JPH10253140A - 空気吹出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吹出空気の形態を用途に応じて調整すること
ができると共に、遠方への送風性能を向上することので
きる空気吹出装置を提供する。 【解決手段】 送風手段により送られた送風路３内の空
気に渦流を生じさせる方向へ空気を案内する複数の案内
板６と、前記案内板６の下流側に位置して前記案内板に
より方向づけられた空気を前記送風路３外へ吹き出す空
気吹出口７とを備えた空気吹出装置１において、前記空
気吹出口７のノズル断面が、最狭窄部１５よりも上流側
が曲面に形成されると共に、下流側が複数の連続した錐
面１８，１９で形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気吹出装置に関
し、更に詳細には工場などの給気に使用される給気装置
に適用して好適な空気吹出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば工場などの屋内に給気す
る場合、天井や側壁に給気装置が設置されるのが普通で
ある。天井から給気する場合、冷房時と暖房時とでは、
送風の形態を変えることが好ましい。即ち、冷気は降下
し易く、暖気は上昇する傾向があるため、冷房用に送風
する場合には、給気装置の空気吹出口から吹き出した冷
気が、速やかに天井近くで広く拡散するようにすれば、
屋内全域を効率よく、均等に冷やすことができる。ま
た、暖房用に送風する場合には、給気装置の空気吹出口
から吹き出した暖気が速やかに床付近で広く拡散するよ
うにすれば、屋内全域を効率よく、均等に暖めることが
できる。

【０００３】即ち、給気装置では、空気吹出口から吹き
出される空気の拡散度合を用途に応じて加減できること
が望ましい。工場などの屋内に給気する給気装置として
は、従来より空気吹出口として直管状のノズルを装備し
たものがある。このような直管状のノズルを空気吹出口
とした給気装置は、ノズルの軸線方向に風速を速く保つ
ことができ、ノズルから吹き出される風の直進性が高く
なるため、より遠方への送風が可能になるが、その反
面、ノズルの軸線方向と直行する方向への拡散性が低い
という特性を示す。

【０００４】従って、ノズルの軸線上で空気吹出口に近
いところでは、風量が大き過ぎたり、あるいは、ノズル
の軸線上から外れると、空気吹出口からそれほど離れて
いなくても充分な送風ができなくなるという不便があっ
た。また、このような特性から、天井に装備した場合
に、暖房用の給気は効率良く行えるが、冷房用の給気は
効率が悪いという問題があった。

【０００５】そこで、吹き出す空気の拡散性を用途等に
応じて調整し得るように、空気吹出口のノズル形状に工
夫を凝らした空気吹出装置が使用されている。図４は、
このような空気吹出装置の従来例を示したものである。
この空気吹出装置５は、送風路５１と、この送風路５１
における吹き出し部分の直前に配置された傘部５２と、
傘部５２の直下に配置された複数の案内板５３とを有し
ている。送風路５１の下部側（先端部分）には、案内板
５３を通った空気に対してコアンダ効果が起きるよう半
円弧状の湾曲面を有した吹出ノズル５５が設けられてい
る。

【０００６】傘部５２は、送風路５１に供給された空気
５７が送風路５１の外周側から案内板５３の外端縁に進
入して、案内板５３の案内に従って中央の吹出ノズル５
５に向かうように、送風路５１内の空気流を整流する。
この傘部５２は、上面が傘形状に適宜湾曲した形状で、
送風路５１の中央に配置されている。また、案内板５３
は傘部５２の下に垂直に配置され、送風路５１の軸線方
向に対して適宜傾斜した角度を有している。この案内板
５３には回転軸５６が設けられており、この回転軸５６
を中心に案内板５３を回転させることにより、送風略５
１の軸線方向に対する傾斜角度を変えることができる構
成となっている。

【０００７】この空気吹出装置５においては、送風路５
１を通して送風された空気５７が、傘部５２によって横
に広げられて送風路の内壁に沿って下側に流れる。そし
て、空気５７は案内板５３の外側方から内側に流れ込
み、下側から出て吹出ノズル５５から吹き出される。こ
のとき、空気５７が案内板５３により所定の角度だけ傾
斜角度を有して内側に向かって流れることで、渦流が発
生し、吹出ノズル５５のコアンダ効果によって、ノズル
表面に沿った空気の流れを作ることができる。

【０００８】前記渦流は案内板５３の向きを変えること
で適宜変化し、これによって、吹出ノズル５５から吹き
出される吹出空気５８の形状を変えることができる。例
えば案内板５３の傾斜角度を小さくして気流を層流に
し、気流と吹出ノズル５５の接する時間を短くすること
によって、吹出空気５８が横に広がらずに真下に向かっ
て流れるので、吹出ノズル５５の中心軸方向に細長く吹
き出されるようになる。これとは反対に、案内板５３の
傾斜角度を大きくして渦流を発生させることで、気流と
吹出ノズル５５の接する時間が長くなり、コアンダ効果
が強くなるので、気流はコアンダ効果によって吹出ノズ
ル５５の半円弧状の曲面に沿って流れ、吹出空気５８は
吹出ノズル５５の中心軸と直行する水平方向に広がって
吹き出されるようになる。

【０００９】即ち、上記空気吹出装置５では、例えば、
冷房用の送風時には案内板５３の傾斜角度を大きくし、
吹き出した空気の天井付近での拡散を強めることがで
き、また、暖房用の送風時には案内板５３の傾斜角度を
小さくすることで、吹き出した空気の直進性を強めて床
側で拡散させることができ、いずれの用途にも合致した
送風を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の空気吹出装置５では、案内板５３の向きを送
風路５１の軸線方向に設定した場合（即ち、傾斜角度を
０度にした場合）でも、一部の気流はコアンダ効果によ
って吹出ノズル５５の半円弧状の曲面に沿って流れ、そ
の分、吹出ノズル５５の半径方向外方への拡散が起こる
ため、前述した直管状のノズルを使用した場合と比較す
ると、ノズルの軸線方向への直進性が弱まる。そこで、
遠方への送風が要求される場合には、空気吹出装置５へ
空気を送給する送風手段の出力を高める等の対応が必要
となり、送風手段の大型化等の問題を招く虞があった。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係
り、吹出空気の形態を用途に応じて調整することができ
ると共に、遠方への送風性能を向上することのできる空
気吹出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、送
風手段により送られた送風路内の空気に渦流を生じさせ
る方向へ空気を案内する複数の案内板と、前記案内板の
下流側に位置して前記案内板により方向づけられた空気
を前記送風路外へ吹き出す空気吹出口とを備えた空気吹
出装置において、前記空気吹出口のノズル断面が、最狭
窄部よりも上流側が曲面に形成されると共に、下流側が
少なくとも一つの連続した錐面で形成されていることを
特徴とする空気吹出装置により達成される。

【００１２】上記構成によれば、送風手段により送風路
内に送給された空気は、案内板によって空気吹出口のノ
ズルに当たる向きを調整することができる。例えば、案
内板の向きを軸線方向に揃えた時には、案内板は送風路
内に送給されてきた空気をそのままノズルの軸線方向に
沿った層流としてノズルに供給する。また、案内板の向
きを軸線方向に対して傾斜させると、案内板は送風路内
に送給されてきた空気をノズルの軸線方向に対して傾斜
した速度成分を持つ渦流としてノズルに供給する。

【００１３】ノズルの軸線方向に沿った気流としてノズ
ルに供給された空気は、ノズルの最狭窄部よりも上流側
の曲面によって圧縮されて縮流となり、加速される。そ
して、最狭窄部に到達すると、最狭窄部の下流側は徐々
に径が広がる錐面で気流に対しては急激に曲率が変化し
た状態となり、最狭窄部の下流側の錐面上は不連続に渦
が発生する淀みとなり、該錐面上で発生した不連続な渦
列により気流は錐面から剥離して、最狭窄部における加
速状態のままノズルの軸線方向に吹き出される。

【００１４】一方、ノズルの軸線方向に対して傾斜した
速度成分を持つ渦流としてノズルに供給された空気は、
ノズルの最狭窄部よりも上流側の曲面によって圧縮され
て縮流となりつつ最狭窄部に到達するが、ノズルの軸線
方向に対して傾斜した速度成分を持つため、最狭窄部の
下流側の錐面が、実質的には急激な曲率の変化となら
ず、最狭窄部を通過後も該錐面に沿って引っ張られるコ
アンダ効果が働くので、ノズルの軸線方向と直行する方
向に拡散するように吹き出される。そのときの拡散の程
度は、案内板の傾斜角度によって調整することができ
る。尚、上記空気吹出装置において、前記錐面は、上流
側の曲面又は錐面とのなす角が３０°±１０°に設定さ
れるのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の一実施形態を詳細に説明する。図１及び図２は本発明
に係る空気吹出装置の一実施形態を示したもので、図１
は空気吹出装置１の縦断面図、図２は図１における吹出
ノズルの要部拡大図である。

【００１６】本実施形態の空気吹出装置１は、例えば工
場内の給気のために工場の屋根に装着される給気装置に
使用される。この場合の給気装置は、筒状の送風路３を
工場の天井部から室内に向けてほぼ垂直に配置した構成
のもので、図示略の熱交換器やフィルタにより所定温度
に調整した清浄な空気を、図示略の送風手段（例えば、
送風ファン）によって前記送風路３の開口端側に送給す
る構造をされている。

【００１７】そして、前記空気吹出装置１は、前記送風
路３の開口端に取り付けられて、室内に吹き出す空気流
の拡散を、例えば暖房用あるいは冷房用等の用途の違い
に応じて最適な形態に制御するものであり、前記送風路
３の中心軸４の周囲に等間隔で配置された複数枚の案内
板６と、これらの案内板６の直下に前記中心軸４と同心
の空気吹出口７を形成する吹出ノズル９とを備えた構造
を形成している。

【００１８】前述の各案内板６は、矩形状の平板であ
り、基端縁６ａを送風路３の内壁面に近接させると共に
先端縁６ｂを前記中心軸４側にし、平面を垂直に立てた
状態で配置されている。また、各案内板６は、基端縁６
ａ側が前記中心軸４と平行な枢軸１０によって、水平方
向に回動可能に支持されると共に、図示略の駆動手段に
よって前記枢軸１０回りの回動を制御されている。

【００１９】前記案内板６は、それぞれ前記枢軸１０回
りに回動させることにより、空気流を案内する面の向き
を、前記空気吹出口７の半径方向に一致させた状態、あ
るいは軸線方向に対して任意の傾斜角を持たせた状態に
切り替えることができる。なお、各案内板６相互は、軸
線方向に対する傾斜状態が同一になるように、案内板６
を回動操作する回動機構に工夫が凝らされている。

【００２０】前記枢軸１０は、下端が吹出ノズル９の上
部枠部１１に支持されると共に、上端が各案内板６の中
央部に位置する円盤状の邪魔板１３によって支持されて
いる。この邪魔板１３は、送風路３の中央部を塞ぐよう
に配置されていて、送風路３内に送給された空気流を矢
印（イ）に示すように、半径方向外方に偏向させて案内
板６の基端縁６ａに流入させる。これによって、送風路
３内の空気流は、矢印（ロ）に示すように、案内板６の
表面に沿って、吹出ノズル９を備える空気吹出口７へ吹
き出されることになる。なお、前記邪魔板１３の上に
は、空気流の半径方向外方への偏向がより滑らかになる
ように、図４に示した傘部５２を設置するようにしても
良い。

【００２１】各案内板６の面の向きが吹出ノズル９の半
径方向（即ち、空気吹出口７及び送風路３の半径方向）
に一致している時には、空気吹出口７に進入する空気流
が、図１に矢印（ハ）で示すように、中心軸４に沿った
直進性の強い流れとなる。また、各案内板６の面の向き
が吹出ノズル９の軸線方向に対して傾斜している時に
は、各案内板６によって案内された空気流相互が、矢印
（ニ）で示すように中心軸４に対して傾斜した速度成分
を持って合流することから、空気流は渦流となって空気
吹出口７に進入する。

【００２２】前記空気吹出口７を形成している吹出ノズ
ル９におけるノズル断面は、図２に示すように、中心軸
４の方向の中間部が、最小の開口径となる最狭窄部１５
となっている。そして、この最狭窄部１５よりも上流側
は、下流側に向かって徐々に径が狭まる滑らかな円弧状
曲面１６と成るように形成されている。更に、最狭窄部
１５よりも下流側は、複数の連続した錐面１８，１９と
成るように形成されている。

【００２３】本実施形態の場合、各錐面１８，１９は、
所謂、円錐面である。しかし、使用材料や加工コスト等
を配慮して、場合によっては、多角錐面とすることも可
能である。そして、各錐面１８，１９は、上流側の曲面
１６の接線２１あるいは錐面１８の延長線２２とのなす
角θ₁ ，θ₂ が、本実施形態の場合、３０°±１０°に
設定されている。

【００２４】上述の空気吹出装置１では、送風路３内に
送給された空気は、案内板６によって空気吹出口７の吹
出ノズル９に当たる向きを調整される。例えば、案内板
６の向きを軸線方向に揃えた時には、案内板６は送風路
３内に送給されてきた空気をそのまま吹出ノズル９の軸
線方向に沿った層流として吹出ノズル９に供給する。ま
た、案内板６の向きを軸線方向に対して傾斜させると、
案内板６は送風路３内に送給されてきた空気を吹出ノズ
ル９の軸線方向に対して傾斜した速度成分を持つ渦流と
して吹出ノズル９に供給する。

【００２５】そして、吹出ノズル９の軸線方向に沿った
層流として吹出ノズル９に供給された空気流は、吹出ノ
ズル９の最狭窄部１５よりも上流側の曲面１６によって
圧縮されて縮流となり、加速される。そして、最狭窄部
１５に到達すると、最狭窄部１５の下流側は徐々に径が
広がる錐面１８，１９であり、気流に対しては急激に曲
率が変化した状態となり、最狭窄部１５の下流側の各錐
面１８，１９上は不連続に渦が発生する淀みとなり、各
錐面１８，１９上で発生した不連続な渦列により気流は
錐面１８，１９から剥離して、最狭窄部１５における加
速状態のまま、図１及び図２に矢印（ハ）で示すよう
に、吹出ノズル９の軸線方向に沿って吹き出される。

【００２６】一方、吹出ノズル９の軸線方向に対して傾
斜した速度成分を持つ渦流として吹出ノズル９に供給さ
れた空気流は、吹出ノズル９の最狭窄部１５よりも上流
側の曲面によって圧縮されて縮流となりつつ最狭窄部１
５に到達するが、吹出ノズル９の軸線方向に対して傾斜
した速度成分を持つため、図２に示しているように、最
狭窄部１５の下流側の錐面１８，１９が、実質的には、
急激な曲率の変化とならず、最狭窄部１５を通過後も各
錐面１８，１９に沿って引っ張られるコアンダ効果が働
き、吹出ノズル９の軸線方向と直行する方向に拡散する
ように吹き出される。そのときの拡散の程度は、案内板
６の傾斜角度や各案内板６への流入する風量によって調
整することができる。

【００２７】即ち、案内板６を吹出ノズル９の軸線方向
に対して傾斜させた時には、図４に示した従来の空気吹
出装置５と同様に、充分なコアンダ効果が働き、案内板
６の傾斜角度を適宜調整して吹き出す空気の拡散をコア
ンダ効果を利用して加減することで、吹出空気の形態を
用途に応じて調整することができる。しかも、案内板６
を吹出ノズル９の半径方向に対して傾斜しない状態（吹
出ノズル９の軸線方向に向けた状態）とすれば、コアン
ダ効果が殆ど作用しない状態となり、送風手段の大型化
等に頼らずとも、従来の直管状のノズルを使用した場合
と比較しても遜色のない遠方への送風性能を得ることが
できる。従って、近距離から遠距離まで所望の送風を実
現することができる。

【００２８】また、最狭窄部１５の下流に装備する錐面
１８，１９が上流側の曲面１６及び錐面１８となす角を
小さくし過ぎると、吹出ノズル９の軸線方向に沿って吹
出ノズル９に供給された気流にとっては、最狭窄部１５
を過ぎても急激な曲率変化とならず、気流が吹出ノズル
９の表面から剥離できなくなる。即ち、案内板６を吹出
ノズル９の軸線方向にセットしても、コアンダ効果が作
用してしまう。従って、コアンダ効果が働かない状態を
選択可能にするには、前記錐面１８，１９は、上流側の
曲面１６及び錐面１８とのなす角を一定以上に設定する
必要がある。

【００２９】一方、前記錐面１８，１９が上流側の曲面
１６及び錐面１８となす角を大きくし過ぎると、吹出ノ
ズル９に供給する気流を前記案内板６によって渦流とし
ても、急激な曲率変化のために剥離が起きて、コアンダ
効果が作用しなくなってしまう。従って、コアンダ効果
が働く状態を選択可能にするには、錐面１８，１９が上
流側の曲面１６及び錐面１８となす角を一定以下にする
必要がある。

【００３０】そこで、本実施形態のように、最狭窄部１
５の下流に装備する錐面を連続する２つの錐面１８，１
９により構成し、かつ、それぞれの錐面１８，１９が上
流側の曲面１６あるいは錐面１８となす角を３０°±１
０°に設定すれば、以上の二つの条件を満足させて、当
初の目的を達成することができる。又、最狭窄部１５の
下流に装備する錐面を単一にする際には、上流側の曲面
１６となす角を３０°±１０°に設定すれば良い。

【００３１】図３に実線で示した特性曲線Ｆ１は、前記
空気吹出装置１における案内板６の軸線方向に対する傾
斜角度と、前記中心軸４上で空気吹出口７から所定距離
離れた位置における吹き出し空気流の風速との相関を測
定したものである。また、図３に破線で示した特性曲線
Ｆ２は、比較のために、空気吹出口７における錐面１
８，１９を設けず、半円弧状の湾曲面を有した吹出ノズ
ルを備えた従来構造の空気吹出装置における同様の相関
を測定したものである。

【００３２】いずれの場合も、案内板６の傾斜角度が３
３゜程度になると、空気吹出口７に進入する気流が良好
な渦流となり、吹き出される気流がノズルの内表面に沿
って偏向するコアンダ効果が大きく効いて、ノズルの軸
線方向に対する風速は急激に低下するので、その分、ノ
ズルの軸線方向と直交する方向への拡散が強くなり、近
距離への送風、あるいは冷房時の送風に適した吹き出し
状態となっている。

【００３３】案内板６の傾斜角度が３３゜以下の場合
は、コアンダ効果の影響が小さく、吹き出される空気流
はノズルの軸線方向に大きな速度を持っているため、中
距離あるいは遠距離への送風、あるいは暖房時に適した
吹き出し状態となっている。更に、これらの図で明らか
なように、最狭窄部１５の下流側に錐面１８，１９を配
置した本実施形態の吹出ノズル９は、錐面を有しない従
来のノズルを使用した場合と比較して、コアンダ効果の
影響が著しく低減され、より速い風速となっており、遠
方への吹き出し性能が大幅に改善されている。

【００３４】従って、本実施形態の空気吹出装置１の構
成であれば、吹出ノズル９の表面によるコアンダ効果に
よって、空気吹出口７から吹き出す空気のノズル軸線と
直交する方向の拡散を調整することで、近距離あるいは
中距離での送風において快適な給気を達成でき、更に
は、コアンダ効果が働かないように案内板６の角度を調
整することで、従来の直管状のノズルを使用した場合に
も相応する遠距離での送風においても、快適な給気を達
成できる。

【００３５】なお、上記実施形態では、吹出ノズル９に
おいて、最狭窄部１５の下流側に２個の錐面を連続形成
したが、単一の錐面又は３個以上の錐面を連続形成する
構成としても良いことは言うまでもない。但し、望むら
くは複数の錐面が連続形成される。又、本発明の空気吹
出装置１は、工場の給気装置に限らず、吹出空気の形状
を変えるような場合には適宜用いることができ、例え
ば、屋内に適宜敷設されたダクトの吹出口に取り付ける
こともできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の空気吹出装置によれば、案内板
をノズルの軸線方向に対して傾斜させた時には、最狭窄
部の下流側の錐面が、渦流に対して実質的には急激な曲
率の変化とならず、充分なコアンダ効果が働くので、案
内板の傾斜角度を適宜調整して吹き出す空気の拡散をコ
アンダ効果を利用して加減することで、吹出空気の形態
を用途に応じて調整することができる。しかも、案内板
をノズルの半径方向に対して傾斜しない状態（ノズルの
軸線方向に向けた状態）とすれば、最狭窄部の下流側の
錐面が、気流に対しては急激に曲率が変化した状態とな
るので、コアンダ効果が殆ど働かない状態となり、遠方
への送風性能を向上させることができる。従って、吹出
空気の形態を用途に応じて調整することができると共
に、遠方への送風性能を向上することのできる空気吹出
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る空気吹出装置の縦断
面図である。

【図２】図１における吹出ノズルの要部拡大図である。

【図３】本発明の空気吹出装置の作用を示す特性曲線図
である。

【図４】従来例に係る空気吹出装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 空気吹出装置 ３ 送風路 ４ 中心軸 ６ 案内板 ７ 空気吹出口 ９ 吹出ノズル １０ 枢軸 １３ 邪魔板 １５ 最狭窄部 １６ 曲面 １８，１９ 錐面 ２１ 接線 ２２ 延長線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風手段により送られた送風路内の空気
   に渦流を生じさせる方向へ空気を案内する複数の案内板
   と、前記案内板の下流側に位置して前記案内板により方
   向づけられた空気を前記送風路外へ吹き出す空気吹出口
   とを備えた空気吹出装置において、 前記空気吹出口のノズル断面が、最狭窄部よりも上流側
   が曲面に形成されると共に、下流側が少なくとも一つの
   連続した錐面で形成されていることを特徴とする空気吹
   出装置。
2. 【請求項２】 前記錐面は、上流側の曲面又は錐面との
   なす角が３０°±１０°であることを特徴とする請求項
   １記載の空気吹出装置。