(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示の空調システムでは、空調機によって空調した試験室の空気が徐々に室外へ排出される。つまり、試験室では、空調した空気を試験室の外部へ捨てることになるので、試験室の空調負荷の増大を招き、ひいては空調機の省エネルギー性が損なわれてしまう。
【0006】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気管の熱が仕切部へ伝導することを抑制でき、且つ空調機の省エネルギー性を確保できるエンジン試験室用空調システムを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は、エンジン試験室用空調システムを対象とし、
室外空気の少なくとも温度を調節する外調機(30)と、該外調機(30)で温度を調節した後の空気の温度を調節するとともに該空気を除湿することでエンジン(E)用の試験室(S)を空調する空調機(40)と、室外空間(O)と上記試験室(S)とを仕切る仕切部(10)を貫通し該仕切部(10)に支持される筒部(64)と、該筒部(64)の上記試験室(S)側の端部を閉塞する閉塞部(65)とを有する筒状部材(63)と、上記エンジン(E)の排ガスを室外空間(O)に排出するように上記筒状部材(63)の閉塞部(65)を貫通する排気管(51)とを備え、上記筒状部材(63)の内部には、室外空気が流れる内部流路(67)が上記仕切部(10)と上記排気管(51)との間に形成され、上記内部流路(67)の流出端(67b)は、上記室外空間(O)と連通し、上記内部流路(67)は、上記室外空間(O)の室外空気のみが導入され、
上記内部流路(67)には、上記外調機(30)で冷却された後上記空調機(40)で冷却及び除湿する前の空気が導入されることを特徴とする。
【0008】
第1の発明では、試験室(S)の空気が空調機(40)によって空調される。これにより、試験室(S)は、エンジン(E)の試験運転に最適な環境条件となる。試験運転中のエンジン(E)から排出された排気ガスは、排気管(51)を通じて室外空間(O)へ排出される。排気管(51)は、筒状部材(63)の内部に挿通される。筒状部材(63)の内部には、排気管(51)と仕切部(10)との間に、室外空気が流れる内部流路(67)が形成される。この内部流路(67)は、空気断熱層ないし排気ガスの熱を搬送する熱移送用の流路として機能する。従って、排気ガスの熱が、仕切部(10)へ伝導することを防止できる。
【0009】
内部流路(67)には、試験室(S)の室内空気ではなく、室外空気が導入される。このため、空調機(40)で空調した後の室内空気が、内部流路(67)を介して試験室(S)の外部へ排出されることがない。従って、空調機(40)の省エネルギー性が損なわれしまうことを防止できる。
【0010】
第1の発明では、内部流路(67)へ導入された室外空気が、室外空間(O)へ排出される。つまり、内部流路(67)で排気ガスの断熱に利用された空気が、再び試験室(S)に送られることがない。
【0011】
第
1の発明では、外調機(30)で温度が調節された空気が内部流路(67)へ導入される。これにより、内部流路(67)を流れる室外空気の温度が大きく変化することがない。従って、内部流路(67)の断熱効果を安定して得ることができる。
【0012】
第
2の発明は、第
1の発明において、上記排気管(51)には、該排気管(51)のうち上記筒状部材(63)に挿通される部分よりも下流側に排気ファン(53)が設けられ、上記内部流路(67)の流出端(67b)は、上記排気ファン(53)の吸引部(53a)と連通していることを特徴とする。
【0013】
第
2の発明によれば、排気ファン(53)が運転されると、エンジン(E)の排気ガスが排気管(51)に誘引される。同時に、室外空気が外気管(60)の内部流路(67)に誘引される。つまり、排気ファン(53)は、排気ガスと室外空気との双方の搬送に利用される。
【0014】
第
3の発明は、第1
又は2の発明において、上記筒部(64)は、円筒状に形成され、上記排気管(51)は、上記筒部(64)の軸心と同軸となるように配置されることを特徴とする。
【0015】
第
3の発明では、筒状部材(63)の円筒状の筒部(64)の軸心と同軸となるように排気管(51)が配置される。このため、排気管(51)から筒状部材(63)の筒部(64)までの距離が全周に亘って均一になる。これにより、排気管(51)の排気ガスの熱が筒部(64)の一部へ局所的に伝導してしまうことを抑制できる。従って、排ガスの熱が、仕切部(10)へ伝導することを一層確実に防止できる。
【発明の効果】
【0016】
第1の発明によれば、排気ガスの熱が仕切部(10)へ伝導することを内部流路(67)により防止できる。これにより、熱による仕切部(10)の損傷を防止でき、試験室(S)の気密性を十分に確保できる。
【0017】
内部流路(67)には、試験室(S)とは独立した室外空間(O)の室外空気が導入される。このため、空調された後の試験室(S)の室内空気が、試験室(S)の外部へ排出されることがない。従って、空調機(40)の省エネルギー性が損なわれてしまうことを防止できる。
【0018】
また、内部流路(67)へ室外空気を導入するのであれば、試験室(S)の温度、湿度、圧力等に何ら影響がない。従って、試験室(S)の環境条件をエンジン(E)の試験運転に応じた最適な条件に維持できる。
【0019】
第1の発明によれば、内部流路(67)に導入された室外空気を試験室(S)に送らないため、試験室(S)の環境条件が変動してしまうことを防止できる。
【0020】
第
1の発明によれば、内部流路(67)の断熱効果を安定して得ることができるため、熱による仕切部(10)の損傷を確実に防止できる。また、外調機(30)により室外空気を冷却すれば、排気ガスから仕切部(10)への熱の伝導を一層効果的に防止できる。
【0021】
第
2の発明によれば、排気ファン(53)を排気ガスと室外空気との双方の搬送に利用するため、ファンの数を減らすことができる。
【0022】
第
3の発明によれば、円筒状の筒部(64)の軸心と同軸に排気管(51)を配置することで、排気ガスから仕切部(10)への熱の伝導を更に効果的に防止でき、熱による仕切部(10)の損傷を一層確実に防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【0025】
図1に示す空調システム(1)は、エンジン(E)が設置される試験室(S)を空調するエンジン試験室用空調システムである。
【0026】
〈試験室、仕切部、及びエンジンの構成〉
試験室(S)は、仕切部(10)によって室外空間(O)と区画されている。仕切部(10)は、ウレタン等の断熱材料で構成される。仕切部(10)は、側方に形成される側面パネル(11)と、該側面パネル(11)の上方に形成される天井パネル(12)とを有している。
【0027】
エンジン(E)は、仕切部(10)の内部の試験室(S)の床面に設置される。エンジン(E)は、試験室(S)内の空気及び燃料を燃焼させて動力を得る。エンジン(E)からは燃焼後の排気ガスが排出される。排気ガスの温度は、例えば約800℃と極めて高温となる。
【0028】
〈空調システムの構成〉
図1に示すように、空調システム(1)は、給気ユニット(20)と排気ユニット(50)と外気管(60)とを有している。
【0029】
〔給気ユニット〕
給気ユニット(20)は、室外空気の温度及び湿度を調節した後、該室外空気を室内へ供給する。給気ユニット(20)は、給気ダクト(21)、循環ダクト(22)、外調機(30)、及び空調機(40)を有している。
【0030】
[給気ダクト]
給気ダクト(21)は、室外空気を試験室(S)へ供給するための給気流路(21a)を形成している。給気ダクト(21)は、仕切部(10)の天井パネル(12)を貫通し、給気流路(21a)を介して室外空間(O)と試験室(S)とを連通させる。給気ダクト(21)の流入端(21b)は室外空間(O)に開口し、給気ダクト(21)の流出端(22c)は試験室(S)に開口している。
【0031】
[循環ダクト]
循環ダクト(22)は、試験室(S)の空気(以下、室内空気ともいう)を給気流路(21a)へ返送させる循環流路(22a)を形成している。循環ダクト(22)は、天井パネル(12)を貫通し、循環流路(22a)を介して試験室(S)と給気流路(21a)とを連通させる。循環ダクト(22)の流入端(22b)は、試験室(S)に開口し、循環ダクト(22)の流出端(22c)は、給気流路(21a)における外調機(30)と空調機(40)の間に接続している。
【0032】
[外調機]
外調機(30)は、給気ダクト(21)の上流部に接続している。外調機(30)は、室外空気の温度及び湿度の少なくとも一方を調節する。本実施形態の外調機(30)は、室外空気を所定温度(例えば約5℃以下)まで冷却する。外調機(30)は、外調機ケーシング(31)を有している。外調機ケーシング(31)の内部の空気流路(31a)には、空気の上流側から下流側に向かって順に、外調機ファン(32)及び外調機熱交換器(33)が配置される。外調機ファン(32)は、室外空気を外調機ケーシング(31)の空気流路(31a)へ搬送する。外調機熱交換器(33)は、該外調機熱交換器(33)の内部を流れる冷媒(不凍液)と空気流路(31a)を流れる空気とを熱交換させる。
【0033】
[空調機]
空調機(40)は、給気ダクト(21)の下流部(外調機(30)の下流側)に接続している。空調機(40)は、外調機(30)で処理された後の空気の温度及び湿度のうち少なくとも温度を調節する。本実施形態の空調機(40)は、空気の温度を調節するとともに、該空気の除湿を行う。空調機(40)は、空調機ケーシング(41)を有している。空調機ケーシング(41)の内部の空気流路(41a)には、空気の上流側から下流側に向かって順に、空調機ファン(42)、空調機熱交換器(43)、及びヒータ(再熱部)(44)が配置される。空調機ファン(42)は、外調機(30)で処理した空気を空調機ケーシング(41)の空気流路(41a)へ搬送する。空調機熱交換器(43)は、該空調機熱交換器(43)の内部を流れる冷媒(不凍液)と空気流路(41a)を流れる空気とを熱交換させる。空調機熱交換器(43)では、空気が冷却されることで該空気中の水分が凝縮する。ヒータ(44)は、空調機熱交換器(43)で冷却・除湿された空気を所定温度まで加熱する。
【0034】
〔排気ユニット〕
排気ユニット(50)は、試験室(S)のエンジン(E)から排出された排気ガスを室外空間(O)へ排出する。排気ユニット(50)は、排気管(51)、希釈管(52)、及び排気ファン(53)を有している。
【0035】
[排気管]
排気管(51)は、エンジン(E)の排気ガスを室外空間(O)へ排出するための排気流路(51a)を形成している。排気管(51)は、内部に排気流路(51a)を形成するための管状ないしダクト状に形成される。排気管(51)の軸直角断面は、円形、矩形、多角形等、如何なる形状であってもよい。排気管(51)は、仕切部(10)の天井パネル(12)を貫通し、排気流路(51a)を介してエンジン(E)の排気口と室外空間(O)とを連通させる。排気管(51)の流入端(51b)はエンジン(E)の排気口に接続し、排気管(51)の流出端(51c)は室外空間(O)に開口している。排気管(51)には、天井パネル(12)を貫通するとともに、外気管(60)の筒状部材(63)(詳細は後述する)の内部に位置する被覆部(54)が形成される。
【0036】
図2に示すように、排気管(51)の外周面は、筒状の断熱部材(55)によって覆われている。断熱部材(55)は、少なくとも、排気管(51)のうち試験室(S)に位置する部分と、被覆部(54)とに対応して設けられている。
【0037】
[希釈管]
希釈管(52)は、排気ファン(53)に吸い込まれる前の排気ガスを希釈し、これにより該排気ガスの温度を低下させるための希釈流路(52a)を形成している。希釈管(52)は、内部に希釈流路(52a)を形成するための管状ないしダクト状に形成される。希釈管(52)の軸直角断面は、円形、矩形、多角形等、如何なる形状であってもよい。希釈管(52)は、全ての部分が室外空間(O)に配置される。希釈管(52)は、希釈流路(52a)を介して室外空間(O)と排気流路(51a)とを連通させる。希釈管(52)の流入端(52b)は、室外空間(O)に開口する。希釈管(52)の流出端(52c)は、排気管(51)における被覆部(54)と排気ファン(53)との間の部分に接続している。
【0038】
[排気ファン]
排気ファン(53)は、排気管(51)に排出された排気ガスを室外空間(O)へ搬送する。排気ファン(53)は、外気管(60)及び希釈管(52)へ空気を搬送する。つまり、排気ファン(53)は、排気ガスを排気管(51)へ吸い込むとともに、室外空気を外気管(60)及び希釈管(52)へ吸い込むために兼用される。
【0039】
〔外気管〕
外気管(60)は、給気ユニット(20)の室外空気を排気ユニット(50)の排気管(51)へ導くための外気流路(60a)を形成している。外気管(60)は、内部に外気流路(60a)を形成するための管状ないしダクト状に形成される。外気管(60)の軸直角断面は、円形、矩形、多角形等、如何なる形状であってもよい。外気管(60)は、全ての部分が室外空間(O)に配置される。外気管(60)は、外気流路(60a)を介して給気ダクト(21)と排気管(51)とを連通させる。実施形態に係る外気管(60)の流入端(60b)は、例えば給気ダクト(21)における外調機(30)と空調機(40)の間の部分に接続している。実施形態に係る外気管(60)の流出端(60c)は、例えば希釈管(52)と接続しており、希釈流路(52a)及び排気流路(51a)を介して排気ファン(53)の吸引部(53a)と連通している。
【0040】
図2及び
図3に示すように、外気管(60)は、筒状部材(63)と、該筒状部材(63)の内部流路(67)の流入端(67a)に接続する上流部(61)と、該筒状部材(63)の内部流路(67)の流出端(67b)に接続する下流部(62)とを有する。
【0041】
筒状部材(63)は、軸方向の両端が閉塞された略円筒状に形成される。なお、筒状部材(63)は、矩形、多角形等の筒状であってもよく、内部流路(67)を形成できる形状であれば如何なる形状であってもよい。筒状部材(63)は、仕切部(10)の天井パネル(12)を貫通する。筒状部材(63)は、天井パネル(12)の貫通口(12a)の内周縁部によって支持されている。
【0042】
筒状部材(63)は、略円筒状の筒部(64)と、該筒部(64)の軸方向の一端部(試験室(S)側の端部)を閉塞する第1閉塞部(65)と、該筒部(64)の軸方向の他端部(室外空間(O)側)を閉塞する第2閉塞部(66)とを有している。
【0043】
筒部(64)は、その外周面が仕切部(10)の貫通口(12a)の内周縁部と密に接触している。これにより、筒状部材(63)が仕切部(10)に支持されるとともに、試験室(S)と室外空間(O)とが筒状部材(63)によって区画される。
図3に示すように、筒部(64)の下部には、外気管(60)の上流部(61)の流出端が接続される。筒部(64)の上部には、外気管(60)の下流部(62)の流入端が接続される。
【0044】
第1閉塞部(65)及び第2閉塞部(66)は、それぞれ円板状に形成され、各々の径方向の中心部にそれぞれ挿通口(65a,65b)が形成される。各挿通口(65a,65b)には、それぞれ排気管(51)が密に挿通される。つまり、排気管(51)は、筒状部材(63)の軸心と同軸に配置される。これにより、筒状部材(63)の内側には、内部流路(67)が形成される。
【0045】
内部流路(67)は、軸直角断面が円環状の柱状の空間で構成される。内部流路(67)は、筒状部材(63)によって、試験室(S)及び室外空間(O)と密に区画される。内部流路(67)は、室外空間(O)の室外空気が流通するように構成される。具体的に、実施形態の内部流路(67)は、外調機(30)で処理された後の室外空気が導入されるように構成される。これにより、内部流路(67)は、排気管(51)の被覆部(54)内の排気ガスの熱が、仕切部(10)へ伝導するのを抑制する空気断熱層を構成する。また、内部流路(67)は、被覆部(54)の周囲へ放熱した熱を外気管(60)の下流側に移送するための熱搬送用の流路を構成する。即ち、内部流路(67)は、該内部流路(67)を流れる空気と、被覆部(54)を流れる排気ガスとを熱交換させ、排気ガスを冷却する冷却用の流路ということもできる。
【0046】
−運転動作−
空調システム(1)の運転動作について
図1〜
図3を参照しながら説明する。空調システム(1)が運転されると、外調機ファン(32)、空調機ファン(42)、及び排気ファン(53)が運転状態となる。
【0047】
すると、室外空間(O)の室外空気が給気ダクト(21)に吸引され、且つ試験室(S)の室内空気が循環ダクト(22)に吸引される。給気ダクト(21)に吸引された室外空気は、外調機(30)を通過する。外調機(30)では、外調機熱交換器(33)を流れる冷媒によって空気が所定温度以下まで冷却される。外調機(30)で冷却された空気は、循環ダクト(22)に吸引された室内空気と混合した後、空調機(40)を通過する。また、外調機(30)で冷却された空気の一部は、外気管(60)に吸い込まれ、筒状部材(63)の内部流路(67)へ流入する。
【0048】
空調機(40)では、空調機熱交換器(43)を流れる冷媒によって空気が所定温度以下まで冷却され、空気中の水分が凝縮する。このようにして冷却・除湿された空気は、ヒータ(44)によって温度が調節された後、試験室(S)へ供給される。この結果、試験室(S)の空気の温度及び湿度が、エンジン(E)の試験運転のための最適な温度及び湿度に維持される。
【0049】
一方、試験運転中のエンジン(E)から排出された排気ガスは、排気管(51)に吸引される。排気管(51)を流れる排気ガスは、筒状部材(63)の内部の被覆部(54)を流れる。
図3に示すように、内部流路(67)では、室外空気(例えば5℃)が流通している。このため、被覆部(54)内の排気ガス(例えば800℃)の熱が、天井パネル(12)へ伝導してしまうことを防止できる。
【0050】
内部流路(67)では、外調機(30)で所定温度まで冷却された後の室外空気が流れるため、内部流路(67)の空気の温度が大きく変化することがなく、且つこの空気の温度が低くなる。従って、被覆部(54)から天井パネル(12)への熱伝導を確実且つ効果的に防止できる。
【0051】
被覆部(54)内の排気ガスは、内部流路(67)を流れる空気へ放熱して冷却された後、排気管(51)の下流側へ流れる。内部流路(67)の空気は、外気管(60)の下流部(62)へ送られた後、希釈管(52)へ送られる。希釈管(52)に流入した空気は、室外空間(O)から吸い込まれた室外空気と混合して冷却される。希釈管(52)で混合した空気は、排気管(51)を流れる排気ガスと合流した後、排気ファン(53)の吸引部(53a)に吸い込まれる。吸引部(53a)に吸い込まれた混合ガスは、比較的低い温度まで冷却されている。このため、排気ファン(53)が空気の熱により損傷してしまうことを防止できる。排気ファン(53)を通過した空気は、室外空間(O)へ排出される。
【0052】
このように、空調システム(1)の運転時には、筒状部材(63)の内部流路(67)を空気が流れるため、排気ガスの熱により仕切部(10)が溶融したり、損傷したりするのを確実に防止できる。従って、仕切部(10)の溶融・損傷に起因して試験室(S)の気密性が損なわれてしまうことを防止できる。
【0053】
ここで、筒状部材(63)の内部流路(67)は、試験室(S)の室内空気ではなく、室外空気が導入される。仮に試験室(S)の空気が内部流路(67)へ導入されると、外調機(30)及び空調機(40)で温度及び湿度が調節された空気が、試験室(S)の外部へ連続的に排出される。この結果、外調機(30)及び空調機(40)の省エネルギー性が損なわれてしまう。加えて、試験室(S)の温度、湿度、及び圧力等が不安定となり、試験室(S)の環境条件を維持し難くなる。
【0054】
これに対し、本実施形態では、試験室(S)の環境条件に何ら影響を与えない室外空気を内部流路(67)へ導入している。このため、外調機(30)や空調機(40)の省エネルギー性が損なわれたり、試験室(S)の環境条件が不安定となったりすることを確実に防止できる。
【0055】
−実施形態の効果−
実施形態によれば、排気ガスの熱が仕切部(10)へ伝導することを内部流路(67)により防止できる。これにより、熱による仕切部(10)の損傷を防止でき、試験室(S)の気密性を十分に確保できる。内部流路(67)には、試験室(S)とは独立した室外空間(O)の室外空気が導入される。このため、空調された後の試験室(S)の室内空気が、試験室(S)の外部へ排出されることがない。従って、空調機(40)の省エネルギー性が損なわれてしまうことを防止できる。また、内部流路(67)へ室外空気を導入するのであれば、試験室(S)の温度、湿度、圧力等に何ら影響がない。従って、試験室(S)の環境条件をエンジン(E)の試験運転に応じた最適な条件に維持できる。
【0056】
内部流路(67)に導入された室外空気は、室外空間(O)へ排出される。つまり、内部流路(67)を流出した空気を試験室(S)に送らないため、試験室(S)の環境条件が変動してしまうことを防止できる。
【0057】
内部流路(67)には、外調機(30)で所定温度まで冷却した室外空気が導入される。これにより、内部流路(67)の断熱効果を安定且つ効果的に得ることができる。
【0058】
排気ファン(53)は、排気ガスと室外空気との双方の搬送に利用される。このため、ファンの数を減らすことができる。
【0059】
排気管(51)は、円筒状の筒部(64)の軸心と同軸に配置される。このため、排気ガスから仕切部(10)への熱の伝導を更に効果的に防止でき、熱による仕切部(10)の損傷を一層確実に防止できる。
【0060】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【0061】
筒状部材(63)は、仕切部(10)の天井パネル(12)を貫通しているが、仕切部(10)の側面パネル(11)を貫通していてもよい。
【0062】
筒状部材(63)の筒部(64)は、排気管(51)を囲むように形成され且つ仕切部(10)に支持されるものであれば、如何なる形状であってもよい。例えば筒部(64)は、矩形筒状、多角形筒状等であってもよい。筒状部材(63)の各閉塞部(65,66)は、筒状部材(63)の内部に内部流路(67)を形成できるものでれば、如何なる形状であってもよい。
【0063】
参考例では、例えば
図4に示すように、外気管(60)の流入端(60b)が、室外空間(O)に直に開口してい
る。
参考例では、外気管(60)の上流部(61)を省略した構成とすることもできる。
【0064】
外気管(60)の流出端(60c)の位置は、上記実施形態に限られない。例えば外気管(60)の流出端(60c)を排気管(51)に接続してもよい。この場合、外気管(60)の流出端(60c)を排気管(51)における被覆部(54)の上流部分に接続してもよいし、排気管(51)における被覆部(54)の下流部分に接続してもよい
。