專利名稱：渦流通風(fēng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
一般居室、工廠、園藝房、發(fā)酵室、干燥室、冷藏庫(kù)等中的空氣調(diào)節(jié)的目的在于將溫度、濕度、氣流及凈化度四個(gè)主要因素調(diào)整到符合所需的狀態(tài)且使之在室內(nèi)均勻分布。符合上述要求的調(diào)整由于冷、暖設(shè)備，除濕·加濕裝置，凈化裝置等空氣調(diào)質(zhì)裝置的發(fā)展已大致實(shí)現(xiàn)。由于室內(nèi)條件的均勻化技術(shù)和換氣技術(shù)尚不夠發(fā)達(dá)，上述四個(gè)主要因素的均勻分布尚未充分實(shí)現(xiàn)。從而，對(duì)于在工廠、園藝室、冷藏庫(kù)等的空氣調(diào)節(jié)中，殘留著許多尚未解決的問題。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供使室內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流和凈化度的分布均勻、實(shí)現(xiàn)與外部換氣的通風(fēng)方法。
為達(dá)到上述目的，在本發(fā)明中，提供一種渦流通風(fēng)方法，其特征為，通過令排氣速度分布均勻的垂直方向?yàn)樨Q長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿著室的側(cè)壁水平地排出，在整個(gè)室內(nèi)產(chǎn)生水平渦流，從而在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。
本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法基于1968年發(fā)表的Greenspan,H.P.對(duì)臺(tái)風(fēng)的流動(dòng)分析的“平面上的渦流”理論(Greenspan,H.P:The Theoryof Rotaing Fluids,Cambridge Univ.Press,1968)。
現(xiàn)根據(jù)

圖1說明“平面上的渦流”理論。在臺(tái)風(fēng)的水平渦流內(nèi)，由于伴隨著渦流的流動(dòng)產(chǎn)生的負(fù)壓，形成指向中心的壓力場(chǎng)。由渦流流動(dòng)產(chǎn)生的離心力與由前述壓力場(chǎng)產(chǎn)生的指向中心的半徑方向的力相互平衡。在地表面附近，由于空氣的粘滯性，沿圓周方向的空氣流速減小，離心力變小，從而誘發(fā)由壓力場(chǎng)指向中心的沿半徑方向的空氣流。該空氣流在渦流的中心附近改變方向，形成沿垂直方向上升的二次流。
根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法，利用整個(gè)室內(nèi)空氣的水平渦流和由該水平渦流誘發(fā)的垂直方向的二次流，有效地使室內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流和凈化度的分布均勻化。
在根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法中，令排氣速度均勻的在垂直方向上為豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿室的側(cè)壁排出。排氣速度均勻的低速的室內(nèi)空氣噴射流由于因周圍空氣的卷入造成的能量損失少，所以保持其豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面不變，沿室的側(cè)壁水平流動(dòng)，在室內(nèi)循環(huán)。沿著室側(cè)壁流動(dòng)的室內(nèi)空氣噴射流的水平渦流因摩擦力傳遞到室內(nèi)中央部的空氣和上下的空氣，誘發(fā)整個(gè)室內(nèi)空氣的水平渦流。在地面附近，借助離心力與因壓力場(chǎng)造成的指向室中央的力之間的不平衡，誘發(fā)指向室中央的沿半徑方向的空氣流。該空氣流在室中央形成垂直上升的二次流。垂直上升的二次流到達(dá)天花板中央之后，呈放射狀流向后側(cè)壁，到達(dá)側(cè)壁上端部后下降。這樣，在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。借助水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流攪拌室內(nèi)空氣，使室內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流，凈化度均勻化。
此外，在本發(fā)明中，提供了一種渦流通風(fēng)方法，其特征為，通過令排氣速度均勻的在垂直方向上為豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿室的側(cè)壁排出，使整個(gè)室內(nèi)產(chǎn)生水平渦流，從而在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流及與外部的換氣。
在打開形成于室側(cè)壁和天花板上的換氣用窗時(shí)，與室內(nèi)的水平循環(huán)流同行的外部空氣通過形成于室側(cè)壁上的換氣用窗流入室內(nèi)，一面在室內(nèi)水平循環(huán)一面逐漸地與室內(nèi)的垂直循環(huán)流匯流，通過形成于天花板壁上的換氣用窗流出室外。這樣，誘發(fā)起與外部的換氣。通過水平循環(huán)流、垂直循環(huán)流和與外部的換氣攪拌室內(nèi)空氣，使室內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流，凈化度均勻化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，室內(nèi)空氣噴射流經(jīng)由彎曲板及連接于其上的平板構(gòu)成的一個(gè)以上的導(dǎo)向葉片，根據(jù)下面的公式劃分成相互為相似形的多個(gè)部分流路的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管排出。
p0=h/{[f/(f-r)]m-1}…①an=p0r[f/(f-r)]n………②bn=an/f………………③在上式中，p0流出口伸出長(zhǎng)度h流入口寬度
f肘形彎管放大率(f=w/h)w流出口寬度m部分流路數(shù)目(m≥2)an第n個(gè)部分流路的出口寬度(其中，a0表示肘形彎管內(nèi)壁的曲率半徑，am表示肘形彎管外壁的曲率半徑)r部分流路的縱橫比bn第n個(gè)部分流路的入口寬度上述內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管為本申請(qǐng)人具有的日本專利第2706222號(hào)，美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利第95102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管。通過在吹風(fēng)機(jī)上安裝上述內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管，可以排出排氣速度分布均勻的室內(nèi)空氣噴射流。
對(duì)于僅由直徑400mm的壓力換氣扇構(gòu)成的排氣裝置a，在該排氣裝置a上設(shè)置整流格柵的排氣裝置b以及在該排氣裝置b上加設(shè)肘形彎管放大率為3.5的日本專利第2706222號(hào)、美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利第95102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)所述的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置c共三種排氣裝置，測(cè)量了在靜止的大氣中，空氣的噴射流所到達(dá)的距離與流速之間的關(guān)系。測(cè)量結(jié)果示于圖2。
由排氣裝置a、b吹出的空氣噴射流的初速度為11m/秒，由加設(shè)肘形彎管放大率為3.5的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置c吹出的空氣噴射流的初速度為11m/3.5≌3.1m/秒。
如由圖2可以看出的，由排氣裝置a、b吹出的噴射空氣流為高速氣流，由于周圍空氣的卷入造成的能量損失大，噴射流速度減速率大。特別是，從排氣裝置a吹出的空氣噴射流具有渦流成分，容易把周圍的空氣卷入，從而減速率大。由排氣裝置c吹出的空氣噴射流速度低并被整流，所以因卷入周圍空氣造成的能量損失少，減速率小。
考慮到園藝房?jī)?nèi)的平均氣流速度為0.25m/秒，測(cè)量了空氣噴射流減速到0.25m/秒時(shí)所能達(dá)到的距離。如從圖2可以看出的，由排氣裝置a、b、c吹出的空氣噴射流所能到達(dá)的距離都是25m。排氣裝置c的排氣面積為排氣裝置a、b的排氣面積的3.5倍，當(dāng)在所到達(dá)的距離位置處與流速為0.25m/秒的有效面積進(jìn)行比較時(shí)，從卷入周圍空氣少的排氣裝置c吹出的空氣噴射流的有效面積與卷入周圍空氣多的排氣裝置a、b吹出的空氣噴射流的有效面積之比，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3.5比1。
由于在室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流的驅(qū)動(dòng)力與其所到達(dá)的距離位置處的有效面積成正比，從而可以認(rèn)為，排氣裝置c是實(shí)施渦流通風(fēng)方法的有效手段。如實(shí)施例所示，通過進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了排氣裝置c的有效性。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1為“平面上的渦流”理論的說明圖。
圖2為在靜止的大氣中，空氣噴射流到達(dá)的距離與流速的關(guān)系圖。
圖3(a)是采用根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法的園藝室的平面圖，圖3(b)、圖3(c)為圖3(a)的b-b向視圖。
圖4(a)為根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法中所使用的吹風(fēng)機(jī)的側(cè)剖視圖，圖4(b)為圖4(a)的b-b向視圖。
圖5為具備本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法中使用的鼓風(fēng)機(jī)的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的側(cè)剖視圖。
圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)為在第一個(gè)實(shí)施例中，在改變鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)置臺(tái)數(shù)的情況下，園藝室的平面剖視圖。
圖7(a)為采用根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法的草莓栽培室的透視圖，圖7(b)為采用本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的草莓栽培室的橫剖視圖。
圖8為表示采用本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法的草莓栽培室內(nèi)相對(duì)濕度和溫度隨時(shí)間變化的圖示。
圖9(a)為采用本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法的冷藏庫(kù)的平面剖視圖，圖9(b)為圖9(a)的b-b向視圖。
圖10(a)為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的的渦流通風(fēng)方法中所使用的鼓風(fēng)機(jī)的流出口的正視圖，圖10(b)為圖10(a)的b-b向視圖。
圖11(a)為在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法中使用的T字形內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的外觀的透視圖，圖11(b)為去掉側(cè)壁一部分的透視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面說明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。
如圖3(a)、圖3(b)所示，在大致為長(zhǎng)方體的園藝室1內(nèi)的四角側(cè)壁下部附近及長(zhǎng)度方向中央部的側(cè)壁下部附近共計(jì)設(shè)置六臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)2。六臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)2的噴射流指向同一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。如圖3(a)、圖3(b)、圖4(a)、圖4(b)所示，鼓風(fēng)機(jī)2由具有在垂直方向?yàn)樨Q長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的流出口33的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3、連接到內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3的流入口上的整流柵格4、以及連接到整流柵格4上的壓力換氣扇5構(gòu)成。內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3為本申請(qǐng)人具有的日本專利第2706222號(hào)，美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利等95102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)的肘形彎管，該肘形彎管具有由彎曲板及連接于其上的平板構(gòu)成的一個(gè)以上的導(dǎo)向葉片，根據(jù)以下公式劃分成相互為相似形的多個(gè)部分流路的形狀。
p0=h/{[f/(f-r)]m-1}…①an=por[f/(f-r)]n………②bn=an/f………………③在上式中，p0流出口伸出長(zhǎng)度h流入口寬度f肘形彎管放大率(f=w/h)w流出口寬度m部分流路數(shù)目(m≥2)an第n個(gè)部分流路的出口寬度(其中，a0表示肘形彎管內(nèi)壁的曲率半徑，am表示肘形彎管外壁的曲率半徑)r部分流路的縱橫比b第n個(gè)部分流路的入口寬度下面參照?qǐng)D5說明公式①～③的推導(dǎo)。
在圖5中，參考標(biāo)號(hào)31表示基本肘形彎管B1E2B5E1。32表示肘形彎管的流入口。33表示肘形彎管的流出口。34表示肘形彎管的內(nèi)壁。35、36、37分別表示第一導(dǎo)向葉片、第二導(dǎo)向葉片、第三導(dǎo)向葉片。38表示肘形彎管的外壁。參考符號(hào)w表示肘形彎管流出口的寬度。h表示肘形彎管流入口的寬度。
由于在肘形彎管內(nèi)構(gòu)成的部分流路相互為相似形，所以肘形彎管的放大率f可用下式表示。
f=w/h=(a1+a2+a3+…)/(b1+b2+b3+…)=a1/b1=a2/b2=a3/b3=…=an/bn部分流路的矩形長(zhǎng)度pn可由下式表示。
p1=p0+b1,p2=p0+b1+b2p3=p0+b1+b2+b3pn=p0+b1+b2+b3+…bn部分流路的長(zhǎng)短比r可由下式表示。
r=a0/p0=a1/p1=a2/p2=a3/p3…=an/pn由上式，根據(jù)所給出的肘形彎管流入口寬度h，肘形彎管流出口寬度w，部分流路數(shù)m及部分流路長(zhǎng)短比r，推導(dǎo)出求出肘形彎管流出口伸出長(zhǎng)度p0，第n個(gè)部分流路出口寬度an及第n個(gè)部分流路入口寬度bn的公式①～③。
導(dǎo)向葉片35～37，肘形彎管內(nèi)壁34及肘形彎管外壁38的形狀可根據(jù)公式①～③由以下的步驟決定。
根據(jù)由公式①～③所求得的肘形彎管流出口的伸出長(zhǎng)度p0、第n個(gè)部分流路出口寬度an及第n個(gè)部分流路入口的寬度bn，如圖5所示， 畫出矩形A0A1B1C0,A1A2B2C1,A2A3B3C2,A3A4B4C3，以及A4A5B5C4。然后，以半徑R0，R1，R2,R3及R4在上述矩形內(nèi)畫出內(nèi)切圓弧。其中，R0=a0,R1=a1,R2=a2,R3=a3,R4=a4。
將線段B2C1延長(zhǎng)等于線段B1C0的長(zhǎng)度畫出線段C1D0。將線段B3C2延長(zhǎng)等于線段B2C1的長(zhǎng)度畫出線段C2D1。將線段B4C3延長(zhǎng)等于線段B3C2的長(zhǎng)度畫出線段C3D2。將線段B1C0適當(dāng)延長(zhǎng)畫出線段C0F1。將線段B5E1延長(zhǎng)等于線段B1F1的長(zhǎng)度畫出線段E1F2。
按照上述步驟，確定第一導(dǎo)向葉片35(D0C1A2)，第二導(dǎo)向葉片36(D1C2A3)，第三導(dǎo)向葉片37(D2C3A4)，內(nèi)壁34(F1C0A1)和外壁38(F2C4A5)，獲得由第一導(dǎo)向葉片35(D0C1A2)，第二導(dǎo)向葉片36(D1C2A3)，第三導(dǎo)向葉片37(D2C3A4)劃分成相似形狀的部分流路C0A1A2D0,C1A2A3D1,C2A3A4D2,C3A4A5D3的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的吸入肘形彎管。
當(dāng)放大率f＞1時(shí)，獲得放大肘形彎管，放大率f=1時(shí)獲得等尺寸肘形彎管，放大率f＜時(shí)，獲得縮小肘形彎管。作為排氣彎管，大多使用放大肘形彎管和等尺寸肘形彎管。
在肘形彎管的彎曲部分的流體的流動(dòng)為自由渦流，遵從RV=常數(shù)(R流動(dòng)半徑，V流速)定則。當(dāng)把肘形彎管劃分成多個(gè)部分流路時(shí)，根據(jù)自由渦流定則，肘形彎管內(nèi)壁側(cè)的部分流路的流速有大于肘形彎管外壁側(cè)的部分流路的流速的傾向。根據(jù)日本專利第2706222號(hào)，美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利第95102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管劃分成多個(gè)相互相似形狀的部分流路，部分流路的尺寸從肘形彎管外壁側(cè)的部分流路向內(nèi)壁側(cè)的部分流路減少，所以部分流路的流動(dòng)阻力從肘形彎管外壁側(cè)的部分流路向肘形彎管內(nèi)壁側(cè)的部分流路增加。從而，在根據(jù)日本專利第2706222號(hào)，美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利第95102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管中，通過增大內(nèi)壁側(cè)部分流路的流動(dòng)阻力來抑制自由渦流造成的內(nèi)壁側(cè)部分流路的流速增加，使得在橫貫肘形彎管流出口的整個(gè)寬度上的排氣速度分布均勻化。
如圖3(a)、圖3(b)所示，內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3，將豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的流出口33指向園藝室1的側(cè)壁的水平延長(zhǎng)方向配置。內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3可以排出排氣速度分布均勻的低速空氣噴射流。
在根據(jù)本實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法中，使鼓風(fēng)機(jī)2的壓力換氣扇5動(dòng)作，如圖3(a)、圖4(a)中的空心箭頭所示，從內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3的流出口33，沿園藝室1的側(cè)壁水平地排出流速為2～3m/秒的室內(nèi)空氣噴射流。從內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3排出的室內(nèi)空氣的噴射流因排氣速度分布均勻、且速度低，所以周圍空氣的卷入而造成的能量損失小。從而，前述噴射流保持其豎長(zhǎng)長(zhǎng)方形的截面不變，沿園藝室1的側(cè)壁水平地流動(dòng)，在園藝室1內(nèi)循環(huán)。沿園藝室1的側(cè)壁流動(dòng)的室內(nèi)空氣噴射流的水平渦流借助摩擦力傳遞到室內(nèi)中央部的空氣及上方的空氣，如圖3(a)中的實(shí)心箭頭所示，引發(fā)整個(gè)室內(nèi)空氣的水平渦流。
在園藝室1的地面附近，因由室內(nèi)空氣的水平渦流形成的離心力與由壓力場(chǎng)形成的指向室內(nèi)中央的力的不均衡，誘發(fā)指向室內(nèi)中央的沿半徑方向的空氣流。該空氣流形成在室內(nèi)中央垂直上升的二次流。垂直上升的二次流在到達(dá)室內(nèi)天花板中央后以放射狀的方式流向側(cè)壁，在到達(dá)室內(nèi)側(cè)壁上端部后下降。從而，如圖3(a)、圖3(b)中的實(shí)心箭頭所示，在整個(gè)園藝室1內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。借助水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流攪拌園藝室1內(nèi)的空氣，使園藝室1內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流，凈化度均勻化。結(jié)果是，提高園藝室1內(nèi)生產(chǎn)的作物的質(zhì)量，增加其產(chǎn)量。通過使用流動(dòng)阻力小的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3，作為鼓風(fēng)機(jī)可使用低輸出的壓力換氣扇，從而鼓風(fēng)機(jī)2的耗電低。從而可減少園藝室1的功率消耗。
在園藝室1中，如圖3(c)所示，當(dāng)打開天窗1a和側(cè)壁窗1b時(shí)，與園藝室1內(nèi)的水平循環(huán)流同行的外部氣體通過側(cè)壁1b流入園藝室1內(nèi)，一面在園藝室1內(nèi)水平循環(huán)一面逐漸與垂直循環(huán)流匯流，通過天窗1a流出室外。從而，引起與外部的換氣。借助水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流攪拌園藝室1內(nèi)的空氣，更通過與外部進(jìn)行換氣，使園藝室1內(nèi)空氣的溫度，濕度，氣流及凈化度均勻化。
在本申請(qǐng)人用寬度×長(zhǎng)度×脊高×側(cè)壁高=3.6m×80m×6m×3m的大型園藝室(在脊頂配置天窗，在側(cè)壁頂部配置側(cè)壁窗，室內(nèi)四角的側(cè)壁下部附近及長(zhǎng)度方向的中央部側(cè)壁下部附近共設(shè)置六臺(tái)加有內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的鼓風(fēng)機(jī))進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，通過在開有天窗和側(cè)壁窗的園藝室采用本申請(qǐng)的渦流通風(fēng)方法，與不采用本申請(qǐng)的渦流通風(fēng)方法的情況相比，白天園藝室下部的平均溫度約低5℃。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果間接的表明，通過采用本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法，在園藝室內(nèi)與外部進(jìn)行了換氣。
在上述實(shí)施例中，于園藝室1內(nèi)設(shè)置了六臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)2，但按照?qǐng)@藝室1的尺寸，形狀，如圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)所示，也可減少鼓風(fēng)機(jī)2的設(shè)置臺(tái)數(shù)或增加其設(shè)置臺(tái)數(shù)。
下面說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
在圖7(a)、圖7(b)所示的草莓栽培室6內(nèi)，按如下方式采用本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法。
栽培室尺寸寬度×長(zhǎng)度×脊高×側(cè)壁高=15.9m×60m×3m×1.6m
天窗、側(cè)壁窗寬度200mm的連續(xù)狹縫內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置的壓力換氣扇直徑400mm內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣口尺寸寬度×高度=400mm×1400mm內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置的設(shè)置臺(tái)數(shù)六臺(tái)內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置的設(shè)置位置室內(nèi)四角側(cè)壁的下部附近和長(zhǎng)度方向中央部側(cè)壁附近排氣速度3m/秒排氣裝置的耗電量185W/臺(tái)總耗電量185W×6=1.1kW按照上述方式采用根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法的結(jié)果，使得室6內(nèi)的循環(huán)流的狀態(tài)極為均勻。室內(nèi)的平均循環(huán)風(fēng)速為0.25m/秒。在面積為1000m2的玻璃室6內(nèi)，為形成平均風(fēng)速為0.25m/秒的水平空氣流，僅需要1.1kW的很小的電力，這是非常引人注目的。
在室6內(nèi)，夜間關(guān)閉天窗6a和側(cè)壁窗6b，從上午7點(diǎn)鐘起至午后5點(diǎn)鐘止，打開天窗6a和側(cè)壁窗6b。在從室內(nèi)栽培草莓的收獲期的11月至翌年4月分期間，在天窗6a和側(cè)壁窗6b打開前的上午7點(diǎn)鐘時(shí)的室6內(nèi)結(jié)露，天窗6a和側(cè)壁窗6b打開后，由于太陽光使室內(nèi)溫度上升以及自然換氣，在上午10點(diǎn)鐘時(shí)室6內(nèi)的結(jié)露蒸發(fā)消失。在室6內(nèi)，于上午7點(diǎn)鐘打開天窗和側(cè)壁窗6b的同時(shí)，通過采用如上所述形式的根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法，如圖8所示，在安裝有內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管的排氣裝置的壓力換氣扇驅(qū)動(dòng)開始后15分鐘，室6內(nèi)的相對(duì)濕度開始急劇下降，在約30分鐘后，相對(duì)濕度降低到約85％，室內(nèi)結(jié)露消失。采用本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法的結(jié)果，使得結(jié)露消失的時(shí)間比自然換氣所需的時(shí)間縮短2.5小時(shí)，從而可間接地證明渦流通風(fēng)方法具有換氣功能。
通過采用渦流通風(fēng)方法，在室6內(nèi)，結(jié)露提前消失，促進(jìn)授粉蜜蜂的活動(dòng)，促進(jìn)結(jié)果。由于換氣使室內(nèi)溫度下降，抑制草莓的成熟，提高草莓的甜度。借助均勻的微風(fēng)可促進(jìn)光和作用，增加草莓的產(chǎn)量。提高使室內(nèi)溫度均勻化，使草莓的發(fā)育均勻化。
下面說明本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。
如圖9(a)，圖9(b)所示，在長(zhǎng)方形的冷藏庫(kù)7的最內(nèi)部配置冷氣排出口8。在冷藏庫(kù)7的出入口9的附近設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)10。如圖9(a)、圖9(b)、圖10(a)、圖10(b)所示，鼓風(fēng)機(jī)10由內(nèi)裝T字形導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11，連接在內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11的流入口上的整流柵格12，以及連接到整流柵格12上的壓力換氣扇13構(gòu)成。T字形內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11為本申請(qǐng)人享有日本專利第2706222號(hào)，美國(guó)專利第5531484號(hào)，中國(guó)專利第59102932.0，韓國(guó)專利第174734號(hào)的肘形彎管，如圖11(a)、圖11(b)所示，由五個(gè)內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管111、112、113、114、115串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成。構(gòu)成T字向內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11的各個(gè)內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管具有以和第一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管3相同的公式?jīng)Q定的形狀。T字形內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11適合于在冷藏庫(kù)等頂棚高度受到嚴(yán)格限制的場(chǎng)合使用。
如圖9(a)、圖9(b)所示，內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11，使其在垂直方向具有豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的流出口11a指向冷藏庫(kù)7的側(cè)壁的水平延伸方向的方式配置。內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11可以噴射出分布均勻的空氣噴射流。
在冷藏庫(kù)7中，于整個(gè)除霜周期內(nèi)的20～30分鐘的時(shí)間內(nèi)停止冷氣的排出，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)上部的空氣溫度上升。由于倉(cāng)庫(kù)內(nèi)上部的空氣溫度上升，存在著使保存在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)上部的冷藏品變質(zhì)的問題。根據(jù)本實(shí)施例的渦流通風(fēng)方法，在冷藏庫(kù)進(jìn)行除霜周期時(shí)加以實(shí)施。
令鼓風(fēng)機(jī)10的壓力換氣扇13動(dòng)作，如圖9(a)、圖9(b)中的空心箭頭，以及圖10(b)中的空心箭頭所示，由內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11的流出口11a沿冷藏庫(kù)7的側(cè)壁，水平噴射出流速為2～3m/秒的室內(nèi)噴射空氣流。由內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11噴射出的室內(nèi)空氣噴射流因排氣速度分布均勻且速度低，所以周圍空氣的卷入造成的能量損失少。從而，前述噴射流保持其豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面不變，沿冷藏庫(kù)7的側(cè)壁水平地流動(dòng)，在冷藏庫(kù)7內(nèi)循環(huán)。沿冷藏庫(kù)側(cè)壁流動(dòng)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)空氣的噴射流的渦流，因摩擦力傳遞到倉(cāng)庫(kù)內(nèi)中央的空氣及上方的空氣，如圖9(a)的實(shí)心箭頭損失，誘發(fā)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)整個(gè)空氣的水平渦流。
在冷藏庫(kù)7的地面附近，因由倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的水平渦流形成的離心力與壓力場(chǎng)形成的指向倉(cāng)庫(kù)中央的力不平衡，誘發(fā)指向倉(cāng)庫(kù)中央的沿半徑方向的空氣流。該空氣流在倉(cāng)庫(kù)中央形成垂直上升的二次流。垂直上升的二次流到達(dá)倉(cāng)庫(kù)頂棚中央后呈放射狀流向側(cè)壁，到達(dá)倉(cāng)庫(kù)側(cè)壁上端部后下降。從而誘發(fā)在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。借助水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流攪拌倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的空氣，使冷藏庫(kù)7內(nèi)的空氣溫度均勻化。從而防止在除霜周期時(shí)，保存在冷藏庫(kù)上部的冷藏品的變質(zhì)。
通過使用流動(dòng)阻力小的內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管11，可使用低輸出的壓力換氣扇作為鼓風(fēng)機(jī)，大幅度降低耗電量。
對(duì)于冷藏庫(kù)7中本發(fā)明的效果已通過實(shí)機(jī)試驗(yàn)得到確認(rèn)。
1、冷藏庫(kù)主要指標(biāo)寬度4,300mm深度7,000mm高度2,400mm容積72.2m32、鼓風(fēng)機(jī)主要指標(biāo)裝備根據(jù)日本專利第2706222號(hào)的T字形內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管流速1.6m/秒吹出口寬度350mm高度2,000mm壓力換氣扇的直徑400mm流量4,000m3/小時(shí)耗電量180W/臺(tái)3、試驗(yàn)條件在冷藏物品的狀態(tài)下于除霜周期時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。
如圖9(a)所示，在冷藏庫(kù)7內(nèi)設(shè)置溫度傳感器支撐桿14，于支撐桿14上安裝溫度傳感器，測(cè)定頂棚部的空氣溫度和地面的空氣溫度。
外部空氣溫度16℃。
除霜周期開始時(shí)冷藏庫(kù)內(nèi)的空氣溫度(-24℃，均勻)
除霜周期的時(shí)間25分鐘。
4、試驗(yàn)結(jié)果除霜周期結(jié)束時(shí)冷藏庫(kù)內(nèi)空氣溫度沒有從鼓風(fēng)機(jī)吹出空氣的場(chǎng)合頂棚部空氣溫度(+8℃)地面空氣溫度(-20℃)有從鼓風(fēng)機(jī)吹出空氣的場(chǎng)合(-11℃，均勻)如從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出的，在沒有從鼓風(fēng)機(jī)吹出空氣的場(chǎng)合，在除霜周期結(jié)束時(shí)，頂棚和地面部產(chǎn)生較大溫度差，而在有從鼓風(fēng)機(jī)吹出空氣的場(chǎng)合，僅用180W的低輸出的鼓風(fēng)機(jī)吹出空氣，在除霜周期結(jié)束時(shí)，冷藏庫(kù)內(nèi)的空氣溫度成為均勻的。由上述試驗(yàn)可以確認(rèn)，利用根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法，消耗很少的電力，就可高效地使冷藏庫(kù)內(nèi)的空氣溫度均勻化。
工業(yè)上應(yīng)用的可能性根據(jù)本發(fā)明的渦流通風(fēng)方法，不僅限于園藝室，冷藏庫(kù)，也可廣泛地用于一般居室，工廠，空調(diào)間等的空氣調(diào)節(jié)，可有效地提高居住性能，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量管理，節(jié)能等。
權(quán)利要求
1．一種渦流通風(fēng)方法，其特征在于，通過使排氣速度均勻、在垂直方向上具有豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿室的側(cè)壁水平噴出，在整個(gè)室內(nèi)產(chǎn)生水平渦流，從而在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。
2．一種渦流通風(fēng)方法，其特征在于，通過使排氣速度均勻、在垂直方向上具有豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿室的側(cè)壁水平噴出，在整個(gè)室內(nèi)產(chǎn)生水平渦流，在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流以及與外部進(jìn)行換氣。
3．如權(quán)利要求1或2所述的渦流通風(fēng)方法，其特征在于，空氣噴射流經(jīng)由內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管噴出，所述內(nèi)裝導(dǎo)向葉片的排氣肘形彎管為由彎曲板和連接在該彎曲板上的平板構(gòu)成的一個(gè)以上的導(dǎo)向葉片，根據(jù)下面的公式將其劃分成相互為相似形的多個(gè)部分流路，所述公式為p0=h/{[f/(f-r)]n-1}…①an=p0r[f/(f-r)]n………②bn=an/f………………③在上式中，p0流出口伸出長(zhǎng)度h流入口寬度f肘形彎管放大率(f=w/h)w流出口寬度m部分流路數(shù)目(m≥2)an第n個(gè)部分流路的出口寬度(其中，a0表示肘形彎管內(nèi)壁的曲率半徑，am表示肘形彎管外壁的曲率半徑)r部分流路的縱橫比b第n個(gè)部分流路的入口寬度。
全文摘要
通過使排氣速度均勻、在垂直方向上具有豎長(zhǎng)的長(zhǎng)方形截面的室內(nèi)空氣噴射流沿室的側(cè)壁水平噴出,在整個(gè)室內(nèi)產(chǎn)生水平渦流,從而在整個(gè)室內(nèi)誘發(fā)水平循環(huán)流和垂直循環(huán)流。
文檔編號(hào)F24F1/01GK1302364SQ00800705
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月8日
發(fā)明者川野通彥 申請(qǐng)人:川野通彥