(57)【要約】【課題】  フレキシブルダクトを捩じらずに曲げることができて、曲げ角度の調整が容易なフレキシブルダクト方向位置決め装置を提供する。【解決手段】  基端側のリンクハブ４に対し先端側のリンクハブ５を、二組のリンク機構６Ａを介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体３を備える。各リンク機構６Ａは、それぞれ基端側のリンクハブ４および先端側のリンクハブ５に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク７，８と、これら基端側および先端側の端部リンク７，８の他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンク９とでなる、四つの回転対偶Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を有する三節連鎖構造である。リンク構造体３の基端側および先端側のリンクハブ４，５に、フレキシブルダクト２の離れた２箇所を固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、二組のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体を備え、
前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造であり、
前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた２箇所を固定したことを特徴とするフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項２】
請求項１において、前記二組のリンク機構のうちの少なくとも一組のリンク機構に、前記基端側の端部リンクと前記先端側の端部リンクとを互いに連動して回転変位させる連動手段を設けたフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記リンク機構の回転対偶に、その回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定する固定手段を設けたフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記リンク機構における各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを任意の時刻に任意の動作をさせるように制御する制御装置とを設けたフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項５】
請求項４において、前記フレキシブルダクトは、空調機本体に接続される側である一方の端部が前記基端側のリンクハブに固定され、かつ吹出し口となる側である他方の端部が前記先端側のリンクハブに固定され、前記アクチュエータは、前記基端側のリンクハブに対する前記基端側の端部リンクの回転角度を変更するものであるフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項６】
請求項５において、前記アクチュータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部を前記基端側のリンクハブに連結し、かつ進退部を前記基端側の端部リンクに回転可能に連結したフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項７】
請求項４において、前記フレキシブルダクトは、空調機に接続される側である一方の端部が前記基端側のリンクハブに連結され、かつ吹出し口となる側である他方の端部は前記先端側のリンクハブに連結され、前記アクチュエータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部および進退部を、前記基端側の端部リンクの中間部および前記先端側の端部リンクの中間部にそれぞれ回転可能に連結したフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記リンク構造体は、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブが、それぞれのリンクハブが平行である状態におけるそれぞれのリンクハブの並び方向に貫通した中空部を有し、かつ前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブ間に前記各リンクのいずれもが存在しない空間部を有する中空構造であり、前記中空部および空間部に前記フレキシブルダクトを配置したフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項９】
請求項８において、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブの周方向位相の同じ位置に、前記中空部と外部とを結ぶ開口をそれぞれ設けたフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【請求項１０】
請求項８において、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブは、周方向二箇所の分断部でそれぞれ二つのリンクハブ分割体に分割されており、これら二つのリンクハブ分割体は、一方の分断部で分断された端部同士が互いに回動自在に連結され、かつ他方の分断部で分断された端部同士を締結部材により互いに締結することが可能であり、前記二組のリンク機構は、各組のリンク機構の基端側および先端側の端部リンクが、前記基端側のリンクハブの各リンクハブ分割体および前記先端側の端部リンクの各リンクハブ分割体にそれぞれ連結されているフレキシブルダクト方向位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和機、送風機、スポットクーラー、ミスト除去装置等の流体の吐出口または吸入口を有する装置に設けられ、フレキシブルダクトの曲げ角度を変更して前記吐出口または吸入口の方向を位置決めするフレキシブルダクト方向位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルダクトを使用した装置の一例が、特許文献１に開示されている。この装置は、スポット位置に送風を行うスポット空調ダクトシステムであって、送風口の部分に使用されているフレキシブルダクトを手動等により曲げ角度を変更することで、送風方向を変えるようになっている。
【０００３】
また、空調用吹出し口の一例が、特許文献２に開示されている。この空調用吹出し口は、図１４に示すように、通風路１０１に対して通風筒１０２が旋回可能に支持され、また通風筒１０２に対して可動筒１０３が傾動可能に支持されており、通風路１０１に対する通風筒１０２の旋回角度、および通風筒１０２に対する可動筒１０３の傾動角度を変更することで、送風方向を変えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３９２７号公報
【特許文献２】特開２００８−６４３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、以下の課題がある。すなわち、同文献の明細書中に、「フレキシブルダクトは、手動で湾曲形状を変更することができ、しかも変更後の形状が維持される。」（段落００３６）との記載あるが、手動で湾曲形状を変更可能である場合、変更後の形状保持力はあまり強くないと考えられる。したがって、フレキシブルダクトを手動で任意の方向に変えられるという利点がある反面、フレキシブルダクト自体の重量や、フレキシブルダクトに装着した付属物（同文献の場合、センサ等）の重量を支えつつ、フレキシブルダクトの形状を維持することが可能な湾曲角度の範囲は、かなり狭いことが予想される。また、内部を流れる空気等の風量が多い場合には、上記湾曲角度の範囲内であっても、フレキシブルダクトが内部の風圧に耐えられずに伸びてしまうことが懸念される。
【０００６】
また、特許文献２の空調用吹出し口には、以下の課題がある。
・通風筒１０２の旋回支持部１０４、および可動筒１０３の傾動支持部１０５の回転抵抗を低減し、かつエアー漏れを少なくするには、これら旋回支持部１０４および傾動支持部１０５の構造が複雑になる。そのため、組立が煩雑であり、かつ高価となる。特に、可動筒１０３の傾動支持部１０５は、球面支持構造であるため、回転抵抗の低減やエアー漏れの減少についての有効な対策が難しい。
・通風筒１０２旋回用の首振りモータ１０６、可動筒１０３傾動用の傾動モータ１０７、およびこれらモータ１０６，１０７に付随する駆動シャフト等が通風経路中に設けられているため、これらが通風の障害となり、送風効率が低下する。
・通風筒１０２の旋回は、実質的には正転と逆転とを繰り返す揺動に限られ、一方向に連続回転することができない。これは、一方向に連続回転させると、傾動モータ１０７への配線が捩れるためである。
・可動筒１０３の傾動可能な範囲角度θは、可動筒１０３に形成された球面部１０３ａの外周面の範囲に限られる。そのため、可動筒１０３の上記範囲角度θを広くすることに限界がある。
・通風筒１０２内に可動筒１０３の球面部１０３ａが配置されており、通風筒径Ｄ１よりも可動筒１０３の基端側径Ｄ２およびノズル径Ｄ３が小さい。そのため、可動筒１０３から吹出される風の送風範囲が狭い。
【０００７】
この発明の目的は、フレキシブルダクトを捩じらずに曲げることができて、曲げ角度の調整が容易なレキシブルダクト方向位置決め装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のフレキシブルダクト方向位置決め装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、二組のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体を備える。前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造である。前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた２箇所を固定したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成のリンク構造体において、基端側のリンクハブとそれに連結された基端側の端部リンク、および先端側のリンクハブとそれに連結された先端側の端部リンクは、それぞれ球面リンク構造をしており、これら球面リンク構造は、基端側の端部リンクと先端側の端部リンクとが中央リンクを介して互いに連結されている。二組のリンク機構の二つの中央リンクは、基端側および先端側の球面リンク構造が重なる円の円周上の並進運動に限定された１自由度となる。また、基端側および先端側の球面リンク構造は、節の曲率半径を無限大とすれば平面上の四節リンク機構であり、基端側および先端側のそれぞれが独立して１自由度を有している。したがって、リンク構造体は、二つの中央リンクの１自由度と、基端側および先端側の球面リンク構造の各１自由度とで、計３自由度となる。
【００１０】
上記３自由度のリンク構造体は、二組のリンク機構の各回転対偶の相対角度を変えることで、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変わる。基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた２箇所を固定した場合、フレキシブルダクトにより、前記二つの中央リンクの並進運動である１自由度の動きがフレキシブルダクトにより制限されるため、リンク構造体はほぼ２自由度となる。したがって、前記基端側および先端側の球面リンク構造の各１自由度のうち、いずれかを規定することにより、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置を変更して、フレキシブルダクトを任意の曲げ角度にすることができる。
【００１１】
リンク構造体は二組のリンク機構からなり、各リンク機構は互いに周方向位置が離れているため、各リンク機構を互いに干渉させずに、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度を大きくとることができる。また、リンク機構の数が二組であると、三組以上である場合と比べて、部品点数が少なくて済み、コストを低減できる。さらに、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度を大きくとっても、両リンクハブが互いに周方向にずれることはないから、両リンクハブに固定されたフレキシブルダクトが捩じれない。そのため、２方向の角度範囲内で自由に動作させることができる。連続して一方向に旋回することも可能である。なお、パン・チルト機構では、基端側と先端側とで周方向にずれが生じるため、フレキシブルダクトは捩じる方向に変形を許容できることが必要となり、また角度範囲が制限される。
【００１２】
また、リンク構造体は、基端側および先端側の球面リンク構造の球面中心の二箇所が曲げ中心となる動作を行う。つまり、基端側および先端側のリンクハブに固定されたフレキシブルダクトは、中心軸方向の二箇所で曲げられる。そのため、一箇所当たりの曲げ角度をあまり大きくしなくても、二箇所の曲げ角度を合わせることで全体としては広角に曲げることができる。一箇所当たりの曲げ角度が小さければ、フレキシブルダクトの寿命を延ばすことができる。
【００１３】
基端側および先端側のリンクハブは同寸法であってよいので、フレキシブルダクトの径を基端側と先端側とで同じにできる。それにより、フレキシブルダクト内での送風の抵抗を小さくできる。また、フレキシブルダクト自身で角度を保持する必要がないため、簡易なフレキシブルダクトを使用することができ、コスト削減を図れる。
【００１４】
この発明において、前記二組のリンク機構のうちの少なくとも一組のリンク機構に、前記基端側の端部リンクと前記先端側の端部リンクとを互いに連動して回転変位させる連動手段を設けても良い。
これにより、リンク構造体が角度２自由度の動きに限定される。そのため、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置の位置決めが、正確かつ容易になる。
【００１５】
この発明において、前記リンク機構の回転対偶に、その回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定する固定手段を設けても良い。固定手段は、機構的に相互回転角度を固定するものであっても良く、モータ等により相互回転角度を一定に保持するものであっても良く、電磁ブレーキ等で相互回転角度を固定するものであっても良い。
リンク構造体によりフレキシブルダクトを目標の角度に曲げた後、固定手段により回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定することで、フレキシブルダクトの曲げ角度を容易にかつ強固に固定することができる。
【００１６】
この発明において、前記リンク機構における各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータと、このアクチュエータを任意の時刻に任意の動作をさせるように制御する制御装置とを設けても良い。
これにより、フレキシブルダクトの曲げ角度を遠隔操作で変更することができる。また、時間の経過に合わせてフレキシブルダクトの曲げ角度を変えることができる。例えば、フレキシブルダクトの吹出し口の向きを、一方向に連続旋回させることが可能である。
【００１７】
例えば、前記フレキシブルダクトは、空調機本体に接続される側である一方の端部を前記基端側のリンクハブに固定し、かつ吹出し口となる側である他方の端部を前記先端側のリンクハブに固定する。その場合、前記アクチュエータは、前記基端側のリンクハブに対する前記基端側の端部リンクの回転角度を変更するものであって良い。
基端側のリンクハブに対する基端側の端部リンクの回転角度を変更することにより、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変更される。静止側となる空調機本体側にアクチュエータを設けると、リンク構造体における可動部分の重量を軽くすることができる。それにより、アクチュエータの出力が小さくて済み、かつ装置を軽量かつコンパクトにできる。
【００１８】
さらに、前記アクチュータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部を前記基端側のリンクハブに連結し、かつ進退部を前記基端側の端部リンクに回転可能に連結しても良い。
この場合、固定部に対して進退部が進退するようにアクチュータを動作させることにより、基端側のリンクハブに対する基端側の端部リンクの回転角度が変更される。アクチュエータと基端側の端部リンクとの連結点の位置を基端側の端部リンクの回転中心から離して、モーメント長を長くすることで、大きなトルクを得ることができる。それにより、アクチュエータを小型化して、装置の軽量・コンパクト化が可能である。
【００１９】
また、前記フレキシブルダクトは、空調機に接続される側である一方の端部が前記基端側のリンクハブに連結され、かつ吹出し口となる側である他方の端部は前記先端側のリンクハブに連結されている場合、前記アクチュエータは固定部に対して進退部が直線的に進退する直動アクチュエータであり、この直動アクチュエータの固定部および進退部を、前記基端側の端部リンクの中間部および前記先端側の端部リンクの中間部にそれぞれ回転可能に連結しても良い。
この場合、固定部に対して進退部が進退するようにアクチュータを動作させることにより、基端側の端部リンクの中間部と先端側の端部リンクの中間部との相互距離が変更されて、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの角度および位置が変更される。基端側の端部リンクの中間部と先端側の端部リンクの中間部とが直動アクチュエータで連結されることにより、リンク機構の剛性が高くなる。そのため、リンク機構のたわみ量が減少し、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの位置決め精度が上がる。
【００２０】
この発明において、前記リンク構造体を、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブが、それぞれのリンクハブが平行である状態におけるそれぞれのリンクハブの並び方向に貫通した中空部を有し、かつ前記基端側のリンクハブと前記先端側のリンクハブ間に前記各リンクのいずれもが存在しない空間部を有する中空構造とし、前記中空部および空間部に前記フレキシブルダクトを配置するのが良い。
これにより、両端間で内径が同じ寸法のフレキシブルダクトを、リンク構造体に装着することができる。両端間で内径が同じ寸法が同じであるフレキシブルダクトは、ダクト内部に障害物となるものがないため、通風の抵抗が少なく、通風効率が良い。
【００２１】
前記リンク構造体が前記中空構造である場合、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブの周方向位相の同じ位置に、前記中空部と外部とを結ぶ開口をそれぞれ設けるのが良い。
これにより、基端側および先端側のリンクハブの各中空部内にフレキシブルダクトを組み入れるのが容易となる。
【００２２】
また、前記リンク構造体が前記中空構造である場合、前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブを、周方向二箇所の分断部でそれぞれ二つのリンクハブ分割体に分割されており、これら二つのリンクハブ分割体は、一方の分断部で分断された端部同士が互いに回動自在に連結され、かつ他方の分断部で分断された端部同士を締結部材により互いに締結することが可能としても良い。その場合、前記二組のリンク機構は、各組のリンク機構の基端側および先端側の端部リンクが、前記基端側のリンクハブの各リンクハブ分割体および前記先端側の端部リンクの各リンクハブ分割体にそれぞれ連結されているのが望ましい。
この構成であると、基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブは、二つのリンクハブ分割体を互いに回動自在に連結された端部を支点にして大きく開閉させることができるため、基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブ内に直径の大きなフレキシブルダクトを容易に組み入れることができる。また、二組のリンク機構を上記構成とすると、リンク構造体のバランスが良い。
【発明の効果】
【００２３】
この発明のフレキシブルダクト方向位置決め装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブを、二組のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結したリンク構造体を備え、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンクと、これら基端側および先端側の端部リンクの他端をそれぞれ回転可能に連結した中央リンクとでなる、四つの回転対偶を有する三節連鎖構造であり、前記リンク構造体の前記基端側および先端側のリンクハブに、フレキシブルダクトの離れた２箇所を固定したため、フレキシブルダクトを捩じらずに曲げることができて、曲げ角度の調整が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置の中立状態を示す一部断面図である。
【図２】同フレキシブルダクト方向位置決め装置の異なる状態を示す一部断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】同フレキシブルダクト方向位置決め装置のリンク構造体を直線で表現した図である。
【図５】同フレキシブルダクト方向位置決め装置の基端側のリンクハブを中心軸に沿う方向から見た図である。
【図６】図５のVI−Ｏ−VI断面図である。
【図７】図６のVII矢視図である。
【図８】この発明の異なる実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置の中立状態を示す図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】この発明のさらに異なる実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置の中立状態を示す図である。
【図１１】この発明のさらに異なる実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置の中立状態を示す図である。
【図１２】この発明のさらに異なる実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置を基端側のリンクハブ側から見た図である。
【図１３】この発明のさらに異なる実施形態にかかるフレキシブルダクト方向位置決め装置を基端側のリンクハブ側から見た図である。
【図１４】特許文献２の図１を一部簡略化して表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１および図２はこのフレキシブルダクト方向位置決め装置の互いに異なる状態を示す一部断面図、図３は図１のIII−III断面図である。また、図１は図３のＩ−Ｉ断面図でもある。このフレキシブルダクト方向位置決め装置１は、例えば空調機の空調吹出し口部分に用いられるものであり、フレキシブルダクト２と、このフレキシブルダクト２の内部に設置された構造体３とでなる。フレキシブルダクト２としては、一般的な市販品を用いることができる。
【００２６】
リンク構造体３は、基端側のリンクハブ４に対し先端側のリンクハブ５を、二組のリンク機構６Ａ，６Ｂを介して姿勢を変更可能に連結したものである。図１および図２には、片方のリンク機構６Ａのみが示されている。リンク機構６Ａ，６Ｂは、四つの回転対偶Ｔ１〜Ｔ４からなる三節連鎖のリンク機構であり、基端側のリンクハブ２に一端が回転自在に連結された基端側の端部リンク７と、先端側のリンクハブ５に一端が回転自在に連結された先端側の端部リンク８と、これら端部リンク７，８の他端に両端がそれぞれ回転自在に連結された中央リンク９とで構成される。
【００２７】
上記二組のリンク機構６Ａ，６Ｂは、幾何学的に同じ形状である。幾何学的に同じ形状とは、図４のようにリンク機構を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶Ｔ１〜Ｔ４と、これら回転対偶Ｔ１〜Ｔ４間を結ぶ直線とで表現したモデルが互いに同じ形状であることを言う。また、それぞれのリンク機構６Ａ，６Ｂは、直線で表現した幾何学モデルが、中央リンク９の中央部に対する基端側部分と先端側部分とが互いに鏡像対称を成す形状である。言い換えると、中央リンク９と端部リンク７，８の二つの回転対偶Ｔ２，Ｔ３の並び方向に対して垂直な横断面Ｆを対称面として、前記基端側部分と先端側部分とが互いに鏡像対称である。
【００２８】
各リンク機構６Ａ，６Ｂの基端側および先端側の端部リンク７，８は、共に球面リンク構造である。球面リンク構造とは、基端側の端部リンク７を例にとった場合、図３に示すように、基端側のリンクハブ４と基端側の端部リンク７の回転対偶軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ、および基端側の端部リンク７と中央リンク９の回転対偶軸Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂが、すべて球面リンク中心Ｐを通る構造を言う。先端側の端部リンク８についても同様である。
【００２９】
二組のリンク機構６Ａ，６Ｂは、基端側のリンクハブ４と基端側の端部リンク７の回転対偶軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂが互いに交差する位置関係にある。つまり、回転対偶軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂの軸間角度が１８０°でない。そして、回転対偶軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂの軸間角度が１８０°よりも大きい側に、各リンク機構６Ａ，６Ｂの中央リンク９が位置している。図示例では、小さい方の軸間角度αが１２０°とされている。先端側のリンクハブ５と先端側の端部リンク８の回転対偶軸（図示せず）についても同様である。
【００３０】
図１および図２において、リンク機構６Ａの基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８とは、連動手段１１により、互いに連動して回転変位するようになっている。この実施形態の場合、連動手段１１は、基端側の端部リンク７および先端側の端部リンク８に対してそれぞれ回転自在な一対のかさ歯車１２，１３を互いに噛み合わせた構成である。一対のかさ歯車１２，１３は同諸元のものであり、基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８が、互いの回転方向が反対で、かつ回転変位角度が同じになるように連動する。リンク機構６Ｂにおける基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８間にも、同様の連動手段１１が設けられている。
【００３１】
このように、連動手段１１が複数のかさ歯車１２，１３等の歯車の噛み合いによるものであると、基端側の端部リンク７および先端側の端部リンク８の回転変位に、滑り等による誤差が生じないため、精度良く連動させることができ、またコンパクトである。
【００３２】
連動手段１１は、同諸元の一対のかさ歯車１２，１３の噛み合いによるものに限らない。かさ歯車の代わりにリンク機構、カム、ベルト等を用いてもよい。また、一対の歯車の歯数を互いに異ならせても良い。その場合、基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８の回転変位角度が異なる。さらに、歯車以外の別の手段、例えばロータリアクチュエータやモータ等のアクチュエータで基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８の相互回転を制御してもよい。
【００３３】
図５ないし図７に示すように、基端側のリンクハブ４は、一つの円形のリング部１５と、このリング部１５における基端側の端部リンク７に対応する周方向位置から内周側へ突出した二つの軸受ハウジング部１６（１６Ａ，１６Ｂ）と、リング部１５の外周面の３箇所に取付ボルトＢ１によりそれぞれ取り付けられる３個のダクト保持部材１７とでなる。ダクト保持部材１７の３箇所の取付位置は周方向に等配であり、そのうちの２箇所は前記二つの軸受ハウジング１６と同じ周方向位置である。
【００３４】
前記二つの軸受ハウジング部１６（１６Ａ，１６Ｂ）は、共に一対の軸受１６ａを有し、これら一対の軸受１６ａにより、リンク機構６Ａ，６Ｂの基端側の端部リンク７がそれぞれ回転自在に支持されている。各軸受ハウジング部１６には、リンク機構６Ａ，６Ｂにおける各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータ１８が設けられている。この実施形態では、アクチュエータ１８はモータであり、基端側のリンクハブ４に対する基端側の端部リンク７の回転角位置を変更する。
【００３５】
図１および図２に示されているように、先端側のリンクハブ５も基端側のリンクハブ４とほぼ同じであり、一つのリング部１５と、二つの軸受ハウジング部１９と、リンク部１５の周方向３箇所に取り付けられる３個のダクト保持部材２０とでなり、二つの軸受ハウジング部１９に、リンク機構６Ａ，６Ｂの先端側の端部リンク８がそれぞれ回転自在に支持されている。ただし、先端側のリンクハブ５の軸受ハウジング部１９には、アクチュエータが設けられていない。
【００３６】
前記アクチュエータ１８は制御装置２１（図３）により制御されており、任意の時刻に任意の動作をさせることができる。制御装置２１は、コンピュータ、このコンピュータにより実行されるプログラム、電子回路等で構成される。
【００３７】
図６に示すように、フレキシブルダクト２は、その両端部を基端側および先端側のリンクハブ４（５）のリング部１５の外周に被せ、その外周をバンド２３で締付けることで、フレキシブルダクト方向位置決め装置１（図１、図２）に装着される。さらに、リング１５に３個のダクト保持部材１７（２０）を取り付け、これらダクト保持部材１７（２０）の外周側から固定ボルトＢ２をねじ込んで、フレキシブルダクト２およびバンド２３をリンクハブ４（５）のリング部１５に固定する。
【００３８】
図１および図２に示すように、フレキシブルダクト方向位置決め装置１を空調機の空調吹出し口部分に用いる場合、空調機本体に接続される側の端部を基端側のリンクハブ４に固定し、かつ吹出し口となる側の端部を先端側のリンクハブ５に固定する。また、空調機本体とフレキシブルダクト２とを繋ぐ本体側ダクト２４が、基端側のリンクハブ４のダクト保持部材１７により周方向の３箇所でリング部１５に固定され、吹出し口ダクト２５が、先端側のリンクハブ５のダクト保持部１９により周方向の３箇所でリング部１５に固定される。
【００３９】
リンク構造体３は、以下のように動作する。すなわち、アクチュエータ１８により基端側の端部リンク７を回転させると、各リンク機構６Ａ，６Ｂが共に、連動手段１１により、基端側の端部リンク７と先端側の端部リンク８とが互いに連動して回転変位させられる。それにより、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の動きが、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の姿勢が一義的に決まる。つまり、このリンク構造体３は、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の姿勢が一義的に決まる、回転の自由度が２自由度の機構である。そのため、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の角度および位置の位置決めが、正確かつ容易である。
【００４０】
詳しく説明する。この構造において、基端側のリンクハブ４とそれに連結された基端側の端部リンク７、および先端側のリンクハブ５とそれに連結された先端側の端部リンク８は、それぞれ球面リンク構造をしており、それぞれの球面リンク機構は、基端側と先端側の端部リンク７，８が中央リンク９を介して連結されている。ここで各リンク機構６Ａ，６Ｂの二つの中央リンク９は、それぞれの球面リンク機構が重なる円の円周上の並進運動に限定された１自由度となる。基端側および先端側の球面リンク機構は、節の曲率半径を無限大とすれば平面上の四節リンク機構であり、基端側、先端側のそれぞれが独立して１自由度を有している。基端側と先端側の端部リンク７，８間に連動手段１１が無い場合は、二つの中央リンク９の１自由度と基端側と先端側の球面リンク機構の各１自由度とで３自由度となる。
【００４１】
ここで、このリンク構造体３では、基端側と先端側の端部リンク７，８間に連動手段１１を設けたため、それぞれの球面リンク機構は連動し、両球面リンク機構で１自由度となる。つまり、リンク構造体３は、中央リンク９の１自由度と前記球面リンク機構の１自由度を合わせた２自由度の機構となる。なお、中央リンク９の位置変位は、基端側と先端側のリンクハブ４，５間においては角度変化となり、以上から基端側と先端側のリンクハブ４，５間は、２方向の角度変化が可能な構造となる。
【００４２】
この実施形態のように、二組のリンク機構６Ａ，６Ｂにおいて、端部リンク７，８の角度、長さ、および端部リンク７，８の幾何学的形状が基端側と先端側で等しく、また、中央リンク９についても基端側と先端側で形状が等しいとき、中央リンク９の対称面に対して中央リンク９と、基端側および先端側のリンクハブ４，５と連結される端部リンク７，８との角度位置関係を基端側と先端側で同じにすれば、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ４および基端側の端部リンク７と、先端側のリンクハブ５および先端側の端部リンク８とは同じに動く。
【００４３】
リンク構造体３は二組のリンク機構６Ａ，６Ｂからなり、各リンク機構６Ａ，６Ｂは互いに周方向位置が離れているため、各リンク機構６Ａ，６Ｂを互いに干渉させずに、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の角度を大きくとることができる。また、リンク機構６Ａ，６Ｂの数が二組であると、三組以上である場合と比べて、部品点数が少なくて済み、コストを低減できる。さらに、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の角度を大きくとっても、両リンクハブ４，５が互いに周方向にずれることはないから、両リンクハブ４，５に固定されたフレキシブルダクト２が捩じれない。そのため、自由に２方向の角度範囲内で動作できる。連続して一方向に旋回することも可能である。
【００４４】
また、リンク構造体３は、基端側および先端側の球面リンク構造の球面中心Ｐの二箇所が曲げ中心となる動作を行う。つまり、基端側および先端側のリンクハブ４，５に固定されたフレキシブルダクト２は、中心軸方向の二箇所で曲げられる。そのため、一箇所当たりの曲げ角度をあまり大きくしなくても、二箇所の曲げ角度を合わせることで全体としては広角に曲げることができる。図２は曲げ角度が最大である状態を示し、図のようにフレキシブルダクト２を約９０°曲げることが可能である。一箇所当たりの曲げ角度が小さければ、フレキシブルダクトの寿命を延ばすことができる。
【００４５】
基端側および先端側のリンクハブ４，５は同寸法であってよいので、フレキシブルダクト２の径を基端側と先端側とで同じにできる。それにより、フレキシブルダクト２の内部での送風の抵抗を小さくできる。また、フレキシブルダクト２自身で角度を保持する必要がないため、簡易なフレキシブルダクト２を使用することができ、コスト削減を図れる。
【００４６】
このフレキシブルダクト方向位置決め装置１では、制御装置２１によりアクチュエータ１８を制御して、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の位置および角度を変更するため、フレキシブルダクト２の曲げ角度を遠隔操作で変更することができる。また、時間の経過に合わせて、フレキシブルダクト２の曲げ角度を自動で変えることができる。例えば、フレキシブルダクト２の吹出し口の向きを、一方向に連続旋回させることが可能である。
【００４７】
基端側のリンクハブ４に対する基端側の端部リンク７の回転角度を変更すアクチュエータ１８が、静止側となる空調機本体側に設置されているため、リンク構造体３における可動部分の重量を軽くすることができる。それにより、アクチュエータ１８の出力が小さくて済み、かつフレキシブルダクト方向位置決め装置１を軽量かつコンパクトにできる。
【００４８】
この実施形態のように、リンク構造体３がフレキシブルダクト２の内部に設置されていると、リンク構造体３が送風の抵抗となる欠点があるが、リンク構造体３がフレキシブルダクト方向位置決め装置１以外の物体と干渉しないという利点も大きい。
【００４９】
以下、上記実施形態とは逆に、中空構造であるリンク構造体の内部にフレキシブルダクトが配置された実施形態について説明する。
【００５０】
図８および図９に示すフレキシブルダクト方向位置決め装置１は、リンク構造体３が中空構造である。中空構造とは、基端側のリンクハブ４および先端側のリンクハブ５が、それぞれのリンクハブ４，５が平行である状態におけるそれぞれのリンクハブ４，５の並び方向に貫通した中空部２７（図９）を有し、かつ基端側のリンクハブ４と先端側のリンクハブ５間に各リンク７，８，９のいずれもが存在しない空間部２８（図８）を有する構造のことである。リンク構造体３の構造は、基本的に前記実施形態のものと同じである。フレキシブルダクト２は、前記中空部２７および空間部２８に配置され、取付手段２９によりリンクハブ４，５に取付けられる。取付手段２９は、例えば、フレキシブルダクト２の外周面に固定されたナット２９ａと、このナット２９ａにリンクハブ４，５側からねじ込まれるボルト２９ｂとでなる。
【００５１】
このようにフレキシブルダクト２を配置すると、両端間で内径が同じ寸法であるフレキシブルダクト２を、リンク構造体３に装着することができる。両端間で内径が同じ寸法であるフレキシブルダクト２は、ダクト内部に障害物となるものがないため、通風の抵抗が少なく、通風効率が良い。
【００５２】
この実施形態では、リンク機構６Ａ，６Ｂにおける各構成部材の相互位置関係を変化させるアクチュエータが設けられておらず、手動で各構成部材の相互位置関係を変化させて、基端側のリンクハブ４に対して先端側のリンクハブ５を所望の位置および角度に位置決めする。そのため、位置決め後の先端側のリンクハブ５の位置および角度を固定するために、リンク機構６Ａ，６Ｂの各回転対偶Ｔ１〜Ｔ４のいずれかに、その回転対偶における片方の構成部材と他方の構成部材の相互回転角度を固定する固定手段３０が設けられている。
【００５３】
この例では、基端側のリンクハブ４と基端側の端部リンク７の回転対偶Ｔ１に、固定手段３０が設けられている。図９に示すように、リンクハブ４に設けた軸受３１により、端部リンク７の基部に一体に設けられた軸部３２が回転自在に支持されている。固定手段３０は、リンクハブ４に設けられたねじ孔にねじ込まれたストッパねじ３３と、このストッパねじ３３と前記軸部３２の外径面との間に介在する摩擦部材３４とで構成され、ストッパねじ３３を軸部３２側へねじ込むことで、摩擦部材３４が軸部３２の外径面に押し当てられて、端部リンク７の回転を固定する。
【００５４】
図１０、図１１は、それぞれ基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の位置および角度をアクチュエータで位置決めする実施形態を示す。
図１０のフレキシブルダクト方向位置決め装置１は、アクチュエータ３６として、シリンダからなる固定部３６ａに対してロッドからなる進退部３６ｂが直線的に進退する直動アクチュエータを用いる。そして、このアクチュエータ３６の固定部３６ａを基端側のリンクハブ４に連結し、かつ進退部３６ｂを基端側の端部リンク７に回転可能に連結している。
【００５５】
この場合、固定部３６ａに対して進退部３６ｂが進退するようにアクチュータ３６を動作させることにより、基端側のリンクハブ４に対する基端側の端部リンク７の回転角度が変更される。アクチュエータ３６と基端側の端部リンク７との連結点Ｑの位置を基端側の端部リンク７の回転中心Ｏ１から離して、モーメント長Ｒを長くすることで、大きなトルクを得ることができる。それにより、アクチュエータ３６を小型化して、装置の軽量・コンパクト化が可能である。
【００５６】
図１１のフレキシブルダクト方向位置決め装置１は、アクチュエータ３６として直動アクチュエータを用いることは同じであり、このアクチュエータ３６の固定部３６ａおよび進退部３６ｂを、基端側の端部リンク７の中間部および先端側の端部リンク８の中間部にそれぞれ回転可能に連結している。
【００５７】
この場合、固定部３６ａに対して進退部３６ｂが進退するようにアクチュータ３６を動作させることにより、基端側の端部リンク７の中間部と先端側の端部リンク８の中間部との相互距離を変更する。それにより、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の角度および位置が変更される。基端側の端部リンク７の中間部と先端側の端部リンク８の中間部とを直動アクチュエータであるアクチュエータ３６連結したことにより、リンク機構６Ａ，６Ｂの剛性が高くなる。そのため、リンク機構６Ａ，６Ｂのたわみ量が減少し、基端側のリンクハブ４に対する先端側のリンクハブ５の位置決め精度が上がる。
【００５８】
図１２は、リンク構造体３が中空構造である場合の基端側および先端側のリンクハブ４，５の好ましい形状を示す。図は基端側のリンクハブ４を示すが、先端側のリンクハブ５も同じ構造である。また、直動アクチュエータであるアクチュエータ３６により、基端側のリンクハブ４に対する基端側の端部リンク７の回転角度を変更する構成（図７）に適用した例を示す。
【００５９】
リンクハブ４は、周方向二箇所の分断部４０，４１でそれぞれ二つのリンクハブ分割体４ａに分割されている。これら二つのリンクハブ分割体４ａは、一方の分断部４０で分断された端部同士がピン４２により互いに回動自在に連結され、かつ他方の分断部４１で分断された端部同士を締結部材４３により互いに締結することが可能とされている。二組のリンク機構６Ａ，６Ｂは、各組のリンク機構６Ａ，６Ｂの端部リンク７が、リンクハブ４の各リンクハブ分割体４ａにそれぞれ連結されている。
【００６０】
この構成であると、取付手段２９によるフレキシブルダクト２のリンクハブ４，５への取付けを解除した状態において、リンクハブ４は、ピン４２を支点にして二つのリンクハブ分割体４ａを大きく開閉させることができるため、リンクハブ４内に直径の大きなフレキシブルダクト２を容易に組み入れることができる。また、二組のリンク機構６Ａ，６Ｂを各リンクハブ分割体４ａにそれぞれ設けると、リンク構造体３のバランスが良い。
【００６１】
また、図１３に示すように、基端側および先端側のリンクハブ４，５の周方向位相の同じ位置に、中空部２７と外部とを結ぶ開口４５を設けても良い。これにより、基端側および先端側のリンクハブ４，５の各中空部２７内にフレキシブルダクト２を組み入れるのが容易となる。図は基端側のリンクハブ４を示すが、先端側のリンクハブ５も同じ構造である。また、直動アクチュエータであるアクチュエータ３６により、基端側のリンクハブ４に対する基端側の端部リンク７の回転角度を変更する構成（図１０）に適用した例を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１…フレキシブルダクト方向位置決め装置
２…フレキシブルダクト
３…リンク構造体
４…基端側のリンクハブ
４ａ…リンクハブ分割体
５…先端側のリンクハブ
６Ａ，６Ｂ…リンク機構
７…基端側の端部リンク
８…先端側の端部リンク
９…中央リンク
１１…連動手段
１８…アクチュエータ
２１…制御装置
２７…中空部
２８…空間部
３０…固定手段
３６…アクチュエータ（直動アクチュエータ）
３６ａ…固定部
３６ｂ…進退部
４０，４１…分断部
４３…締結部材
４５…開口
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…回転対偶
【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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【図１３】
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【図１４】
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