JPH08506174A - 空気技術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は空気技術装置に関する。本発明によれば、空気搬送装置（２０）は、空気循環作動で搬送されている空気の少なくとも一つの成分を、少なくとも一つの空気経路（２１）を介して空間ゾーン（２’）に連通されている少なくとも一つの体積可変なチャンバー（６）により脈動搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】 空気技術装置 本発明は空気技術装置に関する。 空気技術装置にたいする需要はますます増大している。特にコンパクトな空気 技術装置の需要は大きい。この種の空気技術装置は、１軸または複数軸の部屋、 特に個室またはこの部屋／個室のゾーンの空気を熱力学的に処理するために用い られる。この種の装置はオフィスビルまたはホテルで使用されるのが有利である 。その利点は、例えば暖房または冷房のような空気処理の場合、純粋な換気作動 を行うかぎりにおいては給電接続部材及び給水接続部材だけが必要なので、部屋 に簡単に追備できることである。 従来の室内空気技術装置はベンチレータを有している。ベンチレータは室内の 空気を吸い込んで、例えば熱交換器に供給する。熱交換器によって加熱または冷 却された空気は、ベンチレータの搬送作用により再び室内へ戻される。欠点は、 ベンチレータの騒音レベルが比較的高いことである。モータの騒音は、モータが 空気流の中にないかぎり十分に抑止できるが、しかし例えばコンパクトなドラム ロータ及び外部ロータ型モータを備えたスラス トファンの場合には、モータの騒音は強制的に空気音として放射される。従って 、ベンチレータの騒音全体のうちモータの騒音を減少させるためには、比較的低 出力で振動の少ないモータを選択するしかない。ベンチレータの羽根車の羽根に 生じる流動騒音は常時存在し、これを減少させるためには、回転数を低下せざる を得ない。しかしこれはベンチレータのサイズを大型にすることになリ、これに より振動数スペクトルが低振動数範囲にシフトする。これにより、評価総レベル が容易に低下する。一方モータは、その設計範囲外で作動するので、効率が低下 する。その結果モータに必要な大出力のために大きさも、コストも放熱性も増大 する。従って、この方式の場合騒音の減少は狭い範囲に限られている。 空気音を減少させるための他の手段は、ベンチレータの吸い込み側及び圧力側 において騒音を緩衝させることである。しかしこれでは、１軸または複数軸の部 屋にたいする低コストのコンパクトな装置は提供されない。 本発明の課題は、冒頭で述べた種類の空気技術装置を次のように構成すること 、即ち構成が簡潔で、強制的に作動し、低コストで、特に低騒音で作動するよう に構成することである。また、１０，０００ないし２０，０００時間の寿命が得 られるようにすることも課題とするものである。 この課題は、本発明によれば、空気搬送装置が、空気循環作動で搬送されてい る空気の少なくとも一つの成分を、少なくとも一つの空気経路を介して空間ゾー ンに連通されている少なくとも一つの体積可変なチャンバーにより脈動搬送する ようにしたことによって解決される。これにより、搬送空気の少なくとも一つの 成分はチャンバーの体積の増大により空間から吸い出され、チャンバーの体積の 減少により再び空間内へ戻される。空気は、吸い出し及び（または）空間内への 戻しの際に空気経路を通過する。この場合、チャンバーがただ一つの空気経路を 介して空間と連通しているにすぎなくても、空気の吸い出し及び放出が“短絡” を生じさせないことが判明した。“短絡”がなければ、常に同じ体積流が吸い出 され、再び放出されることがないことを意味している。これは空気の脈動搬送に より可能である。というのも、放出空気渦として剥離して空間内へ侵入するほど の放出力を持った放出が行われるからである。従って次の吸い出しが行われると 、新たな空間内空気が順次流動することになる。本発明の他の構成にしたがって 、空気技術装置が空気処理装置、例えば熱交換器を有しているならば、冷却水及 び（または）加熱水接続部材及び設置用の給電部材だけが必要であるにすぎない 。従って本発明による空気技術装置は、例えば空間の熱負荷が変化した場合に 追備するのに適している。既に述べたように、本発明による空気技術装置は、一 つの空間またはこの空間の空間ゾーンを付勢するために用いられる。以下の説明 で“空間”と記載する場合、もちろんこの空間の一部の領域、即ち空間ゾーンを 指すこともある。また“空間ゾーン”と記載する場合、これが一つの空間全体を 指すこともある。以上の点はもちろん請求の範囲にも適用される。 空気処理装置を設けていない構成であってもよい。即ち本発明による空気技術 装置は、空間ゾーンまたは空間を搬送空気で付勢するためだけに用いられ、この 場合この搬送空気の少なくとも一部は換気作動または空気循環作動で搬送される 。即ち（チャンバーの体積の増大により）空気が空間ゾーンから取り出され、次 に（チャンバーの体積の減少により）再び空間内へ放出される。この過程だけを 行うことが可能で、即ち純粋な空気循環作動だけを行うことが可能である。しか し混合作動も可能であり、即ち搬送空気の一部が空気循環作動で搬送され、新気 作動または一次空気作動にある他の成分が適当な方法でチャンバー内へ導入され て、チャンバーの体積減少により空間ゾーン内へ放出されるようにしてもよい。 さらに、純粋な一次空気作動または新気作動も可能である。本出願において一次 空気作動または新気作動と言う場合、これは、空間ゾーンからの空気の吸い出し が極端に少な い場合、即ち一次空気または新気の供給が主である場合である。 特に、空気経路は空気吸い込み経路も空気放出経路をも形成しており、即ち同 一の空気経路が二つの機能を備えている。従ってコンパクトな構成が提供され、 単位構造体積当たり高い熱出力が提供される。 空気を放出する場合、空気搬送装置により渦を発生させるのが有利である。こ れらの渦は、少なくとも、互いに剥離して空間内へ侵入するほどの高い衝撃力を 持っている。これにより、空気放出時に空気搬送装置により脈動流が発生する。 この脈動流は、既に述べたように剥離し、よって再び新たに吸い込まれないほど のエネルギーを持っている。 チャンバーの体積変化は駆動装置を用いて行われる。駆動装置は０．１ないし ３０Ｈｚの選択可能な振動数、特に０．１ないし５Ｈｚの振動数で作動するのが 好ましい。この低振動数の作動は、可聴域値以下であるので、音響的に特に好ま しいことが明らかになった。 本発明の他の構成によれば、既に述べたように、空気経路内に空気処理装置が 設けられている。この種の空気処理装置は既に述べた熱交換器であることができ るが、しかし空気処理装置として、空気の湿度を制御する装置を使用することも できる。あるいは、搬送される空気に 作用する物質変換装置、特に触媒コンバータを使用することもできる。列記した これらの装置はすべてではなく、他の公知の装置、しかしここでは記載しない装 置を使用することができ、この場合これらの種々の空気処理装置の組合せも可能 である。 以下で“熱交換器”と記載する場合（明細書の冒頭部分及び実施例の説明の場 合も）、熱交換器だけに限定されるものではなく、むしろ考えられる空気処理装 置の種類を明らかにするものである。前記の熱交換装置の代わりに他の空気処理 装置または種々の空気処理装置の組合せを使用することができる。また、本明細 書において熱交換器または空気処理装置について言及されていてもこの種の装置 を使用しないことも可能であり、即ち空気経路内に空気処理装置が存在しないこ とも可能である。従って本発明による空気技術装置は空気またはガスの搬送だけ に用いられ、同時に空気及び（または）ガスを処理しない。 空気経路はできるだけ短いのが好ましい。空気経路は開口部として、接続され る熱交換器を備えた構成になっているにすぎない。従って、空気経路固有の長さ は熱交換器の通過経路に限定される。 空気技術装置のチャンバー内にピストン要素が配置されているのが好ましい。 ピストン要素の変位により、体 積の変化が生じる。 本発明の１実施例によれば、ピストン要素は、並進運動するピストンとして構 成されていることができる。或いは、フラップの如く１つの軸のまわりを回動す る排除要素として構成されていてもよい。排除要素の回動運動によりチャンバー の体積が増減する。チャンバーの壁の形状は、排除要素の円弧状の運動に適合し ている。ピストン要素にはあまり大きな加速力が与えられないので、ピストン要 素は板状に構成され、よって軽量に構成されている。 単位時間当たりの空気搬送量を調整することができるように、ピストン要素の 運動速度及び（または）加速度及び（または）ストローク及び（または）運動振 動数が可変であり、特に所望の値に設定可能である。これに加えて、或いは二者 択一的に、排除要素の回動角の大きさが可変であり、よって選定値に設定可能で あるように構成することもできる。 チャンバーの、熱交換器に境を接している基面は、熱交換器の基面よりも大き い。この場合には、熱交換器が空気穴を有し、該空気穴は、チャンバーの前記境 を接しているより大きな基面にたいして、排除要素の回動軸の方向へずれて配置 されているのが有利である。このような構成では、放出される空気の特に好まし い渦剥離が行 われる。 排除要素が、放出段階終了時の回動運動逆転位置において、熱交換器に直接境 を接していれば、“デッドゾーン”は特に小さい。デッドゾーンまたは死体積空 間とは、体積の変化に関与しない空間のことである。例えば、熱交換器の内部空 間、チャンバーの残余の空間、場合によっては吸い込み口と排出口の間にある空 気経路の一部、例えば空気を転向させるための“首部”を形成する前記一部であ る。 特に、デッドゾーンはチャンバーの最大体積に比べて小さい、特に極めて小さ いという基本原理が適用される。 申し分のない機能にたいして、ピストン要素がチャンバーの壁に対向して隙間 を形成していることは支障にならない。これは漏れ損になる危険があるが、しか し空間に連通している空気経路の自由開口面が隙間の横断面よりも十分に大きけ れば問題にならない。隙間の形成により部品が互いに摺り合わないので、騒音の 少ない作動が保証されている。 フラップの如く運動する排除要素の回動角は２０°ないし１８０°の範囲であ るのが有利である。 既に述べたように、空気経路または開口部は空気誘導装置、特に空気誘導装置 を備えたスリット排出部を有している。これにより空気の放出方向を調整するこ とがで きる。 本発明による空気技術装置は、換気されるべき部屋の天井及び（または）壁に 配置されている。しかし、本発明による空気技術装置を部屋の床の領域に、例え ば二重床に設けることも可能である。冷房力または暖房力を調整するためには、 駆動装置の振動数及び（または）ストローク及び（または）回動角を制御可能ま たは調節可能であり、特に簡単である。振動数が高ければ高いほど、及び（また は）ストロークが長ければ長いほど、及び（または）回動角が大きければ大きい ほど空気処理量が大きくなり、よって冷房力または暖房力が大きくなる。 ピストン要素を駆動するための駆動装置は、動力装置（好ましくは電動機）、 特に偏心装置を備えた歯車付き電動機として構成されている。偏心装置はピスト ン要素に係合して、間歇的な直線運動または間歇的な回動運動を可能にする。 動力装置は直流モータであることができる。この利点は、回転数の調整または 制御を特に簡単に実現する電気的な回転数制御装置を接続できる点である。 或いは、駆動装置はつり上げ磁石型駆動装置または回転磁石型駆動装置であっ てもよい。電流によって磁場が形成され、この磁場は電機子を往復動させる。こ の往復運動はピストン要素に伝えられる。回動可能な排除要素 を使用する場合には、回転磁石型駆動装置が有利である。 ピストン要素には復帰装置が付設されていることができる。この場合駆動装置 は、ピストン要素を一つの終端位置へ移動させるためだけに用いる。この終端位 置からピストン要素は復帰装置により他の終端位置へ運動する。この場合駆動装 置は、場合によっては補助されて作動していてもよい。復帰装置は、復帰ばねを 有しているのが好ましい。或いは、ピストン要素は、復帰力が重力によって生じ るように、または支援されるように支持され配置されていてもよい。 ピストン要素がその固有振動数で運動し、或いは復帰装置とピストン要素によ って形成されるシステム固有振動数で運動し、（騒音上の理由から）機械的なス トッパーによって制限されないならば、特に優れた効率が得られる。 本発明による空気技術装置は、“複動作用するように”構成してもよい。この ため、ピストン要素の両側にそれぞれ、空間ゾーンに通じている空気経路が付設 されている。ピストン要素が運動すると、チャンバーの片側で体積が増大し、他 の側で体積が減少する。ピストン要素の復帰運動時には逆の過程が行われる。 駆動装置のモータの騒音を特に効果的に緩衝させるため、駆動装置は空気流動 部の外側に設けられている。 本発明による空気技術装置を用いて純粋な空気循環作動を行わない場合には、 チャンバーは一次空気供給部と協働する。この場合、吸い込み過程時には空間内 の空気がチャンバーに吸い込まれるばかりでなく、一次空気も供給され、その結 果空間内の空気も一次空気も放出過程時に空間内へ放出される。 本発明は、搬送装置を、空間ゾーンまたは空間を換気するための空気技術装置 として使用することにも関する。もちろん、換気のほかに空気処理も行うことが できる。 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。 図１は 部屋を暖房または冷房するための本発明による空気技術装置の構成 図、 図２は 偏心駆動装置を備えた空気技術装置の背面図、 図３は 図２の側面図、 図４は グラフ、 図５は 部屋の天井に組み込まれた空気技術装置の斜視図、 図６は 空気排出部を左右対称に配置した空気技術装置を示す図、 図７は 空気誘導装置を備えた空気技術装置を示す図、 図８は 図７の空気技術装置の変形例を示す図、 図９は ピストン要素の変形例を示す図、 図１０は 天井の段部に取り付けた空気技術装置を示す図、 図１１は 空気誘導穴に取り付けた空気技術装置を示す図、 図１２は 偏心装置を備えた空気技術装置を示す図、 図１３は 回転駆動装置を備えた空気技術装置を示す図、 図１４は 図１３の空気技術装置の側面図、 図１５は つり上げ磁石型駆動装置を備えた空気技術装置を示す図、 図１６は 図１５の空気技術装置の側面図、 図１７は 複動作用する空気技術装置を示す図、 図１８は 複動作用する空気技術装置の変形例を示す図、 図１９は 空気技術装置を垂直取付け位置で示す図、 図２０は 付加的に一次空気が供給される空気技術装置を示す図、 図２１は 回転軸から離れて熱交換器を備えている空気技術装置を示す図、 図２２は 中央に熱交換器を備えている空気技術装置を示す図、 図２３は 回転軸に付設されている熱交換器を備えた 空気技術装置を示す図、 図２４は 一次空気供給部を付設した空気技術装置を示す図、 図２５は 図２４の空気技術装置の変形例を示す図、 図２６は 空気技術装置と付加的な一次空気供給部とを備えた部屋を示す図、 図２７は エアカーテン装置の一部である空気技術装置の側面図、 図２８は 図２７の空気技術装置の下面図、 図２９は 図２８の矢印方向に見た空気技術装置の端面図、 図３０は 排熱利用に用いられる空気技術装置を示す図、 図３１は 搬送空気の搬送だけに用いられ、空気処理装置を有していない空気 技術装置を示す図、 図３２は 空気誘導装置を備えた空気技術装置を示す図、 図３３は 空気誘導装置を備えた空気技術装置の変形例を示す図、 図３４は 部屋の中での空気流動の影響を具体的に説明する説明図、 図３５は 一次空気が供給される空気技術装置を示す図、 図３６は 他の実施例の図３５に対応する図、である。 図１は、部屋２を暖房または冷却するための空気技術装置１の１実施例である 。図１では、部屋２を矢印だけで示した。なお、空気技術装置１は部屋２の取り 外された天井３の内部にあるものとする。部屋２の図示された天井３は、空気技 術装置１の熱交換器５の下面４とほぼ整列するようにこの下面４で終わっている 。熱交換器５は、冷水源（冷却）または暖水源（暖房）に接続されている。 熱交換器５には、体積を変化させることができるチャンバー６が接続している 。体積を変更はピストン要素７を用いて行うことができる。ピストン要素７は、 二重矢印８の方向に移動することができる。この移動は駆動装置を用いて行われ る。駆動装置は電動機１０を有し、電動機１０は偏心装置１１を駆動する。偏心 装置１１は、棒１２を介してピストン要素７に接続されている。 図１の実施例によれば、ピストン要素７は、軸１３の周りをフラップのように 回動可能な排除要素１４として構成されている。軸１３は、熱交換器５の上縁１ ５のすぐ近くにある。排除要素１４の自由端には、チャンバー６の壁１８が対向 して隙間１７を形成している。この場合、壁１８の形状は排除要素１４の円弧状 の運動軌道に 適合している。図１の紙面に平行に、且つ排除要素１４の両側に、図１には図示 していないチャンバー６の他の壁が配置されている。この壁も排除要素１４にた いして隙間を残している。 板状に形成されているのが好ましい排除要素１４は、作動時（例えば冷却時） に、図示した角度位置（ほぼ２５°）から一つの終端位置へ回動する。この終端 位置において排除要素１４は、熱交換器５の上面１９にたいして平行に且つ間隔 を持って位置する。この終端位置において運動の逆転が行われ、上部終端位置等 へ逆方向へ回動する。部屋２内にある空気は、上記のように構成された空気搬送 装置２０により、大体において熱交換器５によって形成されている空気経路２１ を通って、チャンバー６の体積が大きくなったときにこのチャンバー６内へ吸い 込まれ、その際（想定した冷却時には）第１段階で冷却される。次に、偏心装置 １１が上死点を越えると、チャンバー６の体積が縮小し、冷却された空気は同じ 経路を通って、即ち空気経路２１を通って（しかし方向は異なる）部屋２内へ放 出される。熱交換器５を通過するときに冷却の第２段階が行われる。この場合、 第１及び第２の冷却段階により、放出された空気は所望の温度を有している。な お、吸い込まれる空気と放出される空気の間に短絡が存在しないこと、即ち同体 積の空気または ほとんど同体積の空気が常に吸い込まれ放出されるとは限らないことが判明した 。むしろ、放出された空気は渦或いは複数の渦として剥離して、部屋内部へ侵入 する。従って、空気技術装置１により吸い込まれた空気は放出された空気と同一 でなく、その結果空気循環作動が得られる。図１の実施例ではフラップの原理が 採用されているので、放出過程の際に右側で、即ち回転軸１３とは逆の側で、放 出される空気の速度超過が生じる。このことは右側へずれた位置で、即ち回転軸 １３から離れた位置で渦が形成されることを意味する。これを符号２２で示した 。この非対称性により、特に好適な渦剥離が得られ、短絡効果も完全に阻止され る。しかし、この非対称な構成は本発明の効果にとって必ずしも必要なものでは ない。なぜなら、後述するように、対称な渦放出においてもきわだった短絡効果 は生じないからである。 さらに、本発明の効果にとっては、ピストン要素の周期的な運動は必ずしも必 要でない。従って非周期的な運動も可能である。この非周期的な運動は例えば正 弦状であるが、しかし放出過程の終了時に短時間停止し、または速度が急激に低 下する。このことは、非常に好適な渦剥離をもたらす。放出過程の際のピストン 要素７の運動が高速であればあるほど衝撃は強く、それだけ渦は部屋内へ侵入す る。他方、フラップの開口運動（吸い込み過 程）は比較的低速で行うことができる。なお、空気の吸い込み過程と放出過程を 、図１では二重矢印２３で示した。 ピストン要素７が比較的低振動数（０．１ないし最大で３０Ｈｚ）で運動する ので、従って極めて低振動数の装置であるので、音響的には驚くほどの効果が得 られる。さらに、電動機１０が空気流の中にないので、電動機の騒音は著しく抑 止されている。換気作動の制御または調整、よって暖房効率または冷却効率の制 御または調整は、ピストン要素の速度を変化させることで行うことができる。そ の際ストローク及び死体積も重要な役割を果たす。ここでデッドゾーンとは、チ ャンバー６の拡大または縮小に関与しない空間のことである。図１の実施例で言 えば、空気経路２１を形成している、熱交換器５の内部空間である。このデッド ゾーンはできるだけ小さくあるべきで、どのような場合もチャンバー６の最大体 積よりも十分に小さく形成されている必要がある。従って小さなストロークと大 きな振動数で得られる空気処理は望ましいものでなく、逆のケースが望ましい。 即ち大きなストロークと低振動数が望ましい。低振動数は、この場合に大きくな るサイズによって制限される。 チャンバー６内ではほとんど空気の混合は起こらない。というのも、熱交換器 ５の熱交換器ディスクプレートが 整流機として作用するからである。 図２と図３は、図１の実施例の変形例である。電動機１０の軸状接続部材２４ には円板２５が設けられている。円板２５からは偏心ピン２６が出ている。偏心 ピン２６は棒１２に係合している。棒１２は、回動運動可能に排除要素１４に固 定されている。 図２は、チャンバー６が熱交換器５の深さの全体にわたって延びていることを 示しているが、しかし図３によれば、熱交換器５の全長にわたってではなく、そ れを越えて延びている。従って、熱交換器５に境を接しているチャンバー６の基 面は、熱交換器５の基面よりも大きい。この配置は、熱交換器５の基面が軸１３ の方向でチャンバー６の基面にたいしてずれているように行われている。これに より、渦が最適に剥離されるような渦形成が達成される。 図４は、冷却効率Ｋ及び体積流Ｖと、空気技術装置１のストローク振動数ｆと の関係を示すものである。このグラフからわかるように、図１に図示した振動数 範囲内では体積流Ｖは直線的に増大する。冷却効率Ｋとストローク振動数ｆとの 関係は非直線的である。 図５は、部屋２の（断面で示した）天井３に組み込まれた空気技術装置１の斜 視図である。図からわかるように、天井３には開口部２７’が設けられている。 この開 口部２７’には熱交換器５が境を接している。適当な空気誘導要素（図示せず） を用いて吹出し渦を所望の方向へ誘導することができる。この種の空気誘導要素 または排出格子は付加的な圧力ロスを生じさせるが、短絡の危険を少なくさせる 。 図６は、空気技術装置１の他の実施例である。空気技術装置１は、ピストン要 素７として板２８を有している。板２８は直進的に移動する。この種の運動を生 じさせる駆動部の構成は当業者に知られており、例えば吊り上げ磁石である。対 称な構成なので、空気の放出過程の際には対称な渦２９，３０が形成される。こ の渦２９，３０も剥離して部屋の中に侵入し、その結果、次にチャンバー６の中 に吸い込まれる空気は放出された空気と同じものではない。従って短絡はほとん ど生じない。絞りを侵入開口部または排出開口部の領域に配置すると、即ち熱交 換器５の前方または熱交換器５の縁に配置すると、渦の形成を助長する。この種 の絞り３１は、図７と図８の実施例に示されている。この絞り３１により、剥離 作用が最適な、いわゆる停止渦が発生する。 図９には、空気技術装置１の他の実施例が図示されている。この実施例では、 ピストン要素７はローラ３２によって形成されている。ローラ３２は、適当な駆 動部によりチャンバー６内を往復動する。これによりチャンバ ーの体積が増減する。 図示していない実施例によれば、駆動部は、例えば水平型立て削り盤（平削り 盤）の工具往復台において知られているような駆動部に対応していることができ る。これにより、空気の非常に迅速な排出が可能になり、一方吸い込み運動を緩 速に行うことができる。 図１０に示す実施例は、図２の実施例に対応している。以下では違いだけを説 明することにする。この違いは部屋２の天井３の構成にある。回動可能な排除要 素１４の軸１３に付設されている領域において天井３には段部３３が形成されて いる。即ち部屋２の天井の高さは、段部３３に接続している領域よりも熱交換器 ５の領域のほうが低い。段部３３は流動技術上の作用を持っており、排出してい る渦を“引き寄せ”、適宜転向させる。これは短絡効果を防止するうえで好まし い。天井に沿って回転して、冷却された空気をさらに部屋２の中に侵入させる、 いわゆる棒状の渦が形成される。 図１１の実施例では、部屋２の天井３は、熱交換器５の領域に首部３４を備え ている。首部３４は、排出している空気に指向作用を及ぼす。従って、排出して いる渦は所望通りに下方へ移動して部屋２の中へ侵入する。これは、特に暖気を 侵入させる際に重要である。 図１２の実施例も“回動ピストン”の構成を備えてい る。この実施例では、偏心装置１１が錘３５を備えている。錘３５は、駆動装置 の回転軸の方向に見て棒１２の枢着点３７にたいして径方向へずれている。これ により、不安定な回転により発生する振動が十分に防止される。 図１３と図１４に図示した空気技術装置１は、上記実施例に比べると、偏心駆 動装置を備えておらず、そのかわり回転磁石型駆動部３８を備えている。回転磁 石型駆動部３８は、回動可能な排除要素１４の回転軸１３上に直接取り付けられ ている。例えば４５°の回動角を実現することができる。回転磁石型駆動部３８ を回転軸１３に直接フランジ固定することにより、フラップ支持部に作用する横 力が回避される。回転磁石型駆動部３８は適当な電気的制御器を備えており、そ の結果所望の運動（加速度、速度、回動範囲等）が生じる。 図１３の実施例では復帰装置４２が設けられている。復帰装置４２は復帰ばね ４３を備えている。復帰ばね４３は引張りばねとして構成されており、一端を排 除要素１４に固定され、他端を位置固定されている。復帰ばね４３により、回動 可能な排除要素１４は上死点位置へ戻される。図１３に図示した実施例の代わり に、付加的にまたはもっぱら重心原理で作動する復帰装置、即ちピストン要素７ の重量で該ピストン要素７をホームポジションへ復帰させるような復帰装置も考 えられる。 フラップ状の排除要素１４は、復帰ばね４３と“フラップ”の質量に起因する システムの固有振動数で振動することができる。振動の励起は、電磁石３８を適 宜励磁させることにより行う。電磁石３８のコイル電流の強さは励磁の強さを決 定する。フラップの位置に応じて励磁を周期化することが必要である。システム は空気抵抗により緩衝を受ける。 図１３の実施例の代わりに、復帰装置４２を設けない実施例も可能である。 図１５及び図１６は電磁駆動部の他の実施例を示しており、この実施例ではつ り上げ磁石３９が使用される。図１３及び図１４の実施例の回転磁石型駆動部３ ８の場合と同様に、この実施例でもつり上げ磁石３９は適当なコイルを用いて電 流により励起される。排除要素１４の軸１３は双腕レバー４０と相対回転不能に 連結されており、双腕レバー４０のそれぞれ端部には両つり上げ磁石３９の一方 が操作棒４１により係合している。一方のつり上げ磁石３９を押して他方のつり 上げ磁石を引くようにしてつり上げ磁石３９を適宜制御することにより、軸１３ に横力のないモーメントによる排除要素１４の回動が生じる。ピストン要素７が 非常に軽量に構成されていると、例えばハニカム構造をもつサンドイッチ状に構 成されていると特に好ましい。また、プラスチックを貼り 合わせた硬質発泡板または薄壁のシェル構造にしてもよい。 上述した電磁駆動部の場合、アンカーも排除要素も他の部品に衝突しない構成 である。このことは、励磁電流を適宜制御、調整することにより可能である。 図１７は、複動の空気技術装置１を示している。この空気技術装置１は、互い に鈍角で配置されている二つの熱交換器５を有している。両熱交換器５には共通 のダブルチャンバーが付設され、或いはそれぞれに一つのチャンバー６が付設さ れている。ピストン要素７は回動可能な排除要素１４として構成され、その際軸 １３は下部領域にして両熱交換器５の間にある。空気誘導要素４９を設けた適当 な空気経路４８を介して熱交換器５は部屋２と連通している。排除要素１４の回 動運動により、排除要素１４の片側で体積が増大し、他の側で体積が減少する。 これが意味することは、一方の熱交換器５によって空気が部屋２から吸い出され 、排除要素１４の他の側での体積減少により、空気が対応するチャンバーから他 の熱交換器５を通って部屋２の中に吹き出されることである。 図１８は、複動の空気技術装置１の他の実施例を示している。この空気技術装 置１は、図１４の実施例とは異なり、ただ一つの熱交換器５を有しているにすぎ ない。 しかしこの熱交換器５にはダブルチャンバーが付設されている。このため排除要 素１４の軸１３は熱交換器５のほぼ中心に配置されており、その結果熱交換器５ のほぼ各半分が各チャンバー６の吸い込み過程及びこれと同時の排出過程のため に使用される。 図１９は、上記各実施例とは取付け位置が異なる空気技術装置１の取付け位置 を示しているにすぎない。この場合空気技術装置１は垂直に配置されており、即 ち空気技術装置１は例えば部屋２の壁の中に組み込まれていることができる。好 ましいのは、フラップ状に回動可能な排除要素１４の回転軸１３が下部に配置さ れていること、即ちラップが懸架されているのではなく、直立支持されているこ とである。 図２０の実施例が図１の実施例と異なっているのは、フラップ状の排除要素１ ４が逆止弁５０（例えばフラップの形状であるのが好ましい）を有していること である。排除要素１４の上方には他のチャンバー５１が形成されている。このチ ャンバー５１に一次空気Ｐが供給される。この一次空気Ｐは無圧であっても、加 圧されていてもよい。図２０のように排除要素１４が上方へ回動すると逆止弁５ ０が開き、その結果一次空気Ｐはチャンバー６に流入することができる。この流 入は、部屋２から吸い込まれる空気にたいして付加的に行われる。つぎに、排除 要素１４が下方へ移動すると逆止弁５０が閉まり、その結果部屋２から吸い込ま れた空気もチャンバー６内にある一次空気も部屋２へ放出される。従って図２０ の実施例では純粋な空気循環作動は行われず、空気循環作動と一次空気作動とが 行われる。 図２１ないし図２３の実施例では、熱交換器５はそれぞれ異なる位置を占める 。図２１ないし図２３に図示した装置の構成は図３の装置の構成に対応しており 、よってこれに関しては図３の説明を指摘するにとどめる。図２１の実施例の場 合、熱交換器５は軸１３から離れた位置に配置されている。熱交換器５の、軸１ ３とは逆の側の端部は、チャンバー６の対応する壁に境を接している。図２２の 実施例では、熱交換器５はチャンバー６の基面のほぼ中央に配置されており、即 ち軸１３から間隔を持っているが、しかしこの間隔は図２１の実施例の場合より も小さい。図２３の実施例の場合には、熱交換器５は軸１３に直接境を接してい る。熱交換器５は、チャンバー６の軸１３とは逆の側の壁にたいして間隔を持っ ている。 図２４は、図１０の配置に対応した空気技術装置１を示すものであり、即ち部 屋２の天井３に段部３３が設けられている。段部３３は、鉛直に延びる壁５５を 有している。熱交換器５は、壁５５の下稜から間隔Ｘを有して いる。壁５５には一次空気排出部５６が開口している。一次空気排出部５６は、 一次空気Ｐが供給される一次空気チャンバー５７に通じている。空気技術装置１ によって形成される渦は段部３３を通過し、そこで一次空気Ｐにぶつかる。一次 空気Ｐは低い過圧を持ち、これによって部屋２の中に侵入することができる。し かし、これとは二者択一的に、或いはこれに加えて、一次空気Ｐの誘導作用によ り渦を搬送するようにしてもよい。 図２５は空気技術装置１の他の実施例を示し、この実施例でも同様に一次空気 装置が使用される。一次空気装置は一次空気排出部５６を有し、この一次空気排 出部５６は部屋２の天井３に開口している。一次空気排出部５６は、一次空気Ｐ が供給される一次空気チャンバー５７に通じている。この場合つぎのように構成 されており、即ち一次空気排出部５６が空気技術装置１の熱交換器５の、排出さ れる渦の流動方向とは逆の側にあるように構成されている。 図２６は、空気技術装置１を備えている建物等の部屋２を示している。空気技 術装置１は、部屋２の壁と床によって形成されているコーナー領域に設けた蔽い 部５８の下にある。蔽い部５８は水平領域５９に排出口６０を有し、床の領域に 流入口６１を有している。蔽い部５８の下には空気技術装置１と一次空気装置６ ２とが設けら れている。一次空気装置６２は一次空気排出部５６を有している。一次空気排出 部５６は、ほぼ流入口６１と空気技術装置１の熱交換器５の間の領域に開口して いる。 図２６の構成において空気技術装置１が作動している間、部屋２内には冷たい 渦（冷房作動）または暖かい渦（暖房作動）をもった“エアーロール”が発生す る。“エアーロール”は、空気排出口６０から流出する空気によって生じる。“ エアーロール”は部屋２の天井のほうへ上昇し、逆の側の壁６３の方向へ移動す る。次に空気の流動は再び床の方向へ降下し、最後に流入口６１の中に吸い込ま れる。一次空気装置６２は、例えばノズルを備えた空気分配箱である。ノズルは 駆動空気体積流を上方へ排出口６０の方向へ誘導する。駆動空気体積流は例えば 外気体積流、特に一年中一定の空気温度を持った外気体積流であるのが好ましい 。 上記すべての実施例の熱交換器５は、例えばひれの厚さ及び間隔を大きくした 構成であってもよい。このことは、（吸い込み時及び放出時）に空気処理量が２ 倍であるので可能である。また熱伝導性が高くなり、ひれには薄い境界層が形成 されるにすぎない。この種の熱交換器はクリーニングが非常に容易であり、埃の 付着も少ない。さらに、埃を寄せつけない塗料によるコーティングを施してもよ い。これにより保守間隔が長くなり、臭いも防 止される。また、前述した状況によりひれの高さを低くしてもよい。その結果デ ッドゾーンが非常に小さくなる。 図２６に図示したように、一次空気装置６２を設けると、純粋な換気作動は行 われず、新気が加わる。もちろん、一次空気装置６２を設けなくてもよい。 図２７には、二つの空気技術装置１を有しているゲート型エアーカーテン（To rluftschleieranlage）設備７０が図示されている。このゲート型エアーカーテ ン設備７０は、図示していないゲート開口部の上方に配置される空気ダクト７１ を有している。空気ダクト７１はその下面７２に排出口７３を有しており、その 結果空気ダクト７１内にある空気はこの排出口７３から流出して、ゲート型エア ーカーテンを形成する。図２８からわかるように、空気ダクト７１は互いに平行 に延びている３列の排出口７３を有している。もちろん、例えば真中の列だけを 設けるようにしてもよい。 図２７と図２９によれば、それぞれの空気技術装置１において空気ダクト７１ の上方には、体積を可変なチャンバー６が配置されている。チャンバー６は、そ の空気経路２１内に、空気処理装置５’を形成する加熱レジスタ（Heizregister ）またはダンパーレジスタ７４を有している。 ゲート型エアーカーテン装置７０が作動すると、ゲー トの領域にある空気はチャンバー６の体積減少により吸い込まれる。その際空気 は加熱レジスタ７４を通過し、チャンバー６の体積減少及び再度の加熱レジスタ 通過により空気ダクト７１内へ誘導され、次に排出口７３から流出してエアーカ ーテンを形成する。 図３０の実施例では、空気技術装置１は空気導管７５に付設されている。空気 導管７５は、上流側に温度σ_Eの空気を有している。空気導管７５の側壁には熱 交換器５が付設され、該熱交換器５は、空気導管７５を空気技術装置１のチャン バー６と連通させている。熱交換器５は循環系７６に接続されている。循環系７ ６は、所望の目的のために排熱を行うために用いる。作動中、空気導管７５内に ある温度σ_Eの空気が吸い込まれ、熱交換器５を通過してチャンバー６内へ達す る。この空気をチャンバー６から空気導管７５の方向へ放出する際には、空気は 放熱しながらもう一度熱交換器５を通過し、最後に空気導管７５内へ戻る。この 場合空気は下流側において温度σ_Aを有する。この温度σ_Aは温度σ_Eよりも低い 。このような温度低下が生じるのは、熱交換器５において放熱が行われ、循環系 ７６により利用に具されるからである。 図３１に基本構成を示す空気技術装置１は、純粋な空気搬送装置として用いら れ、即ち空気循環のために部屋 ２またはそのゾーン２’には、ただ一つの開口部だけを形成している空気経路２ １を介して空気がチャンバー６の内部へ吸い込まれ、次に再び放出される。これ により、例えば効果的な室内空気混合が行われる。一次空気成分（または任意の 種類の物質流混合物）は図２４，図２５，図２６，図３５及び図３６の実施例の ように設定することができる。従って、空気処理装置５’、例えば前記実施例に おいて説明した熱交換器５のような空気処理装置５’は、図３１の実施例では設 けられていない。 チャンバー６の一つの壁を形成している壁１８の形状は、放出渦の発生及び形 成に影響する。従って当業者は、所望の種類の放出渦が発生するように壁１８の 形状を選定することができる。 既に述べたように、空気処理装置５’は前記実施例に例示した熱交換器５であ る。もちろん、熱交換器５の代わりに他の種類の空気処理装置、例えば空気の湿 度を制御する空気処理装置を設けてもよい。また、同様に空気処理を行う例えば 触媒コンバータのような物質変換装置を使用してもよい。 最後に述べておくと、図示した個々の実施例において、空気処理装置５’また は熱交換器５等を有していない空気技術装置１を使用することもできる。 図３２の実施例では、熱交換器５として構成された空 気処理装置５’には誘導装置８０が接続されている。誘導装置８０は、例えば円 形の排出口８１を有している。図３２からわかるように、排出口８１からはトー ラス状の空気渦８２が放出される。空気技術装置１には全部でほぼ三つの装置が 設けられている。即ち空気搬送装置（チャンバー６、ピストン要素７）と、空気 処理装置５’と、誘導装置８０である。これらの装置は別個に形成され、取り付 け場所で組み立てることもできる。 図３３の実施例では、直線状に移動する図３２のピストン要素７の代わりに回 動ピストン要素が設けられている。 誘導装置８０は、放出される渦の種類及び（または）方向に影響を与えること ができる。 従って装置全体により、部屋２またはゾーン２’内の空気の流動を制御するこ とができる。ある程度の快適さを例えば住居内に発生させる場合には、放出力が あまり大きくなく、排出速度もあまり速くないような処置がとられ、これにより 、図３４に示すように、例えば冷たい渦８３を放出させ、冷たい渦８３の間に暖 かい室内空気８４を存在させることができる。放出速度が比較的遅いので、これ に対応して高いインダクションが生じ、これにより渦の崩壊時に非常に好適な空 気混合が得られる。例えば、部屋のコーナーを簡単に換気して快適な雰囲気 を作ることも可能である。本発明による換気方法が従来の放射型換気に比べて特 に好ましいのは、放射型換気の場合のように天井壁及び（または）部屋の壁等の 境界壁にコアンダ効果が生じないことである。 本発明を工業用空気技術に適用して、例えば機械の熱不良領域に作用させるよ うにしても有利であることはもちろんである。この場合渦は比較的大きな衝撃力 で、よって高い放出速度で放出され、例えば紡績機または織機で見られるような 熱風に作用させる。この熱風を本発明による装置から放出された放出渦で破壊さ せれば、このような困難な条件でも最適な換気を行うことができる。従来の放射 型換気では、不良領域により空気流が急速に消尽及び（または）押しのけられる ので、このように好適な換気は得られない。 本発明による脈動換気により、従来の装置に比べて約３０％高い熱交換を得る ことができる。 図３５は、回動ピストン７を備えた実施例を示すもので、チャンバー６には他 のチャンバー８５が接続している。チャンバー８５には、好ましくは半径方向に 一次空気接続部材８６が開口している。チャンバー８５には、好ましくは空気処 理装置５’が接続し、空気処理装置５’の後には誘導装置８０が接続している。 図３６は、ピストン７が直線状に運動する実施例を示したものである。 このように図３５及び図３６の実施例では、空気循環原理で搬送される空気に一 次空気を混合させることができ、即ち一次空気作動も空気循環作動も行われる。 一次空気に加えて、または一次空気の代わりに任意の物質流を装入してもよく、 例えば香料成分を含んだ空気または特定のガス等を装入してもよい。 図３５及び図３６に図示した回動ピストン７または直線運動ピストン７、或い は本発明の個々の実施例で説明したピストンの代わりに、例えば駆動装置により 運動せしめられ、即ち振動せしめられるダイヤフラム等を使用してもよい。これ によりチャンバーが形成され、このチャンバーの中に空気が吸い込まれ、そして 再び放出される。このようなダイヤフラムは例えば電磁的な方法、例えば“拡声 器の原理”でも振動させることができ、これにより全体で一つの空気搬送装置が 形成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｆ Ｉ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 ベリンガー アンドレアス ドイツ連邦共和国 デー・70199 シュツ ットガルト ドルンハルデンシュトラーセ 10 (72)発明者 シャール ゲルト・オイゲン ドイツ連邦共和国 デー・70567 シュツ ットガルト ミュールハルデンシュトラー セ 24 (72)発明者 ヘンデル クラウス ドイツ連邦共和国 デー・74357 ベニヒ ハイム ノイベルクシュトラーセ 19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空間ゾーンに搬送空気を供給するための空気搬送装置を備えた空気技術装置 において、空気搬送装置（２０）が、空気循環作動で搬送されている空気の少な くとも一つの成分を、少なくとも一つの空気経路（２１）を介して空間ゾーン（ ２’）に連通されている少なくとも一つの体積可変なチャンバー（６）により脈 動搬送するようにしたことを特徴とする空気技術装置。 ２．空気経路（２１）が空気吸い込み経路及び空気排出経路を形成していること を特徴とする、請求項１に記載の空気技術装置。 ３．空気放出時に空気搬送装置（２０）により複数の渦を発生させ、これら複数 の渦は、互いに剥離して空間ゾーン（２’）内へ侵入するほどの高い回転力及び 並進力を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の空気技術装置 。 ４．空気放出時に空気搬送装置（２０）により脈動流を発生させ、この脈動流は 、互いに剥離して空間ゾーン（２’）内へ侵入するほどのエネルギーを持ってい ることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の空気技術装置 。 ５．チャンバー（６）の体積を変化させるため、０．１ないし３０Ｈｚの振動数 で作動する駆動装置（９）が設けられていることを特徴とする、請求項１から４ までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ６．空気経路（２１）内に空気処理装置（５’）が設けられていることを特徴と する、請求項１から５までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ７．空気処理装置（５’）が熱交換器（５）及び（または）空気湿度制御装置及 び（または）物質変換装置、特に触媒コンバータとして構成されていることを特 徴とする、請求項１から６までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ８．空気経路（２１）が、空気処理装置（５’）を接続した開口部として構成さ れていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１つに記載の空気技 術装置。 ９．チャンバー（６）内に体積変化用のピストン要素（７）が配置されているこ とを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １０．ピストン要素（７）が、並進運動するピストンとして構成されていること を特徴とする、請求項１から９までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １１．ピストン要素（７）が、フラップの如く１つの軸 （１３）のまわりを回動する排除要素として構成されていることを特徴とする、 請求項１から９までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １２．チャンバー（６）の壁の形状が、排除要素（１４）の円弧状の運動に適合 していることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１つに記載の空気 技術装置。 １３．ピストン要素（７）が板状に構成されていることを特徴とする、請求項１ から１２までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １４．ピストン要素（７）の運動速度及び（または）加速度及び（または）スト ローク及び（または）運動振動数が可変であり、特に選定値に設定可能であり、 特にこの選定値に調整可能であることを特徴とする、請求項１から１３までのい ずれか１つに記載の空気技術装置。 １５．排除要素（１４）の回動角の大きさが可変であり、特に選定値に設定可能 であり、特にこの選定値に調整可能であることを特徴とする、請求項１から１４ までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １６．チャンバー（６）の、空気処理装置（５’）に境を接している基面が、空 気処理装置（５’）の基面よりも大きいことを特徴とする、請求項１から１５ までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 １７．空気処理装置（５’）が空気穴を有し、該空気穴は、チャンバー（６）の 前記境を接しているより大きな基面にたいして、排除要素（１４）の回動軸（１ ３）の方向へずれて配置されていることを特徴とする、請求項１から１６までの いずれか１つに記載の空気技術装置。 １８．空気処理装置（５’）の前記空気穴が、回動軸（１３）に境を接している ことを特徴とする、請求項１５に記載の空気技術装置。 １９．排除要素（１４）が、放出段階終了時の回動運動逆転位置において、空気 処理装置（５’）に直接境を接していることを特徴とする、請求項１から１８ま でのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ２０．体積が変化しないデッドゾーンが、チャンバー（６）の最大体積に比べて 小さいことを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか１つに記載の空気技 術装置。 ２１．ピストン要素（７）がチャンバー（６）の壁に対向して隙間（１７）を形 成していることを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか１つに記載の空 気技術装置。 ２２．排除要素（１４）の回動角が２０°ないし１８０ °の範囲であることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか１つに記載 の空気技術装置。 ２３．空気経路（２１）または開口部が空気誘導装置（２７）、特に空気誘導装 置を備えたスリット排出部を有していることを特徴とする、請求項１から２２ま でのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ２４．空間ゾーン（２’）を有している部屋（２）の天井（３）及び（または） 壁に配置されていることを特徴とする、請求項１から２３までのいずれか１つに 記載の空気技術装置。 ２５．駆動装置（９）の振動数及び（または）ストローク及び（または）回動角 が、空気処理程度を調整するために制御可能または調節可能であることを特徴と する、請求項１から２４までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ２６．駆動装置（９）が、ピストン要素（７）に係合する偏心装置（１１）を備 えた動力装置（好ましくは電動機）、特に歯車付き電動機として構成されている ことを特徴とする、請求項１から２５までのいずれか１つに記載の空気技術装置 。 ２７．動力装置が直流モータであることを特徴とする、請求項１から２６までの いずれか１つに記載の空気技術装置。 ２８．直流モータが、回転数電気制御装置に接続されていることを特徴とする、 請求項１から２７までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ２９．駆動装置（９）がつり上げ磁石型駆動装置または回転磁石型駆動装置（つ り上げ磁石３９，回転磁石型駆動部）であることを特徴とする、請求項１から２ ８までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３０．ピストン要素（７）に復帰装置（４２）が付設されていることを特徴とす る、請求項１から２９までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３１．復帰装置（４２）が、少なくとも一つの復帰ばね（４３）を有しているこ とを特徴とする、請求項１から３０までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３２．ピストン要素（７）の復帰力が重力によって生じるように、または支援さ れるように該ピストン要素（７）が配置されていることを特徴とする、請求項１ から３１までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３３．ピストン要素（７）がその固有振動数で運動し、或いは復帰装置（４２） とピストン要素（７）によって形成されるシステム固有振動数で運動することを 特徴とする、請求項１から３２までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３４．ピストン要素（７）の両側にそれぞれ、空間ゾーン（２’）に通じている 空気経路（２１）が付設されており、且つピストン要素（７）の両側にそれぞれ 、体積可変なチャンバー（６）が付設されていることを特徴とする、請求項１か ら３３までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３５．駆動装置（９）が空気流動部の外側に設けられていることを特徴とする、 請求項１から３４までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３６．チャンバー（６）と一次空気供給部が協働していることを特徴とする、請 求項１から３５までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３７．ただ一つの空気経路（２１）だけが設けられていることを特徴とする、請 求項１から３６までのいずれか１つに記載の空気技術装置。 ３８．請求項１から３７までのいずれか１つに記載の空気技術装置を、空間ゾー ン（２’）または空間（２）を換気するための空気技術装置（１）として使用す ることを特徴とする使用方法。