JP6234319B2 - 換気システム - Google Patents

Description

本発明は、建屋の内部空間を換気する換気システムに関する。

従来、工場や倉庫など建屋の内部空間の換気を行う際には、内部空間を区画する側壁の１つに給気用の換気扇を設けて、別の側壁または天井に排気用の換気扇を設けて換気を行う方式が知られている。

このような換気方式として、特許文献１には、建屋の上部に外気取入口、複数のファンおよび排出ファンを直列に設けて、複数のファンで外気取入口から建屋内に外気を取り入れ、その外気を排出ファンで建屋外に排出する換気方式が示されている。

特開昭５９−７４４４４号公報

しかしながら、特許文献１に示された換気方式では、熱気が発生する環境や夏季の高温時において、天井付近の熱気を排出できるものの、床付近には建屋外から取り入れた外気が届き難く、床付近に熱気が滞留するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、建屋の内部空間の床付近の換気効率を改善する換気システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、建屋の内部空間を換気する換気システムであって、前記内部空間を区画する第１の側壁の上側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第１の給気用換気扇と、前記第１の側壁の下側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第２の給気用換気扇と、前記内部空間を区画する第２の側壁の上側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第３の給気用換気扇と、前記第２の側壁の下側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第４の給気用換気扇と、前記内部空間を区画する天井に設置されて、前記内部空間の空気を前記内部空間の外部に排気する排気用換気扇と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、建屋の内部空間の床付近の換気効率を改善して、建屋の熱気の排気効率を高めることができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる換気システムの実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる送風機の正面図である。 図３は、図２の３−３線部分断面図である。 図４は、図２に示す送風機の斜視図である。 図５は、建屋の内部空間における空気の流れを換気方式別に比較した図である。 図６は、建屋の内部空間における空気の流速分布を換気方式別に比較した図である。 図７は、建屋の内部空間における空気の温度分布を換気方式別に比較した図である。 図８は、本発明にかかる換気システムの実施の形態２の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる換気システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる換気システムの実施の形態１の構成を示す図である。図示するように、換気システム１は、建屋２に配置される。換気システム１は、上段給気用換気扇７と、下段給気用換気扇８と、排気用換気扇９と、複数の送風機１０とを備えている。

建屋２は、第１の側壁３と、第１の側壁３と対向する第２の側壁４と、天井５と、床６とを備えており、第１の側壁３、第２の側壁４、天井５および床６によって内部空間Ｓ１を区画している。建屋２の内部空間Ｓ１の寸法は、高さＨ１が４ｍ以上であって、奥行Ｌ１が１５ｍ以上であることが目安となる。天井５は、一般的には、建屋２の屋根が平屋根となる形状であるが、三角屋根となる形状であっても構わない。

上段給気用換気扇７は、第１の側壁３の上側半分の範囲ＲＨに設置されている。上段給気用換気扇７は、プロペラ・ファンを備えた軸流送風機であって、第１の側壁３に設けられた貫通穴（図示省略）を通じて内部空間Ｓ１に外気Ａ１を供給する。外気Ａ１は、通常、空気である。軸流送風機は、大型の工場や倉庫で多く採用されている公知のものを採用することができる。但し、上段給気用換気扇７は、軸流送風機に限定されるものではなく、ダクト配管およびシロッコ送風機を使用して構成してもよい。

下段給気用換気扇８は、第１の側壁３の下側半分の範囲ＲＬに設置されている。下段給気用換気扇８も、上段給気用換気扇７と同様の構成であって、プロペラ・ファンを備えた軸流送風機である。したがって、下段給気用換気扇８も、第１の側壁３に設けられた貫通穴（図示省略）を通じて内部空間Ｓ１に外気Ａ１を供給する。下段給気用換気扇８も、軸流送風機に限定されるものではなく、ダクト配管およびシロッコ送風機を使用して構成してもよい。

上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８は、第１の側壁３に対して間隔をおいて設置されているが、夫々の軸流送風機のプロペラ・ファンの中心間距離Ｌ２が、プロペラ・ファンの直径の３倍以上となっていることが望ましい。このような間隔で上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８を設置することによって、軸流送風機に特有の旋回流による編流の影響が軽減される。

排気用換気扇９は、第２の側壁４の上側半分の範囲ＲＨに設置されている。排気用換気扇９は、上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８と同様にプロペラ・ファンを備えた軸流送風機であって、第２の側壁４に設けられた貫通穴（図示省略）を通じて内部空間Ｓ１の空気Ａ２を内部空間Ｓ１の外部に排気する。但し、排気用換気扇９は、軸流送風機に限定されるものではなく、ダクト配管およびシロッコ送風機を使用して構成してもよい。

複数の送風機１０は、天井５に固定して設置されている。例えば、複数の送風機１０は、天井５から天吊りボルトを垂らして、天井５からある程度離れた位置で天吊りボルトに固定できる。複数の送風機１０は、上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の側から排気用換気扇９の側に向かって内部空間Ｓ１の空気Ａ２の送風を行う。この送風方法によると、第１の側壁３と第２の側壁４の間隔が大きい内部空間Ｓ１において天井５の中央付近に滞留しやすい熱気（内部空間Ｓ１で熱せられた空気Ａ２）を効率的に排気用換気扇９から排気できる。各送風機１０から吹出された気流は、各送風機１０の中心から、気流の流速Ｖ１が、１．０[ｍ／秒]≦Ｖ１で範囲Ｒ１まで届き、０．５[ｍ／秒]≦Ｖ１＜１．０[ｍ／秒]で範囲Ｒ２まで届き、０．３[ｍ／秒]≦Ｖ１＜０．５[ｍ／秒]で範囲Ｒ３まで届く。

図２は、実施の形態１にかかる送風機１０の正面図である。図３は、図２の３−３線部分断面図である。図４は、図２に示す送風機１０の斜視図である。図２〜図４に示すように、送風機１０は、ケーシング１１に５つの送風用モータ１２および小型軸流羽根１３が内蔵されており、ケーシング１１の背面１４から吸込んだ空気Ａ２を前面１５に設けられた上下２つの吹出口１６より吹出す構造となっている。また、送風機１０のケーシング１１の左右には取付足１７が脱着可能に設けられており、この部分を天吊りボルトに固定することで、図１の天井５に据え付けることができる。

図５は、建屋の内部空間における空気の流れを換気方式別に比較した図である。図５の換気方式１〜４のそれぞれにおける外枠によって包囲された部分は、図１に示す内部空間Ｓ１の断面に相当し、紙面の左側が給気側（上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の側）、紙面の右側が排気側（排気用換気扇９の側）に相当する。内部空間Ｓ１の寸法は、高さＨ１が８．５ｍであり、奥行Ｌ１が８０．０ｍであり、幅が１５．０ｍであり、内部空間Ｓ１の外気温は３３℃である。

図５の換気方式１は、図１に示す内部空間Ｓ１に対して、上段給気用換気扇７、下段給気用換気扇８、排気用換気扇９および送風機１０を設置しない場合、すなわち、内部空間Ｓ１を密閉し、換気しない換気方式を示す。換気方式２は、図１に示す内部空間Ｓ１に対して、給気用換気扇としての上段給気用換気扇７、排気用換気扇９および送風機１０を設置するが、給気用換気扇としての下段給気用換気扇８を設置しない換気方式を示す。換気方式２において、上段給気用換気扇７の給気量は、２０，４００[ｍ^３／時間]であり、排気用換気扇９の排気量は２４，０００[ｍ^３／時間]である。換気方式３は、図１に示す内部空間Ｓ１に対して、給気用換気扇としての上段給気用換気扇７、排気用換気扇９および送風機１０を設置するが、給気用換気扇としての下段給気用換気扇８を設置しない換気方式である。換気方式３において、上段給気用換気扇７の給気量は、４８，０００[ｍ^３／時間]であり、排気用換気扇９の排気量は５７，０００[ｍ^３／時間]である。すなわち、換気方式３は、換気方式２と比較して、上段給気用換気扇７の給気量および排気用換気扇９の排気量を増加した換気方式を示す。

換気方式４は、図１に示す内部空間Ｓ１に対して、図１と同様に、給気用換気扇としての上段給気用換気扇７、給気用換気扇としての下段給気用換気扇８、排気用換気扇９および送風機１０を設置する換気方式であり、実施の形態１に係る換気システム１を稼働する換気方式に相当する。換気方式４において、上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の各給気量は、２０，４００[ｍ^３／時間]であり、排気用換気扇９の排気量は、５７，０００[ｍ^３／時間]である。すなわち換気方式４において、排気用換気扇９の排気量は換気方式３と同じであるが、上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の各給気量は、換気方式３の上段給気用換気扇７の半分未満である。

以上を踏まえて図５を参照する。換気方式１では、内部空間が密閉されているため、空気は内部空間をごくゆるやかに循環する流れとなる。換気方式２および換気方式３では、換気方式１に対して給気用換気扇、排気用換気扇および送風機を設置した分、空気は給気側から排気側に向かった流れとなるが、天井付近での流れとなり、床付近の流れは少ない。換気方式４では、空気は給気側から排気側に向かう流れとなり、床付近においても気流は流れる。すなわち、換気方式４では、換気方式１〜３と比較して、内部空間全体にわたって空気の流れが給気側から排気側にスムーズに流れる。これは、内部空間の外部から取り込んだ新鮮な空気を内部空間の床付近を含めた全体に効率的に送風できることを意味する。

図６は、建屋の内部空間における空気の流速分布を換気方式別に比較した図である。図示された換気方式１〜４の示す内容は、図５で説明したとおりであって、また、換気方式１〜４のそれぞれにおける外枠に包囲された部分は、図５の各外枠に包囲された部分と同じであり、図１に示す内部空間Ｓ１の断面に相当する。

このことを踏まえて図６を参照する。換気方式１では、内部空間が密閉されているため、内部空間の全体にわたって、空気の流速Ｖ２が、０[ｍ／秒]≦Ｖ２＜０．３[ｍ／秒]となる低速領域ＶＬとなる。換気方式２および換気方式３では、換気方式１に対して給気用換気扇、排気用換気扇および送風機を設置した分、低速領域ＶＬの比率が小さくなり、空気の流速Ｖ２が、０．８[ｍ／秒]≦Ｖ２となる高速領域ＶＨおよび０．３[ｍ／秒]≦Ｖ２＜０．８[ｍ／秒]となる中速領域ＶＭの比率が高くなる。換気方式４では、換気方式３よりも給気用換気扇の給気量が抑えられているにも関わらず、内部空間の中央床付近において、中速領域ＶＭが拡がり、その分、換気方式２および換気方式３よりも低速領域ＶＬが小さくなっている。換気方式４では、図５でも説明したとおり、内部空間全体にわたって空気の流れが給気側から排気側にスムーズに流れる。したがって、換気方式４では、これらの事象が相まって、換気方式１〜３と比較して、床付近の換気効率が改善すると言える。

図７は、建屋の内部空間における空気の温度分布を換気方式別に比較した図である。図示された換気方式１〜４の示す内容は、図５で説明したとおりであって、また、換気方式１〜４のそれぞれにおける外枠に包囲された部分は、図５の各外枠に包囲された部分と同じであり、図１に示す内部空間Ｓ１の断面に相当する。

このことを踏まえて図７を参照する。換気方式１では、内部空間が密閉されているため、自然の熱対流によって内部空間は、下方から上方に向かって、空気の温度Ｔ１が、３０℃≦Ｔ１＜３４℃の低温領域ＴＬと、３４℃≦Ｔ１＜３８℃の中温領域ＴＭと、３８℃≦Ｔ１の高温領域ＴＨの３層に区分される。換気方式２および換気方式３では、換気方式１に対して給気用換気扇、排気用換気扇および送風機を設置した分、内部空間の換気が促進されて、高温領域ＴＨの比率が低下し、中温領域ＴＭおよび低温領域ＴＬの比率が大きくなる。特に、換気方式３では、換気方式２よりも外気の給気量および空気の排気量が大きいので、高温領域ＴＨが消失する。換気方式４では、換気方式２および換気方式３よりも低温領域ＴＬの比率が高く、熱気の排気効率が高い。これは、換気方式４は、換気方式２および換気方式３と比較して、床付近のみならず内部空間の全体にわたって空気の換気効率が高いことを意味する。

以上のように、実施の形態１によれば、第１の側壁３の上側半分の範囲ＲＨに給気用換気扇として上段給気用換気扇７を設置するとともに、その下側半分の範囲ＲＬに下段給気用換気扇８を設置して、第２の側壁４の上側半分の範囲ＲＨに排気用換気扇９を設置するようにしているので、第１の側壁３に給気用換気扇として上段給気用換気扇７のみを設置して、第２の側壁４に排気用換気扇９を設置する場合よりも、建屋２の床６の付近を含めた内部空間Ｓ１の全体に外気Ａ１を効率的に送風し、床６の付近のみならず内部空間Ｓ１の全体にわたって空気Ａ２の換気効率を高めることによって、建屋２の熱気の排気効率を高めることができる。建屋２の熱気の排気効率が高まることによって、特に、熱気が発生する環境や夏季の高温時においては、建屋２における内部空間Ｓ１の環境が全体的に改善されることになる。

また、実施の形態１によれば、建屋２の熱気の排気効率を高める際に、内部空間Ｓ１に給気用換気扇として上段給気用換気扇７のみを設置して、第２の側壁４に排気用換気扇９を設置する場合よりも、給気用換気扇の給気量、すなわち上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の合計給気量を低く抑えることができる。

実施の形態２．
図８は、本発明にかかる換気システムの実施の形態２の構成を示す図である。実施の形態２において、換気システム１８は、第１の側壁３と同様に第２の側壁４にも給気用換気扇として上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８が設けられており、天井５が三角屋根となる形状となっている。そして、排気用換気扇９は、天井５の最高点付近に設置されており、天井５に設けられた貫通穴（図示省略）を通じて内部空間Ｓ１の空気Ａ２を内部空間Ｓ１の外部に排気する。天井５には、複数の送風機１０が設けられている。複数の送風機１０の一部は、第１の側壁３に設置された上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の側から天井５の最高点付近に設置された排気用換気扇９の側に向かって空気Ａ２の送風を行う。複数の送風機１０の残りは、第２の側壁４に設置された上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８の側から天井５の最高点付近に設置された排気用換気扇９に向かう送風を行う。その他の構成は実施の形態１と同様である。

実施の形態２によれば、天井５に排気用換気扇９を設置するので、仮に上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８が稼働しなくとも、自然の熱対流によって天井５の付近に溜まりやすい熱気はその熱対流によって排気用換気扇９から排気される。

また、第１の側壁３の上側半分の範囲ＲＨに給気用換気扇として上段給気用換気扇７を設置して、その下側半分の範囲ＲＬに下段給気用換気扇８を設置するだけでなく、第２の側壁４の上側半分の範囲ＲＨに給気用換気扇として上段給気用換気扇７を設置して、その下側半分の範囲ＲＬに下段給気用換気扇８を設置するので、第２の側壁４にも上段給気用換気扇７および下段給気用換気扇８を増設する分だけ外気Ａ１の供給量が増加し、内部空間Ｓ１の全体に外気Ａ１を効率的に送風して、内部空間Ｓ１の全体にわたって空気Ａ２の換気効率を高めることができる。換気効率が高まることによって、建屋２の熱気の排気効率を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる換気システムは、建屋内の床付近の環境を改善する点において有用である。

１，１８ 換気システム、２ 建屋、３ 第１の側壁、４ 第２の側壁、５ 天井、６ 床、７ 上段給気用換気扇、８ 下段給気用換気扇、９ 排気用換気扇、１０ 送風機、１１ ケーシング、１２ 送風用モータ、１３ 小型軸流羽根、１４ 背面、１５ 前面、１６ 吹出口、１７ 取付足、Ｈ１ 高さ、Ｌ１ 奥行、Ｌ２ 中心間距離、Ａ１ 外気、Ａ２ 空気、Ｓ１ 内部空間、ＲＨ 上側半分の範囲、ＲＬ 下側半分の範囲、Ｒ１〜Ｒ３ 気流の届く範囲、ＶＬ 低速領域、ＶＭ 中速領域、ＶＨ 高速領域、ＴＬ 低温領域、ＴＭ 中温領域、ＴＨ 高温領域。

Claims (4)

1. 建屋の内部空間を換気する換気システムであって、
   前記内部空間を区画する第１の側壁の上側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第１の給気用換気扇と、
   前記第１の側壁の下側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第２の給気用換気扇と、
   前記内部空間を区画する第２の側壁の上側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第３の給気用換気扇と、
   前記第２の側壁の下側半分の範囲に設置されて、前記内部空間に外気を供給する第４の給気用換気扇と、
   前記内部空間を区画する天井に設置されて、前記内部空間の空気を前記内部空間の外部に排気する排気用換気扇と、
   を備えることを特徴とする換気システム。
2. 前記第１および第２の給気用換気扇の側から前記排気用換気扇の側に向かって送風を行う第１の送風機と、前記第３および第４の給気用換気扇の側から前記排気用換気扇の側に向かって送風を行う第２の送風機とを備えることを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
3. 前記第１および第２の送風機は、天井に設けられることを特徴とする請求項２に記載の換気システム。
4. 前記第１、第２、第３および第４の給気用換気扇は、夫々がプロペラ・ファンを備えた軸流送風機であって、前記軸流送風機の中心間距離が前記プロペラ・ファンの直径の３倍以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の換気システム。

Images