JP7576446B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、内部に窓内空間が形成されたダブルスキン構造の窓部を介して屋外と区画された居室において、前記窓部側に設置されて前記窓内空間へ空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を備えた空調システムに関する。

従来の空調システムとして、ペリメータゾーンに設置したペリメータ空調装置からダブルスキン構造の窓部の窓内空間へ空調空気を供給するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１記載の空調システムにおいて、窓部（６）は、内外二重に配置したガラス間に通気可能な窓内空間（７）が形成されたダブルスキン構造に構成されている。この窓部（６）の居室側の下方には、窓内空間（７）と居室側とを連通させる下面通気穴（３１）が開口されている。そして、ペリメータ空調装置（１００）が窓部（６）際に床置きされており、そのペリメータ空調装置（１００）からの空調空気の吹出先は、窓内空間（７）に通じる下面通気穴（３１）近傍の居室側とされている。このような構成により、下面通気穴（３１）から居室側へ吹き出された空調空気の一部が、下面通気穴（３１）を通じて窓内空間（７）に供給されることになる。

このような空調システムでは、ダブルスキン構造の窓部の窓内空間に空調空気が通流するので、屋外から窓内空間に伝達される熱を当該空調空気により処理することができる。よって、特に夏期や冬期などのように空調負荷が高くなる場合には、屋外から窓部を通じたペリメータゾーンへの伝熱を抑制して、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上することができる。

特開平５－２４０４６２号公報（主に、段落０００３、図９）

しかしながら、特許文献１記載の空調システムでは、常に窓内空間に空調空気が通流する構成を採用しているので、夏期や冬期などのように空調負荷が高くなる場合には、有効な空調を行うことができるものの、中間期などのように空調負荷が低く抑えられる場合には、ペリメータ空調装置による空調の有効性が低くなり、ペリメータ空調装置の合理的な利用ができなくなるという問題がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、居室においてダブルスキン構造の窓部側のペリメータゾーンに設置されて窓内空間に空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を設置した空調システムにおいて、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上しながら、ペリメータ空調装置を合理的且つ有効に利用可能な技術を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、内部に窓内空間が形成されたダブルスキン構造の窓部を介して屋外と区画された居室において、前記窓部側に設置されて前記窓内空間へ空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を備え、前記窓内空間が前記居室に対して区画されている空調システムであって、
前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を、前記窓内空間側と前記居室側との間で切り替え可能な吹出先切替手段を備え、
前記ペリメータ空調装置とは別に、前記居室の空調を行うインテリア空調装置を備え、
前記インテリア空調装置の起動運転時において前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を前記吹出先切替手段により前記居室に設定し、当該起動運転後の通常運転時において前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を前記吹出先切替手段により前記窓内空間に設定する形態で、前記吹出先切替手段の作動を制御する運転制御手段を備えた点にある。

本構成によれば、上記吹出先切替手段によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を窓内空間側として、当該空調空気をダブルスキン構造の窓部の内部に形成された窓内空間に直接吹き出す状態とすれば、夏期や冬期などのように空調負荷が比較的高くなる場合であっても、屋外から窓内空間に伝達される熱を空調空気により処理して、屋外から窓部を通じたペリメータゾーンへの伝熱を抑制し、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上することができる。
一方、上記吹出先切替手段によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を居室側として、当該空調空気を居室へ直接吹き出す状態とすれば、中間期などのように空調負荷が低く抑えられる場合であっても、ペリメータ空調装置の空調空気を居室の空調に有効に利用することができる。
従って、本発明により、居室においてダブルスキン構造の窓部側のペリメータゾーンに設置されて窓内空間に空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を設置した空調システムにおいて、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上しながら、ペリメータ空調装置を合理的且つ有効に利用可能な技術を提供することができる。
更に、本構成によれば、居室の空調負荷が比較的大きいインテリア空調装置の起動運転時には、吹出先切替手段の作動制御によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先が居室に設定されて、当該ペリメータ空調装置の空調空気が居室へ直接吹き出される。よって、起動運転時における比較的大きな居室の空調負荷をインテリア空調装置とペリメータ空調装置との両方で処理して、居室環境を迅速に快適な状態とすることができる。特に、インテリア空調装置が、単独運転では居室の大きな空調負荷の迅速な処理が困難である熱放射式の空調装置等であっても、起動運転時において、ペリメータ空調装置の空調空気の居室への吹き出しを行うことによって、居室環境が快適となるまでの立ち上がり時間をインテリア空調装置の単独での起動運転時よりも短縮することができる。
そして、居室環境が快適なものとなった起動運転後の通常運転時には、吹出先切替手段の作動制御によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先が窓内空間に設定されて、当該ペリメータ空調装置の空調空気が窓内空間へ直接吹き出される。よって、屋外から窓部を通じたペリメータゾーンへの伝熱を抑制して居室の快適性を維持しながら、インテリア空調装置が賄う居室の空調負荷を軽減して省エネルギー性を向上することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記インテリア空調装置が、熱放射式の空調装置である点にある。

本発明の第３特徴構成は、内部に窓内空間が形成されたダブルスキン構造の窓部を介して屋外と区画された居室において、前記窓部側に設置されて前記窓内空間へ空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を備え、前記窓内空間が前記居室に対して区画されている空調システムであって、
前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を、前記窓内空間側と前記居室側との間で切り替え可能な吹出先切替手段を備え、
前記ペリメータ空調装置が、屋外から外気を前記空調空気に取り込みながら前記居室から取り込んだ室内空気を屋外へ排出する外気取込空調運転を実行可能なウォールスルー型空調装置である点にある。

本構成によれば、上記吹出先切替手段によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を窓内空間側として、当該空調空気をダブルスキン構造の窓部の内部に形成された窓内空間に直接吹き出す状態とすれば、夏期や冬期などのように空調負荷が比較的高くなる場合であっても、屋外から窓内空間に伝達される熱を空調空気により処理して、屋外から窓部を通じたペリメータゾーンへの伝熱を抑制し、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上することができる。
一方、上記吹出先切替手段によりペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を居室側として、当該空調空気を居室へ直接吹き出す状態とすれば、中間期などのように空調負荷が低く抑えられる場合であっても、ペリメータ空調装置の空調空気を居室の空調に有効に利用することができる。
従って、本発明により、居室においてダブルスキン構造の窓部側のペリメータゾーンに設置されて窓内空間に空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を設置した空調システムにおいて、省エネルギー性及びペリメータゾーンの快適性を向上しながら、ペリメータ空調装置を合理的且つ有効に利用可能な技術を提供することができる。
更に、本構成によれば、ペリメータ空調装置として上記ウォールスルー型空調装置を設置し、当該ウォールスルー型空調装置に上記外気取込空調運転を実行させることで、居室の換気を増強することができる。また、このようなウォールスルー型空調装置は、室内ユニットと室外ユニットとが一体的に構成されており、外壁を介して直接取り込んだ外気を熱源として空調空気を冷却又は加熱する空冷ヒートポンプエアコンであることから、別の室外機や冷媒配管などの設置工事が不要となって合理的で無駄のないシステム構成を実現することができる。
本発明の第４特徴構成は、居室に臨む天井面を構成する天井パネルの上方には天井空間が形成されており、前記窓内空間の上端部が前記天井空間に開放されており、
前記天井空間には、前記居室に空調空気を供給して前記居室の空調を行うインテリア空調装置が設けられている点にある。
本発明の第５特徴構成は、前記ペリメータ空調装置には、前記空調空気を吹き出す空調空気吹出口が設けられており、
前記窓内空間に開口する窓内空間側吹出口と、
前記居室に開口する居室側吹出口と、を備え、
前記吹出先切替手段が、前記空調空気吹出口から供給された空調空気を前記窓内空間側吹出口側に供給して当該窓内空間側吹出口から前記窓内空間に吹き出させる窓内空間吹出状態と、前記空調空気吹出口から供給された空調空気を前記居室側吹出口側に供給して当該居室側吹出口から居室に吹き出させる居室吹出状態とを切替可能に構成されている点にある。

本実施形態の空調システムの概略構成及び窓内空間吹出状態での空調空気の吹出状態を示す図 本実施形態の空調システムの概略構成及び居室吹出状態での空調空気の吹出状態を示す図

本発明に係る空調システムの実施形態について図面に基づいて説明する。
図１，２に示すように、本実施形態の空調システム（以下「本空調システム」と呼ぶ。）の空調対象となる居室Ｒは、窓部５０により屋外Ｏと区画されている。その窓部５０は、インナーガラス５２とアウターガラス５１とを互いに間隔をあけて内外二重に配置してそれらの間に窓内空間５５が形成されたダブルスキン構造を有する。また、この窓内空間５５には、居室Ｒへ差し込む太陽光（日射）の遮光量を調整可能なブラインド５３を収容することができる。更に、この窓部５０の下方の腰壁部４０内には、後述するペリメータ空調装置３０が設置される窓部下空間Ｃ３が形成されている。

居室Ｒに臨む天井面を構成する天井パネル１の上方には天井空間Ｃ１が形成されており、上記窓内空間５５の上端部がこの天井空間Ｃ１に開放されている。天井パネル１には多数の天井面制気口２が穿設されている。更に、天井空間Ｃ１には、これらの天井面制気口２を覆う形態で設けられた天井チャンバ１２と、当該天井チャンバ１２に対して空調空気ＳＡを供給可能なインテリア空調装置１０が設けられている。

インテリア空調装置１０は、天井チャンバ１２内の空気を還気ＲＡとして取り込んで温調し、その温調後の空気を空調空気ＳＡとして天井チャンバ１２内に供給する。すると、居室Ｒでは、天井パネル１に設けられた多数の天井面制気口２から空調空気ＳＡが吹き出されるのと同時に、天井チャンバ１２内の空調空気ＳＡとの熱交換により温調された天井パネル１からの熱放射により、空調が行われることになる。即ち、インテリア空調装置１０は、天井パネル１からの熱放射を利用して居室Ｒの空調を行う熱放射式の空調装置として構成されている。

居室Ｒに臨む床面を構成する床パネル４の下方には床下空間Ｃ２が形成されており、上記窓部下空間Ｃ３がこの床下空間Ｃ２に開放されている。床パネル４には多数の床面制気口５が穿設されている。
窓部５０側のペリメータゾーンＲｐには、窓部下空間Ｃ３に収容される形態で、窓部５０の内部に形成された窓内空間５５等へ空調空気ＳＡを供給可能なペリメータ空調装置３０が設けられている。ペリメータ空調装置３０から窓内空間５５の底部側に供給された空調空気ＳＡは、当該窓内空間５５を上昇した後に天井空間Ｃ１に流入し、その後還気ＲＡとしてインテリア空調装置１０に取り込まれることになる。

ペリメータ空調装置３０は、床置きタイプのウォールスルー型空調装置として構成されている。この種のウォールスルー型空調装置は、室内ユニットと室外ユニットとが一体的に構成されており、直接取り込んだ外気ＯＡを熱源として空調空気ＳＡを冷却又は加熱する空冷ヒートポンプエアコンとして構成されている。このようにペリメータ空調装置３０としてこのようなウォールスルー型空調装置を採用することで、別の室外機や冷媒配管などの設置工事が不要となって合理的で無駄のないシステム構成が実現されている。
また、本空調システムには、インテリア空調装置１０及びペリメータ空調装置３０の作動を制御する運転制御装置６０が設けられている。

ペリメータ空調装置３０には、外壁７を貫通して屋外Ｏに開放された外気取込口３７及び排気口３８と、床下空間Ｃ２に開放された還気取込口３９とが設けられている。そして、このペリメータ空調装置３０は、通常空調運転に加えて外気取込空調運転を実行可能に構成されている。
即ち、通常空調運転では、居室Ｒから床面制気口５を通じて床下空間Ｃ２に流入した室内空気が還気取込口３９を通じて還気ＲＡとして取り込まれて温調され、当該温調後の還気ＲＡが空調空気ＳＡとして空調空気吹出口３１から窓内空間５５等へ吹き出される。
一方、外気取込空調運転では、屋外Ｏの外気ＯＡが外気取込口３７を通じて取り込まれて温調され、当該温調後の外気ＯＡが空調空気ＳＡとして空調空気吹出口３１から窓内空間５５等に吹き出されると共に、還気取込口３９を通じて還気ＲＡとして取り込まれた還気ＲＡの少なくとも一部が排気ＥＡとして排気口３８を通じて屋外Ｏへ排出される。そして、ペリメータ空調装置３０にこのような外気取込空調運転を実行させることにより、居室Ｒに対する換気を増強することができる。

本空調システムには、省エネルギー性及びペリメータゾーンＲｐの快適性を向上しながら、ペリメータ空調装置３０を合理的且つ有効に利用するための構成が採用されており、その詳細について以下に説明を加える。

ペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡの吹出先を、窓内空間５５側と居室Ｒ側との間で切り替え可能な吹出先切替弁３５（吹出先切替手段の一例）が設けられている。
即ち、ペリメータ空調装置３０には、温調後の空調空気ＳＡを吹き出す空調空気吹出口３１が設けられている。窓部５０の下端が位置する腰壁部４０の天面には、窓内空間５５に開口する窓内空間側吹出口３２と、居室ＲのペリメータゾーンＲｐに開口する居室側吹出口３３とが形成されている。
そして、吹出先切替弁３５は、空調空気吹出口３１と窓内空間側吹出口３２と居室側吹出口３３との間に介装された三方切替弁として構成されており、後述する窓内空間吹出状態（図１に示す状態）と居室吹出状態（図２に示す状態）とを切替可能に構成されている。
即ち、吹出先切替弁３５を窓内空間吹出状態（図１に示す状態）に切り替えることで、空調空気吹出口３１から供給された空調空気ＳＡを窓内空間側吹出口３２側に供給して当該窓内空間側吹出口３２から窓内空間５５に吹き出させることができる。また、吹出先切替弁３５を居室吹出状態（図２に示す状態）に切り替えることで、空調空気吹出口３１から供給された空調空気ＳＡを居室側吹出口３３側に供給して当該居室側吹出口３３から居室ＲのペリメータゾーンＲｐに吹き出させることができる。
尚、吹出先切替弁３５は、本実施形態のように一の三方切替弁で構成することができるが、空調空気吹出口３１からの空調空気ＳＡの供給先を窓内空間側吹出口３２と居室側吹出口３３との間で切り替え可能なものであればよく、例えば空調空気吹出口３１から窓内空間側吹出口３２への空調空気の供給を断続可能な二方切替弁と空調空気吹出口３１から居室側吹出口３３への空調空気の供給を断続可能な二方切替弁とで構成することもできる。

例えば、図１に示すように、吹出先切替弁３５を窓内空間吹出状態に切り替えて、ペリメータ空調装置３０から供給された空調空気ＳＡが窓内空間５５に直接吹き出されると、夏期や冬期などのように空調負荷が比較的高くなる場合であっても、屋外Ｏから窓内空間５５に伝達される熱が空調空気ＳＡにより処理される。よって、屋外Ｏから窓部５０を通じたペリメータゾーンＲｐへの伝熱が抑制されて、省エネルギー性及びペリメータゾーンＲｐの快適性が向上されることになる。

一方、図２に示すように、吹出先切替弁３５を居室吹出状態に切り替えて、ペリメータ空調装置３０から供給された空調空気ＳＡが居室Ｒに直接吹き出されると、中間期などのように空調負荷が低く抑えられる場合であっても、ペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡが居室Ｒの空調に有効に利用されることになる。

尚、吹出先切替弁３５は、利用者により手動で切り替えることができるが、本空調システムでは、運転制御装置６０により自動的に切り替えることができる。
そして、運転制御装置６０は、インテリア空調装置１０及びペリメータ空調装置３０の運転状態に基づいて吹出先切替弁３５の作動を制御する運転制御手段として機能するように構成されている。

即ち、運転制御装置６０は、インテリア空調装置１０の起動運転時においては、吹出先切替弁３５の作動制御によりペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡの吹出先を居室Ｒに設定して上記居室吹出状態（図２に示す状態）とする。すると、ペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡが居室Ｒへ直接吹き出されて、起動運転時における比較的大きな居室Ｒの空調負荷が、インテリア空調装置１０とペリメータ空調装置３０との両方で処理されることになる。このことで、居室Ｒの環境が迅速に快適なものとなる。特に、インテリア空調装置１０が、単独運転では居室Ｒの大きな空調負荷の迅速な処理が困難である熱放射式の空調装置等であっても、起動運転時において、ペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡの居室Ｒへの吹き出しが行われることによって、居室Ｒの環境が快適となるまでの立ち上がり時間がインテリア空調装置１０の単独での起動運転時よりも短縮されることになる。

そして、運転制御装置６０は、居室Ｒの環境が快適なものとなった起動運転後の通常運転時においては、吹出先切替弁３５の作動制御によりペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡの吹出先を窓内空間５５に設定して、上記窓内空間吹出状態（図１に示す状態）とする。すると、ペリメータ空調装置３０の空調空気ＳＡが窓内空間５５へ直接吹き出されて、屋外Ｏから窓部５０を通じたペリメータゾーンＲｐへの伝熱が抑制されることになる。このことで、居室Ｒの快適性が維持されながら、インテリア空調装置１０が賄う居室Ｒの空調負荷が軽減されて、省エネルギー性が向上されることになる。
更に、運転制御装置６０は、居室Ｒの温湿度の状態や屋外Ｏの温湿度や花粉濃度の状態等に基づいて適切な条件で適宜ペリメータ空調装置３０による外気取込空調運転の実行及び停止を切り替えることによって、省エネルギー性の更なる向上を図ることができる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記実施形態では、ペリメータ空調装置３０とは別に、居室Ｒの空調を行う熱放射式のインテリア空調装置１０を設けた例を説明したが、インテリア空調装置１０の居室Ｒに対する空調方式は熱放射式に限らず適宜変更可能である。また、インテリア空調装置１０は、適宜省略しても構わない。

（２）上記実施形態では、インテリア空調装置１０の起動運転から通常運転への移行時に、運転制御装置６０により自動的に吹出先切替弁３５の作動状態を居室吹出状態（図２に示す状態）から窓内空間吹出状態（図１に示す状態）に切り替えたが、この吹出先切替弁３５の作動状態の切り替えタイミングについては、適宜調整又は変更しても構わない。

（３）上記実施形態では、ペリメータ空調装置３０を、床置きタイプのウォールスルー型空調装置として構成したが、天吊タイプのウォールスルー型空調装置や別の形式の空調装置として構成しても構わない。また、天吊タイプのペリメータ空調装置を採用する場合には、窓部上方の壁部内の空間にペリメータ空調装置を設置し、当該ペリメータ空調装置から窓内空間の天部側に空調空気を供給するように構成することができる。

１０ インテリア空調装置
３０ ペリメータ空調装置
３５ 吹出先切替弁（吹出先切替手段）
５０ 窓部
５５ 窓内空間
６０ 運転制御装置（運転制御手段）
Ｏ 屋外
Ｒ 居室
ＯＡ 外気
ＳＡ 空調空気

Claims (5)

1. 内部に窓内空間が形成されたダブルスキン構造の窓部を介して屋外と区画された居室において、前記窓部側に設置されて前記窓内空間へ空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を備え、前記窓内空間が前記居室に対して区画されている空調システムであって、
   前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を、前記窓内空間側と前記居室側との間で切り替え可能な吹出先切替手段を備え、
   前記ペリメータ空調装置とは別に、前記居室の空調を行うインテリア空調装置を備え、
   前記インテリア空調装置の起動運転時において前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を前記吹出先切替手段により前記居室に設定し、当該起動運転後の通常運転時において前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を前記吹出先切替手段により前記窓内空間に設定する形態で、前記吹出先切替手段の作動を制御する運転制御手段を備えた空調システム。
2. 前記インテリア空調装置が、熱放射式の空調装置である請求項１に記載の空調システム。
3. 内部に窓内空間が形成されたダブルスキン構造の窓部を介して屋外と区画された居室において、前記窓部側に設置されて前記窓内空間へ空調空気を供給可能なペリメータ空調装置を備え、前記窓内空間が前記居室に対して区画されている空調システムであって、
   前記ペリメータ空調装置の空調空気の吹出先を、前記窓内空間側と前記居室側との間で切り替え可能な吹出先切替手段を備え、
   前記ペリメータ空調装置が、屋外から外気を前記空調空気に取り込みながら前記居室から取り込んだ室内空気を屋外へ排出する外気取込空調運転を実行可能なウォールスルー型空調装置である空調システム。
4. 居室に臨む天井面を構成する天井パネルの上方には天井空間が形成されており、前記窓内空間の上端部が前記天井空間に開放されており、
   前記天井空間には、前記居室に空調空気を供給して前記居室の空調を行うインテリア空調装置が設けられている請求項３に記載の空調システム。
5. 前記ペリメータ空調装置には、前記空調空気を吹き出す空調空気吹出口が設けられており、
   前記窓内空間に開口する窓内空間側吹出口と、
   前記居室に開口する居室側吹出口と、を備え、
   前記吹出先切替手段が、前記空調空気吹出口から供給された空調空気を前記窓内空間側吹出口側に供給して当該窓内空間側吹出口から前記窓内空間に吹き出させる窓内空間吹出状態と、前記空調空気吹出口から供給された空調空気を前記居室側吹出口側に供給して当該居室側吹出口から居室に吹き出させる居室吹出状態とを切替可能に構成されている請求項１～４の何れか１項に記載の空調システム。

Images