(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を実質的に遮断できる試験室内に、吹付けファンと被試物の載置台を備え、温度調節した調温空気を吹付けファンにより被試物に吹付けて被試物周囲の雰囲気温度を一定にすべくした試験室の空調方法において、試験室外から調温空気を試験室に供給するダクトの出口を、前記吹付けファンの吸込み側と間隔を開けて対向させ、前記ダクトの出口から出る調温空気を上方から吹付けファンに吹込み、該吹付けファンで付勢して被試物に直接的に吹付けるように被試物に対して吹付けファンの吹出口が指向していることを特徴とする、試験室の空調方法。
【請求項２】
外気を実質的に遮断できる試験室内に、吹付けファンと被試物の載置台を備え、空気調温機により温度調節した調温空気を吹付けファンにより被試物に吹付けて被試物周囲の雰囲気温度を一定にすべくした試験室の空調装置において、調温空気を試験室に供給するダクトの出口を、前記吹付けファンの吸込み側と間隔を開けて対向させ、前記吹付けファンはその吹出口を被試物に向けるよう設置させ、前記ダクトの出口から出る調温空気を上方から吹付けファンに吹込み、該吹付けファンで付勢して被試物に吹付けるように被試物に対して吹付けファンの吹出口が指向していることを特徴とする、試験室の空調装置。
【請求項３】
請求項２において、前記吹付けファンの吸気側を吸気口を有する吸気ボックスで囲み、前記空気調温機から試験室内を下向きに伸びる吐出ダクトの吐出口を、間隔を開けて吸気ボックスの前記吸気口に対向させたことを特徴とする、試験室の空調設備。
【請求項４】
請求項２又は３において、試験室は上部に水平に走行できる被試物運搬用のクレーンを有し、吐出ダクトの吐出口と吸気ファンの吸気孔又は吸気ボックスの吸気口との間隔を、前記クレーンが走行できるように上下に開けたことを特徴とする、試験室の空調設備。
【請求項５】
請求項２、３又は４において、前記ダクトを複数本に分岐してそれぞれにシャッタと吐出口を設け、吹付けファン又は吸気ボックスを有する吹付けファンを移動可能に設け、これらの吸気口を前記吐出口の下方に位置
決めできるようにしたことを特徴とする、試験室の空調設備。
【請求項６】
請求項２、３、４又は５において、前記被試物がラジエタを有するエンジンであり、吹付けファンが車速ファンであって、該車速ファンの吹出口が前記ラジエタ及びエンジン本体に向けられていることを特徴とする、試験室の空調設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被試物を囲む雰囲気の温度を所定の条件に保ち、該条件下で被試物の性能又は作用を試験するための試験室にあって、被試物を囲む雰囲気の空調方法及び空調設備に関するものであり、例えば、車両用のエンジンの出力、動特性その他の試験について、雰囲気温度を一定にすることで試験条件を維持するために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のエンジンの性能を室内で試験するための従来の手段としては、空気冷却機によって試験室内の空気全体を走行環境に合わせた温度に冷却し、車速ファンと称される吹付けファンなどを用いて、車両の走行速度に見合った流速で室内空気をラジエタ及びエンジン回りに吹付けながらエンジンの特性を測定していた。
【０００３】
この従来設備においては、試験室内の空気全体を温度調節するため、大型の空気冷却機が必要である。すなわち熱交換器や送風機などの構成部材が全体空調のため大きくなっていた。さらに、エンジン稼動に由来する室内の高温化を補償するために、全体空調では室温よりもかなり低温の温調空気が必要となり、熱媒としてブラインを用いるのが一般であり、維持管理と設備費の点で改善の必要があった。また、空気冷却機から室内に通じるダクトを吹付けファンに接続した構造にしたとすると、空気冷却機は小型でよいが、ダクトと吹付けファンの接続構造が複雑になる。更に、試験室内に被試物であるエンジンを搬入、搬出するための走行クレーンを備える場合は、該走行クレーンの走行を阻害しないように前記ダクトを設ける必要があり、ダクトの構造及び据付け工事が複雑になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の車両用のエンジンのみならず、多様な雰囲気温度のもとで使用される物品の性能を試験する試験室にあって、被試物に吹付ける空気のみを主として温度調節することにより、空気調温機の運転に要するエネルギーを節減し、かつ空気調温機の小型化を図り、併せてダクトの構造及び据付け工事を簡単にし、またクレーンの走行を阻害しないようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段のうち、第１の手段は、請求項１に記載したとり、外気を実質的に遮断できる試験室内に、吹付けファンと被試物の載置台を備え、温度調節した調温空気を吹付けファンにより被試物に吹付けて被試物周囲の雰囲気温度を一定にすべくした試験室の空調方法において、試験室外から調温空気を試験室に供給するダクトの出口を、前記吹付けファンの吸込み側と間隔を開けて対向させ、前記ダクトの出口から出る調温空気を上方から吹付けファンに吹込み、該吹付けファンで付勢して被試物に直接的に吹付けるように被試物に対して吹付けファンの吹出口が指向していることを特徴とする。この手段によれば、室外から供給される調温された空気は、ダクトの吐出口から出たのち、吹付けファンに吸い込まれて被試物に吹付けられ、被試物の雰囲気温度を所望値にすることができる。
【０００６】
また、第２の手段は、請求項２に記載したとおり、外気を実質的に遮断できる試験室内に、吹付けファンと被試物の載置台を備え、空気調温機により温度調節した調温空気を吹付けファンにより被試物に吹付けて被試物周囲の雰囲気温度を一定にすべくした試験室の空調装置において、調温空気を試験室に供給するダクトの出口を、前記吹付けファンの吸込み側と間隔を開けて対向させ、前記吹付けファンはその吹出口を被試物に向けるよう設置させ、前記ダクトの出口から出る調温空気を上方から吹付けファンに吹込み、該吹付けファンで付勢して被試物に吹付けるように被試物に対して吹付けファンの吹出口が指向していることを特徴とする。この手段によれば、被試物に対する調温作用は、請求項１の手段と同様になされる。
【０００７】
第３の手段は、請求項３に記載したとおり、請求項２において、前記吹付けファンの吸気孔を吸気口を有する吸気ボックスで囲み、前記空気調温機から試験室内を下向きに伸びる吐出ダクトの吐出口を、間隔を開けて吸気ボックスの前記吸気口に対向させたことを特徴とする。この手段によれば、ダクトの吐出口から出た調温された空気は、そのまま吸気ボックスの吸気口から吸気ボックス内に受入れられ、吹付けファンに吸込まれて被試物に吹付けられる。
【０００８】
第４の手段は、請求項４に記載したとおり、請求項２又は３において、試験室は上部に水平に走行できる被試物運搬用のクレーンを有し、吐出ダクトの吐出口と吸気ファンの吸気孔又は吸気ボックスの吸気口との間隔を、前記クレーンが走行できるように上下に開けたことを特徴とする。この手段によれば、試験室内の走行クレーンは、ダクトの吐出口の下部の空間を経て走行することができる。
【０００９】
第５の手段は、請求項５に記載したとおり、請求項２，３又は４において、前記ダクトを複数本に分岐してそれぞれにシャッタと吐出口を設け、吹付けファン又は吸気ボックスを有する吹付けファンを移動可能に設け、これらの吸気口を前記吐出口の下方に位置決めできるようにしたことを特徴とする。この手段によれば、被試物に対して最適位置にあるダクトまで吹付けファン又は吸気ボックスを移動して吹付けを行なわせることができる。
【００１０】
第６の手段は、請求項６に記載したとおり、請求項２，３，４又は５において、前記被試物がラジエタを有するエンジンであり、吹付けファンが車速ファンであって、該車速ファンの吹出口が前記ラジエタ及びエンジン本体に向けられていることを特徴とする。この手段によれば、エンジンを多種の雰囲気温度で試験することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１，２において、１はエンジンの試験室であり、該試験室１は、試験棟内に多数列設されている。各試験室１のフロア２には、被試物であるエンジンＥを載置するための定盤３が設置される。４は定盤３上に設置した各種の試験用機器である。また試験室１の一側にはエンジンＥを台車に乗せて出し入れするための出入口５とこれを開閉する扉５ａが設けられ、他側には試験員室６ａや各種の試験用機器を有する機械室６ｂが連設されている。
【００１２】
試験室１には、中間高さ位置よりやや上方にクレーンビーム７ｘ，７ｙをもつ走行クレーン７が設置され、クレーンビーム７ｘにフック７ｂをもつウインチ７ａが設置されており、クレーンビーム７ｘはビーム７ｙ上をＹ方向に移動でき、ウインチ７ｂはビーム７ｘ上をＸ方向に移動できるもので、台車により搬入されたエンジンＥを、定盤３上の所定位置に搬入、搬出することができる。
【００１３】
フロア２上には、吹付けファンとして遠心型のケーシング及びロータをもつ車速ファン８が設置されており、図示を省略した駆動部によって駆動される。該車速ファン８の吹出口８ａは、エンジンＥ側を指向し、該ファン８の吸気孔８ｂは、両側面に開口している。そして、車速ファン８の吸気側には、吸気孔８ｂと間隔をあけた状態で該吸気側を囲む吸気ボックス９が設けられ、該吸気ボックス９は、図３に示すように箱型で上向きの吸気口９ａが設けられ、該吸気口９ａから流入した空気がファン８の吸気孔８ｂに流入できるようになっている。
【００１４】
また試験室１の上階のフロア１０の上には、空気冷却機１１が設置され、その吸気ダクト１２は、フロア１０を貫いて試験室１内に連通し、ラッパ状の吸気口１２ａから試験室１内の空気を吸引するようにされ、吐出ダクト１３は、フロア１０を貫いて下向きに伸び、下端の吐出口１３ａは、間隔Ｓを介して吸気ボックス９の吸気口９ａに対向している。
【００１５】
この形態において吸気口９ａの面積は、吐出口１３ａの面積より広く形成され、間隔Ｓは、クレーン７のクレーンビーム７ｘが通過できる間隔とされており、エンジンＥは、クレーンビーム７ｘに設けたウインチ７ａに吊り下げられて試験位置に搬入、搬出される。空気冷却機１１において１１ａは熱交換器、１１ｂはファンである。図中１４はエンジンＥから出る排気を棟外に排出するためのダクトであり、該エンジンＥを作動させるための燃焼用の新鮮な空気は、図示を省略した給気管によって供給される。
【００１６】
以上の構成を有するから、ファン１１ｂによって空気冷却器１１内に吸込まれた試験室１内の空気は、熱交換器１１ａで冷却されて吐出ダクト１３の吐出口１３ａから下向きに吐出し、次いで該空気は、車速ファン８によって、吸気ボックス９の吸気口９ａ及び吸気孔８ｂから吸引されて付勢され、吹出口８ａから吹出して、ラジエタＲ及びエンジン本体Ｅａを冷却する。このとき、吐出口１３ａから出る冷空気の一部である外周部分は拡散して試験室１内に流れ、また吸気口９ａに流入する空気の外周側には試験室１内の空気が混入する。
【００１７】
吐出口１３ａから出る冷空気の吐出量をＱ1とし、該Ｑ1が例えば４７０ｍ3／ｍｉｎ（２８２００ｍ2／ｈ）であり、そのうち６５％が吸気口９ａに入るものとし、車速ファン８の送気量をＱ2として該Ｑ2が４２０ｍ3／ｍｉｎであるとすれば、試験室１内から吸気口９ａの内周面に沿って吸込まれる外周空気の量Ｑ3は、Ｑ3＝Ｑ2−０．６５Ｑ1であり、Ｑ3＝４２０−０．６５×４７０＝１１５ｍ3／ｍｉｎである。ここで吐出量Ｑ1の空気の温度が９℃、外周空気量Ｑ3の空気の温度が２０℃であるとすると、車速ファン８から出る空気量Ｑ2の空気の温度は１３℃になると想定される。
【００１８】
なお、この場合において熱媒としてはブラインを必要とせず、５℃の冷水を熱交換器１１ａに通液することで対応できる。
【００１９】
そして、車速ファン８から出る冷空気の温度は、空気冷却機１１の冷却力（例えば熱交換器１１ａに導かれる熱媒の量や温度）を調節することにより任意に調節できるから、種々の雰囲気温度でエンジンＥの過渡応答性などの試験ができ、また室温が低い状態の試験設備の作動開始時には、吐出口１３ａから出る冷風に近い温度である低温での試験が可能である。
【００２０】
前記の形態において、吐出口１３ａから出る冷風の外周部分の一部は室内に拡散し被試物の冷却に利用されないが、試験室１全体を冷却する場合に比べて冷風量は少なくてすむ。したがって、ファン１１ｂを小型にすることができる。また、吐出空気をできるだけ拡散させないように構成機器及び部材を配置し、そのまま被試物に到達させるよう搬送するため、熱交換器１１ａの仕様の低減や熱媒としての冷水の使用が可能になる。
【００２１】
また、前記の形態において、吐出口１３ａを吸気口９ａより小さくしているが、同一の大きさであってもよいし、吐出口１３ａを吸気口９ａより大にして、吐出空気の全量を確実に吸込ませるようにしてもよい。更に、吐出口１３ａを先細のノズル状とし、又は吸気口９ａを上開きの漏斗状にすることにより、吐出口１３ａから出る冷空気の吸入効率を上げることができる。
【００２２】
次に図４を参照して別の実施の形態を説明する。同図で前記の形態と共通する構成については共通の符号を付し、詳しい説明は省略する。この形態においては、ダクト１３からダクト１４，１５が分岐され、各ダクトの吐出口１３ａ，１４ａ，１５ａの内方に隣設してシャッタ１３ｂ，１４ｂ，１５ｂが設けられ、各ダクトのうち任意の一つのダクトが使用されるとき、他のダクトのシャッタは閉じられる。図中１５ｃはダクト１５の湾曲部に設けた整流板である。また、吹付けファン８としては軸流型のケーシング及びロータをもつファンが用いられ、その後面の吸気孔８ｂが吸気ボックス９の側面に連設されている。
【００２３】
フロア２上には、被試物であるエンジンＥの支持台１６と吹付けファン８側を固定した支持台１７が移動自在に設けられている。フロア２上に前記の定盤３が設けられていないが、該定盤３を備えていてもよい。そしてエンジンＥの支持台１６の位置に応じて、最適の吹付け作用が行なわれ且つダクトから吸気ボックス９に最適の吹込み作用が行なわれるように、適宜位置のダクトを選択してファン８の支持台１７を移動させ、そのダクトのシャッタを開いて送気する。この実施の形態においては、被試物の大きさ、形状に応じて該被試物と吹付けファン８を設置できるが、支持台１６を固定台として、支持台１７側のみを移動可能のものにするだけでもよい。移動はキャスター移動のほか、クレーンにより昇降し得る形態も含み、要は吹付けファンが建物に固定されていなければ本実施の形態に好適に利用できる。
【００２４】
以上、エンジンＥを通常の使用時の気温程度の空気で冷却する例を説明したが、別の被試体において空気冷却機１１をヒートポンプとしても運転できる空気調温機として構成し、高温の空気を発生させて、被試体を高温の外気中で作動させる場合を想定した試験を行なうこともできる。
【００２５】
また、この設備によれば、例えばクリーンルーム内の超清浄空間における電子部品の特性試験にも適用できる。
【００２６】
更に、前記吹付けファン８の吸込側の形状は、吸気ボックス９を用いることなく、ダクト１３の下向きの吐出口１３ａに対向した開口をもつ縦部分と該縦部分から横方向に屈曲した横部分とによってＬ字形の形状としたものとすることができる。また、吹付けファン８のケーシングから上向きに伸びる吸気孔を一体に設けて吐出口１３ａに対向させ、該ケーシングに横向きの吹出口を連設して、吹付けファン８の流路全体をＬ字形に形成してもよい。
【００２７】
以上のように、吹付けファンの吸込み側の部分は、該吹付けファン自体の一部として形成してもよく、また該吹付けファンを収容した吸気ボックス又は吹付けファンに連設した吸気ボックスで形成してもよい。いずれの場合も、「吹付けファンの吸込み側」は、ファンのロータ部分に至る一連の流路として形成される。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１及び２の手段によれば、被試物の雰囲気のみを局部的に温度調節するから、吹付ける空気の温度調節手段が小型安価になり、温度調節のためのエネルギも少なくてすむ。また、吐出ダクトと吹付けファンを機械的に接続していないから、該吐出ダクトの構造及び据付け工事が簡単になり、設備費が安価になる効果がある。
【００２９】
また請求項３の手段によれば、ダクトの吐出口から吐出される調温空気を、吸気ボックスの吸気口を経て吹付けファンに吸入するから、調温空気を無駄なく吹付けファンに容易に吸込ませることができる。
【００３０】
また請求項４の手段によれば、吐出ダクトと吸気ファンの吸気孔又は吸気ボックスとの間に形成した間隔内をクレーンが走行できるから、被試物の運搬が容易になる効果がある。また既にクレーンのある室を改修し試験室にすることも容易である。
【００３１】
請求項５の手段によれば、被試物の大きさ、形状に応じて、使用するダクトを選択できるから、被試物と吹付けファンの位置に融通性があり、室内の装置レイアウトが自由でかつ最適の吹付けを行なうことができる。
【００３２】
請求項６の手段によれば、エンジンの使用状態を想定した試験をする設備において、過渡応答性の如き特性を精密に測定することができ、また、設備の構成が簡単になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の正面図
【図２】  同じく平面図
【図３】  吸気ボックスの斜視図
【図４】  他の実施の形態の正面図
【符号の説明】
１…試験室                          ７…クレーン
７ｘ，７ｙ…クレーンビーム
８…車速ファン（吹付けファン）    ８ａ…吹出口
８ｂ…吸気孔
９…吸気ボックス                  ９ａ…吸気口
１１…空気冷却機（空気調温機）    １１ａ…ファン
１３，１４，１５…吐出ダクト
１３ａ，１４ａ，１５ａ…吐出口
Ｅ…エンジン（被試物）              Ｓ…間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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