(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大空間または開放空間の一部である床・壁のコーナー部に設置される局所空調装置であって、
前記壁に設けた第一の空気吹出口と、
この第一の空気吹出口の上方で前記壁に設けた第二の空気吹出口と、
前記壁に接する床に設けた第一の空気吸込口と、
この第一の空気吸込口より反壁側の前記床に設けた第二の空気吸込口と、
前記第一の空気吹出口と第一の空気吸込口とを連絡するとともに少なくとも加熱可能なコイルを備えた空調空気供給手段と、
前記第二の空気吹出口と第二の空気吸込口とを連絡する空気供給手段と
を備え、
前記第一の空気吹出口、前記第二の空気吹出口、前記第一の空気吸込口および前記第二の空気吸込口は、相互に平行に設けられている
ことを特徴とする局所空調装置。
【請求項２】
請求項１記載の局所空調装置において、
前記第一の空気吹出口および前記第二の空気吹出口は、前記壁から突出していない
ことを特徴とする局所空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアーカーテンを使った局所空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大空間や開放空間における従来の局所空調については、図２１のように、壁付局所ダクト１００や自立吹出ポール１０１を使う例や、図２２のように、局所的に壁からの吹出口１０３を設置する例が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、どちらも、冷気は流出し、暖気は上昇拡散され、有効に回収されずに省エネルギー性に劣るという欠点がある。
【０００４】
大空間建築物のエネルギー消費を考えたとき、大空間になればなるほど、空調に必要なエネルギー消費量は膨大となり、この空調エネルギーの削減を行うことは省エネルギー上の効果が大きい。
また、大空間建築物においては、人が居住または使用する領域は限られており、空調を必要とする領域は部分的である場合が多い。
【０００５】
そこで、本発明は、エアーカーテンを使って空調エリアを限定することにより、空調エネルギーの省エネルギー化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、大空間または開放空間の一部である床・壁のコーナー部に設置される局所空調装置であって、前記壁に設けた第一の空気吹出口と、この第一の空気吹出口の上方で前記壁に設けた第二の空気吹出口と、前記壁に接する床に設けた第一の空気吸込口と、この第一の空気吸込口より反壁側の前記床に設けた第二の空気吸込口と、前記第一の空気吹出口と第一の空気吸込口とを連絡するとともに少なくとも加熱可能なコイルを備えた空調空気供給手段と、前記第二の空気吹出口と第二の空気吸込口とを連絡する空気供給手段とを備え、前記第一の空気吹出口、前記第二の空気吹出口、前記第一の空気吸込口および前記第二の空気吸込口は、相互に平行に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の局所空調装置において、前記第一の空気吹出口および前記第二の空気吹出口は、前記壁から突出していないことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により説明する。
【００１１】
図１ないし図３は、本実施形態に係る局所空調装置１を示す。
本実施形態に係る局所空調装置１は、大空間や開放空間などの一部である床・壁のコーナー部に設置されている。
壁は、上部および右側が開放する壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより形成され、それぞれが２０ｍ×２０ｍとされている。また、床３は壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃに接しており、２０ｍ×２０ｍとされている。
【００１２】
壁２Ａには、上下方向に第一の空気吹出口４と第二の空気吹出口５が平行に形成されている。
第一の空気吹出口４と第二の空気吹出口５は、図１のＹ方向に連続するスロット型（ブリーズライン型）とした。
床３には、壁２Ａに向かって第一の空気吸込口６と第二の空気吸込口７が平行に形成されている。
【００１３】
第一の空気吸込口６と第二の空気吸込口７は、床３に設けられている。
第一の空気吹出口４と第一の空気吸込口６とは、途中に熱処理するコイル９とファン１０を備えた空調空気供給路８を介して連絡している。
第二の空気吹出口５と第二の空気吸込口７とは、途中にファン１２を備えた空気供給路１１を介して連絡している。
【００１４】
このように構成された本実施形態に係る局所空調装置１によれば、ファン１２を駆動して空気供給路１１を介して第二の空気吹出口５から空気を吹き出すことによって、壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃと床３で構成される空間２０に、エアーカーテン２１を形成して局所化する。
一方、ファン１０を駆動してコイル９で熱処理を行いながら空調空気供給路８を介して連絡した第一の空気吹出口４から空調空気を吹き出すことによって、壁２と床３で構成される空間２０に、空調エリア２２を形成する。
【００１５】
これにより、空調エリアは、壁２Ａから５ｍ×高さ２ｍとされ、平均温度２６℃以下に保持することができた。
以上のように、本実施形態によれば、壁２Ａの上下方向に第一の空気吹出口４と第二の空気吹出口５を平行に形成し、床３に、壁２Ａに向かって第一の空気吸込口６と第二の空気吸込口７を平行に形成して、エアーカーテン系統とエリア空調系統とに分け、エアーカーテン系統は送風のみ、熱処理は、エリア空調系統のみで行うことにより、空調エリアと空調不要エリアを分離することが可能となり、熱負荷処理エネルギーの低減を図ることができる。
【００１６】
これにより、冷気または暖気を閉じこめ、省エネルギー性を向上させることができる。
また、従来法での局所空調は、局所空調用のダクトが露出して出てくるが、本実施形態に係る局所空調装置１では露出ダクトは無く、意匠的に優れた空間を創出することができる。
【００１７】
（実験例１）
図１ないし図３に示す局所空調装置１の形状を模擬したシミュレーションモデルを作り、そのパラメーターである吹出し温度・風量・風速などを変化させ、気流シミュレーションを行った。
解析格子Ｘ−Ｚ断面を図４に示す。
【００１８】
シミュレーション条件は、次の通りである。
設定条件（冷房時）：
・空調エリア：壁２Ａから５ｍ×高さ２ｍ
・平均温度：２６℃以下
・温度分布：１セル１点での標準偏差２．６以下
シミュレーション計算時刻（冷房時）：
・初期温度３３．５℃で、３６００秒後の結果で比較
シミュレーション結果
シミュレーションは、予め表１に示す値をパラメータの基準値として置き、その中の１つのパラメータ（例えば、風速など）を変化させた時に空調エリア内の平均温度、標準偏差、気流分布の様子がどのように変化するのかを調べた。シミュレーション結果を図５〜図１１に示す。
【００１９】
ここで、シミュレーション計算上の数値解析法について説明する。
温度差に伴う密度化の影響はブシネスク近似により浮力項として扱った。計算格子はスタッガードグリッドとした。移流項には一次風上差分スキーム、時間積分にはＣｒａｎｋ−Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎスキームを用い、圧力計算はＳＭＡＣ法を使用した。メッシュ分割は３９×ｌ×４４とし、高さ方向の最小メッシュは０．０５ｍとした。
【表１】
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次に、消費エネルギー量の比較を行う。
図１に示すように、奥行き５ｍ×高さ２ｍ×幅２０ｍの空調エリアをエアーカーテンが無い場合とエアーカーテンが有る場合に対し、消費エネルギー量の比較を行った。冷房時の空調エリア内の温熱環境が「平均温度２６℃以下で温度分布（標準偏差）２．６以下」となる場合の両者のシミュレーション断面を図１２、図１３に示す。また、暖房時は、空調エリアが「平均温度２２℃以上で標準偏差２．６以下」を条件とした。
【００２０】
消費エネルギーの計算においては、熱負荷処理に必要なエネルギー量を式１で、ファン動力に必要なエネルギー量を式２で求めた。その時の消費エネルギー量の内訳を表２、表３に示す。ここで、表２は冷房時、表３は暖房時を表す。
エアーカーテン有りでは、ファン動力が増加するが、熱負荷処理量が低減できるので、総量として、エアーカーテン有りの場合の方が、冷房時は約１７．８％減、暖房時は約３８．０％減の省エネルギーが実現できた。
【式１】
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【式２】
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【表２】
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【表３】
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また、ある設計条件が与えられた時、各パラメーターの特徴をグラフ化したデーターをツールとして利用することにより、最適なパラメーター値を選出することを可能とした。
【００２１】
例えば、冷房風量が変化した時、平均温度が変化するが、図１７のようなグラフをシミュレーションによって求めることにより、ある設計温度が与えられた時の冷房必要風量を知ることが可能となる。
【００２２】
また、例えば、図１８のように、エアーカーテン給気の風速を、０．６８ｍ／ｓ、１．７ｍ／ｓ、３．４ｍ／ｓと変化させた場合のシミュレーション結果から、要求される空調エリアの大きさに応じた最適な風速の値を知ることができる。同様に、各パラメーターの特性を知ることにより、最適なパラメーター値に設定することが可能となり、最適なエアーカーテン空調方式を創出することができる。
【００２３】
エアーカーテン有りは、エアーカーテン無しに比べて、送風系統・送風量が増加するので、送風機器に伴うコストも増加する。しかし、最大熱負荷処理量が低下していることから、熱源機器容量が少なくて済み、熱源機器に伴うコストは低減する。空調エリアの規模によって変わると思われるが、イニシャルコストは、エアーカーテン有り、エアーカーテン無し、共に同等と思われる。
【００２４】
この時の冷房時のシミュレーション結果を図１４に、暖房時のシミュレーション結果を図１５に示す。
（実験例２）
図１ないし図３に示す局所空調装置１の１／３３スケールの縮小模型を用いて、冷房時エアーカーテン有りの場合の気流を可視化した。
【００２５】
相似側はアルキメデス数の一致を考慮し、風速の縮率＝１／√３３、風量の縮率＝１／（３３）2.5とした。表４に示す値の下で、ＳＡ１に白煙を混入させた時の可視化の様子を図１６に示す。白煙は壁と床のコーナー部分において、時計回り方向に循環流を生じながら冷房エリアを形成する様子が観測できた。
【表４】
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その結果、エアーカーテンによって、冷気及び暖気を局所に閉じこめられることが確認できた。
【００２６】
冷房エリア内の煙の密度が高く、冷房エリアがエアーカーテンにより制限されていることが確認できる。
（実験例３）
エアーカーテンで止めきれない冷気の流出をさらに阻止するために、図１９に示すように、エアーカーテン（風速１．６６ｍ／ｓ、風量３８１６０ｍ3／ｈ）の吸込み口の外側に、エアーフエンス（床面から斜め６０°方向に吹出す循環流、風速１．０ｍ／ｓ、風量１０８００ｍ3／ｈ）を併用した場合のシミュレーション結果の例を図２０に示す。
【００２７】
この時の消費エネルギー量の内訳を表５に示す。
表１に示したエアーカーテン無しと比較して、約２４％の省エネルギーが実現できた。
【表５】
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【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、壁から吹き出し、床で吸い込むというエアーカーテンを用いて、空調エリアと空調不要エリアを分離することにより、冷気または暖気を閉じこめ、省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る局所空調装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る局所空調装置の透視図である。
【図３】本実施形態に係る局所空調装置の断面図である。
【図４】実験例における解析格子断面（Ｘ−Ｚ）図である。
【図５】シミュレーションの結果を示す図である。
【図６】シミュレーションの結果を示す図である。
【図７】シミュレーションの結果を示す図である。
【図８】シミュレーションの結果を示す図である。
【図９】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１０】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１１】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１２】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１３】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１４】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１５】シミュレーションの結果を示す図である。
【図１６】縮小模型実験の可視化結果を示す図である。
【図１７】冷房風量と平均温度との関係を示す図である。
【図１８】エアーカーテン風速の変化の様子を示す図である。
【図１９】エアーフェンスを併用した例を示す図である。
【図２０】図１９のシミュレーションの結果を示す図である。
【図２１】従来例を示す図である。
【図２２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１  局所空調装置
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  壁
３  床
４  第一の空気吹出口
５  第二の空気吹出口
６  第一の空気吸込口
７  第二の空気吸込口
８  空調空気供給路
９  コイル
１０、１２  ファン
１１  空気供給路
２０  壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃと床３で構成される空間
２２  空調エリア
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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