空気吹出し用ダクトおよびそれを備えたシステム
【課題】
空調用システムに用いるダクトにおいて、ダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を図る。
【解決手段】
空調用または換気用のシステムは、室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクト２０と、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備える。空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて上記複数の孔２５が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板２０と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管１２０とを備える。
空調用システムに用いるダクトにおいて、ダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を図る。
【解決手段】
空調用または換気用のシステムは、室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクト２０と、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備える。空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて上記複数の孔２５が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板２０と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管１２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気吹出し用ダクトおよびそれを備えたシステムに係り、特に塵埃等が発生する環境下で使用する空気吹出し用ダクトおよびそれを備えたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調用の空気吹出用ダクトの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の吹出用ダクトでは、簡単な設備構成で空気の吹出し量の均一化と高い清浄度の室内空間とを得るために、空気吹出用ダクトの内面に、空気の流れる上流側から下流側に向かって流路断面積を徐々に減少する流路調整体を設けている。そして、空気吹出用ダクトの空気入り口部分に、水平方向と鉛直方向の流れ方向を調整可能な流路調整板も設けている。あるいは、空気吹出用ダクトが、空気の流れる上流側から下流側に向かって徐々に減少する流路断面積としている。
【０００３】
パンチングダクトを備えた空気調和システムの例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のパンチングダクトでは、室内に面する側に開口が形成されており、ダクトの下面側には多数のパンチング孔が形成されている。また、開口部には開閉自在の開放扉が取り付けられており、空調運転時には開放扉を閉鎖し、ダクトの下面に設けた多数のパンチング孔を介して低温空調空気が吹出され、最近や微生物を含む塵埃の舞い上がりを防止している。
【０００４】
さらに従来の空気調和システムに用いるダクトの他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の空調システムでは、送風抵抗をできるだけ少なくし、しかも簡単な構造のダクトを提供するために、円筒のダクトを水平に配置し、下面側はパンチングメタル等の多孔板とした構成が開示されている。そして、円筒内に間隔をおいて穴が形成された平板または間隔をおいて切り起しが形成された平板を挿入し、円筒の一端側から空調空気を流すことにより、広い範囲に空調空気を室内に吹出すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８７７０４号公報
【特許文献２】特開平１１−９４３０号公報
【特許文献３】特開２００４−３６１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の空調システムに用いるダクトにおいては、複数の吹出し口から流出する空気の流速を均一化するために、ダクト内の流動抵抗を変化させることで対応している。例えば、特許文献１に記載のダクトでは、吹出しダクトの流入口に近い上流側を大口径に、下流側を小口径にしたり、羽根状の流路調整板をダクト内に複数配置している。これらにより、吹出しダクトからの吹出し流の流速の均一化は図られるが、規格のダクトを使用できなかったり、複数の羽根を製作するなど施工の工数が増加する。また流路調整板の形状によっては、流動抵抗が増加する。
【０００７】
また、特許文献２に記載の空気調和システムでは、複数の吹出し口に開放扉を設けこの開放扉を回動させることにより流速の平均化を図っているが、開放扉を全開状態にしたとき以外では、開放扉が流動抵抗になる。流動抵抗が大きいと、低温空調空気を流動させるのに余分な動力を必要とする。
【０００８】
さらに特許文献３では、パンチングメタルでダクトを形成し、そのダクト内に仕切り板を設けて流速の均一化を測っているが、この場合も仕切り板の流動抵抗を無視できず、その結果、大容量の送風手段を必要とする。
【０００９】
すなわち、上記いずれの方法においても、ダクト吹出し口からの流速の均一化という課題は解決できるものの、その解決手段において製作の容易化や流動抵抗の低減についてまでは、十分に考慮されていない。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、空調用または換気用システムに用いるダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を図ることにある。本発明の他の目的は、流速の均一化とともに構成の簡素化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の特徴は、室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクトと、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備えた空調用または換気用のシステムにおいて、前記空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて前記複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管とを備えることにある。
【００１２】
そしてこの特徴において、前記多孔吹出し管は網状物を円錐状または多角錐状にして形成されているのが好ましく、前記三角螺旋板は、平板から、頂角θの２等辺三角形を中央で分けた直角三角形の連続として折り曲げた形状に形成し、この折り曲げ形状を捩って形成するのがよい。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、空調用または換気用システムに用いる空気吹出し用ダクトが、長手方向に間隔をおいて複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた形状の素材を捩った形状にした三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐形の網状多孔吹出し管とを備えることにある。
【００１４】
そしてこの特徴において、前記三角螺旋板は、二等辺三角形を中央で分割して形成される直角三角形が連続した形に折り曲げた形状に形成されているのがよく、前記三角螺旋板の端部にこの三角螺旋板を捩るための捩り手段を設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パンチングダクト内に螺旋を近似した多折形の平板と錘状の多孔吹出し管を挿入しているので、空調用または換気用システムに用いるダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を実現できる。また、ダクト内に挿入する板が平板を多数回折り曲げた形状であり、多孔吹出し管は網を円錐や角錐状に丸めるだけなので、流速の均一化とともに構成の簡素化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るシステムの一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示したシステムが備える空気吹出し用ダクトの斜視図および断面図である。
【図３】図２に示した空気吹出し用ダクトの端末多孔吹出し管の斜視図である。
【図４】図２に示した空気吹出し用ダクトの三角螺旋板の例であり、展開図および斜視図である。
【図５】本発明に係る空気吹出し用ダクトの効果を説明する図である。
【図６】本発明に係る三角螺旋板の他の実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る空調システムのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例は空調システムについてであるが、換気システムでも本発明を同様に適用できることは、言うまでもない。また、以下の実施例では加工機が研削装置等の塵埃を多く発生する装置を例にしたが、加工機は研削装置に限らず、旋削装置や切断装置、溶接装置等の全ての加工機に適用できる。また、加工機の代わりに組立装置等であっても本発明を適用できる。
【００１８】
図１に、空調システム３００に本発明を適用した例について説明する。図１（ａ）は、空調システム３００の斜視図であり、図１（ｂ）は空調システム３００の断面図である。空調３００システムでは、図示しないダクトまたは空調機から空調空気が空調室１０に導入されており、これによりほぼ気密に構成した空調室１０を所定温度や所定湿度に保持している。空調室１０内には、いくつかの加工機８０が配置されており、例えば研削作業が実行されている。
【００１９】
空調室１０の天井部には、空調室１０の長手方向に延びる空気吹出し用ダクト２０が１または複数本配置されている。加工機８０での加工（研削作業）により発生する塵埃が、空調室１０内で舞い上がるのを防止するために、空気吹出し用ダクト２０の周囲部には、ダウンフローを形成するよう多数の孔２５が形成されている。空気吹出し用ダクト２０は円柱状であり、長手方向中間部にこの空気吹出し用ダクト２０に外部空気を導くためのダクト３０が接続されている。ダクト３０にはフレキシブルダクト４０が接続されており、流量制御弁５５を介して送風ファン６０と接続されている。
【００２０】
空調室１０の１個の側壁の下部には、空気取り入れ手段（吸込み口）７０が設けられており、空気吹出し用ダクト２０から吹出した空気の量に応じた量を空調室１０から吸込む。空調室１０から吸込まれた空気には、加工機８０の作業や作業者の移動等により発生した塵埃が含まれている。そこで、空気取り入れ手段７０から取り入れられた空気は、ＨＥＰＡフィルターボックス５０を経ることにより塵埃成分が除去され、送風ファン６０により空気吹出し用ダクト２０から空調室１０へ戻される。以下、この空気の循環が繰り返される。なお、本実施例では空気取り入れ手段７０として空調室１０の側壁下部に形成した吸込み口としたが、空調室１０の床面にグレーティングを配し、このグレーティングを経た空気をＨＥＰＡフィルターボックス５０へ導き、再循環させるようにしてもよい。
【００２１】
次に、空調室１０の天井面に配置される空気吹出し用ダクト２０の詳細を、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、空気吹出し用ダクト２０の斜視図であり、図２（ｂ）は空気吹出し用ダクト２０の縦断面図である。空気吹出し用ダクト２０は、空調室１０の大きさに応じてその配置個数や口径が変化するが、標準的には口径φ２００程度であり、空調室１０の長手方向に空調室１０の長手方向長さより僅かに短い程度の長さを有している。そして、空調室の奥行きが広い場合には２〜３本、それほど奥行きがない場合には１本だけ配置される。
【００２２】
上述したように、空気吹出し用ダクト２０の一般的な形状は円筒形であり、中央部にダウンフローのためのダクト３０が配置されており、その中央部のダクト３０の両側に、円筒の全周または円筒の上面（通常全周の１／３の部分）を除いて、多数の貫通孔２５が形成されている。この貫通孔の形状は、円形でもよいし四角形でもよい。後に示すように、貫通孔２５の形状を四角形にすると、ダウンフローの際の吹出し流れの流れ方向を制御することも可能になる。
【００２３】
多数の貫通孔２５は、空気吹出し用ダクト２０の全周を螺旋を描くように形成されており、周方向にほぼ等ピッチとなることが望ましい。そのため、本実施例では、空気吹出し用ダクト２０として、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を原料として、網目状に形成された円管（ネトロン:登録商標）を用いている。円管自体が網目状に形成されているので、新たな貫通孔２５の加工が不要であり、また、周方向必要位置だけに貫通孔２５を予め形成しておくことも可能となっている。さらに、各種産業用資材として利用されており経済的でもあるのに加え、樹脂製品であるのでさび等の発生が無く耐薬品性にも富み、クリーン環境を要求される空調室１０での利用に最適である。さらにまた軽量であるので、空調室１０の天井面に配置する際にも、落下のおそれを低減できる。
このように形成した空気吹出し用ダクト２０の外管の両端部には、フランジ板１１０が取り付けられており、空気吹出し用ダクト２０に導かれた清浄空気が、貫通孔２５以外に漏れるのを防止している。
【００２４】
ここで本発明に特徴的な構成として用いた端末多孔吹出し管１２０を、図３を用いて説明する。この図３では、端末多孔吹出し管１２０を使用状態に近い状態の斜視図で示している。フランジ板１１０に近接する空気吹出し用ダクト２０の内部に、円錐状に形成した多孔吹出し管１２０を、円錐の底部側をフランジ板１１０側にし、空気吹出し用ダクト２０の管軸方向とこの多孔吹出し管１２０の管軸方向が、一緒になるように配置している。多孔吹出し管１２０は、ポリエステルフィラメント糸をメッシュ状に製織し、塩化ビニル樹脂で被膜したメッシュシート１２４を、円錐状に形成したものであり、多数の貫通孔１２２が、円錐面に形成されている。なお、円錐の底部は開口となっている。
【００２５】
多孔吹出し管１２０が樹脂製であるので軽量であり、また耐薬品性や耐食性等に優れており、クリーン環境が要求される空調室に用いるのに好適である。また、本実施例では、多孔吹出し管１２０の形状を円錐形状としたが、空気吹出し用ダクト２０が角管の場合には、四角錐や三角錐を使用しても同様の効果が得られる。この端末多孔吹出し管１２０は、空気吹出し用ダクト３０の周囲部に形成した貫通孔２５からの空気の吹出し量を、空気噴出し用ダクト３０の長手方向に一様化するために設けたものであり、さらに、この端末多孔吹出し管１２０での吹出し空気の流動抵抗を抑制することも目的としている。
【００２６】
次に、本発明に特徴的な他の構成として用いた三角螺旋板１００の一実施例を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、三角螺旋板１００を展開した状態を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した三角螺旋板１００を折り曲げた形状に形成した場合の斜視図である。三角螺旋板１００はポリプロピレンやポリカーボネート等の樹脂からなるいわゆるプラスチックダンボール製である。すなわち、樹脂製のシートを折り曲げた後に樹脂シートで挟んでダンボール形状に形成したものを、三角螺旋板素材１０２に使用している。
【００２７】
ここで、三角螺旋板１００を折り曲げて形成するときは、頂角θの２等辺三角形の連続形にし、本実施例では二等辺三角形の斜辺１０７、１０８を山折線に、二等辺三角形の底辺に垂直な線１０４、１０５を谷折線にしている。また、頂角θは、小さければ小さいほど、後述する螺旋形の近似に適しているが、加工性等を考慮して本実施例では、９０度としている。
【００２８】
三角螺旋板素材１０２の両端部には、折り曲げ加工後に捩って空気吹出し用ダクト２０の多孔管２３に取り付けるための取り付け板１１６が備えられている。取り付け板１１６は、乙字型またはコの字型であって、上下の辺部にビス孔が形成されている。三角螺旋板素材１０２を捩った後、多孔管２３の外部から止めネジ１１８で所定位置に取り付け板１１６の上下の辺部を保持する。一方、三角螺旋板素材１０２の長手方向端部は、取り付け板１１６と平板状に形成された押え板１１２とで挟み込まれ、接着または止めネジ１１８で取り付け板１１６に保持される。
【００２９】
三角螺旋板素材１０２を捩って三角螺旋板１００にするのは、以下の理由による。多孔管２３内の流れを抵抗が少なく、かつ多孔管２３からの吹き出しを均一とするためには、多孔管２３内流路を螺旋形状にするのがよいことが流れのシミュレーションから知られた。しかしながら、金属板等で螺旋形状にするためには、かなりの加工工数を要する。また、プラスティックで成形する場合には螺旋形状を模擬した型材が必要となるが、螺旋形状は１種類ではなく、管径や吹出し流速等に応じて捩り角や口径を変化させる必要があるため、加工費用が増大する。
【００３０】
これらの理由により、できるだけ螺旋に近くしかも加工工数が増大しない形状として、平板を三角形の連続に区切り、その区切りで折り曲げた後捩った形状を、本発明では三角螺旋と称している。図４（ｃ）に比較のため、二等辺三角形の頂角θを９０度よりも小さな角度とした場合の三角螺旋板１００を、斜視図で示す。より螺旋形状に近づいていることが分かる。
【００３１】
図５に、本実施例に係る空気吹出し用ダクト２０と、従来から使用されている多孔管のみで空気吹出し用ダクトを形成した場合の吹出し流れ方向分布と流速分布を数値シミュレーションした結果を示す。図５（ａ）は従来ダクトの例であり、図５（ｂ）が本実施例の場合である。従来ダクトでは、ダクトの流入部でエゼクタ効果により多孔からの吸込み流れが見られるとともに、ダクト端部で行き止まりのために大流速の流れが生じている。一方、本実施例の空気吹出し用ダクト２０では、流速が均一化されているとともに流れ方向もダクト方向と小さな角度を持った方向にほぼ均一化されている。
【００３２】
これは、多孔管２３からの吹き出し流れが端部で多孔吹出し管１２０により整流されることと、三角螺旋板１００でガイドされた流れが多孔管２３から吹出す場合に三角螺旋板１００の螺旋方向に吹出すのに加え、多孔管２３に形成された穴２５が管の厚み方向にガイドになって流れ方向を維持するように働くためと考えられる（図５（ｃ）参照）。そのため、孔形状は多孔管２３の長手方向に長い四角孔の方が、よりガイドとして作用するし、また、多孔管２３の管厚さが厚ければよりガイドとして作用すると考えられる。ただし、多孔管２３の管厚さが厚いと重量が増すのと流動抵抗が増加するので、円孔を有する市販の管を使用するのが好ましい。
【００３３】
上記実施例においては、三角螺旋板１００のねじれ量は多孔管２３に三角螺旋板１００を取り付けた状態で固定されているが、ねじれ量を可変とすることも可能である。これは、作業環境が変化したり、要求される清浄度が変化した場合に適用する。この例を、図６に示す。図６は、可変三角螺旋板装置２００の斜視図である。
【００３４】
三角螺旋板素材１０２を頂角θの２等辺三角形の連続とし、その頂角の１／２の頂角を有する直角三角形で折り曲げた形状とするのは上記実施例と同様である。ただし、このように構成した三角螺旋板１００の一方の端部の保持部材には軸２３６を介してウォームホイール２３０が取り付けられている。一方図示しない多孔管側には、ハンドル２３４が取り付けられたウォームギヤ２３２が保持されている。
【００３５】
ウォームホイール２３０とウォームギヤ２３２とをかみ合わせることにより、ハンドル２３４操作で三角螺旋板１００のねじれ量を変更することができる。すなわち、ハンドル２３４を回転すると、ウォームホイール２３０が回転し、それに伴い保持部材２２０が回転する。これにより三角螺旋板１００が捩られる。
【００３６】
なお、三角螺旋板１００の他端側はこの三角螺旋板１００を多孔管２３内に保持するための固定治具２１０が取り付けられている。ハンドル２３４操作で三角螺旋板１００のねじれ量が変化すると、三角螺旋板１００の他端側の長手方向位置も変化するので、多孔管２３または固定治具２１０のいずれかに長孔を形成して、位置変更を可能にしている。固定治具２１０は多孔管２３の外部から止めネジ２１２で固定される。
【００３７】
上記いずれの実施例でも三角螺旋板１００を折り曲げるときの頂角θを一定にしているが、頂角θを三角螺旋板１００の長手方向に変化させてもよい。その場合は多孔管２３から吹出される空気の流量分布が均一になるように変化させるのが望ましい。また、三角螺旋板１００を折り曲げて形成するようにしているが、金型等を用いて折り曲げた形状にしてもよいことは言うまでもない。この方法は、同一の形状を利用する場合には、有効な方法である。
【００３８】
さらに、多孔管の孔位置をらせん状にしているが、このらせん状を三角螺旋板の折り曲げピッチや捩れピッチに合わせるようにしてもよい。このようにピッチを合わせれば、流動抵抗を減少させることが可能になる。また多孔管の孔位置を、多孔管を水平配置したときに下面になる側に限定するようにしてもよく、また全周に形成してもよい。これらは、空気吹出し用ダクトを配設する環境に応じて変化させればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…空調室、２０…空気吹出し用ダクト、２３…多孔管、２５…（貫通）孔、３０…ダクト、４０…フレキシブルダクト、５０…ＨＥＰＡフィルターボックス、５５…流量制御弁、６０…ファン、７０…吸込み口、８０…加工機、１００…流れガイド板（三角螺旋板）、１０２…流れガイド板（三角螺旋板）素材、１０４、１０５…折り曲げ線（谷折）、１０７、１０８…折り曲げ線（山折）、１１０…フランジ板、１１２…押え板、１１６…取り付け板、１１８…止めネジ、１２０…多孔吹出し管、１２２…開口、１２４…メッシュシート、１２６…取り付け部、２００…（可変）三角螺旋板装置、２１０…固定治具、２１２…止めネジ、２２０…保持部材、２３０…ウォームホイール、２３２…ウォームギヤ、２３４…ハンドル、２３６…軸、３００…空調システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気吹出し用ダクトおよびそれを備えたシステムに係り、特に塵埃等が発生する環境下で使用する空気吹出し用ダクトおよびそれを備えたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調用の空気吹出用ダクトの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の吹出用ダクトでは、簡単な設備構成で空気の吹出し量の均一化と高い清浄度の室内空間とを得るために、空気吹出用ダクトの内面に、空気の流れる上流側から下流側に向かって流路断面積を徐々に減少する流路調整体を設けている。そして、空気吹出用ダクトの空気入り口部分に、水平方向と鉛直方向の流れ方向を調整可能な流路調整板も設けている。あるいは、空気吹出用ダクトが、空気の流れる上流側から下流側に向かって徐々に減少する流路断面積としている。
【０００３】
パンチングダクトを備えた空気調和システムの例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のパンチングダクトでは、室内に面する側に開口が形成されており、ダクトの下面側には多数のパンチング孔が形成されている。また、開口部には開閉自在の開放扉が取り付けられており、空調運転時には開放扉を閉鎖し、ダクトの下面に設けた多数のパンチング孔を介して低温空調空気が吹出され、最近や微生物を含む塵埃の舞い上がりを防止している。
【０００４】
さらに従来の空気調和システムに用いるダクトの他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の空調システムでは、送風抵抗をできるだけ少なくし、しかも簡単な構造のダクトを提供するために、円筒のダクトを水平に配置し、下面側はパンチングメタル等の多孔板とした構成が開示されている。そして、円筒内に間隔をおいて穴が形成された平板または間隔をおいて切り起しが形成された平板を挿入し、円筒の一端側から空調空気を流すことにより、広い範囲に空調空気を室内に吹出すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８７７０４号公報
【特許文献２】特開平１１−９４３０号公報
【特許文献３】特開２００４−３６１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の空調システムに用いるダクトにおいては、複数の吹出し口から流出する空気の流速を均一化するために、ダクト内の流動抵抗を変化させることで対応している。例えば、特許文献１に記載のダクトでは、吹出しダクトの流入口に近い上流側を大口径に、下流側を小口径にしたり、羽根状の流路調整板をダクト内に複数配置している。これらにより、吹出しダクトからの吹出し流の流速の均一化は図られるが、規格のダクトを使用できなかったり、複数の羽根を製作するなど施工の工数が増加する。また流路調整板の形状によっては、流動抵抗が増加する。
【０００７】
また、特許文献２に記載の空気調和システムでは、複数の吹出し口に開放扉を設けこの開放扉を回動させることにより流速の平均化を図っているが、開放扉を全開状態にしたとき以外では、開放扉が流動抵抗になる。流動抵抗が大きいと、低温空調空気を流動させるのに余分な動力を必要とする。
【０００８】
さらに特許文献３では、パンチングメタルでダクトを形成し、そのダクト内に仕切り板を設けて流速の均一化を測っているが、この場合も仕切り板の流動抵抗を無視できず、その結果、大容量の送風手段を必要とする。
【０００９】
すなわち、上記いずれの方法においても、ダクト吹出し口からの流速の均一化という課題は解決できるものの、その解決手段において製作の容易化や流動抵抗の低減についてまでは、十分に考慮されていない。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、空調用または換気用システムに用いるダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を図ることにある。本発明の他の目的は、流速の均一化とともに構成の簡素化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の特徴は、室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクトと、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備えた空調用または換気用のシステムにおいて、前記空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて前記複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管とを備えることにある。
【００１２】
そしてこの特徴において、前記多孔吹出し管は網状物を円錐状または多角錐状にして形成されているのが好ましく、前記三角螺旋板は、平板から、頂角θの２等辺三角形を中央で分けた直角三角形の連続として折り曲げた形状に形成し、この折り曲げ形状を捩って形成するのがよい。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、空調用または換気用システムに用いる空気吹出し用ダクトが、長手方向に間隔をおいて複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた形状の素材を捩った形状にした三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐形の網状多孔吹出し管とを備えることにある。
【００１４】
そしてこの特徴において、前記三角螺旋板は、二等辺三角形を中央で分割して形成される直角三角形が連続した形に折り曲げた形状に形成されているのがよく、前記三角螺旋板の端部にこの三角螺旋板を捩るための捩り手段を設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パンチングダクト内に螺旋を近似した多折形の平板と錘状の多孔吹出し管を挿入しているので、空調用または換気用システムに用いるダクトからの吹出し流の流速の均一化と流動抵抗の低減を実現できる。また、ダクト内に挿入する板が平板を多数回折り曲げた形状であり、多孔吹出し管は網を円錐や角錐状に丸めるだけなので、流速の均一化とともに構成の簡素化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るシステムの一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示したシステムが備える空気吹出し用ダクトの斜視図および断面図である。
【図３】図２に示した空気吹出し用ダクトの端末多孔吹出し管の斜視図である。
【図４】図２に示した空気吹出し用ダクトの三角螺旋板の例であり、展開図および斜視図である。
【図５】本発明に係る空気吹出し用ダクトの効果を説明する図である。
【図６】本発明に係る三角螺旋板の他の実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る空調システムのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例は空調システムについてであるが、換気システムでも本発明を同様に適用できることは、言うまでもない。また、以下の実施例では加工機が研削装置等の塵埃を多く発生する装置を例にしたが、加工機は研削装置に限らず、旋削装置や切断装置、溶接装置等の全ての加工機に適用できる。また、加工機の代わりに組立装置等であっても本発明を適用できる。
【００１８】
図１に、空調システム３００に本発明を適用した例について説明する。図１（ａ）は、空調システム３００の斜視図であり、図１（ｂ）は空調システム３００の断面図である。空調３００システムでは、図示しないダクトまたは空調機から空調空気が空調室１０に導入されており、これによりほぼ気密に構成した空調室１０を所定温度や所定湿度に保持している。空調室１０内には、いくつかの加工機８０が配置されており、例えば研削作業が実行されている。
【００１９】
空調室１０の天井部には、空調室１０の長手方向に延びる空気吹出し用ダクト２０が１または複数本配置されている。加工機８０での加工（研削作業）により発生する塵埃が、空調室１０内で舞い上がるのを防止するために、空気吹出し用ダクト２０の周囲部には、ダウンフローを形成するよう多数の孔２５が形成されている。空気吹出し用ダクト２０は円柱状であり、長手方向中間部にこの空気吹出し用ダクト２０に外部空気を導くためのダクト３０が接続されている。ダクト３０にはフレキシブルダクト４０が接続されており、流量制御弁５５を介して送風ファン６０と接続されている。
【００２０】
空調室１０の１個の側壁の下部には、空気取り入れ手段（吸込み口）７０が設けられており、空気吹出し用ダクト２０から吹出した空気の量に応じた量を空調室１０から吸込む。空調室１０から吸込まれた空気には、加工機８０の作業や作業者の移動等により発生した塵埃が含まれている。そこで、空気取り入れ手段７０から取り入れられた空気は、ＨＥＰＡフィルターボックス５０を経ることにより塵埃成分が除去され、送風ファン６０により空気吹出し用ダクト２０から空調室１０へ戻される。以下、この空気の循環が繰り返される。なお、本実施例では空気取り入れ手段７０として空調室１０の側壁下部に形成した吸込み口としたが、空調室１０の床面にグレーティングを配し、このグレーティングを経た空気をＨＥＰＡフィルターボックス５０へ導き、再循環させるようにしてもよい。
【００２１】
次に、空調室１０の天井面に配置される空気吹出し用ダクト２０の詳細を、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、空気吹出し用ダクト２０の斜視図であり、図２（ｂ）は空気吹出し用ダクト２０の縦断面図である。空気吹出し用ダクト２０は、空調室１０の大きさに応じてその配置個数や口径が変化するが、標準的には口径φ２００程度であり、空調室１０の長手方向に空調室１０の長手方向長さより僅かに短い程度の長さを有している。そして、空調室の奥行きが広い場合には２〜３本、それほど奥行きがない場合には１本だけ配置される。
【００２２】
上述したように、空気吹出し用ダクト２０の一般的な形状は円筒形であり、中央部にダウンフローのためのダクト３０が配置されており、その中央部のダクト３０の両側に、円筒の全周または円筒の上面（通常全周の１／３の部分）を除いて、多数の貫通孔２５が形成されている。この貫通孔の形状は、円形でもよいし四角形でもよい。後に示すように、貫通孔２５の形状を四角形にすると、ダウンフローの際の吹出し流れの流れ方向を制御することも可能になる。
【００２３】
多数の貫通孔２５は、空気吹出し用ダクト２０の全周を螺旋を描くように形成されており、周方向にほぼ等ピッチとなることが望ましい。そのため、本実施例では、空気吹出し用ダクト２０として、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を原料として、網目状に形成された円管（ネトロン:登録商標）を用いている。円管自体が網目状に形成されているので、新たな貫通孔２５の加工が不要であり、また、周方向必要位置だけに貫通孔２５を予め形成しておくことも可能となっている。さらに、各種産業用資材として利用されており経済的でもあるのに加え、樹脂製品であるのでさび等の発生が無く耐薬品性にも富み、クリーン環境を要求される空調室１０での利用に最適である。さらにまた軽量であるので、空調室１０の天井面に配置する際にも、落下のおそれを低減できる。
このように形成した空気吹出し用ダクト２０の外管の両端部には、フランジ板１１０が取り付けられており、空気吹出し用ダクト２０に導かれた清浄空気が、貫通孔２５以外に漏れるのを防止している。
【００２４】
ここで本発明に特徴的な構成として用いた端末多孔吹出し管１２０を、図３を用いて説明する。この図３では、端末多孔吹出し管１２０を使用状態に近い状態の斜視図で示している。フランジ板１１０に近接する空気吹出し用ダクト２０の内部に、円錐状に形成した多孔吹出し管１２０を、円錐の底部側をフランジ板１１０側にし、空気吹出し用ダクト２０の管軸方向とこの多孔吹出し管１２０の管軸方向が、一緒になるように配置している。多孔吹出し管１２０は、ポリエステルフィラメント糸をメッシュ状に製織し、塩化ビニル樹脂で被膜したメッシュシート１２４を、円錐状に形成したものであり、多数の貫通孔１２２が、円錐面に形成されている。なお、円錐の底部は開口となっている。
【００２５】
多孔吹出し管１２０が樹脂製であるので軽量であり、また耐薬品性や耐食性等に優れており、クリーン環境が要求される空調室に用いるのに好適である。また、本実施例では、多孔吹出し管１２０の形状を円錐形状としたが、空気吹出し用ダクト２０が角管の場合には、四角錐や三角錐を使用しても同様の効果が得られる。この端末多孔吹出し管１２０は、空気吹出し用ダクト３０の周囲部に形成した貫通孔２５からの空気の吹出し量を、空気噴出し用ダクト３０の長手方向に一様化するために設けたものであり、さらに、この端末多孔吹出し管１２０での吹出し空気の流動抵抗を抑制することも目的としている。
【００２６】
次に、本発明に特徴的な他の構成として用いた三角螺旋板１００の一実施例を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、三角螺旋板１００を展開した状態を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した三角螺旋板１００を折り曲げた形状に形成した場合の斜視図である。三角螺旋板１００はポリプロピレンやポリカーボネート等の樹脂からなるいわゆるプラスチックダンボール製である。すなわち、樹脂製のシートを折り曲げた後に樹脂シートで挟んでダンボール形状に形成したものを、三角螺旋板素材１０２に使用している。
【００２７】
ここで、三角螺旋板１００を折り曲げて形成するときは、頂角θの２等辺三角形の連続形にし、本実施例では二等辺三角形の斜辺１０７、１０８を山折線に、二等辺三角形の底辺に垂直な線１０４、１０５を谷折線にしている。また、頂角θは、小さければ小さいほど、後述する螺旋形の近似に適しているが、加工性等を考慮して本実施例では、９０度としている。
【００２８】
三角螺旋板素材１０２の両端部には、折り曲げ加工後に捩って空気吹出し用ダクト２０の多孔管２３に取り付けるための取り付け板１１６が備えられている。取り付け板１１６は、乙字型またはコの字型であって、上下の辺部にビス孔が形成されている。三角螺旋板素材１０２を捩った後、多孔管２３の外部から止めネジ１１８で所定位置に取り付け板１１６の上下の辺部を保持する。一方、三角螺旋板素材１０２の長手方向端部は、取り付け板１１６と平板状に形成された押え板１１２とで挟み込まれ、接着または止めネジ１１８で取り付け板１１６に保持される。
【００２９】
三角螺旋板素材１０２を捩って三角螺旋板１００にするのは、以下の理由による。多孔管２３内の流れを抵抗が少なく、かつ多孔管２３からの吹き出しを均一とするためには、多孔管２３内流路を螺旋形状にするのがよいことが流れのシミュレーションから知られた。しかしながら、金属板等で螺旋形状にするためには、かなりの加工工数を要する。また、プラスティックで成形する場合には螺旋形状を模擬した型材が必要となるが、螺旋形状は１種類ではなく、管径や吹出し流速等に応じて捩り角や口径を変化させる必要があるため、加工費用が増大する。
【００３０】
これらの理由により、できるだけ螺旋に近くしかも加工工数が増大しない形状として、平板を三角形の連続に区切り、その区切りで折り曲げた後捩った形状を、本発明では三角螺旋と称している。図４（ｃ）に比較のため、二等辺三角形の頂角θを９０度よりも小さな角度とした場合の三角螺旋板１００を、斜視図で示す。より螺旋形状に近づいていることが分かる。
【００３１】
図５に、本実施例に係る空気吹出し用ダクト２０と、従来から使用されている多孔管のみで空気吹出し用ダクトを形成した場合の吹出し流れ方向分布と流速分布を数値シミュレーションした結果を示す。図５（ａ）は従来ダクトの例であり、図５（ｂ）が本実施例の場合である。従来ダクトでは、ダクトの流入部でエゼクタ効果により多孔からの吸込み流れが見られるとともに、ダクト端部で行き止まりのために大流速の流れが生じている。一方、本実施例の空気吹出し用ダクト２０では、流速が均一化されているとともに流れ方向もダクト方向と小さな角度を持った方向にほぼ均一化されている。
【００３２】
これは、多孔管２３からの吹き出し流れが端部で多孔吹出し管１２０により整流されることと、三角螺旋板１００でガイドされた流れが多孔管２３から吹出す場合に三角螺旋板１００の螺旋方向に吹出すのに加え、多孔管２３に形成された穴２５が管の厚み方向にガイドになって流れ方向を維持するように働くためと考えられる（図５（ｃ）参照）。そのため、孔形状は多孔管２３の長手方向に長い四角孔の方が、よりガイドとして作用するし、また、多孔管２３の管厚さが厚ければよりガイドとして作用すると考えられる。ただし、多孔管２３の管厚さが厚いと重量が増すのと流動抵抗が増加するので、円孔を有する市販の管を使用するのが好ましい。
【００３３】
上記実施例においては、三角螺旋板１００のねじれ量は多孔管２３に三角螺旋板１００を取り付けた状態で固定されているが、ねじれ量を可変とすることも可能である。これは、作業環境が変化したり、要求される清浄度が変化した場合に適用する。この例を、図６に示す。図６は、可変三角螺旋板装置２００の斜視図である。
【００３４】
三角螺旋板素材１０２を頂角θの２等辺三角形の連続とし、その頂角の１／２の頂角を有する直角三角形で折り曲げた形状とするのは上記実施例と同様である。ただし、このように構成した三角螺旋板１００の一方の端部の保持部材には軸２３６を介してウォームホイール２３０が取り付けられている。一方図示しない多孔管側には、ハンドル２３４が取り付けられたウォームギヤ２３２が保持されている。
【００３５】
ウォームホイール２３０とウォームギヤ２３２とをかみ合わせることにより、ハンドル２３４操作で三角螺旋板１００のねじれ量を変更することができる。すなわち、ハンドル２３４を回転すると、ウォームホイール２３０が回転し、それに伴い保持部材２２０が回転する。これにより三角螺旋板１００が捩られる。
【００３６】
なお、三角螺旋板１００の他端側はこの三角螺旋板１００を多孔管２３内に保持するための固定治具２１０が取り付けられている。ハンドル２３４操作で三角螺旋板１００のねじれ量が変化すると、三角螺旋板１００の他端側の長手方向位置も変化するので、多孔管２３または固定治具２１０のいずれかに長孔を形成して、位置変更を可能にしている。固定治具２１０は多孔管２３の外部から止めネジ２１２で固定される。
【００３７】
上記いずれの実施例でも三角螺旋板１００を折り曲げるときの頂角θを一定にしているが、頂角θを三角螺旋板１００の長手方向に変化させてもよい。その場合は多孔管２３から吹出される空気の流量分布が均一になるように変化させるのが望ましい。また、三角螺旋板１００を折り曲げて形成するようにしているが、金型等を用いて折り曲げた形状にしてもよいことは言うまでもない。この方法は、同一の形状を利用する場合には、有効な方法である。
【００３８】
さらに、多孔管の孔位置をらせん状にしているが、このらせん状を三角螺旋板の折り曲げピッチや捩れピッチに合わせるようにしてもよい。このようにピッチを合わせれば、流動抵抗を減少させることが可能になる。また多孔管の孔位置を、多孔管を水平配置したときに下面になる側に限定するようにしてもよく、また全周に形成してもよい。これらは、空気吹出し用ダクトを配設する環境に応じて変化させればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…空調室、２０…空気吹出し用ダクト、２３…多孔管、２５…（貫通）孔、３０…ダクト、４０…フレキシブルダクト、５０…ＨＥＰＡフィルターボックス、５５…流量制御弁、６０…ファン、７０…吸込み口、８０…加工機、１００…流れガイド板（三角螺旋板）、１０２…流れガイド板（三角螺旋板）素材、１０４、１０５…折り曲げ線（谷折）、１０７、１０８…折り曲げ線（山折）、１１０…フランジ板、１１２…押え板、１１６…取り付け板、１１８…止めネジ、１２０…多孔吹出し管、１２２…開口、１２４…メッシュシート、１２６…取り付け部、２００…（可変）三角螺旋板装置、２１０…固定治具、２１２…止めネジ、２２０…保持部材、２３０…ウォームホイール、２３２…ウォームギヤ、２３４…ハンドル、２３６…軸、３００…空調システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクトと、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備えた空調用または換気用のシステムにおいて、
前記空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて前記複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記多孔吹出し管は網状物を円錐状または多角錐状にして形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記三角螺旋板は、平板から、頂角θの２等辺三角形を中央で分けた直角三角形の連続として折り曲げた形状に形成し、この折り曲げ形状を捩って形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
空調用または換気用システムに用いる空気吹出し用ダクトであって、長手方向に間隔をおいて複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた形状の素材を捩った形状にした三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐形の網状多孔吹出し管とを備えることを特徴とする空気吹出し用ダクト。
【請求項５】
前記三角螺旋板は、二等辺三角形を中央で分割して形成される直角三角形が連続した形に折り曲げた形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の空気吹出し用ダクト。
【請求項６】
前記三角螺旋板の端部にこの三角螺旋板を捩るための捩り手段を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の空気吹出し用ダクト。
【請求項１】
室内の上部に配置され間隔を置いて複数の孔が形成された空気吹出し用ダクトと、この空気吹出し用ダクトに空気を送風する送風手段とを備えた空調用または換気用のシステムにおいて、
前記空気吹出し用ダクトは、長手方向に間隔をおいて前記複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた後に捩った形状の三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐状の多孔吹出し管とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記多孔吹出し管は網状物を円錐状または多角錐状にして形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記三角螺旋板は、平板から、頂角θの２等辺三角形を中央で分けた直角三角形の連続として折り曲げた形状に形成し、この折り曲げ形状を捩って形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
空調用または換気用システムに用いる空気吹出し用ダクトであって、長手方向に間隔をおいて複数の孔が形成された多孔管と、この多孔管の内部に配置され平板を折り曲げた形状の素材を捩った形状にした三角螺旋板と、前記多孔管の内部であって長手方向端部に配置された錐形の網状多孔吹出し管とを備えることを特徴とする空気吹出し用ダクト。
【請求項５】
前記三角螺旋板は、二等辺三角形を中央で分割して形成される直角三角形が連続した形に折り曲げた形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の空気吹出し用ダクト。
【請求項６】
前記三角螺旋板の端部にこの三角螺旋板を捩るための捩り手段を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の空気吹出し用ダクト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２４５１３（Ｐ２０１３−２４５１３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１７６４（Ｐ２０１１−１６１７６４）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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