JP2018066521A - 送風構造及びこれに用いられる気流制御部材 - Google Patents

Abstract

【課題】送風口１から離れた場所に対しても、少消費電力かつ低騒音で気流を効率的に到達させることができる送風構造１００を提供する。
【解決手段】気流Ｓを吹き出す送風口１と、該送風口１から吹き出された気流Ｓを制御する気流制御部材２１、２２とを備え、該気流制御部材２１、２２は、前記気流Ｓの中心線Ｃ方向において前記送風口１とは所定の隙間を空けて配置されるとともに、前記気流制御部材２１、２２の一部が、前記送風口１の開口縁を前記中心線Ｃ方向と平行に延長した仮想面Ｔ１、Ｔ２よりも気流側に突出するか、又は、前記仮想面Ｔ１、Ｔ２に接するように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、送風口構造及び該構造に用いられる気流制御部材に関するものである。

従来、空気調和機や換気装置の送風口から吹き出される気流を特定の場所に到達させるために、風向を制御することが行われている。例えば特許文献１（特開平１１−２１１１３８）には，風向を制御するためのフラップの駆動に関する技術が記載されており、特許文献２（特開平１０−０７８２３８）には、風向制御用の板を傾斜させる技術が記載されている。

しかしながら、上述したように、特定の場所に気流を到達させるべく、その向きを制御することは、一般的に行われているものの、特定の場所に気流を効率的に到達させるための特別の工夫を施した例は見当たらない。

例えば、特定の場所が送風口から離れている場合、従来は、風量を増加させたり有効送風口サイズを小さくしたりして気流速度を大きくするという常識的な手法が用いられているところ、このような手法では、風量が必要以上に大きくなるなどして、送風機の消費電力や騒音が大きくなるなどの問題が生じ得る。

特開平１１−２１１１３８号公報 特開平１０−０７８２３８号公報

本発明は、上述した問題が気流の拡散にあることに初めて着目してなされたものであって、その主たる所期課題は、吹き出された気流の拡散を可及的に抑制することによって、送風口から離れた場所に対しても、少消費電力かつ低騒音で気流を効率的に到達させることができる送風構造等を提供することにある。

すなわち本発明に係る送風構造は、気流を吹き出す送風口と、該送風口から吹き出された気流を制御する気流制御部材とを備えたものであって、前記気流制御部材が、前記送風口とは前記気流の中心線方向において所定の隙間を空けて配置されているとともに、該気流制御部材の一部が、前記送風口の開口縁を前記中心線方向と平行に延長した仮想面よりも気流側に突出するか、又は、前記仮想面に接するように構成されていることを特徴とする。

より好ましくは、一対の気流制御部材が、前記送風口の対向する開口縁をそれぞれ延長した各仮想面に対応して設けられているものを挙げることができる。

しかしてこのようなものであれば、送風口から吹き出す気流に対して気流制御部材による擾乱が与えられ、気流の外縁領域に細かい渦が発生するとともに大きな渦の発生が抑制される。この結果、気流の拡散が抑制され、該気流を効率よく遠方まで到達させることができるようになる。

気流に効果的な擾乱を発生させて、効率よく気流を遠方にまで到達させる具体的な態様としては、気流の中心線から前記仮想面までの距離をＨ／２、気流の中心線から気流制御部材までの距離をｈ／２とした場合において、０．７Ｈ≦ｈ≦１．０Ｈの範囲に設定されているものが好ましく、より好適には、０．８Ｈ≦ｈ≦０．９Ｈに設定しておけばよい。

また、前記隙間の寸法をｔとした場合、０．０３Ｈ≦ｔ≦０．３Ｈの範囲に設定されているものがより好適である。なぜならば、送風口を形成する送風口形成面と気流制御部材との隙間を通過して誘引される吸い込み気流が安定し、より効果的に擾乱を与えることができるからである。

具体的には、前記気流制御部材における気流との衝突部位から前記中心線に向かって最も突出した部位である最突出部位までの面（以下、主制御面ともいう。）が、該衝突部位から最突出部位に向かうに連れ、流体の中心線に近づくように構成されているものを挙げることができ、より好ましくは、前記気流制御部材を前記中心線方向に沿って切った断面で視た場合に、前記主制御面が滑らかな曲線となっているものを挙げることができる。

このようなものであれば、気流制御部材における少なくとも吹き出し気流に擾乱を与える部分が、該気流に滑らかに作用するため、吹き出し気流に対する抵抗を最小限にすることができ、ブロワなどの送風機の回転数を増加させることなく必要風量を維持することができるようになる。

滑らかな曲線の具体例としては、部分円弧の他、部分楕円、スプライン曲線など、円弧の曲率半径を円周方向に変化させた曲線などを挙げることができる。

前記気流制御部材を前記中心線方向に沿って切った断面で視た場合に、前記主制御面が部分円弧形状をなすものにおいて、吹き出し気流に対して適度な擾乱を与えるためには、前記部分円弧の曲率半径をＲとしたときに、０．１Ｈ≦Ｒ≦０．４Ｈの範囲、より好適には０．２Ｈ≦Ｒ≦０．３Ｈの範囲に設定されているものが望ましい。

また、前記主制御面において、衝突部から最突出部位に向かって次第に曲率半径が大きくなる部分が設けられていれば、より滑らかに吹き出し気流に作用することができる。

前記気流制御部材による前記仮想面からの突出寸法を変化させ得るものであれば、気流の到達距離や拡散領域を自在に制御することが可能となり、例えばこれを空気調和装置に応用した場合に、省エネルギでありながらより快適な空間を創成することが可能になる。

本気流制御部材を適用しやすい送風口の形状としては、矩形または円環状を挙げることができる。
特に矩形送風口の場合、気流制御部材が直線的な形状となるため、気流制御部材の位置をモーターなどで移動させることにより、前述した仮想面からの突出寸法を変化させやすい構造となる。円環状送風口の場合は、気流制御部材を伸縮性のある材料で構成するなどすれば、突出寸法を変化させることができる。

本発明によれば、送風口から吹き出した気流（以下、吹き出し気流ともいう。）の外縁領域に対して、気流制御部材により形成された前記隙間から吸い込まれた吸い込み気流が合流することによる作用と、前記吹き出し気流の外縁領域に突出する気流制御部材による作用とが相俟って、当該吹き出し気流に擾乱が与えられ、吹き出し気流の外縁領域に細かい渦を発生させるとともに大きな渦の発生を抑制する。

この結果、大きな渦による吹き出し気流の拡散が抑制されるので、前記気流制御部材がない場合と比べ、同じ風量、同じ風速であっても、該気流を効率よく遠方まで到達させることができるようになるし、逆にいえば、同じ到達距離であれば、風速や風量を低減でき、省エネルギ化、低騒音化を図れることとなる。

本発明の一実施形態における送風構造を示す斜視図である。 同実施形態の送風構造を示す横断面図である。 同実施形態の送風構造による吹き出し気流の様子を説明するための模式図である。 気流制御部材がない場合の吹き出し気流の様子を、図３と比較して示す模式図である。 同実施形態における気流制御部材間の距離の変化に対する吹き出し気流の幅の違いを示すグラフである。 同実施形態における気流制御部材の半径及び形状の違いによる吹き出し気流の幅の違いを示すグラフ。 本発明の他の実施形態における送風構造を示す横断面図である。 本発明のさらに他の実施形態における送風構造を示す横断面図である。 本発明のさらに他の実施形態における送風構造を示す送風口から視た平面図である。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る送風構造１００は、例えば空気調和装置に用いられるものであり、図１、図２に示すように、該空気調和装置の筐体前面Ａ（以下、送風口形成面Ａともいう。）に設けられた送風口１と、筐体前面Ａに取り付けられた一対の気流制御部材２１、２２とを備えている。

送風口１は、例えば横方向（水平方向）に長細い矩形形状をなし、筐体内部の図示しないブロアなどで発生した気流Ｓを、内部流路Ｂを介して吹き出すものである。
この実施形態において、この送風口１からは、その出口面と垂直な方向に気流Ｓが吹き出される。以下、気流Ｓの中心線Ｃの方向を、気流Ｓの向きを規定する方向として取り扱うこととし、これを主流方向Ｃともいう。

気流制御部材２１、２２は、ここでは送風口１の長手方向寸法とほぼ同じ長さの細長い直線円柱状をなすものであり、送風口１の上下開口縁に沿うように、一対が上下対称に設けられている。

より具体的に説明する。
この気流制御部材２１、２２は、送風口１の長手方向から視たときの横断面形状（図２に示す）からわかるように、送風口形成面Ａから主流方向に沿って所定の隙間ｔを空けて配設してある。なお、この隙間ｔを確保するために、例えば気流制御部材２１、２２の各端部は、送風口形成面Ａから起立させたブラケット３の先端部にそれぞれ取り付けてある。

また、この気流制御部材２１、２２は、その一部が、送風口１の長手開口縁をそれぞれ前記主流方向と平行に延長した仮想面Ｔ１、Ｔ２よりも流体中心側に突出するようにして対称にかつ対向するように配設してある。

すなわち、上側の気流制御部材２１は、その一部が、送風口１の上側開口縁を主流方向と平行に延長した上仮想面Ｔ１よりも下側になるように配置してあり、下側の気流制御部材２２は、その一部が、送風口１の下側開口縁を主流方向と平行に延長した下仮想面Ｔ２よりも上側になるように配置してある。これら各気流制御部材２１、２２は、上述したが、送風口１の（上下）中心線に対して対称となるように対向させてある。

しかして、送風口１の上下開口縁間の距離（気流Ｓの送風口１での幅寸法または仮想面間の距離と言い換えることもできる）をＨ、気流制御部材２１、２２の仮想面Ｔ１、Ｔ２に対する最突出部位２ａ、２ｂ（上側気流制御部材２１においてはその最下点２ａ、下側気流制御部材２２においてはその最上点２ｂ）間の距離をｈとしたときに、この実施形態では、ｈとＨの関係でいえば、０．７Ｈ≦ｈ≦１．０Ｈの範囲となり、ｔとＨの関係でいえば、０．０３Ｈ≦ｔ≦０．３Ｈの範囲となるように構成されている。

また、気流制御部材２１、２２の円弧の曲率半径をＲとしたときに、０．１Ｈ≦Ｒ≦０．４Ｈの範囲となるようにも設定されている。

しかして、このような構成によれば、送風口１からの吹き出し気流Ｓの外縁領域（ここでは上下外縁領域）に対して、気流制御部材２１、２２と送風口形成面Ａとの隙間ｔから吸い込まれた吸い込み気流Ｓ２が合流することによる作用と、前記吹き出し気流Ｓの外縁領域に突出する気流制御部材２１、２２による作用とが相俟って、当該吹き出し気流Ｓに擾乱が与えられ、吹き出し気流Ｓの外縁領域に細かい渦を発生させるとともに大きな渦の発生を抑制する。

この結果、吹き出し気流Ｓの拡散が抑制されるので、前記気流制御部材２１、２２がない場合と比べ、同じ風量、同じ風速であっても、該気流Ｓを効率よく遠方まで到達させることができるようになるし、逆にいえば、同じ到達距離であれば、風速や風量を低減でき、省エネルギ化、低騒音化を図れることとなる。

この現象を模式的に表したのが図３である。また、比較のために、図４においては、気流制御部材がなく、大きな渦が発生して気流Ｓが拡散する様を模式的に表している。

さらにこの実施形態では、図２に示すように、前記気流制御部材２１、２２において、気流Ｓとの衝突部位４ａ、４ｂから気流中心線Ｃに向かって最も突出した部位である最突出部位２ａ、２ｂまでの面５（以下、主制御面５ともいう。）を、主流方向に沿って切った断面で視た場合に、その形状が、前記衝突部位４ａ、４ｂから最突出部位２ａ、２ｂに向かうに連れ、気流中心線Ｃに近づく滑らかな円弧となっている。

その結果、気流制御部材２１、２２における少なくとも吹き出し気流Ｓに擾乱を与える部分が、該気流Ｓに滑らかに作用するため、吹き出し気流Ｓに対する抵抗を最小限にすることができ、ブロワなどの送風機の回転数を増加させることなく必要風量を維持することができるようになる。
なお、この実施形態において、前記衝突部位４ａ、４ｂとは、気流制御部材２１、２２において、気流Ｓと最初に衝突する部位のことであり、ここでは、送風口１に最も近い部位近傍である。

また、気流制御部材２１、２２における最突出部位２ａ、２ｂと接する第２仮想面が主流方向と平行になっているので、気流制御部材２１、２２を通過した吹き出し気流Ｓ全体が無理なく主流方向に流れることとなる。したがって、この点においても、気流Ｓの到達距離を最大にすることに寄与し得る。

この気流制御部材２１、２２による具体的な効果を示す実験データを図５、図６に示す。
図５は、距離ｈを変化させた場合の実験データである。気流制御部材がない場合と比べて、ｈ／Ｈ＝０．８において気流Ｓの中心線Ｃの方向の速度分布における半値幅が約１７％減少しており、また、ｈ／Ｈ＝１．０でも、送風口１からの距離x／Hによっては、気流Ｓの中心線Ｃの方向の速度分布における半値幅が減少していることがわかる。
図６は、気流制御部材の半径Ｒを変化させた場合の実験データである。０．１Ｈ≦Ｒ≦０．４Ｈの範囲でその効果を推認でき、０．１５Ｈ≦Ｒ≦０．３Ｈの範囲でその効果をより確実に看取することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られない。

例えば、気流制御部材２１、２２は、横断面形状が前記実施形態のように円状ではなく、図７に示すような部分円弧状（例えば１／４円）のもので構わない。
この気流制御部材２１、２２は、前記実施形態の気流制御部材２１、２２と比べて、主制御面５よりも下流に面がない（最突出部位が最下流の面となっている）。
これに対し、吹き出し気流Ｓの主制御面５よりも下流に面が連続する前記実施形態の構成では、吹き出し気流Ｓが主制御面５を超えて気流制御部材２１、２２に纏わりついてやや拡散することが考えられる。
図７の構成であれば、この現象を防止でき、気流Ｓの到達効率をより向上させることができる。その実験データを前述の図６に示す。この図６のグラフ中の１／４円弧断面形状（三角点）で示されるデータが、図７の構成によるデータであり、前記実施形態のもの（それ以外のデータ）と比較すると、気流の拡散がより抑制されていることがわかる。

主制御面は、その横断面形状として、部分円弧の他、部分楕円、スプライン曲線など、円弧の曲率半径を円周方向に変化させた曲線でも構わないし、その一部又は全部に直線部分が含まれていてもよい。

また、気流制御部材をモーターなどで移動させたり、回転させたりして、該気流制御部材による仮想面からの突出寸法を変化させ得るようにしてもよい。このようなものであれば、気流の到達距離や拡散領域を自在に制御することが可能となり、例えばこれを空気調和装置に応用した場合に、省エネルギでありながらより快適な空間を創成することが可能になる。

気流制御部材は、送風口の対向する開口縁にそれぞれ沿った一対のものには限られず、図８に示すように、送風口１の一方の開口縁にのみ設けてもよい。このようなものであれば、他方の開口縁からは吹き出し気流Ｓが拡散することとなる。
また、１本の気流制御部材で送風口の長手方向の全域をカバーする必要は必ずしもない。例えば送風口の長手寸法が長い場合は、気流制御部材を短いものに分割し、それらを送風口形成面に直列するように、それぞれ送風口形成面にブラケットなどにより取り付けてもよい。このようにすれば、気流制御部材の撓みなどによる不測の不具合を防止することができる。

送風口１の形状としては、図９に示すように、円環状でも構わない。この場合、気流制御部材２１、２２は、送風口１の外周縁と内周縁にそれぞれ沿った径の異なる円形状のものとなる。
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１００・・・送風構造
Ｓ・・・気流
１・・・送風口
２１、２２・・・気流制御部材
ｔ・・・隙間
Ｔ１、Ｔ２・・・仮想面
５・・・主制御面
４ａ、４ｂ・・・衝突部位
２ａ、２ｂ・・・最突出部位

Claims (12)

1. 気流を吹き出す送風口と、該送風口から吹き出された気流を制御する気流制御部材とを備えたものであって、
   前記気流制御部材が、前記送風口とは前記気流の中心線方向において所定の隙間を空けて配置されているとともに、
   前記気流制御部材の一部が、前記送風口の開口縁を前記中心線方向と平行に延長した仮想面よりも気流側に突出するか、又は、前記仮想面に接するように構成されていることを特徴とする送風構造。
2. 一対の気流制御部材が、前記送風口の対向する開口縁をそれぞれ延長した各仮想面に対応して設けられている請求項１記載の送風構造。
3. 気流の中心線から前記仮想面までの距離をＨ／２、気流の中心線から前記気流制御部材までの距離をｈ／２としたときに、０．７Ｈ≦ｈ≦１．０Ｈの範囲に設定されている請求項１又は２記載の送風構造。
4. 気流の中心線から前記仮想面までの距離をＨ／２、前記隙間の寸法をｔとしたときに、０．０３Ｈ≦ｔ≦０．３Ｈの範囲に設定されている請求項１乃至３いずれか記載の送風構造。
5. 前記気流制御部材における気流との衝突部位から前記中心線に向かって最も突出した部位である最突出部位までの面（以下、主制御面ともいう。）が、前記衝突部位から最突出部位に向かうに連れ、前記中心線に近づくように構成されている請求項１乃至４いずれか記載の送風構造。
6. 前記気流制御部材を前記中心線方向に沿って切った断面で視た場合に、前記主制御面が滑らかな曲線となっている請求項５記載の送風構造。
7. 前記気流制御部材を前記中心線方向に沿って切った断面で視た場合に、前記主制御面が部分円弧形状をなし、その円弧曲率半径をＲとし、かつ、気流の中心線から前記仮想面までの距離をＨ／２としたときに、０．１Ｈ≦Ｒ≦０．４Ｈの範囲に設定されている請求項５又は６記載の送風構造。
8. 前記主制御面において、衝突部から最突出部位に向かって次第に曲率半径が大きくなる部分が設けられている請求項６又は７記載の送風構造
9. 前記気流制御部材を可動とし、気流の中心線から前記気流制御部材までの距離を変化させ得るように構成されている請求項１乃至８いずれか記載の送風構造。
10. 前記送風口が矩形または円環状であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の送風構造。
11. 換気装置、空気清浄機又は空気調和装置に用いられている請求項１乃至１０いずれか記載の送風構造。
12. 送風口から吹き出された気流を制御する気流制御部材であって、
    前記気流の中心線方向において、前記送風口とは所定の隙間を空けて配置されているとともに、
    その一部が、前記送風口の開口縁を前記中心線方向と平行に延長した仮想面よりも気流側に突出するか、又は、前記仮想面に接するように配置されていることを特徴とする気流制御部材。