寄 書

紡 織 工 場 に於 け るAir conditioningに 就 て

正 會 員 田 中 道 一

(東京府立實科工業學校)

I.緒 言

Air conditioningと は限 られた る場所に於ける空氣の状態を,空 氣の温度,濕 度,運 動及 び淨化

に就て,最 も人體に適す る如 く,或 は快感を與ふる様 に,人 爲的に調和することをいふ。人の保健

並に快感以外 に,工 業的に考へた る場合には,温 濕度に敏感なる或種の生産工業に對 しては,Air

conditioningは 頗る必要 なるものに して,紡 織工業 はその第 一に位するものである。その他 のAir

conditioningの 應 用 例 に 關 して はRefrigerating Data　 Bookに 記 載 して あ る。

Air conditioningの 譯 語 に 關 して は,温 濕 度 調 整 法,空 氣 調 和 法(衛 生 工 業 協 會 の 規 定 に よ る),

人工 氣 候 法 等 あ る も,何 れ も妥 當 で は な い。

Air conditioningは 現 今 の 如 き大 規 模 の 装 置 の 出現 す る まで は,悉 く空 氣 の 温 度,濕 度,運 動,

深 化 に 關 して は夫 々單 獨 に行 は れ て ゐた もの で あ る。 即 ち温 度 に關 しに は煖 房 及 冷 房 を以 つ て し,

濕 度 に 關 して はHumidifier及 びDehumidifierを 以 つ て し,運 動 に關 して はVentilationに よ り,

淨 化 に 關 して は 各 種 のAir filterが 夫 々單 獨 に用 ひ られ た もの で あ る 。斯 の如 く單 獨 に 用 ひ らる

る と とは眞 の 意 味 のAir conditioningに あ らざ る こ と,そ の 定 義 よ り見 て 明 な こ とで あ り,1922

年 にWillis H. Carrier氏 に よ り所 謂Carrier Systemが 發 表 せ られ て よ り,單 獨 に 空 氣 を調 和

す る こ と は次 第 に そ の跡 を波 しつ つ あ る。

本 稿 に於 に は 紡 織 工 場 用 と して最 近 尚 用 ひ ら る るHumidifierに 關 しに の み そ の 概 略 を説 き,他

は 綜 合 的 のAir conditioningに 就 て の み述 べ る と と とす る 。

II. Psychrometric Chart

第1圖 はWillis H. Carrier氏1(よ つ て作 圖 せ られ た る もの で,Psycllyohletric　 chartと 稱 し

空 氣 の状 態 を研 究 す る に頗 る便 利 な る もの で あ る 。 圖 中 の 温 度 はす べ て 華 氏 を 用 ひ に あ る 。

乾 球 温 度 は垂 線 を以 つ て し横 軸 上 に その 値 を示 した 。

1) "Refrigerating Data Book" published by the American Society of Refrigerating Engineers

11 寄 書 615

616 寄 書 12

濕球温度は斜直線 を以つて しWet bulb tempelatureと 記 された る曲線上 に其の値 を表 はした。

關 係 濕 度 の 百 分 比(Percentage of relative humidity or Percentage humidity)な 圖 中 一 群 の

收 歛 曲 線 に よつ て 示 され,そ の 各 値 は63°Fと64°F「 との 濕 球 温 度 を示 す 斜 直 線 間 に表 は され て ゐ

る。

上記乾球温度 濕球温度及び關係濕度のうち2っ を知れば 圖上に於てその空氣の 朕態 を示す點

が 決ま り,其 點 を通る水平線一上の諸點 で代表 され る状態に於ける空氣の單位量 中に含 まれる濕氣の

量 は一定 であつて,左 端の縦軸上の目盛で表はされてゐる。

此の水平線が100%RHの 線絞 はる點の温度を前記の状態に於ける空氣の露點と稱する。

空氣 中には一般 に濕氣が含まれてゐるが,そ れは水ではな くして低温の蒸氣 として含まれてゐる

のであつて,從 つて空氣の有する熱量はその乾球温度に對するもの と,水 を蒸氣に變 へる潜熱 との

合計である。此の全熱量は同一の濕球温度に對 して等 しく,そ の値は濕球温度線 と100%RH線

との交點(此 の場合は露點にあ らず して前記空氣の斷熱變化による飽和點)を 通る縦軸が,全 熱量

の曲線 と交は る點で表 はされてゐる。

Psychrometric chartの 取扱方の應用例に關 しては種 々の書物に も記載 してあるが,柳 町政之助

氏 は機 械 學 會 誌 に 詳 細 に 發 表 せ られ て ゐ る。

III.Humidafierの 發 達 の 概 要

室 内 に直 接 濕 氣 を與 へ る装 置 をHuntidifier又 はDirert humidifierと 稱 す る。 之 に種 々あ り。

(a)自 然 蒸 發 法(Open water trough system of humidifying)

最 も原 始 的 な方 法 に して,工 場 の室 内の 壁 に滑 ふ て 床 に溝 を掘 りめ ぐ らす 方 法 で あつ て,溝 内 に

水 を 木 れ,そ の 自然 蒸 發 に よつ て 室 内 の 空 氣 に 給 濕 させ る もの で あつ て,溝 の横 斷 面 は第2圖(I)

第2圖　 (I) 第2圖　 (II)

に示す各種の形 をなし,最 も幅の廣い所で約30cm前 後が普通である。尚切 りロが上 方程擴がつ

てゐるのは水位の高低に仍つて蒸發面 を調節 させ る爲で ある。

(b) Hall & Kay system humidifier

2)柳 町 政 之 助,機 誌,24,69(大 正10.6月)

3) B. Dobson, Humidity in cotton spinning, 1901, London, p. 102.

13 　寄 書 617

自然蒸發法 の稍進歩 した もので,第2圖(II)の 如き装置である。之 はAよ .り扇風器によりて空

氣 を送 入 し,空 氣は皿Bの 下の支管 より出てBに 當 り槽(Trough)を 充た レた水面 を上方 より吹

きて,水 の蒸發 を促す もので,更 に槽 には水 を加熱す るsteampipeが あつて,槽 内の水様温度 を必

要 に應 じて上昇せ しめ,温 度 によつて蒸發を調整す るもので ある。此の装置は工場内の柱に天井に

近 く取 り附 け られ,1900年 頃 の

英 國 に於 て は,最 新 式 と して 珍

重 され た る もの で あ る。 現 今 に

於 て は殆 ど用 ひ られ て ゐ な い 。

(c)Centrifugal humidifier

之 は 遠 心 力 に よつ て水 を霧 状

に粉 砕 し,空 氣 中 に送 り空 氣 に

吸 收 せ しめ る もの で あ る。 この

一 例 と し て バ ー ン ソ ン式 給 濕 器

[Bahnson humidifier; U.S.A.

patent No. 772, 655, (1904)～No.

1439, 217, (1922)〕がある。之は第3の 圖の如 きも

で,1は 前面,II .は後部,IIIは 側面圖である。

前方 にある圓板 の 急速な囘轉 に よつ て,水 は粉

碎 され,後 方の 風車 に よつ て前方に噴 きつける

空氣 により途 られて,室 内空氣 と混和する。 この

装置の特徴 とする所 は,噴 霧器型 の もの と異 な

り,pipingや 空氣壓縮機等の必要がな く,如 何

なる場所に も設置 し得 ることで,風 車 と廻轉板の

廻轉 は器 の胴部の電動機 が司る。尚水は上方のタ

ンク又は水道 よ り管にて導 き,所 要の量 を邊 る爲

自働調節装置が設け られてゐる。

(d)Vortex humidifier

之 は第4圖 に 示 す 如 き形 を して居 り,大 きな 圓

第3圖(I) (II)

(III)

筒の胴内にあ る噴出嘴管 より強壓(約7氣 壓)で 噴出された水が其の直前にあるpinの 尖端 に衝突

して粉碎 され,胴 の下にある受けと,胴 との間隙よ り横の方向に噴 き出される もので,此 の時同時に

空氣 は上方 より矢の方向に入 り換氣の 目的 を遂げ しめ得 られ る如 くになつてゐる。尚以上の主要部

分の他に,圖 の左側 に見る如 き自働濾過装置の附いた ものがある｡即 ち水は噴出嘴管に行 く前に濾

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過装置Kを 通過 し濾過 され る。若

し水が送 られないで器の作用が停

止 され る時には,Oの 空氣室 内に

充満 された空氣 の膨脹に依つてO

及N部 の水が逆流 し濾過装置Kに

合溜つ允塵芥 を洗ひ排 出管Pよ り排

出 される様になつ てゐる。即ち水

はAよ り約7氣 壓の壓力で入 りC

のspringに より下方 よ り閉ぢた

弁Bを 押 し下げ て空隙Hよ り中空

のplungerFに 入 り再びJの 孔

より外 に出で,Kで 濾過 され,一

部の水はL及 びMよ り噴出嘴管

第4圖

へ,他 の一部はNを 通 りO内 の空氣 を壓縮する。若 しAよ りの送水が停止 して水壓が入ロで約2.5

氣壓位に下ると,springCに より,Eに 對 して閉ぢてゐた弁Dが 上方に開き,Oよ り來てKを 洗

滌 した逆流水は,瓣Dを 通過して排水管Pよ り排水 される。第5圖 は給濕器へ 水 を送る 爲 のポ ン

プ,並 に給濕器 より戻つた不淨の水の濾過装置 とタンクとを示 し,第6圖 は工場の天井に吊つた給

濕器を示す もので,圖 の右方がVortex humidifierで 左方 にあるのは換氣装置にして,風 車で屋上

より空氣 を吸ひ込 み胴内で空氣 をsteamでheatし,濕 度の調節 と換氣 とを行ふ ものである.

此の器のefficiencyは 餘 り良好ではな く,水 の2～5%が 氣化 して殘餘の水 は大部分が,皿 の底

第5圖 よ り棄て られ,若 くは囘收せ られ

る。Mother & platt systemは 此

の一種である。

(e)Jet humidifier

之は空氣壓縮器に よつて壓縮 し

た空氣 を工場 に送 り,そ の噴出に

より水 を吸ひ上げて霧厭に粉碎 し

て給濕の目的を達する。給水管は

空氣管の直下に互に平行する如 く

配 管 し,噴 霧 用 の枝 管 を諸 所 で 出 す 。 給 水 管 の 水 頭 を加 減 す る爲 にregulatorが 附 い て ゐ る 。 第

7圖 はKortings humidifierのnozzleを 示 し,第8圖 は之 に要 す るRegulatorで あ る。 圖 に於

てTはfilter,Sは ゴ ム管,Wは 給 水 管 で あ る。 右 下 のbalanee weightを 上 下 して 内 部 の 水 タ ン

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ク を動 か し,給 水 管 内 のwater headを 加 減 し

以 つ て給 水 量 の調 節 を行 ふ 。

壓 縮 空 氣 の 壓 力 は,以 前 は1,5氣 壓 位 で あつ

た が,現 在 の もの は0.4氣 壓 位 で あ る。nozzle

も現 在 は4個 を1ケ 所 に有 し,1個 のnozzleで

121/hrの 水 を氣 化 す る。 第9圖 に そ の 性 能 を

示 して あ る。

Jet htunidifierの 一種 にSmethurst system

な る もの が あ る 。之 は壓 縮 空 氣 に よつ て 噴 出 す

第6圖

る水のjetへ 横 よ り空氣jetを 吹 きつけて噴霧状 とするものである.

以上の如 く水 をそのままで,若 くは水滴を散布 してその蒸發によつて室内の濕度を上昇せ しむる

有様 は,濕 球寒暖計の理論 と全 く同様で次式で表は される。

此處に θは大氣の温度 θ'は水滴の蒸發に よつて降下 した大氣の温度eは 温度 θに於ける大

氣の蒸氣壓,勉 は温度 θ'に相當す る飽和壓,Cpは 空氣の定壓比熱,Bは 大氣壓,σ は水蒸氣の

空氣 に對す る比重,Lは 水 の蒸發熱である。

第7圖 第8圖 第9圖

上 式 の 數 値 を概 算 す れ ばCP=0.24,σ=0.622, L=600cal, 又B=760㎜Hgと す れ ば

CpB/Lσ ≒0.5故 にem一c=0.5(θ-θ')

上式は空氣の流動は無きものとした。空氣に流れある場合につきては木腰 一氏の濕度測定法に

詳細に述 べてある。

次 に壓縮空氣 の代 りに蒸氣 をjetと して吹 き出 し,之 に よつて水 を吸 ひ出して室内に蒸氣 と水分

4)August氏(1825)の 式

5)木 谷 要 一,濕 度 測 定 法,共 立 社

620 寄 書 16

とを 噴 出 す る もの が あ る 。Howarth式 は 之 で あ る。 之 は温 度 を上 昇 せ しむ る 爲 に,紡 織 工 場 に於

て は 行 はれ て ゐ な い 。

尚Dehumidifierに つ き に は後 述 のair washerを 用 ひ,或 は乾 燥 剤(ア ド ソー ル 等)を 用 ひ る。

air washerに よ るDehumidifyingの 原 理 は次 の如 くで あ る 。

今t° の 空氣 がtdの 露 點 を有 す る と し,此 の空 氣 をtaよ り低 き温 度 の 水 で洗 滌 す る と きは,空

氣 はtdよ り低 き露 點 を有 す るsaturated airと な る。 之 を温 度 を元 のt° ま で加 熱 す る と きは,空

氣は 元 の空 氣 よ りdryと な る こ とPsychrometric chaltよ り明 か で あ る 。

IV.Air conditioning

近來行はるる大規模AのAir conditioningに は露點法 と温濕度各自單獨調整法 とがある。

(A)露 點 法

所謂キ ャリヤ式温濕度調整法の原理 であつて,Willis H.Carrier氏 に よつて實始 めて用に供 さ

れた ものであ る。今求むる空氣状態の湿度 と濕度 とを知れば,露 點が分るか ら,此 の露點湿度で空

氣 を先づ飽和 させてか ら所要温度に高めて,所 要の温濕度 を同時 に得 る方法である。 之はPsych

rometrie chartよ り容易に知 り得る。飽和には露點濃度の水 をair washerに よ り霧状 に噴 出 さ

せ,そ の中に空氣 を通す方法が行はれる。噴霧用水の昇温 には加熱器が用ひ られ,噴 霧用水の冷却

を特に必要 とす る場合には,冷 凍機が用ひ られ る。

第10圖 第11圖 第12圖

Carrier systemに も色 々あつに第10圖 は外氣 を豫熱器で煖めてか ら,air washer中 を通し,更

に再熱器で煖めて之を送風機 に より室内に送 り込 む方法で,第11圖 は第10圖 の ものの豫熱器 を

廢 し,そ の代 り室内空氣 を一部外氣 と混 じて使用する方法である。又第12圖 は室内空氣様一部 を

air washerを 通 さすに室内に送 る方法 である。一般 に紡織工場用 としては第11圖 の もので充分で

ある。第13圖 は配置 を示 し,第14圖 は實際の据附圖である。

キ ャリア温濕度調數装置に より處理せ られ る空氣状態の變化は次の如 くである。夏期大阪地方に

於 ける最高濕球温度の場合 を例に取れば約82°Fで あ り乾球温度 を94°Fと す る。今別に冷却水 と

しに井戸水 を使用する事な く,單 にタンク中の水を循環せ しむることとし,air washerが 有效なる

6)浦 初 豊,紡 績 工 場 に於 け る キ ャ リア温 濕 度 調 整 装 置,p.12(東 洋 キ ャ リ ア工 業 株 式 會 社 技 術部)

Mover & Fittz, Air conditioning p.322～333.

17 寄 書 021

第13圖 第14圖 キャ リア温濕度調和装 置

噴 霧室,空氣取入 口,調 和 空氣 を送 り

出す送風機,風 道 を示す。

働 らきをす るもの とすればair washerを 去 る空氣の飽和温度は82°Fで ある。之が室内に送入さ

れて,室 内の動力其他に よる發生熱量 の爲に温度上昇する時は空氣はdryと なつて くる。此の時 ,

室 内發生熱量 と要求關係濕度 とにより室内に送入すべき風量を次式により適當に決定する時は,空

氣 は要求關係濕度の點 まで變化す る

所要風量(ft3/min)=室 内發生熱量(B.T.U/min)×56/(露 點降下 °F)

此處に露點降下 とは次様如 きものである。例へば今の場合に於て50%RHの 點 まで變化すると

すればPsychromctric chartよ り乾球温度は104°Fと な る。逆に50%RHが 要求せ られ る時は

airwasherを 出た空氣は室内に於て22°Fだ け温度上昇せ らるべ きで あ る。此の22°Fを104°F

50%RHに 對する露點降下 といふ。 さて前例に於て,冷 却水 として 循環水 を用ひる事 な く,井 戸

水 を使用す るときは(特 に低温 を必要 とす る時 は冷凍機 により作 られた水 を用ひる も紡織工場用と

しては冷凍機 は經費の關係上,問 題 にな らない),同 様の所要關係濕度に對 して冷却水の水温及び水

量に相當す る乾球温度の遙かに低き空氣 を得 る事はPsychromEtric　 chaitよ り明かである。

さて露點降下は低 き關係濕度 に對す るものの方が高 き關係濕度に封するもの よりも大である。從

つて前式に より與へ られた室 内發生熱量に對 して送入すべ き風量は關係濕度低き方が少 くてすむこ

ととなる。 この爲に室内發生熱量が大で,且 所要關係濕度 も高い時は装置が大 きくな りすぎる。 こ

の場合は既述のDirect humidifierを 併用せ るCombined systemを 用ひ る。一般にDirect humz

differの みを用ひ る場合 は,關 係濕度高 く,冷 房,換 氣及空氣の流れの殆ん ど無き場合に用ひ られ

る。Carding roomの 如 き室内發生熱量の少き場所にDirect humidifierは 適當である。Spinning

roomの 如 き室内發生 熱量の大 なる場所にはair washerに よるIndireet humidifierに よるべき

ものである。

室内發生熱量に關 しては次の如 き項 目が〓げ られ る。

i)壁,屋 根,窓 硝子等 を通 じて外部 よ り室内に傳はる熱 量

今Q=單 位時間に壁體の單位面積に出入す る熱量(B.T.U./hr)

F=壁 體 の兩面の面積(ft2)

t,t0=壁 體の内外兩面の空氣の温度(°F)

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とす れ ば

Q=FK(tーt0)

Kは 壁 體 の表 面1ft2,兩 面 の 空 氣 の 温 度 の 差1°Fの 時1hrに 一 方 よ り他 方 に 貫 流 す る熱 量 を

B.T.U.に て表 は した る も の に して,と の値 を 熱 貫 流 係 數(Coefficient of heat transmission,

warmedurchgangszahl)と 稱する。各種壁材料に關するKの 値 は種 々の書物に記載 しある。

ii)室 内機械,從 業員,其 他 より發生す る熱量

動力1霧Ｈ につき發生する熱 量は

(33000÷778)×60=2545B.T.U./hr

從業員1人 につ き發生す る熱量は 平均300B.T.U.

其他諸設備 より發生する熱量xB.T.U.

次に冬季に於て室内發生熱量が不足する場合は,再 熱器により温度 を高め,若 くは更に外氣 を豫

熱器 により温 め,或 は噴霧水に蒸氣 を吹き込む とか,室 内空氣 を再用して外氣 と混合す る等 の事 を

行ふ。

Carrier systemに よるAir conditioningの 機械諸装置 に關 しては註(6)の 文獻に記載 しあ り。

此處には省略す る。

(B)温 濕 度 各 自單 獨 調整 法

温度 と濕度 とを別 々に調整するもので,温 度の調整には加熱器 と冷却器(冷 凍機)が 用ひ られ,濕

度の調整 には,給 濕には輕石に水 を含 ませた ものを詰めた輕石塔,シ ャワー室,噴 霧室,高 温度用

の蒸氣室等が用ひ られ,除 濕にはア ドソール塔などが用ひ られる。

ア ドソール(Adsole)は 酸性白土なる粘土 を適當な温度で 乾燥 した ものである。除濕には此の他

に水分吸着剤 としてSilica gel及 活性アル ミナ(Activated Alumina)等 も用ひ られる。Adsole及 び

Silica ge1は 自己の容積の25%,活 性アル ミナは8%位 の水分 を吸收する性能 あ り。之等の吸着剤

は屡 〓更新する必要 ある爲に第15圖 に示す如 き更新方法 を行ふ。即ちfanに より空氣を吸着剤 に

吸收せ しめるときは,吸 着剤 は潜熱 を吐 き出 しdry hot airが 出て來 るが,之 をsurface condenser

第15圖 でcoosし てdry cold airを 得 る。次 に吸着剤の作用が

鈍 くな りし時は,heaterに よ りdry hot airを 作 り,之

をfanに よ り吸ひこんで 吸着剤中の水分 を吸收せ しめて

外部 に放出する。

さて温濕度各自單獨調整法に於 ては,所 要室内に温度調

節器 と濕度調節器 とを設 け,室 内温度が高 くなれば,冷 却

器 を働かせ,低 くなれば加熱器を働かす。そ様爲に室内に

7)例 へば註6)浦 和豊,紡 績工場 に於 け るキャ リヤ温濕 度調整装置 。

19 寄 書

は加熱器 と冷却用鹽水とを循環せ しめる

蛇管 を装置す るか,若 くは乾濕空氣 を送

入す るロに加熱器並 に冷却器 を取 り付 け

る。又濕度高ければ除濕室 を經た乾燥空

氣 を送 り,低 くなれば給濕室を經た濕潤

空氣 を送 る様 にす る。

邸 ち加温,冷 却,給 濕,除 濕の4操 作

を行ふ もので,之 には常 に調整装置全體

を運轉 し續 けるもの と,唯 調節器のみ働

かせ た丈 で,必 要以外,加 温,冷 却,給

濕,除 濕 を行はない ものとが ある。前者

は例へば温度 を高 める時 に,冷 却器の働

くまで之 を行 ひ,冷 却器が働 き出す と加

熱器が停止す るといふ様な式で,不 經濟

なる爲,一 般に後者が用 ひられる。猶温

度 就ては使用す る目的に依つて冷却器

を缺 くものや,逆 に加熱器を缺 くものが

第16圖

623

ある。前者は高温用様 もので室内温度 よ り高い場合に用ひ られ,温 度様高過ぎた時に加熱器 を停止

し,自 然 に冷却 するのを待 ち,冷 却 しに所要温度 を下げれば再び加熱器を働かす もので,後 者 は低

温用の もので室温 より低い其場合に用ひ られ,逆 に温度が所要温度 より高い場合に冷却器 を働かせ,

所要温度 を少 し下げれば冷却器 を停止 し,外 温の爲に自然昇温 して,所 要温度 を越す と再び冷却器

を働かす式である。今種 々の様式 を分類 してみると次の如 くである。

i)積 極的方法 加熱,冷 却,給 濕,除 濕を行ふ もの

ⅱ)濾 極的方法

(a)高 温用 加熱,自 然冷却,給 濕,除 濕 を行ふ もの

(b)低 温用 自然加熱 冷却,給 濕,除 濕を行ふ もの

(c)高 温乾燥時用 加熱,自 然冷却,自 然吸濕,除 濕 を行ふ もの

(d)低 温乾燥時用 自然加熱,冷 却,自 然吸濕,除 濕 を行ふ もの

(e)高 温度用 加熱又は冷却,給 濕,自 然減濕 を行ふ もの

(e)は 稀である。

又操 作 の作動 停止 には次の様 な方式が ある。

(a)加 熱 電熱器のスヰ ッチの開閉最 も多し

624 寄 書 　20

(b)冷 却(i)冷 凍機の起動又は停止,並 に冷却用鹽水循環用ポ ンプの起動又は停止

(ii)冷 凍機様起動又は停止,冷 却用鹽水 は自然環流式の もの

(iii)冷 凍機は冷却用鹽水の温度 に從つて起動又は停止 し,環 流ポ ンプを起動又は停止

す る

(c)給 濕(i)送 氣弁の開閉又は切換(風 車電動機 と共通の時)

(ii)給 濕用送氣風車様起動又は停止(風 車電動機 と別 々の時)

(d)除 濕(i)送 氣弁様開閉又は切換(風 車電動機 と共通の時)

(ii)除 濕用風車の起動又は停止(風 車電動機 と別 々の時)

第15圖 は此種 の調制法 を用ひた温濕度調整装置で,圖 は理研型の もので,感 度0.2℃,RH1%

といはれにゐる。之 を紡織工場用 とせ るものはB圖 である。

本稿を纒めるに關して,そ の大部分を先輩東京工業大學助手東昇氏に負つた。厚 く此處に感謝の意を表する。