JPH0413607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷却ユニツトによつて冷却された冷
却風をダクトによつて必要箇所にスポツト送風す
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ツトによつて
冷却された冷却風をダクトによつて、例えば人が
存在する位置に、導風するものであつた。

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、冷却ユニツトの冷却能力を上げ
なければならなかつた。しかし、この場合冷却能
力の増強に伴ない冷却ユニツトが大型化し、製造
コストも上昇するなどの問題があつた。

（発明の目的） 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
ツ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アン５、蒸
発器４によつて冷却された冷風を送風する空調用
送風フアン６および上記フアン５，６を駆動する
両軸モータ７とから成つている。該構成が本発明
における冷却ユニツトに相当する。すなわち、本
例では、冷却ユニツ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
を高速度でエジエクタ内に噴射させて、その噴流
によつて蒸発器内を低圧にする蒸気噴射式冷凍方
式、ペルチエ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
つて、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つている。

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１０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
くなつた空気の排出口１１が設られている。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によつて冷却された後、蒸発
器ケース８に接続された導出ダクト１３内に送り
込まれるようになつている。

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
け部材１６によつ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１５
ｂ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。従つて内
筒１５ｂ内部の主流通路１７には、蒸発器４によ
つて冷却された空気のみが送風されるようになつ
ている。

一方、ダクト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から空調
装置本体１の周囲空気を遠心送風フアン２０によ
つて導入されるようになつている。符号２１はフ
アン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。

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イルターが取
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１５ｂ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
１８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１
８内を通過する空気が通風可能にしかも整流作用
を受けるようになつている。保持部材２２の取付
け方法としては、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
スなどによつ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
部２３は、内筒１５ｂまたは外筒１５ａに一体成
形によつて設けるか、両者とは別体に設置し、外
筒１５ａ側からボルト等によつて取付けられる。
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ツ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
より急激に減圧され、蒸発器４により蒸発される
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
モータ７，２１も作動する。

従つて、フアン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によつて冷却
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
フアン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１
８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１５ｃ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、フアン２０によつて副流通路１８に
送り込まれる空気の量は、フアン６によつて主流
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。

従つて、副流通路１８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
によつて決定される。

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、 Δto＝ｔ∞−to：主流吹出温度差、Δtx＝ｔ∞−
tx：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＝Us／Uo：速度比、γ＝Ds／Do：口径比 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Uo，
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Uxo，txoとすると、
従来ダクトの速度到達率はUxo／Uoで示され、
温度到達率は （ｔ∞−txo）／（ｔ∞−to）＝Δtxo／Δto 従つて、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。

α＝Ux／Uo／Uxo／Uo＝Ux／Uxo β＝Δtx／Δto／Δtxo／Δto＝Δtx／Δtxo 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Us／Uoおよび内筒１５ｂと外筒１５ａの口径
比Ds／Doを変化させた時の速度到達率Ux／Uo
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Us／Uo、口径比
Ds／Do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
て実験を行なつたが、Ｘの長さが内筒１５ｂの口
径Doの約５倍以上であれば、ほとんど同じ結果
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＝Us／Uoが
０および１の場合、口径比γ＝Ds／Do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
ことが明らかとなつた。

すなわち、速度比σが0.15〜0.6、口径比γ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、γ＝
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。

従つて、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となるようにフアン２０の駆
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
率を得ることができるように、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にはフアン６によつて冷風
が導入される。ここで主流通路１７と副流通路１
８を仕切る内筒１５ｂの端部１５ｄは、ラツパ状
に広がつており、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
率、温度到達率は副流側の空気温度によつて決る
のではなく、副流通路１８を流れる空気の流速に
よつ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
用のフアン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内筒を設け、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
よつ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によつて外筒４０
ａ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つて
固着されている。また、内筒４０ｂの副流通路５
１導入口付近には、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
となつており、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。つ
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は、外
筒４０ａに設けられた長溝４０ａ−１に沿つて円
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４
２ａと４３ａ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４３
ａが完全に重なつた状態を示し、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の操作によつて、副流
通路５１内に導入される空気量が調節され、した
がつて副流通路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４２ａ，４３ａの開孔面積は、内筒４０
ｂ、外筒４０ａ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。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、冷却ユニツトに
よつ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つ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、冷たい温度を保つたまま冷
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ツトの
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
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…凝縮器冷却フアン、６…冷却風
送風フアン、１５…ダクト、１５ａ…外筒、１５
ｂ…内筒、１７…主流通路、１８…副流通路、２
０…副流通路への周囲空気送風フアン、１５ｄ…
ラツパ状内筒端部、２３…保持部材、４２…固定
制御プレート、４３…可動制御プレート、４２
ａ，４３ａ…通気孔、４０ａ…外筒、４０ｂ…内
筒、５０…主流通路、５１…副流通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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ツト
   と、この冷却ユニツトから突出して設けられ、前
   記冷却風を必要箇所にスポツ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
   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Ds／Doとすると、この口径
   比が 1.25≦Ds／Do≦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ツト内に設け
   られたフア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
   端部を上流側に向けて拡開せしめたことを特徴と
   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。 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
   記載の空調装置。