空調システム
【課題】低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことが可能な空調システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る空調システム１は、室１００内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機１０と、室１００外の外気を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気を室１００外に排出する排出管路３０と、導入管路２０の途中に設けられ、空調機１０から吐出された調和空気を外気に混合する混合空間４１〜４３と、空調機１０から吐出された調和空気を混合空間に供給する供給管路５１〜５４と、を備え、混合空間４１〜４３は、調和空気を外気に段階的に混合させるために複数設けられている。
【解決手段】本発明に係る空調システム１は、室１００内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機１０と、室１００外の外気を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気を室１００外に排出する排出管路３０と、導入管路２０の途中に設けられ、空調機１０から吐出された調和空気を外気に混合する混合空間４１〜４３と、空調機１０から吐出された調和空気を混合空間に供給する供給管路５１〜５４と、を備え、混合空間４１〜４３は、調和空気を外気に段階的に混合させるために複数設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を調和する空調システムに関し、特に空気調和と同時に換気を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内の空気を調和する、すなわち室内空気の温度、湿度および清浄度等の調節を行う空調機は、室内の空気を循環させるものが一般的に使用されている。このため、工場や厨房等、換気を必要とする場所においては、室外の新鮮な外気を室内に導入し、室内の汚染された空気を室外に排出する換気システムが、空調機とは別個に設けられることが多かった。
【０００３】
しかしながら、空調機とは別個に換気システムを設けた場合、換気システムによって調和されていない外気が直接室内に導入されると共に、空調機が調和した室内の空気が室外に排出されるため、空調機の負荷が高まり、エネルギー効率が悪いという問題があった。また、室内に導入した外気と室内の調和空気を適切に混合させることが難しいため、室内に温度むらが生じやすいという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、外気を空調機によって調和した上で室内に導入する、いわゆる全外気空調を行う空調システム（例えば、特許文献１参照）や、室内に導入する外気と室外に排出する室内空気の間で熱交換を行う熱交換型換気装置（例えば、特許文献２参照）等が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６０９５６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、全外気空調を行うシステムでは、室内空気とは大きく温度が異なる外気を直接冷却または加熱する必要があるため、やはり空調機の負荷が高くなり、エネルギー効率が悪いという問題があった。また、熱交換型換気装置では、コストが高い割に、熱交換器における流動抵抗によって換気効率が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことが可能な空調システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、室内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機と、前記室外の外気を前記室内に導入する導入管路と、前記室内の空気を前記室外に排出する排出管路と、前記導入管路の途中に設けられ、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記外気に混合する混合空間と、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記混合空間に供給する供給管路と、を備え、前記混合空間は、前記調和空気を前記外気に段階的に混合させるために複数設けられることを特徴とする、空調システムである。
【０００９】
（２）本発明はまた、前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、複数の前記混合空間のそれぞれに対し、前記混合空間から流出する空気の温度が前記混合空間に流入する空気の露点温度以上の温度となるように前記調和空気を供給することを特徴とする、上記（１）に記載の空調システムである。
【００１０】
（３）本発明はまた、前記供給管路は、前記導入管路の上流側から斜めに前記混合空間に接続されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の空調システムである。
【００１１】
（４）本発明はまた、前記空調機は、前記室内の下部の空気を吸引するように構成され、前記導入管路は、前記室内の上部から下方に向けて前記外気と前記調和空気の混合気を吹き出すように構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の空調システムである。
【００１２】
（５）本発明はまた、前記排出管路は、前記室内の上部の空気を吸引して前記室外に排出するように構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の空調システムである。
【００１３】
（６）本発明はまた、前記導入管路から吹き出される前記外気と前記調和空気の混合気によってエアカーテンを形成することを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の空調システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る空調システムによれば、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示した概略図である。
【図２】導入管路における第１〜第３混合空間周辺を拡大して示した概略図である。
【図３】室内を冷房する場合の導入管路における空気の温度変化を概念的に示したグラフである。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る空調システムの構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
まず、本実施形態に係る空調システム１の構成について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る空調システム１の構成を示した概略図である。本実施形態の空調システム１は、室１００内の冷房または暖房等の空気調和を行うと共に、換気を行うものである。空調システム１は、複数の空調機１０と、室１００外の空気（外気）を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気（室内空気）を室１００外に排出する排出管路３０と、を備えている。また、空調システム１は、導入管路２０の途中に設けられ、導入管路２０を通過する外気に空調機１０から吐出された調和空気を混合する第１混合空間４１、第２混合空間４２および第３混合空間４３を、さらに備えている。
【００１９】
空調機１０は、室１００内の空気を吸引して温度、湿度および清浄度等を調節する空気調和を行い、調和した調和空気を吐出するものである。空調機１０としては、既存のものを使用することができる。本実施形態では、第１空調機１０ａ、第２空調機１０ｂ、第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄの、４台の空調機１０を使用している。この第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、室１００から略隔絶された機械室１１０内に配置されている。
【００２０】
第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吐出側は、それぞれ導入管路２０に接続されている。具体的には、第１空調機１０ａの吐出側は、第１供給管路５１を介して第１混合空間４１に接続され、第１空調機１０ｂの吐出側は、第１供給管路５２を介して第２混合空間４２に接続されている。そして、第３空調機１０ｃおよび第２空調機１０ｄの吐出側は、それぞれ第３供給管路５３および第４供給管路５４を介して第３混合空間に接続されている。すなわち、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出される調和空気は、全て第１〜第３混合空間４１〜４３に供給され、導入管路２０を通過する外気と混合されるようになっている。
【００２１】
また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吸引側には、レターン管路６０が接続されている。このレターン管路６０は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吸引側と室１００内を繋ぐ管路である。すなわち、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、レターン管路６０を介して室１００内の室内空気を吸引するように構成されている。
【００２２】
レターン管路６０の吸入口６２は、室１００内の下部に配置されると共に、室１００内の塵埃等を排除するためのフィルタ６２ａが設けられている。なお、レターン管路６０を分岐させることにより、吸入口６２を複数設けるようにしてもよい。また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに対し、それぞれ個別にレターン管路６０を設けるようにしてもよい。
【００２３】
なお、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに加え、必要に応じて予備空調機１２を備えるようにしている。この予備空調機１２は、室１００内の室内空気を吸引し、調和した調和空気を室１００内に吐出する室内循環型の空調機である。予備空調機１２は、室１００の大きさ等に応じて、適宜の台数が配置される。
【００２４】
導入管路２０は、室１００外と室１００内を繋ぐ管路であり、一般的なダクトから構成されている。導入管路２０は、機械室１１０を横断するように配置されており、室１００外に配置されて外気を吸引する吸入口２２と、室１００内に配置されて室１００内に空気を吹き出す複数の吹出口２４と、を備えている。
【００２５】
吸入口２２は、新鮮な外気を吸入可能な位置に配置される。本実施形態では、吸入口２２の直後にフィルタ２２ａを設けることで、外気中の塵埃や虫等を吸い込まないようにしている。複数の吹出口２４は、室１００の大きさや室１００内のレイアウト等に応じて導入管路２０を分岐させることにより、それぞれ適宜の位置に配置される。本実施形態では、吹出口２４を室１００の上部に配置し、室１００内の下方に向けて外気と調和空気の混合気を吹き出すようにしている。
【００２６】
導入管路２０の途中には、導入管路２０内で空気を流動させるための送風機２６が設けられている。そして、送風機２６の下流側には送風機２６の騒音を低減するための消音器２８が設けられている。この送風機２６および消音器２８は、機械室１１０内に配置されている。なお、送風機２６および消音器２８は、既存のものを使用することができる。また、導入管路１０の径路長や分岐等の径路構成に応じて、複数の送風機２６および消音器２８を設けるようにしてもよい。
【００２７】
排出管路３０は、室１００内と室１００外を繋ぐ管路であり、一般的なダクトから構成されている。排出管路３０は、機械室１１０を横断するように配置されており、室１００内に配置されて室内空気を吸引する複数の吸入口３２と、室１００外に配置されて室１００外に室内空気を排出する排出口３４と、を備えている。
【００２８】
複数の吸入口３２は、導入管路２０を分岐させることにより、それぞれ適宜の位置に配置される。本実施形態では、吸入口３２を室１００内の上部に配置し、室１００内の上部に溜まった室内空気を吸入して室１００外に排出するようにしている。排出口３４は、室１００外の適宜の位置に配置される。
【００２９】
なお、同図に示す例では、導入管路２０の吸入口２２の近傍に排出管路３０の排出口３４を配置しているが、実際には、導入管路２０の吸入口２２と排出管路３０の排出口３４は、排出口３４から排出された室内空気を直接吸入口２２から吸い込まないように、互いにある程度離れた位置に配置することが好ましい。
【００３０】
排出管路３０の途中には、排出管路３０内で空気を流動させるための送風機３６が設けられている。この送風機３６は、機械室１１０内に配置されている。なお、送風機３６は、既存のものを使用することが可能であり、排出管路３０の径路長や分岐等の径路構成に応じて適宜の位置に適宜の個数を配置することができる。また、導入管路２０と同様に、排出管路３０の送風機３６についても消音器を設けるようにしてもよい。
【００３１】
第１〜第３混合空間４１〜４３は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出された調和空気を導入管路２０内において外気と混合するための空間であり、導入管路２０の機械室１１０内における部分に設けられている。第１〜第３混合空間４１〜４３は、それぞれ送風機２６の上流側における導入管路２０の一部から構成されており、上流側から第１混合空間４１→第２混合空間４２→第３混合空間４３の順に配置されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、第３混合空間４３に第３供給管路５３および第４供給管路５４の２本の供給管路を接続するようにしているため、第３混合空間４３の幅方向寸法は、第１混合空間４１および第２混合空間４２よりも拡大されたものとなっている。
【００３３】
以上の構成により、本実施形態の空調システム１は、室１００内を冷暖房等する運転時において、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄが、室１００内からレターン管路６０を介して室内空気を吸引して調和し、生成した調和空気を第１〜第４供給管路５１〜５４を介して導入管路２０中の第１〜第３混合空間４１〜４３に供給する。そして、導入管路２０では、送風機２６によって室１００外から吸引された外気が、第１〜第３混合空間４１〜４３において第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄからの調和空気と混合されて混合気となり、室１００内に吹き出される。
【００３４】
また、排出管路３０では、送風機３６によって室１００内から吸引された室内空気が室１００外に排出される。さらに、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄのみでは、冷暖房能力が不足する場合には、予備空調機１２が稼働する。このようにして、本実施形態の空調システム１では、室１００内の冷房または暖房等の空気調和を行うと共に室１００内の換気を行う。なお、空調システム１の運転は、図示を省略した制御装置および操作盤によって行われる。制御装置は、各部に配置された温度センサ等の各種センサ（図示省略）からの情報に基づいて空調システム１全体を制御する。
【００３５】
本実施形態では、導入管路２０に吸引された外気は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄからの調和空気と混合された上で室１００内に導入されるため、外気を直接導入する従来の換気システムと比較して、室１００内に温度むらが生じにくいようになっている。また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、室内空気を吸引して調和するように構成されているため、外気を直接調和する従来の全外気空調システムと比較して、低負荷で稼働するようになっている。すなわち、本実施形態の空調システムによれば、高いエネルギー効率で冷暖房等の空気調和と換気を同時に行うことが可能となっている。
【００３６】
次に、第１〜第３混合空間４１〜４３における外気と調和空気の混合の詳細について説明する。
【００３７】
図２は、導入管路２０における第１〜第３混合空間４１〜４３周辺を拡大して示した概略図である。なお、同図においては、導入管路２０を上方から見た場合を示している。上述のように、第１〜第３混合空間４１〜４３は、それぞれ送風機２６の上流側における導入管路２０の一部から構成されており、上流側から第１混合空間４１→第２混合空間４２→第３混合空間４３の順に配置されている。
【００３８】
また、第１混合空間４１には、第１空調機１０ａに繋がる第１供給管路５１が接続され、第２混合空間４２には、第２空調機１０ｂに繋がる第２供給管路５２が接続されている。また、第３混合空間４３には、第３空調機１０ｃに繋がる第３供給管路５３および第４空調機１０ｄに繋がる第４供給管路５４の２つの管路が接続されている。
【００３９】
本実施形態では、上流側に接続される第１供給管路５１および第２供給管路５２については、気流のスムーズな合流を重視して、第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して上流側から斜めに接続するようにしている。また、下流側に接続される第３供給管路５３および第４供給管路５４については、気流の十分な混合を重視して、第３混合空間４３に対して略直角に接続するようにしている。
【００４０】
なお、第１供給管路５１の第１混合空間４１に対する角度θ、および第２供給管路５２の第２混合空間４２に対する角度θは、特に限定されるものではないが、スムーズな合流と十分な混合を両立させるためには、２０°〜４０°の範囲内であることが好ましく、本実施形態では、それぞれ３０°に設定している。
【００４１】
本実施形態では、第１〜第３混合空間４１〜４３の３つの混合空間を設けることにより、導入管路２０内に吸引された外気ＯＡと、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出された調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に混合していくようにしている。
【００４２】
具体的には、まず第１混合空間４１において第１空調機１０ａからの調和空気ＣＡ１を外気ＯＡに混合し、第１混合気ＭＡ１を生成する。次に、第２混合空間４２において第２空調機１０ｂからの調和空気ＣＡ２を第１混合気ＭＡ１に混合し、第２混合気ＭＡ２を生成する。そして、第３混合空間４３において第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄからの調和空気ＣＡ３、ＣＡ４を第２混合気ＭＡ２に混合し、第３混合気ＭＡ３を生成する。この結果、外気ＯＡに全ての調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４が混合された第３混合気ＭＡ３が吹出口２４から室１００内に吹き出されることとなる。
【００４３】
このように、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を３段階に分けて外気ＯＡに混合していくようにすることで、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡを十分に混合することができる。これにより、室１００内に導入される第３混合気ＭＡ３を、非常に均質且つ室内空気に近い状態に調和された空気とすることができるため、室１００内に温度むらを生じさせることなく、新鮮な外気ＯＡを室１００内に導入することが可能となっている。
【００４４】
なお、外気ＯＡに混合する調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の温度、湿度および流量は、室１００内の設定温度および設定湿度、ならびに外気ＯＡの温度、湿度および設定導入流量に応じてそれぞれ適宜に設定されている。すなわち、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、図示を省略した制御装置により、室１００内の設定温度および設定湿度、ならびに外気ＯＡの温度、湿度および設定導入流量に応じた温度、湿度および流量の調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を吐出するように運転を制御されている。
【００４５】
さらに、本実施形態では、冷房を行う場合に、第１〜第３混合空間４１〜４３から流出する空気の温度が、それぞれ第１〜第３混合空間４１〜４３に流入する空気の露点温度以上の温度となるように、外気ＯＡに混合する調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の温度、湿度および流量を設定している。このようにすることで、導入管路２０内における結露の発生を防止することが可能となる。
【００４６】
図３は、室１００内を冷房する場合の導入管路２０における空気の温度変化を概念的に示したグラフである。空調システム１によって室１００を冷房する場合、導入管路２０の吸入口２２から吸引された外気ＯＡは、まず第１混合空間４１内に流入して第１空調機１０ａからの調和空気ＣＡ１と混合される。調和空気ＣＡ１は外気ＯＡよりも低い温度に設定されているため、外気ＯＡは、温度Ｔ０から温度Ｔ１に冷却された第１混合気ＭＡ１となって第１混合空間４１から流出する。
【００４７】
第１混合空間４１から流出した第１混合気ＭＡ１は、次に第２混合空間４２内に流入して第２空調機１０ｂからの調和空気ＣＡ２と混合される。調和空気ＣＡ２は第１混合気ＭＡ１よりも低い温度に設定されているため、第１混合気ＭＡ１は、温度Ｔ１から温度Ｔ２に冷却された第２混合気ＭＡ２となって第２混合空間４２から流出する。
【００４８】
第２混合空間４２から流出した第２混合気ＭＡ２は、次に第３混合空間４３内に流入して第３空調機１０ｃおよび４空調機１０ｄからの調和空気ＣＡ３、ＣＡ４と混合される。調和空気ＣＡ３、ＣＡ４は第２混合気ＭＡ２よりも低い温度に設定されているため、第２混合気ＭＡ２は、温度Ｔ２から温度Ｔ３に冷却された第３混合気ＭＡ３となって第３混合空間４３から流出する。以上のようにして、室１００内の設定温度に応じた所定の温度Ｔ３に設定された第３混合気ＭＡ３が生成される。
【００４９】
そして、本実施形態では、第１混合空間４１において外気ＯＡに調和空気ＣＡ１を混合する場合に、生成される第１混合気ＭＡ１の温度Ｔ１が外気ＯＡの露点温度Ｔｄ０以上となるように調和空気ＣＡ１の温度および流量を設定している。このようにすることで、外気ＯＡが自身の露点温度Ｔｄ０を超える温度まで冷却されないようにすることができる。すなわち、結露の発生を防止することができる。
【００５０】
同様に、第２混合空間４２において第１混合気ＭＡ１に調和空気ＣＡ２を混合する場合には、生成される第２混合気ＭＡ２の温度Ｔ２が第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１以上となるように調和空気ＣＡ２の温度および流量を設定している。また、第３混合空間４３において第２混合気ＭＡ２に調和空気ＣＡ３、ＣＡ４を混合する場合には、第３混合気ＭＡ３の温度Ｔ３が第２混合気ＭＡ２の露点温度Ｔｄ２以上となるように調和空気ＣＡ３、ＣＡ４の温度および流量を設定している。本実施形態では、このようにして、導入管路２０内における結露の発生を防止している。
【００５１】
なお、調和空気ＣＡ１の湿度は、混合される外気ＯＡの湿度よりも低く設定されている。このため、第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１は、調和空気ＣＡ１が混合されたことによって外気ＯＡの露点温度Ｔｄ０よりも低くなっている。また、調和空気ＣＡ２の湿度は、混合される第１混合気ＭＡ１の湿度よりも低く設定されているため、第２混合気ＭＡ２の露点温度Ｔｄ２は、調和空気ＣＡ２が混合されたことによって第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１よりも低くなっている。
【００５２】
すなわち、本実施形態のように、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を混合して外気ＯＡの温度を下げる場合、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の湿度を低く設定すれば、温度と同時に露点温度も下がるようになっている。従って、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に外気ＯＡに混合していくようにすれば、外気ＯＡの温度を、露点温度を超えない範囲で段階的に下げていくことが可能となり、これにより、結露の発生を防止することができるようになっている。
【００５３】
さらに、本実施形態では、第１供給管路５１および第２供給管路５２を、第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して上流側から斜めに接続し、調和空気ＣＡ１、ＣＡ２を外気ＯＡおよび第１混合気ＭＡ１にスムーズに合流させることによっても、結露の発生を防止している。すなわち、比較的露点温度の高い外気ＯＡおよび第１混合気ＭＡ１に低温の調和空気ＣＡ１、ＣＡ２が激しく衝突することによって発生する局部的な急冷却に起因する結露を防止するようにしている。
【００５４】
このように、本実施形態では、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に外気ＯＡに混合することにより、外気ＯＡに調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を十分に混合して室１００内における温度むらの発生を防止すると共に、冷房時における結露の発生をも防止することが可能となっている。
【００５５】
なお、本実施形態では、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡの混合を３段階に分けるようにしているが、混合空間を４つ以上設けることにより、混合を４段階以上に分けるようにしてもよい。また、外気ＯＡの状態によっては、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡの混合を２段階に分けるようにしてもよいが、冷房時の結露の発生を十分に防止するためには、３段階以上に分けることが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態では、第１供給管路５１および第２供給管路５２を第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して斜めに接続するようにしているが、第１供給管路５１のみを第１混合空間４１に対して斜めに接続するようにしてもよい。また、使用条件によっては、第３供給管路５３および第４供給管路５４についても、第３混合空間４３に対して斜めに接続するようにしてもよいし、第１〜第４供給管路５１〜５４の全てを第１〜第３混合空間４１〜４３に対してそれぞれ直角に接続するようにしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、第３混合空間４３に第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄの２台の空調機１０を接続するようにしているが、１台の空調機１０を接続するようにしてもよい。さらに、１台の空調機１０を複数の混合空間に接続するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、レターン管路６０を介して室内空気を吸引するようにしているが、レターン管路６０を省略し、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄが直接室内空気を吸引するようにしてもよい。
【００５９】
次に、本発明のその他の実施形態について説明する。
【００６０】
図４は、本発明のその他の実施形態に係る空調システム２の構成を示した概略図である。なお、同図および以下の説明においては、上述の空調システム１と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の空調システム２は、導入管路２０の吹出口２４から吹き出す外気と調和空気の混合気によってエアカーテンＡＣを形成し、室１００内を第１空間１００ａおよび第２空間１００ｂに分割するように構成されている。
【００６２】
この空調システム２では、１台の空調機１０を備えている。この空調機１０は、室１００の上部に形成された天井裏空間１２０の第１空間１００ａ側に配置されており、ダクト等を介さずに直接第１空間１００ａ内の室内空気を吸引するようになっている。空調機１０の吐出側には、１つの分岐供給管路５６が接続されている。この分岐供給管路５６は、途中で４つに分岐することにより、第１〜第３混合空間４１〜４３にそれぞれ接続されるように構成されている。すなわち、空調システム２では、１つの空調機１０から吐出された調和空気を分岐させて第１〜第３混合空間４１〜４３に供給するようになっている。
【００６３】
導入管路２０および第１〜第３混合空間４１〜４３、ならびに排出管路３０は、天井裏空間１２０の第１空間１００ａ側に配置されている。また、排出管路３０の送風機３６は、天井裏空間１２０において直接第１空間１００ａ内の室内空気を吸引するように配置されている。そして、導入管路２０の吹出口２４はスリット状に構成されており、吹き出した混合気によってエアカーテンＡＣを形成するようになっている。
【００６４】
エアカーテンＡＣを形成した混合気はその後、同図に示されるように、空調機１０および送風機３６の吸引によってほとんどが空調機１０および排出管路３０の送風機３６に向かって流動することとなる。すなわち、本実施形態の空調システム２によれば、エアカーテンＡＣによって第１空間１００ａと第２空間１００ｂの間の空気の流通を遮断するだけではなく、エアカーテンＡＣを形成した後の混合気によって第１空間１００ａ内の空気調和と換気を行うことが可能となっている。
【００６５】
従って、例えば、第１空間１００ａを喫煙室とし、第２空間１００ｂを禁煙室とした場合、第１空間１００ａ内の煙草の煙が第２空間１００ｂに流出するのを防止しながら、第１空間１００ａ内の空気調和と換気を行うことができる。さらに、第２空間１００ｂ内の汚染された室内空気が第１空間１００ａに流入するのも防止することができる。
【００６６】
従来の喫煙室では、喫煙室側を負圧にすることで煙草の煙が喫煙室外に流出するのを防止するものが大半であったため、外部の汚染された空気、例えばトイレや厨房の臭気等が喫煙室内に流入する場合があり、利用者に不快感を与えてしまうことがあった。これに対し、本実施形態の空調システム２では、第１空間１００ａと第２空間１００ｂの間に気圧差を設けていないため、このような不具合が生じないようになっている。
【００６７】
なお、本実施形態の空調システム２によれば、第１空間１００ａ内の室内空気と第２空間１００ｂ内の室内空気が略完全に隔絶されることとなるため、第２空間１００ｂ側に第２空調機１４を別個に設ける必要がある。この第２空調機１４は、同図に示されるように、室内循環型の空調機であってもよいし、外気を導入可能な空調機であってもよい。また、第２空間１００ｂ側に、空調システム１または空調システム２と同様の構成の空調システムを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、空調機１０および排出管路３０の送風機３６の設置位置は、特に限定されるものではないが、第１空間１００ａ内の空気調和および換気を効率的に行うためには、導入管路２０の吹出口２４からなるべく離れた位置であることが好ましく、本実施形態では、吹出口２４の反対側の壁の近傍に空調機１０および送風機３６を配置している。なお、空調機１０にレターン管路６０を接続し、適宜の位置から吸引を行うようにしてもよい。
【００６９】
以上説明したように、上記実施形態に係る空調システム１、２は、室１００内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機１０（第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄ）と、室１００外の外気を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気を室１００外に排出する排出管路３０と、導入管路２０の途中に設けられ、空調機１０から吐出された調和空気を外気に混合する混合空間（第１〜第３混合空間４１〜４３）と、空調機１０から吐出された調和空気を混合空間に供給する供給管路（第１〜第４供給管路５１〜５４または分岐供給管路５６）と、を備え、混合空間は、調和空気を外気に段階的に混合させるために複数設けられている。
【００７０】
このような構成とすることで、外気に調和空気を十分に混合し、室内空気に近い状態にした上で室１００内に導入することができるため、室１００内に温度むらが発生しないようにすることが可能となる。また、空調機１０を、室内空気を調和する低負荷状態で稼働させることが可能となる。この結果、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことができる。
【００７１】
また、空調機１０は、室１００内を冷房する場合に、複数の混合空間のそれぞれに対し、混合空間から流出する空気（第１混合気ＭＡ１、第２混合気ＭＡ２および第３混合気ＭＡ３）の温度が混合空間に流入する空気（外気ＯＡ、第１混合気ＭＡ１および第２混合気ＭＡ２）の露点温度以上の温度となるように調和空気を供給する。このようにすることで、導入管路２０内における結露の発生を防止することが可能となり、室１００内の空気調和および換気を快適に行うことができる。
【００７２】
また、供給管路（第１供給管路５１および第２供給管路５２）は、導入管路２０の上流側から斜めに混合空間（第１混合空間４１および第２混合空間４２）に接続されている。このようにすることで、外気と調和空気の混合を促進させると共に、冷房時には、局部的な急冷による結露の発生を防止することができる。
【００７３】
また、空調システム１において、空調機１０は、室１００内の下部の空気を吸引するように構成され、導入管路２０は、室１００内の上部から下方に向けて外気と調和空気の混合気を吹き出すように構成されている。このようにすることで、室１００内の室内空気を適宜に流動させ、効率的に空気調和を行うことができる。また、冷房時においては、室１００の下部に溜まった冷気を第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに吸引させることが可能となるため、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの負荷をより低減し、エネルギー効率を高めることができる。
【００７４】
また、排出管路３０は、室１００内の上部の空気を吸引して室１００外に排出するように構成されている。このようにすることで、例えば煙草の煙等の上昇する汚染物質を迅速に室１００外に排出することが可能となるため、換気を効率的に行うことができる。また、冷房時においては、室１００上部に溜まる熱気を効率的に排出することが可能となるため、エネルギー効率を高めることができる。
【００７５】
また、空調システム２は、導入管路２０から吹き出される外気と調和空気の混合気によってエアカーテンＡＣを形成するように構成されている。このような構成とすることで、室１００内を略完全に遮断された２つの空間に分割すると共に、一方の空間内において空気調和と換気を同時に行うことができる。これにより、例えばトイレの臭気等が外部から流入することのない、快適な喫煙室を設けることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の空調システムは、上記した実施の形態に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。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の空調システムは、各種工場やオフィスビル、店舗、住宅等、空調と換気の必要な各種建物の空調設備において利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１、２ 空調システム
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ） 空調機
２０ 導入管路
３０ 排出管路
４１ 第１混合空間
４２ 第２混合空間
４３ 第３混合空間
５１ 第１供給管路
５２ 第２供給管路
５３ 第３供給管路
５４ 第４供給管路
５６ 分岐供給管路
１００ 室
ＡＣ エアカーテン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を調和する空調システムに関し、特に空気調和と同時に換気を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内の空気を調和する、すなわち室内空気の温度、湿度および清浄度等の調節を行う空調機は、室内の空気を循環させるものが一般的に使用されている。このため、工場や厨房等、換気を必要とする場所においては、室外の新鮮な外気を室内に導入し、室内の汚染された空気を室外に排出する換気システムが、空調機とは別個に設けられることが多かった。
【０００３】
しかしながら、空調機とは別個に換気システムを設けた場合、換気システムによって調和されていない外気が直接室内に導入されると共に、空調機が調和した室内の空気が室外に排出されるため、空調機の負荷が高まり、エネルギー効率が悪いという問題があった。また、室内に導入した外気と室内の調和空気を適切に混合させることが難しいため、室内に温度むらが生じやすいという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、外気を空調機によって調和した上で室内に導入する、いわゆる全外気空調を行う空調システム（例えば、特許文献１参照）や、室内に導入する外気と室外に排出する室内空気の間で熱交換を行う熱交換型換気装置（例えば、特許文献２参照）等が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６０９５６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、全外気空調を行うシステムでは、室内空気とは大きく温度が異なる外気を直接冷却または加熱する必要があるため、やはり空調機の負荷が高くなり、エネルギー効率が悪いという問題があった。また、熱交換型換気装置では、コストが高い割に、熱交換器における流動抵抗によって換気効率が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことが可能な空調システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、室内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機と、前記室外の外気を前記室内に導入する導入管路と、前記室内の空気を前記室外に排出する排出管路と、前記導入管路の途中に設けられ、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記外気に混合する混合空間と、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記混合空間に供給する供給管路と、を備え、前記混合空間は、前記調和空気を前記外気に段階的に混合させるために複数設けられることを特徴とする、空調システムである。
【０００９】
（２）本発明はまた、前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、複数の前記混合空間のそれぞれに対し、前記混合空間から流出する空気の温度が前記混合空間に流入する空気の露点温度以上の温度となるように前記調和空気を供給することを特徴とする、上記（１）に記載の空調システムである。
【００１０】
（３）本発明はまた、前記供給管路は、前記導入管路の上流側から斜めに前記混合空間に接続されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の空調システムである。
【００１１】
（４）本発明はまた、前記空調機は、前記室内の下部の空気を吸引するように構成され、前記導入管路は、前記室内の上部から下方に向けて前記外気と前記調和空気の混合気を吹き出すように構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の空調システムである。
【００１２】
（５）本発明はまた、前記排出管路は、前記室内の上部の空気を吸引して前記室外に排出するように構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の空調システムである。
【００１３】
（６）本発明はまた、前記導入管路から吹き出される前記外気と前記調和空気の混合気によってエアカーテンを形成することを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の空調システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る空調システムによれば、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことが可能という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示した概略図である。
【図２】導入管路における第１〜第３混合空間周辺を拡大して示した概略図である。
【図３】室内を冷房する場合の導入管路における空気の温度変化を概念的に示したグラフである。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る空調システムの構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
まず、本実施形態に係る空調システム１の構成について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る空調システム１の構成を示した概略図である。本実施形態の空調システム１は、室１００内の冷房または暖房等の空気調和を行うと共に、換気を行うものである。空調システム１は、複数の空調機１０と、室１００外の空気（外気）を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気（室内空気）を室１００外に排出する排出管路３０と、を備えている。また、空調システム１は、導入管路２０の途中に設けられ、導入管路２０を通過する外気に空調機１０から吐出された調和空気を混合する第１混合空間４１、第２混合空間４２および第３混合空間４３を、さらに備えている。
【００１９】
空調機１０は、室１００内の空気を吸引して温度、湿度および清浄度等を調節する空気調和を行い、調和した調和空気を吐出するものである。空調機１０としては、既存のものを使用することができる。本実施形態では、第１空調機１０ａ、第２空調機１０ｂ、第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄの、４台の空調機１０を使用している。この第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、室１００から略隔絶された機械室１１０内に配置されている。
【００２０】
第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吐出側は、それぞれ導入管路２０に接続されている。具体的には、第１空調機１０ａの吐出側は、第１供給管路５１を介して第１混合空間４１に接続され、第１空調機１０ｂの吐出側は、第１供給管路５２を介して第２混合空間４２に接続されている。そして、第３空調機１０ｃおよび第２空調機１０ｄの吐出側は、それぞれ第３供給管路５３および第４供給管路５４を介して第３混合空間に接続されている。すなわち、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出される調和空気は、全て第１〜第３混合空間４１〜４３に供給され、導入管路２０を通過する外気と混合されるようになっている。
【００２１】
また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吸引側には、レターン管路６０が接続されている。このレターン管路６０は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの吸引側と室１００内を繋ぐ管路である。すなわち、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、レターン管路６０を介して室１００内の室内空気を吸引するように構成されている。
【００２２】
レターン管路６０の吸入口６２は、室１００内の下部に配置されると共に、室１００内の塵埃等を排除するためのフィルタ６２ａが設けられている。なお、レターン管路６０を分岐させることにより、吸入口６２を複数設けるようにしてもよい。また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに対し、それぞれ個別にレターン管路６０を設けるようにしてもよい。
【００２３】
なお、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに加え、必要に応じて予備空調機１２を備えるようにしている。この予備空調機１２は、室１００内の室内空気を吸引し、調和した調和空気を室１００内に吐出する室内循環型の空調機である。予備空調機１２は、室１００の大きさ等に応じて、適宜の台数が配置される。
【００２４】
導入管路２０は、室１００外と室１００内を繋ぐ管路であり、一般的なダクトから構成されている。導入管路２０は、機械室１１０を横断するように配置されており、室１００外に配置されて外気を吸引する吸入口２２と、室１００内に配置されて室１００内に空気を吹き出す複数の吹出口２４と、を備えている。
【００２５】
吸入口２２は、新鮮な外気を吸入可能な位置に配置される。本実施形態では、吸入口２２の直後にフィルタ２２ａを設けることで、外気中の塵埃や虫等を吸い込まないようにしている。複数の吹出口２４は、室１００の大きさや室１００内のレイアウト等に応じて導入管路２０を分岐させることにより、それぞれ適宜の位置に配置される。本実施形態では、吹出口２４を室１００の上部に配置し、室１００内の下方に向けて外気と調和空気の混合気を吹き出すようにしている。
【００２６】
導入管路２０の途中には、導入管路２０内で空気を流動させるための送風機２６が設けられている。そして、送風機２６の下流側には送風機２６の騒音を低減するための消音器２８が設けられている。この送風機２６および消音器２８は、機械室１１０内に配置されている。なお、送風機２６および消音器２８は、既存のものを使用することができる。また、導入管路１０の径路長や分岐等の径路構成に応じて、複数の送風機２６および消音器２８を設けるようにしてもよい。
【００２７】
排出管路３０は、室１００内と室１００外を繋ぐ管路であり、一般的なダクトから構成されている。排出管路３０は、機械室１１０を横断するように配置されており、室１００内に配置されて室内空気を吸引する複数の吸入口３２と、室１００外に配置されて室１００外に室内空気を排出する排出口３４と、を備えている。
【００２８】
複数の吸入口３２は、導入管路２０を分岐させることにより、それぞれ適宜の位置に配置される。本実施形態では、吸入口３２を室１００内の上部に配置し、室１００内の上部に溜まった室内空気を吸入して室１００外に排出するようにしている。排出口３４は、室１００外の適宜の位置に配置される。
【００２９】
なお、同図に示す例では、導入管路２０の吸入口２２の近傍に排出管路３０の排出口３４を配置しているが、実際には、導入管路２０の吸入口２２と排出管路３０の排出口３４は、排出口３４から排出された室内空気を直接吸入口２２から吸い込まないように、互いにある程度離れた位置に配置することが好ましい。
【００３０】
排出管路３０の途中には、排出管路３０内で空気を流動させるための送風機３６が設けられている。この送風機３６は、機械室１１０内に配置されている。なお、送風機３６は、既存のものを使用することが可能であり、排出管路３０の径路長や分岐等の径路構成に応じて適宜の位置に適宜の個数を配置することができる。また、導入管路２０と同様に、排出管路３０の送風機３６についても消音器を設けるようにしてもよい。
【００３１】
第１〜第３混合空間４１〜４３は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出された調和空気を導入管路２０内において外気と混合するための空間であり、導入管路２０の機械室１１０内における部分に設けられている。第１〜第３混合空間４１〜４３は、それぞれ送風機２６の上流側における導入管路２０の一部から構成されており、上流側から第１混合空間４１→第２混合空間４２→第３混合空間４３の順に配置されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、第３混合空間４３に第３供給管路５３および第４供給管路５４の２本の供給管路を接続するようにしているため、第３混合空間４３の幅方向寸法は、第１混合空間４１および第２混合空間４２よりも拡大されたものとなっている。
【００３３】
以上の構成により、本実施形態の空調システム１は、室１００内を冷暖房等する運転時において、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄが、室１００内からレターン管路６０を介して室内空気を吸引して調和し、生成した調和空気を第１〜第４供給管路５１〜５４を介して導入管路２０中の第１〜第３混合空間４１〜４３に供給する。そして、導入管路２０では、送風機２６によって室１００外から吸引された外気が、第１〜第３混合空間４１〜４３において第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄからの調和空気と混合されて混合気となり、室１００内に吹き出される。
【００３４】
また、排出管路３０では、送風機３６によって室１００内から吸引された室内空気が室１００外に排出される。さらに、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄのみでは、冷暖房能力が不足する場合には、予備空調機１２が稼働する。このようにして、本実施形態の空調システム１では、室１００内の冷房または暖房等の空気調和を行うと共に室１００内の換気を行う。なお、空調システム１の運転は、図示を省略した制御装置および操作盤によって行われる。制御装置は、各部に配置された温度センサ等の各種センサ（図示省略）からの情報に基づいて空調システム１全体を制御する。
【００３５】
本実施形態では、導入管路２０に吸引された外気は、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄからの調和空気と混合された上で室１００内に導入されるため、外気を直接導入する従来の換気システムと比較して、室１００内に温度むらが生じにくいようになっている。また、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、室内空気を吸引して調和するように構成されているため、外気を直接調和する従来の全外気空調システムと比較して、低負荷で稼働するようになっている。すなわち、本実施形態の空調システムによれば、高いエネルギー効率で冷暖房等の空気調和と換気を同時に行うことが可能となっている。
【００３６】
次に、第１〜第３混合空間４１〜４３における外気と調和空気の混合の詳細について説明する。
【００３７】
図２は、導入管路２０における第１〜第３混合空間４１〜４３周辺を拡大して示した概略図である。なお、同図においては、導入管路２０を上方から見た場合を示している。上述のように、第１〜第３混合空間４１〜４３は、それぞれ送風機２６の上流側における導入管路２０の一部から構成されており、上流側から第１混合空間４１→第２混合空間４２→第３混合空間４３の順に配置されている。
【００３８】
また、第１混合空間４１には、第１空調機１０ａに繋がる第１供給管路５１が接続され、第２混合空間４２には、第２空調機１０ｂに繋がる第２供給管路５２が接続されている。また、第３混合空間４３には、第３空調機１０ｃに繋がる第３供給管路５３および第４空調機１０ｄに繋がる第４供給管路５４の２つの管路が接続されている。
【００３９】
本実施形態では、上流側に接続される第１供給管路５１および第２供給管路５２については、気流のスムーズな合流を重視して、第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して上流側から斜めに接続するようにしている。また、下流側に接続される第３供給管路５３および第４供給管路５４については、気流の十分な混合を重視して、第３混合空間４３に対して略直角に接続するようにしている。
【００４０】
なお、第１供給管路５１の第１混合空間４１に対する角度θ、および第２供給管路５２の第２混合空間４２に対する角度θは、特に限定されるものではないが、スムーズな合流と十分な混合を両立させるためには、２０°〜４０°の範囲内であることが好ましく、本実施形態では、それぞれ３０°に設定している。
【００４１】
本実施形態では、第１〜第３混合空間４１〜４３の３つの混合空間を設けることにより、導入管路２０内に吸引された外気ＯＡと、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄから吐出された調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に混合していくようにしている。
【００４２】
具体的には、まず第１混合空間４１において第１空調機１０ａからの調和空気ＣＡ１を外気ＯＡに混合し、第１混合気ＭＡ１を生成する。次に、第２混合空間４２において第２空調機１０ｂからの調和空気ＣＡ２を第１混合気ＭＡ１に混合し、第２混合気ＭＡ２を生成する。そして、第３混合空間４３において第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄからの調和空気ＣＡ３、ＣＡ４を第２混合気ＭＡ２に混合し、第３混合気ＭＡ３を生成する。この結果、外気ＯＡに全ての調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４が混合された第３混合気ＭＡ３が吹出口２４から室１００内に吹き出されることとなる。
【００４３】
このように、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を３段階に分けて外気ＯＡに混合していくようにすることで、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡを十分に混合することができる。これにより、室１００内に導入される第３混合気ＭＡ３を、非常に均質且つ室内空気に近い状態に調和された空気とすることができるため、室１００内に温度むらを生じさせることなく、新鮮な外気ＯＡを室１００内に導入することが可能となっている。
【００４４】
なお、外気ＯＡに混合する調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の温度、湿度および流量は、室１００内の設定温度および設定湿度、ならびに外気ＯＡの温度、湿度および設定導入流量に応じてそれぞれ適宜に設定されている。すなわち、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、図示を省略した制御装置により、室１００内の設定温度および設定湿度、ならびに外気ＯＡの温度、湿度および設定導入流量に応じた温度、湿度および流量の調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を吐出するように運転を制御されている。
【００４５】
さらに、本実施形態では、冷房を行う場合に、第１〜第３混合空間４１〜４３から流出する空気の温度が、それぞれ第１〜第３混合空間４１〜４３に流入する空気の露点温度以上の温度となるように、外気ＯＡに混合する調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の温度、湿度および流量を設定している。このようにすることで、導入管路２０内における結露の発生を防止することが可能となる。
【００４６】
図３は、室１００内を冷房する場合の導入管路２０における空気の温度変化を概念的に示したグラフである。空調システム１によって室１００を冷房する場合、導入管路２０の吸入口２２から吸引された外気ＯＡは、まず第１混合空間４１内に流入して第１空調機１０ａからの調和空気ＣＡ１と混合される。調和空気ＣＡ１は外気ＯＡよりも低い温度に設定されているため、外気ＯＡは、温度Ｔ０から温度Ｔ１に冷却された第１混合気ＭＡ１となって第１混合空間４１から流出する。
【００４７】
第１混合空間４１から流出した第１混合気ＭＡ１は、次に第２混合空間４２内に流入して第２空調機１０ｂからの調和空気ＣＡ２と混合される。調和空気ＣＡ２は第１混合気ＭＡ１よりも低い温度に設定されているため、第１混合気ＭＡ１は、温度Ｔ１から温度Ｔ２に冷却された第２混合気ＭＡ２となって第２混合空間４２から流出する。
【００４８】
第２混合空間４２から流出した第２混合気ＭＡ２は、次に第３混合空間４３内に流入して第３空調機１０ｃおよび４空調機１０ｄからの調和空気ＣＡ３、ＣＡ４と混合される。調和空気ＣＡ３、ＣＡ４は第２混合気ＭＡ２よりも低い温度に設定されているため、第２混合気ＭＡ２は、温度Ｔ２から温度Ｔ３に冷却された第３混合気ＭＡ３となって第３混合空間４３から流出する。以上のようにして、室１００内の設定温度に応じた所定の温度Ｔ３に設定された第３混合気ＭＡ３が生成される。
【００４９】
そして、本実施形態では、第１混合空間４１において外気ＯＡに調和空気ＣＡ１を混合する場合に、生成される第１混合気ＭＡ１の温度Ｔ１が外気ＯＡの露点温度Ｔｄ０以上となるように調和空気ＣＡ１の温度および流量を設定している。このようにすることで、外気ＯＡが自身の露点温度Ｔｄ０を超える温度まで冷却されないようにすることができる。すなわち、結露の発生を防止することができる。
【００５０】
同様に、第２混合空間４２において第１混合気ＭＡ１に調和空気ＣＡ２を混合する場合には、生成される第２混合気ＭＡ２の温度Ｔ２が第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１以上となるように調和空気ＣＡ２の温度および流量を設定している。また、第３混合空間４３において第２混合気ＭＡ２に調和空気ＣＡ３、ＣＡ４を混合する場合には、第３混合気ＭＡ３の温度Ｔ３が第２混合気ＭＡ２の露点温度Ｔｄ２以上となるように調和空気ＣＡ３、ＣＡ４の温度および流量を設定している。本実施形態では、このようにして、導入管路２０内における結露の発生を防止している。
【００５１】
なお、調和空気ＣＡ１の湿度は、混合される外気ＯＡの湿度よりも低く設定されている。このため、第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１は、調和空気ＣＡ１が混合されたことによって外気ＯＡの露点温度Ｔｄ０よりも低くなっている。また、調和空気ＣＡ２の湿度は、混合される第１混合気ＭＡ１の湿度よりも低く設定されているため、第２混合気ＭＡ２の露点温度Ｔｄ２は、調和空気ＣＡ２が混合されたことによって第１混合気ＭＡ１の露点温度Ｔｄ１よりも低くなっている。
【００５２】
すなわち、本実施形態のように、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を混合して外気ＯＡの温度を下げる場合、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４の湿度を低く設定すれば、温度と同時に露点温度も下がるようになっている。従って、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に外気ＯＡに混合していくようにすれば、外気ＯＡの温度を、露点温度を超えない範囲で段階的に下げていくことが可能となり、これにより、結露の発生を防止することができるようになっている。
【００５３】
さらに、本実施形態では、第１供給管路５１および第２供給管路５２を、第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して上流側から斜めに接続し、調和空気ＣＡ１、ＣＡ２を外気ＯＡおよび第１混合気ＭＡ１にスムーズに合流させることによっても、結露の発生を防止している。すなわち、比較的露点温度の高い外気ＯＡおよび第１混合気ＭＡ１に低温の調和空気ＣＡ１、ＣＡ２が激しく衝突することによって発生する局部的な急冷却に起因する結露を防止するようにしている。
【００５４】
このように、本実施形態では、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を段階的に外気ＯＡに混合することにより、外気ＯＡに調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４を十分に混合して室１００内における温度むらの発生を防止すると共に、冷房時における結露の発生をも防止することが可能となっている。
【００５５】
なお、本実施形態では、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡの混合を３段階に分けるようにしているが、混合空間を４つ以上設けることにより、混合を４段階以上に分けるようにしてもよい。また、外気ＯＡの状態によっては、調和空気ＣＡ１〜ＣＡ４と外気ＯＡの混合を２段階に分けるようにしてもよいが、冷房時の結露の発生を十分に防止するためには、３段階以上に分けることが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態では、第１供給管路５１および第２供給管路５２を第１混合空間４１および第２混合空間４２に対して斜めに接続するようにしているが、第１供給管路５１のみを第１混合空間４１に対して斜めに接続するようにしてもよい。また、使用条件によっては、第３供給管路５３および第４供給管路５４についても、第３混合空間４３に対して斜めに接続するようにしてもよいし、第１〜第４供給管路５１〜５４の全てを第１〜第３混合空間４１〜４３に対してそれぞれ直角に接続するようにしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、第３混合空間４３に第３空調機１０ｃおよび第４空調機１０ｄの２台の空調機１０を接続するようにしているが、１台の空調機１０を接続するようにしてもよい。さらに、１台の空調機１０を複数の混合空間に接続するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄは、レターン管路６０を介して室内空気を吸引するようにしているが、レターン管路６０を省略し、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄが直接室内空気を吸引するようにしてもよい。
【００５９】
次に、本発明のその他の実施形態について説明する。
【００６０】
図４は、本発明のその他の実施形態に係る空調システム２の構成を示した概略図である。なお、同図および以下の説明においては、上述の空調システム１と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の空調システム２は、導入管路２０の吹出口２４から吹き出す外気と調和空気の混合気によってエアカーテンＡＣを形成し、室１００内を第１空間１００ａおよび第２空間１００ｂに分割するように構成されている。
【００６２】
この空調システム２では、１台の空調機１０を備えている。この空調機１０は、室１００の上部に形成された天井裏空間１２０の第１空間１００ａ側に配置されており、ダクト等を介さずに直接第１空間１００ａ内の室内空気を吸引するようになっている。空調機１０の吐出側には、１つの分岐供給管路５６が接続されている。この分岐供給管路５６は、途中で４つに分岐することにより、第１〜第３混合空間４１〜４３にそれぞれ接続されるように構成されている。すなわち、空調システム２では、１つの空調機１０から吐出された調和空気を分岐させて第１〜第３混合空間４１〜４３に供給するようになっている。
【００６３】
導入管路２０および第１〜第３混合空間４１〜４３、ならびに排出管路３０は、天井裏空間１２０の第１空間１００ａ側に配置されている。また、排出管路３０の送風機３６は、天井裏空間１２０において直接第１空間１００ａ内の室内空気を吸引するように配置されている。そして、導入管路２０の吹出口２４はスリット状に構成されており、吹き出した混合気によってエアカーテンＡＣを形成するようになっている。
【００６４】
エアカーテンＡＣを形成した混合気はその後、同図に示されるように、空調機１０および送風機３６の吸引によってほとんどが空調機１０および排出管路３０の送風機３６に向かって流動することとなる。すなわち、本実施形態の空調システム２によれば、エアカーテンＡＣによって第１空間１００ａと第２空間１００ｂの間の空気の流通を遮断するだけではなく、エアカーテンＡＣを形成した後の混合気によって第１空間１００ａ内の空気調和と換気を行うことが可能となっている。
【００６５】
従って、例えば、第１空間１００ａを喫煙室とし、第２空間１００ｂを禁煙室とした場合、第１空間１００ａ内の煙草の煙が第２空間１００ｂに流出するのを防止しながら、第１空間１００ａ内の空気調和と換気を行うことができる。さらに、第２空間１００ｂ内の汚染された室内空気が第１空間１００ａに流入するのも防止することができる。
【００６６】
従来の喫煙室では、喫煙室側を負圧にすることで煙草の煙が喫煙室外に流出するのを防止するものが大半であったため、外部の汚染された空気、例えばトイレや厨房の臭気等が喫煙室内に流入する場合があり、利用者に不快感を与えてしまうことがあった。これに対し、本実施形態の空調システム２では、第１空間１００ａと第２空間１００ｂの間に気圧差を設けていないため、このような不具合が生じないようになっている。
【００６７】
なお、本実施形態の空調システム２によれば、第１空間１００ａ内の室内空気と第２空間１００ｂ内の室内空気が略完全に隔絶されることとなるため、第２空間１００ｂ側に第２空調機１４を別個に設ける必要がある。この第２空調機１４は、同図に示されるように、室内循環型の空調機であってもよいし、外気を導入可能な空調機であってもよい。また、第２空間１００ｂ側に、空調システム１または空調システム２と同様の構成の空調システムを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、空調機１０および排出管路３０の送風機３６の設置位置は、特に限定されるものではないが、第１空間１００ａ内の空気調和および換気を効率的に行うためには、導入管路２０の吹出口２４からなるべく離れた位置であることが好ましく、本実施形態では、吹出口２４の反対側の壁の近傍に空調機１０および送風機３６を配置している。なお、空調機１０にレターン管路６０を接続し、適宜の位置から吸引を行うようにしてもよい。
【００６９】
以上説明したように、上記実施形態に係る空調システム１、２は、室１００内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機１０（第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄ）と、室１００外の外気を室１００内に導入する導入管路２０と、室１００内の空気を室１００外に排出する排出管路３０と、導入管路２０の途中に設けられ、空調機１０から吐出された調和空気を外気に混合する混合空間（第１〜第３混合空間４１〜４３）と、空調機１０から吐出された調和空気を混合空間に供給する供給管路（第１〜第４供給管路５１〜５４または分岐供給管路５６）と、を備え、混合空間は、調和空気を外気に段階的に混合させるために複数設けられている。
【００７０】
このような構成とすることで、外気に調和空気を十分に混合し、室内空気に近い状態にした上で室１００内に導入することができるため、室１００内に温度むらが発生しないようにすることが可能となる。また、空調機１０を、室内空気を調和する低負荷状態で稼働させることが可能となる。この結果、低コストな構成でありながらも、高いエネルギー効率で空気調和と換気を同時に行うことができる。
【００７１】
また、空調機１０は、室１００内を冷房する場合に、複数の混合空間のそれぞれに対し、混合空間から流出する空気（第１混合気ＭＡ１、第２混合気ＭＡ２および第３混合気ＭＡ３）の温度が混合空間に流入する空気（外気ＯＡ、第１混合気ＭＡ１および第２混合気ＭＡ２）の露点温度以上の温度となるように調和空気を供給する。このようにすることで、導入管路２０内における結露の発生を防止することが可能となり、室１００内の空気調和および換気を快適に行うことができる。
【００７２】
また、供給管路（第１供給管路５１および第２供給管路５２）は、導入管路２０の上流側から斜めに混合空間（第１混合空間４１および第２混合空間４２）に接続されている。このようにすることで、外気と調和空気の混合を促進させると共に、冷房時には、局部的な急冷による結露の発生を防止することができる。
【００７３】
また、空調システム１において、空調機１０は、室１００内の下部の空気を吸引するように構成され、導入管路２０は、室１００内の上部から下方に向けて外気と調和空気の混合気を吹き出すように構成されている。このようにすることで、室１００内の室内空気を適宜に流動させ、効率的に空気調和を行うことができる。また、冷房時においては、室１００の下部に溜まった冷気を第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄに吸引させることが可能となるため、第１〜第４空調機１０ａ〜１０ｄの負荷をより低減し、エネルギー効率を高めることができる。
【００７４】
また、排出管路３０は、室１００内の上部の空気を吸引して室１００外に排出するように構成されている。このようにすることで、例えば煙草の煙等の上昇する汚染物質を迅速に室１００外に排出することが可能となるため、換気を効率的に行うことができる。また、冷房時においては、室１００上部に溜まる熱気を効率的に排出することが可能となるため、エネルギー効率を高めることができる。
【００７５】
また、空調システム２は、導入管路２０から吹き出される外気と調和空気の混合気によってエアカーテンＡＣを形成するように構成されている。このような構成とすることで、室１００内を略完全に遮断された２つの空間に分割すると共に、一方の空間内において空気調和と換気を同時に行うことができる。これにより、例えばトイレの臭気等が外部から流入することのない、快適な喫煙室を設けることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の空調システムは、上記した実施の形態に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。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の空調システムは、各種工場やオフィスビル、店舗、住宅等、空調と換気の必要な各種建物の空調設備において利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１、２ 空調システム
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ） 空調機
２０ 導入管路
３０ 排出管路
４１ 第１混合空間
４２ 第２混合空間
４３ 第３混合空間
５１ 第１供給管路
５２ 第２供給管路
５３ 第３供給管路
５４ 第４供給管路
５６ 分岐供給管路
１００ 室
ＡＣ エアカーテン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機と、
前記室外の外気を前記室内に導入する導入管路と、
前記室内の空気を前記室外に排出する排出管路と、
前記導入管路の途中に設けられ、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記外気に混合する混合空間と、
前記空調機から吐出された前記調和空気を前記混合空間に供給する供給管路と、を備え、
前記混合空間は、前記調和空気を前記外気に段階的に混合させるために複数設けられることを特徴とする、
空調システム。
【請求項２】
前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、複数の前記混合空間のそれぞれに対し、前記混合空間から流出する空気の温度が前記混合空間に流入する空気の露点温度以上の温度となるように前記調和空気を供給することを特徴とする、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記供給管路は、前記導入管路の上流側から斜めに前記混合空間に接続されることを特徴とする、
請求項１または２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記空調機は、前記室内の下部の空気を吸引するように構成され、
前記導入管路は、前記室内の上部から下方に向けて前記外気と前記調和空気の混合気を吹き出すように構成されることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システム。
【請求項５】
前記排出管路は、前記室内の上部の空気を吸引して前記室外に排出するように構成されることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の空調システム。
【請求項６】
前記導入管路から吹き出される前記外気と前記調和空気の混合気によってエアカーテンを形成することを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１】
室内の空気を吸引し、調和した調和空気を吐出する空調機と、
前記室外の外気を前記室内に導入する導入管路と、
前記室内の空気を前記室外に排出する排出管路と、
前記導入管路の途中に設けられ、前記空調機から吐出された前記調和空気を前記外気に混合する混合空間と、
前記空調機から吐出された前記調和空気を前記混合空間に供給する供給管路と、を備え、
前記混合空間は、前記調和空気を前記外気に段階的に混合させるために複数設けられることを特徴とする、
空調システム。
【請求項２】
前記空調機は、前記室内を冷房する場合に、複数の前記混合空間のそれぞれに対し、前記混合空間から流出する空気の温度が前記混合空間に流入する空気の露点温度以上の温度となるように前記調和空気を供給することを特徴とする、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記供給管路は、前記導入管路の上流側から斜めに前記混合空間に接続されることを特徴とする、
請求項１または２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記空調機は、前記室内の下部の空気を吸引するように構成され、
前記導入管路は、前記室内の上部から下方に向けて前記外気と前記調和空気の混合気を吹き出すように構成されることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システム。
【請求項５】
前記排出管路は、前記室内の上部の空気を吸引して前記室外に排出するように構成されることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の空調システム。
【請求項６】
前記導入管路から吹き出される前記外気と前記調和空気の混合気によってエアカーテンを形成することを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８３０８３（Ｐ２０１２−８３０８３Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１８６９（Ｐ２０１０−２３１８６９）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０５３３６２０８）株式会社躍進 (4)
【出願人】（５１０２７３９３８）株式会社システム空調 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０５３３６２０８）株式会社躍進 (4)
【出願人】（５１０２７３９３８）株式会社システム空調 (1)
【Ｆターム（参考）】
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