JP7280063B2 - 吹出ボックス装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトを介して供給された空調空気を整流して室内空間へ吹き出すための吹出ボックス装置に関する。

一般に、ビルなどのダクト式空気調和システムでは、空調機とつながるダクトを、天井裏に分散設置された複数の吹出ボックス装置（チャンバー）に接続し、吹出ボックス装置の底面に設けられた吹出口を、天井に設置されたディフューザ（Diffuser）やアネモスタット（Anemostat：アネモ）などに接続して、空調された空気を室内空間へ供給している。

従来、このような吹出ボックス装置の１つとして、エルボ型接続ダクトの内部の外周側に、多数の小孔が形成された２枚の整流板を設け、一方の整流板は、吹出チャンバーとエルボ型接続ダクトとの接続面に沿って該接続面の外周端部から所定の隙間を空けて設け、他方の整流板は、接続面の外周端部を支点に一方の整流板から離間する方向に０度を超えて９０度までの任意の角度に回転した姿勢で設けたものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、設備スペースを十分に確保できない場合であっても、吹出空気の偏流状態を解消することができ、室内に均一な気流分布状態を確保することができる。

特開２００９－１９８０１４号公報

前述した特許文献１によれば、整流板の付いたエルボ型接続ダクトのような特殊な形状および構造の部品を、吹出ボックス装置の吹出口の上側に設ける必要がある。このため、構造が複雑化して、製品・製造コストだけでなく現場での設置作業負担が増大するという問題点がある。

部品入手や現場での設置などの事情を鑑みれば、平板や円筒部材を用いた比較的簡素な構成のダクトや吹出ボックス装置を使用するのが一般的である。また、天井裏スペースの高さ方向の余裕が少ないことが多いため、一般的には、側面側にダクトを接続して空気を供給し、そのボックス底面に吹出口を設けた吹出ボックス装置が使用されている。しかし、このような一般的な簡素な構成のダクトや吹出ボックス装置を使用する場合であっても、空調される室内空間における温度むらをなくしたり、隣接する吹出口との干渉を避けたりするために、吹出口における良好な整流特性、つまり、偏りのない均一な気流特性が重要視されることも多く、改善が求められている。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、平板や円筒部材を用いた比較的簡素な構成で、吹出口における良好な整流特性を得ることを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる吹出ボックス装置は、中空箱状のボックス本体と、前記ボックス本体の一側面に形成されて、空気が前記ボックス本体の内部空間に流入する流入口と、前記ボックス本体の底面に形成されて、前記内部空間の空気が外部に吹き出される吹出口と、前記吹出口から吹き出される空気を整流する整流部とを備え、前記整流部は、前記吹出口に対して略垂直に連通して設けられ、前記吹出口から吹き出される空気が流れる管部と、前記管部の管軸と略垂直な仮想平面と平行して前記管部に設けられて、前記管部の全流路領域のうち前記流入口から遠い側の一部領域を遮蔽し、残りの開口領域から前記吹出口に対して前記空気を流す遮蔽板と、前記管部のうち、前記遮蔽板の下流側で前記仮想平面と平行して設けられた第１の整流メッシュと、前記管部のうち、前記第１の整流メッシュの下流側で前記仮想平面と平行して設けられた第２の整流メッシュとを有している。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記第１の整流メッシュと前記第２の整流メッシュとの離間距離が、前記遮蔽板と前記第１の整流メッシュとの離間距離より大きい。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記遮蔽板が、前記開口領域に面した端部の中間位置に、前記開口領域に向かって突出した凸部または前記開口領域から凹んだ凹部を有している。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記管部の全流路領域のうち前記遮蔽板が遮蔽する遮蔽領域が、前記流入口の方向から見て左右非対称である。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記第１および第２の整流メッシュが、金網または樹脂網からなる。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記管部の上端開口部の周囲に、前記仮想平面と平行して前記上端開口部と面一に設けられた平板をさらに備えている。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記管部が、前記ボックス本体の底面から外部に突出して設けられている。

また、本発明にかかる上記吹出ボックス装置の一構成例は、前記吹出口と連通するよう前記ボックス本体の底面から外部に突出して設けられた吹出口接続部をさらに備え、前記管部は、下端が前記吹出口接続部の上端開口部と連通するよう前記内部空間に設けられている。

本発明によれば、遮蔽板と第１の整流メッシュの組み合わせにより、整流部に対して水平寄りの角度から斜めであって、かつ、ボックス側面の流入口から遠い側（奥）に向かって入ってくる空気の流れを、垂直寄りの角度であって、かつ、整流部の中央寄りに効率よく矯正することができる。また、第１の整流メッシュと第２の整流メッシュの組み合わせにより、垂直寄りの角度から第２の整流メッシュに入ってくる空気の流れを、整流メッシュ本来の整流能力を発揮してメッシュ面に沿った方向すなわち平面方向に均一化することができる。したがって、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができ、平板や円筒部材を用いた比較的簡素な構成で、吹出口における良好な整流特性を得ることが可能となる。

図１は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成を示す側面断面図である。 図２は、整流部の構成を示す上面図、ＡＡ断面図、および底面図である。 図３は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成（貫通方式）を示す側面断面図である。 図４は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成（外側方式）を示す側面断面図である。 図５は、ボックス本体内の空気の流れ（整流部なし）を示す説明図である。 図６は、ボックス本体内の空気の流れ（整流部あり）を示す説明図である。 図７は、遮蔽板の形状（凸部）を示す平面図である。 図８は、遮蔽板の形状（凹部）を示す平面図である。 図９は、遮蔽板の形状（傾斜）を示す平面図である。 図１０は、遮蔽板の形状（折曲）を示す平面図である。 図１１は、整流部の構成例（平板）を示す上面図、およびＢＢ断面図である。 図１２は、整流部を構成する部品の取付構造を示す上面図、およびＣＣ断面図である。 図１３は、整流部のユニット化を示す上面図、およびＤＤ断面図である。 図１４は、実験で用いた吹出ボックス装置の外観図である。 図１５は、実験で用いた吹出ボックス装置の構成を示す側面断面図である。 図１６は、風速の測定点（底面視）を示す説明図である。 図１７は、吹出空気の風速分布（整流部なし）を示すグラフである。 図１８は、吹出空気の風速分布（金網２枚のみ）を示すグラフである。 図１９は、吹出空気の風速分布（遮蔽板のみ）を示すグラフである。 図２０は、吹出空気の風速分布（遮蔽板＋金網２枚）を示すグラフである。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［吹出ボックス装置］
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態にかかる吹出ボックス装置１について説明する。図１は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成を示す側面断面図である。図２は、整流部の構成を示す上面図、ＡＡ断面図、および底面図である。
この吹出ボックス装置１は、ビルなどのダクト式空気調和システムで用いられて、天井裏に分散設置され、空調機とつながるダクトから供給された空調空気を、底面に設けられた吹出口から、天井に設置されたディフューザやアネモスタットを介して室内空間へ吹き出す装置である。

図１に示すように、吹出ボックス装置１は、主な構成として、内部空間１０Ｓが設けられた中空箱状のボックス本体１０と、ボックス本体１０の一側面であるボックス側面１０Ａに形成されて、ダクトを介して空気がボックス本体１０の内部空間１０Ｓに流入する流入口１１と、ボックス本体１０のボックス底面１０Ｂに形成されて、内部空間１０Ｓの空気が外部に吹き出される吹出口１２と、吹出口１２から吹き出される空気を整流する整流部２０とを備えている。

ボックス側面１０Ａには、流入口１１と連通して管状の流入口接続部１１Ａが設けられており、空調機とつながるダクト（図示せず）が接続される。
ボックス底面１０Ｂには、吹出口１２と連通して管状の吹出口接続部１２Ａが設けられており、天井に設置されたディフューザやアネモスタット（ともに図示せず）が接続される。

［整流部］
図１および図２に示すように、整流部２０は、主な構成として、吹出口１２に対して垂直に連通して設けられ、吹出口１２から吹き出される空気が流れる管部２１と、管部２１の管軸Ｏに沿った上下方向Ｙと略垂直な仮想平面Ｐと平行して設けられて、管部２１の全流路領域３０のうち流入口１１から遠い側の一部領域である遮蔽領域３２を遮蔽し、残りの開口領域３１から吹出口１２に対して空気を流す遮蔽板２２と、管部２１のうち、仮想平面Ｐと平行して遮蔽板２２の下流側で遮蔽板２２の最も近くに設けられた第１の整流メッシュ２３Ａと、管部２１のうち、仮想平面Ｐと平行して第１の整流メッシュ２３Ａの下流側で、第１の整流メッシュ２３Ａの最も近くに設けられた第２の整流メッシュ２３Ｂとを有している。

以下では、理解を容易とするため、図１および図２に示すように、管部２１の管軸Ｏに沿った、吹出口１２の開口面と垂直な方向を上下方向Ｙといい、上下方向Ｙに略垂直な仮想的な平面を仮想平面Ｐという。また、仮想平面Ｐと平行であって流入口１１の開口面と垂直な方向を横方向Ｘといい、仮想平面Ｐと平行であって流入口１１から見て左右の方向を左右方向Ｚという。
また、本実施の形態では、管部２１が円管である場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、断面形状が楕円形状のほか多角形状である管からなる管部２１を用いてもよい。

［本発明の原理］
ここで、本発明の原理について説明する。吹出ボックス装置における、配管やダクト内の空気の流れを整流するための構造としては、複数枚の金網や多孔板を間隔を空けて配置したものやハニカム板（整流格子）などを、配管やダクトの長手方向、つまり、流れの方向と略直交するように流路内に配置したものが考えられる。この場合、全体的な空気の流れは配管やダクトの長手方向に沿って整流構造に流入するため、問題なく整流できる。

しかし、ボックス本体の一つの側面から流入し、ボックス底面の吹出口から吹き出されるような場合、吹出口付近に上記のような従来の整流構造を配置すると、その上面に対して４５°程度から平行（水平）に近い角度で流れが流入する。しかも、吹出口のうち、ボックス側面の流入口から遠い側に集中して空気が流入する。よって、前述した従来の整流構造では、整流効果が不十分となり、特に偏流を矯正する効果は非常に小さく、改善の余地があることを発明者は明らかにした。

ここで、整流メッシュ、多孔板、ハニカム板（整流格子）について、それぞれの整流性能の特徴を説明する。金網や樹脂網などの整流メッシュは、基本的に、流れが網目を通過することにより発生する流体抵抗として、流れの乱れや変動をダンピングしつつ、上流側の面近傍の流速分布を均一化するように作用する第１の効果と、各網目から下流側へ吹き出す噴流の混合拡散作用によって流速分布を均一化するように作用する第２の効果と、流れの中の大きな渦を網目で分断して細い渦にすることによって乱れや変動をダンピングする第３の効果を持っている。第１の効果の流体抵抗の大きさは流速の２乗に比例して大きくなるため、上流面の流速の速い部分の圧力がより高くなり、その部分の流れが遅い部分、つまり、圧力の低い部分に流れ込み、流速分布を均一にする方向に働く。

多孔板も基本的に整流メッシュと同様な効果を持つが、一般的に整流メッシュより流体抵抗が高く、上記第１の効果の割合が大きくなる。つまり、多孔板は、整流メッシュに比較して製造上の理由により開口率が小さくなり、また、網目を構成するワイヤーの断面外形が滑らかな略円形状である整流メッシュに対して、多孔板ではエッジの立った矩形状の断面外形になるため、各網目から下流側へ吹き出す噴流の最大流速や乱れが強くなることなどにより流体抵抗が高くなる。なお、第２の効果に関しては、一般に多孔板は、整流メッシュに比較して製造上の理由により隣接する開口間の距離が大きくなるため、噴流の混合拡散作用は弱くなり、混合拡散に必要な下流側の助走距離も整流メッシュより長く、つまり、より大きなスペースが下流側に必要になる。

ハニカム板（整流格子）は、製造上の理由により一般的に整流メッシュや多孔板に比較して各開口サイズを小さくすることが難しく、開口を仕切っている板厚も薄いため、発生する流れの乱れも少なく、流体抵抗が小さい。このため、上述した整流メッシュや多孔板のような各効果は小さく、流路断面内で偏りのある流れ（偏流）を矯正して均一化する効果も小さい。なお、開口部の流れ方向の流路が長いため、その流路方向に流れの向きを揃える効果が特に大きいため、斜め方向から角度を持って入ってくる流れや、旋回流などの整流には効果が大きい。しかし、ハニカム板（整流格子）に流入した偏流は、ほぼそのままの流速分布（偏流）状態で吹き出されることになる。

本発明は、金網や樹脂網に代表される整流メッシュの欠点を補い、その利点を効率よく利用するために、ボックス底面１０Ｂの吹出口１２付近に設けた整流部２０を、以下のような構成にしている。

図１および図２に示すように、まず、遮蔽板２２を管部２１の管路、すなわち管部２１の管部上端２１Ａまたは管部２１の内部に、管部２１の全流路領域３０のうち、ボックス側面１０Ａの流入口１１から遠い側の流路の一部、すなわち遮蔽領域３２を遮蔽するように、仮想平面Ｐと平行して略水平に設け、その下側すなわち下流側に近接して、第１の整流メッシュ２３Ａを仮想平面Ｐと平行して配置する。
これにより、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａの組み合わせにより、整流部２０に対して水平寄りの角度から斜めであって、かつ、ボックス側面１０Ａの流入口１１から遠い側（奥）に向かって入ってくる空気の流れを、垂直寄りの角度であって、かつ、整流部２０の中央寄りに効率よく矯正することができる。

そして、第１の整流メッシュ２３Ａの下側すなわち下流側に、第２の整流メッシュ２３Ｂを仮想平面Ｐと平行して配置する。これにより、第１の整流メッシュ２３Ａと第２の整流メッシュ２３Ｂの組み合わせにより、垂直寄りの角度から第２の整流メッシュ２３Ｂに入ってくる空気の流れを、整流メッシュ本来の整流能力を発揮して、メッシュ面すなわち仮想平面Ｐと平行方向に均一化することができる。この際、第１の整流メッシュ２３Ａと十分な間隔を空けて第２の整流メッシュ２３Ｂを配置することにより、より大きな効果が得られる。
したがって、本発明によれば、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができ、平板や円筒部材を用いた簡素な構成であっても、吹出口１２における良好な整流特性を得ることが可能となる。

［整流部の詳細］
次に、図２を参照して、本発明にかかる整流部２０の離間距離について説明する。
図２に示すように、第１の整流メッシュ２３Ａと第２の整流メッシュ２３Ｂとの離間距離Ｈ２は、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１より大きい。
これにより、第１の整流メッシュ２３Ａの各網目で発生する多数の噴流において、離間距離Ｈ２を助走する間に十分な混合拡散が行われ、偏流の矯正と流れ方向の垂直寄りへの矯正、および、流れの乱れや変動の安定化が行われる。

そして、第２の整流メッシュ２３Ｂで、垂直寄りの角度から第２の整流メッシュ２３Ｂに入ってくる空気の流れを、そのメッシュ面すなわち仮想平面Ｐと平行方向に、極めて効果的に均一化することができるため、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができる。一方、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１を大きくしていくと、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの相乗効果が弱くなっていくため、離間距離Ｈ１は、第１の整流メッシュ２３Ａと第２の整流メッシュ２３Ｂとの離間距離Ｈ２よりも小さく設定する必要がある。

次に、図３および図４を参照して、整流部２０の配置位置について説明する。図３は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成（貫通方式）を示す側面断面図である。図４は、本発明にかかる吹出ボックス装置の構成（外側方式）を示す側面断面図である。
図１では、整流部２０の管部２１を、ボックス本体１０の内部空間１０Ｓ内であって、吹出口１２に対して垂直に連通して設け、吹出口接続部１２Ａを吹出口１２と連通するようボックス本体１０のボックス底面１０Ｂから外部に突出して設けた場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図３に示すように、整流部２０の管部２１を、ボックス本体１０の内部空間１０Ｓ内に配置する点については、図１と同様であるが、管部２１の管部下端２１Ｂが、ボックス本体１０のボックス底面１０Ｂから外部に突出するよう配置してもよい。また、図４に示すように、整流部２０の管部２１自体をボックス本体１０のボックス底面１０Ｂから外部に突出するよう配置してもよい。
これにより、整流部２０の管部２１自体を、天井に設置されたディフューザやアネモスタットを接続するための接続部として兼用でき、吹出ボックス装置１の構成および組立作業を簡素化でき、吹出ボックス装置１の製品コストを低減できる。

［空気の流れ］
図５および図６を参照して、ボックス本体１０内の空気の流れについて詳細に説明する。図５は、ボックス本体内の空気の流れ（整流部なし）を示す説明図である。図６は、ボックス本体内の空気の流れ（整流部あり）を示す説明図である。これら図５および図６では、空気の流れを代表する流線として上側の流れＦ１と下側の流れＦ２の２つに分けて記載してある。以下では、図５に示した従来の構成と比較するため、図６に示すように、吹出ボックス装置１が図４の構成に沿った構成を有する場合を例として説明する。なお、空気の流れについては、図１や図３の構成であっても、図６とほぼ同様であり、ここでの説明は省略する。

図５に示すように、整流部２０がない場合、吹出口１２に近いほうの下側の流れＦ２は、ダイレクトに吹出口１２の奥側に斜めに流入するが、吹出口１２から遠いほうの上側の流れＦ１は、ボックス本体１０の内部空間１０Ｓの奥の面にぶつかって左右２つに分かれ、流入口１１から見てそれぞれ左右の側面を回り込んで、吹出口１２の中央部付近に流入する。よって、吹出口１２のうち流入口１１から遠い奥側で流速が速く、手前側、すなわち流入口１１側に近いほど流速が遅くなり、ほとんど流れのない部分も発生する。また、上述した上側の流れＦ１は内部空間１０Ｓ内を左右に回転しながら吹出口１２に流入するため、流れが不安定であり、吹出口１２の開口面上では複雑な風速分布になる。

これに対して、図６に示すように、整流部２０がある場合、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａの働きにより、遮蔽板２２の上方に圧力の高い部分ができるため、上述した上側の流れＦ１と下側の流れＦ２は、それぞれ流入口１１側に進路が矯正されて第１の整流メッシュ２３Ａに流入する。そして、第１の整流メッシュ２３Ａを通過した空気の流れは、上述した３つの効果により流速分布が均一化されるとともに垂直寄りの流れに矯正されて第２の整流メッシュ２３Ｂに流入し、さらに第２の整流メッシュ２３Ｂで流速分布が均一化されるとともに垂直寄りの流れに矯正されて吹出口１２から吹き出される。

［遮蔽板の詳細］
次に、図２を参照して、本発明にかかる遮蔽板２２の詳細について説明する。
遮蔽板２２は、横方向Ｘに沿った遮蔽幅Ｗとして、管部２１の流路直径または流路開口幅を示す全幅Ｌの１／５～１／３程度を有し、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１は０ｍｍ～１５ｍｍ程度（さらに好ましくは、５ｍｍ～１０ｍｍ程度）である。なお、遮蔽板２２を、管部２１の内部に配置、例えば、管部２１の管部上端２１Ａから５ｍｍ程度の距離に配置することは、整流効果は向上するが、その距離の分だけ整流部の高さが高くなるので、実施するかどうかは必要に応じて決めればよい。

これにより、整流部２０の上下方向Ｙに沿った高さを低く、かつ、遮蔽領域３２すなわち遮蔽板２２の面積を小さくできるため、ボックス本体１０全体の高さを低くでき、圧損も低くできる。遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１と、遮蔽板２２が整流部２０の流路直径または流路開口幅を示す全幅Ｌを遮蔽する遮蔽幅Ｗには相関関係があり、Ｈ１を小さくすれば、遮蔽幅Ｗも小さくすることができる。これらのサイズは、圧損と流速分布の状態を考慮して選択すればよい。

［遮蔽板の形状］
次に、図７～図１０を参照して、本発明にかかる遮蔽板２２の形状について説明する。図７は、遮蔽板の形状（凸部）を示す平面図である。図８は、遮蔽板の形状（凹部）を示す平面図である。図９は、遮蔽板の形状（傾斜）を示す平面図である。図１０は、遮蔽板の形状（折曲）を示す平面図である。
遮蔽板２２は、図２に示すように、管部２１が円管である場合、平面視で弓型形状をなし、開口領域３１に面した端部２２Ａが左右方向Ｚに沿った直線形状をなす場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図７に示すように、端部２２Ａの略中央位置に開口領域３１に向かって突出した凸部２２Ｂを設けてもよく、図８に示すように、左右方向Ｚに沿った端部２２Ａの中間位置、例えば略中央位置に開口領域３１から凹んだ凹部２２Ｃを設けてもよい。
これにより、流入口接続部１１Ａの流路（カラー）内に風量を調節する可変風量ダンパー装置などを設置した場合、通常よりも吹出口１２における偏流が大きくなるが、必要に応じて、遮蔽板２２の端部２２Ａに凸部２２Ｂや凹部２２Ｃを設けて、端部２２Ａの形状を変えることにより風速分布の均一性を改善できる。

また、図９に示すように、端部２２Ａが左右方向Ｚに対して傾斜を持つ直線形状を有していてもよく、図１０に示すように、左右方向Ｚに沿った端部２２Ａの中間位置、例えば略中央位置で折れ曲がっていて、一方が左右方向Ｚに沿った直線形状をなし、他方が左右方向Ｚに対して傾斜を持つものでもよい。
これにより、流入口接続部１１Ａの流路（カラー）内に風量を調節する可変風量ダンパー装置などを設置した場合や、ボックス本体１０の内部空間１０Ｓが、仮想平面Ｐと平行して流入口１１の流入口方向から見て左右非対称になっている場合など、内部空間１０Ｓ内に流入する空気の流れが左右非対称の場合に風速分布の均一性をさらに改善できる。

[管部上端の形状]
また、整流部２０の管部２１に平板２４を設けてもよい。図１１は、整流部の構成例（平板）を示す上面図、およびＢＢ断面図である。
図１１に示す構成例では、管部２１の管部上端２１Ａの周囲に、仮想平面Ｐと平行して管部２１の上端開口部２１Ｃと面一に平板２４が設けられている。
これにより、空気の流れが整流部２０に流入する際の乱れを低減して、整流効率を向上するとともに圧損を低減することができる。

［整流メッシュの詳細］
次に、本発明にかかる第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂの詳細について説明する。
第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂは、管部２１の全流路領域３０を覆うように設けられる。このため、図２に示すように、管部２１が円管である場合、第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂの外形は、平面視で円形状をなすことになる。

第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂは、金網または樹脂網からなり、上述の［本発明の原理］で説明したような３つの整流効果を持つ。特に、一般的な金網または樹脂網のように、網目を構成するワイヤーの断面外形が略円形であるものを用いた場合、前述した多孔板と比較して流体抵抗を大幅に低くでき、効率よく流速分布を均一化することができる。また、第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂとして、開口率が４０％～６０％のものを使用することにより、比較的低圧損で高い整流効果を得ることができる。

吹出口１２における面内の平均風速が３ｍ／ｓ程度を上限として使用される一般的な吹出口１２において、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂを構成する金網のサイズは、１２メッシュ～１４メッシュ程度で、ワイヤー線径は、φ０．５５ｍｍ～φ０．７ｍｍ程度が好ましい。
本発明が使用されるような条件においては、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂの離間距離Ｈ２は、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂの整流効果を十分に、かつ、効率的に引き出すために、網目の開口寸法の１３～２０倍程度が好ましい。例えば、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂとして１２メッシュでワイヤー線径０．６ｍｍの金網を用いた場合、網目の開口寸法が１．５２ｍｍであるため、離間距離Ｈ２は２０ｍｍ～３０ｍｍになる。

サイズが異なる複数の整流メッシュ２３（２３Ａ，２３Ｂ）を使用する場合、それぞれの整流メッシュ２３の目の粗さは、上流側の整流メッシュ２３の目の粗さに比較して、下流側の整流メッシュ２３の目の粗さを細かくするのが好ましい。また、対向する整流メッシュ２３（２３Ａ，２３Ｂ）の目の向き（ワイヤーの向き）を４５°ずらして設置することも、整流効果が向上するので好ましい。しかし、上述のどちらの構成も、部品点数が増えたり、製造工程が複雑になったりするため、必要に応じて実施すればよい。

［整流部を構成する部品の取付構造］
次に、図１２を参照して、本発明にかかる整流部２０を構成する部品の取付構造について説明する。図１２は、整流部を構成する部品の取付構造を示す上面図、およびＣＣ断面図である。
管部２１と、第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂとが、円管と円形金網とからなる場合、平面視で弓型形状となる遮蔽板２２は、Ｌ型金具２５で管部２１の内壁に固定される。また、第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂは、樹脂製のスペーサ２７を挟んで、上下方向Ｙに沿って上下からＬ型金具２６で押さえ込むようにして、Ｌ型金具２６が管部２１の内壁に固定される。なお、Ｌ型金具２６は、上下方向Ｙから見てＬ字型に見えるよう、管部２１の内壁面に取り付けられている。これにより、上下方向Ｙにおける占有面積が小さくなり、Ｌ型金具２６で生じる空気の流れの抵抗を小さく抑制できる。また、スペーサ２７としては、高密度発泡ポリエチレンなど、難燃性、柔軟性、耐久性のある樹脂が好ましい。

［整流部のユニット化］
次に、図１３を参照して、本発明にかかる整流部２０のユニット化について説明する。図１３は、整流部のユニット化を示す上面図、およびＤＤ断面図である。
図１３には、遮蔽板２２とユニットの外枠を兼ねる板金製の筐体４１で整流部２０全体をユニット化して整流ユニット４０とし、第１の整流メッシュ２３Ａおよび第２の整流メッシュ２３Ｂとして、外形が矩形状の第１の金網４２Ａおよび第２の金網４２Ｂを使用する例が示されている。

筐体４１内には、空気の流れに沿って上流側から順に、スペーサ４３Ａ、第１の金網４２Ａ、スペーサ４３Ｂ、第２の金網４２Ｂ、スペーサ４３Ｃが収納されて、整流ユニット４０（整流部２０）を構成している。筐体４１は、その天板４１Ａに、遮蔽板２２に相当する弓型形状の遮蔽領域３２以外の領域が、開口領域３１として形成されており、筐体４１の底部４１Ｂの上下左右四方には、天板４１Ａと連続する側板４４が仮想平面Ｐと平行するように外側に折り曲げられて形成されている。なお、天板４１Ａは、前述した[管部上端の形状]における、図１１に示す構成例の平板２４と同様の機能も持っている。

スペーサ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃは、その中央に空気の流路となる円形の開口部が形成された、略正方形の発泡ポリエチレン製樹脂板であり、略正方形の第１および第２の金網４２Ａ，４２Ｂを上下から挟むことによって、円形の流路内に第１および第２の金網４２Ａ，４２Ｂが間隔を空けて配置された構造を形成する。なお、金網をカットして外形を成形する手順は、一般的に、まず、金網のロール材から、適当なサイズの矩形の小片を切り出し、円形などの任意の形状が必要であれば、その矩形の小片をプレス型で打抜いて製作される。よって、円形よりも矩形の金網の方が、製造工程が少なくて好ましい。図１に示した構成と同様に、この整流ユニット４０が、ボックス本体１０のボックス底面１０Ｂの吹出口１２に連通してその上に設置され、また、吹出口１２の下方には、アネモスタットやディフューザを接続する吹出口接続部１２Ａ（図示せず）が設置される。なお、整流ユニット４０のボックス底面１０Ｂへの固定は、側板４４に設けられた孔を用いてリベットやボルトなどで行われる。

［整流部の偏流矯正効果］
次に、図１４～図１６を参照して、本発明の整流部２０による偏流矯正効果について、実験により計測した実測データを用いて説明する。図１４は、実験で用いた吹出ボックス装置の外観図である。図１５は、実験で用いた吹出ボックス装置の構成を示す側面断面図である。図１６は、風速の測定点（底面視）を示す説明図である。図１７は、吹出空気の風速分布（整流部なし）を示すグラフである。図１８は、吹出空気の風速分布（金網２枚のみ）を示すグラフである。図１９は、吹出空気の風速分布（遮蔽板のみ）を示すグラフである。図２０は、吹出空気の風速分布（遮蔽板＋金網２枚）を示すグラフである。

実験では、呼び径φ２００ｍｍダクト用の吹出ボックス装置１を用いた。図１４および図１５に示すように、吹出ボックス装置１のうち、ダクトを接続する流入口接続部１１Ａ（カラー）内には、風量調整用ダンパー５０が設置されており、吹出口に図１３に示した整流ユニット４０からなる整流部２０が設置されている。測定時、風量調整用ダンパー５０は、ダンパー羽根５１を、垂直方向（上下方向Ｙ）から７５°だけ水平方向（横方向Ｘ）に開いた状態、すなわち実使用上の全開状態とした。

このような測定環境では、ダンパー羽根５１やダンパー駆動用のモータ５２、および、その他の機構部品などにより、流入口接続部１１Ａ内の空気の流れが絞られて、ボックス本体１０に流入する風速の最大値が高くなる。また、モータ５２などの風量調整用ダンパー５０の機構部品が空気流路内の偏った位置にある。このため、風量調整用ダンパー５０のない通常の場合よりも流れの乱れや偏流の度合いが高くなり、整流の難易度が高い測定環境となっている。

また、整流部２０の偏流矯正効果の測定は、図１５に示すように、内径がφ１９６ｍｍ（呼び径２００ｍｍ）、長さ８５ｍｍの吹出口接続部１２Ａ（カラー）を吹出口１２に取付け、その吹出口接続部１２Ａの下端開口部１２Ｃから吹出口接続部１２Ａ内に約３０ｍｍ入った高さにおける、仮想平面Ｐと平行する測定面Ｑ上に、吹出口接続部１２Ａの中心点すなわち管軸Ｏから等距離にある同心円Ｃ上に、４５°間隔で設けた複数の測定点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５における吹出空気の風速を、一般的なピトー管で測定した。

測定の結果、図１７に示すように、整流部２０がない場合、流入口１１に近い手前側（測定点Ｍ１）の風速は０ｍ／ｓであるが、流入口１１から遠い奥側（測定点Ｍ４，Ｍ５）では５ｍ／ｓ程度と大きな差がある。また、同心円Ｃのうち流入口１１の流入口方向から見て、左右方向Ｚにおける左側の左側領域Ｃａと右側の右側領域Ｃｂにおける風速の差もあり、偏流の度合いが高いことが分かる。なお、左側領域Ｃａにおける風速が右側領域Ｃｂよりも低くなっているのは、左側領域Ｃａの上流に風量調整用ダンパー５０のモータ５２があることにより、空気の流れが遮られているためであると考えられる。

一方、図１８に示すように、整流部２０に２枚の金網４２（４２Ａ，４２Ｂ）のみを備えた場合、空気の偏流はやや抑えられ、左側領域Ｃａと右側領域Ｃｂにおける風速の差がほぼなくなり、手前側（測定点Ｍ１）と奥側（測定点Ｍ５）の風速差も小さくなっているが、まだ１．５ｍ／ｓ程度の差がある。
また、図１９に示すように、整流部２０に遮蔽板２２のみ備えた場合、奥側（測定点Ｍ５）の風速が抑えられて、風速のピークが中央寄り（測定点Ｍ３）に移動しているが、手前側（測定点Ｍ１）では風速０ｍ／ｓのままであり、左側領域Ｃａと右側領域Ｃｂにおける風速の差は、やや大きくなっている。

これに対して、図２０に示す本発明の構成、すなわち整流部２０に遮蔽板２２と２枚の金網４２（４２Ａ，４２Ｂ）を備えた場合、各測定点Ｍ１～Ｍ５における風速が均一化され、その最大値と最小値の差が約０．５ｍ／ｓ、具体的には最大値３．２ｍ／ｓの１６％以下に抑えられ、十分な偏流矯正効果が得られていることが分かる。
整流部２０の偏流矯正の目安としては、公知文献の記述などを参考にして考慮すると、吹出口１２に取付けた吹出口接続部１２Ａ（カラー）内のうち、同じ高さすなわち同一測定面Ｑ上における同心円Ｃ上の複数の測定点において、例えば、最大風速と最小風速の差が２０％程度以下、具体的には１０～２０％程度になるようにするのが好ましいと思われる。

なお、遮蔽板２２を使用しなくても、金網４２（４２Ａ，４２Ｂ）を３枚、４枚、５枚と増やしていけば、遮蔽板２２を使用した場合と同様の偏流矯正効果を得ることも可能であると思われるが、ビルの天井裏の高さ方向のサイズにはあまり余裕がなく、ボックス本体１０の高さをできるだけ低くすることが要求されているため、整流部２０の高さを高くすることが困難である。金網４２間の距離は、２０～３０ｍｍ程度離す必要があるため、金網４２を１枚増やすとボックス本体１０の高さが２０～３０ｍｍ高くなることになるため、金網４２の枚数で改善するのは好ましい方法ではない。また、金網４２の目を細かくして整流効果を上げる方法も、圧損が増える割には、偏流の改善効果の向上は少なく、効率的ではないことが実験で分かった。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、吹出口１２から吹き出される空気を整流する整流部２０として、吹出口１２に対して垂直に連通して設けられ、吹出口１２から吹き出される空気が流れる管部２１と、管部２１の管軸Ｏと略垂直な仮想平面Ｐと平行して管部２１の管路に設けられて、管部２１の全流路領域３０のうち流入口１１から遠い側の一部領域すなわち遮蔽領域３２を遮蔽し、残りの開口領域３１から吹出口１２に対して空気を流す遮蔽板２２と、管部２１のうち、遮蔽板２２の下流側で仮想平面Ｐと平行して設けられた第１の整流メッシュ２３Ａと、管部２１のうち、第１の整流メッシュ２３Ａの下流側で仮想平面Ｐと平行して設けられた第２の整流メッシュ２３Ｂとを有するものである。

これにより、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａの組み合わせにより、整流部２０に対して水平寄りの角度から斜めであって、かつ、ボックス側面１０Ａの流入口１１から遠い側（奥）に向かって入ってくる空気の流れを、垂直寄りの角度であって、かつ、整流部２０の中央寄りに効率よく矯正することができる。また、第１の整流メッシュ２３Ａと第２の整流メッシュ２３Ｂの組み合わせにより、垂直寄りの角度から第２の整流メッシュ２３Ｂに入ってくる空気の流れを、整流メッシュ本来の整流能力を発揮してメッシュ面に沿った方向すなわち仮想平面Ｐと平行方向に均一化することができる。
したがって、本発明によれば、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができ、平板や円筒部材を用いた比較的簡素な構成で、吹出口１２における良好な整流特性を得ることが可能となる。

また、本実施の形態において、第１の整流メッシュ２３Ａと第２の整流メッシュ２３Ｂとの離間距離Ｈ２は、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１より大きくすることが好ましい。これにより、第２の整流メッシュ２３Ｂで、垂直寄りの角度から第２の整流メッシュ２３Ｂに入ってくる流れを、そのメッシュ面に沿った方向すなわち仮想平面Ｐと平行方向に、極めて効果的に均一化することができるため、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができる。

また、本実施の形態において、遮蔽板２２により、管部２１の流路直径または流路開口幅を示す全幅Ｌの１／５～１／３程度を遮蔽し、遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１を０ｍｍ～１５ｍｍ程度とすることが好ましい。
これにより、整流部２０の上下方向Ｙに沿った高さを低く、かつ、遮蔽領域３２すなわち遮蔽板２２の面積を小さくできるため、ボックス本体１０全体の高さを低くでき、圧損も低くできる。遮蔽板２２と第１の整流メッシュ２３Ａとの離間距離Ｈ１と、遮蔽板２２が整流部２０の流路直径または流路開口幅を示す全幅Ｌを遮蔽する遮蔽幅Ｗには相関関係があり、Ｈ１を小さくすれば、遮蔽幅Ｗも小さくすることができる。

また、本実施の形態において、遮蔽板２２に、開口領域３１に面した端部２２Ａに、開口領域３１に向かって突出した凸部２２Ｂまたは開口領域３１から凹んだ凹部２２Ｃを設けてもよい。
これにより、流入口接続部１１Ａの流路（カラー）内に風量を調節する可変風量ダンパー装置などを設置した場合、通常よりも吹出口１２における偏流が大きくなるが、遮蔽板２２の端部２２Ａに凸部２２Ｂや凹部２２Ｃを設けて、端部２２Ａの形状を変えることにより風速分布の均一性をさらに改善できる。

また、本実施の形態において、管部２１の全流路領域３０のうち遮蔽板２２が遮蔽する遮蔽領域３２は、流入口１１の方向から見て左右非対称としてもよい。
これにより、流入口接続部１１Ａの流路（カラー）内に風量を調節する可変風量ダンパー装置などを設置した場合や、ボックス本体１０の内部空間１０Ｓが、仮想平面Ｐと平行して流入口方向から見て左右非対称になっている場合など、内部空間１０Ｓ内における空気の流れが左右非対称の場合に風速分布の均一性をさらに改善できる。

また、本実施の形態において、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂとして、金網または樹脂網を用いてもよい。
これにより、金網または樹脂網の網目を構成するワイヤーの断面外形が滑らかな略円形であることから、整流メッシュと同様の効果を持つ多孔板と比較して流体抵抗を大幅に低くでき、効率よく流速分布を均一化することができる。

また、本実施の形態において、第１および第２の整流メッシュ２３Ａ，２３Ｂとして、開口率が４０％～６０％のものを用いてもよい。
これにより、比較的低圧損で高い整流効果を得ることができる。

また、本実施の形態において、管部２１の上端開口部２１Ｃの周囲に、仮想平面Ｐと平行して上端開口部２１Ｃと面一に設けられた平板２４をさらに備えてもよい。
これにより、空気の流れが整流部２０に流入する際の乱れを低減して、整流効率を向上するとともに圧損を低減することができる。

また、本実施の形態において、管部２１を、ボックス本体１０のボックス底面１０Ｂから外部に突出して設けてもよい。
これにより、整流部２０の管部２１自体が、天井に設置されたディフューザやアネモスタットを接続するための接続部として兼用でき、吹出ボックス装置１の構成および組立作業を簡素化でき、吹出ボックス装置１の製品コストを低減できる。

また、本実施の形態において、吹出口１２と連通するようボックス本体１０のボックス底面１０Ｂから外部に突出して設けられた吹出口接続部１２Ａを備え、管部２１は、管部下端２１Ｂが吹出口接続部１２Ａの上端開口部１２Ｂと連通するよう内部空間１０Ｓに設けてもよい。
これにより、整流部２０と、天井に設置されたディフューザやアネモスタットを接続するための吹出口接続部１２Ａと分離できるため、吹出口接続部１２Ａの形状に制約を受けることなく、整流部２０を設計でき、効率よく十分な整流効果すなわち偏流矯正効果を得ることができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１…吹出ボックス装置、１０…ボックス本体、１０Ａ…ボックス側面、１０Ｂ…ボックス底面、１０Ｓ…内部空間、１１…流入口、１１Ａ…流入口接続部、１２…吹出口、１２Ａ…吹出口接続部、１２Ｂ…上端開口部、１２Ｃ…下端開口部、２０…整流部、２１…管部、２１Ａ…管部上端、２１Ｂ…管部下端、２１Ｃ…上端開口部、２２…遮蔽板、２２Ａ…端部、２２Ｂ…凸部、２２Ｃ…凹部、２３Ａ…第１の整流メッシュ、２３Ｂ…第２の整流メッシュ、２４…平板、２５，２６…Ｌ型金具、２７…スペーサ、３０…全流路領域、３１…開口領域、３２…遮蔽領域、４０…整流ユニット、４１…筐体、４１Ａ…天板、４１Ｂ…底部、４２，４２Ａ，４２Ｂ…金網、４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ…スペーサ、４４…側板、５０…風量調整用ダンパー、５１…ダンパー羽根、５２…モータ、Ｏ…管軸、Ｐ…仮想平面、Ｘ…横方向、Ｙ…上下方向、Ｚ…左右方向、Ｈ１，Ｈ２…離間距離、Ｌ…全幅、Ｗ…遮蔽幅、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５…測定点、Ｑ…測定面、Ｃ…同心円、Ｃａ…左側領域、Ｃｂ…右側領域。

Claims (9)

1. 中空箱状のボックス本体と、
   前記ボックス本体の一側面に形成されて、空気が前記ボックス本体の内部空間に流入する流入口と、
   前記ボックス本体の前記一側面につながった底面に形成されて、前記内部空間の空気が外部に吹き出される吹出口と、
   前記底面に設けられ、前記吹出口から吹き出される空気を整流する整流部とを備え、
   前記整流部は、
   前記吹出口から吹き出される空気が流れる中空の管部であって、当該管部の管軸が前記吹出口に対して略垂直の方向に延びた状態で前記吹出口を貫通するか当該管部の内部が前記吹出口に連通する管部と、
   前記管部の前記管軸と略垂直な仮想平面と平行して前記管部に設けられ、管軸方向から見て、前記管部内の前記空気が流れる全流路領域のうち、中央を含まない前記流入口から遠い側の一部領域を遮蔽し、前記中央を含む他領域を開口領域とする遮蔽板と、
   前記管部内の前記遮蔽板の下流側で前記仮想平面と平行して設けられた第１の整流メッシュと、
   前記管部内の前記第１の整流メッシュの下流側で前記仮想平面と平行して設けられた第２の整流メッシュとを有し、
   前記遮蔽板は、当該遮蔽板より下流の前記全流路領域における空気の風速が最も速くなるピーク位置を、前記遮蔽板を設けないときに比べて前記全流路領域の中央に寄せる形状に形成されている、
   ことを特徴とする吹出ボックス装置。
2. 請求項１に記載の吹出ボックス装置において、
   前記管軸方向から見て、前記流入口の開口面に垂直な方向を幅方向としたときの前記遮蔽板の幅は、前記全流路領域の幅の１／５～１／３であることを特徴とする吹出ボックス装置。
3. 請求項１又は２に記載の吹出ボックス装置において、
   前記第１の整流メッシュと前記第２の整流メッシュとの前記管軸方向に沿った距離は、前記遮蔽板と前記第１の整流メッシュとの前記管軸方向に沿った距離より大きいことを特徴とする吹出ボックス装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記遮蔽板は、前記開口領域に面した端部の中間位置に、前記開口領域に向かって突出した凸部または前記開口領域から凹んだ凹部を有することを特徴とする吹出ボックス装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記全流路領域のうち前記遮蔽板が遮蔽する遮蔽領域は、前記流入口の方向から見て左右非対称であることを特徴とする吹出ボックス装置。
6. 請求項１～請求項５のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記第１および第２の整流メッシュは、金網または樹脂網からなることを特徴とする吹出ボックス装置。
7. 請求項１～請求項６のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記管部の上端開口部の周囲に、前記仮想平面と平行して前記上端開口部と面一に設けられた平板をさらに備えることを特徴とする吹出ボックス装置。
8. 請求項１～請求項７のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記管部は、前記ボックス本体の底面から外部に突出して設けられていることを特徴とする吹出ボックス装置。
9. 請求項１～請求項７のいずれかに記載の吹出ボックス装置において、
   前記吹出口と連通するよう前記ボックス本体の底面から外部に突出して設けられた吹出口接続部をさらに備え、
   前記管部は、下端が前記吹出口接続部の上端開口部と連通するよう前記内部空間に設けられている
   ことを特徴とする吹出ボックス装置。

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