JP3896575B2 - 室内空気の還流方法および室内空気の還流システムを備えた建物構造 - Google Patents

Description

本発明は室内空気の還流方法および室内空気の還流システムを備えた建物構造に関し、例えばコンピュータのサーバルーム、アイロンや蒸気発生源を備えた高温、多湿のクリーニング工場や縫製工場、レストランや食堂における厨房、レストラン、食堂等の客室における室内空気の還流を効率良く、迅速かつ確実に行おうとするものである。

従来、例えば暖房時に天井付近に上昇する温暖空気を還流させ、室内空気の均一化をはかる手段としては、例えば室内の空気を吸入する吸入口と、吸入した室内空気を送風するように前方に配した送風筒に設けた送風口と、本体内部に配設した整流羽根と、を有する小型の送風機を室内の天井面積に対応する一定面積の定点毎に、それぞれ垂直下向きに配置したものがある（例えば、特許文献１）。

そして、送風機を稼働し、整流羽根を回転することにより、暖房器により暖められ、比重が軽くなり、天井下面を這い拡がるように上昇し、滞留した温暖空気を各定点位置に設けられた各送風機毎に取り込み、送風筒の先端から直線的に下方に噴出させ、各定点位置毎に室内を上下に循環する還流を生じさせ、温暖空気の均一化をはかろうとするものである。
特許第３０３２８８６号公報

特許文献１に記載の上記従来の暖房空気の室内均一法は、室内の天井面積に対応する一定面積毎の定点に、それぞれ垂直下向きに配置した小型の送風機を稼働することにより、暖房機により暖められ、上昇し、滞流する温暖空気を各送風機毎に取り込み、送風筒の先端から直線的に下方に噴出させ、各定点位置毎に室内を上下に循環する還流を生じさせている。ところが、室内には、机、カウンター、椅子、載架棚、書棚、間仕切等の空気遮断疎外物が存在するので、これらの空気遮断疎外物に邪魔されることにより還流空気は床面まで到達しない。従って、空気還流疎外物の下方では、温暖空気の還流が行われず、依然として室内温度にむらを生じ、室内温度を完全に均一化するのは困難であった。しかも、暖房を行うめには、多大な消費電力を要し、経済的に不利であった。

また、特許文献１に記載の上記従来の暖房空気の室内還流法は、室内を暖房した時の室内空気の還流をはかるものであり、室内を冷房した時の冷却空気の還流については何ら意図してはいない。すなわち、空気調和機の冷房機により冷却される冷却空気は、比重が重く床面近く、例えば床面から４０〜５０ｃｍの高さに層状に溜まって下肢の冷えや血行不良の原因になるが、最も活発に活動する範囲の高さである１〜１．８ｍの高さの行動領域、また執務上一定個所に長時間居る傾向の多い所在領域に分布する空気層との温度差がいわゆる冷房病の原因になるが、これらの配慮は何ら施こされてはいなかった。

従って、特許文献１に記載の上記従来の室内還流法は、夏期に暑く、冬期には寒いという温度差むらが解消されなかった。このため、例えばコンピュータのサーバルームにおいては、サーバが過熱により機能が低下したり、新たなものと交換するには多大の時間と労力がかかるとともに高額な設備費、工事費を必要としていた。更に、最悪の場合には、火災発生の原因ともなる危険性がある。

また、アイロンや蒸気発生手段等の熱源となる設備を備えるクリーニング工場、縫製工場等、また、何台もの加熱こんろやオーブンを備えるレストランや食堂における厨房、さらには、ステーキ、焼肉、焼魚、鍋もの等の卓上加熱型料理を扱う客室においても作業者や客は、同様に夏期に暑く、冬期には寒いため、快適な環境で飲食することができない、という問題があった。

さらに、暖房時の温暖空気や冷房時の冷却空気は、室内の上下方向の温度分布の均一化のみを考慮して還流を行うのでは足りず、空気調和機の吹出口に近い個所であるとか、また冷却空気の到達個所が吹出口から遠く離れて冷却空気が到達しにくい個所であるとか、直射日光が入り易い窓辺であるとか、或いは冷気が外部に出易い出入口に近い個所である等の場合には、平面的な相違に起因する温度むらの均一化をはかることを考慮して還流をはからなければならなかった。

本発明は上記従来の問題点を解消し、熱源となる設備を設ける室内の暖気および冷気の双方を室内温度にむらを生ずることなく、完全に均一化して迅速かつ充分な還流をなし、涼しく冷房が行え、かつ冬期には適切に暖房が行えるとともに多大な消費電力を要することなく、経済的に有利であり、以て室内温度を季節を問わずに適切に維持できる室内空気の還流方法および室内空気の還流システムを備えた建物構造を提供しようとすることを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、暖房用および／または冷房用の空気調和手段から吹き出される暖気または冷気が導入される室内空気を、空気吸入口および空気吹出口を有して天井面に設けられた送風機により還流して室内の所定部位の温度を所定値にする室内空気の還流方法において、
室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
該設備を備える部屋の壁面の上部に排気ファンを設け、室内空気を室外に排気する排気手段と、
前記設備が設置された直下の床面を除き、または、前記設備が設置された床面近くの所望位置に設けられ、前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入されるかする床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する適宜形状の開口パネルと、
前記排気手段の排気ファンを駆動させて室内空気を室外に排気するとともに前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路、または前記設備間の周囲の空気還流空間に送気可能となすことにより室内空気に前記通路、または前記空気還流空間を流れて床面から天井面に向かう換気誘導気流を生じさせる換気誘導発生手段とを備え、
前記床下空気を前記換気誘導気流に協調して床下から床上へ送気可能にすることにより室内空気を還流させて室内の天井付近と前記床面付近との温度差を小さくするとともに、前記設備から発生する熱を前記床下空気を冷気として冷却することを特徴としたという手段を採用した。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルーム、クリーニング工場、縫製工場、レストランや食堂における厨房、またはレストラン、食堂等の客室であることを特徴とするという手段を採用した。

また、本発明の請求項３に記載の発明は、暖房用および／または冷房用の空気調和手段から吹き出される暖気または冷気が導入される室内空気を、空気吸入口および空気吹出口を有して天井面に設けられた送風機により還流して室内の所定部位の温度を所定値にする室内空気の還流システムを備えた建物構造において、室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、該設備を備える部屋の壁面の上部に排気ファンを設け、室内空気を室外に排気する排気手段と、前記設備が設置された直下の床面を除き、または、前記設備が設置された床面近くの所望位置に設けられ、前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入されるかする床下空気を、床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する適宜形状の開口パネルと、前記排気手段の排気ファンを駆動させて室内空気を室外に排気するとともに前記開口パネルの前記開口部を通じて前記冷気を前記設備間の床面上の通路、または前記設備間の周囲の空気還流空間に送気可能となすことにより室内空気に前記通路、または前記空気還流空間を流れて換気誘導気流を生じさせる換気誘導発生手段とを備え、前記床下空気を前記換気誘導気流に協調して床下から床上へ送気可能にすることにより室内空気を還流させて室内の天井付近と前記床面付近との温度差を小さくするとともに、前記設備から発生する熱を前記床下空気を冷気として冷却することを特徴としたという手段を採用した。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３において、熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルーム、クリーニング工場、縫製工場、レストランや食堂における厨房、またはレストラン、食堂等の客室であることを特徴とするという手段を採用した。

また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４において、前記開口パネルは、金属板に多数の開口部を設けたもの、またはスリットを縦若しくは横に多数設けたもの、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリットを有するもの、または合成樹脂板もしくは木材により形成されて多数の開口部を設けたもの、前記開口パネルの何れかに送風ファンを付加して形成されたものを含むことを特徴とするという手段を採用した。

また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３,または請求項４,請求項５の何れか１の請求項において、前記冷気は、前記開口パネルに付加した送風ファンを駆動することにより前記開口パネルの開口部を通じて吹出されるか、または前記排気手段を駆動して室内空気圧を負圧に設定することにより前記開口パネルの開口部を通じて吸引されることを特徴としたという手段を採用した。

また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項３,または請求項４,請求項５,請求項６の何れか１の請求項において、前記開口パネルは、開口部に対して開口度を調整可能に蓋体を設けるとか、または開口部を開閉可能に蓋体が設けられたことを特徴としたという手段を採用した。

また、本発明の請求項８に記載の発明は、請求項３,または請求項４,請求項５,請求項６,請求項７の何れか１の請求項において、空気調和手段から吹出される冷気または暖気は、天井の梁、部屋の間柱、小壁、鴨居等の部屋内に露出される構造材に沿って還流が行われることを特徴としたという手段を採用した。

本発明は、熱源となる設備を設ける室内の暖気および冷気の双方を室内温度にむらを生ずることなく、完全に室内空気を均一化して迅速かつ充分な還流が行え、そして夏期には涼しく冷房が行え、かつ冬期には適切に暖房が行え、以て室内温度を季節を問わずに適切に維持できるとともに、室内に置かれた熱源を効率良く冷却し、多大な消費電力を要することなく、経済的に有利であるという利点がある。

以下、図面に従い本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の室内空気の還流方法を実施するための室内空気の還流システムを備えた建物構造をコンピュータのサーバルームに適用した場合の実施形態１を示す断面図、図２は同じく斜視図、図３は本実施形態１を構成する開口部の開口度が２５％の開口パネルを示す拡大平面図、図４は同じく開口部の開口度が５０％の開口パネルを示す拡大平面図、図５は同じく斜スリットの開口部を有する開口パネルを示す拡大平面図、図６は横にスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大平面図、図７は同じく送風ファンを付加した開口パネルを示す拡大平面図、図８は床下空気の１分あたりの床上への送気風量を測定したグラフである。

本実施形態１の発明は、暖房用および／または冷房用の空気調和手段としての空気調和機械１１から吹き出される暖気Ｄまたは冷気Ｃが導入される室内空気Ａ′を、空気吸入口１３および空気吹出口１４を有して天井面１０に設けられた送風機１２により還流して室内Ｎの所定部位の温度を所定値にする室内空気の還流方法において、室内Ｎの床面Ｙもしくは該床面Ｙ近くの所望位置に設けられた熱源となる設備２と、該設備２を備える部屋１の壁面７の上部に排気ファン９を設け、室内空気Ａ′を室外８に排気する排気手段と、前記設備２が設置された直下の床面Ｙを除き、または、前記設備２が設置された床面Ｙ近くの所望位置に設けられ、前記空気調和手段の空気吹出口１１ｂから床下３に導入されるか、もしくは、外気Ａ″が床下３に導入されるかする床下空気Ａを床下３から床上４へ送気可能となす多数の開口部５を有する適宜形状の開口パネル６と、前記排気手段の排気ファン９を駆動させて室内空気Ａ′を室外８に排気するとともに前記開口パネル６の前記開口部５を通じて前記床下空気Ａを前記設備２間の床面Ｙ上の通路１６、または前記設備２間の周囲の空気還流空間に送気可能となすことにより室内空気Ａ′に前記通路１６、または前記空気還流空間を流れて床面Ｙから天井面１０に向かう換気誘導気流Ｋを生じさせる換気誘導発生手段とを備え、前記床下空気Ａを前記換気誘導気流Ｋに協調して床下３から床上４へ送気可能にすることにより室内空気Ａ′を還流させて室内Ｎの天井付近と前記床面付近との温度差を小さくするとともに、前記設備２から発生する熱を前記床下空気Ａを冷気として冷却することを特徴としている。

本実施形態１では部屋１がコンピュータのサーバルーム１５であり、熱源となる設備２はこのサーバルーム１５内に所望複数列に通路１６を挟んで列設した載架棚１７に設けられたサーバ１８である。前記載架棚１７は、図示する実施形態１では幅Ｗが約１ｍ、高さＨが約２ｍ、奥行Ｉが０．７ｍの大きさのオープンラックが用いられるが、その形状、大きさ、形式の変更は容易である。Ｆはこの載架棚１７内に設けられる補助排熱ファンであり、この補助排熱ファンＦは全体形状は薄形に形成されることにより載架棚１７内に籠もるサーバ１８から発生される熱を載架棚１７の外部に排出することによりサーバ１８の熱破損を防止するようになっている。

また、前記床下３は、本実施形態１では例えば高さｈが４００ｍｍ程度の空間として形成されているが、この空間の形状、大きさ、長さ、経路等は任意に変更可能である。

前記開口パネル６は、床下空気Ａを床下３からサーバルーム１５の床上４に送気可能になすことにより載架棚１７に設けられている熱源としてのサーバ１８を冷却するとともに室内Ｎの換気を行うために、サーバルーム１５の床下３と床上４とを連通可能な多数の開口部５を金属板に設けたものとか、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有する（図５に示す）ものとか、またはスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設ける（図６では横にスリット１９が示されている）ものとかに形成される。このうち、開口パネル６に設けられる多数の前記開口部５は、パンチング等により容易に形成される。そして、前記開口部５の開口度は、例えば２５％のもの（図３に示す）、また５０％のもの（図４に示すもの）と２種類が用意され、それぞれ床下空気Ａの流通量を異にする。

また、開口パネル６は、前述のように金属板により形成されるもののほか、合成樹脂板や木材により形成されることにより図２、図４に示すように多数の前記開口部５を設けたものとか、図６に示すようにスリット１９を縦もしくは横に多数設けたものとか、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′のものでもよい。さらに、図７に示すように前記開口パネル６は、前述の何れかに送風ファン２０を付加して形成されるものもある。

また、開口パネル６の大きさは、例えば横幅Ｗ１が３００ｍｍ、長さＬ１が９００ｍｍ、高さｈ１が約５０ｍｍに形成された大きさのものが使用されるが、その寸法、外形は変更が容易である。

そして、開口パネル６の設置位置は、コンピュータのサーバルーム１５内に所望複数列に設けた載架棚１７に配置しているサーバ１８を冷却するのと、サーバルーム１５内の室内空気Ａ′の換流を効率良く行って空気調和機１１により生成される冷気Ｃにより冷房を迅速かつ効率良く行うために載架棚１７間に形成される前記通路１６の床面Ｙに一致して着脱可能に嵌着されることにより、通路１６の通行に邪魔にならないようにする。

２１は開口パネル６の上面に摺動可能に設けられる蓋体であり、この蓋体２１は使用時に開口パネル６の開口部５に対する開口度を調整可能に設けるとか、または不使用時に開口部５を完全に閉じるように開閉可能に設けられる。

前記空気調和機１１は、本実施形態１では室内Ｎを冷房するための冷房機または／および暖房機が使用される。そして、この空気調和機１１は、室内空気Ａ′を吸込むための吸込口１１ａと冷気Ｃまたは暖気Ｄを吹出すための吹出口１１ｂとが設けられている。本実施形態１では、吹出口１１ｂからダクト２３を使用して冷気Ｃを床下３へと導入することにより冷却された加圧度の高い床下空気Ａを利用して熱源となる設備としてのサーバ１８を冷却したり、室内Ｎの換気を行うために使用するようにしているが、例えば冬期には必ずしも空気調和機１１からの冷気Ｃを床下３に導入することなく、ダクト２３の通路を閉鎖する等して空気調和機１１からの冷気Ｃの床下３への導入を遮断する代わりに室外８から床下３へと流入される外気Ａ″を床下空気Ａとして利用するようにしてもよい。

また、空気調和機１１は、本実施形態１では図１に示されるように部屋１の床面Ｙ上に設置される床置式が採用しているが、空気調和機１１はこれに限ることなく、例えば天井面１０の天井裏に本体部が埋込まれる天井埋込式や天井面１０に吊下げられる天吊式であるとか、部屋１の壁面７に掛けられる壁掛式の何れかであってもよい。

前記送風機１２は、室内Ｎの天井面１０等の室内Ｎの上部の所望位置に設けられ、室内空気Ａ′を吸入する前記空気吸入口１３と、吸入した室内空気Ａ′を送風する前記空気吹出口１４と、内部には回転可能な整流羽根２４とを有する。そして、この送風機１２は、前記排気ファン９の駆動により室内空気Ａ′を室外８に排気することにより生ずる換気誘導気流Ｋに協調して開口パネル６を通じて床下３から床上４へと送気される床下空気Ａにより室内空気Ａ′を室内Ｎにおいて還流し、室内Ｎの換気を適正に行うようにするものである。

本発明の室内空気の還流システムを備えた建物構造の実施形態１は以上の構成からなり、以下作用とともに室内空気の還流方法について工程順に説明する。

先ず、第１工程として、コンピュータのサーバルーム１５のように熱源となる設備２としてのサーバ１８を備える部屋ｌの壁面上部には排気手段としての排気ファン９が設けられ、この排気手段を駆動することにより室内空気Ａ′を室外８に排気する。

この時、サーバ１８は、通路１６を挟んで所望複数列に列設したオープンラック形式の載架棚１７に複数個がそれぞれ設けられている。

次いで、第２工程として、前記部屋１の床面Ｙの所望位置に設けられ、床下３と床上４とを連通可能な適宜形状の多数の開口部５を有する開口パネル６の前記開口部５を通じて床下空気Ａを床下３から床上４へ送気可能になすことにより室内空気Ａ′に換気誘導気流Ｋを生む。

すなわち、本実施形態１では、例えば夏期等において、室内空気Ａ′は、空気調和機１１の吸込口１１ａから吸入され、冷房機により冷却されて冷気Ｃとなって吹出口１１ｂから室内Ｎへ吹出されるとともに一部はダクト２３を通じて床下３へと導入される。この時、空気調和機１１の駆動状況を測定すると、本実施形態１では、吸込口１１ａ付近では２９．２℃であり、吹出口１１ｂ付近では２０．７℃であった。

そして、この事前に、前述のように排気手段としての排気ファン９を駆動することにより室内空気Ａ′は一部が室外８に排気される結果、室内Ｎには室内空気Ａ′に床下３と床上４とを連通可能な適宜形状の多数の開口部５を有する前記開口パネル６の前記開口部５を通じて床下空気Ａを床下３から床上４へ送気されるので、換気誘導発生手段として床面Ｙから天井面１０に方向性をもった換気誘導気流Ｋが生まれる。

しかも、部屋１は外部よりも負圧になっているので、空気調和機１から導入される床下空気Ａは、オープンラック形式の載架棚１７,１７・・・間に設ける通路１６の床面Ｙに一致して配置された開口パネル６の多数の開口部５を通じて床下３から床上４へと迅速且つ円滑に吸引される。

また、この開口パネル６は、例えば金属板にパンチング等により例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５が形成されたもの、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成されたものが使用されるほか、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有するもの、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設けるものとか、図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル６に送風ファン２０を付加して形成されるものの何れかが使用されることにより床下空気Ａを円滑に送気可能になす工夫が施されている。

その後、天井面１０等の室内Ｎの上部の所望位置に設けられ、空気吸入口１３および空気吹出口１４を有する送風機１２を駆動すると、室内空気Ａ′はこの送風機１２により前記換気誘導気流Ｋに協調して還流されることにより室内Ｎの換気が行われる。

従って、空気調和機１１の空気吹出口１１ｂから吹出されて床面Ｙ近くに滞りがちの室内Ｎの冷気Ｃは、前記換気誘導気流Ｋに協調して送風機１２により床面Ｙ付近から天井面１０付近へと上昇され、また天井面１０付近から床面Ｙ付近へと降下するという強制対流が生まれるので、室内Ｎの換気が隅々まで均一に温度むらがなく行われる。

この時、図示する実施形態１では、空気調和機１１としての冷房機から吹出される冷気Ｃは、前述のようにダクト２３を通じて床下３に導入されるので、床下空気Ａは冷気Ｃが開口パネル６の前記開口部５を通じて床下３から床上４へ送気可能になり、開口パネル６の多数の開口部５、斜めスリット１９′、スリット１９を通じて床上４へ送気されることにより前記サーバ１８を冷却するとともに室内Ｎの冷房が行われる。

今、熱発生設備２としてサーバルーム１５の換気とサーバ１８を冷却するという最適条件を探求するために、サーバルーム１５において空気調和機１１から離れた位地において、室内空気Ａ′の還流に伴う温度変化を１０個所について測定した。

この時の測定条件は、載架棚１７,１７・・・間に設けられる通路１６の床面Ｙに敷設される開口パネル６は、横幅Ｗ１が３００ｍｍ、長さＬ１が９００ｍｍ、高さｈ１が５０ｍｍの大きさをなし、例えば金属板にパンチング等により例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５が形成されたもの、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成されたものが使用されるほか、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有するものとか、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設けるものとか、図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル６に送風ファン２０を付加して形成されるものについてそれぞれの開口パネル６の直上にて床上４からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈを違えた３点と、また、また中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ離れた位地での温度を知るためにそれぞれの開口パネル６について測定高さｓｈ′がそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点と、さらに中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍ離れた位地でのそれぞれの開口パネル６について測定高さｓｈ″が床上４からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点と、さらにかかる測定時点における床下温度につき１点との、合計１０点について温度を測定した。

この時の、例えば金属板にパンチング等により例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５に形成された開口パネル６の開口部５の開口面積は、６５０ｃｍ²であり、また床下３から床面４への床下空気Ａの吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、また床下空気Ａの床下３から床上４への供給量は４〜６０ｍ³／ｍｉｎである。また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成された床開口パネル６は、開口部５の開口面積が１,２５０ｃｍ²であり、また床下３から床上４への床下空気Ａの吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、さらに床下空気Ａの床下３から床上４への供給量は４〜６０ｍ³／ｍｉｎである。

また、図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有する開口パネル６は、開口部５の開口面積は２０００ｃｍ²であり、また床下３から床上４への床下空気Ａの吹上流速が０．１〜１．６ｍ／ｓであり、床下空気Ａの床下３から床上４への供給量は１２〜１９２ｍ³／ｍｉｎである。また、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設けた開口パネル６は、開口部５の開口面積が２,２５０ｃｍ²であり、床下３からの床下空気Ａの吹上流速は０．１〜１．６ｍ／ｓであり、さらに床下空気Ａの床下３から床上４への供給量は１４〜２１６ｍ³／ｍｉｎである。

さらに、図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル６に送風ファン２０を付加して形成される床開口パネル６は、開口部５の開口面積が２２７ｃｍ²であり、また床下３から床上４への床下空気Ａの吹上流速は床下空気Ａの加圧度に関係なく一律に８．４ｍ／ｓであり、さらに床下空気Ａの床下３から床上４への供給量は８０ｍ³／ｍｉｎである。

そして、代表的に例えば図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成された開口パネル６、また、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設け、開口度が９０％の開口パネル６、また、図７に示すように送風ファン２０を付加して形成される開口パネル６、さらに、比較例として開口パネル６の開口部５やスリット１９に蓋体２１を設けたものについて床上４から直上においてそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈを違えた３点の床下空気Ａの加圧度が不充分な下での温度をそれぞれ測定した結果、[表１]を得た。

同様に、代表的に例えば図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成された開口パネル６、また、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設けた開口パネル６、また、図７に示すように送風ファン２０を付加して形成される開口パネル６、さらに、比較例として開口パネル６の開口部５に蓋体２１を設けた開口パネル６について中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ離れた個所、および中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍ離れた個所での温度をそれぞれ知るために、それぞれの開口パネル６における測定高さｓｈ′；ｓｈ″が、床上４からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点にて床下空気Ａが不充分な下での温度をそれぞれ測定した結果、[表２]および[表３]を得た。

上記[表１] 、[表２]、 [表３]を総合してわかることは、床下空気Ａの流が殆どなく、空気空調機１１からの影響がない離れた通路１６個所に設置された開口パネル６における開口部５、斜めスリット１９′からの流速が、ほぼ０．０ｍ／ｓの状態では、開口パネル６を設けたことによる床上温度の変化は殆どないことがわかった。また、送風ファン２０を付加して形成される開口パネル６では、送風ファン２０の回動により床下３から床上４に強制的に床下空気Ａを吹出すことができるので、床下３と床上４との温度差が例えば±２．５℃程度の微量であっても送風ファン２０により強制的に開口パネル６の多数の開口部５、または斜めスリット１９′から床上４へと吹出される床下空気Ａの冷気Ｃによりサーバ１８は冷却されるとともに室内空気Ａ′が前述のように還流されて冷房機能が発揮されることがわかった。

この時の空気調和機１の駆動状況は、本実施形態１では、吸入口１１ａ付近では２９．２℃であり、吹出口１１ｂ付近では２０．７℃であり、床下温度は１５℃〜２０℃であり、冷却するために充分に使用できることがわかった。

次いで、例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５が形成された開口パネル６、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成された開口パネル６、また図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有する開口パネル６、また、図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設ける開口パネル６、また図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル６に送風ファン２０を付加して形成される開口パネル６、さらに、比較例として開口パネル６の開口部５等に蓋体２１を設けた開口パネル６に対して床上４からそれぞれ中心を基準に左右方向（水平方向）に５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍと測定高さｓｈ′,ｓｈ″を違えた３点にて床下空気Ａが高加圧度の下での温度をそれぞれ測定した結果、[表４]を得た。

同様に、例えば図３に示すように開口度が２５％の多数の開口部５に形成された開口パネル６、また図４に示すように開口度が５０％の多数の開口部５が形成された開口パネル６、また図５に示すように傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリット１９′を有する開口パネル６、また図６に示すようにスリット１９を縦若しくは横に平行に多数設ける板パネル６、また図７に示すように前述の何れかの形式の開口パネル６に送風ファン２０を付加して形成される開口パネル６、さらに、比較例として開口パネル６の開口部５に蓋体２１を設けたものについて中心から左右方向（水平方向）に５００ｍｍ、および中心から左右方向（水平方向）に１０００ｍｍに離れた個所での室内空気Ａ′の温度をそれぞれ知るために、それぞれの開口パネル６における測定高さｓｈ′；ｓｈ″が、床上４からそれぞれ５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの３点にて床下空気Ａが高加圧度の下での温度をそれぞれ測定した結果、[表５]および[表６]を得た。

上記[表４] 、[表５]、 [表６]を総合してわかることは、空気調和機１１から冷気Ｃが吹出される等して床下空気Ａは床下３において高加圧度になって充分に冷えて充分な流が生じている状態で、空気調和機１１の吹出口１１ｂの正面から約７ｍと、吹出口１１ｂからの冷気Ｃによる直接冷却の影響が少ない離れた個所に、開口部５の開口度がそれぞれ２５％、５０％の図３、図４に示すような床開口パネル６,６、また斜めスリット１９′を有する図５に示すような開口パネル６、また図６に示すような縦もしくは横にスリット１９を有する開口パネル６の何れもが、それぞれ多数の開口部５を通じての床下空気Ａの床下３から床上４への送気風量が常時１．３〜１．６ｍ／ｓで吹出しており、送風ファン２０を開口部５に付加した図７に示すような床開口パネル６よりも上回わることがわかった。

しかも、斜めスリット１９′を有する図５に示すような床開口パネル６と、縦または横にスリット１９を有する図６に示すような開口パネル６との双方が、熱源となる設備２としての載架棚１７のサーバ１８に対する冷却機能と、室内空気Ａの冷房効果が大きいことがわかった。

すなわち、床下３での床下空気Ａの加圧度を充分に確保することにより開口パネル６の開口部５から１ｍ／ｓを越える充分な流速を確保できる床上４でのエリアでは、送風ファン２０を付加した開口パネル６よりも床下３からの強制吹出風量が上回り、床下空気Ａの床上４への送気を利用してサーバ１８に対する冷却機能と、室内空気Ａ′の冷房効果が有意義に行えることがわかった。

また、開口部５の開口度が２５％、５０％と異なる開口パネル６,６と、縦または横にスリット１９を有する開口パネル６と、送風ファン２０を付加した開口パネル６とのそれぞれの開口部５を通じての１分あたりの床上４への送気風量を測定した結果、[表７]および図８に示すグラフを得た。

上記[表７]および図８のグラフにおいて黒地部分Ｂは、送風ファン２０を付加した開口パネル６の方が送風パネル２０を付加しない開口パネル６よりも床上４への大きな送気風量を確保できる領域である。そして、床下空気Ａの送気風量が、０．４ｍ／ｓ以下と空気の流がなく、冷気Ｃが停滞し易い場合には、送風ファン２０を付加した開口パネル６を使用して床下空気Ａを送風ファン２０の駆動力により強制的に床下３から床上４へと吹出させて送気する方がサーバ１８に対する冷却と室内Ｎの冷房とが良く行えることがわかった。

この時、高さＨが２．０ｍの載架棚１７の上面での室内温度が何らの換気手段や冷却手段を施さない従来では、夏期において３３．３℃もの高温に達するのに対して本実施形態１では２８℃以下と測定され、冷却機能が良好に行われることがわかった。

また、空気調和機１１の冷房機による室内Ｎの冷房が、設定温度以下になり、冷え過ぎる場合には、冷房状況に応じて、蓋体２１を開口パネル６に対して摺動することにより開口部５の開口度を調整するか、または開口部５を閉じる等の操作を行ったり、または送風ファン２０の運転を必要時に限り行う等して床下３から床上４への床下空気Ａの送気量を容易に加減することができ、熱発生設備２としてのサーバ１８を床下空気Ａの冷気Ｃにより適切に冷却することができるとともに室内空気Ａ′の換流が均一に温度むらがなく、適切に行うことができるため、冷え過ぎを防ぎ、冷房病を防止することができる。

また、冬期において空気調和機１１の吹出口１１ｂから吹出す暖気Ｄにより室内Ｎを暖房する場合には、空気調和機１１の吹出口１１ｂの前面に一端を臨ませ、他端が床下３に臨まれるダクト２３の流通路を図には示さない閉止材により遮る等して空気調和機１１から暖気Ｄが床下３へ送気されるのを遮断すると、床下空気Ａは冷たい外気Ａ″が床下３へと取入れられるので、冷房時と同様に開口パネル６の多数の開口部５や多数の斜めスリット１９′、またはスリット１９を通じて冷房機等の何らの機器や機器を動かすための電気エネルギー等の何らの動力を要することなく排気手段としての排気ファン９を駆動させて室内Ｎに換気誘導気流Ｋを生じさせ、冷やされている床下空気Ａを床下３から床上４へと送気させるため、冬期に室内Ｎが暖房されている場合にも熱源となる設備２としてのサーバ１８を床下空気Ａの冷気Ｃにより冷却することができるとともに天井面１０に設けた送風機１２が駆動されることにより部屋１の室内空気Ａ′の換流が万遍なく隅々まで均一行われ、温度むらがない適切な暖房を行うことができる。

また、蓋体２１を開口パネル６に対して摺動することにより開口部５の開口度を調整するか、開口部５を閉じる等の操作を行ったり、送風ファン２０の運転を必要時に限り行う等して床下３から床上４への床下空気Ａの送気量を逐次加減するようにすれば、サーバ１８を適切に冷却することができるとともにエネルギーロスがない適切な室内Ｎの暖房を行うことができる。

このように、夏期に室内Ｎを冷房を行う場合にはもとより冬期に室内Ｎを暖房する場合にも、熱発生設備２としてのサーバ１８付近の温度を季節を問わずに２８℃以下に冷却することにより過熱を防いで機能の低下を防止することができるとともに火災の発生を防止できる。従って、サーバ１８は、機械的な寿命が伸び、しかも過熱による損壊により新たなものと交換する時間と労力を要しないので、高額な設備費、工事費がかからないで済む。

次いで、図９に示すものは本発明をクリーニング工場や縫製工場に適用した実施形態２を示す。

この実施形態２では、熱源となる設備２が、高温多湿を生むアイロン３０や蒸気発生手段３１である点がサーバルーム１５に適用した前記実施形態１と異なる構成である。そして、熱源となる設備２の前記蒸気発生手段３１から放出される蒸気を排気手段としての排気ファン９が駆動されることにより戸外へ排出することにより室内Ｎの除湿が行われるとともに室内空気Ａ′を一部戸外へ排気することにより換気が行われる。従って、ただでさえ暑い夏期または高温多湿であり不快な梅雨期において、執務者は空気調和機１１により局所的に過度に冷され過ぎて冷房病になったり、図には示さない扇風機の風圧によりほこりを立たせることなく、部屋１内を万遍なく、均一に温度むらなく換気を行って冷房が行われる雰囲気のなかで汗をかかずに爽快にアイロンがけ等の作業が行え、作業能率が向上されるようにしたほかは、前記実施形態１と同様な構成であり、同様の室内空気の還流システムを備えた建物構造、並びに室内空気の還流方法であり、同様な作用・効果を奏する。

さらに、図１０乃至図１２に示すものは本発明をレストランや食堂に適用した実施形態３を示す。

この実施形態３では、熱源となる設備２が、図１０に示すような厨房４０での加熱こんろ４１やオーブン４２であるとか、図１１における客室４３における各席の複数のテーブル４４上にステーキ、焼肉、焼魚、鍋もの等の卓上にて加熱型料理を扱うための簡易加熱こんろ４５である。また、厨房４０においては、部屋１の壁面７の上部に設けた排気手段としての排気ファン９を駆動することにより厨房内の室内空気Ａ′を一部排気し、また、厨房の壁面７′の床面Ｙ近くに設けた換気誘導発生手段としての開口パネル６の多数の開口部５を通じて外気Ａ″を冷気Ｃ′として厨房４０内の床面Ｙに送気することにより厨房４０内の室内空気Ａ′に換気誘導気流Ｋを生むようにし、天井面１０等の室内Ｎの上部の所望位置に設けられた送風機１２を駆動することにより空気調和機１１の吹出口１１ｂから吹出される冷気Ｃまたは暖気Ｄを室内Ｎにて前記換気誘導気流Ｋに協調して還流するようにした。こうして、厨房４０で働く調理人が冬期または夏期の季節を通して常時爽快に作業を行えるようにして作業能率の向上をはかるようにした。

また、客室４３においては、図１１に示すように室内空気Ａの還流をはかる場合に、送風機１２を駆動して例えば天井を支える複数本の梁４6間に露見する天井面１０や間柱４７間に露見する内装壁面４８、さらには部屋１に露出する小壁４９、鴨居等の構造材に沿って室内空気Ａ′の還流が速やかに効率良く行えるようにし、客は夏涼しく、冬暖かく、一年を通じて爽快に飲食を行えるようにしたほかは、前記実施形態１と同様な構成、しかも同様な作用・効果を奏する室内空気の還流システムを備えた建物構造、並びに室内空気の還流方法である。

なお、上記実施形態１、上記実施形態２、上記実施形態３では、熱源となる設備２が、それぞれコンピュータのサーバ１８であるとか、クリーニング工場、縫製工場のアイロン３０や蒸気発生手段３１であるとか、レストラン、食堂における厨房での加熱こんろ４１やオーブン４２であるとか、また客室における簡易加熱こんろ等４５であるとかにつき代表的に説明したが、これは例示であり、熱源となる設備２としては、例えばコンピュータに接続される銀行等の現金自動支払機の設置施設、券売機の設置施設、各種発電施設、炉処理を取扱う各種工場や処理工場等での室内空気の還流方法、および室内空気の環流システムを備えた建物についても本発明の適用範囲である。

また、上記実施形態１、実施形態２、実施形態３では、排気ファン９と、送風機１０と、空気調和機１１等を個別に始動、運転、停止することにより熱源となる設備２の過熱に対する冷却と室内空気Ａ′の還流とを行うようにしているが、本発明はこれに限ることなく、例えば排気ファン９と、送風機１０と、空気調和機１１等をコンピュータを用いてプログラムする等して自動的に制御して運転することにより室内空気Ａ′の還流を適正にはかることもできる。

本発明は、熱源となる設備を設ける室内の暖気および冷気の双方を室内温度にむらを生ずることなく、完全に均一化して迅速かつ充分な還流が行え、そして夏期には涼しく冷房が行え、しかも冬期には適切に暖房が行えるとともに多大な消費電力を要することなく、経済的に有利であり、以て室内温度を季節を問わずに適切に維持して例えばコンピュータのサーバ等の熱源となる設備が過熱により機能の低下を生ずることなく、新たなものと交換する時間と労力とがからず、さらには高額な設備費、工事費を必要とせずに済み、構造が簡単で製作および工事も容易に行える分野・用途に適する。

図１は本発明の室内空気の還流方法を実施するための室内空気の還流システムを備えた建物構造をコンピュータのサーバルームに適用した場合の実施形態１を示す断面図である。 図２は同じく斜視図である。 図３は本実施形態１を構成する開口部の開口度が２５％の開口パネルを示す拡大平面図である。 図４は同じく開口部の開口度が５０％の開口パネルを示す拡大平面図である。 図５は同じく斜スリットの開口部を有する開口パネルを示す拡大平面図である。 図６は横にスリットの開口部を設けた開口パネルを示す拡大平面図である。 図７は同じく送風ファンを付加した開口パネルを示す拡大平面図である。 図８は床下空気の１分あたりの床上への送気風量を測定したグラフである。 図９は本発明をクリーニング工場や縫製工場に適用した実施形態２を示す断面図である。 図１０は本発明をレストランや食堂に適用した実施形態３の厨房施設を示す断面図である。 図１１は同じく客室を示す斜視図である。 図１２は同じく施工状態を示す平面図である。

符号の説明

１ 部屋
２ 熱源となる設備
３ 床下
４ 床上
５ 開口部
６ 開口パネル
７ 壁面
９ 排気ファン
１０ 天井面
１１ 空気調和機
１２ 送風機
１３ 空気吸入口
１４ 空気吹出口
１５ サーバルーム
１６ 通路
１７ 載架棚
１８ サーバ
３０ アイロン
３１ 蒸気発生手段
４０ 厨房
４１ 加熱こんろ
４２ オーブン
４３ 客室
４５ 簡易加熱こんろ
Ａ 床下空気
Ａ′ 室内空気
Ｃ 冷気
Ｃ′ 冷気
Ｄ 暖気
Ｋ 換気誘導気流
Ｙ 床面

Claims (8)

1. 暖房用および／または冷房用の空気調和手段から吹き出される暖気または冷気が導入される室内空気を、空気吸入口および空気吹出口を有して天井面に設けられた送風機により還流して室内の所定部位の温度を所定値にする室内空気の還流方法において、
   室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
   該設備を備える部屋の壁面の上部に排気ファンを設け、室内空気を室外に排気する排気手段と、
   前記設備が設置された直下の床面を除き、または、前記設備が設置された床面近くの所望位置に設けられ、前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入されるかする床下空気を床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する適宜形状の開口パネルと、
   前記排気手段の排気ファンを駆動させて室内空気を室外に排気するとともに前記開口パネルの前記開口部を通じて前記床下空気を前記設備間の床面上の通路、または前記設備間の周囲の空気還流空間に送気可能となすことにより室内空気に前記通路、または前記空気還流空間を流れて床面から天井面に向かう換気誘導気流を生じさせる換気誘導発生手段とを備え、
   前記床下空気を前記換気誘導気流に協調して床下から床上へ送気可能にすることにより室内空気を還流させて室内の天井付近と前記床面付近との温度差を小さくするとともに、前記設備から発生する熱を前記床下空気を冷気として冷却することを特徴とした室内空気の還流方法。
2. 熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルーム、クリーニング工場、縫製工場、レストランや食堂における厨房、またはレストラン、食堂等の客室であることを特徴とする請求項１に記載の室内空気の還流方法。
3. 暖房用および／または冷房用の空気調和手段から吹き出される暖気または冷気が導入される室内空気を、空気吸入口および空気吹出口を有して天井面に設けられた送風機により還流して室内の所定部位の温度を所定値にする室内空気の還流システムを備えた建物構造において、
   室内の床面もしくは該床面近くの所望位置に設けられた熱源となる設備と、
   該設備を備える部屋の壁面の上部に排気ファンを設け、室内空気を室外に排気する排気手段と、
   前記設備が設置された直下の床面を除き、または、前記設備が設置された床面近くの所望位置に設けられ、前記空気調和手段の吹出口から床下に導入されるか、もしくは、外気が床下に導入されるかする床下空気を、床下から床上へ送気可能となす多数の開口部を有する適宜形状の開口パネルと、
   前記排気手段の排気ファンを駆動させて室内空気を室外に排気するとともに前記開口パネルの前記開口部を通じて前記冷気を前記設備間の床面上の通路、または前記設備間の周囲の空気還流空間に送気可能となすことにより室内空気に前記通路、または前記空気還流空間を流れて換気誘導気流を生じさせる換気誘導発生手段とを備え、
   前記床下空気を前記換気誘導気流に協調して床下から床上へ送気可能にすることにより室内空気を還流させて室内の天井付近と前記床面付近との温度差を小さくするとともに、前記設備から発生する熱を前記床下空気を冷気として冷却することを特徴とした室内空気の還流システムを備えた建物構造。
4. 熱源となる設備を備える部屋が、コンピュータのサーバルーム、クリーニング工場、縫製工場、レストランや食堂における厨房、またはレストラン、食堂等の客室であることを特徴とする請求項３に記載の室内空気の還流システムを備えた建物構造。
5. 前記開口パネルは、金属板に多数の開口部を設けたもの、またはスリットを縦若しくは横に多数設けたもの、傾斜したフィンを平行に多数設けた斜めスリットを有するもの、または合成樹脂板もしくは木材により形成されて多数の開口部を設けたもの、前記開口パネルの何れかに送風ファンを付加して形成されたものを含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の室内空気の還流システムを備えた建物構造。
6. 前記冷気は、前記開口パネルに付加した送風ファンを駆動することにより前記開口パネルの開口部を通じて吹出されるか、または前記排気手段を駆動して室内空気圧を負圧に設定することにより前記開口パネルの開口部を通じて吸引されることを特徴とした請求項３,または請求項４,請求項５の何れか１の請求項に記載の室内空気の還流システムを備えた建物構造。
7. 前記開口パネルは、開口部に対して開口度を調整可能に蓋体を設けるとか、または開口部を開閉可能に蓋体が設けられたことを特徴とした請求項３,または請求項４,請求項５,請求項６の何れか１の請求項に記載の室内空気の還流システムを備えた建物構造。
8. 空気調和手段から吹出される冷気または暖気は、天井の梁、部屋の間柱、小壁、鴨居等の部屋内に露出される構造材に沿って還流が行われることを特徴とした請求項３,または請求項４,請求項５,請求項６,請求項７の何れか１の請求項に記載の室内空気の還流システムを備えた建物構造。

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