特開 2024-66833 空調システム

(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】P2024066833

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20240509BHJP

   F24F 1/0047 20190101ALI20240509BHJP

   F24F 1/0053 20190101ALI20240509BHJP

   F24F 11/74 20180101ALI20240509BHJP

   F24F 7/08 20060101ALI20240509BHJP

   F24F 7/10 20060101ALI20240509BHJP

   F24F 140/50 20180101ALN20240509BHJP

【ＦＩ】

F24F5/00 K

F24F1/0047

F24F1/0053

F24F5/00 101B

F24F11/74

F24F7/08 A

F24F7/10 A

F24F140:50

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176569

(22)【出願日】2022-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】川村 聡宏

(72)【発明者】

【氏名】長谷部 弥

(72)【発明者】

【氏名】堀 哲也

(72)【発明者】

【氏名】盛川 岳穂

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 満博

(72)【発明者】

【氏名】小林 浩司

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AA04

3L260AB06

3L260BA07

3L260BA08

3L260BA15

3L260BA61

3L260CA11

3L260EA12

3L260FC04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高い応答性及び遮音性を実現し、間仕切り壁の変更等の対応時の工事作業量を抑え、室内の滞在者が天井から下降する気流の方向や強さを調節可能な空調システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る空調システム１０１は、天井空間に配置されたチルドビーム１７０と、前記チルドビームに熱媒を供給し、前記チルドビームで熱交換された前記熱媒を回収して循環させる循環装置１２２と、前記チルドビームの下方の天井材に設けられ、遮音性を有する金属パネル１６０と、を有する放射式空調装置１０３と、床下空間から前記室内に給気し、室内で上昇した空気の一部を前記天井材に形成された通気口１２４を通して前記天井空間に供給する対流式空調装置１０５と、前記天井材に設けられ、前記天井空間から前記室内に向かって吹き出す気流の方向及び量を調節可能に構成された天井ファン１５１と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天井空間に配置されたチルドビームと、前記チルドビームに熱媒を供給し、前記チルドビームで熱交換された前記熱媒を回収して循環させる循環装置と、前記チルドビームの下方の天井材に設けられ、遮音性を有する金属パネルと、を有する放射式空調装置と、
床下空間から室内に給気し、室内で上昇した空気の一部を前記天井材に形成された通気口を通して前記天井空間に供給する対流式空調装置と、
前記天井材に設けられ、前記天井空間から前記室内に向かって吹き出す気流の方向及び量を調節可能に構成された天井ファンと、
を備える、
空調システム。

【請求項2】

前記室内の発熱量が所定値を超えたときに前記天井ファンが作動する、
請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記金属パネルは鉄を含む合金で形成され、
前記金属パネルの厚みは１ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記通気口は照明に形成されたスリットである、
請求項１又は２に記載の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、省エネルギーと室内の快適性とを両立する技術として、放射式空調が注目されている。放射式空調では、例えば金属パネル等のように高い熱伝導率を有するパネル素材（天井パネル）を天井に設置し、パネル素材を冷却又は加熱し、室内側の板面の温度を調節することによって、放射によるパネル素材と室内の滞在者との熱交換を促し、空調を行う。

【0003】

放射式空調は、気流が少なく、静穏な環境が形成されるため、ドラフトが少なく、室内の滞在者にとって快適な空間を形成できる。また、冷却時に送水する冷水温度を対流式空調と比べて室温に近い温度帯に設定できることに加え、搬送動力の大きい空気を熱媒体とする熱搬送を要しないため、放射式空調には熱源及び熱搬送の消費エネルギーを低減できるという利点がある。一方で、放射式空調は、室内負荷が大きくなった場合に空調能力が追従しきれず、応答性が低下するという課題があった。また、放射式空調は、温冷水を通す配管を広い範囲に敷設し、配管をパネル素材に密着させて施工するため、間仕切り壁やレイアウトの変更等を行う場合、配管やパネルの工事を要し、工事範囲が広くなることによって高い工事コストを要するという欠点があった。

【0004】

対流式空調は、優れた応答性を発揮し、温調された空気の給排気によって室内に発生した熱を効率良く除去できる。一方で、対流式空調は、速い気流が制気口の近傍等で生じるため、制気口の近傍等の場所にいる滞在者に不快な気流感を与えることがあった。

【0005】

放射式空調及び対流式空調の各々の利点を活かし、各々の欠点を補い合う放射・対流併用空調は、間仕切り壁やレイアウトの変更等を要するテナントオフィスに適している。例えば、特許文献１には、パッシブチルドビームと照明を一体化した設備ユニットが開示されている。特許文献１の設備ユニットでは、設備機器をまとめたことによって、メンテナンスポイントが少なく、チルドビームによる放射と対流とを併用した空調システムが実現されている。また、例えば、特許文献２には、天井パネルの板面を放射式空調に用いて対流と放射とを併用した空調システムが開示されている。特許文献２の空調システムでは、天井空間内にチルドビームが設置され、チルドビームと多数の孔が形成された天井パネルとが併用されることによって、天井内で生成された冷気が室内に滲み出る構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－２００４１９号公報

【特許文献2】特開２０１６－１６６６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に開示された設備ユニットを備えた空調システムは、パッシブチルドビームから室内に下降する気流が常時生じるため、室内において気流が常時降下してくる場所では、滞在者に対して不快な気流感を与えることがあった。特許文献２に開示された空調システムは、天井に設けられた天井パネルに多数の孔が形成されているため、室内の間仕切り壁の変更やレイアウト変更等の対応時に発生する騒音の遮音性を確保することが難しい場合があった。また、特許文献２に開示された空調システムは、チルドビームの直下に下降する気流が天井パネルによって軽減されるものの、室内の滞在者がチルドビームの直下に下降する気流の方向や強さを調節するのは難しく、所望の強さの気流を得られないことがあった。すなわち、高い応答性、遮音性を実現し、間仕切り壁の変更等の対応時の工事作業量が抑えられ、室内の滞在者が天井から下降する気流の方向や強さを調節可能な空調システムが求められていた。

【0008】

本発明は、高い応答性及び遮音性を実現し、間仕切り壁の変更等の対応時の工事作業量を抑え、室内の滞在者が天井から下降する気流の方向や強さを調節可能な空調システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る空調システムは、天井空間に配置されたチルドビームと、前記チルドビームに熱媒を供給し、前記チルドビームで熱交換された前記熱媒を回収して循環させる循環装置と、前記チルドビームの下方の天井材に設けられ、遮音性を有する金属パネルと、を有する放射式空調装置と、床下空間から室内に給気し、室内で上昇した空気の一部を前記天井材に形成された通気口を通して前記天井空間に供給する対流式空調装置と、前記天井材に設けられ、前記天井空間から前記室内に向かって吹き出す気流の方向及び量を調節可能に構成された天井ファンと、を備える。

【0010】

本発明に係る空調システムでは、天井空間に配置されたチルドビームによって天井空間内の空気が冷却されるため、金属パネルの室内側の板面の温度が低下し、放射式空調が行われる。また、必要に応じてチルドビームで冷却された空気が天井ファンから室内に向きや量が調節可能な状態で押し出される。これらのことによって、放射式空調における「放射現象によって静穏な室内環境を形成できる」という利点と対流式空調における高い応答性という利点とを両立可能な空調システムを実現できる。また、天井に金属パネルが用いられるため、室内のレイアウトや間仕切り壁の変更に伴う工事時やその他に天井空間で発生する騒音に対する遮音性能が確保される。また、チルドビームが用いられるため、従来のように天井パネルの天井空間側の板面に配管を当接させて設置する場合に比べて、メンテナンス時の確認ポイントが少なく、間仕切り壁の変更時のコイル等の移設が容易である。その結果、室内の間仕切り壁の変更等の工事作業量が抑えられる。さらに、室内の滞在者が天井ファンの気流方向や気流量を調節可能であるため、結果として天井から下降する気流の方向や強さも調節できる。

【0011】

本発明に係る空調システムでは、前記室内の発熱量が所定値を超えたときに前記天井ファンが作動してもよい。本発明に係る空調システムによれば、室内の発熱が大きくなった際に、天井ファンを稼働させることができるため、室内への空調の応答性を高めることができる。

【0012】

本発明に係る空調システムでは、前記金属パネルは鉄を含む合金で形成され、前記金属パネルの厚みは１ｍｍ以上であってもよい。本発明に係る空調システムによれば、優れた遮音性が発揮される。

【0013】

本発明に係る空調システムにおいて、前記通気口は照明に形成されたスリットであってもよい。本発明に係る空調システムによれば、天井空間に室内の空気を送るための通気口としてスリットを用いることができるため、天井材に照明とは別に通気口を形成する必要がなく、天井空間内の空気を効率良く循環させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、高い応答性及び遮音性を実現し、間仕切り壁の変更等の対応時の工事作業量を抑え、室内の滞在者が天井から下降する気流の方向や強さを調節可能な空調システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る一実施形態の空調システムの側面図である。

【図2】図１に示す空調システムの各構成要素の配置例を示す概略図である。

【図3】実施例の試験室の床割付図である。

【図4】実施例の試験室の天井割付図である。

【図5】図３及び図４に示すＡ－Ａ´線で矢視した試験室の断面図である。

【図6】図３及び図４に示すＢ－Ｂ´線で矢視した試験室の断面図である。

【図7】実施例におけるチルドビームの冷却性能を示すグラフである。

【図8】実施例における金属パネルの特性を示すグラフである。

【図9】実施例における室内の温度の測定位置を示す平面図である。

【図10】実施例における天井空間の温度の測定位置を示す平面図である。

【図11】実施例における条件１での天井空間及び室内の各々の温度分布の測定結果を示すグラフである。

【図12】実施例における条件２での天井空間及び室内の各々の温度分布の測定結果を示すグラフである。

【図13】実施例における条件３での天井空間及び室内の各々の温度分布の測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を適用した実施形態の空調システムについて、図面を参照して説明する。

【0017】

先ず、本発明に係る一実施形態の空調システム１０１について説明する。図１は、空調システム１０１の側面図である。

【0018】

図１に示すように、空調システム１０１は、空調対象である建築物Ｂの室内１１０を放射と対流とを併用して行うハイブリッド型の空調システムである。空調システム１０１は、放射式空調装置１０３と、対流式空調装置１０５と、天井ファン１５１と、を備える。

【0019】

放射式空調装置１０３は、チルドビーム１７０と、循環装置１２２と、配管１２８と、金属パネル１６０と、を備える。チルドビームとは、ファンを持たず、一連のパイプを含むビームとも呼ばれる熱交換器を備える空調機器である。チルドビームのパイプを流れる水（熱媒）の温度は、空調対象の室内１１０が加熱されているか冷却されているかに応じて決まる。図１には、１つ以上のチルドビーム１７０のうち、チルドビーム１７０Ａが例示されている。チルドビーム１７０は、建築物Ｂの天井を構成する天井材１１６よりも上方の天井空間２００に設けられている。

【0020】

循環装置１２２は、室内１１０及び天井空間２００を有する建築物Ｂの外部又は建築物Ｂにおける室内１１０の不図示の側方空間に設置されている。循環装置１２２としては、例えばチラーが用いられる。チラーとは、水等の熱媒の温度をコントロールして循環させる機器である。循環装置１２２としては、チラーの中でも、熱媒として室温に近い温度の水を用いる中温の水冷チラーが好ましい。室温に近い温度とは、例えば１５℃～２５℃の範囲内の温度を意味する。中温の水冷チラーが用いられることによって、室温よりも低温の水を用いる水冷チラーと比べて放射式空調装置１０３の高効率化が図られる。なお、循環装置１２２は、多段的に利用可能な熱源や地中熱等の自然エネルギーを活用する熱源であってもよく、室内１１０の露点温度よりも高く且つ室内１１０の設定温度よりも低い水を送水できる装置であればよい。前述の多段的に利用可能であるとは、例えばバイオマス等の熱源を発電に用い、発電に活用後の熱源を動力、さらに冷暖房等の空調に用い、最後に給湯に用いるというように、使用時の熱源の質に応じて複数の目的で順次有効活用できることを意味する。

【0021】

金属パネル１６０は、チルドビーム１７０の直下（下方）に配置されている。金属パネル１６０は、チルドビーム１７０の直下の天井材１１６となる。金属パネル１６０は、鉄を主成分とするスチールや、アルミニウム、ステンレス、鋼板等のように高い熱伝導性を有する金属で構成された平板である。金属パネル１６０には、空気や音が通過可能な孔が形成されていない。金属パネル１６０がスチール製であれば、金属パネル１６０の厚みは１ｍｍ以上であることが好ましい。スチール製の金属パネル１６０が１ｍｍ以上の厚みを有することによって、岩綿吸音板と同等の遮音性能が発揮される。

【0022】

チルドビーム１７０と循環装置１２２とは、配管１２８によって連結されている。配管１２８は、１つの循環路であり、チルドビーム１７０及び循環装置１２２の各々の内部を通っている。配管１２８の内部では、不図示の水（熱媒）が循環している。図中では、チルドビーム１７０の内部に配置されている配管１２８が簡略化して示されている。チルドビーム１７０の内部の配管１２８は、チルドビーム１７０の下側の板状部材１７２において内部に面する板面に接している。配管１２８は、例えば平面視で板面の略全体範囲に亘って蛇行している。

【0023】

放射式空調装置１０３では、循環装置１２２から配管１２８を通ってチルドビーム１７０に供給された熱媒は、チルドビーム１７０で天井空間２００の空気と熱交換を行う。具体的には、チルドビーム１７０に供給された水は、天井空間２００の空気の熱を吸収し、温められ、チルドビーム１７０から排出される。チルドビーム１７０から配管１２８を通って循環装置１２２に供給された熱媒は、循環装置１２２で外気と熱交換を行う。具体的には、循環装置１２２に供給された熱媒は、外気に熱を放出し、冷却され、循環装置１２２から排出され、再びチルドビーム１７０に供給される。熱媒は、前述の熱交換を繰り返す。

【0024】

チルドビーム１７０の板状部材１７２は、配管１２８の内部を循環する熱媒との熱交換によって、冷却される。板状部材１７２とチルドビーム１７０の下方の天井空間２００の空気との熱交換によって、チルドビーム１７０の下方の天井空間２００の空気は冷却される。その結果、チルドビーム１７０の下方、すなわちチルドビーム１７０と金属パネル１６０との間の天井空間２００の空気（すなわち、破線で囲まれた空気）と熱伝導性の高い金属パネル１６０との熱交換によって、金属パネル１６０が冷却され、金属パネル１６０の室内１１０に面する板面の温度が低下する。金属パネル１６０は、金属パネル１６０の下方の室内１１０の滞在者Ｕや不図示の機器、壁、及び床の熱を吸収する。

【0025】

対流式空調装置１０５は、空調機１２１と、配管１３３，１３４と、通気口１３１，１３２と、吹出装置１２５と、吸込装置１２４と、を備える。図には、１つ以上の吹出装置１２５及び吸込装置（通気口）１２４の各々のうち、吹出装置１２５Ａ及び２つの吸込装置１２４Ａ，１２４Ｂが例示されている。

【0026】

吹出装置１２５は、床を構成するフロアパネル等の床材１１２の所定の位置に設けられ、例えばチルドビーム１７０の下方且つ金属パネル１６０の直下（下方）に配置されている。吹出装置１２５には、床材１１２より下方の床下空間２１０の空気を室内１１０に吹き出すための不図示の通気口が設けられ、風量や風向を調節可能に構成されている。

【0027】

吸込装置１２４は、天井材１１６において金属パネル１６０及び天井ファン１５１とは異なる所定の位置に設けられ、チルドビーム１７０とは重ならないように配置されている。吸込装置１２４は、床材１１２及び天井材１１６の各々の板面に平行な面で吹出装置１２５とも重ならないように配置されている。吸込装置１２４には、室内１１０の空気を天井空間２００に吸い込むための不図示の通気口が設けられ、風量や風向を調節可能に構成されている。

【0028】

空調機１２１は、建築物Ｂの外部又は建築物Ｂにおける室内１１０の不図示の側方空間に設置され、例えばエアハンドリングユニット（Ａｉｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

【0029】

対流式空調装置１０５では、所謂床吹出空調方式が用いられ、空調機１２１から外気が配管１３３、不図示のダクト等及び通気口１３１を介して取り込まれ、床下空間２１０に送風される。床下空間２１０に送風された空気は、吹出装置１２５を通って所定の風量及び風向に調節され、緩やかな冷風として室内１１０に吹き出される。室内１１０の滞在者Ｕや不図示の機器との熱交換によって温められた空気は、温度差によって浮力で上昇する。室内１１０は、例えば執務室内や居室内を表す。室内１１０で上昇した空気の一部は、吸込装置１２４から天井空間２００に吸い込まれる。通気口１３１，１３２の各々は、通過する空気に含まれる塵やごみ等を除去するための不図示のフィルタを備える。

【0030】

室内１１０で上昇した空気の残りの少なくとも一部は、通気口１３２、不図示のダクト等及び配管１３４を介して空調機１２１に送風される。対流式空調装置１０５では、空調機１２１から吐き出された空気と外気が混合された給気（ＳＯＡ）が配管１３３及び通気口１３１を介して床下空間２１０に供給され、還気（ＲＡ）が天井空間２００から通気口１３２及び配管１３４を介して空調機１２１に戻る。

【0031】

天井ファン１５１は、天井材１１６に設けられ、天井材１１６においてチルドビーム１７０の下方でチルドビーム１７０によって熱交換される空気を妨げない所定の位置に設けられ、図には、１つ以上の天井ファン１５１のうち、２つの天井ファン１５１Ａ，１５１Ｂが例示されている。

【0032】

例えば、天井ファン１５１は、平面視でチルドビーム１７０の周囲の天井材１１６に配置されている。チルドビーム１７０の下方の天井空間２００で冷却された空気の一部は、天井ファン１５１から室内１１０に吹き出される。天井ファン１５１は、天井材１１６において金属パネル１６０及び吸込装置１２４とは異なる任意の位置に配置されていればよい。天井ファン１５１は、金属パネル１６０の周囲且つチルドビーム１７０によって冷却される空気が拡がる範囲内に配置されている。このことによって、チルドビーム１７０で冷却された空気を天井ファン１５１に取り込み、室内１１０に押し出すことができる。また、室内１１０への空調の応答性を高めるとともに消費エネルギーの削減を図ることができる。

【0033】

天井ファン１５１は、例えば室内１１０の滞在者Ｕが作業等を行うための机２０２と椅子２０４の直上近傍に配置されている。天井ファン１５１に設けられている不図示の制気口では、例えば滞在者Ｕの遠隔操作等によって気流方向及び気流量を調節することができる。天井ファン１５１の制気口の種類は、例えば開口中心から径方向の外側に向かって複数枚の丸形や角形の羽根が間隔をあけて配置されているアネモ型でもよく、アネモ型よりも指向性が高く、開口に単体又は多重のノズルが配置されているノズル型でもよく、特に限定されない。

【0034】

図２は、天井材１１６がグリッド天井の天井パネル（天井材）で構成されている場合の空調システム１０１の各構成要素の配置例を示す概略図である。図２に示すように、２つのチルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂが設置される場合、金属パネル１６０は、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の直下、或いは天井材１１６の板面に平行な面内でチルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の下方及びその近傍に配置されていることが好ましい。本配置例では、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々は平面視で略正方形状を有し、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の一辺の大きさは金属パネル１６０の一辺の大きさの約２倍である。そのため、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の直下に、４枚の金属パネル１６０が図の紙面上の横方向（すなわち、天井材１１６の板面に平行な一方向）２枚×縦方向（すなわち、天井材１１６の板面に平行であって、前記一方向に直交する方向）２枚で配置されている。照明１４４及び天井ファン１５１は、システム天井を構成する一定（本配置例では、金属パネル１６０の四辺の大きさと同じ）の大きさの天井パネルに設置されている。

【0035】

図２に示す配置例では、放射式空調装置１０３について上述説明した原理によって４枚一組の金属パネル１６０の室内側の板面の温度が低下し、放射式空調が行われる。一方で、通気可能な孔が形成されていない金属パネル１６０によって、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の直下に生じて早く下降する気流が室内の滞在者Ｕに直接当たり難く、静穏な室内１１０の環境が形成される。

【0036】

照明１４４は、例えば所謂スリット照明である。具体的には、照明１４４の位置の天井パネルの一部にスリット１４８が形成され、図１に示した吸込装置１２４の通気口になっている。照明１４４の光源は、スリット１４８よりも上方に配置され、スリットを挟んで室内１１０に露出していてもよく、スリットの周囲の天井パネルの天井空間２００側に光源から発せられた光がスリット１４８を通過可能であるように配置されてもよい。光源は、例えば発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）や蛍光灯である。照明１４４は、光源等を保護するために不図示の外装体を備えてもよい。

【0037】

本配置例では、平面視でチルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々の下方の４枚１組の金属パネル１６０の一方の対角線上に、金属パネル１６０を挟んで２つの照明１４４が配置されている。つまり、一方の対角線上に、照明１４４、チルドビーム１７０及び４枚一組の金属パネル１６０、照明１４４が順次配置されている。４枚１組の金属パネル１６０の他方の対角線上に、天井ファン１５１、チルドビーム１７０及び４枚一組の金属パネル１６０、天井ファン１５１が順次配置されている。

【0038】

破線で図示されている配管１２８は、チルドビーム１７０に中温水等の熱媒を供給するための部分の配管１２８を表す。実線で図示されている配管１２８は、チルドビーム１７０から熱媒が排出される部分の配管１２８を表す。チルドビーム１７０と接続される部分の各々の配管１２８に、例えばサーモスタット等の温度調節器が設けられている。温度調節器は、チルドビーム１７０を適切な温度の範囲内で維持するために、熱媒の流入や排出を制御する。

【0039】

以上説明した本実施形態の空調システム１０１は、放射式空調装置１０３と、対流式空調装置１０５と、天井ファン１５１と、を備える。放射式空調装置１０３は、チルドビーム１７０と、循環装置１２２と、金属パネル１６０と、を備える。チルドビーム１７０は、天井空間２００に配置されている。循環装置１２２は、チルドビーム１７０に熱媒を供給し、チルドビーム１７０で熱交換された熱媒を回収し、熱交換を行い、チルドビーム１７０との間で熱媒を循環させる。金属パネル１６０は、チルドビーム１７０の下方の天井材１１６に設けられ、遮音性を有する。具体的には、金属パネル１６０には、空気や音が通過可能な孔が形成されていない。対流式空調装置１０５は、床下空間２１０から室内１１０に給気し、室内１１０で上昇した空気の一部を天井材１１６に形成された吸込装置（通気口）１２４を通して天井空間２００に供給する。天井ファン１５１は、天井材１１６に設けられ、天井空間２００から室内１１０に向かって吹き出す気流の方向及び量を調節可能に構成されている。

【0040】

本実施形態の空調システム１０１では、天井空間２００に配置されたチルドビーム１７０によって天井空間２００内の空気が冷却され、チルドビーム１７０の下方の空気も冷却されるため、金属パネル１６０の室内側の板面の温度が低下し、放射式空調が行われる。また、対流式空調装置１０５によって、対流式空調が行われ、室内で熱交換によって温められた空気が天井空間２００に供給される。さらに、室内１１０の状況に対応し、必要に応じてチルドビーム１７０で冷却された天井空間２００の空気が天井ファン１５１から所望の向きや量に調節されて室内１１０に押し出される。これらのことによって、放射式空調における「放射現象によって静穏な室内環境を形成できる」という利点と対流式空調における高い応答性という利点とを両立可能な空調システム１０１を実現できる。また、天井材１１６に遮音性を有する金属パネル１６０が用いられるため、室内１１０のレイアウトや間仕切り壁の変更に伴う工事時やその他に天井空間２００で発生する騒音に対する遮音性能を確保できる。さらに、チルドビーム１７０が用いられるため、従来のように天井パネルの天井空間側の板面に配管を当接させて設置する場合に比べて、メンテナンス時の確認ポイントを減らし、間仕切り壁の変更時のコイル等を容易に移設できる。その結果、室内１１０の間仕切り壁の変更等の工事作業量を抑えることができる。室内１１０の滞在者が天井ファン１５１の気流方向や気流量を調節可能であるため、結果として、天井材１１６から下降する気流の方向や強さを調節し、所望の室内環境を形成するとともに快適度を高めることができる。

【0041】

本実施形態の空調システム１０１によれば、放射と対流とを併用することによって、室内１１０の負荷に対する応答性、天井ファン１５１の制気口の近傍で生じるドラフト、室内１１０の間仕切りの変更等に対する対応と施工範囲の削減、保守点検が必要なメンテナンスのポイント数の削減、及び室内１１０の間仕切りの変更等の対応時の遮音性について、従来の放射式空調又は対流式空調の課題を解決できる。

【0042】

本実施形態の空調システム１０１では、室内の発熱量は所定値を超えたときに天井ファン１５１が作動する。例えば、室内１１０に面する壁や天井材１１６の室内１１０に向く面に室内１１０の発熱量を感知する不図示のセンサが配置されてもよい。当該センサによって室内の発熱量が所定値を超えたことが検知された時点で、天井ファン１５１が作動してもよい。本実施形態の空調システム１０１によれば、室内１１０の発熱量が所定値未満である状態では金属パネル１６０からの放射空調を行い、室内１１０の発熱量が所定値を超えたときに放射空調に加えて天井ファン１５１からの対流式空調を併用し、放射式空調のみを行う場合に比べて室内１１０への空調の応答性を高めることができる。

【0043】

本実施形態の空調システム１０１では、金属パネル１６０は、例えばスチール製であり、鉄を含む合金で形成されている。金属パネル１６０の厚みは、１ｍｍ以上である。本実施形態の空調システム１０１によれば、金属パネル１６０において優れた遮音性が発揮される。また、天井材１１６の一部、すなわち天井材１１６のうちチルドビーム１７０の直下の領域に金属パネル１６０が配置されるため、天井材１１６の全体に遮音性の低い天井パネルが敷き詰められている場合に比べて遮音性を高めることができる。

【0044】

本実施形態の空調システム１０１では、吸込装置１２４の通気口は照明１４４に形成されたスリット１４８であってもよい。本実施形態の空調システム１０１によれば、天井空間２００に室内１１０の空気を送るための吸込装置（通気口）１２４としてスリット１４８を用いることができるため、照明１４４が吸込装置１２４として機能し、天井材１１６に照明１４４とは別に通気口を形成せずに済む。すなわち、照明１４４にスリット１４８が形成されることによって、天井空間２００内の空気を効率良く循環させることができる。

【0045】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、変更可能である。

【0046】

例えば、上述の実施形態では、空調機１２１と、配管１３３，１３４と、通気口１３１，１３２と、吹出装置１２５と、吸込装置１２４とを備える対流式空調装置１０５を例示して説明した。しかしながら、本発明に係る空調システムの対流式空調装置は床下空間から室内に給気し、室内で上昇した空気の一部を天井材に形成された通気口を通して天井空間に供給できればよく、対流式空調装置の構成は特定の構成に限定されない。

【実施例0047】

次いで、本発明に係る実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。

【0048】

環境試験室内に、実物大の空調システム１０１を構築し、空調システム１０１の空調能力、及び室内１１０と天井空間２００の温熱環境について確認した。図３は、実物大の空調システム１０１を設置した本実施例の試験室Ｔの床割付図である。図４は、実物大の空調システム１０１を設置した試験室Ｔの天井割付図である。図５は、図３及び図４に示すＡ－Ａ´線で矢視した試験室Ｔの断面図である。図６は、図３及び図４に示すＢ－Ｂ´線で矢視した試験室Ｔの断面図である。

【0049】

図３から図６に示すように、本実施例の試験室Ｔの室内１１０の第１の方向Ｄ１の側方に室外空間２２０を設け、室内１１０に対して床材１１２及び天井材１１６の板面に平行であって方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２の側方（例えば、室内１１０及び室外空間２２０よりも右側の側方、図９及び図１０参照）に室外空間２５０を設けた。但し、図３及び図４では、室外空間２５０は省略されている。図３に示すように、試験室Ｔの床材１１２として、各々が天井パネルと略同様の大きさを有する複数の床パネルを敷き詰めて配置した。床材１１２に、２つの吹出装置１２５Ａ，１２５Ｂを設けた。

【0050】

図４に示すように、天井空間２００に、２つのチルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂを設けた。チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂを、方向Ｄ１で互いに同じ位置に配置し、床材１１２及び天井材１１６の板面に平行であって方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２で互いに間隔をあけて配置した。試験室Ｔの天井材１１６として、複数の天井パネルを敷き詰めて配置した。チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの直下の天井材１１６に、２つの金属パネル１６０を設けた。各々の金属パネル１６０の周囲の天井材１１６には、図２で例示した相対配置と同様に、天井ファン１５１及び照明１４４を設けた。

【0051】

本実施例で用いた環境試験室には、不図示の循環装置１２２から天井空間２００の側方の室外空間２２２に延出された複数の配管１２９が既設されている。一部の配管１２９の室外空間２２２側の端部に、弁が設けられている。弁の開閉によって、配管１２９の内部を流通する熱媒の量を調節可能である。試験室Ｔでは、複数の配管１２９のうち、チルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂの各々に熱媒を循環させるための配管の流入側の１つの端部と流出用の１つの端部に配管１２９の室外空間２２２側の端部を連結し、配管１２８を構成した。

【0052】

図５及び図６に示すように、試験室Ｔの室外空間２２０を、室内１１０の側方及び天井空間２００の側方で連通した室外空間２２１と、床下空間２１０の側方の室外空間２２２に区画した。室外空間２２１に、空調機１２１を配置した。室内１１０と室外空間２２１との間の側壁材１１８に通気口１３２を形成した。室内１１０の空気を還気（ＲＡ）する空調機１２１を通気口１３２に直結するように配置した。室外空間２２２に、還気を引く吸気部２３６を配置した。空調機１２１と吸気部２３６との間をフレキダクト２３４によって接続した。図５及び図６では示していないが、室外空間２２２と床下空間２１０との間の側壁に通気口１３１を形成し、室外空間２２０から床下空間２１０に空気を供給した。

【0053】

なお、方向Ｄ２において、室内１１０の大きさを４２３５[ｍｍ]とし、室外空間２２０の大きさを１８００[ｍｍ]とし、側壁材１１８の大きさ（すなわち、厚み）を１４０［ｍｍ］とした。また、天井空間２００の上端から天井材１１６の下端までの高さを１２５０［ｍｍ］とし、室内１１０の高さを２７５０［ｍｍ］とし、床材１１２の上端から床下空間２１０の下方の底壁の下端までの高さを１５０［ｍｍ］とした。

【0054】

上述の試験室Ｔの室内１１０の温熱環境及び空調能力について確認するために、表１に示す条件１～条件３を設定した。条件１～条件３の各々におけるチルドビーム１７０の冷却能力の測定結果を図７に示す。また、条件１～条件３の各々における金属パネル１６０の冷却能力の測定結果を図８に示す。図７及び図８に示すように、天井ファン１５１の風量の増大に伴い、チルドビーム１７０の冷却能力が上昇した。すなわち、天井ファン１５１によって空調システム１０１の空調性能を調整できること、及び良好な応答性を実現できることを確認した。

【0055】

【表1】

【0056】

金属パネル１６０の冷却能力は、天井ファン１５１を停止しているときは３０Ｗ／ｍ^２であった。本実施例では、１つのチルドビーム１７０当り１．４４ｍ^２の目標値で敷設したため、金属パネル１６０によって室内１１０の約４０Ｗの発熱負荷を処理できていることがわかった。約４０Ｗの発熱負荷は、天井ファン１５１の停止時におけるチルドビーム１７０の処理熱量の約１５％に相当する。金属パネル１６０はチルドビーム１７０から生じて室内１１０に急下降する気流を防ぎ、天井ファン１５１の停止時には金属パネル１６０の板面の温度は室内１１０の空気の温度よりも３～４℃程度低くなった。この結果から、金属パネル１６０が放射空調としての機能を果たしていることがわかった。

【0057】

次に、条件１～条件３の各々での室内１１０及び天井空間２００の上下温度分布を測定した。室内１１０での温度の測定位置Ａ１～Ａ４及び測定位置Ｂ１～Ｂ４と吹出装置１２５Ａ，１２５Ｂとの相対位置関係を図９に示す。天井空間２００での温度の測定位置Ｒ１～Ｒ５及び測定位置Ｇ１，Ｇ２とチルドビーム１７０Ａ，１７０Ｂとの相対位置関係を図１０に示す。条件１における全測定位置での温度分布の測定結果を図１１に示す。条件２における全測定位置での温度分布の測定結果を図１２に示す。条件３における全測定位置での温度分布の測定結果を図１３に示す。

【0058】

図１１から図１３の各々の上側のグラフの横軸は測定位置Ｒ１～Ｒ５及び測定位置Ｇ１，Ｇ２の各々で高さを変えて測定した天井空間２００の温度を表し、同グラフの縦軸は天井空間２００で温度を測定した測定位置Ｒ１～Ｒ５及び測定位置Ｇ１，Ｇ２の天井材１１６の天井空間２００側の板面からの高さを表す。各グラフに示されているように、複数の測定位置のうち、チルドビーム１７０Ａの直下の測定位置Ｇ１、及びチルドビーム１７０Ｂの直下の測定位置Ｇ２での天井空間２００の温度は、他の測定位置Ｒ１～Ｒ５よりも低かった。また、測定位置Ｒ５は他の測定位置Ｒ１～Ｒ４よりもチルドビーム１７０（具体的には、チルドビーム１７０Ｂ）に近いため、測定位置Ｒ５での天井空間２００の下側の温度は、他の測定位置Ｒ１～Ｒ４よりも低かった。これらの結果から、チルドビーム１７０によって天井空間２００の空気が良好に冷却され、チルドビーム１７０の配置に応じて天井空間２００の温度分布が生じることを確認した。

【0059】

図１１から図１３の各々の下側のグラフの横軸は測定位置Ａ１～Ａ４及び測定位置Ｂ１～Ｂ４の各々で高さを変えて測定した室内１１０の温度を表す。同グラフの縦軸は室内１１０で温度を測定した測定位置Ａ１～Ａ４及び測定位置Ｂ１～Ｂ４の床材１１２の室内１１０側の板面からの高さを表す。各グラフに示されているように、複数の測定位置Ａ１～Ａ４及び測定位置Ｂ１～Ｂ４同士での室内１１０の温度分布に大きな違いは見られず、室内１１０の上下方向での温度変化を３℃以内に抑えられた。これらの結果から、チルドビーム１７０及び金属パネル１６０による放射式空調が良好に行われ、その結果、温度差の少ない快適な室内１１０の環境を形成できることを確認した。

【0060】

上述説明した実施例の結果から、本発明を適用した空調システム１０１によれば、チルドビーム１７０とその下方に配置した金属パネル１６０によって放射式空調を行い、室内１１０に静穏且つ温度差の小さい環境を形成するとともに、天井ファン１５１を稼働させることによって応答性を高めることができることを確認した。

【符号の説明】

【0061】

１０１…空調システム、１０３…放射式空調装置、１０５…対流式空調装置、１１６…天井材、１２２…循環装置、１２４…吸込装置（通気口）、１５１…天井ファン、１６０…金属パネル、１７０…チルドビーム、１４８…スリット、２００…天井空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】