JP6977706B2 - 空気吹出装置 - Google Patents

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Description

本開示は、気流を吹き出す吹出部を備える空気吹出装置に関する。
従来、作動気流となる空気流を形成する主孔の周辺に、作動気流に引き込まれる主孔周りの空気の引き込みを阻む援護気流を形成する補助吹出口が設けられたエアーノズルが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−318176号公報
本発明者らは、気流の到達距離を更に長くするために、主孔から気流を吹き出した際の空気の引き込み作用について鋭意検討した。この結果、空気の引き込み作用は、主孔から作動気流を吹き出した際、作動流体の速度勾配によるせん断力によって生ずる横渦に起因することが判った。なお、横渦は、主流の流れ方向に直交する渦心を有する渦である。
本発明者らが更に検討したところ、主孔の出口下流付近では、速度境界層に生ずる無数の横渦が速度境界層の厚みの中央付近で合成して大規模なものに発達することで、空気の引き込み作用がより強くなるとの知見を得た。
しかしながら、上述の従来技術では、主孔の周囲に補助吹出口を設けることが開示されているだけで、本発明者らの知見について何ら示されておらず、気流の到達距離の更なる向上を見込むことが困難である。
本開示は、主孔から吹き出す作動気流の到達距離を長くすることが可能な空気吹出装置を提供することを目的とする。
請求項1、3、5、6、7、8、9に記載の発明は、空気吹出装置であって、気流を吹き出す吹出部(10)を備える。吹出部は、作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、主孔の周囲に形成されて主孔から吹き出される作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、を含んでいる。また、吹出部は、主孔の出口下流において作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んでいる。渦抑制構造は、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および援護気流の主流を主孔の出口下流で近づける構造になっている。
このように、主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分および補助孔から吹き出される援護気流の主流を近づける構成とすれば、補助孔から吹き出される援護気流によって速度境界層での横渦の発達が充分に抑制される。これにより、主孔から吹き出される作動気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられて、主孔から吹き出される作動気流の流速の減衰が少なくなるので、主孔から吹き出される作動気流の到達距離が長くなる。
請求項1に記載の渦抑制構造は、主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする層縮小構造(180、28、30)を含んでおり、
吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)を含んでおり、
主流路の少なくとも一部には、層縮小構造として主流路における気流の流れ方向に沿って凹部と凸部とが交互に並ぶ凹凸部(30)が設けられている。
請求項3に記載の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、主流路および補助流路を仕切る仕切部(26)を含んでおり、
仕切部には、空気流れ上流側に位置する上流側端部(262)に、縦渦を発生させる凹凸状の縦渦発生機構(263)が設けられている。
請求項5に記載の主孔は、主孔の内壁面(141)を形成する少なくとも一部位において主孔の内壁面に沿って延びる接線(TLm)が補助孔の出口下流において補助孔の中心線(CLs)と交差するように補助孔の中心線に対して傾斜する主傾斜構造(32)を有しており、
渦抑制構造は、主傾斜構造を含んでいる。
請求項6に記載の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、主流路を形成する内壁面(181)に沿って流れる気流を補助孔の出口下流に導く主流ガイド(38)を含んでおり、
渦抑制構造は、主流ガイドを含んでいる。
請求項7に記載の補助孔は、補助孔の内壁面(221)を形成する少なくとも一部位において補助孔の内壁面に沿って延びる接線(TLs)が主孔の出口下流において主孔の中心線(CLm)と交差するように主孔の中心線に対して傾斜する補助傾斜構造(34)を有しており、
渦抑制構造は、補助傾斜構造を含んでいる。
請求項8に記載の吹出部は、補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、補助流路を形成する内壁面(241)に沿って流れる気流を主孔の出口下流に導く補助ガイド(39)を含んでおり、
渦抑制構造は、補助ガイドを含んでいる。
請求項9に記載の吹出部は、主孔の中心線(CLm)を中心とする周方向において、主孔の一部と補助孔の少なくとも一部とが、互いに重なり合う重合構造(36)になっており、
渦抑制構造は、重合構造を含んでいる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態に係る空気吹出装置の模式的な斜視図である。 第1実施形態に係る空気吹出装置の模式的な正面図である。 図2のIII−III断面図である。 第1比較例となる第1ノズルの出口下流における気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第1比較例となる第1ノズルの出口下流における気流の状態を説明するための説明図である。 第2比較例となる第2ノズルの出口下流における気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第1実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第1実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の状態を説明するための説明図である。 第2実施形態に係る空気吹出装置の模式的な斜視図である。 第2実施形態に係る空気吹出装置の模式的な正面図である。 図10のXI−XI断面図である。 第2実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第3実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 図13のXIV部分の拡大図である。 第3実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第4実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第4実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第4実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の状態を説明するための説明図である。 第5実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第5実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第5実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の状態を説明するための説明図である。 第6実施形態に係る空気吹出装置の模式的な正面図である。 第6実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の速度勾配を説明するための説明図である。 第6実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流と援護気流との関係を説明するための説明図である。 第6実施形態に係る空気吹出装置の主孔の出口下流における作動気流の状態を説明するための説明図である。 第7実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第8実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第9実施形態に係る空気吹出装置に追加された縦渦発生機構の模式的な上面図である。 第9実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第10実施形態に係る空気吹出装置の模式的な断面図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の模式的な斜視図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の主孔の開口形状を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第1変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第2変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第3変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第4変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第5変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第6変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第7変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第8変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第9変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第10変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第11変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第11実施形態に係る空気吹出装置の第12変形例となる主孔を説明するための説明図である。 第12実施形態に係る空気吹出装置の模式的な斜視図である。 第12実施形態に係る空気吹出装置の主孔付近の形状を説明するための説明図である。 第12実施形態に係る空気吹出装置の変形例となる主孔を説明するための説明図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
(第1実施形態)
本実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。本実施形態の空気吹出装置1は、車室内を空調する空調ユニットの空気吹出口に適用される。図示しないが空調ユニットは、車室内の最前部に設けられたインストルメントパネルの内側に配置される。そして、空調ユニットの空気吹出口は、インストルメントパネルやその内側に設けられている。
図1および図2に示すように、空気吹出装置1は、気流を吹き出す吹出部10を備える。吹出部10は、その内部に空調ユニットで所望の温度に調整された気流を室内に導く空気流路が形成されている。吹出部10は、ダクト部16、作動気流となる気流を吹き出す主孔14を形成する孔形成部12、ダクト部16の外側に設けられたフランジ部20を含んで構成されている。
ダクト部16は、室内へ吹き出す気流を通過させる流路を形成する部材である。ダクト部16は、筒状の部材で構成されている。ダクト部16は、空気の流れ方向から見た形状が、横幅が縦幅よりも大きい扁平な形状になっている。また、ダクト部16は、空気流れ方向に沿った形状が空気流れ上流側から下流側に向けて絞られた形状になっている。
図3に示すように、ダクト部16の内部には、上流側の部位よりも下流側の部位の近くに仕切部26が設けられている。この仕切部26は、筒状に構成されており、ダクト部16の内側に、ダクト部16に対して所定の隙間があくように配置されている。ダクト部16の内部は、仕切部26によって内側の流路と外側の流路とが形成されている。すなわち、ダクト部16は、その内側に仕切部26が配置されることで二重の流路構造になっている。
ダクト部16の内部には、その中央部分に主流路18が形成されている。主流路18は、仕切部26の内側の空間で構成されている。主流路18は、後述の主孔14から吹き出される作動気流を通過させる流路である。
また、ダクト部16の内部には、主流路18の外側部分に補助流路24が形成されている。補助流路24は、仕切部26とダクト部16との間に形成される隙間で構成されている。補助流路24は、補助孔22から吹き出される援護気流を通過させる流路である。
主流路18および補助流路24は、上述の仕切部26によって仕切られている。なお、主流路18および補助流路24は、ダクト部16のうち仕切部26の上流側の端部よりも上流側に位置する部位で互いに連通している。
ダクト部16は、空気流れ上流側の部位が図示しない空調ユニットの空気吹出口に嵌合される。また、ダクト部16は、空気流れ下流側の部位が孔形成部12の外周に連なっている。
孔形成部12は、ダクト部16の空気流れ下流側の端部に位置付けられている。孔形成部12は、ダクト部16の空気流れ下流側の端面を構成する板状の部材であり、空気流れ方向において所定の厚みを有している。孔形成部12は、ダクト部16と仕切部26とを接続する接続部でもある。孔形成部12は、空気を吹き出すことが可能なように筒状に構成されている。孔形成部12は、空気流れ方向から見た形状が、横幅が縦幅よりも大きい扁平な形状になっている。孔形成部12には、その中央部分に主孔14が単一の孔として開口している。この主孔14は、空調ユニットで温度調整された空調風を作動気流として車室内へ吹き出すための開口である。
主孔14は、空気流れ方向から見た形状が、横幅が縦幅よりも大きい長円形状になっている。具体的には、主孔14は、長さの等しい平行な線分を円弧状に湾曲した一対の曲線で接続してなる形状になっている。
主孔14は、主流路18に連なる孔である。主孔14は、仕切部26において、空気流れ下流側の端から孔形成部12の厚みの分だけ上流側に位置する範囲に形成されている。主孔14は、空気流れ方向に沿って延びる内壁面141を有している。
また、孔形成部12には、主孔14の周囲を囲むように複数の補助孔22が形成されている。補助孔22は、主孔14から吹き出される作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出すための開口である。
図2に示すように、複数の補助孔22は、孔形成部12において主孔14を取り囲むように形成されている。複数の補助孔22は、孔形成部12における主孔14の外縁部分を形成する部位の外側に形成されている。複数の補助孔22は、互いの間隔が等しくなるように形成されている。複数の補助孔22は、主孔14に比べて断面積が小さい丸孔として形成されている。
補助孔22は、補助流路24に連なる孔である。補助孔22は、仕切部26およびダクト部16のうち、空気流れ下流側の端から孔形成部12の厚みの分だけ上流側に位置する範囲に形成されている。補助孔22は、空気流れ方向に沿って延びる内壁面221を有している。
フランジ部20は、吹出部10を図示しないインストルメントパネルに対して取り付けるための部材である。フランジ部20は、ダクト部16の外周に対してダクト部16から突き出るように設けられた矩形状の部材で構成されている。フランジ部20は、ダクト部16の上流側の部位が空調ユニットの空気吹出口に嵌合された状態で、ビス等の連結部材によってインストルメントパネルに対して取り付けられる。なお、フランジ部20には、角部をなす四隅付近にビス等の連結部材を通すための貫通穴201が形成されている。
吹出部10を構成する孔形成部12、ダクト部16、フランジ部20、仕切部26それぞれは、樹脂で構成されている。孔形成部12、ダクト部16、およびフランジ部20、仕切部26は、射出成形等の成形技術によって一体に成形された一体成形物で構成されている。なお、孔形成部12、ダクト部16、フランジ部20、仕切部26は、その一部が別体で構成されていてもよい。このように構成される吹出部10は、前述したように、図示しないインストルメントパネルに設置される。
ここで、近年、インストルメントパネルは、車室内の拡大や意匠性の観点で車両上下方向において薄型化が要求されている。また、インストルメントパネルは、車両幅方向の中央部分や車両前後方向において乗員に相対する部分に車両の運転状態を示す各種情報を報知するための大型の情報機器が設置される傾向がある。これらにより、空調ユニットでは、空気吹出口を薄幅にする等の対策が必要となるが、空気吹出口を薄幅にすると、空気吹出口の下流に生ずる横渦によって、空気吹出口から吹き出す気流のコア部の崩壊が早まり、車室内における気流の到達距離が短くなる。このため、空気吹出装置1には、車室内へ吹き出される気流の到達距離を長くすることが求められつつある。
本発明者らは、車室内へ吹き出す気流の到達距離を更に長くするために、主孔14から気流を吹き出した際の空気の引き込み作用について鋭意検討した。この結果、当該空気の引き込み作用は、主孔14から作動気流を吹き出した際に、作動気流の速度勾配によるせん断力によって生ずる横渦Vtに起因することが判った。以下、空気の引き込み作用について、図4、図5を参照して説明する。
図4は、本実施形態の空気吹出装置1の第1比較例となる第1ノズルCE1を示す模式図である。第1ノズルCE1は、断面積が略一定となる円筒管で構成され、一端側の開口が主孔Hm1を構成している。
図4に示すように、第1ノズルCE1の主孔Hm1から気流が吹き出されると、主孔Hm1の出口下流において主孔Hm1からの気流とその周囲で静止した空気との速度差に起因して速度境界層BLが形成される。速度境界層BLは、第1ノズルCE1の主孔Hm1から吹き出された気流のうち静止した空気の影響を受ける層である。
速度境界層BLでは、図5に示すように、速度勾配によるせん断力によって無数の横渦Vtが生ずる。そして、本発明者らの検討によれば、速度境界層BLに生ずる無数の横渦Vtが速度境界層BLの厚みδの中央部分BLc付近で合成して大規模なものに発達することで、空気の引き込み作用がより強くなり易いことが判った。
ここで、速度境界層の厚みδは、壁面から速度境界層BLの外側を流れる主流(すなわち、ポテンシャル流)の速度Uの99%(すなわち、0.99×U)となる位置までの長さとして定義される。速度境界層の厚みδは、例えば、次の式F1に基づいて算出される。
δ=5×(ν×x/U1/2 …(F1)
但し、式F1では、νが動粘性係数を示し、xが主流の流れ方向の位置、Uが主流の速度(すなわち、一様流速度)を示している。なお、速度境界層の厚さδの定義式としては、上述の式F1以外に、例えば、排除厚さによる定義式や運動量厚さによる定義式を用いることも可能である。
図6は、本実施形態の空気吹出装置1の第2比較例となる第2ノズルCE2を示す模式図である。第2ノズルCE2は、その一端側に主孔Hm2および当該主孔Hm2を取り囲む複数の補助孔Hsが形成された円筒管で構成されている。図6に示すように、第2ノズルCE2の主孔Hm2および補助孔Hsから気流が吹き出されると、主孔Hm2の出口下流に主孔Hm2の内壁面に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLには、その厚みδの中央部分BLc付近で横渦Vtが生じ易いと考えられる。
一方、補助孔Hsから吹き出された援護気流の主流は、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcから所定の間隔LSがあいた状態で、主孔Hm2からの作動気流と並行して吹き出される。すなわち、第2ノズルCE2では、補助孔Hsから吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcから離れた状態で流れる。
このような場合、援護気流の主流が速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心から離れることになり、援護気流によって横渦Vtが崩壊され難く、速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ難いと考えられる。
本発明者らは、援護気流の主流と作動気流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心とを近づけることで、速度境界層BLに生ずる横渦の発達の抑制効果が得られると考え、吹出部10に対して渦抑制構造を追加することとした。
図3に示すように、本実施形態の吹出部10には、渦抑制構造として、ダクト部16の主流路18に対して、主孔14の開口面積Smよりも断面積Scが大きくなる拡大部180が設けられている。
主流路18を形成する仕切部26の内壁面181は、拡大部180のうち断面積が最も大きくなる部位から主孔14に向かって壁面形状が先細りとなる形状になっている。拡大部180は、主流路18を形成する仕切部26の内壁面181のうち、空気流れ上流側から下流側に向かって断面積が小さくなっている部位で構成されている。すなわち、拡大部180は、主孔14に対して連続的に連なるように、主孔14に近づくにつれて断面積が連続的に小さくなっている。拡大部180は、最大となる断面積Scと主孔14の開口面積Smとの比が、例えば、7対2となるように設定されている。拡大部180の断面積Scは、主流路18において最も流路断面積が大きくなる部位での断面積である。具体的には、拡大部180の断面積Scは、仕切部26の空気流れ上流側の端部における断面積である。また、主孔14の開口面積Smは、仕切部26の空気流れ下流側の端部における断面積である。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図7に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。
主流路18には、主孔14の開口面積Smよりも断面積Scが大きい拡大部180が設けられているため、拡大部180から主孔14に至るまでに縮流が生ずる。これにより、主流路18では、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が小さくなる。主流路18を形成する内壁面181付近での気流の流速が大きくなる理由としては、主流路18を形成する内壁面181の曲率の作用によって壁面に沿う気流に遠心力が働くことが挙げられる。なお、縮流は、流路断面が縮小されることで気流の流路壁面付近の流速と主流の流速との差が小さくなる現象として解釈することができる。
そして、主孔14および補助孔22から気流が吹き出されると、主孔14の出口下流に主孔14の内壁面141に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLの厚みδは、主流路18における縮流が生ずることで、第2比較例に比べて小さくなる。
主孔14の出口下流に形成される作動気流の速度境界層BLの厚みδが小さいと、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcおよび補助孔22から吹き出された援護気流の主流とが主孔14の出口下流で近づく状態になる。すなわち、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。具体的には、援護気流の主流と速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcとの間隔LSが、第2比較例に比べて小さくなる。
この場合、図8に示すように、援護気流の主流が速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れることになり、援護気流によって横渦Vtが崩壊され易いので、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。
このように、本実施形態の空気吹出装置1では、主流路18に設けた拡大部180によって、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達を抑制可能となる。本実施形態では、主流路18に設けた拡大部180が渦抑制構造として機能する。より具体的には、拡大部180は、主孔14の内壁面141に沿って形成される速度境界層BLの厚みδを小さくする層縮小構造として機能する。
以上説明した空気吹出装置1では、主流路18に設けた拡大部180によって渦抑制構造が実現されている。これによると、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcおよび補助孔22から吹き出される気流が主孔14の出口下流で近づく。すなわち、主流路18に拡大部180を設ける構造とすれば、主孔14付近で縮流が生ずることで主孔14の中心線CLm付近と内壁面141付近との間の流速差が小さくなり、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδを小さくすることができる。
これにより、補助孔22から吹き出される援護気流によって速度境界層BLでの横渦の発達が充分に抑制される。この結果、主孔14から吹き出される作動気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられ、主孔14から吹き出される作動気流の流速の減衰が少なくなるので、主孔14から吹き出される作動気流の到達距離が長くなる。
特に、空調ユニットで温度調整された空調風を作動気流として主孔14から吹き出す場合、主孔14から吹き出される作動気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられることで、空気の引き込み作用に起因する作動気流の温度変化を抑えることができる。すなわち、本実施形態の空気吹出装置1によれば、適温の気流を所望の箇所に到達させることができる。このことは、車室内におけるスポット的な空調を実現する上で特に有効である。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図9〜図12を参照して説明する。本実施形態では、ダクト部16の内部に主流路18を流れる気流を縮流させる縮流フィン28が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図9に示すように、本実施形態の吹出部10には、ダクト部16の内部に縮流フィン28が設けられている。この縮流フィン28は、図10に示すように、ダクト部16の内側に形成される主流路18が上下に分断されるように、主孔14の内壁面141の短辺の略中央部分において主孔14の内壁面141の長辺に沿って延びている。図示しないが、縮流フィン28は、その長手方向の両端部がダクト部16の内側に連結されている。
図11に示すように、縮流フィン28は、主孔14から突き出ないようにダクト部16の内側の主流路18を形成する部位に位置付けられている。具体的には、縮流フィン28は、ダクト部16の内部のうち、主流路18の中心線CLmと直交する方向において、仕切部26の一部と重なり合う位置であって、主孔14の内壁面141と重なり合わない位置に配置されている。
また、縮流フィン28は、その断面が空力特性に優れたティアドロップ形状になっている。すなわち、縮流フィン28は、空気流れ上流側の前縁部分が丸みを有する曲面状となり、空気流れ下流側の後縁部分が前縁部分に比べて鋭利な曲面状になっている。また、縮流フィン28は、その断面の厚みが後縁部分よりも前縁部分に近い位置で最大となっている。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図12に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。
主流路18には、主孔14の開口面積Smよりも断面積Scが大きい拡大部180が設けられているため、拡大部180から主孔14に至るまでに縮流が生ずる。加えて、主流路18は、縮流フィン28によって二股に分岐されることで、主孔14に至るまでに縮流が生ずる。
前述の如く、縮流フィン28は、主孔14から突き出ないようにダクト部16の内側の主流路18を形成する部位に位置付けられている。このため、ダクト部16の内側には、縮流フィン28によって流路断面積が小さくなる上流区間A、上流区間Aよりも流路断面積が拡大する中間区間B、流路断面積が殆ど変化しない下流区間Cが形成される。
上流区間Aでは、縮流フィン28によって流路断面積が小さくなり、気流が圧縮されることで、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が充分に小さくなる。すなわち、上流区間Aでは、縮流フィン28による縮流効果によって主流路18を形成する内壁面181付近の速度境界層の厚みが下流側に向かって小さくなる。
一方、上流区間Aの下流側である中間区間Bおよび下流区間Cでは、流路断面積が小さくなっていないので、主流路18を形成する内壁面181付近の速度境界層の厚みが下流側に向かって大きくなる。
具体的には、中間区間Bでは、流路断面積が拡大しているので、主流路18を形成する内壁面181付近の速度境界層の厚みが下流側に向かって徐々に大きくなる。しかし、縮流フィン28は、空気流れ下流側の後縁側における断面の厚みの変化量が前縁側に比べて小さくなっている。このため、中間区間Bでの流路断面積の変化が上流区間Aの変化に比べて緩やかとなり、中間区間Bにおける速度境界層の厚みの増加量は、上流区間Aにおける速度境界層の厚みの減少量に比べて充分に小さくなる。また、中間区間Bの下流側である下流区間Cでは、流路断面積が一定であるため、主流路18を形成する内壁面181付近の速度境界層の厚みが下流側に向かって若干大きくなる。しかし、下流区間Cにおける速度境界層の厚みの増加量は、上流区間Aにおける速度境界層の厚みの減少量に比べて極めて小さくなる。
このように、縮流フィン28による上流区間Aにおける速度境界層の厚みの減少量は、中間区間Bおよび下流区間Cにおける速度境界層の厚みの増加量に比べて充分に大きくなる。
これにより、主流路18では、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が充分に小さくなる。そして、主孔14および補助孔22から気流が吹き出されると、主孔14の出口下流に主孔14の内壁面141に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLの厚みδは、第1実施形態に比べて小さくなる。
このため、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcにより近づいた状態で流れる。これにより、援護気流の主流が速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦Vtが崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、主流路18に設けた拡大部180および縮流フィン28が渦抑制構造として機能する。より具体的には、拡大部180および縮流フィン28それぞれが、主孔14の内壁面141に沿って形成される速度境界層BLの厚みδを小さくする層縮小構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、主流路18に対して縮流フィン28が追加されているものの、その他の構成が第1実施形態と共通している。このため、本実施形態の空気吹出装置1は、第1実施形態と共通の構成から得られる作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態では、層縮小構造が拡大部180だけでなく縮流フィン28を含めた構造となっている。これによれば、主流路18の拡大による装置の体格増大を抑えつつ、縮流による速度境界層BLの厚みδを小さくすることが可能となる。このような構成は、車両等の移動体の如く設置スペースが大きく制限されている場合に好適である。
(第2実施形態の変形例)
上述の第2実施形態では、縮流フィン28として、断面形状がティアドロップ形状となっているものを例示したが、これに限定されない。縮流フィン28は、例えば、断面形状が主流路18の気流に沿って延びる長円形状になっていてもよい。また、縮流フィン28としては、例えば、格子形状を有するものが採用されていてもよい。
上述の第2実施形態では、主流路18に対して拡大部180が設けられている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、主流路18に対して縮流フィン28が配置されるだけで、主流路18に対して拡大部180が設けられていない構成になっていてもよい。この場合、縮流フィン28が、主孔14の内壁面141に沿って形成される速度境界層BLの厚みδを小さくする層縮小構造として機能する。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図13〜図15を参照して説明する。本実施形態では、主流路18を形成する内壁面181に対して凹凸部30が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図13に示すように、本実施形態の吹出部10には、主流路18を形成する内壁面181に対して、主流路18における気流の流れ方向に沿って凹部と凸部とが交互に並ぶ凹凸部30が設けられている。具体的には、凹凸部30は、ダクト部16の内部において主流路18および補助流路24を仕切る仕切部26の内側の略全域に形成されている。
図14に示すように、凹凸部30は、主流路18を形成する内壁面181に設けられた複数の溝301によって形成されている。複数の溝301は、主流路18における気流の流れ方向に沿って所定の間隔をあけて並ぶように形成されている。溝301は、円形または多角形の窪みで構成されている。なお、溝301は、例えば、主流路18における気流の流れ方向に交差して延びる断面がV字状のスリット溝で構成されていてもよい。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図15に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。
主流路18には、主孔14の開口面積Smよりも断面積Scが大きい拡大部180が設けられているため、拡大部180から主孔14に至るまでに縮流が生ずる。加えて、主流路18を形成する内壁面181には、主流路18における主流の流れ方向に凹部と凸部とが交互に並ぶ凹凸部30が形成されている。
図14に示すように、凹凸部30では、気流が主流路18を形成する内壁面181付近を通過する際に、複数の溝301内に渦が生ずる。そして、凹凸部30の内側に生ずる渦がボールベアリングのような役割を果たすことで、主流路18を形成する内壁面181の摩擦係数が小さくなる。これにより、主流路18では、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が小さくなる。
そして、主孔14および補助孔22から気流が吹き出されると、主孔14の出口下流に主孔14の内壁面141に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLの厚みδは、凹凸部30による摩擦係数の低減効果によって、第1実施形態に比べて小さくなる。
このため、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。具体的には、援護気流の主流と速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcとの間隔LSが、第1実施形態に比べて小さくなる。これにより、援護気流の主流が速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦Vtが崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、主流路18に設けた拡大部180および凹凸部30が渦抑制構造として機能する。より具体的には、拡大部180および凹凸部30それぞれが、主孔14の内壁面141に沿って形成される速度境界層BLの厚みδを小さくする層縮小構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、主流路18を形成する内壁面181に対して凹凸部30が追加されているものの、その他の構成が第1実施形態と共通している。このため、本実施形態の空気吹出装置1は、第1実施形態と共通の構成から得られる作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
本実施形態では、層縮小構造が拡大部180だけでなく凹凸部30を含めた構造となっている。これによれば、拡大部180による縮流効果だけでなく、主流路18を形成する内壁面181の摩擦係数の低減効果によって、速度境界層BLの厚みδを充分に小さくすることが可能となる。
特に、本実施形態では、凹凸部30が主流路18の内壁面181に設けられた複数の溝301によって形成されている。これによれば、凹凸部30を複数の突起で構成する場合に比べて、主流路18の大きさを確保可能となり、主流路18における圧力損失を抑制することができる。このことは、作動気流の到達距離の向上に大きく寄与する。
(第3実施形態の変形例)
上述の第3実施形態では、凹凸部30が、複数の溝301によって形成されるものを例示したが、これに限定されない。凹凸部30は、例えば、複数の突起によって形成されていてもよい。凹凸部30が複数の突起によって形成される場合、気流が主流路18を形成する内壁面181付近を通過する際に複数の突起の隙間に渦が生ずる。この渦がボールベアリングのような役割を果たすため、本変形例によって上述の第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述の第3実施形態では、凹凸部30が、ダクト部16の内部において主流路18および補助流路24を仕切る仕切部26の内側の略全域に形成されているものを例示したが、これに限定されない。凹凸部30は、仕切部26の内側の一部に形成されていてもよい。
上述の第3実施形態では、主流路18に対して拡大部180が設けられている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、主流路18に対して凹凸部30が配置されるだけで、主流路18に対して拡大部180が設けられていない構成になっていてもよい。この場合、凹凸部30が、主孔14の内壁面141に沿って形成される速度境界層BLの厚みδを小さくする層縮小構造として機能する。
また、上述の第3実施形態では、層縮小構造として拡大部180および凹凸部30を備える構造を例示したが、これに限定されない。層縮小構造は、例えば、拡大部180、縮流フィン28、および凹凸部30を備える構造や、縮流フィン28および凹凸部30を備える構造になっていてもよい。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について、図16〜図18を参照して説明する。本実施形態では、主孔14がラッパ状に拡開されている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図16に示すように、本実施形態の吹出部10は、主孔14がラッパ状に拡開されている。具体的には、主孔14の内壁面141には、主孔14の内壁面141に沿って延びる接線TLmが補助孔22の出口下流で補助孔22の中心線CLsと交差するように補助孔22の中心線CLsに対して傾斜する主傾斜構造32が設けられている。換言すれば、主孔14の内壁面141は、その全周において、内壁面141に沿って延びる接線TLmが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜している。具体的には、接線TLmは、主孔14の内壁面141の下流端において当該内壁面141に沿って延びる接線である。
ここで、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLでは、主孔14の直後ではなく、主孔14から離れた位置で横渦Vtが生じ始める傾向がある。例えば、横渦Vtは、主孔14の短径の2倍以上離れた位置で生じ始めることがある。このため、主孔14の内壁面141は、接線TLmと中心線CLsとのなす角度θmが鋭角となる範囲内(例えば、1°〜30°となる範囲内)に設定されることが望ましい。
また、本実施形態の吹出部10は、主流路18の断面積Scが、主孔14の開口面積Smよりも小さくなっている。すなわち、本実施形態の吹出部10には、第1実施形態の拡大部180に相当する構成が設けられていない。なお、主流路18の断面積Scは、仕切部26の上流側の端部における断面積である。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図17に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。そして、主流路18に流入した気流は、主孔14から吹き出される。この際、主孔14がラッパ状に拡開されているので、主孔14の出口下流には、作動気流の速度境界層BLが主孔14の中心線CLmから離れるように形成される。すなわち、主孔14の出口下流では、作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcが、補助孔22から吹き出される援護気流の主流に近づく状態となる。
これにより、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。すなわち、図18に示すように、援護気流の主流AFsが速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦Vtが崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、主孔14の内壁面141に設けられた主傾斜構造32が、渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、主孔14を形成する内壁面141に対して主傾斜構造32が設けられている。これによると、主孔14の内壁面141付近の流速分布が主孔14の出口下流にて補助孔22からの援護気流に拡がることで、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcを補助孔22から吹き出される気流に近づけることができる。このため、補助孔22から吹き出される気流によって速度境界層BLでの横渦の発達が充分に抑制される。
このように、本実施形態の空気吹出装置1によっても、主孔14から吹き出される気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられて、主孔14から吹き出される気流の流速の減衰が少なくなるので、主孔14から吹き出される作動気流の到達距離が長くなる。
(第4実施形態の変形例)
上述の第4実施形態では、主孔14の内壁面141が、その全周において、内壁面141に沿って延びる接線TLmが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜しているものを例示したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、主孔14の内壁面141の一部が、内壁面141に沿って延びる接線TLmが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜した構造になっていてもよい。
上述の第4実施形態では、主孔14の内壁面141が直線状に延びているものを例示したが、これに限定されない。主孔14の内壁面141は、曲線状に湾曲した状態で延びていてもよい。この場合、接線TLmは、主孔14の内壁面141の下流端における接線となる。
上述の第4実施形態では、主孔14に対して主傾斜構造32が適用され、第1〜第3実施形態で説明した拡大部180、縮流フィン28、凹凸部30が適用されていないものを例示したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、主孔14に対して主傾斜構造32が適用された吹出部10において、第1〜第3実施形態で説明した拡大部180、縮流フィン28、凹凸部30の少なくとも1つの層縮小構造が適用されていてもよい。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について、図19〜図21を参照して説明する。本実施形態の空気吹出装置1は、複数の補助孔22それぞれの内壁面221に沿って延びる接線TLsが、主孔14の出口下流において主孔14の中心線CLmと交差するような構造を有している点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図19に示すように、吹出部10は、複数の補助孔22それぞれの内壁面221に沿って延びる接線TLsが、主孔14の出口下流において主孔14の中心線CLmと交差する構造になっている。具体的には、接線TLsは、補助孔22それぞれの内壁面221の下流端において当該内壁面221に沿って延びる接線である。
具体的には、各補助孔22の内壁面221を形成する部位には、補助孔22の内壁面221に沿って延びる接線TLsが主孔14の出口下流で主孔14の中心線CLmと交差するように主孔14の中心線CLmに対して傾斜する補助傾斜構造34が設けられている。換言すれば、各補助孔22の内壁面221は、内壁面221に沿って延びる接線TLsが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜している。なお、各補助孔22の内壁面221は、第4実施形態と同様の理由で、接線TLsと中心線CLmとのなす角度θsが鋭角となる範囲内(例えば、1°〜30°となる範囲内)に設定されることが望ましい。
また、本実施形態の吹出部10は、主流路18の断面積Scが、主孔14の開口面積Smよりも小さくなっている。すなわち、本実施形態の吹出部10には、第1実施形態の拡大部180に相当する構成が設けられていない。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図20に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。そして、主流路18に流入した気流は、作動気流として主孔14から吹き出される。
そして、主孔14から作動気流が吹き出されると、主孔14の出口下流に主孔14の内壁面141に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLには、その厚みδの中央部分BLc付近で横渦が生じ易いと考えられる。
一方、補助孔22から吹き出される援護気流の主流は、補助孔22の内壁面221に沿って延びる接線TLsが主孔14の中心線CLmに対して傾斜しているので、主孔14から吹き出された作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcに近づく。すなわち、主孔14の出口下流では、補助孔22から吹き出される援護気流の主流が作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcに近づく状態となる。
これにより、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。すなわち、図21に示すように、援護気流の主流AFsが速度境界層BLに生ずる横渦の渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦が崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦の発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、補助孔22の内壁面221に設けられた補助傾斜構造34が、渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、補助孔22を形成する内壁面241に対して補助傾斜構造34が設けられている。これによると、補助孔22から吹き出される援護気流を主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づけることができる。このため、補助孔22から吹き出される気流によって速度境界層BLでの横渦の発達が充分に抑制される。したがって、本実施形態の空気吹出装置1によっても、主孔14から吹き出される気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられて、主孔14から吹き出される気流の流速の減衰が少なくなるので、主孔14から吹き出される作動気流の到達距離が長くなる。
(第5実施形態の変形例)
上述の第5実施形態では、各補助孔22の内壁面221が、内壁面221に沿って延びる接線TLsが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜しているものを例示したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、複数の補助孔22のうち一部の補助孔22の内壁面221が、内壁面221に沿って延びる接線TLsが主孔14の中心線CLmと交差するように傾斜した構造になっていてもよい。
上述の第5実施形態では、補助孔22の内壁面221が直線状に延びているものを例示したが、これに限定されない。補助孔22の内壁面221は、曲線状に湾曲した状態で延びていてもよい。この場合、接線TLsは、補助孔22の内壁面221の下流端における接線となる。
上述の第5実施形態では、補助孔22に対して補助傾斜構造34が適用され、第1〜第3実施形態で説明した拡大部180、縮流フィン28、凹凸部30が適用されていないものを例示したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、補助孔22に対して補助傾斜構造34が適用された吹出部10において、第1〜第3実施形態で説明した拡大部180、縮流フィン28、凹凸部30の少なくとも1つの層縮小構造が適用されていてもよい。
また、空気吹出装置1は、上述の第4実施形態の如く、補助孔22に対して補助傾斜構造34が適用された吹出部10において、主孔14に対して第4実施形態で説明した主傾斜構造32が適用されていてもよい。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について、図22〜図25を参照して説明する。本実施形態では、孔形成部12における主孔14と補助孔22との位置関係が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図22に示すように、本実施形態の吹出部10には、主孔14の中心線CLmを中心とする周方向において、主孔14の一部と補助孔22の一部とが互いに重なり合う重合構造36になっている。
具体的には、主孔14は、全体的には長円形状になっているものの、その外縁部分が波状に蛇行した曲線になっている。そして、複数の補助孔22は、主孔14の外縁部分における内側に突き出た部分に一部がかかるように形成されている。すなわち、複数の補助孔22は、少なくとも一部が主孔14の最外縁部となる部位同士を結んだ仮想線VLの内側に位置するように孔形成部12に対して形成されている。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、図23および図24に示すように、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。そして、主流路18に流入した気流は、作動気流として主孔14から吹き出される。なお、図23は、図22のXXIII−XIII断面図である。また、図24は、図22のXXIV−XXIV断面図である。
主孔14から作動気流が吹き出されると、主孔14の出口下流に主孔14の内壁面141に沿って作動気流の速度境界層BLが形成される。この速度境界層BLには、その厚みδの中央部分BLc付近で横渦Vtが生じ易いと考えられる。
一方、補助孔22から吹き出される援護気流の主流は、主孔14の中心線CLmを中心とする周方向において主孔14の一部と補助孔22の一部とが互いに重なり合っているので、主孔14から吹き出された作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcに近づく。すなわち、図24に示すように、主孔14の出口下流では、補助孔22から吹き出される援護気流の主流が作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcに近づく状態となる。
これにより、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。すなわち、図25に示すように、援護気流の主流AFsが速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦Vtが崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、拡大部180および重合構造36が、渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、吹出部10に対して、主孔14の中心線CLmを中心とする周方向において主孔14と補助孔22とが互いに重なり合う重合構造36が設けられている。これによると、補助孔22から吹き出される援護気流を主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づけることができる。このため、補助孔22から吹き出される気流によって速度境界層BLでの横渦Vtの発達が充分に抑制される。したがって、本実施形態の空気吹出装置1によっても、主孔14から吹き出される気流への周囲からの空気の引き込みが抑えられて、主孔14から吹き出される気流の流速の減衰が少なくなるので、主孔14から吹き出される作動気流の到達距離が長くなる。
(第6実施形態の変形例)
上述の第6実施形態では、重合構造36として、主孔14の中心線CLmを中心とする周方向において、主孔14の一部と補助孔22の一部とが互いに重なり合うものを例示したが、これに限定されない。重合構造36は、主孔14の中心線CLmを中心とする周方向において、主孔14の一部と補助孔22の全体とが互いに重なり合う構造になっていてもよい。
上述の第6実施形態では、主流路18に対して拡大部180が設けられている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、吹出部10に対して重合構造36が適用されるだけで、主流路18に対して拡大部180が設けられていない構成になっていてもよい。
上述の第6実施形態では、吹出部10に対して拡大部180および重合構造36が適用され、第2、第3実施形態で説明した、縮流フィン28および凹凸部30が適用されていないものを例示したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、吹出部10に対して重合構造36が適用された吹出部10において、第2、第3実施形態で説明した縮流フィン28、凹凸部30の少なくとも1つの層縮小構造が適用されていてもよい。また、空気吹出装置1は、吹出部10に対して重合構造36が適用された吹出部10において、主孔14に対して第4実施形態で説明した主傾斜構造32が適用されていてもよい。
(第7実施形態)
次に、第7実施形態について図26を参照して説明する。本実施形態では、仕切部26に対して、主流路18と補助流路24とを連通させる連通孔261が形成されている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図26に示すように、本実施形態の吹出部10は、主流路18と補助流路24とを仕切る仕切部26に対して、主流路18と補助流路24とを連通させる連通孔261が形成されている。仕切部26には、空気流れ上流側から下流側に沿って複数の連通孔261が形成されている。
連通孔261は、主流路18を流れる気流の一部が補助流路24に導く貫通孔である。連通孔261は、仕切部26における主流路18側に開口する主開口261a、および仕切部26における補助流路24側に開口する補助開口261bを有する。連通孔261は、主開口261aが補助開口261bよりも空気流れ上流側となる位置に形成されている。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、仕切部26に連通孔261が設けられている。このため、図26の矢印Faに示すように、主流路18を流れる気流の一部が連通孔261を介して補助流路24に導かれる。そして、連通孔261を通過する気流によって、主流路18を形成する内壁面181に沿って気流が流れ易くなる。これにより、主流路18では、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が小さくなる。そして、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδが第1実施形態に比べて小さくなる。
このため、本実施形態の吹出部10では、補助孔22から吹き出された援護気流の主流が、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcにより近づいた状態で流れる。これにより、援護気流の主流が速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流による主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、主流路18に設けた拡大部180および仕切部26に形成した連通孔261が渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、仕切部26に対して連通孔261が形成されているものの、その他の構成が第1実施形態と共通している。このため、本実施形態の空気吹出装置1は、第1実施形態と共通の構成から得られる作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態では、渦抑制構造が拡大部180だけでなく仕切部26に形成された連通孔261を含めた構造となっている。これによれば、部品を追加することなく、速度境界層BLの厚みδを小さくすることが可能となるので、車両等の移動体の如く設置スペースが大きく制限されている場合に好適である。
(第7実施形態の変形例)
上述の第7実施形態では、仕切部26に対して複数の連通孔261が形成される例について説明したが、これに限定されない。吹出部10は、仕切部26に対して1つの連通孔261が形成されていてもよい。また、連通孔261は、主流路18を流れる気流を補助流路24に導くことが可能であれば、主開口261aと補助開口261bとが空気流れ方向において同様の位置に形成されていてもよい。
上述の第7実施形態では、主流路18に対して拡大部180が設けられている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、主流路18に対して拡大部180が設けられていない構成になっていてもよい。
(第8実施形態)
次に、第8実施形態について図27、図28を参照して説明する。本実施形態では、仕切部26の上流側端部262に対して縦渦発生機構263が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図27に示すように、仕切部26には、空気流れ上流側に位置する上流側端部262に凹凸状の縦渦発生機構263が設けられている。縦渦発生機構263は、仕切部26の上流側端部262付近に縦渦を発生させるものである。縦渦は、渦心が主流の流れ方向と同一方向を向いている螺旋状の渦である。
縦渦発生機構263は、仕切部26の上流側端部262から突き出た複数の凹凸状の突出片で構成されている。具体的には、縦渦発生機構263は、図28に示すように、上流側端部262に形成された複数の三角形状の突出片で構成されている。この突出片は、先端に向かって延びる2辺が直線状に交差することで先鋭化された形状になっている。
このように構成される吹出部10では、仕切部26の上流側端部262に縦渦発生機構263が設けられている。このため、気流が仕切部26の上流側端部262付近を通過する際に縦渦が発生する。縦渦発生機構263により発生する縦渦は、渦心が仕切部26の周囲を流れる気流と同一方向を向いた螺旋状の渦であり、仕切部26の表面に向かう速度成分が含まれている。このため、仕切部26の周囲を流れる気流は、縦渦発生機構263にて発生した縦渦によって、仕切部26の表面に近づくように押し付けられることで、主流路18を形成する内壁面181に沿って流れ易くなる。これにより、主流路18では、主孔14の中心線CLm付近と主流路18を形成する内壁面181付近との間の流速差が小さくなる。そして、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδが第1実施形態に比べて小さくなる。
その他の構成は第1実施形態と同様である。本実施形態の空気吹出装置1は、第1実施形態と共通の構成を有しているので、当該共通の構成から奏される作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
特に、本実施形態の空気吹出装置1は、仕切部26の上流側端部262に縦渦発生機構263が設けられている。これによると、仕切部26の周囲を流れる気流が縦渦発生機構にて発生した縦渦によって仕切部26の表面(すなわち、主流路18を形成する内壁面181)に沿って流れ易くなる。このため、主孔14の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みδの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
(第8実施形態の変形例)
上述の第8実施形態では、主流路18に対して拡大部180が設けられている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、主流路18に対して拡大部180が設けられていない構成になっていてもよい。なお、縦渦発生機構263は、第2実施形態で説明した縮流フィン28の上流端部に対して追加してもよい。これによると、縮流フィン28の周囲を流れる気流が、縦渦発生機構263にて発生した縦渦によって縮流フィン28の表面に沿って流れ易くなる。この結果、縮流フィン28の追加に伴う作動気流の乱れを充分に抑制することができる。
(第9実施形態)
次に、第9実施形態について図29を参照して説明する。本実施形態では、主流路18に対して、主流ガイド38が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図29に示すように、本実施形態の吹出部10は、主流路18の断面積Scが、主孔14の開口面積Smと同程度になっている。すなわち、本実施形態の吹出部10には、第1実施形態の拡大部180に相当する構成が設けられていない。
また、吹出部10は、主流路18を形成する内壁面181に沿って流れる気流を補助孔22の出口下流に導く主流ガイド38を有している。主流ガイド38は、上主板381および下主板382で構成されている。
上主板381は、主流路18を形成する内壁面181のうち上壁面181aに沿って流れる気流を上壁面181aに近接する補助孔22の出口下流に導くものである。上主板381は、主流路18を形成する上壁面181aと主流路18の中心線CLmとの間に配置されている。上主板381は、その下流端381aにおける接線TLg1が、補助孔22の出口下流で補助孔22の中心線CLsと交差するように、補助孔22の中心線CLsに対して傾斜した姿勢で配置されている。上主板381は、その下流端381aが主孔14から突き出ないようにダクト部16の内側に配置されている。
また、下主板382は、主流路18を形成する内壁面181のうち下壁面181bに沿って流れる気流を下壁面181bに近接する補助孔22の出口下流に導くものである。下主板382は、主流路18を形成する下壁面181bと主流路18の中心線CLmとの間に配置されている。下主板382は、その下流端382aにおける接線TLg2が、補助孔22の出口下流で補助孔22の中心線CLsと交差するように、補助孔22の中心線CLsに対して傾斜した姿勢で配置されている。下主板382は、その下流端382aが主孔14から突き出ないようにダクト部16の内側に配置されている。
各主板381、382は、主孔14の内壁面141の短辺の略中央部分において主孔14の内壁面141の長辺に沿って延びている。図示しないが、各主板381、382は、その長手方向の両端部がダクト部16の内側に連結されている。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。そして、主流路18に流入した気流は、主孔14から吹き出される。この際、主流路18を形成する内壁面181に沿って流れる気流は、主流ガイド38によって上下に拡散して吹き出される。このため、主孔14の出口下流には、作動気流の速度境界層BLが主孔14の中心線CLmから離れるように形成される。
これにより、本実施形態の吹出部10では、第4実施形態と同様に、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。すなわち、援護気流の主流AFsが速度境界層BLに生ずる横渦Vtの渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦Vtが崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦Vtの発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、主流ガイド38が、渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、主流路18に主流ガイド38が設けられている。これによると、主孔14の内壁面141付近の流速分布が主孔14の出口下流にて補助孔22からの援護気流に拡がることで、主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcを補助孔22から吹き出される気流に近づけることができる。このため、補助孔22から吹き出される気流によって速度境界層BLでの横渦の発達が充分に抑制される。
(第10実施形態)
次に、第10実施形態について図30を参照して説明する。本実施形態では、補助流路24に対して、補助ガイド40が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
図30に示すように、本実施形態の吹出部10は、第9実施形態と同様に、主流路18の断面積Scが、主孔14の開口面積Smと同程度になっている。すなわち、本実施形態の吹出部10には、第1実施形態の拡大部180に相当する構成が設けられていない。
また、吹出部10は、補助流路24を形成する内壁面241に沿って流れる気流を主孔14の出口下流に導く補助ガイド40を有している。補助ガイド40は、補助流路24に配置された複数の補助板41で構成されている。
複数の補助板41は、その下流端411における接線TLg3が、主孔14の出口下流で主孔14の中心線CLmと交差するように、主孔14の中心線CLmに対して傾斜した姿勢で配置されている。複数の補助板41は、その下流端411が主孔14から突き出ないようにダクト部16の内側に配置されている。
このように構成される本実施形態の吹出部10では、空調ユニットで温度調整された空調風がダクト部16に流入すると、空調風が主流路18を介して主孔14に向かって流れる。そして、主流路18に流入した気流は、主孔14から吹き出される。
一方、補助孔22から吹き出される援護気流の主流は、補助ガイド40によって主孔14の中心線CLmに対して傾いた状態で流れる。すなわち、主孔14の出口下流では、補助孔22から吹き出される援護気流の主流が作動気流の速度境界層BLの中央部分BLcに近づく状態となる。
これにより、本実施形態の吹出部10では、第5実施形態と同様に、補助孔22から吹き出された援護気流の主流AFsが、速度境界層BLの厚みδの中央部分BLcに近づいた状態で流れる。すなわち、援護気流の主流AFsが速度境界層BLに生ずる横渦の渦心の近くを流れるので、援護気流によって横渦が崩壊して、主孔14の出口下流の速度境界層BLに生ずる横渦の発達の抑制効果が得られ易くなる。本実施形態では、補助ガイド40が、渦抑制構造として機能する。
以上説明した本実施形態の空気吹出装置1は、補助流路24に補助ガイド40が設けられている。これによっても、第5実施形態と同様に、補助孔22から吹き出される援護気流の主流を主孔14の出口下流に形成される速度境界層BLの厚みδの中央部分に対して近づけることができる。
(第11実施形態)
次に、第11実施形態について、図31および図32を参照して説明する。本実施形態では、主孔14から吹き出す作動気流の到達距離を長くするのに適した主孔14の開口形状について説明する。
図31に示すように、本実施形態の孔形成部12には、第1実施形態と同様に、主孔14が単一の孔として開口している、また、孔形成部12には、第1実施形態と異なり複数の補助孔22が形成されていない。
主孔14は、その開口縁を形成する複数の縁部142a、142b、142c、142dを有している。複数の縁部142a、142b、142c、142dは、主孔14の開口縁を曲率の変化点で分割したものである。
本発明者らの調査によれば、主孔14の開口縁に角部がある場合、当該角部にて横渦が大規模なものに発達し易くなる傾向があり、主流から吹き出す作動気流の到達距離が短くなってしまうことが判った。また、主孔14の開口縁における曲率の変化量が大きいと、主孔14から気流が吹き出される際に形成される無数の渦輪同士が干渉し易くなることで、主流から吹き出す作動気流の到達距離が短くなってしまう傾向もある。
これらを加味して、本実施形態の主孔14は、異なる曲率となる縁部142a〜142dが隣接するとともに、隣接する縁部142a〜142dの接続部分が丸みを有するように環状に接続されている。
具体的には、本実施形態の主孔14は、開口縁が長円となるように、半径および弧長さの等しい円弧状の縁部142a、142bと曲率がゼロとなる直線状の縁部142c、142dとが交互に接続されて構成されている。なお、本実施形態の主孔14は、異なる曲率となる2種の縁部142a〜142dで構成されている。また、本実施形態の主孔14は、4つの縁部142a〜142dで構成され、4つの縁部142a〜142dが4箇所の接続部T1〜T4で接続されている。
このような主孔14が形成された吹出部10は、主孔14の開口縁における曲率の変化点である各縁部142a〜142dの接続部分が丸みを有しているので、主孔14が角部のない開口形状となる。これにより、主孔14の出口下流付近での横渦の発達が充分に抑制されるので、主孔14から吹き出す作動気流の到達距離を長くすることが可能となる。
また、主孔14は、異なる曲率となる2種の縁部142a〜142dで構成されている。これによると、主孔14の開口縁における曲率の変化量が少ないので、主孔14から気流が吹き出される際に形成される無数の渦輪同士の干渉を抑制して、作動気流の到達距離の向上を図ることができる。
さらに、主孔14は、4つの縁部142a〜142dで構成され、4つの縁部142a〜142dが4箇所T1〜T4で接続されている。これによれば、主孔14の開口縁における曲率の変化点が少ないので、主孔14から気流が吹き出される際に形成される無数の渦輪同士の干渉を抑制して、作動気流の到達距離の向上を図ることができる。
ここで、円弧状の縁部142a、142bについては、その半径が所定値(具体的には、0.1mm)未満となる場合、角部と同様に、横渦が大規模なものに発達し易くなる虞がある。このため、複数の縁部142a〜142dに円弧状の縁部142a、142bが含まれる場合、その半径を0.1mm以上とすることが望ましい。
(第11実施形態の変形例)
上述の第11実施形態では、主孔14の開口縁が長円となるものを例示したが、これに限定されない。主孔14は、4つの縁部142a〜142dで構成される場合、各縁部142a〜142dそれぞれが円弧状になっていてもよい。
例えば、主孔14は、図33の第1変形例に示すように、異なる曲率となる2種の円弧状の縁部142a〜142dを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図34の第2変形例に示すように、異なる曲率となる3種の円弧状の縁部142a〜142dを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図35の第3変形例に示すように、異なる曲率となる4種の円弧状の縁部142a〜142dを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図36の第4変形例に示すように、4つの縁部142a〜142dで構成される場合、各縁部142a〜142dの1つが直線状になっていてもよい。
また、主孔14は、4つの縁部142a〜142dではなく、6つの縁部142a〜142fで構成されていてもよい。具体的には、主孔14は、図37の第5変形例に示すように、半径および弧長さの等しい円弧状の3つの縁部142a〜142c、直線状の3つの縁部142d〜142fを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図38の第6変形例に示すように、半径が一部異なる円弧状の3つの縁部142a〜142c、直線状の3つの縁部142d〜142fを環状に接続した開口形状になっていてもよい。
さらに、主孔14は、8つの縁部142a〜142hで構成されていてもよい。具体的には、主孔14は、図39の第7変形例に示すように、半径および弧長さの等しい円弧状の4つの縁部142a〜142d、対向する縁部の長さが等しい直線状の4つの縁部142e〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図40の第8変形例に示すように、半径および弧長さの等しい円弧状の4つの縁部142a〜142d、対向する縁部の長さが異なる直線状の4つの縁部142e〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図41の第9変形例に示すように、対向する縁部の半径が異なる円弧状の4つの縁部142a〜142d、長さの等しい直線状の4つの縁部142e〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図42の第10変形例に示すように、半径が一部異なる円弧状の4つの縁部142a〜142d、長さの異なる直線状の4つの縁部142d〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図43の第11変形例に示すように、対向する縁部の半径が異なる円弧状の4つの縁部142a〜142d、対向する縁部の長さの等しい直線状の4つの縁部142e〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。主孔14は、図44の第12変形例に示すように、半径の異なる円弧状の4つの縁部142a〜142d、長さの異なる直線状の4つの縁部142d〜142hを環状に接続した開口形状になっていてもよい。
(第12実施形態)
次に、第12実施形態について、図45および図46を参照して説明する。図45および図46に示すように、本実施形態の吹出部10は、第11実施形態の吹出部10において主孔14の周囲に補助孔22が形成されている。
具体的には、開口縁が長円となる主孔14の周囲には、主孔14を囲むように複数の補助孔22が形成されている。その他の構成は、第11実施形態と同様である。本実施形態の吹出部10によれば、作動気流の空気の引き込みを補助孔22から吹き出す援護気流によって抑えることができる。
(第12実施形態の変形例)
上述の第12実施形態では、開口縁が長円となる主孔14の周囲に補助孔22が形成されているものを例示したが、これに限定されない。吹出部10は、例えば、図47に示すように、開口縁が長円ではない主孔14の周囲に補助孔22が形成された構成になっていてもよい。
(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
上述の実施形態では、孔形成部12に対して主孔14が1つ形成されている例について説明したが、これに限定されない。空気吹出装置1は、孔形成部12に対して複数の主孔14が形成された構造になっていてもよい。この場合、例えば、複数の補助孔22については、複数の主孔14を単一の孔群として当該孔群を取り囲むように配置したり、複数の主孔14それぞれを取り囲むように配置したりすればよい。
上述の実施形態では、補助孔22が複数の丸孔で構成されている例について説明したが、これに限定されない。補助孔22は、例えば、主孔14の周囲を囲む曲線状のスリット孔で構成されていてもよい。この場合、補助孔22は、複数のスリット孔に限らず、単一のスリット孔で構成することが可能である。
上述の実施形態では、単一のダクト部16の内部に主流路18および補助流路24が形成される構成になっているが、これに限定されない。空気吹出装置1は、例えば、ダクト部16における主流路18を形成する部分と補助流路24を形成する部分とが別々に構成されていてもよい。
上述の実施形態では、吹出部10としてフランジ部20を有するものを例示したが、これに限定されない。吹出部10は、例えば、孔形成部12およびダクト部16を有し、フランジ部20を有していない構成になっていてもよい。
上述の実施形態では、車室内を空調する空調ユニットの空気吹出口に本開示の空気吹出装置1を適用するものを例示したが、これに限定されない。本開示の空気吹出装置1は、車両等の移動体に限らず、家庭用等の設置型の空調ユニットの空気吹出口等にも広く適用可能である。また、本開示の空気吹出装置1は、室内を空調する空調ユニットに限らず、例えば、室内を加湿する加湿機器の空気吹出口や、発熱体等の温度を調整する温調風を吹き出す温調機器の空気吹出口にも適用可能である。
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
(まとめ)
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、空気吹出装置は、少なくとも1つの主孔と、主孔の周囲に形成される少なくとも1つの補助孔とを含む吹出部を備える。吹出部には、主孔の出口下流において作動気流の速度境界層内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造が設けられている。この渦抑制構造は、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分および援護気流の主流を主孔の出口下流で近づける構造になっている。
第2の観点によれば、空気吹出装置の渦抑制構造は、主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする層縮小構造を含んでいる。このように、主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする構造によれば、主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分を補助孔から吹き出される気流に近づけることができる。
第3の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路を含んでいる。そして、主流路には、層縮小構造として主孔の開口面積よりも断面積が大きい拡大部が設けられている。このように、主流路に対して拡大部を設ける構造とすれば、主流路に生ずる縮流によって、主孔の中心線付近と内壁面付近との間の流速差が小さくなり、速度境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
第4の観点によれば、空気吹出装置は、主流路に、層縮小構造として主流路を流れる気流を縮流させる縮流フィンが設けられている。層縮小構造を拡大部だけでなく縮流フィンを含めた構造とすれば、主流路の拡大による装置の体格増大を抑えつつ、縮流による速度境界層の厚みを小さくすることが可能となる。このような構成は、移動体の如く設置スペースが大きく制限されている場合に好適である。
第5の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路を含んでいる。そして、主流路には、層縮小構造として主流路を流れる気流を縮流させる縮流フィンが設けられている。このように、主流路に対して縮流フィンを設ける構造とすれば、主流路に生ずる縮流によって、主孔の中心線付近と内壁面付近との間の流速差が小さくなり、速度境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
第6の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路を含んでいる。主流路の少なくとも一部には、層縮小構造として主流路における気流の流れ方向に沿って凹部と凸部とが交互に並ぶ凹凸部が設けられている。このように、主流路の内壁面の一部に対して凹凸部を設ける構造とすれば、凹凸部の内側に生ずる渦がボールベアリングのような役割を果たすことで、主流路の内壁面の摩擦係数が小さくなる。このため、主孔の中心線付近と内壁面付近との間の流速差が小さくなり、速度境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
第7の観点によれば、空気吹出装置の凹凸部は、主流路の内壁面に設けられた複数の溝によって形成されている。このように凹凸部を複数の溝で構成すれば、凹凸部を複数の突起で構成する場合に比べて、主流路の大きさを確保可能となり、主流路における圧力損失を抑制することができる。このことは、作動気流の到達距離の向上に大きく寄与する。
第8の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路、補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路、主流路および補助流路を仕切る仕切部を含んでいる。仕切部には、渦抑制構造として主流路を流れる気流の一部を補助流路に導く連通孔が少なくとも1つ形成されている。
これによると、連通孔を介して主流路から補助流路に流れる気流によって主流路を形成する内壁面に沿って気流が流れ易くなる。このため、主孔の中心線付近と内壁面付近との間の流速差が小さくなり、速度境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
第9の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路、補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路、主流路および補助流路を仕切る仕切部を含んでいる。仕切部には、空気流れ上流側に位置する上流側端部に、縦渦を発生させる凹凸状の縦渦発生機構が設けられている。
これによると、仕切部の周囲を流れる気流が縦渦発生機構にて発生した縦渦によって仕切部の表面(すなわち、主流路を形成する内壁面)に沿って流れ易くなる。このため、主孔の中心線付近と内壁面付近との間の流速差が小さくなり、速度境界層の厚みを小さくすることができる。すなわち、主孔の出口下流に形成される作動気流の速度境界層の厚みの中央部分を援護気流の主流に近づける構造を実現することができる。
第10の観点によれば、空気吹出装置の主孔は、その内壁面を形成する少なくとも一部位において主孔の内壁面に沿って延びる接線が補助孔の出口下流において補助孔の中心線と交差するように補助孔の中心線に対して傾斜する主傾斜構造を有している。そして、渦抑制構造は、主傾斜構造を含んでいる。これによると、主孔を形成する内壁面付近の流速分布が主孔の出口下流にて補助孔から吹き出される気流に拡がることで、主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分を補助孔から吹き出される気流に近づけることができる。なお、「補助孔の中心線」とは、補助孔の中心を通過するとともに、補助孔から吹き出される気流の主流に沿って延びる線である。
第11の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔から吹き出す気流を通過させる主流路、主流路を形成する内壁面に沿って流れる気流を補助孔の出口下流に導く主流ガイドを含んでいる。渦抑制構造は、主流ガイドを含んでいる。これによっても、主孔を形成する内壁面付近の流速分布が主孔の出口下流にて補助孔から吹き出される気流に拡がるので、主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分を補助孔から吹き出される気流に近づけることができる。
第12の観点によれば、空気吹出装置の補助孔は、その内壁面を形成する少なくとも一部位において補助孔の内壁面に沿って延びる接線が主孔の出口下流において主孔の中心線と交差するように主孔の中心線に対して傾斜する補助傾斜構造を有している。そして、渦抑制構造は、補助傾斜構造を含んでいる。これによると、補助孔から吹き出される気流を主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分に対して近づけることができる。なお、「主孔の中心線」とは、主孔の中心を通過するとともに、主孔から吹き出される気流の主流に沿って延びる線である。
第13の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路、補助流路を形成する内壁面に沿って流れる気流を主孔の出口下流に導く補助ガイドを含んでいる。渦抑制構造は、補助ガイドを含んでいる。これによっても、補助孔から吹き出される援護気流の主流を主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分に対して近づけることができる。
第14の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔の中心線を中心とする周方向において、主孔の一部と補助孔の少なくとも一部とが、互いに重なり合う重合構造になっている。そして、渦抑制構造は、重合構造を含んでいる。これによっても、補助孔から吹き出される援護気流の主流を主孔の出口下流に形成される速度境界層の厚みの中央部分に対して近づけることができる。
第15の観点によれば、空気吹出装置の主孔は、前記主孔の開口縁を形成する複数の縁部(142a〜142h)を有している。複数の縁部は、異なる曲率となる縁部が隣接するとともに、隣接する縁部の接続部分が丸みを有するように環状に接続されている。これによれば、主孔の開口縁における曲率の変化点である各縁部の接続部分が丸みを有しているので、主孔が角部のない開口形状となる。これにより、主孔の出口下流付近での横渦の発達が充分に抑制されるので、主流から吹き出す作動気流の到達距離を長くすることが可能となる。
第16の観点によれば、空気吹出装置は、気流を吹き出す吹出部を備える。吹出部は、作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔を含んでいる。主孔は、主孔の開口縁を形成する複数の縁部を有している。複数の縁部は、異なる曲率となる縁部が隣接するとともに、隣接する縁部の接続部分が丸みを有するように接続されている。
第17の観点によれば、空気吹出装置の吹出部は、主孔の周囲に形成されて主孔から吹き出される作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔を含んでいる。これによると、作動気流の空気の引き込みを補助孔から吹き出す援護気流によって抑えることができる。
第18の観点によれば、空気吹出装置の主孔は、異なる曲率となる2種の前記縁部で構成されている。これによれば、主孔の開口縁における曲率の変化量が少ないので、主孔から気流が吹き出される際に形成される無数の渦輪同士の干渉を抑制して、作動気流の到達距離の向上を図ることができる。
第19の観点によれば、空気吹出装置の主孔は、4つの縁部で構成され、4つの縁部が4箇所で接続されている。これによれば、主孔の開口縁における曲率の変化点が少ないので、主孔から気流が吹き出される際に形成される無数の渦輪同士の干渉を抑制して、作動気流の到達距離の向上を図ることができる。
1 空気吹出装置
10 吹出部
14 主孔
22 補助孔
180 拡大部(渦抑制構造、層縮小構造)
28 縮流フィン(渦抑制構造、層縮小構造)
30 凹凸部(渦抑制構造、層縮小構造)
32 主傾斜構造(渦抑制構造)
34 補助傾斜構造(渦抑制構造)
36 重合構造(渦抑制構造)

Claims (19)

  1. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする層縮小構造(180、28、30)を含んでおり、
    前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)を含んでおり、
    前記主流路の少なくとも一部には、前記層縮小構造として前記主流路における気流の流れ方向に沿って凹部と凸部とが交互に並ぶ凹凸部(30)が設けられている空気吹出装置。
  2. 前記凹凸部は、前記主流路の内壁面(181)に設けられた複数の溝(301)によって形成されている請求項に記載の空気吹出装置。
  3. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、前記補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、前記主流路および前記補助流路を仕切る仕切部(26)を含んでおり、
    前記仕切部には、空気流れ上流側に位置する上流側端部(262)に、縦渦を発生させる凹凸状の縦渦発生機構(263)が設けられている空気吹出装置。
  4. 前記仕切部には、前記渦抑制構造として前記主流路を流れる気流の一部を前記補助流路に導く連通孔(261)が少なくとも1つ形成されている請求項に記載の空気吹出装置。
  5. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記主孔は、前記主孔の内壁面(141)を形成する少なくとも一部位において前記主孔の内壁面に沿って延びる接線(TLm)が前記補助孔の出口下流において前記補助孔の中心線(CLs)と交差するように前記補助孔の中心線に対して傾斜する主傾斜構造(32)を有しており、
    前記渦抑制構造は、前記主傾斜構造を含んでいる空気吹出装置。
  6. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、前記主流路を形成する内壁面(181)に沿って流れる気流を前記補助孔の出口下流に導く主流ガイド(38)を含んでおり、
    前記渦抑制構造は、前記主流ガイドを含んでいる空気吹出装置。
  7. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記補助孔は、前記補助孔の内壁面(221)を形成する少なくとも一部位において前記補助孔の内壁面に沿って延びる接線(TLs)が前記主孔の出口下流において前記主孔の中心線(CLm)と交差するように前記主孔の中心線に対して傾斜する補助傾斜構造(34)を有しており、
    前記渦抑制構造は、前記補助傾斜構造を含んでいる空気吹出装置。
  8. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記吹出部は、前記補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、前記補助流路を形成する内壁面(241)に沿って流れる気流を前記主孔の出口下流に導く補助ガイド(39)を含んでおり、
    前記渦抑制構造は、前記補助ガイドを含んでいる空気吹出装置。
  9. 空気吹出装置であって、
    気流を吹き出す吹出部(10)を備え、
    前記吹出部は、
    作動気流となる気流を吹き出す少なくとも1つの主孔(14)と、
    前記主孔の周囲に形成されて前記主孔から吹き出される前記作動気流による空気の引き込み作用を抑えるための援護気流を吹き出す少なくとも1つの補助孔(22)と、
    前記主孔の出口下流において前記作動気流の速度境界層(BL)内に形成される横渦の発達を抑える渦抑制構造(180、28、30、32、34、36、261、263、38、40)と、を含んで構成されており、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の出口下流に形成される前記作動気流の速度境界層の厚み(δ)の中央部分(BLc)および前記援護気流の主流を前記主孔の出口下流で近づける構造になっており、
    前記吹出部は、前記主孔の中心線(CLm)を中心とする周方向において、前記主孔の一部と前記補助孔の少なくとも一部とが、互いに重なり合う重合構造(36)になっており、
    前記渦抑制構造は、前記重合構造を含んでいる空気吹出装置。
  10. 前記渦抑制構造は、前記主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする層縮小構造(180、28、30)を含んでいる請求項3、4、6のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  11. 前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)を含んでおり、
    前記渦抑制構造は、前記主孔の内壁面に沿って形成される速度境界層の厚みを小さくする層縮小構造(180、28、30)を含んでいる請求項5、7、8、9のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  12. 前記主流路には、前記層縮小構造として前記主孔の開口面積よりも断面積が大きい拡大部(180)が設けられている請求項1、2、10、11のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  13. 前記主流路には、前記層縮小構造として前記主流路を流れる気流を縮流させる縮流フィン(30)が設けられている請求項1、2、10、11、12のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  14. 前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、前記補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、前記主流路および前記補助流路を仕切る仕切部(26)を含んでおり、
    前記仕切部には、前記渦抑制構造として前記主流路を流れる気流の一部を前記補助流路に導く連通孔(261)が少なくとも1つ形成されている請求項5、7、9のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  15. 前記吹出部は、前記補助孔から吹き出す気流を通過させる補助流路(24)、前記主流路および前記補助流路を仕切る仕切部(26)を含んでおり、
    前記仕切部には、前記渦抑制構造として前記主流路を流れる気流の一部を前記補助流路に導く連通孔(261)が少なくとも1つ形成されている請求項1、2、6のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  16. 前記吹出部は、前記主孔から吹き出す気流を通過させる主流路(18)、前記主流路および前記補助流路を仕切る仕切部(26)を含んでおり、
    前記仕切部には、前記渦抑制構造として前記主流路を流れる気流の一部を前記補助流路に導く連通孔(261)が少なくとも1つ形成されている請求項に記載の空気吹出装置。
  17. 前記主孔は、前記主孔の開口縁を形成する複数の縁部(142a〜142h)を有し、
    前記複数の縁部は、異なる曲率となる縁部が隣接するとともに、隣接する縁部の接続部分が丸みを有するように環状に接続されている請求項1ないし16のいずれか1つに記載の空気吹出装置。
  18. 前記主孔は、異なる曲率となる2種の前記縁部で構成されている請求項17に記載の空気吹出装置。
  19. 前記主孔は、4つの前記縁部で構成され、4つの前記縁部が4箇所で接続されている請求項17または18に記載の空気吹出装置。
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