特開 2023-135007 空調システム及び空調方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135007

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】空調システム及び空調方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20230921BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

F24F5/00 K

F24F11/74

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039999

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 剛

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB07

3L260BA45

3L260CA03

3L260CA25

3L260CB44

3L260FB12

(57)【要約】

【課題】効率的な空調を実現するための空調システム及び空調方法を提供する。
【解決手段】空調システムＡ１は、スラブ１００によって形成される室内Ｓ１を空調対象空間とする。空調システムＡ１は、スラブ１００の表面から離れた位置に、スラブ１００の表面の少なくとも一部を覆うように設けられ、通気口２２１が形成された放射パネル２２０と、放射パネル２２０に接して、並設され、温度調節された流体を流す配管２２２と、放射パネル２２０に支持されて、通気口２２１を通じてスラブ１００に向かう第１気流を形成する第１駆動状態と、通気口２２１を通じて室内Ｓ１に向かう第２気流を形成する第２駆動状態と、停止状態とを切り替えて制御されるファン２２３と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント組成物製の躯体によって形成される空間を空調対象空間とする空調システムであって、
前記躯体の表面から離れた位置に、前記躯体の表面の少なくとも一部を覆うように設けられ、開口部が形成された放射パネルと、
前記放射パネルに接して並設されて、温度調節された流体を流す配管と、
前記放射パネルに支持されて、前記開口部を通じて前記躯体に向かう第１気流を形成する第１駆動状態と、前記開口部を通じて前記空調対象空間に向かう第２気流を形成する第２駆動状態と、停止状態とを切り替えて制御されるファンと、を備えることを特徴とする空調システム。

【請求項2】

前記ファンは、前記配管の間に位置するように前記放射パネルに、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記配管および前記ファンは、前記躯体の表面と前記放射パネルとの間に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記ファンの駆動を制御する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、切替条件に応じて、前記ファンの正反転及び停止の駆動を制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の空調システム。

【請求項5】

前記切替条件には時間的条件が含まれており、予め定められたスケジュールに基づいて、前記ファンの正反転及び停止の駆動を制御することを特徴とする請求項４に記載の空調システム。

【請求項6】

前記制御装置は、センサから前記空調対象空間の状態情報を取得し、前記状態情報及び前記切替条件に基づいて、前記ファンの正反転及び停止の駆動を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の空調システム。

【請求項7】

前記センサは、前記空調対象空間の温度、前記空調対象空間の人の所在の少なくとも１つを計測することを特徴とする請求項６に記載の空調システム。

【請求項8】

セメント組成物製の躯体によって形成される空間を空調対象空間とする空調方法であって、
前記躯体の表面から離れた位置に、前記躯体の表面の少なくとも一部を覆うように設けられ、開口部が形成された放射パネルと、
前記放射パネルに接して並設されて、温度調節された流体を流す配管と、
前記放射パネルに支持されたファンと、を備え、
前記ファンを、前記開口部を通じて前記躯体に向かう第１気流を形成する第１駆動状態と、前記開口部を通じて前記空調対象空間に向かう第２気流を形成する第２駆動状態と、停止状態とを切り替えて制御することを特徴とする空調方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温冷水配管を用いた空調システム及び空調方法に関する。

【背景技術】

【0002】

放射空調方式は、遠赤外線を介して、天井などに設置の放射源と室内対象との間で直接エネルギーを授受する。空気を介する対流空調に比べて、省エネルギー性と、不快な気流感や室内上下温度差が少ないという快適性との両立が可能である。

【0003】

天井放射空調により、天井全域にわたり略一様な放射面を形成可能な空調システムも検討されている（例えば、特許文献１を参照）。この文献に記載された技術では、天井板の天井面及びベーンの上面に挟まれて形成されるスリット状の吹出口は、流路からの気流を空調対象空間に向けて吹き出す。

【0004】

また、放射空調システムのパイプを天井に取り付けるための取付構造も検討されている（例えば、特許文献２を参照）。この文献に記載された取付構造では、建物内の天井スラブの下方に設けられる平面状のプレートと、プレートに取り付けられてパイプを保持するパイプ保持具とを備える。プレートを固定する取付構造により、パイプ保持具が取り付けられた逆面が天井スラブに対向かつ離隔させて、プレートが天井スラブに取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－９００３４号公報

【特許文献2】特開２０１９－１１３２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、室内機を設ける必要がある。また、特許文献２に記載された技術では、温度調節はパイプに流される温冷水によって行なっている。この場合、効率的な空調を期待できない場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する空調システムは、セメント組成物製の躯体によって形成される空間を空調対象空間とする。そして、前記躯体の表面から離れた位置に、前記躯体の表面の少なくとも一部を覆うように設けられ、開口部が形成された放射パネルと、前記放射パネルに接して、並設され、温度調節された流体を流す配管と、前記放射パネルに支持されて、前記開口部を通じて前記躯体に向かう第１気流を形成する第１駆動状態と、前記開口部を通じて前記空調対象空間に向かう第２気流を形成する第２駆動状態と、停止状態とを切り替えて制御されるファンと、を備える。この第１駆動状態により、躯体蓄熱を期待できる。また、第２駆動状態により、放射空調の補完や促進を期待できる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、効率的な空調を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態における空調システムの説明図である。

【図2】実施形態におけるシステム構成の説明図である。

【図3】実施形態におけるハードウェア構成の説明図である。

【図4】実施形態における第１モードの説明図である。

【図5】実施形態における第２モードの説明図である。

【図6】別例における空調システムの説明図である。

【図7】別例における空調システムの説明図である。

【図8】別例における空調システムの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図５を用いて、空調対象空間としての室内Ｓ１の温度を調節する空調システムＡ１及び空調方法を説明する。
図１に示すように、空調システムＡ１には、スラブ１００（セメント組成物製の躯体）が用いられる。スラブ１００は、コンクリート材１０１とデッキプレート１０２により構成される。コンクリート材１０１は、鋼製のデッキプレート１０２を型枠として打設されたコンクリートである。

【0011】

（放射パネルの構成）
デッキプレート１０２には、デッキプレート１０２の表面から離れた位置に、吊りボルト２１１を介して、放射パネル２２０が吊り下げられる。この放射パネル２２０は、スラブ１００の表面の少なくとも一部を覆うように並設される。放射パネル２２０は、後述するファン２２３の風が、デッキプレート１０２に到達可能な距離で配置される。この距離は、後述するファン２２３の送風性能に応じて決定すればよく、例えば、１０ｃｍ程度である。具体的には、吊りボルト２１１にナットで固定したり、放射パネル２２０を把持するハンガーを用いたりして、放射パネル２２０を吊り下げる。

【0012】

放射パネル２２０のサイズは、搬入や取付等を考慮して、例えば、幅（短手）６０ｃｍ程度、長さ（長手）１．５～３ｍ程度である。放射パネル２２０の下面の全部又は一部には、複数の孔（開口部）が形成されたメッシュにより通気口２２１が設けられている。

【0013】

更に、放射パネル２２０の上面には、所定の間隔で並設された配管２２２が、直接またはヒートシンクを介して接触するようにして延在される。この配管２２２は、隣接する放射パネル２２０間で相互に接続される。そして、冷房の場合には、配管２２２には、温度調節された流体を、常時流す。流体としては、例えば、冷房の場合には、空調冷却水として、比較的にポテンシャルが低い１５～２０℃の冷水（例えば地下水等）を用いることができる。なお、流体はヒートポンプ等を用いて、結露しない程度に温度調節してもよい。

【0014】

また、隣接する配管２２２の間には、放射パネル２２０に支持されたファン２２３が、所定距離（例えば、数１０ｃｍ）の間隔で設けられる。例えば、幅（短手）方向に、２つのファン２２３を設ける。ファン２２３は、放射パネル２２０に着脱機構（例えば、クランプや面ファスナ、磁石等）により着脱可能に取り付けられる。ファン２２３は、厚みが薄いファン、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格（定格電圧：ＤＣ５Ｖ）で駆動可能なＤＣ冷却ファンを用いる。このファン２２３は、ケーブルラック（図示せず）からのケーブルで、ＵＳＢジャックから電力が供給されて、電圧に応じて正反転の切替可能である。

【0015】

図４に示すように、コンクリート材１０１に蓄熱する場合には、ファン２２３を正転させて、コンクリート材１０１側への上方送風（第１気流）を行なう（第１駆動状態として、蓄熱のための第１モード）。

【0016】

一方、図５に示すように、コンクリート材１０１の蓄熱を、室内Ｓ１に放熱する場合には、ファン２２３を反転させて、コンクリート材１０１側から室内Ｓ１側への下方送風（第２気流）を行なう（第２駆動状態としての放熱のための第２モード）。
図２に示すように、ファン２２３は、制御装置２３１によって駆動制御される。制御装置２３１は、切替条件に応じて、正反転の駆動を制御する。なお、制御方法は、環境に応じて任意に設定可能である。例えば、ファン２２３を停止状態にして、放射パネル２２０からの放射空調を行なう第３モード（放射モード）を用いてもよい。

【0017】

（ハードウェア構成）
次に、図３を用いて、制御装置２３１を構成する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成を説明する。情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶装置Ｈ１４、プロセッサＨ１５を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。

【0018】

通信装置Ｈ１１は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースや無線インタフェース等である。

【0019】

入力装置Ｈ１２は、ユーザ等からの入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。例えば、ユーザによる設定温度、寒暖の申告、ファンの風向き又は稼働の要否を受け付ける。表示装置Ｈ１３は、各種情報を表示するディスプレイ等である。記憶装置Ｈ１４は、制御装置２３１の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する。記憶装置Ｈ１４の一例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等がある。

【0020】

プロセッサＨ１５は、記憶装置Ｈ１４に記憶されるプログラムやデータを用いて制御装置２３１における各処理を制御する。プロセッサＨ１５の一例としては、例えばＣＰＵやＭＰＵ等がある。このプロセッサＨ１５は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、各処理のための各種プロセスを実行する。

【0021】

（ファンの制御）
この制御装置２３１は、現在日時を出力するタイマを備える。そして、制御装置２３１は、記憶装置Ｈ１４に記録されたスケジュール（時間的条件）に基づいて、ファン２２３のスケジュール駆動（正転または反転）を行なう。スケジュールには、例えば、第１モード時間帯（夜間）や第２モード時間帯（昼間）を記録しておく。

【0022】

更に、制御装置２３１は、室内Ｓ１（空調対象空間）の状態情報を取得するセンサ２３２が接続されている。このセンサ２３２は、室内Ｓ１の状態情報として温度（室温）を計測する。更に、躯体（コンクリート材１０１）の放射温度を計測してもよい。そして、室内Ｓ１の室温が目標温度になるように、ファン２２３の強制駆動を行なう。例えば、室内Ｓ１の室温が目標温度より許容範囲を超えて高く、コンクリート材１０１の温度が目標温度より低い場合には、下方送風による第２モードを強制実行する。更に、室内Ｓ１の室温が目標温度より許容範囲を超えて低く、コンクリート材１０１の温度が目標温度より高い場合には、上方送風による第１モードを強制実行する。なお、室温が安定している場合には、ファン２２３を停止する停止モードを実行する。

【0023】

（作用）
ファン２２３の駆動により、放射パネル２２０や室内Ｓ１の熱が処理されてコンクリート材１０１に蓄熱される。更に、コンクリート材１０１の蓄熱は、ファン２２３の反転駆動や輻射により、室内Ｓ１に放熱される。

【0024】

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、スラブ１００から離間した位置に放射パネル２２０を設ける。これにより、スラブ１００を蓄熱材として利用して、室内Ｓ１の放射空調を行なうことができる。例えば、室内Ｓ１の負荷が変動する場合にも、負荷が小さい場合にはコンクリート材１０１に蓄熱し、負荷が大きい場合には放熱する。これにより、負荷のバランスを取ることができる。

【0025】

（２）本実施形態では、放射パネル２２０の上面には、所定の間隔で並設された配管２２２が、直接またはヒートシンクを介して接触するようにして延在される。配管２２２をコンクリートスラブ等の躯体に埋め込む場合と異なり、工事が簡易である。

【0026】

（３）本実施形態では、放射パネル２２０に支持されたファン２２３が、所定距離（例えば、数１０ｃｍ）の間隔で設けられる。これにより、スラブ１００と放射パネル２２０とが離れている場合にも、ファン２２３によるスラブ１００への送風を用いて、蓄熱を促進することができる。また、ファン２２３による室内Ｓ１への送風を用いて、強制対流空調、放熱を促進することができる。また、ＵＳＢ規格で駆動可能なＤＣ冷却ファンを用いることにより、省電力の汎用品で送風を実現できる。
また、ファン２２３は、放射パネル２２０に着脱機構（例えば、クランプ機構や面ファスナ、磁石等）により取り付けられる。これにより、ファン２２３の配置変更やメンテナンスが容易である。
また、放射パネル２２０の上面に配管２２２、ファン２２３を設けることにより、室内側の下面の自由度を確保できる。

【0027】

（４）本実施形態では、制御装置２３１は、ファン２２３のスケジュール駆動（正転、反転又は停止）を行なう。これにより、室内Ｓ１の熱負荷が周期的に変化する場合にも、この周期性を利用して、第１モード、第２モードの駆動モードを切り替えることができる。例えば、夜間電力を利用して、ヒートポンプにより温度調節した生成した温冷水を配管２２２に流して、スラブ１００を蓄熱や冷却するようにしてもよい。

【0028】

また、制御装置２３１は、センサ２３２が接続されている。そして、制御装置２３１は、このセンサ２３２での計測情報を用いて、駆動モードを切り替える。これにより、空調対象空間や躯体の状況に応じて、ファン２２３の駆動モードを切り替えることができる。

【0029】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態においては、放射パネル２２０の上面に、配管２２２、ファン２２３を設けた。配管２２２、ファン２２３の配置は、放射パネル２２０の上面に限定されるものではない。

【0030】

図６に示すように、ファン２２３を放射パネル２２０の下面に設けてもよい。これにより、ファン２２３のメンテナンスを容易にすることができる。
また、図７に示すように、配管２２２を放射パネル２２０の下面に設けてもよい。これにより、配管２２２をフィンとして機能させることにより、放射面積を稼ぐことができる。
また、図８に示すように、配管２２２、ファン２２３を放射パネル２２０の下面に設けてもよい。これにより、ファン２２３のメンテナンスの利便性や放射面積の拡大を図ることができる。

【0031】

・上記実施形態においては、空調対象空間や躯体の温度（室温又は放射温度）を計測するセンサ２３２を用いる。センサ２３２による空調対象区間の状態の計測は温度に限定されるものではない。例えば、人感センサ等のセンサ２３２を用いて、人の所在を検知してもよい。空調対象空間内に人を検知した場合には、制御装置２３１は、早く目標温度になるように調整する空調制御を強制的に行なう。一方、人を検知しない場合には、制御装置２３１は、省電力を考慮して、空調対象空間の他の状態（例えば、温度）に応じて、目標温度になるように調整する各モードを実行する。

【0032】

・上記実施形態においては、蓄熱先として、デッキプレート１０２を用いたスラブ１００を用いる。ここで、デッキプレート１０２は必須でない。また、デッキプレート１０２の形状は限定されるものではない。また、蓄熱を行なう構造体もスラブ１００に限定されるものではない。例えば、プレキャストコンクリート床版や、型枠を用いて形成したコンクリートスラブを用いてもよい。また、蓄熱できる構造体（躯体）であれば、コンクリート壁を用いてもよい。

【0033】

・上記実施形態においては、蓄熱を行なう構造体として、スラブ１００を用いる。構造体の下面に、蓄熱材を配置してもよい。例えば、潜熱蓄熱材（エコジュール（登録商標））を配置してもよい。

【0034】

・上記実施形態においては、放射パネル２２０の下面の一部には、複数の孔が形成された通気口２２１が設けられている。ファン２２３を配置する領域に通気性があれば、メッシュに限定されるものではない。例えば、スリットでもよい。

【符号の説明】

【0035】

Ａ１…空調システム、１００…スラブ、１０１…コンクリート材、１０２…デッキプレート、２１１…吊りボルト、２２０…放射パネル、２２１…通気口、２２２…配管、２２３…ファン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】