JP4045538B2 - 気流変換発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気系のダクトに繋がっている排気口、換気口などに接続するだけで、別の利用しやすい気流に変換させ、本来の排気口、換気口の機能にプラスした機能を付与できる気流変換発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気流変換発生装置としては、図１０に示すように、ノズルａから駆動流体ｂを高速で吐き出すと、装置ｃ内が減圧となり吸引ノズルｄから増幅流体ｅを吸引し、駆動流体ｂと共に吐出ノズルｆから増幅流体ｅを吐出するジェットポンプｇがある。このジェットポンプｇは、流体の吸引、排出を目的とするエゼクターと、流体の昇圧、圧送を目的とするインゼクターとがあり、運動部分がないため故障が少ないところに特徴があって、その特徴を生かすべく種々の場面で使用されている。すなわち、このジェットポンプｇは、ノズルａからの駆動流体ｂによりその有するエネルギーの一部を変換して、増幅流体ｅを発生させているが、この増幅流体ｅと共に駆動流体ｂも吐出ノズルｆから排出するものものである。
【０００３】
また、本来の排気口、換気口の機能を更に高めるものとしては、図１１に示すような居室エアーカーテン（特開平７−１９５５９号公報参照）が知られている。この公報によれば、天井面ｈに居室ｉ内の汚染源Ｘから汚染空気を拡散させないように、汚染源Ｘを囲うようにラインフローファンｊを配設し、このラインフローファンｊの内周側に沿って天井面ｈにスリット状の吸引口ｋを形成し、この吸引口ｋを備え排気ファン１により排気される等圧チャンバーｍをスペースｎの天井裏に配設し、更にラインフローファンｊの下向きの吐出空気流をその到達距離を床面Ｆに達しない程度とする。これによりエアーカーテンｏにて閉鎖されたスペースｎ内の空気はラインフローファンｊにて循環されて、汚染源Ｘから汚染空気を拡散させることなく、吸引口ｋ、等圧チンバーｍを経て排気ファン１により外部に排気される。
【０００４】
また、本来の排気口、換気口の機能を更に高めるものとしては、図１２に示すような換気装置（特許第２５５９２６８号公報参照）が知られている。この特許公報によれば、排気扇ｐの周囲に送風扇ｑと連結ダクトｒを有する、斜め下に空気を噴射させ、その空気噴流角度を前後、左右に自由に調整可能な噴射ノズルｓを円形に設け、この空気流ｕを中央に設置した排気扇ｐにて、調理中のレンジよりの油煙と同時に吸引排気することで、中央に空気の渦を発生させ、効率良く油煙を排気出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０の従来例は、確かに駆動流体ｂにより増幅流体ｅを発生させることが出来るが、駆動流体ｂが増幅流体ｅに混ざるから、増幅流体ｅを利用する場合に、流量制御や機構が複雑になる。また、この従来例のジェットポンプｇは駆動流体ｂを発生させる機器の二次側に設置することになり、そのために設置が大きく限定されるものである。
【０００６】
また、図１１の従来例は、排気ファン１以外に、ラインフローファンｊが必要になり、構造が複雑となりやすい。加えて、エアーカーテンｏにて閉鎖されたスペースｎ内の空気をラインフローファンｊにて循環させて、汚染源Ｘから汚染空気を拡散させることなく、吸引口ｋ、等圧チンバーｍを経て排気ファン１により外部に排気するには、ラインフローファンｊ及び排気ファン１の風量を適切に制御しなくてはならない、煩わしさがある。
【０００７】
また、図１２の従来例は、自由空間内で空気の渦、すなわち、竜巻を発生させるには、排気扇ｐ以外に自由空間を囲い旋回気流を起こさせるための空気流ｕを形成しなくてはならない。したがって、排気扇ｐの回りに、その空気噴流角度を前後、左右に自由に調整可能な噴射ノズルｓを円形に設け、これらの噴射ノズルｓを送風扇ｑに連結ダクトｒにて接続する必要があり、構造が複雑となり送風扇ｑも必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、吸気系の気流を利用すること以外、動力を必要としないで，増幅気流、エアーカーテンや旋回気流を発生させ、構造も単純且つ簡易であり、これら増幅気流、エアーカーテンや旋回気流の制御も極めて容易である気流変換発生装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、この駆動用プロペラを吸気系の気流、例えば、排気口に接続すれば、気流発生用プロペラを回転させ、吸気系の気流とは別の気流を発生させ得て、その気流をリング状のエアー吹出口から空気を吹き出すようにすれば、一定空間を囲うエアーカーテンや旋回気流を発生させ、排気口による吸引により一定空間内を負圧域にすると共に竜巻を発生することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらを円筒体内に収納すると共に回転自在に軸支して、前記駆動用プロペラは前記円筒体を貫設すると共に吸気系に接続する吸引管に臨ませ、前記円筒体の一端を前記気流発生用プロペラにおける空気導入口とし他端をエアー吐出口としてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記吸気系の気流とは別の前記円筒体のエアー吐出口からの気流を発生させることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、吸気系の気流に駆動用プロペラを晒して回転させ、それにより気流発生用プロペラを同期回転させ別の気流を発生させるから、この別の気流と吸気系の気流とが混ざらない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらをケーシング内に収納すると共に回転自在に軸支し、該ケーシングの軸心部の一端に吸気系に接続する吸引口を設けると共に該吸引口に前記駆動用プロペラを臨ませ、前記軸心部の他端に空気導入口を設けて、更に前記ケーシングの周縁部に、前記気流発生用プロペラによる空気を前記空気導入口側に吹き出すエアー吹出口を設けてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記エアー吹出口から空気を吹き出すようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、吸引口からの吸気系の気流により、気流発生用プロペラを同期回転させて、エアー吹出口から空気を吹き出しエアーカーテンを形成し、且つこのエアーカーテンは、エアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。
【００１２】
請求項３の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤であることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラが円盤であっても、流体の有する粘性により別の気流を発生させることが出来る。
【００１３】
請求項４の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤上にＬ字状筒体を前記回転軸を中心として放射状に一定間隔で複数設け、各Ｌ字状筒体の周縁部側開口は前記円盤面とほぼ平行に位置させ、回転軸側開口はＬ字状筒体の回転上流側に位置する側壁の切欠部であることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラの回転に伴い、各Ｌ字状筒体の回転軸側開口から空気が入り周縁部側開口から円盤面に対して鉛直方向の各気流が発生し、この各気流はエアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。
【００１４】
請求項５の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤の周縁部上に螺旋状筒を一定間隔で複数立設してなることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラの回転に伴い、円盤の周縁部上の各螺旋状筒により、円盤面に対して鉛直方向の各渦流が安定的に発生してエアー吹出口から吹き出され、吸引口からの吸引により各渦流が収束して竜巻を生成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜９に基づいて詳述する。
図１は本発明の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図であり、この図において、１は気流変換発生装置を示し、この気流変換発生装置１は、回転軸２に駆動用プロペラ３とその外側に配置した気流発生用プロペラ４とを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらを円筒体１０内に収納すると共に回転自在に軸支して、駆動用プロペラ３は円筒体１０を貫設すると共に吸気系に接続する吸引管１２に臨ませ、円筒体１０の一端を気流発生用プロペラ４における空気導入口１６とし他端をエアー吐出口１７としてなり、吸気系の気流５に駆動用プロペラ３を晒して回転させ、回転軸２を通じて気流発生用プロペラ４を同期回転させて、吸気系の気流５とは別の気流６、すなわち、円筒体１０のエアー吐出口１７からの気流を発生させるものである。
【００１６】
前記回転軸２は、円筒体１０内の軸心部に設けた軸受１１と、円筒体１０内の軸心部に配設した吸引管１２の一方の端部１２ａの軸心部に設けた軸受１３とにより、回転自在になっている。円筒体１０の軸受１１と、吸引管１２の軸受１３とは、円筒体１０の内壁に取り付けた十字状金具１４と、吸引管１２の内壁に取り付けた十字状金具１５とにより、支持されている。吸引管１２は、９０度曲管であり、円筒体１０の内壁を貫き、その他方の端部１２ｂは吸気系の気流５に繋ぐことになる。なお、図１中、１６は円筒体１０の空気導入口であり、１７はエアー吐出口である。
【００１７】
前記駆動用プロペラ３及び気流発生用プロペラ４は、前記回転軸２に同心的且つ回転不可に取り付けることが重要であり、これにより駆動用プロペラ３の回転に同期して気流発生用プロペラ４が回転することになる。駆動用プロペラ３の形状は、吸気系の気流５により回転するものであれば、特に限定がなく、軸流型、遠心型、横流型いずれでも良い。気流発生用プロペラ４の形状も、駆動用プロペラ３の状況と同じであるが、駆動用プロペラ３に同期しで回転するものであるから、その点での制約がある。なお、図１の実施形態では、駆動用プロペラ３と気流発生用プロペラ４とが一体に形成されているが、回転軸２に同心的且つ回転不可に取り付けてあれば、気流発生用プロペラ４は、２点鎖線で示す位置にあっても何ら差し支えない。
【００１８】
前記吸気系の気流５は、通常吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、吸引管１２の他方の端部１２ｂを接続することにより得る。ビルディングや工場などは、大規模の吸気設備が設置され、その吸気設備から吸気系のダクトがほぼ全域に配置されている。したがって、その大規模で効率の高い吸気設備を利用し、新たに電源などの動力を敷設しなくても、吸気系の気流を別の利用しやすい気流に変換させ、本来の排気口、換気口の機能にプラスした機能を付与することができる。なお、このような吸気系の気流５が得られない場合は、吸引管１２の他方の端部１２ｂにファン、送風機などのサクション側を接続する必要がある。
【００１９】
上記したような構成の気流変換発生装置１は次のようにして使われる。まず、駆動用プロペラ３を吸気系の気流５に晒すために、不図示の吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、吸引管１２の他方の端部１２ｂを接続する。駆動用プロペラ３は、吸気系の気流５により空気導入口１６から円筒体１０内に導入された気流により回転し、それにより同期して回転する気流発生用プロペラ４により、別の気流６を発生させエアー吐出口１７から吐き出される。この得られた別の気流６は、高速（高圧）で小流量の吸気系の気流５を、低速（低圧）で大流量の気流に変換発生したものである。したがって、この別の気流６は、吸気系の気流５と混ざらず、これを利用する場合、流量制御や機構が単純となり、また、この気流変換発生装置１は機器の一次側に設置することが出来る。
【００２０】
図２は本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図である。この図において、気流変換発生装置１ａは、回転軸２に駆動用プロペラ３とその外側に配置した気流発生用プロペラ４ａとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらをケーシング２０内に収納すると共に回転自在に軸支し、ケーシング２０の軸心部の一端に吸気系に接続する吸引口２１を設けると共に吸引口２１に駆動用プロペラ３を臨ませ、軸心部の他端に空気導入口２２を設けて、更にケーシング２０の周縁部に、気流発生用プロペラ４ａによる空気を空気導入口２２側に吹き出すエアー吹出口２３を設けてなり、吸気系の気流５に駆動用プロペラ３を晒して回転させ、回転軸２を通じて気流発生用プロペラ４ａを同期回転させて、エアー吹出口２３から空気を吹き出すようにしたものである。
【００２１】
この気流変換発生装置１ａは、図１の実施形態とは似ているので、図１と対比しながら説明する。前記回転軸２は、ケーシング２０の空気導入口２２内の軸心部に設けた軸受１１と、ケーシング２０の吸引口２１の軸心部に設けた軸受１３とにより、回転自在になっている。空気導入口２２の軸受１１と、吸引口２１の軸受１３とは、空気導入口２２の内壁に取り付けた十字状金具１４と、吸引口２１の内壁に取り付けた十字状金具１５とにより、支持されている。吸引口２１は９０度曲管２４の一方の端部２４ａに接続し、９０度曲管２４の他方の端部２４ｂは吸気系の気流５に繋ぐことになる。
【００２２】
気流変換発生装置１ａの駆動用プロペラ３は、図１の実施形態と同様であり、その外側に配置した気流発生用プロペラ４ａは、図１の実施形態と基本的に同様であるが、ケーシング２０のエアー吹出口２３から空気を吹き出すためのものであるから、図３に示す形状となっている。すなわち、気流発生用プロペラ４ａは、円盤２５の軸心部の孔２５ａに駆動用プロペラ３が配置され、その円盤２５の全周縁部に翼２６が所定間隔で複数設置してなり、この気流発生用プロペラ４ａが回転すると翼２６により効率よく外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出される。
【００２３】
また、この気流発生用プロペラ４ｂは、図４に示すように、単なる円盤、すなわち、図３の円盤２５の全周縁部にある翼２６を全部取り外した形状のものでも良い。すなわち、流体には粘性があるから、円盤２５を回転させるだけでも外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出される。なお、エアー吹出口２３はケーシング２０の全周縁部にわたり開口していても良いし、全周縁部に所定間隔で設けた孔の集合体であっても良い。
【００２４】
上記したような構成の気流変換発生装置１ａは次のようにして使われる。まず、駆動用プロペラ３を吸気系の気流５に晒すために、不図示の吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、９０度曲管２４の他方の端部２４ｂを接続し、エアー吹出口２３が下向きになるように気流変換発生装置１ａをいずれかの箇所に取り付ける。この状態になると図２に示すように、駆動用プロペラ３は、吸気系の気流５により空気導入口２２から導入された気流により回転し、それにより同期して回転する気流発生用プロペラ４ａの翼２６により、効率よく外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出されエアーカーテン２７を形成する。このエアーカーテン２７によりケーシング２０下の空間を囲うと共に前記吸引口２１からの吸引により負圧域２８となる。そして、この負圧域２８は、空気導入口２２から導入された気流の一部がエアーカーテン２７となることにより生じるから、エアーカーテン２７の風量よりも空気導入口２２から導入される気流量が必ず多くなって、特に制御をする必要がない。
【００２５】
一方、エアーカーテン２７を形成した気流は、図５に示すように、エアー吹出口２３から吹き出された後も回転成分を有し、その結果、旋回気流２９を生じ、空気導入口２２を経由する吸引口２１からの吸引により竜巻ｔを生成する。なお、図４の気流発生用プロペラ４ｂでは、図２のエアーカーテン２７及び図５の竜巻ｔを生成することは出来ても、余り効率の良いものとならない。この気流発生用プロペラ４ｂは、その形状に特に限定がないことを示すための例示としたものである。
【００２６】
また、この気流発生用プロペラ４ｃは、図６、７に示すように、円盤２５上にＬ字状筒体３０を回転軸２を中心として放射状に一定間隔で複数設け、各Ｌ字状筒体３０の周縁部側開口３１は円盤２５面とほぼ平行に位置させ、回転軸側開口３２はＬ字状筒体３０の回転上流側に位置する側壁の切欠部となっている。この気流発生用プロペラ４ｃの回転に伴い、各Ｌ字状筒体３０の回転軸側開口３２から空気が入り周縁部側開口３１から円盤２５面に対して鉛直方向の各気流３３が発生し、この各気流３３はエアー吹出口２３から回転成分を有した状態で吹き出されるから、図５に示すように旋回気流２９を生じ、前記吸引口２１からの吸引により竜巻ｔを生成する。
【００２７】
また、この気流発生用プロペラ４ｄは、図８、９に示すように、円盤２５の周縁部上に螺旋状筒３４を一定間隔で複数立設してなる。この気流発生用プロペラ４ｄの回転に伴い、円盤２５の周縁部上の各螺旋状筒３４により、円盤２５面に対して鉛直方向の各渦流３５が安定的に発生してエアー吹出口２３から吹き出され、吸引口２１からの吸引により各渦流３５が収束して竜巻を生成する。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１記載の発明は、吸気系の気流に駆動用プロペラを晒して回転させ、それにより気流発生用プロペラを同期回転させ別の気流を発生させるから、この別の気流と吸気系の気流とが混ざらない。したがって、吸気系の気流を利用すること以外、動力を必要としないで，利用に適した別の気流を発生させ、しかも構造も単純且つ簡易であり、吸気系の気流が混ざらないから別の気流の利用及びその制御も極めて容易となる効果がある。
【００２９】
請求項２記載の発明は、吸引口からの吸気系の気流により、気流発生用プロペラを同期回転させて、エアー吹出口から空気を吹き出しエアーカーテンを形成し、且つこのエアーカーテンは、エアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。したがって、上記効果にプラスして、エアーカーテンや竜巻も発生させ、しかも構造も単純且つ簡易であり、これらエアーカーテンや竜巻を利用して汚染空気を外部に漏らさないで吸引でき、これらエアーカーテンや竜巻の制御も極めて容易となる効果がある。
【００３０】
請求項３記載の発明は、気流発生用プロペラが円盤であっても、流体の有する粘性により別の気流を発生させることが出来る。したがって、上記効果に加えて、気流発生用プロペラの構造を極めて単純化出来、簡易な利用に威力を発揮する効果がある。
【００３１】
請求項４記載の発明は、気流発生用プロペラの回転に伴い、各Ｌ字状筒体の回転軸側開口から空気が入り周縁部側開口から円盤面に対して鉛直方向の各気流が発生し、この各気流はエアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。したがって、上記効果に加えて、強固なエアーカーテンや竜巻を発生させることが出来る。
【００３２】
請求項５記載の発明は、気流発生用プロペラの回転に伴い、円盤の周縁部上の各螺旋状筒により、円盤面に対して鉛直方向の各渦流が安定的に発生してエアー吹出口から吹き出され、吸引口からの吸引により各渦流が収束して竜巻を生成する。したがって、上記効果に加えて、より強固なエアーカーテンや竜巻を発生させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの斜視図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の利用状態の側面図。
【図６】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの平面図。
【図７】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの側面図。
【図８】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの平面図。
【図９】図８の気流発生用プロペラの螺旋状筒を示す斜視図。
【図１０】従来例を示す断面図。
【図１１】従来例を示す側面図。
【図１２】従来例を示す側面図。
【符号の説明】
１、１ａ 気流変換発生装置
２ 回転軸
３、ｆ 駆動用プロペラ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 気流発生用プロペラ
５ 吸気系の気流
６ 別の気流
１０、１０ａ 円筒体
１１、１３ 軸受
１２ 吸引管
１２ａ、２４ａ 一方の端部
１２ｂ、２４ｂ 他方の端部
１４、１５ 十字状金具
１６、２２ 空気導入口
１７ エアー吐出口
２０ ケーシング
２１、ｋ 吸引口
２３ エアー吹出口
２４ ９０度曲管
２５ 円盤
２５ａ 孔
２６ 翼
２７、ｏ エアーカーテン
２８ 負圧域
２９ 旋回気流
３０ Ｌ字状筒体
３１ 周縁部側開口
３２ 回転軸側開口
３３ 各気流
ａ ノズル
ｂ 駆動流体
ｃ 装置
ｄ 吸引ノズル
ｅ 増幅気流
Ｆ 床面
ｆ 吐出ノズル
ｇ ジェットポンプ
ｈ 天井面
ｉ 居室
ｊ ラインフローファン
ｌ 排気ファン
ｍ 等圧チャンバー
ｎ スペース
ｐ 排気扇
ｑ 送風扇
ｒ 連結ダクト
ｓ 噴射ノズル
ｔ 竜巻
ｕ 空気流
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気系のダクトに繋がっている排気口、換気口などに接続するだけで、別の利用しやすい気流に変換させ、本来の排気口、換気口の機能にプラスした機能を付与できる気流変換発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気流変換発生装置としては、図１０に示すように、ノズルａから駆動流体ｂを高速で吐き出すと、装置ｃ内が減圧となり吸引ノズルｄから増幅流体ｅを吸引し、駆動流体ｂと共に吐出ノズルｆから増幅流体ｅを吐出するジェットポンプｇがある。このジェットポンプｇは、流体の吸引、排出を目的とするエゼクターと、流体の昇圧、圧送を目的とするインゼクターとがあり、運動部分がないため故障が少ないところに特徴があって、その特徴を生かすべく種々の場面で使用されている。すなわち、このジェットポンプｇは、ノズルａからの駆動流体ｂによりその有するエネルギーの一部を変換して、増幅流体ｅを発生させているが、この増幅流体ｅと共に駆動流体ｂも吐出ノズルｆから排出するものものである。
【０００３】
また、本来の排気口、換気口の機能を更に高めるものとしては、図１１に示すような居室エアーカーテン（特開平７−１９５５９号公報参照）が知られている。この公報によれば、天井面ｈに居室ｉ内の汚染源Ｘから汚染空気を拡散させないように、汚染源Ｘを囲うようにラインフローファンｊを配設し、このラインフローファンｊの内周側に沿って天井面ｈにスリット状の吸引口ｋを形成し、この吸引口ｋを備え排気ファン１により排気される等圧チャンバーｍをスペースｎの天井裏に配設し、更にラインフローファンｊの下向きの吐出空気流をその到達距離を床面Ｆに達しない程度とする。これによりエアーカーテンｏにて閉鎖されたスペースｎ内の空気はラインフローファンｊにて循環されて、汚染源Ｘから汚染空気を拡散させることなく、吸引口ｋ、等圧チンバーｍを経て排気ファン１により外部に排気される。
【０００４】
また、本来の排気口、換気口の機能を更に高めるものとしては、図１２に示すような換気装置（特許第２５５９２６８号公報参照）が知られている。この特許公報によれば、排気扇ｐの周囲に送風扇ｑと連結ダクトｒを有する、斜め下に空気を噴射させ、その空気噴流角度を前後、左右に自由に調整可能な噴射ノズルｓを円形に設け、この空気流ｕを中央に設置した排気扇ｐにて、調理中のレンジよりの油煙と同時に吸引排気することで、中央に空気の渦を発生させ、効率良く油煙を排気出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０の従来例は、確かに駆動流体ｂにより増幅流体ｅを発生させることが出来るが、駆動流体ｂが増幅流体ｅに混ざるから、増幅流体ｅを利用する場合に、流量制御や機構が複雑になる。また、この従来例のジェットポンプｇは駆動流体ｂを発生させる機器の二次側に設置することになり、そのために設置が大きく限定されるものである。
【０００６】
また、図１１の従来例は、排気ファン１以外に、ラインフローファンｊが必要になり、構造が複雑となりやすい。加えて、エアーカーテンｏにて閉鎖されたスペースｎ内の空気をラインフローファンｊにて循環させて、汚染源Ｘから汚染空気を拡散させることなく、吸引口ｋ、等圧チンバーｍを経て排気ファン１により外部に排気するには、ラインフローファンｊ及び排気ファン１の風量を適切に制御しなくてはならない、煩わしさがある。
【０００７】
また、図１２の従来例は、自由空間内で空気の渦、すなわち、竜巻を発生させるには、排気扇ｐ以外に自由空間を囲い旋回気流を起こさせるための空気流ｕを形成しなくてはならない。したがって、排気扇ｐの回りに、その空気噴流角度を前後、左右に自由に調整可能な噴射ノズルｓを円形に設け、これらの噴射ノズルｓを送風扇ｑに連結ダクトｒにて接続する必要があり、構造が複雑となり送風扇ｑも必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、吸気系の気流を利用すること以外、動力を必要としないで，増幅気流、エアーカーテンや旋回気流を発生させ、構造も単純且つ簡易であり、これら増幅気流、エアーカーテンや旋回気流の制御も極めて容易である気流変換発生装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、この駆動用プロペラを吸気系の気流、例えば、排気口に接続すれば、気流発生用プロペラを回転させ、吸気系の気流とは別の気流を発生させ得て、その気流をリング状のエアー吹出口から空気を吹き出すようにすれば、一定空間を囲うエアーカーテンや旋回気流を発生させ、排気口による吸引により一定空間内を負圧域にすると共に竜巻を発生することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらを円筒体内に収納すると共に回転自在に軸支して、前記駆動用プロペラは前記円筒体を貫設すると共に吸気系に接続する吸引管に臨ませ、前記円筒体の一端を前記気流発生用プロペラにおける空気導入口とし他端をエアー吐出口としてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記吸気系の気流とは別の前記円筒体のエアー吐出口からの気流を発生させることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、吸気系の気流に駆動用プロペラを晒して回転させ、それにより気流発生用プロペラを同期回転させ別の気流を発生させるから、この別の気流と吸気系の気流とが混ざらない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらをケーシング内に収納すると共に回転自在に軸支し、該ケーシングの軸心部の一端に吸気系に接続する吸引口を設けると共に該吸引口に前記駆動用プロペラを臨ませ、前記軸心部の他端に空気導入口を設けて、更に前記ケーシングの周縁部に、前記気流発生用プロペラによる空気を前記空気導入口側に吹き出すエアー吹出口を設けてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記エアー吹出口から空気を吹き出すようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、吸引口からの吸気系の気流により、気流発生用プロペラを同期回転させて、エアー吹出口から空気を吹き出しエアーカーテンを形成し、且つこのエアーカーテンは、エアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。
【００１２】
請求項３の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤であることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラが円盤であっても、流体の有する粘性により別の気流を発生させることが出来る。
【００１３】
請求項４の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤上にＬ字状筒体を前記回転軸を中心として放射状に一定間隔で複数設け、各Ｌ字状筒体の周縁部側開口は前記円盤面とほぼ平行に位置させ、回転軸側開口はＬ字状筒体の回転上流側に位置する側壁の切欠部であることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラの回転に伴い、各Ｌ字状筒体の回転軸側開口から空気が入り周縁部側開口から円盤面に対して鉛直方向の各気流が発生し、この各気流はエアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。
【００１４】
請求項５の発明は、前記気流発生用プロペラは、円盤の周縁部上に螺旋状筒を一定間隔で複数立設してなることを特徴とする。したがって、この特徴によれば、気流発生用プロペラの回転に伴い、円盤の周縁部上の各螺旋状筒により、円盤面に対して鉛直方向の各渦流が安定的に発生してエアー吹出口から吹き出され、吸引口からの吸引により各渦流が収束して竜巻を生成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜９に基づいて詳述する。
図１は本発明の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図であり、この図において、１は気流変換発生装置を示し、この気流変換発生装置１は、回転軸２に駆動用プロペラ３とその外側に配置した気流発生用プロペラ４とを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらを円筒体１０内に収納すると共に回転自在に軸支して、駆動用プロペラ３は円筒体１０を貫設すると共に吸気系に接続する吸引管１２に臨ませ、円筒体１０の一端を気流発生用プロペラ４における空気導入口１６とし他端をエアー吐出口１７としてなり、吸気系の気流５に駆動用プロペラ３を晒して回転させ、回転軸２を通じて気流発生用プロペラ４を同期回転させて、吸気系の気流５とは別の気流６、すなわち、円筒体１０のエアー吐出口１７からの気流を発生させるものである。
【００１６】
前記回転軸２は、円筒体１０内の軸心部に設けた軸受１１と、円筒体１０内の軸心部に配設した吸引管１２の一方の端部１２ａの軸心部に設けた軸受１３とにより、回転自在になっている。円筒体１０の軸受１１と、吸引管１２の軸受１３とは、円筒体１０の内壁に取り付けた十字状金具１４と、吸引管１２の内壁に取り付けた十字状金具１５とにより、支持されている。吸引管１２は、９０度曲管であり、円筒体１０の内壁を貫き、その他方の端部１２ｂは吸気系の気流５に繋ぐことになる。なお、図１中、１６は円筒体１０の空気導入口であり、１７はエアー吐出口である。
【００１７】
前記駆動用プロペラ３及び気流発生用プロペラ４は、前記回転軸２に同心的且つ回転不可に取り付けることが重要であり、これにより駆動用プロペラ３の回転に同期して気流発生用プロペラ４が回転することになる。駆動用プロペラ３の形状は、吸気系の気流５により回転するものであれば、特に限定がなく、軸流型、遠心型、横流型いずれでも良い。気流発生用プロペラ４の形状も、駆動用プロペラ３の状況と同じであるが、駆動用プロペラ３に同期しで回転するものであるから、その点での制約がある。なお、図１の実施形態では、駆動用プロペラ３と気流発生用プロペラ４とが一体に形成されているが、回転軸２に同心的且つ回転不可に取り付けてあれば、気流発生用プロペラ４は、２点鎖線で示す位置にあっても何ら差し支えない。
【００１８】
前記吸気系の気流５は、通常吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、吸引管１２の他方の端部１２ｂを接続することにより得る。ビルディングや工場などは、大規模の吸気設備が設置され、その吸気設備から吸気系のダクトがほぼ全域に配置されている。したがって、その大規模で効率の高い吸気設備を利用し、新たに電源などの動力を敷設しなくても、吸気系の気流を別の利用しやすい気流に変換させ、本来の排気口、換気口の機能にプラスした機能を付与することができる。なお、このような吸気系の気流５が得られない場合は、吸引管１２の他方の端部１２ｂにファン、送風機などのサクション側を接続する必要がある。
【００１９】
上記したような構成の気流変換発生装置１は次のようにして使われる。まず、駆動用プロペラ３を吸気系の気流５に晒すために、不図示の吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、吸引管１２の他方の端部１２ｂを接続する。駆動用プロペラ３は、吸気系の気流５により空気導入口１６から円筒体１０内に導入された気流により回転し、それにより同期して回転する気流発生用プロペラ４により、別の気流６を発生させエアー吐出口１７から吐き出される。この得られた別の気流６は、高速（高圧）で小流量の吸気系の気流５を、低速（低圧）で大流量の気流に変換発生したものである。したがって、この別の気流６は、吸気系の気流５と混ざらず、これを利用する場合、流量制御や機構が単純となり、また、この気流変換発生装置１は機器の一次側に設置することが出来る。
【００２０】
図２は本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図である。この図において、気流変換発生装置１ａは、回転軸２に駆動用プロペラ３とその外側に配置した気流発生用プロペラ４ａとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらをケーシング２０内に収納すると共に回転自在に軸支し、ケーシング２０の軸心部の一端に吸気系に接続する吸引口２１を設けると共に吸引口２１に駆動用プロペラ３を臨ませ、軸心部の他端に空気導入口２２を設けて、更にケーシング２０の周縁部に、気流発生用プロペラ４ａによる空気を空気導入口２２側に吹き出すエアー吹出口２３を設けてなり、吸気系の気流５に駆動用プロペラ３を晒して回転させ、回転軸２を通じて気流発生用プロペラ４ａを同期回転させて、エアー吹出口２３から空気を吹き出すようにしたものである。
【００２１】
この気流変換発生装置１ａは、図１の実施形態とは似ているので、図１と対比しながら説明する。前記回転軸２は、ケーシング２０の空気導入口２２内の軸心部に設けた軸受１１と、ケーシング２０の吸引口２１の軸心部に設けた軸受１３とにより、回転自在になっている。空気導入口２２の軸受１１と、吸引口２１の軸受１３とは、空気導入口２２の内壁に取り付けた十字状金具１４と、吸引口２１の内壁に取り付けた十字状金具１５とにより、支持されている。吸引口２１は９０度曲管２４の一方の端部２４ａに接続し、９０度曲管２４の他方の端部２４ｂは吸気系の気流５に繋ぐことになる。
【００２２】
気流変換発生装置１ａの駆動用プロペラ３は、図１の実施形態と同様であり、その外側に配置した気流発生用プロペラ４ａは、図１の実施形態と基本的に同様であるが、ケーシング２０のエアー吹出口２３から空気を吹き出すためのものであるから、図３に示す形状となっている。すなわち、気流発生用プロペラ４ａは、円盤２５の軸心部の孔２５ａに駆動用プロペラ３が配置され、その円盤２５の全周縁部に翼２６が所定間隔で複数設置してなり、この気流発生用プロペラ４ａが回転すると翼２６により効率よく外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出される。
【００２３】
また、この気流発生用プロペラ４ｂは、図４に示すように、単なる円盤、すなわち、図３の円盤２５の全周縁部にある翼２６を全部取り外した形状のものでも良い。すなわち、流体には粘性があるから、円盤２５を回転させるだけでも外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出される。なお、エアー吹出口２３はケーシング２０の全周縁部にわたり開口していても良いし、全周縁部に所定間隔で設けた孔の集合体であっても良い。
【００２４】
上記したような構成の気流変換発生装置１ａは次のようにして使われる。まず、駆動用プロペラ３を吸気系の気流５に晒すために、不図示の吸気系のダクトに直接、あるいはそのダクトに繋がっている排気口、換気口などに、９０度曲管２４の他方の端部２４ｂを接続し、エアー吹出口２３が下向きになるように気流変換発生装置１ａをいずれかの箇所に取り付ける。この状態になると図２に示すように、駆動用プロペラ３は、吸気系の気流５により空気導入口２２から導入された気流により回転し、それにより同期して回転する気流発生用プロペラ４ａの翼２６により、効率よく外側に向かう気流が発生し、その気流はエアー吹出口２３から吹き出されエアーカーテン２７を形成する。このエアーカーテン２７によりケーシング２０下の空間を囲うと共に前記吸引口２１からの吸引により負圧域２８となる。そして、この負圧域２８は、空気導入口２２から導入された気流の一部がエアーカーテン２７となることにより生じるから、エアーカーテン２７の風量よりも空気導入口２２から導入される気流量が必ず多くなって、特に制御をする必要がない。
【００２５】
一方、エアーカーテン２７を形成した気流は、図５に示すように、エアー吹出口２３から吹き出された後も回転成分を有し、その結果、旋回気流２９を生じ、空気導入口２２を経由する吸引口２１からの吸引により竜巻ｔを生成する。なお、図４の気流発生用プロペラ４ｂでは、図２のエアーカーテン２７及び図５の竜巻ｔを生成することは出来ても、余り効率の良いものとならない。この気流発生用プロペラ４ｂは、その形状に特に限定がないことを示すための例示としたものである。
【００２６】
また、この気流発生用プロペラ４ｃは、図６、７に示すように、円盤２５上にＬ字状筒体３０を回転軸２を中心として放射状に一定間隔で複数設け、各Ｌ字状筒体３０の周縁部側開口３１は円盤２５面とほぼ平行に位置させ、回転軸側開口３２はＬ字状筒体３０の回転上流側に位置する側壁の切欠部となっている。この気流発生用プロペラ４ｃの回転に伴い、各Ｌ字状筒体３０の回転軸側開口３２から空気が入り周縁部側開口３１から円盤２５面に対して鉛直方向の各気流３３が発生し、この各気流３３はエアー吹出口２３から回転成分を有した状態で吹き出されるから、図５に示すように旋回気流２９を生じ、前記吸引口２１からの吸引により竜巻ｔを生成する。
【００２７】
また、この気流発生用プロペラ４ｄは、図８、９に示すように、円盤２５の周縁部上に螺旋状筒３４を一定間隔で複数立設してなる。この気流発生用プロペラ４ｄの回転に伴い、円盤２５の周縁部上の各螺旋状筒３４により、円盤２５面に対して鉛直方向の各渦流３５が安定的に発生してエアー吹出口２３から吹き出され、吸引口２１からの吸引により各渦流３５が収束して竜巻を生成する。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１記載の発明は、吸気系の気流に駆動用プロペラを晒して回転させ、それにより気流発生用プロペラを同期回転させ別の気流を発生させるから、この別の気流と吸気系の気流とが混ざらない。したがって、吸気系の気流を利用すること以外、動力を必要としないで，利用に適した別の気流を発生させ、しかも構造も単純且つ簡易であり、吸気系の気流が混ざらないから別の気流の利用及びその制御も極めて容易となる効果がある。
【００２９】
請求項２記載の発明は、吸引口からの吸気系の気流により、気流発生用プロペラを同期回転させて、エアー吹出口から空気を吹き出しエアーカーテンを形成し、且つこのエアーカーテンは、エアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。したがって、上記効果にプラスして、エアーカーテンや竜巻も発生させ、しかも構造も単純且つ簡易であり、これらエアーカーテンや竜巻を利用して汚染空気を外部に漏らさないで吸引でき、これらエアーカーテンや竜巻の制御も極めて容易となる効果がある。
【００３０】
請求項３記載の発明は、気流発生用プロペラが円盤であっても、流体の有する粘性により別の気流を発生させることが出来る。したがって、上記効果に加えて、気流発生用プロペラの構造を極めて単純化出来、簡易な利用に威力を発揮する効果がある。
【００３１】
請求項４記載の発明は、気流発生用プロペラの回転に伴い、各Ｌ字状筒体の回転軸側開口から空気が入り周縁部側開口から円盤面に対して鉛直方向の各気流が発生し、この各気流はエアー吹出口から回転成分を有した状態で吹き出されるから、旋回気流を生じ、吸引口からの吸引により竜巻を生成する。したがって、上記効果に加えて、強固なエアーカーテンや竜巻を発生させることが出来る。
【００３２】
請求項５記載の発明は、気流発生用プロペラの回転に伴い、円盤の周縁部上の各螺旋状筒により、円盤面に対して鉛直方向の各渦流が安定的に発生してエアー吹出口から吹き出され、吸引口からの吸引により各渦流が収束して竜巻を生成する。したがって、上記効果に加えて、より強固なエアーカーテンや竜巻を発生させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の断面図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの斜視図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置の利用状態の側面図。
【図６】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの平面図。
【図７】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの側面図。
【図８】本発明の他の実施形態を示す気流変換発生装置を構成する気流発生用プロペラの平面図。
【図９】図８の気流発生用プロペラの螺旋状筒を示す斜視図。
【図１０】従来例を示す断面図。
【図１１】従来例を示す側面図。
【図１２】従来例を示す側面図。
【符号の説明】
１、１ａ 気流変換発生装置
２ 回転軸
３、ｆ 駆動用プロペラ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 気流発生用プロペラ
５ 吸気系の気流
６ 別の気流
１０、１０ａ 円筒体
１１、１３ 軸受
１２ 吸引管
１２ａ、２４ａ 一方の端部
１２ｂ、２４ｂ 他方の端部
１４、１５ 十字状金具
１６、２２ 空気導入口
１７ エアー吐出口
２０ ケーシング
２１、ｋ 吸引口
２３ エアー吹出口
２４ ９０度曲管
２５ 円盤
２５ａ 孔
２６ 翼
２７、ｏ エアーカーテン
２８ 負圧域
２９ 旋回気流
３０ Ｌ字状筒体
３１ 周縁部側開口
３２ 回転軸側開口
３３ 各気流
ａ ノズル
ｂ 駆動流体
ｃ 装置
ｄ 吸引ノズル
ｅ 増幅気流
Ｆ 床面
ｆ 吐出ノズル
ｇ ジェットポンプ
ｈ 天井面
ｉ 居室
ｊ ラインフローファン
ｌ 排気ファン
ｍ 等圧チャンバー
ｎ スペース
ｐ 排気扇
ｑ 送風扇
ｒ 連結ダクト
ｓ 噴射ノズル
ｔ 竜巻
ｕ 空気流
Claims (5)
- 回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらを円筒体内に収納すると共に回転自在に軸支して、前記駆動用プロペラは前記円筒体を貫設すると共に吸気系に接続する吸引管に臨ませ、前記円筒体の一端を前記気流発生用プロペラにおける空気導入口とし他端をエアー吐出口としてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記吸気系の気流とは別の前記円筒体のエアー吐出口からの気流を発生させることを特徴とする気流変換発生装置。
- 回転軸に駆動用プロペラとその外側に配置した気流発生用プロペラとを同心的且つ回転不可に取り付け、且つ、これらをケーシング内に収納すると共に回転自在に軸支し、該ケーシングの軸心部の一端に吸気系に接続する吸引口を設けると共に該吸引口に前記駆動用プロペラを臨ませ、前記軸心部の他端に空気導入口を設けて、更に前記ケーシングの周縁部に、前記気流発生用プロペラによる空気を前記空気導入口側に吹き出すエアー吹出口を設けてなり、吸気系の気流に前記駆動用プロペラを晒して回転させ、前記回転軸を通じて前記気流発生用プロペラを同期回転させて、前記エアー吹出口から空気を吹き出すようにしたことを特徴とする気流変換発生装置。
- 前記気流発生用プロペラは、円盤であることを特徴とする請求項２記載の気流変換発生装置。
- 前記気流発生用プロペラは、円盤上にＬ字状筒体を前記回転軸を中心として放射状に一定間隔で複数設け、各Ｌ字状筒体の周縁部側開口は前記円盤面とほぼ平行に位置させ、回転軸側開口はＬ字状筒体の回転上流側に位置する側壁の切欠部であることを特徴とする請求項２記載の気流変換発生装置。
- 前記気流発生用プロペラは、円盤の周縁部上に螺旋状筒を一定間隔で複数立設してなることを特徴とする請求項２記載の気流変換発生装置。
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