JP2018204889A - 渦輪発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体が排出される開口の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を搬送する。【解決手段】渦輪発生装置１は、内部空間１１を有する筐体１０と、内部空間１１と筐体１０の外部空間１２とを連通する開口２１を有する排出部２０と、筐体１０又は排出部２０に取り付けられたガイド３０と、内部空間１１に存在する気体を、開口２１を介して外部空間１２に排出することで、開口２１から渦輪２を射出させる排出機構４０と、排出機構４０を制御する制御回路５０とを備え、ガイド３０は、開口２１に重ならないように開口２１の前方側に張り出しており、ガイド３０の張出方向Ｑは、開口２１の軸方向Ｐに対して傾斜している。【選択図】図１

Description

本開示は、渦輪発生装置に関する。

従来、気体を吹出口から目標箇所に向けて空間中へ吹き出すことにより、気体を目標箇所に到達させる気体搬送装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平７−３３２７５０号公報

しかしながら、上記従来の気体搬送装置では、吹出口の正面方向に気体が搬送されるため、気体を目標箇所に到達させるためには、吹出口を目標箇所に向ける必要がある。このため、例えば、複数の目標箇所が存在する場合には、吹出口の向きを目標箇所毎に変更しなければならない。また、気体搬送装置が壁などの構造物に固定されている場合には、吹出口の向きを変更することができず、目標箇所に気体を到達させることができない。

そこで、本開示は、気体が排出される開口の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を搬送することができる渦輪発生装置を提供する。

上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る渦輪発生装置は、内部空間を有する筐体と、前記内部空間と前記筐体の外部空間とを連通する開口を有する排出部と、前記筐体又は前記排出部に取り付けられたガイドと、前記内部空間に存在する気体を、前記開口を介して前記外部空間に排出することで、前記開口から渦輪を射出させる排出機構と、前記排出機構を制御する制御回路とを備え、前記ガイドは、前記開口に重ならないように前記開口の前方側に張り出しており、前記ガイドの張出方向は、前記開口の軸方向に対して傾斜している。

本開示に係る渦輪発生装置によれば、気体が排出される開口の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

図１は、実施の形態１に係る渦輪発生装置の斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における実施の形態１に係る渦輪発生装置の断面図である。 図３は、実施の形態１に係る渦輪発生装置の構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１に係る渦輪発生装置の排出部及びガイドの近傍を示す拡大断面図である。 図５は、実施の形態１に係る渦輪発生装置の正面図である。 図６は、実施の形態１に係る渦輪発生装置のガイドの機能を説明するための図である。 図７は、実施の形態１に係る渦輪発生装置のガイドの角度と渦輪の偏向角度（搬送方向）との関係を示す図である。 図８は、実施の形態２に係る渦輪発生装置の斜視図である。 図９は、実施の形態２に係る渦輪発生装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態２に係る渦輪発生装置の排出部及びガイドの近傍を示す拡大断面図である。 図１１は、実施の形態２に係る渦輪発生装置において、ガイドの角度が変更される様子を示す遷移図である。 図１２は、実施の形態３に係る渦輪発生装置の斜視図である。 図１３は、実施の形態３に係る渦輪発生装置の正面図である。 図１４は、実施の形態３に係る渦輪発生装置において、開口の前方側に張り出すガイドが変更される様子を示す遷移図である。 図１５は、実施の形態３の変形例に係る渦輪発生装置の正面図である。 図１６は、変形例１に係る渦輪発生装置の正面図である。 図１７は、変形例２に係る渦輪発生装置の正面図である。

（本開示の概要）
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る渦輪発生装置は、内部空間を有する筐体と、前記内部空間と前記筐体の外部空間とを連通する開口を有する排出部と、前記筐体又は前記排出部に取り付けられたガイドと、前記内部空間に存在する気体を、前記開口を介して前記外部空間に排出することで、前記開口から渦輪を射出させる排出機構と、前記排出機構を制御する制御回路とを備え、前記ガイドは、前記開口に重ならないように前記開口の前方側に張り出しており、前記ガイドの張出方向は、前記開口の軸方向に対して傾斜している。

これにより、ガイドが開口の前方側に張り出しているので、開口から射出された渦輪は、ガイドに沿った方向に進行する。したがって、開口の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を搬送することができる。例えば、筐体及び排出部が固定されており、開口の向きが変更できない場合であっても、ガイドの向きを変えることで、複数の目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

また、例えば、前記排出部は、前記筐体から延びる筒体部であってもよい。

これにより、排出部が筒体部であるので、空気の流れが安定し、渦輪の形状及び進行方向が安定する。また、ガイドと開口との間に隙間を形成することができるので、渦輪の形状及び進行方向をより安定させることができる。したがって、気体の搬送をより安定して行うことができる。例えば、より遠い目標箇所へ気体を到達させることができる。

また、例えば、渦輪発生装置は、さらに、前記ガイドの姿勢を変更することで、前記ガイドの張出方向と前記開口の軸方向とがなす角度を変更する角度変更機構を備えてもよい。

これにより、ガイドの向きを変更することができるので、気体の搬送方向を変更することができる。例えば、複数の目標箇所が存在する場合には、ガイドの向きを変更することで、開口の向きを変更することなく、複数の目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

また、例えば、前記ガイドの張出方向と前記開口の軸方向とがなす角度は、１０°以上２５°以下の範囲であってもよい。

これにより、開口の前方側において、開口の軸方向に対してなす角度が１０°以上２５°以下の範囲に存在する目標箇所に向けて気体を安定して搬送することができる。

また、例えば、前記ガイドの前記開口に沿った方向の長さは、前記開口の周の少なくとも４分の１であってもよい。

これにより、ガイドに渦輪が引き寄せられやすくなり、渦輪をガイドに沿って進行させやすくなる。したがって、気体の搬送を安定して行うことができる。

また、例えば、渦輪発生装置は、複数の前記ガイドを備え、複数の前記ガイドはそれぞれ、前記開口の周の互いに異なる部分に配置され、かつ、前記開口の前方側に張り出す第１の状態と、前記開口の前方側に張り出さない第２の状態とを切り替え可能であってもよい。

これにより、複数のガイドの各々の角度を調整することで、渦輪の搬送方向を変化できる範囲を大きくすることができる。したがって、より広範囲に存在する目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

また、例えば、渦輪発生装置は、さらに、前記筐体の内部空間に機能物質を含むミスト又はガスを供給する供給装置を備え、前記制御回路は、さらに、前記供給装置を制御してもよい。

これにより、目標箇所に向けて機能物質を気体に含めて搬送することができる。例えば、機能物質として浄化機能を有する薬剤を利用することで、目標箇所の浄化、及び、目標箇所に至る経路上の空間の浄化を行うことができる。また、筐体内の気体に機能物質を含ませた状態で渦輪が射出され、渦輪が空間の空気を巻き込みながら進行することにより、空間に浮遊する菌、ウイルス又は微粒子などを、機能物質を含む渦輪の中に巻き込むことができる。よって、渦輪通過箇所の浄化ができる。

以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［１−１．概要］
まず、実施の形態１に係る渦輪発生装置の概要について、図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における本実施の形態に係る渦輪発生装置１の断面図である。

渦輪発生装置１は、図１及び図２に示すように、筐体１０の内部空間１１に存在する気体を開口２１から吐き出させることで、渦輪２を射出する装置である。開口２１から射出された渦輪２は、進行方向Ｒに沿って進行する。

本実施の形態では、図１に示すように、渦輪発生装置１は、開口２１の軸方向Ｐに対して傾斜した方向に渦輪２を進行させる。具体的には、渦輪２の進行方向Ｒは、ガイド３０の張出方向Ｑに略平行である。

なお、ガイド３０が設けられていない場合、渦輪２は、開口２１の軸方向Ｐに沿って進行する。つまり、渦輪２は、開口２１の正面方向に進行する。本実施の形態に係る渦輪発生装置１は、ガイド３０を備えることで、ガイド３０の張出方向Ｑに沿った方向に渦輪２を偏向させて進行させることができる。これにより、筐体１０の内部空間１１に存在する気体を、渦輪２の進行方向Ｒに沿って搬送することができる。

本実施の形態では、筐体１０の内部空間１１に存在する気体には、機能物質が含まれている。機能物質は、例えば、浄化機能を有する物質である。これにより、渦輪２の進行方向に位置する目標箇所、及び、目標箇所に至るまでの経路の浄化を行うことができる。目標箇所は、例えば浄化対象となる場所であり、ドアノブ又は机の上などの多くの人物が触れる場所である。浄化には、具体的には、菌類若しくは細菌類の除去である除菌、ウイルスの不活化、及び、化学物質の分解若しくは不活化などが含まれる。

［１−２．構成］
続いて、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の構成について説明する。

図１及び図２に示すように、渦輪発生装置１は、筐体１０と、排出部２０と、ガイド３０と、排出機構４０とを備える。また、図３に示すように、渦輪発生装置１は、さらに、制御回路５０と、供給装置６０とを備える。なお、図３は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の構成を示すブロック図である。

以下では、渦輪発生装置１が備える各構成要素の詳細について、図１〜図３を適宜参照しながら詳細に説明する。

［１−２−１．筐体］
図２に示すように、筐体１０は、内部空間１１を有する。内部空間１１には、空気などの気体が存在している。本実施の形態では、図３に示す供給装置６０から供給された機能物質が、内部空間１１に存在する気体に含まれている。

図１に示すように、筐体１０の外形形状は、例えば直方体状又は立方体状であるが、これに限らない。筐体１０は、球体状でもよく、円柱体状又は角柱体状でもよい。内部空間１１の形状も同様である。なお、筐体１０の外形形状と内部空間１１の形状とは異なっていてもよく、例えば、直方体状の筐体１０に、球体状の内部空間１１が設けられていてもよい。筐体１０は、樹脂材料又は金属材料などを用いて形成されている。

［１−２−２．排出部］
図１及び図２に示すように、排出部２０は、内部空間１１と筐体１０の外部空間１２とを連通する開口２１を有する。本実施の形態では、排出部２０は、筐体１０から延びる筒体部である。

図４は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の排出部２０及びガイド３０の近傍を示す拡大断面図である。図５は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１の正面図である。

図１及び図５に示すように、本実施の形態に係る排出部２０は、円筒体であり、円形の開口２１を有する。排出部２０の径φ（図４を参照）は、例えば３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲である。排出部２０の長さＬは、例えば３０ｍｍである。なお、これらの寸法は一例に過ぎず、これらに限定されない。

排出部２０は、樹脂材料又は金属材料などを用いて筐体１０と一体成形により形成されている。あるいは、排出部２０は、筐体１０とは別体であり、筐体１０の外壁を貫通するように固定されていてもよい。排出部２０は、筐体１０の正面の略中央に設けられている。

［１−２−３．ガイド］
ガイド３０は、排出部２０に取り付けられている。本実施の形態では、図１に示すように、ガイド３０は、排出部２０の前後方向の略中央に取り付けられて、開口２１の周の一部を覆っている。図１、図２及び図４に示すように、ガイド３０は、開口２１に重ならないように開口２１の前方側に張り出している。具体的には、ガイド３０は、開口２１の外側に位置しており、正面視において開口２１に重なっていない。

なお、本明細書において、「前方」とは、開口２１の軸方向Ｐに平行な方向であり、開口２１から筐体１０とは反対側に向かう方向、すなわち、開口２１の正面方向である。開口２１を基準としたとき、筐体１０とは反対側が開口２１の「前方側」であり、筐体１０側が開口２１の「後方側」である。また、正面視とは、軸方向Ｐに沿って後方側を見た場合である。

図１に示すように、本実施の形態に係るガイド３０は、開口２１の周の一部に沿った形状を有する。具体的には、開口２１が円形であるので、ガイド３０は、円筒の一部である。例えば、ガイド３０は、円筒体である排出部２０の外径と略等しい長さを内径とする円筒の一部であり、その中心角が９０°である。具体的には、ガイド３０の開口２１に沿った方向の長さは、開口２１の周の少なくとも４分の１である。図５に示すように、本実施の形態に係るガイド３０は、開口２１の周の４分の１を覆っている。なお、ガイド３０は、前方側程、開口２１から離れる方向に広がる円錐台筒の一部であってもよい。

ここで、ガイド３０の幅方向の中央部分を通り、ガイド３０の後方端から前方端に向かう方向を、ガイド３０の張出方向Ｑとする。幅方向とは、開口２１の軸方向Ｐ及び張出方向Ｑの各々に直交する方向である。ガイド３０は、張出方向Ｑの両側に均等に広がって開口２１の周の一部を覆っている。

図４に示すように、ガイド３０の張出方向Ｑは、開口２１の軸方向Ｐに対して傾斜している。ガイド３０の張出方向Ｑと開口２１の軸方向Ｐとがなす角度αは、開口２１の径φに応じて定められた値である。具体的には、開口２１の径φが大きい程、角度αは大きな値にすることができる。また、開口２１の径φが小さい程、角度αは小さな値にすることができる。

例えば、開口２１の径φが１００ｍｍの場合に、角度αは、１０°以上２５°以下の範囲である。また、開口２１の径φが３０ｍｍの場合に、角度αは、１０°以下の範囲である。なお、これらの数値は一例に過ぎず、これらに限定されない。

また、ガイド３０の張出量（突出量）Ａは、例えば、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲である。ここで、張出量Ａとは、開口２１の軸方向Ｐ（前後方向）における、開口２１からガイド３０の先端までの距離である。

本実施の形態では、ガイド３０は、排出部２０の外側面に取り付けられている。具体的には、ガイド３０は、排出部２０の前方端（すなわち、前後方向における開口２１と同じ位置）より後方に位置している。例えば、ガイド３０は、排出部２０の長さ方向における略中央の位置に取り付けられている。これにより、排出部２０の前方端において、ガイド３０と排出部２０との間に隙間が形成されるので、適切な形状で渦輪が形成されやすくなる。

なお、ガイド３０は、排出部２０の前方端に取り付けられていてもよく、後方端（すなわち、排出部２０と筐体１０との接続部分）に取り付けられていてもよい。ガイド３０は、筐体１０に取り付けられていてもよい。ガイド３０は、例えば、ネジなどの固定具を用いて固定されているが、接着剤などによって固定されていてもよい。

ガイド３０は、樹脂材料又は金属材料を用いて形成されているが、これに限らない。ガイド３０は、例えば、木材又は紙材を用いて形成されていてもよい。

［１−２−４．排出機構］
排出機構４０は、内部空間１１に存在する気体を、開口２１を介して外部空間１２に排出することで、開口２１から渦輪２を射出させる機構である。具体的には、排出機構４０は、内部空間１１に存在する気体に瞬間的な刺激を与えることで、開口２１を介して当該気体を外部空間１２に瞬間的に排出する。なお、瞬間的とは、十分に短い時間のことであり、例えば１秒以下の時間である。開口２１から外部空間１２に排出された気体は、外部空間１２で安定していた空気にぶつかって薄く広がることでリング状の渦輪２になる。渦輪２は、ガイド３０に沿って張出方向Ｑに進行する。

本実施の形態では、図２に示すように、排出機構４０は、弾性膜体４１と、打撃装置４２とを備える。

弾性膜体４１は、ゴム膜などの薄膜状の部材であり、筐体１０の一部として内部空間１１と外部空間１２とを隔てるように配置されている。なお、弾性膜体４１は、筐体１０の内部空間１１に配置されていてもよく、内部空間１１を開口２１側の前方空間と、反対側の後方空間とに隔てていてもよい。

弾性膜体４１は、打撃装置４２によって打撃を受けた場合に弾性変形する。具体的には、弾性膜体４１は、中央近傍に後方から瞬間的な打撃を受け、前方に向けて曲面の凸形状に瞬間的に弾性変形する。図２には、変形後の弾性膜体４１を破線で図示している。弾性膜体４１が前方に変形することで、内部空間１１に存在する気体が前方に押し出されて、開口２１から渦輪２として射出される。

打撃装置４２は、弾性膜体４１を瞬間的に打撃することで、弾性変形させる。例えば、打撃装置４２は、振り子式の打撃装置であり、一端が筐体１０に固定された支持体と、当該支持体の他端に設けられた剛体からなるヘッドとを備える。ヘッドを所定の角度（高さ）まで引き上げてから下ろすことで、ヘッドが弾性膜体４１を打撃する。ヘッドを下ろすタイミング及び高さなどは、制御回路５０によって制御される。

なお、打撃装置４２の代わりに、弾性膜体４１を瞬間的に弾性変形させる他の装置を利用してもよい。例えば、超音波を発生するスピーカを利用してもよい。スピーカから発せられる超音波によって弾性膜体４１を瞬間的に弾性変形させてもよい。

また、排出機構４０は、内部空間１１に存在する気体を開口２１から吹き出させることが可能であれば、図２に示す例には限定されない。例えば、排出機構４０は、内部空間１１に前後方向にスライド可能に支持されたピストン機構であってもよい。ピストン機構は、内部空間１１に存在する気体を前方に押し出すことで、開口２１から渦輪２を射出させる。

あるいは、排出機構４０は、外部から内部空間１１に、気体を強制的に給気するファン又はコンプレッサなどの給気装置であってもよい。内部空間１１に給気された気体が、給気前から内部空間１１に存在する気体を前方に押し出すことで、開口２１から渦輪２が射出される。

［１−２−５．制御回路］
制御回路５０は、排出機構４０を制御する。具体的には、制御回路５０は、渦輪２を発生させるタイミング及び筐体１０から排出する気体の量などを制御する。例えば、制御回路５０は、予め定められたスケジュール情報に基づいて渦輪２を発生させる。

スケジュール情報は、渦輪２を発生させるタイミング又は頻度を示す情報である。例えば、スケジュール情報は、数秒〜数分又は数時間に１回のタイミングで定期的に繰り返し渦輪２を発生させる。

あるいは、制御回路５０は、ユーザから指示されたタイミングで渦輪２を発生させてもよい。制御回路５０は、ユーザが操作するスマートフォンなどの情報端末と通信する通信部、又は、ユーザが操作する物理ボタンなどの入力部を備えてもよい。

本実施の形態では、制御回路５０は、さらに、供給装置６０を制御する。具体的には、制御回路５０は、渦輪２が生成される時点で筐体１０の内部空間１１に存在する気体に機能物質が十分に含まれているように、供給装置６０を制御することで、内部空間１１に機能物質を供給させる。これにより、筐体１０内に供給された機能物質は、気体と共に渦輪２として射出される。

制御回路５０は、例えばマイクロコントローラなどで実現される。例えば、制御回路５０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現される。あるいは、制御回路５０は、集積回路を含む１以上の電子回路で実現されてもよい。

［１−２−６．供給装置］
供給装置６０は、筐体１０の内部空間１１に機能物質を含むミスト又はガスを供給する。具体的には、機能物質は、浄化機能を有する薬剤であり、例えば、次亜塩素酸又はアルコールなどである。機能物質は、気体又は液体である。

供給装置６０は、機能物質を生成又は保管する機能物質源と、機能物質源と内部空間１１との間に設けられたバルブとを備える。制御回路５０からの制御に基づいて、バルブの開閉が行われる。供給装置６０は、制御回路５０からの制御によりバルブを開けることで、機能物質源から機能物質を内部空間１１に供給する。

なお、本実施の形態では、浄化を例に挙げているが、これに限らない。例えば、機能物質は、香気物質でもよい。供給装置６０は、香水又は芳香剤などを内部空間１１に供給してもよい。

［１−３．ガイドによる渦輪の偏向］
ここで、ガイド３０による渦輪２の偏向の原理について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る渦輪２のガイド３０の機能を説明するための図である。具体的には、図６は、開口２１から射出された直後の渦輪２とガイド３０の一部とを示している。

図６に示すように、渦輪２は、渦輪２の内周側では渦輪２の進行方向に気体が流れ、外周側では渦輪２の進行方向とは反対方向に気体が流れている。つまり、渦輪２を構成する気体は、渦輪２の進行方向に沿って内周側から外周側への回転しながら進行している。

本実施の形態では、ガイド３０は、開口２１の周の一部を覆うように設けられているので、開口２１から射出された渦輪２の外周の一部に沿って位置している。渦輪２の外周の近傍に位置する空気は、渦輪２の回転によって、ガイド３０の先端から後端に向かう方向に移動する。

このとき、ガイド３０の表面に沿って流れる空気は、ガイド３０との摩擦抵抗によって減速する。このため、渦輪２に近い部分とガイド３０に近い部分とでは、風速の差が生じて間に減圧空間が発生する。渦輪２は、発生した減圧空間によって引き寄せられる。減圧空間は、図６に示すように、渦輪２の進行に伴ってガイド３０に沿って形成されるので、渦輪２は、ガイド３０の後端から先端に向かう方向（すなわち、張出方向）に沿って進行する。

本願発明者らは、ガイド３０によって渦輪２の進行方向を変更することを、渦輪発生装置１を試作して検証した。図７に検証結果を示す。

図７は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１のガイド３０の角度と渦輪２の偏向角度（搬送方向）との関係を示す図である。図７において、横軸は、ガイド３０の角度として、ガイド３０の張出方向Ｑと開口２１の軸方向Ｐとがなす角度αを示している。縦軸は、渦輪２の偏向角度として、渦輪２の進行方向Ｒと軸方向Ｐとがなす角度（偏向角度）βを示している。

図７に示すように、ガイド３０の角度αと渦輪２の偏向角度βとは、比例関係を有している。具体的には、渦輪２の偏向角度βは、ガイド３０の角度αに一致する。つまり、渦輪２は、ガイド３０の張出方向Ｑに沿った方向に進行することが分かる。発明者らの行った検証では、偏向角度βは、４°以上２５°以下の範囲で調整可能であった。

このとき、渦輪２の偏向角度βの調整可能な範囲は、開口２１の径φに依存する。具体的には、開口２１の径φが大きい場合には、偏向角度βを大きくすることができる。例えば、開口２１の径φが１００ｍｍである場合には、偏向角度βは、１０°以上２５°以下の範囲である。

また、開口２１の径φが小さい場合には、偏向角度βを小さくすることができる。例えば、開口２１の径φが３０ｍｍである場合には、偏向角度βは、４°以上６°以下である。

このように、開口２１の径φの大きさによって、渦輪２の偏向可能な範囲が変化する。一方で、開口２１の径φにはよらず、ガイド３０の角度αに沿った方向に渦輪２が進行する。つまり、渦輪発生装置１によれば、ガイド３０の張出方向Ｑに沿って気体を搬送することができる。

［１−４．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る渦輪発生装置１は、内部空間１１を有する筐体１０と、内部空間１１と筐体１０の外部空間１２とを連通する開口２１を有する排出部２０と、排出部２０に取り付けられたガイド３０と、内部空間１１に存在する気体を、開口２１を介して外部空間１２に排出することで、開口２１から渦輪２を射出させる排出機構４０と、排出機構４０を制御する制御回路５０とを備える。ガイド３０は、開口２１に重ならないように開口２１の前方側に張り出しており、ガイド３０の張出方向Ｑは、開口２１の軸方向Ｐに対して傾斜している。

これにより、ガイド３０が開口２１の前方側に張り出しているので、開口２１から射出された渦輪２は、ガイド３０に沿った方向（具体的には、張出方向Ｑ）に進行する。したがって、開口２１の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を渦輪２として搬送することができる。例えば、筐体１０及び排出部２０が固定されており、開口２１の向きが変更できない場合であっても、ガイド３０の向きを変えることで、複数の目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２に係る渦輪発生装置は、ガイド３０の角度を変更する角度変更機構を備える。これにより、ガイドの向きを変更することができるので、気体の搬送方向を変更することができる。

［２−１．構成］
まず、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１の構成について、図８〜図１０を用いて説明する。

図８は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１の斜視図である。図９は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１の構成を示すブロック図である。図１０は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１の排出部２０及びガイド３０の近傍を示す拡大断面図である。

図８〜図１０に示すように、渦輪発生装置１０１は、実施の形態１に係る渦輪発生装置１と比較して、新たに角度変更機構１７０を備える点と、制御回路５０の代わりに制御回路１５０を備える点とが相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

［２−１−１．角度変更機構］
角度変更機構１７０は、ガイド３０の姿勢を変更することで、ガイド３０の張出方向Ｑと開口２１の軸方向Ｐとがなす角度αを変更する。角度変更機構１７０は、例えば、排出部２０に固定されたベアリングと、ガイド３０に固定され、かつ、ベアリングに回動可能に支持される軸体と、軸体を回動させるサーボモータとを備える。ガイド３０の回動の軸は、軸方向Ｐと張出方向Ｑとに直交する方向である。

例えば、制御回路１５０によってサーボモータが駆動され、サーボモータが軸体を回動させる。これにより、軸体に固定されたガイド３０が回動することで、ガイド３０の角度αが変更される。なお、図１０には、角度変更機構１７０によるガイド３０の回動方向を白抜きの矢印で図示している。

図１１は、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１において、ガイド３０の角度αが変更される様子を示す遷移図である。

図１１の（ａ）に示すように、ガイド３０の角度αがα１である場合、渦輪２は、角度β１の方向に進行する。図７で示したように、渦輪２の偏向角度β１は、ガイド３０の角度α１に略一致する。このとき、角度変更機構１７０は、例えば、ガイド３０の角度αをα１より小さいα２に変更する。これにより、図１１の（ｂ）に示すように、渦輪２の偏向角度βもβ１からβ２に変更される。

角度変更機構１７０は、角度αを所定の範囲内で変更する。所定の範囲は、例えば０°以上２５°以下の範囲であるが、１０°以上２５°以下の範囲でもよい。角度変更機構１７０は、角度αを滑らかに連続的に変更してもよく、段階的に（離散的に）変更してもよい。

［２−１−２．制御回路］
制御回路１５０は、実施の形態１に係る制御回路５０の動作に加えて、角度変更機構１７０を制御する。具体的には、制御回路１５０は、ガイド３０の角度αの変更量、及び、角度αを変更するタイミングを制御する。

例えば、複数の目標箇所が存在する場合に、制御回路１５０は、渦輪２を射出する度にガイド３０の姿勢を変更する。これにより、複数の目標箇所に向けて渦輪２を順次射出することができる。あるいは、制御回路１５０は、一定期間毎にガイド３０の姿勢を変更してもよい。また、制御回路１５０は、ユーザからの指示に基づいてガイド３０の姿勢を変更してもよい。

［２−２．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る渦輪発生装置１０１は、ガイド３０の姿勢を変更することで、ガイド３０の張出方向Ｑと開口２１の軸方向Ｐとがなす角度αを変更する角度変更機構１７０を備える。

これにより、ガイド３０の向きを変更することができるので、渦輪２の進行方向Ｒ、すなわち、気体の搬送方向を変更することができる。例えば、複数の目標箇所が存在する場合には、ガイド３０の向きを変更することで、開口２１の向きを変更することなく、複数の目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。実施の形態３に係る渦輪発生装置は、複数のガイドを備える。これにより、開口の前方側に張り出させるガイドを選択的に変更することで、渦輪の搬送方向を変更できる範囲を大きくすることができる。

［３−１．構成］
まず、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１の構成について、図１２及び図１３を用いて説明する。

図１２は、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１の斜視図である。図１３は、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１の排出部２０及びガイド２３１〜２３４の正面図である。

渦輪発生装置２０１は、実施の形態１に係る渦輪発生装置１と比較して、ガイド３０と角度変更機構１７０との組を複数備える点が相違する。具体的には、図１２に示すように、渦輪発生装置２０１は、４つのガイド２３１〜２３４を備える。さらに、渦輪発生装置２０１は、４つのガイド２３１〜２３４の各々の姿勢を変更する４つの角度変更機構を備える。なお、図１２には、４つの角度変更機構のうちガイド２３１の姿勢を変更する角度変更機構２７１のみが図示されている。以下では、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

［３−１−１．ガイド］
４つのガイド２３１〜２３４はそれぞれ、実施の形態１及び２に係るガイド３０と同じであり、取り付け位置が異なっている。具体的には、４つのガイド２３１〜２３４はそれぞれ、開口２１の周の互いに異なる部分に配置され、かつ、開口２１の前方側に張り出す第１の状態と、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態とを切り替え可能である。例えば、４つのガイド２３１〜２３４の各々は、開口２１を外側から囲むように排出部２０に取り付けられている。図１３に示すように、正面視において、４つのガイド２３１〜２３４は、開口２１の周りに周方向に並んで配置されている。

図１３は、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１の正面図である。図１３に示すように、ガイド２３１〜２３４はそれぞれ、開口２１の正面に向かって上側、左側、下側及び右側に取り付けられている。

４つのガイド２３１〜２３４の各々は、可動式である。４つのガイド２３１〜２３４は、それぞれに対応する角度変更機構（角度変更機構２７１など）によって、開口２１の前方に張り出す、又は、張り出さない、及び、張り出す場合の角度が変更される。

本実施の形態では、渦輪発生装置２０１が渦輪２を射出する場合において、４つのガイド２３１〜２３４のうち１つのガイドのみが、開口２１の前方側に張り出している。つまり、４つのガイド２３１〜２３４のうち１つのガイドのみが開口２１の前方側に張り出した第１の状態になり、残りのガイドは、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態になる。

例えば、図１２では、開口２１の上側に取り付けられたガイド２３１のみが開口２１の前方側に張り出している。すなわち、ガイド２３１のみが第１の状態となっている。残りの３つのガイド２３２〜２３４は、開口２１の前方側に張り出しておらず、第２の状態となっている。なお、図１３では、４つのガイド２３１〜２３４の全てが前方側に張り出している様子を示している。

なお、本実施の形態では、ガイド２３１〜２３４の各々が回動可能である例について示しているが、ガイド２３１〜２３４の可動方式は、これに限定されない。例えば、ガイド２３１〜２３４は、蛇腹又は折り畳み式であり、張出方向Ｑに沿って伸縮可能であってもよい。

［３−１−２．角度変更機構］
４つの角度変更機構はそれぞれ、対応するガイド２３１〜２３４の姿勢を変更する。例えば、図１２に示す角度変更機構２７１は、ガイド２３１の姿勢を変更する。具体的には、角度変更機構２７１は、例えば、排出部２０に固定されたベアリングと、ガイド２３１に固定され、かつ、ベアリングに回動可能に支持される軸体と、軸体を回動させるサーボモータとを備える。ガイド２３１の回動の軸は、軸方向Ｐと張出方向Ｑとに直交する方向である。

図１４は、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１において、ガイド２３１及びガイド２３３の姿勢が変更される様子を示す遷移図である。

図１４の（ａ）に示すように、ガイド２３１のみが開口２１の前方側に張り出し、残りのガイド２３２〜２３４が開口２１の前方側に張り出していない。この場合、実施の形態１及び２と同様に、渦輪２は、ガイド２３１に沿った方向に進行する。ここでは、ガイド２３１が開口２１の上部を覆うように前方側に張り出しているので、渦輪２は、前方上方に向かって進行する。

ここで、角度変更機構２７１は、ガイド２３１の姿勢を調整することで、開口２１の前方側に張り出す第１の状態から、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態に変更する。さらに、角度変更機構２７３は、ガイド２３３の姿勢を調整することで、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態から、開口２１の前方側に張り出す第１の状態に変更する。これにより、ガイド２３３は、開口２１の下部を覆うように前方側に張り出しているので、図１４の（ｂ）に示すように、渦輪２は、ガイド２３３に沿った方向、具体的には、前方下方に向かって進行する。

なお、開口２１の前方側に張り出させるガイド以外のガイドは、渦輪２の偏向に寄与しない範囲で前方側に張り出していてもよい。例えば、図１４の（ａ）に示す場合において、ガイド２３２〜２３４は、各々の張出方向と開口２１の軸方向Ｐとのなす角度が２５°より大きく、９０°以下でもよい。

［３−２．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る渦輪発生装置２０１は、複数のガイド２３１〜２３４を備える。複数のガイド２３１〜２３４はそれぞれ、開口２１の周の互いに異なる部分に配置され、かつ、開口２１の前方側に張り出す第１の状態と、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態とを切り替え可能である。

これにより、複数のガイド２３１〜２３４の各々の角度を調整することで、渦輪２の進行方向（すなわち、気体の搬送方向）を変化できる範囲を大きくすることができる。したがって、より広範囲に存在する目標箇所に向けて気体を搬送することができる。

［３−３．変形例］
なお、渦輪発生装置２０１が備えるガイドの数は、４つに限らず、２つ若しくは３つ、又は、５つ以上であってもよい。なお、５つ以上のガイドを備える場合には、ガイドの中心角は、９０°より小さくてもよい。

図１５は、本変形例に係る渦輪発生装置３０１の正面図である。図１５に示すように、渦輪発生装置３０１は、１６個のガイド３３０を備える。１６個のガイド３３０の各々は、開口２１の互いに異なる部分に配置され、かつ、開口２１の前方側に張り出す第１の状態と、開口２１の前方側に張り出さない第２の状態とを切り替え可能である。

１６個のガイド３３０はそれぞれ、開口２１の周の一部に沿った形状を有する。具体的には、開口２１が円形であるので、１６個のガイド３３０はそれぞれ、円筒の一部である。例えば、１６個のガイド３３０は、円筒体である排出部２０の外径と略等しい長さを内径とする円筒の一部であり、その中心角が２２．５°である。具体的には、ガイド３３０の開口２１に沿った方向の長さは、開口２１の周の１６分の１である。図１５に示すように、本実施の形態に係るガイド３３０はそれぞれ、開口２１の周の１６分の１の部分であって、互いに異なる部分を覆うように前方側に張り出させることが可能である。なお、ガイド３３０は、前方側程、開口２１から離れる方向に広がる円錐台筒の一部であってもよい。

１６個のガイド３３０のうち、開口２１の周方向に連続する４つのガイド３３０を開口２１の前方側に張り出させた場合、上記の実施の形態３で示したガイド２３１などと同じ機能を実現する。つまり、４つのガイド３３０で１つのガイド２３１と同等の機能を実現する。

したがって、１６個のガイド３３０から、開口２１の周方向に連続する４つのガイド３３０の選び方は１６通りあるため、１６通りの方向へ渦輪２を進行させることができる。さらに、前方側へ張り出させる４つのガイド３３０の各々の角度を調整することで、渦輪２の進行方向（気体の搬送方向）をより細かく調整することができる。

（他の実施の形態）
以上、１つ又は複数の態様に係る渦輪発生装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

例えば、上記の実施の形態では、排出部２０が筒体部である例について示したが、これに限らない。排出部２０は、筐体１０の一部であって、筐体１０に設けられた開口の縁に沿った部分でもよい。

また、例えば、上記の実施の形態では、ガイド３０が円筒の一部又は円錐台筒の一部である例について示したが、これに限らない。図１６は、実施の形態の変形例に係る渦輪発生装置４０１の正面図である。図１６に示すように、渦輪発生装置４０１は、ガイド４３０を備える。ガイド４３０は、矩形又は台形の平板である。

また、例えば、上記の実施の形態では、開口２１の形状が円形である例について示したが、これに限らない。図１７は、実施の形態の変形例に係る渦輪発生装置５０１の正面図である。図１７に示すように、渦輪発生装置５０１は、角筒状の排出部５２０を備える。排出部５２０は、正方形の開口５２１を備える。なお、開口５２１の形状は、長方形、六角形若しくは八角形などの多角形、又は、楕円形若しくは半円形などでもよい。あるいは、開口５２１の形状は、星形でもよい。

また、例えば、ガイド３０の取り付け位置を変更可能であってもよい。例えば、ガイド３０は、開口２１の周に沿った回転方向へのスライドが可能であってもよい。これにより、１つのみのガイド３０で、実施の形態３と同様に、開口２１の上側だけでなく、上下左右又は斜め方向に向けて渦輪２を偏向させることができる。

また、例えば、ガイド３０の姿勢を手動で変更することができてもよい。例えば、ガイド３０と排出部２０又は筐体１０とは、ヒンジを介して回動可能に固定されていてもよい。

また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、気体が排出される開口の向きを変更することなく、目標箇所に向けて気体を搬送することができる渦輪発生装置として利用でき、例えば、空気清浄機、空調設備などに利用することができる。

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 渦輪発生装置
２ 渦輪
１０ 筐体
１１ 内部空間
１２ 外部空間
２０、５２０ 排出部
２１、５２１ 開口
３０、２３１、２３２、２３３、２３４、３３０、４３０ ガイド
４０ 排出機構
４１ 弾性膜体
４２ 打撃装置
５０、１５０ 制御回路
６０ 供給装置
１７０、２７１、２７３ 角度変更機構

Claims (7)

1. 内部空間を有する筐体と、
   前記内部空間と前記筐体の外部空間とを連通する開口を有する排出部と、
   前記筐体又は前記排出部に取り付けられたガイドと、
   前記内部空間に存在する気体を、前記開口を介して前記外部空間に排出することで、前記開口から渦輪を射出させる排出機構と、
   前記排出機構を制御する制御回路とを備え、
   前記ガイドは、前記開口に重ならないように前記開口の前方側に張り出しており、
   前記ガイドの張出方向は、前記開口の軸方向に対して傾斜している
   渦輪発生装置。
2. 前記排出部は、前記筐体から延びる筒体部である
   請求項１に記載の渦輪発生装置。
3. さらに、
   前記ガイドの姿勢を変更することで、前記ガイドの張出方向と前記開口の軸方向とがなす角度を変更する角度変更機構を備える
   請求項２に記載の渦輪発生装置。
4. 前記ガイドの張出方向と前記開口の軸方向とがなす角度は、１０°以上２５°以下の範囲である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の渦輪発生装置。
5. 前記ガイドの前記開口に沿った方向の長さは、前記開口の周の少なくとも４分の１である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の渦輪発生装置。
6. 複数の前記ガイドを備え、
   複数の前記ガイドはそれぞれ、前記開口の周の互いに異なる部分に配置され、かつ、前記開口の前方側に張り出す第１の状態と、前記開口の前方側に張り出さない第２の状態とを切り替え可能である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の渦輪発生装置。
7. さらに、
   前記筐体の内部空間に機能物質を含むミスト又はガスを供給する供給装置を備え、
   前記制御回路は、さらに、前記供給装置を制御する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の渦輪発生装置。

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