(57)【要約】【課題】本発明は、工場などに設置される空調設備であって、限られた空間であっても、十分な気体搬送能力を有する気体搬送装置１を提供することができるというものである。【解決手段】被空調空間２の内外を連通する主配管５と、被空調空間２内において、主配管５内へと気体を吸込む吸込口６と、被空調空間２外において、主配管５内から被空調空間２外へと気体を吐出する吐出口８と、この吐出口８近傍に、主配管５内から気体を吐出するための送風機４とを具備し、主配管５を環状とすることで、環状の主配管５内が一種のチャンバーとして作用するというものである。【選択図】図１
2009144966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被空調空間内の気体を被空調空間外へと搬出する気体搬送装置であって、前記被空調空間の内外を連通する主配管と、前記被空調空間内において、前記主配管内へと前記気体を吸込む吸込口と、前記被空調空間外において、前記主配管内から前記被空調空間外へと前記気体を吐出する吐出口と、この吐出口近傍において、前記主配管内から前記気体を吐出するための送風機とを具備し、前記主配管を環状としたこと特徴とする気体搬送装置。
【請求項２】
被空調空間内の気体を被空調空間外へと搬出する気体搬送装置であって、前記被空調空間の内外を連通する環状の主配管と、前記被空調空間内において、前記主配管内へと前記気体を吸込む吸込口と、前記被空調空間外において、前記主配管内から前記被空調空間外へと前記気体を吐出する吐出口と、この吐出口近傍において、前記主配管内から前記気体を吐出するための送風機とを具備し、前記送風機が吐出可能な気体の風量の総和が、前記吸込口で吸込む気体の風量の総和以上であり、前記主配管の断面積は、前記吸込口で吸込む気体の風量の総和の５０％以上を搬送可能な断面積としたことを特徴とする気体搬送装置。
【請求項３】
前記主配管の断面積は、略一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の気体搬送装置。
【請求項４】
前記主配管の断面形状は、四角形であることを特徴とする請求項１または２に記載の気体搬送装置。
【請求項５】
前記送風機は、前記搬送可能な風量を可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の気体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場などの被空調空間内の気体を被空調空間外に搬出する気体搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場などの建物内に気体搬送装置を設ける場合、給気、排気などの空気調和を行う被空調空間の広さや、その被空調空間内にて使用する機器、作業状況などから必要とする風量を算出し、その必要とする風量を満たすように配管や送風機を選定して、気体搬送装置を設計している。
【０００３】
特に、排気を行う気体搬送装置については、複数の機器近傍に分岐ダクト（本願でいう「分岐配管」）を設け、この分岐ダクトを、メインダクト（本願でいう「主配管」）を介して集中ダストボックス、集中ブロワー（本願でいう「送風機」）へと導くものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−５８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術を用いた場合、排気対象となる各機器に対して分岐ダクトを設置する必要があり、被空調空間が大規模となるにつれ、設置する機器の数が増えるほど、設置する分岐ダクトやメインダクトが増えることになる。
【０００５】
また、分岐ダクトやメインダクトが増加すれば、必要となる風量を供給するための気体搬送装置の設計が複雑になり、しかも、これらダクトを引き回すための空間や作業工数が必要となる。
【０００６】
したがって、設置済みの機器、例えば、製造ラインの設備機器を交換する場合、既設の分岐ダクト、及びメインダクトの見直しが必要となり、場合によっては、気体搬送装置の再設計と施工が必要となるため、速やかな対応ができないという課題があった。
【０００７】
そこで本願発明は、被空調空間内の変更、特に、機器のレイアウト変更が生じた場合であっても、速やかに対応できる気体搬送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで上記目的を達成するために、本発明は、被空調空間の内外を連通する主配管を環状とするものであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の気体搬送装置は、主配管を環状とすることで、環状の主配管内が、送風機を設けた吐出口側の圧力が最も低く、主配管内が負圧となる、一種のチャンバーとして作用する。
【００１０】
よって、主配管内から各吸込口への気体漏れが発生することなく、被空調空間内の気体を被空調空間外へと搬送することができる。
【００１１】
その結果、被空調空間内において、機器のレイアウト変更が発生した場合、このレイアウト変更に伴って、吸込口の数を増減、あるいは、吸込口を設ける位置の変更が必要となっても、適宜、吸込口の数、位置を対応させるだけで、レイアウト変更後に必要となる空気調和を実現する気体搬送装置を速やかに提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態は、被空調空間の内外を連通する主配管を環状とするものである。
【００１３】
本構成とすることで、環状の主配管内が、送風機を設けた吐出口側の圧力が最も低く、主配管内が負圧となる、一種のチャンバーとして作用する。
【００１４】
よって、主配管内から各吸込口への気体漏れが発生することなく、被空調空間内の気体を被空調空間外へと搬送することができる。
【００１５】
その結果、被空調空間内において、機器のレイアウト変更が発生した場合、このレイアウト変更に伴って、吸込口の数を増減、あるいは、吸込口を設ける位置の変更が必要となっても、適宜、吸込口の数、位置を対応させるだけで、レイアウト変更後に必要となる空気調和を実現する気体搬送装置を速やかに提供することができる。
【００１６】
また、本発明の他の実施の形態は、送風機が吐出可能な気体の風量の総和が、吸込口で吸込む気体の風量の総和以上であり、主配管の断面積は、吸込口で吸込む気体の風量の総和の５０％以上を搬送可能な配管の断面積とすることで、吐出口側の圧力が最も低く、主配管内が負圧となる、一種のチャンバーとして作用するというものである。
【００１７】
その結果、主配管に設けた各吸込口が、どの位置にてどれだけの風量を吸込むかを問わず、主配管から各吸込口へと気体が漏れることなく、自ずと搬送する風量を按分する状態が実現されることになる。
【００１８】
したがって、適宜、必要な気体の搬送を行うことが可能となるため、工場などの限られた空間であっても、主配管の断面積が所定値以上確保できれば、被空調空間内に設置する機器のレイアウトに係らず、必要な気体搬送能力を有する気体搬送装置を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の他の実施の形態は、主配管の断面積を略一定とするというものである。
本構成とすることにより、静圧の変化を抑制し、不要な圧力損失を生じさせることがない。
【００２０】
その結果、円滑な気体の搬送が実現可能となる。
【００２１】
また、本発明の他の実施の形態は、主配管の断面形状を四角形とするというものである。
本構成とすることにより、限られた空間内において、主配管を隙間なく設置することも可能となる、というものである。
【００２２】
その結果、限られた空間に対する主配管の占める割合を最大限まで高めることが可能となるというものである。
【００２３】
また、本発明の他の実施の形態は、送風機に、搬送可能な風量を可変とする送風機を用いるというものである。
【００２４】
本構成とすることにより、搬送したい気体の風量に適したエネルギーのみを消費する、いわゆる省エネルギー型の気体搬送装置を実現することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２６】
（実施例１）
まず、図１は、本発明の気体搬送装置１の構成を示す構成図である。
【００２７】
図１に示すように、工場の建屋内、工場の所定階、あるいは、クリーンルームの内部など、気体搬送装置１にて、空気調和を行いたい空間を被空調空間２、この被空調空間２内に設置する機器を３としている。
【００２８】
この機器３として、例えばプリント基板に電子部品を半田付けする半田塗布機器や、ガラス基板にペースト塗布を行うペースト塗布機器、その他、乾燥炉や焼成炉等の排気を必要とする機器を用いる場合、気体搬送装置１は、排気用の空調設備として使用することになる。
【００２９】
図２は、図１に示した構成図を概念化した説明図である。
【００３０】
図２に示すように、主配管５は、被空調空間２の内外を連通する環状の配管から成り立っている。
【００３１】
この主配管５は、その断面形状が円形、楕円形、多角形など、どのような断面形状でもよい。
【００３２】
なお、主配管５を設置する場所に、高さ方向の規制がある場合は、主配管５の断面形状を四角形とし、高さ方向の長さを規制値いっぱいに設定して、幅方向の長さを調整することで必要な風量を得るための断面積を確保するようにすれば、与えられた空間を効率よく利用できるとともに、設計が容易となる。
【００３３】
この主配管５には、被空調空間２内に設置された機器３（３ａ〜３ｄ）で発生した、排気すべき気体を主配管５内へと導く吸込口６（６ａ〜６ｄ）と、気体の流れを生じさせる送風機４（４ａ、４ｂ）と、主配管５内を流れてきた気体が、送風機４によって、主配管５から被空調空間２外へと吐出される吐出口８（８ａ、８ｂ）とが設けてある。
【００３４】
また、各機器３（３ａ〜３ｄ）の近傍に示した数字＜２００＞、＜３５０＞などは、各機器３（３ａ〜３ｄ）が稼動することで生じる、排気すべき風量（単位「ｍ３／ｍｉｎ」、以下同じ）を示している。
【００３５】
送風機４は、気体搬送装置１の規模や、必要とする風量に応じて選択され、遠心送風機、軸流送風機など、特にこだわるものではないが、工場などの大規模施設に対する空調を行う場合、搬送量の多さから一般的に遠心送風機が用いられている。
【００３６】
このような構成において、まず、送風機４が動き出す。
【００３７】
すると、主配管５内の気体が、吐出口８（８ａ、８ｂ）近傍から被空調空間２外へと順次排出され、主配管５内が負圧となる。
【００３８】
その結果、送風機４近傍の吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力が最も低い状態となる。
【００３９】
そして、なんらかの作業を行うことにより、機器３（３ａ〜３ｄ）で発生した排気すべき気体は、吸込口６（６ａ〜６ｄ）から主配管５内へと吸込まれ、送風機４（４ａ、４ｂ）が作り出した気体の流れ７（図中、矢印７ａ〜７ｃ、７ｃ〜７ｅ）に乗って吐出口８（８ａ、８ｂ）へと流れ、吐出口８から被空調空間２の外側へと排気される。
【００４０】
このとき、吸込口９ａ（あるいは９ｄ）から主配管５内へと吸込まれた気体は、前述したように、吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力が最も低いため、７ｂから７ｃ（あるいは７ｅから７ｆ）の流れに沿って吐出口８（８ａ、８ｂ）へと流れ、途中、吸込口９ｂ（あるいは９ｃ）から漏れることはない。
【００４１】
ところで、主配管５近傍に示した数字「５００」、「５００」は、主配管５が流すことができる風量であり、送風機４近傍に示した数字『５００』、『５００』は、送風機４が排気可能な風量を示している。
【００４２】
つまり、本発明の特徴は、次式で現される。
【００４３】
【数１】
2009144966.tif 000003
Ｑｔ１：送風機４の搬送する風量［単位：ｍ３／ｍｉｎ］
ｑｎ：被空調空間２内に配される各機器３（３ａ〜３ｄ）の必要風量
［単位：ｍ３／ｍｉｎ］（ｎ＝１〜４）
Ｓｑ１：主配管５が流すことができる風量［単位：ｍ３／ｍｉｎ］
ｓ１：主配管５の許容風速［単位：ｍ／ｓ］
Ｓ１：Ｓｑ１を実現することが可能な主配管５の断面積［単位：ｍ２］
なお、上述した主配管５の許容風速ｓ１は、一般的には１０〜１５ｍ／ｓで設計することが多いが、本実施例は、排気に関する配管のため、１５ｍ／ｓで計算を行った。
【００４４】
これらの特性を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2009144966.tif 000004
すなわち、上述した（１）、（２）式を満たす条件下において、送風機４を稼動すれば、主配管５内が負圧となり、吸込口６から主配管５を介して吐出口８へと、被空調空間２内に設置した機器３近傍の気体を排気することができる。
【００４６】
このとき、主配管５内は、吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力を最低値とするチャンバーとして機能するため、吸込口６（６ａ〜６ｄ）の位置にかかわらず、しかも、気体の流れ７ｂ、７ｅの下流に位置する吸込口６ｂ、６ｃからの漏れが生じることなく、機器３ａ〜３ｄにて発生する気体を、主配管５内を経由して吐出口８（８ａ、８ｂ）へと流すことができる。
【００４７】
なお、主配管５内に吸い込まれた気体は、図中矢印７ａ〜７ｃと矢印７ｄ〜７ｅとして上記（２）式を満たす流量となり、その流量比は、５０：５０に按分されている。
【００４８】
その後、主配管５内を矢印７ａ〜７ｃと矢印７ｄ〜７ｅとに分かれて流れてきた気体は、吐出口８付近で合流し、送風機４によって、吐出口８（８ａ、８ｂ）から被空調空間２外へと吐出される。
【００４９】
（実施例２）
次に、図３に示すように、被空調空間２内に設置した気体搬送装置１１に対して、機器３ｅを追加する。
【００５０】
機器３ｅ近傍に示した数字＜２５０＞は、実施例１と同様、機器３ｅが排気を必要とする風量を示している。
【００５１】
このとき、実施例１にて示した（１）、（２）式に準じて、次式を満たすように送風機１４ａが、その風量を実施例１よりも増加して稼動する。
【００５２】
【数２】
2009144966.tif 000005
Ｑｔ２：送風機１４（１４ａ、４ｂ）の搬送する風量［単位：ｍ３／ｍｉｎ］
ｑｎ：被空調空間２内に配される各機器１３（３ａ〜３ｅ）の必要風量
［単位：ｍ３／ｍｉｎ］（ｎ＝１〜５）
Ｓｑ２：主配管１５が流すことができる風量［単位：ｍ３／ｍｉｎ］
ｓ２：主配管１５の許容風速［単位：ｍ／ｓ］
Ｓ２：Ｓｑ２を実現することが可能な主配管１５の断面積［単位：ｍ２］
なお、上述した主配管１５の許容風速ｓ２は、一般的には１０〜１５ｍ／ｓで設計することが多いが、本実施例は、排気に関する配管のため、１５ｍ／ｓで計算を行った。
【００５３】
これらの特性を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2009144966.tif 000006
表２から明らかなように、図３中、左側（機器３ａ、３ｂ、３ｅを設置した側）の負荷が、右側（機器３ｃ、３ｄを設置した側）に比べて重くなっている。
【００５５】
このような状態においても、主配管１５が、実施例１と同様、吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力が低く、主配管１５内が負圧となるチャンバーとして機能するため、機器１３（３ａ〜３ｅ）の設置位置にかかわらず、矢印１７ａ〜１７ｃ、１７ｄ〜１７ｇが流量比５０：５０と按分される気体の流れ１７（１７ａ〜１７ｇ）を構築することができる。
【００５６】
しかも、気体の流れ１７ａ、１７ｂ、あるいは１７ｅの下流に位置する吸込口６ａ、６ｂ、または６ｃからの漏れが生じることがない。
【００５７】
また、Ｓ１とＳ２の換算値から明らかなように、主配管５の断面積が、０．６９４ｍ２あれば、実施例１、実施例２を同じ主配管５を用いて実現することができる。
【００５８】
換言すれば、送風機４が搬送できる最大風量Ｑｔｍａｘの半分を流すことができる断面積を主配管５が有していれば、吸込口６から吸込む風量の総和がＱｔｍａｘ以下の範囲であれば、送風機４の風量を制御することで、対応範囲が広い空気搬送を実現することができる。
【００５９】
つまり、所望の対応範囲を持つことで、当初設計した機器３のレイアウトに対し、追加する機器（例えば、３ｅ）が発生しても、気体搬送装置１は、設計変更を行うことなく、十分な気体搬送を行うことができる。
【００６０】
また、図２で示した実施例１において、必要な送風機静圧を１００とする。
【００６１】
このとき、図３で示した実施例２において、主配管５、１５の断面積が、
Ｓ１＝Ｓ２＝０．５５６ｍ２
とすると、
（Ｓｑ２／Ｓｑ１）２×１００
を満たす送風機静圧があれば、実施例１に記載の主配管５を変更することなく、実施例２に記載の気体搬送装置１１を実現することができる。
【００６２】
なお、実施例１および実施例２に示すうち、主配管５、１５へと吸込む機器３、１３からの吸込み風量の総和（Σｑｎ）と、主配管５、１５から吐出する吐出風量の総和（ΣＱｔ）とが等しく、かつ、主配管５、１５の断面積（Ｓ）が、吸込口６、１６で吸込む風量の総和の５０％以上を搬送可能な断面積とすれば、全ての構成要素に無駄がない状態となり、最も効率的な気体搬送装置１、１１を実現することとなる。
【００６３】
以上の説明から明らかなように、実施例１および実施例２の構成において、吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力が低く、主配管５、１５内が負圧となるチャンバーとして機能しているため、機器３ａ〜３ｅの設置位置にかかわらず、気体の流れの下流に位置する吸込口６ａ、６ｂ、または６ｃからの漏れが生じることがない。
【００６４】
しかも、分岐配管９、１９（９ａ〜９ｅ）を追加しても、主配管５、１５内の負圧状態、および、吐出口８（８ａ、８ｂ）側の圧力が低いことに変わりがないため、分岐配管９、１９（９ａ〜９ｅ）を設けることによる、設計変更を伴うこともない。
【００６５】
その結果、各機器３、１３の設置位置にかかわらず、各機器３、１３にて発生する排気すべき気体を主配管５、１５内へと吸込むことが可能となり、吸込まれた気体は、送風機４、１４（４ａ、１４ａ、４ｂ）によって、被空調空間２の外側へと吐出することができる。
【００６６】
つまり、主配管５、１５を設置する際、限られた空間であっても、主配管５、１５の断面積が、吸込口６、１６で吸込む風量の総和の５０％以上を確保できれば、被空調空間２の排気は十分行うことが可能となる。
【００６７】
しかも、本発明によれば、主配管５、１５が、チャンバーとして作用するため、被空調空間２内に設置する機器３、１３の設置位置の影響を受けなくなり、機器３、１３のレイアウト変更が発生しても、気体搬送装置１、１１の設計変更などを行うことなく、十分な排気を行うことができる。
【００６８】
また、新たに機器３ｅが追加されたとしても、主配管５、１５が吸込む機器３、１３からの吸込み風量の総和よりも、主配管５、１５が吐出する吐出風量の総和が大きく、かつ、主配管５、１５の断面積が、吸込口６、１６で吸込む風量の総和の５０％以上を搬送可能な断面積を有していれば、主配管５、１５内を流れる気体は、吸込む負荷に応じて自ずと按分され、十分な排気を得ることが可能となる。
【００６９】
なお、上記主配管５、１５は、ボックス形状であっても同様の効果を期待することができるが、ボックス形状の場合、主配管５、１５の重量が増すため、吊り下げなどの設置が困難となることもある。
【００７０】
換言すれば、主配管５、１５の形状が環状であれば、大型化が容易であり、大規模施設への設置が容易となる。
【００７１】
ところで、上記実施例１、２にて説明した送風機４（４ａ、４ｂ）、１４（１４ａ、４ｂ）は、ひとつの能力可変送風機（例えば、インバータ制御可能な送風機）を用いても良いし、ｏｎ／ｏｆｆのみの送風機を複数用いても良い。あるいは、その能力が、０％、５０％、１００％というような３段切り替えの送風機４を組み合わせても良い。
【００７２】
このように、送風機４、１４の能力を、必要に応じて用いることにより、不要な電力を消費することがなくなるため、省エネルギー化を実現することができる。
【００７３】
また、送風機４、１４の回転方向を切り替えることで、本発明の気体搬送装置１、１１は、吸気用の空調設備として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、既設の気体搬送装置が空気調和を行う被空調空間内において、設置機器のレイアウト変更が生じても、容易に対応することができるため、大型商用施設や体育館、講堂など大型建物の気体搬送へも広く適用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施例における気体搬送装置の構成を示す構成図
【図２】同本発明の一実施例における気体搬送装置の概念を示す説明図
【図３】同本発明の他の実施例における気体搬送装置の概念を示す説明図
【符号の説明】
【００７６】
１、１１    気体搬送装置
２    被空調空間
３、３ａ〜３ｅ、１３    機器
４、４ａ、４ｂ、１４、１４ａ    送風機
５、１５    主配管
６、６ａ〜６ｅ、１６    吸込口
８、８ａ、８ｂ    吐出口
【図１】
2009144966.tif 000007
【図２】
2009144966.tif 000008
【図３】
2009144966.tif 000009