特許 6992608 渦輪空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】渦輪空調装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 13/06 20060101AFI20220105BHJP

   F24F 13/02 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F24F13/06 C

F24F13/02 D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018041188

(22)【出願日】2018-03-07

(65)【公開番号】P2019158164

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2020-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】仲町 康高

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２７３８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３３２７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３３２６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２７５３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １３／０６

Ｆ２４Ｆ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空調機に接続された主ダクトとその天板上で連通されたハウジングと、前記ハウジングの側壁部に接続された複数の分岐ダクトとを備え、前記分岐ダクトの吹出口から冷房又は暖房等の調和空気を渦輪状にして送風する渦輪空調装置であって、
前記ハウジング内には、前記主ダクトから送給される前記調和空気を前記分岐ダクトへ案内する案内壁を有し、前記調和空気が前記案内壁に当たる風圧によって前記ハウジングに対して周方向に回転可能に形成された回転内筒を備え、
前記案内壁は、経路長の長さが異なる２つの案内壁からなり、一定の間隔で周方向へ湾曲しながら前記回転内筒の外周縁近傍まで延設され、前記案内壁と前記外周縁近傍との交差部に前記調和空気の出口部が１つ形成されること、
前記主ダクトから前記回転内筒内に送給される前記調和空気が前記案内壁に沿って湾曲状に流れる際、前記調和空気の風圧が経路長の大きい前記案内壁に対して面直外方へ作用することのみによって、前記回転内筒を無動力で周方向に回転させること、
前記案内壁の先端部に形成される前記調和空気の出口部が、１つの前記分岐ダクトのハウジング側開口部とラップするときに限って、前記回転内筒から当該１つの分岐ダクト内へ断続的に前記調和空気が送風されることを特徴とする渦輪空調装置。

【請求項2】

請求項１に記載された渦輪空調装置において、
前記ハウジングの側壁部には、複数の前記分岐ダクトが略放射状に配置されていることを特徴とする渦輪空調装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された渦輪空調装置において、
前記分岐ダクトの先端部には、分岐ダクト内径より大きい内径で形成された筒状圧力室が装着され、前記筒状圧力室の先端部に前記吹出口が形成されていることを特徴とする渦輪空調装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された渦輪空調装置において、
前記回転内筒は、前記案内壁と、前記案内壁の上端に接続され前記主ダクトの軸心上で前記主ダクトと略同一内径の通孔が形成された円環状上蓋と、前記案内壁の下端に接続され前記円環状上蓋と略同一外径の円盤状下蓋と、前記円環状上蓋から前記円盤状下蓋まで前記通孔に沿って鉛直状に起立された円弧状側壁とを備え、
前記案内壁は、経路長が異なる２つの案内壁からなり、前記円弧状側壁の周方向端部から前記円環状上蓋及び前記円盤状下蓋の外周縁近傍まで所定の間隔で周方向へ湾曲しながら延設されていることを特徴とする渦輪空調装置。

【請求項5】

請求項４に記載された渦輪空調装置において、
前記回転内筒には、前記円弧状側壁の内壁面から前記円弧状側壁の周方向端部と前記円盤状下蓋との交差部まで所定の傾斜角で延設された傾斜案内板を備えていることを特徴とする渦輪空調装置。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載された渦輪空調装置において、
前記円盤状下蓋は、前記回転内筒の軸心上で前記ハウジングの底板に装着された軸受けを介して前記ハウジングと連結され、外周部で前記ハウジングの底板に周方向に配置された複数の戸車を介して水平状に支持されていることを特徴とする渦輪空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、渦輪空調装置に関し、詳しくは、主ダクトに接続された分岐ダクトの吹出口から冷房又は暖房等の調和空気を渦輪状にして送風する渦輪空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷房又は暖房等の調和空気を渦輪状にして送風する渦輪空調装置が、知られており、例えば、特許文献１、２に開示されている。特許文献１には、図８に示すように、吹出口１０２を形成した気室１０３に対し供給手段Ｓとしての気体供給路１０４から被搬送気体Ｇを供給し、そして、適当な操作手段により気室１０３の室圧を陽圧側へパルス的に変化させることで、気室１０３内の被搬送気体Ｇを吹出口１０２から空間中へ突発的に吐出させて渦輪Ｒを形成し、これを所定の時間間隔で繰り返すことにより渦輪Ｒを繰り返し送出する気体搬送装置１００が記載されている。そして、上記気体搬送装置１００における、気室１０３の室圧を陽圧側へパルス的に変化させる前述の操作手段としては、気室１０３を構成する箱体１０５において、吹出口１０２の形成壁とは対向する室壁の全部又は一部をゴム膜等の弾性膜体１０６で形成し、そして、その弾性膜体１０６を気室１０３の外側から打撃する打撃装置１０７を設けた構成が記載されている。また、特許文献１には、他の気体搬送装置１００Ｂとして、図９に示すように、気室１０３に対し被搬送気体Ｇを加圧供給する気体供給路１０４に弁装置１０８を介装し、この弁装置１０８を電子回路利用の制御装置１０９等により繰り返し開閉操作することで、気室１０３への気体加圧供給を繰り返し断続して、気室１０３の室圧を陽圧側へ繰り返しパルス的に変化させる構成が記載されている。

【0003】

また、特許文献２には、図１０に示すように、吹出口２０２が形成された圧力室２０３と、一端が圧力室２０３に接続された流体供給路２０４と、流体供給路２０４を切断するように設けられた回転円盤２０５と、回転円盤２０５上に設けられたスリット２０５ａと、回転円盤２０５を回転駆動させるモータ２０６と、流体供給路２０４の他端に接続されたブロワ２０７と、モータ２０６とブロワ２０７の回転数を制御するコントローラ２０８と、を備えた渦輪発生装置２００が記載されている。そして、上記渦輪発生装置２００によれば、回転円盤２０５が回転することによって、ブロワ２０７から送風される流体は、スリット２０５ａと流体供給路２０４の開口断面が一致している時間のみ、圧力室２０３に供給され、スリット２０５ａにより分断されて圧力室２０３に送風された流体は、吹出口２０２から吹き出され、複数の並進する渦輪を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平７－３３２７５０号公報

【文献】特開平１１－１８４４２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記気体搬送装置１００では、気室１０３を構成する箱体１０５において、吹出口１０２の形成壁とは対向する室壁の全部又は一部をゴム膜等の弾性膜体１０６で形成し、そして、その弾性膜体１０６を気室１０３の外側から打撃する打撃装置１０７を設けた構成であるので、渦輪を発生させるために専用の弾性膜体１０６と打撃装置１０７が必要となる。

【0006】

また、上記他の気体搬送装置１００Ｂでは、気室１０３に対し被搬送気体Ｇを加圧供給する気体供給路１０４に弁装置１０８を介装し、この弁装置１０８を電子回路利用の制御装置１０９等により繰り返し開閉操作することで、気室１０３への気体加圧供給を繰り返し断続して、気室１０３の室圧を陽圧側へ繰り返しパルス的に変化させる構成であるので、渦輪を発生させるために専用の弁装置１０８及び制御装置１０９が必要となる。

【0007】

また、上記渦輪発生装置２００では、圧力室２０３に接続された流体供給路２０４を切断するように設けられた回転円盤２０５と、回転円盤２０５上に設けられたスリット２０５ａと、回転円盤２０５を回転駆動させるモータ２０６と、流体供給路２０４の他端に接続されたブロワ２０７と、モータ２０６とブロワ２０７の回転数を制御するコントローラ２０８とを備えた構成であるので、渦輪を発生させるために専用のスリット２０５ａを設けた回転円盤２０５と、モータ２０６と、ブロワ２０７と、コントローラ２０８とが必要となる。

【0008】

したがって、特許文献１、２に開示されている渦輪空調装置に関する技術では、渦輪を発生させるための専用の部材・装置（弾性膜体１０６、弁装置１０８、回転円盤２０５など）と専用の動力源（打撃装置１０７、モータ２０６、ブロワ２０７など）及びその制御装置（制御装置１０９、コントローラ２０８など）等が必要であり、装置全体の構造及び制御機構が複雑となるという問題があった。また、専用の動力源が消費するエネルギー上の無駄が避けられないという問題があった。

【0009】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、専用の動力源を必要とせず、簡単な構造で渦輪を発生させることができる渦輪空調装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明に係る渦輪空調装置は、次のような構成を有している。
（１）空調機に接続された主ダクトとその天板上で連通されたハウジングと、前記ハウジングの側壁部に接続された分岐ダクトとを備え、前記分岐ダクトの吹出口から冷房又は暖房等の調和空気を渦輪状にして送風する渦輪空調装置であって、
前記ハウジング内には、前記主ダクトから送給される前記調和空気を前記分岐ダクトへ案内する案内壁を有し、前記調和空気が前記案内壁に当たる風圧によって前記ハウジングに対して周方向に回転可能に形成された回転内筒を備えていることを特徴とする。

【0011】

本発明においては、ハウジング内には、主ダクトから送給される調和空気を分岐ダクトへ案内する案内壁を有し、調和空気の案内壁に当たる風圧によってハウジングに対して周方向に回転可能に形成された回転内筒を備えているので、主ダクトから回転内筒内に送給される調和空気が案内壁に当たる風圧によって、回転内筒を無動力で周方向に回転させることができる。また、案内壁の先端部に形成される調和空気の出口部が、分岐ダクトのハウジング側開口部とラップするときに限って、回転内筒から分岐ダクト内へ断続的に調和空気が送風される。そして、分岐ダクト内へ断続的に送風される調和空気は、回転内筒が一回転する度に、分岐ダクトの吹出口から断続的に外部空間へ向けて噴出され、渦輪を形成することになる。その結果、主ダクトから回転内筒内に送給される調和空気の風圧によって、専用の動力源を要することなく無動力で回転内筒を周方向に回転させながら、分岐ダクトの吹出口から送風される調和空気を渦輪の状態で、略等間隔に送風することができる。

【0012】

よって、本発明によれば、専用の動力源を必要とせず、簡単な構造で渦輪を発生させることができる渦輪空調装置を提供することができる。

【0013】

（２）（１）に記載された渦輪空調装置において、
前記ハウジングの側壁部には、複数の前記分岐ダクトが略放射状に配置されていることを特徴とする。

【0014】

本発明においては、ハウジングの側壁部には、複数の分岐ダクトが略放射状に配置されているので、調和空気を渦輪の状態で略放射状に複数の箇所へ送風することができる。そのため、一つの渦輪空調装置によって、複数の作業域で作業している複数の作業者に対して、又は複数の作業域に移動する作業者に対して調和空気を渦輪の状態で送風し、各作業域における温熱環境の改善を簡単に行うことができる。この場合、渦輪空調装置と各作業域との離間距離が異なるときでも、分岐ダクトの長さをその離間距離に合わせて一々変更しなくても、渦輪の直進性に基づいて略同一風量の調和空気を各作業域の作業者に送風することができる。

【0015】

（３）（１）又は（２）に記載された渦輪空調装置において、
前記分岐ダクトの先端部には、分岐ダクト内径より大きい内径で形成された筒状圧力室が装着され、前記筒状圧力室の先端部に前記吹出口が形成されていることを特徴とする。

【0016】

本発明においては、分岐ダクトの先端部には、分岐ダクト内径より大きい内径で形成された筒状圧力室が装着され、筒状圧力室の先端部に吹出口が形成されているので、主ダクトから回転内筒へ供給される調和空気の風量が多少変化しても、筒状圧力室の吹出口から渦輪の状態で送風される調和空気の風量を略一定に維持することができる。すなわち、主ダクトから回転内筒へ供給される調和空気の風量が増減すると、回転内筒の回転速度が変化する。また、回転内筒の回転速度の変化に伴って、回転内筒から分岐ダクト内へ断続的に送風される調和空気の風量が変化しやすい。しかし、分岐ダクトの先端部には、分岐ダクト内径より大きい内径で形成された筒状圧力室が装着されているので、筒状圧力室内に貯留される調和空気によって、調和空気の風量の変化を緩和させることができる。その結果、筒状圧力室の吹出口から渦輪の状態で送風される調和空気の風量を略一定に維持することができる。

【0017】

なお、筒状圧力室の先端部に形成する吹出口の内径を、分岐ダクト内径より大きく形成することによって、渦輪の外径を大きく形成することができ、渦輪の断続性を高めることができる。その結果、先行する渦輪を後行の渦輪が破壊しにくくなり、渦輪の飛距離を向上させることもできる。

【0018】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された渦輪空調装置において、
前記回転内筒は、前記案内壁と、前記案内壁の上端に接続され前記主ダクトの軸心上で前記主ダクトと略同一内径の通孔が形成された円環状上蓋と、前記案内壁の下端に接続され前記円環状上蓋と略同一外径の円盤状下蓋と、前記円環状上蓋から前記円盤状下蓋まで前記通孔に沿って鉛直状に起立された円弧状側壁とを備え、
前記案内壁は、経路方向の長さ（以下、「経路長」という）が異なる２つの案内壁からなり、前記円弧状側壁の周方向端部から前記円環状上蓋及び前記円盤状下蓋の外周縁近傍まで所定の間隔で周方向へ湾曲しながら延設されていることを特徴とする。

【0019】

本発明においては、回転内筒は、案内壁と、案内壁の上端に接続され主ダクトの軸心上で主ダクトと略同一内径の通孔が形成された円環状上蓋と、案内壁の下端に接続され円環状上蓋と略同一外径の円盤状下蓋と、円環状上蓋から円盤状下蓋まで通孔に沿って鉛直状に起立された円弧状側壁とを備え、案内壁は、経路長が異なる２つの案内壁からなり、円弧状側壁の周方向端部から円環状上蓋及び円盤状下蓋の外周縁近傍まで所定の間隔で周方向へ湾曲しながら延設されているので、主ダクトから回転内筒内に送給される調和空気が案内壁に沿って湾曲状に流れる際、その調和空気の風圧は、経路長が大きい案内壁に対して面直外方へ作用する。そのため、回転内筒が調和空気の風圧のみに基づいて回転しながら、主ダクトから送給される調和空気を案内壁の先端部に形成される出口部から分岐ダクトに断続的に供給することができる。その結果、回転内筒が無動力で回転しながら、主ダクトから送給される調和空気を断続的な渦輪の状態に変換して、渦輪の状態に変換した調和空気を回転内筒の回転周期で等間隔に送風することができる。

【0020】

（５）（４）に記載された渦輪空調装置において、
前記回転内筒には、前記円弧状側壁の内壁面から前記円弧状側壁の周方向端部と前記円盤状下蓋との交差部まで所定の傾斜角で延設された傾斜案内板を備えていることを特徴とする。

【0021】

本発明においては、回転内筒には、円弧状側壁の内壁面から円弧状側壁の周方向端部と円盤状下蓋との交差部まで所定の傾斜角で延設された傾斜案内板を備えているので、主ダクトから回転内筒内に送給される調和空気が案内壁に向けて流れやすくなり、当該調和空気の風圧を回転内筒の回転力により一層効率的に変換できる。その結果、調和空気の風量が少ない場合でも、回転内筒が無動力で回転しながら、主ダクトから送給される調和空気を断続的な渦輪の状態に変換できる。

【0022】

（６）（４）又は（５）に記載された渦輪空調装置において、
前記円盤状下蓋は、前記回転内筒の軸心上で前記ハウジングの底板に装着された軸受けを介して前記ハウジングと連結され、外周部で前記ハウジングの底板に周方向に配置された複数の戸車を介して水平状に支持されていることを特徴とする。

【0023】

本発明においては、円盤状下蓋は、回転内筒の軸心上でハウジングの底板に装着された軸受けを介してハウジングと連結され、外周部でハウジングの底板に周方向に配置された複数の戸車を介して水平状に支持されているので、回転内筒を軽量化しつつ、回転内筒に対するハウジングの支持構造をより一層簡素化することができる。また、回転内筒を軽量化することによって、調和空気の風量が少ない場合でも、回転内筒が無動力で回転しながら、主ダクトから送給される調和空気を断続的な渦輪の状態に変換できる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、専用の動力源を必要とせず、簡単な構造で渦輪を発生させることができる渦輪空調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本実施形態に係る渦輪空調装置の側方から見た概略斜視図である。

【図2】図１に示す渦輪空調装置の概略平面図である。

【図3】図２に示すＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３に示すハウジング及び回転内筒の平面図である。

【図5】図４に示すハウジング及び回転内筒の側面図である。

【図6】図１に示す渦輪空調装置の動作説明図である。（Ａ）は、回転内筒における調和空気の出口部が第１分岐ダクトのハウジング側開口部とラップしている状態を示し、（Ｂ）は、回転内筒における調和空気の出口部が第２分岐ダクトのハウジング側開口部とラップしている状態を示す。

【図7】図１に示す渦輪空調装置の変形例における概略平面図である。

【図8】特許文献１に記載された気体搬送装置を表す概略図である。

【図9】特許文献１に記載された他の気体搬送装置を表す概略図である。

【図10】特許文献２に記載された渦輪発生装置を表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

次に、本発明に係る実施形態である渦輪空調装置について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本渦輪空調装置の構造について詳細に説明し、その後、その動作方法について説明する。

【0027】

＜本渦輪空調装置の構造＞
まず、本実施形態に係る空調装置の構造を、図１～図５を用いて説明する。図１に、本実施形態に係る渦輪空調装置の側方から見た概略斜視図を示す。図２に、図１に示す渦輪空調装置の概略平面図を示す。図３に、図２に示すＡ－Ａ断面図を示す。図４に、図３に示すハウジング及び回転内筒の平面図を示す。図５に、図４に示すハウジング及び回転内筒の側面図を示す。

【0028】

図１～図５に示すように、本実施形態に係る渦輪空調装置１０は、空調機５に接続された主ダクト１とその天板２１上で連通されたハウジング２と、ハウジング２の側壁部２２に接続された分岐ダクト３とを備え、分岐ダクト３の吹出口３１から冷房又は暖房等の調和空気ＴＫを渦輪Ｒ状にして送風する渦輪空調装置である。

【0029】

ここで、空調機５は、冷房又は暖房等の調和空気ＴＫを調整して所定量の風量を送風する送風機であり、既設の空調機を利用することができる。また、主ダクト１は、空調機５から送風される調和空気ＴＫが流れる略円筒状のダクトである。また、ハウジング２は、平面視で略星形に形成された天板２１と、天板２１と同形状の底板２３と、天板２１及び底板２３の外縁を鉛直状に連結する側壁部２２等で構成する箱体である。

【0030】

また、ハウジング２内には、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを分岐ダクト３へ案内する案内壁４１を有し、調和空気ＴＫが案内壁４１に当たる風圧Ｆによってハウジング２に対して周方向（矢印Ｑの方向）に回転可能に形成された回転内筒４を備えている。

【0031】

具体的には、回転内筒４は、案内壁４１、４２と、案内壁４１、４２の上端に接続され主ダクト１の軸心ＣＬ上で主ダクト１と略同一内径の通孔４３１が形成された円環状上蓋４３と、案内壁４１、４２の下端に接続され円環状上蓋４３と略同一外径の円盤状下蓋４４と、円環状上蓋４３から円盤状下蓋４４まで通孔４３１に沿って鉛直状に起立された円弧状側壁４５とを備えている。なお、回転内筒４の軸心ＣＬ（回転中心）は、主ダクト１の軸心上に形成されている。

【0032】

また、案内壁４１、４２は、経路長が異なる２つの案内壁４１、４２からなり、円弧状側壁４５の周方向端部４５１、４５２から円環状上蓋４３及び円盤状下蓋４４の外周縁４３２、４４２近傍まで所定の間隔で周方向へ湾曲しながら延設されている。案内壁４１、４２と外周縁４３２、４４２近傍との交差部には、調和空気ＴＫの出口部４７が略矩形状に形成されている。また、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫが案内壁４１、４２に沿って湾曲状に流れる際、調和空気ＴＫの風圧Ｆは、経路長が大きい案内壁４１に対して面直外方へ作用するので、回転内筒４は、当該案内壁４１の湾曲凸方向である図２に示す矢印Ｑの方向（反時計回り）へ回転する。

【0033】

また、回転内筒４には、円弧状側壁４５の内壁面４５３から円弧状側壁４５の周方向端部４５１、４５２と円盤状下蓋４４との交差部４４１（その連結線上を含む）まで所定の傾斜角θで延設された傾斜案内板４６を備えている。円盤状下蓋４４に対する傾斜案内板４６の傾斜角θは、４５度±１０度程度が好ましい。なお、傾斜案内板４６は、下方にむけて湾曲していても良い。また、案内壁４１、４２同士の間隔を最大化して、より多くの調和空気ＴＫを分岐ダクト３に送給するためには、円弧状側壁４５を半円弧状断面に形成することが好ましい。

【0034】

また、円盤状下蓋４４は、回転内筒４の軸心ＣＬ上でハウジング２の底板２３に装着された軸受け２３１を介してハウジング２と連結され、外周部４４３でハウジング２の底板２３に周方向に配置された複数の戸車２３２を介して水平状に支持されている。また、ハウジング２の天板２１の外縁側には、回転内筒４の円環状上蓋４３の外周部４３３との隙間を詰めて、調和空気ＴＫの漏れを防ぐシール部材２１２が装着されている。シール部材２１２は、平面視で略直角三角形状に形成されている。

【0035】

また、ハウジング２の側壁部２２には、複数（例えば、６個）の分岐ダクト３が略放射状に配置されている。また、側壁部２２には、経路長が大きい案内壁４１の経路方向に沿って形成されたガイド側壁２２ａと、該経路方向と直交する方向に形成されたノズル取付け側壁２２ｂとが、各分岐ダクト３に対応して形成されている。また、ノズル取付け側壁２２ｂには、分岐ダクト３を接続する接続フランジ２２１が外方へ突設されている。接続フランジ２２１は、案内壁４１、４２同士の離間距離と略同一寸法の直径で円環状に形成されている。案内壁４１、４２の先端部に形成される調和空気ＴＫの出口部４７が、分岐ダクト３のハウジング側開口部３２とラップするときに限って、回転内筒４から分岐ダクト３内へ断続的に調和空気ＴＫが送風される。

【0036】

ここでは、図２において、回転内筒４から調和空気ＴＫが送風されている分岐ダクト３を第１分岐ダクト３ａと呼び、第１分岐ダクト３ａに対して矢印Ｑの方向（反時計回り）へ隣接する分岐ダクト３を第２分岐ダクト３ｂと呼ぶ。また、反時計回りで、順に第３分岐ダクト３ｃ、第４分岐ダクト３ｄ、第５分岐ダクト３ｅ、及び第６分岐ダクト３ｆと呼ぶ。各分岐ダクト３は、流路を自在に湾曲させることができるフレキシブルダクトで形成されている。また、分岐ダクト３は、フレキシブルダクトで形成することによって、吹出口３１の方向を簡単に調整することができる。

【0037】

また、各分岐ダクト３は、ハウジング２の側壁部２２に略放射状に配置されている。分岐ダクト３をハウジング２の側壁部２２に略放射状に配置することによって、一つの渦輪空調装置１０によって、複数の作業域で作業している複数の作業者Ｍ、又は複数の作業域に移動する作業者Ｍに調和空気ＴＫを渦輪Ｒの状態で送風することができる。この場合、渦輪空調装置１０と各作業域との離間距離が異なるときでも、渦輪Ｒの直進性に基づいて、分岐ダクト３の長さをその離間距離に合わせて一々変更しなくてもよい。ここでは、各分岐ダクト３の吹出口３１は、すべて開かれているが、必要に応じて一部の吹出口３１のみ閉じることもできる。

【0038】

また、分岐ダクト３の先端部には、分岐ダクト内径ｄ１より大きい内径ｄ２で形成された筒状圧力室３３が装着され、筒状圧力室３３の先端部３３１に吹出口３１が形成されている。筒状圧力室３３は、分岐ダクト３と同軸上に形成されている。筒状圧力室３３の先端部３３１に形成する吹出口３１の内径ｄ３を、分岐ダクト内径ｄ１に近づくように形成することによって、渦輪Ｒの外径を大きく形成することができ、渦輪Ｒの断続性を高めることができる。

【0039】

例えば、吹出口３１の内径ｄ３を０．２（ｍ）とし、主ダクト１から回転内筒４内へ供給する調和空気ＴＫの風量を０．２８（ｍ^３／ｓ）とし、分岐ダクト３の吹出時間を０．１（ｓ）とすると、吹出口３１から断続的に送風される調和空気ＴＫの気流塊長さＬが約０．９（ｍ）となる。その場合、気流塊長さＬと吹出口３１の内径ｄ３との比（Ｌ／ｄ３）は、約４．５となり、一般的に渦輪の断続性が確保される目安（Ｌ／ｄ３：１．５～１０）の範囲内となる。

【0040】

＜本空調装置の動作方法＞
次に、本渦輪空調装置の動作方法について、図６を用いて説明する。図６に、図１に示す渦輪空調装置の動作説明図を示す。（Ａ）は、回転内筒における調和空気の出口部が第１分岐ダクトのハウジング側開口部とラップしている状態を示し、（Ｂ）は、回転内筒における調和空気の出口部が第２分岐ダクトのハウジング側開口部とラップしている状態を示す。

【0041】

図６に示すように、本渦輪空調装置１０のハウジング２内には、主ダクトから送給される調和空気ＴＫを複数の分岐ダクト３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ）へ案内する経路長の長さが異なる２つ案内壁４１、４２を有し、調和空気ＴＫが経路長の大きい案内壁４１に当たる風圧Ｆによって、ハウジング２に対して周方向（矢印Ｑの方向：反時計回り）に回転可能に形成された回転内筒４を備えている。また、分岐ダクト３は、ハウジング２の側壁部に略放射状に配置されている。

【0042】

本渦輪空調装置１０において、図示しない空調機を作動させると、主ダクトからハウジング２内の回転内筒４に調和空気ＴＫが送給される。図６（Ａ）に示すように、回転内筒４における調和空気の出口部４７が第１分岐ダクト３ａのハウジング側開口部３２ａとラップしているときに、回転内筒４に送給された調和空気ＴＫは、第１分岐ダクト３ａへ送風される。

【0043】

しかし、回転内筒４内の調和空気ＴＫが案内壁４１、４２に沿って湾曲状に流れる際、調和空気ＴＫの風圧Ｆは、経路長が大きい案内壁４１に対して面直外方へ作用するので、図６（Ｂ）に示すように、回転内筒４は、軸心ＣＬ周りに矢印Ｑの方向（反時計回り）へ回転して、回転内筒４の出口部４７が隣接する第２分岐ダクト３ｂのハウジング側開口部３２ｂとラップする位置へ移動する。

【0044】

そのため、第１分岐ダクト３ａへ送風された調和空気ＴＫは、第１分岐ダクト３ａの吹出口３１ａから瞬間的に外部空間へ向けて高速で噴出される。そのとき、吹出口３１ａから短時間に噴出される調和空気ＴＫが、噴流を起こしてリング状の渦輪Ｒａを形成する。渦輪Ｒａは、リング状の各断面で断面中心に対して同一方向へ回転（自転）するので、自己誘導速度によって吹出口３１ａから調和空気ＴＫが噴出される方向に進行する。

【0045】

また、回転内筒４の出口部４７が、第２分岐ダクト３ｂのハウジング側開口部３２ｂとラップしているときに、回転内筒４に送給された調和空気ＴＫは、第２分岐ダクト３ｂへ送風される。第２分岐ダクト３ｂへ送風された調和空気ＴＫは、第２分岐ダクト３ｂの吹出口３１ｂから瞬間的に外部空間へ向けて高速で噴出される。そのとき、吹出口３１ｂから噴出される調和空気ＴＫが、噴流を起こしてリング状の渦輪Ｒｂを形成する。渦輪Ｒｂは、リング状の各断面で断面中心に対して同一方向へ回転するので、自己誘導速度によって吹出口３１ｂから調和空気ＴＫが噴出される方向に進行する。

【0046】

このように、回転内筒４が軸心ＣＬ周りに矢印Ｑの方向（反時計回り）へ回転しながら、回転内筒４の出口部４７が各分岐ダクト３のハウジング側開口部３２とラップする位置へ移動したときに、調和空気ＴＫがその分岐ダクト３の吹出口３１から瞬間的に外部空間へ向けて高速で噴出され、渦輪Ｒを形成する。渦輪Ｒは、回転内筒４が一回転する度に形成され、それぞれの吹出口３１から調和空気ＴＫが噴出される方向へ略等間隔で進行する。その結果、主ダクト１から供給される調和空気ＴＫは、各分岐ダクト３の吹出口３１から断続的に渦輪Ｒの状態で送風され、各作業域の作業者Ｍに当接したときに渦輪Ｒが破壊されることによって、作業者Ｍに対する温熱環境を改善する。

【0047】

なお、渦輪Ｒは、回転内筒４が一回転する度に形成され、それぞれの吹出口３１から調和空気ＴＫが噴出される方向へ略等間隔で進行するので、連続して送風する場合より調和空気ＴＫの風量は減少する。しかし、渦輪Ｒは、リング状の各断面で断面中心に対して同一方向へ回転（自転）するので、調和空気の温度を維持しやすく、また、渦輪が作業者に当接したときの作業者の体表面に対する熱交換が促進される。そのため、作業者の快適性が向上し、省エネの目的にも沿うことができる。

【0048】

また、渦輪Ｒは、回転内筒４が一回転する度に形成され、それぞれの吹出口３１から調和空気ＴＫが噴出される方向へ略等間隔で進行するので、移動する作業者Ｍに当たらない場合もある。しかし、通常、作業域には設備又は部品等が置かれているので、作業者Ｍに当接しない渦輪Ｒは、設備又は部品等に当接して破壊され、作業域周辺の温熱環境を向上させることができる。そのため、複数の作業域を一人の作業者Ｍが移動する場合において、作業者Ｍの移動を追跡する装置を不要とし、各作業域の温熱環境を整えた状態で作業者Ｍを待つことができる。

【0049】

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る渦輪空調装置１０によれば、ハウジング２内には、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを分岐ダクト３へ案内する案内壁４１を有し、調和空気ＴＫの案内壁４１に当たる風圧Ｆによってハウジング２に対して周方向（矢印Ｑの方向）に回転可能に形成された回転内筒４を備えているので、主ダクト１から回転内筒４内に送給される調和空気ＴＫが案内壁４１に当たる風圧Ｆによって、回転内筒４を無動力で周方向に回転させることができる。また、案内壁４１の先端部に形成される調和空気ＴＫの出口部４７が、分岐ダクト３のハウジング側開口部３２とラップするときに限って、回転内筒４から分岐ダクト３内へ断続的に調和空気ＴＫが送風される。そして、分岐ダクト３内へ断続的に送風される調和空気ＴＫは、回転内筒４が一回転する度に、分岐ダクト３の吹出口３１から断続的に外部空間へ向けて噴出され、渦輪Ｒを形成することになる。その結果、主ダクト１から回転内筒４内に送給される調和空気ＴＫの風圧Ｆによって、専用の動力源を要することなく無動力で回転内筒４を周方向（矢印Ｑの方向）に回転させながら、分岐ダクト３の吹出口３１から送風される調和空気ＴＫを渦輪Ｒの状態で、略等間隔に送風することができる。

【0050】

よって、本実施形態によれば、専用の動力源を必要とせず、簡単な構造で渦輪Ｒを発生させることができる渦輪空調装置１０を提供することができる。

【0051】

また、本実施形態によれば、ハウジング２の側壁部２２には、複数の分岐ダクト３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ）が略放射状に配置されているので、調和空気ＴＫを渦輪Ｒの状態で略放射状に複数の箇所へ送風することができる。そのため、一つの渦輪空調装置１０によって、複数の作業域で作業している複数の作業者Ｍに対して、又は複数の作業域に移動する作業者Ｍに対して調和空気ＴＫを渦輪Ｒの状態で送風し、各作業域における温熱環境の改善を簡単に行うことができる。この場合、渦輪空調装置１０と各作業域との離間距離が異なるときでも、分岐ダクト３の長さをその離間距離に合わせて一々変更しなくても、渦輪Ｒの直進性に基づいて略同一風量の調和空気ＴＫを各作業域の作業者Ｍに送風することができる。

【0052】

また、本実施形態によれば、分岐ダクト３の先端部には、分岐ダクト内径ｄ１より大きい内径ｄ２で形成された筒状圧力室３３が装着され、筒状圧力室３３の先端部３３１に吹出口３１が形成されているので、主ダクト１から回転内筒４へ供給される調和空気ＴＫの風量が多少変化しても、筒状圧力室３３の吹出口３１から渦輪Ｒの状態で送風される調和空気ＴＫの風量を略一定に維持することができる。すなわち、主ダクト１から回転内筒４へ供給される調和空気ＴＫの風量が増減すると、回転内筒４の回転速度が変化する。また、回転内筒４の回転速度の変化に伴って、回転内筒４から分岐ダクト３内へ断続的に送風される調和空気ＴＫの風量が変化しやすい。しかし、分岐ダクト３の先端部には、分岐ダクト内径ｄ１より大きい内径ｄ２で形成された筒状圧力室３３が装着されているので、筒状圧力室３３内に貯留される調和空気ＴＫによって、調和空気ＴＫの風量の変化を緩和させることができる。その結果、筒状圧力室３３の吹出口３１から渦輪Ｒの状態で送風される調和空気ＴＫの風量を略一定に維持することができる。

【0053】

なお、本実施形態によれば、筒状圧力室３３の先端部に形成する吹出口３１の内径ｄ３を、分岐ダクト内径ｄ１に近づくように形成することによって、渦輪Ｒの外径を大きく形成することができ、渦輪Ｒの断続性を高めることができる。その結果、先行する渦輪Ｒを後行の渦輪Ｒが破壊しにくくなり、渦輪Ｒの飛距離を向上させることもできる。

【0054】

また、本実施形態によれば、回転内筒４は、案内壁４１、４２と、案内壁４１、４２の上端に接続され主ダクト１の軸心ＣＬ上で主ダクト１と略同一内径の通孔４３１が形成された円環状上蓋４３と、案内壁４１、４２の下端に接続され円環状上蓋４３と略同一外径の円盤状下蓋４４と、円環状上蓋４３から円盤状下蓋４４まで通孔４３１に沿って鉛直状に起立された円弧状側壁４５とを備え、案内壁４１、４２は、経路長が異なる２つの案内壁からなり、円弧状側壁４５の周方向端部４５１、４５２から円環状上蓋４３及び円盤状下蓋４４の外周縁４３２、４４２近傍まで所定の間隔で周方向（矢印Ｑの方向）へ湾曲しながら延設されているので、主ダクト１から回転内筒４内に送給される調和空気ＴＫが案内壁４１、４２に沿って湾曲状に流れる際、その調和空気ＴＫの風圧Ｆは、経路長が大きい案内壁４１に対して面直外方へ作用する。そのため、回転内筒４が調和空気ＴＫの風圧Ｆのみに基づいて回転し、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを案内壁４１、４２の先端部に形成される出口部４７から分岐ダクト３に断続的に供給することができる。その結果、回転内筒４が無動力で回転しながら、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを断続的な渦輪Ｒの状態に変換して、渦輪Ｒの状態に変換した調和空気ＴＫを回転内筒４の回転周期で等間隔に送風することができる。

【0055】

また、本実施形態によれば、回転内筒４には、円弧状側壁４５の内壁面４５３から円弧状側壁４５の周方向端部４５１、４５２と円盤状下蓋４４との交差部４４１まで所定の傾斜角θで延設された傾斜案内板４６を備えているので、主ダクト１から回転内筒４内に送給される調和空気ＴＫが案内壁４１、４２に向けて流れやすくなり、当該調和空気ＴＫの風圧Ｆを回転内筒４の回転力により一層効率的に変換できる。その結果、調和空気ＴＫの風量が少ない場合でも、回転内筒４が無動力で回転しながら、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを断続的な渦輪Ｒの状態に変換できる。

【0056】

また、本実施形態によれば、円盤状下蓋４４は、回転内筒４の軸心ＣＬ上でハウジング２の底板２３に装着された軸受け２３１を介してハウジング２と連結され、外周部４４３でハウジング２の底板２３に周方向に配置された複数の戸車２３２を介して水平状に支持されているので、回転内筒４を軽量化しつつ、回転内筒４に対するハウジング２の支持構造をより一層簡素化することができる。また、回転内筒４を軽量化することによって、調和空気ＴＫの風量が少ない場合でも、回転内筒４が無動力で回転しながら、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫを断続的な渦輪Ｒの状態に変換できる。

【0057】

＜変形例＞
上述した実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することができる。例えば、本実施形態によれば、回転内筒４の案内壁４１、４２は、経路長が異なる２つの案内壁４１、４２からなり、円弧状側壁４５の周方向端部４５１、４５２から円環状上蓋４３及び円盤状下蓋４４の外周縁４３２、４４２近傍まで所定の間隔で周方向へ湾曲しながら延設されているが、必ずしもこれに限ることはない。

【0058】

＜参考例＞
なお、本発明の範囲には含まれないが、 例えば、図７に示すように、回転内筒４Ｂの案内壁４１Ｂ、４２Ｂは、回転内筒４Ｂの円弧状側壁４５Ｂに対して円弧接線方向に延設する経路長が異なる２つの案内壁４１Ｂ、４２Ｂからなり、円弧状側壁４５Ｂの円筒状に形成したハウジング２Ｂの側壁部近傍まで所定の間隔で直線的に延設しても良い。この場合、主ダクト１から送給される調和空気ＴＫが案内壁４１Ｂ、４２Ｂに沿って流れる際、調和空気ＴＫの風圧ＦＦは、経路長が大きい案内壁４１Ｂに対して面直外方へ作用するので、回転内筒４Ｂは、図７に示す矢印ＱＱの方向（時計回り）へ回転する。

【0059】

また、回転内筒４Ｂの出口部４７Ｂが、各分岐ダクト３Ｂのハウジング側開口部３２Ｂとラップしているときに、回転内筒４Ｂに送給された調和空気ＴＫは、当該分岐ダクト３Ｂへ送風される。第２分岐ダクト３Ｂへ送風された調和空気ＴＫは、その分岐ダクト３Ｂの吹出口３１Ｂから瞬間的に外部空間へ向けて高速で噴出される。そのとき、吹出口３１Ｂから噴出される調和空気ＴＫが、噴流を起こしてリング状の渦輪Ｒを形成する。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、主ダクトに接続された分岐ダクトの吹出口から冷房又は暖房等の調和空気を渦輪状にして送風する渦輪空調装置として利用できる。

【符号の説明】

【0061】

１ 主ダクト
２、２Ｂ ハウジング
３、３Ｂ、３ａ、３ｂ 分岐ダクト
３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ 分岐ダクト
４、４Ｂ 回転内筒
５ 空調機
１０、１０Ｂ 渦輪空調装置
２１ 天板
２２ 側壁部
２３ 底板
３１、３１Ｂ 吹出口
３３ 筒状圧力室
４１、４２ 案内壁
４３ 円環状上蓋
４４ 円盤状下蓋
４５、４５Ｂ 円弧状側壁
４６ 傾斜案内板
２３１ 軸受け
２３２ 戸車
４３１ 通孔
４３２、４４２ 外周縁
４４１ 交差部
４４３ 外周部
４５３ 内壁面
４５１、４５２ 周方向端部
θ 傾斜角
ＣＬ 軸心
ｄ１ 分岐ダクト内径
ｄ２ 内径
Ｆ 風圧
Ｍ 作業者
Ｑ 周方向
Ｒ 渦輪
ＴＫ 調和空気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】