JPH11248219A - 発熱設備を配置した建屋内の換気方法および換気設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、重力換気効果を十分に利用し、各
階における熱の上昇流を安価にかつ効率的に確保でき
る、発熱設備を配置した建屋内の換気方法と換気設備を
提供する。 【解決手段】 上部に排気口を備えた建屋内に配置した
各発熱設備の周りに形成した通気構造を有する作業床の
直下において、各発熱設備を囲むように配置した給気ダ
クトの噴出孔から、導入外気を垂直方向から各発熱設備
側に４５度傾斜するまでの範囲の上向きに吹き出させ、
各発熱設備周辺の熱気流の上昇を促進させながら上方の
排気口から排気することを特徴とする換気方法と、この
換気方法を実施するための換気設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却設備等の
発熱設備を配置した密閉された建屋内の換気方法および
換気設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ゴミ処理等の施設では、外観重
視のため各種の炉、ボイラー、ガス処理設備等の発熱設
備を建屋内に配置する例が多い。従って、発熱設備があ
る程度の断熱構造を備えているものの発熱設備からの輻
射熱により、建屋内温度が上昇し、作業環境が悪化す
る。

【０００３】そのため、従来、送風ファンにより給気し
た外気を、ダクトを通して建屋内に吹き出し、屋根面に
設置しているモニター（排気口）より排気する方法が実
施されている。この方法は、より具体的には、ダクトの
給気口を、各階毎にその側面に設置し、給気した外気を
水平方向に作業床の高温箇所へ吹き出すようにしてお
り、階が複数の場合には、上階の作業床をグレーティン
グなどの孔開き材料により形成し、各階で上昇気流を確
保するようにしている。

【０００４】しかし、この従来の方法においては、 （１）ダクトの給気口から水平方向に吹き出す気流によ
り熱の上昇を遮断する。 （２）ダクトを上部に配置することで、水平流による熱
の上昇を遮断し、下層に熱の滞留を招くとともに、熱が
室内に拡散される。 （３）重力換気（下部より給気し上部より排気する自然
換気）の原則である熱の上昇気流（上向きの移流エネル
ギー）の効果が十分発揮されない。 （４）これらの影響により、換気による温度降下効率が
４０％程度低下する。 （５）各層毎（高温箇所）にダクトを布設するため、工
事費が非常に高い。 等の問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、重力換気効
果を十分に利用し、各階における熱の上昇流を安価にか
つ効率的に確保して、上記従来の換気方式の問題点を解
消できる、発熱設備を配置した建屋内の換気方法および
換気設備を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
上部に排気口を備えた建屋内に配置した各発熱設備の周
りに形成した通気構造を有する作業床の直下において、
各発熱設備を囲むように配置した給気ダクトの噴出孔か
ら、導入外気を垂直方向から各発熱設備側に４５度傾斜
するまでの範囲の上向きに吹き出させ、各発熱設備周辺
の熱気流の上昇を促進させながら上方の排気口から排気
することを特徴とする発熱設備を配置した建屋内の換気
方法。第２の発明は、上部に排気口を備えた建屋内に配
置した各発熱設備の周囲の作業床を孔開き材料で形成
し、この作業床の直下において各発熱設備を囲むよう
に、外気吹出口を有する給気ダクトを、この外気吹出口
の向きが垂直方向から発熱設備側に４５度傾斜するまで
の範囲で上向きになるように布設し、この給気ダクトに
外気を給気する送風機に接続してなる、発熱設備を配置
した建屋内の換気設備で、第１の発明を実施する換気設
備例として位置付られるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においては、輻射熱の影響
の大きい発熱設備の周囲において、床下から外気を、垂
直から発熱設備側に４５度の範囲になる上向き方向に吹
き出すことによって、建屋上部の排気口からの熱気流の
排出を促進し、理論値とほぼ同等の換気効率を確保する
ことができる。また、給気ダクトは発熱設備の最下部の
周囲において、作業床下に集約することができるので、
ダクトの布設距離を大幅に短縮することができ、設備
費、工事費を大幅に節減することができる。

【０００８】本発明者等は、上記従来方法で換気を行っ
た場合には、建屋内の平均温度を満足できる温度レベル
まで降下させることができないとの認識から、従来の換
気方法により換気を行った場合の熱気流と温度の挙動に
ついて調査した。その結果、図８に示すように、発熱設
備（Ａ）、（Ｂ）の上部の側方から水平方向に給気
（ａ）を吹き出した場合には、給気（ａ）流は水平方向
で風速が大きいため、給気位置より下部からの熱気流の
上昇を阻害し、この熱気流が上昇せず下部で左右に拡散
する結果、この領域（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）での温度降
下は小さくなる。また、給気位置の上部では、給気によ
って気流上昇が乱されて拡散し、排気口１ｏへの円滑な
気流上昇を阻害して、滞留を生じる結果、排気口１ｏか
らの排気が緩慢になることが判明した。

【０００９】そこで、本発明者等は、熱気流の拡散滞留
現象を発生させない給気ができれば、排気口１ｏからの
熱気流の円滑な排気を実現することができるとの判断か
ら、色々な実験と解析を通じて、本発明の構成要件を満
足させることにより、建屋１内の熱気流を拡散滞留させ
ることなく効果的に上昇させて排気口から排気すること
ができ、換気効率を向上させ建屋１内の平均温度を効率
的に降下させることができ、併せてダクト布設距離を大
幅に短縮できることを確認した。

【００１０】本発明においては、給気した外気を、発熱
設備の周囲の作業床の下から吹き出し、この吹き出し方
向を垂直方向から発熱設備側に４５度傾斜するまでの範
囲の上向きにすることが特に重要である。これは、発熱
設備の輻射熱により発熱設備周囲で発生した熱気流を、
下部から給気した外気で冷却しながら、その他の部分の
やや温度の低い熱気流の上昇を阻害しないで円滑に（随
伴）上昇させるためであり、この給気した外気の吹出し
方向は、垂直（０度）から発熱設備側に４５度の範囲で
上向きとすることが好ましい。給気外気の吹出し方向が
４５度未満の場合には、熱気流の拡散滞留を生じやすく
なり、熱気流の円滑上昇が阻害され、換気効率が低下す
る。また、この給気外気の吹出し方向を、発熱設備側と
反対側の向きにした場合には、熱気流の冷却効果が小さ
くなり、傾斜角度を小さくして行くと、熱気流の拡散滞
留を生じやすくなり、熱気流の円滑上昇が阻害され、換
気効率が低下する。

【００１１】本発明では、換気のための給気は、経費節
減の意味からは外気を用いるが、夏場においては、日中
の外気は３５℃を超える場合が少なくないため、冷却機
能が十分でないこともある。この場合は、外気をある程
度冷却して給気することを考慮してもよい。

【００１２】この給気の風速は、通常の場合２〜５m/se
c で十分である。風速を上げ過ぎると熱気流が乱れ、円
滑上昇が阻害され、換気効率が低下する。なお、ここで
いう換気効率は、下記の理論式（１）式および（２）式
を用いて、（３）式により算定することができる。 Ｑn ＝Ｈｓ／（Ｃpa×γa ×△ｔ）・・・・・・・・・（１） ここで、 Ｑn ：必要換気量（ｍ³ ／ｈ） Ｈｓ：室内発生熱量（kcal/h） Ｃpa：空気の定圧比熱（＝０．２４ kcal/kg・℃） γa ：空気の比重量（１．２９kg/m³ ） △ｔ：室内外の温度差（Ｔ1 −Ｔ0 ） Ｔｉ：室内温度（℃） Ｔｏ：室外温度（℃） 室内の温度上昇（換気計算） △ｔ＝Ｈｓ／（Ｃpa×γa ×Ｑn ）・・・・・・・・・・・（２） Ｔｏ＋△ｔが換気効率１００％の場合の室内温度にな
る。

【００１３】換気効率は、この理論式によって算定され
た（Ｔｏ＋△ｔ）を基準として算定する。すなわち、実
際の室内温度をＴｉ、室外温度をＴｏとすれば、換気効
率ｅは、 ｅ＝△ｔ／（Ｔｉ−Ｔｏ）×１００・・・・・・・・・・・（３） で算定する。

【００１４】以下に、本発明の換気方法例と換気設備例
を、図１〜図５にものづいて説明する。この例は、本発
明を、ゴミ焼却処理設備を配置した上部に排気口（モニ
ター）１ｏを有し、下部に開閉扉を有する建屋の換気に
適用した場合のものである。この例では、図１および図
２に示すように、建屋１は、上部に排気口（モニター）
１ｏを有するものであり、この建屋１内に配設したゴミ
焼却処理設備は、ゴミを焼却する２基のゴミ処理炉２
と、付随する燃焼炉３およびボイラー４と、このボイラ
ーからのガスを処理する温度調節器５と、触媒反応炉６
と、集塵器（図示省略）等で構成されている。ここで、
発熱設備となるのは、ゴミ処理炉２、燃焼炉３、ボイラ
ー４、温度調節器５、触媒反応炉６、分岐ダクト７、集
塵器である。

【００１５】本発明のこの例では、これらの各発熱設備
の作業床８の少なくとも各発熱設備の周囲領域を、図３
に示すように、グレーティングなどの孔開き材料で形成
し、この設置床８の直下に、スリット状の外気吹出口９
を有する給気ダクト１０を、各発熱設備（ここではゴミ
処理炉２）を囲むように布設する。

【００１６】この給気ダクト１０の外気吹出口９は、図
４、図５に示すように、給気ダクト１０を布設した状態
で、給気した外気の吹き出し方向（矢印）が、垂直方向
から発熱設備側に４５度の範囲の上向きになるような角
度θで配置している。各発熱設備の周囲に配設した給気
ダクト１０は、送風機１２に接続されたメーンダクト１
３に分岐ダクト７を介して連結され、この連結部に風量
を調節するダンパー１４が設けられている。

【００１７】送風機１２は、建屋１の下部壁１ｗに配設
した給気管１５に接続され、外気を吸引してメーンダク
ト１３を経て給気ダクト１０に給気し、外気吹出口９か
ら吹き出すようにしている。この際、各発熱設備からの
輻射熱量に応じて、ダンパー１４の開度を調整する。

【００１８】なお、各発熱設備は、すべて共通の設置床
に配設されているわけではなく、複数階に亘って設置さ
れている場合が少なくない。このように、発熱設備が複
数階に亘って設置されている場合には、熱気流の上昇を
阻害しないように、上階の作業床を広範囲に亘って、前
記したように、グレーティングなどの孔開き材料で形成
することが重要である。

【００１９】このように構成した冷却換気設備を用い
て、本発明の発熱設備を配置した建屋内の冷却換気方法
を実施することができる。すなわち、輻射熱の影響の大
きい発熱設備の周囲において、作業床直下（作業床上面
レベル近傍）から外気を、垂直から発熱設備側に４５度
の範囲になる上向き方向に吹き出すことによって、建屋
上部の排気口からの熱気流の排出を促進し、理論値とほ
ぼ同等の換気効率を確保することができる。また、給気
ダクトは発熱設備の最下部の周囲において、作業床下に
集約することができるので、ダクトの布設距離を大幅に
短縮することができ、設備費、工事費を大幅に節減する
ことができる。

【００２０】なお、本発明は、上記図１〜図５に記載さ
れる内容に限定されるものではない。例えば、各ダクト
や給気管の断面形状は円形断面ではなく角断面でもよ
く、給気ダクトの外気吹出口の形状はスリット状でなく
てもよい。また、各ダクトや給気管の配置、送風機の配
置、メーンダクトと給気ダクトの連結位置等について
は、建屋条件、発熱設備条件、配置条件等に応じて上記
の請求項を満足する範囲内で、変更のあるものである。

【００２１】

【実施例】この実施例は、夏場において、図１〜図５に
示したような設備配置を有する建屋内の換気を行った場
合のものである。本発明の換気方法例の実施（換気）条
件と実施結果について、前記従来の換気方法（水平方向
に外気吹出し）例による場合と比較して以下に説明す
る。

【００２２】 ［換気条件］ 外気（空気）吹出角度（θ）：２０度 外気（空気）吹出風速 ：２〜３m/sec 室内発生熱量（Ｈｓ） ：１，４９１，８１４（kcal/h） 換気量Ｑn ： ５４５，７６４（ｍ³ /h） 空気の定圧比熱（Ｃpa）：０．２４ kcal/kg・℃ 空気の比重量（γa ） ：１．２９kg/m³ △ｔ 室内外の温度差（Ｔｉ−Ｔｏ）：９℃ Ｔｉ 室内温度 ：ｘ（℃） Ｔｏ 室外温度 ：３５（℃） （室内の換気計算による上昇温度） △ｔ＝Ｈｓ／（Ｃpa×γa ×Ｑn ） △ｔ＝１，４９１，８１４kcal／（０．２４×１．２９×５４５，７６４ ）＝９℃

【００２３】（１）本発明の実施例 １）本発明の換気方法による換気効率 室内温度（平均温度）Ｔｉ：平均４４℃ 温度は各発熱設備において、給気ダクトの外気吹出口か
ら１ｍ外側で高さ１．５ｍの位置（図２の白丸Ｐ位置）
で測定し、平均して得た温度である。 室内外の温度差（Ｔｉ−Ｔｏ）：４４−３５＝９℃ 本発明の実施例での換気効率ｅは、前記（３）式から、 ｅ＝△ｔ／（Ｔｉ−Ｔｏ）×１００＝９／９×１００％
＝１００％ となり、極めて良好な結果を示した。

【００２４】なお、本発明の実施例での熱気流の流れと
その風速分布は、図６に示す。ここで矢印が大きい程風
速が強いことを示している。この図６から、高温の熱気
流が直接に排気口に円滑に流れており、建屋全体で見て
も垂直の上昇気流が形成されており、熱の滞留が起って
いないことが判る。２）本発明でのダクト布設距離：３
００ｍ

【００２５】（２）従来例 ［換気条件］外気（空気）吹出し方向：各発熱設備とも
上部の両側から水平方向に吹きき出し （その他の換気条件は本発明の実施例と共通につき省
略） １）従来の換気方式による換気効率 室内温度：平均４７℃ 温度は各発熱設備において、給気ダクトの外気吹出口か
ら１ｍ外側で高さ１．５ｍの位置（図２の白丸Ｐ位置）
で測定し、平均して得た温度である。 室内外の温度差：４７−３５＝１２℃ 従来例での換気効率ｅは、前記（３）式から、 ｅ＝△ｔ／（Ｔｉ−Ｔｏ）×１００＝９／１２×１００
％＝７５％ と、やや不満足な結果を示した。

【００２６】なお、従来例での熱気流の流れとその風速
分布は、図７に示す。ここで矢印が大きい程風速が強い
ことを示している。この図７から、上部領域では、風速
は大きく垂直の上昇気流が形成されているが、特に下部
領域（ｂ）では風速は弱く、顕著な上昇気流の形成が不
十分で滞留が生じ、かなりの熱の滞留が起っており、温
度は換気しても５０℃以上にはなることが判る。２）従
来例でのダクト布設距離：５００ｍ

【００２７】上記の結果から、本発明の換気方法によれ
ば、従来例による場合に比較して、換気効率を２５％改
善することができ、またダクト布設距離を３０％短縮す
ることができ、設備コスト費を大幅に節減することがで
きることが確認できた。

【００２８】

【発明の効果】本発明においては、輻射熱の影響の大き
い発熱設備の周囲において、床下から外気を、垂直から
発熱設備側に４５度の範囲になる上向き方向に吹き出す
ことによって、熱気流の上昇流を円滑にして、理論値と
ほぼ同等の換気効率を確保することができる。また、給
気ダクトは発熱設備の最下部の周囲において、作業床下
に集約することができるので、ダクトの布設距離を大幅
に短縮することができ、設備費、工事費を大幅に節減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による換気設備配置例を示す（図２のＡ
ａ−Ａｂ矢視）側断面概念説明図。

【図２】図１の平面概念説明図。

【図３】本発明による換気設備例での給気ダクトの配置
例を示す一部切欠平面概念説明図。

【図４】本発明による換気設備例での給気ダクトの配置
例を示す一部切欠側面概念説明図。

【図５】本発明による換気設備例での給気ダクトの外気
吹出口の設置角度を示す側断面概念説明図。

【図６】本発明の実施例における熱気流の流れとその風
速分布を示す側面概念説明図。

【図７】従来例における熱気流の流れとその風速分布を
示す側面概念説明図。

【図８】従来の一般例における熱気流の流れとその風速
分布を示す側面概念説明図。

【符号の説明】

１ 建屋 １ｏ 排気口 １ｗ 下部壁 ２ ゴミ処理炉 ３ 燃焼室 ４ ボイラー ５ 温度調整器 ６ 触媒反応炉 ７ 分岐ダクト ８ 作業床 ９ 外気吹出口 １０ 給気ダクト １２ 送風機 １３ メーンダクト １４ ダンパー １５ 給気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小畑 弘之 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 小川 晃 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に排気口を備えた建屋内に配置した
   各発熱設備の周りに形成した通気構造を有する作業床の
   直下において、各発熱設備を囲むように配置した給気ダ
   クトの噴出孔から、導入外気を垂直方向から各発熱設備
   側に４５度傾斜するまでの範囲の上向きに吹き出させ、
   各発熱設備周辺の熱気流の上昇を促進させながら上方の
   排気口から排気することを特徴とする発熱設備を配置し
   た建屋内の換気方法。
2. 【請求項２】 上部に排気口を備えた建屋内に配置した
   各発熱設備の周囲の作業床を孔開き材料で形成し、この
   作業床の直下において各発熱設備を囲むように、外気吹
   出口を有する給気ダクトを、この外気吹出口の向きが垂
   直方向から発熱設備側に４５度傾斜するまでの範囲で上
   向きになるように布設し、この給気ダクトに外気を給気
   する送風機に接続してなる、発熱設備を配置した建屋内
   の換気設備。