JP2000320875A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルネード型の換気装置において、設置現場
での給排気流量の調節を可能とし、現地での給排気設備
の制約に関係なく、給排気方向の各旋回気流を可及的有
効に生成させて排気性能を向上させる。 【解決手段】 給気ダクト６を介して外部の空気が導入
される給気旋回空間３，１６と、この給気旋回空間３，
１６の内側に設けられ、内部の空気を外部に排出する排
気通路４，７と、上記給気旋回空間３，１６の下端側開
口面に設けられ、旋回流生成ステータ１２，１２・・・
を介して旋回方向に空気を吹出す空気吹出口１１と、上
記排気通路４，７の下端側開口面に設けられ、上記排気
通路４，７内に所定局所領域の空気を旋回渦流状態で吸
引する空気吸込口１３とを備えてなる換気装置におい
て、上記給気ダクト６を介して給気旋回空間３，１６内
に供給される給気流量を調節する給気流量調節手段２０
Ａと、上記排気通路４，７を介して排気される排気流量
を調節する排気流量調節手段２０Ｂとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、螺旋状の旋回渦
流を給気方向と排気方向の相互に逆の方向に生成させる
ことにより、特定の局所領域内の空気を効果的に外部に
排気できるようにした換気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特定の局所領域の汚染空気等の排
気を行う一つの方法として、上方から下方に螺旋状に吹
き出される送風空気とその中心部において、それとは逆
方向に吸引される吸気負圧との関係で、排気方向に上昇
する螺旋状の吸気渦流を発生させる所謂トルネード型の
換気装置が従来から用いられている。

【０００３】その一例として、例えば特開平４−１４０
号公報や特開平９−４２７３４号公報等に示されるもの
がある。

【０００４】先ず特開平４−１４０号公報のものでは、
排気対象空間の上部に排気フードを設け、該排気フード
の中央部に排気ファンに連結された排気口を形成すると
ともに、該排気フードの下面に上記排気口の中心と同一
円周の接線方向へ空気を噴出して該噴出空気と上記排気
口からの吸引負圧とにより螺旋状に上昇する渦巻気流を
生ぜしめ、該渦巻気流によって排気対象空間内の空気の
排気を行うようにした排気装置において、上記排気フー
ドの下部外周部に給気チャンバを固定する一方、該給気
チャンバの下面に、上記排気口の中心と同一円周の接線
方向へ空気を噴出させるための第１の噴出口と下方側床
面に向かって空気を噴出させるための第２の噴出口とを
一定の間隔で交互に配設し、上記第２の噴出口からの空
気を床面に向けて適切に噴出させることにより、上記第
１の噴出口からの上記排気口の中心と同一円周の接線方
向への噴出空気と上記排気口からの吸引負圧とにより生
じる螺旋状の上昇渦巻気流を乱さないようにしながら、
該螺旋状の渦巻気流により効率良く上記排気対象空間内
の排気を行うように構成されている。

【０００５】次に特開平９−４２７３４号公報のもので
は、上記のような螺旋状の渦巻気流による排気装置をガ
スコンロ等の加熱調理器具の煙等排気手段に適用して効
果的な排気を行うように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なトルネード方式の換気装置には、次のような困難な問
題がある。

【０００７】すなわち、有効な排気性能を確保し、効率
の良い換気を行うためには、対象領域を囲むように送風
される給気流量と排気流量各々の絶対量およびそれら給
気流量と排気流量との関係が適切な関係にあることが必
要であるが、実際には現地での給排気設備の制約条件
（ダクト径、ダクト長、ダクト形状、ファン容量等）に
より、適切な給排気量の設定が難しい場合が生じる。そ
のような場合、有効な吹出旋回渦流を生成することが困
難となる。また、内側に形成される排気方向への吸気旋
回渦流の生成も不十分となり、設計目標値通りの排気性
能を実現できない問題がある。

【０００８】本願発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、現地における給排気設備の制約
条件如何に拘わらず、給排気量相互の調節を可能とする
ことによって、より安定し、かつ効果的に螺旋状に旋回
する吹出渦流を生成させ得るようにするとともに、その
中心軸方向内側に有効な吸引負圧を生じさせて螺旋状に
上昇する有効な吸気旋回渦流を生成させるようにした排
気性能の高い換気装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の目的
を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。

【００１０】（１） 請求項１記載の発明 この発明の換気装置は、給気ダクト６を介して外部の空
気が導入される給気旋回空間３，１６と、この給気旋回
空間３，１６の内側に設けられ、内部の空気を外部に排
出する排気通路４，７と、上記給気旋回空間３，１６の
下端側開口面に設けられ、旋回流生成ステータ１２，１
２・・・を介して旋回方向に空気を吹出す空気吹出口１
１と、上記排気通路４，７の下端側開口面に設けられ、
上記排気通路４，７内に所定局所領域の空気を旋回渦流
状態で吸引する空気吸込口１３とを備えてなる換気装置
において、上記排気通路４，７を介して排気される排気
流量を調節する排気流量調節手段２０Ｂを設けて構成さ
れている。

【００１１】したがって、該構成では、先ず給気ダクト
６を介して給気旋回空間３，１６内に給気が導入され、
同給気旋回空間３，１６を通して排気通路４，７の周囲
を螺旋状に還流する旋回渦流が形成される。

【００１２】そして、該旋回渦流が、さらに空気吹出口
１１の旋回流生成ステータ１２，１２・・・を介して、
より十分な旋回方向のベクトルを付与された後に同空気
吹出口１１から、速度、方向の安定した旋回渦流となっ
てスムーズに旋回方向に吹き出される。

【００１３】そのため、該空気吹出口１１から吹き出さ
れた空気流は、流速、旋回方向が安定した有効な螺旋状
の旋回渦流となり、その内側の排気通路４，７の空気吸
込口１３方向には、十分な排気性能を有する上昇旋回渦
流が生成されるようになる。

【００１４】しかも、その場合において、上記排気通路
４，７を介して排気される排気流量を調節する排気流量
調節手段２０Ｂが設けられている。

【００１５】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給気ダクト６を介して供給される給気流
量に対して最も有効な給排気旋回渦流を生成させるのに
適した排気流量を適切に調節設定することができるよう
になる。

【００１６】（２） 請求項２の発明 この発明の換気装置は、給気ダクト６を介して外部の空
気が導入される給気旋回空間３，１６と、この給気旋回
空間３，１６の内側に設けられ、内部の空気を外部に排
出する排気通路４，７と、上記給気旋回空間３，１６の
下端側開口面に設けられ、旋回流生成ステータ１２，１
２・・・を介して旋回方向に空気を吹出す空気吹出口１
１と、上記排気通路４，７の下端側開口面に設けられ、
上記排気通路４，７内に所定局所領域の空気を旋回渦流
状態で吸引する空気吸込口１３とを備えてなる換気装置
において、上記給気ダクト６を介して給気旋回空間３，
１６内に供給される給気流量を調節する給気流量調節手
段２０Ａを設けて構成されている。

【００１７】したがって、該構成では、先ず給気ダクト
６を介して給気旋回空間３，１６内に給気が導入され、
同給気旋回空間３，１６を通して排気通路４，７の周囲
を螺旋状に還流する旋回渦流が形成される。

【００１８】そして、該旋回渦流が、さらに空気吹出口
１１の旋回流生成ステータ１２，１２・・・を介して、
より十分な旋回方向のベクトルを付与された後に同空気
吹出口１１から、速度、方向の安定した旋回渦流となっ
てスムーズに旋回方向に吹き出される。

【００１９】そのため、該空気吹出口１１から吹き出さ
れた空気流は、流速、旋回方向が安定した有効な螺旋状
の旋回渦流となり、その内側の排気通路４，７の空気吸
込口１３方向には、十分な排気性能を有する上昇旋回渦
流が生成されるようになる。

【００２０】しかも、その場合において、上記給気ダク
ト６を介して給気旋回空間３，１６内に供給される給気
流量を調節する給気流量調節手段２０Ａが設けられてい
る。

【００２１】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給気ダクト６を介して供給される給気流
量が調節され、排気流量に対して最も有効な給排気旋回
渦流を生成させるのに適した給気流量を適切に調節設定
することができるようになる。

【００２２】（３） 請求項３の発明 この発明の換気装置は、給気ダクト６を介して外部の空
気が導入される給気旋回空間３，１６と、この給気旋回
空間３，１６の内側に設けられ、内部の空気を外部に排
出する排気通路４，７と、上記給気旋回空間３，１６の
下端側開口面に設けられ、旋回流生成ステータ１２，１
２・・・を介して旋回方向に空気を吹出す空気吹出口１
１と、上記排気通路４，７の下端側開口面に設けられ、
上記排気通路４，７内に所定局所領域の空気を旋回渦流
状態で吸引する空気吸込口１３とを備えてなる換気装置
において、上記給気ダクト６を介して給気旋回空間３，
１６内に供給される給気流量を調節する給気流量調節手
段２０Ａと、上記排気通路４，７を介して排気される排
気流量を調節する排気流量調節手段２０Ｂとを設けて構
成されている。

【００２３】したがって、該構成では、先ず給気ダクト
６を介して給気旋回空間３，１６内に給気が導入され、
同給気旋回空間３，１６を通して排気通路４，７の周囲
を螺旋状に還流する旋回渦流が形成される。

【００２４】そして、該旋回渦流が、さらに空気吹出口
１１の旋回流生成ステータ１２，１２・・・を介して、
より十分な旋回方向のベクトルを付与された後に同空気
吹出口１１から、速度、方向の安定した旋回渦流となっ
てスムーズに旋回方向に吹き出される。

【００２５】そのため、該空気吹出口１１から吹き出さ
れた空気流は、流速、旋回方向が安定した有効な螺旋状
の旋回渦流となり、その内側の排気通路４，７の空気吸
込口１３方向には、十分な排気性能を有する上昇旋回渦
流が生成されるようになる。

【００２６】しかも、その場合において、上記給気ダク
ト６を介して給気旋回空間３，１６内に供給される給気
流量を調節する給気流量調節手段２０Ａと上記排気通路
４，７を介して排気される排気流量を調節する排気流量
調節手段２０Ｂとがそれぞれ設けられている。

【００２７】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給気ダクト６を介して供給され、また排
気通路４，７を介して排気される給排気流量各々の絶対
量およびそれら相互間の相対量を最も有効な給排気旋回
渦流を生成させるのに適した流量に適切に調節設定する
ことができるようになる。

【００２８】（４） 請求項４の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１記載の発明の構成
において、上記排気通路４，７を介して排出される排気
流量を検出する排気流量検出手段１７Ｂ，３４Ｂが設け
られている。

【００２９】したがって、該構成では、上記給気流量に
対する排気流量の調節設定が、上記排気流量検出手段１
７Ｂ，３４Ｂにより検出された排気検出流量に応じて適
切になされるようになる。

【００３０】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給気ダクト６を介して供給される給気流
量に対して最も有効な給排気旋回渦流を生成させるのに
適した排気流量を適切かつ容易に調節設定することがで
きるようになる。

【００３１】（５） 請求項５の発明 この発明の換気装置は、上記請求項２記載の発明の構成
において、上記給気ダクト６を介して供給される給気流
量を検出する給気流量検出手段１７Ａ，３４Ａが設けら
れている。

【００３２】したがって、該構成では、上記排気流量に
対する給気流量の調節設定が、上記給気流量検出手段１
７Ａ，３４Ａにより検出された給気検出流量に応じて適
切になされるようになる。

【００３３】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、排気ダクト４，７を介して排出される排
気流量に対して最も有効な給排気旋回渦流を生成させる
のに適した給気流量を適切かつ容易に調節設定すること
ができるようになる。

【００３４】（６） 請求項６の発明 この発明の換気装置は、上記請求項３記載の発明の構成
において、上記給気ダクト６を介して供給される給気流
量を検出する給気流量検出手段１７Ａ，３４Ａと上記排
気通路４，７を介して排出される排気流量を検出する排
気流量検出手段１７Ｂ，３４Ｂとが設けられている。

【００３５】したがって、該構成では、上記給排気流量
各々の絶対量およびそれら相互間の相対流量の調節設定
が、上記給気流量検出手段１７Ａ，３４Ａおよび排気流
量検出手段１７Ｂ，３４Ｂにより各々検出された各検出
流量値に応じて適切になされるようになる。

【００３６】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給排気流量相互間の最も有効な吸気旋回
気流を生成させるのに適した絶対流量および相対流量を
適切かつ容易に調節設定することができるようになる。

【００３７】（７） 請求項７の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１，２，３，４，５
又は６記載の発明の構成において、給気流量よりも排気
流量の方が多くなるように調節設定されるようになって
いる。

【００３８】したがって、該構成では、排気方向への吸
引力の方が大きく、設置された部屋が負圧傾向になり、
汚染空気の室外への漏出が防止される。

【００３９】（８） 請求項８の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１，２，３，４，５
又は６記載の発明の構成において、排気流量よりも給気
流量の方が多くなるように調節設定されるようになって
いる。

【００４０】したがって、該構成では、室内に吹き出さ
れる螺旋状のエアカーテン流の層が厚くなり、外方への
汚染空気の拡散が抑制されるようになる。

【００４１】（９） 請求項９の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１，３，４，６又は
７記載の発明の構成において、上記排気流量調節手段２
０Ｂが排気通路４，７の排出端側に設けられた排気ファ
ン９と空気吸込口１３側との間に位置して設けられてい
る。

【００４２】したがって、該構成では、調節操作を行な
いやすく、現地での排気流量の調節設定作業が容易にな
る。

【００４３】（１０） 請求項１０の発明 この発明の換気装置は、上記請求項２，３，５，６又は
８記載の発明の構成において、上記給気流量調節手段２
０Ａが給気ダクト６の外気吸入端側に設けられた給気フ
ァン８と給気旋回空間３，１６側との間に位置して設け
られている。

【００４４】したがって、該構成では、調節操作を行な
いやすく、現地での給気流量の調節が容易になる。

【００４５】（１１） 請求項１１の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１，３，４，６，７
又は９記載の発明の構成において、上記排気流量調節手
段２０Ｂが開閉角を可変することができる可変ダンパー
４２により形成されている。

【００４６】したがって、該構成では、上記可変ダンパ
ー４２により、簡単かつ低コストに排気流量を任意に調
節設定することができる。

【００４７】（１２） 請求項１２の発明 この発明の換気装置は、上記請求項２，３，５，６，８
又は１０記載の発明の構成において、上記給気流量調節
手段２０Ａが開閉角を可変することができる可変ダンパ
ー４２により形成されている。

【００４８】したがって、該構成では、上記可変ダンパ
ー４２により、簡単かつ低コストに給気流量を任意に調
節設定することができる。

【００４９】（１３） 請求項１３の発明 この発明の換気装置は、上記請求項１，３，７，９又は
１１記載の発明の構成において、上記排気流量調節手段
２０Ｂが、排気ファン９の回転数を制御する回転数制御
手段よりなっている。

【００５０】したがって、該構成では、具体的に、その
時の排気ファン９の回転数を可変制御して、より適切か
つ正確に排気流量が調節されるようになる。

【００５１】この場合、具体的に排気ファン９の回転数
を可変制御する方法としては、例えば排気ファン９の駆
動電源電圧や駆動電源周波数を変える方法が採用され
る。

【００５２】（１４） 請求項１４の発明 この発明の換気装置は、上記請求項２，３，８，１０又
は１２記載の発明の構成において、上記給気流量調節手
段２０Ａが、給気ファン８の回転数を制御する回転数制
御手段よりなっている。

【００５３】したがって、該構成では、具体的に、その
時の給気ファン８の回転数を可変制御して、より適切か
つ正確に給気流量が調節されるようになる。

【００５４】この場合、具体的に給気ファン８の回転数
を可変制御する方法としては、例えば給気ファン８の駆
動電源電圧や駆動電源周波数を変える方法が採用され
る。

【００５５】

【発明の効果】以上の結果、本願各発明の換気装置によ
ると、給気量と排気量各々の絶対量および相対量を所望
に設定又は調整コントロールすることができるから、現
地給排気設備の制約条件に拘わらず、可及的に排気性能
の高い高性能の換気装置を提供することができるように
なる。

【００５６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１〜図６は、
本願発明の実施の形態１に係る換気装置の構成を示して
いる。

【００５７】この換気装置１は、例えば図１および図２
に示すような状態で、例えば工場の作業場や業務用の厨
房等における臭気、煙等汚染空気発生源の上方に設けら
れ、その周囲を戸外から導入した外気（新気）による上
方側から下方側への旋回状態のエアカーテン流Ｆ₁で包
み込む一方、当該エアカーテン流Ｆ₁内中心部に作用す
る排気方向への吸引負圧により当該エアカーテン流Ｆ₁
内で上方に向けて生じる旋回渦流Ｆ₂により上記臭気、
煙等汚染空気発生源からの臭気や煙等を周囲に飛散させ
ることなく効率良く吸引して戸外に排出するようになっ
ている。

【００５８】図中、符号３は、上記臭気や煙等汚染空気
発生源の上方部に設けられた例えばドーム形状の給気チ
ャンバーであり、この給気チャンバー３の内側には、そ
の天板部３ａとの間に所定の間隔を置いて同じくドーム
形状の小径の排気チャンバー４が給気チャンバー３の下
端側開口面位置まで延びて一体に設けられている。そし
て、それにより、上記給気チャンバー３とその内側の排
気チャンバー４との間に、後述するサブ給気ダクト６お
よびメイン給気ダクト６０を介して吸入した外気を矢印
のように旋回させながら空気吹出口１１に導く遠心方向
に緩やかに通路径が拡大した給気旋回空間１６が形成さ
れ、上記空気吹出口１１に供給する空気流に対して予じ
め所定レベルの旋回流を形成するようになっている。ま
た、この給気旋回空間１６内には、上記排気チャンバー
４の上部側外周囲に位置して、上記のようにして形成さ
れた旋回流を整流するための整流板５が設けられてい
る。この整流板５は、例えばパンチングプレートにより
形成されている。

【００５９】さらに、上記給気チャンバー３の天板部３
ａには、外気を旋回方向に向けて導入すべく例えばメイ
ン給気ダクト６０から分岐されたサブ給気ダクト６の曲
成された給気口６ａが、また上記排気チャンバー４の天
板部４ａ中央にはメイン排気ダクト７０に連通するサブ
排気ダクト７の排気口７ａがそれぞれ内側に挿通され、
それらの外気吸入端、内気排出端が上記メイン給気ダク
ト６０、メイン排気ダクト７０を介して各々戸外に延び
て設けられている。そして、これらメイン給気ダクト６
０、メイン排気ダクト７０各々の戸外への延設端には、
例えば多翼送風機（シロッコファン）よりなる給気ファ
ン８、排気ファン９がそれぞれ設けられ、それらの駆動
により各々対応する給気作用、排気作用が実現されるよ
うになっている。

【００６０】一方、上記サブ給気ダクト６の途中には、
その上流側から下流側にかけて例えば図４に示すような
給気流量調節手段２０Ａと図３に示すような給気流量検
出手段１７Ａとが、それぞれ所定の間隔を保って設けら
れている。

【００６１】先ず給気流量調節手段２０Ａは、上記サブ
給気ダクト６の一部を拡径して、給気流量調節ボデー部
４１を形成し、該給気流量調節ボデー部４１内の給気流
量調節空間４１ａ内に円形のバタフライ弁よりなる給気
流量可変ダンパー４２を回転可能に軸支するとともに該
給気流量可変ダンパー４２を外部からの回動操作手段４
４によってマニュアル的に回動操作することができるよ
うにしている。そして、その回動角を後述する検出流量
を基に設計目標値通りの風量を得ることができる所定の
回動角（開閉角）に可変設定することにより、所望の給
気流量に調節設定することができるようになっている。

【００６２】次に、給気流量検出手段１７Ａは、上記サ
ブ給気ダクト６の一部を拡径して給気流量検出ボデー３
１とし、該給気流量検出ボデー部３１内の給気流量検出
空間内に小孔３２ａを有する円板状のオリフィスプレー
ト３２を設けて、同検出空間を上流側高圧室３１ａと下
流側低圧室３１ｂとに画成し、それらの間に透明なＵ状
の液柱管３３の両端側各圧力ポートを連通せしめ、上記
高圧室３１ａ側の圧力Ｐ₁と低圧室３１ｂ側の圧力Ｐ₂と
の差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ₁−Ｐ₂）に基いて変化する液柱３
３ａの高さの変化をインジケータボックス３４部分で読
み取ることにより、給気流量を検出するようになってい
る。

【００６３】また、上記サブ排気ダクト７の途中には、
その上流側から下流側にかけて例えば図５に示すような
排気流量調節手段２０Ｂと図６に示すような排気流量検
出手段１７Ｂとが、それぞれ所定の間隔を保って設けら
れている。

【００６４】先ず排気流量調節手段２０Ｂは、上記サブ
排気ダクト７の一部を拡径して、排気流量調節ボデー部
４１を形成し、該給気流量調節ボデー部４１内の排気流
量調節空間４１ａ内に円形のバタフライ弁よりなる排気
流量可変ダンパー４２を回転可能に軸支するとともに該
排気流量可変ダンパー４２を外部からの回動操作手段４
４によってマニュアル的に回動操作することができるよ
うにしている。そして、その回動角を後述する検出流量
を基に設計目標値通りの風量を得ることができる所定の
回動角（開閉角）に可変設定することにより、所望の排
気流量に調節することができるようになっている。

【００６５】次に、排気流量検出手段１７Ｂは、上記サ
ブ排気ダクト７の一部を拡径して排気流量検出ボデー部
３１とし、該排気流量検出ボデー部３１内の排気流量検
出空間内に小孔３２ａを有する円板状のオリフィスプレ
ート３２を設けて、同検出空間を上流側高圧室３１ａと
下流側低圧室３１ｂとに画成し、それらの間に透明なＵ
状の液柱管３３の両端側各圧力ポートを連通せしめ、上
記高圧室３１ａ側の圧力Ｐ₁と低圧室３１ｂ側の圧力Ｐ₂
との差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ₁−Ｐ₂）に基いて変化する液柱
３３ａの高さの変化をインジケータボックス３４部分で
読み取ることにより、排気流量を検出するようになって
いる。

【００６６】他方、上記給気チャンバー３の下端側排気
チャンバー４との間の開口面部には、図２に示すよう
に、所定の上下幅を有する隔壁（化粧パネル）１０が設
けられ、該隔壁１０の外周寄り部分には、所定の末広が
り方向の傾斜角を有して下方に延びる空気吹出通路より
なる環状の空気吹出口１１が設けられている。そして、
該空気吹出口１１の空気吹出通路内には、その円周面に
対して螺旋方向の傾斜角を有し、該空気吹出口１１から
吹き出される空気流に対して有効に上記給気導入方向と
同じ旋回方向のベクトルを付与する旋回流生成ステータ
１２，１２・・・が円周方向に所定の間隔で多数枚配設
されており、上記のように予じめ旋回流となった状態で
供給される空気流に対して、さらに効果的な旋回力を与
えるようになっている。また、上記排気チャンバー４内
のドーム形状の大径の排気通路（排気吸引空間）４ａの
下端側開口面である空気吸込口１３には、下方側から上
方側に空気吸込グリル１４、オイルミストフィルタ１５
が設けられている。さらに、上記給気チャンバー３の下
端側外周には必要に応じて拡がり角規制フード１８が設
けられ、上記空気吹出口１１からの吹出気流の必要以上
の拡散を規制するようになっている。また、同様の理由
で、必要な場合には上記空気吹出口１１の外周側にも吹
き出し方向に突出した気流付着防止ガイドが設けられ
る。

【００６７】以上のように、この実施の形態に係る換気
装置では、上方から下方に緩やかに内径を拡大したドー
ム形状の給気チャンバー３の内側に、それよりも小径の
同じくドーム形状の排気チャンバー４を設ける一方、該
排気チャンバー４の下端側開口面に空気吸込口１３を、
また上記給気チャンバー３の下端側開口面の上記空気吸
込口１３の外周囲に上方から下方に向けて次第に半径位
置を拡大するように所定角傾斜した空気吹出通路よりな
る環状の空気吹出口１１を各々設け、上記排気チャンバ
ー４の外周囲にサブ給気ダクト６の給気口６ａから上記
空気吹出口１１に到る上方から下方に通路径が緩やかに
拡大したドーム形状の給気旋回空間１６を形成し、該給
気旋回空間１６によって上記給気ダクト６を介して戸外
から旋回方向に向けて導入した空気を所定レベルの旋回
流に形成した後、旋回流生成ステータ１２，１２・・・
を備えた上記空気吹出口１１を通して可及的に強い旋回
流に生成させて室内の下方側床面方向に所定の吹出角度
で吹き出すようになっている。

【００６８】そして、その場合において、上記給気旋回
空間１６の途中には当該給気旋回空間１６内を流れる旋
回流の流れを整流する整流板５を設けている。

【００６９】したがって、上記給気ファン８が駆動され
ると、上記サブ給気ダクト６から旋回方向に向けてドー
ム形状の給気チャンバー３内に導入された戸外の新気が
上記給気旋回空間１６を介して効率良く旋回しながら整
流板５により整流された後、均一な流速の安定した旋回
流となって上記空気吹出口１１に供給される。そして、
該空気吹出口１１の空気吹出通路を通過する時に、上記
旋回流生成ステータ１２，１２・・・によって、さらに
大きく旋回方向のベクトルが付与され、より強い螺旋状
の旋回気流Ｆ₁となって下方側臭気、煙等汚染空気発生
源の周囲に向けて斜め方向に吹き出される。

【００７０】この結果、該螺旋状の旋回吹出気流Ｆ₁に
より、上記臭気、煙等汚染空気発生源からの臭気や煙を
周囲に飛散しないように包囲するエアカーテン流が形成
されるとともに、その中心軸方向内側には、それと逆方
向に上記排気ファン９の吸引力により下方から上方に上
昇する竜巻状の大きな吸引力の旋回吸気流Ｆ₂が形成さ
れる。

【００７１】そして、それにより上記螺旋状の吹出旋回
気流Ｆ₁よりなるエアカーテンによって包まれた臭気、
煙等汚染空気発生源からの臭気や煙等汚染した空気の確
実な排気、清浄化が可能となる。

【００７２】しかも、その場合において、上記の構成で
は、給気側および排気側共に給排気流量検出手段１７
Ａ，１７Ｂと給排気流量調節手段２０Ａ，２０Ｂが設け
られており、それらの内の何れか一方又は両方の流量を
適切に調節することができるようになっている。従っ
て、現地での給排気設備の制約条件如何に拘わらず最も
有効に上述の旋回吹出気流Ｆ₁と旋回吸気流Ｆ₂を形成す
ることができるように給気流量と排気流量各々の絶対量
およびそれら相互の関係を適切な流量値に設定すること
ができる。

【００７３】その結果、この実施の形態に係る換気装置
によると、現地の給排気設備の制約条件に拘わらず、可
及的に排気性能の高い換気装置を提供することができる
ようになる。

【００７４】また該換気装置では、上記給気流量調節手
段２０Ａが上記サブ給気ダクト６およびメイン給気ダク
ト６０の外気吸入端側に設けられた給気ファン８と給気
旋回空間１６側との間に位置して設けられているととも
に、上記排気流量調節手段２０Ｂが上記サブ排気ダクト
７およびメイン排気ダクト７０の排出端側に設けられた
排気ファン９と空気吸込口１３側との間に位置して設け
られている。

【００７５】したがって、該構成では、給排気量の調節
操作を行ないやすく、現地での給排気流量の調節が容易
になる。

【００７６】また、該換気装置では、上記給排気流量調
節手段２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ開閉角を可変するこ
とができる可変ダンパー４２，４２により形成されてい
る。

【００７７】したがって、該構成では、上記可変ダンパ
ー４２，４２により、簡単かつ低コストに給排気流量を
任意に調節設定することができる。

【００７８】そして、以上の場合、上記換気装置におけ
る給排気流量の調節の仕方としては、次のような種々の
形態が考えられ、それぞれ次のような作用効果を得るこ
とができる。

【００７９】（１） 排気流量調節手段２０Ｂのみを使
用して排気流量を調節する場合 現地の給排気設備の制約条件如何に拘わらず、給気ダク
ト６を介して供給される給気流量に対して、最も有効な
給排気旋回渦流を生成させるのに適した排気流量を適切
に調節設定することができるようになる。

【００８０】（２） 排気流量検出手段１７Ｂと排気流
量調節手段２０Ｂとを使用して排気流量を調節する場合 上記（１）の給気流量に対する排気流量の調節設定が、
排気流量検出手段１７Ｂにより検出された排気検出流量
に応じて適切になされるようになる。

【００８１】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給気ダクト６を介して供給される給気流
量に対して最も有効な給排気旋回渦流を生成させるのに
適した排気流量を適切かつ容易に調節設定することがで
きるようになる。

【００８２】（３） 給気流量調節手段２０Ａのみを使
用して給気流量を調節する場合 現地の給排気設備の制約条件如何に拘わらず、給気ダク
ト６を介して供給される給気流量が調節され、排気流量
に対して最も有効な給排気旋回渦流を生成させるのに適
した給気流量を適切に調節設定することができるように
なる。

【００８３】（４） 給気流量検出手段１７Ａと給気流
量調節手段２０Ａとを使用して給気流量を調節する場合 上記（３）の排気流量に対する給気流量の調節設定が、
上記給気流量検出手段１７Ａにより検出された給気検出
流量に応じて適切になされるようになる。

【００８４】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、排気ダクト４，７を介して排出される排
気流量に対して、最も有効な給排気旋回渦流を生成させ
るのに適した給気流量を適切かつ容易に調節設定するこ
とができるようになる。

【００８５】（５） 給気流量検出手段１７Ａと給気流
量調節手段２０Ａおよび排気流量検出手段１７Ｂと排気
流量調節手段２０Ｂとをそれぞれ使用して給排気流量を
調節する場合 給排気流量各々の絶対量およびそれら相互間の相対流量
の調節設定が、給気量検出手段１７Ａおよび排気流量検
出手段１７Ｂにより各々検出された各検出流量値に応じ
て適切になされるようになる。

【００８６】そのため、現地の給排気設備の制約条件如
何に拘わらず、給排気流量相互間の最も有効な吸気旋回
気流を生成させるのに適した絶対流量および相対流量を
適切かつ容易に調節設定することができるようになる。

【００８７】（６） 以上の（１），（２），（５）何
れかの給排気流量調節方法を採用した場合において、排
気流量調節手段２０Ｂによる排気流量の調節を、給気流
量よりも排気流量の方が多くなるように調節設定するよ
うにした場合 排気方向への吸引力が大きく、設置された部屋が負圧傾
向になり、汚染空気の室外への漏出が防止される。

【００８８】（７） 以上の（３），（４），（５）何
れかの給排気流量調節方法を採用した場合において、給
気流量調節手段２０Ａによる給気流量の調節を、排気流
量よりも給気流量の方が多くなるように調節設定するよ
うにした場合 室内に吹き出される螺旋状のエアカーテン流の層が厚く
なり、外方への汚染空気の拡散が抑制されるようにな
る。

【００８９】（実施の形態２）図７および図８は、本願
発明の実施の形態２に係る換気装置の構成を示してい
る。

【００９０】この換気装置１は、例えば図７に示すよう
に、上記実施の形態１における給気流量調節手段２０Ａ
と排気流量調節手段２０Ｂとを、それぞれ例えばステッ
ピングモータ５０Ａ，５０Ｂにより開閉角が駆動制御さ
れる電動ダンパーとして構成する一方、給気流量検出手
段１７Ａおよび排気流量検出手段１７Ｂとを、それぞれ
例えばホットワイヤー式の給気流量センサ３４Ａおよび
排気流量センサ３４Ｂにより構成し、給気流量センサ３
４Ａおよび排気流量センサ３４Ｂによって検出される給
気流量および排気流量がそれぞれ所定の設計目標流量値
になるように上記給気流量調節手段２０Ａおよび排気流
量調節手段２０Ｂの各ステッピングモータ５０Ａ，５０
Ｂをマイクロコンピュータよりなる給排気コントロール
ユニット５２により電気的に駆動制御することによっ
て、より適切かつ容易に給排気流量の設定を行えるよう
にしたことを特徴とするものである。その他の構成は、
上記実施の形態１のものと同様である。

【００９１】なお、上記給気流量センサ３４Ａおよび排
気流量センサ３４Ｂを構成するホットワイヤー式の空気
流量センサは、例えば次のように構成されている。

【００９２】すなわち、電流を流して加熱した白金熱線
を空気流のなかに置くと、空気の流量に応じた冷却によ
って熱線抵抗が変化する。したがって、これをホイート
ストンブリッジの一辺に組み込めば、抵抗測定器と同じ
原理で空気流量を測定することができる。

【００９３】最近では、白金熱線の代わりにシリコン半
導体を使ったものが出てきており、そのほうが機械的強
度が高く、感度も高いので、この実施の形態のものにお
いても必要に応じて該シリコン半導体を使ったものも採
用される。

【００９４】次に、上記給排気コントロールユニット５
２を使用した該実施の形態における給排気流量の調節設
定制御について、図８のフローチャートを参照して説明
する。

【００９５】すなわち、先ずステップＳ₁で初期設定と
して、給気側、排気側各々の目標設計風量値（Ｑ
ｓ）₀，（Ｑｅ）₀および制御タイマーの制御間隔（制御
周期）（Δｔ）₀の設定を行う。

【００９６】続いてステップＳ₂に進み、制御タイマー
の制御タイミングΔｔが上記設定された制御間隔（Δ
ｔ）₀の経過タイミングになったか否か（Δｔ＝（Δ
ｔ）₀？）を判定する。

【００９７】その結果、ＹＥＳになると、ステップＳ₃
に進んで、上記給気流量センサ３４Ａおよび排気流量セ
ンサ３４Ｂの各検出値（Ｑｓ）ｎ，（Ｑｅ）ｎを入力す
る。そして、該入力された各検出値（Ｑｓ）ｎ，（Ｑ
ｅ）ｎがそれぞれ上記設計目標風量値（Ｑｓ）₀，（Ｑ
ｅ）₀となっているか否かを、ステップＳ₄で判定し、Ｙ
ＥＳの場合には、ステップＳ₅で制御完了判定（給排気
流量調節処理終了判定）を行って、ＹＥＳになると制御
を終える。他方、ＮＯの時はステップＳ₈で上記制御タ
イマーの当該周期の制御間隔ΔｔをΔｔ＝０にリセット
した上でステップＳ₂にリターンする。

【００９８】一方、ステップＳ₄でＮＯの検出給気流量
（Ｑｓ）ｎおよび検出排気流量（Ｑｅ）ｎが上述の各設
計目標風量値（Ｑｓ）₀，（Ｑｅ）₀と異なる場合には、
先ずステップＳ₆に進んで、それらの差（ΔＰｓ）ｎ，
（ΔＰｅ）ｎを各々演算し、該流量差（ΔＰｓ）ｎ，
（ΔＰｅ）ｎに対して所定のマップ定数ｇ，ｆを乗じ
て、当該流量差（ΔＰｓ）ｎ，（ΔＰｅ）ｎに対応した
上記電動ダンパーの開閉可変角制御量ΔＷｓ，ΔＷｅを
各々演算する。そして、さらにステップＳ₇に進み、該
可変角ΔＷｓ，ΔＷｅ分だけ上記ステッピングモータ５
０Ａ，５０Ｂを駆動制御して給排気流量を調節する。

【００９９】そして、その後、再びステップＳ₃にリタ
ーンして、各々給気流量（Ｑｓ）ｎ、排気流量（Ｑｅ）
ｎを新たに検出し、続くステップＳ₄で、それらが各々
目標とする設計風量値（Ｑｓ）₀，（Ｑｅ）₀に一致する
ようになったことが確認されると、上述と同様にステッ
プＳ₅に進んで上記制御完了判定を行って制御を終え
る。

【０１００】以上の結果、本実施の形態に係る換気装置
によると、上記実施の形態１の（１）〜（７）の形態と
同様の給排気流量の調節を自動的に実現することがで
き、現地の給排気設備の制約条件に拘わらず可及的に排
気性能の高い高性能の換気装置を提供することができる
ようになる。

【０１０１】（実施の形態３）さらに図９は、本願発明
の実施の形態３に係る換気装置の構成を示している。

【０１０２】この換気装置１は、例えば図９に示すよう
に、工場の換気システム等複数の換気装置１Ａ〜１Ｄが
並設されている場合において、上記実施の形態２の構成
の換気制御システムを採用し、それら複数の換気装置１
Ａ〜１Ｄの各々を単一の給排気コントロールユニット５
３で集中制御するようにしたことを特徴とするものであ
る。

【０１０３】その他の構成は、上述の実施の形態２のも
のと同様である。

【０１０４】このような構成によれば、複数の換気装置
１Ａ〜１Ｄの各々を単一の給排気コントロールユニット
５３で低コストに、かつ安定して制御することができ
る。

【０１０５】（他の実施の形態）なお、以上の実施の形
態２および３において使用される給気流量センサ３４Ａ
および排気流量センサ３４Ｂには、上述のようなホット
ワイヤー式のもの以外にも、例えば次の（１）〜（５）
のような各種のセンサの採用が可能である。

【０１０６】（１） 可動ベーン式センサ・・・・空気
がダクト内を通るときに、くの字形の可動ベーン（回転
ベーン）を押し開く力と、リターンばねの復帰力とが平
衡する位置如何によって空気流量を検出する。すなわ
ち、可動ベーンの回転位置をポテンショメータで読み取
り、電圧値の形で流量を検出することができる。

【０１０７】（２） タービン式センサ・・・・タービ
ン翼の回転数は空気の流速に比例する。従って、それを
例えばパルス変換器等で回転数の形で検出する。

【０１０８】（３） カルマン渦式センサ・・・・ダク
ト内にカルマン渦を発生させ、単位時間内に発生するカ
ルマン渦の数を、超音波変調により検出する。出力がデ
ジタル信号となるから、波形成形するだけで、そのまま
上記ステッピングモータ５０Ａ，５０Ｂの駆動制御に使
える利点がある。

【０１０９】（４） イオンドリフト式センサ・・・・
高電圧をかけるとダクト内の空気はイオン化する。そし
て、その流れのなかにコロナ放電極を置くと、そこから
出たイオンはダクトの管壁に到着するが、イオン到達の
位置は、流量が増すほど下流の方にずれる。そこで、ダ
クトの内壁に導電被膜を張り、中央電極と管内壁の離れ
た２点との間に流れる電流の差によって、流量が求めら
れる。

【０１１０】（５） 超音波式センサ・・・・風上から
風下へと、風下から風上へとでは、音波の伝わる速度が
違う。この音速の差は、流量増加とともに増加する。こ
の原理を応用したもので、超音波の送受信には圧電素子
が用いられる。

【０１１１】また、上記実施の形態２又は３における換
気装置は、上記のような構成において、さらに上記給気
流量調節手段２０Ａ、排気流量調節手段２０Ｂを、例え
ば給気ファン８、排気ファン９の各々の回転数を可変制
御する回転数制御手段によって構成するようにしても良
い。

【０１１２】そのような構成にすると、具体的に、その
時の給気ファン８、排気ファン９各々の回転数を可変制
御して、より適切かつ正確に給気流量、排気流量が調節
されるようになる。

【０１１３】この場合、具体的に上記給気ファン８、排
気ファン９の回転数を可変制御する方法としては、例え
ば給気ファン８、排気ファン９各々の駆動電源電圧や駆
動電源周波数を変える方法が採用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る換気装置の全体
構造を示す正面図である。

【図２】同装置の要部の構成を示す断面図である。

【図３】同装置の給気流量検出手段の構成を示す一部切
欠斜視図である。

【図４】同装置の給気流量調節手段の構成を示す断面図
である。

【図５】同装置の排気流量検出手段の構成を示す一部切
欠斜視図である。

【図６】同装置の排気流量調節手段の構成を示す断面図
である。

【図７】本願発明の実施の形態２に係る換気装置の全体
構造を示す正面図である。

【図８】同装置の給排気流量調節制御動作を示すフロー
チャートである。

【図９】本願発明の実施の形態３に係る換気装置の全体
構造を示す正面図である。

【符号の説明】

１は換気装置、３は給気チャンバー、４は排気チャンバ
ー、６はサブ給気ダクト、７はサブ排気ダクト、８は給
気ファン、９は排気ファン、１１は空気吹出口、１２は
旋回流生成ステータ、１７Ａは給気流量検出手段、１７
Ｂは排気流量検出手段、２０Ａは給気流量調節手段、２
０Ｂは排気流量調節手段、３４Ａは給気流量センサ、３
４Ｂは排気流量センサである。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給気ダクト（６）を介して外部の空気が
   導入される給気旋回空間（３），（１６）と、この給気
   旋回空間（３），（１６）の内側に設けられ、内部の空
   気を排出する排気通路（４），（７）と、上記給気旋回
   空間（３），（１６）の下端側開口面に設けられ、旋回
   流生成ステータ（１２），（１２）・・・を介して旋回
   方向に空気を吹出す空気吹出口（１１）と、上記排気通
   路（４），（７）の下端側開口面に設けられ、上記排気
   通路（４），（７）内に所定局所領域の空気を旋回渦流
   状態で吸引する空気吸込口（１３）とを備えてなる換気
   装置において、上記排気通路（４），（７）を介して排
   気される排気流量を調節する排気流量調節手段（２０
   Ｂ）を設けたことを特徴とする換気装置。
2. 【請求項２】 給気ダクト（６）を介して外部の空気が
   導入される給気旋回空間（３），（１６）と、この給気
   旋回空間（３），（１６）の内側に設けられ、内部の空
   気を排出する排気通路（４），（７）と、上記給気旋回
   空間（３），（１６）の下端側開口面に設けられ、旋回
   流生成ステータ（１２），（１２）・・・を介して旋回
   方向に空気を吹出す空気吹出口（１１）と、上記排気通
   路（４），（７）の下端側開口面に設けられ、上記排気
   通路（４），（７）内に所定局所領域の空気を旋回渦流
   状態で吸引する空気吸込口（１３）とを備えてなる換気
   装置において、上記給気ダクト（６）を介して給気旋回
   空間（３），（１６）内に供給される給気流量を調節す
   る給気流量調節手段（２０Ａ）を設けたことを特徴とす
   る換気装置。
3. 【請求項３】 給気ダクト（６）を介して外部の空気が
   導入される給気旋回空間（３），（１６）と、この給気
   旋回空間（３），（１６）の内側に設けられ、内部の空
   気を排出する排気通路（４），（７）と、上記給気旋回
   空間（３），（１６）の下端側開口面に設けられ、旋回
   流生成ステータ（１２），（１２）・・・を介して旋回
   方向に空気を吹出す空気吹出口（１１）と、上記排気通
   路（４），（７）の下端側開口面に設けられ、上記排気
   通路（４），（７）内に所定局所領域の空気を旋回渦流
   状態で吸引する空気吸込口（１３）とを備えてなる換気
   装置において、上記給気ダクト（６）を介して給気旋回
   空間（３），（１６）内に供給される給気流量を調節す
   る給気流量調節手段（２０Ａ）と、上記排気通路
   （４），（７）を介して排気される排気流量を調節する
   排気流量調節手段（２０Ｂ）とを設けたことを特徴とす
   る換気装置。
4. 【請求項４】 上記排気通路（４），（７）を介して排
   出される排気流量を検出する排気流量検出手段（１７
   Ｂ），（３４Ｂ）を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の換気装置。
5. 【請求項５】 上記給気ダクト（６）を介して供給され
   る給気流量を検出する給気流量検出手段（１７Ａ），
   （３４Ａ）を設けたことを特徴とする請求項２記載の換
   気装置。
6. 【請求項６】 上記給気ダクト（６）を介して供給され
   る給気流量を検出する給気流量検出手段（１７Ａ），
   （３４Ａ）と上記排気通路（４），（７）を介して排出
   される排気流量を検出する排気流量検出手段（１７
   Ｂ），（３４Ｂ）とを設けたことを特徴とする請求項３
   記載の換気装置。
7. 【請求項７】 給気流量よりも排気流量の方が多くなる
   ように調節設定されるようにしたことを特徴とする請求
   項１，２，３，４，５又は６記載の換気装置。
8. 【請求項８】 排気流量よりも給気流量の方が多くなる
   ように調節設定されるようしたことを特徴とする請求項
   １，２，３，４，５又は６記載の換気装置。
9. 【請求項９】 上記排気流量調節手段（２０Ｂ）が、排
   気通路（４），（７）の排出端側に設けられた排気ファ
   ン（９）と空気吸込口（１３）側との間に位置して設け
   られていることを特徴とする請求項１，３，４，６又は
   ７記載の換気装置。
10. 【請求項１０】 上記給気流量調節手段（２０Ａ）が、
    給気ダクト（６）の外気吸入端側に設けられた給気ファ
    ン（８）と給気旋回空間（３），（１６）側との間に位
    置して設けられていることをことを特徴とする請求項
    ２，３，５，６又は８記載の換気装置。
11. 【請求項１１】 上記排気流量調節手段（２０Ｂ）が、
    開閉角を可変することができる可変ダンパー（４２）に
    より形成されていることを特徴とする請求項１，３，
    ４，６，７又は９記載の換気装置。
12. 【請求項１２】 上記給気流量調節手段（２０Ａ）が、
    開閉角を可変することができる可変ダンパー（４２）に
    より形成されていることを特徴とする請求項２，３，
    ５，６，８又は１０記載の換気装置。
13. 【請求項１３】 排気流量調節手段（２０Ｂ）は、排気
    ファン（９）の回転数を制御する回転数制御手段よりな
    っていることを特徴とする請求項１，３，７，９又は１
    １記載の換気装置。
14. 【請求項１４】 給気流量調節手段（２０Ａ）は、給気
    ファン（８）の回転数を制御する回転数制御手段よりな
    っていることを特徴とする請求項２，３，８，１０又は
    １２記載の換気装置。