JP6099285B2 - 風向調整装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷暖設備や空調設備などにおいて、空気吹出口側に向かう空気の流れをフィンを介して可変する風向調整装置に関し、特にフィンがギア機構を介して可変されるようにした風向調整装置に関する。
対象の風向調整装置は、例えば、自動車のインストルメントパネルに設けられる空調吹出口を構成しており、特許文献1や2に例示されるごとく、前端側が空気吹出口で後端側が空気吸入口に設定された筐体と、該筐体内に回動可能に支持されたフィンと、フィンの向きを操作部の回転により調整可能にするギア機構とを備えているタイプである。
特許文献1の風向調整装置は、筐体であるケース体と、ケース体内に設けられた一対の風向調整羽根群と、ケース体の前下側に設けられた操作部と、各風向調整羽根群を同期して可変するギア機構とを備えている。また、各風向調整羽根群は、垂直方向の回動軸を支点として回動可能に支持された2つの台座と、各台座の上面に立設された複数の羽根と、ギア機構として各台座の周囲に設けられて互いに噛み合っている歯車部分とを有している。そして、操作部を回転すると、各台座が回動軸を支点として歯車部分を介して左右方向に回転され、各羽根の向きを可変する。
特許文献2の風向調整装置は、前後開口した筐体と、筐体内に斜めに配置された7つのフィンと、筐体の前中央に設けられた操作部と、各フィンを同期して可変するギア機構とを備えている。また、ギア機構は、操作部の回転と一体に回転される第1の歯車部分と、第1の歯車部分に噛み合っている第2の歯車部分と、第2の歯車部分と噛み合うと共にフィンと一体の第3の歯車部分と、第3の歯車部分が噛み合うリング形のギアとを有している。そして、操作部を回転すると、第1から第3の歯車部分及びリング形のギアを介して、各フィンの向きを可変する。
特開平8−197940号公報 独国特許発明第102009041532号明細書(DE102009041532B4)
上記特許文献1,2の構造では、空気が多数の羽根やフィンの角度に応じた向き、或いは旋回流として空気吹出口から吹き出されるためそれなりにマイルドな風当たりが得られる。しかしながら、特許文献1の場合は、同公報の図1や図6に例示されるごとく風向き調整を効率よく行うためには羽根の枚数が少なくとも4以上であり、しかも複雑で嵩張る形状となる。特許文献2の場合は、フィンの枚数が更に多くなり、操作部と各フィンとを同期させるギア機構も複雑となる。その結果、構造的には、軽量化が図り難いと共に、部品点数が多くなったり組立性が悪く、引いてはコスト的にも高くなる。
本発明の目的は、以上のような課題を解消して、風向調整に優れるだけではなく、簡易構成及び軽量化を図り易くすることにある。他の目的は、以下の内容説明のなかで明らかにする。
上記目的を達成するため本発明は、図面に例示されるように、前端側が空気吹出口で後端側が空気吸入口に設定された筐体と、前記筐体内に回動可能に支持されたフィンと、前記フィンの向きを操作部の回転により調整可能にするギア機構とを備えた風向調整装置であって、前記フィンは、前記筐体内の左右又は上下に配置された一対の羽根からなり、前記各羽根が板幅方向に設定された共通の枢軸線上を支点としてそれぞれ筐体前後方向に回動可能に支持されており、前記各羽根は、略半円盤状からなり、前記ギア機構を介して相対的に反対方向に回転されて前記空気吸入口側より前記空気吹出口側への空気の流れをほぼ阻止する閉塞状態から空気の流れを許容しかつ風向を可変する開放状態に切り換えられ、前記操作部は、前記筐体に設けた枢支部に回動自在に支持されたシャフトの前端側に装着されており、前記ギア機構は、前記各羽根の略半円盤状の直線部分に一体に形成されたギア部と、前記シャフトの後端側に設けられて前記各羽根のギア部に噛み合っている歯車とを有していることを特徴としている風向調整装置を提供する。
ここで、『筐体』としては、例えば、フィンを内部に配設可能な筒形からなり、手前側である前端側が空気吹出口、反対の後端側が空気吸入口側となっている。この筐体には、形態例に示した枠体を省略すると共に取付部などを追加してもよい。『フィン』は、筐体内に配置される一対の羽根から構成されている。一対の羽根は、形態例のごとく同形状に限られず、異形状となった態様も含む。また、一対の羽根は、形態例のごとく筐体内の左右に配置される態様以外にも、形態例の筐体を略90度回転した形態、つまり筐体内の上下に配置される態様でもよい。
以上の本発明は、請求項2〜4で特定したように具体化されることがより好ましい。
(1)、前記筐体は、概略球形で前後端を開口していると共に、内部が前記空気吸入口側より前記枢軸線上付近まで仕切板により2分割されている構成である。この好ましい形態では、風向調整として図5に例示されるごとく2枚の羽根でもより多面的に可変できる。具体的には、筐体内の曲面における風向き変更も加わってX方向の風向き、更にマイルドな旋回流も形成し易くなる。
(2)、前記シャフトは前端側が前記筐体の枢支部に回動自在に支持され、後端側が前記仕切板に設けた枢支部に回動自在に支持されている構成である。この好ましい形態では、操作部が歯車付きのシャフトを有し、そのシャフトの支持構造も確実かつ簡易化できる。
(3)、前記筐体を組み込む枠体を有し、前記枠体を介して設置部に取り付けられる構成である。この枠体は設置部に応じた形状に形成されることになる。この好ましい形態では、筐体が枠体に対し形態例のごとく固定される構成に限られず、例えば、枠体に対し枠体左右方向に所定角だけ回動可能にして風向きを更に多面的に可変する構成に展開できる。
本発明では、フィンが一対の羽根からなるため、羽根構成として簡易であり、しかも一対の羽根を同期して回動可能にするギア機構も簡素化される。その結果、この風向調整装置は、部材数を少なくしたり、軽量化も図られ、引いてはコスト的にも低減し易くなる。また、この構造では、一対の羽根が筐体内の左右又は上下に配置され、板幅方向に設定された共通の枢軸線上を支点として回動されるため、例えば大きな衝撃が加わっても、羽根同士が干渉する虞を解消し易くなる。また、各羽根は、ギア機構を介して相対的に反対方向に回転されて空気吹出口側への空気の流れをほぼ阻止する閉塞状態から空気の流れを許容しかつ風向を可変する開放状態に切り換えられるため、風向調整として少ない羽根枚数でも多面的に可変できる。更に、ギア機構は、各羽根の略半円盤状の直線部分に一体に形成されたギア部と、操作部と一体に回転されて各羽根のギア部に噛み合っている歯車とを有しているため、複数の羽根を操作部の回転に同期して回動可能にするギア機構として、一対の羽根を反対方向に簡単に回転させることが可能となり、また、特許文献2に比べ簡易化でき、特許文献1のごとく各台座の歯車部分同士を直に噛み合わせる構成に比べ良好な噛み合い状態を保ち易くなる。加えて、各羽根は、略半円盤状からなり、その直線部分にギア部を設けているため、羽根形状として筐体内が略球形に近い態様に最適となる。
本発明形態に係る風向調整装置の全体構成を示す概略分解図である。 上記風向調整装置の要部を示す概略分解図である。 上記風向調整装置をフィンを上下に配置した閉塞状態で示し、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置をフィンを水平にした開放状態で示し、(a)は上面図、(b)は(a)のA1−A1線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置をフィンを略45度回転した開放状態で示し、(a)は上面図、(b)は(a)のA2−A2線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置を構成している枠体の外枠単品を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のB−B線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置を構成している枠体の前枠単品を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のC−C線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置を構成している筐体単品を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のD−D線断面図、(c)は正面図、(d)は背面図である。 上記風向調整装置を構成しているフィン、仕切板、操作部とシャフト、ギア機構の関係を示し、(a)は上面図、(b)は(a)のE−E線方向から見た図である。
以下、本発明の形態例について添付した図面を参照しながら説明する。この説明では、風向調整装置の構造、組立を明らかにした後、主な作動に言及する。なお、図面において、図1及び図2は概略図、図3(a)〜図5(d)は、風向調整装置の作動状態を、各図(b)では(a)のA−A線、A1−A1線、A2−A2線で断面した状態で示す模式図である。
(構造)形態例の風向調整装置1は、図1及び図2に示されるごとく、前後端を開口した筐体2、筐体2内に回動可能に支持されたフィンを構成している一対の羽根3A,3B(3)、各羽根3A,3Bの角度ないしは向きを調整可能にするギア機構4と、ギア機構(6,7)を操作する操作部であるノブ5などを備え、また、筐体2が各羽根3A,3B、ギア機構(6,7)、ノブ5などを組み込んだ組立状態で枠体つまり外枠8及び前枠9の内側に組み込まれる。
ここで、外枠8及び前枠9は、筐体2に取付部などを形成して省略することも可能である。材質的には、筐体2、羽根3A,3B、ギア機構(6,7)、ノブ5、外枠8及び前枠9は樹脂品であるが、樹脂以外でも差し支えない。
筐体2は、図2及び図8(a)〜(d)に示されるごとく、概略球形で、内部が一対の羽根3A,3Bが共通する枢軸線Nを支点として回動可能な球形に近い形状に形成されている。筐体2は、前端側が空気吹出口2aとして、後端側が空気吸入口2bとして設定されている。前端側は、図8(b)のごとく十字形のアーム部20a,20b及びその中心に設けられて貫通孔になっている枢支部21と、枢支部21と同芯円上に設けられてアーム部20a,20bに連結されているリング部20cとを有している。空気吹出口2aは、それらアーム部20a,20b及びリング部20cの間に形成される。十字形の中心内側には、凹部20dが枢支部21を中心とした箇所に形成されている。
外周には前後略中間部に凸部22が設けられている。後端側には、前記枢軸線N上に貫通された対の軸孔23と、枢軸線Nと交差する向きに貫通された対の係合穴24aと、各係合穴24aの内面を一段低くした仕切板用の位置決め部24とが設けられている。このうち、各軸孔23には、後述する羽根3A,3Bの軸部32が嵌合される。各位置決め部24には、図8(c)に想像線で示した仕切板25が位置決め配置される。
仕切板25は筐体2の後内側を2つに分割するパーテーションである。すなわち、仕切板25は、羽根3A,3Bより一回り大きい半円盤状であると共に、曲線部分と直線部分とが交わる上下部が水平に裁断されており(図2参照)、その各裁断面に設けた爪26を有している。また、仕切板25は、直線部分の(端面の)上下ないしは左右の中間に設けられた凹状の枢支部29と、両側面にそれぞれ設けられて枢支部29に近い箇所を一段低くし、かつ半円状リブ27で縁取りされている窪み28とを有している。そして、以上の仕切板25は、各爪26が係合穴24aに係合されることで筐体2内に装着される。仕切板25の装着状態において、筐体2の内部は、筐体2の後側より枢軸線N付近までが仕切板25により左右ないしは上下に2分割されている。
このため、この構造では、空気が羽根3A,3Bのない状態だと、筐体2の吸入口2bとして分割された2箇所より筐体内に吸入されて吹出口2aの方向へ流れ、又、空気が羽根3A,3Bのある状態だと、図5(b)のごとく分割された2箇所の吸入口2bから各羽根3A,3Bの角度に応じて片側2つ、両側で4つの流れとなって吹出口2aの方向へ旋回流に近い状態で流れることになる。
すなわち、羽根3A,3Bは、図2及び図9(a)(b)に示されるごとく、略半円盤状となっていて、羽根の曲線部分31の中間に突設された枢軸用の軸部32と、羽根の直線部分30の中間に一体に形成されたギア部6とを有している。軸部32とギア部6とは上記した枢軸線N上に設けられる。また、各羽根の軸部32は筐体2の対応する軸孔23に嵌合されると共に、各羽根のギア部6はシャフト4の後端側に設けられた歯車7の一部にそれぞれ噛み合う。
これにより、各羽根3A,3Bは、筐体2内にあって、仕切板25を挟んだ左右ないしは上下に配置されると共に、共通の枢軸線N(この枢軸線上に設けられた枢軸32及びギア部6)を支点として前後方向に回動可能に支持される。
この場合、シャフト4は、前端の少し手前に設けられた鍔部4aと、鍔部4aより手前のシャフト周りに設けられた一対の爪4bと、後端側に一体に形成されて各ギア部6と噛み合う歯車7と、歯車7の外端面に突設された突起4cとを有している。爪4bは、ノブ5の穴部5aに挿入されたとき、穴部5aに連設された係止穴部5bに係合する。歯車7とギア部6とは、交わる2軸間に回転運動を伝達する関係であればよい。通常は、タイマ歯車、ハスバカサ歯車、斜交歯車などのかさ歯車により構成される。
以上のシャフト4は、前端側が前記した枢支部21の貫通孔に挿通され、鍔部4aが枢支部21の内側の凹部20dに嵌った状態で、前記貫通孔より外へ挿通された突出部に操作部であるノブ5が装着される。そして、シャフト4は、鍔部4aとノブ5とで抜け止めされた状態で、後側部分が羽根3Aと羽根3Bとの間に配置されると共に、歯車7が各羽根のギア部6に噛み合わされる。
一方、外枠8は、図1、図3(a)〜(d)及び図6(a)〜(d)に示されるごとく、枠体の本体部であり、内側が筐体2を嵌合可能な形状となっている。すなわち、外枠8は、前側が径大筒部10、後側が径小筒部11、それらの中間が曲面筒部12で形成されている。径大筒部10及び曲面筒部12には、筐体2の凸部22を案内する直線のガイド溝13が設けられている。径大筒部10には、突起14が周囲等分する4箇所に設けられている。
前枠9は、図7(a)〜(d)に示されるごとく外枠8に連結される概略リング形からなる。前枠9には、突起14に対応した4つの係合穴15と、係合穴15同士の間に突出された2つの取付片16と、外周との間に円状の隙間18を形成している内鍔部17と、隙間18内に突出されて外枠のガイド溝13と係合する位置決め用小突起19とが設けられている。なお、符号17aは小突起19に対応した型抜き用切り欠きである。
(組立)以下、以上の各部材の組立手順の一例について説明する。この例では、図1及び図2に示されるごとく、筐体2に対しシャフト4がノブ5を介して組み込まれた後、羽根3A,3Bと仕切板25とが組み付けられる。
詳述すると、まず、シャフト4は、鍔部4aより前端側が筐体内から枢支部21の貫通孔に差し込まれると、鍔部4aが凹部20dに嵌合した状態となる。その後は、ノブ5が枢支部21の外へ突出されたシャフト4の前端側に装着される。この場合、一対の爪4bがノブの穴部5aに挿入された後、穴部5aに連設された係止穴部5bに係合する。これにより、ノブ5はシャフト4に装着される。シャフト4は、前側が鍔部4a及びノブ5を介して抜け止めされた状態で枢支部21に回動自在に支持される。
次に、仕切板25が筐体2に組み付けられる。この場合、仕切板25は、筐体2の後内側に対し、上下の裁断部が位置決め部24に嵌合されると共に、各爪26が係合穴24aに係合されることにより装着される。仕切板25の装着状態において、シャフト4は、後端面の突起4cが仕切板25の枢支部29に嵌合され、それにより後側がその嵌合状態で回動自在に支持される。
次に、羽根3A,3Bが筐体2に回動可能に組み付けられる。この場合、羽根3Aや羽根3Bは、軸部32が対応する筐体側の軸孔23に嵌合されると共に、ギア部6が歯車7に噛み合わされる。その際、ギア部6は、図9(b)から推察されるごとく一部が歯車7に噛み合った状態で、残りの部分が仕切板25の窪み28に入って逃がされる。この組立状態において、各羽根3A,3Bは、上記した枢軸線N上に配される軸部32及びギア部6を支点として筐体前後方向に回動可能となる。
以上のようにして、筐体2に対しシャフト4及びノブ5、仕切板25、羽根3A,3Bを組み付けた組立体は、これ自体を風向調整装置1として使用することも可能である。但し、この例では、その組立体が枠体である外枠8及び前枠9の内側に配置された態様で風向調整装置1として使用される。この場合、前記組立体は、図1及び図3(a)〜(d)に示されるごとく外枠8に対し、筐体2の凸部22をガイド溝13に嵌合した状態で外枠内に挿入された後、外枠8に前枠9を連結することで両枠8,9内に配設される。その際、前枠9は、外枠8に対し、隙間18に径大筒部10の端側を嵌入すると同時に、小突起19をガイド溝13に嵌合するように接近させると、各突起14が対応する係合孔15に係合して連結される。これにより、図1と図3(a)〜図5(d)に示される風向調整装置1として完成される。
(作動)以下、以上のように作製された風向調整装置1の主な作動について言及する。
(1)、図3(a)〜(d)では、各羽根3A,3Bが枢軸線N上つまり軸部32とギア部6を支点として上下ないしは垂直方向に回動配置されて、空気吐出口2aと空気吸入口2bとの間を閉じた閉塞状態を示している。従って、この閉塞状態だと、空気吸入口2bに吸入された空気は、各羽根3A,3Bにより空気吹出口2aへの流れが阻止される。
(2)、図4(a)〜(d)は、例えば図3(a)〜(d)の閉塞状態から、各羽根3A,3Bがノブ5の回動操作により枢軸線N上つまり軸部32とギア部6を支点として略90度回動されて略水平に切り換えられた開放状態を示している。この切り換えでは、各羽根3A,3Bがギア機構つまりシャフト側の歯車7と各羽根3A,3B側のギア部6との噛み合いを介して相対的に反対方向に回転される。そして、この開放状態において、空気吸入口2bに吸入された空気は、仕切板25で左右に分かれ、かつ両側の羽根3A,3Bにより更に上下に分かれた状態で空気吹出口2a側へ流れ、アーム部20a,20b及びリング部20cの間に形成される隙間から外へほぼ水平流として吹き出される。
(3)、図5(a)〜(d)は、例えば図3(a)〜(d)の閉塞状態から、各羽根3A,3Bがノブ5の回動操作により枢軸線N上つまり軸部32とギア部6を支点として略45度回動されて斜めに切り換えられた開放状態を示している。この切り換えでは、各羽根3A,3Bがギア機構つまりシャフト側の歯車7と各羽根3A,3B側のギア部6との噛み合いを介して相対的に反対方向に回転されてX形の配置となる。このため、この開放状態において、空気吸入口2bに吸入された空気は、仕切板25で左右に分かれ、かつ両側でX形に配置された羽根3A,3Bにより、また筐体2内の曲面における風向き変更も加わってX方向の風向き、更にマイルドな旋回流となって吹き出される。勿論、そのX方向の風向き、又は旋回流といっても、各羽根3A,3Bの角度に応じて微妙に可変されることになる。
(4)、以上の風向調整装置1では、フィンが一対の羽根3A,3Bからなるため、羽根構成として簡易となり、各羽根3A,3Bを同期して回動可能にするギア機構も簡素化される。その結果、この風向調整装置1は、部材数を少なくしたり、軽量化も図られ、引いてはコスト的にも低減し易くなる。また、この構造では、一対の羽根3A,3Bが筐体2内の左右又は上下に配置され、板幅方向に設定された共通の枢軸線N上を支点として回動されるため、例えば大きな衝撃が加わっても、羽根同士が干渉する虞を解消し易く、それに伴って耐久性も向上できる。
(5)、同時に、この風向調整装置1では、各羽根3A,3Bがギア機構つまりシャフト側の歯車7と各羽根3A,3B側のギア部6との噛み合いを介して反対方向に回転されて空気吹出口2a側への空気の流れをほぼ阻止する図3(a)〜(d)の閉塞状態から、空気の流れを許容しかつ風向を可変する図4(a)〜(d)や図5(a)〜(d)などの開放状態に切り換えられる。このため、構造特徴としては、風向調整として少ない羽根つまり一対の羽根3A,3Bでも多面的に可変できる。
(6)、同時に、この風向調整装置1では、複数の羽根をノブ5などの操作部の回転に同期して回動可能にするギア機構として、各羽根3A,3Bの枢軸線N上に設けられたギア部6、及びノブ5と一体に回転されて各羽根のギア部6に噛み合っている歯車7とで構成したため、各羽根3A,3Bを反対方向に簡単に回転可能となり、また、特許文献2に比べ簡易化でき、特許文献1のごとく各台座の歯車部分同士を直に噛み合わせる構成に比べ良好な噛み合い状態を保ち易くなる。
(7)、同時に、この風向調整装置1では、各羽根3A,3Bが略半円盤状で、曲線部分31を筐体2側に軸支し、直線部分30にギア部6を設けているため、羽根形状として筐体2内が略球形に近い態様に最適となり、また、仕切板25も追加し易くなる。なお、この仕切板25は省略してもよい(その場合はシャット4に設けられている突起4cも不要となる)。また、操作部であるノブ5は歯車7付きのシャフト4に装着される。そのシャフト4は、筐体側の枢支部21と仕切板25側の枢支部29とに簡易かつ確実に支持される。
なお、本発明の風向調整装置は、請求項1で特定される構成を備えておればよく、細部は以上の説明を参考にして変更したり展開可能なものである。その一例として、筐体としては枠体に位置決め固定する形態を示したが、枠体に対し例えばガイド溝13から枠体ないしは外枠周囲方向に回動用溝を設け該溝に沿って左右に所定角だけ回動可能にして風向き調整を更に多面的に行えるようにすることである。
なお、2013年11月20日に出願された日本特許出願第2013−239461の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (4)

  1. 前端側が空気吹出口で後端側が空気吸入口に設定された筐体と、前記筐体内に回動可能に支持されたフィンと、前記フィンの向きを操作部の回転により調整可能にするギア機構とを備えた風向調整装置であって、
    前記フィンは、前記筐体内の左右又は上下に配置された一対の羽根からなり、前記各羽根が板幅方向に設定された共通の枢軸線上を支点としてそれぞれ筐体前後方向に回動可能に支持されており、
    前記各羽根は、略半円盤状からなり、前記ギア機構を介して相対的に反対方向に回転されて前記空気吸入口側より前記空気吹出口側への空気の流れをほぼ阻止する閉塞状態から空気の流れを許容しかつ風向を可変する開放状態に切り換えられ、
    前記操作部は、前記筐体に設けた枢支部に回動自在に支持されたシャフトの前端側に装着されており、
    前記ギア機構は、前記各羽根の略半円盤状の直線部分に一体に形成されたギア部と、前記シャフトの後端側に設けられて前記各羽根のギア部に噛み合っている歯車とを有していることを特徴とする風向調整装置。
  2. 前記筐体は、概略球形で前後端を開口していると共に、前記空気吸入口側より前記枢軸線上付近までが仕切板により2分割されていることを特徴とする請求項1に記載の風向調整装置。
  3. 前記シャフトは前端側が前記筐体の枢支部に回動自在に支持され、後端側が前記仕切板に設けた枢支部に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項2に記載の風向調整装置。
  4. 前記筐体を組み込む枠体を有し、前記枠体を介して設置部に取り付けられることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の風向調整装置。
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