範
囲内に開口させた吸込み口5を経由して室内空気を換気
させるようにしたものである。なお、図1に符号7bで示
す部材はドレン配管、同7cは冷温水の配管である。ま
た、符号8は間仕切壁、同9は階上の床面を構成するス
ラブ面、11はドアである。
【0024】次に図3〜4に基づき、さらに具体的に水
熱源使用例を説明する。同図において、符号20は屋外
機、21は冷媒配管、22は圧縮機、23はヒ−トポンプ、24
は熱交換機、25はポンプであって、これ等の機器を使用
して所定の温度に調整した冷温水を室内に取付けたファ
ンコイルに供給するようになす。図4のA〜Dは、前記
ファンコイル7aの詳細を示し、吸込み口5におけるブレ
−ド12の断面は、図4のCに示すとおりである。なお、
吸込み口5におけるブレ−ド12の向きは縦、横いずれで
も差支えないが、吹出し口4におけるブレ−ド13の向き
は、これを同図Dに示すように左右にスイングさせるこ
とができるようにして風向きを変更することができるよ
うに構成するのを可とする。なお、図4における符号14
はフアン、15は点検口、16は整流板を示す。
【0025】また、好ましい実施例としては、同図に明
示したとおり、前記吹出し口4と吸込み口5の開口高さ
を、それぞれ空調領域高さHの1/2を越えない範囲に
保持するのがよい。進んで、図5〜6に示すガラス室の
冷房方法について説明する。同図に示す事例は、室温制
御を必要とする植物育成用の一種の温室を示すもので、
図中、符号30は、常時、太陽光sを受入れることが可能
なガラス屋根、31は通気用の天窓、32は植木鉢等を載せ
るための高床式の載置板であって、その上面には多数の
通気孔33が設けられている。また、該載置板32の下面に
は、符号34で示すように冷風または温風を誘導するため
のダクト34が設けられており、このダクトと前記載置板
とを併せてみると、一種の二重床を構成させていること
になる。なお、符号35で示す部分は、温室管理要員が用
いる通路である。
【0026】図示のように前記のダクト部分34の内側に
は、一例として温室の外壁面に沿って設置した冷暖房機
7aにおける暖気または冷気の吹出し口4が開口してお
り、一方、前記冷暖房機7aにおける吸込み口5の設置高
さは、前記の様に垂直方向の空調領域を画する意義を有
する。したがって、この事例では温室内で成育させる必
要のある植物の高さに対応して前記吸込み口5の設置高
さを定めることになる。ちなみに、前記吹出し口4より
流出した気流は、一旦ダクト34を経由してから載置板32
に穿設された通気孔33を介して室内に向かって吹出すこ
とになる。したがって、当該吹出し口4における風速は
風量確保のために速める必要があり、一例として4m/
sとなし、一方、前記載置板32に穿設した通気孔33のめ
開口面積を前記吹出し口4の吹出し面積に比較して数倍
に設定することにより、容易に載置板からの吹出し風速
を0.5m/s以下に保つことができる。かくして植物
に悪影響を与えない範囲での風速を維持することが可能
になるのである。
【0027】このように、植物によっては太陽光は必要
とするが、温度はこれを30℃以下に保たねばならない場
合などに本発明を適用して著効を奏する。特に、夏場の
温室(ガラス室)は外気温以上になることが多いので、
これを冷房するには多大のエネルギ−を必要とする。こ
のようなとき本発明を利用すると、前記理由からも明ら
かなように実に有効であり、その上、前記実施例によれ
ば、植物に直接気流が当ることなく、植木鉢用の載置板
を設けて、その下から冷気を吹出せるようにしたから、
植物を害することもない。
【0028】図7のA,Bは、工場空間における空調に
本発明を適用した場合の一例を示した。図中、符号40は
工場内の大空間を示し、その一部に空調用の囲い41を設
けて空気の移動を阻止するようにした場合を描いた。同
図の符号42は工場内に設置した所定の機械、43は前記機
械を操作または運転する作業員、44は材料置場、45は加
工品置場、46は出入口である。かかる構成とした工場内
空間にあっては、暖房時には、周囲からの冷気の流入を
防ぐことができ、冷房時には冷気の拡散を防ぐことがで
きる。ことに冷房時にあって現在多く使われているスポ
ットク−ラ−と比較すると格段に冷房効率を高めること
ができる。
【0029】以上の各実施例からも明らかなように、本
発明には次のような特徴があり、かつそれに伴って様々
な効果を発揮する。すなわち、 (イ)空調対象領域を高さ方向において天井または屋根
面よりも下側に位置する居住域に限定し、かつその領域
を空調機器の吸込み口によって積極的に区画設定するこ
とができる。図示の各実施例において、符号イで示す領
域がそれで、それより上方に位置する領域ニは、これを
高温域として放置して、空調に要するエネルギ−消費が
少なくなるようにした。なお、天井近傍には比重の軽い
暖気が充満する結果、その領域は高い温度となる。この
ように本発明にあっては、従来のように天井面付近を含
めた室内全体を満遍なく空調する方式と異なり、それだ
け省エネルギ−を実現し得るのである。
【0030】(ロ)冷暖房いずれの場合においても、温
風または冷風の吹出し速度を2.0m/s以下に保ち、
従来のように3〜4m/s程度を基準に空調していた方
式と比較すると、格段に風速を弱めることができ、それ
だけ省エネ効果を発揮する。換言すれば、従来のように
冷気または暖気の吹出し風速を大きくすることなく、他
方、ファン等を用いての室内空気の撹拌も必要でないか
らエネルギ−消費が少ない。
【0031】(ハ)冷房時には主として冷気の比重差に
よる空気の拡散を利用して下から押しあげるように空調
を行ない、一方、暖房時には建物内部の発熱ゾ−ンを活
用すると共に、主としてペリメ−タゾ−ンに対してのみ
暖気を供給するようにしたから、吹出し風速を低めるこ
とが可能となり、他方、冷房時の吹出し温度も従来のよ
うに15℃といった低温を廃して、23〜25℃程度と
することができ、これは熱源としても省エネルギーにな
る。
【0032】(ニ)また暖房時にあっても、従来よりも
温度を低め、空調機器周辺の周囲温度と比較しての温度
差を10度℃以下にして、積極的に空気の混合が生ずるよ
うにした。なお、従来法にあっては、温度差を15〜4
0℃程度に保ち周囲に較べ高い温度にしていたので、空
気の混合が起こりにくく省エネの点でも効果が小かっ
た。
【0033】(ホ)本発明にあっては、前記のよう温度
差を縮めて空気の混合を促進するようにしたから、例え
ば、周囲温度が10℃であるときは吹出し温度を20℃
に設定し、周囲温度が15℃のときは吹出し温度を25
℃とすることが可能となり、それだけ、省エネルギー面
でも有効に機能する。
【0034】上に詳しく説明したように、本発明におい
ては、冷暖房いずれの場合にあっても、室内全体の空気
調和を図るのではなく、高さ方向における居住域に限定
しての特定領域のみが快適温度に保たれるように、特定
の条件下に下部吹出し、上部吸込みを行うように運用さ
せるものであるから、温度ムラの発生が少ないだけでな
く、省エネルギーの観点からみて画期的な効果を奏する
ことが明白である。
【0035】
【発明の効果】
1)前述のように本発明にあっては、必要域(人の冷暖
房にあっては居住域)のみの空調であること。 2)必要域のみに対して暖気または冷気を直接供給する
ので、立上がりが早く、所定の快適環境を設定するまで
の時間が短い。 3)所定温度に近い温度(温度差の小さい温度)を供給
温度とすること。 4)上記の事象は、熱源に対しても当てはまる。
【0036】本発明では、上部高温、下部低温になり、
天井面の空気を下部に引下げることがないから、タバコ
の煙など、上昇した汚染空気が居住域に入り混合するこ
とも防止でき、衛生面からも有効である。さらに付言す
ると、本発明では真冬の切換にダンパー操作、ブレード
の方向変更なども必要としないから、操作が簡単である
といった使用上の利便をも発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をビル内における居住空間に適用した場
合の一例を示す平面図。
【図2】図1のII−II線における縦断面図。
【図3】同上冷暖房機器の設置状況を示す縦断面図。
【図4のA】ファンコイルの正面図。
【図4のB】同上縦断面図。
【図4のC】同ファンコイルにおける吸込み口の横断面
図。
【図4のD】同ファンコイルにおける吹出し口の横断面
図。
【図5】本発明を温室に適用した場合の一部の平面図。
【図6】同上縦断面図。
【図7のA】本発明を工場空間に適用した場合の一部の
平面図。
【図7のB】同上縦断面図。
【図8のA】本発明を概念的に説明するための垂直方向
の模式図。
【図8のB】同上、平面図。
【符号の説明】
1 外壁 2 天井面 3 床面 4 吹出し口 5 吸込み口 6 冷房専用機器 7 暖房専用機器 7a ファンコイル 7b ドレン配管 7c 冷温水の配管 8 間仕切壁 9 スラブ面 10 窓 11 ドア 12、13 ブレード 14 ファン 15 点検口 16 整流板 20 屋外機 21 冷媒配管 22 圧縮機 23 ヒートポンプ 24 熱交換機 25 ポンプ 30 ガラス屋根 31 天窓 32 載置板 33 通気孔 34 ダクト 35 通路 40 大空間 41 囲い 42 機械 43 作業員 44 材料置場 45 加工品置場 46 出入口 イ 居住域 ロ ペリメーターゾーン ハ インテリアゾーン ニ 天井近傍の空調非管理領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】本発明では、上部高温、下部低温になり、
天井面の空気を下部に引下げることがないから、タバコ
の煙など、上昇した汚染空気が居住域に入り混合するこ
とも防止でき、衛生面からも有効である。さらに付言す
ると、本発明では冬の切換にダンパー操作、ブレード
の方向変更なども必要としないから、操作が簡単である
といった使用上の利便をも発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大藪 和太郎 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号 三 機工業株式会社内 (72)発明者 大竹 定昭 東京都港区芝浦一丁目2番1号 株式会社 東芝内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内または作業所等の建物の内部空間を
    冷暖房するに当り、温風または冷風の何れを問わず、下
    吹出しとなし、かつ吹出し口の上部に設けた空調機器の
    吸込み口により建物内部における高さ方向の居住域を区
    画すると共に該居住域よりも上部に位置する屋根または
    天井面までの領域を空調の非管理区域となし、さらに暖
    気または冷気の吹出し風速を概ね2m/s以下に保持す
    るようにしたことを特徴とする下吹出し、上吸込み式空
    調方法。
  2. 【請求項2】 冷暖房いずれの場合にあっても暖気ま
    たは冷気の吹出口の位置を床上1,000 mm以下に設定し、
    さらに暖気または冷気の吹出し風速を概ね2.0 m/s以
    下になし、その上で、暖房時には暖気そのものの温度
    を35℃以下、好ましくは30℃以下室温(22℃)までに保
    持し、一方、冷房時にあっては冷気の温度を15℃以
    上、好ましくは20℃以上室温(26℃)までの範囲に保持
    するようにしたことを特徴とする下吹出し、上吸込み式
    空調方法。
  3. 【請求項3】 前記した垂直方向における居住域の高さ
    を床上 800〜2,200mmの範囲に設定した請求項1または
    2に記載の下吹出し、上吸込み式空調方法。
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