JP4022665B2 - 有害物含有空気入れ替え用空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、工場換気等で使用されているような、気流吹き出し装置及び排気装置を併用した所謂プッシュプル型換気装置は、屋外もしくは屋内の空気を吸引して作業空間等に供給している。このため、供給する空気の温度は、それを取り入れる場所の温度に依存しており、この結果、作業場等に常に快適な温度環境を提供できるとは限らなかった。
【0003】
また、一般的に使用されている送風装置は、人や機器に対して局所的に空気を吹き出すので、空気の流れによって寒さを感じたり、肩こり、冷え性等を引き起こすこともある。
さらに、送風機と対向するよう設置された排気装置が空気を吸引するため、送風機の背後の空調されていない空気が作業域又は居住域に侵入してしまうため、十分な空調・換気を行うことが難しかった。
【0004】
そして、一般的な送風機で送り出される空気は、吹き出し面から拡散しており、その風速分布も不均一であるため、有害物や熱が発散する環境下では、排気装置が設置してあっても、単に有害物や熱が拡散するだけであって十分に換気することができない。
また、送風が拡散するため、対象空間以外にも空調を行う結果となり、膨大なエネルギーを無駄に消費してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記従来技術の問題を解決するべくなされたものであって、送風空気による温度管理と、機器や人のいる空間(作業域及び居住域)に面して設置されたヒーターによる加温とを組み合わせて、体感温度を常に快適に維持し、該空間と送風機背後とを遮蔽すると共に、送風空気を風向きが一定で風速分布が均一な一様流にして、効果的に、且つ、経済的に空調換気することができる空調装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の有害物含有空気入れ替え用空調装置は、空調機と、該空調機で空調されて温度を下げた冷風を、前記空調対象空間に向けて一定の風向及び均一な風速分布の一様流として吹き出す送風機と、前記空調対象空間を介して前記送風気と対向するよう設置され、前記空調対象空間の空気を排気する排気装置とを備え、前記送風機の吹き出し面の下方に、前記送風機背後の空気が前記空調対象空間に流入するのを遮断する遮蔽壁を立設すると共に、該遮蔽壁の前記空調対象空間に臨む面にヒーターを設置し、前記送風機と前記空調対象空間内の作業員及び前記排気装置との距離を任意に調節可能とし、前記一様流によって前記空調対象空間の有害物を含有する空気を入れ替える。
ここで一様流とは、「工場換気」(1982年 社団法人空気調和・衛生工学会発行、林 太郎著)で規定されているように、空気の流れに直角な断面において、速度分布のばらつきが平均値の±20%以内にある気流を言う。
【0007】
送風機から吹き出す空調された一様流が、空調対象空間から有害物を含有する空気を押し出して入れ替わり、排気装置でこの有害物を含む空気を吸引して排出する。
空調機背後から空調されていない空気が空調対象空間へ侵入するのを遮蔽壁で防ぐ。
気流が吹き付けることにより冷気を感ずる場合は、ヒーターで緩和して常に快適な体感温度を保つ。
【0008】
空調機、送風機及び遮蔽壁を可動の基台上に設置しても良い。
この構成により、空調機、送風機及び遮蔽壁を必要な場所に移動することができ、また、作業員や排気装置との距離、及び、一様流の水平方向における吹き出し角度を調節して、必要な空間を直接的に空調換気することができるため、エネルギーを節約すると共に、空調機に加わる負担を軽減することが可能となる。
送風機に、その吹き出し面の上下方向の角度を調節できる角度調節手段を設けることもできる。
これにより、一様流の上下方向における吹き出し角度調節して、いっそうエネルギー効率を向上させることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の有害物含有空気入れ替え用空調装置は、空調機1と、空調機1で空調されて温度を下げた冷風を、空調対象空間Aに向けて一定の風向及び均一な風速分布の一様流として吹き出す送風機2と、空調対象空間Aを介して送風気2と対向するよう設置され、空調対象空間Aの空気を排気する排気装置3とを備える。
【0010】
図2及び図3に示すように、空調機1及び送風機2は、下面にキャスタ5が装着された可動の基台4の上面に設置される。
空調機1は、空気の温度及び湿度を調整する機能と、除塵機能を有する従来公知のものであり、送風機2とダクト6により連結されている。
空調機1の前方において、基台4の両側にはそれぞれ支柱7が起立されると共に、左右の支柱7間に亘って遮蔽壁8が取り付けられる。また、遠赤外線等の輻射熱を利用できるように、遮蔽壁8の前面には電熱ヒーター9が設置されている。
【0011】
遮蔽壁8の上方において、支柱7の上端部間に架設された回転軸10に送風機2が、その吹き出し面11を前方に向けて取り付けられる。従って、空間Aと送風機2の背後との空気流通は、遮蔽壁8で遮断されることになる。
送風機2の吹き出し面11には、気流吹き出し方向と直角に交差するよう整流板が配設され、空調機1で空調・除塵されてダクト6を介して供給された空気が、整流板で一様流に整えられて吹き出すようになっている。また、この送風機2から吹き出す一様流は、温度分布においても吹き出し面11の全面に亘ってほぼ均一になる。
【0012】
回転軸10はモータ13の出力軸に接続され、モータ13を駆動或いは停止することにより回動・固定自在となっている。従って、回転軸10は、これに取り付けられた送風機2の吹き出し面11の上下方向における傾斜角度を調節する角度調節手段となる。
そして、図1に示すように、送風機2の吹き出し面11が排気装置3の吸い込み面12に対して適当な距離をあけて向かい合うよう基台4を動かし、さらに、送風機2と排気装置3との間にいる作業者や機器に向かって一様流が吹き出すように、回転軸10を回動・固定して、送風機2の吹き出し面11の上下方向における角度を調節する。
なお、リモートコントロール装置によってモータ13の駆動操作を行うようにすれば、空調対象空間Aにいる作業員が作業をしながら、吹き出し面11の角度を最適に調整することができる。
【0013】
この空調装置を作動させると、空調機1によって空調され、風向き、速度分布及び温度分布がほぼ均一に整えられた一様流が、作業員や機器の周囲に吹き出すと共に、有害な空気を排気装置3の吸い込み面12に向かって押し出し、排気装置3がこの有害な空気を吸い込んで排出する。
また、この状態では電熱ヒーター9が空間Aに向いて設置されるので、一様流が作業員に直接当たって寒さを感ずる場合には、電熱ヒーター9を作動させて加温することができる。
【0014】
(実施例)
27.2℃の環境に吹き出し面11の寸法が1200mm×600mmの送風機2を設置して、吹き出し面11における風速及び温度を、上下左右に200mmづつ間隔をあけたグリッドの交点に相当する18個所の測定点で計測し、この計測した速度分布を図4に、温度分布を図5にそれぞれ示す。
なお、以下の試験において、空調機1の設定温度は、冷房病を防ぐために空間A外の温度から5℃低くしてある。
【0015】
図4から、吹き出し面11から吹き出す気流の速度は、平均値0.680m/sに対し、最大値0.743m/sで9.3%、最小値0.583m/sで−14.3%となり、良好な一様流を形成していることがわかった。
また、図5から、吹き出し面11の温度分布もほぼ均一であり、平均値で空間A外の温度に対して−5.19℃と快適な温度になることがわかった。
【0016】
33℃の環境に本発明の空調装置を設置し、送風機2の吹き出し面11と排気装置3の吸い込み面12との中間において、高さ895mmの位置に発煙装置を設け、吹き出し面11の平均風速を1.0m/s、吹き出し面11から吹き出す流量と吸い込み面12で吸い込む流量の比を1:2とし、吹き出し面11から吸い込み面12までの距離xを変化させながら、煙の流れを観察することにより、送風機2から単なる送風を行った場合と、空調機1によって温度を下げた冷風を吹き出した場合とで、良好な換気流が形成される吹き出し面11の傾斜角度を調べた。
図6にその結果を示す。
【0017】
図6から、送風機2の吹き出し面11と排気装置3の吸い込み面12とが3m以上離れると、良好な換気が行われず、送風機2から吹き出す一様流の風速を強くしなければならないことがわかった。
また、空調機1で温度を下げた冷風を吹き出す場合は、単なる送風を行う場合に比較して気流が降下するので、吹き出し面11の傾斜角度が小さくて済むことがわかった。
【0018】
図6の試験と同じ送風機2及び排気装置3を用いて、送風機2の吹き出し面11から冷風を吹き出し、吹き出し面11と吸い込み面12との距離xを、良好な換気流が見られた2m及び2.5mとし、吹き出し面11の傾斜角度を0度、15度、30度45度と変えながら、5名の作業員に対して冷房効果の感覚試験を行った。x=2mの場合の試験結果を図7に、x=2.5mの場合の試験結果を図8にそれぞれ示す。
また、吹き出し面11と吸い込み面12との中間であって、吹き出し面11の幅方向中間の位置において、吹き出し面11の傾斜角度を0度、15度、30度45度と変化させ、床から1000mm、1200mm、1400mm、1600mmの高さで温度を測定した。x=2mの場合の測定結果を図9に、x=2.5mの場合の測定結果を図10にそれぞれ示す。
【0019】
図7乃至図10から、上記した一般的な設定条件では、吹き出し面11と吸い込み面12との距離xが2.0m或いは2.5mで、吹き出し面11の傾斜角度が0〜30度の時に全員が涼しく感じ、各高さで測定した温度の内に、空調対象空間A外の温度から約5℃低い温度がある場合には、その位置にいる全員が涼しく感ずることがわかった。
また、図6乃至図10の試験結果から明らかになった、吹き出し面11と吸い込み面12との距離xに対して、換気効果及び冷房効果のある吹き出し面11の傾斜角度を図11に示す。図11に示す条件に合わせて送風機2の位置及び吹き出し面11の水平方向及び上下方向の角度を調節すれば、換気効果及び冷房効果を同時に満足することができる。
【0020】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、送風機から吹き出す空調された一様流が、空調対象空間から有害物を含有する空気を押し出して入れ替わり、排気装置でこの有害物を含む空気を吸引して排出するので、清浄で快適な環境を維持できる。
空調機の背後から、空調されていない空気が空調・換気の対象空間へ侵入するのを遮蔽壁で防ぐため、空調・換気の効率が向上して、省エネルギーを実現することが可能である。
空調機とヒーターとを併用して温度調整を行うことにより、気流の吹きつけによる体感温度の低下を防ぎ、常に快適な体感温度を保つことができる。
【0021】
請求項2に係る発明によれば、作業状況等に応じて空調機、送風機及び遮蔽壁を必要な場所に移動することができる。また、作業員や排気装置との距離、及び、一様流の水平方向における吹き出し角度を最適に調節して、必要な空間を直接的に空調換気することができるため、いっそうエネルギーを節約すると共に、空調機に加わる負担を軽減することが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、一様流の上下方向における吹き出し角度を調節して、いっそう一様流の吹き出し方向を絞り込むことができ、この結果、エネルギー効率をさらに向上させることができる。また、一様流を、その温度に応じて、最も効果的な角度で吹き出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す空調装置の側面図
【図2】空調機及び送風機の正面図
【図3】空調機及び送風機の側面図
【図4】吹き出し面の速度分布を示す図
【図5】吹き出し面の温度分布を示す図
【図6】良好な換気流が形成される吹き出し面の角度を示す図
【図7】吹き出し面と吸い込み面との距離が2mの時の冷房効果を示す図
【図8】吹き出し面と吸い込み面との距離が2.5mの時の冷房効果を示す図
【図9】吹き出し面と吸い込み面との距離が2mの時の作業位置における温度を示す図
【図10】吹き出し面と吸い込み面との距離が2.5mの時の作業位置における温度を示す図
【図11】吹き出し面と吸い込み面との距離に対し、換気効果及び冷房効果のある吹き出し面の傾斜角度を示す図
【符号の説明】
1 空調機
2 送風機
3 排気装置
4 基台
5 キャスタ
6 ダクト
7 支柱
8 遮蔽壁
9 電熱ヒーター
10 回転軸(角度調節手段)
11 吹き出し面
12 吸い込み面
13 モータ
Claims (3)
- 空調機と、該空調機で空調されて温度を下げた冷風を、前記空調対象空間に向けて一定の風向及び均一な風速分布の一様流として吹き出す送風機と、前記空調対象空間を介して前記送風気と対向するよう設置され、前記空調対象空間の空気を排気する排気装置とを備え、前記送風機の吹き出し面の下方に、前記送風機背後の空気が前記空調対象空間に流入するのを遮断する遮蔽壁を立設すると共に、該遮蔽壁の前記空調対象空間に臨む面にヒーターを設置し、前記送風機と前記空調対象空間内の作業員及び前記排気装置との距離を任意に調節可能とし、前記一様流によって前記空調対象空間の有害物を含有する空気を入れ替えることを特徴とする有害物含有空気入れ替え用空調装置。
- 前記空調機、送風機及び遮蔽壁を可動の基台上に設置した請求項1に記載の有害物含有空気入れ替え用空調装置。
- 前記送風機に、その吹き出し面の上下方向の角度を調節できる角度調節手段を設けた請求項1又は2に記載の有害物含有空気入れ替え用空調装置。
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