JP3314010B2 - 外部エアーカーテン付き環境装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境条件の調整さ
れる内部の開口部が一方側から他方側に流れるエアーカ
ーテンの空気流で仕切られて内部環境が維持される環境
装置に関し、例えば、扉等を開いて使用することのある
環境試験装置やショウケースのように、内部の試料や物
品のために温湿度等の環境条件が維持される必要のある
環境装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアーカーテンを用いた環境装置である
操作型の環境試験装置やオープンショーケースとして
は、図３に示す構造のものが一般的である（例えば実開
昭６３−１９３３８５号、実開昭６０−１５１０７２号
公報参照）。このような装置では、扉４を開いたときに
試験室２等の内部環境を維持するためのエアーカーテン
として、Ａ−Ａ´又はこれに加えてＢ−Ｂ´が設けられ
ている。又、図において二点鎖線で示す如く外気吹き出
し装置Ｃを追加したものもある。

【０００３】しかしながら、例えばＡ−Ａ´及びＢ−Ｂ
´のエアーカーテンを設けた冷蔵用の装置では、Ａ−Ａ
´のエアーカーテンの流管が下方側で広がるため、下方
側で矢印Ｄ方向に冷気の一部分が逃げると共に上方側で
矢印Ｅ方向から周囲の空気を吸入することになる。その
結果、外気の侵入熱量が多いという問題や、外気から持
ち込まれた湿気によって空調部への着霜が多くなるとい
う問題が生じる。一方、外気吹き出し装置Ｃを設けれ
ば、内外部間の空気の置換量をある程度抑制することが
できる。しかしながら、このような装置は送風機等の機
械部分を含むため、これを扉４の前面に装着すると内部
の透視性が阻害されるという問題や、場合によってはＤ
方向へ逃げる冷気の流れを加速するおそれがあるという
問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、内部の透視性や操作性に影響を
与えることなく、内部への侵入外気量及び侵入熱を確実
に低減でき省エネ効果の大きい環境装置を提供すること
を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、環境条件の調整される
内部の開口部が一方側から他方側に流れるエアーカーテ
ンの空気流で仕切られて内部環境が維持される環境装置
において、前記開口部の周囲のうち前記他方側の部分の
外側に吸気口を備えた空気吸入部と、該空気吸入部から
空気を吸入できるように該空気吸入部に導通し送気手段
を備え前記他方側から前記一方側の方向に空気を排出で
きるように前記空気吸入部の前記外側に該空気吸入部と
並設された空気排出部と、を有することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、上記に加えて、前記吸
気口は前記周囲よりも突出した外側壁面を持つことを特
徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した環境装置
の一例として通常操作型と呼ばれる環境試験装置の本体
部分の構造例を示す。環境試験装置の本体部分は、断熱
壁１、環境条件の調整される内部である試験室２、その
開口部３、これを覆い上下方向にスライド移動可能でガ
ラス等から成り透視性のある扉４、冷気を循環させる内
側ダクト５、外側ダクト６、内側ダクト５の一部分を形
成し試験室２内に矢印で示すようにほぼ平行流として空
気を出し入れするための多孔板５ａ、５ｂ、内側ダクト
５内に配置された蒸発器７、内外ダクトに配置され冷気
を循環させモータ８ａで回転駆動される送風機８、９、
等の一般的構造部分を有する。

【０００８】開口部３は、一方側Ａから他方側Ａ´に流
れる外側エアーカーテンＡ−Ａ´の空気流で仕切られて
いる。又、試験室２内の環境維持と外側エアーカーテン
Ａ−Ａ´及び内側エアーカーテンＢ−Ｂ´が設けられ、
これらによって内部環境が維持される。なお、外側エア
ーカーテンＡ−Ａ´を形成するための外側ダクト６に対
しては、この中を循環する空気を直接冷却するための蒸
発器が設けられていないが、エアーカーテンＡ−Ａ´と
Ｂ−Ｂ´とがある程度混合し熱交換するため、外側エア
ーカーテンＡ−Ａ´も十分低温の冷気になる。但し、外
側ダクトにも適当な冷却器を設けるようにしてもよい。

【０００９】なお図示を省略しているが、環境試験装置
としては、操作を容易にするために以上のような本体部
の下にこれを高い位置に支持する構造体や、蒸発器７に
冷媒を供給する冷凍機、機械類の発停や制御及び試験室
２内の温度制御等を行うための操作制御盤、電源供給部
等が必要に応じて配設される。

【００１０】本発明の特徴部分としては外付エアーカー
テン装置１０が設けられている。本装置１０は、開口部
３の周囲のうちＡ´側部分である前面下部断熱壁１ａの
外側に設けられていて、空気吸入部１１及び空気排出部
１２を有する。空気吸入部１１は、本例では、前面下部
断熱壁１ａよりも突出した外側壁面１１ａを持つ吸気口
１１ｂを備えている。このように外側壁面１１ａを吸気
口１１ｂから突出させると、後述するようにエアーカー
テンＡ−Ａ´の外部へ逸脱する空気を抑制でき、空気排
出部１２からの排出空気の流れを円滑な状態に維持でき
る効果がある。但し、操作性等の点から外側壁面１１ａ
を前面下部断熱壁１ａと同程度の高さにしてもよい。

【００１１】空気排出部１２は、空気吸入部１１から空
気を吸入できるようにその下部と導通していて、本例で
は前記外側壁面１１ａを共通部材として空気吸入部１１
と並設されている。そして、送気手段としての送風機１
２ａを備えていて、エアーカーテンＡ−Ａ´とは吹き出
し方向が反対である他方側Ａ´から一方側Ａの方向即ち
逆方向に空気を排出できるように形成されている。この
空気排出方向は、空気排出部１２から排出された空気が
その後もできるだけ長く逆方向に維持されることが望ま
しいので、本例では出口部分にスリットやハニカム等か
ら成る整流部１２ｂを設けている。なお空気排出部１２
は、図示していないが、適当な断熱材によって断熱性を
持つように形成されることが望ましい。

【００１２】図２は以上のような環境試験装置を運転し
たときのエアーカーテン効果の状態を示し、（ａ）は外
付エアーカーテン装置１０を作動させたときの状態で、
（ｂ）はこれを取り外したときの空気流れの状態を示
す。試験室２内に環境試験されるべき電子機器等の試料
Ｗを入れ、送風機８、９を運転し、図示しない冷凍機を
運転して蒸発器７に冷媒を送ると、試験室２内では一定
の温度条件で冷気が循環する。このような温度条件とし
ては、例えば５°Ｃ程度から−４０°Ｃ程度まで任意に
設定可能である。そして、冷凍機の能力切換や図示して
いないが通常設けられる温度調整用ヒータの出力制御等
により、室内温度が設定温度になるように調整される。

【００１３】試料Ｗを操作しつつ試験を行うときには、
図示の如く扉４を適当な開度まで開き、エアーカーテン
効果によって内外間をシールする。ここで、仮に図２
（ｂ）に示すように外付エアーカーテン装置１０を取り
外した状態にしたとすると、エアーカーテンＡ−Ａ´に
よって図示のような空気流れが形成される。即ち、一方
側Ａからは速い流速で小さい断面積から冷気が吹き出さ
れるが、他方側Ａ´方向に進むに従って流管の断面積が
広がる。その結果、図において左側部分に示すように、
外部の圧力を基準値０として上方が負圧で下方が正圧に
なる圧力勾配が形成される。そして、Ａ´側の正圧部分
では外圧に抗して流管が前面下部断熱壁１ａの外部には
み出し、流量Ｑの内部冷気が流出し、負圧部分ではほぼ
同じ流量Ｑの外気が吸入される。

【００１４】このような内外間の空気の置換は、内部の
空気が低温で外気よりも密度が大きかったり、内外空気
の含有する水蒸気に分圧差があるような場合には増長さ
れる。その結果、内部の温度分布が外気によって乱され
たり、侵入熱によって無駄な電力を消費すると共に、試
験室内を０°Ｃ以下の低温条件で運転したときには、蒸
発器７に霜付が生じて連続運転が妨げられたり、外気中
の湿気によって試験室内に雪が降るというような不具合
も発生する。

【００１５】これに対して、本発明の外付エアーカーテ
ン装置１０を装着してこれを運転すれば、同図（ａ）に
示すようなエアーカーテンの状態になる。即ち、エアー
カーテンＡ−Ａ´の空気は上記（ｂ）のときとほぼ同じ
流れになるが、その流管のうち前面下部断熱壁１ａの外
部にはみ出した部分の流量Ｑの内部冷気は、外付エアー
カーテン装置１０の吸気口１１ｂから空気吸入部１１内
にほぼ回収される。そして、これと導通している空気排
出部１２の送風機１２ａにより、整流部１２ｂを介して
Ａ−Ａ´とは逆方向である下から上に吹き出される。こ
の空気は図示のような流れ状態になり、流量バランスか
ら、相当部分を成すほぼ流量Ｑの空気がエアーカーテン
Ａ−Ａ´の負圧部分に吸入される。一方、空気排出部１
２の吹出口近くの流速の速い部分には、流量ｑだけ外気
が混入し、これとほぼ同じ流量ｑの吹きだし空気が外部
に放出される。

【００１６】このようなエアーカーテン状態の効果によ
り、環境試験装置の内部に持ち込まれる外気量及び熱量
を極めて少なくすることができる。即ち、エアーカーテ
ンＡ−Ａ´及び外気の空気温度をそれぞれｔ、ｔ₀ とす
れば、同図（ｂ）のように外付エアーカーテン装置１０
を用いない場合には、内外空気の置換によって内部に侵
入する熱量Ｈ´は、 Ｈ´≒ｋＱ（ｔ₀ −ｔ）−−−−−（１） となる。そしてこの場合、流量Ｑは全て外部空気の侵入
量になる。なおｋは空気の比熱と密度との積である。

【００１７】ところが、同図（ａ）のように外付エアー
カーテン装置１０を用いると、内部に侵入する熱量Ｈ
は、 Ｈ≒ｋＱ〔（ｔ＋Δｔ）−ｔ〕＝ｋＱΔｔ−−−−−（２） となる。ここで、Δｔは外気吸入量ｑや外付エアーカー
テン装置１０内における吸熱による上昇温度分である。

【００１８】式（１）と（２）とを比較すれば、図２
（ａ）において、仮にｑ＝Ｑ／２とし、空気排出部１２
からの吹きだし空気のＱとｑとが完全に混合したとして
も、ＨはＨ´の１／２になる。又、外気の侵入量も１／
２になる。しかし、吹きだし空気の距離が短いため流量
ｑの外気と流量Ｑのエアーカーテン空気と十分混ざら
ず、従って外気成分が多く外気側に放出され内部空気成
分が多く内部に吸入されること、伴流ｑは主流Ｑに対し
て通常半分よりも十分少ない量であること、等を考慮す
れば、ＨはＨ´に較べて相当小さい値になり、同様に外
気侵入量も１／２よりも更に十分小さい値になる。

【００１９】エアーカーテン効果は理論上では以上のよ
うになるが、実際には、各部エアーカーテンの流速や扉
の開閉高さ等の諸条件によって効果の程度が異なってく
る。発明者等の行った実験例によれば、 試験室内の温度：−４０°Ｃ 周囲温度 ：約３０°Ｃ 扉の開放高さ ：１２５ｍｍ エアーカーテン空気吹き出し流速（ｍ／ｓ）： Ａ−Ａ´−−−０．５ Ｂ−Ｂ´−−−０．８ という運転状態において、本発明を適用した外付エアー
カーテン使用時としてその空気吹きだし流速Ｖｃ＝１ｍ
／ｓにしたとき（図２（ａ）のような状態）と、不使用
時としてＶｃ＝０としたとき（図２（ｂ）に近い状態）
の侵入熱量は、それぞれ、約２４０ kcal/hr及び４５０
kcal/hrとなった。従って、本発明の適用により、侵入
熱量を１／２程度まで低減できるという結果が得られ
た。そして、外気侵入量もこれに対応してこの割合より
も更に少し減少した。なお、本実験で使用した外付エア
ーカーテン装置には断熱材を使用していないので、適当
な断熱を施工すれば更に侵入熱量が減少することが予測
される。

【００２０】なお、本例では空気吸入部１１の外側壁面
１１ａを前面下部断熱壁１ａより少し高く突出させた
が、この程度の寸法であれば、内部試料の操作性に影響
を及ぼすことはなかった。一方、扉３には装置等を全く
取り付けてていないので、外部からの透視性や扉の操作
性は良好である。ところで、本発明の外付エアーカーテ
ン装置１０に代えて従来技術のような単なる外気吹きだ
し装置を設ける場合には、その送風機が全て外気を吸入
すると共に、送風機の吹き出した外気とエアーカーテン
Ａ−Ａの空気との間で大きな乱れが生じて両者が混ざり
合うため、環境試験装置内部に多くの外気が持ち込まれ
ると共に、侵入熱量をそれ程低減できないことは言うま
でもない。

【００２１】なお以上では、空気排出部１２の空気吹き
だし方向を真上の方向にしているが、これを少し内側に
傾けるようにしてもよい。又、外付エアーカーテン装置
１０を前面下部断熱壁１ａに対して固定的に配置する代
わりに、角度や離間距離を調整できる機構を介在させる
ようにしてもよい。更に、上下に移動可能に形成し、吸
気口１１ｂの高さを調整できるようにしてもよい。

【００２２】又、以上ではＡ−Ａ´及びＢ−Ｂ´の２系
統のエアーカーテンを備えた環境試験装置の例を示した
が、エアーカーテンが１系統である装置に対しても本発
明を適用できることは勿論である。更に、環境試験装置
の他に、例えばオープンショーケース等、本発明はエア
ーカーテンを利用した装置に対して広く利用できるもの
である。又、図１では扉が上下にスライドする操作型の
環境試験装置として説明したが、扉が左右にスライドす
る装置や扉を装備していない装置等にも本発明を適用で
きることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、内部がエアーカーテンで仕切られた開
口部の周囲のうちエアーカーテンの空気流の下流側であ
る他方側部分の外側に吸気口を備えた空気吸入部を設け
るので、エアーカーテンの下流側で流管の断面積が大き
くなって外部に逸脱する空気を、吸気口を介して空気吸
入部に吸入することができる。そして、この空気吸入部
から空気を吸入できるようにこれと導通した空気排出部
を設けるので、空気吸入部で吸入したエアーカーテンの
空気を再び排出することができる。

【００２４】この排出方向は、他方側から一方側に即ち
エアーカーテンの流れと反対方向であるから、エアーカ
ーテンの上流側に向かっている。又、空気排出部が送気
手段を備えているので、適当な速度で空気を排出するこ
とができる。その結果、この空気をエアーカーテンの上
流側で負圧になっている部分に吸入させることができ
る。即ち、開口の外部において空気排出部にエアーカー
テン作用をさせることができる。

【００２５】そしてこの場合、空気排出部における開口
部の反対側では、空気排出部の低圧部で外気が吸入され
るが、その量は少なく、且つ大部分がエアーカーテンの
負圧部に吸入されることなく再び外部に放出される。そ
の結果、エアーカーテンから外部に出た空気が空気吸入
部に吸入され、送気手段を介して空気排出部から排出さ
れ、その大部分がエアーカーテンの負圧部に再び吸入さ
れてエアーカーテンに合流するので、外気の侵入量及び
それに伴う侵入熱を大幅に低減することができる。そし
て、環境装置の内部のクリーン度を維持し、省エネ性を
大幅に向上させることができる。

【００２６】又、空気吸入部及び空気排出部はエアーカ
ーテンの下流側の外側に設けられるので、開口部を閉鎖
するための扉には何ら装備されるものがない。その結
果、操作型環境試験装置やショウケースのように扉がガ
ラス等の透視性のある材料でできている場合に、その透
視性を妨げることがない。

【００２７】請求項２の発明によれば、上記に加えて、
空気吸入部の吸気口に開口部の周囲よりも突出した外側
壁面を設けるので、エアーカーテン空気の外部への逸脱
を阻止して効果的に空気吸入部に導入できると共に、空
気排出部から排出される空気流れの乱れをなくし、空気
排出部から排出される空気のエアーカーテン効果を一層
良好にし、侵入外気量や侵入熱を一層少なくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した環境装置一例である操作型環
境試験装置の全体構造を示す説明図である。

【図２】上記装置におけるエアーカーテン効果の状態を
示す説明図で、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ外付エアー
カーテン装置を装着した場合及び取り外した場合の状態
を示す。

【図３】従来のエアーカーテン装置を備えた環境試験装
置の概略構造を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ 前面下部断熱壁（開口部の周囲のう
ちの他方側部分） ２ 試験室（内部） ３ 開口部 １１ 空気吸入部 １１ａ 外側壁面 １１ｂ 吸気口 １２ 空気排出部 １２ａ 送風機（送気手段） Ａ、Ｂ 一方側 Ａ´、Ｂ´ 他方側 Ａ−Ａ´ 外側エアーカーテン（エアーカーテ
ン） Ｂ−Ｂ´ 内側エアーカーテン（エアーカーテ
ン）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ０１Ｌ 1/00 Ｂ０１Ｌ 1/00 Ｂ (56)参考文献 特開 平５−44964（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−117874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−169435（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−124475（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 9/00 G01N 17/00 G01R 31/00 G01R 31/26 G01R 31/30 B01L 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環境条件の調整される内部の開口部が一
   方側から他方側に流れるエアーカーテンの空気流で仕切
   られて内部環境が維持される環境装置において、 前記開口部の周囲のうち前記他方側の部分の外側に吸気
   口を備えた空気吸入部と、該空気吸入部から空気を吸入
   できるように該空気吸入部に導通し送気手段を備え前記
   他方側から前記一方側の方向に空気を排出できるように
   前記空気吸入部の前記外側に該空気吸入部と並設された
   空気排出部と、を有することを特徴とする環境装置。
2. 【請求項２】 前記吸気口は前記周囲よりも突出した外
   側壁面を持つことを特徴とする請求項１に記載の環境装
   置。