JP7426865B2 - 吹き出しチャンバ - Google Patents

Description

この発明は、チャンバ本体内に袋状フィルタを備えた壁設置の吹き出しチャンバに関し、特に温度成層空調用の壁設置の吹き出しチャンバに関する。

天井高の高い建物で空調を行う場合、空調された空気（以下、空調空気）を室内全体に拡散する混合希釈空調方式ではなく、高温になった空気の浮力を利用して、空間上部の高温領域と、下部の低温領域との空気密度差に基づき成層をなし、例えば夏期などにおいて、人が多く存在する範囲（例えば床面から上に２ｍ程度の範囲の下部の低温領域）を空調空気で満たす温度成層空調方式を採用する場合がある。空間上部の高温領域に滞留する空気を積極的に排気し、中間や下部の空気を還気として循環することで、高温領域の高温空気を冷却しなくてよいので、混合希釈空調方式と比べても温度成層空調の方が省エネルギー化を図りやすい。

温度成層空調では、空調空気の層を形成するために、また形成された層を乱さないために空調空気を緩やかに供給する必要がある。そこで特許文献１、２では、ダクトから送られてくる空調空気をそのまま吹き出すのではなく、空調空気量に対して十分大きな容量および吹き出し口を有するチャンバを介して吹き出すことで吹き出し風速を弱めている。特に特許文献１、２ではダクトにソックダクトやバグフィルタを接続するとともに、チャンバの正面や側面に設けられた吹き出し口に対して通風パネル（ガラリチャンバー、デイフューザー板）を取り付けているため、吹き出し口全体から滲み出すような給気が可能となっている。

特許第５０８７６８８号公報 特許第２８６２１４９号公報

ところで特許文献１、２では、通風パネル（側パネルやデイフューザー板）に設けられた通風用の孔（開口）が全面に亘って均一であり、吹き出し抵抗は全面に亘って均一である。ただ、同構造の吹出しユニットを試作し、吹き出し口の通風パネルを格子状に区画して各区画の吹き出し風速を測ってみると、区画によって吹き出し速度にばらつきがあり、意図しない部分から不必要に空調空気が吹き出していることが分かった。

そこで本発明は、意図しない部分からの不必要な吹き出しを抑制することができる吹き出しチャンバの提供を目的とする。

本発明の吹き出しチャンバは、給気導入口１１ａと、吹き出し口１２１ａとを有するチャンバ本体１０と、前記チャンバ本体１０内に配置され、前記給気導入口１１ａに取り付けられる袋状フィルタ２０とを備え、前記吹き出し口１２１ａが、給気の導入方向と略平行な面に設けられ、且つ側方に開口しており、吹き出し口１２１ａの吹き出し抵抗を部位によって異ならせていることを特徴としている。

上記吹き出しチャンバでは、前記給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている離間部位１２１ａ１の吹き出し抵抗が、前記給気導入口１１ａに近い近傍部位１２１ａ２の吹き出し抵抗より大とされていることが好ましい。

また、前記離間部位１２１ａ１に空気抵抗材１６が取り付けられていることが好ましい。さらに、給気の導入方向における、離間部位１２１ａ１と近傍部位１２１ａ２の長さ比がおよそ２：１とされていることが好ましい。さらにまた、袋状フィルタ２０の流路面積が先端に向かうにつれて小さくなっていることが好ましい。

本発明の吹き出しチャンバでは、吹き出し口の吹き出し抵抗を部位によって異ならせることで、過度な吹き出しが生じている部位の吹き出し抵抗を他の部位よりも相対的に大きくすることができ、不必要な吹き出しを抑制することができる。

空気抵抗材が取り付けられるなどして、給気導入口から給気の導入方向に離れている離間部位の吹き出し抵抗が、給気導入口に近い近傍部位の吹き出し抵抗より大とされている場合、離間部位での不要な吹き出しを抑制することができる。すなわち、例えばソックダクトやバグフィルタに代表される袋状フィルタは末端からの排出量が他の部分に比べて多くなる傾向にあるため、吹き出し抵抗が吹き出し口全面に亘って均一であると離間部位からの吹き出し量が多くなってしまうが、離間部位の吹き出し抵抗を相対的に大とすることでその影響を軽減することができる。

給気の導入方向における、離間部位と近傍部位の長さ比がおよそ２：１とされている場合、吹き出し口全体でバランスの取れた吹き出し風速とすることができる。

袋状フィルタの流路面積が先端に向かうにつれて小さくなっている場合、末端からの排出量が多くなるといった傾向を抑えることができる。

この発明の一実施形態に係る吹き出しチャンバの分解斜視図である。 図１の吹き出しチャンバの斜視図である。 図２の吹き出しチャンバの断面図である。 他の実施形態に係る吹き出しチャンバの断面図である。 実験結果を示す図であって、図５Ａが実施例を、図５Ｂが比較例を示している。

次に、この発明の吹き出しチャンバの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の吹き出しチャンバ１は温度成層空調向け冷暖房用の壁設置のチャンバであって、図１及び図３に示すように、チャンバ本体１０と、チャンバ本体１０内に配置される袋状フィルタ２０とを備えている。

チャンバ本体１０は中空直方体状であって、平面視長方形状の底部１１と、底部１１の４辺から立ち上がる側壁部１２と、側壁部１２の上端を塞ぐ上部１３とを有している。側壁部１２は、底部１１の長辺から立ち上がる正面部１２１、背面部１２２と、底部１１の短辺から立ち上がる２つの側面部１２３とからなる。そして、正面部１２１と２つの側面部１２３にはそれぞれ空調空気を吹き出すための側方に開口する吹き出し口１２１ａが設けられている。吹き出し口１２１ａは正面部１２１と側面部１２３のほぼ全面に亘って設けられている。従って、チャンバ本体１０は、底部１１と、背面部１２２と、上部１３とから構成されており、正面と両側面に吹き出し口１２１ａを備えているともいえる。

図１に示すように、吹き出し口１２１ａは桟材１４によって区画されている。具体的には、正面部１２１には縦桟１４１と横桟１４２が１本ずつ、側面部１２３にはそれぞれ横桟１４２が１本ずつ設けられている。縦桟１４１は正面部１２１の略中央に位置し、横桟１４２は吹き出し口１２１ａを高さ方向に三分割したときの下から１つ目の高さに位置している。そして桟材１４によって区画された各区画にはそれぞれ通風材１５が取り付けられている（図３参照）。通風材１５は例えば樹脂製のネットである。例えば平均捕集効率（質量法）は１５～２５％程度で、初期圧力損失は風速１．５ｍ／ｓで２．０～９．０Ｐａである。また、各区画のうち、上側の区画には空気抵抗材１６が取り付けられている。空気抵抗材１６は通風材１５よりも上流側に位置している。空気抵抗材１６は例えば不織布である。例えば平均捕集効率（質量法）は５０～７０％程度で、初期圧力損失は風速２．５ｍ／ｓで２０～９０Ｐａである。このように上側の区画に空気抵抗材１６を取り付けることで、上側の区画の吹き出し抵抗は下側の区画に比べて大となっている。吹き出し抵抗が大となっている部位と、吹き出し抵抗が小となっている部位の上下方向の長さ比はおよそ２：１である。なお、チャンバ本体１０を正面から見たときの左上の区画は、通風材１５及び空気抵抗材１６が桟材１４に対して着脱可能に取り付けられている。具体的には、区画と同形状の枠材１７を介して通風材１５及び空気抵抗材１６が桟材１４に取り付けられている。

ところで底部１１の略中央には、給気ダクト３０からの空調空気をチャンバ本体１０内に導入するための給気導入口１１ａが設けられている。また給気導入口１１ａを縁取るようにしてフランジが設けられている（図３参照）。チャンバ本体１０の外側に延びるフランジ１１ｂは、給気ダクト３０を接続するためのものであり、チャンバ本体１０内に延びるフランジ１１ｃは、袋状フィルタ２０を接続するためのものである。

袋状フィルタ２０は中空三角柱状であって、三角形とされた面（側マチ）をチャンバ本体１０の側面部１２３の内面に向けるようにしてチャンバ本体１０内に配置されている。袋状フィルタ２０の下端は開口しており、上記フランジ１１ｃに接続されている。上端は閉じられており、チャンバ本体１０の上部１３に固定されている。従ってこの袋状フィルタ２０は下から上に向かって延出されているといえ、吹き出し口１２１ａは袋状フィルタ２０の延出方向と略平行な面に設けられているといえる。なお、給気は下から上に向かって行われるため、吹き出し口１２１ａは給気の導入方向（図２、図３の白抜き矢印）と略平行な面に設けられているともいえる。袋状フィルタ２０の側面視形状が略三角形であることから分かるように、袋状フィルタ２０の流路面積は末端（先端）に向かうにつれて小さくなっている。減少率はほぼ一律である。袋状フィルタ２０の上下方向の長さは吹き出し口１２１ａの高さとほぼ同じである。上記袋状フィルタ２０は不織布からなる。従って、袋状フィルタ２０は、側面マチ付平袋状の不織布袋ともいえる。不織布は、例えば平均捕集効率（質量法）は５０～７０％、初期圧力損失は風速２．５ｍ／ｓで２０～９０Ｐａのものであって、空気抵抗材１６と同一であるが異ならせてもよい。

上記構成の吹き出しチャンバ１は、フランジ１１ｂに給気ダクト３０を接続することで使用される。使用にあたって給気ダクト３０から空調空気を供給すると、空調空気は袋状フィルタ２０を通ってチャンバ本体１０内に緩やかに排出されるが、袋状フィルタ２０は末端からの排出量が他の部位に比べて多い傾向にあるため、何ら対策を採らなければ、吹き出し口１２１ａのうち、上側の部位（給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている離間部位１２１ａ１）から多くの空調空気を吹き出してしまう。フランジ１１ｂに接続される給気ダクト３０内部を図示しない空調機のファンなどによって動圧を与えられた給気は、給気ダクト３０の先の袋状フィルタ２０によって静圧変換されて不織布から方向変換されるものの動圧が末端で残って吹き抜け気味となるからである。この点、上記構成の吹き出しチャンバ１では、離間部位１２１ａ１である上側の区画に空気抵抗材１６を取り付けることで、上側の区画の吹き出し抵抗を下側の区画（給気導入口１１ａに近い近傍部位１２１ａ２）の吹き出し抵抗よりも大としているため、袋状フィルタ２０の末端から多くの空調空気が排出されても、上側の区画からの不必要な吹き出しを抑制することができ、給気の導入方向における吹き出し風速のムラを小さくすることができる。よって温度成層空調用の吹き出しチャンバとして好適に用いることができる。

吹き出しチャンバ１の設置場所としては、図３に示すように、建屋の壁面３１に設けられた窪みが挙げられる。この場合、壁面３１内に吹き出しチャンバ１が収まるため、吹き出しチャンバ１が室内の利用者にとって邪魔にならない。また、吹き出しチャンバ１の前にルーバー３３を設置すれば、吹き出しチャンバ１を隠しつつ空調することができる。ただ、壁面３１に背面部１２２を沿わせるようにして設置してもよい。この場合、壁面３１に窪みを設ける必要が無い。給気ダクト３０は床面３２に設けた竪穴から引き込むことが好ましい。

図４は、異なる実施形態に係る吹き出しチャンバ１Ａを示している。この吹き出しチャンバ１Ａは、チャンバ本体１０の上部１３に給気導入口１１ａが設けられており、袋状フィルタ２０は上から下に延出されている。そして横桟１４２は吹き出し口１２１ａを高さ方向に三分割したときの下から２つ目の高さに位置している。空気抵抗材１６は下側の区画に取り付けられている。すなわち、図３の吹き出しチャンバ１と上下が反転した状態である。この吹き出しチャンバ１Ａについても、給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている下側の区画（離間部位１２１ａ１）の吹き出し抵抗が、給気導入口１１ａに近い上側の区画（近傍部位１２１ａ２）の吹き出し抵抗よりも大とされているため、袋状フィルタ２０の末端から多くの空調空気が排出されても、下側の区画からの不必要な吹き出しを抑制することができ、給気の導入方向における吹き出し風速のムラを小さくすることができる。

（実施例）
図５Ａは、上から給気するタイプ（図４）の吹き出しチャンバにおいて、チャンバ本体１０の幅を２４８０ｍｍ、高さを１８００ｍｍ、奥行きを６２０ｍｍ（容量約２．７７ｍ^３）とし、桟材１４の幅を８０ｍｍとし、吹き出し口１２１ａの総面積を約５．４９ｍ^２とし、給気導入口１１ａの幅を１３０４ｍｍ、奥行き方向の長さを３０４ｍｍとし、通風材１５として株式会社アクシー製の粗塵用樹脂製フィルタ ＰＨ３８００－１（平均捕集効率（質量法） １８％、初期圧力損失は風速１．５ｍ／ｓで５．６Ｐａ）を、空気抵抗材１６として日本バイリーン株式会社製の粗塵用不織布フィルタ ＰＳ／１５０Ｎ（平均捕集効率（質量法） ６３％、初期圧力損失は風速２．５ｍ／ｓで３０Ｐａ）を、袋状フィルタ２０の材料として空気抵抗材１６と同材料を使用し、給気量を６０００ｍ^３／ｈとしたときの吹き出し風速を表した図である。なお、空気抵抗材１６がある部分の通風抵抗は、空気抵抗材１６が無い部分に比べて６５．８％増加している。図中に記載の数字の単位はｍ／ｓである。また、吹き出し風速は、正面部１２１を１２分割し、１２点それぞれで測定を行った。

（比較例）
また、空気抵抗材１６を設けない他は上記実施例と同一条件としたものを比較例として用意した。図５Ｂが比較例の吹き出し風速を表した図である。

図５Ｂに示す比較例では、給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている下側（離間部位１２１ａ１）の吹き出し風速が大きい一方で、給気導入口１１ａに近い上側（近傍部位１２１ａ２）の吹き出し風速が小さく、上下方向における吹き出し風速のばらつきが大きくなっている。それに対して、給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている下側（離間部位１２１ａ１）に空気抵抗材１６を設けている実施例（図５Ａ）では、上下方向における吹き出し風速のばらつきが抑えられていることが分かる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記実施形態では、通風材１５として樹脂製のネットを用いていたが、金属製のネットでも良い。またネットに限らず、板材に多数の孔を設けた有孔パネルやガラリを用いてもよい。また、空気抵抗材１６としては不織布に限らず、織布を用いてもよい。また、空気抵抗材１６を用いず、通風材１５（ネット、有孔パネル、ガラリ）の開口率や圧力損失、平均捕集効率等を部位によって異ならせることで、離間部位１２１ａ１の吹き出し抵抗を近傍部位１２１ａ２の吹き出し抵抗より大としてもよい。さらに、吹き出し抵抗を段階的、または連続的に変えることで、給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れるほど吹き出し抵抗が増していくという構成にしてもよい。また、吹き出し抵抗が大となっている部位と、吹き出し抵抗が小となっている部位の長さ比は２：１に限らず、適宜変更してもよい。

また、上記実施形態では、給気導入口１１ａから給気の導入方向に離れている離間部位１２１ａ１の吹き出し抵抗を大としていたが、吹き出し口１２１ａ周辺の状況に合わせて吹き出し抵抗を大とする部位を調整してもよい。例えば、吹き出し口１２１ａの前方に、給気の障害物となる観客席等が設けられている場合、障害物と対向する部位の吹き出し抵抗を大として、障害物に当たる風量を小さくすることも可能である。給気が座席や観客にぶつかって様々な方向へ気流が向かって温度成層を乱す観客席への給気風量を小さくすることで、その直上の風量が大きくても対象室内の下部の空気密度差による温度成層は逆に乱されず良好となる。

また、別な実施形態としては、給気導入口１１ａを、２つの側面部１２３のうちの一方の側面部１２３に設けてもよい。この場合、側面部１２３には吹き出し口１２１ａを設けない。また、離間部位１２１ａ１は他方の側面部１２３側となり、近傍部位１２１ａ２は一方の側面部１２３側となる。

１、１Ａ 吹き出しチャンバ
１０ チャンバ本体
１１ 底部
１１ａ 給気導入口
１１ｂ フランジ（給気ダクト接続用）
１１ｃ フランジ（袋状フィルタ接続用）
１２ 側壁部
１２１ 正面部
１２１ａ 吹き出し口
１２１ａ１ 離間部位
１２１ａ２ 近傍部位
１２２ 背面部
１２３ 側面部
１３ 上部
１４ 桟材
１４１ 縦桟
１４２ 横桟
１５ 通風材
１６ 空気抵抗材
１７ 枠材
２０ 袋状フィルタ
３０ 給気ダクト
３１ 建屋の壁面
３２ 建屋の床面
３３ ルーバー

Claims (4)

1. 給気導入口と、通風材が取り付けられた吹き出し口とを有するチャンバ本体と、
   前記チャンバ本体内に配置され、前記給気導入口に取り付けられる袋状フィルタとを備え、
   前記吹き出し口が、給気の導入方向と略平行な面に設けられ、且つ側方に開口しており、
   前記吹き出し口のうち、前記給気導入口から給気の導入方向に離れている離間部位に空気抵抗材が取り付けられることで、前記離間部位の吹き出し抵抗が、前記給気導入口に近い近傍部位の吹き出し抵抗より大とされており、
   前記空気抵抗材が、前記通風材の上流側に位置しており、
   前記袋状フィルタが中空三角柱状であって側マチが三角形であることで、流路面積が末端に向かうにつれて小さくなっており、その減少率がほぼ一律である、
   吹き出しチャンバ。
2. 前記給気の導入方向における、前記離間部位と前記近傍部位の長さ比がおよそ２：１とされている、
   請求項１記載の吹き出しチャンバ。
3. 前記通風材が樹脂製のネットであり、前記空気抵抗材が不織布である、
   請求項１または２記載の吹き出しチャンバ。
4. 前記給気導入孔がチャンバ本体の底部に設けられており、
   前記離間部位が、前記吹き出し口のうち、上側の部位である、
   請求項１から３のいずれかに記載の吹き出しチャンバ。

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