(57)【要約】【課題】ビル、工場等の空調設備における排出空気の風力エネルギーを有効利用し、電力として回収することができる排気ユニットの提供を目的とするものである。【解決手段】本発明の排気ユニットは、排気ダクト４に連通するケーシング１と、このケーシング１内に配設されるブロワー２と、垂直軸風車６及び発電機７を有する風力発電装置３とを備えている。垂直軸風車６は、回転軸８と、この回転軸８に対して平行かつ等角度間隔に配設される複数の直線翼状ブレード１１とを備えている。垂直軸風車６は、水平に設置された直方体状のケーシング１内に配設されている。【選択図】  図１
2005069502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ダクトに連通するケーシングと、このケーシング内に配設されるブロワーとを備え、室内の空気を外部に排出する排気ユニットであって、
風車及び発電機を有する風力発電装置をさらに備えていることを特徴とする排気ユニット。
【請求項２】
上記風車として垂直軸風車が用いられている請求項１に記載の排気ユニット。
【請求項３】
上記垂直軸風車が、回転軸と、この回転軸に対して平行かつ等角度間隔に配設される複数の直線翼状ブレードとを備えている請求項２に記載の排気ユニット。
【請求項４】
上記ケーシングが水平に設置された直方体状のものとされ、
上記垂直軸風車がケーシング内に配設されている請求項３に記載の排気ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を外部に排出する排気ユニットに関し、例えばビル、工場等の空調設備の強制排気システムに好適な排気ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なビル、工場等の建物Ｘの空調設備としては、図３に示すように、各室Ａ〜Ｃに連通する給気ダクト５１、還気ダクト５２及び強制排気ダクト５３と、給気ダクト５１及び還気ダクト５２間に連通する空気調和ユニット５４と、強制排気ダクト５３の排気側に連通する強制排気ユニット５５と、還気ダクト５２の途中に配設されるブロワー５６とを備えている。
【０００３】
この空気調和ユニット５４は、一般的には水平に設置される直方体状のケーシング５７を備えており、このケーシング５７内に吸気側から順に配設されるエアフィルター５８、冷温水コイル５９、蒸気スプレー６０及びブロワー６１を備えている。このケーシング５７の吸気側には還気ダクト５２及び外気ダクト６２が連通し、排気側にはブロワー６１から延びる給気ダクト５１が貫通している。
【０００４】
強制排気ユニット５５は、一般的には水平に設置される直方体状のケーシング６３と、このケーシング６３内に配設されるブロワー６４とを備えている。このケーシング６３の吸気側には強制排気ダクト５３が連通し、排気側にはブロワー６４から外部に延びるダクトが貫通している。
【０００５】
上述の構造の空調設備の機能としては、各室Ａ〜Ｃ内の空気がブロワー５６によって還気ダクト５２を介して吸い出され、一部は外部に排出され、一部は空気調和ユニット５４に還流される。空気調和ユニット５４に還流された空気は外気ダクト６２から取り入れられた外気と共に空気調和ユニット５４のブロワー６１によって給気ダクト５１を介して各室Ａ〜Ｃに供給される。この空気調和ユニット５４内を通過する空気は、エアフィルター５８によって埃、ゴミ等が取り除かれ、次に冷温水コイル５９及び蒸気スプレー６０によって適切な温度及び湿度に調節される。一方、工場、研究所等のエアシャワーブース等においては、強制排気ユニット５５によって強制排気ダクト５３を介して強制的に空気が外部に排出されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
今日では、自然環境保護の観点から、環境負荷の低減を図るべく、材料等のリサイクル、省資源化、省力化、コジェネレーションなどが進められている。しかし、ビルや工場などの空調設備に関しては、快適性、クリーン性、ＩＴ対応性等を重視する傾向があり、電力消費量が増大する傾向がある。
【０００７】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、ビル、工場等の空調設備における排出空気の風力エネルギーを有効利用し、電力として回収することができる排気ユニットの提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ビル、工場等の空調設備において、強制排気ユニット等によって外部に排出される空気の風速が５ｍ／ｓ程度とかなり大きいことに着目し、今日開発されている小型軽量の風力発電装置を用いることで排出空気から電力が回収できることを見出した。
【０００９】
その結果得られた上記課題を解決するためになされた発明は、排気ダクトに連通するケーシングとこのケーシング内に配設されるブロワーとを備え、室内の空気を外部に排出する排気ユニットであって、風車及び発電機を有する風力発電装置をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
当該排気ユニットは、風力発電装置を備えていることから、ブロワーによって外部に排出される空気の風力エネルギーから電力を回収することができ、例えば照明等の電力として利用することができる。
【００１１】
上記風車としては垂直軸風車が好ましい。かかる垂直軸風車は、小型軽量化が可能であり、ビル、工場等の空調設備により排出される空気の風量でも十分に発電が可能である。また、この垂直軸風車は、風切り音等の騒音の発生が非常に小さく、ビル等の空調設備に付加しても、快適性の低下や周辺への騒音被害が防止される。
【００１２】
上記垂直軸風車としては、回転軸と、この回転軸に対して平行かつ等角度間隔に配設される複数の直線翼状ブレードとを備えるとよい。このように複数の直線翼状ブレードを回転軸と平行かつ等角度間隔に有する垂直軸風車によれば、ビル等の空調設備における所定面積の排出口から所定量排出される空気を効果的に捕らえ、効率良く発電することができる。
【００１３】
また、上記ケーシングを水平に設置された直方体状のものとし、上記垂直軸風車をケーシング内に配設するとよい。上記構造の垂直軸風車は水平設置された直方体状のケーシング内に丁度配設することができ、ケーシング内を流通する空気をより効果的に捕捉し、より効率良く発電することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る排気ユニットの構成を示す模式的側面図、図２は図１の排気ユニットの風車部分を示す模式的Ａ−Ａ断面図である。
【００１５】
図１の排気ユニットは、ビル、工場等の建物の室内から空気を排出するものであり、特に強制排気システムとして好適に使用される。当該排気ユニットは、具体的にはケーシング１と、ブロワー２と、風力発電装置３とを備えている。
【００１６】
ケーシング１は、直方体状に形成されており、ビル、工場等の建物内外に水平に設置されている。このケーシング１の一端側（吸気側）には、建物内のエアシャワーブース等から延びる排気ダクト４が連通している。一方、ケーシング１の他端側（排気側）には、ブロワー２から延びるダクト５が貫通している。ケーシング１に使用される材料としては、特に限定されるものではなく、例えば鋼板、銅合金板等が挙げられる。また、ケーシング１のサイズとしても、特に限定されず、排出する空気の流量、その排気流量に対応する性能を有するブロワー２のサイズ、風力発電装置３のサイズ等を考慮して適宜設計される。
【００１７】
ブロワー２は、ケーシング１内の排気側に配設されている。このブロワー２とは、動力の供給を受け、羽根車、ローターなどの作動部分が外部から吸い込んだ気体に仕事をしてその力学的エネルギー（圧力、速度）を増加させることによって気体の輸送を行う機械である。ブロワー２の具体的な形式としては、特に限定されず、例えば（ａ）遠心ブロワー、プロペラブロワー等のターボ形ブロワー、（ｂ）ロータリーブロワー、ルーツブロワー、ベージブロワー等の容積形ブロワーが使用されるが、特に流量が大きいターボ形ブロワーが好適に使用される。
【００１８】
風力発電装置３は、図２に示すように、ケーシング１内の吸気側に配設されている。この風力発電装置３は、ブロワー２の送風によってケーシング１内を流れる空気の風力エネルギーを電気に変換するものであり、具体的には垂直軸風車６及び発電機７を備えている。
【００１９】
垂直軸風車６は、ケーシング１の底面と垂直（鉛直）にかつ回転自在に配設される回転軸８と、回転軸８の上部に螺合等の手段で結合されるハブ部材９と、アーム部材１０と、５枚の直線翼状ブレード１１とを備えている。この垂直軸風車６は、ケーシング１内に接触しない程度に丁度入るサイズとされている。
【００２０】
この直線翼状ブレード１１は、直線状の帯板であり、外側面の横断面形状が流線形に形成されている。５枚の直線翼状ブレード１１は、回転軸８を中心軸とする略同一円筒面内における等角度間隔に、かつ回転軸８と平行（つまり鉛直）に配設されている。
【００２１】
アーム部材１０は、回転軸８に対して５枚の直線翼状ブレード１１を所定位置に支承するためのものであり、具体的にはハブ部材９に放射状に突設され、先端が５枚の直線翼状ブレード１１の内面側に固定されている。このアーム部材１０は、一枚の直線翼状ブレード１１に対してＶ字状に延出する２枚の帯板から構成され、外側に向けて漸次幅が狭くなっている。このアーム部材１０を構成する帯板は、その幅方向が回転軸８と垂直になるよう配設されており、回転に対する抵抗が軽減されている。
【００２２】
発電機７は、回転軸８に連結され、垂直軸風車６の直線翼状ブレード１１の内方に配設されている。この発電機７は、回転軸８の回転エネルギーを電磁作用により電気エネルギーに変換し、電力を得る電気機械である。発電機７の形式としては、特に限定されず、例えば直流を得る直流発電機、交流を得る同期発電機及び誘導発電機が用いられる。
【００２３】
当該排気ユニットは、ケーシング１内に風力発電装置３を備えているため、ブロワー２の空気の排出によりケーシング１内を流れる空気の風力エネルギーから電力を回収することができ、例えば照明等に利用することができる。また、当該排気ユニットは、回転軸８と平行かつ等角度間隔に配設される５枚の直線翼状ブレード１１を有する構造の垂直軸風車６をケーシング１内に備え、垂直軸風車６がケーシング１内に丁度入るサイズにされていることから、ビル等の空調設備において排気される空気を効果的に捕らえ、効率良く発電することができ、加えて風切り音等の騒音の発生が非常に小さく、ビル等の空調設備に付加しても、快適性の低下や周辺への騒音被害が防止される。また、当該排気ユニットは、上記構造の垂直軸風車６がケーシング１内に配設され、さらに発電機７が垂直軸風車６の内方に収納されていることから、風力発電装置３の付加に伴うサイズの増加を最小限に止めることができる。一方、当該排気ユニットは、ケーシング１内への風力発電装置３の設置により排気抵抗が増加するが、ビル等の空調設備の排気経路は密閉系ではなく、流れる空気も渦等の乱流が至る所で発生しているため、風力発電装置３による排気抵抗の増加率が比較的小さく、発電によるメリットを十分確保することができる。
【００２４】
なお、本発明の排気ユニットは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、風車としては上記構造の垂直軸風車６に限定されるものではなく、その他のジャイロミル形風車、ダリウス形風車、クロスフロー形風車、サボニウス形風車等の垂直軸風車も使用することができる。かかる垂直軸風車によっても、小型軽量化が可能であり、ビル、工場等の空調設備により排出される空気の風量でも十分に発電が可能である。また、本発明の排気ユニットは、垂直軸風車に限定されず、プロペラ形風車等の水平軸風車も使用することができる。
【００２５】
また、風車の配設個所としては、ケーシング１内の吸気側に限定されるものではなく、例えばブロワーの排気側などでも可能であり、特にブロワーから延びる排気口の近傍が風車による排気抵抗の増加を防止できる点で好ましい。
【００２６】
さらに、風力発電装置の発電機の配設個所としては、ケーシング１内に限定されず、ケーシング外に備えることも可能である。このように発電機をケーシング外に備えると、風力発電装置による当該排気ユニットのサイズの増加を招来するが、発電機の機能などの設計自由度が大きくなる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排気ユニットによれば、ビル、工場等の空調設備における排出空気の風力エネルギーを有効利用し、電力として回収することができ、自然環境保護、環境負荷の低減を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ユニットの構成を示す模式的側面図である。
【図２】図１の排気ユニットの風車部分を示す模式的Ａ−Ａ断面図である。
【図３】建物の空調設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  ブロワー
３  風力発電装置
４  排気ダクト
５  ダクト
６  垂直軸風車
７  発電機
８  回転軸
９  ハブ部材
１０  アーム部材
１１  直線翼状ブレード
【図１】
2005069502.tif 000003
【図２】
2005069502.tif 000004
【図３】
2005069502.tif 000005