特許 7550507 空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-05

(45)【発行日】2024-09-13

(54)【発明の名称】空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/00 20060101AFI20240906BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

F24F3/00 Z

F24F5/00 K

F24F5/00 L

F24F5/00 102

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018239981

(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公開番号】P2020101325

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-06-30

【審判番号】

【審判請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(73)【特許権者】

【識別番号】592147790

【氏名又は名称】株式会社インターセントラル

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】左 勝旭

(72)【発明者】

【氏名】村下 和紀

(72)【発明者】

【氏名】袴田 洸平

(72)【発明者】

【氏名】大角 昌靖

(72)【発明者】

【氏名】山北 聡

【合議体】

【審判長】間中 耕治

【審判官】水野 治彦

【審判官】飯星 潤耶

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６７６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１９３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－１５７２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２０９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－９７７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８０３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２９２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０３６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２２９３８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F24F3/00-5/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面が床側、下面が天井側となるコンクリートスラブと、
前記コンクリートスラブの上面に載置されて接着剤で固定され、熱媒体が流通し内部に蓄熱材を収納しない配管が埋設され、前記コンクリートスラブを冷却又は加温すると共に前記コンクリートスラブに蓄熱する載置場所が変更可能なマットエレメントと、
を有する空調システム。

【請求項2】

前記コンクリートスラブの上面側には二重床が形成され、
室内から吸い込まれた空気が冷却又は加温されて床下空間に供給され、更に前記床下空間で前記マットエレメントによって冷調又は温調されて、前記床下空間から空調された空気が室内へ吹き出される、
請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記マットエレメントで冷却又は加温された前記コンクリートスラブによって前記室内を前記天井側から放射空調される放射空調領域のゾーニングと、
冷却又は加温された空気を前記床下空間から吹き出して前記室内を前記床側から吹出空調する吹出空調領域のゾーニングと、
が共通のゾーニングとされている、
請求項２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記マットエレメントは、
前記コンクリートスラブの上面に載置され下面を構成する平坦な下板と、
前記下板の上に固定され、前記配管が収容された複数の収容溝が設けられた仕切部と、
前記仕切部の上部に固定された平坦な上板と、
を備えている、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の空調システム。

【請求項5】

前記下板、前記仕切部及び前記上板は、炭素シートで構成されている、
請求項４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、室内を空調する空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建物のフロアにペルチェ素子を使用したヒートポンプを埋設する空調システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－３０４３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような空調システムにあっては、ヒートポンプをスラブに埋設する構造のため、将来的なレイアウト変更やヒートポンプの交換作業が困難となる。

【0005】

本発明は、レイアウト変更や交換作業が容易な空調システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第一の態様は、上面が床側、下面が天井側となるコンクリートスラブと、前記コンクリートスラブの上面に載置され熱媒体が流通する配管が埋設されたマットエレメントと、を有する空調システムである。

【0007】

すなわち、コンクリートスラブの上面にマットエレメントを載置することで、マットエレメントに埋設された配管を流通する熱媒体でコンクリートスラブが冷却又は加温される。これにより、コンクリートスラブを天井とする下部階の部屋が放射冷房又は放射暖房される。

【0008】

また、熱媒体が流通する配管をコンクリートスラブに埋設する構成と比較すると、施工が容易である。さらに、空調対象領域を変更する際には、マットエレメントを載置する場所を変えるだけでよい。

【0009】

第二態様は、前記コンクリートスラブの上面側には二重床が形成され、床下空間から空調された空気が室内へ吹き出される第一態様に記載の空調システムである。

【0010】

これにより、天井からの放射熱と床からの空調空気で室内を効率よく冷暖房することができる。

【0011】

第三態様は、前記マットエレメントで天井面から放射空調される放射空調のゾーニングと、前記二重床からの空気で空調される吹出空調のゾーニングとが共通のゾーニングとされている第二態様に記載の空調システムである。

【0012】

これにより、マットエレメントによる放射空調を二重床からの空気による空調で補うことができる。

【0013】

また、二重床からの空気による空調を併用することで、温度変化に対する応答性を高めると同時に、室温の立上り時間を短縮することができる。

【発明の効果】

【0014】

本態様によれば、レイアウト変更や交換作業が容易な空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る空調システムを備えた建物を示す模式断面図である。

【図2】本実施形態に係る空調システムを示す要部の断面図である。

【図3】マットエレメントを示す拡大断面図である。

【図4】本実施形態の空調システムのゾーニングを示す平面図である。

【図5】本実施形態のマットエレメントが接続されて状態を示す説明図である。

【図6】本実施形態の空調システムの制御回路図である。

【図7】本実施形態の空調システムで空調する居室空間を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施形態に係る空調システム１０を図面に従って説明する。

【0017】

図１は、空調システム１０を備えた建物１２を示す図であり、空調システム１０は、天井面の表面温度を利用する放射空調１４と、温調された空気を利用する吹出空調１６とを備えている。

【0018】

この建物１２の上部階と下部階とは、鉄筋コンクリート製のコンクリートスラブ１８で区画されている。コンクリートスラブ１８は、上面１８Ａが上部階の床側を構成するとともに、下面１８Ｂが下部階の天井側を構成する。コンクリートスラブ１８の下面１８Ｂには、天井パネルが設けられておらず、コンクリートスラブ１８の下面１８Ｂが下部階の天井面を構成する。

【0019】

（放射空調）
コンクリートスラブ１８の上面１８Ａには、図２にも示すように、長方形状のマットエレメント２０が載置されており（形状は図５参照）、マットエレメント２０は、図３に示すように、下面が接着剤２２でコンクリートスラブ１８に固定されている。このマットエレメント２０には、熱媒体２４が流通する配管２６が埋設されており、配管２６は、一例としてポリプロピレン（ＰＰ）で形成されている。

【0020】

マットエレメント２０は、図３に示すように、下面を構成する平坦な下板３０と、下板３０上に固定された仕切部３２と、仕切部３２の上部に固定された平坦な上板３４とを備えている。下板３０、仕切部３２、及び上板３４は、高熱伝導シートで構成されており、高熱伝導シートは、一例として炭素シートで構成することができる。

【0021】

仕切部３２には、配管２６が収容された複数の収容溝３６が長さ方向に延設されており、収容溝３６の底面３６Ａは、下板３０に固定されている。収容溝３６の壁面３６Ｂは、山折りにされた山折り部３６Ｃで構成されており、山折り部３６Ｃによって隣接した収容溝３６が区画されている。山折り部３６Ｃの天面３６Ｄは、平坦に形成されており、上板３４に固定されている。

【0022】

各収容溝３６に収容された各配管２６は、幅方向に並列に配置されており、収容溝３６の端より延出した各配管２６の端部は、図示しない接続管によって互いに接続されている。

【0023】

これにより、マットエレメント２０の一端側の接続管の流入部２０Ａ（図６参照）より流入した熱媒体２４を、各収容溝３６に収容された配管２６を通して、他端側の接続管の流出部２０Ｂ（図６参照）より流出することができ、熱媒体２４が通過する領域で熱の移動が行われる。

【0024】

図４は、空調されるフロアを示す平面図であり、第一室３８から第六室４８の天井面を構成するコンクリートスラブ１８の部位にマットエレメント２０が配置されている。

【0025】

このフロアには、第一室３８及び第二室４０の天井に設けられたマットエレメント２０で第一放射空調領域５０が形成されており、第三室４２及び第四室４４の天井に設けられたマットエレメント２０で第二放射空調領域５２が形成されている。第五室４６及び第六室４８の天井に設けられたマットエレメント２０で第三放射空調領域５４が形成されている。

【0026】

各放射空調領域５０～５４を形成するマットエレメント２０は、例えば図５に示すように、長さ方向に複数配置され、一方のマットエレメント２０の流出部２０Ｂと他方側のマットエレメント２０の流入部２０Ａとがホース５６で直列接続されている。また、複数のマットエレメント２０が直列接続された直列ユニット５８は、並列配置されており、一方の直列ユニット５８の終端の流出部２０Ｂと他方の直列ユニット５８の始端の流入部２０Ａがホース５６で並列接続されている。

【0027】

そして、一方の直列ユニット５８の始端の流入部２０Ａに接続されたホース５６から熱媒体２４を流入するとともに、他方の直列ユニット５８の終端の流出部２０Ｂに接続されたホース５６から熱媒体２４が流出される。これにより、マットエレメント２０による温調領域が長さ方向及び幅方向に広げられている。

【0028】

図６は、空調システム１０の放射空調１４を示す制御回路図であり、空調システム１０は、図示しない温調装置で温調された熱媒体２４が電磁弁６０を介して供給される熱交換器６２を備えている。

【0029】

熱交換器６２で熱交換された熱媒体２４は、三方弁６３、バルブ６４、継手６６、バルブ６８を備えた往路７０を介して、各放射空調領域５０～５４の始端のマットエレメント２０の流入部２０Ａへ流入される。

【0030】

また、各放射空調領域５０～５４の終端のマットエレメント２０の流出部２０Ｂから流出された熱媒体２４は、バルブ７２、継手７４、バルブ７６、ポンプ７８を備えた復路８０を介して、熱交換器６２へ戻される。ポンプ７８からの熱媒体２４の一部は、三方弁６３の入力ポートに供給されている。

【0031】

往路７０において熱交換器６２と三方弁６３との間の熱媒体２４の温度は、第一温度センサ８２で検出され、三方弁６３とバルブ６４との間の熱媒体２４の温度は、第二温度センサ８４で検出される。マットエレメント２０が配置されたコンクリートスラブ１８の内部温度は、第三温度センサ８６で検出され、マットエレメント２０が配置されたコンクリートスラブ１８の下面１８Ｂの温度は、第四温度センサ８８で検出される。

【0032】

各温度センサ８２～８８による検出結果は、制御装置９０に入力されており、制御装置９０は、検出結果に基づいて、電磁弁６０の開度を制御し温調された熱媒体２４の熱交換器６２の通過量を調整する。また、制御装置９０は、検出結果に基づいて、三方弁６３を制御し復路８０より戻された熱媒体２４の往路７０への戻し量を調整する。さらに、制御装置９０は、検出結果に基づいて、ポンプ７８を制御し、熱交換器６２での熱交量を調整する。

【0033】

これにより、制御装置９０は、マットエレメント２０に供給される熱媒体２４の温度が目標温度となるように制御することで、コンクリートスラブ１８の下面１８Ｂの温度を制御する。

【0034】

具体的に説明すると、放射空調１４を暖房として利用する場合、制御装置９０は、マットエレメント２０に供給される熱媒体２４の目標温度が一例として２２℃以上３０℃以下となるように制御する。また、放射空調１４を冷房として利用する場合、制御装置９０は、マットエレメント２０に供給される熱媒体２４の目標温度が一例として１４℃以上１６℃以下となるように制御する。

【0035】

図７は、マットエレメント２０が配置されたコンクリートスラブ１８の下面１８Ｂを天井面とする下部階の部屋と上部階の部屋とを示す模式図である。

【0036】

コンクリートスラブ１８の下面１８Ｂ側に面する表面９２の温度の平均値を室内表面平均温度とした場合、マットエレメント２０を用いた放射空調１４による能力は、コンクリートスラブ１８の下面１８Ｂの温度と、室内表面平均温度との温度差によって定まる。

【0037】

（吹出空調）
コンクリートスラブ１８の上面１８Ａ側には、二重床１００が形成されており、二重床１００は、所謂ＯＡフロアを構成する。二重床１００には、吹出しグリル１０２が設けられており、空調された空気が床下空間１０４から上部階の室内１０６へ吹き出される。

【0038】

具体的に説明すると、図１に示したように、吹出空調１６で空調される部屋には、室内１０６の空気を吸い込む吸込装置１０８が設けられている。吸込装置１０８で吸い込まれた空気は、往路１１０を介して、屋上に設置されたデシカント外調機１１２へ送られ、デシカント外調機１１２によって外気と熱交換されるとともに除湿される。

【0039】

デシカント外調機１１２から復路１１４を介して送られた空気は、供給バルブ１１６及びファンモータ１１８を介して床下空間１０４へ供給され、二重床１００の吹出しグリル１０２より室内１０６へ吹き出される。これにより、床下空間１０４から吹出される空気によって対象となる部屋を空調する吹出空調１６が構成されている。

【0040】

床下空間１０４に供給される空気の温度は、目標温度となるように制御されている。

【0041】

具体的に説明すると、吹出空調１６を暖房として利用する場合、床下空間１０４に供給される空気の目標温度は、一例として３０℃に設定されている。

【0042】

また、吹出空調１６を冷房として利用する場合、床下空間１０４に供給される空気の目標温度は、一例として１８℃に設定されている。この目標温度は、マットエレメント２０に供給される熱媒体２４の目標温度との温度差が大きくならないように設定されており、その温度差は、マットエレメント２０の配管２６に結露が生じない温度とされている。

【0043】

吹出しグリル１０２からの空気の吹出し量は、供給バルブ１１６及びファンモータ１１８を制御することで可変することができ、供給バルブ１１６の開度及びファンモータ１１８の回転数は、図示しない操作パネルへの入力によって制御することができる。

【0044】

この吹出空調１６は、図４に示したように、各室３８～４８に設けられており、第一室３８には第一床吹出空調領域１２０が、第二室４０には第二床吹出空調領域１２２が設定されている。また、第三室４２には第三床吹出空調領域１２４が、第四室４４には第四床吹出空調領域１２６が設定されており、第五室４６には第五床吹出空調領域１２８が、第六室４８には第六床吹出空調領域１３０が設定されている。

【0045】

各室３８～４８を空調する吹出空調１６は、対応する室３８～４８に設けられた操作パネルによって吹出しグリル１０２からの空気の吹出し量を個別に制御できるように構成されており、各室３８～４８毎に温度調整が可能とされている。

【0046】

そして、マットエレメント２０で天井面から放射空調される第一放射空調領域５０のゾーニングと、二重床１００からの空気で吹出空調される第一床吹出空調領域１２０及び第二床吹出空調領域１２２のゾーニングとは、共通のゾーニングとされている。

【0047】

また、第二放射空調領域５２のゾーニングと、第三床吹出空調領域１２４及び第四床吹出空調領域１２６のゾーニングとは、共通のゾーニングとされている。さらに、第三放射空調領域５４のゾーニングと、第五床吹出空調領域１２８及び第六床吹出空調領域１３０のゾーニングとは、共通のゾーニングとされている。

【0048】

（作用・効果）
以上の構成に係る本実施形態の作用を説明する。

【0049】

コンクリートスラブ１８の上面１８Ａにマットエレメント２０を載置することで、マットエレメント２０に埋設された配管２６を流通する熱媒体２４でコンクリートスラブ１８が冷却又は加温される。これにより、コンクリートスラブ１８を天井面とする下部階の部屋を、夏場には放射冷房するとともに、冬場には放射暖房することができる。

【0050】

そして、マットエレメント２０からの熱をコンクリートスラブ１８に蓄熱することができる。このため、コンクリートスラブ１８をベースロードとして利用することができる。

【0051】

また、熱媒体２４が流通する配管２６をコンクリートスラブ１８に埋設する構成と比較すると、施工が容易である。さらに、空調対象領域を変更する際には、マットエレメント２０を載置する場所を変えるだけでよい。

【0052】

したがって、各室３８～４８のレイアウト変更や、マットエレメント２０の交換作業が容易な空調システム１０となり得る。

【0053】

また、コンクリートスラブ１８の上面１８Ａ側には、二重床１００が形成され、床下空間１０４から空調された空気が室内１０６へ吹き出される。

【0054】

これにより、天井からの放射熱と床からの空調空気とで室内１０６を効率よく冷暖房することができる。

【0055】

そして、この二重床１００は、コンクリートスラブ１８に載置されたマットエレメント２０の上に設けられている。このため、マットエレメント２０からの熱で温調又は冷調された空気を吹出すことができ、マットエレメント２０からの熱を有効利用することができる。

【0056】

また、マットエレメント２０で天井面から放射空調される第一放射空調領域５０のゾーニングと、二重床１００からの空気で吹出空調される第一床吹出空調領域１２０及び第二床吹出空調領域１２２のゾーニングとは、共通のゾーニングとされている。

【0057】

さらに、各放射空調領域５２、５４のゾーニングと、各床吹出空調領域１２４～１３０のゾーニングとが共通のゾーニングとされている。

【0058】

これにより、マットエレメント２０による放射空調１４を、二重床１００からの空気による吹出空調１６によって補うことができる。

【0059】

また、二重床１００からの空気による吹出空調１６を併用することで、温度変化に対する応答性を高めると同時に、室温の立上り時間を短縮することができる。

【符号の説明】

【0060】

１０ 空調システム
１４ 放射空調
１６ 吹出空調
１８ コンクリートスラブ
１８Ａ 上面
１８Ｂ 下面
２０ マットエレメント
２４ 熱媒体
２６ 配管
５０ 第一放射空調領域
５２ 第二放射空調領域
５４ 第三放射空調領域
１００ 二重床
１０２ グリル
１０４ 床下空間
１０６ 室内
１２０ 第一床吹出空調領域
１２２ 第二床吹出空調領域
１２４ 第三床吹出空調領域
１２６ 第四床吹出空調領域
１２８ 第五床吹出空調領域
１３０ 第六床吹出空調領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】