WO1983004290A1 - Direction-of-flow controller - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

流れ方向制御装置

技術分野 .

この発明は、 空調装置等の吹出口に設けられ、 送風源からの 流れを任意の方向に偏向しそ吹き出させるための流れ方向制御 装置に関するものである。

背景技術

冷房 ·暖房を行な う空調器においては、 空調される部屋の温 度分布を均一化するために暖房時は下吹きに、 冷房時は水平吹 き出し流れ方向を制御することが望ま しい。

また、 暖房時に多量の温風を下向きに吹き出した場合には、 温風の量が多すぎて人体に当たつた場合に不快に感じることが ある。 温度分布を一定にする目的であれば、 ある一定の量を下 向きに吹き出し、 その他は水平方向に吹き出すことによ ってほ ぽ一定の温度分布が得られることが実験によって確認されてい る。 従って温度分布を良好にすると共に、 吹き出し温風による- 不快感を, ¾ くすためには、 ある一定量を下吹きに、 その他を水 平吹きに吹き出すための機能す わち分流の機能が必要であつ た。

この目的を達成するための従来例と して U S P ^{4 3 2} 7 ^{8 6 9} がある。 これにおいては第 1 図に示す如く 1 枚の羽根 0を回転 することによって広角偏向 ·分流動作を行 う ものであるが、 分流動作時には大きな風量抵抗が生ずるという問題があった。 発明の開示 ■ そこでこの発明は、 主と して 2つの付着壁と、 2つのバイァ ス作用面と曲面部から る制御翼とによって構成され、 流れを 効率よく付着 ·偏向させ、 風量の変化を殆ど生じさせずに分流 動作を可能にするものである。

図面の簡単な説明

第 1 図は従来の流れ方向制御装置の一実施例の断面図、 第 2 図は本発明の一実施例を示す流れ方向制御装置の全体斜視図、 第 3図は第 2図において制御翼 6が水平吹きに設定された場合 の A - A断面図、 第 4図は第 3図と同じで制御翼 6が下吹きに 設定された伏態図、第 5図も同様で制御翼 6が分流に設定された 伏態図、第 6図は本発明の一実施例の 向特性を示す図、 第 7図 は同じく風量特性を示す図、 第 8図は本発明を天井吊 ]?型ヒ ー トポンプに応用した場合の一実施例を示す図、 第 9図は本発明 の第 2の実施例を示すもので制御翼 6が水平吹きに設定された '場合を示す断面図、 第 1 O図は同じく制御翼 6が下吹きに設定 された場合の断面図、 第 1 1 図は同じく制御翼 6が分流に設定 された場合の断面図、 第 1 2図は本発明の第 3の実施例を示す もので制御翼 6が水平吹きに設定された場合を示す断面図、 第 1 ,3図は同じく制御翼 6が下吹きに設定された場合の断面図、 第 1 4図は同じく制御翼 6が分流に設定された場合の断面図、 第 1 5図は第 2図の A - A断面図で剖御翼 6が分流に設定され た状態図、第 1 6図は本発明の第 4の実施例を示す新面図、 第

1 了図は制御装置の概略図である。

発明を実施するための最良の形態

第 2図〜第 5図に て、 1 が吹き出し通路、 2が出口部、'

OMPI 3が曲線状 （図の如く曲線の下流側に一部直線を含む場合もあ る ） の付着壁、 4は付着壁 3に対向する側の壁に設けられ流れ を内側（付着壁 3側） に方向づける手段（ ^後簡単のためにバ ィ ァス突起とする ）、 5はバ イ アス突起 4の下流に設けられた 直線状の付着壁、 6は流れに垂直でかつ付着壁 5に平行に設け られ軸 6 Οを中心として回動可能: ¾制御翼であり、 図のごと く ほぼ三角形の断面形状とした柱状体でありバイ ァス作用を有す ' る面 7と 8及び曲面部（曲面状をるす壁） 9から形成されてい る。 （簡単のためァの面を下吹きバイ アス面、 ⁸の面を分流バ ィ ァス面とする ）。 また、 下吹きバイ アス面 7と分流バ イ アス 面⁸はほぼ直線形状を している。 そしてこの ²つの面は第⁵ 図に示すよ う ¾分流設定時には流れを 2方向（ .F aと F b )に分 け、 それぞれの流れを直線状の付着壁⁵と曲線状の付着壁³に - 付着させるためのバイ アス効果を有するよ う 形状に、 図に示 す角度（？だけ開いて結合されている。 この角度 は約 ^{1 2} 0 ° である。 一方、 第³.図と第 4図に示すよ うに分流設定時以外の 場合は、 曲面部 9と下吹きバイ アス面 7とが連携して流れを水 平から下への範囲で一方向に方向づけるよ うに ¾つている。 そ してこの 2つの面の結合部 1 Oば流れを乱さるいよ うにほぼ円 弧形状に形成されると共に、 この ²つの面は、 平行に近い僅か の ¾き角度で結合されて る。

第 8図には、 前述の実施例を天吊り型のヒ ー ト ポン プェアコ ンに応用した場合の図を示す.。 1 ¹ がエ アコ ン本体ケーシング、 1 2はシ ロ ッ コ フ ァ ン、 1 3は熱交換器、 1 4はヒ ータ、 1 5 は吹出口を絞るための傾斜天板、 ^{1 6}は下部絞りである。 上記構成にお て、 吹き出し流れは制御翼 6の回動に応じて 第 3図〜第 5図に示す如く吹き出し方向を制御される。 第 ₃図 においては水平吹き、 第 4図には下吹き、 第 5図には分流動作 時の状態を示す。 ' '

まず、 第 3図の水平吹きの状態について説明する。 この場合 は制御翼 6は水平位置に設定されている。 （第 3図における制 御翼 6の位置を水平位置とする。 ）上流からの流れ Fは制御翼 6のところで、 図にお て制輝翼 6の上側の流れ F a と下側の 流れ F b とに分かれる。 この時、 結合部 1 Oがほぼ円弧形状を しているので、 流れは乱れる 'ことるくス ムーズに分かれる。 F a はバイ ア ス突起 4の作用による流れ F C によ り曲面部 9に沿つ て流れ、 は下吹きバイ アス面ァに沿って流れる。 曲面部 9 に沿った流れ F a は、 直線状の付着壁が近傍にあるためこれと- 干渉を起こして直線状の付着壁 5に沿って流れる。 '

—方、 下側の流れ F b は下吹きバイ アス面 7に沿って流れる が、 上側の流れ P" a と合流し全体の流れはほぽ水平方向に流れ る。 次に第 4図に示す如く下吹きの状態について説明する。 こ の場合、 制御翼は水平吹きの状態から図において反時計方向に 約 6 0 ° 回転している。 この場合は、 流れ Fは水平吹きの場合 と同様に制御翼 6の上側の流れ F a と下側の流れ とに分か れる。 そして上側の流れ F a はバイァス突起 4による流れ F c によって下に向けられ、 制御翼 6の曲面部 9に付着する。

一方、 下側の流れ？b は、 下吹きバイ アス面ァによって下方 向に向けられ、 コアンダ効果によって付着壁 3に付着する。 上 側の流れ F a は、 制御翼 6の曲面部 9に沿って流れているので、 — S—

下側の流れ F b と容易に合流し、 全体の流れは共に付着壁'³に 付着することによって下側に偏向されて吹き出すことに る。 この結果として、 流れの壁面への付着効果を有効に利用してい るため、 風量の低下率が水平吹きの場合と比較して 1 o %以内 において、 約 8 0 °の下吹き偏向が可能と ¾る。

次に第 5図に示す如く分流動作の状態について説明する。 こ の場合、 制御翼 6は水平吹きの設定状態から時計方向に約 ^{1 2}〇° 回転している。 この場合、 流れ Fは前と同様に制御翼⁶の上側 の流れ F a と下側の流れ F b とに分かれる。 上側の流れ F a は 下吹きバイァス面 7の作用によ り この場合は直線状の壁⁵に付 着する方向に向けられ、 効率良く直線状の壁⁵に付着してその まま水平方向に吹き出す。 下側の流れ は、 分流バイ アス面

8の作用によ り付着壁 3に付着する方向に向けられ、 効率良く · 付着壁 3に付着し、 そのまま下方向に向かって吹き出す。

この結果として流れは水平方向と下方向に分流して吹き出 すことに. ¾る。 ，

この時の偏向特性と風量特性を第⁶図と第ァ図に示す。 ここ で横軸には制御翼の回転角度 (第⁴図に示すごと く、 入口流 れ Fの方向に対する下吹きバイ ァス面⁷にほぼ平行 ¾：線のるす 角度） を、 縦軸にはそれぞれ偏向角度" （第⁴図に示す如く入 口流れ Fの方向に対する出口流れ F _D の方向のるす角度）およ び風量低下率を示す。 これによると偏向角度"は制御翼 ⁶の回 転角度 βに対応して増加して約 SO 。に達し、 βが約 ¹ 2 0 °のと ころで流れは下成分と水平成分の 2つに分流する。 その時の風 量低下率は最大でも ¹ 〇％以内に納まっている。 この値は空調

O PI

WIPO • 装置の流れ方向制御装置として十分に使用できる値である。

本発明の流れ方向制御装置を第 8図に示す如く天吊.り型のヒ ー ト ボンブエアコ ンに応用した場合は、 シロ ッ コ フ ァ ンによ って 送られた流れが、 熱交換器 1 3及びヒータ 1 4を通過する間に

5 加熟あるいは冷却され、 流れ制御装置の吹出通路 1 に入る。 こ

の流れは、 前述の作用によって上下偏向ある は分流動作を行 ¾つて吹き出す。 この結果として、 流れが冷風の時は水平に、 温風で小風量の時は下に、 温風で大風量の時は分流に吹き出し - パターンを変えることによ り、 最も快適 ¾吹き出し制御を行

l O うことが可能と ¾る。

つぎに本発明の第 2の実施例につ て第 9図〜第^{1 1} 図を用 いて説明する。 これにおいては、 バイ アス突起 4が制御翼 6の 回動に応じて吹出通路 1 とほぼ平行に移動するごとく構成され- ている。 バイァス突起 4は、 直線状の壁 5とガイ ド板 4 0との ^{! 5} 間を摺動するごと く ¾つており、 第 9図に示す機構によって制

- 御翼 6と連動して動く よ うに構成されて る。 制御翼 6の軸 SO の延長端に力ム ¹ 7が設けてあり、 制御翼 ⁶と同一にカム 1 7 が回転する。 このカ ム 1 ァが回転すると、 伝達棒 1 8が伝達軸

1 9を中心として揺動し、 バイ アス突起 4に設けられた結合突 0 起 2 Oを介してバイ アス突起 4を移動させる。 伝達棒 1 8は戾

しス プ リ ング ² 1 によ つ て常にカム 1 7に接触する状態に保た · れている。

上記の構成によつて、 第 9図〜第 1 1 図に示す動作を行る う。 第 9図は水平吹きの場合で、 バ イ アス突起 4は流れの上流側に 5 移動しており、 直線状の付着壁 5の長さが大き く る位置にあ

ΟΜΡΓ る。 この状態において流れを吹き出した場合、 上側の流れ Fa は直線状の付着壁 5に対してよ り完全に付着することに り、 水平吹きにおける速度分布がよ り整ったものに ¾る。 次に第 ¹ 0 図に示すよ うに、 制御翼 6を下吹きの位置に傾けた場合は、 力

5 厶 1 7の作用によ り伝達棒 1 8が移動し、 バイ ァス突起 4は下 流側に移動する。 この状態において流れを吹き出した場合、 上 側の流れ F ZL は制御翼 6の曲面部 9に付着する効果が大き く ¾ るため、 制御翼 6の下流における Faと の合流が容易に り、 下吹きにおける偏向角度が増加すると共に速度分布が整ったも l O のと る。 次に第 1 1 図に示すよ うに制御翼 6を下吹きの位置 から分流動作の位置に回転させた場合は、 再びバイァス突起 4 は上流側に移動し、 上側の流れ F a の直線状の付着壁 9への付 着効果が大き く り、 よ り完全 分流状態にすることができる 6 すなわち、 制御翼 6の回動に応じてバ イ アス突起 4の位置を移 5 動させることによって、 それぞれの吹き出し状態の最適位置に バイアス突起を設置して、 吹き出し流れの偏向角度を増大する と共に、 吹き出し流れの速度分布を改善することによって、 空 調^;果をよ り高めることが可能とるる。

つぎに本発明の第 3の実施例について第 ^{1 2}図〜第¹ 4図を⁰ 用いて説明する。 この場合には、 制御翼 6の下吹きバイ アス面

7と分流バイァス面 8の面上にそれぞれの作用を促進する突出 部ァ O ， 8 Oを設けたもので'ある。， この突出部の位置は、 図に 示すごと くそれぞれの面の最下流端にある場合が最も効果があ る。 この'場合の作動について図を用 て説明する。 まず永平吹⁵ きの場合は作動は第 1 2図に示すごと く第 1 の実施例と同様で ある。 下吹きの場合も第 1 3図に示すごと く基本的 作動は第 1 の実施例と同一であるが、 下吹きバイ アス面に設けられた突 出部 7 0の効果によ り、 下側の流れ F b の付着壁 3への付着効 杲がよ り促進されると共に、 分流バイ アス面 8に設けられえ突 出部 8 Oの効果によ り上側の流れ F a が曲面部 9に付着する効 果を促進することによつて下向き偏向角度はよ り大き く ¾る。 第 1 4図に示すごと く分流動作時には、 分流バイ アス面 8に設 けられた突出部 8 Oの効果によ り、 付着壁 3への付着効果をよ り促進し、 上流流れに乱れがある場合でも分流動作を確実に行 わしめる。 上 ¾己の例につ ては、 突出部 7 0 ， S Oが同時に 設けられている場合を説明したが、 それぞれが単独に設けられ た場合でもそれぞれの効果が得ら る。

つぎに本発明の第 4の実施例について第 1 5図 ·第 1 6図を . 用いて説明する。 これまで説明を行るつてきた本発明の構成は、 第 2図における幅 Hが小さい場合には問題なく作動を行 ¾うが、 幅 Hが大き くるると分流動作が不完全に ¾ると う問題が生ず る。 この理由としては、 分流の時に吹き出したそれぞれの噴流 は周囲の流れを巻き込みながら流れ出る。 幅 Hが小さい場合は、 この巻き込まれた流れは-正面および側面から補われるため 2つ の噴流に挾まれた空間には負圧は生じるい。 ところが幅 Hが大 き く ¾ると、 側面から補われる流れの量は一定 ため、 噴流に 挾まれた空間には負 EEが生じてく る。 この結果、 2つの噴流は 互 に誘引し合い、 最後には合流してしま う。 （第 1 5図の破 線で示す） このため、 分流動作を行るわせよ うとしても単一噴 流に ¾つてしま う という結果とるる。 これに対し T、 この実施例においては第 1 6図に示すごと く 曲線状の付着壁 3の下流端の接線方向とほぼ直線状の付着壁の 方向との す角度が、 前記 2つの壁に付着した流れがそれぞれ の噴流の巻き込みによる負圧によつて合流する角度をこえる大 きさ以上に ¾るごと く設定している。 このため分流動作時には、 2つの噴流は周囲の流体を巻き込んで流れ出るが、 噴流間の開 き角度 ^が大きいために、 前面からの流れの補いによって²噴 流間の負圧は生じ い。 （ この開き角度は少るく とも 90 °は必 要である。 ：) この結果、 幅 Ηが大き く ¾つても、 側面からの補 い流れは必要で ¾いため、 常に分流の作動は保障される。 また 直線状の付着壁 1 οがやや上方を向いていると共に、 曲線状の 付着壁 3の下流端がほぽ真下を向いて るえめに、 分流の時に 流路が広がることに ¾ り風量低下はよ り小さ く ¾ると共に偏向- 角度幅も拡大されることに る。 ， ·

また、 第¹ 了図に示すよ うに、 制御翼⁶を回転するステ づ ビ ングモー タ 2 1 と、 吹き出し温度を検知する温度センサ ^{2 2}と、 吹き出し温度に応じてステ ッ ビングモー タの回転角度を制御す る制御回路 2 3とから構成さ.れる制御装置 2 4を設け、 吹き出 し温度が所定の温度（風を冷たく感じるく ¾る温度）以下の場 合は水平に吹き出すよ うに、 所定の温度以上の場合は分流する よ うに制御翼を設定するごと くすることによって、 常に快適る 吹き出し条件を得ることができるよ うにるる。

産業上の利用可能性

以上説明したよ うに本発明によれば、 制御翼をバイァス作用 を有する 2つの面と曲面部とから構成することによ .り、 曲面部

OMPI 4 への流れの付着効果とバイァス作用を有する 2つの面のバイァ ス作用によ り、 曲線状の付着壁および直線状の付着壁へ.の付着 を有劫に利用して流れを偏向させ、 風量を殆ど低下させずに広 角偏向 '分流動作を行 ¾わせることができる。 そしてこの装置 を空調器等に応用することによ り、 最も快適な吹き出し制御を 行 ¾：い、 空調効果を多大に増加させることが可能に ¾る。

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• _ΟΜΡ。Ι

Claims

請 求 の 範 囲

1. 吹出通路の出口部の 1 つの面に設けた曲線状または一部直 線を含む曲線状の付着壁と、 前記の面に対向する側に設けた流 れを内側に方向づける手段と、 この手段の下流に設けたほぼ直

5 線状の付着壁と、 前記吹出通路の出口部に流れに垂直でかつ前

記直線状の付着壁にほぼ平行に設けられた、 軸を中心として回 動可能 ¾制御翼とから構成され、 かつ前記制御翼はほぽ 3角形 の断面形状をした柱状体であり、 前記の柱状体を ¾す 3つの面 のうちの 2つの面は、 ほぼ直線状を ¾し分流設定時に流れを 2 i o 方向に方向づけ前記対向する 2つの付着壁に流れを付着させる

- バ イ アス作用を有するごとく結合され、 他の 1 つの面は曲面状 を ¾し、 かつ分流設定時以外に前記 2つの面のうちの上流側に 位置するものと連携して流れを一方向に方向づけるよ うに結合 されたことを特徵とする流れ方向制御装置。

5 2. 請求の範囲第 1 項にお て、 流れを内側に方向づける手段

は、 制御翼の回動に応じて吹出通路と平行に移動するごと く構 成したことを特徵とする流れ方向制御装置。

3. 請求の範囲第¹ 項において、 バイ アス作用を有する ²つの 面の少る く とも 1 つの面上に それぞれの作用を促進する突出 0 部を設けたことを特徵とする流れ方向制御装置。

4. 請求の範囲第 1 項において、 曲線状の付着壁の下流端の'接 線方向とほぼ直線状の付着壁の方向との す角度が、 前記²つ の壁に付着した流れがそれぞれの噴流の巻き込みによる負圧に よつて合流する角度を越える大きさ以上に るごと く設定した 5 ことを特徴とする流れ方向制御装置。

WIPO ,

6. 請求の範囲第 1 項において、 吹き出し流れの温度が所定の 温度よ り も低 時は水平位置に、 高い時は分流の位置になるご と く制御翼を設定する制御装置を設けたことを特徵とする流れ 方向制御装置。