JPH1130438A - 円錐型チャンバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主に室内換気システムに使用される圧力損失
の小さいチャンバーを提供する。 【解決手段】 円錐型チャンバー２０は、円筒部材１１
の側面に少なくとも複数の枝分岐管１３を配設し、円筒
部材１１の底蓋１５及び上蓋１７としてそれぞれ円錐型
の蓋を設け、上蓋１７の円錐頂点部を開口させて、主分
岐管１８を配設して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、住宅あるいはオ
フィスビル、ホテルといった居住空間の室内換気ダクト
に連結するチャンバーに関するものであり、さらに詳し
くは、圧力損失を低減し、給排気グリルの換気量の調整
を容易に行うことができるチャンバーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】 近年、ハウスダスト等によるアレルギ
ー疾患や、住宅建材から放出されるホルムアルデヒド等
の有害物質によって居住者の健康が害されるといったシ
ックハウス症候群が問題となっている。このような問題
は、省エネルギー政策に対応して住宅の気密化が急速に
進んでいることにも、その一因があると推測されてい
る。

【０００３】 このような問題を解決する手段として、
室内空間の換気の問題がますます重要視されてきている
が、従来の給排気孔の設置による自然換気では、給排気
孔の設置位置や孔径の大きさ、さらには住宅の立地条件
や気温や風といった自然条件によって、給排気孔がその
役目を果たさないことが明らかとなっている。そこで、
住宅の気密性を高めながら、室内換気を自由に制御する
計画換気が、これらの種々の問題を解決する最も良い方
法であることが認識されてきた。

【０００４】 このような計画換気は、新鮮な空気の流
入と汚染空気の流出経路を確立して機械的に換気をする
ことによってのみ成立する。そして、計画換気を行うた
めの換気システムは、配管構造面から、合流管方式とチ
ャンバー方式とに大別される。

【０００５】 合流管方式は、図５に示すように、各室
に設けられた給排気孔Ａ１〜Ａ５に取り付けられたダク
トを途中で合流させて最終的に１本のメインダクト１を
ファン２に取り付ける方法で、メインダクト１が長くな
ること、あるいはＴ型合流管等を使用するために圧力損
失が大きくなく欠点がある。そのため、静圧の大きなフ
ァン２を用いることが必要とされ、設備コスト、ランニ
ングコストがかかるという問題がある。

【０００６】 これに対し、チャンバー方式は、図６に
示されるように、各室に設けられた給排気孔Ｂ１〜Ｂ５
に取り付けられたダクトＣ１〜Ｃ５を直接チャンバー３
に接続し、チャンバー３からとファン４との間を１本の
メインダクト５で接続した構造となっている。ここで、
チャンバー３としては、一般的に図７に示されるよう
に、箱型容器７の側面に複数の分岐孔８を形成し、各々
の分岐孔８にダクトを取り付けるための枝分岐管９を配
設したものが使用されている。また、チャンバー３の上
面には、メインダクトを取り付けるための主分岐管１０
が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、図７
に示したような構造のチャンバーでは、図８の断面図に
示すように、各ダクトからチャンバー３内に流入した空
気Ｄが、お互いにチャンバー３内の中央部において衝突
して乱流を発生し、これらの乱流が更にチャンバー３壁
面への衝突を繰り返してチャンバー３内に無数の渦流を
生じさせるので、圧力損失が大きくなる問題がある。こ
のため、合流管方式よりもダクト内の流量を小さくする
ことができ、圧力損失を大幅に低減することができる。

【０００８】 本発明を基に考察すれば、各ダクト長さ
の差を小さくすることにより排気グリルによる流量調整
が極めて容易に行うことができるといったチャンバー方
式の効果が、これまで十分に発揮されていなかった。

【０００９】 本発明は、このような従来のチャンバー
の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、各ダクトからチャンバー内に流入する空気
の流れを乱さずに主分岐管へ導くことのできる圧力損失
の小さなチャンバーを提供することにある。

【００１０】

【発明が解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、円筒部材の側面に、少なくとも複数の分岐孔が同
じ高さ位置に形成され、当該分岐孔には枝分岐管が配設
され、当該円筒部材の一端の開口部には、底面壁を有さ
ない円錐型の底蓋が、円錐型の頂点が当該円筒部材の内
側を向くようにして密閉して取り付けられ、当該円筒部
材の他端の開口部には、底面壁を有しておらず、円錐型
の頂点部が切り取られた上面開口部を有する断面略台形
の上蓋が、当該上面開口部が当該円筒部材の外側を向く
ように取り付けられ、当該上蓋の当該上面開口部には、
主分岐管が配設されてなることを特徴とする円錐型チャ
ンバー、が提供される。

【００１１】 ここで、本発明の円錐型チャンバーにお
いては、底蓋と上蓋の各々の円錐頂点の角度が等しいこ
とが好ましく、分岐孔間の距離が一定であることが好ま
しい。また、略円錐型の底蓋の頂点の位置が、分岐孔の
最下部よりも、上蓋側の高さに位置することが好まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】 本発明の円錐型チャンバーにお
いては、ダクトから流入した空気が、円錐型の底部に衝
突して主分岐管へ流されるようになるので、チャンバー
内での乱流の発生が抑制され、その結果、圧力損失を低
減することが可能となる。以下、本発明について図面を
参照しながら説明するが、本発明はこのような実施形態
に限定されるものではない。

【００１３】 図１は、本発明のチャンバー２０を構成
する各部品を示す斜視図である。先ず、円筒部材１１の
側面には、少なくとも複数の分岐孔１２が一定の高さの
位置に設けられている。そして、この分岐孔１２にはダ
クトを取り付けるための枝分岐管１３が配設される。枝
分岐管１３に接続されたダクト１４の他端（図示せず）
は、各室に設けられた排気孔に取り付けられる。

【００１４】 円筒部材１１に設けられる分岐孔１２の
数は要求されるダクト１４の接続数によって決定される
が、通常、２〜８箇所程度設けられる。そして、このと
きに分岐孔１２が等間隔に配置されると、チャンバー２
０内での空気の流れが、チャンバー２０内の円筒部材１
１の中心軸について対称となるので、乱流が発生し難く
なり、圧力損失を低下させることができるので好まし
い。

【００１５】 また、分岐孔１２の直径は必要とされる
排気量と、ファンの能力に応じてダクト１４の径と共に
決定される。さらに、円筒部材１１の直径は、形成すべ
き分岐孔１２の直径と数、およびチャンバー２０の作製
工程において望まれる各分岐孔１２間の最小距離とによ
って一義的にその最小値が決定される。一方、円筒部材
１１の直径を大きくしすぎると、チャンバー２０の体積
が大きくなるので、不要にデッドスペースを大きくして
圧力損失を増大させたり、あるいはチャンバー２０が大
きくなることで実際の取り付け空間が制限されるといっ
たデメリットが生ずる。したがって、円筒部材１１の直
径は、このような種々の要因を考慮して適度な値に設定
される必要がある。

【００１６】 次に、円筒部材１１の一端の開口部（下
面）には、底面壁を有さない円錐型の底蓋１５が、円錐
型の頂点が円筒部材１１の内側を向くようにして密閉し
て取り付けられて、チャンバー２０の底部を形成する。
ここで、底蓋１５の頂点部１６は幾何学的に尖った角部
である必要はなく、角部が面取りされた丸みを帯びた角
部であってもかまわない。

【００１７】 一方、円筒部材１１の他端の開口部（上
面）には、底面壁を有さない円錐型の上蓋１７が、その
頂点部側が円筒部材の外側を向くようにして取り付けら
れる。ここで、上蓋１７の頂点部は、主分岐管を取り付
けるために切り取られて、上面が開口した断面略台形の
形状を有する。

【００１８】 ここで、上蓋１７と底蓋１５の各々の円
錐頂点の角度が等しいと、円錐型チャンバー２０内のデ
ッドスペースが低減され、チャンバー２０内での乱流の
発生も低減されるので、好ましい。しかしながら、底蓋
１５の円錐頂点の角度αが、上蓋の円錐頂点の角度βよ
りも極端に小さい場合には、主分岐管１８への流路が底
蓋１５の円錐頂点部１６によって遮断される形となり、
圧力損失が増大するので好ましくない。反対に、上蓋１
７の円錐頂点部の角度βが底蓋１５の円錐頂点部の角度
αよりも極端に小さい場合には、結果的にデッドスペー
スが広くなり、圧力損失が増加する原因となりやすいた
めに好ましくない。

【００１９】 上蓋１７の上面開口部には主分岐管１８
が配設され、主分岐管１８にはメインダクト１９が取り
付けられ、メインダクトの他端（図示せず）は、ファン
に接続されることとなる。

【００２０】 上述した各部材を接合して形成した円錐
形チャンバー２０の断面図を図２に示す。図２におい
て、ダクト１４からチャンバー２０内へ流入した空気
は、主分岐管１８方向へ流れるが、このとき、底蓋１５
の中心がチャンバー２０内部に突出しているために、各
ダクト１４から流入する空気がお互いに衝突することが
回避されて、底蓋１５の斜面によって空気が主分岐管１
８へと流れていくように整流される。その結果、図７に
示した従来のチャンバー３と比較して、乱流の発生が少
なく、圧力損失を大幅に低減することが可能となる。

【００２１】 このような底蓋１５による整流効果を最
大限に得るためには、底蓋１５の頂点部１６の位置が、
分岐孔１２の最上部の高さを示す点線Ｋの位置よりも上
蓋１７側にあることが好ましい。但し、底蓋１５の頂点
部１６の位置が、点線Ｋよりも下側であっても従来のチ
ャンバー３と比較すると、圧力損失低減の効果は認めら
れる。これはダクト１４から流入した一部の空気の流れ
が底蓋１５の斜面により、主分岐管１８方向へ整流され
るためである。しかしながら、底蓋１５の頂点部１６の
位置が、分岐孔１２の最下部の高さを示す点線Ｌよりも
下側に位置するように設定した場合には、従来のチャン
バー３と比較して圧力損失の低減の顕著な効果は得られ
ない。以下、本発明をさらに、実施例により詳細に説明
する。

【００２２】

【実施例】 （実施例）作製した本発明の円錐型チャン
バー２０の実施例の二面図を図３に示す。内形が４００
ｍｍ、外形が４１５ｍｍ、幅（高さ）が１３５ｍｍの円
筒部材１１に、８６ｍｍφの分岐孔１２を円筒の中心軸
から放射状に８ヶ所に形成した。さらに、この円筒部材
１１にダクト１４を取り付けるための外形が８６ｍｍ
φ、長さが１００ｍｍの枝分岐管１３を配設した。底蓋
１５としては裾部の直径が４００ｍｍφ、高さが１２５
ｍｍのものを用い、上蓋１７としては、裾部の直径が４
００ｍｍφで、１２３ｍｍφの上部開口部を有し、高さ
が１００ｍｍのものを使用した。さらに、上蓋１７の上
部開口部に、外形１２３ｍｍφ、長さ８０ｍｍの主分岐
管１８を設けた。

【００２３】（比較例）比較例として、先に図７に示し
た一辺の長さが３５０ｍｍの正方平板形の底蓋と上蓋を
有する直方体型のチャンバー３を使用した。チャンバー
３側面には、各辺に２ヶ所、計８ヶ所に外形が８６ｍｍ
φ、長さが８０ｍｍの枝分岐管９が取り付けられ、チャ
ンバー３の上蓋の中央には、直径が１２３ｍｍφで長さ
が８０ｍｍφの主分岐管１０が設けられている。

【００２４】 上述した実施例と比較例とを、同一のフ
ァンに取り付けて流量を変化させたときの圧力損失の大
きさを測定した結果を図４に示す。図４より、本発明の
実施例の場合で、流量に対する圧力損失の増加割合が小
さいことがわかる。例えば、流量を３００ｍ³／ｈｒと
した場合、従来品の比較例では約７ｍｍＡｑの圧力損失
があるのに対し、本発明の実施例では約２．５ｍｍＡｑ
と、約１／３程度にまで圧力損失が低下していることが
わかる。

【００２５】

【発明の効果】 上述の通り、本発明の円錐型チャンバ
ーによると、各ダクトからチャンバー内に流入する空気
の流れを乱さずに主分岐管へ導くことのできるので、圧
力損失を低減できる効果を奏する。したがって、従来か
らのチャンバー方式の利点をそのままにして、使用する
ファンが同じ場合には、排風量を多くして換気能力を向
上させることが可能であるし、一方、従来と同等の排風
量が得たい場合には、ファンに排風能力の小さいものを
使用することができる。したがって、従来よりも、設備
費およびファンの消費電力は圧力損失と流量を乗じたも
のであるからランニングコストを低減することができる
という顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の円錐型チャンバーの構成部品を示す
斜視図である。

【図２】 本発明の円錐型チャンバーの断面図である。

【図３】 本発明の円錐型チャンバーの実施例の構造を
示し、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。

【図４】 圧力損失の測定結果を示すグラフである。

【図５】 合流管方式の配管状態を示す説明図である。

【図６】 チャンバー方式の配管状態を示す説明図であ
る。

【図７】 従来のチャンバーの構造を示し、（ａ）は平
面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。

【図８】 従来のチャンバー内での空気の流れを示す説
明図である。

【符号の説明】

１…メインダクト、２…ファン、３…チャンバー、４…
ファン、５…メインダクト、７…箱型容器、８…分岐
孔、９…枝分岐管、１０…主分岐管、１１…円筒部材、
１２…分岐孔、１３…枝分岐管、１４…ダクト、１５…
底蓋、１６…底蓋の頂点部、１７…上蓋、１８…主分岐
管、１９…メインダクト、２０…チャンバー、Ａ１〜Ａ
５…給排気孔、Ｂ１〜Ｂ５…給排気孔、Ｃ１〜Ｃ５…ダ
クト、Ｄ…空気の流れ、α…底蓋の頂点部の角度、β…
上蓋の頂点部の角度。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒部材の側面に、少なくとも複数の分
   岐孔が同じ高さ位置に形成され、 当該分岐孔には枝分岐管が配設され、 当該円筒部材の一端の開口部には、底面壁を有さない円
   錐型の底蓋が、円錐型の頂点が当該円筒部材の内側を向
   くようにして密閉して取り付けられ、 当該円筒部材の他端の開口部には、底面壁を有しておら
   ず、円錐型の頂点部が切り取られた上面開口部を有する
   断面略台形の上蓋が、当該上面開口部が当該円筒部材の
   外側を向くように取り付けられ、 当該上蓋の当該上面開口部には、主分岐管が配設されて
   なることを特徴とする円錐型チャンバー。
2. 【請求項２】 当該底蓋と当該上蓋の各々の円錐頂点の
   角度が等しいことを特徴とする請求項１記載の円錐形チ
   ャンバー。
3. 【請求項３】 当該分岐孔間の距離が一定であることを
   特徴とする請求項１または２記載の円錐型チャンバー。
4. 【請求項４】 当該円錐型の底蓋の頂点の位置が、当該
   分岐孔の最下部よりも当該上蓋側の高さに位置すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の円錐
   型チャンバー。