JP6892366B2

JP6892366B2 - 大規模空間の空調システム

Info

Publication number: JP6892366B2
Application number: JP2017196658A
Authority: JP
Inventors: 政則宇田川
Original assignee: FUNABORI CO.,LTD.
Current assignee: FUNABORI CO.,LTD.
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: JP2019070480A

Description

この発明は、工場を代表として体育館や倉庫、イベント会場等のように、天井高さが大きく、密閉空間とされていない大規模空間における空調システムに関する。

工場や倉庫等の大規模空間では、夏期においては、外気温度に比べて高温となることがある。このため、図６に示すように、天井部に換気口４を設けたり、該換気口にファンを具備させたりして、屋内を上昇する高温空気を屋外に排出するようにしている。図６にはこの種の工場における温度の状況を例示してあり、外気温度35℃のときには、建屋１の屋根1bの表面温度は約80℃まで上昇し、屋内の天井部近傍では約60℃となる。太陽光の照射が継続すると、屋内天井部の昇温して滞留した空気は、屋根1bの直下の空気よりも降温するから、徐々に下降することになって、作業領域においては、約45℃まで上昇することになる。このため、屋内で作業や活動する者にとっては、不快感を覚えながらの作業等となっていて、作業環境の改善が望まれていた。

屋内に空調機を設置して屋内の空調を行わせることが考えられるが、大規模空間であるため十分な空調を行わせるためには、大出力の空調機を複数台設置することを要する。このため、設置コストや運転コストが膨大となってしまう等の問題がある。

この種の大規模空間のための空調システムとして、特許文献１には、工場内等の大規模空間を簡単かつ安価で、効率良く冷房するものとして、建造物の大規模空間にスプレーノズル付きの送風ファンを設置し、前記スプレーノズルは平均粒子径１０μｍ〜５０μｍの液滴を噴霧するものとし、前記スプレーノズル付きの送風ファンの稼動は、該送風ファンから発生する送風にスプレーノズルから噴射する噴霧を混合して吹き出す噴霧付き送風、前記スプレーノズルからの噴霧のみ、前記送風ファンからの送風のみを選択できるものが開示されている。

また、特許文献２には、工場、競技場、倉庫等汎大な面積を有する室内に冷暖風を効率的且つ的確に送風行わしめんとするするものであって室内の壁面若しくわ柱の周部に囲尭して設置し、該室内の比較的低所または中間部に集中的に冷暖風を送給するものとして、縦長形状の器筐の内部を前後に仕切り板にて区切りして逆Ｕ形状の送風通路を形成すると共に該送風通路の一方を熱交換室Ａとして該内部にフィルター、熱交換コイル、ドレンパン等の機構を、また前方側の送風通路を送風室Ｂとして該内部に電動機、送風機等の諸機構を各配置し、更に上記熱交換室Ａの下方に吸込口を、送風室Ｂ前方の前面板の上下側面等適宜の箇所に数個の吹出口機構を風向変更自在に取り付け設けたことを特徴とする柱、壁面設置型産業用空気調和機が開示されている。

特開２０１５−７５０６号公報特開平５−９９４４３号公報

特許文献１に開示された空調システムでは、スプレーノズル付き送風ファンにより作業員等に送風するようにしたものであり、工場等の作業空間における作業にとっては有効となり得ることが考えられるが、イベント会場等のように不特定多数の者が移動する場合のように、屋内全域にわたって空調を行おうとする場合には、送風ファンの台数が増加して、設備コストが大きくなってしまうおそれがある。

また、引用文献２に開示された産業用空気調和機では、コンパクトに組み立てられて、建屋の柱や壁面に設置可能な空気調和機が提案され、該空気調和機を工場等の柱や壁面の冷房等が必要な箇所に設置して空調を行うものであり、屋内全域の空調を行う場合には、多数の空気調和機を設置する必要がある。このため、屋内全域の空調を行おうとする場合には、設備コストが大きくなってしまう。

本願の発明者は、試行錯誤を繰り返すことによって、工場等における屋内における作業や活動を極力不快の無いように行うことができる空調の状態を見出すことができた。そこで、この発明は、工場や倉庫、イベント会場等のような大規模空間の空調システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る大規模空間の空調システムは、工場や倉庫等の一部に開閉可能な開口部を有する大規模空間の、この開口部が開放された状態で換気を促進して該大規模空間の空調を行う大規模空間の空調システムにおいて、前記大規模空間の下部に前記開口部から外気を導入する冷風扇を配設し、前記大規模空間の壁面であって、壁面の高さの55％〜65％の範囲に、大規模空間内の空気を排出する排気用送風機を配設したことを特徴としている。

前述したように、屋根に太陽光が照射すると屋根の表面温度の上昇により建屋の天井付近の温度が上昇する。天井付近が連続して昇温すると、天井付近に滞留していた空気が徐々に下降して建屋の下部に移動することになるが、この移動途中において建屋の外部に排出するようにしたものである。発明者は、下降途中にある高温空気を外部に排出するのに最適となる前記排気用送風機の設置高さを、試行錯誤して求めた。その結果、建屋の壁面の高さの約55％〜65％までの範囲にある高さ位置であることを得た。なお、建屋の天井までの高さの、少なくとも50％以上であれば、作業空間の環境の改善を図れ、天井高さの60％前後に該排気用送風機を配設することが最も良好な結果を得られた。
すなわち、この発明は、前記冷風扇を介して外気を導入し、前記排気用送風機から排気することにより、開口部が開放されている状態の大規模空間の換気を行うようにするものである。この大規模空間としては、工場や倉庫、体育館、イベント会場等であり、例えば、工場や体育館のように、屋内で作業や活動を行っている場合には、窓や出入口の扉等の開閉可能な開口部が開放されている状態となって、密閉されることのない空間となる。そして、前記排気用送風機をこの大規模空間の天井までの高さの約55％〜65％までの範囲の高さの壁面に配設するようにしたものである。なお、冷風扇と排気用送風機のそれぞれの台数は、大規模空間の容積に応じて設置する。さらに、従前と同様に換気口を天井部に設けて、上昇する高温空気をこの換気口から排出することが好ましい。
なお、冷風扇は、水の蒸発気化熱を利用して冷風を供給するものであり、水が供給されているフィルタに外気を通過させて冷却された風が排出されるものである。また、冷風扇は、具備されたタンクに貯留した水をフィルタに供給し、フィルタから排出された水はタンクに回収される。

また、請求項２の発明に係る大規模空間の空調システムは、前記冷風扇は床面を移動自在としてあり、大規模空間の開口部から外気を吸引して大規模空間内に導入することを特徴としている。

前記冷風扇は大規模空間の任意の位置に設置可能とするものであり、大規模空間の開閉扉や窓に給気側を臨ませて配し、これら開閉扉等を開放して外気を導入する。すなわち、大規模空間は、開閉扉や窓によって開放されていて、密閉されていない。そして、例えば、工場等において高温雰囲気中で作業を行っている場合には、当該箇所の近傍に積極的に外気を導入することができるようにする。

この発明に係る大規模空間の空調システムによれば、屋根の表面の温度上昇により暖められた天井付近の高温空気が大規模空間内を下降する途中で、前記排気用送風機により屋外に排出される。このとき、大規模空間の壁面の高さの55％〜65％範囲の高さ位置で排気するようにしてあるから、高温空気が屋内の作業や活動の位置まで下降せず、作業場所の温度を上昇させない。しかも、大規模空間の下部に前記冷風扇から外気が冷却されて導入されるから、作業場所には新鮮で、しかも冷風となった空気が供給されて温度上昇が抑制される。
特に、壁面の高さの55％〜65％範囲の高さ位置で排気することにより、大規模空間内における作業環境の温度上昇を最も効率よく抑制できる。

また、請求項２の発明に係る大規模空間の空調システムによれば、冷風扇を任意の位置に配設することができるので、局所的な換気を促進できると共に、冷風を供給して、所望の場所の作業環境を簡便に好ましい状態とすることができる。

この発明に係る空調システムを備えた大規模空間を構成する建屋の内部を示す概略図であり、換気のシステムを説明する図である。この発明に係る空調システムを備えた大規模空間を構成する建屋の外観を示す斜視図である。この発明に係る空調システムを備えた工場における、2016年８月上旬の屋外温度と屋内温度とを示す表である。図３に示す表の続きであり、８月中旬を示している。図４に示す表の続きであり、８月下旬を示している。従来の工場等における建屋の内部を示す概略図であり、温度状況を説明する図である。

以下、図面に基づいてこの発明に係る大規模空間の空調システムを具体的に説明する。なお、図６に示す建屋１と同一の部分については同一の符号を付してある。

図１に、この発明に係る空調システムを備えた大規模空間である工場の建屋１の概略を示している。この建屋１の内側であって出入り口1aの近傍に冷風扇からなる給気用送風機２を配置させる。この給気用送風機２は送風機本体を台車等に載置させて保持させることで、移動自在としてあるものが好ましい。なお、冷風扇は、水の蒸発気化熱を利用して冷風を生成するようにした送風機である。

また、図２に示すように、建屋１の壁面には排気用送風機３を配置させる。この排気用送風機３は、建屋１の壁面であって、壁面の高さに対して50％以上の高さに配置することが好ましく、約55％〜65％の高さに配置することがより好ましい。さらに、60％前後の高さとすることがより好ましい。また、前記給気用送風機２この排気用送風機３は、いずれも工場の建屋１の容積に応じて必要な台数を設置する。

また、建屋１の屋根1bの頂部には換気口４を設けたり、該換気口にファンを具備させたりして、屋内を上昇する高温空気を屋外に排出させるようにしてある。

以上により構成したこの発明に係る大規模空間の空調システムの作用を、以下に説明する。

前記給気用送風機２と排気用送風機３とを運転すると、図１に矢標で示すように、建屋１内の空気が流れることになる。太陽光が照射して屋根1bの表面温度が高くなると、建屋１の天井付近の温度が上昇し、太陽光が照射し続けることによって、天井付近に滞留している高温空気が徐々に下降することになる。この下降途中で前記排気用送風機３による矢標Ｐで示す吸引風を受けると、その流れに合流して該排気用送風機３により、建屋１の外部に排気されることになる。この吸引風Ｐの流れは建屋１の壁面であって、壁面の高さの50％よりも高い位置に設置された排気用送風機３により生成されるものであるため、下降する高温空気は建屋１の壁面の高さの50％以上の高さから排出される。このため、建屋１の床上での作業を行う作業員や活動をする者に至るまで高温空気が下降しない。したがって、作業や活動の作業環境を悪化させることが極力防止される。

また、給気用送風機２の運転によって外気が導入されて吹き出されると、矢標Ｑで示す吹き出し風が流れる。この吹き出し風Ｑは建屋１の床面に沿って流れるから、作業環境の空気を入れ換える作用を行う。しかも、前記排気用送風機３の前記吸引風Ｐと合流して排気用送風機３から外部に排出されるので、給気用送風機２による換気がさらに促進される。

また、給気用送風機２からの吹き出し風Ｑは床面に沿って流れて、その上方にある空気を上昇させて、矢標Ｒで示す上昇風を生成する。この上昇風Ｒが前記吸引風Ｐに達すると、この吸引風Ｐと合流して前記排気用送風機３により外部に排出されることになって、建屋１内の換気が促進される。特に、給気用送風機２に冷風扇を用いる場合には、供給された冷風が高温空気を押し上げるから上昇風Ｒが確実に生成される。

また、建屋１内の前記吸引風Ｐよりも上方に存している高温空気のうち上昇する矢標Ｓで示す上昇風は、前記換気口４から外部に排出されることになる。なお、この換気口４に図示しない換気ファンが設けられている場合には、外部への排出がより促進される。

図３〜図５にこの空調システムを出願人である株式会社フナボリが所有する千葉工場に設置して温度と湿度のデータを取得した表を示してある。この際の測定条件は、図２に示すように、工場の縦Ｌ（33ｍ）×横Ｗ（39ｍ）×壁面の高さＨ（7.3ｍ）の容積（Ｌ×Ｗ×Ｈ＝9395ｍ３）であり、横方向の中央に出入り口1aがあり、図１に示すように、この出入り口1aに臨ませて給気用送風機２を配し、壁面に排気用送風機３を配置した。このとき、4.4ｍ（＝0.6×Ｈ（7.3ｍ））の高さの位置に、10台の排気用送風機３を設置した。

前記排気用送風機３の台数は、以下のようにして決定した。
作業環境にいる作業員が良好な空調状態を感じられる状況として、風を感じる場合に、そよ風程度を感じる状況とし、このためには、建屋１内の空気を１時間に20回転させるものとする。また、排気用送風機３には株式会社フナボリ製排気用送風機S301Dを用いてあり、この排気用送風機は、20000ｍ ³ ／hrの排出量である。
容積9395ｍ³を20回転させるのであるから、
9395×20 ＝ 187900（ｍ³ ／hr）
187900／20000 ＝ 9.395（台）
となって、10台の排気用送風機３を設置した。
なお、給気用送風機２としては、冷風扇（株式会社フナボリ製M602-COOL：風量30000ｍ³／hr）を４台設置した。

図３〜図５に示すように、この空調システムの導入により外気温度と室内温度との温度差の平均値が４℃となって、建屋１の作業環境が良化されていることが判明した。

なお、前記排気用送風機３の設置高さを、建屋の壁面の高さの80％とした場合には、温度差の平均値として約3.2℃となり、40％とした場合には約3.6℃となり、いずれも外気温度に対して低下しているが、これらの高さに比べて壁面の60％の高さ位置に排気用送風機３を設置した場合が最も温度差が大きくなることが判明した。

この発明に係る大規模空間の空調システムによれば、工場や体育館、倉庫、イベント会場等のように、天井高さが大きく、密閉空間とされていない大規模空間での作業や活動の際の快適性を向上させるので、例えば、工場での作業性を向上させて、生産性の向上に寄与する。

１建屋
1a 出入り口
1b 屋根
２給気用送風機
３排気用送風機
４換気口
Ｐ吸引風
Ｑ吹き出し風
Ｒ上昇風
Ｓ上昇風

Claims

工場や倉庫等の一部に開閉可能な開口部を有する大規模空間の、この開口部が開放された状態で換気を促進して該大規模空間の空調を行う大規模空間の空調システムにおいて、
前記大規模空間の下部に前記開口部から外気を導入する冷風扇を配設し、
前記大規模空間の壁面であって、壁面の高さの55％〜65％の範囲に、大規模空間内の空気を排出する排気用送風機を配設したことを特徴とする大規模空間の空調システム。
前記冷風扇は床面を移動自在としてあり、大規模空間の開口部から外気を吸引して大規模空間内に導入することを特徴とする請求項１に記載の大規模空間の空調システム。