(57)【要約】      （修正有）【課題】芳香成分を含んだ空気の渦輪(空気渦)を発射する効率の良い小型化した空気砲を提供する。【解決手段】空気砲１１が備える砲身部１４の端板１４ｂには、内側から外側にかけて広がるように発射口１８が形成される。この発射口１８は、空気室１７側に面する端板１４ｂの一方面に形成される小径の内側開口端１８ａと、外部に面する端板１４ｂの他方面に形成される大径の外側開口端１８ｂとを備え、これらの開口端１８ａ，１８ｂはテーパ面１８ｃを介して連結される。このように、内側から外側にかけて径寸法が拡大するように発射口１８を形成することにより、渦輪Ｖの飛行距離を伸ばすことが可能となる。これにより、少ないエネルギーによって効率良く渦輪Ｖを飛ばすことができ、空気砲１１の小型化を達成することが可能となる。【選択図】図７
2008275196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気室を区画する筒体とこれに設けられる端板とを備える空気砲本体と、
前記空気砲本体に設けられ、前記空気室の容積を縮小させる圧縮手段とを有し、
前記端板に内側開口端とこれよりも大きな外側開口端とを備える発射口を形成し、前記圧縮手段を駆動して前記空気室内の空気を前記発射口から空気渦として発射させることを特徴とする空気砲。
【請求項２】
請求項１記載の空気砲において、
前記内側開口端は前記空気室に面する前記端板の一方面に形成され、前記外側開口端は前記端板の他方面に形成されることを特徴とする空気砲。
【請求項３】
請求項１または２記載の空気砲において、
前記発射口の前記内側開口端と前記外側開口端とはテーパ面または曲面を介して連結され、
前記発射口の径寸法は前記内側開口端から前記外側開口端にかけて連続的に拡大することを特徴とする空気砲。
【請求項４】
請求項１または２記載の空気砲において、
前記発射口は前記内側開口端を備える小径口部と前記外側開口端を備える大径口部とを有し、
前記発射口の径寸法は前記内側開口端から前記外側開口端にかけて段階的に拡大することを特徴とする空気砲。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者に向けて空気渦を発射する空気砲に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内の環境を良好に保つため、芳香成分をエアコンディショナの吹き出し口から供給する供給装置が提案されている。しかしながら、吹き出し口から芳香成分を供給してしまうと、車室内に芳香成分が充満することになるため、多量の芳香成分が必要となるばかりか、各乗員の好みに応じた車内環境を提供することが困難となっていた。そこで、芳香成分を含んだ渦輪を乗員に向けて発射する空気砲を備えた供給装置が開発されている(たとえば、特許文献１参照)。これにより、芳香成分を局所的に供給することができるため、少量の芳香成分を用いて各乗員の好みに応じた車内環境を提供することが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２８２０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、特許文献１に示されるように、空気砲には発射口を備えた容器が設けられており、この容器内には容積を変化させるためのダイアフラムが組み込まれている。このダイアフラムをソレノイド等によって変形させることにより、容器内の空気を圧縮することができ、容器内の空気を発射口から渦輪として発射することが可能となっている。ところで、空気砲については供給装置等に組み込んで使用されることから更なる小型化が望まれているが、このような空気砲の小型化を達成するためには、少ないエネルギーによって効率良く空気渦を飛ばすことが可能な構造を採用することにより、駆動源となるソレノイドや電動モータの小型化を図ることが重要となっている。
【０００４】
本発明の目的は、効率良く空気渦を飛ばすことによって空気砲の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の空気砲は、空気室を区画する筒体とこれに設けられる端板とを備える空気砲本体と、前記空気砲本体に設けられ、前記空気室の容積を縮小させる圧縮手段とを有し、前記端板に内側開口端とこれよりも大きな外側開口端とを備える発射口を形成し、前記圧縮手段を駆動して前記空気室内の空気を前記発射口から空気渦として発射させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の空気砲は、前記内側開口端は前記空気室に面する前記端板の一方面に形成され、前記外側開口端は前記端板の他方面に形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の空気砲は、前記発射口の前記内側開口端と前記外側開口端とはテーパ面または曲面を介して連結され、前記発射口の径寸法は前記内側開口端から前記外側開口端にかけて連続的に拡大することを特徴とする。
【０００８】
本発明の空気砲は、前記発射口は前記内側開口端を形成する小径口部と前記外側開口端を形成する大径口部とを備え、前記発射口の径寸法は前記内側開口端から前記外側開口端にかけて段階的に拡大することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、端板に内側開口端とこれよりも大きな外側開口端とを備える発射口を形成するようにしたので、発射口から効率良く空気渦を飛ばすことが可能となる。これにより、空気渦の飛行距離を保ちながら圧縮手段の小型化を図ることができ、空気砲の小型化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は芳香成分供給装置１０(以下、供給装置という)が搭載された車両を示す説明図であり、図２(Ａ)および(Ｂ)は供給装置１０の作動状態を示す説明図である。なお、図示する供給装置１０には本発明の一実施の形態である空気砲１１が組み込まれている。
【００１１】
図１に示すように、車室内のインストルメントパネル１２には、運転席側の乗員Ｄと助手席側の乗員Ｐとに対して芳香成分を供給する供給装置１０が設置されている。図２(Ａ)および(Ｂ)に示すように、供給装置１０には芳香成分を含んだ空気の渦輪(空気渦)Ｖを発射する一対の空気砲１１が組み込まれており、供給装置１０は運転席側位置と助手席側位置とに回動するように設置されている。図２(Ａ)に示すように、供給装置１０を運転席側位置に回動させることにより、運転席側の乗員Ｄに対して芳香成分を供給することが可能となる一方、図２(Ｂ)に示すように、供給装置１０を助手席側位置に回動させることにより、助手席側の乗員Ｐに対して芳香成分を供給することが可能となる。なお、渦輪Ｖは乗員Ｄ，Ｐの鼻先に設定される拡散領域Ａ１，Ａ２において互いに衝突するように発射されており、拡散領域Ａ１，Ａ２において芳香成分を拡散させることが可能となっている。このように、一対の渦輪Ｖを互いに衝突させて打ち消すことにより、乗員Ｄ，Ｐに対して風圧による違和感を与えることなく芳香成分を供給することが可能となる。
【００１２】
図３(Ａ)および(Ｂ)は空気砲１１の内部構造を概略的に示す断面図であり、図４は供給装置１０の構成を示すブロック図である。まず、図３(Ａ)および(Ｂ)に示すように、空気砲１１は、伸縮自在となる蛇腹形状のポンプ部１３とこれに連結される砲身部１４とによって構成される空気砲本体１５と、この空気砲本体１５に設けられるとともにポンプ部１３を伸縮させる圧縮手段としてのポンプ駆動部１６とを有している。また、空気砲本体１５を構成する砲身部１４には、内部に空気室１７を区画する筒体１４ａと、この筒体１４ａの端部に取り付けられる端板１４ｂとが設けられており、端板１４ｂには渦輪Ｖを発射するための発射口１８が形成されている。さらに、ポンプ駆動部１６には前後進駆動されるロッド部材１６ａが組み込まれており、このロッド部材１６ａはポンプ駆動部１６内の図示しない電動モータによって駆動されている。そして、図３(Ｂ)に示すように、ロッド部材１６ａを押し出してポンプ部１３を縮めることにより、ポンプ部１３および砲身部１４によって区画される空気室１７の容積を縮小させることができ、空気室１７内の空気を発射口１８から渦輪Ｖとして発射することが可能となる。
【００１３】
また、図４に示すように、空気砲１１のポンプ駆動部１６を駆動制御するため、供給装置１０には駆動電流を制御する空気砲駆動回路２０が設けられており、この空気砲駆動回路２０は後述する制御ユニット２１からの信号によって制御されている。そして、空気砲駆動回路２０からの駆動電流をポンプ駆動部１６に供給することにより、ポンプ駆動部１６のロッド部材１６ａを押し出して渦輪Ｖを発射させることが可能となる。さらに、供給装置１０を運転席側位置と助手席側位置とに回動させるため、供給装置１０には回動モータ２２が組み付けられている。この回動モータ２２に対して駆動電流を供給するため、供給装置１０には駆動電流を制御するモータ駆動回路２３が設けられており、このモータ駆動回路２３は制御ユニット２１からの信号によって制御されている。
【００１４】
また、供給装置１０には、空気砲１１に対して芳香成分を供給する芳香供給部２４が設けられており、それぞれの芳香供給部２４には、芳香成分を含浸させた多孔質体２５ａを備える回動板２５が設けられている。芳香供給部２４の回動板２５を回動させ、配管２６ａ，２６ｂに対して多孔質体２５ａを対向させることにより、芳香供給部２４から空気砲１１に対して芳香成分を供給することが可能となる。さらに、双方の回動板２５には貫通孔２５ｂが形成されており、この貫通孔２５ｂと配管２６ａ，２６ｂとを対向させるように回動板２５を制御することにより、空気砲１１から空気のみの渦輪Ｖを発射させることも可能となっている。なお、図示する芳香供給部２４にあっては、セラミックやスポンジ等の多孔質体から芳香成分を拡散させることにより、空気砲１１に対して芳香成分を供給しているが、この供給構造に限られることはなく、空気砲１１のポンプ部１３の蛇腹形状を伸縮させる際に空気砲１１に取り込まれる吸気によって芳香成分を供給することも可能である。また、後述するオゾン発生部２９においてオゾンを発生させない状態のもとで後述する送風ファン２８を逆駆動させることにより、空気砲１１に対して芳香成分を供給しても良く、空気砲１１に芳香成分を圧送する圧送ポンプを組み込むようにしても良い。
【００１５】
さらに、供給装置１０には車室内の消臭や除菌を行うための消臭装置２７が設けられており、この消臭装置２７は送風ファン２８およびオゾン発生部２９によって構成されている。消臭装置２７を構成する送風ファン２８に対して駆動電流を供給するため、供給装置１０には駆動電流を制御するファン駆動回路３０が設けられており、このファン駆動回路３０は制御ユニット２１からの信号によって制御されている。また、消臭装置２７を構成するオゾン発生部２９に対して高圧電流を供給するため、供給装置１０には高圧電流を制御する高電圧発生回路３１が設けられており、この高電圧発生回路３１は制御ユニット２１からの信号によって制御されている。なお、オゾン発生部２９は、図示しない針状の放電電極と環状の対向電極とによって構成されており、放電電極と対向電極とに高電圧を印加して無声放電を生じさせることにより、消臭効果を有するオゾン(Ｏ３)を発生させることが可能となっている。このようにオゾンを発生させた状態のもとで送風ファン２８を駆動させることにより、オゾンを吹き出し口３２から車室内に放出させることができるため、車室内の消臭や除菌を行うことが可能となる。
【００１６】
前述した空気砲１１、回動モータ２２、送風ファン２８、オゾン発生部２９等に対して制御信号を出力するため、供給装置１０には制御ユニット２１が設けられている。この制御ユニット２１は、図示しないマイクロプロセッサ(ＣＰＵ)を備えており、このＣＰＵにはバスラインを介してＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートが接続される。ＲＯＭには制御プログラムや各種マップデータなどが格納されており、ＲＡＭにはＣＰＵで演算処理したデータが一時的に格納されている。さらに、制御ユニット２１には、芳香成分の種類や渦輪Ｖの発射モード等を設定するために操作されるスイッチ３３等が接続されている。そして、制御ユニット２１は、スイッチ３３の操作信号等に基づいて渦輪Ｖの発射状況等を制御することになる。
【００１７】
続いて、本発明の一実施の形態である空気砲１１が備える発射口１８の形状と、この発射口形状によって得られる渦輪Ｖの発射性能とについて説明する。ここで、図５(Ａ)は本発明の一実施の形態である空気砲１１の砲身部１４を示す斜視図と断面図であり、図５(Ｂ)および(Ｃ)は比較例として検討した空気砲４０，５０の砲身部４１，５１を示す斜視図と断面図である。まず、図５(Ａ)に示すように、本発明の空気砲１１が備える砲身部１４の端板１４ｂには、内側から外側にかけて広がるようにテーパ状の発射口１８が形成されている。この発射口１８は、空気室１７側に面する端板１４ｂの一方面に形成される小径(径寸法Ｄａ１)の内側開口端１８ａと、外部に面する端板１４ｂの他方面に形成される大径(径寸法Ｄａ２)の外側開口端１８ｂとを備えており、これらの開口端１８ａ，１８ｂはテーパ面１８ｃを介して連結されている。
【００１８】
次いで、比較例として検討した２種類の発射口形状についてそれぞれ説明する。図５(Ｂ)に示すように、比較例１としての空気砲４０が備える砲身部４１の端板４１ｂには、内側から外側にかけて一定の径寸法Ｄｂ１，Ｄｂ２を保つように発射口４２が形成されている。つまり、この発射口４２は同じ径寸法Ｄｂ１，Ｄｂ２の内側開口端４２ａと外側開口端４２ｂとを備えている。また、図５(Ｃ)に示すように、比較例２としての空気砲５０が備える砲身部５１の端板５１ｂには、内側から外側にかけて狭まるようにテーパ状の発射口５２が形成されている。つまり、この発射口５２は径寸法Ｄｃ１の内側開口端５２ａとこれよりも小さな径寸法Ｄｃ２の外側開口端５２ｂとを備えている。
【００１９】
以下、前述した発射口１８，４２，５２の形状毎に実行したシミュレーションについて説明する。ここで、図６(Ａ)〜(Ｃ)はシミュレーションを実行する際に設定された砲身部１４，４１，５１の各寸法を示す説明図である。図６(Ａ)に示すように、本発明の一実施の形態である空気砲１１が備える砲身部１４にあっては、砲身部１４の内径寸法を３０ｍｍ、砲身部１４の奥行寸法を４５ｍｍ、砲身部１４の板厚寸法を２ｍｍ、内側開口端１８ａの径寸法を１０ｍｍ、外側開口端１８ｂの径寸法を１４ｍｍ、テーパ面１８ｃの傾斜角度を４５°と設定している。また、図６(Ｂ)に示すように、比較例１としての空気砲４０が備える砲身部４１は、径寸法が１０ｍｍとなる内側開口端４２ａと、径寸法が１０ｍｍとなる外側開口端４２ｂとを備えており、他の寸法については砲身部１４と同じ値である。さらに、図６(Ｃ)に示すように、比較例２としての空気砲５０が備える砲身部５１は、径寸法が１４ｍｍとなる内側開口端５２ａと、径寸法が１０ｍｍとなる外側開口端５２ｂとを備えており、他の寸法については砲身部１４と同じ値である。なお、図６(Ａ)〜(Ｃ)に示した各発射口１８，４２，５２が備える開口端形状は円形となっている。
【００２０】
また、このシミュレーションにおいては、砲身部１４の奥にピストンが設けられていると仮定し、このピストンを移動させて空気を押し出す構造であると仮定している。なお、シミュレーションの計算条件については、全ての壁面における流速を毎秒０ｍとし、ピストンの移動速度を毎秒１ｍとし、空気室内の空気が静止している状態を初期状態としている。また、計算には汎用熱流体解析ソフトを用いている。
【００２１】
図７(Ａ)〜(Ｃ)は渦輪Ｖの発射状況についてのシミュレーション結果を示す説明図であり、図８はシミュレーションによって得られた渦輪Ｖの飛行距離と経過時間との関係を示す線図である。なお、図７にはピストンの移動開始から０．０２秒後のシミュレーション結果が示されている。図７および図８に示すように、内側から外側にかけて発射口１８を広げるようにした本発明の空気砲１１にあっては、内側から外側にかけて発射口４２の径寸法を一定に保つようにした比較例１の空気砲４０や、内側から外側にかけて発射口５２を狭めるようにした比較例２の空気砲５０に比べて、渦輪Ｖの飛行距離が伸びるということが確認された。また、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、本発明の空気砲１１にあっては、比較例１や比較例２の空気砲４０，５０に比べて砲身部１４，４１，５１内への吹き返しが抑制されるということが確認された。
【００２２】
すなわち、図７(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、流動抵抗を低減するように発射口４２，５２の形状を設定するのではなく、図７(Ａ)に示すように、空気の流れを積極的に剥離させるように発射口１８を形成することにより、同じエネルギーによって渦輪Ｖをより遠くへ飛ばすことが可能となる。これにより、渦輪Ｖの飛行距離を保ちながらポンプ駆動部１６の小型化を図ることができるため、渦輪Ｖの発射性能を保ったまま空気砲１１の小型化を図ることが可能となる。また、内側から外側にかけて広がるように発射口１８を形成することにより、渦輪Ｖの形状を長期間に渡って保つことができるため、渦輪Ｖに含まれる芳香成分を途中で拡散させずに拡散領域Ａ１，Ａ２まで運ぶことができ、乗員に対して芳香成分を適切に供給することが可能となる。
【００２３】
続いて、本発明の他の実施の形態である空気砲６０，７０，８０，９０，１００について説明する。ここで、図９(Ａ)〜(Ｅ)は本発明の他の実施の形態である空気砲６０，７０，８０，９０，１００が備える発射口６１，７１，８１，９１，１０３の形状を示す断面図である。前述した空気砲１１が備える発射口１８にあっては、内側開口端１８ａと外側開口端１８ｂとをテーパ面１８ｃを介して連結するようにしているが、これに限られることはなく、図９(Ａ)に示すように、内側開口端６１ａと外側開口端６１ｂとを凸状の曲面６１ｃを介して連結するようにしても良く、図９(Ｂ)に示すように、内側開口端７１ａと外側開口端７１ｂとを凹状の曲面７１ｃを介して連結するようにしても良い。
【００２４】
また、前述した空気砲１１が備える発射口１８にあっては、傾斜角度が約４５°となるテーパ面１８ｃを備えているが、これに限られることはなく、図９(Ｃ)および(Ｄ)に示すように、内側開口端８１ａ，９１ａと外側開口端８１ｂ，９１ｂとを更に大きな傾斜角度を備えるテーパ面８１ｃ，９１ｃを介して連結することにより、発射口８１，９１を形成するようにしても良い。さらに、テーパ面１８ｃ，８１ｃ，９１ｃや曲面６１ｃ，７１ｃを介して連結することにより、発射口１８，６１，７１，８１，９１の径寸法を内側から外側にかけて連続的に拡大するだけでなく、発射口の径寸法を内側から外側にかけて段階的に拡大するようにしても良い。つまり、図９(Ｅ)に示すように、内側開口端１０１ａを備える小径口部１０１と外側開口端１０２ａを備える大径口部１０２とを連なるように設けることにより、内側から外側にかけて段階的に径寸法を拡大するようにした発射口１０３を形成しても良い。このように、内側開口端１８ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ，９１ａ，１０１ａとこれよりも大きな外側開口端１８ｂ，６１ｂ，７１ｂ，８１ｂ，９１ｂ，１０２ａとを備える発射口１８，６１，７１，８１，９１，１０３であれば、如何なる形状であっても、本発明の空気砲１１，６０，７０，８０，９０，１００に対して適用することが可能である。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、電動モータを駆動してロッド部材１６ａを突出させることにより、空気砲１１から渦輪Ｖを発射させるようにしているが、この発射構造に限られることはなく、空気砲１１に対して電磁コイルと可動鉄心とを組み込むことにより、電磁力によってポンプ部１３を縮小させて渦輪Ｖを発射させるようにしても良い。
【００２６】
また、空気砲１１は蛇腹形状のポンプ部１３を備えているが、空気砲１１に対して空気室１７を区画するダイアフラムを組み込むことにより、このダイアフラムを変形させて空気を押し出すようにしても良い。さらに、空気渦として環状の渦輪Ｖを発射するようにしているが、これに限られることはなく、まとまった形状で所定距離を飛ばすことが可能であれば、いかなる形状の空気渦を発射するようしても良い。
【００２７】
また、渦輪Ｖに対して芳香成分を含ませるようにしているが、これに限られることはなく、渦輪Ｖに対して覚醒効果を有するカプサイシン成分等を含ませるようにしても良い。さらに、図示する場合には、供給装置に対して２つの空気砲１１が組み込まれているが、これに限られることはなく、１つの空気砲１１を組み込むようにしても良く、３つ以上の空気砲１１を組み込むようにしても良い。
【００２８】
なお、供給装置１０を運転席側位置と助手席側位置とに回動させるようにしているが、これに限られることはなく、インストルメントパネル１２に対して供給装置１０を固定するようにしても良い。さらに、個々の空気砲１１を運転席側位置と助手席側位置とに回動させても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】芳香成分供給装置が搭載された車両を示す説明図である。
【図２】(Ａ)および(Ｂ)は芳香成分供給装置の作動状態を示す説明図である。
【図３】(Ａ)および(Ｂ)は空気砲の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図４】芳香成分供給装置の構成を示すブロック図である。
【図５】(Ａ)は本発明の一実施の形態である空気砲の砲身部を示す斜視図と断面図であり、(Ｂ)および(Ｃ)は比較例として検討した空気砲の砲身部を示す斜視図と断面図である。
【図６】(Ａ)〜(Ｃ)はシミュレーションを実行する際に設定された砲身部の各寸法を示す説明図である。
【図７】(Ａ)〜(Ｃ)は渦輪の発射状況についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
【図８】シミュレーションによって得られた渦輪の飛行距離と経過時間との関係を示す線図である。
【図９】(Ａ)〜(Ｅ)は本発明の他の実施の形態である空気砲が備える発射口の形状を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１    空気砲
１４ａ    筒体
１４ｂ    端板
１５    空気砲本体
１６    ポンプ駆動部(圧縮手段)
１８    発射口
１８ａ    内側開口端
１８ｂ    外側開口端
１８ｃ    テーパ面
１８    空気室
６０    空気砲
６１    発射口
６１ａ    内側開口端
６１ｂ    外側開口端
６１ｃ    曲面
７０    空気砲
７１    発射口
７１ａ    内側開口端
７１ｂ    外側開口端
７１ｃ    曲面
８０    空気砲
８１    発射口
８１ａ    内側開口端
８１ｂ    外側開口端
８１ｃ    テーパ面
９０    空気砲
９１    発射口
９１ａ    内側開口端
９１ｂ    外側開口端
９１ｃ    テーパ面
１００    空気砲
１０１ａ    内側開口端
１０１    小径口部
１０２ａ    外側開口端
１０２    大径口部
１０３    発射口
Ｖ    渦輪(空気渦)
【図１】
2008275196.tif 000003
【図２】
2008275196.tif 000004
【図３】
2008275196.tif 000005
【図４】
2008275196.tif 000006
【図５】
2008275196.tif 000007
【図６】
2008275196.tif 000008
【図７】
2008275196.tif 000009
【図８】
2008275196.tif 000010
【図９】
2008275196.tif 000011