JP2023154938A - 送風流路 - Google Patents

Abstract

【課題】異物混入の防止を図ることができ、かつ、流入した流体に生じる圧力損失を少なくすることができる。【解決手段】送風機の出口に配置される送風流路であって、送風機と接続する入口部が形成された第１板部と、第１板部と対面し、入口部から供給された流体の通路を形成する第２板部と、を有し、流路は、第１板部と第２板部との距離が、流体の流れる方向の距離に対して短い薄幅流路であり、第１板部の端部と第２板部と端部とが出口部となり、第１板部と第２板部とに接続し、入口部から出口部に向かって延在し、通路を複数の分割流路に区画するフローガイドと、を有し、分割流路は、流路断面積が、入口部から出口部に向かって増加するまたは変化しない。【選択図】図１

Description

本開示は、送風流路に関するものである。

空気等の流体が流れる送風流路は、流路の入口となる吸込口または出口となる吹出し口に、羽板部材を備えるものがある。この羽板部材は、異物の混入を抑制でき、流体の出入り口の目隠しとなる。特許文献１には、吸込口及び吹出し口にルーバ及びフラップを備える構造が記載されている。

特開２０００－２５５２５５号公報

送風流路には、上流側に配置された送風機等の流体機械から供給される流体を対象の領域に排出する場合に用いられる。ここで、流体機械の下流側は、流体機械による旋回や偏流等により、流体の流れる方向が不安定となる。また、ルーバの羽板部材の厚みの影響で、流体の通過する領域の面積変化によっても圧力損失が生じる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、異物混入の防止を図ることができ、かつ、流入した流体に生じる圧力損失を少なくすることができる送風流路を提供することを目的とする。

本開示に係る送風流路は、送風機の出口に配置される送風流路であって、前記送風機と接続する入口部が形成された第１板部と、前記第１板部と対面し、入口部から供給された流体の通路を形成する第２板部と、を有し、前記流路は、前記第１板部と第２板部との距離が、前記流体の流れる方向の距離に対して短い薄幅流路であり、前記第１板部の端部と前記第２板部と端部とが出口部となり、前記第１板部と前記第２板部とに接続し、前記入口部から前記出口部に向かって延在し、前記通路を複数の分割流路に区画するフローガイドと、を有し、前記分割流路は、流路断面積が、前記入口部から前記出口部に向かって増加するまたは変化しない。

本開示によれば、異物混入の防止を図ることができ、かつ、流入した流体に生じる圧力損失を少なくすることができる。

図１は、第１実施形態の送風流路を有する送風装置を模式的に示す斜視図である。 図２は、送風流路を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線から見た拡大斜視図である。 図４は、図２のＡ－Ａ線から見た断面図である。 図５は、フローガイドの設置位置を示す模式図である。 図６は、他の送風流路の一例を示す模式図である。 図７は、他の送風流路の一例を示す模式図である。 図８は、他の送風流路の一例を示す模式図である。 図９は、第２実施形態の送風流路を有する送風装置を模式的に示す斜視図である。 図１０は、第２実施形態の送風流路の断面を模式的に示す拡大斜視図である。 図１１は、第２実施形態の送風流路の断面を模式的に示す拡大斜視図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した実施形態における構成要素は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の送風流路を有する送風装置模式的に示す斜視図である。図１に示す送風装置１０は、いわゆるエアコンディショナであり、温度を調整した空気を対象の領域に供給する。本実施形態の送風装置１０は、例えば車両の空調装置として用いることができる。送風装置１０は、流体機械１２と、熱交換器１４と、送風流路１６と、を含む。

流体機械１２は、例えば送風機であり、内部の複数の羽根と羽根を覆うケーシングと、羽根を回転させる駆動源とを有する。流体機械１２は、モータによって羽根を回転させることで、大気（噴流）を所定の方向に流す。

熱交換器１４は、流通する空気と熱交換を行い、流通する空気を加熱、冷却する。熱交換器１４は、例えば、ペルチェ素子を有し、ペルチェ素子に流す電流を制御することで、加熱源、冷却源とする。熱交換器１４は、流体機械１２と接続し、流体機械１２の上流側に配置される。熱交換器１４は、大気に解放された吸引口１８が設けられる。吸引口１８は、ルーバ等の異物混入を防止する構造物が配置される。熱交換器１４は、流体機械１２が稼働することで、吸引口１８から大気が流入し、流入した大気を加熱もしくは冷却し、流体機械１２へ供給する。

送風流路１６は、流体機械１２の出口の接続部２０を介して流体機械１２と接続する。つまり、送風流路１６は、流体機械１２の下流側に配置され、吸引口１８で吸引され、熱交換器１４、流体機械１２を通過した空気が流入する。

図２は、送風流路を模式的に示す斜視図である。図３は、図２のＡ－Ａ線から見た拡大斜視図である。図４は、図２のＡ－Ａ線から見た断面図である。

送風流路１６は、第１板部２２と第２板部２４とフローガイド４２と案内板４４とを有する。第１板部２２は、平坦な板であり、開口部２０と接続する開口である入口部３２が掲載される。第２板部２４は、第１板部２２と対面して配置される。開口部２４は、入口部３２と対面する位置に開口部３８が形成される。入部部３２、開口部２８は、矩形状、円形状、楕円形状や多角形状、種々の形状とすることができる。第１板部２２と第２板部２４は、面積が最も広い面が向かい合った状態で平行に配置された板である。

送風流路１６は、第１板部２２と第２板部２４とで流路３０を形成する。送風流路１６は、第１板部２２と第２板部２４との距離が、第１板部２２と第２板部２４の面積の最も広い面よりも短くなるように配置され、流路３０が薄幅流路となる。流路３０は、第１板部２２と第２板部２４の端が開放されており、出口部３４となる。流路３０は、入口部３２から流入した空気を出口部３４に案内する。本実施形態では、第１板部２２と第２板部２４を平坦な板としたが、断面が角となる角部や、断面が円弧となる円弧部を備えていてもよい。また、出口部３４は、第１板部２２と第２板部２４の間の全面に配置しなくてもよい。つまり、第１板部２２と第２板部２４との間の開口の一部を閉塞してもよい。

複数のフローガイド４２は、流路３０に配置される。フローガイド４２は、第１板部２２と第２板部２４との両方に接し、入口部３２から出口部３４に向かって伸びる板状の部材である。本実施形態のフローガイド４２は、流路３０内の流体の流れ方向において、入口部３２から離間した位置に配置され、出口部３４と接している。複数のフローガイド４２は、流路３０の流体の流れ方向に交差する方向に所定の間隔で配置され、流路３０を複数の分割流路３６に区画する。なお、フローガイド４２の配置数は特に限定されない。フローガイド４２は、例えば、各辺に５つ配置することができるが、一辺につき、４つ以下であっても６つ以上であってもよい。また、各辺に配置するフローガイドの数が異なっていてもよい。

案内板（開口部用フローガイド）４４は、開口部３８に配置される。案内板４４は、入口部３２から開口部３８に向けて延びた板状の部材であり、板に直交する方向に並んで配置される。案内板４４は、入口部３２側から開口部４２側に向かうにしたがって、開口部３８の中心から離れる方向に移動する。案内板４４の形状は、同じ形状でも異なる形状でもよい。案内板４４は、壁面が滑らかな形状、つまり角がない曲面形状であり、入口部３２から開口部３８に向かう直線に対する傾斜角が、開口部３８に向かうにしたがって大きくなる。案内板４４は、入口部３２から開口部３８に向かう流れの向きを、入口部３２から開口部４２に向かう方向から、出口部３８側に変化させる。

送風装置１０は、以上のような構成であり、流体機械１６が稼働することで、吸気口１８から空気が流入する。吸気口１８に吸引された空気は、熱交換器１４、流体機械１２を通過して、接続部２０から入口部３２に流入する。送風機１０は、熱交換器１４で加熱または冷却され、温度調整される。また、送風装置１０は、フィルタ等を設け、大気に含まれる不純物を捕集してもよい。また、湿度調整機構を設けてもよい。

送風流路１６は、入口部３２に流入した空気の一部が、流路３０を流れて、出口部３４から排出され、入部部３２に流入した空気の残りの部分が、開口部３８から排出される。流路３０は、入口部３２に流入した空気が、流路３０の延在方向に沿って、流れを変える。また、流路３０に流入した空気は、フローガイド４２で分割されたそれぞれの分割流路３６に流入する。分割流路３６に流入した空気は、分割流路３６が接続している部分の出口部３４から排出される。また、、入口部３２に流入した空気の一部は、案内板４４に沿って流れ、開口部３８から排出される。

送風流路１６は、空気の供給源と接続する入口部３２の下流側に第１板部２２と第２板部２４とで形成した流路３０を設け、流路３０で流体を案内することで、入口部３２から出口部３４に向けて、流路の断面積が増加または変化しない流路で流体を出口まで案内することができる。これにより、流入した空気に生じる圧力損失を低減することができる。つまり、ヘッダとなる拡幅部と収縮部を設けないことで、流体の圧力損失を低減できる。また、板状の第１板部２２と第２板部２４で流路を形成することで、流路の幅を狭くすることができ、出口部３４の幅も狭くすることができる。これにより、異物等が流路３０に入ることを抑制できる。また、流路３０にフローガイド４２を設け、流路の断面積が増加または変化しないで複数に分割した流路を形成することで、出口部３４から排出される空気の量を平均化することができる。つまり、出口部３４の入口部３２に近い部分から多くの空気が排出され、出口部３４の入口部３２から遠い部分から排出される空気が少なくなることを抑制できる。

また、送風流路１６は、開口部３８を設け、かつ、開口部３８に案内板４４を配置することで、流入した空気の一部を開口部３８から排出することができる。また、一部の空気を開口部３８から排出することで、流路３０を流れる噴流の流量を低減させ、通過するときの速度が低減することができ、流路３０の圧力損失を低減できる。

案内板４４は、開口部３８側の端部の接線と第２板部２４とのなす傾斜角度θ１が３０°以上であることが好ましい。また、案内板４４のうち、開口部３８の中心に配置され、流れを変化させる方向が異なる２つの案内板４４は、開口部３８側の端部の接線のなす角θ２が、６０°以上であることが好ましい。これにより、流れの直進性を確保でき、噴流同士の引き寄せや合体を防止できる。なお、上記効果を得ることができるため、開口部３８を設けることが好ましいが、開口部を備えない構造としてもよい。

次に、フローガイド４２について説明する。図５は、フローガイドの設置位置を示す模式図である。図５に示す送風流路１６のフローガイド４２は、放射状に配置される。流路３０は、フローガイド４２で区切られた分割流路３６の入口部３２側の端部の面積比と出口部３４側の端部の面積比とが等しくなる。例えば、第１板部２２の同じ辺（長辺）に配置された分割流路３６の入口部３２側の面積比をｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４とし、対応する分割流路３６の出口部３４側の面積比をＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との関係が、ｗ１：ｗ２：ｗ３：ｗ４＝Ｗ１：Ｗ２：Ｗ３：Ｗ４となる。また、第１板部２２の同じ辺（短辺）に配置された分割流路３６の入口部３２側の面積比をｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４とし、分割流路３６の出口部３４側の面積比をＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４とすると、ｈ１：ｈ２：ｈ３：ｈ４＝Ｈ１：Ｈ２：Ｈ３：Ｈ４となる。これにより、フローガイド４２により区画された分割流路３６の流れの損失を平均化することができ、全体としての吹出損失を低減できる。なお、面積比は、入り口側と出口側の面積比が一致していればよく、分割流路３６の面積が等分配でなくてもよい。つまり、分割流路３６の拡大比が同じであればよく、隣接する分割流路３６の面積が異なっていてもよい。

図６は、他の送風流路の一例を示す模式図である。図６に示す送風流路１６ａは、フローガイド４２の設置角度が、各辺に設置されるフローガイド４２間の角度（局所拡大角度）が等しくなる。送風流路１６ａは、第１板部２２の同じ辺（長辺）に配置される隣接するフローガイド４２のそれぞれの延長線のなす角（局所拡大角）をΦ１，Φ２，Φ３，Φ４とすると、Φ１＝Φ２＝Φ３＝Φ４となるい。また、第１板部２２の同じ辺（短辺）に配置される隣接するフローガイド４２の延長線のなす角をφ１，φ２，φ３，φ４とすると、φ１＝φ２＝φ３＝φ４となる。このように、フローガイド４２のなす角を同じにすることで、分割流路３６の流れの損失を平均化でき、流路３０全体の吹出損失を低減できる。

図７は、他の送風流路の一例を示す模式図である。図７に示す送風流路１６ｂは、フローガイド４２ｂの上流側の端部にフェアリング６０を有する。フェアリング６０は、断面がフローガイド４２ｂよりも大きく、曲面で形成された構造物である。フェアリング６０は、断面が円形状や楕円形状の部材である。送風流路１６ｂは、フェアリング６０を設けることで、分割流路３６に流入する空気が、フローガイド４２ｂに衝突した際に生ずる急な流れの剥離を低減し、流路３０の圧力損失を低減できる。なお、フェアリング６０は、円筒形状や楕円形状の部材に限定されず、上流端に丸みを有する形状の部材であればよい。

図８は、他の送風流路の一例を示す模式図である。図８に示す送風流路１８は、フローガイド４２ｃの断面が翼型である。なお、フローガイド４２ｃは、翼形状に限定されず、断面が滑らかな曲線となる形状でもよい。このように、フローガイド４２ｃを翼形状、曲面形状とする音で、フローガイド４２ｃの近傍の流れの剥離を抑制でき、圧力損失をより低減することができる。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の送風流路を有する送風装置を模式的に示す斜視図である。図１０は、第２実施形態の送風流路の断面を模式的に示す拡大斜視図である。図１１は、第２実施形態の送風流路の断面を模式的に示す拡大斜視図である。図９から図１１に示すに示す送風装置１１０は、流体機械１２と、熱交換器１４と、送風流路１１６と、を含む。流体機械１２と、熱交換器１４と、は、送風装置１０の各部と基本的に同様である。

流体機械１２は、送風流路１１６との接続部に、ルーバ７０を備える。ルーバ７０は、流通流路１１６の出口部３４に向かう方向に流体の流れを偏向する複数の板状部材である。複数の板状部材は、並列で配置される。

送風流路１１６は、流路の内部にフローガイド１４２が配置される。送風流路１１６は、矩形の板状部材で流路が形成され、四辺のうち１辺のみに出口部３４が形成される。フローガイド１４２は、入口部３２から出口部３４に向けて延びている。フローガイド１４２は、入口部３２側の端部が、入口部３２の長手方向を複数に分割するように配置する。フローガイド１４２は、出口部３４側の端部が、出口部３４の長手方向を複数に分割するように配置する。

送風流路１１６のように、出口部３４が１辺に設けられている場合も、流路３０を流路断面積が、入口部３２から出口部３４に向かって増加するまたは変化しない構造とし、かつ、フローガイド１４２で分割流路を形成することで、圧力損失を低減しつつ、異物の混入を抑制し、かつ、出口部３４から均一の空気を排出することができる。

本開示は、以下の発明を開示している。なお、下記に限定されない。
（１）送風機の出口に配置される送風流路であって、前記送風機と接続する入口部が形成された第１板部と、前記第１板部と対面し、入口部から供給された流体の通路を形成する第２板部と、を有し、前記流路は、前記第１板部と第２板部との距離が、前記流体の流れる方向の距離に対して短い薄幅流路であり、前記第１板部の端部と前記第２板部と端部とが出口部となり、前記第１板部と前記第２板部とに接続し、前記入口部から前記出口部に向かって延在し、前記通路を複数の分割流路に区画するフローガイドと、を有し、前記流路は、流路断面積が、前記入口部から前記出口部に向かって増加するまたは変化しない送風流路。
（２）前記フローガイドは、前記入口部側の端部にフェアリングを備える（１）に記載の送風流路。
（３）前記フローガイドは、断面が翼型又は曲線型である（１）または（２）に記載の送風流路。
（４）前記流路は、複数の前記分割流路の入口の面積比と出口の面積比とが同じである（１）から（３）のいずれか一つに記載の送風流路。
（５）前記フローガイドは、複数の前記分割流路の角度が同じである（１）から（３）のいずれか１つに記載の送風流路。
（６）前記第２板部は、前記入口部に対面する位置に開口部が形成され、前記開口部に配置され、前記入口部から前記開口部に向かう流れの向きを、前記入口部から前記開口部に向かう方向から、前記出口部側に変化させる複数の案内板を有する（１）から（５）のいずれか一つに記載の送風流路。
（７）前記案内板は、前記開口部の端部の接線と前記第２板部とのなす傾斜角度が３０°以上である（６）に記載の送風流路。
（８）前記案内板のうち、前記開口部の中心に配置され、流れを変化させる方向が異なる２つの前記案内板は、前記開口部側の端部の接線のなす角が、６０°以上である（６）または（７）に記載の送風流路。

１０ 送風装置
１２ 流体機械
１４ 熱交換器
１６ 送風流路
１８ 吸気部
２０ 接続部
２２ 第１板部
２４ 第２板部
３０ 流路
３２ 入口部
３４ 出口部
３６ 分割流路
３８ 開口部
４２ フローガイド
４４ 案内板

Claims (8)

1. 送風機の出口に配置される送風流路であって、
   前記送風機と接続する入口部が形成された第１板部と、
   前記第１板部と対面し、入口部から供給された流体の通路を形成する第２板部と、を有し、
   前記流路は、前記第１板部と第２板部との距離が、前記流体の流れる方向の距離に対して短い薄幅流路であり、
   前記第１板部の端部と前記第２板部と端部とが出口部となり、
   前記第１板部と前記第２板部とに接続し、前記入口部から前記出口部に向かって延在し、前記通路を複数の分割流路に区画するフローガイドと、を有し、
   前記流路は、流路断面積が、前記入口部から前記出口部に向かって増加するまたは変化しない送風流路。
2. 前記フローガイドは、前記入口部側の端部にフェアリングを備える請求項１に記載の送風流路。
3. 前記フローガイドは、断面が翼型又は曲線型である請求項１に記載の送風流路。
4. 前記流路は、複数の前記分割流路の入口の面積比と出口の面積比とが同じである請求項１に記載の送風流路。
5. 前記フローガイドは、複数の前記分割流路の角度が同じである請求項１に記載の送風流路。
6. 前記第２板部は、前記入口部に対面する位置に開口部が形成され、
   前記開口部に配置され、前記入口部から前記開口部に向かう流れの向きを、前記入口部から前記開口部に向かう方向から、前記出口部側に変化させる複数の案内板を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の送風流路。
7. 前記案内板は、前記開口部の端部の接線と前記第２板部とのなす傾斜角度が３０°以上である請求項６に記載の送風流路。
8. 前記案内板のうち、前記開口部の中心に配置され、流れを変化させる方向が異なる２つの前記案内板は、前記開口部側の端部の接線のなす角が、６０°以上である請求項６に記載の送風流路。
   

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