(57)【要約】【課題】一般の工場などの広い室内空間の調湿調温、消臭、結露防止などの空調をフルシーズン通して短時間で行う、コスト的に有利な空調装置の提供。【解決手段】室内空間１の天井近くに送風ファン１０と噴霧ノズル１３を設置し、送風ファン１０で室内空間１に風速６０〜１２０ｍ／ｓの風を送り込み、室内空間１に平均的な空気の流動を継続させると共に、水道水などを軟水にして噴霧ノズル１３から粒径１．５μｍ〜３０．０μｍの水微粒子を噴出させて風に乗せ、室内空間１に流動させて、室内の調湿、調温を行い、水微粒子で消臭をし、送風の空気流動で結露防止を可能にした、フルシーズン通して有効利用できる多機能な空調装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の室内空間の空気を室内空間全体で流動させる風を室内空間に直接に送り込む送風ファンと、この送風ファンの風吹出口に配設され、噴出した水微粒子を送風ファンからの風に乗せる複数の独立した噴霧ノズルと、この複数の各噴霧ノズルに高圧水を給水する高圧発生ポンプと、前記送風ファンによる送風速度切換運転と前記複数の噴霧ノズルによる噴霧量切換運転をフルシーズンを通じて制御する運転制御部とを具備したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記送風ファンで風速６０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓの風を室内空間に送風することを特徴とする請求項１記載の空調装置。
【請求項３】
前記噴霧ノズルから粒径１．５μｍ〜３０．０μｍの水微粒子を噴霧させることを特徴とする請求項１又は２記載の空調装置。
【請求項４】
前記送風ファンの送風方向と噴霧ノズルの噴霧方向が略平行であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製織工場や製紙工場、印刷工場、畜産工場などの広い特定の室内空間の湿度調整や結露防止などを行う空調装置で、詳しくは、フルシーズンを通してコスト的有利に空調ができる多機能な空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人や物の出入の多い各種の工場においては、電力式やガス式の大型エアコンを設置して、工場の室内空間の温度や湿度を調整しているが、室内空間全体を空調するためには大型エアコンを何台も使用する必要があり、イニシャルコストとランニングコストが高くなる。また、工場内の作業場に集中的に空調された空気を送り出すダクトを工場の天井や床に設置して、作業場を集中的に空調する場合、大型エアコンの台数が少なくできてランニングコストが安くなるが、広い工場内に配備するダクトで結果的にイニシャルコストが高く付く。
【０００３】
このようなことから、また、高湿度工場においては、工場の天井近くに大型送風ファンを配置して、工場内の空気を攪拌し、作業場で発生した高湿度の空気を工場外に排出して工場内の湿度を調整するようにした空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３０６０７１号公報（図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記空調装置（特許文献１では製茶工場空調装置）は、製茶工場の天井近くに配置した送風機から水平方向に送風して、室内空間の空気を攪拌し、送風機より下方にある作業場で発生する高湿度空気を風に載せて工場外に排出することで、工場内空間の湿度が過度にならないようにしている。このような空調装置は、ダクトを使用しないことから安いイニシャルコスト、ランニングコストで実施できるが、送風機による室内空気の攪拌だけのために、室内空間の過度の湿度上昇は防止できても、快適とされる４０〜６０％の湿度調整が困難であり、また、工場内の温度調整や天井の結露防止が難しくて、湿度調整や結露防止は他の種類の空調装置に頼らざるを得ない。
【０００６】
実際、１つの工場においては、高温多湿の夏場は、夏場に見合った冷房装置を使用し、低温乾燥期の冬場はそれ相応の暖房装置と加湿装置を使用している。また、製茶工場や畜産工場、印刷工場などの臭いの発生する工場においては、活性炭などの臭い吸収材料を使用した脱臭機能付装置を使用している。つまり、１つの工場においては、春夏秋冬の季節に応じた種類の異なる複数の空調装置を装備して、季節の変化に応じて使い分けしているのが現状である。換言すると、フルシーズン通して使用できる多機能な空調装置がなくて、結果的に工場全体をフルシーズン通して空調する設備のイニシャルコストが高く付く問題があった。
【０００７】
本発明の目的とするところは、工場の広い室内空間をフルシーズン通して空調する多機能で、かつ、低コストで実施できる空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、所定の室内空間の空気を室内空間全体で流動させる風を室内空間に直接に送り込む送風ファンと、この送風ファンの風吹出口に配設され、噴出した水微粒子を送風ファンからの風に乗せる複数の独立した噴霧ノズルと、この複数の各噴霧ノズルに高圧水を給水する高圧発生ポンプと、送風ファンによる送風速度切換運転と前記複数の噴霧ノズルによる噴霧量切換運転をフルシーズンを通じて制御する運転制御部とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
ここで、工場の室内空間は、製織工場や印刷工場、畜産工場などの３３０ｍ2を超える広い空間で、人や物の出入りのある密閉されていない空間である。この室内空間の床面から５〜８ｍの高さにに送風ファンと噴霧ノズルのユニットを配備し、季節に応じ、また、必要に応じて、送風ファンだけを稼動させて風を室内空間に吹き込んで室内空間の空気を流動させ、あるいは、送風ファンと高圧発生ポンプを稼動させて、噴霧ノズルから噴出される水微粒子を送風ファンからの送風に載せて室内空間に給送する。前者の送風だけの場合は、工場の室内空間の換気と天井や壁の結露防止ができ、この送風に噴霧を加えると室内空間の調湿と調温、脱臭（人間が感じる臭いの消臭）の制御が可能となる。このような様々な空調は季節の変化に応じて選択でき、また、結露防止や調湿などの空調は、送風ファンで作成する風の速度が６０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓであり、噴霧ノズルから高圧で噴出する水微粒子の噴出圧力が３０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2の高圧で、かつ、２００（ｌ／ｈ）〜３０００（ｌ／ｈ）の噴出量で噴出することで、より効果的に安定して行われる。また、噴霧ノズルから噴出させる水粒子は、軟水が噴霧ノズルの目詰まりを抑制する上で望ましく、さらに、噴霧ノズルは、噴霧口内面に螺旋状の水噴出通路を形成したものが、噴霧される水微粒子をより微細に粒子化する上で望ましい。
【００１０】
また、本発明においては、噴霧ノズルから噴出される水微粒子の粒径を１．５μｍ〜３０．０μｍにすることが、噴霧ノズルから噴出して蒸発する際の気化熱で周囲を冷却する機能や、臭い成分を吸収して工場内の臭いを低減させる機能に優れて望ましい。
【００１１】
また、本発明においては、送風ファンの送風方向と噴霧ノズルからの水微粒子の噴霧方向を略平行にすることが望ましい。このようにすることで、噴霧ノズルから噴霧される水微粒子が送風ファンからの送風で追い風的に前方へと給送され、給送されながら送風で拡散され、室内空間全体に分散して、より効果的に室内空間全体を均一に調湿し、調温するようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図1乃至図５を参照して説明する。
【００１３】
図1の空調装置は、製織工場や印刷工場、製紙工場などの一般的な大きさの工場の室内空間１に使用されるもので、室内空間１の調湿、調温、消臭、結露防止の各種空調を送風と水微粒子の噴霧の選択で行う。室内空間１を囲む構築物２の内部の天井近くに送風ファン１０と複数の独立した噴霧ノズル１３を備えた空調ユニット１６が架台３に支持されて設置される。構築物２の外部、或いは、内部に噴霧ノズル１３に給水する給水系２０が設置され、構築物２の中に室内空間１の平均的な湿度を検出する湿度センサー３０が設置される。また、構築物２の外部、或いは、内部に送風ファン１０の送風速度切換運転と、複数の噴霧ノズル１３の噴霧量切換運転を、フルシーズンを通じて制御する運転制御部３１が配備される。
【００１４】
給水系２０は、水道水などの水源からの水がバルブ２１を介して給水されると軟水に変換する自動軟水器２２と、自動軟水器２２からバルブ２３を介して給水された軟水を浄化するミクロフィルター２４と、ミクロフィルター２４で浄化された軟水を貯留する給水タンク２５と、給水タンク２５の軟水を所定の高圧水にして噴霧ノズル１３に給水する高圧発生ポンプ２６を備える。自動軟水器２２は、噴霧ノズル１３の硬水による目詰まりを防止するためのもので、大量の水道水を連続して軟水にする市販品が使用される。なお、水源が元々軟水であると、自動軟水器２２は不要である。ミクロフィルター２４は、軟水から０．４μｍ以下程度の雑菌類を除去する市販品を使用すればよい。
【００１５】
高圧発生ポンプ２６は、給水タンク２５の軟水を３０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2の高圧水にして、図２に示すように複数の噴霧ノズル１３にバルブ２７、２８を介して給水する。複数の噴霧ノズル１３は同一種類のもので、共通の高圧発生ポンプ２６から高圧水が給水されると、全ての噴霧ノズル１３から合計で２００（ｌ／ｈ）〜３０００（ｌ／ｈ）の噴出量で軟水の水微粒子を噴出する。
【００１６】
室内空間１の床面から５〜７ｍの高さの上部位置に架台３が固定され、この架台３上に送風ファン１０がブラケット１１を介して上下左右に回動可能に設置される。室内空間１の端の壁近くに送風ファン１０が、その円筒状風吹出口１２を室内空間１の中央部に向けて配置される。送風ファン１０の風吹出口１２の両側に複数、例えば図２及び図３に示すように左右一対の噴霧ノズル１３が設置される。以下、この一対の噴霧ノズル１３を区別する場合にだけ、噴霧ノズル１３ａ、１３ｂと称する。
【００１７】
送風ファン１０は、室内空間１の空気を室内空間全体で流動させるだけの風を、室内空間１の中央部に向けて直接に送風する。このような送風ファン１０は、風速６０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓの風を給送する能力の市販品、例えば、定格消費電力１．５ｋＷで直径１ｍ程度の小形で省エネタイプの市販品が使用可能である。送風ファン１０で室内空間１の空気に向けて所定範囲の風速の風を（ダクト類を使用することなく）直接に送り込むようにすることで、室内空間１の全体で空気の流動が安定して生じ、空気流動が継続する。この空気流動が、フルシーズンを通した後述する調湿調温や結露防止、消臭などの各種空調を確実で高性能なものにする。
【００１８】
図２及び図３に示すように、一対の各噴霧ノズル１３ａ、１３ｂは上下に延びる高圧給水管で、前面壁の上下６箇所に噴霧口１４を突出する。図４及び図５に示すように、６箇所の噴霧口１４は、上下に等間隔で並ぶ円筒管で、内部にプレフィルター１８を交換可能に収納する。各噴霧口１４の先端開口部内面は円錐面で、この円錐面に螺旋溝１７が形成される。プレフィルター１８を通過した高圧水は、螺旋溝１７で旋回力を受けて、噴霧口１４の先端開口から噴出される。この高圧水の噴出時に噴霧化されて極微細な水粒子となって噴出されると共に、螺旋溝１７による旋回力の作用で水粒子がさらに微細化されて、粒径１．５μｍ〜３０．０μｍの極微細な水微粒子の噴霧として放出される。各噴霧口１４からの噴霧方向は、ダクト１２の送風方向とほぼ同じに設定され、噴出された水微粒子はダクト１２からの風に負圧で吸引され、風に乗って前方へと追い立てられるように飛散流動する。
【００１９】
図１の空調装置は、春夏秋冬のフルシーズンを通して適宜に稼動する。
【００２０】
例えば、工場内が高温多湿となる夏場においては、送風ファン１０による送風運転と、噴霧ノズル１３による噴霧運転が、次の要領で行われる。送風ファン１０を駆動させて風速６０ｍ／ｓ以上で１２０ｍ／ｓ以下の風を室内空間１の中央部に向けてほぼ水平に送風すると共に、高圧発生ポンプ２６から３０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2の高圧水の軟水を左右一対の噴霧ノズル１３ａ、１３ｂに給水して、一対の噴霧ノズル１３ａ、１３ｂの全噴霧口１４から２００（ｌ／ｈ）〜３０００（ｌ／ｈ）の噴出量で粒径１．５μｍ〜３０．０μｍの極微細な水微粒子を噴出させる。送風ファン１０の風吹出口１２からの高速風が室内空間１の天井近くを流れ、この風により室内空間１の空気が室内全体を流動し始める。送風を継続させると、室内空間１で図１の破線矢印方向に空気が流動し、この空気の流動が室内全体に平均して継続して発生して、室内空間１の温度差、湿度差を小さくし、室内全体の温度、湿度を平均させる。
【００２１】
送風ファン１０からの送風と同時に、左右一対の噴霧ノズル１３ａ、１３ｂから噴出された微細水粒子が高速風に吸引されて、風と共に室内空間１を流れ、流れる際に一部が蒸発して気化熱で周辺空間を冷却し、この冷却空気が室内空間１の全体的な空気流動で分散して、室内空間１を平均した温度に冷房する。さらに、噴霧ノズル１３ａ、１３ｂから噴霧されて室内空間１を流動する水微粒子が室内空間１の湿度を平均したものに調整する。このような調温と調湿が、室内空間１に高速で送風された風によって助長されて、短時間で行われる。
【００２２】
また、室内空間１を流動する水微粒子は一部がイオン化して、室内空間１の作業場に臭い発生物質があると、この臭い発生物質からの臭い成分をイオン分解して臭いを少なくする。実際、室内空間１に臭い成分が量（レベル）で「１００」あるとすると、その内の「１０」程度の臭い成分が噴霧水微粒子に吸着されて除去され、室内の臭いのレベルが人間の嗅覚に感じないところまで低下する。この臭いレベルの低下で、人間には消臭されたと感じられて、夏場の作業環境が良好なものとなる。
【００２３】
室内空間１の特定の位置に設置された湿度センサー３０で湿度を検出し、この検出信号を運転制御部３１の運転制御回路に送信して、高圧発生ポンプ２６と送風ファン１０の駆動を制御することで、室内空間１の調温調湿を行うことができる。すなわち、室内空間１の湿度の増減変化で、高圧発生ポンプ２６で噴霧ノズル１３から噴出する軟水量と、送風ファン１０の風速を実験データに基づいて増減させる。また、噴霧ノズル１３が左右一対の噴霧ノズル１３ａ、１３ｂの場合は、図２に示すバルブ２７、２８を手動で、あるいは、自動で開閉して、左右一対の噴霧ノズル１３ａ、１３ｂの両方、あるいは、一方を噴霧運転させることで、室内空間１の調温調湿を行う。このようなバルブ２７、２８の開閉による調温調湿は、簡単な制御回路、調整機構を使って行える。
【００２４】
なお、実験によると、送風ファン１０の風速が６０ｍ／ｓ未満であると、一般的な広さの工場の室内空間１の湿度を４０％〜６０％の快適湿度にまで調整するのに長時間を要して実用的でなく、風速が１２０ｍ／ｓを超すと強風による影響が顕著になって、これも実用的でない。実用的で望ましい風速は、８０ｍ／ｓから１００ｍ／ｓである。また、高圧発生ポンプ２６による軟水の発生圧が３０ｋｇ／ｃｍ2より小さいと、噴霧ノズル１３からの水の極微細化が難しくなって湿度調整の他に冷房、脱臭などの機能低下が目立ち、１５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると高圧水対策に高価な設備が必要となるなどして実用的でなくなる。また、噴霧ノズル１３の数の増減で噴霧ノズル１３からの軟水の噴出量を２００（ｌ／ｈ）〜３０００（ｌ／ｈ）の範囲外にすることも可能であるが、一般的で、かつ、平均的な大きさの工場においては、噴出量が２００（ｌ／ｈ）〜３０００（ｌ／ｈ）の範囲内が最も無難であり、実用的であることが実験で認知された。
【００２５】
また、夏場に使用される図１の空調装置は、送風ファン１０に定格消費電力の少ない低コストで省エネタイプのものが適用できるため、従来の夏場の空調装置に比べてイニシャルコストが５分の１程度まで低減でき、一日２４時間フル稼働させた場合のランニングコストが従来の空調装置の１０分の１程度まで少なくできる。したがって、工場が拡大されて、図１の空調装置の設置台数を増やしても、イニシャルコストやランニングコストが従来の空調装置より大幅に安くなる。
【００２６】
図１の空調装置を冬場に使用する場合は、送風ファン１０による送風運転を行い、噴霧ノズル１３による噴霧運転を止めるか、噴霧運転規模を低減させる。例えば、工場の天井に室内と室外の温度差で結露が発生しやすい冬場においては、送風ファン１０による送風運転だけ行っても、室内空間１に生じる空気の流動で、室内の天井や壁に結露が発生し難くなり、結露が発生しようとしても空気流に触れることで発生が抑制されて、結果的に結露発生が防止される。したがって、工場の天井の結露が水滴となって工場の作業場の製品類に落下するといったトラブル発生が無くなり、作業場の作業環境が常に良好なものとなる。また、送風と共に、噴霧運転を小規模で行うようにすると、冬場の乾燥しがちな室内空間１が噴霧で加湿されて、夏場と同様に湿度調整される。
【００２７】
【実施例】
図６と図７に９９０ｍ2の印刷工場に本発明装置を適用した実験例を示す。同図の構築物２は東西に横長の１階建て印刷工場で、この工場の室内空間１の東側隅部の上部に３台の同一型の空調ユニット１６Ａ〜１６Ｃを設置する。１２月で工場の外気温度５．０℃の条件下で、各空調ユニット１６Ａ〜１６Ｃの送風ファンを停止させた場合と、駆動させた場合の工場の図６で示す床から１ｍの高さの各点Ａ１〜３、Ｂ１〜３、Ｃ１〜３の温度を測定した。なお、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３は、工場の中心位置である。
【００２８】
各空調ユニット１６Ａ〜１６Ｃの送風ファンを停止させた場合、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の温度差が約１℃であり、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の温度差が約０．８℃であり、中央のＡ３、Ｂ３、Ｃ３の温度差が約２．２℃であり、さらに、Ａ１とＡ３の温度差が２．０℃であった。これに対して、各空調ユニット１６Ａ〜１６Ｃの送風ファンを駆動させると、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の温度差が約０．５℃であり、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の温度差が約１．０℃であり、中央のＡ３、Ｂ３、Ｃ３の温度差が約０．５℃であり、Ａ１とＡ３の温度差が約０．５℃であった。このように、各点における温度差は湿度差に対応することから、各空調ユニット１６Ａ〜１６Ｃの送風ファンを駆動させる方が、駆動させないよりも室内空間１の温度と湿度を効果的に平均化し、均一化することが分かる。この湿度の均一化は、図６の工場で印刷作業をしたときに、印刷される紙の皺が少なく、インクの含浸面において良好な結果が得られたことで、実証された。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、工場などの室内空間に送風ファンと噴霧ノズルのユニットを配備し、送風ファンから風を直接に室内空間に送風して、室内空間の全体に空気を流動させ、噴霧ノズルから適宜に水微粒子を噴出させることで、室内空間全体の平均的な調湿、調温が短時間で精度よく行うことができ、特に、夏場においては消臭のための運転が選択して実行でき、冬場においては結露防止のための運転が選択して実行できて、フルシーズン通し各季節で有効利用できる実用性、汎用性に優れた多機能な空調装置が提供できる。また、送風ファンや噴霧ノズルは小規模で安価、省エネタイプなものが適用できて、イニシャルコストとランニングコストの安い実用価値大なる空調装置が提供できる。
【００３０】
また、送風ファンの送風方向と前記噴霧ノズルの噴霧方向を略平行にすることで、噴霧ノズルから噴霧される水粒子を送風ファンからの風に効果的に微細化して乗せて、室内空間に流動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す湿度調整装置の概要を示す側面図である。
【図２】図１装置における送風ファンと噴霧ノズルの正面図である。
【図３】図２装置の部分平面図である。
【図４】図２装置における噴霧ノズルの側面図である。
【図５】図４の噴霧ノズルの部分拡大断面図である。
【図６】本発明装置の実験例を説明するための工場の平面図である。
【図７】図６の工場の断面図である。
【符号の説明】
１    室内空間
１０    送風ファン
１１    ブラケット
１２    風吹出口
１３    噴霧ノズル
１４    噴霧口
１６    空調ユニット
１７    螺旋溝
１８    フィルター
２０    給水系
２１    バルブ
２２    自動軟水器
２３    バルブ
２４    ミクロフィルター
２５    給水タンク
２６    高圧発生ポンプ
２７    バルブ
２８    バルブ
３０    湿度センサー
３１    運転制御部
【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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