JP3885680B2 - 流体混合ダクトおよび空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温流体と低温流体を混合することにより目的温度の混合流体に変換する流体混合ダクト及びこの流体混合ダクトを備えた空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば低温空気流体と高温空気流体を混合して目的温度の空気流体を作るには、単にそれぞれの空気流体を流すダクトを結合して２つの流体を合流させるだけのものや、あるいは低温空気流体と高温空気流体の混合をよくするために、図５に示すように低温空気流体１を流すメインダクト３内に全面をメッシュ状に穴加工を施した一定長のパンチングダクト５を設置して、このパンチングダクト５を介して高温空気流体２を導入して低温空気流体１に合流させた混合空気流体６を得るようにしたものが用いられている。
【０００３】
また、図６に示すようにタービン出口の高温空気流体２のように旋回流７を含む流体を使用する場合も、この高温空気流体２をメインダクト３中のパンチングダクト５に流し、ダクト４中の低温空気流体１をパンチングダクト５内に導入して混合させており、高温空気流体２の旋回流が混合を促進させることに利用されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の流体混合ダクトは上記のように構成されているが、いずれも高温空気流体と低温空気流体を混合した混合空気流体に温度むらが生じるという問題がある。 この原因として、単に高温空気流体と低温空気流体を混合する場合、両流体の合流接触面での熱交換が主となるため、混合部での高温空気流体が流入する側の温度が高く、その反対側は温度が低くなること、また、穴加工を全面に施したパンチングダクトを使用する場合、高温空気流体がパンチングダクトの上部穴から直接低温空気流体に流れ込む量が多く、その混合場所の温度が他の領域よりも高くなり、やはり混合流体の温度分布にむらが生じるという問題がある。
さらにまた、低温空気流体に旋回流が含まれている場合、旋回流が混合促進になんら寄与せず混合効率が悪いという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、混合流体の温度むらが無く、混合効率のよい流体混合ダクトおよび空調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】
上記の目的を達成するため、本発明の流体混合ダクトは、目的流体温度に比して高温または低温の流体を流すメインダクトと、前記目的流体温度をはさんで前記メインダクトを流れる流体温度とは逆に低温または高温の流体を流すダクトを結合すると共に、前記メインダクト内に一部分のみメッシュ状の穴加工が施されていないパンチングダクトを設け、前記ダクト中の流体を前記パンチングダクトの穴加工されていない側から流入させてメインダクト中の流体と混合させるようにしたものである。
また、前記メインダクト中の流体の旋回流を乱す部材を前記パンチングダクト内に設けるようにしたものである。
さらに、本発明の空調装置は上記のような流体混合ダクトを空調室の前段に備えたものである。
本発明の流体混合ダクト及び空気装置は、上記のように構成されており、混合流体中の温度分布むらを無くし、混合効率を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明の流体混合ダクト及び空調装置を図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、空気を流体とした場合の流体混合ダクトの軸方向断面図、図１（ｂ）は軸に直角なＡ−Ａ断面図である。本流体混合ダクト１１は、低温空気流体１を流す円筒状のメインダクト３と、前記低温空気流体１と混合して目的温度の空気流体に変換するための高温空気流体２を流す円筒状のダクト４と、前記メインダクト３内に２重ダクト状に設置される円筒状のパンチングダクト５Ａから構成されている。
【０００７】
前記パンチングダクト５Ａは、図１（ｂ）に示したように、パンチングダクト５Ａの断面の一定角度に相当する範囲に穴なし部分８を設け、それ以外の範囲にメッシュ状に多数の穴５１が開けられている。
【０００８】
本発明の流体混合ダクト１１は上記のように構成されているので、メインダクト３を通過する低温空気流体１とパンチングダクト５Ａの穴５１を通過する高温空気流体２は、パンチングダクト５Ａ内で混合され、この混合空気流体６は下流側へ供給される。混合空気流体６の温度は、低温空気流体１、高温空気流体２の温度をＴ１、Ｔ２、流量をＱ１、Ｑ２とするとおおよそ（Ｔ２・Ｑ２／Ｔ１・Ｑ１）に比例する。この場合、高温空気流体２は図１に示すようにパンチングダクト５Ａの上部から流入せず、側面上部より下方側にある多数の穴５１から流入するため、高温空気流体２の圧力が上部で急激に減少せず下方まで一定の圧力が保持されるので、パンチングダクト５Ａ中の低温空気流体１の内部まで高温空気流体２が流入することになり、よく混合されて温度分布のむらが少なくなる。
【０００９】
なお、実施例では、低温空気流体１をメインダクト３に、高温空気流体２をダクト４に流しているが、本流体混合ダクト１１は、高温空気流体２をメインダクト３に、低温空気流体１をダクト４に流す場合や、流体として液体を使用する場合にも適用でき、混合流体の温度分布むらや混合効率に対し同様の効果を得ることができる。
【００１０】
図２（ａ）は、タービン出口の空気流体のように旋回流７が含まれている高温空気流体２に低温空気流体１を混合して目的温度の混合空気流体６を得るための流体混合ダクト１２の軸方向の断面図、図２（ｂ）は軸に直角なＢ−Ｂ断面図である。本流体混合ダクト１２は、旋回流７を含む高温空気流体２を流すメインダクト３と、低温空気流体１を流すダクト４と、前記メインダクト３内に２重ダクト状に設置され、前記パンチングダクト５Ａ（図１参照）の内壁に沿い軸方向に一枚以上の細長いベーン５２を設けたパンチングダクト５Ｂから構成されている。
【００１１】
本流体混合ダクト１２は上記のように構成されているので、高温空気流体２の旋回流７はパンチングダクト５Ｂの内壁に沿って旋回するが、前記ベーン５２にあたると、ベーン５２を乗り越えて流れようとし、図２（ｂ）に示すように乱流が発生し、穴５１から流入する低温空気流体とよく混合し、温度の伝達が促進されるとともに、温度分布が均一化される。
なお、本流体混合ダクト１２は、旋回流７を含む液体と温度差がある液体を混合する場合にも適用でき、同様な効果を得ることができる。
【００１２】
図３は、上記流体混合ダクト１１を使用した空調装置の構成を示す図である。外気がフィルタ１３を介して送風機１４によって吸入される。外気は２分されてその一部は冷却器１５によって冷却され冷風に、他は加熱コイル１６によって加熱され温風に変換される。冷却器１５を通過した冷風はダクト１７を通して、また、加熱コイル１６を通過した温風はダクト１８を通して必要箇所まで送風される。そして各空調室２０の近辺に前記流体混合ダクト１１が設置される。前記ダクト１８と前記流体混合ダクト１１のダクト４間には風量調節弁１９が、空調室２０には温度検出器２１と温度調節器２２が設置されている。
【００１３】
前記空調室２０の温度が前記温度調節器２２の温度設定値より上下に変化すると、前記温度調節器２２より空調室２０の室温を修正するための制御信号が前記風量調節弁１９へ出力され、空調室２０の温度が温度設定値に一致するように制御される。空調室２０が複数ある場合は、各空調室２０の近くに前記流体混合ダクト１１、風量調節弁１９を設け、温度検出器２１、温度調節器２２を各空調室２０内に設ける。各空調室２０の室温は、それぞれの温度調節器２２の温度設定値に一致するように制御される。
【００１４】
また、図４に示すようにタービン出口からの空気流体のように旋回流７を含む低温空気流体１を空調装置に利用する場合は、ダクト１７にこの低温空気流体１を流し、ダクト１８に高温空気流体２を流すと共に、これら２つの流体を混合する流体混合ダクト１２（図２参照）と風量調節弁１９を各空調室２０の近傍に、温度検出器２１と温度調節器２２を各空調室２０内に設ける。低温空気流体１をメインダクト３に接続しておくことにより含まれている旋回流７が前記流体混合ダクト１２内で乱流となり高温空気流体２とよく混合する。各空調室２０の室温は、それぞれの温度調節器２２の温度設定値に一致するように制御される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明による空気混合ダクト及び空調装置は、以上説明したとおり構成されているので、高温空気と低温空気を混ぜて温度調節をするときに、ダクト断面内で温度分布にむらができにくくなる。すなわち、効率よく均一な温度分布を持つ流れを作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による流体混合ダクト１１の構成図である。
【図２】本発明の実施例による流体混合ダクト１２の構成図である。
【図３】本発明の実施例による空調装置の構成図である。
【図４】本発明の他の実施例による空調装置の構成図である。
【図５】従来の流体混合ダクトの構成図である。
【図６】流体混合ダクトに流入する旋回流を示す図である。
【符号の説明】
１…低温空気流体
２…高温空気流体
３…メインダクト
４、１７、１８…ダクト
５、５Ａ、５Ｂ…パンチングダクト
６…混合空気流体
７…旋回流
８…穴なし部分
１１、１２…流体混合ダクト
１３…フィルタ
１４…送風機
１５…冷却器
１６…加熱コイル
１９…風量調節弁
２０…空調室
２１…温度検出器
２２…温度調節器
５１…穴
５２…ベーン

Claims (3)

1. 目的流体温度に比して高温または低温の流体を流すメインダクトと、前記目的流体温度をはさんで前記メインダクトを流れる流体温度と逆に低温または高温の流体を流すダクトを結合すると共に、前記メインダクト内に一部分のみメッシュ状の穴加工が施されていないパンチングダクトを設け、前記ダクト中の流体を前記パンチングダクトの穴加工されていない側から流入させてメインダクト中の流体と混合させ、目的温度の流体を得るようにしたことを特徴とする流体混合ダクト。
2. 前記メインダクト中の流体の旋回流を乱す手段を前記パンチングダクト内に設けたことを特徴とする請求項１記載の流体混合ダクト。
3. 請求項１または請求項２記載の流体混合ダクトを空調室の前段に備えたことを特徴とする空調装置。

Images