特開 2024-142819 エアカーテン装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142819

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】エアカーテン装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 9/00 20060101AFI20241003BHJP

   F24F 13/15 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F24F9/00 J

F24F9/00 A

F24F9/00 M

F24F13/15 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055163

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩下 将也

(72)【発明者】

【氏名】神長 侑馬

【テーマコード（参考）】

3L081

【Ｆターム（参考）】

3L081AA02

3L081FA03

(57)【要約】

【課題】簡易にエアシールドの遮蔽効果の向上を図ることが可能なエアカーテン装置を提供する。
【解決手段】エアカーテン装置１０は、室内Ａと室外Ｂとを仕切る仕切り壁２１に形成された開口２２の上方に設けられ、所定の風量で気流を吹き出す。エアカーテン装置１０は、気流の吹出し角度を変更する吹出し角度変更部１４と、室内温度Ｔaを取得する室内温度取得部１５ｂと、室外温度Ｔbを取得する室外温度取得部１５ｃと、室内温度Ｔaと室外温度Ｔbとの温度差ΔＴに対応する気流の適切な吹出し角度θsに関する適正吹出し角度情報Ｄが格納されている記憶部１６と、適正吹出し角度情報Ｄを参照して、温度差ΔＴに応じて、気流の適切な吹出し角度θsを取得し、取得した適切な吹出し角度θにて気流が吹出すように吹出し角度変更部１４を制御する吹出し角度制御部１５ｅとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室内と室外とを仕切る壁に形成された開口の上方に設けられ、所定の風量で気流を吹き出すエアカーテン装置であって、
当該エアカーテン装置からの前記気流の吹出し角度を変更する吹出し角度変更部と、
前記室内の温度を取得する室内温度取得部と、
前記室外の温度を取得する室外温度取得部と、
前記室内の温度と前記室外の温度との温度差に対応する前記気流の適切な吹出し角度に関する情報が格納されている記憶部と、
前記情報を参照して、前記室内温度取得部が取得した前記室内の温度と、前記室外温度取得部が取得した前記室外の温度との温度差に応じて、前記気流の適切な吹出し角度を取得し、当該取得した適切な吹出し角度にて前記気流が吹出すように前記吹出し角度変更部の角度を変更するように制御する制御部とを備えることを特徴とするエアカーテン装置。

【請求項2】

前記情報は、前記気流による遮蔽効果が高くなるように、前記温度差ごとに前記適切な吹出し角度を、実験又は解析により求めたものであることを特徴とする請求項１に記載のエアカーテン装置。

【請求項3】

前記情報は、次式（１）で示されるシーリング効率η(t)が所定の時間ｔにおいて高くなるように、前記温度差ごとに前記適切な吹出し角度を、実験又は解析により求めたものであることを特徴とする請求項１に記載のエアカーテン装置。
η(t)＝｛（１－（Ｑ(t)－Ｑini)）／（Ｑ0(t)－Ｑ0ini）｝×１００ ・・・ （１）
ただし、Ｑ(t)は、エアカーテン装置が稼働時の室内の平均温度、Ｑ0(t)は、エアカーテン装置が非稼働時の室内の平均温度、Ｑiniは、エアカーテン装置が稼働時の室内の初期の平均温度、Ｑ0iniは、エアカーテン装置が非稼働時の室内の初期の平均温度である。

【請求項4】

室内と室外とを仕切る壁に形成された開口の上方に設けられ、所定の風量で気流を吹き出すエアカーテン装置の制御方法であって、
前記室内の温度を取得する工程と、
前記室外の温度を取得する工程と、
前記室内の温度と前記室外の温度との温度差に対応する前記気流の適切な吹出し角度に関する情報を参照して、前記取得した室内の温度と前記取得した室外の温度との温度差に応じて、前記気流の適切な吹出し角度を取得し、当該取得した適切な吹出し角度にて前記気流が吹出すように、前記気流の吹出し角度を変更するように制御する工程とを備えることを特徴とするエアカーテン装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアカーテン装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トラックバースと連続する物流倉庫や工場などにおいて、ドアやシャッターなどで外気を遮蔽することなく、外部空間と連続した室内に屋外から熱気などが流入することを抑制するためには、エアカーテン装置を用いることが効果的である。

【0003】

特許文献１には、エアカーテン装置の吹出口のほぼ真下に送風機を内蔵するファンボックスと連通する吸入口を設けた装置が開示されている。そして、この装置において、室内温度、室外温度、エアカーテン装置の吹出温度、及び、吸入口温度の計測結果から、吹出気流の分布状態を把握して、エアシールドが破れないように、吹出角度、吹出風量や吸入風量を制御することも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－２８８３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、室内温度、室外温度、エアカーテン装置の吹出温度、及び、吸入口温度の４つの制御入力から、吹出角度、吹出風量、及び吸入風量の３つの制御出力を求める必要があり、現実に適切な解を得ることは非常に困難である。

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、簡易にエアシールドの遮蔽効果の向上を図ることが可能なエアカーテン装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のエアカーテン装置は、室内と室外とを仕切る壁に形成された開口の上方に設けられ、所定の風量で気流を吹き出すエアカーテン装置であって、当該エアカーテン装置からの前記気流の吹出し角度を変更する吹出し角度変更部と、前記室内の温度を取得する室内温度取得部と、前記室外の温度を取得する室外温度取得部と、前記室内の温度と前記室外の温度との温度差に対応する前記気流の適切な吹出し角度に関する情報が格納されている記憶部と、前記情報を参照して、前記室内温度取得部が取得した前記室内の温度と、前記室外温度取得部が取得した前記室外の温度との温度差に応じて、前記気流の適切な吹出し角度を取得し、当該取得した適切な吹出し角度にて前記気流が吹出すように前記吹出し角度変更部を変更するように制御する制御部とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明のエアカーテン装置によれば、室内と室外との温度差だけに応じて、気流の適切な吹出し角度を取得することにより、シールド性能の向上を図ることが可能となる。

【0009】

本発明のエアカーテン装置において、例えば、前記情報は、前記気流による遮蔽効果が高くなるように、前記温度差ごとに前記適切な吹出し角度を、実験又は解析により求めたものであってもよい。

【0010】

また、本発明のエアカーテン装置において、例えば、前記情報は、次式（１）で示されるシーリング効率η(t)が所定の時間ｔにおいて高くなるように、前記温度差ごとに前記適切な吹出し角度を、実験又は解析により求めたものであってもよい。
η(t)＝｛（１－（Ｑ(t)－Ｑini)）／（Ｑ0(t)－Ｑ0ini）｝×１００ ・・・ （１）

【0011】

ただし、Ｑ(t)は、エアカーテン装置が稼働時の室内の平均温度、Ｑ0(t)は、エアカーテン装置が非稼働時の室内の平均温度、Ｑiniは、エアカーテン装置が稼働時の室内の初期の平均温度、Ｑ0iniは、エアカーテン装置が非稼働時の室内の初期の平均温度である。

【0012】

本発明のエアカーテン装置の制御方法は、室内と室外とを仕切る壁に形成された開口の上方に設けられ、所定の風量で気流を吹き出すエアカーテン装置の制御方法であって、前記室内の温度を取得する工程と、前記室外の温度を取得する工程と、前記室内の温度と前記室外の温度との温度差に対応する前記気流の適切な吹出し角度に関する情報を参照して、前記取得した室内の温度と前記取得した室外の温度との温度差に応じて、前記気流の適切な吹出し角度を取得し、当該取得した適切な吹出し角度にて前記気流が吹出すように、前記気流の吹出し角度を変更するように制御する工程とを備えることを特徴とする。

【0013】

本発明のエアカーテン装置の制御方法においても、室内と室外との温度差だけに応じて、気流の適切な吹出し角度を取得することにより、シールド性能の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係るエアカーテン装置を示す模式図。

【図2】温度差ΔＴと吹出し方向θに対応した３分後のシーリング効率ηを示す表。

【図3】開始３分後の吹出し角度θが０°の場合を基準としたシーリング効率ηの向上率を示す表。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態に係るエアカーテン装置１０について図１を参照して説明する。なお、図１は本実施形態を模式的に説明するための図であり、寸法はデフォルメされている。

【0016】

エアカーテン装置１０は、物流倉庫や工場などの建物２０において、床面と天井面との間にて、室内Ａと室外Ｂを仕切る仕切り壁２１に形成された開口２２の上方に設置されている。開口２２は、トラックや人などが出入り可能な大きさであり、例えば、数ｍの高さを有している。エアカーテン装置１０は、開口２２の開口幅に亘って気流を吹出し、開口２２の全面に亘ってエアシールドを形成するように構成されている。

【0017】

エアカーテン装置１０は、開口２２の上方に固定されたケーシング１１、ケーシング１１に収容された送風機１２、エアカーテン装置１０から吹出される気流の吹出し角度θを調整する吹出し角度調整部１３、吹出し角度調整部１３による気流の吹出し角度θを変更可能とする吹出し角度変更部１４、送風機１２及び吹出し角度変更部１４を制御する制御部１５、各種の制御用情報などを格納する記憶部１６を備えている。なお、エアカーテン装置１０の本体、すなわち、ケーシング１１、送風機１２及び吹出し角度調整部１３からなる部分は、市販のエアカーテン装置を用いることができる。

【0018】

ケーシング１１は、送風機１２に送り込まれる空気の吸入口１１ａと、送風機１２から吹出される気流の吹出し口１１ｂとを有している。ただし、吸入口１１ａや吹出し口１１ｂは、ケーシング１１に一体に形成されたものに限定されず、ケーシング１１とは別個の部材に設けられたものであってもよい。送風機１２は、吸入口１１ａから吸入した空気を吹出し口１１ｂから気流として吹出すファンである。送風機１２は、例えば、ブロアファン、貫流ファン、遠心ファンなどであるが、これらに限定されない。

【0019】

吹出し角度調整部１３は、角度変更が可能なルーバーやブレードなどであり、その角度に応じて、吹出し口１１ｂから吹出される気流の吹出し角度θが変化する。吹出し角度変更部１４は、電動モータなどであり、不図示のギアなどを介して吹出し角度調整部１３に接続されており、制御部１５からの指令に応じて制御される。

【0020】

制御部１５は、例えば、ＣＰＵや記憶装置を有するコンピュータなどであり、送風機制御部１５ａ、室内温度値取得部１５ｂ、室外温度取得部１５ｃ、適正吹出し角度取得部１５ｄ、及び、吹出し角度制御部１５ｅを備えている。

【0021】

送風機制御部１５ａは、送風機１２の運転を制御する。送風機制御部１５ａは、基本的には、所定の風量を吹出すように定格運転で運転するように送風機１２を制御する。

【0022】

室内温度値取得部１５ｂは、室内Ａの温度を検知するために室内Ａに設置された室内温度センサ３１の出力から室内温度Ｔaを取得する。室外温度取得部１５ｃは、室外Ｂの温度を検知するために室外Ｂに設置された室外温度センサ３２の出力から室外温度Ｔbを取得する。なお、室内温度センサ３１及び室外温度センサ３２は、それぞれ１個でも複数個でもよい。そして、室内温度センサ３１が複数個である場合、室内温度値取得部１５ｂは、例えば、平均値を室内温度Ｔaとして取得すればよい。

【0023】

適正吹出し角度取得部１５ｄは、記憶部１６に格納されている適正吹出し角度情報Ｄを参照して、室内温度Ｔaと室外温度Ｔbとの温度差ΔＴ（＝Ｔb－Ｔa）に応じた適正吹出し角度θsを取得する。適正吹出し角度情報Ｄの詳細は、後述する。

【0024】

吹出し角度制御部１５ｅは、適正吹出し角度取得部１５ｄが取得した適正吹出し角度θsに吹出し角度調整部１３が傾斜するように、吹出し角度変更部１４を制御する。これにより、吹出し角度調整部１３の角度が変更される。

【0025】

適正吹出し角度情報Ｄは、ここでは、室内外の温度差ΔＴによって発生する気流を阻害する方向に、エアカーテン装置１０から吹出される気流の吹出し方向θを傾けるように、建物２０の種別や開口２２の大きさなどに応じて設定する。このように設定することにより、エアカーテン装置１０のシールド性能（遮蔽性能）の向上を図ることが可能となる。

【0026】

例えば、室内温度Ｔaが室外温度Ｔbよりも低い場合、開口２２の上部を介して室外Ｂの暖気が室内Ａに流入し、流入した暖気と同量の冷気が室内Ａから室外Ｂに流出する。この際、エアカーテン装置１０から吹出される気流の吹出し角度θを鉛直下方向きから室外Ｂ側に傾けることにより、暖気の流入が抑制され、さらに、これに伴い、冷気の流出も抑制される。

【0027】

具体的な適正吹出し角度情報Ｄを得るために実験を行ったので、以下、これについて説明する。

【0028】

実験室において、グラスウール（厚さ１００ｍｍ）を間に挟んだ石膏ボード２重張り（厚さ１２．５ｍｍ、９．５ｍｍ）の仕切り壁２１により、吹抜空間を２分割して２つの部屋Ａ，Ｂを設けた。そして、仕切り壁２１の中央に高さ６ｍ、幅０．９ｍの開口２２を設けたが、高さ４ｍ分を残して開口２２を断熱材で塞いだ。高さ４ｍの開口２２は、断熱材からなる大型の扉により開閉可能とした。

【0029】

一方の部屋Ａ側の開口２２の上方の間仕切り壁２１に、吹出し口１１ｂの高さが床面から４ｍとなるように、エアカーテン装置１０を取り付けた。このエアカーテン装置１０は、株式会社三菱電機製の産業エアカーテンＧＫ２５０９Ｓであり、定格風量は１０６０ｍ³／ｈであった。

【0030】

室温Ｔa，Ｔbを計測するために、各部屋Ａ，Ｂにそれぞれ１６点にＴ型熱電対を設置した。なお、躯体の蓄熱の影響を抑制するために、床面は断熱材で被覆した。

【0031】

そして、一方の部屋Ａと他方の部屋Ｂとの温度差ΔＴ、及び、エアカーテン装置１０のからの気流の吹出し角度θを、図２の表に示す４８パターンにおいて実験を行った。温度差ΔＴは、一方の部屋Ｂの温度Ｔbから他方の部屋Ａの温度Ｔaを差し引いた値である。吹出し角度θにおいては、正（＋）は一方の部屋Ｂ側に傾斜していることを、負（－）は他方の部屋Ａ側に傾斜していることを示している。なお、温度差ΔＴは、一方の部屋Ｂの平均温度から他方の部屋Ａの平均温度を差し引いた値が±０．５℃の範囲となるように調整した。

【0032】

図２の表には、温度差ΔＴと吹出し方向θに対応した３分後のシーリング効率ηが示されている。シーリング効率ηは、エアカーテン装置１０の非稼働時と比べて、室内温度Ｔaをどの程度保っているかを示すエアカーテン装置１０の遮蔽性能を示す指標である。シーリング効率ηは、時間ｔの関数であり、具体的には、次式（１）が表され、単位は％である。
η(t)＝｛（１－（Ｑ(t)－Ｑini)）／（Ｑ0(t)－Ｑ0ini）｝×１００ ・・・ （１）

【0033】

ここで、Ｑ(t)は、エアカーテン装置１０が稼働時の室内（他方の部屋）Ａの平均温度、Ｑ0(t)は、エアカーテン装置１０が非稼働時の室内（他方の部屋）Ａの平均温度、Ｑiniは、エアカーテン装置１０が稼働時の室内（他方の部屋）Ａの初期の平均温度、Ｑ0iniは、エアカーテン装置１０が非稼働時の室内（他方の部屋）Ａの初期の平均温度である。

【0034】

図２から、正の温度差ΔＴが大きいほど、吹出し角度θを正の値で大きくすれば、シーリング効率ηは大きく、逆に、負の温度差ΔＴが大きいほど、吹出し角度θを負の値で大きくすれば、シーリング効率ηは大きくなる傾向が存在することが分かった。

【0035】

ぞして、図３の表は、開始３分後の吹出し角度θが０°の場合を基準としたシーリング効率ηの向上率が示されている。この表から、正の温度差ΔＴが大きい場合、吹出し角度θを正の値で大きくすれば、シーリング効率ηの向上率は大きく、逆に、負の温度差ΔＴが大きい場合、吹出し角度θを負の値で大きくすれば、シーリング効率ηの向上率は大きくなる傾向が存在することが分かった。

【0036】

そして、図２及び図３を参照して、例えば、温度差ΔＴが－４℃以上４℃未満の場合は、適正吹出し角度θsは０°、温度差ΔＴが－７℃以上４℃未満の場合は、適正吹出し角度θsは－１０°、温度差ΔＴが４℃以上８℃以下未満の場合は、適正吹出し角度θsは１０°、温度差ΔＴが８℃を超える場合は、適正吹出し角度θsは２０°と定め、この情報を適正吹出し角度情報Ｄとすることが考えられる。なお、ここでは、適正吹出し角度θsは１０°刻みで設定しているが、これに限定されるものではない。

【0037】

本発明の実施形態に係るエアカーテン装置１０の制御方法は、室内温度センサ３１の出力から室内温度値取得部１５ｂが室内温度Ｔaを取得する工程と、室外温度センサ３２の出力から室外温度値取得部１５ｃが室外温度Ｔbを取得する工程と、適正吹出し角度情報Ｄを参照して、室内温度Ｔaと室外温度Ｔbとの温度差ΔＴに応じて、気流の適切な吹出し角度θsを適正吹出し角度取得部１５ｄが取得し、当該取得した適切な吹出し角度θsにて気流が吹出すように、吹出し角度調整部１３の傾斜を吹出し角度変更部１４が変更する工程とを備えている。

【0038】

以上のように、本発明の実施形態に係るエアカーテン装置１０及びその制御方法によれば、室内温度Ｔaと室外温度Ｔbとの温度差ΔＴだけに応じて、気流の適切な吹出し角度θsを取得することにより、シールド性能の向上を図ることが可能となる。

【0039】

なお、本発明は、上述した実施形態に具体的に記載したエアカーテン装置１０及びその制御方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内であれば適宜変更することができる。

【0040】

例えば、適正吹出し角度情報Ｄを実験室における実験結果に基づいて求める場合について説明したが、これに限定されない。例えば、適正吹出し角度情報Ｄは、実際の建物２０を用いて実験して求めてもよく、また、ＣＡＥ解析などの数値解析により求めてもよい。

【0041】

吹出し角度調整部１３の角度に応じて、エアカーテン装置１０から吹出される気流の吹出し角度θが変化する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、首振り機構などにより、エアカーテン装置１０全体を傾斜させることにより、吹出し角度θを変化させてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１０…エアカーテン装置、 １１…ケーシング、 １１ａ…吸入口、 １１ｂ…吹出し口、 １２…送風機、 １３…吹出し角度調整部、 １４…吹出し角度変更部、 １５…制御部、 １５ａ…送風機制御部、 １５ｂ…室内温度値取得部、 １５ｃ…室外温度取得部、 １５ｄ…適正吹出し角度取得部、 １５ｅ…吹出し角度制御部、 １６…記憶部、 ２０…建物、 ２１…壁、仕切り壁、 ２２…開口、 ３１…室内温度センサ、 ３２…室外温度センサ、 Ａ…室内、他方の部屋 Ｂ…室外、一方の部屋。

【図1】

【図2】

【図3】