JP7229664B2

JP7229664B2 - 空調システム

Info

Publication number: JP7229664B2
Application number: JP2018015327A
Authority: JP
Inventors: 博俊福井; 幹太福森; 慎介鈴木
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: JP2019132538A

Description

本発明は、空調システムに関するものである。

一般に、オフィスビルなど業務や商業用途の建物では、保健空調として空調対象空間の温度（室温）を快適に一定に保つ空調システムが設置されるが、その際、変風量単一ダクト方式の空調システムが採用されることが多い。変風量単一ダクト方式の空調システムは、定風量単一ダクト方式と比較して室温追従性能が高く、また、送風量が対象ゾーンの熱負荷により絞られるため、搬送エネルギー面でも有利である。

すなわち、変風量単一ダクト方式の空調システムでは、後述するロードリセット制御が働かない場合、給気温度を一定にし、室内側の熱負荷変動には給気風量を可変にして対応する。室内における設定温度や熱負荷に応じ、ゾーン毎に給気風量を変えることで、ゾーンごとの熱負荷変動に対応するようにしている。基本的には風量のみを変化させることで比例的に熱量処理を制御できるので、ゾーン毎に異なる熱処理が必要であっても、簡単な装置構成で緻密に対応できるという点で優れている。

図６、図７は従来における一般的な変風量単一ダクト方式の空調システムの一例を示しており、オフィスビルの部屋等である対象区域Ａに向かい、対象区域Ａ外の空調機１から給気ダクト２を通して空調空気３が導かれるようになっている。給気ダクト２は、空調機１から延びるメインダクト４と、該メインダクト４から対象区域Ａに向かって分岐する分岐ダクト５と、該分岐ダクト５から対象区域Ａに設置された吹出口６へ分岐する末端ダクト７とを備えて構成されている。

分岐ダクト５における末端ダクト７への分岐点より上流側の位置には変風量ユニット８が設置されており、ここでメインダクト４から分岐ダクト５より先に流れ込む空調空気３の量を調整できるようになっている。こうして、メインダクト４を流通する空調空気３は、分岐ダクト５の変風量ユニット８にて風量を調整されたうえで、末端ダクト７の終端にあたる吹出口６に供給される。変風量ユニット８は、ＶＡＶ（Variable Air Volume）等と称される装置であり、風速センサにより自己の風量を計測する仕組みを備えたダンパユニットである。

風量制御の観点からは、対象区域Ａに設置された吹出口６を、分岐ダクト５ないし変風量ユニット８毎に区分することができる。ここに図示した例では、空調機１の受け持つ対象区域Ａ全体に計１８の吹出口６ａ～６ｒを設置しており、このうち吹出口６ａ～６ｆにおける空調空気３の風量を分岐ダクト５ａに設置された変風量ユニット８ａが、吹出口６ｇ～６ｌにおける空調空気３の風量を分岐ダクト５ｂに設置された変風量ユニット８ｂが、吹出口６ｍ～６ｒにおける空調空気３の風量を分岐ダクト５ｃに設置された変風量ユニット８ｃが、それぞれ制御するようになっている。すなわち、対象区域Ａのうち、吹出口６ａ～６ｆの設置された領域を制御領域Ａ１、吹出口６ｇ～６ｌの設置された領域を制御領域Ａ２、吹出口６ｍ～６ｒの設置された領域を制御領域Ａ３と称するとすると、制御領域Ａ１が分岐ダクト５ａの受け持ちゾーン、制御領域Ａ２が分岐ダクト５ｂの受け持ちゾーン、制御領域Ａ３が分岐ダクト５ｃの受け持ちゾーンである。そして、変風量ユニット８ａが制御領域Ａ１の風量制御を、変風量ユニット８ｂが制御領域Ａ２の風量制御を、変風量ユニット８ｃが制御領域Ａ３の風量制御を、それぞれ担当することになる。尚、通常、１台の変風量ユニットが担当する制御領域の面積は５０ｍ^２を超えるが、この数値は変風量ユニットの性能その他によって変動し得る。

図６に示す如く、対象区域Ａにおける下方の位置（ここでは床下）には還気口９が設けられており、天井１０に設置された吹出口６から供給された空調空気３は、床１１に開口した吸込口１２を通って床下の空間に抜け、還気口９から還気ダクト１３を通って還気１４として空調機１へ戻されるようになっている。

制御領域Ａ１～Ａ３の適宜位置（ここでは、床下）にはそれぞれ域内温度センサ１５，１６，１７が備えられており、それぞれの位置で室内熱負荷を処理した後の空気温度を計測するようになっている。各域内温度センサ１５，１６，１７の計測値は、温度信号１５ａ，１６ａ，１７ａとして制御装置１８に設けられた温度調整回路（図示せず）へ入力されるようになっている。前記温度調整回路は、温度信号１５ａ，１６ａ，１７ａに基づき、各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃに対し制御信号８ｄを入力するようになっている。尚、ここでは図示の都合上、各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃへの制御信号８ｄをまとめて表示しているが、実際には各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃへは互いに異なる信号レベルにてそれぞれ別々に制御信号８ｄが出力される。

つまり、各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃは、各分岐ダクト５ａ，５ｂ，５ｃの受け持ちゾーン（制御領域Ａ１～Ａ３）に一対一で対応しており、各ゾーンに設置された域内温度センサ１５，１６，１７の計測値に基づいて風量を制御される。各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃに対しては、前記温度調整回路（図示せず）から、各対象ゾーンにおける設定温度と計測温度との偏差に基づき、各々の設定風量が入力される。こうして、各分岐ダクト５の受け持ちゾーン毎に、変動する熱負荷が処理される。

また、還気ダクト１３の途中には還気温度センサ１９が設置され、還気１４の温度を計測するようになっている。検出された温度値は、温度信号１９ａとして制御装置１８に設けられた風量調整回路（図示せず）へ入力されるようになっている。前記風量調整回路は、特定の条件下において、各変風量ユニット８ａ，８ｂ，８ｃにおけるダンパ開度が特定の範囲の値になった場合に、温度信号１９ａの示す値に応じ、空調機１の送風機（図示せず）に対して制御信号１ａを入力する。空調機１の前記送風機では、制御信号１ａに基づいて風量が変更されるようになっている。

制御装置１８は、前記温度調整回路（図示せず）を分岐ダクト５の数だけ（ここでは３つ）備え、また前記風量調整回路１つを備えているほか、ロードリセット制御回路（図示せず）を備えている。このロードリセット制御回路は、前記温度調整回路のすべてが変風量ユニット８のダンパ開度を絞るような制御を行っているにもかかわらず還気１４の温度が過剰に冷え、あるいは熱くなっている場合に、空調機１に対してロードリセット制御を行うよう、制御信号１ａを入力する回路である。ロードリセット制御は、必要最小限の換気量を確保する等の目的で行われる制御であり、例えば、空調機１を構成する冷水コイルや加熱コイルの熱媒流量を制御する制御弁に対し、各変風量ユニット８へ供給される給気が冷え過ぎている場合には設定給気温度を上げるように指示が入力され、熱すぎる場合には設定給気温度を下げるように指示が入力される。

このように、空調機１の熱負荷や風量、変風量ユニット８を通過する空調空気３の風量は、制御装置１８から入力される制御信号１ａ，８ｄにより制御されるようになっている。

尚、この種の空調システムに関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。

特開２００２－０３５７３５６号公報

ところで、上述の如き従来の空調システムでは、変風量ユニット８毎に風量を制御するようになっており、制御領域Ａ１，Ａ２，Ａ３内で吹出口６毎に風量を操作することはできない。したがって、例えば図６、図７に一点鎖線で示す如く、制御領域Ａ１の一部に高負荷の領域がある場合、該高負荷の領域においては十分な風量が得られない可能性がある。特に、図７に示すように域内温度センサ１５の設置位置が高負荷の領域から離れている場合、域内温度センサ１５の検出値によって変風量ユニット８ａにおける風量が決定され、これにより吹出口６ａ～６ｆ全体の風量が決まるため、前記高負荷の領域においては好適な室温を得ることができない。また逆に、図示は省略するが、域内温度センサ１５の設置位置が高負荷の領域の直近である場合は、該高負荷の領域における要求風量に合わせて吹出口６ａ～６ｆ全体の風量が決まるため、前記高負荷の領域以外においては空調空気３の供給量が多すぎてしまい、やはり好適な室温を得ることができない。このように、制御領域毎に風量の決まる従来の空調システムでは、対象区域内における負荷の偏りの結果、均一な室温を保つことが困難であった。

また、例えば同一の制御領域Ａ１内に複数の人がいる場合、各人の体調や好みにより、要求される風量はまちまちであることが想定されるが、上述の如き従来例では、人毎に個別に風量を操作することもできなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、対象区域に供給される空調空気の風量を局所的に制御し得る空調システムを提供しようとするものである。

本発明は、空調空気を送り出す空調機と、
該空調機から送り出された空調空気を対象区域に向かって導く給気ダクトと、
該給気ダクトの対象区域の手前の位置にあり、前記空調空気の量を操作する変風量ユニットと、
前記対象区域の天井の上方の空間で前記給気ダクトの下流側に設置された給気チャンバと、
縦横の野縁として天井下地を構成する天井構造材によりグリッドを形成して、該グリッドごとにパネルや他の天井設備機器をはめ込むように設置可能である前記天井と、
前記給気ダクトから前記給気チャンバに送り込まれた空調空気を対象区域へ供給する複数の吹出口、および該吹出口の上方に設置され前記給気チャンバ内の空調空気を対象区域へ送り出すファンを備え、各々が一個の前記グリッド内に設置可能に構成されていて、別途吊具を設けなくとも前記天井構造材を支える吊具だけで天井構造材ごと支持できる吹出口ユニットと、
前記対象区域における下方の位置に設けられた還気口に片方の端を接続され、もう片方の端を前記空調機に接続され、途中には還気温度センサを設置された還気ダクトと、
還気設定温度と、前記還気温度センサから検出値として入力される還気実測値との偏差に応じた設定風量値を制御信号として前記変風量ユニットへ入力する温度調整回路と、
を備え、
前記吹出口ユニットのファン毎に紐付けられ、該ファンの動作を個別に制御可能な操作装置を備え、
該ファンの動作は、各ファン毎に個別に制御可能に構成され、
前記変風量ユニットの風量は、還気設定温度と還気実測値との偏差に応じた設定風量値のほか、下流の吹出口ユニットにおける風量の合計に応じて決定され、
前記対象区域内において負荷の偏りに対応するため吹出口の配置を変更するのに、単に前記吹出口ユニットと前記パネルの位置を入れ替えるだけで配置の変更が完了すること
を特徴とする空調システムにかかるものである。

本発明の空調システムにおいて、前記空調機１台に対し、前記対象区域は複数あり、各対象区域へ供給される空調空気は前記給気ダクトのメインダクトから分岐する各分岐ダクトにより各対象区域の給気チャンバに接続されることができる。
また本発明の空調システムにおいて、前記吹出口ユニットは、箱型の筐体の上下に開口を設け、上部の開口にはファンを設置するとともに、対象区域に面する下部の開口には気流の整流機能を有する吹出部を備えたことができる。

本発明の空調システムにおいて、一個の前記グリッド内に、前記吹出口ユニットと共に他の天井設備機器を設置可能に構成されることができる。

本発明の空調システムにおいて、前記ファンの動作は、電力線通信により制御することができる。

本発明の空調システムは、前記ファンのオフ時に、前記筐体内の流路を閉塞するダンパを備えることができる。

本発明の空調システムにおいて、前記ダンパの動作は、電力線通信により制御することができる。

本発明の空調システムによれば、対象区域に供給される空調空気の風量を局所的に制御し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施による空調システムの一例を示す概略図である。本発明の実施例における給気ダクトや吹出口の配置を示す概略平面図である。本発明の実施例における天井及び吹出口の形態を示す分解斜視図である。本発明の実施例における吹出口の形態を示す側面図であり、図３のＩＶ－ＩＶ矢視相当図である。本発明の実施による吹出口ユニットの形態の別の一例を示す側面図である。従来の空調システムの一例を示す概略図である。従来の空調システムにおける給気ダクトや吹出口の配置の一例を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１～図４は本発明の実施による空調システムの形態の一例を示しており、図中、図６、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

本実施例の基本的な構成は図６、図７に示す従来例と共通しており、図１、図２に示す如く、空調機１から送り出される空調空気３が給気ダクト２を通して対象区域Ａに向かって導かれるようになっている。ただし、本実施例の場合、給気ダクト２としては空調機１から延びるメインダクト４と、該メインダクト４から対象区域Ａに向かって分岐する分岐ダクト５のみを備えており、上記従来例における末端ダクト７（図６、図７参照）に相当する配管は設けていない。また、上記従来例では制御領域Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に計３本の分岐ダクト５を備えていたが、本実施例では対象区域Ａ全体に対して１本の分岐ダクト５のみを設置している。

そして、本実施例においては、末端ダクト７（図６、図７参照）を設置する代わりに、給気ダクト２の吐出側にあたる天井１０の上方の空間を給気チャンバＣとして設定し、該給気チャンバＣから天井１０に設けた吹出口２０を通して対象区域Ａ内へ空調空気３を供給するようにしている。給気チャンバＣに設定された天井１０の上方の空間は、全体が給気圧に耐えられるよう設計されており、特に給気圧が掛かっても漏れが発生してはならない部位に関しては、空調空気３が給気チャンバＣの外へ漏れ出ないよう構成されている。分岐ダクト５には、対象区域Ａの手前の位置に変風量ユニット８が備えられており、分岐ダクト５を通って給気チャンバＣへ送り込まれる空調空気３の量を操作できるようになっている。

こうした給気ダクト２の構成の違いに加え、本実施例においては、吹出口２０がそれぞれ吹出部２０ａの上方にファン２０ｂを備えた吹出口ユニットとして構成されており、ファン２０ｂの動作により、給気チャンバＣ内の空調空気３を吹出部２０ａから対象区域Ａに送り出すようになっている。尚、標準的には、吹出口ユニット２０により送り出される風量は例えば２００ｍ^３／ｈ程度であり、対象区域Ａにおいては、およそ１０ｍ^２毎に１台の吹出口ユニット２０を設置すると良い。ただし、こうした吹出口ユニット２０の仕様や風量設定、配置数、配置密度等は適宜変更し得る。

本実施例の場合、天井１０はグリッド式のシステム天井として構成されており、図３に示す如く、野縁である天井構造材１０ａを縦横に組んでグリッド１０ｂを形成し、該グリッド１０ｂ毎に、パネル１０ｃやその他の天井設備機器を嵌め込むように設置できるようになっている。天井構造材１０ａは、例えばＴバー等の名称でシステム天井用の部材として販売されている建築材であり、吊具１０ｄにより上方から吊り下げられて天井下地を構成し、グリッド１０ｂに設置されたパネル１０ｃやその他の器具類ごと天井１０全体を支持するようになっている。尚、グリッド１０ｂにパネル１０ｃ以外の器具類を設置する場合、該器具類の重量が十分に小さければ該器具類を天井構造材１０ａごと吊具１０ｄにより支持すれば良いが、前記器具類の重量がある程度以上大きければ、該器具類を支持するため、該器具類を直接吊り下げる図示しない吊具等を別途備える必要がある。

吹出口ユニット２０は、各々が一個のグリッド１０ｂ内に設置可能に構成されており、吹出部２０ａの上方にファン２０ｂを備えた吹出口ユニット２０の全体を天井構造材１０ａに支持できるようになっている。具体的には、図３、図４に示す如く、箱型の筐体２０ｃの上下に開口を設け、上部の開口にファン２０ｂを設置すると共に、対象区域Ａに面する下部の開口には気流の整流機能を有する吹出部２０ａを備えており、給気チャンバＣ内の空調空気３（図１参照）を筐体２０ｃの上方からファン２０ｂにより引き込み、吹出部２０ａから下方へ送り出すようになっている。吹出部２０ａは、例えばアネモスタット（登録商標）やディフューザー等と呼称される複数枚の羽根を備えた配風用の部材で構成された制気口である。

本実施例では、吹出口ユニット２０をその他の天井設備機器である一対の照明器具１０ｅと共にグリッド１０ｂ内に設置するようにしている。照明器具１０ｅは、長辺の寸法がグリッド１０ｂの一辺に合致しており、一対の照明器具１０ｅが、一個のグリッド１０ｂの向かい合う二辺にそれぞれ沿うように配置される。各照明器具１０ｅは、吹出口ユニット２０に接する辺以外の三辺を、グリッド１０ｂを構成する天井構造材１０ａに支持される。

一方、吹出口ユニット２０は、下面の短辺の寸法がグリッド１０ｂの一辺と、照明器具１０ｅの短辺の２倍との差に合致するように設計されており、一個のグリッド１０ｂ内に支持された一対の照明器具１０ｅの間に吹出口ユニット２０を配置することができる。ここで、照明器具１０ｅの吹出口ユニット２０に接する辺には、下面に吹出口ユニット２０側へ張り出す板状の張出部１０ｆを備えている。張出部１０ｆは、吹出口ユニット２０の長辺に沿い、該長辺に直交する２本の天井構造材１０ａ同士の間に張り渡すように配置される。２台の照明器具１０ｅに挟まれた吹出口ユニット２０は、下面の２つの長辺を両側の照明器具１０ｅの張出部１０ｆに載置される形で、グリッド１０ｂ内に支持される。

吹出口ユニット２０の寸法は、要求される吹出し風量によって異なる。ここに示した例では、吹出口ユニット２０の下面は、長辺の寸法がグリッド１０ｂの一辺より小さくなっており、このため、グリッド１０ｂに照明器具１０ｅと吹出口ユニット２０を設置すると吹出口ユニット２０の両脇に隙間が生じる。このような隙間は、該隙間は例えば図３に示す如き設備パネル１０ｇを嵌め込んで埋めることができる。尚、吹出口ユニット２０をグリッド１０ｂに設置するにあたり、採用し得る構成はここで説明した例に限定されない。例えば、吹出口ユニット２０の割り当て吹出し風量によっては、吹出口ユニット２０の下面を長辺の寸法がグリッド１０ｂの一辺と一致する設計とする場合があるが、その場合、設備パネル１０ｇは省略することができる。また、照明器具１０ｅを介さず、吹出口ユニット２０を直接天井構造材１０ａに支持するようにしても良い。また、照明器具１０ｅの代わりに別の設備パネルを設置しても良い。吹出口ユニット２０をグリッド１０ｂに好適に支持することができれば、吹出口ユニット２０やその周辺の構成は適宜変更し得る。

本実施例では、上述の如く末端ダクト７（図６、図７参照）を廃し、給気チャンバＣから吹出口ユニット２０を通じて空調空気３を供給する方式を採用している。したがって、吹出口ユニット２０には従来例における末端ダクト７の如き配管が接続されないため、吹出口ユニット２０の重量を小さく抑えることができる。筐体２０ｃを例えばグラスウールやロックウール等、軽量の部材により構成すれば、吹出口ユニット２０に関し別途吊具等を設けなくとも、天井構造材１０ａを支える吊具１０ｄだけで十分に吹出口ユニット２０を天井構造材１０ａごと支持することが可能である。

図１に示す如く、対象区域Ａにおける下方の位置（ここでは床下）には還気口９が設けられており、天井１０に設置された吹出口ユニット２０から供給された空調空気３は、床１１に開口した吸込口１２を通って床下の空間に抜け、還気口９から還気ダクト１３を通って還気１４として空調機１へ戻される。

還気ダクト１３の途中には還気温度センサ１９が設置され、還気１４の温度が温度信号１９ａとして制御装置１８の温度調整回路（図示せず）へ入力される。前記温度調整回路では、設定温度が設定されるとともに、還気温度センサ１９から検出値として入力される温度信号１９ａの実測値との偏差が算出され、該偏差に応じた設定風量値を制御信号８ｄとして各変風量ユニット８へ入力する。変風量ユニット８では、変風量ユニット８自身が備える風速センサの計測値から時々刻々導かれる実測風量と、上記設定風量値との偏差に応じて変風量ユニット８内のダンパ開度を制御する。こうして、制御信号８ｄに基づき、変風量ユニット８における風量が制御される。

さらに、本実施例の場合、吹出口ユニット２０のファン２０ｂは、風量やオンオフといった動作を、室内である対象区域Ａ側からファン２０ｂ毎に個別に制御できるようになっている。すなわち、ファン２０ｂの動作は、制御装置１８から各々入力される制御信号２０ｄにより、運転のオンオフや風量を個別に制御されるようになっており、その制御信号２０ｄは、対象区域Ａ内に配置された操作装置２１から制御装置１８に入力される操作信号２１ａに基づいてファン２０ｂに入力される。この際、ファン２０ｂの動作は、例えば１台のファン２０ｂ毎に１台の操作装置２１を紐付け、特定の吹出口ユニット２０におけるファン２０ｂの動作を特定の操作装置２１により操作するにしても良いし、また例えば、１台の操作装置２１により複数あるいは対象区域Ａにおける全ての吹出口ユニット２０におけるファン２０ｂの動作を操作するようにしても良い。また、複数の操作装置２１により同じ吹出口ユニット２０のファン２０ｂを操作できるようにしても良い。

あるいは、各操作装置２１に温度センサと温度設定器を内蔵すると共に、ファン２０ｂに変風量機構を設けても良い。この場合、各操作装置２１に備えた前記温度センサの検出値、および前記温度設定器の設定値を制御装置１８内の個別風量制御回路（図示せず）に入力する。前記個別風量制御回路では、設定温度信号と温度センサの計測信号との温度偏差に基づいて各吹出口ユニット２０のファン２０ｂにおける目標風量を算出し、ファン２０ｂの変風量機構に制御信号２０ｄを入力し、風量を制御する。こうした方式は、操作装置２１が対象区域Ａ内に多数設置されている場合に特に有効である。
操作装置２１としては、一般的な空調機に使用されるようなコントローラを設けても良いし、例えば対象区域Ａ内の在室者に割り当てられたＰＣやスマートフォン、タブレットのような情報端末装置を利用することもできる。

ここで、図１では制御装置１８として１つのブロックを図示しているが、実際の空調システムにおいては、制御装置１８を例えば空調機１の制御を行う制御装置と、ファン２０の制御を行う制御装置とに分けて備えても良い。また、操作装置２１として情報端末装置を利用する場合、操作信号の入力はネットワークを介して行うようにしても良い。

吹出口ユニット２０に対する制御信号２０ｄの入力は、無線あるいは有線のいずれの方式を用いて行っても良く、種々の方式を採用し得るが、特に好適には、吹出口ユニット２０に電力を供給するための図示しない電源ラインを介した電力線通信によって行うことができる。電力線通信は、吹出口ユニット２０のファン２０ｂに供給されるＡＣ１００Ｖなどの交流電源に信号を重畳させて通信する技術であり、装置としては、ファンモータを制御し運転するファンコントローラ部、信号を処理する電力線通信ユニット、通信データを絶縁するブロッキングフィルタ（同一電源系統に接続される他の機器に影響を及ぼさないよう設置される）、電力線通信インターフェース、といった機器類を備えている。重畳する信号に低い周波数帯域（１００～４００ｋＨｚ程度）を利用すると、伝送速度をある程度速くすることができ、他の電子精密機器から漏洩する電波の影響も少なく、電力の波形ともうまく重畳できるうえ、信号（制御信号２０ｄ）の分離もしやすい。
このようにすると、無線通信用の装置を吹出口ユニット２０に別途設ける必要がなく、また、電源ライン以外に通信用の配線等を設置する必要もないので、吹出口ユニット２０の構成や、吹出口ユニット２０や制御装置１８の間の配線構成を簡素なものとすることができ、後述するように吹出口ユニット２０の配置上の自由度の確保にも資する。

こうして、制御装置１８では、操作装置２１から入力される操作信号２１ａに応じ、吹出口ユニット２０のファン２０ｂを操作できるようになっている。
また、空調機１における送風量や熱処理量は、対象区域Ａに設置された全吹出口ユニット２０の総給気風量や、対象区域Ａにおける設定温度や還気１４の温度に応じて制御される。すなわち、還気１４は、対象区域Ａにおいて熱を回収した後の空調空気であるが、この還気１４の設定温度と、還気温度センサ１９から温度信号１９ａとして取得される実測温度との偏差により、空調機１において供給される熱量が制御される。空調機１の送風機における風量は、対象区域Ａに備えた吹出口ユニット２０におけるファン２０ｂの稼働台数、あるいは風量の合計といった条件によって決定される。制御装置１８では、これらの値に応じ、空調機１の送風ファンに備えた変風量装置（インバータ等）に制御信号１ａを入力する。また、変風量ユニット８の風量は、上述の如く制御装置１８の温度調整回路（図示せず）において温度信号１９ａの検出値により算出される設定風量と実測風量との偏差に基づき制御されるほか、下流の吹出口ユニット２０における風量の合計に基づき決定される。

また、制御装置１８は、前記温度調整回路（図示せず）や前記個別風量調整回路（図示せず）のほか、ロードリセット制御回路（図示せず）を備えている。前記ロードリセット回路では、必要最小限の換気量を確保する等の目的で、冷水コイルや加熱コイルの熱媒流量を制御する制御弁に対し、各変風量ユニット８へ供給される給気が冷え過ぎている場合には設定給気温度を上げ、また熱すぎる場合には設定給気温度を下げるといった制御が行われる。

尚、ここでは説明の便宜上、対象区域Ａ及び分岐ダクト５や変風量ユニット８をそれぞれ１ずつ図示しているが、一基の空調機１に係る対象区域Ａや分岐ダクト５、変風量ユニット８等の数はこれより多くても良いことは勿論である。また、対象区域Ａあたりの分岐ダクト５や変風量ユニット８、吹出口ユニット２０等の数についても、対象区域Ａの大きさや要求される空調性能その他の条件に応じて適宜変更し得る。

以上の如き構成を備えた本実施例の空調システムにおいては、吹出口ユニット２０のファン２０ｂの風量を個別に操作することで、対象区域Ａ内における負荷の偏り等に対応することができる。上述の如く、従来の空調システムでは、変風量ユニット８に対応した制御領域毎にそれぞれ複数の吹出口６を割り当て、各制御領域における風量を全体制御していたため（図６、図７参照）、対象区域Ａ内に局所的に負荷の偏りがあった場合には均一な室内温度を保つことが困難であった。一方、本実施例においては、吹出口ユニット２０毎に風量を個別に操作することができるため、例えば対象区域Ａ内の一部に排熱の大きい機器が設置されている等、高負荷の領域があった場合には、該高負荷の領域付近に位置する吹出口ユニット２０についてのみ風量を大きくし、他の吹出口ユニット２０については風量を小さくまたはオフにすることで、高負荷の領域と、それ以外の領域との両方について好適な風量により空調空気３を供給し、室温の均一化を図ることができる。

また、対象区域Ａ内に人がいる場合には、各人が操作装置２１を用いて近くの吹出口ユニット２０の風量を操作することにより、それぞれにとって快適な室温を得ることもできる。このように、本実施例の空調システムでは、対象区域Ａ内の状況に合わせた局所的な風量操作が可能となっている。

さらに、各ファン２０ｂのオンオフを切り替えることで、対象区域Ａの空調に関して吹出口ユニット２０毎に省エネルギーを図ることもできる。例えば、対象区域Ａ内の一部にのみ人がいる場合には、必ずしも対象区域Ａの全域に対して空調空気３を供給する必要はなく、人のいる領域にのみ供給すれば十分である場合も想定できるが、本実施例によれば、ファン２０ｂのオンオフを個別に切り替えることができるので、必要な領域にのみ空調空気３を供給し、不要な領域への供給は停止して、空調に係るエネルギーの浪費を防ぐことができる。

こうした省エネルギー効果を具体的に実現する策としては、例えば付近における人の有無に応じ、吹出口ユニット２０におけるファン２０ｂのオンオフを自動的に切り替えるようにすることができる。例えば、対象区域Ａの各所に人感センサを設置し、人が離席した際には近くの吹出口ユニット２０のファン２０ｂを停止しても良いし、また、操作装置２１から特定の吹出口ユニット２０に対し最後に操作があった後、一定時間が経過した場合に該吹出口ユニット２０のファン２０ｂを停止するタイマー機能を備えても良い。後者を採用する場合、もしファン２０ｂを停止した時に対象区域Ａ内に人がいれば、ファン２０ｂの停止に気がついて操作装置２１からファン２０ｂを作動させる操作を行うので、特に問題は生じない。あるいは、ある時刻からある時刻までの間だけファン２０ｂを動作させるようなスケジュール機能により、各ファン２０ｂのオンオフを制御しても良い。

尚、このように対象区域Ａから人が操作装置２１を用いて吹出口ユニット２０における風量を制御することを前提とする場合、上記従来例の如き域内温度センサ１５，１６，１７（図６、図７参照）は必ずしも必要ない。域内温度センサによって対象区域Ａ内の状態を監視する代わりに人が監視し、各吹出口ユニット２０の要求風量を直接決定することができるからである。ただし、本実施例の如き空調システムにおいても、操作装置２１による操作に加えて別途域内温度センサを備えるようにしても良い。

吹出口ユニット２０には、例えば図５に一点鎖線で示す如く、ファン２０ｂの下面にダンパ２０ｅを備え、ファン２０ｂのオン時にはダンパ２０ｅを開き、オフ時にはダンパ２０ｅを閉じるようにしても良い。このようにすると、ファン２０ｂのオフ時には吹出口ユニット２０の上部開口が閉塞されることになり、対象区域Ａ内の空調空気３が筐体２０ｃ内を通って給気チャンバＣへ抜ける漏気を防止することができる。よって、対象区域Ａが特に漏気を嫌うような場所である場合に有効である。ダンパ２０ｅの開閉動作は、ファン２０ｂと同様に制御装置１８からの制御信号により制御すれば良い。この際、該ダンパ２０ｅに対する制御信号の入力は、電力線通信により行うことができる。尚、ここではダンパ２０ｅを上部開口を閉塞可能な位置に取り付けた場合を例示したが、ダンパ２０ｅの取付位置はこれに限定されず、例えば下部開口を閉塞するよう、ダンパ２０ｅを吹出部２０ａの直上の位置に取り付けても良い。このほか、ファン２０ｂのオフ時に筐体２０ｃ内の流路を閉塞することができれば、ダンパ２０ｅの取付位置はどこでも良い。

制御装置１８においては、各吹出口ユニット２０の風量やオンオフを変更した際、ファン２０ｂの稼働台数又は風量の合計に基づき、空調機１から送り出す空調空気３の量を決定する。また、変風量ユニット８における風量は下流におけるファン２０ｂの合計風量と同等とし、給気チャンバＣ内に空調空気３を充満させ、対象区域Ａにおけるスムーズな空調を確保する。

尚、ここでは操作装置２１から操作信号２１ａを制御装置１８に入力し、該制御装置１８において操作信号２１ａに基づき吹出口ユニット２０に制御信号２０ｄを入力する場合を例に説明したが、このほかに、例えば操作装置２１から吹出口ユニット２０に対し制御信号を直接入力するよう構成することも可能である。操作装置２１への操作入力により、吹出口ユニット２０における風量が制御できればどのような構成であっても良い。

また、本実施例においては、上述の如く給気チャンバＣから空調空気３を供給する方式を採用しており、且つグリッド式のシステム天井として構成した天井１０のグリッド１０ｂに吹出口ユニット２０を配置している。これにより、上記従来例の如き末端ダクト７（図６、図７参照）を廃して配管の設置に係る材料費や作業の手間を削減するほか、吹出口ユニット２０の配置に関して高い自由度を実現している。

すなわち、末端ダクト７により吹出口６まで空調空気３を導く従来例の方式（図６、図７参照）では、吹出口６の配置を変更しようとすれば合わせて末端ダクト７の配置まで変更せざるを得ないが、本実施例では天井１０における吹出口ユニット２０の位置を動かすだけで良く、配管類に手を加える必要はない。しかも、上述の如く十分に軽量な吹出口ユニット２０であれば、該吹出口ユニット２０を支持するにあたって吊具１０ｄ（図３参照）以外に別途吊具等を用いなくとも良いため、例えば単に吹出口ユニット２０とパネル１０ｂの位置を入れ替えるだけで配置の変更が完了する。

このため、例えば対象区域Ａ内において特に排熱の大きい機器類が集中するなど、負荷の高い領域がある場合には、上述の如くその周辺における吹出口ユニット２０の風量を変更する以外に、前記負荷の高い領域の周辺における吹出口ユニット２０の配置を密にするといった対応も容易に行うことができる。また、対象区域Ａ内におけるパーテーション（図示せず）等の位置や、負荷の分布状況等が後から変動した場合には、それに合わせて吹出口ユニット２０の配置を容易に変更することができる。

このように、本実施例によれば、例えば室内において空調空気３の気流が多めに要求される箇所があった場合に、その付近の天井１０のグリッド１０ｂを選択し、吹出口ユニット２０を載置することで空調空気３の気流を導くことができる。本実施例の如き空調システムを対象区域Ａに一旦設置し、使用を開始した後であっても、熱負荷の偏りや増加に応じ、グリッド１０ｂに設置されたパネル１０ｃを適宜取り外して代わりに吹出口ユニット２０を設置して吹出口ユニット２０を増設したり、既設の吹出口ユニット２０の位置を変更するといった柔軟な対応が可能である。

また、上述の如く吹出口ユニット２０への制御信号２０ｄの入力に電力線通信を採用すれば、吹出口ユニット２０に付随する配線類は電源ケーブルのみであるので、吹出口ユニット２０を増設したり、位置を変更するにあたり、配線による制限を小さくすることができる。すなわち、吹出口ユニット２０の配置の設計や変更にあたっては複雑な配線を行う必要がなく、最低限の手間で済む。こうして、吹出口位置に関する自由度を確保し、室内熱負荷の偏りに簡便に対応できるのである。

また、本実施例の如く給気チャンバＣにより空調空気３を供給する方式を採用した場合、上述の如く末端ダクト７（図６、図７参照）を省略することができるほか、メインダクト４や分岐ダクト５に必要な長さも短くなる。これにより、給気ダクト２の全長が短くなって該給気ダクト２における圧力損失が小さくなると共に、吹出口２０における圧力損失も小さくなり、空調機１に要求される空調空気３の搬送のための動力が低減されるという省エネルギー効果も見込める。

以上のように、上記本実施例においては、空調空気３を送り出す空調機１と、該空調機１から送り出された空調空気３を対象区域Ａに向かって導く給気ダクト２と、該給気ダクト２の下流側に設置された給気チャンバＣと、給気ダクト２から給気チャンバＣに送り込まれた空調空気３を対象区域Ａへ供給する複数の吹出口２０と、該吹出口２０に設置され、空調空気３を対象区域Ａへ送り出すファン２０ｂを備え、該ファン２０ｂの動作は、各ファン２０ｂ毎に個別に制御可能に構成されているので、対象区域Ａ内の状況に合わせた局所的な風量操作が可能である。また、配管の設置に係る材料費や作業の手間を削減することができると共に、吹出口２０の配置に関して高い自由度を確保することができる。

また、本実施例において、給気チャンバＣは、対象区域Ａの天井１０の上方に位置する空間とし、天井１０は、縦横の野縁として天井下地を構成する天井構造材１０ａによりグリッド１０ｂを形成し、吹出口２０は、対象区域Ａに面する吹出部２０ａの上方にファン２０ｂを備えた吹出口ユニットとして構成し、該吹出口ユニット２０は、各々が一個のグリッド１０ｂ内に設置可能に構成されているので、吹出口２０の配置に関してさらに高い自由度を確保することができる。

また、本実施例においては、一個のグリッド１０ｂ内に、吹出口ユニット２０ａと共に他の天井設備機器１０ｅを設置することができる。

また、本実施例においては、吹出口ユニット２０のファン２０ｂ毎に紐付けられ、該ファン２０ｂの動作を個別に制御可能な操作装置２１を備えることができる。

また、本実施例において、ファン２０ｂの動作は、電力線通信により制御することができ、このようにすれば、吹出口２０の配置の設計や変更にあたり、配線に係る手間を抑えることができる。

また、本実施例においては、ファン２０ｂのオフ時に、筐体２０ｃ内の流路を閉塞するダンパ２０ｅを備えることができ、このようにすれば、対象区域Ａ内の空調空気３が筐体２０ｃ内を通って給気チャンバＣへ抜ける漏気を防止することができる。

また、本実施例において、ダンパ２０ｅの動作は、電力線通信により制御することができる。

したがって、上記本実施例によれば、対象区域に供給される空調空気の風量を局所的に制御し得る。

尚、本発明の空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１空調機
２給気ダクト
３空調空気
８変風量ユニット
８ｄ制御信号
９還気口
１０天井
１０ａ天井構造材
１０ｂグリッド
１０ｃパネル
１０ｅ天井設備機器（照明器具）
１０ｄ吊具
１３還気ダクト
１９還気温度センサ
２０吹出口（吹出口ユニット）
２０ａ吹出部
２０ｂファン
２０ｅダンパ
２１操作装置
Ａ対象区域
Ｃ給気チャンバ

Claims

空調空気を送り出す空調機と、
該空調機から送り出された空調空気を対象区域に向かって導く給気ダクトと、
該給気ダクトの対象区域の手前の位置にあり、前記空調空気の量を操作する変風量ユニットと、
前記対象区域の天井の上方の空間で前記給気ダクトの下流側に設置された給気チャンバと、
縦横の野縁として天井下地を構成する天井構造材によりグリッドを形成して、該グリッドごとにパネルや他の天井設備機器をはめ込むように設置可能である前記天井と、
前記給気ダクトから前記給気チャンバに送り込まれた空調空気を対象区域へ供給する複数の吹出口、および該吹出口の上方に設置され前記給気チャンバ内の空調空気を対象区域へ送り出すファンを備え、各々が一個の前記グリッド内に設置可能に構成されていて、別途吊具を設けなくとも前記天井構造材を支える吊具だけで天井構造材ごと支持できる吹出口ユニットと、
前記対象区域における下方の位置に設けられた還気口に片方の端を接続され、もう片方の端を前記空調機に接続され、途中には還気温度センサを設置された還気ダクトと、
還気設定温度と、前記還気温度センサから検出値として入力される還気実測値との偏差に応じた設定風量値を制御信号として前記変風量ユニットへ入力する温度調整回路と、
を備え、
前記吹出口ユニットのファン毎に紐付けられ、該ファンの動作を個別に制御可能な操作装置を備え、
該ファンの動作は、各ファン毎に個別に制御可能に構成され、
前記変風量ユニットの風量は、還気設定温度と還気実測値との偏差に応じた設定風量値のほか、下流の吹出口ユニットにおける風量の合計に応じて決定され、
前記対象区域内において負荷の偏りに対応するため吹出口の配置を変更するのに、単に前記吹出口ユニットと前記パネルの位置を入れ替えるだけで配置の変更が完了すること
を特徴とする空調システム。
一個の前記グリッド内に、前記吹出口ユニットと共に他の天井設備機器を設置可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記空調機１台に対し、前記対象区域は複数あり、各対象区域へ供給される空調空気は前記給気ダクトのメインダクトから分岐する各分岐ダクトにより各対象区域の給気チャンバに接続されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
前記吹出口ユニットは、箱型の筐体の上下に開口を設け、上部の開口にはファンを設置するとともに、対象区域に面する下部の開口には気流の整流機能を有する吹出部を備えたこと
を特徴とする請求項１～３のいずれかれか一項に記載の空調システム。
前記ファンの動作は、電力線通信により制御されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の空調システム。
前記ファンのオフ時に、前記筐体内の流路を閉塞するダンパを備えたことを特徴とする請求項４に記載の空調システム。
前記ダンパの動作は、電力線通信により制御されることを特徴とする請求項６に記載の空調システム。