JP2862149B2 - 換気方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，室内で発生する熱や汚染物質を室内に拡散
することなく且つ人間の居住域を快適環境に維持する省
エネルギー的な換気方法に関する。

〔従来の技術〕

オフイスビルや作業場等の居住者が存在する一般空間
の空気を新鮮な空気で置き換えるいわゆる換気は，空調
と一体的な考え方のもとで，これまで混合希釈方式が普
通に採用されている。その最も代表的な例は空調機を利
用した方式であり，室内空気を還気として空調機に取入
れこれを冷却または加熱して給気するさいに，外気も還
気に混合して空調機に取入れ，新たに系内に取入れる外
気量に相当する量の室内空気を系外に排気する方式であ
る。これによれば，調和空気中に外気も混合されて室内
に希釈拡散し徐々に換気が進行する。

また，外気を外調機で適正な温湿度に調整し，これを
ダクトを経て空調された室内に送気し，他方室内空気の
一部を排気ダクトを経て系外に排出する方式もあるが，
この場合でも外気は室内の調和空気に混合希釈されるこ
とには変わりはない。

換気の目的は，室内にこもった臭気や煙さらには炭酸
ガスや水蒸気等の各種分子成分や微粒子，塵芥等を系外
に排出し，これに代えて新しい新鮮空気を導入すること
にあるが，冷房・暖房といった空調との兼ね合いから，
従来においては，前記のような混合・希釈方式が採用さ
れてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のように，快適な空間を作りだすためには空気温
湿度の調整（空調）と換気を同時に行うことが重要とな
るが，従来の新鮮空気の混合・希釈方式では，室内空気
と供給空気をいかにムラなく混合できるかがポイントと
なり，温度分布や汚染物質の濃度分布を均一にすればす
るだけその効果が上げる。したがって，この方式では汚
染物質を発生源から室内全体にバラマク結果となり，居
住環境上は好ましくないこともある。したがって，はや
く汚染物質濃度を低くするには，大量の新鮮空気を供給
して汚染物質濃度を低減することが必要となる。これは
設備費および運転費用の増加をもたらす。大人数が居住
する会議室，作業場,OA機器類が多数存在するオフイス
等では，空気の汚れを出来るだけ速やかに解消すること
が必要とされるが，換気量を多くすれば設備が大型化
し，設備費用が嵩くのみならず，大量の空気を居住空間
に供給することはそれだけ風速の大きな部分も生じて必
ずしも快適環境に維持されるとは限らない。

本発明はこのような従来の換気に基づく問題の解決を
目的としたものであり，少ない風量をゆっくりとした風
速で室内の空気を乱さないように供給して，室内空気を
新鮮な空気と置き換える全く新しい換気方式を提供しよ
うとするものである。

〔問題点を解決する手段〕

本発明による換気方法は，床，壁および天井によって
区画された空間のうち，人間の身長を基準とした床から
の高さをもつ下方空間に，空気流出面を縦方向とした平
板状または1/4円以上の円筒状のデイフューザー面をも
ち且つこのデイフューザー面の背後に空洞ボックスが取
付けられた空気放散口から，室内の空気温度よりも所定
温度だけ低い温度に制御された新鮮空気を,0.6m/sec以
下の可及的低い低風速で且つ90゜以上の拡がり角をもっ
て該下部空間の実質上全域にゆきわたるように且つ室内
空気を乱さないように流し込み，同時にこの下方空間に
導入する空気量に相当する空気量を天井部から排出し
て，該下部空間の空気を新鮮空気で置換することを特徴
とする。

〔作用〕

人間が居住する下方空間に室内温度より僅かに低い温
度の新鮮空気をゆっくりと流し込むと，空気の温度差に
よって下方空間がこの新鮮空気で満たされる。この場
合，室内空気を出来るだけ乱さないように流し込むこと
が必要である。このためには,0.6m/sec以下の低風速と
しなければならない。

また，この新鮮空気を流し込むにあたっては，下部空
間に存在した室内空気がこの新鮮空気で置換されるよう
に，下部空間の実質上全域にゆきわたるようにしなけれ
ばならない。このためには，空気流出面を縦方向とした
空気放散口を用い，これからできるだけ広い方位をもっ
て新鮮空気を流出させることが重要である。例えば，部
屋のコーナ部に空気放散口を設ける場合には,1/4円筒の
デイフューザ面をもつ放散口を使用して90゜の拡がり角
範囲に流出させ，壁に空気放散口を設ける場合には1/2
円筒のデイフューザ面をもつ放散口を使用して180゜の
拡がり角範囲に流出させ，また部屋の中央部に空気放散
口を設ける場合には，真円筒のデイフューザ面をもつ放
散口を使用して360゜全方位に流出させるのがよい。も
っとも，平板的デイフューザ面をもつ放散口を壁面に沿
って或いは壁内に設置しても，風速と風量を低くすれば
ほぼ180゜方位に流出させることができる。

本発明が対象とする換気空間には，発熱源としての在
室者と各種の発熱機器類が存在する。発熱機器類として
は証明器具,OA機器類，各種の作業器械等がある。かよ
うな内部発生熱によって昇温した空気は，その比重差に
よって天井部に自然に上昇する。この自然な上昇気流を
形成するためにも，下方空間に流出させる低温の新鮮空
気は，室内空気を大きく乱されないような低速低風量で
あることが必要である。“室内の空気温度より低温の新
鮮空気”における室内の空気温度とは，本発明に従う換
気を実施している場合には，かような内部発生熱によっ
て昇温した空気の温度を言う。本発明の実施にあたり，
一般には下部空間に流出させる新鮮空気の温度を所定の
温度例えば23℃に制御し，この温度より高い室温が検出
されたら，該放散口から室内にこの新鮮空気を流出させ
る。この室温の検出位置は，下部空間より僅かに高いと
ころに設定すれば，換気の発停制御を効率よく実施でき
る。

室内に流出させた新鮮空気量に相当する空気量を室内
から排出させることも本発明の重要な要件である。これ
はオーバーフローとして自然に排気することもできる
が，フアンを用いて機械排気を行なうのが好ましい。こ
れによって，塵埃等も排気に同伴させることができる。

また，排気の一部を外気に混入して下部空間に流出さ
せる所定温度の新鮮空気を作ることもできる。これは室
内空気がそれほど汚れていない場合に限られるが，排気
温度が外気温度よりかなり低い場合に有益である。した
がって，本発明において「新鮮空気」とは外気だけから
作るほか，排気の一部を外気に混入して作ることも意味
する。

さらに，排気温度が外気温度よりかなり低い場合に
は，排気と外気とを熱交換して外気を冷却したうえで，
さらに外気を温度調整することも有益である。

いずれにしても，本発明においては新鮮空気を所定の
温度に制御してから下部空間に流出させることが肝要で
あり，この温度制御は空気冷却器と空気加熱器を用いて
行う。外気環境が良くない場合には，それに見合う高級
なエアフイルターを用いて空気を清浄にしてから空気冷
却加熱器に導くようにする。このような空気処理設備
は，換気対象とする空間の外に設置され，この空気処理
設備から下部空間まではダクトを経て送気する。このダ
クトは壁内や床下に配設することができる。この設備に
よれば，低風速であることもあって，送気騒音は全く聴
き取れないほど，静寂な換気が実現できる。

本発明による換気は，内部発生熱のある空間に好適で
あり，特に冷房を必要とする空間に最適である。最近の
オフイスビルや百貨店等では冬期でも冷房を必要とする
ほど内部発生熱が多い。発熱源のある作業場などもしか
りである。かような空間に対して本発明の換気法は冷房
を兼ねて人員の居住域を新鮮空気による最適環境に形成
することができる。

〔実施例〕

第１図は，オフイスビル内のうち，床，壁および天井
によって区画された或る独立した部屋に本発明を適用し
た例を示したもので，人間の身長を基準とした床からの
高さをもつ下方空間Ａ（破線で示す範囲）に，空気流出
面を縦方向とした空気放散口１から，室内の空気温度よ
りも所定温度だけ低い温度に制御された新鮮空気２を,
0.6m/sec以下の低風速で下部空間Ａの実質上全域にゆき
わたるようにゆっくりと流出させ，この下方空間Ａに導
入する空気量に相当する空気量を天井部の排気口３から
排出する状態を示している。

第２図も第１図と同様の換気方法を示しているが，室
内の熱発生源である照明器具4,人間5,OA機器類６等によ
って昇温した室内空気が下部空間Ａよりも上方の空間Ｂ
に上昇する状態を図解的に示している。本発明において
は，新鮮空気２を室内に導入しているときも，この新鮮
空気によって部屋内の空気状態を乱さないような低風速
低風量で供給する。

第３図も第１図と同様の換気方法を示しているが，こ
の例では，空気流出面を縦方向とした空気放散口1aは一
方の壁に取付けられ，その空気流出面も平板状であるも
のが使用されている。そしてこの平板状の空気流出面を
有しても，空内空気より僅かに低い温度の新鮮空気を低
風速低風量で吹き出すので，空気流出面と直角方向のみ
ならず横拡がりに広がった新鮮空気２の流れが形成され
ることを示している。しかも，この新鮮空気２の流れは
床面を這うようにして流れ込む。

第４図は，独立した比較的広い作業空間に本発明の換
気方法を適用した場合の新鮮空気の導入例を示したもの
で，この場合には，空気流出面が半円筒形状をした空気
放散口1bが使用されている。すなわち,1/2円筒のデイフ
ューザー面をもつ放散口1bを使用して180゜の拡がり角
範囲に新鮮空気２を流出させる例を示している。いずれ
の放散口1bもデイフューザー面を前にして壁に接して設
けられ，各放散口1bにはダクト７を経て温度制御された
新鮮空気が送気される。

第５図は，下部空間Ａに流出させる新鮮空気２の取入
れとその温度制御の設備例を図解して示したものであ
る。外気取入口９からフイルタ８を介して外気が送気ダ
クト７にフアン10の駆動によって送入されるが，その過
程で空気冷却器11と空気加熱器12を経ることによって所
定の設定温度に制御される。この温度制御は室温よりも
若干低い温度，例えば室温より１〜７℃低い温度であっ
てこの範囲において換気対象空間の使用形態や大きさに
よって決定される或る温度となるように行う。一方，天
井部の排気口３からは排気ダクト13を通じて排気される
が，この排気を排気フアン14の駆動によって機械排気と
し，排気窓15から大気に放出する。そのさい，排気の一
部を取入れ外気に混入するための通路16を設けておき，
ダンパ17と18の開度制御によってその流入量を調整す
る。この排気の混入は排気がそれほど汚れていない場合
に限られるが，排気温度が外気温度よりかなり低い場合
に実施することにより空気冷却器11の負荷を軽減でき
る。また，排気と取入外気とを熱交換するための熱交換
器19を設置し，この熱交換器19への排気の通流をダンパ
17,18,20の開度調整によって制御し，またこの熱交換器
19への外気の通流をダンパ21,22の開度調整によって制
御する。この熱交換器19は排気温度と外気温度の差が大
きい場合に使用し，排気のもつ廃熱を回収したうえでさ
らに外気を空気冷却器11および空気加熱器12を通じて温
度調整する。この熱交換器19としては排気通路と外気通
路に跨がって回転するロータを使用した回転式熱交換器
の使用が便宜であり，場合によってはこのロータに吸湿
剤を含浸させた全熱交換器を使用することもできる。

第５図の設備を用いて，夏期，冬期および中間期にお
ける本発明の換気を実施する場合の例を説明すると，夏
期の冷房時には，空気冷却器11だけを稼働して外気を冷
却し，室内の設定温度（例えば22〜26℃の範囲のうちの
或る温度）より僅かに低い温度として空気放散口２から
室内に0.6m/sec以下，例えば0.2m/secの非常に低風速で
流出させる。この新鮮空気は下部空間Ａに溜まったあと
上部空間Ｂに移動するが，室内の熱発生源や発塵源の回
りでは上昇気流が生じて天井面に汚れた昇温した空気が
移動する。これは天井部の排気口３から室外に排出され
るが，外気温度が排気温度より高温である場合には，熱
交換器19で排気と外気を熱交換する。また，場合によっ
ては低温の排気の一部を外気に混入する。

冬期において始動時に暖房を必要とする場合には，空
気加熱器12並びにフアン10と14を稼働して室内温度を上
げ，やがて部屋が使用され始めたらダンパ20,22を開
き，ダンパ18を閉じて熱交換器を稼働したうえ，空気加
熱器12によって室内設定温度より僅かに低い温度に調整
して空気放散口２から0.6m/sec以下の低風速でゆっくり
と換気運転を実施する。中間期においては，室内温度，
外気温度および排気温度から熱交換器の使用の是非と空
気冷却器11と空気加熱器12の使用の是非を判断して本発
明に従う換気運転を行う。いずれにしても熱交換器19は
全熱交換器とすることによって良好な熱回収を図ること
ができる。

第６図は，第３図に示したデイフュザー面が平板状の
空気放散口1aの具体例を示す壁取付け分解図である。こ
の例では平板状の多孔板からなるデイフュザー板25が壁
面とほぼ整合するように取付けられる。このデイフュザ
ー板25は壁内に設置されたカラ（空洞）のボックス26に
部材27を用いて固定される。壁内のボックス26の上部に
は，やはり壁内に設置された立ち上がり風道28が接続さ
れ，この風道28の上部背後に送気ダクト７が接続され
る。またこの送気ダクト７には風量調整ダンパ29が介装
される。ボックス26と風道28の両サイドは壁の間柱と間
柱の間に接するようにして納めると収まりがよい。

第７図は，その流出空気の室内への流れ状態を図解し
たもので，図示のように空気はデイフュザー板25から吹
き出されるというよりは，冷たい空気のかたまりが自然
に流れ出すといった状態となる。

第８図は，第４図で示した半円筒形状の空気放散口を
用いた場合の流出空気の流れ状態を示したもので，この
場合には第７図のような形態で180゜の拡がり方向をも
って室内にゆっくり流出することになる。このような望
ましい空気流出形態を得るにはデイフュザー面の内側に
空気抵抗手段や均圧手段を設けるのが好ましい。

第９図（ａ）は，第８図のような半円筒形状をした空
気放散口の断面を，また第９図（ｂ）はその分解図を示
したものであり，前述の空気抵抗手段や均圧手段とし
て，バグフイルタ30および空気抵抗材31を内部に装着さ
せてある。すなわち，この半円筒の空気放散口は，ダク
ト接続口32をもつ半円状の天板33と同形の下板34との間
に，平板状の後板35と半円筒状のデイフューザー板36を
挟むことによって半円筒としたものであるが，この組み
立てにさいして，天板33から内部空洞38内にバグフイル
タ30を吊るし且つデイフューザー板36の背面に半円筒状
の空気抵抗材31を積層したものである。バグフイルタ30
は，一端開口の細長い袋形状を有しており，その開口端
がダクト接続口32の下端に止めリング37で接続されるこ
とによって，空洞38内に中吊りにされる。このバグフイ
ルタ30はフイルタとしての機能を有することは勿論であ
るが，ダクト7aを通じて空気放散口の空洞38内に導入さ
れる空気流流の抵抗体として作用する。またデイフュー
ザー板36の背面の空気抵抗材31は，孔の分布が均一な例
えばモルトプレーン等の空気透過性の抵抗板であり，バ
グフイルタ30を通過して空洞38内全体に導入された等圧
空気のゆっくりとした流れがこの抵抗体31によって再び
風速を抑えられながらデイフューザー板36から均等にふ
んわりと吹き出されることになる。

第10図は1/4円筒のデイフュザー面をもつ空気放散口2
cの例を示したもので，これは部屋のコーナ部に設置さ
れる。7cは送気ダクトである。また第11図は円筒形のデ
イフュザー面をもつ空気放散口2dの例を示したもので，
これは部屋の中央部に設置される。7dは送気ダクトであ
る。これら1/4円筒形や円筒形の空気放散口の場合に
も，その内部には第８図で説明したような空気抵抗手段
や均圧手段が設けられる。なお，送気ダクト7b,7c,7a等
が部屋内に露出するのが不都合な場合には，第12図に示
したように，デイフュザー面とほぼ同じような曲面をも
つダクトカバー40を取付けることができる。また，第13
図のように，送気ダクト７を床下空間に施設することも
できるし，場合によっては壁内に施設することもでき
る。

〔効果〕

本発明の換気方法によれば，人間が居住する床面高さ
の領域が新鮮且つ温度調節された快適環境に維持され，
その上部空間には臭気や塵芥を含む汚れた空気が移動
し，下層の新鮮空気層と上層の汚れた空気層との層構造
が形成され，上層の汚れた空気が排出されるから，換気
効率が極めて良好となる。そして，一般空調のような送
気騒音は皆無とすることができる。また無風に近い状態
に室内が維持されるのでコールドドラフトの問題もな
い。さらに従来の拡散・希釈型の換気に比べて内部発生
熱は系外に排出されるのでこれを冷やすための熱源設備
は極めて少なくてすみ，省設備・省エネルギーが達成さ
れ，全く新しい換気方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の換気方法を説明するための換気対象室
の略断面図，第２図は同じく換気対象室の略断面図，第
３図は本発明に従う平板状のデイフュザー面をもつ空気
放散口を使用して換気を行う状態を示す斜視図，第４図
は同じく半円筒状のデイフュザー面をもつ空気放散口を
使用して換気を行う状態を示す斜視図，第５図は本発明
に従う新鮮空気を作るための設備例を示す略断面図，第
６図は平板状のデイフュザー面をもつ空気放散口の壁取
付け分解図，第７図は空気放散口からの新鮮空気の流出
状態を示した図，第８図は半円筒状の空気放散口からの
空気の流出状態を示した斜視図，第９図（ａ）は半円筒
形空気放散口の断面図，第９図（ｂ）は半円筒形空気放
散口の分解図，第10図は1/4円筒状の空気放散口の例を
示す斜視図，第11図は円筒状の空気放散口の例を示す斜
視図，第12図は空気放散口の送気ダクトにダクトカバー
を取り付けた例を示す切欠斜視図，第13図は空気放散口
の送気ダクトを床下に配設した例を示す切欠斜視図であ
る。 １……空気放散口,2……新鮮空気， ３……排気口,4〜６……発熱源， ７……送気ダクト,8……フイルタ， ９……外気取入口,10,14……フアン， 11……空気冷却器,12……空気加熱器， 19……熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−208435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−21142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−153328（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−186045（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−173649（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−14920（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 7/00 - 7/10 F24F 13/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床，壁および天井によって区画された空間
   のうち，人間の身長を基準とした床からの高さをもつ下
   方空間に，空気流出面を縦方向とした平板状または1/4
   円以上の円筒状のデイフューザー面をもち且つこのデイ
   フューザー面の背後に空洞ボックスが取付けられた空気
   放散口から，室内の空気温度よりも所定温度だけ低い温
   度に制御された新鮮空気を,0.6m/sec以下の可及的低い
   低風速で且つ90゜以上の拡がり角をもって該下部空間の
   実質上全域にゆきわたるように且つ室内空気を乱さない
   ように流し込み，同時にこの下方空間に導入する空気量
   に相当する空気量を天井部から排出して，該下方空間の
   空気を新鮮空気で置換することを特徴とする換気方法。
2. 【請求項２】該新鮮空気は壁内または床下に施設された
   ダクトを経て前記放散口に導かれる請求項１に記載の換
   気方法。
3. 【請求項３】新鮮空気は，外気をフイルタを経て浄化し
   たあと室内の空気温度よりも低い温度に調整されたもの
   である請求項１または２に記載の換気方法。
4. 【請求項４】新鮮空気は，フイルタを経て浄化した空気
   に排気の一部を混入したあと，室内の空気温度より低い
   温度に調整されたものである請求項1,2または３に記載
   の換気方法。
5. 【請求項５】取入外気と排気とは熱交換される請求項1,
   2,3または４に記載の換気方法。
6. 【請求項６】新鮮空気は，室内の設定温度より１〜７℃
   低い温度に制御される請求項1,2,3,4または５に記載の
   換気方法。