JPS60147042A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷却ユニットによって冷却された冷却風をダ
クトによって必要箇所にスポット送風する空調装置に関
する。

（従来技術の問題点） 従来、工場内等の広い空間を局所的に空調する空調装置
は、周知のように冷却ユニットによって冷却された冷却
風をダクトによって、例えば人が存在する位置に、導風
するものであった。

この場合、ダクト先端に設けられた吹出口から周囲の暖
かい空気中に吹出された冷風は距離と共に、拡散し風速
および温度差は小さくなり、冷却効果は減少する。その
ため、従来では冷却効果を増大させるには、冷却ユニッ
トの冷却能力を上げなければならなかった。しかし、こ
の場合冷却能力の増強に伴ない冷却ユニットが大型化し
、製造コストも上昇するなどの問題があった。

（発明の目的） （３） そこで本発明は、空調装置のダクトを二重構造とするこ
とにより、冷風の拡散を防ぎ、冷却ユニットの冷却能力
を増大させることなく、冷房性能を向上させることを目
的とする。

（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は、本発明の第１実施例に係る空調装置の全体構
成を示す概略図である。空調装置１の内部構成は圧縮機
２、凝縮器３、図示されていない膨張弁、蒸発器４から
なる冷媒回路と、凝縮器３を空気冷却するための凝縮器
用送風ファン５、蒸発器４によって冷却された冷風を送
風する空調用送風ファン６および上記ファン５，６を駆
動する両軸モータ７とから成っている。該構成が本発明
における冷却ユニットに相当する。すなわち、本例では
、冷却ユニットに蒸気圧縮式冷凍方式を採用している。

その他の方式としては、吸収剤および加熱手段を使用す
る吸収式冷凍方式、冷媒蒸気を高速度でエジェクタ内に
噴射させて、その噴流（４） によって蒸発器内を低圧にする蒸気噴射式冷凍方式、ペ
ルチェ効果を応用した電子式冷凍方式等がある。要する
に、空調領域を冷却し得る手段であればどんな方式でも
よく、その方式には限定されない。

上記空調装置の構成において、蒸発器４は、蒸発器ケー
ス８に収納されており、蒸発器ケース８の下方空間には
ドレンタンク９が設置される。よって、蒸発器４の凝縮
水は、蒸発器ケース８の底部に開口された排水口８ａよ
り排出され、ドレンタンク９内に溜められるようになっ
ている。

上記空調装置本体１の背面には凝縮器３を冷却するため
の周囲空気の吸入口ｌＯが設けられ空調装置本体１の上
面には、凝縮器３を冷却して暖かくなった空気の排出口
１１が設けられている。また空調装置本体１の前面には
、冷房用の空気吸入口１２が設けられ、この空気吸入口
１２から吸入された空気は蒸発器４によって冷却された
後、蒸発器ケース８に接続された導出ダクト１３内に送
り込まれるようになっている。

（５） さらに空調装置本体１の前面上方の傾斜部には上記冷却
空気を送風するためのダクト１５が取付は部材１６によ
って取付けられている。このダクト１５は円筒形の外筒
１５ａと、円筒形内筒１５ｂとから構成されており、内
筒１５ｂは前記導出ダクト１３に適当な部分で接続され
る。従って内筒１５ｂ内部の主流通路１７には、蒸発器
４によって冷却された空気のみが送風されるようになっ
ている。

一方、ダク１−１５の外筒１５ａと内筒１５ｂの間には
、副流通路１８が形成される。この副流通路１８は導出
ダクト１３および蒸発器ケース８と隔離された空調装置
内部空間１ａに連通しており、この内部空間には空調装
置本体１の上面に設けられた排出口１１のそばの吸入口
１９がら空調装置本体ｌの周囲空気を遠心送風ファン２
０によって導入されるようになっている。符号２１はフ
ァン２０の駆動用モータであり、モータ７より小型のも
のを使用する。このモータ２１はモータ７の作動と同時
に作動するように電気回路が構成される。

（６） なお、上記吸入口１０．１２．１９には、塵埃等が侵入
するのを防止するためのフィルターが取付けられている
。

次に上記ダクト１５の構造について詳しく説明する。ダ
クト１５は、外筒１５ａも内筒１５ｂもともに円筒形で
あり、周囲と接触面積が他形状と比べて最も小さくなる
ためダクト先端１５ｃから吹き出された空気の到達性は
他形状と比べて最も大きい。この外筒１５ａと内筒１５
ｂは断熱性を有する塩化ビニール等の樹脂製であり、ま
た上下左右方向に屈曲可能な柔軟性を有するような蛇腹
状に成形されている。この場合、ダクト１５の長さは、
第１図に示すものよりも実際は長く、空調装置本体１か
ら離れた作業者の所まで延長して配設される外筒１５ａ
と内筒１５ｂの間の副流通路１日には、外筒１５ａと内
筒１５ｂの中心点が一致するようにリング状の保持部材
２２が適当な間隔をおいて複数個配置されている。この
保持部材２２は樹脂性のハニカム構造であり、副流通路
１８内を通過する空気が通風可能にしかも整流作用（７
） を受けるようになっている。保持部材２２の取付は方法
としては、内筒１５ｂまたは外筒１５ａのいずれか一方
に接着剤にて固着してもよいし、ビスなどによって両方
に固定してもよい。

また保持部材は、上記の他に第３図に示すように、副流
通路１８内に適当な間隔をおいて４つの突起部２３を設
けるようにしてもよい。この突起２３は、内筒１５ｂま
たは外筒１５ａに一体成形によって設けるか、両者とは
別体に設置し、外筒１５ａ側からボルト等によって増付
けられる。本例では突起２３は４つあるが２つ以上あれ
ば同じ作用をする。

次に、上記構成における本第１実施例の作用について説
明する。

空調装置本体１の前面パネルに設けられた図示されてい
ない作動スイッチを冷風モードに切替えると、圧縮機２
の駆動モータが作動し、冷媒は圧縮機２により高温高圧
に圧縮され、凝縮器３により凝縮されて液冷媒となり、
図示しない膨張弁に　７より急激に減圧され、蒸発器４
により蒸発される（８） という冷凍サイクルが形成される。また、上記圧縮機２
の駆動モータの作動と同時に、空気送風用のモータ７．
２１も作動する。

従って、ファン６の回転により吸入口１２から吸い込ま
れた周囲空気は、蒸発器４によって冷却され、導出ダク
ト１３を通して内筒１５ｂ内に送り込まれる。一方、モ
ータ２１により駆動されたファン２０の回転により、吸
入口１９から吸い込まれた周囲空気は、空間１ａを通し
て副流通路１８内に送り込まれる。

以上の結果、ダクト１５の先端に設けられた吹出口１５
Ｃのうち、主流通路１７の吹出口１７ａからは冷風が、
また副流通路１８の吹出口１８ａからは主流通路１７か
らの冷風を包み込むように、周囲空気とほぼ同じ温度の
風が吹き出される。

この場合、ファン２０によって副流通路１８に送り込ま
れる空気の量は、ファン６によって主流通路１７に送り
込まれる空気の量よりも少ない。

つまり、副流通路１８を流れる空気の流速は、主流通路
１７を流れる空気の流速よりも小さい。

（９） 従って、副流通路１日から吹き出された空気の流速が小
さいため、周囲空気との粘性力を小さく抑えることがで
き、主流通路１７から吹き出された冷風の拡散減衰が防
止され、その冷風温度を保たれて冷風の到達距離が延び
る。

ここで、冷風の到達距離は主流と副流の流速比、および
主流通路１７と副流通路１８の流速比によって決定され
る。

そこで、本発明者等は、これらの関係について詳しい実
験を行ない。以下のことを明らかにした。

第４図は、本発明のダクトから吹き出された空気の速度
および温度の様子を示す模式図である。

第４図に示される符号はそれぞれ、以下のように定義さ
れる。

Ｕｏ：主流風速、Ｕｓ：副流風速、Ｘ：到達距離、Ｕｘ
：ダクト１５の先端からＸだけ離れた点の噴流中心の主
流風速、ｔｏ：主流温度、ｔｘ：ダクト１５の先端から
Ｘだけ離れた点の主流の噴流中心の温度、ｔ■：ダクト
１５の先端からＸだけ離れた点付近の周囲空気温度、 （１０） Δｔｏ−ｔＯＯ−ｔｏ＝主流吹出温度差、Δｔｘ＝ｔｏ
ｏ　−ｔ　Ｘ　：主流温度差、ＤＯ：内筒１５ｂの口径
、ＤＳ：外筒１５ａの口径 また、上記符号により次のことが定義される。

Ｕｘ／Ｕｏ：速度到達率、Δｔｘ／ΔｔＯ：温度到達率 σ＝［Ｊｓ／Ｕｏ：速度比、γ＝Ｄｓ／Ｄｏ：ロ径比 また、従来の副流のないダクトにおいて、ダクト１５先
端での風速および温度をそれぞれ［Ｊｏ。

ｔｏとし、ダクト１５の先端からＸだけ離れた点の風速
および温度をそれぞれ１Ｊｘｏ、ｔｘｏとすると、従来
ダクトの速度到達率はＵ　ｘ　ｏ　／　Ｕ　ｏで示され
、温度到達率は （ｔｏｏ−ｔ　ｘｏ）／　（ｔω−ｔｏ）＝Δｔｘｏ／
Δ　ｔ。

従って、従来と本例の到達率を比較した場合の速度到達
向上率α、温度到達向上率βは次式のように示される。

Ｕ　ｘ　／　Ｕ　ｏ　Ｕ　ｘ Ｕ　ｘ　ｏ　／　Ｕ　ｏ　Ｕ　ｘ　。

一般に温度到達率と速度到達率は比例関係にあるので上
記式よりα−βとなる。

ここで、本発明者等は、上記主流と副流の速度比Ｕ　ｓ
　／　Ｕ　ｏおよび内筒１５ｂと外筒１５ａの口径比１
）　ｓ　／　Ｉ）　ｏを変化させた時の速度到達率Ｕｘ
／　Ｕ　ｏおよび温度到達率Δｔｘ／ΔｔＯの変化を調
べた。第５図、第６図はその測定結果を示し、第５図、
第６図の横軸はそれぞれ速度比Ｕ　ｓ　／　Ｕ　ｏ、口
径比Ｄ　ｓ　／　Ｄ　ｏを示す。また第５図、第６図の
縦軸はともに速度到達向上率α、温度到達向上率βを示
している。ここで風量は主流の風量と副流の風量を加え
た総風量を一定とし、ダクト１５の先端からの距離Ｘは
内筒１５ｂの口径ＤＯの８倍の距離にて実験を行なった
が、Ｘの長さが内筒１５　ｂ　（ＤＤｐｌ；Ｄ　ｏ　（
７）Ｉｌ’ｌ　５　ＦＪａ１７’＝ＳｔｌＪｆ゛ｃｉ、
＝、ｔｇ　。

同じ結果が得られる。また、第５図に示す実験では口径
比γ−１，４とし、第６図に示す実験では速度比σ＝０
．３とした。

第５図、第６図において速度比σ−Ｕ　ｓ　／　Ｕ　。

がＯおよびｌの場合、口径比γ＝　Ｄ　ｓ　／　Ｄ　ｏ
が１の場合が、副流通路のない従来のダクト構造の場合
を示す。

この第５図、第６図からよくわかるように次のことが明
らかとなった。

すなわち、速度比σが０．１５〜０．６、口径比Ｔが１
．２５〜２．０の範囲では速度、温度各到達率は副流通
路１８のない従来のものより１０％以上向上する。しか
も副流側は冷房しなくても良いので一層省動力効果があ
り、最高効率点（σ＝０．３、ｒ＝１．４）においては
従来の５０％の冷房能力で同じ到達風速、冷風温度が得
られることが判明した。

従って、上記第１実施例において、最大冷房効果を得る
には、内筒１５ｂと外筒１５ａの口径比γをγ＝１．４
となるようにダクト１５を構成し、速度比σがσ−０，
３となるようにファン２０の駆（１３） 動モータ２１を選べばよい。

また、好みに応じて任意の速度および温度到達率を得る
ことがきるように、モータ２１の駆動電気回路に可変抵
抗あるいはトランジスタ等を接続し、モータ回転数を可
変可能としてもよい。

次に本発明の第２実施例について説明する。本例では、
第７図に示すように、ダクト１５内部には途中から主流
通路１７と副流通１８が形成されており、副流通路１８
にはファン６によって冷風が導入される。ここで主流通
路Ｉ７と副流通路１８を仕切る内筒１５ｂの端部１５ｄ
は、ラッパ状に広がっており、副流通路１８側に流れ込
む空気の通風抵抗を高め、副流通路１８内の空気流の速
度を主流通路１７より遅くする役目を果たす。なお、そ
の他の構成は第１実施例と同様であるので、説明を省略
する。

第１の実施例では、副流側に周囲空気を導入しているが
、本例のように副流側に冷風を導入しても速度到達率、
温度到達率は同じものが得られることを本発明者等は確
認した。つまり、速度到達（１４） 率、温度到達率は副流側の空気温度によって決るのでは
なく、副流通路１８を流れる空気の流速によって決定さ
れるからである。

ただし、本例では副流通路１８にも冷風を流すために、
第１実施例に比べてその分だけ空調装置の冷却能力が必
要となる。しかし、第５図、第６図に示す最高効率点（
σ＝０．３、γ−１，４）では副流通路のない従来例と
比べて、約７０％の冷却能力で、同じ到達風速、冷風温
度が得られる。

さらに本例は第１実施例と比べた場合、副流専用のファ
ン２０およびモータ２１が廃止でき、また内筒１５ｂも
途中から配設すればよいので構造が簡単になるという利
点がある。

次に本発明の第３実施例について説明する。本例では、
ダクト吹出口付近のみに円筒を設け、ダクト内部を主流
と副流に分割している。さらに本例では、副流通路の開
口面積を変化させることによ°って副流風速を変化させ
、到達率を選択可能にすることを特徴とする。

第８〜第１０図は本第３実施例を示し、ダクト１５の吹
出し口１５Ｃ付近の外筒４０ａ内部には、内筒４０ｂが
保持部材４１によって外筒４．　Ｏａに取付けられ、主
流通路５０と副流通路５１が形成される。上記保持部材
４１は第３図と同様に円周方向に４つ設けられ、一端が
内筒４０ｂに、また他端が外筒４０ａにそれぞれビス等
によって固着されている。また、内筒４０ｂの副流通路
５１導入日付近には、リング状の固定制御板４２が取付
けられている。この固定制御板４２は多孔板となってお
り、第９図に示す如く通風穴４２ａが複数開孔されてい
る。

一方、固定制御板４２のダクト先端側の副流通路５１に
は、リング状の可動制御板４３がダクト１５の円周方向
に回動可能に設けられている。っまり、可動制御板４３
は、固定制御板４２と同様に多孔板であり、第９図およ
び第１０図に示すような通風孔４３ａが開孔されている
。この可動制御板４３には操作ノブ４３ｂが外筒４０ａ
から突出するように設けられており、ノブ４３ｂば、外
　７筒４０ａに設けられた長？７ａ　４０　ａ　−１に
沿って円弧を描くように手動操作される。

第９図は、副流通路５１側を閉じた状態を示し、第９図
の状態からノブ４３ｂを矢印Ａ方向に操作すると、ノブ
４３ｂの移動に伴い、通風孔４２ａと４３８が重なりは
じめ、副流通路５１に風が導入される。第１０図は、通
風孔４２ａと４３８が完全に重なった状態を示し、副流
通路５１内には最大空気量が導入される。

このように、ノブ４３ｂの操作によって、副流通路５１
内に導入される空気量が調節され、したがって副流通路
５１内の風速が変化し、速度到達率および温度到達率の
調節が可能となる。

なお、固定制御板４２および可動制御板４３の通風有り
４２　ａ、４３　ａの開孔面積は、内筒４０ｂ、外筒４
０ａの大きさに応じて、適切な到達率が選べるように適
宜設けることができる。

なお、本発明空調装置のダクト形状は、上記の実施例に
示すように円筒形が最も望ましいが、円筒形に限定され
ず、例えば断面矩形状、あるいは楕円状にするなど種々
の変形が可能である。

（１７） （発明の効果） 以上述べたように、本発明は、冷却ユニットによって冷
却された冷却風を必要箇所に送風するダクト内部を仕切
部材によって主流通路と副流通路とに分割し、かつ副流
通路内の空気の流速は、主流通路内の空気の流速よりも
遅いために、主流通路側から周囲空気中に吹出される冷
風は、その周囲を副流通路から吹出された遅い流速の空
気で覆われた状態で吹出されることにより、周囲空気中
への拡散が抑制され、冷たい温度を保ったまま冷風の到
達距離を延ばし、冷房感を高めることができるという優
れた効果がある。

また、本発明は上記のことから冷却ユニットの冷却能力
を増大させることなく、空調装置の冷房効果を向上させ
ることができるため、冷房効果を損なうことなく、省エ
ネルギー化が可能となるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は全て本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例
の空調装置の構成図、第２図、第３図は（１８） 第１実施例のダクト構造を示す構造図、第４図は本発明
空調装置のダクトの原理図、第５図と第６図は、それぞ
れ、速度比と口径比に対する温度到達向上率および速度
到達向上率を示す特性図、第７図は本発明の第２実施例
を示す空調装置の構成図、第８図は本発明の第３実施例
を示す断面図、第９図および第１０図は第８図のＢ−Ｂ
断面図である。 １・・・空調装置本体、２・・・圧縮機、３・・・凝縮
器、４・・・蒸発器、５・・・凝縮器冷却ファン、６・
・・冷却風送風ファン、１５・・・ダクト、１５ａ・・
・外筒、１５ｂ・・・内筒、１７・・・主流通路、１８
・・・副流通路、２０・・・副流通路への周囲空気送風
ファン、１５ｄ・・・ラッパ状内筒端部、２３・・・保
持部材、４２・・・固定制御プレート、４３・・・可動
制御プレート、４２ａ、。 ４３ａ・・・通気孔、４０ａ・・・外筒、４０ｂ・・・
内筒、５０・・・主流通路、５１・・・副流通路。 代理人弁理士　岡　部　隆 （１９） 第１図 第２図 ５ ｑ σＨ・１什こ−（ 第７因 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１周囲の空気を吸入し、該吸入空気を冷却し、冷却
   風を送出するように構成された冷却ユニットと、この冷
   却ユニットから突出して設けられ、前記冷却風を必要箇
   所にスポット送風するダクトとを有する空調装置におい
   て、 前記ダクトのうち、少なくとも前記ダクトの吹出口内部
   には、前記冷却風を通風する主流通路と、この主流通路
   の外周に副流通路を形成し、かつこの副流通路内の空気
   の流速を前記主流通路の流速より遅くする流速可変手段
   を具備することを特徴とする空調装置。 （２）前記ダクトのうち、少なくともその吹出口部分は
   円筒形の外筒と、この外筒内部に設けられた内筒とから
   構成され、前記主流通路は、前記内筒内部に形成され、
   前記副流通路は、前記内筒と前記外筒の間に形成されて
   いることを特徴とする特（１） 許請求の範囲第１項記載の空調装置。 （３）前記外筒の口径をＤｓ、前記内筒の口径をＤＯと
   し、その口径比をＤ　ｓ　／　Ｄ　ｏとすると、この口
   径比が １．２５≦Ｄ　ｓ　／　Ｄ　ｏ≦２．０となるように設
   定したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の空
   調装置。 （４）前記流速可変手段は、周囲空気を前記副流通路内
   に導入するように前記冷却ユニット内に設けられたファ
   ンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項いずれか記載の空調装置。 （５）前記流速可変手段は、前記内筒の上流側開口（６
   ）前記流速可変手段は、前記内筒と前記外筒の間に設け
   られ、前記副流通路内に流入する空気量を制御する２枚
   の多孔板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   、第２項、第３項いずれか（２） 記載の空調装置。