JP2000291989A - 空調設備および空調方法 - Google Patents
空調設備および空調方法Info
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Abstract
を実施する。 【解決手段】 室Rの床Fから所定高さまでの空調対象
域Sを空調する設備において、外気に対して実質的に湿
度調整を行う外気調和機11で処理された空気は、間仕
切り壁5と外壁6との間に形成されている循環路7に導
入され、顕熱交換器41で所定の温度に調整された後、
室空調対象域Sの下部に設定されている給気口21から
吹き出される。給気口21には、高さ方向に上下に分割
されたダンパが設けられており、暖房時には、下側のダ
ンパのみが開放し、給気SAは床Fに向けて吹き出され
る。
Description
れる用途に適し、大空間に適用すればメリットが大き
く、また空調必要空間(対人空調においては在室者の居
住域、対物空調においては各種の実験、試験や、生産工
程の被処理物の所望の物性を維持する区域)の温度分布
を均一に確保することを省エネルギ的に行う空調設備、
及び当該空調設備を使用した空調方法に関するものであ
る。
高騰させないために、必要とされる空間、例えばホー
ル、展示施設などでは人のいる区域、工場や研究施設に
おいては生産機器、実験機器、原材料やその他試料など
のみを所定の温度に空調することが望ましい。そのため
従来から例えば、上層空間と下層空間を水平なダクトか
らの噴気流で仕切って両空間の空気の混合を防止するこ
と(特許第2791137号)、工場において、空調機
に接続されたダクトの吹出口を壁側中間高さに設定し、
吸込口を床面に設置すること(特開平4−257652
号)、縦長で機内を特殊構造としたファンコイルユニッ
トを使用し、ユニット上下に吹出口を設け、風量調整機
構で両者の風量を調整すること(特開平10−2464
57号)が提案されている。
来の技術では、例えば精密機械工場においてレーザー測
長器を用いる工程や無風を再現する環境試験室などの空
調にとっては、室の雰囲気が大きく乱されてしまうとい
う問題がある。また対人空調においてもドラフト感を居
住者に与えることとなって好ましくない。さらにこれら
の技術では多数のファンユニットや高い静圧のかかるノ
ズルを用いているので、消費電力が大きくなり運転費の
高騰を招くと共に、これらの機器や器具が比較的高い天
井に設けられているため、メンテナンスも困難である。
和空気を小風量・低風速で給気して省エネルギを図るい
わゆる置換換気に着目した。例えば特開平4−1435
38号においては、室内空気より若干低温の前記性状の
気流を室の下方空間に給気することが提案されている。
かかる技術を発展させれば、前記従来の問題点は改善さ
れると考えられる。しかしながら、特開平4−1435
38は、冷房運転を想定しているため、暖房時や温風を
吹き出す必要のある場合にはそのままでは適用できない
という改善すべき点があった。
であり、暖房時や温風を吹き出す場合に小風量、低速で
給気しても、室に対して好適な空調を実施することがで
きる空調設備、並びに空調方法を提供して前記問題の解
決を図ることをその目的としていてる。
め、請求項1によれば、室の床面から所定高さまでの空
間を空調対象域として空調する設備であって、所定の空
調空気を供給するための空気調和機と、前記空調空気を
室内に給気するための給気口と、前記空調空気を前記給
気口まで搬送するための流路とを有し、前記給気口は、
前記空調対象域における壁面の下方に設けられ、前記給
気口には、開閉自在なダンパが設けられ、前記ダンパは
高さ方向に上下に分割されて、各々独立して開閉自在で
あることを特徴とする、空調設備が提供される。
部分に、上下に分割されたダンパが設けられ、しかも上
部と下部のダンパが各々独立して開閉自在であるから、
例えば暖房時には、下側のダンパのみを開にして、下側
から吹き出させる。この場合、床面に向けて小風量、低
風速で吹き出すことにより、コアンダ効果によって温風
は床面を這うようにして床面に広がって給気され、その
後ゆっくりと上昇し、誘引拡散効果で室全体を均一に所
望の温度に空調できる。そして小風量、低風速であるか
ら、消費するエネルギにも少なくて済み、しかも室内の
雰囲気を乱さない。
パの双方とも開放して同様に冷風を小風量、低風速で吹
き出すことにより、置換換気方式によって室の空調対象
域全体を均一に空調できる。この場合、吹き出す方向
は、水平方向であってもよい。また上下双方のダンパを
開放すると共に、吹き出し風量を多くすることで所望の
温度に空調するまでさほど時間を要しない。
パは実質的にダンパとして機能するものであればよく、
例えば多数の回動する羽根、ブレードを上下に並列させ
た構成の給気口としてもよい。すなわち本発明におい
て、ダンパとは実質的にダンパとして機能するものも含
む。そして給気口からの吹き出し仰角、俯角を調整でき
るものであればなお好ましい。もちろんダンパや、前記
ブレードその他の給気口開閉部材は、給気口の前面に設
置してもよいが、意匠的に考慮すると、給気口の背面側
に設けることが好ましい。さらにまた給気口に適宜のフ
ィルタを介装すれば、より清浄な空調が必要な室に適用
できると共に、圧力抵抗を調整して均一な吹き出しを実
現できる。
ど遠隔にて開閉操作できるものが便利であり、さらにま
た給気の温度に応じて、上下のダンパの開閉を自動的に
制御する制御装置を付加すれば、なお好ましい。例えば
暖房時には、下側のダンパを開放し、さらにその吹き出
し方向に俯角をつけて床面に向けて吹き出すように制御
され、他方冷房時には上下のダンパを開放してその吹き
出し方向に適宜仰角或いは俯角、さらには水平方向に吹
き出すように、前記制御装置によって制御するように構
成してもよい。
の壁を構成する内壁との間に形成された空間であれば、
格別専用のダクトの施工は不要である。しかも外壁と内
壁とを一体にした中空形状のユニットパネルの組み合わ
せ構成にすればスキンロードを軽減でき、施工が容易で
あり、空気調和機などの他部材、機器の規格化も容易と
なり、さらに建物の用途変更や盛替えにも簡単に対応で
きる。
請求項3のように、室外に設置されて外気を処理する外
気調和機と、当該外気調和機によって処理された後の空
気を処理する顕熱交換器とに分けて構成し、前記顕熱交
換器を前記流路中に設置するようにすれば、空調機能を
外気調和機と顕熱交換器に分担させることができ、例え
ば前者で必要な減湿処理を行い、後者で温度調整のみを
行うようにするなどすれば、過除湿を防止すると共に、
結露させるほど低温の熱媒を不要とすることができ、冷
凍機の成績係数を向上させることができる。さらに請求
項2に適用した場合には、室内に建て込まれた流路に還
気を導くためのダクト引き回しの必要がなくなり、工事
費並びに静圧のアップを抑えてそれに要するコストの削
減が図れる。
い位置に、室内からの還気を前記流路に取り入れるため
の還気取り入れ口が設けられ、前記流路内における顕熱
交換器の上流側にて、外気調和機によって処理された後
の空気と前記取り入れた還気とが混合されるように構成
されたことを特徴としている。
室内からの還気を前記流路に取り入れるための還気取り
入れ口を設けると共に、流路内で処理済みの外気と還気
取り入れ口から取り入れた還気を混合するようにしたか
ら、空調対象域の置換換気を省エネルギで行える。
的に外気の湿度の調整を行うように構成されると共に、
前記流路中に高性能フィルタを設けたことを特徴として
いる。かかる構成によって、顕熱交換器は、温度調整の
みに専従することができるから高い精度で給気の温湿度
制御が行える。そして高性能フィルタを有しているの
で、クリーンルームに適した設備を容易に構成できる。
う場合、請求項7に記載したように、冷房時には、風速
0.15m/s〜0.25m/sの風速で給気口全面か
ら給気させ、他方暖房起動時には、風速1.5m/s〜
2.5m/sの風速で給気口の下部から室の床面に向け
て給気させると、最適な効果が得られる。すなわち、前
記した低速で空調空気を吹き出しているので、室の雰囲
気を乱すことなく空調を実施でき、しかも暖房起動時に
は、給気口の下部側から室の床面に向けて給気させるよ
うにしたので、コアンダ効果によって床面を這うように
して温風が室内に広がり好適に空調を実施することがで
きる。さらにかかる置換換気によって塵埃をプルームに
誘引されて上方に排出することができ、空調対象域に塵
埃だまりが発生するのを防止することができる。
ましい実施の形態について説明する。図1は、本発明を
適用した室としての高さ13.4mの高天井、大空間の
機械組立工場の室Rを平面からみた様子を示し、図2は
その縦断面を概略的に示している。
で囲まれ、残りの側面は製品搬入出口4を形成してい
る。壁体1、2、3は基本的に同一の構成を有し、本実
施の形態では間仕り切壁5が建て込まれて壁体の内壁を
構成している。なおこの間仕切り壁5には公知のプラス
ターボード2枚貼の壁パネルを用いることができる。そ
して壁体1、2、3のいずれも図2に示したように、内
壁を構成する間仕切り壁5と外壁6とによって、その内
部に流路としての調和空気の循環路7が形成されてい
る。なおこの循環路7の上面は後述のダクト16接続の
ための開口を残してパネル材7aで塞がれている。また
間仕切り壁5は柱8と面一に建て込まれ、室Rのデッド
スペースを有効利用している。
11が設置されている。この外気調和機11は、冷却コ
イル12、加熱コイル13、加湿器14、送風機15を
備えており、導入した外気OAに対して、実質的に湿度
の調整を行うように構成されている。そしてそのように
して湿度調整された空気は、ダクト16を通じて前記循
環路7に供給されるようになっている。なおこの外気調
和機11には、起動運転時のエネルギ効率を向上させる
ため、天井部に設けた取り入れ口17から室Rの還気が
適宜導入されるようになっている。また、例えば天井部
における他の位置には、外気処理風量に相当する量を排
気するための排気口18が設けられている。
の高さHは5mに設定されており、したがって、給気口
21は、高さHより低い位置で床面Fの近傍であって、
給気口21の上端が3.2mとなる位置に設定されてい
る。また本実施の形態では、図1に示すように、対向す
る壁体1、3にあっては、1スパン、すなわち柱8、8
の間につき、1つの単位間仕切り壁5が配置され、かつ
1スパンおきに交互に循環路7を形成するように構成さ
れている。すなわち、壁体1においては、壁体1b、1
dにのみ循環路7と給気口21とが形成され、、壁体3
においては壁体3c、3eにのみ循環路7と給気口21
とが形成されている。
単位間仕切り壁5が配置されており、全ての壁体2a、
2b、2c、2dに循環路7と給気口21とが形成され
ている。給気口21は前記したように、吹出風量と吹出
風速に応じて床上高さ3.2mの高さまで形成されてい
るが、平面的な吹出面を増やすことにより高さを低くす
ることができる。すなわち水平方向に広く吹き出し面積
をとることにより、高さを低く抑えることができる。な
お図示しないが、間仕切り壁5には、適宜循環路7内の
部材を保守するための点検口が設けられているが、間仕
切り壁5自体を回転扉として構成し、そのようなメンテ
ナンスのための便宜を図ってもよい。
示したように、室R側にパンチング板22を有してお
り、その背面側に粗塵フィルタ23が設けられ、循環路
7側にモータダンパ24が設けられている。このように
パンチング板22や粗塵フィルタ23を付加することに
より、給気口21における各地点での圧力抵抗を均一に
して、均一な吹き出し風速が得られる。この場合、パン
チング板22の目の開口率や粗塵フィルタ23の厚みを
調整することにより、必要に応じた圧力抵抗の調整が行
える。なおパンチング板22に代えて格子状の開口形態
として、適宜整流部材を取り付けた構成としてもよく、
かかる部材はこれらに限らず、美観、意匠の観点から適
宜選択できる。
に、上下方向に羽根(ブレード)Bが例えば16段に設
けられており、各羽根B1〜B16は、別設のモータ(図
示せず)によってその開閉が行われ、またそのときの開
閉角度(仰角、俯角)も制御されるようになっている。
本実施の形態では、最下段の羽根B16とそれより上段の
羽根B1〜B15とは独立して開閉制御でき、また特に羽
根B1〜B15は、上側ダンパとして一体に開閉するよう
に構成されている。
1d、2a〜2d、3c、3eの内側の各間仕り切壁5
における所定の高さ、すなわち空調対象域Sよりも高い
位置には、室Rからの還気RAを取り入れて循環路7に
導入するための還気取り入れ口31が形成されている。
この還気取り入れ口31には、循環ファンとして有圧扇
32が設けられており、吸い込んだ還気RAを循環路7
内に送風するようになっている。さらにこの有圧扇32
には逆流防止のためのチャッキダンパ(図示せず)が押
し込み側、すなわち循環路7側に取り付けられている。
層が崩れることを避けるべく、前記有圧扇32は、高さ
10mの位置に取り付けられており、また風速3.8m
/sで還気RAを吸い込むように設定されている。なお
有圧扇32については、冷房負荷減少時にその台数制御
を行いつつ、温度成層の高さを一定に維持できるように
その計裝システムを構成すれば、空気搬送動力を低減で
き、さらなる省エネルギ効果が期待できる。
流側であって、前記還気取り入れ口31の下流側には、
顕熱交換器41が配置されている。この顕熱交換器41
は、室R内の温度と空気の湿度を検知して結露を生じな
いよう冷水流量を二方弁で制御する公知のもので、例え
ば高砂熱学工業株式会社の製品「ドライコイル(登録商
標)」が好適に利用できる。前記したように外気調和機
11は送風機15の他に冷却コイル12、加熱コイル1
3、加湿器14を備えているが、減湿処理は、冷却コイ
ル12が担い、加湿は加熱コイル13+加湿器14が担
っており、室R内を所定温度に制御することは、この顕
熱交換器41によって行われている。
うに構成されており、例えば室Rの冷房運転を実施する
場合には、図4に示したように、給気口21のモータダ
ンパ24の羽根B1〜B16は、例えば全て水平位置に制
御されて、すなわち吹き出し方向が水平となるように制
御されて全て開の状態にされる。そして外気調和機11
によって水分量が制御された処理済みの外気は、循環路
7へと送られ、室Rからの還気RAと循環路7内で混合
され、その後顕熱交換器41で所定の温度に制御された
後、給気口21から室Rに給気される。
述のように高さ5mの位置までを空調対象域Sとして吹
き出されているが、室R内空気との温度差によってまず
床を這い、順次新鮮な給気SAで室Rの空調対象域Sを
置換していく。このようにして給気SAによって押し上
げられていく空気のごく一部は、プルーム上昇気流とな
るが、当該ごく一部の上昇域を除けば、高さ方向に温度
成層を形成し、床面から5mまで室内温度を制御する。
℃(DB)には、風速0.25m/sの低速で吹き出さ
れた25℃(DB)、すなわち床上高さ5m域までの設
定室温マイナス1℃(DB)の空気がゆっくり吐出方向
に満ちていく。この場合空気密度の差から吐出されたば
かりの空気が既存の空気と混合してしまうことはなく、
室Rの水平方向において設定された温度に維持される。
室Rの垂直方向においても発熱体の発熱温度から吹出し
温度を適切に設計することで、特に工場などでは材料の
展伸などの変質の防止や加工精度の維持に寄与できる。
またレーザー測長のような気流の嫌う工程においても、
従来のジェット気流による室内撹拌の手法が、その時に
空調を停止していたことと比べると、発停の手間(従来
は作業をする時にいったん給気を停止する場合もあっ
た)や復帰時の室内温度の乱れを防止できるなどの効果
がある。
場合には、風速2.5m/sの速い風速で21℃(D
B)の空気を吹出すように制御されるが、この暖房運転
時には、図5に示したように、最下部の羽根B16のみが
開放され、しかも俯角がつけられて室Rの床F側に斜め
に向けられる。そのため給気口21から吹き出された給
気SAは、コアンダ効果により床Fに付着する気流とな
って室R内に広がっていく。なおこのような高速の付着
流は、吐出方向の反対側端部に到達したあと、順次浮力
によって上昇する過程で周囲の空気を誘引するため、室
R全体で大規模な循環流が形成され、混合が促進される
結果、従来の天井面からの吹出しと比べると、温熱環境
は改善され、しかも空調対象域Sを設定温度に早く到達
させることができる。すなわち暖房起動時において、空
調対象域Sを所定の温度にするまでの時間が早い。した
がって、本実施の形態にかかる空調設備によれば、如上
のように置換換気を好適に実施できつつ、従来改善の余
地があった暖房起動時の立ち上がり時間をも短縮でき
る。
は、例えば顕熱交換器41の下流側に高性能フィルタ4
2、例えばHEPAフィルタやULPAフィルタなどを
取り付ける。この際の載置の方法やシールの方法は公知
の方法を用いることができるのでその具体的な説明は省
略する。そのように高性能フィルタを介装させると、給
気口21から吹き出される給気SAは、冷房時には清浄
空気の水平層流となって室R内をクリーン化する。一方
暖房時には床Fから天井面に向かって清浄空気が上昇す
ることになるが、床面を防塵塗装するなどの対策を講じ
ることで、塵埃の巻き上げ現象を防止できる。したがっ
て、クリーンルームにおける暖房運転であっても支障が
ない。
しており作業工程地点は作業者の手元より下部であるの
が一般である。したがって無塵衣から露出している作業
者の顔面からの発塵や、工程それ自体からの発塵は作業
位置に落下したりあるいは作業台上に滞留していたが、
本発明をクリーンルームに適用した場合、上昇流に塵埃
が同伴し、作業空間廻りの塵埃量を低減できる。そして
高天井施設において生産や測定に寄与しない天井空間を
積極的に塵埃排出経路として利用することになる。また
HEPAフィルターユニットを天井に分散させて設置し
た従来の乱流クリーンルームと比べると、塵埃だまりが
生じず、さらにむらが少なく室内の水平方向で均一な清
浄度を維持できる。したがって、本発明をクリーンルー
ムに適用しても、従来のクリーンルームよりも省エネル
ギで良好な環境を創出することができる。
扇32の代わりに単なる吸込口を設け、顕熱交換器41
下流の高性能フィルタ42をファンフィルタユニット
(高性能フィル夕と送風機を一体にしたもの)で代替さ
せることもできる。この場合には外気調和機11の送風
機15は必ずしも必要ではない。またいずれの場合でも
高性能フィルタ42の設置位置は必ずしも顕熱交換器4
1の下流である必要はなく、前記有圧扇32、還気取り
入れ口31の位置と給気口21上端の間であって、循環
路7中の適所に設ければよい。ただし当然のことなが
ら、間仕切り壁5のシールを行い気密性を確保する必要
がある。
けられた2面の壁体、すなわち壁体1a、1c、1e、
3a、3b、3dでは、有圧扇32の能力を適切に選定
し、または送風機として十分な静圧を有するものを用い
ることで、顕熱交換器41と給気口21を側面すべてに
渡って形成することも可能である。
時や温風を吹き出す場合に小風量、低速で給気しても、
室に対して好適な空調を実施することができる。特に、
請求項2の場合には、格別専用のダクトの施工は不要で
あり、また空気調和機などの他部材、機器の規格化も容
易となり、さらに建物の用途変更や盛替えにも簡単に対
応することが可能になる。また請求項3の場合には、さ
らに外気調和機と顕熱交換器とに空調機能を分担させる
ことができる。請求項4では、効率のよい置換換気が実
施でき、請求項5の空調設備は、クリーンルームに対応
可能である。請求項6の空調方法によれば、請求項1〜
5の各空調設備を用いて好適に空調を実施することがで
きる。
室の平面からみた説明図である。
である。
示す説明図である。
示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 室の床面から所定高さまでの空間を空調
対象域として空調する設備であって、所定の空調空気を
供給するための空気調和機と、前記空調空気を室内に給
気するための給気口と、前記空調空気を前記給気口まで
搬送するための流路とを有し、前記給気口は、前記空調
対象域における壁面の下方に設けられ、前記給気口に
は、開閉自在なダンパが設けられ、前記ダンパは高さ方
向に上下に分割されて、各々独立して開閉自在であるこ
とを特徴とする、空調設備。 - 【請求項2】 前記流路は、外壁と室の壁を構成する内
壁との間に形成された空間であることを特徴とする、請
求項1に記載の空調設備。 - 【請求項3】 前記空気調和機は、室外に設置されて外
気を処理する外気調和機と、当該外気調和機によって処
理された後の空気を処理する顕熱交換器とを有し、前記
顕熱交換器は、前記流路中に設置されていることを特徴
とする、請求項1又は2に記載の空調設備。 - 【請求項4】 前記空調対象域よりも高い位置に、室内
からの還気を前記流路に取り入れるための還気取り入れ
口が設けられ、前記流路内における顕熱交換器の上流側
にて、外気調和機によって処理された後の空気と前記取
り入れた還気とが混合されるように構成されたことを特
徴とする、請求項3に記載の空調設備。 - 【請求項5】 前記外気調和機は、実質的に外気の湿度
の調整を行うように構成され、さらに前記流路中には、
高性能フィルタが設けられていることを特徴とする、請
求項3又は4に記載の空調設備。 - 【請求項6】 請求項1〜5に記載の空調設備を使用し
て室の空調を行う空調方法であって、冷房時には、風速
0.15m/s〜0.25m/sの風速で給気口全面か
ら給気させ、暖房起動時には、風速1.5m/s〜2.
5m/sの風速で給気口の下部から室の床面に向けて給
気させることを特徴とする、空調方法。
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|---|---|---|---|
| JP10023899A JP4294784B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 空調設備および空調方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023899A JP4294784B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 空調設備および空調方法 |
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|---|---|
| JP2000291989A true JP2000291989A (ja) | 2000-10-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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