JP2010241257A - 空気吹出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吹出部が導入部と流路拡大部からなる場合に、流路拡大部から室内空間へ吹き出される空気流量を均一に近づける手段を提供する。
【解決手段】人を乗せて走行する車両の室内空間へ空気を吹き出す空気吹出装置１０であって、空気を室内空間１に吹き出す吹出部５ａを備え、吹出部５ａは、空気調節装置３ａからの空気が導入される導入部１５と、導入部１５に下流側から直結する流路拡大部１７と、を有する。流路拡大部１７は、導入部１５における空気流方向と交差する交差方向に、導入部から拡大している。流路拡大部１７には、交差方向に延びる吹出孔形成体２１ａを設ける。吹出孔形成体２１ａには、複数の吹出孔２３を形成する。吹出孔形成体２１ａにおいて、導入部１５と流路拡大部１７との接続位置から交差方向に離れた単位領域ほど、該単位領域内における吹出孔２３の開口率が大きくなっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、人を乗せて走行する車両の室内空間に空気を吹き出す空気吹出装置に関する。

空気吹出装置は、空気を送り出す空気調節装置と、空気調節装置から送られてくる空気を車両の室内空間に吹き出す吹出部とを有する。このような空気吹出装置は、例えば下記特許文献１に記載されている。

なお、特許文献１に記載された空気吹出装置では、例えば、室内空間の天井側に設置された空調室内機（空気調節装置）が、ダクトを通して、室内空間の天井に設けられた吹出口に空気を送っている。この空気は、吹出口から室内空間に吹き出される。吹き出された空気は、その後、室内空間の床部にある吸込口から吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ダクトを通って空調室内機へ戻される。

特開平１１−２５５１２２号公報 特開２００８−２６５５６９号公報

しかし、車両に付随する各機構の設置スペース１９を確保することや、ダクトを短縮するなどの条件を考慮する場合、図１のような吹出部４１の配置になる場合がある。図１において、吹出部４１は、空気調節装置（図示せず）からの空気が導入される導入部４３と、導入部４３に下流側から直結する流路拡大部４５とを有する。流路拡大部４５の内部流路は、上述の条件により十分に広くできないため、流路拡大部４５にディフューザ構造（導入部４３から徐々に流路を広げていく構造）を採用できず、図１のように、流路拡大部４５は、導入部４３から急拡大せざるを得ない場合がある。このように内部流路が急拡大する流路拡大部４５では、流れの剥離が生じやすく不均一流れとなるため、流路拡大部４５から室内空間１へ吹き出される空気流量も不均一になる。

この問題を解決するために、流路拡大部４５と室内空間１との間に、圧損抵抗が均一で、かつ、圧損抵抗の大きな部材２を設置することが考えられる。しかし、実際には部材２の圧損抵抗を相当大きくしなければ、流路拡大部４５から室内空間１へ吹き出される空気流量の均一化を実現できず、この場合には、空調動力が大きくなってしまうという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、吹出部が上述のような導入部と流路拡大部からなる場合に、大きな空調動力を用いることなく、流路拡大部から室内空間へ吹き出される空気流量を均一に近づける手段を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によると、人を乗せて走行する車両の室内空間へ空気を吹き出す空気吹出装置であって、
空気を送り出す空気調節装置と、
前記空気調節装置から送られてくる空気を前記室内空間に吹き出す吹出部と、を備え、
前記吹出部は、
前記空気調節装置からの空気が導入される導入部と、
該導入部に下流側から直結する流路拡大部と、を有し、
前記流路拡大部は、前記導入部における空気流方向と交差する交差方向に、前記導入部から拡大しており、
前記流路拡大部には、前記流路拡大部の内部空間を前記室内空間側と仕切るように前記交差方向に延びる吹出孔形成体が設けられ、該吹出孔形成体には、前記内部空間から前記室内空間側へ空気を吹き出す複数の吹出孔が形成され、
前記吹出孔形成体において、前記導入部と前記流路拡大部との接続位置から前記交差方向に離れた単位領域ほど、該単位領域内における前記吹出孔の開口率が大きくなっている、ことを特徴とする空気吹出装置が提供される。

上述した本発明の空気吹出装置では、流路拡大部において、前記交差方向に流れる空気の圧損に対応して、各単位領域内における前記吹出孔の開口率を設定する。これにより、大きな空調動力を用いることなく、吹出部から吹き出す空気流量を均一に近づけることができる。その原理は次の通りである。
図２に示すように、パスAとパスBを考える。パスAは、導入部１５から流路拡大部１７を最短パスで横切って、吹出孔形成体２１ａから空気が出て行くパスである。パスBは、導入部１５から流路拡大部１７を交差方向に流れて、最長パスとなる下流端から空気が吹出孔形成体２１ａを経て出て行くパスである。
パスＡ，Ｂともに導入部１５での圧力Ｐinは等しいこと、及び、吹出孔形成体２１ａを通過した直後の圧力Poutが、パスＡ，Ｂによらず同じ、であることを考慮すれば、流路拡大部２１ａでのパスA，Bの圧力損失をそれぞれΔＰａ1，ΔＰb1とし、吹出孔形成体２１ａの通過圧力損失がパスA，Bでそれぞれ，ΔPa２，ΔPb2
とすると，
ΔPa1＋ΔPa2＝ΔPb1＋ΔPb2
が成り立つので、左辺＝ΔPa（Qａ），右辺＝ΔPb（Qb）となる。ここで、ΔP（）は、この括弧内の変数の関数であることを示し、Qa，QbはパスAとパスBそれぞれの流量を意味する。
従って、ΔPａ（Ｑａ）＝ΔＰｂ（Ｑｂ）となるように、パスAの流量Ｑａと，パスBの流量Ｑｂが決定される。
流路拡大部では交差方向の圧損のためΔPb1＞ΔPa1なので，吹出孔形成体２１ａの開口率γが一様な場合には，Qa＞Qb（分布がつく）となるが、本発明のように、吹出孔形成体２１ａの開口率γを，γａ＜γｂとすれば，Ｑａ＝Ｑｂ（一様分布）とするように流量配分を均等にできる。なお、γａは、パスAにおける吹出孔形成体２１ａの開口率であり、γｂは、パスＢにおける吹出孔形成体２１ａの開口率である。
よって、このような開口率の設定により、吹出孔形成体２１ａから吹き出す空気流量を、均一にでき、または、均一に近づけることができる。また、開口率に変化をつけることで、空調動力を抑えることができる。

本発明の好ましい実施形態によると、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域ほど、該単位領域内の前記各吹出孔の貫通面積が大きくなっている。

このように、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域ほど、該単位領域内の前記各吹出孔の貫通面積を大きくすることで、前記接続位置に近い単位領域の吹出孔から空気が吹き出す場合よりも、前記接続位置から遠い単位領域の吹出孔から空気が吹き出す場合のほうが、吹出孔形成体での圧損が小さくなる。その結果、上述のように、前記吹出部から前記室内空間へ吹き出される空気流量を、前記交差方向において均一に近づけることができる。

また、本発明の好ましい実施形態によると、前記空気調節装置は、前記車両の下部に位置しており、
前記各吹出孔は、鉛直上向き方向に前記室内空間側へ吹き出し、
前記室内空間の下部において空気を吸い込む吸込部を備える。

この構成では、空気吹出装置を室内空間の天井側に設けない。即ち、前記空気調節装置を、前記車両の下部に設け、各吹出孔は、鉛直上向き方向に前記室内空間側へ空気を吹き出し、吸込部は、前記室内空間の下部において空気を吸い込む。このように、空気吹出装置を室内空間の天井側に設けないので、室内空間の高さ寸法を大きくできる。
また、吹出部は、前記交差方向の均一な空気流量分布で、空気を鉛直上向きに吹き出し、かつ、吸込部は、室内空間の下部において空気を吸い込む。これにより、吹出部から吹き出た空気は、上昇した後、下降して吸込部へ吸い込まれるので、室内空間において空気が効率よく広範囲に流れる。

上述した本発明によると、流路拡大部において、前記交差方向に流れる空気の圧損に対応して、各単位領域内における前記吹出孔の開口率を設定することにより、吹出部から吹き出す空気流量を均一に近づけることができる。

本願の課題を説明する図である。 本発明の原理を説明する図である。 特許文献２に記載されている案内軌条式鉄道車両の平面図である。 本発明の第１実施形態による空気吹出装置を示す平面図である。 図４のＶ−Ｖ矢視図である。 図５のＡ−Ａ矢視図である。 （Ａ）は、図５のＡ−Ａ矢視図であるが、第２実施形態の場合を示し、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視分解図である。 （Ａ）は、図７（Ａ）において、吹出孔形成部材の構成要素のうち第１の網目状部材のみを示した場合であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）において、第２の網目状部材のみを示した場合であり、（Ｃ）は、図７（Ａ）において、第３の網目状部材のみを示した場合である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

本発明の空気吹出装置は、人を乗せて走行する車両に設けられる。また、空気吹出装置は、人が存在する室内空間へ空気を吹き出して循環させる。本発明の空気吹出装置は、案内軌条式鉄道車両に適用可能である。図３は、案内軌条式鉄道車両を示す平面図である。図３に基づいて、案内軌条式鉄道車両を説明する。
案内軌条式鉄道車両は、走行経路に沿って延びる案内軌条５１に案内されて走行する。そのために、案内軌条式鉄道車両は、案内アーム５３と走行車輪５５を有する。案内アーム５３は、案内軌条５１の側面に接触する転動ローラ５３ａを有し、案内軌条５１の形状に従って水平面内で回転自在である。走行車輪５５は、案内アーム５３と一体的に水平面内で回転することで、案内軌条５１に沿う方向を向く。これにより、案内軌条式鉄道車両は、案内軌条に沿って走行する。図３において、符号５７は、案内軌条式鉄道車両の車体を示す。案内軌条式鉄道車両の詳しい構成は、例えば特許文献２に記載されている。
なお、本発明の空気吹出装置１０は、換気を要する室内空間を有する他の車両にも適用可能である。例えば、本発明の空気吹出装置１０は、電車やバスにも適用可能である。

［第１実施形態］
図４〜図６に基づいて、本発明の第１実施形態による空気吹出装置１０を説明する。図４は、車両の室内空間１とその付近を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。図６は、図５のＡ−Ａ矢視図である。

空気吹出装置１０は、空気調節装置３ａ、吹出部５ａ、吹出孔形成体２１ａおよび吸込部７ａを備える。

空気調節装置３ａは、空気を送り出す送風機（図示せず）を有する。この送風機により空気調節装置３ａから送り出された空気は、ダクト１３ａを通して吹出部５ａへ導入される。空気調節装置３ａは、前記車両の下部に位置している。図５では、空気調節装置３ａは、車両の室内空間１よりも下方に位置している。空気調節装置３ａには、空気を冷却または加熱する室内熱交換器が内蔵されていてもよい。この場合、室内熱交換器により冷却または加熱された空気を、前記送風機によりダクト１３ａへ送り出すことができる。

吹出部５ａは、空気調節装置３ａから送られてくる空気を室内空間１に吹き出す。吹出部５ａは、導入部１５と流路拡大部１７を有する。導入部１５には、空気調節装置３ａからの空気がダクト１３ａを通して導入される。流路拡大部１７は、導入部１５に下流側から直結する。流路拡大部１７は、機器の配置スペース１９を確保するため、導入部１５における空気流方向と交差する交差方向（図５の左右方向）に、導入部１５から内部空間１６が拡大している。また、流路拡大部１７には、後述の吹出孔形成体２１ａが設けられる。図５において、流路拡大部１７の下流端に形成された開口には、目の粗い金網１８が取り付けられている。また、吹出部５ａは、室内空間１内において、車両の前後方向に対する左右方向の端部に位置する。図４の例では、吹出部５ａは、室内空間１内において、前記左右方向の両方端部にそれぞれ設けられる。左右の各吹出部５ａは、同じ構成を有する。また、左右の吹出部５ａには、それぞれ左右のダクト１３ａを通して、空気調節装置３ａから空気が導入される。

吹出孔形成体２１ａは、流路拡大部１７の内部空間１６を室内空間１側と仕切るように前記交差方向に延びる。吹出孔形成体２１ａには、流路拡大部１７の内部空間１６から室内空間１側へ空気を吹き出す複数の吹出孔２３が形成される。吹出孔形成体２１ａは、好ましくは、板状部材である。この場合、各吹出孔２３は、板状の吹出孔形成体２１ａの厚み方向（図５の例では、前記空気流方向）に吹出孔形成体２１ａを貫通する。各吹出孔２３は、鉛直上向き方向に室内空間１側へ空気を吹き出す。図６は、図５のＡ−Ａ矢視図である。図６において、破線は、吹出孔形成体２１ａにおいて前記交差方向に並ぶ複数の単位領域２５の区切りである。各単位領域２５の面積は互いに同じである。図５と図６から分かるように、吹出孔形成体２１ａにおいて、導入部１５における流路拡大部１７との接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど、該単位領域２５内単位領域２５における吹出孔２３の開口率が大きくなっている。この開口率は、単位領域２５内にある全ての吹出孔２３の貫通面積の合計値を、該単位領域２５の面積で割った値である。図６の例では、吹出孔２３の密度は、複数の単位領域２５の間で同じであるが、各吹出孔２３の寸法（即ち、貫通面積）は、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど大きくなっている。これにより、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど、該単位領域２５における吹出孔２３の開口率が大きくなっている。この場合、位置によっては、単位領域２５内に１つだけ吹出孔２３があってもよいし、単位領域２５内に吹出孔２３が無くてもよい。なお、複数の単位領域２５の面積は、互いに同じでなくともよい。

吸込部７ａは、室内空間１の下部に設けられる。この吸込部７ａは、室内空間１の空気を吸い込む。吸込部７ａに吸い込まれた空気は、ダクト２７ａを通って空気調節装置３ａに戻される。空気調節装置３ａに戻された空気は、再びダクト１３ａへ送り出される。このように、空気は、空気調節装置３ａ、ダクト１３ａ、吹出部５ａ、室内空間１、吸込部７ａ、ダクト２７ａの順に流れて循環する。なお、このように循環する空気の一部を、循環途中において、外気と入れ替えてもよい。

図４において、上述した構成が、同じ室内空間１に対し２組設けられる。即ち、室内空間１の後方側部分に対し、上述した空気調節装置３ａ、ダクト１３ａ、吹出部５ａ、吹出孔形成体２１ａ、吸込部７ａ、ダクト２７ａが設けられ、室内空間１の前方側部分に対し、上述と同じ構成と機能を持つ空気調節装置３ｂ、ダクト１３ｂ、吹出部５ｂ、吹出孔形成体２１ｂ、吸込部７ｂ、ダクト２７ｂが設けられる。即ち、空気調節装置３ｂは空気調節装置３ａと同じ構成と機能を持ち、ダクト１３ｂはダクト１３ａと同じ構成と機能を持ち、吹出部５ｂは吹出部５ａと同じ構成と機能を持ち、吹出孔形成体２１ｂは吹出孔形成体２１ａと同じ構成と機能を持ち、吸込部７ｂは吸込部７ａと同じ構成と機能を持ち、ダクト２７ｂはダクト２７ａと同じ構成と機能を持つ。なお、例えば、空気吹出装置１０により循環する空気量は、１１５０ｍ^３／ｍｉｎであり、外気導入量は、７５０ｍ^３／ｍｉｎであり、室内空間１への全空気吹出量は、１９００ｍ^３／ｍｉｎである。また、例えば、ダクト１３ａ，１３ｂにおける流速は、３．６ｍ／ｓであり、ダクト２７ａ，２７ｂにおける流速は、１．６ｍ／ｓである。

上述した第１実施形態による空気吹出装置１０は、以下の効果（Ａ）〜（Ｃ）を奏する。

（Ａ）流路拡大部１７において、前記交差方向に流れる空気の圧損に対応して、各単位領域２５内における吹出孔２３の開口率を設定する。この設定で、図２に基づく上述の原理により、吹出部５ａから吹き出す空気流量を、均一にでき、または、均一に近づけることができる。
即ち、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど、該単位領域２５内の前記各吹出孔２３の貫通面積を大きくすることで、前記接続位置に近い単位領域２５の吹出孔２３から空気が吹き出す場合よりも、前記接続位置から遠い単位領域２５の吹出孔２３から空気が吹き出す場合のほうが、吹出孔形成体２１ａでの圧損が小さくなる。その結果、吹出部５ａから室内空間１へ吹き出される空気流量を、前記交差方向において均一に近づけることができる。

（Ｂ）空気吹出装置１０を室内空間１の天井側に設けない。即ち、空気調節装置３ａを、前記車両の下部に設け、各吹出孔２３は、鉛直上向き方向に室内空間１側へ空気を吹き出し、吸込部７ａは、室内空間１の下部において空気を吸い込む。このように、空気吹出装置１０を室内空間１の天井側に設けないので、室内空間１の高さを大きくすることができる。なお、符号２は、室内空間１の天井面を示し、符号４は、室内空間１の床面を示す。

（Ｃ）吹出部５ａは、交差方向の均一な空気流量分布で、空気を鉛直上向きに吹き出し、かつ、吸込部７ａは、室内空間１の下部において空気を吸い込む。これにより、吹出部５ａから吹き出た空気は、上昇した後、下降して吸込部７ａへ吸い込まれるので、室内空間１において鉛直方向に関して空気が効率よく広範囲に流れる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による空気吹出装置１０について説明する。第２実施形態による空気吹出装置１０において、以下で述べる構成以外の構成は、第１実施形態による空気吹出装置１０と同じである。

図７（Ａ）は、図５のＡ−Ａ矢視図であるが、第２実施形態の吹出孔形成体２１ａを示す。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ矢印から見た、吹出孔形成体２１ａの分解図である。図７（Ｂ）では、吹出孔形成体２１ａのみを示している。図７に示すように、第２実施形態では、吹出孔形成体２１ａは、複数の網目状部材２９，３１，３３からなる。即ち、図７（Ｂ）のように、複数の網目状部材２９，３１，３３を、この図の「積層方向」に積み重ねることで、吹出孔形成体２１ａを構成する。図８（Ａ）は、図７（Ａ）において、網目状部材２９、３１、３３のうち網目状部材３１、３３を省略した図である。図８（Ｂ）は、図７（Ａ）において、網目状部材２９、３１、３３のうち網目状部材２９、３３を省略した図である。図８（Ｃ）は、図７（Ａ）において、網目状部材２９、３１、３３のうち網目状部材２９、３１を省略した図である。

図７、図８において、吹出孔形成体２１ａには、前記接続位置に近い順に、第１〜第３の単位領域２５が存在する。第１の網目状部材２９は、第１〜第３の単位領域２５にわたって延び、第２の網目状部材３１は、第１および第２の単位領域２５のみにわたって延び、第３の網目状部材３３は、第１の単位領域２５のみにわたって延びている。図７、図８から分かるように、網目状部材２９が積層されている数は、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど少なくなっている。即ち、第１の単位領域２５では、第１〜第３の網目状部材２９が積層されており、第２の単位領域２５では、第１および第２の網目状部材２９，３１が積層されており、第３の単位領域２５では、第１の網目状部材２９のみが存在する。網目状部材２９、３１、３３の積層方向から見た場合に、積層された複数の網目部材２９，３１，３３の網の合成により形成されている網目が吹出孔２３となる。即ち、前記積層方向の１枚または複数枚の網目状部材２９、３１、３３の合成網目により、前記積層方向に貫通している各吹出孔２３が区画される。なお、網目状部材２９、３１、３３の各々は、均一な寸法の網目で形成されてよい。好ましくは、複数の網目状部材２９、３１、３３の間で、網目の寸法は異なっている。

上述した第２実施形態の構成により、前記接続位置から前記交差方向に離れた単位領域２５ほど、該単位領域２５内における吹出孔２３の開口率が大きくなっている。
なお、上述では、複数枚の網目状部材により開口率が互いに異なる領域２５の数は、３つであったが、３つでなくてもよい。また、吹出孔形成体２１ａとして、互いに開口率が異なる複数の網目状部材（メッシュ）を、前記交差方向に並べてもよい。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 室内空間、３ａ，３ｂ 空気調節装置、５ａ，５ｂ 吹出部、７ａ，７ｂ 吸込部、１０ 空気吹出装置、１３ａ，１３ｂ ダクト、１５ 導入部、１６ 内部空間、１７ 流路拡大部、１８ 金網、１９ 配置スペース、２１ａ，２１ｂ 吹出孔形成体、２３ 吹出孔、２５ 単位領域、２７ａ，２７ｂ ダクト、２９，３１，３３ 網目状部材、

Claims (2)

1. 人を乗せて走行する車両の室内空間へ空気を吹き出す空気吹出装置であって、
   空気を送り出す空気調節装置と、
   前記空気調節装置から送られてくる空気を前記室内空間に吹き出す吹出部と、を備え、
   前記吹出部は、
   前記空気調節装置からの空気が導入される導入部と、
   該導入部に下流側から直結する流路拡大部と、を有し、
   前記流路拡大部は、前記導入部における空気流方向と交差する交差方向に、前記導入部から拡大しており、
   前記流路拡大部には、前記流路拡大部の内部空間を前記室内空間側と仕切るように前記交差方向に延びる吹出孔形成体が設けられ、該吹出孔形成体には、前記内部空間から前記室内空間側へ空気を吹き出す複数の吹出孔が形成され、
   前記吹出孔形成体において、前記導入部と前記流路拡大部との接続位置から前記交差方向に離れた単位領域ほど、該単位領域内における吹出孔の開口率が大きくなっている、ことを特徴とする空気吹出装置。
2. 前記空気調節装置は、前記車両の下部に位置しており、
   前記各吹出孔は、鉛直上向き方向に前記室内空間側へ吹き出し、
   前記室内空間の下部において空気を吸い込む吸込部を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。

Images