| 【発明の名称】 |
流路切替機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】三浦 克弘
【氏名】相楽 典泰
【氏名】坪田 祐二
【氏名】鈴木 孝佳
【氏名】鹿倉 喜公
【氏名】荒川 芳三
【氏名】金橋 徹
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| 【要約】 |
【課題】平板状のフィンに空気を当てて流体の流れ方向を変えると、圧力損失や騒音が発生し、且つ確実に流れ方向を変更できなかった。
【解決手段】同一幅のスリット開口３を挟んで対向した一対の内壁１ａ、１ｂを設ける。一対の内壁１ａ、１ｂの間に、スリット開口３の長手方向に軸線が向く回転軸５を設ける。外周に凸曲面７ａを有し、回転軸５に回転自在に支持されることで、回転軸５を中心に一方側に回転したときに一方の内壁１ａに外周の一部を密接させて凸曲面７ａと他方の内壁１ｂとの間にスリット開口３に沿う間隙を形成するとともに、回転軸５を中心に他方側に回転したときに他方の内壁１ｂに外周の一部を密接させて凸曲面７ａと一方の内壁１ｂとの間にスリット開口３に沿う間隙を形成する筒状又は棒状のダンパー７を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 同一幅のスリット開口を挟んで対向した一対の内壁と、軸線を前記スリット開口の長手方向に向けて該一対の内壁の間に配設した回転軸と、外周に凸曲面を有し該回転軸に回転自在に支持されることで該回転軸を中心に一方側に回転したときに一方の前記内壁に外周の一部を密接させて前記凸曲面と他方の前記内壁との間に前記スリット開口に沿う間隙を形成するとともに、該回転軸を中心に他方側に回転したときに他方の前記内壁に外周の一部を密接させて前記凸曲面と一方の前記内壁との間に前記スリット開口に沿う間隙を形成する筒状又は棒状のダンパーとを具備したことを特徴とする流路切替機構。
【請求項２】 前記凸曲面とで前記間隙を挟む前記一対の内壁のそれぞれの部位に、凹曲面を形成したことを特徴とする請求項１記載の流路切替機構。
【請求項３】 前記スリット開口に沿う長穴の形成された邪魔板を前記スリット開口に間隔を有して対向配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の流路切替機構。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流れ方向を可変させる切替機構に関し、特に、ライン状の吹出開口を有する空調吹出口、水槽などへの液体の吹出口、或いは各種装置に付設される送風手段の流路切替機構に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】流路切替機構として例えば、空調用吹出口では、天井面などに細長に開口するスリット状のものが知られている。このようなスリット状吹出口は、天井内でエア供給ダクトに接続され、供給された空気を開口から下向きに吹き出す。開口から吹き出された直後の空気は、開口の隙間と略同一の厚みとなる。従って、少なくとも開口近傍の領域では、鉛直面に略平行な空気流（所謂、エアカーテン）が形成される。
【０００３】このような切替機構では、空気流の吹出方向を、鉛直面に対して傾斜する方向、又は直交する方向へ、変更要求される場合がある。従来、このような機能の必要なものには、開口に沿って長い複数の平行なフィンを配設していた。フィンは、変えたい空気流の方向と平行となるように可動可能となっている。このようなフィンを備えることで吹き出される空気が開口を通過することにより、フィンと平行に整流される。従って、フィンの向きを調節することにより、空気流の方向を所望の方向に変更することができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の切替機構では、平板状のフィンに空気を当てて、空気の流れを変えていたため、圧力損失が大きく、吹き出し流量の低下する問題があった。そのため、吹き出し方向を変える場合には、同時に流量調整も行う必要があった。このことは、空気流の吹出方向を、鉛直面に対して直交する方向へ変更する場合に特に顕著となった。
【０００５】また、幅の小さい帯板状のフィンに空気を当てて、空気の流れを変えるため、整流効果が小さく、空気流を所望の方向へ確実に変えることができなかった。
【０００６】更に、平板状のフィン面に角度を有して空気を当てるため、空気流とフィンとの衝突によって、騒音の発生する不利があった。
【０００７】本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、圧力損失や騒音を低減し、且つ流れ方向の変更機能を高めることのできる切替機構の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明に係る請求項１の流路切替機構は、同一幅のスリット開口を挟んで対向した一対の内壁と、軸線を前記スリット開口の長手方向に向けて該一対の内壁の間に配設した回転軸と、外周に凸曲面を有し該回転軸に回転自在に支持されることで該回転軸を中心に一方側に回転したときに一方の前記内壁に外周の一部を密接させて前記凸曲面と他方の前記内壁との間に前記スリット開口に沿う間隙を形成するとともに、該回転軸を中心に他方側に回転したときに他方の前記内壁に外周の一部を密接させて前記凸曲面と一方の前記内壁との間に前記スリット開口に沿う間隙を形成する筒状又は棒状のダンパーとを具備したことを特徴とする。
【０００９】この切替機構では、ダンパーが例えば一方側に回転されていると、一方の内壁に外周の一部が密接し、凸曲面と他方の内壁との間に間隙が形成され、空気は、間隙を通過する。間隙を通過する空気は、凸曲面に沿って曲げられた後、凸曲面から離れて流れる。従って、このように凸曲面に沿って曲げられた空気流は、壁面などに衝突することなく、鉛直面に対して直交する方向へ向けられることになる。
【００１０】請求項２の切替機構は、前記凸曲面とで前記間隙を挟む前記一対の内壁のそれぞれの部位に、凹曲面を形成したことを特徴とする。
【００１１】この切替機構では、凸曲面とで間隙を挟む内壁が凹曲面となることで、渦の発生が少なくなり、流路内の圧力損失が低減される。
【００１２】請求項３の切替機構は、前記スリット開口に沿う長穴の形成された邪魔板を前記スリット開口に間隔を有して対向配置したことを特徴とする。
【００１３】この切替機構では、スリット開口出口で流路がＴ字状に分岐され、スリット開口から吹き出された空気流が、左右方向のいずれか一方、又は直下方向に確実に変更される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流路切替機構の具体例としての吹出口について図面を参照して詳細に説明する。図１は上記吹出口の断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は流路を切り替える為のダンパー（ＤＡＭＰＥＲ）の位置と空気流との関係を示す説明図である。
【００１５】図１に示すように、一対の対向する内壁１ａ、１ｂは、その端部に、同一幅のスリット開口３を形成している。この内壁１ａ、１ｂは、例えば空調吹出口のチャンバーの一部として構成される。また、この例による内壁１ａ、１ｂは平行に対向配置されているが、内壁１ａ、１ｂはハ字状又は逆ハ字状に配置されるものであってもよい。
【００１６】内壁１ａ、１ｂの間には、軸線をスリット開口３の長手方向とした回転軸５を設けてある。回転軸５は、不図示の駆動源（電動モータなど）によって正逆回転可能となっている。
【００１７】この回転軸５には、流路切り替え用のダンパー例えば円筒状のダンパー７を、偏心させて固定してある。従って、ダンパー７は、外周が円弧状の凸曲面７ａを有することとなる。この例では円筒状のダンパー７を例に説明するが、ダンパー７は丸棒状であってもよく、更には、外周の一部に凸曲面を有するその他の断面形状の長尺部材であってもよい。また、凸曲面は、円弧形状に限定されるものではない。
【００１８】図３（ａ）に示すように、ダンパー７は、回転軸５を中心に一方側に回転したときに一方の内壁１ａに外周の一部を密接させる。このとき、凸曲面７ａと他方の内壁１ｂとの間には、スリット開口３に沿って間隙１１ｂが形成される。
【００１９】図３（ｂ）に示すように、ダンパー７は、回転軸５を中心に他方側に回転したときに他方の内壁１ｂに外周の一部を密接させる。このとき、凸曲面７ａと一方の内壁１ａとの間には、スリット開口３に沿う間隙１１ａが形成される。
【００２０】ダンパー７は、直径が、内壁１ａ、１ｂの幅より小さく形成されている。従って、図３（ｃ）に示すように、ダンパー７の中心を、回転軸５を通る鉛直線ＣＬ上に配置したときは、ダンパー７と内壁１ａ、１ｂとの間には、間隙１３ａ、１３ｂが形成される。
【００２１】内壁１ａ、１ｂには、間隙１１を挟んで凸曲面７ａと対向する部位に、凹曲面１５を形成してある。従って、間隙１１ａ、間隙１１ｂ、間隙１３ａ、１３ｂは、凸曲面と凹曲面とに挟まれた流路となる。
【００２２】スリット開口３の外側には、スリット開口３に沿う長穴１７の形成された邪魔板１９を、スリット開口３に間隔を有して配設してある。邪魔板１９は、スリット開口３が開口する面に対して、平行に配置してある。従って、スリット開口３が開口する面と邪魔板１９との間には、スリット開口３を中央にして左右に分かれる流路２１ａ、２１ｂが形成される。
【００２３】なお、図中、２３はチャンバ取り付けビス、２５はダンパ取り付けビス、２７は天井ボードである。
【００２４】このように構成した吹出口３１の作用を説明する。内壁１ａ、１ｂの間には、不図示の送風手段により、空気が供給される。内壁１ａ、１ｂ間に供給された空気は、スリット開口３から吹き出される。
【００２５】このとき、図３（ａ）に示すように、ダンパー７が一方側に回転されていると、一方の内壁１ａに外周の一部が密接し、凸曲面７ａと他方の内壁１ｂとの間に間隙１１ｂが形成される。従って、空気は、間隙１１ｂを通過することとなる。間隙１１ｂを通過する空気は、凸曲面７ａに沿って左側に曲げられた後、凸曲面７ａから離れて流れる。
【００２６】この作用は、コアンダ効果による。即ち、凸曲面７ａの乱流境界層が周囲の空気を引き込むために、噴流を凸曲面７ａに吸いよせるような負圧を発生させるために生じる。なお、以下に定義する特性レイノルズ数Ｒe がある値（（１．４〜３．５）×１０4 ）以上になると、Ｒe によらず付着は一定となる。
【００２７】
特性レイノルズ数Ｒe ＝Ｕj √（Ｒｈ／２）／ν但し、Ｕj は噴流の噴出速度、Ｒは円筒半径、ｈは噴流の高さ、νは流体の動粘性形成である。
【００２８】従って、このように凸曲面７ａに沿って曲げられた空気流は、壁面などに衝突することなく、左方の流路２１ａを通って、鉛直面に対して直交する左方向へ向けられることになる。
【００２９】同様に、図３（ｂ）に示すように、ダンパー７が他方側に回転されていると、他方の内壁１ｂに外周の一部が密接し、凸曲面７ａと一方の内壁１ａとの間に間隙１１ａが形成される。従って、空気は、間隙１１ａを通過することとなる。間隙１１ａを通過する空気は、凸曲面７ａに沿って右側に曲げられた後、凸曲面７ａから離れて流れる。
【００３０】従って、凸曲面７ａに沿って曲げられた空気流は、壁面などに衝突することなく、右方の流路２１ｂを通って、鉛直面に対して直交する右方向へ向けられることになる。
【００３１】一方、図３（ｃ）に示すように、ダンパー７が中央に配置されていると、凸曲面７ａに沿って曲げられた空気流は、間隙１１ａ、１１ｂを通過した後合流し、スリット開口３から直下に流れる。直下に流れた空気は、左右の流路２１ａ、２１ｂに流れることなく、長穴１７から真下に吹き出されることとなる。
【００３２】このように、上述の吹出口３１は、内壁１ａ、１ｂの間に、円筒状のダンパー７を設けた。また、このダンパー７を偏心させて回転軸５で回転させるようにした。従って、ダンパー７の凸曲面７ａに沿って左右に曲がる間隙１３ａ、１３ｂを、ダンパー７の回転で切り換えることができる。そして、空気流をダンパー７の凸曲面７ａに吸着させて曲げるので、従来のような衝突による圧力損失を大幅に低減させることができる。
【００３３】この結果、流量の変動を少なくすることができる。また、流れ方向の変更機能を高めることができる。更に、空気とフィンなどの衝突によって発生する騒音を抑制することができる。
【００３４】また、この実施形態による吹出口３１は、ダンパー７を偏心させて回転軸５に取り付けた。このため、ダンパー７を回転させて、片寄せたときに、回転中心を偏心させない構成の場合に比べて、内壁１ａ、１ｂ間の幅に対する間隙１１ａ、１１ｂの開口比率を大きく確保することができる。
【００３５】なお、上述の実施形態では、ダンパー７を円筒とした場合を例に説明したが、発明に係る吹出口は、ダンパー７が、図４に示すように、円形以外の断面形状を有する筒体又は棒体であってもよい。また、図４に示す断面形状の棒体をダンパー７とした場合には、回転軸５を、基準円３３の中心に設けることができ、ダンパー７を偏心して取り付けなくともよい。また、この例の場合、ダンパー７の上面が流れ方向に傾斜するので、円筒体のダンパー７に比べて、内壁１ａ、１ｂ間における圧力損失を少なくすることができる。
【００３６】更に、上述の実施形態では、回転軸５を内壁１ａ、１ｂの中間位置に配設したが、発明に係る吹出口は、図５に示すように、いずれか一方の内壁１ａ、１ｂ側（図示の例では１ａ側）にずらして回転軸５を配設するものであってもよい。このような構成とすれば、左右の間隙１１ａ、１１ｂの断面積に差異を設けて、左右の流量を異なるものにすることができる。
【００３７】上述の実施形態では、吹出口３１をスリット状の空調吹出口に用いた場合を例に説明したが、発明に係る吹出口は、この他、水槽などへの液体の吹出口、或いは各種装置に付設される送風手段の吹出口としても用いることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係る請求項１の切替機構によれば、内壁の間に、凸曲面を有するダンパーを回転自在に設けたので、ダンパーの凸曲面に沿って左右に曲がる間隙を、ダンパーの回転で切り換えることができる。そして、空気流をダンパーの凸曲面に吸着させて曲げるので、従来のような衝突による圧力損失を大幅に低減させることができる。この結果、流量の変動を少なくすることができる。また、流れ方向の変更機能を高めることができる。更に、空気とフィンなどの衝突によって発生する騒音を抑制することができる。
【００３９】請求項２の切替機構によれば、凸曲面とで間隙を挟む一対の内壁のそれぞれの部位に、凹曲面を形成したので、流路内の圧力損失を低減させることができる。
【００４０】請求項３の切替機構によれば、スリット開口に沿う長穴の形成された邪魔板を、スリット開口に間隔を有して対向配置したので、スリット開口から吹き出された後の空気流を、所望の方向へ確実に向けることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１３７３
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
【識別番号】０００００３６８７
【氏名又は名称】東京電力株式会社
【識別番号】３９００２７２７０
【氏名又は名称】丸光産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】船橋 國則
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３０４２３３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１０８９９５ |
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