JP2014202369A

JP2014202369A - サーキュレータ

Info

Publication number: JP2014202369A
Application number: JP2013075943A
Authority: JP
Inventors: 田中　哲也; Tetsuya Tanaka; 哲也田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2014-10-27

Abstract

【課題】冬場及び夏場を通じて効率的で快適なサーキュレーションができ、構造がコンパクトに実現でき、空調されるエリアの制約が少ないサーキュレータを提供する。【解決手段】上下方向に配置されるダクト１と、ダクト１の下部に配置される下部給排気口部３と、ダクト１の上部に接続される第一のチャンバー５と、第一のチャンバー５と送風機４を介して接続された第二のチャンバー６と、第二のチャンバー６に配置された上部給排気口部２と、下部給排気口部３から上部給排気口部２に向けて空気が流れるように形成される第一の風路３１と、上部給排気口部２から下部給排気口部３に向けて空気が流れるように形成される第二の風路と、第一の風路３１と第二の風路とを切り替える第一のダンパー７及び第二のダンパー８とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、吹き抜け等の高さのある空間を有する住居、店舗等に利用されるサーキュレータに関するものである。

吹き抜け等の高さのある空間は、冬場には暖房した際に暖気が上昇する。このような空間で快適な暖房を実現するために、サーキュレータが利用されている。従来は、サーキュレータとして、図１７に示されるように大型の翼２０を回転させて上部に滞留した暖気を下方に送風し、或いは一方向に送風する大型の送風装置が利用されていた。

また、空調機能を保有し、ダクト配管によって効率的に空調を行う空調システムも提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平５−１０５７９号公報

吹き抜け等の居室内でも高さのある空間においては、上記のように、冬場において大型の翼を回転させ上部に滞留した暖気を下方に送風し、或いは一方向に送風する大型の送風装置が利用されている。しかしながら、大きな翼を回転させるための空間が必要であることと、夏場の冷房シーズンでは効果的なサーキュレーションができないという問題点があった。また、空間高さがある場合には、風速の減衰がある。このため、高さの制約があり、また送風機の消費電力を大きくする必要があるという問題点があった。

また、特許文献１の空調システムでは、空調機能を保有し、ダクト配管によって効率的に空調を行うが、ダクト配管の設置に制約があり、装置が大掛かりとなり、また空調エリアがダクト周辺に限られるため、空調できるエリアに制約がある、という問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、冬場及び夏場を通じて効率的で快適なサーキュレーションができ、構造がコンパクトに実現でき、空調されるエリアの制約が少ないサーキュレータを提供することを目的とする。

本発明に係るサーキュレータは、上下方向に配置されるダクトと、前記ダクトの下部に配置される第一の給排気口部と、前記第ダクトの上部に接続される第一のチャンバーと、前記第一のチャンバーと送風機を介して接続された第二のチャンバーと、前記第二のチャンバーに配置された第二の給排気口部と、前記第一の給排気口部から前記第二の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第一の風路と、前記第二の給排気口部から前記第一の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第二の風路と、前記第一の風路と前記第二の風路とを切り替える風路切替用ダンパーとを備えたものである。

本発明に係るサーキュレータによれば、吹き抜け等居室内でも高さのある空間では、夏場は、居室内に設置された空調機等で冷やされた冷気を、ダクトを通して居室上部に搬送し、冬場は、居室内に設置された空調機等で暖められた暖気を、ダクトを通して居室下部に搬送する。このように風向を切り替えるため、効率的で快適なサーキュレーション効果が得られる。また、サーキュレータの構造がコンパクトに実現できるため、空調されるエリアの制約が少ない。

本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの夏場の使用概略図である。本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの冬場の使用概略図である。図１のサーキュレータの構成図（夏場の動作例）である。図１のサーキュレータの構成図（冬場の動作例）である。夏場（送風停止時）の温度推移を示すタイミングチャートである。夏場の動作時（送風時）の温度推移を示すタイミングチャートである。冬場（送風停止時）の温度推移を示すタイミングチャートである。冬場の動作時（送風時）の温度推移を示すタイミングチャートである。本発明の実施形態２に係るサーキュレータの構成図である。夏場（送風停止時）の温度分布を示す図である。夏場の動作時（正常送風時）の各部の温度分布を示す図である。夏場の動作時（非正常送風時）の各部の温度分布を示す図である。冬場（送風停止時）の各部の温度分布を示す図である。冬場の動作時（正常送風時）の各部の温度分布を示す図である。冬場の動作時（非正常送風時）の各部の温度分布を示す図である。操作パネルの外観図である。従来のサーキュレータの使用概略図である。

本発明の実施の形態においては、空調設備は一般のエアコン等の設備を想定し、空調設備とは独立した送風機ユニットを装備する。そして、送風機ユニットに接続されるダクトの送風方向を夏季シーズン（夏場）と冬季シーズン（冬場）とで切り替えることにより、コンパクトな構造のサーキュレータを実現している。本実施の形態のサーキュレータは、特に、吹き抜け構造の住宅、店舗などの２ｍから１０ｍ程度の高さを有する空間のサーキュレーションに適しており、夏季シーズン及び冬季シーズンの両方で最適なサーキュレーション効果を発揮することを可能にしている。空気の搬送手段は、直線的なダクトにより圧力損失の少ないものとし、ダクトの下部には、邪魔にならないように壁面から飛び出しの少ない給排気口を備え、上部は人の背丈よりも高い位置に壁付けするか又は天井内に配置可能な送風機ユニットを有する。また、送風機ユニットは、夏季シーズンと冬季シーズンとで送風方向を切り替える風路切替用ダンパーを有する。夏季シーズンは下部から給気して上部に排気し、冬季シーズンは上部から給気して下部に排気する。高さの上限については、送風機の搬送能力によるため、搬送能力の大きい送風機を利用すれば、高さについては１０ｍよりも更に高い空間にも適用できる。以下、本実施の形態を実施の形態１と実施の形態２とに分けて説明する。

実施の形態１．
図１及び図２は、夏季シーズンと冬季シーズンの居室における使用概略図であり、図３及び図４は夏季シーズンと冬季シーズンにおけるサーキュレータの構造図である。

図１及び図２に示されるように、本実施の形態１に係るサーキュレータは、直線的なダクト１を備える。ダクト１は、上下方向に居室の壁１２の内部に配置され、その上部に上部給排気口部２が配置され、下部に下部給排気口部３が配置される。この上部給排気口部２及び下部給排気口部３の周辺を含めてサーキュレータの詳細を図３及び図４に基づいて説明する。なお、下部給排気口部３は本発明の第一の給排気口部を構成し、上部給排気口部２は本発明の第二の給排気口部を構成する。

図３及び図４に示されるように、ダクト１の上部には送風機ユニット外郭（筐体）９が接続されている。送風機ユニット外郭９内には、送風機４が内蔵されており、送風機４の下部には第一のチャンバー５が形成され、送風機４の上部には第二のチャンバー６が形成されている。送風機４の吸気側には第一のダンパー７が配置され、送風機４の排気側には第二のダンパー８が配置されている。このようにして、第一のダンパー７、送風機４及び第二のダンパー８によって、送風機ユニット外郭９が上下に区画されている。そして、送風機４の下部側に第一のチャンバー５が形成され、送風機４の上部側に第二のチャンバー６が形成されている。第二のチャンバー６には、上記の上部給排気口部２が設けられている。第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、夏季シーズンと冬季シーズンとで、空気の流れる方向を切り替えるために適宜切り替えられる。送風機４は、例えば多翼式構造等の圧力と風量が得られるものが使用される。

なお、ダクト１の下部に配置されている下部給排気口部３は、ダクト１の下部に接続された下部給排気ユニット１０に形成されており、下部給排気ユニット１０は床１３の近傍に配置される。また、送風機４、第一のチャンバー５、第二のチャンバー６、第一のダンパー７、第二のダンパー８及び送風機ユニット外郭９から送風機ユニット３０が構成されている。送風機ユニット３０は天井１４の近傍に配置される。第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、本発明の風路切替用ダンパーを構成している。

次に、本実施の形態１に係るサーキュレータの動作を説明する。
（夏季シーズン）
夏季シーズンにおいては、図３に示されるように、第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、送風機４の吸気が第一のチャンバー５側から行われ、排気が第二のチャンバー６側になるように切り替えられる。ダクト１の下部に配置された下部給排気口部３から給気された空気が、送風機ユニット外郭９内に構成された第一のチャンバー５から送風機４により第二のチャンバー６に送風され、上部給排気口部２から排出される。このときの空気の流れは、図３の矢印に示されるとおりで、このときの風路が本発明の第一の風路３１を形成している。

（冬季シーズン）
冬季シーズンにおいては、図４に示されるように、第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、送風機４の吸気が第二のチャンバー６側から行われ、排気が第一のチャンバー５側になるように切り替えられる。第二のチャンバー６に接続された上部給排気口部２より給気され、第二のチャンバー６を介して送風機４により第一のチャンバー５に送風され、ダクト１を介して下部給排気口部３から排出される。このときの空気の流れは、図４の矢印に示されるとおりで、このときの風路が本発明の第二の風路３２を形成している。

夏季シーズンと冬季シーズンは、図１６の操作パネル１５により操作が可能であり、操作パネル１５からの信号により第一のダンパー７と第二のダンパー８とを切り替えることによって、送風方向を切り替える。

図５は、夏季シーズンに冷房運転を実施した際の居室内の上部及び下部の温度推移を示したタイミングチャートである。冷房により下部は空気が冷やされるが、上部は温度が高く温度差が大きい。
図１０は、その条件にてある程度時間が経過した後の各箇所の温度を示した図である。同図の四角内の数値は温度を示している（このことは、後述の図１１〜図１５においても同様である）。１階部分は涼しいが、２階部分が暑く快適性が損なわれる。

図６は、本実施形態１のサーキュレータを運転した場合の温度の推移を示したタイミングチャートであり、上部と下部の温度差が少ない。
図１１は、その条件にてある程度時間が経過した後の各箇所の温度分布を示した図である。１階、２階ともほぼ均一な温度を示しており、快適な居住空間が実現できる。

図７は、冬季シーズンに暖房運転を実施した際の居室内の上部及び下部の温度推移を示したタイミングチャートである。暖房により上部は空気が暖められるが下部は、温度が低く温度差が大きい。
図１３は、その条件にてある程度時間が経過した後の各箇所の温度分布を示した図である。２階部分は暖かいが、１階部分は寒く、快適性が損なわれる。

図８は、本実施形態１のサーキュレータを運転した場合の温度の推移を示したタイミングチャートである。上部と下部の温度差が少ない。
図１４は、その条件にてある程度時間が経過した後の各箇所の温度分布を示した図である。１階、２階ともほぼ均一な温度を示しており、快適な居住空間が実現できる。

図１２及び図１５は、第一のダンパー７及び第二のダンパー８が無い場合の効果を示したものである（送風方向が一定の場合）。夏季シーズン（風向が図３の矢印の方向の場合）には、図１１のとおり快適であるが、冬季シーズンは、図１５に示したとおり居室全体の温度むらが大きく快適性が損なわれる。また、冬季シーズン（風向が図４の矢印の方向の場合）は、図１４のとおり快適であっても、夏季シーズンにおいては図１２に示したとおり居室全体の温度むらが大きく快適性が損なわれる。

以上のように本実施の形態１によれば、吹き抜け等居室内でも高さのある空間では、夏場は、居室内に設置された空調機等で冷やされた冷気を、ダクト１を通して居室上部に搬送し、冬場は、居室内に設置された空調機等で暖められた暖気を、ダクト１を通して居室下部に搬送することによって、効率的で快適なサーキュレーション効果が得られる。また、サーキュレータの構造がコンパクトに実現できるため、空調されるエリアの制約が少ない。設置位置が、例えば居室空間の壁面又は天井内に設置でき、居室空間を有効に活用出来、居室空間のデザインの障害とならない。更に、ダクト１は直管型のものが使用されており、ダクト１内の圧力損失が抑えられ、風速の減衰をせず空気の搬送が可能であり、特に高さのある空間においては送風機４の消費電力を抑えて効率的なサーキュレーションを実現することができる。

なお、上記の実施形態１では、壁１２内にダクト１が貫通されている例について説明したが、ダクト１は居室内にあってもよく（壁１２の外側）、機能上支障はなく、同様の効果が得られる。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では送風機ユニット３０を天井１４の近傍に設けた例を説明したが、送風機ユニット３０を天井１４の上部に設けてもよく、その例を実施の形態２として説明する。
図９は、本発明の実施の形態２に係るサーキュレータの構造図である。
図９のサーキュレータは、送風機ユニット３０が天井１４の上部（天井空間）に配置されている。第二のチャンバー６から上部給排気口接続用風路１６を介して天井１４に配置された上部給排気口部２より給気又は排気を可能とした。これにより、送風機ユニット３０が露出することなく居住空間のデザインを阻害しないサーキュレータが実現できる。図９のサーキュレータにおいても、上記の実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。

１ダクト、２上部給排気口部、３下部給排気口部、４送風機、５第一のチャンバー、６第二のチャンバー、７第一のダンパー、８第二のダンパー、９送風機ユニット外郭、１０下部給排気ユニット、１２壁、１３床、１４天井、１５操作パネル、１６上部給排気口接続用風路、３０送風機ユニット、３１第一の風路、３２第二の風路。

Claims

上下方向に配置されるダクトと、
前記ダクトの下部に配置される第一の給排気口部と、
前記ダクトの上部に接続される第一のチャンバーと、
前記第一のチャンバーと送風機を介して接続された第二のチャンバーと、
前記第二のチャンバーに配置された第二の給排気口部と、
前記第一の給排気口部から前記第二の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第一の風路と、
前記第二の給排気口部から前記第一の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第二の風路と、
前記第一の風路と前記第二の風路とを切り替える風路切替用ダンパーと
を備えたことを特徴とするサーキュレータ。
前記風路切替用ダンパーは、
前記送風機の吸い込み口側に配置され、前記第一のチャンバー又は前記第二のチャンバーから空気を取り入れるよう風路を切り替える第一のダンパーと、
前記送風機の吹き出し口側に配置され、前記第一のチャンバー又は前記第二のチャンバーに空気を吹き出すよう風路を切り替える第二のダンパーと、
を備えたことを特徴する請求項１に記載のサーキュレータ。
前記送風機が、前記第一のチャンバーから空気を吸い込むように、前記第一のダンパーを切り替えたときは、前記第二のチャンバーに空気を流すよう前記第二のダンパーを切り替え、
前記送風機が、前記第二のチャンバーから空気を吸い込むように、前記第一のダンパーを切り替えたときは、前記第一のチャンバーに空気を流すよう前記第二のダンパーを切り替えるように構成したことを特徴とする請求項２に記載のサーキュレータ。
前記送風機、前記第一のチャンバー、前記第二のチャンバー、及び前記風路切替用ダンパーを一体に備え、送風機ユニットを構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のサーキュレータ。
前記送風機ユニット及び前記第二の給排気口部は居室内に露出して配置されることを特徴とする請求項４に記載のサーキュレータ。
前記送風機ユニットは、居室天井空間に配置され、前記第二の給排気口部は、居室天井面又は壁面に配置されることを特徴とする請求項４に記載のサーキュレータ。
前記ダクトは、居室の壁内に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のサーキュレータ。