(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する細長円柱が、当該細長円柱の直径の５分の１以下の距離で、平板平面部に沿って、あるいは平板平面部に当該円柱に沿って掘られた溝に対して収まるような位置関係で置かれた低速流発生装置であって、当該円柱の回転軸線上にあり当該円柱内に存在する線分を、前記平板平面部と面一な平面に垂直に投影した場合、その投影された線分は、前記平板平面部内に含まれることを特徴とする低速流発生装置。
【請求項２】
高さが細長円柱の半分以下で、回転する当該細長円柱の外側にあって、当該細長円柱の回転を時計周りとすると、当該細長円柱に関して午後９時の方向にあって、自身の持つ面の一か所以上が当該細長円柱の直径の５分の１以下の距離で近接対面し、かつ当該細長円柱に沿って当該細長円柱下の平面に取付けられた任意断面形状の逆流防止装置を備えることを特徴とする請求項１記載の低速流発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は流速発生装置に関し、より詳細には流速ゼロの状態では特定の面に沿った穏やかな流れを発生し、壁面に沿った低速流があるところでは壁面近傍で流れを加速することの出来る装置に関する。本発明は装置設置空間が限定されている条件下で滞っている空気や水を他の場所に壁に沿って移送したい時や、最小の装置容積で室内の空気循環を壁面に沿って加速し室内温度分布を一様にするような時に好適である。
【背景技術】
【０００２】  室内の対流を加速し、生活空間上下に生じ勝ちの温度差を最小にすることは無駄な冷暖房エネルギー消費を無くす上で望ましいが、完全に解決されている訳ではない。強力なファンを用いれば対流そのものは強化出来るが、ファン容積が空間を圧迫してしまったり、局所的に強い風が吹き過ぎてしまったりして、人が住んだり繊細なモノが置かれたりする空間では不都合を生じ、その送風能力をフルに発揮させることが出来ない。【０００３】  また、生もの搬送用コンテナにおいても、内部を一定温度に管理する必要があるが、適切な空気循環装置は存在しない。【０００４】  ダクトを装備することで空気等を壁に沿わせて弱風を噴出させれば、一様な室内温度分布を得ることは可能と考えられるが、費用対効果の面から生活空間に適用することは困難である。【０００５】  更に、ノートパソコンの冷却装置も送風装置の小型化に限界がありパソコンの小型化を阻害する要因になり始めている。また、水槽においても広域において穏やかな撹拌を簡便に行う装置や、水路における壁際の速度低下領域の速度回復装置も存在しない。【０００６】  現代技術の進歩に伴い我々の生活空間では、より細やかな空気等の流れの管理が要求されるようになってきているが、従来から存在する送風装置等の小型化も限界に近付いており、広い範囲で低流速を発生するコンパクトな流速発生装置の登場が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本願発明が解決しようとしているのは、コンパクトな装置で壁に沿った弱い流れを広域に実現するという課題である。従来のようなプロペラ型のファンや多翼ファン式の送風機を用いて壁に沿った一様な弱風や弱い流れを作りだそうとしても、送風機サイズ過大、送風機数過大、構成部品点数過大の問題点のいずれかが解決できず、この課題には適切に対処できない。【０００８】  本願発明の発明者は、滑らかな表面を持つ回転円柱を壁面近くに置くと壁に沿った低速の空気流あるいは水流を円柱近くに誘起し、その効果は流れに直角に置かれた回転円柱についても存在することを実験的に発見した。【０００９】  この現象は、一定サイズ以下の回転円柱を壁に近接設置し、その回転円柱をモーターで回転させれば、それだけで壁面に流れを作ることが出来、壁面に沿った流れのある時にはそれを加速することが出来ることを意味する。流れの中に置かれた場合には流速を２倍にすることも容易である。本現象は水槽において発見されたが、空気中においても同様の現象を示すことが確認された。空気中では以下のケースが確認された。【００１０】  直径５ｍｍの円柱を壁面から１ｍｍ離し、超小型直流モーターで約４万回転させると、回転円柱の片側に円柱高さ相当の領域に風が吹いていることが分かり、その強さは手で十分感ずることが出来る程度であった。この場合の隙間の円柱直径に対する比は１／５である。また、装置を大型化して直径３０ｍｍの円柱を壁面と１ｍｍ離して市販の安価な小型直流モーターに１．５ボルトを印加して回転させるだけで、円柱片側の壁面近くに毎秒５０ｃｍの流速が観察された。隙間を２ｍｍに広げても、煙で十分認識できる微風を発生していた。この場合の壁面と円柱との隙間に対する円柱直径の比即ち隙間直径比は１／１５である。【００１１】  同じ隙間直径比の場合、円柱直径が小さいほど空気の粘性を利用できて、流れの乱れが少なくなると考えられるが、コンパクトな流速発生装置としての実用的サイズ、すなわち装置高さ５ｍｍから３０ｍｍ程度であれば、隙間直径比を１／５以下にすると十分有意なそよ風程度の流れを発生できると考えられる。【００１２】  本現象は、静止流体中では壁に沿った円柱高さ分の弱いジェット流を円柱の長さ幅だけ発生させることが出来、壁に沿った弱い流れのあるところでは円柱の長さ幅にわたって、円柱軸に直角に当たる弱い流れの速度を壁面近くで倍増させることが可能となることを意味し、前記課題解決の可能性を示唆する。【００１３】  流れに直角に置かれた回転円柱の周速を増してやると、ある周速条件で推力を出し得ることは非特許文献１に解析的に予見されていたが、当該論文を実験的にカバーする論文は見当たらず、また、発明者の発見した回転円柱と壁面との組合せが広い周速範囲で安定して推力を出す、すなわち流れを加速することが出来ることを論じた論文を見出すことは出来なかった。
【非特許文献１】「渦法を用いた回転円柱周りの流動解析」日本機械学会九州支部講演論文集  ２００４．０３．１８  ２００４．５７  ｐｐ２８３−２８４
【００１４】  この効果は流速発生装置に直ちに適用出来るものであるが、流速発生原理が知られていない故もあってと考えられるが、特許電子図書館（ＩＰＤＬ）において「送風機」および「流速発生装置」検索では関係するものを見出すことが出来なかった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】    本発明は上記の低速流発生に関わる課題を解決するために次の構成を備える。
即ち、本発明による低速流発生装置は、回転する細長円柱が、当該細長円柱の直径の５分の１以下の距離で、平板平面部に沿って、あるいは平板平面部に当該円柱に沿って掘られた溝に対して収まるような位置関係で置かれた低速流発生装置であって、当該円柱の回転軸線上にあり当該円柱内に存在する線分を、前記平板平面部と面一な平面に垂直に投影した場合、その投影された線分は、前記平板平面部に含まれることを特徴とする。【００１６】  また、本発明における低速流発生装置は、高さが細長円柱の半分以下で、回転する当該細長円柱の外側にあって、当該細長円柱の回転を時計周りとすると、当該細長円柱に関して午後９時の方向にあって、自身の持つ面の一か所以上が当該細長円柱の直径の５分の１以下の距離で近接対面し、かつ当該細長円柱に沿って当該細長円柱下の平面に取付けられた任意断面形状の逆流防止装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、室内の空気循環を局所的な強風を伴うことなく実現できることは明らかである。装置の高さは使用円柱の直径が決めるが、空気中の場合、５ｍｍ直径から３０ｍｍ直径の回転円柱までその効果が確認されていて、直径３０ｍｍの円柱の場合、幅４５ｃｍにわたって単一装置で送風可能なことが立証されているので、従来送風装置では小型の送風装置を幾つも横に並べなくては達成できなかった、高さは低いが幅の広い流域を単一装置で作り出すことが出来ることになる。【００１８】  本発明装置は単純で部品点数が少なく、かつ送風幅が大のため、壁面に沿った広い流域発生装置として用いる場合、装置としての価格を従来品に比較して大幅に低減することができる。また、本発明装置は、外部流速の有無、強弱に応じて設計を変える必要がないと言うメリットをもつ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  以下、本発明の実施の形態について詳述する。図１は本実施例において装置を流れに沿った視線から見た構成図である。中空あるいは中実の細長い円柱１が直接に流れを生成する装置であり、円形蓋２、３によって中空円柱の場合回転軸を固定する役割を果たしている。円柱１はモーター４によって駆動され、円形蓋３あるいは中実円柱端部に取付けられた軸５を介して、ベアリング６に取り付けられている。モーター４とベアリング６は高さ調整を兼ねるブロック７、８を介して、共通の台座９に固定されている。台座は一体の細長平板あるいは図５に示す長軸に沿った溝の掘られた細長平板１２からなっている。実施例では円柱１の直径は３０ｍｍで長さは４５０ｍｍである。円柱１と台座９との隙間は１ｍｍで、円柱片側に毎秒５０ｃｍの流域を作るために必要な円柱の回転数は約１，５００ｒｐｍであり、それは印加電圧１．５ボルトで達成出来る。モーター４は円柱よりも径の小さい市販の直流モーターである。【００２０】  図２は本実施例を円柱１の軸方向の一断面を示したものである。台座９は流れを乱さないように端が斜めにそがれている。図２に示すように、静止空気中で円柱を矢印１０の方向に回転させるだけで矢印１１等が示すような速度分布が円柱１の片側に生じ、円柱１の回転数が１，５００ｒｐｍの場合には、速度の最大値が毎秒約５０ｃｍである【００２１】  図３は流れのある壁面に沿って流速発生装置を置いた場合の実施例である。回転する円柱１は流れを加速することも出来る様子を示している。壁に取付けることで、壁に沿った上昇あるいは下降気流を加速することが出来るので結果的に室内の対流を加速することが出来る。【００２２】  図４は円柱最下部に沿って溝を掘った台座１２である。本例は円形溝であるが、Ｖ字溝や台形溝でも逆流防止効果を持つ。【００２３】  図５は、実施例において発生流れの上流部分に円柱１と台座９にある隙間に生ずる逆流をブロックするために置いた逆流ブロック材１３である。逆流ブロック材は中実である必要はなく、円柱の円周付近の逆流を防止出来るものであればＬ型等の断面をもつ板でも良い。このブロックの存在によって、速度発生効果が増すことが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本願発明によれば、本願発明による装置を壁や衝立に取付けるだけで、周辺空間を犠牲にせず、空間の下方に溜まり易い冷気を壁に沿わせて上昇させることや、上方に溜まり易い暖気を容易に下降させることが出来るので、例えばオフィスビル室内の冷暖房効果を高めることが可能となり、快適性を維持しつつエネルギー消費を抑え、最終的に温暖化ガス発生量を抑制することが出来る。また、本願発明は、野菜工場や生ものの輸送コンテナ等、空間を最大限に活用しつつ室内を一定温度に保つ必要のある建物・装置にも利用可能である。更にはパソコン等の小型発熱体の冷却にも利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による低速流発生装置を流れに沿った視線でみた説明図である。
【図２】本発明による低速流発生装置の流れに沿った断面を示す説明図である、
【図３】本発明が速度場にある時の効果の説明図である。
【図４】本発明の効率を良くする一つの方法の説明図である。
【図５】本発明の効率を良くする一つの方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】１：円柱
２、３：円形蓋
４：モーター
５：回転軸
６：ベアリング
７，８：モーター又はベアリングの支持台
９：台座
１０：円柱の回転方向を示す矢印
１１：流れの速度
１２：円柱長軸に沿った溝を持つ台座
１３：隙間ブロック材
【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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