躯体蓄熱装置

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【発明の名称】	躯体蓄熱装置
【発明者】	【氏名】前田茂哉
【要約】	【課題】スラブの蓄熱対象領域に亘って均一に蓄熱できて良好な蓄熱効率を達成できる安価な躯体蓄熱装置を提供する。【解決手段】スラブ１下面に配設される波形状デッキプレート７の下向き凸部７ｂ間に塞ぎ部材９を掛け渡して空気通路８を形成し、該空気通路８に、空調空気を通過させて、前記スラブ１と熱交換する。前記空気通路８は前記スラブ１下面に複数形成され、互いに相隣接する空気通路８同士が連通されて一連に接続されていることが望ましい。

【特許請求の範囲】
【請求項１】スラブ下面に配設される波形状デッキプレートの下向き凸部間に塞ぎ部材を掛け渡して空気通路を形成し、該空気通路に、空調空気を通過させて、前記スラブと熱交換することを特徴とする躯体蓄熱装置。
【請求項２】前記空気通路は前記スラブ下面に複数形成され、互いに相隣接する空気通路同士が連通されて一連に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の躯体蓄熱装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、夜間等の空調時間外に建物の躯体に蓄熱した熱を、昼間等の空調時間帯に放熱することで、該空調時間帯の空調機のピーク熱負荷を軽減する躯体蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、深夜電力を利用して空調機により加熱・冷却された空調空気を、夜間に建物躯体のスラブに当接して熱（冷熱を含む）を蓄えて、昼間に該熱を躯体から放熱させることで、空調時間帯の空調機のピーク熱負荷を軽減する躯体蓄熱装置が利用されている。そして、その蓄熱装置として以下の二つが開示されている。
■空調機によって加熱・冷却された空調空気を天井裏に設けられた蓄熱用空調空気吹出口から上階床スラブ下面へ直接吹き付けて躯体に蓄熱する（特開平１１－６６３８号公報参照）。
■内部に貫通孔を形成したコンクリート中空スラブを躯体の床スラブに使用し、空調機によって加熱・冷却された空調空気を前記貫通孔に通して前記コンクリート中空スラブに蓄熱する（特開平１１－１１８１９４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前者は安価ではあるが、床スラブに均一に蓄熱するのが困難である。すなわち、吹き付け位置周辺のみが蓄熱され、それ以外の領域は蓄熱が不十分となってしまう。このため、床スラブの莫大な熱容量を有効に利用できず、結果、スラブの体積容量の割には蓄熱量が少なく、つまり蓄熱効率が著しく悪い。また、後者の場合は、スラブの均一蓄熱は可能で良好な蓄熱効率を達成できる。しかし、中空スラブは成形型が複雑であるとともにその脱型が煩雑で製作が難しいことから高価である。また、重い中空スラブの現場搬入や躯体据え付け時の揚重が困難でその施工費は高くなる。このため躯体蓄熱装置の建築費は著しく高くなる。
【０００４】本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、スラブに均一に蓄熱できて良好な蓄熱効率を達成できる安価な躯体蓄熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、スラブ下面に配設される波形状デッキプレートの下向き凸部間に塞ぎ部材を掛け渡して空気通路を形成し、該空気通路に、空調空気を通過させて、前記スラブと熱交換することを特徴とする。
【０００６】上記装置によれば、デッキプレートの下向き凸部間に塞ぎ部材を掛け渡すことで空調空気を通過させる空気通路を形成できるので、容易にかつ確実にスラブの任意の領域と前記空調空気との熱交換を図ることができる。また、該空調空気は、熱伝導に優れるデッキプレートを介して蓄熱体たるスラブのコンクリートと熱交換するので、前記塞ぎ部材を掛け渡した領域のスラブに均一に蓄熱できる。この結果、スラブの熱容量を有効利用しその蓄熱効率を著しく向上することが可能となる。
【０００７】また、前記のように簡単な構成で空気通路を形成できるので、該躯体蓄熱装置は非常に安価である。更には、前記塞ぎ部材によってデッキプレートの剛性が補強される。よって、デッキプレート上面にコンクリート打設してスラブを形成する際のデッキプレートの下方たわみが小さくなって、支保工が少なくて済む等施工性が向上する。また、デッキプレート下面を支持する受梁間隔も広くとれて、建物躯体の構造設計の自由度が増す。また、該スラブのスラブ型枠は、デッキプレートと塞ぎ部材とからなるため軽量であり、該スラブ型枠の現場搬入や据え付け時の揚重などが容易でハンドリング性に優れる。
【０００８】請求項２に示す発明は、請求項１に記載の躯体蓄熱装置において、前記空気通路は前記スラブ下面に複数形成され、互いに相隣接する空気通路同士が連通されて一連に接続されていることを特徴とする。
【０００９】上記装置によれば、前記全空気通路を連通したので、空調空気を一つの取入口から空気通路に取り入れることで、全空気通路に空調空気を送ることができる。よって、空調空気を加熱・冷却する空調機との接続箇所を減らすことができる。また、該空気通路は一連に接続されているので、空調空気とスラブとの熱交換時間を長くとることができ、一方の熱を確実に他方に伝達することが可能で、熱交換効率を著しく向上できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の躯体蓄熱装置の第一実施形態を示すスラブの斜視図であり、図２は、図１におけるＩＩ線矢視の平面図、図３は図２におけるＩＩＩ線矢視の断面図である。尚、図１にあっては、スラブのコンクリート部を透視してその外形のみを破線で示すとともに、前記スラブを支持する受梁以外の建物躯体は図示していない。
【００１１】図１に示すように、本発明に係る躯体蓄熱装置はスラブ１を利用したものである。このスラブ１は平面矩形状であり、その両端と中央とがＨ形鋼の受梁２上に支持されて、床若しくは天井として建物躯体の一部を構成する。
【００１２】前記スラブ１は、スラブ型枠３の上面に、図示しない床鉄筋を配設した上でコンクリート５を打設して形成される。このスラブ型枠３は、４つの上向き凸部７ａと５つの下向き凸部７ｂとが交互に連続する波形状デッキプレート７の前記５つの下向き凸部７ｂに、そのデッキプレート７と平面形状が同形同大の平面矩形状フラットプレート９を掛け渡して溶接等で固定したものを基本構成としている。
【００１３】そして、前記デッキプレート７と前記フラットプレート９との間に形成される４本の略直方体状の空洞部には、スラブ１と熱交換をする空調空気が流通される。すなわち、該空洞部は空気通路８として機能する。この各空気通路８の開放された両端には、閉塞部材１１が固設され、該両端から前記空調空気が漏出しないようになっている。また、前記フラットプレート９の、各空気通路８の両端部直下に位置する部分には開口部１５が形成される。そして、図２に示すように、この開口部１５に連絡ダクト１３が接続されることで、相隣接する空気通路８同士が連結される。
【００１４】この連絡ダクト１３による空気通路８の連結は規則的になされている。すなわち、ある空気通路８の一方端の開口部１５は、その両側に隣接する空気通路８のうちの一方の空気通路８の開口部１５とのみ連結される。そして、前記ある空気通路８の他方端の開口部１５が、その両側に隣接する空気通路８のうちの他方の空気通路８の開口部１５とのみ連結され、これを繰り返して、全空気通路８が直列に連通した一連の通路（以下、空気連通路１０と記す）となっている。そして、かかる連結後に残された、前記空気連通路１０の最両端に位置する第１開口部１５ａと第２開口部１５ｂとの間で前記空調空気を流通させる。
【００１５】このように前記各空気通路８を直列接続し、その空気連通路１０の最両端の両開口部１５ａ、１５ｂから空調空気を給排することで、空気連通路１０の通路長が最も長くなるようにしている。そして、空気連通路１０の出口での空調空気とスラブ１との温度差が小さくなるようにし前記スラブ１と空調空気との熱交換効率の向上を図っている。
【００１６】前記第１開口部１５ａは、図示しない空調機と通じるダクトに接続され、第２開口部１５ｂは、図示しない、スラブ１下方の空調対象空間である室内に通じている。この空調機は、空調空気を内部に取り込み、加熱・冷却後に送出する機能を有する周知の構成の装置である。
【００１７】尚、前記デッキプレート７は、熱伝導に優れる鉄系の素材が使用される。このため、スラブ１のコンクリート部５に温度分布の偏りがある場合には、該デッキプレート７を介して即座に均一化される。したがい、スラブ１に均一に蓄熱することができる。
【００１８】また、空気通路８および連絡ダクト１３以外の部分に空気が流れることはないように、各部材の接合部はコーキング処理がなされて確実にシールがされている。例えば、デッキプレート７とフラットプレート９との接続部にはシリコンが塗り込められている。
【００１９】ここで、本第一実施形態に係る躯体蓄熱装置の施工方法について説明する。予め工場等において、前記デッキプレート７下面にフラットプレート９をビス止若しくは溶接等で固定するとともに、このフラットプレート９下面に前記連絡ダクト１３を取り付け、更に、前記閉塞部材１１を取り付けてスラブ型枠３を製作する。
【００２０】そして、該スラブ型枠３を建築現場に搬送し、クレーンで該当階に揚重して、建物躯体に適宜間隔に設けられた受梁２上に据え付ける。その際、該スラブ型枠３は軽量であるため、搬送、揚重が容易に行える。
【００２１】次いで、据え付けられたスラブ型枠３をサポートする支保工を受梁２間隔に応じて設け、図示しない床鉄筋を配設した上で、前記スラブ型枠３上にコンクリート５を打設する。この時、フラットプレート９によってスラブ型枠３の剛性が向上しているため、スラブ型枠３の下方たわみが著しく小さくなる。したがい、前記支保工等のサポートは少なくて済む。
【００２２】そして、空調機を室外に設置するとともに、後述する空調システムのダクト系統となるように、空調機とスラブ１および室内とをダクトで接続して完成となる。
【００２３】図４および図５は、本第一実施形態に係るスラブ１が躯体蓄熱装置として使用される空調システムのモデル図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はａ線矢視の平断面図である。尚、図４および図５で、黒塗りのダンパーは閉状態を、白抜きのダンパーは開状態を各々示す。
【００２４】図４および図５に示すように、前記スラブ１の下方には空調対象空間たる室内空間７１が形成されている。この室内空間７１と前記スラブ１とは天井板７３によって仕切られ、この天井板７３とスラブ１との間には天井裏７５が画成されている。
【００２５】室外に設けられた空調機５１の空気送出口５１ａからは空調空気が送出される。この空調空気の送出経路は２系統あって、一方はスラブ１の第１開口部１５ａに、他方は前記天井板７３に形成された室内吹出口７７に、各々ダクト５８ａ、５８ｂを介して通じている。そして、前記空調空気の送出経路は前記ダクト５８ａ、５８ｂに各々設けられたダンパー５５、５３によって切り換えられる。
【００２６】また、空調機５１内への空調空気の取り込みは、その空気吸込口５１ｂからなされるが、該空気吸込口５１ｂまでの空調空気の吸込経路も２系統あって、ダンパー５９およびダンパー５７によって切り換えられる。その内の一方はダクト５６を介して天井裏７５に通じ、他方はダクト５８ａに接続され前記第１開口部１５ａに通じている。
【００２７】そして、前記送出経路および吸込経路たる流通経路は、スラブ１蓄熱時とスラブ１から熱回収をする空調時に応じて前記４つのダンパー５３、５５、５７、５９によって切り換えられる。尚、前記各ダンパー５３、５５、５７、５９は周知の電動ダンパーなどが使用され、制御装置などによって自動的に開閉動作する。
【００２８】次に前記空調システムの運転方法を説明する。図４にスラブ蓄熱時の動作状態を示す。ここで、破線矢印は空調空気の流れを示す。
【００２９】基本的にスラブ１への蓄熱は、安価な深夜電力を利用して夜間に空調機５１を稼働し、この空調機５１によって加熱・冷却された空調空気を前記スラブ１の空気連通路１０に供給することで行われる。そのため、蓄熱時には、図４（ａ）に示すように、ダンパー５５およびダンパー５７は開状態、ダンパー５３およびダンパー５９は閉状態に設定され、空調空気は以下に示すような循環経路を形成するようになっている。
【００３０】空調機５１により加熱・冷却された空調空気は、空気送出口５１ａよりダクト５４内へ送出され、ダンパー５５や第１開口部１５ａ等を経由して、スラブ１内の空気連通路１０に送られる。この空気連通路１０を通過している間に、前記空調空気によってスラブ１は蓄熱される。この空気連通路１０内の空調空気の流れは図４（ｂ）に破線矢印で示していて、第２開口部１５ｂに到達するまでスラブ１に熱を与える。次いで、図４（ａ）に示すように、この空調空気はスラブ１の第２開口部１５ｂから天井裏７５へ流出し、天井裏７５を通過後、天井裏７５のダクト５６に吸い込まれる。そして、ダンパー５７を経由し、空気吸込口５１ｂを経て空調機５１に取り込まれ、該空調空気は再度加熱・冷却される。かような循環を繰り返して、スラブ１はそのスラブ１に取り付けられた温度センサーが所期の温度になるまで蓄熱される。
【００３１】図５に空調時の動作状態を示す。ここで、実線矢印は空調空気の流れを示す。基本的にこの空調は、室内７１から空調空気をスラブ１内に取り込んで、夜間等に蓄熱されたスラブ１の熱を前記空調空気に放熱し、この空調空気を空調機５１に戻すことにより、昼間等の空調機５１の熱負荷を軽減するものである。そのため、空調時には、図５（ａ）に示すように、ダンパー５５およびダンパー５７は閉状態、ダンパー５３およびダンパー５９は開状態に設定され、空調空気は、以下に示すような循環経路を形成するようになっている。
【００３２】室内７１の空調空気は、天井裏７５を経由して第２開口部１５ｂからスラブ１内の空気連通路１０に送られる。そして、この空気連通路１０を通過している間に、前記空調空気はスラブ１から放熱される。この空気連通路１０内の空調空気の流れは図５（ｂ）に破線矢印で示していて、第１開口部１５ａに到達するまでスラブ１から熱を与えられる。次いで、図５（ａ）に示すように、この空調空気は第１開口部１５ａからダクト５８ａを経て、ダンパー５９を経由し、空気吸込口５１ｂより空調機５１内に取り込まれる。この空調機５１にて空調空気は加熱・冷却されるが、この空調空気は既に蓄熱されているため、空調機５１の加熱・冷却の熱負荷が軽減される。そして、所期の温度にまで加熱・冷却された空調空気は、空気送出口５１ａよりダクト５４内へ送出され、ダンパー５３を経由して天井板７３の室内吹出口７７から室内７１へ供給される。かような循環を繰り返して空調が行われる。
【００３３】尚、通常の空調、すなわち本発明に係る躯体蓄熱装置を使用しない空調を行う際には、ダンパー５５およびダンパー５９は閉状態、ダンパー５３およびダンパー５７は開状態に設定して、空調機を運転すれば良い。
【００３４】図６～８に、本発明に係るスラブの第二実施形態を示す。尚、本第二実施形態の基本的な構成は前記第一実施形態と同じである。したがい、同図中、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付すとともに、以下ではその相違のみを説明しその詳細な説明は省略する。
【００３５】図６は本発明に係る第二実施形態のスラブ１’の斜視図であり、図７は図６におけるＶＩＩ線矢視の平面図、図８は図７におけるＶＩＩＩ線矢視の断面図である。尚、図６の表記は図１と同じである。
【００３６】図６および図７に示すように、この第二実施形態に係るスラブ１’と前記第一実施形態に係るスラブ１とは、連絡ダクト１３’による空気通路８の連絡方法、および連絡ダクト１３’の取り付け位置が異なる点で相違している。
【００３７】すなわち、図６および図８に示すように、各空気通路８の両端に位置する、デッキプレートの上向き凸部７ａに開口部１６が形成され、前記開口部１６の内の、前記各空気通路８の一方端側の開口部１６を全て連結する一本の連絡ダクト（以下、第１連絡ダクト１３’とする）が、前記開口部１６に対応する上向き凸部７ａに掛け渡され、全空気通路８が連通されている。そして、前記各空気通路８のもう一方端側の開口部１６も同様に一本の連絡ダクト（以下、第２連絡ダクト１３’とする）にて連結されて、該もう一方端でも全空気通路８が連通されている。
【００３８】また、フラットプレート９の、スラブ１中央の空気通路８の両端に位置する部分に第１開口部１５ａ’および第２開口部１５ｂ’が形成され、これら両開口部１５ａ’、１５ｂ’の間で空調空気を流通させる。
【００３９】そして、空調空気の流路は図７中の一点鎖線矢印で示すように、スラブ１中央の空気通路８の第１開口部１５ａ’より流入した空調空気は、第１連絡ダクト１３’を経由して各空気通路８に分流し、各空気通路８の他端に位置する第２連絡ダクト１３’によって合流させられて、前記第２開口部１５ｂ’から流出するようになっている。尚、この空調空気の流れは蓄熱時の場合であり、空調時はこれと逆向きの流れとなる。
【００４０】このように第二実施形態のスラブ１’は、空調空気が各空気通路８に分流するようになっているので、スラブ１’の蓄熱速度を向上できる。また、第１開口部１５ａ’から第２開口部１５ｂ’までの通路長が短いため、空調空気の圧力損失が小さくなり、低圧力の送風器を備えた空調機を適用できる。また、該スラブ型枠３’は、デッキプレート７の上向き凸部７ａに連絡ダクト１３’を掛け渡すので、スラブ型枠３’の剛性が向上する。更に、当該第１および第２連絡ダクト１３’は、図６および図７に示すようにスラブ１’のコンクリート部５に埋設されているので、スラブ１下面の美的外観に優れ、内装デザインの自由度が増す。また、前記第１および第２連絡ダクト１３’が埋設されているので、この連絡ダクト１３’内を通過する間もコンクリート部５と確実に熱交換をすることができて、熱交換効率を更に向上することができる。
【００４１】以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４２】本実施形態においては、スラブ１の全領域に均一に蓄熱するため、デッキプレート７の全範囲に亘って一枚もののフラットプレート９を掛け渡したが、蓄熱する領域が限られている場合は、その領域のデッキプレート７にのみフラットプレートを掛け渡せば良い。また、このフラットプレートは一枚ものである必要はなく、複数のフラットプレートを適宜掛け渡して空気通路を形成しても良い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に示す発明によれば、デッキプレートの下向き凸部間に塞ぎ部材を掛け渡すという簡単な構成で、スラブの任意の領域と前記空調空気との熱交換を容易に図ることができる。また、該空調空気は、熱伝導に優れるデッキプレートを介してスラブのコンクリートと熱交換するので、前記塞ぎ部材を掛け渡した領域のスラブに均一に蓄熱できる。
【００４４】したがい、スラブの熱容量を有効利用しその蓄熱効率は著しく向上されて、空調のランニングコストを著しく低減することができる。また、前記簡単な構成のため特殊な部材を使うことなく安価であるとともに、スラブ型枠の剛性も向上して支保工も少なくて済む等施工性も向上するため、建設費を著しく低減できる。更には、スラブを支持する受梁間隔も広くできるので、建物躯体の構造設計の自由度が増し建設費を著しく低減することができる。また、スラブのスラブ型枠は軽量でハンドリング性に優れるため、施工費を著しく低減できる。
【００４５】請求項２に示す発明によれば、空気通路を連通したので、スラブの空気通路と空調機との接続箇所を減らせて建設費を著しく低減することができる。また、該空気通路は一連に接続されているので、空調空気とスラブとの熱交換時間を長くとることができ、一方の熱を確実に他方に伝達することが可能で、熱交換効率を著しく向上できる。

【出願人】	【識別番号】００００００５４９【氏名又は名称】株式会社大林組
【出願日】	平成１１年１２月１７日（１９９９．１２．１７）
【代理人】	【識別番号】１０００７１２８３【弁理士】【氏名又は名称】一色健輔（外３名）
【公開番号】	特開２００１－１７４１７６（Ｐ２００１－１７４１７６Ａ）
【公開日】	平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【出願番号】	特願平１１－３５９２９５