JP7321890B2 - エアカーテン装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物の出入り口などに、外気や塵埃などの侵入を防ぐ空気流の幕を形成する機能を有するエアカーテン装置に関する。

エアカーテン装置については、従来、様々な形式のものが開発、販売されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載された「車両用エアシャッタ」、特許文献２に記載された「エアカーテン装置」並びに特許文献３に記載された「エア・カーテン・システム」などがある。

特許文献１に記載された「車両用エアシャッタ」は、車内が空調されて車内と外気とで温度差のある車両の出入口の開口部に設けられ空気の流通を遮断するエアシャッタにおいて、開口部を挟んだ両側部に空気ダクトを立設し、両空気ダクトにおいて同一高さでは一方の空気ダクトに空気吹出口を設けるとともに他方の空気ダクトに空気吸込口を設けて互いに対峙させるとともに、ある一部の高さでは空気吹出口及び空気吸込口の配置を逆にして、開口部に車両の内部と外気とを遮断する水平方向の空気循環流を形成することを特徴とするものである。

特許文献２に記載された「エアカーテン装置」は、空気を外部へ吹き出す吹出口および空気を内部へ吸込む吸込口が設けられた一対の筐体と、一対の筐体内にそれぞれ設けられ、空気を前記吹出口から吹き出させる送風部と、を有し、一対の筐体の内部には、空気を一時的に貯留する貯留部が設けられ、一方の筐体における吹出口および吸込口に対して他方の筐体における吸込口および吹出口がそれぞれ対向配置され、送風部により吹き出された空気が、一方の筐体の吹出口から他方の筐体の吸込口、他方の筐体の吹出口、一方の筐体の吸込口の順に循環されることを特徴とするものである。

特許文献３に記載された「エア・カーテン・システム」は、空気調和されている室内側と、外界との間の熱の出入を遮断するエア・カーテン・システムにおいて、エア・カーテンを構成する部分である噴流の吹出し口と、吸込口とを開放端とする閉ループを構成し、ループ内に送風機、吸音装置、ならびにフイルタを内蔵してユニットに構成したことを特徴とするものである。

特開２００６－１４０１号公報 特開２００８－２５７２４号公報 特開昭６３－１５６９６３号公報

特許文献１に記載された「車両用エアシャッタ」、特許文献２に記載された「エアカーテン装置」並びに特許文献３に記載された「エア・カーテン・システム」はそれぞれの用途に応じた機能を有しているのであるが、本発明が属する技術分野においては、エアカーテンによる遮蔽空間内への外気流入を遮断する機能及び流入した外気を回収する機能の向上は、今後も解決すべき重要課題である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エアカーテンによる建物内への外気の流入を遮断し、建物内環境（温熱環境や空気質）を適切に維持する機能に優れ、建物内に流入した外気を確実に回収することができるエアカーテン装置を提供することにある。

本発明に係るエアカーテン装置は、柱型の筐体の内部に上下に区画形成された空気吹出エリア及び空気吸込エリアと、前記空気吸込エリアから吸い込んだ空気を前記空気吹出エリアから水平方向に吹き出す電動ファンと、を備えた２台の本体ユニットを、それぞれの前記空気吹出エリア及び前記空気吸込エリアが、床面・天井面及び壁面で区画された領域の出入口の通行領域を挟んで互いに対向するように配置したエアカーテン装置であって、
一方の前記本体ユニットは上方に空気吹出エリア、下方に空気吸込エリアを有し、他方の前記本体ユニットは上方に空気吸込みエリア、下方に空気吹出エリアを有し、
前記空気吹出エリアは、前記出入口を含む仮想垂直平面と斜めに交差する方向に空気を吹き出す機能を有する縦長スリット形状の開口部を複数有し、
前記空気吸込エリアは、空気吸込方向に向かって窪んだ凹曲面と、前記凹曲面に分散状に開設された複数の吸込孔とを有することを特徴とする。

このような構成とすれば、２台の本体ユニットが対向する領域の上方部分並びに下方部分に、それぞれ、出入口を含む仮想垂直平面と平行ではなく、斜めに交差する方向に吹き出す空気流が形成されるので、上方部分の空気流と下方部分の空気流との間に干渉が発生し難くなり、外気の流入を防止することが可能となり、建物内の温熱環境や空気質を適切な状態に維持することができる。また、水平方向の空気流によって本体ユニット付近に渦流が形成されるので、建物内に流入した外気は、渦流の誘引作用により本体ユニットの空気吸込エリアに誘導され、空気中に含まれる汚染物質（花粉や塵埃など）は、空気吸込エリアに設けられた集塵フィルタにより確実に回収される。

前記エアカーテン装置においては、前記空気吹出エリアの開口部を、前記空気吹出エリアにおける前記筐体の一方の側面寄りの部分に設けることが望ましい。

このような構成とすれば、出入口を含む仮想垂直平面と、空気吹出エリアの開口部から吹き出す空気流との交差角度を大きく設定することが可能となるので、エアカーテン効果並びに渦流による誘引作用を増強させることができる。

前記エアカーテン装置においては、前記空気吸込エリアの少なくとも一部が、水平断面が円弧状をなすパンチング板で形成することができる。

このような構成とすれば、空気吸込エリアの少なくとも一部が円弧状の凹曲面を有するパンチング板で形成されことにより、対面から流れてきた空気流を貫通孔（パンチング孔）で吸い込みつつ、円弧状の凹曲面に沿う空気流も生成されるので、空気流を予旋回させ、渦流の生成を促進することができる。

前記エアカーテン装置においては、前記本体ユニットと前記出入口との間の隙間を閉塞するガイド部材を設けることができる。

このような構成とすれば、本体ユニットと出入口との間の隙間からの空気の漏流を抑止することができ、ガイド部材がエアカーテン気流を確実に空気吸込エリアに案内するので、エアカーテン効果を増強することができる。また、渦流の生成を促進させることもできる。なお、ガイド部材が無い場合は、漏流により形成される空気流が建物内を一巡し、建物内に拡散した外気を回収することができる、というメリットがある。

前記エアカーテン装置においては、前記ガイド部材の少なくとも一部に形成された平板形状部が、前記出入口を含む仮想垂直平面に対し、仮想鉛直線を中心として所定角度をなすように配置することができる。

このような構成とすれば、エアカーテン効果及び渦流生成促進効果をさらに増強することができる。

本発明により、エアカーテンによる建物内への外気の流入を遮断し、建物内環境（温熱環境や空気質）を適切に維持する機能に優れ、建物内に流入した外気を確実に回収することができるエアカーテン装置を提供することができる。

本発明の実施形態であるエアカーテン装置を構成する一方の本体ユニット示す正面図である。 図１に示す本体ユニットの右側面図である。 図１に示す本体ユニットの平面図である。 図１中のＡ－Ａ線における一部省略断面図である。 図１中のＢ－Ｂ線における一部省略断面図である。 図１中のＣ－Ｃ線における一部省略断面図である。 図１中のＤ－Ｄ線における一部省略断面図である。 図２中のＥ－Ｅ線における一部省略断面図である。 図１に示す本体ユニットと組み合わせてエアカーテン装置を構成する他方の本体ユニットを示す正面図である。 図９に示す本体ユニットの右側面図である。 図９に示す本体ユニットの平面図である。 図１に示す本体ユニット及び図９に示す本体ユニットを建物内に配置してエアカーテン装置を構成した状態を示す一部省略平面図である。 図１２中の矢線Ｆ１方向から見た一部省略斜視図である。 図１３に示すエアカーテン装置によって形成される気流の流動状態を模式的に示す図である。 図１３に示すエアカーテン装置によって形成されるカーテン気流の分布状態を模式的に示す図である。 図１２に示すエアカーテン装置における気流の流れ状態を模式的に示す一部省略平面図である。 本発明のその他の実施形態であるエアカーテン装置における気流の流れ状態を模式的に示す一部省略平面図である。

以下、図１～図１７に基づいて、本発明の実施形態であるエアカーテン装置１００，２０について説明する。

初めに、図１～図１６に基づいて、エアカーテン装置１００について説明する。図１２，図１３に示すように、エアカーテン装置１００は２台の本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙを、建物１の出入口２の通行領域３を挟んで互いに対向するように配置することによって形成されている。

なお、エアカーテン装置１００の配置場所は建物１の出入口２の通行領域３に限定しないので、他の場所、例えば、床面・天井面及び壁面で区画された領域の出入口の通行領域を挟んで互いに対向するように配置して使用することもできる。

図１～図８に示すように、本体ユニット１０Ｘは、四角柱型の筐体１１の内部に上下に区画形成された空気吹出エリア１２及び空気吸込エリア１３と、空気吸込エリア１３から吸い込んだ空気を空気吹出エリア１２から水平方向に吹き出す電動ファン１４と、を備えている。即ち、一方の本体ユニット１０Ｘは上部に空気吹出エリア１２を有し、下部に空気吸込エリア１３を有している。

また、図９～図１１に示すように、本体ユニット１０Ｙは、四角柱型の筐体１１の内部に上下に区画形成された空気吸込エリア１３及び空気吹出エリア１２と、空気吸込エリア１３から吸い込んだ空気を空気吹出エリア１２から水平方向に吹き出す電動ファン１４と、を備えている。即ち、他方の本体ユニット１０Ｙは上部に空気吸込エリア１３を有し、下部に空気吹出エリア１２を有している。

図１３に示すように、エアカーテン装置１００においては、２台の本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙを、それぞれの空気吹出エリア１２及び空気吸込エリア１３が、建物１の出入口２の通行領域３を挟んで互いに対向するように配置されている。

図１，図２に示すように、一方の本体ユニット１０Ｘは上方に空気吹出エリア１２、下方に空気吸込エリア１３を有するように起立状に配置され、図９，図１０に示すように、他方の本体ユニット１０Ｙは上方に空気吸込エリア１３、下方に空気吹出エリア１２を有するように起立状に配置されている。

図１～図３，図１１～図１３に示すように、空気吹出エリア１２は、建物１の出入口２を含む仮想垂直平面４（図１２参照）と斜めに交差する方向に空気を吹き出す機能を有する縦長スリット形状の開口部１５を複数有し、空気吸込エリア１３は、空気吸込方向に向かって窪んだ凹曲面１６と、凹曲面１６に分散状に開設された複数の吸込孔１７とを有している。エアカーテン装置１００の本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙにおいては、空気吸込エリア１３は、水平断面が円弧状をなすパンチング板１８で形成している。また、図５に示すように、パンチング板１８の裏側（凸曲面側）には集塵フィルタＦが任意の手段で固定されている。

図１２に示すように、エアカーテン装置１００においては、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの空気吹出エリア１２の開口部１５を、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの、それぞれの空気吹出エリア１２における筐体１１の一方の側面寄り（側面板１１ｄ寄りの部分）に設けている。

ここで、図４～図８に基づいて、本体ユニット１０Ｘの内部構造について説明する。図４，図６～図８に示すように、本体ユニット１０Ｘの筐体１１の内部において、筐体１１の高さ方向Ｈ（図１参照）の中央位置に水平仕切板２０が設けられ、この水平仕切板２０に開設された円形の開口部２０ａの下面側に電動ファン１４が取り付けられている。

筐体１１内の水平仕切板２０より上方部分には、筐体１１の側面板１１ｃ，１１ｄと平行をなす垂直仕切板２１が立設されている。図８に示すように、垂直仕切板２１は、筐体１１の略中央に配置されている。

図４，図７，図８に示すように、空気吹出エリア１２の複数の開口部１５の背面側（筐体１１の内側寄りの部分）には、複数のガイドベーン１９が設けられている。ガイドベーン１９は、長方形の平板材で形成され、その長手方向が開口部１５の長手方向（図１に示す高さ方向Ｈ）と直角をなす姿勢で、開口部１５の長手方向に沿って等間隔に配列されている。

図６に示すように、垂直仕切板２１の上半部分において筐体１１の背面板１１ｂ寄りの部分には四角形をなす開口部２１ａが開設されている。また、開口部２１ａよりも筐体１１の天井板１１ｅ寄りの部分にはガイド板２２が傾斜状に配置されている。ガイド板２２はグラスウール製であり、その上縁部２２ａが天井板１１ｅ側に固着され、その下縁部２２ｂが背面板１１ｂに固着されている。図示していないが、ガイド板２２の両側縁部はそれぞれ筐体１１の側面板１１ｃ，１１ｄに固着されている。

図５，図６に示すように、筐体１１内の水平仕切板２０より下方部分においては、電動ファン１４より下方であって電動ファン１４の回転軸心を含む部分に、筐体１１の背面板１１ｂと平行をなす垂直仕切板２３が垂下状に設けられている。垂直仕切板２３の下縁部２３ｂは筐体１１の底面板１１ｆから離れた位置にあり、垂直仕切板２３の側縁部２３ｃ，２３ｄはそれぞれ筐体１の側面板１１ｃ，１１ｄに固着されている。

垂直仕切板２３の下縁部２３ｂより下方の背面板１１ｂ寄りの部分にはガイド板２４が傾斜状態に配置されている。ガイド板２４はグラスウール製であり、その上縁部２４ａは筐体１１の背面板１１ｂに固着され、下縁部２４ｂは底面板１１ｆに固着されている。垂直仕切板２３の下縁部２３ｂと、ガイド板２４の下縁部２４ｂ寄りの部分との間には開口部２５が形成されている。

本体ユニット１０Ｘにおいて電動ファン１４を作動させると、図６～図７に示すように、空気吸込エリア１３から吸い込まれた空気は垂直仕切板２３やガイド板２４にガイドされて電動ファン１４に向かって上昇する。このとき、空気吸込エリア１３から吸い込まれた空気は、ガイド板２４により電動ファン１４側に誘導され、垂直仕切板２３により筐体１１の前後に分配されるので、電動ファン１４への空気の流入が均一化され、低騒音化を図ることができ、電動ファン１４の効率低下を防止することができる。

電動ファン１４を通過した空気は、垂直仕切板２１により空気吹出エリア１２側へ誘導され、図４に示す筐体１１の右側の領域を経由した空気は図６中の破線矢印で示すように主に空気吹出エリア１２の下側へ誘導され、図４に示す筐体１１の左側を経由した空気は図６中の実線矢印で示すように開口部２１ａを経由して空気吹出エリア１２の上側へ誘導されることによって吹出風速が均一化され、図７中に示すガイドベーン１９により整流化され、空気吹出エリア１２から吹き出される。

ガイド板２４は筐体１１内に斜めに取付けられたガイド部材であり、筐体１１内の空気流がスムーズに流れるようにする作用を発揮するので、騒音低減を図ることができる。また、垂直仕切板２１，２３並びにガイド板２２，２４を含む筐体１１の内部構成部材は吸音性を有するグラスウール製としている

次、図１～図４並びに図９～図１６に基づいて、エアカーテン装置１００の使い方、機能などについて説明する。図１２，図１３に示すように、エアカーテン装置１００は、図１～図３に示すように、上方に空気吹出エリア１２、下方に空気吸込エリア１３が位置するようにセットした本体ユニット１０Ｘと、これとは天地逆に、図９～図１１に示すように、上方に空気吸込みエリア１３、下方に空気吹出エリア１２が位置するようにセットした本体ユニット１０Ｙとを、それぞれの空気吹出エリア１２及び空気吸込エリア１３が、建物１の出入口の通行領域３を挟んで互いに対向するように配置することによって形成されている。

図４，図１２，図１５に示すように、空気吹出エリア１２は、出入口２を含む仮想垂直平面４（図１６参照）と斜めに交差する方向に空気を吹き出す機能を有する縦長スリット形状の開口部１５を複数（２列）有し、空気吸込エリア１３は、空気吸込方向に向かって窪んだ凹曲面１６と多数の吸込孔１７とを有するパンチング板１８で形成されている。また、前述したように、パンチング板１８の裏側（凸曲面側）には集塵フィルタＦ（図５参照）が任意の手段で固定されている。

二つの本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙに内蔵された電動ファン１４を作動させると、本体ユニット１０Ｘ内に図７に示すような空気流Ｓが発生する（本体ユニット１０Ｙ内でも天地が逆となる点を除いて同様の空気流が発生する）ので、図１２，図１４，図１５に示すように、２台の本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙが対向する領域の上方部分並びに下方部分に、それぞれ、出入口２を含む仮想垂直平面４と平行ではなく、斜めに交差する方向に吹き出す空気流Ｓｘ，Ｓｙが形成される。従って、上方部分の空気流Ｓｘと下方部分の空気流Ｓｙとの間に干渉が発生し難くなり、外気の流入を防止することが可能となり、建物１内の温熱環境や空気質を適切な状態に維持することができる。また、空気中に含まれる汚染物質（花粉や塵埃など）は、空気吸込エリア１３のパンチング板１８の凸曲面側に固定された集塵フィルタＦ（図５参照）により確実に回収される。

図１６に示すように、本体ユニット１０Ｙの空気吹出エリア１２の二つの開口部１５から水平方向に吹き出す空気流Ｓｙによって本体ユニット１０Ｘ付近に渦流Ｗが形成されるので、建物１内に流入した外気は、渦流Ｗの誘引作用により本体ユニット１０Ｘの空気吸込エリア１３に誘導され、空気吸込エリア１３のパンチング板１８の凸曲面側に固定された集塵フィルタＦ（図５参照）により確実に回収される。図１６中に図示していないが、本体ユニット１０Ｘの空気吹出エリア１２の二つの開口部１５から水平方向に吹き出す空気流Ｓｘによって本体ユニット１０Ｙ付近にも渦流Ｗが形成されるので、前述と同様の作用を発揮する。

図１，図９，図１２に示すように、エアカーテン装置１００においては、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの空気吹出エリア１２の開口部１５が、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの空気吹出エリア１２において、筐体１１の一方の側面寄り（側面板１１ｄ寄り）の部分に設けられている。この結果、図１２に示すように、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの空気吹出エリア１２の開口部１５は何れも建物１の内部寄りに位置している。

従って、図１２，図１５に示すように、建物１の出入口２を含む仮想垂直平面４と、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙの空気吹出エリア１２の開口部１５からそれぞれ吹き出す空気流Ｓｘ，Ｓｙとの交差角度を大きく設定することが可能となり、エアカーテン効果並びに渦流Ｗ（図１６参照）による誘引作用を増強させることができる。

また、図１５に示すように、本体ユニット１０Ｘの空気吹出エリア１２の開口部１５から吹き出す空気流Ｓｘと、本体ユニット１０Ｙの空気吹出エリア１２の開口部１５から吹き出す空気流Ｓｙと、が平面視状態でＸ字状をなすように交差するので、空気流Ｓｘ，Ｓｙとが当接する領域をＸ字の交点付近に限定するこことができるので、空気流Ｓｘ，Ｓｙの境界領域における相互干渉による悪影響（例えば、乱流の発生など）を最小限に抑制することができる。

前述したように、エアカーテン装置１００を構成する本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙにおいては、図３，図５，図１１に示すように、空気吸込エリア１３を、水平断面が円弧状をなす凹曲面１６を有するパンチング板１８で形成している。従って、図１２に示すように、対面から流れてきた空気流Ｓｘ，Ｓｙを多数の吸込孔１７（パンチング孔）で吸い込みつつ、円弧状の凹曲面１６に沿う空気流も生成されるので、空気流を予旋回させ、図１６に示す渦流Ｗの生成を促進することができる。

また、図１２，図１６に示すように、エアカーテン装置１００においては、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙと、建物１の出入口２との間に隙間Ｇが形成されているので、隙間Ｇを通過する漏流Ｌにより形成される空気流Ｓｚが建物１内を一巡し、建物１内に拡散した外気を回収することができる。

次に、図１７に基づいて、その他の実施形態であるエアカーテン装置２００について説明する。図１７に示すように、エアカーテン装置２００においては、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙと建物１の出入口２との間の隙間Ｇを閉塞する平板形状のガイド部材２６を設けている。その他の部分の構造、機能などについては、図１６に示すエアカーテン装置１００と同じである。

ガイド部材２６を設けたことにより、本体ユニット１０Ｘ，１０Ｙと出入口２との間の隙間Ｇからの空気の漏流を抑止することができ、ガイド部材２６が空気流Ｓｙを確実に空気吸込エリア１３に案内するので、エアカーテン効果を増強することができ、渦流Ｗの生成を促進させることもできる。図１７中では図示していないが、ガイド部材２６が空気流Ｓｘを確実に空気吸込エリア１３に案内するので、前述と同様の作用、効果を得ることができる。

エアカーテン装置２００において、ガイド部材２６は全体が平板形状部をなす平板材で形成されており、その平板形状部が、建物１の出入口２を含む仮想垂直平面４に対し、仮想鉛直線２７を中心として所定角度（例えば、４５度）をなすように配置しているので、エアカーテン効果及び渦流Ｗ生成促進効果をさらに増強することができる。

なお、図１～図１７に基づいて説明したエアカーテン装置１００，２００は、本発明に係るエアカーテン装置を例示するものであり、本発明に係るエアカーテン装置は前述したエアカーテン装置１００，２００に限定されない。

本発明のエアカーテン装置は、オフィスビル、商業ビル、病院、工場建屋など各種建物の出入口などに設置して広く利用することができる。

１ 建物
２ 出入口
３ 通行領域
４ 仮想垂直平面
１０Ｘ，１０Ｙ 本体ユニット
１１ 筐体
１１ａ 正面板
１１ｂ 背面板
１１ｃ，１１ｄ 側面板
１１ｅ 天井板
１１ｆ 底面板
１２ 空気吹出エリア
１３ 空気吸込エリア
１４ 電動ファン
１５，２５，２０ａ，２１ａ 開口部
１６ 凹曲面
１７ 吸込孔
１８ パンチング板
１９ ガイドベーン
２０ 水平仕切板
２１，２３ 垂直仕切板
２２，２４ ガイド板
２２ａ，２４ａ 上縁部
２２ｂ，２４ｂ 下縁部
２３ｃ，２３ｄ 側縁部
２６ ガイド部材
２７ 仮想鉛直線
１００，２００ エアカーテン装置
Ｆ 集塵フィルタ
Ｇ 隙間
Ｌ 漏流
Ｓ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ 空気流
Ｗ 渦流

Claims (5)

1. 柱型の筐体の内部に上下に区画形成された空気吹出エリア及び空気吸込エリアと、前記空気吸込エリアから吸い込んだ空気を前記空気吹出エリアから水平方向に吹き出す電動ファンと、を備えた２台の本体ユニットを、それぞれの前記空気吹出エリア及び前記空気吸込エリアが、床面・天井面及び壁面で区画された領域の出入口の通行領域を挟んで互いに対向するように配置したエアカーテン装置であって、
   一方の前記本体ユニットは上方に空気吹出エリア、下方に空気吸込エリアを有し、他方の前記本体ユニットは上方に空気吸込みエリア、下方に空気吹出エリアを有し、
   前記空気吹出エリアは、前記出入口を含む仮想垂直平面と斜めに交差する方向に空気を吹き出す機能を有する縦長スリット形状の開口部を複数有し、
   前記空気吸込エリアは、空気吸込方向に向かって窪んだ凹曲面と、前記凹曲面に分散状に開設された複数の吸込孔とを有することを特徴とするエアカーテン装置。
2. 前記空気吹出エリアの開口部を、前記空気吹出エリアにおける前記筐体の一方の側面寄りの部分に設けた請求項１記載のエアカーテン装置。
3. 前記空気吸込エリアの少なくとも一部が、水平断面が円弧状をなすパンチング板で形成された請求項１または２記載のエアカーテン装置。
4. 前記本体ユニットと前記出入口との間の隙間を閉塞するガイド部材を設けた請求項１～３の何れかの項に記載のエアカーテン装置。
5. 前記ガイド部材の少なくとも一部に形成された平板形状部が、前記出入口を含む仮想垂直平面に対し、仮想鉛直線を中心として所定角度をなすように配置した請求項４記載のエアカーテン装置。

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