JPH0258546B2

JPH0258546B2 -

Info

Publication number: JPH0258546B2
Application number: JP29459185A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Enokida; Kenichi Tokuda
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1990-12-10
Also published as: JPS62153651A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、天井裏からダクトを削減したいわ
ゆるダクトレス空調システムにおける室内吹出口
の開度設定法に関する。

＜従来の技術＞ダクトレス空調システムは、送風機からの調和
空気を天井内吹出口より天井裏の空間に供給し
て、天井裏の空間を給気チヤンバーとし、天井に
取り付けた室内吹出口から被空調室に調和空気を
吹き出すものである。このダクトレス空調システ
ムは、下記の利点を有するため、大型店舗のよう
な大スペースの空調システムとして多用されてい
る。

メインダクト以外のダクト工事や保温工事が
ないため、工期を短縮でき、工事費を低減でき
る。

天井内のダクトを大幅に簡略することで、従
来のダクト方式に比べて梁下端と天井面のふと
ころ寸法を低減して、階高を低減できる。

メインダクトと室内吹出口との接続がないの
で、室内吹出口の配置が自由にできる。したが
つて、天井面のデザインの自由度が確保され、
竣工後の模様替えへの対応が容易となる。すな
わち、室内吹出口の配置のフレキシビリテイが
得られる。

天井裏の空間を給気チヤンバーとしているた
め、天井面・床面の輻射効果と熱容量の大きい
床面の蓄熱効果が利用できる。

ところが、上記ダクトレス空調システムでは、
次に述べる理由で、室内吹出口からの吹出風量が
予測できず、室内吹出口の開度をその室内吹出口
を実際に操作して試行錯誤で設定しなければなら
ず、手間、時間がかかるという問題がある。すな
わち、第１３，１４図に示すように、送風機１０
０から送られて来た調和空気は、天井内吹出口１
０１より、天井裏の空間１０２に吹き出され、天
井裏の空間１０２を矢印Ａ，Ｂに示すように対流
する。そして、天井裏の空間１０２から室内吹出
口１０３，１０４，１０５，１０６を通つて被空
調室１１５に調和空気が供給される。ところで天
井裏の空間１０２を対流している矢印Ａ，Ｂで示
す調和空気の流れの方向と、室内吹出口１０３，
１０４，１０５，１０６から吹き出される矢印Ｘ
で示す空気の流れの方向とは直交関係にあり、矢
印Ａ，Ｂで示す対流している空気には室内吹出口
１０３，１０４，１０５，１０６の吹出し方向Ｘ
の速度成分を持たない。したがつて、室内吹出口
１０３，１０４，１０５，１０６からの吹出空気
量は室内吹出口１０３，１０４，１０５，１０６
を挾む天井内外の静圧差で定まる。一方、ベルヌ
イの定理により、（動圧）＋（静圧）＝一定であるの
で、天井裏の空間１０２の静圧分布は天井裏の対
流の流速分布によつて定まる。ところが、天井裏
空間の流速分布は天井裏の構造によつて変化して
複雑であり、また一つの室内吹出口の開度を変え
るだけで変わり、実際上予測することは難しい。
したがつて、室内吹出口１０３，１０４，１０
５，１０６からの風量を予測することは難しい。

このため、従来においては、室内吹出口の開度
設定は、前述の如く、実機の試行錯誤により行な
わなければならず、工数と時間がかかるという問
題があつた。また、このように室内吹出口からの
風量を予測できないため、室内吹出口の開度を自
動調節できないという問題があつた。

＜発明の目的＞そこで、この発明の目的は、試行錯誤によら
ず、所望風量に対して室内吹出口の開度を正確に
設定できるようにすることである。

＜発明の構成＞上記目的を達成するため、この発明は、送風機
および室内吹出口を接続点とし、それらを連結す
る風道を仮定することにより、天井裏の空間およ
び被空調室を含む通気回路網のモデルを設定し、
かつ、上記天井裏空間に極力特定の対流が生じな
いように天井内吹出口から調和空気を吹き出すよ
うにすることにより、上記通気回路網に電気回路
におけるキルヒホツフの法則を相似的に適用でき
る状況とし、仮定した室内吹出口の開度に相当す
る比抵抗からその吹出風量をキルヒホツフの法則
より算出し、所望の吹出風量を得るまで、比抵抗
の仮定を繰り返して、室内吹出口の開度を設定す
るようにしたことを基本的な特徴としている。よ
り詳しくは、この発明は、天井内吹出口は、その
天井内吹出口から吹き出された調和空気が天井平
面に沿つて略全方向に一様に流れるような構成と
し、上記送風機および上記室内吹出口を接続点と
して、その接続点相互を連結する風道を仮定した
通気回路網のモデルを設定し、次に、室内吹出口
からの所望の吹出風量である風道の目標風量V₂′，
V₃′，V₄′，V₅′を設定すると共に、建物の構造に
よつて定まる比抵抗R₁，R₆，R₇，R₈，R₉を設定
し、次に、室内吹出口の開度によつて定まる風道
の比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅を仮定し、次に、上記
通気回路網における閉回路をなす各網目における
圧力降下量Fiを上記風道を流れる風量Viおよび
比抵抗Riの関数として表わし、上記各圧力降下
量Fiを零として、未知数である風道の風量V₂，
V₃，…，V₉を算出し、次に、算出された風量
V₂，V₃，V₄，V₅が目標風量V₂′，V₃′，V₄′，
V₅′に対して一定許容範囲内に入つているか否か
を判別し、上記算出された風量V₂，V₃，V₄，V₅
が上記一定許容範囲内に入つていない場合には、
上記室内吹出口の開度によつて定まる比抵抗R₂，
R₃，R₄，R₅を再度仮定して、風道の風量V₂，
V₃，V₄，V₅を算出する演算を、算出された風量
V₂，V₃，V₄，V₅が目標風量V₂′，V₃′，V₄′，
V₅′に対して一定許容範囲内に入るまで繰り返し、
算出された風量V₂，V₃，V₄，V₅が上記一定許容
範囲内に入つたときの比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅か
ら室内吹出口の開度を設定するようにしたことを
特徴としている。

＜実施例＞以下、この発明を図示の実施例により詳細に説
明する。

第１図において、１１は被空調室、１２は天井
平面、１３は上スラブ、１５は天井裏の空間、１
６は梁である。

また、６は調和空気を送給する送風機、２１は
給気ダクト、２２は給気ダクト２１の先端に設け
られた天井内吹出口である。この天井内吹出口２
２は、調和空気を天井平面１２と直交する上方
向、すなわち上スラブ１３に向けて吹き付けて、
はね返つた空気を天井平面１２に沿つて略全方向
に一様に流すようにしている。この天井内吹出口
（以下噴水型天井内吹出口という）２２の具体的
構造は第２図に示すようになつており、多孔板２
０１の複数の孔２０２，２０２，…より、多孔板
２０１の全面から均等に上向きに調和空気を徐々
に吹き出すようになつている。

また、１，２，３，４は天井平面１２に設けた
室内吹出口（室内吹出口３，４は室内吹出口１，
２に対して紙面の奥方向に離れて存する。）、５は
リターン口である。

次に、上記送風機６および室内吹出口１，２，
３，４を接続点として、第３図、第４図に示すよ
うな通気回路網のモデルを設定する。そして、第
３，４図中で線で示すように、各接続点１，２，
３，４，６を接続する風道を仮定する。この風道
は梁下、室内吹出口等を通ると仮定した空気の通
路である。

第４図において、V₁〜V₉は各風道を流れる風
量（m³／ｓ）、R₁〜R₉は各風道の比抵抗（Kgｆ・
s²／ｍ⁸）、q₂〜q₅は各網目（通気回路網中の閉回
路）の風量（m³／ｓ）である。上記比抵抗R₁は
給気ダクト２１の抵抗であり、比抵抗R₆，R₇，
R₈，R₉は天井裏空間１５の梁１６，１６の下の
寸法等の天井裏空間の構造によつて定まるもので
あり、比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅は主として室内吹
出口１，４，３，２の開度によつて定まるもので
ある。一方、天井裏空間１５における梁下寸法と
局部抵抗との関係は第５図に示すようになつてお
り、これにより求まる梁下の局部比抵抗に天井内
の壁面の比抵抗等を加えて天井裏空間にある風道
の比抵抗R₆，R₇，R₈，R₉は求められる。また、
室内吹出口１，２，３，４の開度と圧力損失を示
す第６図のグラフより、室内吹出口１，２，３，
４の開度に対する比抵抗が求まり、これに既知の
リターン口５や被空調室１１内の空気通路の比抵
抗を加算して、室内吹出口１，４，３，２の下流
の風道の比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅が求まる。した
がつて、比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅は室内吹出口
１，４，３，２の開度に対して一意的に定まる。

さて、上記風量V₁〜V₉、網目の風量q₁〜q₅に
対して次式が成立する。

V₁＝q₁、V₂＝q₁−q₂、V₃＝q₂−q₃ V₄＝q₃−q₄、V₅＝q₄、V₆＝q₂−q₅ V₇＝q₅、V₈＝q₅−q₄、V₉＝q₃−q₅ ……(1) 一方、単位時間に単位風量が通過したときの圧
力損失ｈは、ｈ＝Ｒ・V² となる。

ｈ：圧力損失（mmAqまたはKgｆ／m²）Ｖ：風量（m³／ｓ）Ｒ：比抵抗（Kgｆ・s²／ｍ⁸）したがつて、各網目について第４図の矢印の方
向に空気が流れ、その過程での圧力降下量（Ｆ）
を関数F₁〜F₅として次式が成立する。

F₁＝R₁・V₁・｜V₁｜＋R₂・V₂・｜V₂｜−Pf F₁＝R₁・V₁・｜V₁｜＋R₂・V₂・｜V₂｜−Pf F₂＝−R₂・V₂・｜V₂｜＋R₆・V₆・｜V₆｜＋R₃・V₃・｜V₃｜ F₁＝R₁・V₁・｜V₁｜＋R₂・V₂・｜V₂｜−Pf F₂＝−R₂・V₂・｜V₂｜＋R₆・V₆・｜V₆｜＋R₃・V₃・｜V₃｜ F₃＝−R₃・V₃・｜V₃｜＋R₉・V₉・｜V₉｜＋R₄・V₄・｜V₄｜ F₁＝R₁・V₁・｜V₁｜＋R₂・V₂・｜V₂｜−Pf F₂＝−R₂・V₂・｜V₂｜＋R₆・V₆・｜V₆｜＋R₃・V₃・｜V₃｜ F₃＝−R₃・V₃・｜V₃｜＋R₉・V₉・｜V₉｜＋R₄・V₄・｜V₄｜ F₄＝−R₄・V₄・｜V₄｜−R₈・V₈・｜V₈｜＋R₅・V₅・｜V₅｜ F₁＝R₁・V₁・｜V₁｜＋R₂・V₂・｜V₂｜−Pf F₂＝−R₂・V₂・｜V₂｜＋R₆・V₆・｜V₆｜＋R₃・V₃・｜V₃｜ F₃＝−R₃・V₃・｜V₃｜＋R₉・V₉・｜V₉｜＋R₄・V₄・｜V₄｜ F₄＝−R₄・V₄・｜V₄｜−R₈・V₈・｜V₈｜＋R₅・V₅・｜V₅｜ F₅＝−R₆・V₆・｜V₆｜＋R₇・V₇・｜V₇｜＋R₈・V₈・｜V₈｜−R₉・V₉・｜V₉｜……(2) ここで各網目は閉回路を構成しているから、
F₁＝F₂＝……＝F₅＝０である。なお、Pfは送風
機の吐出圧力である。

上記(1)、(2)式より、比抵抗R₁〜R₉を設定すれ
ば、風量V₁〜V₉が求まることになる。このこと
を基にして、コンピユータにより第７図のように
して室内吹出口１，２，３，４の開度を設定す
る。

まず、ステツプS₁で、既知である送風機６の風
量V₁、室内吹出口１，４，３，２の目標風量
V₂′，V₃′，V₄′，V₅′、既知である天井裏空間１５
の風道の比抵抗R₆〜R₉および給気ダクト２１お
よび天井裏空間１５を含む風道の比抵抗R₁をイ
ンプツトする。

次いで、ステツプS₂に進んで室内吹出口１，
４，３，２の比抵抗R₂〜R₅を仮定する。

次いで、ステツプS₃，S₄に進んで、前述の(1)式
と、F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝F₅＝０とおいた(2)式とに
より、風量V₂〜V₉を算出する。

次いで、ステツプS₅に進んで、先に算出した室
内吹出口１，４，３，２からの吹出風量V₂〜V₅
が目標風量V₂′〜V₅′に対して、許容範囲内、つま
り｜Vi−Vi′｜／Vi≦0.01になつているか否かを
判断し、許容範囲内に入つていれば、先に仮定し
た比抵抗R₂〜R₅を適正なものとして、それより
室内吹出口１，４，３，２の開度を求める。一
方、算出された吹出風量V₂〜V₅が目標風量V₂′〜
V₅′に対して許容範囲内に入つていない場合には、
ステツプS₆に進む。

ステツプS₆では先に仮定した比抵抗R₂〜R₅は
適正でないとして、新たに比抵抗R₂〜R₅を次式
により設定してステツプS₃に戻る。

Ri←Ri×√′ このように、対流が起らない状態でキルヒホツ
フの法則を適用して算出した風量V₂〜V₅を目標
風量V₂′〜V₅′と比較して所望の風量になるまで、
室内吹出口の開口度（すなわち吹出口の比抵抗）
を変化させて設定することによつて、実機の試行
錯誤によらず、最適な室内吹出口の開度を簡単か
つ正確に求めることができる。

なお、第１，３，４図に示した通気回路網は、
送風機６から出た調和空気は天井裏空間１５や被
空調室１１を経由して再び送風機６に直接戻る場
合を示しているが、これに限定されることはな
く、被空調室１１の空気が室外に出る場合は、そ
の量だけ室外空気を送風機６が吸引して、天井裏
空間１５に送給するようにすれば、第３，４図は
この場合の通気回路網を表わしていることにな
る。

第８，９図は本発明の方法で設定した第１の実
験例を示している。この実験例では天井内吹出口
として第２図に示す噴水型天井内吹出口６を用
い、天井裏空間には梁がある。

第８図中の風向を示す矢印で分かるように、天
井裏空間には対流が起つていない。また、第９図
から分かるように、（）で囲まれた風量の計算
値と（）で囲まれない風量の実測値とは良く一
致している。これは、天井裏空間１５に対流が生
じていないからだと考えられる。

第１０，１１図は本発明の方法で設定した第２
の実験例を示している。この実験例では、天井内
吹出口として、天井平面に平行に全方向に調和空
気を吹き出す第１２図に示す扇子形状つまり拡散
型の天井内吹出口３５を用い、天井裏空間には梁
があり、かつエレベータ等の空調されない障害物
３６がある。

第１０図は天井裏空間の静圧分布を示し、一様
かつ全面的に天井内吹出口３５から静圧が低下し
ており、対流が起こつていないことが分かる。ま
た、第１１図により、実測値と計算値が良く一致
することが分かる。

＜発明の効果＞以上より明らかなように、この発明は天井裏の
空間に対流が起こらないようにした上で、通気回
路網を仮定して、キルヒホツフの法則を利用して
算出した室内吹出口の風量を目標風量と比較し
て、所望の風量になるまで、室内吹出口の開度
（すなわち室内吹出口の比抵抗）を変化させて設
定することによつて、実機の試行錯誤によらず最
適な室内吹出口の開度を簡単かつ正確に設定する
ことができる。また、室内吹出口からの風量を予
測することができるため、ダクトレス空調システ
ムにおいて、室内の熱負荷の変化あるいは季節的
な変化に応じて、送風機の吐出量や室内吹出口の
開度を要求に応じて自動調整することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２
図、第１２図は天井内吹出口の斜視図、第３，４
図は通気回路網を示す図、第５図、第６図は梁下
の抵抗および室内吹出口の特性図、第７図はフロ
ーチヤート、第８，９，１０，１１図は実験デー
タを示す図、第１３図、第１４図は従来例の縦断
面図と水平断面図である。１，２，３，４……室内吹出口、６……送風
機、１１……被空調室、１５……天井裏の空間、
２２，３５……天井内吹出口。

Claims

【特許請求の範囲】１送風機からの調和空気を天井内吹出口より天
井裏の空間に供給して、天井裏の空間を給気チヤ
ンバーとし、天井に取り付けた複数の室内吹出口
から被空調室に調和空気を供給するダクトレス空
調システムにおいて、上記天井内吹出口は、その天井内吹出口から吹
き出された調和空気が天井平面に沿つて略全方向
に一様に流れるような構成とし、上記送風機および上記室内吹出口を接続点とし
て、その接続点相互を連結する風道を仮定した通
気回路網のモデルを設定し、次に、室内吹出口からの所望の吹出風量である
風道の目標風量V₂′，V₃′，V₄′，V₅′を設定すると
共に、建物の構造によつて定まる比抵抗R₁，R₆，
R₇，R₈，R₉を設定し、次に、室内吹出口の開度によつて定まる風道の
比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅を仮定し、次に、上記通気回路網における閉回路をなす各
網目における圧力降下量Fiを上記風道を流れる風
量Viおよび比抵抗Riの関数として表わし、上記
各圧力降下量Fiを零として、未知数である風道の
風量V₂，V₃，…，V₉を算出し、次に、算出された風量V₂，V₃，V₄，V₅が目標
風量V₂′，V₃′，V₄′，V₅′に対して一定許容範囲内
に入つているか否かを判別し、上記算出された風
量V₂，V₃，V₄，V₅が上記一定許容範囲内に入つ
ていない場合には、上記室内吹出口の開度に対応
する比抵抗R₂，R₃，R₄，R₅を再度仮定して、風
道の風量V₂，V₃，V₄，V₅を算出する演算を、算
出された風量V₂，V₃，V₄，V₅が目標風量V₂′，
V₃′，V₄′，V₅′に対して一定許容範囲内に入るま
で繰り返し、算出された風量V₂，V₃，V₄，V₅が
上記一定許容範囲内に入つたときの比抵抗R₂，
R₃，R₄，R₅から室内吹出口の開度を設定するよ
うにしたことを特徴とするダクトレス空調システ
ムにおける室内吹出口の開度設定法。２上記天井内吹出口は天井平面と直交する方向
を指向して、その天井内吹出口から吹き出した空
気がスラブまたは天井面に衝突した後、天井平面
に沿つて略全方向に一様に流れるようにした特許
請求の範囲第１項に記載のダクトレス空調システ
ムにおける室内吹出口の開度設定法。