(57)【要約】【課題】少ない消費エネルギーで適切な除湿効果及び冷暖房効果を得ることができる、空調システムの省エネルギー型給気構造を提供する。【解決手段】空調機から給気ダクトを経て空調空気を給気チャンバー内に導入し、この給気チャンバーと連通する吹出口から空調エリアへ給気する空調システムの給気構造において、上記給気ダクト８の長手方向一部を切除してなる切欠き10において、空調空気を周囲に露出させるとともに、その切欠き10の上流側の端部に噴出孔12を、切欠き10の下流側の端部に噴出孔より大径のエア導入孔16を相互に向い合せて形成し、  上記噴出孔12から噴流として吹き出した空調空気が、切欠き10の周囲の空気を誘引して、誘引空気とともに給気チャンバー14内に入り、給気チャンバー内で空調空気と誘引空気とが混合し、この混合空気を上記吹出口から空調エリアＳに供給するように設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機から給気ダクトを経て空調空気を給気チャンバー内に導入し、この給気チャンバーと連通する吹出口から空調エリアへ給気する空調システムの給気構造であって、
上記給気ダクト８の長手方向一部を切除してなる切欠き10において、空調空気を周囲に露出させるとともに、
その切欠き10の上流側の端部に噴出孔12を、切欠き10の下流側の端部に噴出孔より大径のエア導入孔16を相互に向い合せて形成し、
上記噴出孔12から噴流として吹き出した空調空気が、切欠き10の周囲の空気を誘引して、誘引空気とともに給気チャンバー14内に入り、
給気チャンバー内で空調空気と誘引空気とが混合して、この混合空気が上記吹出口から空調エリアＳに供給されるように設けたことを特徴とする、空調システムの省エネルギー型給気構造。
【請求項２】
上記噴出孔12及びエア導入孔16を、空調エリアＳ内、或いは空調エリアと連通する床下空間Ｆ乃至天井裏空間Ｃ内に配置したことを特徴とする、請求項１記載の空調システムの省エネルギー型給気構造。
【請求項３】
上記給気チャンバーに連なる給気ダクトの端部分を除去して上述の切欠き10となし、この切欠きと向かい合う、給気チャンバー14の端壁15一部に、エア導入孔16を開口したことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の空調システムの省エネルギー型給気構造。
【請求項４】
上記エア導入孔16は、上記端壁15位置に噴流が達したときの噴流の断面形状に対応する形に形成したことを特徴とする、請求項３記載の空調システムの省エネルギー型給気構造。
【請求項５】
上記エア導入孔16の周縁から導気筒18を内方へ突設したことを特徴とする、請求項３又は請求項４記載の空調システムの省エネルギー型給気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムの省エネルギー型給気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天井裏空間内に配管した給気管から、天井板の上に設置した給気管接続ボックスを介して、天井板の下方に開口するフード型の吹出口より、給気するように設けた空調設備が知られている（特許文献１）。
【０００３】
又、配管の手数を省略するために、天井裏空間に設置した送風機から吹出口に至るダクトの全体を省略して空調設備も知られている（特許文献２）。
【０００４】
他方、空調機から床下チャンバーを介して床吹出し口に至る床吹出し式の空調システムにおいて、室内の暖気を床吸込み口から床下チャンバー内へ引き込んで、空調機からの冷気と混合するように設けたものも知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開2004−211945号
【特許文献２】特開2005−326106号
【特許文献３】特開2001−004197号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の如く給気管から接続ボックスを介して吹出口に至る密閉型の給気ラインを形成した場合において、除湿のために空調空気の温度を露点温度以下に下げて、そのまま吹出口から噴き出すと、吹き出し温度が低過ぎて居住者に不快感を与える。これを回避するために、除湿した冷気を18℃程度まで再加熱することが行われているが、これではエネルギーのロスを生ずる。近年ではいわゆるクールビズのために冷房の設定温度を高めにすることが多いが、これによって多くの空調エネルギーを必要とするようになっては意味がない。他方、除湿しない空気を送風すると、快適な居住環境が得られない。
【０００６】
更に、冷暖房を問わず、吹出し口からの送風量が大きくなると、これに応じて空気の搬送量も大きくする必要があり、大きな搬送エネルギーを必要とする。
【０００７】
こうした問題を解決するため、本出願人は、給気ダクトの一部を除去して、その給気流で周囲の空気を誘引し、混合させることができる給気構造に想到した。この構造によれば、給気流の温度を、冷房運転にあっては目標温度より低く、また暖房運転にあっては目標温度より高く設定するとともに、送風量を少なくして、周囲の空気を誘引することで、所要量かつ所要温度の送風を得るようにすることができる。
【０００８】
給気ダクトの除去ということ（ダクトレス）に関しては、例えば特許文献２のシステムがあるが、これは施工性の向上のために、ダクトに代えて天井裏空間全体を一つの流路とするものに過ぎず、冷暖房のエネルギーを効率的に活用することができない。
【０００９】
また、給気チャンバー内の冷気流で室内の暖気を誘引するという考え方は、特許文献３にもある。しかしながら、床下チャンバー内の低速流を用いて室内の空気を誘引するから、誘引効果が低いとともに、床吸込み口から床下チャンバーへ至る流路抵抗もあるため、十分な誘引量が得られない。
【００１０】
また、特許文献３には、床下チャンバー内を流れる冷気流で部屋内の暖気を誘引する構造が示されているが、気流がチャンバー内へ入ることで流速が低下するため、誘引効果が低い。
【００１１】
そこで本出願人は、高速気流が流れる給気ダクトの一部を除去して、給気流を周囲の大気に露出させ、周りの空気を直接誘引することとした。
【００１２】
即ち、本発明の目的は、少ない消費エネルギーで適切な除湿効果及び適切な冷暖房効果を得るために、空調機から給気チャンバーに至る給気ダクトの一部を除去した空調システムの省エネルギー型給気構造を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の手段は、空調機から給気ダクトを経て空調空気を給気チャンバー内に導入し、この給気チャンバーと連通する吹出口から空調エリアへ給気する空調システムの給気構造であって、
上記給気ダクト８の長手方向一部を切除してなる切欠き10において、空調空気を周囲に露出させるとともに、
その切欠き10の上流側の端部に噴出孔12を、切欠き10の下流側の端部に噴出孔より大径のエア導入孔16を相互に向い合せて形成し、
上記噴出孔12から噴流として吹き出した空調空気が、切欠き10の周囲の空気を誘引して、誘引空気とともに給気チャンバー14内に入り、
給気チャンバー内で空調空気と誘引空気とが混合して、この混合空気が上記吹出口から空調エリアＳに供給されるように設けた。
【００１４】
本手段では、給気ダクトの一部を省略して噴流を露出させ、外部の空気を効果的に誘引させるようにしている。誘引効果を高めることで、混合される風量を多くすることができる。
【００１５】
「切欠き」は、上記噴流の通り道であり、給気ダクトの長手方向（空気の流れ方向）の一部を切除して、この切除箇所で給気流（噴流）の外周面が周囲に露出するように設け、周りの空気を誘引して気温が上昇するように設計する。換言すれば、「給気ダクトの長手方向一部を切除して」とは、その一部を周方向全体に亘って切除することである。尚、切欠きの長さ（エアチャンバー噴出孔とエア導入孔との距離）を20〜40ｃｍ程度としたときに、噴出孔からの空気の噴出速度が１〜２ｍ／ｓであり、かつ周囲の空気との温度差が２〜４℃程度であれば、噴流の温度は約２℃上昇する。
【００１６】
「噴出孔」は、空調機で調整された空調空気を噴流として吹出し、この噴流の動圧によりエア導入孔内へ押し込む機能を有する。その押込みに最低限必要な動圧は次のように計算すれば良い。即ち、エア導入孔に入るときの噴流の総圧（動圧+静圧）をＰｉｎ，送風口を出るときの気流の総圧をＰｏｕｔ，送風口を通過するときの圧力損失をΔＰとすると，Ｐｉｎ≒Ｐｏｕｔ＋ΔＰとなる。また、動圧を大きくとると、噴出孔とエア導入孔との距離を長くとることができ、それにより誘引空気を大きくすることができる。誘引空気の量を大きくするために、噴出孔は先端に近づくにつれて小径化する絞りタイプとすることができる。
【００１７】
「エア導入孔」は、噴出孔からの噴流の受口であって、噴出孔よりも大径に形成する。後述の図示例の如く噴流がコーン状に広がる場合、その広がり角をθ、噴出孔の半径をｒ１、エア導入孔の半径をｒ２、両者の間の距離をＬとすると、ｒ２＝ｒ１＋Ｌ×ｔａｎθとすれば良い。また、エア導入孔と噴出孔とは相互に向かい合うように配置する。これら両孔を垂直方向に配置するときには、両孔を同軸線上に配置すれば良い。他方、両孔を水平方向に配置する場合には、噴流は、その比重により、周囲の空気に対して、冷房運転時には沈み込み、また、暖房運転時には浮き上がろうとする傾向にある。噴出孔とエア導入孔との間の距離にもよるが、こうした傾向を無視できない場合には、エア導入孔の中心は、周囲の空気に対する噴流の比重の軽重に応じて、噴出孔の中心よりも上又は下にとると良い。
【００１８】
更に、上記噴出孔及びエア導入孔は、空調エリアのうち天井近くに配置するとよい。これにより、天井付近の熱溜まりで噴流と周囲の空気とを混合させることができるので、混合距離が比較的短くとも的確に噴流の昇温効果が得られる。尚、これら両孔を「向かい合わせて」とは、必ずしも両孔の開口面が正確に平行である必要はない。例えば給気ダクトの一部を切除するときに、そのダクトの長手方向に対して噴出口側（或いはエア導入口側）の切断面が多少傾斜していても、噴出孔からエア導入孔内への空気の押し込みが可能である。
【００１９】
「給気チャンバー」は、少なくとも給気ダクトより広い流路面積を有し、給気ダクト側から流入する噴流及び誘引空気を混合させ、均一化する機能を有する。
【００２０】
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ上記噴出孔12及びエア導入孔16を、空調エリアＳ内、或いは空調エリアと連通する床下空間Ｆ乃至天井裏空間Ｃ内に配置している。
【００２１】
仮に噴出孔から吹き出す噴流を外部の空気と混合させると、この外気と同量の空調エリア内の空調空気を排気しなければならない。そうすると、この空気の温湿度を調和するために消費されたエネルギーが無駄になってしまうおそれがある。そこで本手段では、上記噴流を、空調エリア又はこれに連なる空間内の空気と混合させることとしている。
【００２２】
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ
上記給気チャンバーに連なる給気ダクトの端部分を除去して上述の切欠き10となし、この切欠きと向かい合う、給気チャンバー14の端壁15一部に、エア導入孔16を開口している。
【００２３】
又、給気ダクトの途中に切欠きを設けると、この切欠きから給気チャンバーに至るまでの給気ダクト部分の流路抵抗によっては、噴流をエア導入孔内へ押し込むことが困難となる可能性がある。しかし、本手段においては、エア導入孔から給気チャンバーへ直ちに入るので、エア導入孔への空気の押込みが容易である。又、本手段の構成によれば、既存の給気ダクトを給気チャンバーに接続した構造に比べ、接続のための位置合わせなどを必要としないので、施工が簡単である。尚、給気チャンバーの端壁とは例えば上壁又は側壁の何れでも良い。又、エア導入孔を除く端壁部分は、気流逆流防止板としての機能を有する。
【００２４】
第４の手段は、第３の手段を有し，かつ上記エア導入孔16は、上記端壁15位置に噴流が達したときの噴流の断面形状に対応する形に形成している。
【００２５】
本手段では、噴流のほぼ全てをエア導入孔16内に吹き込むとともに、エア導入孔から逆流しないように、エア導入孔の形状を上記噴流の断面形状に対応させている。このような構成とするためには、噴流の断面が時間的に定常である必要がある。そのためには、噴流がエア導入孔に入るときに噴流の流脈線（流れの任意の一点に色付きの流体を注入したときにその色の筋として表れる流れ部分）が定常であることが必要である。一般に噴出孔からの噴出速度が１〜２ｍ／ｓであるときには、噴出孔とエア導入孔との距離が20〜40ｃｍ程度であれば上記の定常性の要件を満たすことができる。
【００２６】
第５の手段は、第３の手段又は第４の手段を有し、かつ上記エア導入孔16の周縁から導気筒18を内方へ突設している。
【００２７】
本手段では、上記導気筒を設けているので、この導気筒の内面に噴流の外縁が衝突するようにエア導入孔の径や導気筒の筒長を設計することができるようにしている。これにより、例えば多少の設計誤差があったり、或いは吹出し速度の変動により噴流の広がり角度にばらつきを生じても空調空気が外部に漏れることがない。
【発明の効果】
【００２８】
本手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○給気ダクト８の長手方向一部を除去して切欠きとしたので、周囲の空気を誘引し、熱の交換により吹出し空気の温度を調整することができ、特にクールビズに適した温度設定とすると同時に、少ないエネルギーで除湿を達成できる。
○給気ダクト８の切欠き10において給気流が周囲に露出し、周りの空気を直接誘引するので、誘引効果が大きい。
○上流側から供給した高速気流が給気チャンバー14に到達して低速化する前の流路部分に切欠きを設けたから、その流速を活用して誘引効果を更に高めることができる。
○給気ダクト８と吹出口との間に給気チャンバーを介在させたから、噴流と誘引空気とを十分混合して、均一性の高い空調空気を空調エリアに供給することができる。
【００２９】
第２の手段に係る発明によれば、噴出孔12及びエア導入孔16を、空調エリアＳ内、或いは空調エリアと連通する床下空間Ｆ乃至天井裏空間Ｃ内に配置したから、空調エリアを効果的に冷房又は暖房することができる。
【００３０】
第３の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○エア導入孔16から直ちに給気チャンバー14へ入るので、その間の流路抵抗が全くなく、噴流をエア導入孔内へ押し込むことが容易である。
○給気管のうち給気チャンバー14に連なる端部分を切り欠いたので、既存の給気ダクトを給気チャンバーに接続した構造に比べ、接続のための位置合わせなどを必要としないので、施工が簡単である。
【００３１】
第４の手段に係る発明によれば、上記エア導入孔16は、噴流の断面形状に対応させて開口したから、噴流を効果的に給気チャンバー14内に吹き込むとともに、この給気チャンバーからエア導入孔を介して空気が逆流することを防止できる。
【００３２】
第５の手段に係る発明によれば、エア導入孔16の周縁から導気筒18を内方突出したから、噴出孔からの噴流の広がり角度にばらつきがあっても、噴流の外縁が導気筒18内面に衝突するようにすることで、全ての噴流を効果的に給気チャンバー14内へ導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る給気構造を含む空調システムを示している。ここで図１中、Ｓは空調エリアである。
【００３４】
本手段に係る空調システムは、空調機２と、給気ダクト８と、給気チャンバー14と、吹出口20と、排気口24と、排気チャンバー22と、排気ダクト26とで構成されている。
【００３５】
空調機２は、除湿用の冷却コイル４と送風ファン６とを内蔵している。通常は、冷却コイル４の下流に再加熱用のヒータを設けることが多いが、本発明ではこれを設けることを要しない。
【００３６】
給気ダクト８は、空調機２から空調エリアＳの外壁を貫通して天井付近を延びており、給気チャンバーに対して給気可能に設けられている。本実施形態では、給気ダクト８のうち給気チャンバーの側壁に連なる端部分を除去して、切欠き10を形成している。この切欠きの上流側の端部には、噴出孔12を形成している。
【００３７】
給気チャンバー14は、図示しない支持手段により空調エリアＳの天井近くに支持されている。給気チャンバー14は直方体形状であり、上記噴出孔12に対向する一方側壁（端壁）15に、エア導入孔16を開口している。このエア導入孔16は、ほぼ噴出孔12の形状に対応させて設ける。より具体的には、この噴出孔12から噴出した噴流が、上記側壁がないとしたときに側壁位置で有するであろう形状に対応して設ける。一般に、噴出孔12から噴き出す噴流は多少周囲に拡開するので、噴出孔12に比べてエア導入孔16が大径となる。図示の噴出孔12とエア導入孔16とは、同心軸上に配置しているが、周囲の空気に対する噴流の比重の軽重が無視できない場合には、これに応じて、エア導入孔の中心位置を上又は下に位置させても良い。
【００３８】
上記エア噴流孔16の後縁からは導気筒18を内方突出している。この導気筒の長さは、噴出孔からの噴流の広がり角度の誤差や変動分を考慮して、噴流の外縁部が図示の如く導気筒18内面に衝突するように設計すると良い。尚、導気筒を給気チャンバーの外方に突出させても良いが、この場合には、図３の実施形態と近似した構造となる。
【００３９】
尚、図示例と異なり、上記給気ダクトの噴出孔を、上記給気チャンバー14の上面へ垂直に噴流を吹き下ろすように設け、更に給気チャンバー14の頂壁にエア導入孔16を開口するとともに、この後縁から導気筒18を垂下しても良い。
【００４０】
吹出口20は、給気チャンバー14の下面から垂下している。
【００４１】
排気チャンバー22は、エア導入孔及び導気筒を有しない点を除いて給気チャンバーと同じであり、その下面からは排気口24を垂下している。
【００４２】
排気ダクト26は、排気チャンバー22から空調機２へ連続している。
【００４３】
上記構成において、空調機２では、冷却コイル４によって空気を露点温度まで冷却して、この空気を送風ファン６で給気ダクト８を介して空調エリアＳ内へ送る。本発明では、切欠き10に16℃程度の冷気として噴き出す。この噴流は周囲の空気を誘引し、18℃程度の温度になって、エア導入孔16を介して給気チャンバー14内に入る。これにより給気チャンバー14内の圧力が上昇し、吹出口20からエアが噴き出す。また、空調エリア内からの還気は、排気口24、排気チャンバー22、排気ダクト26を通って空調機２に戻る。
【００４４】
以下、本発明の他の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同じ構成に関しては、同一符号を付することで説明を省略する。
【００４５】
図３は、本発明の第２実施形態に係る給気構造を含む空調システムを示している。本システムでは、排水ダクトの途中部分に切欠き10を設け、この切欠き上流側の給気ダクト部分８ａに比べて、切欠き下流側の給気ダクト部分８ｂを大径に形成している。
【００４６】
図４は、本発明の第３実施形態に係る給気構造を含む空調システムを示している。本実施形態では、一つの空間を、天井板40を介して空調エリアＳと天井裏空間Ｃとに分離している。天井板40には、給気チャンバー22の下方に位置して、空調エリアと天井裏空間とを連通させる連通孔42を開口している。
【００４７】
図５は、本発明の第４実施形態に係る給気構造を含む空調システムを示している。本実施形態では、一つの空間を、床板44を介して空調エリアＳと床下空間Ｆとに分離している。そして床下空間Ｆには、床上方向への吹出口20と排気口24とを設置するとともに、これら各口に対応して給気チャンバー14及び排気チャンバー22を設けている。空調機２から給気チャンバー14に至る給気ダクト８は、床下空間Ｆ内にて給気チャンバーに連なる部分を切り欠いており、この切欠きにおいて噴流と周囲の空気とが混合するようにしている。また、上記排気口上方には連通孔42を開口している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る空調システムの概念図である。
【図２】図１のシステムの要部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る空調システムの概念図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る空調システムの概念図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る空調システムの概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ…空調エリア
２…空調機  ４…冷却コイル  ６…送風ファン  ８…給気ダクト  10…切欠き
12…噴出孔  14…給気チャンバー  15…端壁  16…エア導入孔  18…導気筒
20…吹出口  22…排気チャンバー  24…排気口  26…排気ダクト  
40…天井板  42…連通孔  44…床板   
【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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