(57)【要約】【課題】主に換気扇やポンプなどによって管路を流れる流体の逆流防止に用いられるシャッター機構で、流体に対する抵抗や乱れに起因する騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能で、送風機などの流体機械に適用可能なシャッター機構を提供することを目的とする。【解決手段】回動軸９を中心に回動可能で、開の状態時に管路２を面積が大きい表流路１９と小さい裏流路２０の二つの流路に分割するシャッター板６を備え、シャッター開の状態時に回動軸９より上流となるシャッター板６の上流領域１７の外周１６が気流１１の流速が速い範囲に位置しないようにすることにより、気流１１に対する抵抗や乱れに起因する騒音や振動が少なく、閉塞性が良く、低コストで製造可能で、送風機などの流体機械に適用可能なシャッター機構を得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、前記管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に前記管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、前記管路を流れる前記流体が管路軸に垂直な平面で速度分布を持つ場合にシャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が流体の流速が速い範囲に位置しないようにしたシャッター機構。
【請求項２】
外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、前記管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に前記管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、シャッター開の状態時、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、前記表流路の断面積が、前記回動軸を前記任意平面に垂直投影した回動軸投影線で分割された前記管路の断面積の大きい方の面積より大きくなるようにしたシャッター機構。
【請求項３】
シャッター開の状態時に回動軸より下流となるシャッター板の下流領域が、シャッター開の状態時に、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、断面外周形状が管路と所定の距離で略平行な請求項１または２記載のシャッター機構。
【請求項４】
シャッター閉の状態時に、シャッター板の下流領域の外周が管路と所定の距離で一定である請求項１〜３のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項５】
シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が、シャッター閉の状態時に、管路と所定の距離で一定である請求項１〜４のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項６】
管路軸を通る任意平面でのシャッター板の断面形状が前記シャッター板の上流領域の断面形状が、下流領域の断面形状と円弧あるいは複数円弧で滑らかに結ぶ形状である請求項５記載のシャッター機構。
【請求項７】
シャッター板の上流領域外周に剥離防止肉厚をもつ請求項５または６記載のシャッター機構。
【請求項８】
円筒状の管路に用いられ、シャッター閉の状態時、管路軸に垂直な投影用平面へのシャッター板の外周の垂直投影形状が円形である請求項１〜７のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項９】
管路の円形断面上に投影された回動軸投影線が、管路の中心と外壁を結ぶ中心線の垂直二等分線である請求項８記載のシャッター機構。
【請求項１０】
流体の流れがないときに、シャッター板が自身の重さで閉の状態に回動する請求項１〜９のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１１】
シャッター板が機械的外力により回動し、流体の圧力の状態に関わらず開の状態や閉の状態の位置を保持できる請求項１〜９のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１２】
管路のシャッター機構を含む部分が水平に設置され、回動軸が水平面に対し所定の角度をもつ請求項１〜１１のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１３】
管路を複数の分割管路の集合とみなして、分割管路それぞれに請求項１〜１２のいずれかに記載の機構をもつシャッター機構。
【請求項１４】
裏流路に流体が流れないようにシャッター板の上流に管路からの突出部を設けた請求項１〜１３のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１５】
管路軸を通る平面での管路からの突出部の断面形状が、上流から下流に向かって暫時突出高さが増加する形状である請求項１４記載のシャッター機構。
【請求項１６】
シャッター閉の状態時に、シャッター板の管路に面する外周の全部が、管路から所定の高さで突出する内周壁と接触する請求項１〜１５のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１７】
空気を流体として送風機の吹出しまたは吸込み管路に用いられる請求項１〜１６のいずれかに記載のシャッター機構。
【請求項１８】
送風機の吐出口とダクトとを接続するアダプタの内部に設けられる請求項１７記載のシャッター機構。
【請求項１９】
管路軸と垂直な投影用平面への裏流路の垂直投影図が送風機の吐出口の垂直投影図と重ならない請求項１８記載のシャッター機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に換気扇やポンプなどによって管路を流れる流体の逆流防止に用いられるシャッター機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシャッター機構は、管路の内部に回動軸を中心に回動可能に平板状のシャッター板を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、そのシャッター機構について図１２を参照しながら説明する。
【０００４】
図１２に示すように、通風口として用いられる筒体１０１の内部には平板状のシャッター板１０２が回動軸１０３を中心に回動可能に取り付けられており、また回動する角度を制限するための係止片１０４を備えている。回動軸１０３は、シャッター板１０２が回動するために要するトルクを低減するため、筒体１０１の中心付近に位置している。
【０００５】
上記構成において、シャッター板１０２は筒体１０１の上流１０５からの送風空気１０６の風圧により筒体１０１を開放する状態（以下シャッター開の状態と称する）に回動する。また送風が無いときは、自重により筒体１０１を閉鎖する状態（以下シャッター閉の状態と称する）に回動し、筒体１０１を逆流してくる外風の風圧を受けてもシャッター板１０２が係止片１０４により回動が制限されるため、上流１０５への逆流が防止される。
【特許文献１】特許第３２６６４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に管路を流れる流体は、管路の外壁の摩擦力により、中心部の流速が最も早く、外壁に近づくほど流速が遅くなるような流速の分布になっており、このような従来のシャッター機構では、シャッター板１０２の回動軸１０３が筒体１０１の中心付近に位置することにより、シャッター板１０２が開の状態時に回動軸１０３より上流となるシャッター板１０２の上流領域１０７が筒体１０１の中心付近に位置するため、シャッター板１０２へ流速が速い流体が衝突して流体に対する抵抗が増加し、流体の流量の減少や、流れを生じさせる流体機械の負荷の増加が起こるという課題があり、流体に対する抵抗を少なくすることが要求されている。
【０００７】
また、シャッター板１０２が流速の速い領域に位置するため、流体がシャッター板１０２に衝突するときに大きな流れの乱れが発生し、乱れに起因する騒音や振動が発生するという課題があり、流れの乱れを少なくすることが要求されている。
【０００８】
また、流体に流れを発生させる流体機械である送風機やポンプにも適用可能で、複雑な機構を必要とせず、低コストで製造が可能で、逆流を防ぐために閉塞性が良いシャッター機構が要求されている。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能で、送風機などの流体機械に適用可能なシャッター機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシャッター機構は上記目的を達成するために、外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、管路を流れる流体が管路軸に垂直な平面で速度分布を持つ場合に、シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が流体の流速が速い範囲に位置しないようにしたシャッター機構としたものである。
【００１１】
この手段により、シャッター開の状態時に、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００１２】
また他の手段は、外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、シャッター開の状態時、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、表流路の断面積が、回動軸を任意平面に垂直投影した回動軸投影線で分割された管路の断面積の大きい方の面積より大きくなるようにしたシャッター機構としたものである。
【００１３】
この手段により、シャッター開の状態時に、流速が速い中心部を含む流路の面積を増加させることでシャッター板の上流領域の外周が管路の外壁に近づくため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００１４】
また他の手段は、シャッター開の状態時に回動軸より下流となるシャッター板の下流領域が、シャッター開の状態時に、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、断面外周が管路と所定の距離で略平行なシャッター機構としたものである。
【００１５】
この手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板が流速が一番遅い管路の外壁付近に位置することができるため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００１６】
また他の手段は、シャッター閉の状態時に、シャッター板の下流領域の外周が管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものである。
【００１７】
この手段により、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の下流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。
【００１８】
また他の手段は、シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が、シャッター閉の状態時に、管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものである。
【００１９】
この手段により、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の上流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。
【００２０】
また他の手段は、管路軸を通る任意平面でのシャッター板の上流領域の断面形状が、下流領域の断面形状と円弧あるいは複数円弧で滑らかに結ぶ形状であるシャッター機構としたものである。
【００２１】
この手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域から下流領域に滑らかに流体を導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００２２】
また他の手段は、シャッター板の上流領域外周に剥離防止肉厚をもつシャッター機構としたものである。
【００２３】
この手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域に衝突する流体の剥離を抑制して、流体を滑らかにシャッター板に導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００２４】
また他の手段は、円筒状の管路に用いられ、シャッター閉の状態時、管路軸に垂直な投影用平面へのシャッター板の外周の垂直投影形状が円形であるシャッター機構としたものである。
【００２５】
この手段により、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００２６】
また他の手段は、管路の円形断面上に投影された回動軸投影線が、管路の中心と外壁を結ぶ中心線の垂直二等分線であるシャッター機構としたものである。
【００２７】
この手段により、シャッター板の外形を極小化することができ、シャッター板の材料の量や製作用金型の厚みを低減し、製品コストを低減することができるシャッター機構が得られる。
【００２８】
また他の手段は、流体の流れがないときに、シャッター板が自身の重さで閉の状態に回動するシャッター機構としたものである。
【００２９】
この手段により、シャッター板を回動するための部品が不要にすることができ、コストを低減することができるシャッター機構が得られる。
【００３０】
また他の手段は、シャッター板が機械的外力により回動し、流体の圧力の状態に関わらず開の状態や閉の状態の位置を保持できるシャッター機構としたものである。
【００３１】
この手段により、シャッター板を常に最適な位置に確実に保持することができ、また流体の圧力が変動した場合にシャッター板がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板を回動できるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００３２】
また他の手段は、管路のシャッター機構を含む部分が水平に設置され、回動軸が水平面に対し所定の角度をもつシャッター機構としたものである。
【００３３】
この手段により、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができるため、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。
【００３４】
また他の手段は、管路を複数の分割管路の集合とみなして、分割管路それぞれにシャッター機構としたものである。
【００３５】
この手段により、シャッター板の大きさを小さくすることができ、かつ管路内の流速が速い領域のシャッター板のみを回動させることができるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。
【００３６】
また他の手段は、裏流路に流体が流れないようにシャッター板の上流に管路からの突出部を設けたシャッター機構としたものである。
【００３７】
この手段により、流体がシャッター板の上流領域に衝突してシャッター開の状態への回動と逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。
【００３８】
また他の手段は、管路軸を通る平面での管路からの突出部の断面形状が、上流から下流に向かって暫時突出高さが増加する形状であるシャッター機構としたものである。
【００３９】
この手段により、突出部から表流路に滑らかに流体を導くことができるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【００４０】
また他の手段は、シャッター閉の状態時に、シャッター板の管路に面する外周の全部が、管路から所定の高さで突出する内周壁と接触するシャッター機構としたものである。
【００４１】
この手段により、内周壁とシャッター板との隙間がなくなり、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。
【００４２】
また他の手段は、空気を流体として送風機の吹出しまたは吸込み管路に用いられるシャッター機構としたものである。
【００４３】
この手段により、シャッター機構部での抵抗を抑制して送風機への負荷を低減できるため、送風機が要する回転を低減することができ、送風機の電力や送風機から発生する騒音を低減することができるシャッター機構が得られる。
【００４４】
また他の手段は、送風機の吐出口とダクトとを接続するアダプタの内部に設けられるシャッター機構としたものである。
【００４５】
この手段により、シャッター機構を送風機と一体化することができるため、管路途中にシャッター機構を設ける必要がなく、低コストな送風用管路を構築することができるシャッター機構が得られる。
【００４６】
また他の手段は、管路軸と垂直な投影用平面への裏流路の垂直投影図が送風機の吐出口の垂直投影図と重ならないシャッター機構としたものである。
【００４７】
この手段により、送風機の吐出口からの気流のほとんどを表流路に流入させることができ、シャッター板の上流領域への気流の衝突を抑制して、気流に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能なシャッター機構を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の請求項１記載の発明は、外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、管路を流れる流体が管路軸に垂直な平面で速度分布を持つ場合にシャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が流体の流速が速い範囲に位置しないようにしたシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５０】
また、外壁に囲まれた管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、シャッター開の状態時、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、表流路の断面積が、回動軸を任意平面に垂直投影した回動軸投影線で分割された管路の断面積の大きい方の面積より大きくなるようにしたシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、流速が速い中心部を含む流路の面積を増加させることでシャッター板の上流領域の外周が管路の外壁に近づくため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５１】
また、シャッター開の状態時に回動軸より下流となるシャッター板の下流領域が、シャッター開の状態時に、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、断面外周が管路と所定の距離で略平行なシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、シャッター板が流速が一番遅い管路の外壁付近に位置することができるため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５２】
また、シャッター閉の状態時に、シャッター板の下流領域の外周が管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものであり、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の下流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるという作用を有する。
【００５３】
また、シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が、シャッター閉の状態時に、管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものであり、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の上流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるという作用を有する。
【００５４】
また、管路軸を通る任意平面でのシャッター板の上流領域の断面形状が、下流領域の断面形状と円弧あるいは複数円弧で滑らかに結ぶ形状であるシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域から下流領域に滑らかに流体を導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５５】
また、シャッター板の上流領域外周に剥離防止肉厚をもつシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域に衝突する流体の剥離を抑制して、流体を滑らかにシャッター板に導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５６】
また、円筒状の管路に用いられ、シャッター閉の状態時、管路軸に垂直な投影用平面へのシャッター板の外周の垂直投影形状が円形であるシャッター機構としたものであり、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００５７】
また、管路の円形断面上に投影された回動軸投影線が、管路の中心と外壁を結ぶ中心線の垂直二等分線であるシャッター機構としたものであり、シャッター板の外形を極小化することができ、シャッター板の材料の量や製作用金型の厚みを低減し、製品コストを低減することができるという作用を有する。
【００５８】
また、流体の流れがないときに、シャッター板が自身の重さで閉の状態に回動するシャッター機構としたものであり、シャッター板を回動するための部品が不要にすることができ、コストを低減することができるという作用を有する。
【００５９】
また、シャッター板が機械的外力により回動し、流体の圧力の状態に関わらず開の状態や閉の状態の位置を保持できるシャッター機構としたものであり、シャッター板を常に最適な位置に確実に保持することができ、また流体の圧力が変動した場合にシャッター板がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板を回動できるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００６０】
また、管路のシャッター機構を含む部分が水平に設置され、回動軸が水平面に対し所定の角度をもつシャッター機構としたものであり、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができるため、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。
【００６１】
また、管路を複数の分割管路の集合とみなして、分割管路それぞれにシャッター機構としたものであり、シャッター板の大きさを小さくすることができ、かつ管路内の流速が速い領域のシャッター板のみを回動させることができるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。
【００６２】
また、裏流路に流体が流れないようにシャッター板の上流に管路からの突出部を設けたシャッター機構としたものであり、流体がシャッター板の上流領域に衝突してシャッター開の状態への回動と逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。
【００６３】
また、管路軸を通る平面での管路からの突出部の断面形状が、上流から下流に向かって暫時突出高さが増加する形状であるシャッター機構としたものであり、突出部から表流路に滑らかに流体を導くことができるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００６４】
また、シャッター閉の状態時に、シャッター板の管路に面する外周の全部が、管路から所定の高さで突出する内周壁と接触するシャッター機構としたものであり、内周壁とシャッター板との隙間がなくなり、閉塞性を向上することができるという作用を有する。
【００６５】
また、空気を流体として送風機の吹出しまたは吸込み管路に用いられるシャッター機構としたものであり、シャッター機構部での抵抗を抑制して送風機への負荷を低減できるため、送風機が要する回転を低減することができ、送風機の電力や送風機から発生する騒音を低減することができるという作用を有する。
【００６６】
また、送風機の吐出口とダクトとを接続するアダプタの内部に設けられるシャッター機構としたものであり、シャッター機構を送風機と一体化することができるため、管路途中にシャッター機構を設ける必要がなく、低コストな送風用管路を構築することができるという作用を有する。
【００６７】
また、管路軸と垂直な投影用平面への裏流路の垂直投影図が送風機の吐出口の垂直投影図と重ならないシャッター機構としたものであり、送風機の吐出口からの気流のほとんどを表流路に流入させることができ、シャッター板の上流領域への気流の衝突を抑制して、気流に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
【００６８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
（実施の形態１）
図１〜３に示すように、断面が内直径１００ｍｍの円筒状の外壁１に囲まれた管路２が直線状の管路軸３を持って水平に設置され、一端が送風機４の吐出口５に連通されており、管路２内面にはシャッター板６に設けられた取付穴７に差し込まれてシャッター板６を保持する２つのピン８が同一直線上に設けられてシャッター板６の回動軸９を成し、またシャッター板６の回動を制限するためのストッパー１０を備え、シャッター板６が管路２を塞ぐ閉の状態（以下シャッター閉の状態と称する）と、送風機４からの気流１１を通過させるために管路２を開ける開の状態（以下シャッター開の状態と称する）に回動可能となっており、管路２の他端からの逆流１２を防ぐシャッター機構を成している。回動軸９を管路２の円形断面へ投影した回動軸投影線１３は、円形断面上の水平な中心線１４より上方に３０度の角度θを持ち、また円形断面の中心と外壁１を結ぶ線分１５の垂直二等分線となっている。
【００７０】
シャッター板６の外周１６は、シャッター閉の状態時に、外壁１と２ｍｍの距離で一定であり、管路軸３に垂直な投影用平面へのシャッター板６の外周１６の垂直投影形状は円形となっている。
【００７１】
またシャッター板６のうち、シャッター開の状態時に回動軸９よりも上流側となる部分を上流領域１７、下流側となる部分を下流領域１８としたとき、下流領域１８の管路軸３と垂直な任意平面での断面外周形状は外壁１と２ｍｍの距離を保った円弧形状となっており、そのとき管路軸３を通る任意平面での断面で、シャッター板６の上流領域１７の断面と下流領域１８の断面とが円弧で滑らかに結ばれた形状となっている。
【００７２】
上記構成において、シャッター板６は下流領域１８の面積の方が大きいため、送風機４が運転を始めると下流領域１８の方が上流領域１７より大きな風圧を受けるため開の状態に回動し、運転が止まると下流領域１８に働く重力により閉の状態に回動するが、シャッター開の状態においては、シャッター板６により管路２は面積の大きい表流路１９と、面積の小さい裏流路２０の二つの流路に分割される。
【００７３】
一般に筒状の管路２を流れる気流１１は、管路２の外壁１の摩擦力により、カルマン・プラントルの１／７乗べきの法則と呼ばれる以下の式に表される速度分布があることが知られている。またその速度分布を図４に示す。
【００７４】
ｕ／ｕｍａｘ＝（ｙ／ｒ）＾（１／７）
ここでｒは円管の半径、ｙは円管の外壁から中心方向への距離で０≦ｙ≦ｒであり、ｕはｙにおける流速、ｕｍａｘは最大の流速である。
【００７５】
この式からも分かるように、管路２内の気流１１は中心部の流速が最も早く、外壁１に近づくほど流速が遅くなるような流速分布になるが、上記構成により表流路１９の断面積が、回動軸９を任意平面に垂直投影した回動軸投影線１３で分割された管路２の断面積の大きい方の面積より大きくなるので、上流領域１７の外周１６が流体の流速が速い範囲に位置せず、流速が遅い領域に位置することができるため、流速の早い気流１１がシャッター板６の上流領域１７の外周１６に衝突することを回避して、気流１１の乱れを抑制することができ、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００７６】
なお具体的には、図に示すように流速が遅い領域として円形の管路２の内径の７０％より外壁１側の範囲に、上流領域１７の外周１６が位置すれば効果を得られる。
【００７７】
また、管路軸３を通る任意平面での断面で、シャッター板６の上流領域１７の断面と下流領域１８の断面が円弧で滑らかに結ばれた形状となっているため、シャッター板６の上流領域１７から下流領域１８に滑らかに気流１１を導くことができ、気流１１の乱れを抑制することができ、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００７８】
なお、円弧でなく、滑らかに導くような形状にすれば同様の効果を得る。
【００７９】
またシャッター閉の状態時においては、シャッター板６の外周１６はシャッター板６がホコリや油分によって外壁１と固着することを防ぐのに必要かつ最小程度の２ｍｍの距離で外壁１と離れており、また外壁１と平行となっているので、シャッター板６の面積を最大限増加させることができ、閉塞性を向上することができる。
【００８０】
また、回動軸９を管路２の円形断面へ投影した回動軸投影線１３は、円形断面上の水平な中心線１４より上方に３０度の角度θを持っているため、シャッター板６の下流領域１８にかかる重力が低減され、シャッター板６を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、気流１１に対する抵抗を低減させることができる。
【００８１】
また回動軸９を管路２の円形断面へ投影した回動軸投影線１３は円形断面の中心と外壁を結ぶ線分１５の垂直二等分線となっているため、シャッター開の状態で表流路１９の面積を増加させかつシャッター閉の状態時に管路２を塞ぐのに必要なシャッター板６の外形が最小となるため、シャッター板６の材料の量や製作用金型の厚みを低減し、製品コストを低減することができる。
【００８２】
また管路軸３に垂直な投影用平面へのシャッター板６の外周１６の垂直投影形状は円形であるため、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００８３】
また、シャッター機構部での抵抗を抑制して送風機４への負荷を低減できるため、送風機４が要する回転を低減することができ、送風機４の電力や送風機４から発生する騒音を低減することができる。
【００８４】
（実施の形態２）
図５に示すように、シャッター板６の上流領域１７の外周１６に肉厚２１が付加された構成となっている。
【００８５】
上記構成において、シャッター開の状態時に、シャッター板６の上流領域１７に衝突する気流１１の剥離を抑制して、気流１１を滑らかにシャッター板６に導くことができ、気流１１の乱れを抑制することができ、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００８６】
（実施の形態３）
図６に示すように、管路２の外側にシャッター板６を回動させる電動機２２を備える構成となっている。
【００８７】
上記構成において、シャッター板６が電動機２２により開の状態や閉の状態の位置に回動し、シャッター板６が気流１１から受ける圧力の状態に関わらずシャッター板６を常に最適な位置に確実に保持することができ、また気流１１の圧力が変動した場合にシャッター板６がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板６を回動できるため、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００８８】
なお、電動機２２とはステッピングモーター、ギアモーターであり、またソレノイド等の機械的な外力によっても同様の効果を売る。
【００８９】
（実施の形態４）
図７に示すように、シャッター機構の上流側で二つの気流１１が合流する上向きの管路２に、二つのシャッター板６がそれぞれ二つの気流１１に対応する位置に重なりを持たないように設けられており、シャッター板６は互いに自由に回動するように構成されている。
【００９０】
上記構成において、二つのシャッター板６が管路２を二分した面積の流路をそれぞれ開閉することができるため、シャッター板６の大きさを小さくすることができ、かつ管路２内の流速が速い領域のシャッター板６のみを回動させることができるため、シャッター板６を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、より小さな気流１１の圧力によってシャッター板６が回動することができるため、気流１１に対する抵抗を低減させることができる。
【００９１】
（実施の形態５）
図８に示すように、管路２の外壁１の、シャッター開の状態時に裏流路２０を塞ぐ位置に、突出部２３を設けた構成となっており、突出部２３は管路軸３を通る平面での断面において、上流から下流に向かって１３度の角度で暫時突出高さが増加する形状となっている。
【００９２】
上記構成において、気流１１がシャッター板６の上流領域１７に衝突してシャッター開の状態への回動に対して逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板６を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、より小さな気流１１の圧力によってシャッター板６が回動することができるため、気流１１に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板６が機械的に回動する場合も、回動に要するエネルギーを抑制することができる。
【００９３】
また、突出部２３は上流から下流に向かって暫時突出高さが増加する形状となっているため、突出部２３から表流路１９に滑らかに気流１１を導くことができ、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【００９４】
（実施の形態６）
図９に示すように、管路２の外壁１に備えられ、外壁１とシャッター板６の外周１６との距離２ｍｍよりも大きな３ｍｍの高さを持つ内周壁２４で、シャッター閉の状態時に、シャッター板６の外周１６が接触するようにした内周壁２４を備えた構成となっている。
【００９５】
上記構成において、下流からの逆流１２によりシャッター板６に圧力が付加された場合でも、内周壁２４とシャッター板６の外周１６が接触して隙間がなくなるため、閉塞性を向上することができる。
【００９６】
なお、管路軸３に垂直な投影用平面に投影した内周壁２４とシャッター板６の投影図が重なっていれば、シャッター板６の外周１６と内周壁２４の一部が接触する構成であっても同様の効果を得ることができ、さらに内周壁２４とシャッター板６がホコリや油分によって固着することを防ぐことができる。
【００９７】
（実施の形態７）
図１０に示すように、天井裏に設置される送風機４で、円形のダクト２５を介して室内の空気を室外に排出するための送風機４は、送風機４の長方形の吐出口５と円形のダクト２５とを接続するアダプタ２６を備え、アダプタ２６の内部にシャッター機構が設けられた構成となっている。
【００９８】
上記構成において、シャッター機構を送風機４と一体化することができるため、管路２途中にシャッター機構を設ける必要がなく、低コストで設置の容易な送風用管路を構築することができる。
【００９９】
（実施の形態８）
図１１に示すように、管路軸３と垂直な投影用平面への裏流路２０の垂直投影図が送風機４の吐出口５の垂直投影図と重ならない構成となっている。
【０１００】
上記構成において、送風機４の吐出口５からの気流１１のほとんどを表流路１９に流入させることができ、シャッター板６の上流領域１７への気流１１の衝突を抑制して、気流１１に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能なシャッター機構を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施の形態１のシャッター機構を示す図（（ａ）シャッター開の状態時の側断面図、（ｂ）シャッター閉の状態時の側断面図）
【図２】本発明の実施の形態１のシャッター機構を示す図（（ａ）シャッター開の状態時の管路軸と垂直な面への投影図、（ｂ）シャッター閉の状態時の管路軸と垂直な面への投影図）
【図３】本発明の実施の形態１のシャッター板を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態１の管路内の気流の速度分布を示す図
【図５】本発明の実施の形態２のシャッター機構を示す側断面図
【図６】本発明の実施の形態３のシャッター機構を示す管路軸と垂直な面への投影図
【図７】本発明の実施の形態４のシャッター機構を示す図（（ａ）シャッター開の状態時の側断面図、（ｂ）シャッター閉の状態時の側断面図）
【図８】本発明の実施の形態５のシャッター機構を示す側断面図
【図９】本発明の実施の形態６のシャッター機構を示す図（（ａ）シャッター開の状態時の管路軸と垂直な面への投影図、（ｂ）シャッター閉の状態時の管路軸と垂直な面への投影図）
【図１０】本発明の実施の形態８のシャッター機構を示す分解斜視図
【図１１】本発明の実施の形態８のシャッター機構のグリルを示す管路軸と垂直な面への投影図
【図１２】従来のシャッター機構を示す図（（ａ）側断面図、（ｂ）シャッター板斜視図）
【符号の説明】
【０１０３】
１    外壁
２    管路
３    管路軸
４    送風機
５    吐出口
６    シャッター板
７    取付穴
８    ピン
９    回動軸
１０  ストッパー
１１  気流
１２  逆流
１３  回動軸投影線
１４  中心線
θ    角度
１５  線分
１６  外周
１７  上流領域
１８  下流領域
１９  表流路
２０  裏流路
２１  肉厚
２２  電動機
２３  突出部
２４  内周壁
２５  ダクト
２６  アダプタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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