JP2627252B2 - 人工竜巻型排気フードおよびその運転方法 - Google Patents

人工竜巻型排気フードおよびその運転方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特には、局部的な換気
を効果的に行うために人工竜巻発生機構を備えた排気フ
ードおよびその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、室内に熱、粉塵、汚染空気発
生源となる設備が置かれた場合の換気システムとして
は、図5に示されるように、室内の天井部分Sに吹出ユ
ニット50を設けるとともにファン52により給気ダク
ト54を介して空調空気を室内に導入する一方、生産機
械等の汚染空気源49まで露出ダクト51を延長して接
続し、排気ダクト55を通じて排気する方法が採られて
いた。
【0003】また、局部的に発生する油煙等の汚染空気
を室外に効率良く排気しようとするものとしては、たと
えば種々の方法が提案されている。
【0004】たとえば、特開平2-195139号公報において
は、図6に示されるように、レンジフードに係り、換気
扇56の周囲に、天井より垂下されたエア噴射管57、
57…よりエアを送り、その中央部分に空気の渦を作
り、換気扇56の吸引力を高めたレンジフードが提案さ
れている。また、特開昭62−261842号公報および特開昭
62−280529号公報においては、図7に示されるように、
周囲に立設したパイプ58、58…の周面より一定の回
転方向に清浄空気を吹出し、中心部分に循環流を生じせ
しめるとともに、中央の天井部分に吸引口59より空気
を吸引することにより、中心部分に吸引方向に向けて細
長い負圧コアを形成し、この負圧コアに対する求心力と
前記循環流によって生ずる遠心力とがバランスする範囲
の循環流が人工竜巻となることを利用して、汚染空気を
効率良く排気しようとする換気機構が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、露出ダクト51を室内まで引いて汚染源に対し
て直接接続して排気を行う場合には、室内の自由空間部
分を占有し室内の美観を損なうとともに、一箇所に固定
的に配置されるものであるため、その後に、室内空間を
有効利用できない等、種々の制約を受けることとなる。
【0006】また、前記改良レンジフードおよび人工竜
巻を利用した換気機構の場合には、共に循環流発生部の
周囲に必ずポスト状のエア噴射管が設けられるものであ
るため、このエア噴射管57、58が空間中に存在する
障害物となり、同様に室内の美観を損なうとともに、室
内空間の利用を阻害していた。さらに、竜巻形成力が弱
いために、少しでも旋回流に乱れが生じると竜巻が形成
できない、強制排気エリアがほぼ前記ポスト状のエア噴
射管配設空間内に限定されるため、フードから離れた場
所の汚染空気を有効に排気できない、フード内面に水蒸
気による結露が生じる、等の種々の問題が発生してい
た。
【0007】ところで、この種の人工竜巻は、吸込口に
向けて形成される細長い負圧コアによる求心力とその周
囲に形成される旋回流による遠心力とがバランスする範
囲の循環流が竜巻となるものであるが、竜巻の渦流は外
方側の前記旋回流による回転流によって誘起されるもの
であり、その渦流のエネルギーは比較的弱いものであ
る。したがって、旋回流の流れが乱されると、その影響
がすぐに竜巻に現れ、非常に外的影響を受け易いもので
あった。
【0008】そこで、本発明の主たる課題は、上方に設
置された排気フードのみにより、室内の汚染空気等の排
気が効果的に行えるとともに、形成された人工竜巻の渦
流を安定させ、外的影響を受けにくくした人工竜巻用排
気フードおよびその運転方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、略中央部に強制吸込口を有する排気フー
下縁側周囲に、同一周回方向の斜め下方に向けて空気
を噴射し排気フードの下空間に旋回流を形成するための
外側吹出口を複数設けた人工竜巻型排気フードであっ
て、 前記排気フードの内面側において、周方向に沿って
前記外側吹出口の向きと同一周回方向に向けて空気を噴
射し排気フード内に旋回流を形成して、前記人工竜巻の
渦流を加速させるための内側吹出口を複数設けたことを
特徴とするものである。この場合に、前記排気フードの
内面に前記強制吸込口に連続する錐状テーパー面を形成
し、前記内側吹出口を前記錐状テーパー面に沿う方向に
向けて配置することが望ましい。
【0010】前記内側吹出口としては、ノズル型または
スロット型のものを適宜選択して使用することができ
る。また、これらの場合、前記外側吹出口の外側に、リ
ング状の吹出ガイドを設けることが好ましい。
【0011】前記人工竜巻型排気フードの運転に当たっ
ては、吹出しのための給気量:強制吸込みによる排気量
の比を1:1.5〜4とする。
【0012】
【作用】本発明における排気フードは、この排気フード
の下面側周囲に、同一周回方向の斜め下方に向けて空気
を噴射する外側吹出口を形成し、この外側吹出口からの
噴射により排気フードの下空間に旋回流を形成する。し
たがって、従来のように、ポスト状のエア噴射管を配設
する必要が無いため、排気フード下の空間を有効に利用
することができるようになる。
【0013】また、前記排気フードの内面において、そ
の円周方向に沿って、前記外側吹出口の向きと同一回転
方向に向けて空気を噴射する内側吹出口を形成してい
る。この内側吹出口から噴射される空気によって、フー
ド内に渦流が形成され、これが竜巻の渦流を加速させ、
竜巻の渦流を安定させるため、外的影響に強く、効果的
な排気を保証することとなる。この場合、好ましくは、
前記排気フードの内面に前記強制吸込口に連続する錐状
テーパー面を形成し、かつ前記内側吹出口を前記錐状テ
ーパー面に沿う方向に向けることにより、正確には斜め
上方向に螺旋を描きながら吸込口に導入される人工竜巻
の運動をその方向に付勢することとなり、より効果的な
ものとなる。
【0014】さらに、本発明の場合には、人工竜巻の形
成能力が高いため、従来のものと比べて、ほぼ同等の排
気効果を得ようとする場合には排気風量が少なくて済む
ことになる。また、前記内側吹出口からの空気噴射によ
って、竜巻がフード内面に触れないため、フード内面に
結露が発生することも無くなる。
【0015】また、前記外側吹出口の外側に、リング状
の吹出ガイドを設けることにより、外側吹出口から噴射
された空気が、周囲に放散することなく、そのエネルギ
ーが効果的に旋回流を形成するのに費やされるため、そ
の分少ない給気量で済み、排気効率の高いものとするこ
とができる。
【0016】本発明者等の実験により、前記人工竜巻型
排気フードの場合、吹出しのための給気量:強制吸込み
による排気量の比を1:1.5〜4とするのが、安定し
た竜巻を形成する上で好ましいことが判明している。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳説する。
図1に示される第1の人工竜巻型排気フード1は、全体
形状が略逆漏斗状とされ、かつ外壁1Aと内壁1Bとか
らなり内部が中空とされる二重壁構造の排気フードであ
り、排気フード1の内壁1Bによって中央の吸込口3a
に連続する逆漏斗状の円錐状テーパー面Pが形成されて
いる。また、排気フード1の最外方部には、鉛直方向垂
下部1Cが形成されており、この鉛直方向垂下部1Cの
下面側に、円軌跡線上に沿って接線方向斜め下方に向か
って空気を噴射する外側噴射ノズル4、4…が所定間隔
で多数形成されている。前記外側噴射ノズル4の斜め下
方向の傾斜角度αは、概ね30〜60°、好ましくは4
0〜50°程度の範囲とされる。また、この鉛直方向垂
下部1Cの内壁部には、前記外側噴射ノズル4、4…の
向きと同一回転方向であって、かつ前記円錐状テーパー
面Pに沿う斜め上方向に向かって空気を噴射する内側噴
射ノズル5、5…が所定間隔で多数形成されている。前
記内側噴射ノズル5の回転方向の角度γとしては、接線
に対して概ね15〜30°、好ましくは20〜25°程
度の範囲とされ、上方向の角度βとしては概ね10〜4
0°、好ましくは25〜35°程度の範囲とされる。な
お、場合によっては、内側噴射ノズル5の上方向の角度
βを0°、すなわち水平方向に向けて噴射することもで
きる。
【0018】他方、前記排気フード1の中央部には排気
管3が接続され、汚染空気の吸込口3aが形成されてい
るとともに、給気管2の一端が排気フード1の二重中空
部に連通して接続されることにより、前記外側噴射ノズ
ル4、4…および内側噴射ノズル5、5…より空気を噴
射するように構成されている。
【0019】以上のように構成される人工竜巻型排気フ
ード1において、外側噴射ノズル4、4…および内側噴
射ノズル5、5…より空気を噴射すると同時に、排気フ
ード1の吸込口3aから空気を強制吸引すると、図1に
示されるように、前記外側噴射ノズル4、4…からの噴
射空気により旋回流Nが発生することにより遠心力が生
じ、かつ前記吸込口3aからの強制吸引により鉛直方向
に負圧コアCが形成され、遠心力と負圧コアCによる求
心力とがバランスする範囲に、吸引口3aに向かって連
続する人工竜巻Tが発生する。また、同時に、前記内側
噴射ノズル5、5…からのエア噴射により、排気フード
1内に強制渦流が発生し、これが人工竜巻Tの循環流を
加速させる。その結果人工竜巻Tの中心の渦流が安定的
に形成され、従来のものよりも格段に排気効率が向上す
ることとなる。
【0020】次いで、図2および図3に示される第2の
人工竜巻型排気フード10は、直方形状の外ケーシング
10Aと、逆漏斗状の内ケーシング10Bとによって構
成される中空の排気フードであり、前記逆漏斗状の内ケ
ーシング10Bによって吸込口30aに連続する逆漏斗
状の円錐状テーパー面Pが形成されている。また、排気
フード10の下面側周囲には、円軌跡上に沿って接線方
向斜め下方に向かって空気を噴射する外側噴射ノズル
4、4…が所定間隔で多数形成されているとともに、円
錐状テーパー面Pの外方側円周部には、前記外側噴射ノ
ズル4、4…の向きと同一回転方向であって、かつ前記
円錐状テーパー面Pに沿う斜め上方向に向かって空気を
噴射する内側噴射ノズル5、5…が多数形成されてい
る。また、前記排気フード10の中央部に排気管30が
接続され、汚染空気の吸込口3aが形成される構成、お
よび給気管20の一端が排気フード10の二重中空部に
連通して接続される構成については前記第1実施例と同
様である。
【0021】さらに、本第2実施例の場合には、前記外
側噴射ノズル4、4…の外側に、これを囲むようにリン
グ状の吹出ガイド11が設けられている。これにより、
外側噴射ノズル4、4…から噴射される空気が、外方に
放散することなく、確実に速度エネルギーが旋回流を形
成するのに費やされるため、より安定した人工竜巻Tを
形成することができるようになる。
【0022】次いで、図4に示される第3の排気フード
10’は、第2例におけるフード内側の内側噴射ノズル
5、5…が取り付けられている鉛直面を無くし、円錐状
テーパー面P内の外方側部分にL字状の内側噴射ノズル
5A、5A…を形成した例であり、この態様も本発明の
範囲内である。つまり、本発明において、内側吹出口の
取付け位置は、排気フード内に強制的に渦流を形成でき
る位置であれば、円錐状テーパー面内に取り付けてもよ
いし、また前記第1及び第2実施例のように、円錐状テ
ーパー面を越えた外方位置に取り付けることでもよい。
【0023】ところで、本実施例においては、前記各吹
出口として、ノズルタイプのものを使用しているが、連
続した溝状のスロットタイプとすることでもよい。この
場合には、吹出方向を規制するために、スロット内に風
向板を取付ける。また、前記内壁1Bや内ケーシンング
10Bとして角錐状のものを使用することにより、前記
円錐状テーパー面Pに代えて角錐状のテーパー面とする
こともできる。また、場合によっては、これらの錐状テ
ーパー面を形成しなくても、内側噴射ノズル5、5…か
らのエア噴射によってフード内に渦流が形成されること
により、従来型のものと比べて十分に安定した人工竜巻
を形成することができる。さらに、外側噴射ノズル5、
5…は、排気フードの下空間に旋回流を効率よく形成す
る点から円軌跡線上に沿って配置するのが望ましいが、
たとえば平面形状が方形状の排気フードにおいて、その
下縁部分に沿って、すなわち方形軌跡線上に沿って配置
することもできる。
【0024】以上詳説した人工竜巻型排気フード1、1
0…の運転に当たっては、前記各噴射口4、5、5A…
から噴射させるための全給気量:前記吸込口3aからの
排気量の比を、1:1.5〜4、好ましくは1:約3前
後とする。この範囲の給排気比率とするのが、安定した
人工竜巻を形成する上で好ましい。本発明者等の実験に
よれば、前記範囲を逸脱した時点で、竜巻が急速に弱ま
る傾向が見られ、給排気比率1:3の時に最も強い竜巻
が形成された。しかしながら、要は給排気のバランスの
問題であり、ノズル径、流速等との関係もあるため、実
機においては、給排気比率を変更調整して最も竜巻が強
く形成される給排気比率に調整することが肝要である。
【0025】
【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、天
井側に設置された排気フードのみにより、人工竜巻を発
生させることができるようになるため、排気フード下の
空間を有効利用できるようになる。また、排気フードに
対してその下側空間に旋回流を形成するための外側吹出
口の他に、フード内に人工竜巻の旋回流を加速させる内
側吹出口を形成したため、人工竜巻が安定して形成され
るようになり、室内の汚染空気等の排気が効果的に行え
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の人工竜巻型排気フードの一
部切断斜視図である。
【図2】本発明に係る第2の人工竜巻型排気フードの縦
断面図である。
【図3】本発明に係る第2の人工竜巻型排気フードの平
面図である。
【図4】本発明に係る第3の人工竜巻型排気フードの縦
断面図である。
【図5】従来の換気システムを示した図である。
【図6】従来のレンジフードにおける排気ユニットであ
る。
【図7】従来の人工竜巻による排気機構を示した図であ
る。
【符号の説明】
1…人工竜巻型排気フード、2…給気管、3…排気管、
4…外側噴射ノズル、5…内側噴射ノズル、P…円錐状
テーパー面、N…旋回流、T…人工竜巻、C…負圧コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 安隆 東京都中央区日本橋本石町4丁目4番20 号三井第二別館 新日本空調株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−140(JP,A) 特開 平2−195140(JP,A) 特開 平2−183750(JP,A) 特開 平5−196268(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略中央部に強制吸込口を有する排気フー
    下縁側周囲に、同一周回方向の斜め下方に向けて空気
    を噴射し排気フードの下空間に旋回流を形成するための
    外側吹出口を複数設けた人工竜巻型排気フードであっ
    て、 前記排気フードの内面側において、周方向に沿って前記
    外側吹出口の向きと同一周回方向に向けて空気を噴射し
    排気フード内に旋回流を形成して、前記人工竜巻の渦流
    を加速させるための内側吹出口を複数設けた ことを特徴
    とする人工竜巻型排気フード。
  2. 【請求項2】前記排気フードの内面に前記強制吸込口に
    連続する錐状テーパー面を形成し、かつ前記内側吹出口
    を前記錐状テーパー面に沿う斜め上方向に向けた請求項
    記載の人工竜巻型排気フード。
  3. 【請求項3】前記内側吹出口がノズル型またはスロット
    型である請求項1、2記載の人工竜巻型排気フード。
  4. 【請求項4】前記外側吹出口の外側に、リング状の吹出
    ガイドを設けた請求項1〜3記載の人工竜巻型排気フー
    ド。
  5. 【請求項5】請求項1〜記載の人工竜巻型排気フード
    において、吹出しのための給気量:強制吸込みによる排
    気量の比を1:1.5〜4とすることを特徴とする人工
    竜巻型排気フードの運転方法。
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