(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システムにおいて、蓄熱空気通路は床スラブと天井パネル間の天井内空間において、床スラブに並行に構成された大梁と小梁により区切られ、且つ、各梁と天井パネル間の隙間を通して連通する複数の細長い空間により構成すると共に、この蓄熱空気通路において、空調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って流すように噴出する天井内吹出口を構成し、空調機は蓄熱槽を有し、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用可能な構成としたことを特徴とする蓄熱式空調システム
【請求項２】
空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システムにおいて、蓄熱空気通路は床スラブと天井パネル間の天井内空間において、床スラブに並行に構成された大梁と小梁により区切られ、且つ、各梁と天井パネル間の隙間を通して連通する複数の細長い空間により構成すると共に、この蓄熱空気通路において、空調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って流すように噴出する天井内吹出口を構成し、空調機は蓄熱槽を有する構成とし、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用可能な構成とし、空調時間帯以外の時間の一部における運転により蓄熱槽に蓄熱を行うと共に、空調時間帯以外の時間の残りの時間における運転によりコンクリート躯体に蓄熱を行うことを特徴とする蓄熱式空調システムの運転方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱式空調システム並びに蓄熱式空調システムの運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空調負荷のピークカットによる熱源・空調機器の容量低減やランニングコストの低減等を図る目的で、空調機に蓄熱槽を設け、空調時間帯以外の時間帯、即ち電力単価が安くなる２２時〜翌朝８時までの１０時間の間における空調機の運転により、氷や温水を蓄熱媒体として蓄熱槽に蓄熱し、蓄熱した熱（冷熱を含む）を空調時間帯において空調に利用する蓄熱槽蓄熱式の空調システムが提案されている。例えば特願平１１−５８６４３号の願書に添付した明細書及び図面を参照。
【０００３】
一方、近来、空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置し、空調機を上記空調時間帯以外の時間帯に運転してコンクリート躯体に蓄熱し、蓄熱した熱（冷熱を含む）を空調時間帯において利用する躯体蓄熱式の空調システムが提案されている。例えば特開平１０−２２０８１２号公報等参照。
【０００４】
後者の躯体蓄熱式空調システムの一例を図について説明すると、例えば図６に示すものは、空調機１０１の吐出側１０２から吐出する空調空気を、ＯＡフロア等の二重床１０３と床スラブ１０４との間に構成した床下空間部１０５に流し、床１０３に設けた吹出口１０６から部屋の居室空間１０７に供給すると共に、天井パネル１０８に設けた吸込口１０９から、この天井パネル１０８と天井側の床スラブ１０４との間の天井内空間１１０に流入させ、ここを通過させて空調機１０１の吸込側１１１に還流させる床吹き出し式の空調システムにおいて、床スラブ１０４は中空部１１２を有する中空スラブにより構成し、この中空部１１２により蓄熱、そして放熱用の蓄熱空気通路を構成して、前記空調空気を必要に応じてこの蓄熱空気通路に流すようにしたものである。
多数の並列した中空部１１２は、隣接するもの同士を図中右端側において連通させて直列経路を構成し、これによって蓄熱空気通路の両端側の空気の出入部を床スラブ１０４の一端側、即ち図中左端側に配置している。
そして、空調機１０１の吐出側１０２からの空調空気を蓄熱空気通路に供給するために、天井内空間１１０の床スラブ１０４の下方に、前記中空部１１２と直角の方向に空気ダクト１１３を配置しており、この空気ダクト１１３から各直列経路の一端側に枝ダクト１１４を設置している。一方、直列経路の他端側は開口部１１５により天井内空間１１０と連通させている。
【０００５】
このような構成において、上述した空調時間帯以外の時間帯、即ち、電力料金の単価が安い２２時〜翌朝８時までの１０時間において必要な時間だけ空調機１０１を運転し、空調空気を主として前記蓄熱空気通路に流して循環させる蓄熱運転を行うことにより、空調機１０１の運転により発生した熱（冷熱を含む）を中空部１１２を構成した床スラブ１０４に蓄熱する。
そして空調時間帯においては、居室空間１０７に流す空調空気を、その上流側又は下流側において前記蓄熱空気通路に流す運転を行うことにより、床スラブ１０４に蓄えた熱を空調空気により回収して居室空間１０７の空調に供することができる。
尚、図中実線及び破線の矢印は蓄熱運転時の空調空気の流れ、１点鎖線の矢印は空調運転時の空調空気の流れを示すもので、後者の空調運転においては、空調空気の経路は、天井内空間１１０のみに流れて空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路と、天井内空間１１０から前記蓄熱空気通路を流れて空調機１０１の吸込側１１１に還流する経路とを選択できる構成としており、このような運転を行うためのダクト配置、切替機構等を適宜に構成している。尚、以上の例は床吹き出し方式であるが、天井吹き出し方式にも適用できることは勿論である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明した従来の蓄熱式空調システムでは、次の様な課題がある。
ａ．蓄熱槽蓄熱式空調システムは、蓄熱槽の容積を大きくすれば蓄熱容量を増大させることができるが、コスト及び所要スペースのいずれも大きくなってしまうため、小規模建物では蓄熱容量をむやみに大きくすることはできない。このため、従来、小規模建物用としての蓄熱槽では、例えば５時間程の運転で所定の蓄熱が完了する程度の蓄熱容量としており、蓄熱容量をさらに増大することが望まれている。
ｂ．躯体蓄熱式空調システムにおいて、上述したように中空スラブにより構成した床スラブの中空部を蓄熱、そして放熱用の空気通路として構成するものでは、蓄熱効率が高いものの、イニシャルコストが高くなる点や、床スラブとダクト系の取り合いや納まりが複雑になるという課題がある。
本発明は、このような課題を解決することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システムにおいて、蓄熱空気通路は床スラブと天井パネル間の天井内空間において、床スラブに並行に構成された大梁と小梁により区切られ、且つ、各梁と天井パネル間の隙間を通して連通する複数の細長い空間により構成すると共に、この蓄熱空気通路において、空調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って流すように噴出する天井内吹出口を構成し、空調機は蓄熱槽を有し、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用可能な構成とした蓄熱式空調システムを提案する。
【０００８】
また本発明では、空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空気経路の適所に、コンクリート躯体による蓄熱空気通路を配置する躯体蓄熱式空調システムにおいて、蓄熱空気通路は床スラブと天井パネル間の天井内空間において、床スラブに並行に構成された大梁と小梁により区切られ、且つ、各梁と天井パネル間の隙間を通して連通する複数の細長い空間により構成すると共に、この蓄熱空気通路において、空調空気を、床スラブと梁の壁面に沿って流すように噴出する天井内吹出口を構成し、また空調機は蓄熱槽を有する構成とし、空調時間帯以外の時間における運転により蓄熱槽に蓄熱すると共に、その熱を空調時間帯において利用可能な構成とし、空調時間帯以外の時間の一部における運転により蓄熱槽に蓄熱を行うと共に、空調時間帯以外の時間の残りの時間における運転によりコンクリート躯体に蓄熱を行う蓄熱式空調システムの運転方法を提案するものである。
【０００９】
本発明では、蓄熱槽内の蓄熱媒体に加えてコンクリート躯体を蓄熱に利用するので、蓄熱槽を大型化せずに蓄熱容量を大きくすることができ、空調時間帯以外の時間帯における空調機の運転により、これらの両者に蓄熱を行って、空調時間帯に利用することができる。
従ってピークカット、ピークシフトの効果を増大することが可能となり、更なるランニングコストの低減を計ることができると共に、熱源・空調機器の容量の低減を計ることができる。
【００１０】
そして、蓄熱するコンクリート躯体は、中空スラブでなく、床スラブと、それに並行に構成された梁とすることにより、イニシャルコストの増加を小さくすることができると共に、空調空気は、天井内吹出口から床スラブと梁の壁面に沿って噴出するので、コアンダ効果により長い距離に渡って壁面に沿って流れることができ、これらの床スラブ及び梁との熱交換を良好に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。
図において符号１は建物の居室であり、符号２は居室１の天井側のコンクリート床スラブ、３は床スラブ２の下方に設置した天井パネルである。床スラブ２は大梁４と小梁５を並行に構成しており、従って床スラブ２と天井パネル３間の天井内空間には、各梁４，５により区切られてはいるが、大梁４及び小梁５と天井パネル３間の隙間６を通して連通する細長い空間７（７ａ，７ｂ，７ｃ，…）が並行に構成されている。
符号８は空調機であり、この空調機８は熱源機（図示省略）と蓄熱槽９を有し、熱源機により発生させる熱（冷熱を含む）を、居室１又は空間７又は蓄熱槽９側に選択的に供給可能な構成としている。
このような空調機は、例えば熱源機を構成するヒートポンプの冷媒を、流路を切り換えて、空調空気用の熱交換器と、蓄熱槽９内に構成した熱交換器に、選択的に供給可能に構成すると共に、これらの熱交換器をヒートポンプにおける蒸発器又は凝縮器として選択的に動作させる機能を有するものとして構成することができる。例えば、このような空調機としては、上述した特願平１１−５８６４３号の願書に添付した明細書及び図面に記載されているもの等を適用することができる。
符号１０は空調機８における空調空気の吐出側に構成した往きダクトであり、この往きダクト１０は、第１の往きダクト１０ａと第２の往きダクト１０ｂに分岐構成しており、夫々のダクト１０ａ，１０ｂにダンパー１１ａ，１１ｂを設けて、空調空気をこれらのダクト１０ａ，１０ｂに選択的に供給できる構成としている。
第１の往きダクト１０ａは、上記細長い空間７の夫々の端側に配置した天井内吹出口１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に至るもので、これらの天井内吹出口１２はスリット形状等の開口形状を有し、夫々の空間７において空調空気を床スラブ２の壁面１３及び梁４，５の壁面に沿って噴出するように構成している。
一方、第２の往きダクト１０ｂは、上記細長い空間７を通り、天井パネル３に設けた適数の天井吹出口１４に至るものである。
また符号１５は上記天井内空間の適所に配置した天井内レターン口１６から空調機８における空調空気の吸込側に構成したレターンダクトであり、また符号１７は天井パネル３の適所に設けた天井吸込口である。
【００１２】
以上の構成において、まず図１は、空調時間帯以外の時間、即ち、上述したように２２時から翌朝８時までの時間帯の適宜時間におけるコンクリート躯体への蓄熱運転状態を示すものであり、ダンパー１１ａは開、１１ｂは閉としている。
この運転では、空調機８のヒートポンプの冷媒は空調空気用の熱交換器に流すように切り替え、この熱交換器を蒸発器（冷房期）又は凝縮器（暖房期）として動作させて熱（冷熱を含む）を発生して、空調空気と熱交換させる。
この熱交換器を通る空調空気は、ダンパー１１ａが開の第１のダクト１０ａを経て天井内吹出口１２に至り、ここから空間７内に、床スラブ２の壁面１３及び梁４，５の壁面に沿う方向に噴出させる。
このように噴出した空調空気は、コアンダ効果により長い距離に渡って壁面１３に沿って流れるため、この際に床スラブ２及び梁４，５との熱交換が良好に行われ、従って床スラブ２及び梁４，５への蓄熱がなされる。
一方、天井内空間の空気は、天井内レターン口１６からレターンダクト１５を介して空調機８の吸込側に吸引されているため、上述したように熱交換しながら床スラブ２の壁面１３に沿って流れた空調空気は、終いには壁面１３から離れ、床スラブ２の下方を流れて天井内レターン口１６に至り、ここからレターンダクト１５を経て空調機８の吸込側に還流する。
この運転においては、空調空気は居室空間２０には流れないので空調は行われない。
【００１３】
次に図２は、上記蓄熱時間帯における蓄熱槽９への蓄熱運転状態を示すものであり、ダンパー１１ａ，１１ｂ共に閉としている。また空調送風ファンは停止している。
この運転では、空調機８のヒートポンプの冷媒は蓄熱槽９内の熱交換器に流すように切り替え、この熱交換器を蒸発器（冷房期）又は凝縮器（暖房期）として動作させて熱（冷熱を含む）を発生して、蓄熱槽９内の蓄熱媒体、例えば水を冷却（冷房期）し、氷らせて氷として、又は加熱（暖房期）して温水として蓄熱する。
【００１４】
次に図３は、空調時間帯における空調運転状態を示すもので、ダンパー１１ａは閉、１１ｂは開としている。
この運転では、上記コンクリート躯体への蓄熱運転状態と同様に空調機８のヒートポンプの冷媒は空調空気用の熱交換器に流すように切り替え、この熱交換器を蒸発器（冷房期）又は凝縮器（暖房期）として動作させて熱（冷熱を含む）を発生し、さらに蓄熱槽９の熱も利用して能力をアップして、空調空気と熱交換させる。
この熱交換器を通る空調空気は、ダンパー１１ｂが開の第２のダクト１０ｂを経て天井吹出口１４に至り、ここから居室１内に吹き出して空調に供される。一方、居室１内の空気は、天井吸込口１７から天井内空間に至り、細長い空間７を流れて上述した蓄熱運転と同様に、天井内レターン口１６に至り、ここからレターンダクト１５を経て空調機８の吸込側に還流する。
このように居室１内の空気が天井内空間の細長い空間７を流れる際、床スラブ２及び梁４，５と熱交換して、それまでに蓄えられている熱を回収し、この状態で空調機８に還流するため、空調機８の負荷を軽減し、従って上述した蓄熱時間帯における運転により蓄熱されている熱を空調時間帯に有効利用することができる。
このような空調運転においては、空調機８のヒートポンプの冷媒は上述したように空調空気用の熱交換器に流すとともに、蓄熱槽９内の熱交換器にも流すことにより、上述した蓄熱運転において蓄熱槽９内の蓄熱媒体に蓄熱されている熱を空調に利用することができる。
【００１５】
本発明では、以上の各運転状態に示すように、蓄熱槽９内の蓄熱媒体に加えてコンクリート躯体を蓄熱に利用するので、蓄熱槽９を大型化せずに蓄熱容量を大きくすることができ、従ってピークカット、ピークシフトの効果を増大することが可能となり、更なるランニングコストの低減と、熱源・空調機器の容量の低減を計ることができる。
【００１６】
そして本発明では、蓄熱するコンクリート躯体は上述したように中空スラブでなく、床スラブ２と、それに並行に構成された梁４，５とすることにより、イニシャルコストの増加を小さくすることができ、また既存の建物に対しても適用することができる。
一方、蓄熱時間帯において、床スラブ２、大梁４及び小梁５に蓄熱された熱の一部は天井パネル３を通して室内側に漏れるが、この熱も室内の家具や壁と熱交換して、これらに蓄熱され、空調時間帯に利用されるので、完全な損失となることはない。
また本発明においては、コンクリート量が中空スラブと比較して少なくなるので蓄熱量は減少するが、建物全体が軽くなり、低コストとなると共に、床スラブとダクト系との取り合いや納まりが簡素化され、この点においてもイニシャルコストの低減が可能となる。
【００１７】
図５は本発明における空調機８の１日の運転の推移の例を示す時間チャートである。
この例の空調機８における蓄熱槽９内の蓄熱媒体の蓄熱容量は、例えば冷房期において５時間程度の蓄熱運転で所定の蓄熱がなされる容量である。
このため、電力料金が安くなる２２時から翌朝８時までの１０時間の蓄熱運転時間帯において、まず２２時から３時までの５時間は、蓄熱槽９内の蓄熱媒体に蓄熱を行う蓄熱運転、即ち蓄熱槽蓄熱運転を行い、この運転により所定の蓄熱がなされた後の３時から８時までの５時間の間にコンクリート躯体に蓄熱を行う蓄熱運転、即ち躯体蓄熱運転を行う。
こうすることにより、蓄熱槽９内の蓄熱媒体とコンクリート躯体の両者に蓄熱することができ、これらに蓄熱した熱を、８時から２２時までの空調時間帯における空調運転に利用することができる。
尚、蓄熱槽蓄熱運転と躯体蓄熱運転の順序や運転形態は、上述以外にも適宜に設定することができる。
【００１８】
また以上の実施の形態における空調方式は、天井吹き出し方式であるが、本発明は、図６に示すような床吹き出し方式にも適用できるものである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．蓄熱槽内の蓄熱媒体に加えてコンクリート躯体を蓄熱に利用するので、蓄熱槽を大型化せずに蓄熱容量を大きくすることができ、従ってピークカット、ピークシフトの効果を増大することが可能となり、更なるランニングコストの低減を計ることができると共に、熱源・空調機器の容量の低減を計ることができる。
ｂ．蓄熱するコンクリート躯体は、中空スラブでなく、床スラブと、それに並行に構成された梁とすることにより、イニシャルコストの増加を小さくすることができると共に、床スラブとダクト系との取り合いや納まりが簡素化され、また既存の建物でも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る空調システムの実施の形態の構成及び動作を躯体蓄熱運転状態において示す一部断面系統説明図である。
【図２】  本発明に係る空調システムの実施の形態の構成及び動作を蓄熱槽蓄熱運転状態において示す一部断面系統説明図である。
【図３】  本発明に係る空調システムの実施の形態の構成及び動作を空調運転状態において示す一部断面系統説明図である。
【図４】  本発明の空調システムを構成する床スラブ部分の構成を示す説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は説明的平面図である。
【図５】  本発明の空調システムの運転方法の一形態を示す時間チャートである。
【図６】  躯体蓄熱を利用した空調システムの従来の例を示す透視図である。
【符号の説明】
１                              居室
２                              床スラブ
３                              天井パネル
４                              大梁
５                              小梁
６                              隙間
７（７ａ，７ｂ，７ｃ，…）      細長い空間
８                              空調機
９                              蓄熱槽
１０                            往きダクト
１０ａ                          第１の往きダクト
１０ｂ                          第２の往きダクト
１１（１１ａ，１１ｂ）          ダンパー
１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）  空気吹出口
１３                            壁面
１４                            天井吹出口
１５                            レターンダクト
１６                            天井内レターン口
１７                            天井吸込口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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