(57)【要約】【課題】置換型空調装置において、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図る。【解決手段】置換型空調装置１は、前記非空調領域５の空気を導入する循環空気導入部１２と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部７と、流通空気を送る送風装置部８と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部９と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部１０とを有し、前記吹出し調整機構部１０は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域４の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部１５と、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部１６とから構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間が下側の空調対象領域と上側の非空調領域に画成され、空調空気を吹き出し前記空調対象領域を所定の温度域に維持するための置換型空調装置であって、
前記置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有し、
前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部とからなることを特徴とする置換型空調装置。
【請求項２】
前記非空調領域吹出開口部の上部に略水平の庇を備えている請求項１記載の置換型空調装置。
【請求項３】
前記庇の突出長さは、１００〜３００mmとされる請求項２記載の置換型空調装置。
【請求項４】
前記庇の配向角度は、水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定される請求項２、３いずれかに記載の置換型空調装置。
【請求項５】
前記吹出し調整機構部において、両側面に空調領域吹出開口部が設けられている請求項１〜４いずれかに記載の置換型空調装置。
【請求項６】
前記空調領域吹出開口部には、開閉機構が備えられている請求項１〜５いずれかに記載の置換型空調装置。
【請求項７】
外気処理機で調整された空調空気を導入する外調空気導入部を備える請求項１〜６いずれかに記載の置換型空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルームや工場、データセンターなどの空間の空調を、従来方式（混合型空調方式）よりも少ない送風量で空調対象領域のみを設定温度域に維持する置換型空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンルームや工場、データセンターなどの大空間において、この大空間を均一な温湿度に空調する混合型の空調方式に対して、空間在室者の居住域や製造装置の稼働空間のみを所定の温湿度に空調する置換型空調方式の適用が見られる。
【０００３】
この置換型空調方式では、室内高さが高い空間において、製造装置等が設置される高さを含む空間高さ（通常、２〜４ｍ）までを空調対象領域とし、この空調対象領域よりも上部の空間を非空調領域として設定される。そして、室内の温度は空調対象領域のみを対象として所定の温度域に維持し、その上部の非空調領域には空調対象領域から押し出された高温の空気が滞留し、高さが高くなるにつれて空気が高温となっている。このため、空間全体としては高さ方向に温度勾配が水平面状に形成されることから、温度成層型空調、非層流型空調と呼ばれることもある。
【０００４】
前記置換型空調方式においては、製造空間に設置される製造装置の発熱に伴う上昇気流が発生するが、この高温となった空気を空調対象領域よりも上方の非空調領域に速やかに押し出すようになっているため、混合型空調方式に比べて少ない空調空気で空調対象領域を目標温度域に維持することが可能になる。
【０００５】
具体的な置換型空調方式として、例えば下記特許文献１〜３等を挙げることができる。下記特許文献１には、クリーンルームに清浄空気を供給し、希釈することによってクリーンルームの内部を清浄に保つ非層流方式のクリーンルーム装置であって、高性能フィルタでろ過された室内温度より低温の清浄空気に対して旋回成分を与え、クリーンルームの下部に形成される作業域に向けて横向きに給気する給気口と、作業域よりも上部においてクリーンルームの内部の空気を排気する排気口とを有し、作業域に向けて清浄空気を給気する給気チャンバを複数台設置し、給気チャンバの前面に前記給気口が配置され、送風量を減少させる場合は、清浄空気を供給する給気チャンバの台数を減らすことによって、清浄空気の流速が０．５ｍ／ｓ未満になることを防止するように構成され、前記給気口から清浄空気を室内への吐出面での平均流速が０．５ｍ／ｓ以上、１．２ｍ／ｓ以下で給気して前記作業域のみを希釈するクリーンルーム装置が開示されている。
【０００６】
下記特許文献２には、発熱体が設けられた室内における天井側の空気を還気流路を介して空調機に導き、前記還流流路からの空気と外気とを利用して前記空調機により調和空気を生成し、前記空調機からの前記調和空気を前記室内の居住域に供給する空調システムであって、前記還気流路を、第一の還気流路と第二の還気流路とに分岐し、前記第一の還気流路を前記外気が導入される前記空調機の混気箱に連通させるとともに、前記第二の還気流路を前記混気箱の下流に配置され少なくとも冷却機能を有する温調器の下流側に連通させ、前記空調機から前記室内の居住域に供給される空気の性状に基づき前記室内の天井側の空気を前記第二の還気流路へ分流させる置換空調システムが開示されている。
【０００７】
更に下記特許文献３には、人の居住領域となる室内下側の空調領域と、当該空調領域以外の前記室内上側の非空調領域と、前記空調領域下部に備わり、清浄空気を供給するための吹出し口と、前記非空調領域に備わり、汚染空気を排気するための排気口と、前記室外に設けられた空調機とを有する置換換気空調システムにおいて、前記吹出し口は、上下方向に隣接した上側吹出し口と下側吹出し口からなり、前記空調機は、前記上側吹出し口と連結され、当該上側吹出し口からは、前記空調領域下部の温度より低い温度の低温空気が吹出され、前記下側吹出し口からは、前記空調領域下部の温度より高い温度の高温空気が吹出される置換換気空調システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３６１１４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７５１７号公報
【特許文献３】特開２００８−２６７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
空調対象領域への空調空気の供給態様の点で見ると、前記特許文献１は吹出空気に旋回成分を与えながら横向きに吹き出す方式が採用されており、前記特許文献２、３では吹出空気をそのまま直線的に横向きに吹き出す方式が採用されている。
【００１０】
前記特許文献１の方式は、吹出空気に旋回成分が加わることで、吹出空気が低速となり、非空調領域の空気の混入が抑制され垂直温度分布が比較的に良好となるという利点を有するが、吹出空気が遠方まで到達せず、スパン方向の温度分布が悪化するという欠点があった。
【００１１】
これに対して、前記特許文献２、３のように、直線的に横向きに一様な気流（非旋回）で吹き出すようにすると吹出空気が遠方まで到達するようになるものの、水平方向の直線的な気流であるため、非空調領域の暖かい空気を誘因して巻き込んでしまい、空調対象領域と非空調領域との境界部分の温度が上昇し、垂直温度分布が悪化してしまうという問題があった。
【００１２】
そこで本発明の主たる課題は、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図った置換型空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、空間が下側の空調対象領域と上側の非空調領域に画成され、空調空気を吹き出し前記空調対象領域を所定の温度域に維持するための置換型空調装置であって、
前記置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有し、
前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部とからなることを特徴とする置換型空調装置が提供される。
【００１４】
上記請求項１記載の発明では、置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有する。そして、前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部とからなる。
【００１５】
従来の置換型空調装置の場合は、吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部のみであるが、本発明では特に、この空調領域吹出開口部の他に、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部を備えている。
【００１６】
従って、前記横方向に長い非空調領域吹出開口部から吹き出された水平面状の気流が空調対象領域と非空調領域との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域の上部が高温化するのを防止するため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記非空調領域吹出開口部の上部に略水平の庇を備えている請求項１記載の置換型空調装置が提供される。
【００１８】
上記請求項２記載の発明は、前記非空調領域吹出開口部の上部に略水平の庇を設けるようにしたものである。庇を設けることによって、非空調領域からの空気の侵入が抑制され、かつ非空調領域からの誘因が生じても庇によって気流方向が水平に方向制御されることによって誘因空気の巻込みが抑制されるため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても、更なる垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００１９】
請求項３に係る本発明として、前記庇の突出長さは、１００〜３００mmとされる請求項２記載の置換型空調装置が提供される。
【００２０】
上記請求項３記載の発明は、庇の突出長を規定したものである。具体的に庇の突出長は、１００〜３００mmとするのが望ましい。
【００２１】
請求項４に係る本発明として、前記庇の配向角度は、水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定される請求項２，３いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２２】
上記請求項４記載の発明は、庇の配向角度を規定したものである。具体的に庇の配向角度は、水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定するのが望ましい。
【００２３】
請求項５に係る本発明として、前記吹出し調整機構部において、両側面に空調領域吹出開口部が設けられている請求項１〜４いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２４】
上記請求項５記載の発明は、前記吹出し調整機構部において、両側面にも空調領域吹出開口部を設けるようにしたものである。これにより空調範囲を側方に拡大できるメリットを有する。
【００２５】
請求項６に係る本発明として、前記空調領域吹出開口部には、開閉機構が備えられている請求項１〜５いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２６】
上記請求項６記載の発明は、前記空調領域吹出開口部に対して開閉機構を設けるようにしたものである。これによって、風量及び風速を調整することが可能となる。
【００２７】
請求項７に係る本発明として、外気処理機で調整された空調空気を導入する外調空気導入部を備える請求項１〜６いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２８】
上記請求項７記載の発明は、空間を正圧に保つために、外気処理機で調整された空調空気を置換型空調装置に導入するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２９】
以上詳説のとおり本発明によれば、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】クリーンルームなどの空間に本発明に係る置換型空調装置１を設置した状態を示すシステム構成図である。
【図２】置換型空調装置１の縦断面図である。
【図３】その横断面図である。
【図４】その正面図である。
【図５】その側面図である。
【図６】実施例で用いたクリーンルームの平面図である。
【図７】その立面図である。
【図８】従来例に係る吹出しユニット２２を示す、(A)は側面図、(B)は正面図である。
【図９】本発明に係る吹出しユニット２３を示す、(A)は側面図、(B)は正面図である。
【図１０】従来例に係る吹出しユニット２２の場合の垂直温度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る吹出しユニット２３の場合の垂直温度分布を示すグラフである。
【図１２】従来例と本発明との垂直温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３２】
本発明に係る置換型空調装置１は、図１に示されるように、製造装置などの発熱源２が設置されたクリーンルームや工場などの空間３の空調として好適に使用されるものである。前記発熱源２には、放熱量が大きい場合は熱を室外に排出するための排気ダクト３１が設けられていることもある。
【００３３】
前記空間３は下側の空調対象領域４と上側の非空調領域５に画成される。すなわち、前記空間３は在室者の居住域や製造装置の稼働空間であり、空調によって所定温度範囲に維持する必要がある床から２〜４ｍまでの高さＨの空調対象領域４と、この空調対象領域４より上部の非空調領域５とに区画されている。
【００３４】
前記置換型空調装置１は、外気処理機６で調整された空調空気を導入する外調空気導入部１１と前記非空調領域５の空気を導入する循環空気導入部１２とを有するとともに、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部７と、流通空気を送る送風装置部８と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部９と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部１０とを備えている。
【００３５】
この置換型空調装置１は、例えばクリーンルームの側壁を利用し、この側壁より内側に離隔した位置に床面からクリーンルームの天井より若干低い高さまで起立した壁との間に流路を形成するようにした固定型装置として構築することもできるが、図示例のように、単体の装置として製造され、クリーンルームなどの空調空間３内に自由に設置できるようにユニット型とするのが望ましい。
【００３６】
前記空間３を正圧に保つために、室外に外気処理機６が設置され、ここで温度、湿度及び清浄度が調整された外気がダクト３０を通じて前記置換型空調装置１の上部に形成された外調空気導入部１１に供給されるようになっている。この外調空気導入部１１は、置換型空調装置１の内部までダクトで導く必要はなく、置換型空調装置１の上部天井から下側に向けて吹出し、吐出空気のほとんどが置換型空調装置１の上面に形成した導入用開口に流入させるようにしてもよい。また、前記外調空気導入部１１は、置換型空調装置１に対して設けるのではなく、空間３内の空気吹出しによる影響の少ないと思われる非空調領域５の箇所に対して設けるようにしてもよい。
【００３７】
前記非空調領域５に滞留している高温の空気が前記置換型空調装置１の上部に形成された循環空気導入部１２に流入するようになっている。すなわち、前記置換型空調装置１から吹き出された空調空気は、空調対象領域４、非空調領域５を巡って元の置換型空調装置１に流入する循環経路が形成されている。
【００３８】
前記外調空気導入部１１と循環空気導入部１２とは、実際は置換型空調装置１の上部に構築された１つの空間によって構成されており、ここで外調空気と循環空気とが混合され、冷却コイル部７に供給される。流通空気は、この冷却コイル部７で温度が調整（冷却）された後、置換型空調装置１の背面部分に形成されたチャンバ１３に供給されるようになっている。
【００３９】
その後、流通空気は送風装置部８（ファン８）とフィルタ部９を通過した後、吹出し調整機構部１０によって空調対象領域４（本発明では一部の非空調領域５を含む）に向けて流通空気が直線的に横向きで吹き出されるようになっている。
【００４０】
前記送風装置部８とフィルタ部９としては、別体とし別々に配置することも可能であるが、これらが一体化された汎用のファンフィルタユニットを制限なく使用することができる。このファンフィルタユニット８，９は、１台で構成してもよいが、図３に示されるように、複数台を上下左右方向に並列配置して構成するのが望ましい。なお、ファンフィルタユニット８，９が１台で構成される場合は、後段の吹出し調整機構部１０への吹出し面風速が均一になるように、ファン８の吹出し側に空気抵抗となるフィルタやパンチングメタル等の多孔板を設けて整流化を図ることが望ましい。
【００４１】
次に、前記吹出し調整機構部１０について、図２〜図５に基づいて説明する。  前記吹出し調整機構部１０は、１台又は複数台のファンフィルタユニット８，９に対して、１つのチャンバ１４が設けられ、このチャンバ１４から各吹出開口部から吹き出されるようになっている。
【００４２】
前記吹出開口部は、図２〜図５に示されるように、前記空調対象領域４の高さ範囲Ｈに亘って設けられた空調領域吹出開口部１５と、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部１６とによって構成されている。
【００４３】
前記空調領域吹出開口部１５は、置換型空調装置１の正面に設けられた正面開口部１７と、側面に設けられた側面開口部１９とからなる。前記正面開口部１７は、図４に示されるように、上下２段で並列配置で設けられた縦方向に長い開口部であり、各開口部１７には、風量・風速調整のためのスライド板１８が設けられている。
【００４４】
前記側面開口部１９は、図３及び図５に示されるように、上下２段で配置された縦方向に長い開口部であり、各側面開口部１９には上下軸を回転中心として開閉可能な回動風向板２０が設けられている。この回動風向板２０によって斜め前方に向きを変えられた空気が空調対象領域４に向けて吹き出されるようになっている。
【００４５】
なお、各開口の風量調整方法は、回動羽根による開閉機構、スライド板による開閉機構、開口部に対するパンチング板の取付などのいずれの方法で行ってもよい。これら各開口部からの吹出し気流速度は、１〜４m/s程度に設定することが望ましい。
【００４６】
前記非空調領域吹出開口部１６は、図２に示されるように、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い矩形状の開口部である。
【００４７】
前記非空調領域吹出開口部１６の横方向の寸法は、空調装置１の全幅に近い寸法で構成される。横幅は大きい場合は縦連結部によって複数に分割されていてもよい。この非空調領域吹出開口部１６の上部には略水平の庇２１を備えることが望ましい。
【００４８】
前記非空調領域吹出開口部１６の高さ方向の寸法は、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈの内、その７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の高さ寸法で開口を形成するのが望ましい。ここで、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に何mmという寸法は、非空調領域吹出開口部１６の上縁までの寸法と一致する。前記非空調領域吹出開口部１６から吹き出される空気は水平面状の気流を形成し、その気流速度は前記空調領域吹出開口部１５の気流速度よりも遅くするのが望ましい。具体的には、０．５〜１．５m/s程度に設定することが望ましい。
【００４９】
前記非空調領域吹出開口部１６から吹き出された空気が空調対象領域４と非空調領域５との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域４の上部が高温化するのを防止するため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００５０】
前記非空調領域吹出開口部１６の形成範囲ｈが、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００mmm未満の場合は、開口からの風量が少なく風速が速くなり過ぎるため、非空調領域５からの空気の誘因が増大し本発明が期待する効果が得られない。また、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に３００mmを超える場合は、開口からの風量が多く成りすぎて、空調対象領域４と非空調領域５との境界線の直上位置に水平面状の気流によってエアーカーテン的な緩衝層を形成することができず本発明が期待する効果が得られない。
【００５１】
前記非空調領域吹出開口部１６の上部に庇２１を備えることによって、非空調領域５に滞留している暖かい空気の誘因が抑えられるとともに、非空調領域吹出開口部１６からの気流と誘因気流とを平行流とすることができ、誘因空気の巻き込みが低減されるため、垂直温度分布が更に改善されるようになる。
【００５２】
前記庇２１の突出長さＬは、１００〜３００mmとするのが望ましい。すなわち、前記非空調領域吹出開口部１６の形成範囲ｈの寸法と同じとするのが望ましい。なお、前記庇２１の突出長さＬは、前記非空調領域吹出開口部１６の面よりも吐出方向に突出した長さ寸法をいう。
【００５３】
前記庇２１の配向角度は、水平０°〜上向き方向に１０°の範囲とするのが望ましい。一般的には水平で良いが、非空調領域５の暖かい空気の巻込みを更に低減するためには、若干上向き方向に角度を設けるようにしてもよい。前記庇２１の下面から非空調領域吹出開口部１６の上縁までの距離ａは、０〜５０mm、好ましくは０〜３０mmとするのが望ましい。
【００５４】
前述した置換型空調装置１の稼働により、前記吹出し調整機構部１０からクリーンルームなどの空間に空調空気が吹き出され、空調対象領域４の温度、清浄度が所定の範囲内に維持される。前記発熱源２によって温められた空気は、発熱源２の周辺に上昇気流を形成し、速やかにクリーンルーム上方の非空調領域５に押し出される。このため、従来の天井から下向きに清浄空気を吹き出す空調方式と比べて、少ない送風量で空調対象領域４の温度、清浄度が所定の範囲に維持できるようになる。非空調領域５に押し出された空気は、置換型空調装置１に再び還流され、冷却コイル部７によって熱負荷が処理された後、空調対象領域４の設定温度よりも低い温度に冷却され、再び空調対象領域４に吹き出される。
【００５５】
過去の置換型空調装置では、吹出開口部は空調対象領域４の高さ範囲Ｈに亘って設けられるが、本発明では特に、空調対象領域４の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部１５とともに、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部１６から空気が吹き出されるようになっている。この構成によって、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図ることが可能になっている。
【００５６】
〔実施例〕
次に、本発明に係る置換型空調装置による垂直温度分布の改善効果を検証するために行った試験について詳述する。
【００５７】
試験に用いたクリーンルームの平面図及び立面図を夫々図６及び図７に示す。クリーンルームは平面寸法が横12000mm×縦6000mm、高さ寸法が5200mmの空間である。床面から2500mmまでの高さを空調対象領域４として設定し、それ以上の高さの領域を非空調領域５として設定した。室内に製造装置を模擬した発熱体３２を２つ設置し、一方の側壁部に置換型空調装置（吹出しユニット）を設置し、横向きに一様な気流で空気を吹き出すようにした。吹出し空気は外部に設置した空調機から供給される低温空気とした。
【００５８】
前記吹出しユニットとしては、従来例に係る吹出しユニット２２と、本発明に係る吹出しユニット２３との２種類を用意した。従来例に係る吹出しユニット２２は、図８に示されるように、正面に縦方向に長い縦スリット状の吹出口３３(幅20mm)を水平方向に間隔を空けて４本設けたものであり、縦スリット状の吹出口３３の上縁高さ寸法は空調対象領域４の高さ寸法に合わせて2500mmとしてある。
【００５９】
一方、本発明に係る吹出しユニット２３は、図９に示されるように、従来例に係る吹出しユニット２２と同様に、正面に縦方向に長い縦スリット状の吹出口３３(幅20mm)を水平方向に間隔を空けて４本設け、このスリット状の吹出口３３の上縁高さ寸法は空調対象領域４の高さ寸法に合わせて2500mmとしている。更に、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に200mmの範囲に、高さ150mmで横方向に長い非空調領域吹出開口部３４を形成するとともに、前記非空調領域吹出開口部３４の上部に突出長さ１５０mmの庇３５を形成してある。
【００６０】
試験は、前記発熱体３２の発熱量を１台９kW(２台で18kW)とし、吹出しユニット２２、２３から温度１７℃の空気を総風量：4800m3/hの条件で吹出して、図７に示されるように、吹出しユニット２２，２３と発熱体３２との間、発熱体３２，３２同士の間、発熱体３２の後の３箇所(1),(2),(3)の各位置で、高さ方向に複数の位置で温度を計測した。
【００６１】
従来例に係る吹出しユニット２２の試験結果を図１０に示し、本発明に係る吹出しユニット２３の試験結果を図１１に示す。グラフは縦軸に温度の測定高さ(m)を取り、横軸に空気温度(℃)を取っている。
【００６２】
従来例に係る吹出しユニット２２の場合は、非空調領域５の高温空気が空調対象領域４に侵入し互いに干渉し合うため、非空調領域５に近い高さの温度が上昇し、空調対象領域５の垂直温度分布の温度幅が大きくなった。これに対して、本発明に係る吹出しユニット２３の場合は、前記非空調領域吹出開口部３４から吹き出された水平面状の気流が空調対象領域４と非空調領域５との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域４の上部が高温化するのを防止するとともに、庇３５によって非空調領域５からの空気の侵入が抑制され、非空調領域５からの誘因が生じても庇３５によって気流方向が水平に方向制御されることによって誘因空気の巻込みが抑制されるようになるため、非空調領域５に近い高さで温度が高温にならず、空調対象領域４の垂直温度分布の温度幅が大幅に改善される結果となった。
【００６３】
両者の比較のために、測定位置(1)〜(3)の各測定点での平均値を用いて、同一グラフ上に従来例に係る吹出しユニット２２のケースと、本発明に係る吹出しユニット２３のケースとをプロットした。その結果を図１２に示す。
【００６４】
本発明の場合は、垂直温度分布の温度幅は１．１℃であるのに対して、従来例の場合の垂直温度分布の温度幅は２．９℃であり、本発明は垂直温度分布が大幅に改善されていることが明らかである。
【００６５】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例において、前記非空調領域吹出開口部１６は単なる開口としたが、この開口部に風量・風速調整のための回動羽根、スライド板などの開閉機構を設けるようにしてもよい。
(2)前記形態例においては、前記非空調領域吹出開口部１６の上部に庇２１を設けるようにしたが、場合によっては庇２１を省略することも可能である。垂直温度分布は多少悪化するものの、従来との対比では垂直温度分布の改善が見込める。
【符号の説明】
【００６６】
１…置換型空調装置、２…発熱源、３…空間（クリーンルーム、工場等）、４…空調対象領域、５…非空調領域、６…外気処理機、７…冷却コイル部、８…送風装置部、９…フィルタ部、１０…吹出し調整機構部、１１…外調空気導入部、１２…循環空気導入部、１３・１４…チャンバ、１５…空調領域吹出開口部、１６…非空調領域吹出開口部、１７…正面開口部、１８…スライド板、１９…側面開口部、２０…回動風向板、２１…庇、Ｓ…境界線
【図１】
2019219085.tif 000003
【図２】
2019219085.tif 000004
【図３】
2019219085.tif 000005
【図４】
2019219085.tif 000006
【図５】
2019219085.tif 000007
【図６】
2019219085.tif 000008
【図７】
2019219085.tif 000009
【図８】
2019219085.tif 000010
【図９】
2019219085.tif 000011
【図１０】
2019219085.tif 000012
【図１１】
2019219085.tif 000013
【図１２】
2019219085.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月19日(2019.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一空間内を、空調によって所定温度範囲に維持する必要がある床から所定高さまでを空調対象領域として設定するとともに、この空調対象領域より上部の空間を非空調領域として設定し、前記空調対象領域のみを対象として所定の温度域に維持するための置換型空調装置であって、
前記置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有し、
前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられ、縦方向に長いとともに、１〜４m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられ、横方向に長いとともに、０．５〜１．５m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う非空調領域吹出開口部とからなることを特徴とする置換型空調装置。
【請求項２】
前記非空調領域吹出開口部の上部に、配向角度が水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定されるとともに、突出長さが１００〜３００mmの庇を備えている請求項１記載の置換型空調装置。
【請求項３】
前記吹出し調整機構部において、両側面に空調領域吹出開口部が設けられている請求項１、２記載の置換型空調装置。
【請求項４】
前記空調領域吹出開口部には、開閉機構が備えられている請求項１〜３いずれかに記載の置換型空調装置。
【請求項５】
外気処理機で調整された空調空気を導入する外調空気導入部を備える請求項１〜４いずれかに記載の置換型空調装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンルームや工場、データセンターなどの空間の空調を、従来方式（混合型空調方式）よりも少ない送風量で空調対象領域のみを設定温度域に維持する置換型空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンルームや工場、データセンターなどの大空間において、この大空間を均一な温湿度に空調する混合型の空調方式に対して、空間在室者の居住域や製造装置の稼働空間のみを所定の温湿度に空調する置換型空調方式の適用が見られる。
【０００３】
この置換型空調方式では、室内高さが高い空間において、製造装置等が設置される高さを含む空間高さ（通常、２〜４ｍ）までを空調対象領域とし、この空調対象領域よりも上部の空間を非空調領域として設定される。そして、室内の温度は空調対象領域のみを対象として所定の温度域に維持し、その上部の非空調領域には空調対象領域から押し出された高温の空気が滞留し、高さが高くなるにつれて空気が高温となっている。このため、空間全体としては高さ方向に温度勾配が水平面状に形成されることから、温度成層型空調、非層流型空調と呼ばれることもある。
【０００４】
前記置換型空調方式においては、製造空間に設置される製造装置の発熱に伴う上昇気流が発生するが、この高温となった空気を空調対象領域よりも上方の非空調領域に速やかに押し出すようになっているため、混合型空調方式に比べて少ない空調空気で空調対象領域を目標温度域に維持することが可能になる。
【０００５】
具体的な置換型空調方式として、例えば下記特許文献１〜３等を挙げることができる。下記特許文献１には、クリーンルームに清浄空気を供給し、希釈することによってクリーンルームの内部を清浄に保つ非層流方式のクリーンルーム装置であって、高性能フィルタでろ過された室内温度より低温の清浄空気に対して旋回成分を与え、クリーンルームの下部に形成される作業域に向けて横向きに給気する給気口と、作業域よりも上部においてクリーンルームの内部の空気を排気する排気口とを有し、作業域に向けて清浄空気を給気する給気チャンバを複数台設置し、給気チャンバの前面に前記給気口が配置され、送風量を減少させる場合は、清浄空気を供給する給気チャンバの台数を減らすことによって、清浄空気の流速が０．５ｍ／ｓ未満になることを防止するように構成され、前記給気口から清浄空気を室内への吐出面での平均流速が０．５ｍ／ｓ以上、１．２ｍ／ｓ以下で給気して前記作業域のみを希釈するクリーンルーム装置が開示されている。
【０００６】
下記特許文献２には、発熱体が設けられた室内における天井側の空気を還気流路を介して空調機に導き、前記還流流路からの空気と外気とを利用して前記空調機により調和空気を生成し、前記空調機からの前記調和空気を前記室内の居住域に供給する空調システムであって、前記還気流路を、第一の還気流路と第二の還気流路とに分岐し、前記第一の還気流路を前記外気が導入される前記空調機の混気箱に連通させるとともに、前記第二の還気流路を前記混気箱の下流に配置され少なくとも冷却機能を有する温調器の下流側に連通させ、前記空調機から前記室内の居住域に供給される空気の性状に基づき前記室内の天井側の空気を前記第二の還気流路へ分流させる置換空調システムが開示されている。
【０００７】
更に下記特許文献３には、人の居住領域となる室内下側の空調領域と、当該空調領域以外の前記室内上側の非空調領域と、前記空調領域下部に備わり、清浄空気を供給するための吹出し口と、前記非空調領域に備わり、汚染空気を排気するための排気口と、前記室外に設けられた空調機とを有する置換換気空調システムにおいて、前記吹出し口は、上下方向に隣接した上側吹出し口と下側吹出し口からなり、前記空調機は、前記上側吹出し口と連結され、当該上側吹出し口からは、前記空調領域下部の温度より低い温度の低温空気が吹出され、前記下側吹出し口からは、前記空調領域下部の温度より高い温度の高温空気が吹出される置換換気空調システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３６１１４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７５１７号公報
【特許文献３】特開２００８−２６７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
空調対象領域への空調空気の供給態様の点で見ると、前記特許文献１は吹出空気に旋回成分を与えながら横向きに吹き出す方式が採用されており、前記特許文献２、３では吹出空気をそのまま直線的に横向きに吹き出す方式が採用されている。
【００１０】
前記特許文献１の方式は、吹出空気に旋回成分が加わることで、吹出空気が低速となり、非空調領域の空気の混入が抑制され垂直温度分布が比較的に良好となるという利点を有するが、吹出空気が遠方まで到達せず、スパン方向の温度分布が悪化するという欠点があった。
【００１１】
これに対して、前記特許文献２、３のように、直線的に横向きに一様な気流（非旋回）で吹き出すようにすると吹出空気が遠方まで到達するようになるものの、水平方向の直線的な気流であるため、非空調領域の暖かい空気を誘因して巻き込んでしまい、空調対象領域と非空調領域との境界部分の温度が上昇し、垂直温度分布が悪化してしまうという問題があった。
【００１２】
そこで本発明の主たる課題は、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図った置換型空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、一つの空間内を空調によって所定温度範囲に維持する必要がある床から所定高さまでを空調対象領域として設定するとともに、この空調対象領域より上部の空間を非空調領域として設定し、前記空調対象領域のみを対象として所定の温度域に維持するための置換型空調装置であって、
前記置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有し、
前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられ、縦方向に長いとともに、１〜４m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられ、横方向に長いとともに、０．５〜１．５m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う非空調領域吹出開口部とからなることを特徴とする置換型空調装置が提供される。
【００１４】
上記請求項１記載の発明では、置換型空調装置は、前記非空調領域の空気を導入する循環空気導入部と、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部と、流通空気を送る送風装置部と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部とを有する。そして、前記吹出し調整機構部は、少なくとも前面に吹出開口部が複数設けられるとともに、この吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられ、縦方向に長いとともに、１〜４m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う空調領域吹出開口部と、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられ、横方向に長いとともに、０．５〜１．５m/sの吹出し気流速度で吹き出しを行う非空調領域吹出開口部とからなる。
【００１５】
従来の置換型空調装置の場合は、吹出開口部は前記空調対象領域の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部のみであるが、本発明では特に、この空調領域吹出開口部の他に、空調対象領域と非空調領域との境界線から上側に１００〜３００mmの範囲に設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部を備えている。
【００１６】
従って、前記横方向に長い非空調領域吹出開口部から吹き出された水平面状の気流が空調対象領域と非空調領域との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域の上部が高温化するのを防止するため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明として、前記非空調領域吹出開口部の上部に、配向角度が水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定されるとともに、突出長さが１００〜３００mmの庇を備えている請求項１記載の置換型空調装置が提供される。
【００１８】
上記請求項２記載の発明では、前記非空調領域吹出開口部の上部に、配向角度が水平０°〜上向き方向に１０°の範囲に設定されるとともに、突出長さが１００〜３００mmの庇を備えている。
【００１９】
前記庇を設けることによって、非空調領域からの空気の侵入が抑制され、かつ非空調領域からの誘因が生じても庇によって気流方向が水平に方向制御されることによって誘因空気の巻込みが抑制されるため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても、更なる垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項３に係る本発明として、前記吹出し調整機構部において、両側面に空調領域吹出開口部が設けられている請求項１、２記載の置換型空調装置が提供される。
【００２１】
上記請求項３記載の発明は、前記吹出し調整機構部において、両側面にも空調領域吹出開口部を設けるようにしたものである。これにより空調範囲を側方に拡大できるメリットを有する。
【００２２】
請求項４に係る本発明として、前記空調領域吹出開口部には、開閉機構が備えられている請求項１〜３いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２３】
上記請求項４記載の発明は、前記空調領域吹出開口部に対して開閉機構を設けるようにしたものである。これによって、風量及び風速を調整することが可能となる。
【００２４】
請求項５に係る本発明として、外気処理機で調整された空調空気を導入する外調空気導入部を備える請求項１〜４いずれかに記載の置換型空調装置が提供される。
【００２５】
上記請求項５記載の発明は、空間を正圧に保つために、外気処理機で調整された空調空気を置換型空調装置に導入するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳説のとおり本発明によれば、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】クリーンルームなどの空間に本発明に係る置換型空調装置１を設置した状態を示すシステム構成図である。
【図２】置換型空調装置１の縦断面図である。
【図３】その横断面図である。
【図４】その正面図である。
【図５】その側面図である。
【図６】実施例で用いたクリーンルームの平面図である。
【図７】その立面図である。
【図８】従来例に係る吹出しユニット２２を示す、(A)は側面図、(B)は正面図である。
【図９】本発明に係る吹出しユニット２３を示す、(A)は側面図、(B)は正面図である。
【図１０】従来例に係る吹出しユニット２２の場合の垂直温度分布を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る吹出しユニット２３の場合の垂直温度分布を示すグラフである。
【図１２】従来例と本発明との垂直温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２９】
本発明に係る置換型空調装置１は、図１に示されるように、製造装置などの発熱源２が設置されたクリーンルームや工場などの空間３の空調として好適に使用されるものである。前記発熱源２には、放熱量が大きい場合は熱を室外に排出するための排気ダクト３１が設けられていることもある。
【００３０】
前記空間３は下側の空調対象領域４と上側の非空調領域５に画成される。すなわち、前記空間３は在室者の居住域や製造装置の稼働空間であり、空調によって所定温度範囲に維持する必要がある床から２〜４ｍまでの高さＨの空調対象領域４と、この空調対象領域４より上部の非空調領域５とに区画されている。
【００３１】
前記置換型空調装置１は、外気処理機６で調整された空調空気を導入する外調空気導入部１１と前記非空調領域５の空気を導入する循環空気導入部１２とを有するとともに、流通空気の温度調整を行う冷却コイル部７と、流通空気を送る送風装置部８と、流通空気の清浄化を行うフィルタ部９と、最後に流通空気を直線的に横向きで吹き出すための吹出し調整機構部１０とを備えている。
【００３２】
この置換型空調装置１は、例えばクリーンルームの側壁を利用し、この側壁より内側に離隔した位置に床面からクリーンルームの天井より若干低い高さまで起立した壁との間に流路を形成するようにした固定型装置として構築することもできるが、図示例のように、単体の装置として製造され、クリーンルームなどの空調空間３内に自由に設置できるようにユニット型とするのが望ましい。
【００３３】
前記空間３を正圧に保つために、室外に外気処理機６が設置され、ここで温度、湿度及び清浄度が調整された外気がダクト３０を通じて前記置換型空調装置１の上部に形成された外調空気導入部１１に供給されるようになっている。この外調空気導入部１１は、置換型空調装置１の内部までダクトで導く必要はなく、置換型空調装置１の上部天井から下側に向けて吹出し、吐出空気のほとんどが置換型空調装置１の上面に形成した導入用開口に流入させるようにしてもよい。また、前記外調空気導入部１１は、置換型空調装置１に対して設けるのではなく、空間３内の空気吹出しによる影響の少ないと思われる非空調領域５の箇所に対して設けるようにしてもよい。
【００３４】
前記非空調領域５に滞留している高温の空気が前記置換型空調装置１の上部に形成された循環空気導入部１２に流入するようになっている。すなわち、前記置換型空調装置１から吹き出された空調空気は、空調対象領域４、非空調領域５を巡って元の置換型空調装置１に流入する循環経路が形成されている。
【００３５】
前記外調空気導入部１１と循環空気導入部１２とは、実際は置換型空調装置１の上部に構築された１つの空間によって構成されており、ここで外調空気と循環空気とが混合され、冷却コイル部７に供給される。流通空気は、この冷却コイル部７で温度が調整（冷却）された後、置換型空調装置１の背面部分に形成されたチャンバ１３に供給されるようになっている。
【００３６】
その後、流通空気は送風装置部８（ファン８）とフィルタ部９を通過した後、吹出し調整機構部１０によって空調対象領域４（本発明では一部の非空調領域５を含む）に向けて流通空気が直線的に横向きで吹き出されるようになっている。
【００３７】
前記送風装置部８とフィルタ部９としては、別体とし別々に配置することも可能であるが、これらが一体化された汎用のファンフィルタユニットを制限なく使用することができる。このファンフィルタユニット８，９は、１台で構成してもよいが、図３に示されるように、複数台を上下左右方向に並列配置して構成するのが望ましい。なお、ファンフィルタユニット８，９が１台で構成される場合は、後段の吹出し調整機構部１０への吹出し面風速が均一になるように、ファン８の吹出し側に空気抵抗となるフィルタやパンチングメタル等の多孔板を設けて整流化を図ることが望ましい。
【００３８】
次に、前記吹出し調整機構部１０について、図２〜図５に基づいて説明する。  前記吹出し調整機構部１０は、１台又は複数台のファンフィルタユニット８，９に対して、１つのチャンバ１４が設けられ、このチャンバ１４から各吹出開口部から吹き出されるようになっている。
【００３９】
前記吹出開口部は、図２〜図５に示されるように、前記空調対象領域４の高さ範囲Ｈに亘って設けられた空調領域吹出開口部１５と、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部１６とによって構成されている。
【００４０】
前記空調領域吹出開口部１５は、置換型空調装置１の正面に設けられた正面開口部１７と、側面に設けられた側面開口部１９とからなる。前記正面開口部１７は、図４に示されるように、上下２段で並列配置で設けられた縦方向に長い開口部であり、各開口部１７には、風量・風速調整のためのスライド板１８が設けられている。
【００４１】
前記側面開口部１９は、図３及び図５に示されるように、上下２段で配置された縦方向に長い開口部であり、各側面開口部１９には上下軸を回転中心として開閉可能な回動風向板２０が設けられている。この回動風向板２０によって斜め前方に向きを変えられた空気が空調対象領域４に向けて吹き出されるようになっている。
【００４２】
なお、各開口の風量調整方法は、回動羽根による開閉機構、スライド板による開閉機構、開口部に対するパンチング板の取付などのいずれの方法で行ってもよい。これら各開口部からの吹出し気流速度は、１〜４m/s程度に設定することが望ましい。
【００４３】
前記非空調領域吹出開口部１６は、図２に示されるように、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い矩形状の開口部である。
【００４４】
前記非空調領域吹出開口部１６の横方向の寸法は、空調装置１の全幅に近い寸法で構成される。横幅は大きい場合は縦連結部によって複数に分割されていてもよい。この非空調領域吹出開口部１６の上部には略水平の庇２１を備えることが望ましい。
【００４５】
前記非空調領域吹出開口部１６の高さ方向の寸法は、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈの内、その７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の高さ寸法で開口を形成するのが望ましい。ここで、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に何mmという寸法は、非空調領域吹出開口部１６の上縁までの寸法と一致する。前記非空調領域吹出開口部１６から吹き出される空気は水平面状の気流を形成し、その気流速度は前記空調領域吹出開口部１５の気流速度よりも遅くするのが望ましい。具体的には、０．５〜１．５m/s程度に設定することが望ましい。
【００４６】
前記非空調領域吹出開口部１６から吹き出された空気が空調対象領域４と非空調領域５との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域４の上部が高温化するのを防止するため、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しても垂直温度分布の良好化を図ることが可能となる。
【００４７】
前記非空調領域吹出開口部１６の形成範囲ｈが、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００mmm未満の場合は、開口からの風量が少なく風速が速くなり過ぎるため、非空調領域５からの空気の誘因が増大し本発明が期待する効果が得られない。また、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に３００mmを超える場合は、開口からの風量が多く成りすぎて、空調対象領域４と非空調領域５との境界線の直上位置に水平面状の気流によってエアーカーテン的な緩衝層を形成することができず本発明が期待する効果が得られない。
【００４８】
前記非空調領域吹出開口部１６の上部に庇２１を備えることによって、非空調領域５に滞留している暖かい空気の誘因が抑えられるとともに、非空調領域吹出開口部１６からの気流と誘因気流とを平行流とすることができ、誘因空気の巻き込みが低減されるため、垂直温度分布が更に改善されるようになる。
【００４９】
前記庇２１の突出長さＬは、１００〜３００mmとするのが望ましい。すなわち、前記非空調領域吹出開口部１６の形成範囲ｈの寸法と同じとするのが望ましい。なお、前記庇２１の突出長さＬは、前記非空調領域吹出開口部１６の面よりも吐出方向に突出した長さ寸法をいう。
【００５０】
前記庇２１の配向角度は、水平０°〜上向き方向に１０°の範囲とするのが望ましい。一般的には水平で良いが、非空調領域５の暖かい空気の巻込みを更に低減するためには、若干上向き方向に角度を設けるようにしてもよい。前記庇２１の下面から非空調領域吹出開口部１６の上縁までの距離ａは、０〜５０mm、好ましくは０〜３０mmとするのが望ましい。
【００５１】
前述した置換型空調装置１の稼働により、前記吹出し調整機構部１０からクリーンルームなどの空間に空調空気が吹き出され、空調対象領域４の温度、清浄度が所定の範囲内に維持される。前記発熱源２によって温められた空気は、発熱源２の周辺に上昇気流を形成し、速やかにクリーンルーム上方の非空調領域５に押し出される。このため、従来の天井から下向きに清浄空気を吹き出す空調方式と比べて、少ない送風量で空調対象領域４の温度、清浄度が所定の範囲に維持できるようになる。非空調領域５に押し出された空気は、置換型空調装置１に再び還流され、冷却コイル部７によって熱負荷が処理された後、空調対象領域４の設定温度よりも低い温度に冷却され、再び空調対象領域４に吹き出される。
【００５２】
過去の置換型空調装置では、吹出開口部は空調対象領域４の高さ範囲Ｈに亘って設けられるが、本発明では特に、空調対象領域４の高さ範囲に亘って設けられた空調領域吹出開口部１５とともに、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に１００〜３００mmの範囲ｈに設けられた横方向に長い非空調領域吹出開口部１６から空気が吹き出されるようになっている。この構成によって、直線的に横向きに一様な気流で吹き出す方式を採用しながら、垂直温度分布の良好化を図ることが可能になっている。
【００５３】
〔実施例〕
次に、本発明に係る置換型空調装置による垂直温度分布の改善効果を検証するために行った試験について詳述する。
【００５４】
試験に用いたクリーンルームの平面図及び立面図を夫々図６及び図７に示す。クリーンルームは平面寸法が横12000mm×縦6000mm、高さ寸法が5200mmの空間である。床面から2500mmまでの高さを空調対象領域４として設定し、それ以上の高さの領域を非空調領域５として設定した。室内に製造装置を模擬した発熱体３２を２つ設置し、一方の側壁部に置換型空調装置（吹出しユニット）を設置し、横向きに一様な気流で空気を吹き出すようにした。吹出し空気は外部に設置した空調機から供給される低温空気とした。
【００５５】
前記吹出しユニットとしては、従来例に係る吹出しユニット２２と、本発明に係る吹出しユニット２３との２種類を用意した。従来例に係る吹出しユニット２２は、図８に示されるように、正面に縦方向に長い縦スリット状の吹出口３３(幅20mm)を水平方向に間隔を空けて４本設けたものであり、縦スリット状の吹出口３３の上縁高さ寸法は空調対象領域４の高さ寸法に合わせて2500mmとしてある。
【００５６】
一方、本発明に係る吹出しユニット２３は、図９に示されるように、従来例に係る吹出しユニット２２と同様に、正面に縦方向に長い縦スリット状の吹出口３３(幅20mm)を水平方向に間隔を空けて４本設け、このスリット状の吹出口３３の上縁高さ寸法は空調対象領域４の高さ寸法に合わせて2500mmとしている。更に、空調対象領域４と非空調領域５との境界線Ｓから上側に200mmの範囲に、高さ150mmで横方向に長い非空調領域吹出開口部３４を形成するとともに、前記非空調領域吹出開口部３４の上部に突出長さ１５０mmの庇３５を形成してある。
【００５７】
試験は、前記発熱体３２の発熱量を１台９kW(２台で18kW)とし、吹出しユニット２２、２３から温度１７℃の空気を総風量：4800m3/hの条件で吹出して、図７に示されるように、吹出しユニット２２，２３と発熱体３２との間、発熱体３２，３２同士の間、発熱体３２の後の３箇所(1),(2),(3)の各位置で、高さ方向に複数の位置で温度を計測した。
【００５８】
従来例に係る吹出しユニット２２の試験結果を図１０に示し、本発明に係る吹出しユニット２３の試験結果を図１１に示す。グラフは縦軸に温度の測定高さ(m)を取り、横軸に空気温度(℃)を取っている。
【００５９】
従来例に係る吹出しユニット２２の場合は、非空調領域５の高温空気が空調対象領域４に侵入し互いに干渉し合うため、非空調領域５に近い高さの温度が上昇し、空調対象領域５の垂直温度分布の温度幅が大きくなった。これに対して、本発明に係る吹出しユニット２３の場合は、前記非空調領域吹出開口部３４から吹き出された水平面状の気流が空調対象領域４と非空調領域５との相互間の影響を低減する緩衝帯となって空調対象領域４の上部が高温化するのを防止するとともに、庇３５によって非空調領域５からの空気の侵入が抑制され、非空調領域５からの誘因が生じても庇３５によって気流方向が水平に方向制御されることによって誘因空気の巻込みが抑制されるようになるため、非空調領域５に近い高さで温度が高温にならず、空調対象領域４の垂直温度分布の温度幅が大幅に改善される結果となった。
【００６０】
両者の比較のために、測定位置(1)〜(3)の各測定点での平均値を用いて、同一グラフ上に従来例に係る吹出しユニット２２のケースと、本発明に係る吹出しユニット２３のケースとをプロットした。その結果を図１２に示す。
【００６１】
本発明の場合は、垂直温度分布の温度幅は１．１℃であるのに対して、従来例の場合の垂直温度分布の温度幅は２．９℃であり、本発明は垂直温度分布が大幅に改善されていることが明らかである。
【００６２】
〔他の形態例〕
(1)上記形態例において、前記非空調領域吹出開口部１６は単なる開口としたが、この開口部に風量・風速調整のための回動羽根、スライド板などの開閉機構を設けるようにしてもよい。
(2)前記形態例においては、前記非空調領域吹出開口部１６の上部に庇２１を設けるようにしたが、場合によっては庇２１を省略することも可能である。垂直温度分布は多少悪化するものの、従来との対比では垂直温度分布の改善が見込める。
【符号の説明】
【００６３】
１…置換型空調装置、２…発熱源、３…空間（クリーンルーム、工場等）、４…空調対象領域、５…非空調領域、６…外気処理機、７…冷却コイル部、８…送風装置部、９…フィルタ部、１０…吹出し調整機構部、１１…外調空気導入部、１２…循環空気導入部、１３・１４…チャンバ、１５…空調領域吹出開口部、１６…非空調領域吹出開口部、１７…正面開口部、１８…スライド板、１９…側面開口部、２０…回動風向板、２１…庇、Ｓ…境界線