JPH0258545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(a) 技術分野 本発明は、室内の高天井またはその高天井付近
の壁部に設置されダクト等を介して供給される空
調用空気を前記室内に吹出すための高天井用吹出
口に関するものである。 (b) 従来技術 音楽ホール、劇場、ホテルのロビー等のように
多くの人が集合するような場所においては、換
気、温湿度調整等、いわゆる空調を行うことが必
要不可欠である。特に、音楽ホールやロビー等
は、一般に通常の居室に比較し天井の高さが２〜
４倍と高く且つ床面積も極めて広く設定されてい
るため、空調をなすべき空間容積も極めて大き
い。そこで、空調設備としての送風機の出力を充
分大きくし、吹出口としては口径の大きなノズル
を設けるか、比較的口径の小さいノズルを多数設
けるかしなければならない。 しかしながら、口径の大きなノズルは、製作が
困難であるばかりでなく、そのままの状態では大
きな穴が天井等に直に露出されることとなるので
外観上見苦しくなるという点で好ましいものでは
なく、また、小径のノズルを多数設けることはダ
クト系が複雑になり、コストも著しく高騰すると
いう点で問題がある。 一方、上述したノズルの代わりに、従来空調用
吸込口として用いられていたような多数の小径の
孔が近接して穿設された、例えばパンチンググリ
ル等と称される多孔板を吹出口に配設するという
方策も考えられる。このパンチングメタルは、吸
込口を通して異物の侵入または落下を防ぐことが
主目的であるため、その穴径は小さい。従つて、
空調用吹出口に用いた場合には、吹出口が直に露
出されないので、外観の体裁上の問題はある程度
解消される。 しかしながら、このようなパンチンググリルを
高天井の吹出口に取付けた場合、所要の風が室内
にいる人体に到達せず、空調が満足に行えなくな
るという致命的な問題が生ずる。この問題を吹出
口から噴出される風の速度を増大せしめることに
よつて解決しようとすれば、送風機やダクト等の
設備を極端に大容量なものとしなければならず、
著しくコストが増大するとともにその吹出口から
発する騒音が許容値を大幅に超えてしまうなどの
新たな問題が発生するので、この方策も到底採用
することができない。 (c) 目的 本発明は、上述した種々の事情に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、構成が簡素
で、ノズルに比べてコストを大幅に低減化でき、
所定風量下でドラフトを感じさせない適正な風を
人体まで到達させることができるとともに発生す
る騒音を許容限界値以下に抑えることができ、そ
のうえ意匠上の自由度が大きな高天井用吹出口を
提供することにある。 (d) 構成 本発明は、上記の目的を達成させるため、室内
の高天井またはその高天井付近の壁部に設置され
室内側開口端が１個または複数個の孔を有する穿
孔板で被われてなり、ダクト等を介して供給され
る空調用空気を前記室内に吹出すための高天井用
吹出口であつて、前記室の用途等に応じて許容さ
れる騒音から決まる吹出風速をV₀、前記孔から
所定の距離Ｘだけ離れた所定位置にいる人体が前
記空気を受けて不快感を伴わないことを条件とし
て定めた前記所定位置における風速をVx、吹出
口の形状で定まる比例定数をＫ、前記孔が円形の
ものであるときのその口径または前記孔が円形以
外の任意形状のものであるときのその有効面積に
４／πを乗じ平方根をとつた値をD₀としたとき、 Vx／V₀＝Ｋ・D₀／Ｘ の関係を満足し得るD₀の値から前記孔の直径ま
たは形状が設定され、さらに前記D₀の値から求
められた前記孔の面積と前記孔からの吹出風速
V₀とを乗じた値で前記室内の空調に要する前記
吹出口からの送風量を除して得た数値に略対応す
る数だけ前記穿孔板に前記孔が穿設されているこ
とを特徴としたものである。 以下、本発明を一実施例に基づいて具体的に説
明する。 先ず、吹出口から噴出される気流の一般的性質
を解析しつつ本発明の構成に言及していくことと
する。 吹出口より気流の流れのない空間に噴出された
空気は、広がりながら次第にその速度を減じてい
く。この吹出気流は、吹出口からの噴出方向への
距離Ｘとこの距離Ｘの位置での風速Vxとの関係
によつて、吹出口面から順次４つの領域に分けら
れる。 先ず、吹出口の口径D₀の約２〜６倍の範囲で
ある第１域では、風速Vxは噴出気流の吹出風速
V₀と殆んど同じで一定とみなし得る。 次の第２域では、風速Vxは１／X^1/2に比例し
て減少するが極めて狭い範囲である。 第３域は、口径D₀の数10〜100倍の範囲であ
り、この域では、 Vx／V₀＝Ｋ・D₀／Ｘ (1) ＝Ｋ・（4A₀／π）^1/2／Ｘ (2) の関係があり、吹出し気流の特性は殆んどこの関
係で決められる。ここで、(1)式は、吹出口の形状
が円形であるときの関係式であり、Ｋは比例定数
で、一般に吹出口定数と称されており、実験的に
求められる値である。また、(2)式は、吹出口の形
状が任意形状である場合の関係式であり、A₀は
吹出口の有効面積で、吹出口の面積と流出係数
（一般に0.65〜0.9）と自由面積比との積で表わさ
れる。 次に、第４域は、風速Vxが、空間の一般気流
の影響を受け第３域より吹出口径の数倍の範囲で
急激に減少する域である。 以上のことから、吹出口から室内に噴出される
気流の吹出口からの距離Ｘと風速Vxとの関係は
一般に(1)式または(2)式の関係のみで充分記述する
ことができる。 上述した(1)式または(2)式の関係は、１つの吹出
口に関するものであり、例えば複数の孔が相互に
近接して穿設された穿孔板で吹出口の室内側開口
端を被つた場合、各孔からの個々の小さな吹出し
気流は、一定の距離を経た後合流し相互に干渉す
ることとなる。しかし、この場合も一つの大きな
開口からの吹出し気流として扱えることが知られ
ており、口径D₀の代わりに吹出口定数Ｋを変え
るだけで(1)式または(2)式の関係をそのまま当ては
めることができる。 (1)式の関係をより具体的に説明すると次のよう
になる。即ち、風速Vxは、大きい程空調は速や
かに行われることとなるが、この気流が室内の人
体に当たるとこの人に不快感を与えてしまう。従
つて、風速Vxの大きさは、人に不快感を与えな
いで且つ吹出気流の室内への拡散が過不足なく行
われるように設定されることが望ましい。具体的
には、天井面に設置された吹出口から噴出した空
気が床面より1.5ｍの高さ（人が床上に直立して
いるときの略顔の位置）まで到達（このときの距
離Ｘを到達距離と呼ぶ）したときの風速Vxを、
例えば、0.5ｍ／ｓに設定する。この0.5ｍ／ｓの
風速Vxは、上記到達距離Ｘにいる人体が吹出口
から噴出された空気を受けてドラフト即ち不快感
を感じないことを条件として決めた値である。次
に、吹出口定数Ｋの値は、(1)式の関係に実験値を
代入することによつて得ることができ、例えば平
板に複数の孔を穿設した穿孔板では、Ｋ＝7.1と
いうデータが得られている。これらのデータを(1)
式に代入して得られた関係式 0.5／V₀＝7.1・D₀／Ｘ (3) を幾つかの代表的な空気の初速度V₀に対しプロ
ツトして示したものが第４図のグラフである。そ
して、このグラフ｛あるいは(3)式｝より、到達距
離Ｘ、即ち空調を行う室の天井の高さより1.5ｍ
を差し引いた距離Ｘと吹出口での吹出風速（初速
度）V₀が決定されれば、穿孔板に穿設された１
つの孔の口径D₀が決定される。 次に、この吹出風速V₀を決めるため吹出口よ
り発せられる気流による騒音につき考察する。 騒音の評価の方法としては種々のものがある
が、ここでは連続した周波数のスペクトルを有す
る騒音を、オクターブ分析し、各オクターブ毎の
音圧レベルをNC曲線上にプロツトし、上記騒音
のレベルを評価する方法を用いる。このNC曲線
は、例えば第５図に示すようにある基準とするオ
クターブバンド（この場合1200〜2400Hz）の音の
音圧レベルとNC値とを対応させ（例えば20dB＝
NC20、30dB＝NC30……の如く）、他のオクター
ブバンドの音については、バンドパスフイルタに
よつて各オクターブバンド毎に濾波し、それを被
試験者に聴かせ、同じ騒音と感じたときの音圧レ
ベルを騒音計によつて計測しその音圧レベル値を
連ねることによつて得たものである。（NC曲線
は1957年アメリカのBeranek等によつて提案され
たものである）。このNC値は、物理的なエネル
ギーとしての騒音を人間の感覚に近い数値で表現
できるように工夫されたものである。 下記の表は、種々の室の用途に対する許容騒音
のNC値をNC曲線の値として示したものであり、
その値は室の用途により異つている。

【表】 一方、吹出口から発生する騒音は、吹出口の形
状、即ちノズル状のものであるか、穿孔板状のも
のであるか等によつて異なるが、形状が同一であ
る場合には、初速度V₀の値に対して一定の関係
を有している。 第６図は、この穿孔板につき実験的に求めたデ
ータを示したもので、吹出口からの吹出風速（初
速度）V₀に対する騒音値としてのNC値の関係を
示した線図である。 即ち、ある風速における騒音の音圧レベルをオ
クターブバンドパスフイルタを通して測定し、そ
の各測定値を第５図に示すNC曲線にプロツトし
て最大のNC値を示すバンドにおけるNC値をそ
の風速における騒音の大きさ（NC値）と決め
る。このようにして得た各風速毎のNC値を、横
軸に初速度V₀、縦軸にNC値をとつたグラフ上に
プロツトすることにより第６図のグラフが得られ
る。 以上のことから、先ず、室の用途が決定されれ
ば、前掲の表より許容騒音のNC値が決まり、こ
のNC値から第６図を用いて吹出口での空気の初
速度V₀が決定される。そして、室の構造から気
流の到達距離（例えば、天井から床上1.5メート
ルまでの距離）Ｘが設定されれば、第４図あるい
は(1)式より穿孔板の孔の口径D₀が決定されるこ
ととなる。例えば、一例として室の用途を住宅と
すれば、その最大NC値は35であるから、第６図
より吹出風速V₀は、９ｍ／ｓとなり、到達距離
Ｘを５ｍとすれば、孔の径D₀は(3)式から40mmと
決定される。そして、初速度V₀および孔の径D₀
をこのように設定すれば、この室内の床上に直立
している人体がドラフトを感じることなくNC値
35以下の低騒音下で適正な空調が行われることと
なる。 ところで、最適な空調を行うためには、さら
に、適量の気流を各吹出口より送出させるように
する必要がある。そのためには、１つの吹出口よ
り送風すべき風量が設定されれば、孔１個からの
送風量は（V₀×孔１個の面積）として決められ
るから、風量をこの孔１個の送風量で割ることに
より１つの吹出口開口端を被う穿孔板に穿設すべ
き孔の数を決めることができる。例えば、一例と
して風量を720m³／hrとし、孔の面積を0.0012m²
（D₀≒40mm）とすると、孔の数は17個となる。 従つて、以上の一例の結果をまとめると次のよ
うになる。即ち、住宅用の室内の許容騒音はNC
値が35であり、この室の天井高さを6.5ｍ、床面
から1.5ｍの高さにおいて人がドラフトを感じな
い風速Vxを0.5ｍ／ｓ、円形状の孔を有した穿孔
板の吹出口定数Ｋを7.1、この室の空調に要する
風量を720m³／hrとしたとき、穿孔板には径D₀が
40mmの孔を17個穿設するとよいこととなる。 第１図は、以上のような手順によつて設定され
た穿孔板１を室内の天井面等に取付けたときの平
面図を示したものであり、第２図は第１図の一部
を拡大し且つ破断して示すＡ−Ａ線拡大部分断面
図である。 第１図において、穿孔板１は、正四角形状の平
板を呈し、その面上には前述した条件下で、(1)式
に基づいて設定された径D₀を有した所定個数の
孔２が等分布的に穿設されている。一方、室内の
天井等の壁３には、空調用の開口４が設けられて
おり、この開口４内には、ダクトに連通されたチ
ヤンバ５が嵌入するようにして配設されている。
６は、取付枠であり、この取付枠６は、スリツト
６ａを有しており、チヤンバ５の先端部に形成さ
れた爪片がこのスリツト６ａに挿入され折曲され
ることによりチヤンバ５に固定される。そして、
この取付枠６には水平部と鉛直部とが連接された
断面鉤状の支持金具７がスポツト溶接等によつて
固定されている。８は、開口４の周縁部を被うよ
うに取付けられる穿孔板枠であり、穿孔板１は、
この穿孔板枠８にスポツト溶接等によつて一体化
されその四隅を止めネジ９により穿孔板枠８とと
もに支持金具７に固定保持される。尚、この実施
例の場合、穿孔板１とチヤンバ５とが吹出口の主
要構成部材となつている。 このように、所定口径D₀で所定数の孔２を有
した穿孔板１は、吹出口４に簡単に取付けられ、
この大きな開口である吹出口４を体裁よくカバー
する。また、この穿孔板１を取着してなる吹出口
によれば、孔２より室内に送風された気流は、低
騒音で且つ室内の人にドラフトを感じさせること
なく効率的な空調を行うことができる。 第３図ａ，ｂおよびｃは穿孔板の他の実施例を
示したものであり、同図ａは穿孔板１０の周縁近
傍に孔２を12個配設したもの、同図ｂは穿孔板１
１に非対称なパターンで12個の孔２を配設したも
の、そして、同図ｃは穿孔板１２を円板状とし孔
２を略等分布状に配設したものである。ここで、
注目すべきことは、同図ａ，ｂ，ｃのいずれの実
施例にあつても、所定の孔２の数および所定の口
径D₀または形状を有したものである限り、第１
図に示した実施例のものと同様の効果を奏し得る
ということである。換言すれば、本発明の高天井
用吹出口は、孔２の形状、孔２の配列パターンを
任意に変え得るので、意匠を施す上での自由度が
大きいという利点を有することになる。 また、従来、ノズルの径を決定するに際し、多
数の試作品を製作し、各種の計測を行うなど、試
行錯誤的に決定する状況であつたが、本発明によ
れば、上記する手順で容易に決定できる。従つ
て、本発明によれば、あまり費用をかけずに所望
の吹出口が設計、製作できる。 尚、本発明は、上述した実施例のみに限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々の変形実施が可能である。 例えば、騒音の評価の方法としては、NC曲線
を用いた例につき説明したが、吹出口を設ける室
の用途、状況に応じ他の評価方法を選択しても所
期の効果を達成することができる。 また、吹出口から距離Ｘだけ離れた位置におけ
る風速Vxを上記の例では、0.5ｍ／ｓに設定した
例につき説明したが、例えば、当該位置で椅子に
座つて音楽や劇を鑑賞している場合と、オフイス
などのように何らかの作業をしている場合とで
は、不快感の度合が異なるので、適宜その値を変
更してさしつかえない。 また、孔２の形状は円形に限定されるものでは
なく、(2)式の有効面積A₀より決定される面積を
有するものであれば楕円形、長円形、矩形その他
任意の形状のものに設定することができる。 (e) 効果 以上詳述したところから明らかなように本発明
によれば、構成が簡素で、試行錯誤的でなく合理
的な手順で孔の形状および数を容易に決定するこ
とができ、例えば従来のノズルのようなものに比
べてコストを大幅に低減化でき、所定風量下でド
ラフトを感じさせない適正な空調空気を所定位置
にいる人に到達させることができるとともに発生
する騒音を許容限界値以下に抑えることができ、
そのうえ意匠を施す上での自由度が大きな高天井
用吹出口を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す平面
図、第２図は、第１図のＡ−Ａ線矢視方向拡大断
面図、第３図ａ，ｂ，ｃは、第１図示のものとは
それぞれ異なる他の実施例の構成を示す平面図、
第４図は、吹出口の吹出風速V₀をパラメータと
した各孔の直径D₀と到達距離Ｘとの関係を示す
線図、第５図はNC曲線図、第６図は、吹出口に
おける吹出風速V₀とNC値との関係を示す線図で
ある。 １，１０，１１，１２……穿孔板、２……孔、
３……壁、４……開口、５……チヤンバ、６……
取付板、７……支持金具、８……穿孔板枠、９…
…止めネジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室内の高天井またはその高天井付近の壁部に
   設置され室内側開口端が１個または複数個の孔を
   有する穿孔板で被われてなり、ダクト等を介して
   供給される空調用空気を前記室内に吹出すための
   高天井用吹出口であつて、前記室の用途等に応じ
   て許容される騒音から決まる吹出風速をV₀、前
   記孔から所定の距離Ｘだけ離れた所定位置にいる
   人体が前記空気を受けて不快感を伴わないことを
   条件として定めた前記所定位置における風速を
   Vx、吹出口の形状で定まる比例定数をＫ、前記
   孔が円形のものであるときのその口径または前記
   孔が円形以外の任意形状のものであるときのその
   有効面積に４／πを乗じ平方根をとつた値をD₀
   としたとき、 Vx／V₀＝Ｋ・D₀／Ｘ の関係を満足し得るD₀の値から前記孔の直径ま
   たは形状が設定され、さらに前記D₀の値から求
   められた前記孔の面積と前記孔からの吹出風速
   V₀とを乗じた値で前記室内の空調に要する前記
   吹出口からの送風量を除して得た数値に略対応す
   る数だけ前記穿孔板に前記孔が穿設されているこ
   とを特徴とする高天井用吹出口。