通風換氣系統的製作方法
2023-12-04 07:16:56
專利名稱：通風換氣系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通風換氣系統。
背景技術：
作為能夠減小空調空間中居住區域的汙染物濃度，即使在高的致冷送氣溫度下也保持舒適性的空調系統，通風換氣系統是公知的。在這種通風換氣系統中，將溫度比室溫稍低的空氣以緩慢的速度向空調空間內的下部形成的居住區域供應，其空氣被居住區域中存在的發熱體(例如人)等加熱而產生上升氣流，由此將空調空間內產生的塵埃或氣體等汙染物輸送到空調空間內的上方。根據參考文獻(Yuan，X.，O，Chen and L.R.GllcksmanPerformance Evaluation and DesignGuideline for Displacement Ventilation，ASHRAE Trans.，105(1999)，pp.308)，關於這種通風換氣系統中的送氣速度，從降低氣流不適感和防止居住區域產生的熱上升氣流攪動的觀點考慮，推薦為抑制在0.2m/s以下。而且，在通風換氣系統中，通過從設置在天花板等上的排氣口對汙染物與加熱後的空氣一起進行排氣而進行空調空間內的換氣。
在這種通風換氣系統中，雖然在空調空間內的上方，形成有高溫且汙染物濃度高的區域，但通過由送氣到空調空間內的低溫空氣而被依次推出，高溫且汙染物濃度高的空氣不會被攪動地排出，所以具有確保空調空間內下方的居住區域為清潔的環境，而且即使降低送氣溫度，也能夠將居住區域的溫度維持在舒適的範圍的優點。這樣一來，通風換氣系統作為可節能和換氣效率高的空調系統而受到期待。
但是，在這種通風換氣系統中，為了將腳下和頭部的溫度差抑制在例如3℃以下(國際標準，美國採暖、製冷與空調工程師協會標準舒適性基準值)而確保舒適性，要進行減小了送排氣溫度差的大風量運轉。因此，不得不在空調空間配置多個大的送氣單元，存在難以確保送氣單元的設置場所的問題。而且，在汙染物從伴隨著發熱的部位或其附近產生的情況下，由於因熱上升氣流而汙染物從居住區域排放到天花板部，所以雖然可將居住空間的汙染物濃度保持得較低，但在不伴隨著發熱的情況下，汙染物的輸送稀釋作用進行，從而存在居住者暴露在高濃度的汙染空氣中的危險性。
因此，為了實現送氣單元的緊湊化而得到的設置場所的確保，居住區域的溫度梯度的縮小，以及居住區域的汙染物稀釋效果的提高，提出了以下的通風換氣系統，即，通過多個引導翼片對吹出的空氣賦予旋轉成分，使送氣單元附近的誘導量增加，從而提高送氣的擴散性(日本特許公開公報的特開2002-372268號公報)。
發明內容
根據通風換氣系統使送氣擴散，不會增加設備成本即可降低氣流的不適感，而且還能夠減小居住區域內的上下溫度差。本發明對這種通風換氣系統進一步進行改進。即，本發明的目的在於提供一種通風換氣系統，其能夠比以往進一步增強送氣的旋轉成分，加大旋轉誘導量，進一步提高氣流衰減特性。
根據本發明，提供一種通風換氣系統，向空調空間內供應低溫空氣，並對在空調空間內被加熱而上升的加熱空氣進行排氣，從而進行換氣，其特徵是，在低溫空氣的送氣口上安裝有向吹出到空調空間內的低溫空氣賦予旋轉成分的多片引導翼片，這些多片引導翼片圍繞送氣口的中心軸呈放射狀地配置，並且，這些多片的引導翼片以相對於與送氣口的中心軸正交的平面相互為相同的角度傾斜地設置，在這些多片引導翼片的周圍形成有以送氣口的中心軸為中心軸的圓筒形狀的內壁面。
優選地，沿著上述送氣口的中心軸方向的上述內壁面的長度為沿著上述送氣口的中心軸的方向的引導翼片的寬度的一半以上。上述內壁面可由吸音材料構成。而且，上述送氣口多個排列配置，在各送氣口上安裝有向低溫空氣中賦予旋轉成分的多片引導翼片，並且，在各送氣口上形成有包圍這些多片引導翼片的周圍的圓筒形狀的內壁面，在相鄰的送氣口上，相互的引導翼片的傾斜方向構成為相反的關係。而且，可在上述送氣口的前方設置多孔板。此時，該多孔板的開口率適於為40％以上。而且，上述送氣口的開口直徑D和從上述送氣口到上述多孔板的間隔距離M的關係為M/D≥0.07。
根據本發明，通過在引導翼片的周圍形成圓筒形狀的內壁面，能夠相對於吹出到空調空間內的低溫空氣賦予比沒有圓筒形狀的內壁面的情況相比更多的旋轉成分。因此，能夠使被吹出的低溫空氣流誘導的空調空間內的空氣的誘導量(誘導比)進一步增加，使吹出到空調空間內的低溫空氣的速度迅速地減速、迅速地升溫。因此，能夠進一步減小空調空間內的上下溫度差。而且，即使是未因熱上升氣流而從居住區域排出到天花板部的汙染物也能夠被稀釋。根據本發明，能夠製成比現有的通風換氣系統更緊湊的送氣單元。
圖1為用於說明本發明實施方式所涉及的通風換氣系統的示意結構圖。
圖2為送氣單元的主視圖。
圖3為圖2中的Z-Z向剖視放大圖。
圖4為將從空調空間的室內一側觀察時為逆時針旋轉方向的旋轉成分賦予低溫空氣地安裝了引導翼片的送氣口的立體圖。
圖5為將從空調空間的室內一側觀察時為順時針旋轉方向的旋轉成分賦予低溫空氣地安裝了引導翼片的送氣口的立體圖。
圖6為從相鄰的送氣口吹出的低溫空氣的旋轉成分為交替相反的旋轉方向的送氣口的說明圖。
圖7為從相鄰的送氣口吹出的低溫空氣的旋轉成分為相同的旋轉方向的送氣口的說明圖。
圖8為設定成在上下排列的送氣口和橫向配置的送氣口的任一個之間均是從相鄰的送氣口吹出的低溫空氣的旋轉成分為相互相反的旋轉方向的關係的送氣口的說明圖。
圖9為表示關於由圓筒包圍引導翼片的周圍的本發明的通風換氣系統和省略了圓筒的現有例的通風換氣系統、最大風速相對於距送氣單元的距離的變化的曲線圖。
圖10為關於由圓筒包圍引導翼片的周圍的本發明的通風換氣系統和省略了圓筒的現有例的通風換氣系統、以相對於距送氣單元的距離的送排氣溫度差來表示無次元化的腳下溫度變化的曲線圖。
圖11為表示平均氣流流速相對於包圍引導翼片的周圍的圓筒形狀的內壁面(圓筒)的長度的關係的曲線圖，是低溫空氣的流量為90m3/h的情況。
圖12為表示平均氣流流速相對於包圍引導翼片的周圍的圓筒形狀的內壁面(圓筒)的長度的關係的曲線圖，是低溫空氣的流量為150m3/h的情況。
圖13為對改變良圓筒的材質的情況下產生的噪音進行比較的曲線圖。
圖14為在送氣單元的前面的前方與前面平行地配置有形成了多個通氣孔的多孔板的本發明實施方式的說明圖。
圖15為表示多孔板的開口率(通氣孔的面積)和低溫空氣的最大風速的關係的曲線圖。
圖16為表示從送氣口到多孔板的隔離距離和低溫空氣的最大風速的關係的曲線圖。
圖17為在送氣單元的前面具有充分的厚度的情況下省略了圓筒的實施方式的說明圖。
圖18為將圓形的平板衝裁形成的引導翼片的立體圖。
圖19為本發明的實施例和比較例1、2所涉及的空調空間的俯視圖，表示各儀器等的配置。
圖20為表示將本發明的實施例和比較例1、2進行比較時的空調運轉狀態的表。
圖21為對本發明的實施例和比較例1、2進行比較，表示地點D的上下溫度分布的曲線圖。
圖22為表示地點A的風速分布的曲線圖。
圖23為表示地點B的風速分布的曲線圖。
圖24為表示地點C的風速分布的曲線圖。
圖25為表示地點D的風速分布的曲線圖。
圖26為對地點D的地板1m的PMV和SET*進行比較的曲線圖。
圖27為以排氣口的濃度無元次化地表示從發熱儀器H3放出示蹤氣體的情況下地點A的濃度分布的曲線圖。
圖28為以排氣口的濃度無元次化地表示從發熱儀器H3放出示蹤氣體的情況下地點C的濃度分布的曲線圖。
圖29為以排氣口的濃度無元次化地表示從發熱儀器H3放出示蹤氣體的情況下地點D的濃度分布的曲線圖。
圖30為以排氣口的濃度無元次化地表示從沒有發熱的地點B的地板上1m放出示蹤氣體的情況下地點A的濃度分布的曲線圖。
圖31為以排氣口的濃度無元次化地表示從沒有發熱的地點B的地板上1m放出示蹤氣體的情況下地點C的濃度分布的曲線圖。
圖32為以排氣口的濃度無元次化地表示從沒有發熱的地點B的地板上1m放出示蹤氣體的情況下地點D的濃度分布的曲線圖。
圖33為在外氣溫度為10℃的情況下，實測並比較了以送氣溫度為30℃、空調風量為4000m3/h進行了暖風運轉的情況下的地點D的上下溫度分布的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的優選實施方式加以說明。圖1為用於說明本發明實施方式所涉及的通風換氣系統1的示意結構圖。
空調空間10例如是事務所、計算機房、會客室、宴會廳、遊藝場、印刷室、病房、廁所、廚房、機械室、鍋爐房、工廠等，以天花板、地板以及側壁區分。在該圖1中所示的例子中，在空調空間10的內部下方形成的居住區域11中，作為發熱體，例如存在人12。在空調空間10內的一側面(圖示中是空調空間10的右側面)17的下部設置有送氣口15，同樣地，在空調空間10內的一側面17的上部設置有排氣口16。另外，對於送氣口15的詳細結構將在以下敘述。空調空間10一側面17下部的背面一側上設置有送氣單元20。該送氣單元20的前面21在空調空間10的一側面17的下部露出。
這樣一來，在空調空間10的一側面17的下部露出的送氣單元20的前面21上，如圖2所示，縱橫排列地配置有多個圓形的送氣口15。將外氣OA取入空調機22中製成的低溫空氣SA經由送氣通道23供應到送氣單元20上。因此，低溫空氣SA從送氣單元20的前面21上形成的多個送氣口15向空調空間10的內部下方的居住區域11供應。空調機22具備用於冷卻外氣OA、製成低溫空氣SA的冷卻器25和過濾器(未圖示)，而且，具備將製成的低溫空氣SA經由送氣通道23和送氣單元20供應到空調空間10內的送氣風扇27等。
如圖3所示，在各送氣口15上分別固定有用於向吹出到空調空間10內的低溫空氣SA賦予旋轉成分的多片引導翼片30。在各送氣口15的中心軸上配置有支承部件31，在該支承部件31上以大致相等的間隔安裝有多片引導翼片30，從而多片引導翼片30呈放射狀地圍繞送氣口15的中心軸配置。
這些多片引導翼片30傾斜地設置成相對於與送氣口15的中心軸15』垂直的平面(例如送氣單元20的前面21)均為相同的傾斜角度。圖4、圖5為各引導翼片30的傾斜角度說明圖，在圖4和圖5中，各引導翼片30的傾斜方向為相反的關係。即，在圖4中，在相對於從送氣口15吹出到空調空間10內的低溫空氣SA，從空調空間10的室內側觀察送氣單元20的前面21的情況下，為了賦予逆時針旋轉方向的旋轉成分，各引導翼片30是傾斜地設置的。另一方面，在圖5中，在相對於從送氣口15吹出到空調空間10內的低溫空氣SA，從空調空間10的室內側觀察送氣單元20的情況下，為了賦予順時針旋轉方向的旋轉成分，各引導翼片30是傾斜地設置的。
這樣一來，通過在各送氣口15放射狀地安裝支承部件31向中心傾斜的引導翼片30，在從送氣單元20的內部向送氣口15流入的低溫空氣SA通過送氣口15時，能夠強制地使其沿著各引導翼片30的表面流動。因此，能夠在從送氣口15向空調空間10吹出的低溫空氣SA分別賦予以中心軸15』為中心的順時針旋轉方向或者逆時針旋轉方向的旋轉成分。
如上所述，在送氣單元20的前面(形成空調空間10的室的內部一側的面)21上，雖然縱橫排列地配置有多個送氣口15，但從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相互相反的旋轉方向的關係。即，如圖6所示，當以上下方向排列的四個送氣口15a、15b、15c、15d為例進行說明時，在最上的送氣口15a和上數第三個送氣口15c，引導翼片30的傾斜方向為圖4中說明的狀態，從這些送氣口15a和送氣口15c，吹出在從空調空間10的室內一側觀察送氣單元20的前面21的情況下賦予了逆時針旋轉方向的旋轉成分的低溫空氣SA。另一方面，在上數第二個送氣口15b和第四個送氣口15d，引導翼片30的傾斜方向為圖5中說明的狀態，從這些送氣口15b和15d，吹出從空調空間10的室內一側觀察送氣單元20的前面21的情況下賦予了順時針旋轉方向的旋轉成分的低溫空氣SA。這樣一來，在相鄰的送氣口15a和送氣口15b、送氣口15b和送氣口15c、送氣口15c和送氣口15d之間，分別吹出向相反的旋轉方向旋轉的低溫空氣SA。
即，如圖7所示，在從上下方向上排列的四個送氣口15a』、15b』、15c』、15d』吹出均向相同的旋轉方向旋轉的低溫空氣SA(在圖7所示的例子中，均為向逆時針旋轉方向旋轉的低溫空氣SA)的情況下，在送氣口15a』和送氣口15b』之間，送氣口15b』和送氣口15c』之間，以及送氣口15c』和送氣口15d』之間，低溫空氣SA沿著相互抵消的方向吹出。這樣一來，從各送氣口15a』、15b』、15c』、15d』吹出的低溫空氣SA的旋轉成分被抵消。
另一方面，如圖6中說明的那樣，若使從各送氣口15a、15b、15c、15d吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為交替相反的旋轉方向的話，由於在送氣口15a和送氣口15b之間，送氣口15b和送氣口15c之間，以及送氣口15c和送氣口15d之間，低溫空氣SA也均是沿著相同的方向吹出，所以從各送氣口15a、15b、15c、15d吹出的低溫空氣SA的旋轉成分不被抵消，有助於相互旋轉運動。
另外，在圖6中，雖然對上下排列的送氣口15的關係進行了說明，但如先前在圖2中所說明的那樣，在送氣單元20的前面21上縱橫向排列地配置有多個送氣口15。在該圖示的方式中，如圖8所示，設置在各送氣口15上的引導翼片30的傾斜方向設定成在上下排列的送氣口15的關係中，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相互相反的旋轉方向的關係，但設置在各送氣口15上的引導翼片30的傾斜方向設定成在左右排列的送氣口15的關係中，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相互相同的旋轉方向的關係。
如圖3所示，在安裝於各送氣口15上的多片引導翼片30的周圍安裝有圓筒32。圓筒32以中心軸與送氣口15的中心軸15』相一致的狀態分別安裝在各送氣口15的每一個上。圓筒32的內徑設定成與安裝在各送氣口15上的多片引導翼片30的外徑大致相等。因此，在各送氣口15，多片引導翼片30的外周成為由圓筒32的內壁面33(以送氣口15的中心軸15』為中心軸的圓筒形狀的內壁面33)包圍的狀態。因此，如圖4、圖5所示，從送氣單元20的內部通過送氣口15吹出到空調空間10內的低溫空氣SA通過安裝在各送氣口15上的圓筒32內，此時，由於在圓筒32內沿著各引導翼片30的表面流動，所以強制地向低溫空氣SA賦予順時針旋轉方向或逆時針旋轉方向的旋轉成分。
在此，如圖3所示，在各送氣口15，沿著送氣口15的中心軸15』的方向上的圓筒32的長度L設定成沿著相同的送氣口15的中心軸15』的方向上的引導翼片30的寬度1的一半以上。因此，在沿著送氣口15的中心軸15』的方向上，引導翼片30的寬度1中至少一半以上的部分構成為由圓筒32的內壁面33包圍周圍。另外，在圖3所示的例子中，圓筒32的長度L設定成比引導翼片30的寬度1更長，這樣一來，在沿著送氣口15的中心軸15』的方向上，引導翼片30的寬度1的整個部分構成為由圓筒32的內壁面33包圍周圍。
如圖1所示，在配置在空調空間10上部的排氣口16上連接有具備排氣風扇40的排氣通道41。因此，空調空間10的上部滯留的空氣(因存在於空調空間10中的人或辦公機器等的熱負荷而被加熱的空氣)經由排氣通道41排放到外部。
另外，在上述那樣構成的通風換氣系統1中，由空調機22製成的低溫空氣SA通過送氣風扇27的工作而從送氣通道23和送氣單元20通過送氣口15供應到空調空間10內。在通過送氣口15之際，低溫空氣SA通過安裝在各送氣口15上的圓筒32內，此時，由於低溫空氣SA圓筒形狀的內壁面33內沿著各引導翼片30的表面流動，強制地向低溫空氣SA賦予順時針旋轉方向或逆時針旋轉方向的旋轉成分。這樣一來，低溫空氣SA從各送氣口15一邊旋轉一邊朝向空調空間10內送出。
在這種情況下，各送氣口15上，由於引導翼片30的周圍由圓筒形狀的內壁面33包圍，所以與沒有圓筒32(內壁面33)的情況相比，能夠可靠地向從各送氣口15送氣到空調空間10內的低溫空氣SA賦予更強的旋轉成分。
而且，當低溫空氣SA從各送氣口15一邊旋轉一邊朝向空調空間10內送氣時，在從各送氣口15吹出的低溫空氣SA中作用有空調空間10的空氣被誘導而一起移動的誘導作用。在這種情況下，在圖示的通風換氣系統1中，由於向從送氣口15吹出的低溫空氣SA中賦予了旋轉成分，所以被低溫空氣SA誘導的空調空間10內的空氣的誘導量(誘導比)增加。與之相伴，按照運動量守恆原則，低溫空氣SA的速度在從各送氣口15吹出後迅速地減速。
在此，對由圓筒形狀的內壁面33(圓筒32)包圍了引導翼片30的周圍的情況和省略圓筒32、引導翼片30的周圍是開放的情況相比，獲得了以下的見解。即，在送氣單元20的前面21(高度為0.9m、寬度為0.3m)上設置12處直徑D＝94mm的圓形送氣口15，在各送氣口15設置了引導翼片30時，對由圓筒32包圍了引導翼片30的情況和省略了圓筒32的情況下的、相對於距送氣單元20的前面21的距離的氣流速度(從送氣單元20的前面21離開任意距離的位置上的空調空間10內的最大風速)進行了比較，結果如圖9所示。而且，對於同樣的情況，相對於距送氣單元20的前面21的距離，以送排氣溫度差將最低空氣溫度和送氣溫度的差無次元化地進行了比較，結果如圖10所示。另外，圖10中作為縱軸的最低無次元空氣溫度以下式表示。
最低無次元溫度TF*＝(TF-TS)/(TE-TS)TF腳下最低溫度，TS吹出溫度，TE吸入溫度。
通過象本發明那樣由圓筒形狀的內壁面33包圍引導翼片30的周圍，可確認從送氣口15吹出的低溫空氣SA的氣流速度迅速減小，而且，送氣到居住區域11的低溫空氣SA的溫度迅速上升。另一方面，在沒有有圓筒32的情況下，由於引導翼片30的周圍是開放的，所以如圖3中單點劃線SA』所示，引導翼片30周圍的空氣(送氣單元20內的低溫空氣)從送氣口15的周圍流入，在該影響下，將不再向從送氣口15吹出的低溫空氣SA中賦予充分的旋轉成分，因從送氣口15吹出的低溫空氣SA而被誘導的空調空間10內的空氣的誘導量(誘導比)減小，所以不能夠提高氣流衰減特性。在這一點上，通過象發明那樣由圓筒形狀的內壁面33包圍引導翼片30的周圍，可阻礙這種從周圍的流入，向從送氣口15吹出的低溫空氣SA中更多地賦予旋轉成分。
而且，對包圍引導翼片30周圍的圓筒形狀的內壁面33(圓筒32)的長度進行了研究，如圖11、12所示那樣。即，在直徑D＝160mm的圓形送氣口15上按照寬度1＝16mm的引導翼片30，調查了由圓筒形狀的內徑D＝160mm的內壁面33(圓筒32)包圍了引導翼片30的周圍的情況下的內壁面33(圓筒32)的長度L和引導翼片30的寬度1的關係。在從引導翼片30的寬度1的一半到三倍的範圍內改變內壁面33(圓筒32)的長度L，對距送氣單元20的前面200mm的位置上的風速分布進行了比較。而且，也與省略了圓筒32的情況(內壁面33的長度L＝0)的情況進行了比較。圖11是從送氣口15吹出的低溫空氣SA的流量為90m3/h的情況，圖12是從送氣口15吹出的低溫空氣SA的流量為150m3/h的情況。在圖11和圖12中，橫軸表示距送氣單元20的前面21為200mm的位置上從送氣口15的中心軸沿著直徑方向離開的各位置，在向一側(正側)離開的位置和向另一側(負側)離開的位置上對各自的平均氣流速度進行了實測和比較。
在不安裝圓筒32的情況下送氣口15的中心附近的風速大於安裝了圓筒32的情況下的風速。而且，在圖11和圖12中，使低溫空氣SA的流量從90m3/h變化到150m3/h，實施了改變吹出雷諾數後的測定，確認在氣流速度相對於圓筒32的變化的分布上不產生大的差。考慮到實用狀態，引導翼片30的寬度1為13mm左右，內壁面33(圓筒32)的長度L小於該寬度1的一半，設置內壁面33(圓筒32)的意義不大。可以說內壁面33(圓筒32)的長度L為引導翼片30的寬度1的一半以上即可。
這樣一來，由於通過由圓筒形狀的內壁面33包圍引導翼片30的周圍，相對於吹出到空調空間10內的居住區域11的低溫空氣SA，與沒有圓筒32的情況相比，能夠更多地賦予旋轉成分，所以能夠使被吹出的低溫空氣流誘導的空調空間10內的空氣的誘導量(誘導比)進一步增加，使吹出到空調空間10內的低溫空氣SA的速度迅速減速、迅速升溫。而且，供應到空調空間10內的低溫空氣SA因溫度差而向空調空間10內的下方下降地流動，以低速充滿空調空間10內下方的居住區域11，能夠將居住區域11保持在舒適的環境下。
另一方面，在空調空間10內的例如居住區域11中，由於存在有作為發熱體的人等，所以供應到居住區域11中、與人12或其他發熱儀器類等熱接觸的低溫空氣SA被加熱而緩慢地上升。通過其上升氣流，能夠將空調空間10內的居住區域11中人12的周圍產生的塵埃或氣體等汙染物輸送到空調空間10內的上方。
而且，滯留在空調空間10上部的空氣(被加熱的空氣)不會被攪動，即，不會攪亂形成在空調空間10內的下部的居住區域11的溫度層，經由排氣口16和排氣通道41排放到排氣風扇40外部。這樣一來，通過將低溫空氣SA供應到空調空間10下部的居住區域11，並且從空調空間10的上部與加熱空氣一起排出塵埃或氣體等汙染物，進行空調空間10內的換氣，空調空間10下部的居住區域11保持在清潔的低溫空氣SA的環境下。
根據這種通風換氣系統1，能夠使空調空間10內的居住區域11中的人12不易感到氣流。而且，相對於從送氣口15吹出的低溫空氣SA，更高溫的周圍空氣(空調空間10內的空氣)被誘導的量增加，低溫空氣SA和周圍空氣的溫度差迅速減小，可進一步減小空調空間10內的居住區域11中的上下溫度差。這樣一來，能夠以儘可能小的風量高效地對空調空間10內進行空氣調節，能夠對節能作出貢獻。
以上，對本發明的優選實施方式的一例進行了說明，但本發明並不僅限於圖示的方式。例如，在各送氣口15，也可以由吸音材料構成包圍引導翼片30的周圍的圓筒形狀的內壁面33。在這種情況下，既可以由吸音材料構成安裝在各送氣口15上的圓筒32自身，也可以在圓筒32的內壁面上配置吸音材料。
圖13為對改變了圓筒32的材質後的情況下的產生的噪音進行比較的附圖。即，對由吸音效果好的發泡成形的聚氨酯類、和由合成板構成圓筒32的情況進行比較，表示低溫空氣SA的吹出風速和產生噪音的關係。能夠確認若由吸音效果好的發泡成形的聚氨酯類構成圓筒32的話，則產生的噪音被抑制。
如圖14所示，也可以在送氣單元20的前面21的前方與前面21平行地配置形成了多個通氣孔50的多孔板51，在各送氣口15的前方隔開規定的間隙M設置多孔板51。這樣一來，由於從各送氣口15噴出的低溫空氣SA進而通過形成在多孔板51上的通氣孔50而供氣到空調空間10內，所以能夠進一步提高氣流衰減特性。
對這樣將多孔板51設置在送氣口15的前方上的情況研究了多孔板51的開口率(通氣孔50的面積)。而且，還研究了送氣口15的開口直徑D和從送氣口15到多孔板51的間隔距離M的關係。在具有分別安裝了引導翼片30的、直徑D＝188mm的送氣口15設置在四處的高度600mm×寬度600mm的前面21的送氣單元20中，進行400m3/h的等溫送氣，改變具有孔徑為6mm的通氣孔50的多孔板51的開口率，對低溫空氣SA的最大風速進行了比較。多孔板51和送氣口15的間隔距離M為25mm。在距多孔板51的表面的距離X＝100mm、400mm、700mm、1000mm的位置上分別調查了多孔板51的開口率(通氣孔50的面積)和低溫空氣SA的最大風速的關係，如圖15所示那樣。另外，最大風速VMAX以送氣口15的位置上的平均吹出速度V0無次元化，若多孔板51的開口率為40％以上，則不會損害本發明的效果，特別是在X＝1m的位置上，確認多孔板51的開口率為60％左右時可使最大風速VMAX為最小。
對於同樣的情況，使多孔板51的開口率為58％(開口口徑為6mm)，改變從送氣口15到多孔板51的間隔距離M，在距多孔板51的表面的距離X＝100mm、400mm、700mm、1000mm的位置上，分別調查了從送氣口15到多孔板51的間隔距離M和低溫空氣SA的最大風速的關係，如圖16所示那樣。另外，在圖16中，橫軸表示從送氣口15到多孔板51的間隔距離M相對於送氣口15的開口直徑D的比值(M/D)。在使從送氣口15到多孔板51的間隔距離M為送氣口15的開口直徑D的7％以上的情況下，可確認在距多孔板51表面的距離X＝1000mm的位置上，最大風速的差減小。
在圖3等中，對通過安裝在各送氣口15上的圓筒32的內壁面33包圍引導翼片30的周圍的離子進行了說明，但只要是具備包圍引導翼片30的周圍的內壁面33即可，不必一定是圓筒32。即，如果是如圖17所示，送氣單元20的前面21具有充分的厚度，在形成圓形的送氣口15時，形成為圓筒形狀的內壁面33的長度L為引導翼片30的寬度1的一半以上的情況，則能夠省略圓筒32。例如，如果是由吸音效果優良的玻璃纖維等以充分的厚度構成送氣單元20的前面21，則不僅能夠省略圓筒32，還有望抑制圖13中說明的產生噪音。
在圖4和圖5中，對支承部件31上放射狀地安裝了多個引導翼片30的機構進行了說明，但安裝在各送氣口15上的吹出部件的結構並不僅限於這種方式。例如，也可以是本申請人在先申請的特開平9-250803號中公開的旋流形成板那樣的結構。即，如圖18所示，在圓形的平板55中央留有圓形的支承部件31，將支承部件31的周圍衝裁成扇形的引導翼片30，通過使各引導翼片30折曲傾斜成規定的角度而容易地形成。無論怎樣，只要是能夠形成可賦予旋轉成分的引導翼片30即可。
在先前圖8所示的方式中，表示了設定成在上下排列的送氣口15之間，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相互相反的旋轉方向的關係，而在橫向配置的送氣口15之間，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相同的旋轉方向的關係的例子，但設置在各送氣口15上的引導翼片30的傾斜方向並非一定要這樣設定。例如，雖然未圖示，但也可以設置成在橫向排列的送氣口15之間，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相互相反的旋轉方向的關係，而在上下配置的送氣口15之間，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分為相同的旋轉方向的關係。而且，還可以將設置在各送氣口15上的引導翼片30的傾斜方向設定成在上下左右排列的送氣口15的任一個之間，從相鄰的送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分均為相互相反的旋轉方向的關係。另外，還可以設定成從所有送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分均為相同的旋轉方向的關係。而且，還可以設定成從各送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分不規則地為相同的旋轉方向或相反的旋轉方向。從各送氣口15吹出的低溫空氣SA的旋轉成分的旋轉方向可任意設定。
而且，可以使圓形的送氣口15直接在送氣通道23上開口，從其送氣口15向空調空間10內吹出低溫空氣SA，在此安裝用於向低溫空氣SA賦予旋轉成分的多片引導翼片30和圓筒32。這樣一來，能夠省略送氣單元20。除此之外，也可以在構築在建築物上的送氣單元上安裝引導翼片或圓筒、多孔板，向送氣單元內通風送氣。送氣單元可利用牆壁或雙層地板。
送氣單元向通道上的連接既可以從送氣單元的上方或側方進行，也可以從下方進行。而且，也可以向雙層地板內通風送氣，向送氣單元進行送風。在這種情況下，能夠省略到送氣單元的送氣通道。另外送氣單元也可以設置在支柱的周圍。
例如，可以是通過設置圖1中虛線所示返回通道45，將排氣EA的一部分返回到空調機22進行再利用的結構，而且，也可以省略排氣風扇40，通過供應到空調空間10內下方的低溫空氣SA將滯留在空調空間10的上部的加熱空氣依次地推出。而且，還可以將排氣口16形成在空調空間10的天花板上。另外，本發明的通風換氣系統並不僅限於居室，也可以適用於前述那種存在人或各種儀器類等的各種空調空間。
另外，本發明的通風換氣系統可以是作為向空調空間內供應低溫空氣的構成，但這種通風換氣系統也可以用於向空調空間內供應高溫空氣而進行致熱的致熱空調。
另外，在本發明的通風換氣系統中，當從送氣口向空調空間內供應高溫空氣時，空調空間內的空氣被供應的高溫空氣誘導而一起移動的誘導作用起作用。這樣，在從送氣口向空調空間內的下方形成的居住區域供應高溫空氣時，通過引導機構向送氣的高溫空氣中賦予旋轉成分，能夠增加被高溫空氣量誘導的空調空間內的空氣的誘導量(誘導比)。而且，隨著誘導量的增加，根據運動量守恆規則，高溫空氣的速度在向空調空間內送氣後迅速地減速。因此，幾乎不會發生隨著向居住區域供應高溫空氣所帶來的氣流不適感。
而且，隨著誘導量的增加，能夠使空調空間內的下方形成的居住區域中的低溫空氣與供應的高溫空氣混合而迅速地升溫。因此，居住區域中的低溫空氣和從送氣口供應到空調空間內的高溫空氣混合而升溫後的空氣(空氣)通過升溫而在送氣後迅速地在空調空間內上升，到達天花板附近。這樣一來，能夠有效地稀釋居住區域產生的汙染物等，並使其移動到天花板附近。
而且，上開到天花板附近的空氣由於與空調空間的壁面熱接觸而被由外氣冷卻後成為低溫的壁面所冷卻，再次下降到居住區域。之後，與從送氣口供應的高溫空氣混合而再次升溫上升到天花板附近。這樣一來，通過空調空間內的居住區域的空氣和天花板附近的空氣循環，居住區域的空氣依次地被從天花板附近下降的新鮮空氣置換，能夠不產生氣流不適感地對居住區域進行致熱。
另一方面，通過一邊使空調空間內的居住區域的空氣和天花板附近的空氣循環一邊從排氣口排出空調空間內的空氣，依次地以從送氣口供應的新鮮高溫空氣對室內空氣進行置換。這樣一來，能夠除去居住區域等產生的汙染物等，避免室內空氣的惡化。本發明的通風換氣系統也可以良好地適用於以通風換氣方式對空調空間內的居住區域進行致熱的致熱空調。
實施例如圖19所示，將送氣單元配置在具有俯視為15m×16m的地板、其內部的一部分上形成有7.1m×7.2m的隔斷(非空調空間)的地板面積為190m2，天花板高度為10m的空調空間(機械工作室)10中，在高度為4m的位置上設置水平地吹出送氣的直徑為500mm的噴嘴，進行了這些送氣單元和噴嘴實現的空氣調節。對本發明的實施例的送氣單元和以往的比較例1的送氣單元進行了比較，本發明的送氣單元是在寬度為0.6m、高度為2.1m的前面形成送氣口，在各送氣口上安裝用於向低溫空氣SA賦予旋轉成分的多片引導翼片，由圓筒包圍引導翼片的周圍的結構的供氣單元，而比較例1的送氣單元是在寬度為1m、高度為2.1m的前面形成送氣口，在各送氣口上僅安裝用於向低溫空氣SA中賦予旋轉成分的多片引導翼片。而且，將從設置在高度為4m的位置上的噴嘴水平地供應低溫空氣SA的情況作為比較例2。
在空調空間10內，如圖19所示，配置有工作機械H1～H8，在空調空間10內產生由各工作機械H1～H8和配置在天花板上的水銀燈產生的熱負荷。由這些工作機械H1～H8和水銀燈產生的熱負荷大約相當於80W/m2。在圖19中所示的各地點A～F，對溫度、風速分布、汙染物的空間分布進行了實測和比較。地點A是送氣單元的前方附近，地點B是比地點A更靠近送氣單元前方的位置，地點C是從地點B進一步離開的送氣單元的前方位置。地點D表示不在送氣單元的前方、而是環繞隔斷的位置。地點E、F均是空調空間10的內側壁的表面。而且，在地點B和工作機械H3的位置供應了作為汙染物的示蹤氣體。
圖20(表1)表示了對本發明的實施例和比較例1、比較例2進行比較時的空調運轉狀態。排氣從設置在天花板部上的有壓風扇進行，調整成排氣風量與送氣風量相同。比較是在調整到空調風量為4000m3/h、送氣溫度為18℃的相同條件，外氣溫度為30℃時進行的。模擬汙染物的示蹤氣體使用了密度調整到與空氣相同的SF6和He的混合氣體，以一定的流量從發熱的工作機械(H3)的正上方、或者不發熱的場所(B點地板上1m)放出，對本發明的實施例和比較例1、比較例2各自的情況下的空間濃度進行實測。
圖21表示距送氣口的距離遠，並且由發熱的工作機械H2～H6包圍的地點D的上下溫度分布。與作為混合方式的運轉了噴嘴(比較例2)的情況相比，在本發明的實施例以及比較例1中，能夠確認居住區域的空氣溫度低、並且非居住區域的天花板部的空氣溫度高。與比較例1相比，本發明的實施例的居住區域的上下溫度差小，能夠維持更舒適的狀態。
圖22～圖25分別表示各地點A～D的風速分布。比較例1雖然以比本發明的實施例慢的吹出風速(0.3m/s)實施了運轉，但能夠確認地點A～地點C的腳下風速比本發明的實施例快。而且，在離開送氣單元的地點D，本發明的實施例的居住區域風速整體上較比較例1快。由於本發明的實施例與比較例1相比增大了送氣誘導量，所以可以說預計到達遠方的送氣風量大。
圖26為對地點D的地板上1m的PMV和SET*進行比較的附圖。比較是使代謝量為1.2met、穿衣量為0.6clo進行的。在三種方式中，判斷出本發明的實施例能夠提高最遠處的溫熱舒適性。
圖27～圖29以排氣口的濃度無次元地表示從發熱儀器H3放出示蹤氣體的情況下的各地點A、C、D的濃度分布。居住區域的地板上1m的濃度雖然是比較例1為最低，但能夠確認本發明的實施例的居住區域濃度為噴嘴情況的一半左右。
圖30～圖32以排氣口的濃度無次元地表示從不發熱的地點B的地板上1m放出示蹤氣體的情況下的各地點A、C、D的濃度分布。判斷出地板上1m的居住區域平均濃度是本發明的實施例為最低。比較例1的室內空氣僅在送氣移流的腳下和因發熱產生的熱上升氣流的發生場所活躍。因此，在不產生浮力的場所產生汙染物的情況下，汙染物未被稀釋而在居住區域產生高濃度部分。通過旋流而對居住區域的空氣進行誘導的本發明的實施例由於產生居住區域內的空氣流動而汙染物被有效地稀釋。
圖33是在外氣溫度為10℃的情況下對以送氣溫度為30℃、空調風量為4000m3/h進行了致熱運行時的地點D的上下溫度分布進行實測和比較的附圖。在進行致熱的情況下，送氣因浮力而上升到天花板部，被壁面冷卻而下降。本發明的實施例由於通過旋流對居住區域的空氣進行誘導，所以致熱時促進天花板部空氣和居住區域的空氣混合。因此，與比較例1和比較例2的情況下居住區域內的上下溫度差大相比，在本發明的實施例中，通過設置在居住區域的送氣口的旋流誘導產生的混合，地板上0.1m的腳下溫度提高了2℃左右，居住區域內的上下溫度差減小。而且，地板上1m的居住區域的溫度是本發明的實施例與比較例1、比較例2相比高1℃左右。將三者進行比較，能夠確認本發明的實施例能夠最有效地進行致熱。
權利要求
1.一種通風換氣系統，通過向空調空間內供應低溫空氣，並對空調空間內被加熱而上升的加熱空氣進行排氣，從而進行換氣，其特徵是，在低溫空氣的送氣口上安裝有向吹出到空調空間內的低溫空氣賦予旋轉成分的多片引導翼片，這些多片引導翼片圍繞送氣口的中心軸呈放射狀地配置，並且，這些多片引導翼片以相對於與送氣口的中心軸正交的平面相互為相同的角度傾斜地設置，在這些多片引導翼片的周圍形成有以送氣口的中心軸為中心軸的圓筒形狀的內壁面。
2.如權利要求1所述的通風換氣系統，其特徵是，沿著上述送氣口的中心軸方向的上述內壁面的長度為沿著上述送氣口的中心軸的方向的引導翼片的寬度的一半以上。
3.如權利要求1所述的通風換氣系統，其特徵是，上述內壁面由吸音材料構成。
4.如權利要求1所述的通風換氣系統，其特徵是，上述送氣口多個排列地配置，在各送氣口上安裝有向低溫空氣中賦予旋轉成分的多片引導翼片，並且，在各送氣口上形成有包圍這些多片引導翼片的周圍的圓筒形狀的內壁面，在相鄰的送氣口上，相互的引導翼片的傾斜方向為相反的關係。
5.如權利要求1所述的通風換氣系統，其特徵是，在上述送氣口的前方設置有多孔板，該多孔板的開口率為40％以上。
6.如權利要求1所述的通風換氣系統，其特徵是，上述送氣口的開口直徑(D)和從上述送氣口到上述多孔板的間隔距離(M)的關係為M/D≥0.07。
全文摘要
本發明提供一種通風換氣系統，通過向空調空間內供應低溫空氣(SA)，並對空調空間內被加熱而上升的加熱空氣進行排氣(EA)，從而進行換氣，其中，在低溫空氣(SA)的送氣口上安裝有向吹出到空調空間內的低溫空氣賦予旋轉成分的多片引導翼片(30)，這些多片引導翼片(30)圍繞送氣口的中心軸呈放射狀地配置，並且，這些引導翼片(30)以相對於與送氣口的中心軸正交的平面相互為相同的角度傾斜設置，在這些多片引導翼片(30)的周圍形成有以送氣口的中心軸為中心軸的圓筒形狀的內壁面。
文檔編號F24F7/007GK1677006SQ200510059558
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月29日 優先權日2004年3月29日
發明者三橋太, 守屋寬之 申請人:高砂熱學工業株式會社