(57)【要約】【課題】砂塵が建物内部に侵入することを抑制する。【解決手段】防塵ダクト装置は、吸気口１５と外気供給口１７が形成された筐体１と、筐体１内に固定されて鉛直方向に延びた軸３と、下面で外気流の風圧を受け、この風圧が小さいときには重力駆動により軸３に沿って下向きに移動して、風圧が大きいときには軸３に沿って上向きに平行移動するフロート板５とを有する。フロート板５の上下移動を筐体１内に設けられた上限停止位置２１で停止させる上限ストッパー２３と、下限停止位置２５で停止させる下限ストッパー２７と、外気供給口１７よりも下方で且つ上限停止位置２１の近傍に配置されて、通気口１３が形成された仕切り板７を有する。フロート板５が上限停止位置２１に近づくにつれて外気流の通気口１３近傍の流路面積が小さくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方から上方に向かって流れる外気流を取り込んで、建物内部にこの外気流を送り込む防塵ダクト装置において、
前記建物の壁面に形成された壁面開口部の外側を覆うように配置されて、下方に前記外気流を取り込む吸気口が形成されて、前記壁面開口部を通じて前記建物内に前記外気流を供給する外気供給口が前記吸気口よりも上方に形成された筐体と、
前記筐体内に固定されて鉛直方向に延びた軸と、
下面で前記外気流の風圧を受けて、この風圧による上向きの力が所定の力よりも小さいときには重力駆動により前記軸に沿って下向きに移動して、前記風圧による上向きの力が所定の力よりも大きいときには前記風圧による駆動により前記軸に沿って上向きに移動するように構成されたフロート板と、
前記フロート板の移動を、前記筐体内に設けられた上限停止位置で停止させる上限ストッパーと、
前記フロート板の移動を、前記吸気口よりも上方で前記上限停止位置よりも下方に設けられた下限停止位置で停止させる下限ストッパーと、
前記外気供給口よりも下方で且つ前記上限停止位置の近傍に配置されて、通気口が形成された仕切り板と、
を有し、
前記フロート板が上向きに移動して前記上限停止位置に近づくにつれて前記外気流が前記通気口近傍を流通する流路面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする防塵ダクト装置。
【請求項２】
下方から上方に向かって流れる外気流を取り込んで、建物内部にこの外気流を送り込む防塵ダクト装置において、
前記建物の壁面に形成された壁面開口部の外側を覆うように配置されて、下方に前記外気流を取り込む吸気口が形成されて、前記壁面開口部を通じて前記建物内に前記外気流を供給する外気供給口が前記吸気口よりも上方に形成された筐体と、
前記筐体内に配置されて上下方向に延びて、この上下方向に移動可能なフロート軸と、
前記フロート軸の長手側の一部を取り囲むように固定されて、下面で前記外気流の風圧を受けて、この風圧による上向きの力が所定の力よりも小さいときには重力駆動により前記フロート軸と共に下向きに移動して、前記風圧による上向きの力が所定の力よりも大きいときには前記風圧による駆動により前記フロート軸と共に上向きに移動するように構成されたフロート板と、
前記フロート板の移動を、前記筐体内に設けられた上限停止位置で停止させる上限ストッパーと、
前記フロート板の移動を、前記吸気口よりも上方で前記上限停止位置よりも下方に設けられた下限停止位置で停止させる下限ストッパーと、
前記外気供給口よりも下方で且つ前記上限停止位置の近傍に配置されて、通気口が形成された仕切り板と、
を有し、
前記フロート板が上向きに移動して前記上限停止位置に近づくにつれて前記外気流が前記通気口近傍を流通する流路面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする防塵ダクト装置。
【請求項３】
前記フロート板は略円板状であって、下面の外周が下方に傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防塵ダクト装置。
【請求項４】
前記フロート板が前記上限停止位置で停止したときに、前記フロート板は前記通気口を閉止するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の防塵ダクト装置。
【請求項５】
前記吸気口の下方に、前記外気流の流れを上向きな流れに調整可能な整流器が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の防塵ダクト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内部に外気流を吸気する防塵ダクト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置等が置かれる建物には、外気を取り込むためのダクトが取り付けられている。近年の電力用変換装置は電力用半導体素子の大容量化および高速化に伴って、発熱損失が増大する傾向にある。このため、電力変換装置等を冷却する冷却装置の冷却効率を向上させて、発熱損失の増大に対応する必要がある。
【０００３】
建物内に外気を吸い込むためのダクトには、ファン等により強制的に空気を送り込む強制冷却系を有するものと、建物内部の圧力差等により生じる自然対流により外気を吸込むものがある。自然対流により外気を取り込むダクトについては、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されているものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−１１９０５９号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外気を取り込む場合、例えば風速５ｍ／ｓ以上の強風のときには、ダクトの吸気口から砂ほこり等の粉塵を吸い込むことがある。強制冷却系を有するダクトには、その吸気口等にエアフィルタなどを配置することよって、砂塵の侵入を抑制している。
【０００５】
電力変換装置等が置かれた建物に配置されるダクトは、通常１年間に１〜２度の定期点検以外は、メンテナンスが行われないことが多い。このため、ファン等の強制冷却系に異常が発生して停止してしまうようなトラブルが発生する可能性もある。
【０００６】
これに対して、自然対流により外気を吸い込むダクトは、強制冷却系を有するものよりも、より単純な機構で構成されているため故障等が少なくて、安定的に外気を吸い込むことができる。しかし、ダクトが取り付けられた場所で強風が頻繁に発生すると、この強風と共に大気中に舞う砂塵を多く吸い込んでしまう可能性がある。このため、エアフィルタ等を取り付ける必要がある。
【０００７】
エアフィルタの基準交換時間は、例えば風速が１ｍ／ｓ程度以下の緩やかな外気流を吸気し続けて、このエアフィルタが目詰まりするまでの時間で規定する。この場合、ダクトが緩やかな流れの外気流と同じような状態で強風時の外気流を吸い込むと、砂塵等を多く吸い込むため、上記の基準交換時間よりも短い時間でエアフィルタを交換する必要が生じてしまう。
【０００８】
このことから、自然対流により外気を吸い込むダクトの場合、単にエアフィルタを設けただけでは、上記のような事態が起こり、これにより圧力損失が増大して外気吸込み量が低減し、さらに冷却性能を低下させる可能性がある。よって、エアフィルタ作業等のメンテナンス作業頻度が増大してしまう。
【０００９】
また、吸気口を通気する風量を測定するセンサなどを設けてエアフィルタの目詰まり状態を監視することも可能であるが、電気部品等を用いることによりメンテナンス費用が増大する可能性もある。
【００１０】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、建物内部へ外気流を送り込む機能を低下させることなく砂塵が建物内部に侵入することを抑制し、防塵ダクト装置のメンテナンス頻度の増大を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明に係る防塵ダクト装置は、下方から上方に向かって流れる外気流を取り込んで、建物内部にこの外気流を送り込む防塵ダクト装置において、前記建物の壁面に形成された壁面開口部の外側を覆うように配置されて、下方に前記外気流を取り込む吸気口が形成されて、前記壁面開口部を通じて前記建物内に前記外気流を供給する外気供給口が前記吸気口よりも上方に形成された筐体と、前記筐体内に固定されて鉛直方向に延びた軸と、下面で前記外気流の風圧を受けて、この風圧による上向きの力が所定の力よりも小さいときには重力駆動により前記軸に沿って下向きに移動して、前記風圧による上向きの力が所定の力よりも大きいときには前記風圧による駆動により前記軸に沿って上向きに移動するように構成されたフロート板と、前記フロート板の移動を、前記筐体内に設けられた上限停止位置で停止させる上限ストッパーと、前記フロート板の移動を、前記吸気口よりも上方で前記上限停止位置よりも下方に設けられた下限停止位置で停止させる下限ストッパーと、前記外気供給口よりも下方で且つ前記上限停止位置の近傍に配置されて、通気口が形成された仕切り板と、を有し、前記フロート板が上向きに移動して前記上限停止位置に近づくにつれて前記外気流が前記通気口近傍を流通する流路面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る防塵ダクト装置は、下方から上方に向かって流れる外気流を取り込んで、建物内部にこの外気流を送り込む防塵ダクト装置において、前記建物の壁面に形成された壁面開口部の外側を覆うように配置されて、下方に前記外気流を取り込む吸気口が形成されて、前記壁面開口部を通じて前記建物内に前記外気流を供給する外気供給口が前記吸気口よりも上方に形成された筐体と、前記筐体内に配置されて上下方向に延びて、この上下方向に移動可能なフロート軸と、前記フロート軸の長手側の一部を取り囲むように固定されて、下面で前記外気流の風圧を受けて、この風圧による上向きの力が所定の力よりも小さいときには重力駆動により前記フロート軸と共に下向きに移動して、前記風圧による上向きの力が所定の力よりも大きいときには前記風圧による駆動により前記フロート軸と共に上向きに移動するように構成されたフロート板と、前記フロート板の移動を、前記筐体内に設けられた上限停止位置で停止させる上限ストッパーと、前記フロート板の移動を、前記吸気口よりも上方で前記上限停止位置よりも下方に設けられた下限停止位置で停止させる下限ストッパーと、前記外気供給口よりも下方で且つ前記上限停止位置の近傍に配置されて、通気口が形成された仕切り板と、を有し、前記フロート板が上向きに移動して前記上限停止位置に近づくにつれて前記外気流が前記通気口近傍を流通する流路面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、建物内部へ外気流を送り込む機能を低下させることなく砂塵が建物内部に侵入することを抑制し、防塵ダクト装置のメンテナンス頻度の増大を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る防塵ダクト装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明に係る防塵ダクト装置の第１の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。図２は、図１の上限停止位置２１にフロート板５が停止した状態を示す部分拡大縦断面図である。
【００１６】
本実施形態の防塵ダクト装置は、図１に示すように、建物の壁面（建物壁面）３３に形成された壁面開口部３５を外側から覆うように配置されている。この防塵ダクト装置は、耐食性に優れた金属性の板で囲われた直方体形状の筐体１と、この筐体１内に固定されて鉛直に延びるフロート軸３と、このフロート軸３に垂直に交わる略円板状のフロート板５を有する。さらに、この筐体１の内部を上下に仕切る仕切り板７が配置されており、上側を外気供給側９、下側を外気吸込み側１１としている。仕切り板７には、外気供給側９および外気吸込み側１１を連通させる通気口１３が形成されている。
【００１７】
外気吸込み側１１の底部には、外気から空気を吸い込むための吸気口１５が形成されている。筐体１の外気供給側９の建物壁面３３と接する側の側面には、吸気口１５で吸い込んだ外気流を建物の内部に供給するための外気供給口１７が形成されている。建物内部に砂塵等が侵入することを抑制するために、外気供給口１７を覆うようにエアフィルタ１９が配置されている。吸気口１５で吸込んだ外気流は、通気口１３を通って外気供給側９へ流入し、外気供給口１７から壁面開口部３５を通り建物内部へ供給される。
【００１８】
フロート板５は、フロート軸３に沿って鉛直上下方向に滑らかに平行移動可能に構成されている。フロート板５は、耐食性を有する樹脂等で形成された比較的軽量な部材である。通気口１３付近には、フロート板５の上限停止位置２１を規定する上限ストッパー２３がフロート軸３に固定されている。この上限ストッパー２３よりも下方には、フロート板５の下限停止位置２５を規定する下限ストッパー２７がフロート軸３に固定されている。これらの上限ストッパー２３および下限ストッパー２７によって、フロート板５が上下移動可能な範囲が規定される。
【００１９】
図２に示すように、上限停止位置２１でフロート板５が停止しているときは、フロート板５は通気口１３との間に隙間部２９を形成して停止している。この隙間部２９は、吸気口１５から吸い込んだ外気流が流通することができる。
【００２０】
フロート板５のほぼ中央には、フロート軸３が貫通可能な軸受け部６が設けられている。この軸受け部６は、フロート軸３に沿ってフロート板５が滑らかに平行移動できるように構成されて、例えば潤滑油等により接触抵抗が小さくなるよう形成された転がり軸受けや滑り軸受けなどにより構成されている。
【００２１】
続いて、本実施形態の防塵ダクト装置の作用について説明する。外気流の風速が、例えば風速１ｍ／ｓ程度以下の比較的緩やかな流れのときは、外気流は防塵ダクト装置内を以下のように流れて、建物内部に供給される。
【００２２】
先ず下方から上方に向かって流れる緩やかな流れの外気流が吸気口１５に流入する。吸気口１５に流入した外気流は、フロート板５の下面に吹き付けると共にフロート板５の外側に回り込みながら上昇して通気口１３に向かう。通気口１３を通り抜けた外気流は、外気供給口１７から建物内部に供給される。吸気口１５に吹き込まれる外気流が、緩やかな流れで所定の風圧以下の場合には、フロート板５は、それ自体の重力により下限停止位置２５に留まっている。
【００２３】
次に、外気流が例えば風速５ｍ／ｓを超えるような強風のときの流れについて説明する。
【００２４】
所定の風速、例えば５ｍ／ｓを超える外気流が吸気口１５から吹き込まれると、この外気流の風圧による上向きの力がフロート板５の下面に作用して、さらにフロート軸３およびフロート板５の静摩擦を超えると、フロート板５は上向きに平行移動を始める。所定の風圧を超えた外気流が吸気口１５に流入している間は、平行移動し続けて上限停止位置２１まで移動してその後停止する。
【００２５】
フロート板５の上昇に伴って、フロート板５と仕切り板７との間に形成される領域が狭まり、その結果、フロート板５の外側を回り込みながら上昇する外気流の流路面積が小さくなる。上限停止位置２１では、通気口１３とフロート板５との間に形成された隙間部２９のみが外気流の流路となる。
【００２６】
強風よりも若干緩やかな風速、例えば３〜４ｍ／ｓの風速では、フロート板５は下限停止位置２５と上限停止位置２１との間で、フロート板５の自重による下向きに作用する力と、風圧による上向きに作用する力とが吊り合った状態で静止する場合もある。また、風速が５ｍ／ｓのときに比べてフロート板５が上向きに平行移動する速度が小さくなる場合もある。
【００２７】
また、外気流が強風から再び緩やかに、すなわち吸気口１５に流入する外気流の風速が大きい状態から再び小さくなると、フロート板５は自重により下限停止位置２５まで下向きに平行移動して停止する。
【００２８】
以上の説明から分かるように、本実施形態では、強風のときに砂塵を多く含んだ外気流を吸気口１５から吸い込んでも、この外気流の流路面積を小さくすることによって、エアフィルタ１９で捕捉する砂塵量を抑制できる。
【００２９】
よって、強風のときにおいても建物内部へ外気流を送り込む外気供給性能を損なうことなく、砂塵が建物内部に侵入することを抑制でき、エアフィルタ１９交換等の防塵ダクト装置のメンテナンス作業頻度の増加を抑制できる。
【００３０】
［第２の実施形態］
本発明に係る防塵ダクト装置の第２の実施形態について、図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。図４は、図３のIV-IV矢視下面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態では、フロート軸３およびフロート板５が一体に形成されている。吸気口１５から取り込んだ外気流が所定の風速を超えると、フロート軸３およびフロート板５が一体となって鉛直上向きに平行移動する。
【００３２】
筐体１の天井１２の内側には、第１軸受け部６ａが配置されて、フロート軸３を、鉛直移動可能に支持している。この第１軸受け部６ａは、フロート軸３を取り囲むように形成されて、天井１２の内側から下方に延びた中空円筒状である。フロート軸３と接触する接触部には、潤滑油等を塗布することでフロート軸３が滑らかに移動できるように構成されている。この第１軸受け部６ａの下端部は、上限ストッパー２３が配置されている。
【００３３】
筐体１の下方には、第２軸受け部６ｂが配置されて、第１軸受け部６ａと同様に、フロート軸３を、鉛直移動可能に支持している。第２軸受け部６ｂは、対向する筐体側面を連結する梁４１によって支持されており、外気流の流れの妨げにならないように構成されている。この第２軸受け部６ｂの上端面は下限停止位置２５となる。すなわち第２軸受け部６ｂは、下限ストッパーの機能も有している。
【００３４】
これらの第１および第２軸受け部６ａ、６ｂは、フロート軸３が貫通するように構成されている。フロート板５が上方にあるときは、フロート軸３の上端部は筐体１の天井１２に形成された貫通孔１０を上方に貫通して外側に突き出されている。フロート板５が下方にあるときは、フロート軸３の下端部は吸気口１５から下方に突き出した状態になる。なお、フロート軸３上端部が貫通する貫通孔１０は、シール材等により砂塵等の侵入を抑制するように構成されている。
【００３５】
吸気口１５から流入する外気流には、フロート板５の下面に対して斜めに吹き付けるものもある。この斜めに吹き付ける外気流の風圧のうち、水平方向に作用する力は、フロート軸３とフロート板５との接触抵抗を増大させる。フロート軸３とフロート板５との接触部の長さが短いと、この接触部に上記の水平方向に作用する力が集中し、フロート板５の平行移動を阻害する要因となる可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施形態の第１軸受け部６ａおよび第２軸受け部６ｂにより、これらの軸受け部６ａ、６ｂとフロート軸３とが接触する長さを、第１の実施形態よりも長くすることによって、軸受け部６ａ、６ｂに作用する風圧の水平方向成分の力が分散される。これにより、上記の阻害する力を抑制することができ、より滑らかにフロート板５が上方へ平行移動することが可能となる。
【００３７】
また、フロート軸３の上端部が天井１２から上方に突き出していなくともよい。この場合、第１軸受け部６ａを天井１２よりもさらに下方に配置して、第２軸受け部６ｂと同様に梁４１などにより支持すればよい。このときの天井１２は、図２に示す例よりも上方に形成しておくとよい。
【００３８】
［第３の実施形態］
本発明に係る防塵ダクト装置の第３の実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の防塵ダクト装置の一部を示す概略正面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３９】
本実施形態では、フロート板５の下面には、凹面が形成されている。この凹面形状によって、外気流の風圧をより効率よく受けることができる。これにより、フロート板５がより滑らかに上方へ平行移動することが可能となる。
【００４０】
［第４の実施形態］
本発明に係る防塵ダクト装置の第４の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の防塵ダクト装置の一部を示す概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、吸気口１５に外気流の流れを調整するための整流器４５が配置されている。この整流器４５は吸気口１５を覆うように構成された内部が空洞の略直方体形状で、下方は開口されて外気流を取り込む。内部には、鉛直方向に配置された複数の整流用平板４７が水平方向に並んで互いに平行に配置されている。
【００４２】
この整流器４５によって、外気流の流れをほぼ上向きな状態になるように調整して筐体１内部に流入させる。
【００４３】
これにより、斜めに吹き付ける外気流が筐体１内に流入しようとしても、この外気流は整流器４５により調整されて、フロート板５にはほぼ上向きに吹き付けられる。よって、フロート板５は、より滑らかに上方へ平行移動することが可能となる。
【００４４】
［第５の実施形態］
本発明に係る防塵ダクト装置の第５の実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００４５】
フロート板５が上限停止位置２１で停止したときに、フロート板５が通気口１３を閉止するように構成されている。すなわち、仕切り板７が、上限停止位置２１を規定する上限ストッパーの機能を有している。
【００４６】
これにより、防塵ダクト装置が設置される場所の外気流が、強風となることが多い場合であっても、建物内に砂塵の侵入を抑制することが可能である。
【００４７】
［その他の実施形態］
上記の実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成はこれらの実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００４８】
また、上記の各実施形態の特徴を組み合わせることが可能である。例えば、第２または第３の実施形態の特徴に、第４の実施形態を組み合わせてもよい。また、第１〜第５の実施形態の特徴の全てを組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。
【図２】図１の実施形態で上限停止位置にフロート板が停止した状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。
【図４】図３のIV-IV矢視下面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の防塵ダクト装置の一部を示す概略正面図である。
【図６】本発明に係る第４の実施形態の防塵ダクト装置の一部を示す概略縦断面図である。
【図７】本発明に係る第５の実施形態の防塵ダクト装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…筐体、３…フロート軸、５…フロート板、６…軸受け部、６ａ…第１軸受け部、６ｂ…第２軸受け部、７…仕切り板、９…外気供給側、１０…貫通孔、１１…外気吸込み側、１２…天井、１３…通気口、１５…吸気口、１７…外気供給口、１９…エアフィルタ、２１…上限停止位置、２３…上限ストッパー、２５…下限停止位置、２７…下限ストッパー、２９…隙間部、３３…建物壁面、３５…壁面開口部、４１…梁、４５…整流器、４７…整流用平板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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