特開 2022-172786 流体送出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172786

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】流体送出装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 9/00 20060101AFI20221110BHJP

   F15D 1/08 20060101ALI20221110BHJP

   F24F 13/06 20060101ALI20221110BHJP

   B05B 1/28 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

F24F9/00 L

F15D1/08

F24F9/00 D

F24F13/06 A

B05B1/28 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021078990

(22)【出願日】2021-05-07

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内山 知実

(72)【発明者】

【氏名】高牟禮 光太郎

(72)【発明者】

【氏名】坂本 恭晃

【テーマコード（参考）】

3L080

4F033

【Ｆターム（参考）】

3L080BA01

4F033BA02

4F033DA01

4F033EA01

4F033LA02

4F033NA01

(57)【要約】

【課題】流体送出装置において、流出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることが可能な技術を提供する。
【解決手段】流体送出装置は、外部に流体を送出する送出口を有する流体通路と、前記流体通路に設けられており、前記送出口に向けて前記流体を流動させる流体輸送機械と、前記流体通路の内部において前記送出口の近傍に配置された流体加速部材と、を備えていてもよい。前記流体加速部材は、前記送出口における前記流体の流速に比べ、前記送出口から送出された後の前記流体の流速を大きくするように構成されていてもよい。
【選択図】図１２Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部に流体を送出する送出口を有する流体通路と、
前記流体通路に設けられており、前記送出口に向けて前記流体を流動させる流体輸送機械と、
前記流体通路の内部において前記送出口の近傍に配置された流体加速部材と、を備えた流体送出装置であって、
前記流体加速部材が、前記送出口における前記流体の流速に比べ、前記送出口から送出された後の前記流体の流速を大きくするように構成されている、流体送出装置。

【請求項2】

前記流体加速部材の上流側の部分が、流線型の輪郭形状を有する、請求項１の流体送出装置。

【請求項3】

前記流体加速部材の下流側の部分が、流線型よりも内側に入り込んだ輪郭形状を有する、請求項２の流体送出装置。

【請求項4】

前記流体加速部材が、対称翼型の下流側の部分が切断されたカムテール形状を有する、請求項３の流体送出装置。

【請求項5】

前記流体加速部材が、前記対称翼型の翼弦長に対する前記対称翼型の最大翼厚の比率が、２１％から３０％の範囲内にあるように構成されている、請求項４の流体送出装置。

【請求項6】

前記流体加速部材が、前記対称翼型の翼弦長に対する前記対称翼型の上流端から切断端までの長さの比率が、６５％から９０％の範囲内にあるように構成されている、請求項４または５の流体送出装置。

【請求項7】

前記流体加速部材が、前記流体加速部材の下流端と前記送出口の送出面とが面一となるように配置されている、請求項１から６の何れか一項の流体送出装置。

【請求項8】

前記流体通路が、前記送出口に向かうにつれて幅が縮小する縮流部をさらに有しており、
前記流体加速部材の少なくとも一部が、前記縮流部内に配置されている、請求項１から７の何れか一項の流体送出装置。

【請求項9】

前記送出口から送出された後の前記流体において形成されるポテンシャルコア領域の先端と前記送出口の間の距離をｘとし、前記送出口の幅をｄとした場合に、ｘ／ｄが６以上となる、請求項１から８の何れか一項の流体送出装置。

【請求項10】

前記流体が、空気であり、
前記流体輸送機械が、送風ファンであり、
エアカーテン装置として機能する、請求項１から９の何れか一項の流体送出装置。

【請求項11】

前記流体通路が、前記送出口に対向して配置されており、外部から前記流体を吸い込む吸込口をさらに有している、請求項１０の流体送出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、流体送出装置に関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、流体送出装置が開示されている。前記流体送出装置は、外部に流体を送出する送出口を有する流体通路と、前記流体通路に設けられており、前記送出口に向けて前記流体を流動させる流体輸送機械と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１３９７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の流体送出装置では、送出口から送出された流体の流速は単調に減少していくため、流出口から送出された流体が高い流速を維持する距離が短い。本明細書では、流体送出装置において、流出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることが可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書では、流体送出装置を開示する。流体送出装置は、外部に流体を送出する送出口を有する流体通路と、前記流体通路に設けられており、前記送出口に向けて前記流体を流動させる流体輸送機械と、前記流体通路の内部において前記送出口の近傍に配置された流体加速部材と、を備えていてもよい。前記流体加速部材は、前記送出口における前記流体の流速に比べ、前記送出口から送出された後の前記流体の流速を大きくするように構成されていてもよい。なお、ここでいう流体は、空気のような気体であってもよく、水のような液体であってもよい。また、流体輸送機械は、気体を流動させる送風ファンであってもよいし、液体を流動させるポンプであってもよい。

【0006】

上記の流体送出装置では、流体通路の内部において送出口の近傍に流体加速部材が配置されていることにより、送出口における流体の流速に比べて、送出口から送出された後の流体の流速を大きくすることができる。これによって、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0007】

流体加速部材の上流側の部分は、流線型の輪郭形状を有していてもよい。

【0008】

上記の構成では、流体が流体通路を流れる際の圧力損失をそれほど大きくすることなく、流体通路内に流体加速部材を配置することができる。

【0009】

流体加速部材の下流側の部分は、流線型よりも内側に入り込んだ輪郭形状を有していてもよい。

【0010】

上記の構成では、流体加速部材の下流側の部分に負圧領域が生じ、その負圧によって流体加速部材に沿った流れを集流することができる。これによって、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0011】

流体加速部材は、対称翼型の下流側の部分が切断されたカムテール形状を有していてもよい。

【0012】

上記の構成では、流体加速部材の下流側の部分における負圧領域が強大になり、流れを集流する効果をより向上させることができる。これによって、送出口から送出された流体は、流れが合流した直後から運動量が増大し、高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0013】

流体加速部材は、対称翼型の翼弦長に対する対称翼型の最大翼厚の比率が、２１％から３０％の範囲内にあるように構成されていてもよい。

【0014】

流体通路に流体加速部材を配置した場合、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができるものの、流体が流体通路を通過する際の圧力損失が増大して、流体輸送機械が消費するエネルギーの増大を招いてしまう。上記の構成によれば、流体が流体通路を通過する際の圧力損失をそれほど大きくすることなく、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0015】

流体加速部材は、対称翼型の翼弦長に対する対称翼型の上流端から切断端までの長さの比率が、６５％から９０％の範囲内にあるように構成されていてもよい。

【0016】

流体加速部材の下流側の部分の負圧領域による集流効果の大きさは、対称翼型の上流端から切断端までの長さに応じて変化する。上記の構成によれば、流体加速部材の下流側の部分の負圧領域による集流効果をより高めることができる。

【0017】

流体加速部材は、流体加速部材の下流端と前記送出口の送出面とが面一となるように配置されていてもよい。

【0018】

流体加速部材を送出口よりも上流側に送出口から離れて配置すると、それだけ送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離が短くなってしまう。一方で、流体加速部材が送出口よりも外側に突出してしまうと、流体送出装置の使用時に流体加速部材が邪魔になるおそれがある。上記の構成によれば、流体送出装置の使用時に流体加速部材が邪魔になることなく、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0019】

流体通路は、送出口に向かうにつれて幅が縮小する縮流部をさらに有していてもよい。流体加速部材の少なくとも一部は、縮流部内に配置されていてもよい。

【0020】

上記の構成では、流体通路を流れる流体が流体加速部材の面に沿って流れやすくすることができる。これによって、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0021】

送出口から送出された後の流体において形成されるポテンシャルコア領域の先端と送出口の間の距離をｘとし、送出口の幅をｄとした場合に、ｘ／ｄが６以上となるように構成されていてもよい。なお、本明細書において「ポテンシャルコア領域」とは、送出口から送出された後の流体の流速が、送出口における流体の流速以上である領域のことをいう。

【0022】

通常、流体通路の内部において送出口の近傍に流体加速部材が配置されていない構成では、ｘ／ｄは６よりも低くなる。上記の構成では、流体通路の内部において送出口の近傍に流体加速部材を配置して、ｘ／ｄを６以上とすることで、送出口から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0023】

流体は、空気であってもよい。流体輸送機械は、送風ファンであってもよい。流体送出装置は、エアカーテン装置として機能してもよい。

【0024】

上記の構成では、エアカーテン装置において、送出口から送出された空気が高い流速を維持する距離を長くすることができ、高い空間遮断能力を実現することができる。

【0025】

流体通路は、送出口に対向して配置されており、外部から流体を吸い込む吸込口をさらに有していてもよい。

【0026】

上記の構成では、送出口から送出された空気が拡散する前に吸込口で吸い込むことができ、エアカーテン装置における空間遮断能力をより向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】流体送出装置１の概略構成図である。

【図2】流体通路３１の直線部３１ａの断面図である。

【図3】流体加速部材７の断面図である。

【図4】従来技術の流体送出装置１１において送出口１４から送出された流体におけるポテンシャルコア領域２０を模式的に示す図である。

【図5】実施例１に係る流体送出装置１において送出口４から送出された流体におけるポテンシャルコア領域２０を模式的に示す図である。

【図6A】流体送出装置１において、流体加速部材７を配置しない場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図6B】流体送出装置１において、ある形状の流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図6C】流体送出装置１において、別の形状の流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図6D】流体送出装置１において、さらに別の形状の流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図7】図６Ａ－図６Ｄのシミュレーション結果をまとめたグラフである。

【図8A】流体送出装置１において、下流側の部分が切断された流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図8B】流体送出装置１において、下流側の部分が切断されていない流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図9】図８Ａ、図８Ｂのシミュレーション結果をまとめたグラフである。

【図10】ポテンシャルコア領域２０の延伸距離ΔＬと圧力損失の増加量ΔＰの比率ΔＬ／ΔＰと、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率との関係を示すグラフである。

【図11】ポテンシャルコア領域２０の延伸距離ΔＬと圧力損失の増加量ΔＰの比率ΔＬ／ΔＰと、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率との関係を示すグラフである。

【図12A】流体送出装置１において、流体加速部材７を配置しない場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【図12B】流体送出装置１において、最適な形状の流体加速部材７を配置した場合の、送出口４から送出された流体の流速をシミュレーションした結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る流体送出装置１は、流体輸送機械２と、流体通路３１～３４を備えている。

【0029】

流体輸送機械２は、流入口２ａから流出口２ｂへ向けて流体を流動させる。流体輸送機械２の流出口２ｂには、流体通路３２の上流端が接続されている。流体通路３２の下流端には、流体通路３１の上流端が接続されている。流体通路３１の下流側の部分には、細長い略直方体形状の直線部３１ａが形成されている。直線部３１ａの下面には、送出口４が形成されている。送出口４は、細長い略長方形状の開口であって、下方を向いて配置されている。流体通路３１を流れる流体は、直線部３１ａを長手方向に流れるとともに、送出口４に向けて下方に向けて流れて、送出口４を介して外部に送出される。流体輸送機械２の流入口２ａには、流体通路３４の下流端が接続されている。流体通路３４の上流端には、流体通路３３の下流端が接続されている。流体通路３３の上流側の部分には、細長い略直方体形状の直線部３３ａが形成されている。直線部３３ａの上面には、吸込口５が形成されている。吸込口５は、細長い略長方形状の開口であって、上方を向いて配置されている。外部から吸込口５を介して流体通路３３に流入する流体は、直線部３３ａを長手方向に流れて、流体通路３３を流れる。吸込口５は送出口４に対向して配置されている。

【0030】

流体送出装置１において、流体輸送機械２が駆動すると、外部の流体が吸込口５を介して流体通路３３に吸い込まれるとともに、流体通路３３から流体通路３４を経由して流体輸送機械２に流体が流れ、かつ、流体輸送機械２から流体通路３２を経由して流体通路３１に流体が流れ、流体通路３１から送出口４を介して外部に流体が送出される。送出口４と吸込口５は対向して配置されているので、送出口４から送出された流体は吸込口５から吸い込まれる。

【0031】

本実施例では、流体送出装置１が送出する流体は空気であり、流体輸送機械２は空気を流動させる送風ファンである。本実施例の流体送出装置１は、エアカーテン装置として機能する。

【0032】

次に、図２を用いて、送出口４の近傍の構成について説明する。送出口４の近傍において、流体通路３１の直線部３１ａは、送出口４に向かうにつれて幅が縮小する縮流部６を有している。また、送出口４の近傍には、流体通路３１の内部において、流体加速部材７が配置される。流体加速部材７は、流体通路３１の縮流部６に配置されている。

【0033】

流体通路３１に縮流部６が設けられていることで、送出口４へ向かって流れる流体の流路面積を小さくすることができ、送出口４から送出される流体の流速を速めることができる。また、流体通路３１に縮流部６が設けられていることで、流体の流れを整流して、流体加速部材７の面に沿って流れやすくすることができる。

【0034】

流体通路３１の内部に流体加速部材７を配置することで、送出口４へ向かって流れる流体の流路面積をさらに小さくすることができ、送出口４から送出される流体の流速をさらに速めることができる。また、流体加速部材７の周囲を通過する流体を、流体加速部材７よりも下流側で集流させることができる。これによって、送出口４から送出された後の流体が、送出口４から送出される時の流速以上の流速を維持することのできる領域（以下ではポテンシャルコア領域ともいう）を延伸することができる。

【0035】

流体加速部材７は、流体通路３１の縮流部６において、その長手方向の中心軸が送出口４の送出面に対して垂直であるように配置されている。また、流体加速部材７の下流端が、送出口４の送出面と面一になるように配置されている。これによって、流体加速部材７が送出口４からはみ出して邪魔にならない範囲で、ポテンシャルコア領域を最大限に延伸することができる。

【0036】

次に、図３を用いて、流体加速部材７の具体的な形状について説明する。本実施例の流体加速部材７は、長手方向の中心軸を含む面に関して対称な形状を有する対称翼型（例えば、ＮＡＣＡ翼型）について、下流側の部分が切断されたカムテール形状を有する。流体加速部材７の形状は、その翼弦長７ａ、最大翼厚７ｂ、及び上流端から切断端までの長さ７ｃによって特定される。流体加速部材７を、対称翼型の下流側の部分が切断されたカムテール形状とすることにより、切断した領域に発生する負圧領域が合流する流体の流れによって閉じ込められるので、圧力損失を低減することができる。また、負圧領域による集流効果によって、ポテンシャルコア領域を延伸することができる。

【0037】

次に、図４及び図５を用いて、従来技術と本実施例に開示される技術との比較説明を行う。

【0038】

図４に示すように、従来技術の流体送出装置１１は、送出口１４の近傍に流体加速部材７が配置されていない。この場合、送出口１４から送出された流体は、周囲の流体との混合により流速が徐々に低下していく。このため、送出口１４から送出された流体の流速は単調に減少していき、ポテンシャルコア領域２０は短いものとなる。

【0039】

これに対して、図５に示すように、本実施例に係る流体送出装置１では、送出口４の近傍に流体加速部材７が配置されている。このため、流体が流体加速部材７を通過した後の合流点Ｇにおいて流体の運動量が増大し、送出口４から送出された後の流体の流速が、送出口４での流体の流速よりも大きくなる。したがって、本実施例に係る流体送出装置１におけるポテンシャルコア領域２０は、図４に示す従来技術の流体送出装置１１のポテンシャルコア領域２０よりも、送出口４からより離れた距離まで延伸する。

【0040】

次に、図６Ａ－図６Ｄを用いて、流体送出装置１における送出口４から送出された流体の流速が、流体加速部材７の有無および形状によってどのように変化するかをシミュレーションした結果について説明する。なお、シミュレーションにおいては、送出口４の幅を５０ｍｍとし、縮流部６に流入する流体の流速を０．３３ｍ／ｓとしている。

【0041】

図６Ａは、流体加速部材７を配置しない場合のシミュレーション結果Ｓ１を示す。図６Ｂは、流体加速部材７として、翼弦長７ａが８０ｍｍであるＮＡＣＡ翼型について、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を１２％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を７５％とした場合のシミュレーション結果Ｓ２を示す。図６Ｃは、流体加速部材７として、翼弦長７ａが８０ｍｍであるＮＡＣＡ翼型について、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を１２％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を８５％とした場合のシミュレーション結果Ｓ３を示す。図６Ｄは、流体加速部材７として、翼弦長７ａが８０ｍｍであるＮＡＣＡ翼型について、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を１８％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を７５％とした場合のシミュレーション結果Ｓ４を示す。

【0042】

図６Ａ－図６Ｄから分かるように、流体加速部材７を配置しない場合（シミュレーション結果Ｓ１）に比べて、流体加速部材７を配置した場合（シミュレーション結果Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の方が、長い距離にわたって送出口４から送出された流体が高い流速を維持している。また、シミュレーション結果Ｓ２に比べて、シミュレーション結果Ｓ３の方が、わずかに長い距離にわたって送出口４から送出された流体が高い流速を維持している。さらに、シミュレーション結果Ｓ２，Ｓ３に比べて、シミュレーション結果Ｓ４の方が、長い距離にわたって送出口４から送出された流体が高い流速を維持している。

【0043】

図７は、シミュレーション結果Ｓ１－Ｓ４について、送出口４から送出された流体の中心軸における流速Ｕｃを縦軸、送出口４からの距離ｘと送出口４の幅ｄの比率ｘ／ｄを横軸とするグラフにまとめたものである。なお、シミュレーション結果Ｓ１－Ｓ４において、送出口４での流速Ｕｃは１ｍ／ｓとなっているので、流速Ｕｃが１ｍ／ｓ以上である箇所が、ポテンシャルコア領域２０（図５参照）に対応する。

【0044】

シミュレーション結果Ｓ１では、ｘ／ｄが５．２のところまでポテンシャルコア領域２０が維持されるのに対し、その他のシミュレーション結果Ｓ２－Ｓ４では、ｘ／ｄがそれぞれ８．８、９．０、９．７のところまでポテンシャルコア領域２０が維持される。すなわち、流体加速部材７が配置されることにより、ポテンシャルコア領域２０は約１．６９－１．８７倍にまで延伸され得る。

【0045】

また、シミュレーション結果Ｓ１では、流速Ｕｃは送出口４で最大値である１ｍ／ｓとなり、送出口４からの距離が大きくなるにつれて単調に減少していくのに対し、シミュレーション結果Ｓ２－Ｓ４では、流速Ｕｃは送出口４の近傍では１ｍ／ｓよりも低いものの、送出口４からの距離が大きくなるにつれて増大し、ピークを迎えた後に減少していく。シミュレーション結果Ｓ２－Ｓ４において、流速Ｕｃの最大値はいずれも１ｍ／ｓを上回り、中でもシミュレーション結果Ｓ４では、流速Ｕｃの最大値は１．１５ｍ／ｓとなっている。すなわち、流体加速部材７が配置されることにより、流速Ｕｃは１．１５倍にまで増加され得る。

【0046】

以上のように、流体加速部材７が送出口４の近傍に配置されることによって、ポテンシャルコア領域２０が延伸する。従って、特に、流体送出装置１をエアカーテン装置として用いる場合、高い空間遮断能力を実現することができる。

【0047】

次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて、流体送出装置１における送出口４から送出された流体の流速が、流体加速部材７における切断の有無によってどのように変化するかをシミュレーションした結果について説明する。なお、シミュレーションにおいては、図６Ａ－図６Ｄと同様の前提条件を用いている。

【0048】

図８Ａは、流体加速部材７として、翼弦長７ａが８０ｍｍであるＮＡＣＡ翼型について、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を１８％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を７５％とした場合のシミュレーション結果Ｓ４を示す。図８Ｂは、流体加速部材７として、翼弦長７ａが８０ｍｍであるＮＡＣＡ翼型について、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を１８％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を１００％とした場合、すなわち流体加速部材７が切断されていないＮＡＣＡ翼型である場合のシミュレーション結果Ｓ５を示す。

【0049】

図８Ａ、図８Ｂから分かるように、流体加速部材７が切断されていないＮＡＣＡ翼型である場合（シミュレーション結果Ｓ５）に比べて、流体加速部材７が切断されたＮＡＣＡ翼型である場合（シミュレーション結果Ｓ４）の方が、長い距離にわたって送出口４から送出された流体が高い流速を維持している。

【0050】

図９は、シミュレーション結果Ｓ４，Ｓ５について、図７と同様に、送出口４から送出された流体の中心軸における流速Ｕｃを縦軸、送出口４からの距離ｘと送出口４の幅ｄの比率ｘ／ｄを横軸とするグラフにまとめたものである。なお、シミュレーション結果Ｓ４，Ｓ５において、送出口４での流速Ｕｃは１ｍ／ｓとなっているので、流速Ｕｃが１ｍ／ｓ以上である箇所が、ポテンシャルコア領域２０（図５参照）に対応する。

【0051】

シミュレーション結果Ｓ５では、ｘ／ｄが８．３のところまでポテンシャルコア領域２０が維持されるのに対し、シミュレーション結果Ｓ４では、ｘ／ｄが９．７のところまでポテンシャルコア領域２０が維持される。すなわち、流体加速部材７を切断されたＮＡＣＡ翼型形状とすることにより、ポテンシャルコア領域２０は１．１７倍にまで延伸され得る。

【0052】

また、シミュレーション結果Ｓ５では、流速Ｕｃの最大値は１．０６ｍ／ｓであるのに対し、シミュレーション結果Ｓ４では、流速Ｕｃの最大値は１．１５ｍ／ｓとなっている。すなわち、流体加速部材７を切断されたＮＡＣＡ翼型形状とすることにより、流速Ｕｃは約１．０８倍にまで増加され得る。

【0053】

以上のように、流体加速部材７を切断されたＮＡＣＡ翼型形状とすることによって、流体加速部材７を切断されていないＮＡＣＡ翼型形状とする場合に比べて、ポテンシャルコア領域２０が延伸する。このため、特に流体送出装置１をエアカーテン装置として用いる場合、流体加速部材７を切断されたＮＡＣＡ翼型形状とすることによって、高い空間遮断能力を実現することができる。

【0054】

流体通路３１に流体加速部材７を配置した場合、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができるものの、流体が流体通路３１を通過する際の圧力損失が増大して、流体輸送機械２が消費するエネルギーの増大を招いてしまう。

【0055】

図１０は、流体通路３１に流体加速部材７が配置された場合のポテンシャルコア領域２０の延伸距離と、流体通路３１に流体加速部材７が配置されない場合のポテンシャルコア領域２０の延伸距離との差をΔＬとし、流体通路３１に流体加速部材７が配置された場合の圧力損失と、流体通路３１に流体加速部材７が配置されない場合の圧力損失との差をΔＰとした場合のΔＬ／ΔＰについて、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を変えながらシミュレーションした結果をグラフにまとめたものである。なお、ここでは、流体加速部材７の翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を７５％に固定している。

【0056】

図１０に示すように、ΔＬ／ΔＰは、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率に対して、極大値を持つ上に凸の曲線となる。ΔＬ／ΔＰを最大化する翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率は２４％であり、その近傍の２１から３０％の範囲であれば、ΔＬ／ΔＰを高い値とすることができる。

【0057】

また、流体加速部材７による集流効果は、切断した領域に発生する負圧領域によるものであるから、ポテンシャルコア領域２０の延伸距離は、流体加速部材７における切断位置にも依存して変化する。

【0058】

図１１は、図１０と同様のΔＬ／ΔＰについて、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を変えながらシミュレーションした結果をグラフにまとめたものである。なお、ここでは、流体加速部材７の翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を２４％に固定している。

【0059】

図１１に示すように、ΔＬ／ΔＰは、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率に対して、極大値を持つ上に凸の曲線となる。ΔＬ／ΔＰを最大化する翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率は８５％であり、その近傍の６５から９０％の範囲であれば、ΔＬ／ΔＰを高い値とすることができる。

【0060】

以上のように、本実施例に係る流体送出装置１においては、流体加速部材７の形状を、翼弦長７ａに対する最大翼厚７ｂの比率を２４％とし、翼弦長７ａに対する上流端から切断端までの長さ７ｃの比率を８５％として、最適な形状としたときに、最高の性能を実現することができる。

【0061】

図１２Ａは、流体加速部材７を配置しない場合のシミュレーション結果Ｓ１を示す。図１２Ｂは、最適な形状の流体加速部材７を配置した場合のシミュレーション結果Ｓ６を示す。

【0062】

図１２Ａ、図１２Ｂから分かるように、流体加速部材７を配置しない場合（シミュレーション結果Ｓ１）に比べて、最適な形状の流体加速部材７を配置した場合（シミュレーション結果Ｓ６）の方が、非常に長い距離にわたって送出口４から送出された流体が高い流速を維持している。

【0063】

（変形例）
流体送出装置１が送出する流体は、空気に限られず、その他の気体であってもよいし、水のような液体であってもよい。さらに、気体と液体が混ざったものや、これらに微量の個体が混ざった混相流体であってもよい。

【0064】

流体輸送機械２は、流体の種類に応じて適宜変更することができ、例えばポンプであってもよい。

【0065】

流体通路３１，３２，３３，３４の形状および配置は、流体送出装置１の用途に応じて適宜変更することができる。流体通路３１，３２，３３，３４は、金属製または樹脂製の通路であってもよい。あるいは、流体通路３１，３２，３３，３４は、ゴム製の伸縮自在の通路であってもよい。

【0066】

送出口４および吸込口５の形状および配置は、流体送出装置１の用途に応じて適宜変更することができる。送出口４は、例えば、送出面がホースのような円形のものであってもよい。送出口４と吸込口５は対向して配置されていなくてもよい。

【0067】

流体送出装置１は、流体通路３３，３４を備えていなくてもよく、吸込口５を備えていなくてもよい。この場合、流体輸送機械２の流入口２ａを介して外部の流体が吸い込まれてもよい。

【0068】

流体加速部材７の翼弦長７ａ、最大翼厚７ｂ、上流端から切断端までの長さ７ｃは、適宜変更し得る。流体加速部材７は、流体通路３１の縮流部６において、その長手方向の中心軸が送出口４の送出面に対して垂直であるように配置されていなくてもよい。また、流体加速部材７の下流端が、送出口４の送出面と面一になるように配置されていなくてもよい。

【0069】

流体加速部材７は、対称翼型以外の流線型の輪郭形状を有していてもよい。例えば、流体加速部材７は、図３に示す形状を中心軸周りに回転させた三次元形状を有していてもよい。

【0070】

以上のように、一またはそれ以上の実施形態において、流体送出装置１は、外部に流体を送出する送出口４を有する流体通路３１，３２，３３，３４と、流体通路３１に設けられており、送出口４に向けて流体を流動させる流体輸送機械２と、流体通路３１の内部において送出口４の近傍に配置された流体加速部材７と、を備えている。流体加速部材７は、送出口４における流体の流速に比べ、送出口４から送出された後の流体の流速を大きくするように構成されている。

【0071】

上記の流体送出装置１では、流体通路３１の内部において送出口４の近傍に流体加速部材７が配置されていることにより、送出口４における流体の流速に比べて、送出口４から送出された後の流体の流速を大きくすることができる。これによって、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0072】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７の上流側の部分は、流線型の輪郭形状を有している。

【0073】

上記の構成では、流体が流体通路３１を流れる際の圧力損失をそれほど大きくすることなく、流体通路３１内に流体加速部材７を配置することができる。

【0074】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７の下流側の部分は、流線型よりも内側に入り込んだ輪郭形状を有している。

【0075】

上記の構成では、流体加速部材７の下流側の部分に負圧領域が生じ、その負圧によって流体加速部材７に沿った流れを集流することができる。これによって、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0076】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７は、対称翼型の下流側の部分が切断されたカムテール形状を有している。

【0077】

上記の構成では、流体加速部材７の下流側の部分における負圧領域が強大になり、流れを集流する効果をより向上させることができる。これによって、流体が流体加速部材７を通過した後の合流点Ｇにおいて流体の運動量が増大し、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0078】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７は、対称翼型の翼弦長７ａに対する対称翼型の最大翼厚７ｂの比率が、２１％から３０％の範囲内にあるように構成されている。

【0079】

流体通路３１に流体加速部材７を配置した場合、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができるものの、流体が流体通路３１を通過する際の圧力損失が増大して、流体輸送機械２が消費するエネルギーの増大を招いてしまう。上記の構成によれば、流体が流体通路３１を通過する際の圧力損失をそれほど大きくすることなく、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0080】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７は、対称翼型の翼弦長７ａに対する対称翼型の上流端から切断端までの長さ７ｃの比率が、６５％から９０％の範囲内にあるように構成されている。

【0081】

流体加速部材７の下流側の部分の負圧領域による集流効果の大きさは、対称翼型の上流端から切断端までの長さ７ｃに応じて変化する。上記の構成によれば、流体加速部材７の下流側の部分の負圧領域による集流効果をより高めることができる。

【0082】

一またはそれ以上の実施形態において、流体加速部材７は、流体加速部材７の下流端と送出口４の送出面とが面一となるように配置されている。

【0083】

流体加速部材７を送出口４よりも上流側に送出口４から離れて配置すると、それだけ送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離が短くなってしまう。一方で、流体加速部材７が送出口４よりも外側に突出してしまうと、流体送出装置１の使用時に流体加速部材７が邪魔になるおそれがある。上記の構成によれば、流体送出装置１の使用時に流体加速部材７が邪魔になることなく、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0084】

一またはそれ以上の実施形態において、流体通路３１は、送出口４に向かうにつれて幅が縮小する縮流部６をさらに有している。流体加速部材７の少なくとも一部は、縮流部６内に配置されている。

【0085】

上記の構成では、流体通路３１を流れる流体が流体加速部材７の面に沿って流れやすくすることができる。これによって、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離をより長くすることができる。

【0086】

一またはそれ以上の実施形態において、送出口４から送出された後の流体において形成されるポテンシャルコア領域２０の先端と送出口４の間の距離をｘとし、送出口４の幅をｄとした場合に、ｘ／ｄが６以上となるように構成されている。

【0087】

通常、流体通路３１の内部において送出口４の近傍に流体加速部材７が配置されていない構成では、ｘ／ｄは６よりも低くなる。上記の構成では、流体通路３１の内部において送出口４の近傍に流体加速部材７を配置して、ｘ／ｄを６以上とすることで、送出口４から送出された流体が高い流速を維持する距離を長くすることができる。

【0088】

一またはそれ以上の実施形態において、流体は、空気である。流体輸送機械２は、送風ファンである。流体送出装置１は、エアカーテン装置として機能する。

【0089】

上記の構成では、エアカーテン装置として機能する流体送出装置１において、送出口４から送出された空気が高い流速を維持する距離を長くすることができ、高い空間遮断能力を実現することができる。

【0090】

一またはそれ以上の実施形態において、流体通路３３は、送出口４に対向して配置されており、外部から流体を吸い込む吸込口５をさらに有している。

【0091】

上記の構成では、送出口４から送出された空気が拡散する前に吸込口５で吸い込むことができ、エアカーテン装置として機能する流体送出装置１における空間遮断能力をより向上することができる。

【0092】

以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0093】

１ ：流体送出装置
２ ：流体輸送機械
２ａ ：流入口
２ｂ ：流出口
４ ：送出口
５ ：吸込口
６ ：縮流部
７ ：流体加速部材
７ａ ：翼弦長
７ｂ ：最大翼厚
７ｃ ：上流端から切断端までの長さ
１１ ：流体送出装置
１４ ：送出口
２０ ：ポテンシャルコア領域
３１、３２、３３、３４：流体通路
３１ａ、３３ａ：直線部
Ｇ ：合流点
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６：シミュレーション結果

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】