JP3670825B2 - 空調用吹出しグリル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備に用いられる空調用吹出しグリルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、吹出しグリル１００は、筐体１０１、ブレード１０２及び、ダンパ又はシャッタ１０３（以下、ダンパ１０３という。）から構成されており、流体、例えば空気１０４が連続的に供給されている。その吹出し方向は、ブレード１０２の方向を適宜傾斜させて調整することで、変えることができる。
その吹出し風量は、ダンパ１０３により調整することができる。ダンパ１０３は、多翼ダンパで、圧損調節のために支点部１０５でそれぞれ回動するものである。ダンパ１０３は、平行形にも、圧損のより小さい対向形（図５参照）にもでき、また、閉止状態にもできる。なお、ダンパ１０３の代わりに、吹出しグリル１００内の通気部に多孔板等の通気抵抗体（図示省略）が用いられることもある。
吹出しグリル１００からの正味の吹出し風量は、図６に示すように、吹出しグリル１００からの吹出し空気１０６が空調エリア内の循環空気１０７を巻き込んで流れるという性質を見込んで設定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、必要となる空気循環量が多い場合には、吹出しグリル１００の吹出口開口面積が大きくなったり、空調設備の空気循環ファンの消費電力量が増大し、更に、それに伴う騒音等が増えたりするという問題があった。
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、かかる問題を生じることなく、空気循環量を多くすることが可能な空調用吹出しグリルを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、直径ｄの孔を孔ピッチｐで複数形成した多孔板と、該多孔板の下流側に配置された整流格子とを備えている。そして、上記多孔板と上記整流格子との間隔Ｌが、
Ｌ≦（ｐ−ｄ）／（２・tan Ａ）
である。Ａは、広がり角、すなわち上記孔から噴出する流体流が広がる角度である。
また、空調用吹出しグリルにおいて、第１の孔を複数形成した多孔板を備え、上記第１の孔から噴出する流体流の周囲に空気を取込む第２の孔が、上記多孔板よりも下流側に形成されているように構成しても良い。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る空調用吹出しグリルの実施の形態について図面に基づいて説明する。
第１の実施形態を図１〜図３に示す。図１は、空調用の吹出しグリル１を表したもので、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は吸入側１１の端面図であり、図２は図１の部分拡大図である。
吹出しグリル１は、筐体１２、多孔板２、整流格子としてのハニカムコア３及びブレード１３から構成されている。図１に示すように、面吹出しであり、吹出しグリル１には、ダクト（図示省略）から所定の流速の空気４１が連続的に供給される。
【０００６】
多孔板又はパンチングプレート２（以下、多孔板２という。）は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、直径ｄの孔２１が孔ピッチｐで規則的に複数形成されているものである。ダクトからの空気は、多孔板２の孔２１を通して吹出しグリル１内に供給される。この孔２１からは、空気４１が吹出しグリル１内に高速で噴出して、図１（ａ）及び図２（ａ）中の破線で示すように、断面円形のジェット４２（噴流）が複数、一定の広がり角Ａ（図２（ａ）参照）で広がっていく。
【０００７】
ハニカムコア３は、筐体１２の内部であって多孔板２の噴出方向４３の下流側に、多孔板２と一定の距離をもって配置されており、多孔板２とほぼ平行に、ジェット４２の通路全面にわたって設けられている（図１（ａ）参照）。そして、正六角形の小さな孔３１を複数有し（図２（ａ）参照）、その孔３１は噴出方向４３に向いている。ハニカムコア３は、この孔３１によってジェット４２を整流する。
なお、孔３１の対辺ｂは、ジェット４２の直径ｄｊよりも小さくなるようにしておく。
【０００８】
ジェット４２は、多孔板２から、吹出しグリル１外の周囲空間の空気を巻き込みながら噴出方向４３に進んでいき、ハニカムコア３に達し、孔３１のいくつかを連通し、更に噴出方向４３に噴出していく（図１（ａ）参照）。この巻き込む空気の流れは、随伴流４４（又は連行流）と呼ばれる二次的な流れである。
ジェット４２は、下流側になるに従って流速が減少する一方で、随伴流４４と混合するので、ジェット４２の流量は増えていく。随伴流４４は、ハニカムコア３のうち、ジェット４２が通過しない領域３２（図２（ｂ）参照）に相当するいくつかの孔３１を、噴出方向４３と逆方向に通過して、多孔板２とハニカムコア３とに挟まれた空間４５に供給される。
【０００９】
随伴流４４の流量は、ハニカムコア３の上流端面３３におけるジェット４２の直径ｄｊに比例するので、随伴流４４が最大流量となるようにするには、多孔板２からのジェット４２をできるだけ発達させた方が良い。
しかし、その一方で、隣り合うジェット４２同士が干渉すると、随伴流４４は制限されてしまう。そのため、ジェット４２同士が干渉する位置よりも噴出方向４３の上流側にハニカムコア３を設置することで、ジェット４２同士の干渉を防ぐことができる。
ジェット４２同士が干渉する位置は、一般に知られているジェット４２の広がり角Ａから容易に予測することができる。
このように、従来技術で利用していた吹出し後の巻き込み（図６の循環空気１０７）に加えて、随伴流４４の流量の分だけ、正味吹出し風量を増やすことができる。すなわち、吹出し風量の増大に、ジェット４２の流体力学的特性を利用している。
【００１０】
多孔板２とハニカムコア３との間（空間４５）は、間隔寸法Ｌだけあいている。随伴流４４の流量は、間隔寸法Ｌと相関関係がある。随伴流４４の流量が最大となるように最適設計した場合について、以下説明する。
すなわち、間隔寸法Ｌは、
Ｌ＝（ｐ−ｄ）／（２・tan Ａ） ………(1)
で計算される値である。ここに、ｄは多孔板２の孔２１の直径、ｐは多孔板２の孔２１の孔ピッチ、Ａはジェット４２の広がり角である（図２参照）。広がり角Ａは、予め求めることができる。本実施形態においては、１０度〜１５度程度である。
式(1) を導いた過程を説明する。ハニカムコア３の上流端面３３におけるジェット４２の直径ｄｊは、
ｄｊ＝ｄ＋２・Ｌ・tan Ａ ………(2)
である。この直径ｄｊが多孔板２の孔ピッチｐと等しいときに、随伴流４４の流量が最大となる。したがって、
ｄ＋２・Ｌ・tan Ａ＝ｐ ………(3)
となり、この式(3) を間隔寸法Ｌについて解くと、式(1) を得る。
【００１１】
多孔板２とハニカムコア３との間隔寸法Ｌと、流量との相関関係を実際に実験した結果を図３に示す。図３のグラフは、縦軸が、流量を相対値で表しており、横軸が、間隔寸法Ｌを、単位mmで表している。
間隔寸法Ｌを、26.1mm（図中丸印）、31.8mm（図中正三角形印）および35.7mm（図中正方形印）の各値にしたときのそれぞれの流量を測定し、その結果をグラフ上でつなげたところ、同図に示すようになった。
流量が最大となった位置から、間隔寸法Ｌの値を小さくした場合と大きくした場合とを、流量の減少割合において比較すると、ジェット４２同士の干渉のため、後者の方がその割合が大きくなる。
なお、多孔板２の孔２１の直径ｄは、8.6 mm、孔ピッチｐは、23.3mmであり、流量の計測は、ハニカムコア３の下流端面３４（図１（ａ）参照）から50mmだけ離れた位置におけるものである。
式(1) によると、広がり角Ａ＝12.5度のときは、

で、随伴流４４を含む吹出し風量が最大となると予想され、実際に、図３のグラフでも同様の結果を得ることができた。
ただし、ジェット４２の広がり角Ａは、多孔板２の孔２１の仕上げやレイノルズ数等に依存するため、式(1) で大方のあたりを付けて、実験的に確認するのが望ましい。
【００１２】
間隔寸法Ｌを式(1) による値とすることで、ハニカムコア３を、隣り合うジェット４２同士が相互に干渉しない位置に設置することができる。そして、多孔板２とハニカムコア３とで挟まれた空間４５で、ジェット４２の流量を最大にすることができ、最適設計を行うことができる。
なお、ブレード１３により吹出し方向を適宜調整することができる。また、多孔板２又はハニカムコア３を噴出方向４３に沿って可動として、間隔寸法Ｌを可変とすると、ジェット４２同士の干渉による随伴流４４の抑制を利用して、吹出し風量を調整できるようにも、応用可能である。
【００１３】
次に、第２の実施形態を図４に示す。第２の実施形態は、第１の実施形態の原理を応用したものであり、図４は、空調用の吹出しグリル５の一部を断面で表したものである。
吹出しグリル５は、基本構成が第１の実施形態のものとほぼ同様であり、筐体５１、多孔板６及びブレード５２から構成されている。第２の実施形態においては、ハニカムコアは、設けられていない。
第１の実施形態と同様、多孔板又はパンチングプレート６（以下、多孔板６という。）の孔６１（第１の孔）からは、空気７１が吹出しグリル１内に高速で噴出して、図４中の破線で示すように、複数のジェット７２が一定の広がり角Ａで広がっていく。
筐体５１の側面部周囲には、多孔板６よりも下流側に、孔５３（第２の孔）が形成されており、随伴流７４が、この孔５３を通して取り込まれる。したがって、ジェット７２に随伴流７４が混合し、随伴流７４の流量の分だけ、吹出し風量を増やすことができる。
なお、本実施形態では、孔５３は、周囲４辺にそれぞれ設けられている。また、孔５３は、ジェット７２と随伴流７４との混合が円滑に行われるように、噴出方向７３に傾斜して設けられている。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、吹出した後における空調エリア内の循環空気の巻き込みに加えて、吹出す前においても吹出しグリル内での随伴流によって、空調エリア内の循環流量を多くすることができ、正味の吹出し風量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空調用吹出しグリルの第１の実施形態を表した図であり、（ａ）は断面図、同図（ｂ）は吸入側の端面図である。
【図２】図１の部分拡大図であり、（ａ）は断面図、同図（ｂ）は吸入側の端面図である。
【図３】多孔板とハニカムコアとの間隔寸法と、流量との相関関係を実際に実験した結果を示すグラフであり、縦軸は流量、横軸は間隔寸法である。
【図４】本発明に係る空調用吹出しグリルの第２の実施形態を表した図である。
【図５】従来技術の空調用吹出しグリルを表した断面図である。
【図６】吹出し空気の流れおよび循環空気の巻き込みを表した図である。
【符号の説明】
１、５ 吹出しグリル
２、６ 多孔板
３ ハニカムコア
１１ 吸入側
１２、５１ 筐体
１３、５２ ブレード
２１、３１、５３、６１ 孔
３２ 領域
３３ 上流端面
３４ 下流端面
４１、７１ 空気
４２、７２ ジェット
４３、７３ 噴出方向
４４、７４ 随伴流
４５ 空間
Ａ 広がり角
ｂ 対辺
ｄ、ｄｊ 直径
Ｌ 間隔寸法
ｐ 孔ピッチ

Claims (2)

1. 直径ｄの孔を孔ピッチｐで複数形成した多孔板と、該多孔板の下流側に配置された整流格子とを備え、
   上記孔から噴出する流体流が広がり角Ａで広がるときに、上記多孔板と上記整流格子との間隔Ｌが、Ｌ≦（ｐ−ｄ）／（２・tan Ａ）であることを特徴とする空調用吹出しグリル。
2. 第１の孔を複数形成した多孔板を備え、
   上記第１の孔から噴出する流体流の周囲に空気を取込む第２の孔が、上記多孔板よりも下流側に形成されていることを特徴とする空調用吹出しグリル。

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