JPH0330064B2

JPH0330064B2 -

Info

Publication number: JPH0330064B2
Application number: JP62281230A
Authority: JP
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1991-04-26
Also published as: JPS6426006A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、流体の流れ方向を変える装置に関
し、特に流れの方向をノズル上流側と下流側の２
段階にわたり制御することにより、広角かつ効率
的に変えることができると共に、その可変角度内
で任意の方向に安定させることのできる流れ方向
制御装置を提供するものである。

従来の技術従来、流体の流れ方向の制御には、羽根による
手段と、流体素子による手段とが用いられてい
た。従来の流体素子を用いた具体例について第４
図及び第５図により説明する。

第４図は、流体の流れ方向を変えるための流体
素子を用いた従来装置を示しており、この第４図
において、１は中心線Ｘ−Ｘを中心に左右対称に
形成された流体素子である。２はその供給ノズル
であり、平行な直線部にて形成されている。３，
４は制御室であり、それぞれ制御口５，６を介し
て大気に連通されている。７，８は側壁である。

上記構成の流体素子１を空気の吹出方向変更装
置として使用する場合についてその作用を次に説
明する。まず、両制御口５，６を共に大気中に開
口した場合には、供給ノズル２から流出する空気
流は、中心線Ｘ−Ｘに沿つて流れようとするが、
安定性がなく、側壁７，８のいずれか一方に沿つ
て流れる。

次に、制御口６が大気から遮断されており、制
御口５は開放されているとすると、供給ノズル２
を発する流れは、制御口６からの大気の流入がな
いため、側壁８と、流れとの間における流体をま
き込み、その間を大気圧以下の圧力値にする。一
方制御室３は、大気からの空気の流入により、
ほゞ大気圧に保たれている。したがつて流れに対
して横断方向に圧力差が発生し、流れは側壁８の
側へ偏向される。この効果は、自己補強的であ
り、流れはついには、側壁８に付着して流れ去
る。

この時、供給ノズル２はノズル上流において
は、流れ方向の偏向が殆んどない様に規制されて
いる。すなわちノズル出口における流れの中心の
ベクトルＡはノズルの中心軸方向と同一である。
したがつて素子出口における偏向角度を大きくと
ろうとすると、側壁８を大きな円弧にてわん曲さ
せねばならず、素子１の全長Ｌが、ノズル巾Ws
の５〜６倍以上は、必要とされるものであつた。
又この時流れの付着は、自己補強的であり、連続
的な方向変換制御は、困難なものであつた。また
当然任意方向へ安定した状態で空気を吹き出させ
ることも困難であつた。

次に第５図に示す別の従来例について説明す
る。この第２図において、９は中心線Ｘ−Ｘを中
心に左右対称に形成された流体素子である。１０
は流体の入口、１１，１２は流体の出口である。
１３，１４は制御室であり、１５，１６は制御室
１３，１４と出口１１，１２との間の境界を定め
る縁である。各制御室１３，１４には弁装置１
７，１８を有する導管１９，２０が連結されてい
る。２１，２２は制御部である。

上記構成において次に作用を説明すると、両弁
装置１７，１８を開放した場合には、流体の流れ
は何らかの原因で圧力が小さくなつた制御室側の
出口方向に偏向される。

次に弁１７が閉じられ弁１８が開いている時に
は、入口１０より流れは、制限部２１の作用によ
り、制御室１３にて巨視的な渦を作り、この室１
３が制御室１４より低圧となり、この差圧にて流
れの方向が出口１１方向へと定められる。

また弁１７，１８の開閉が逆となり、制御室１
３，１４の圧力差が逆になると流れは出口１２へ
向かう。その流れを変える作用は、フリツプ・フ
ロツプ的である。

この場合における流れの偏向は、ノズルに相当
する制限部２１，２２の下流側における制御室１
３又は１４に生ずる渦によつて起され、その偏向
においては、コアンダ効果を利用していないた
め、渦室のみによる偏向である。したがつて短か
い距離において偏向角度を大きくとりえない。
又、フリツプ・フロツプ的切換えを目的としてい
るため出力口が二つあり流れの比例偏向ができな
い。

発明が解決しようとする問題点しかし、羽根による手段においては、流れ方向
を偏向するのに羽根に対する流れの衝突による方
向変化を利用するため、少ない風量損失で広角の
偏向を生じさせることが困難であつた。

又流体素子を使用する場合には、広角偏向を果
たすためには流れ方向における素子全長を、ノズ
ル巾の５〜６倍以上に構成しなければならず、大
きなものとなる欠点があつた。又その場合におい
ても付着効果がデジタル的な作用をなすため、任
意の方向へ安定して向け続ける制御ができないも
のであつた。

問題点を解決するための手段本発明の流体の流れ方向制御装置は、流れの中
に急激な、絞り部を設け、絞り部の上流側におい
て、流れ状態が変化しやすい構成になし、又、絞
り部下流側においては流れ方向に向つて拡大形状
の案内壁を設け、コアンダ効果による流れの偏向
角の拡大をなしうる様構成している。

かかる本発明は、上記構成により、流れ方向に
おいて短い長さで、広角度の偏向を行うことを目
的としたものである。

又、流れの偏向制御において、基本的に連続制
御が可能となることを目的としたものである。

作用この構成においては、流体の流れは上流側から
偏向する様制御され、この偏向流が、さらに下流
側において偏向される。

実施例次に、上記従来の欠点を解消した本発明装置の
実施例について第１図以下の図面に基づいて説明
する。

まず第１図に示す一実施例の構造について説明
する。

第１図ａ，ｂにおいて、２３は、流れ偏向装置
である。２４は上流室であり、側壁２５，２６お
よび端壁２７，２８にて区画形成されている。２
９，３０は端壁２７，２８の内端に形成されたノ
ズルである。このノズル２９，３０は側壁２５，
２６から等距離の位置に形成されており、その断
面形状は四分円形状にしている。

３１，３２はノズル２９，３０のすぐ下流に形
成した制御室であり、それぞれ端壁２７，２８
と、側壁３３，３４と、端壁２７，２８と平行な
壁３５，３６にて区画されており、側壁３３，３
４にはそれぞれ制御口３７，３８が穿設されてい
る。なお、制御室３１，３２の流体流通路側面す
なわち互いに相対向する面には開口３９，４０が
形成されている。４１，４２は制御口３７，３８
を開閉しうる如く配置された開閉制御板である。

４３，４４は、制御室３１，３２の開口３９，
４０より下流に向けて延出した案内壁であり、下
流に向かうに従つて両案内壁４３，４４間の流通
路巾が漸次拡大するようほぼ円弧状に形成されて
いる。４５，４６は案内壁４３，４４それぞれの
上流端を示している。ノズル開口は矩形状であ
る。

装置２３全体は流体の流れ方向の中心軸Ｘ−Ｘ
に関して対称である。

なお、開閉制御板４１，４２は駆動機構を介し
て、手導又はモータその他の駆動源により駆動さ
れる。

次に第１図に示す実施例における作用を説明す
る。

第１図ａに示される如く制御口３７，３８が開
放されていると、ノズル出口流速は矢印e₁，e₂で
示すようになり、全体が対称な構成のためノズル
出口全体の流れは中心線Ｘ−Ｘ方向すなわち矢印
Ｎの方向に向かう。

今、第１図ｂに示す如く、制御板４１が制御口
３７を閉鎖すると、矢印e₄で示す流速による周囲
からの大気の流入が遮断される。ここにおいて、
ノズル２９，３０と案内壁の頂点４５，４６との
中心線Ｘ−Ｘに対する直角方向の寸法をSeとす
ると、この寸法Seを小さく設定しておくと制御
室３１には流速e₄により負圧が発生する。すなわ
ち開口３９に負圧が発生する。

制御室３１と３２との間の圧力差すなわち、開
口３９，４０間の圧力差により、流れは右方に偏
向されるが、この時、上流室２４の巾Wuがノズ
ル巾Ｗより広く、かつ、ノズル２９，３０の厚み
が薄いため、ノズル出口部での圧力差がノズル上
流側の流れ状態に直接影響を及ぼし、その結果、
流れはノズル２９，３０より、上流側にて制御さ
れ、ノズル開口からは偏向した流れが発せられ
る。ノズル出口流速は矢印e₃，e₄で示すようにな
り、流速e₄は流速e₂より直進性が強い。

したがつてノズル出口全体の流れは、中心線Ｘ
−Ｘより角度γ₁だけ傾斜した矢印Ｐ方向へ向か
う。この流れは、案内壁４３によりコアンダ効果
を生じ、更に偏向される。

この第１図に示す実施例において、流体の流れ
を図中左方に偏向させたい場合には、第１図ｂに
示す場合と全く逆に制御板４１を制御口３７から
離して制御口３７を開放し、制御板４２にて制御
口３８を閉じればよい。「なお、両制御口３７，
３８の開度を調整することにより、流体の偏向方
向は、両案内壁４３，４４間の任意の方向に安定
して定めることができ、また連続的に偏向角度を
変えることもできる。また流れはノズルの上流側
においてすでに偏向されており、かつ案内壁のコ
アンダ効果により偏向されるため、全体としての
偏向角度を大きくできる。

次に上記第１図に示した実施例において、行つ
た実験の結果を示した第２図及び第３図について
説明する。なお、第１図の実施例について、Wu
は160mm、Ｗは60mm、Wcは30mmである。

第２図は制御口３７の開口を徐々に閉鎖した場
合における制御室３２，３１間圧力差ΔH_C＝H_CL
−H_CRとノズル出口の偏向角γ₁との関係を示した
ものであり、ノズル２９，３０の下流偶の圧力差
によりノズル２９，３０の上流側の流れ方向に影
響を与えているのがわかる。

又、第３図ａは、セツトバツク寸法Seを変化
させて流れを右に偏向させた場合の制御室３２，
３１間の圧力差を示すグラフである。また第３図
ｂはセツトバツク寸法Seが２mmにおいて、制御
口３７の開口面積Acをかえたときの面積Acと圧
力差ΔHcとの関係を示すグラフである。第３図
ｏはセツトバツク寸法Seを３mmにした場合の開
口面積Acと圧力差ΔHcとの関係を示すグラフで
ある。

第３図ｂにおいては、圧力差ΔHcが連続的に
変化しており、このことから、流体の流れ方向を
連続的に変えることができ、かつ任意の方向に安
定した状態に停止させておくことができることが
わかる。

また、第３図ｃにおいては、圧力差ΔH_Cが開
口面積２cm²以下において不連続に近い急激な変化
をしており、したがつて、この急激な変化の起る
範囲において空気の吹出偏向角度を安定させるこ
とは比較的困難であるが、この場合においても、
ノズル２９，３０の上流側において流れの偏向が
起りかつ案内壁４３，４４によるコアンダ効果が
作用して、偏向角を大きくすることができる。な
お、寸法Seを３mmより大きくするに従つて、ノ
ズル上流の偏向に比べコアンダ効果が大きく作用
するようになり、圧力差ΔH_Cの急激な変化はよ
り一層急激になり、４mmに達すると流れの偏向は
生じなくなる。これは寸法Seが大きくなると、
開口４０，３９間の圧力差が安定して得られなく
なるためである。したがつてSeが４mm以上であ
つても、制御室３１，３２へ空気を強制的に送り
込み両開口４０，３９間の圧力差を安定させるこ
とにより、ノズル上流での偏向を生じさせること
ができる。

以上、実施例については周囲流体が大気で、ノ
ズルから吹き出される流体が空気の場合について
述べたが、他の流体にも適用できることはもちろ
んである。また全ての実施例について、左右いず
れの方向にでも、流出方向を偏向できるようにし
たものについて説明したが、ノズルから直進方向
から、右または左のいずれか一方へのみ偏向させ
るようにするものであれば、実施例に示した両案
内壁のうち偏向させようとする方向と反対側にあ
る案内壁を取り去り、偏向させようとする側の案
内壁だけにすればよい。例えば第１図に示す実施
例において、流体の流れ方向を直進方向から右方
の案内壁４３までの範囲で偏向させようとする場
合には、図の実施例中から左の案内壁４４を取り
去るだけでよい。また、左右における最大偏向角
度を変えたい場合には、偏向装置そのもの又は案
内壁を左右非対称としてもよい。また、ノズル内
端は四分円形状に限るものではない。

発明の効果以上の実施例の説明から明らかなように本発明
の流れ方向制御装置は、流体の流れを急激に絞る
ノズルと、このノズルの下流に位置して流路面積
が漸次拡大する形状に設けられた案内壁と、前記
ノズルよりも上流側における流体の流線状態を偏
向制御する制御手段とからなり、前記案内壁は、
前記ノズルの出口から流出する流体の流れ方向が
少なくとも最も前記案内壁方向に向けられた場合
に前記流体が前記案内壁に沿つて流れるよう配設
されているものであり、ノズルの上流において、
流体の流れを偏向させるようにしていること、及
びノズルの下流において案内壁へのコアンダ効果
を用いていることの二つにより、流体をその流れ
方向に関して短かい距離で広角度に変更させるこ
とができる。したがつて装置全体の流れ方向寸法
を小さくでき、例えば空気調和機の吹出口に用い
たような場合には空気調和機を小型化でき、その
効果は大きい。またセツトバツクを適当に定める
ことにより、一方の開口を開放した時、他方の開
口面積の連続的調節のみで、流れの幅を変化させ
ずに流体の偏向角度を連続的に制御でき、さら
に、任意の角度だけ流体を偏向させた状態で安定
させることもできる等の効果を有する。流体を偏
向させる操作はきわめて簡単で手動はもちろんの
こと、自動偏向も容易にできる等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはそれぞれ異なつた作動状態を示
す本発明の実施例における流れ方向制御装置の断
面図、第２図は第１図に示す実施例における圧力
差−偏向角度特性図、第３図ａ，ｂ，ｃは第１図
に示す実施例における特性図で、第３図ａは寸法
−圧力差特性図、第３図ｂ，ｃは開口面積−圧力
特性図、第４図は従来の流体素子の断面図、第５
図は従来の他の流体素子の断面図である。２３……流れ偏向装置（流れ方向制御装置）、
２９，３０……ノズル、３７，３８……制御口、
３９，４０……開口、４１，４２……制御板、４
３，４４……案内壁。

Claims

【特許請求の範囲】１流体の流れを急激に絞るノズルと、このノズ
ルの下流に位置して流路面積が漸次拡大する形状
に設けられた案内壁と、前記ノズルよりも上流側
における流体の流線状態を偏向制御するための前
記ノズルの下流にしてかつ前記ノズルに近接して
形成した２つの開口と、この２つの開口部の圧力
をそれぞれ独立に制御する手段とからなり、前記
案内壁は、前記ノズルの出口から流出する流体の
流れ方向が、最も前記案内壁方向に向けられた場
合に少なくとも前記流体が前記案内壁の一部に付
着すると共に、前２つの開口の一方を開放した
時、他方の開放時には流れの案内壁に対する非付
着直進流れを生じ、他方の閉鎖時には流れの案内
壁に対する付着偏向流れを生じ、この間の開口面
積の連続的変化により、流れ方向の連続的変化が
生じる様に、前記ノズルに対するセツトバツク量
を定めた流体の流れ方向制御装置。２開口部の圧力を制御する手段を、前記開口部
を開閉する制御板と、この制御板を作動させる駆
動機構とから構成した特許請求の範囲第１項記載
の流体の流れ方向制御装置。