空気質成分供給装置
【課題】周囲空気の流れに影響されることなく渦輪を所定の領域に確実に供給すること。
【解決手段】空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給し終えた後、コイル１４２に対して駆動電流Ｉを供給する。これにより、押圧部材１３２が圧縮部材１３１を前方に押圧することでこの圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位し、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが乗員３，４に向けて放出されるとともに、渦輪Ｆの内環を通る直進流ＳＴが生成される。
【解決手段】空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給し終えた後、コイル１４２に対して駆動電流Ｉを供給する。これにより、押圧部材１３２が圧縮部材１３１を前方に押圧することでこの圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位し、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが乗員３，４に向けて放出されるとともに、渦輪Ｆの内環を通る直進流ＳＴが生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気質成分を含んだ渦輪を車内に供給する空気質成分供給装置に関し、特に、空気質成分の供給効率を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気質成分を保持した渦輪を放出する装置として、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。これは、ケース内に保持された芳香成分を含有する空気を圧縮手段で圧縮し、ケースに形成された放出孔から渦輪を放出させる構成とされている。放出孔から放出される渦輪は、円環形状をなしており、当該形状を保持した状態で進行する。この渦輪は、周囲空気との摩擦抵抗が極めて小さいため、遠方まで進行することができる。
【特許文献１】特開２０００−１７６３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この渦輪は、周囲空気との摩擦抵抗が小さいため、遠方まで進行することができるものの、周囲空気が流れている場合には、この周囲空気に流されて、本来の進行方向から外れ易くなり、また、周囲空気の流れによって破壊され易いという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、周囲空気の流れに影響されることなく渦輪を所定の領域に確実に供給することができる空気質成分供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、空気質成分を含んだ渦輪を放出し、車内に当該空気質成分を供給する空気質成分供給装置であって、空気質成分を保持する空気質成分チャンバと、空気質成分チャンバから渦輪を放出する放出孔と、空気質成分チャンバに保持された空気質成分を圧縮し、放出孔から渦輪を放出させる圧縮手段とを備え、圧縮手段は、放出孔から渦輪と渦輪の内環を通る直進流とを生成するように作動することを特徴としている。
【０００６】
請求項１の発明によれば、渦輪の内環を直進流が進行することによって、渦輪は直進流の進行方向に沿って進行する。このため、周囲空気の流れがあったとしても、渦輪が周囲空気に流されにくくなり、所望の方向へ渦輪を確実に進行させることができる。また、渦輪周囲の空気は直進流の進行方向に沿って流れるため、渦輪に対する周囲空気の流れの影響が小さくなり、渦輪が破壊されにくくなる。以上のことから、渦輪は、周囲空気の流れによる影響を受け難くなり、所定の領域に確実に渦輪が供給される。
【０００７】
そして、具体的には、請求項２に記載のように、放出孔から吐出される空気の風速をＵ、放出孔から吐出される空気の吐出時間をＴ、放出孔の開口半径をＲ、とした場合、パラメータＵ・Ｔ／Ｒを下記の範囲に設定する。
１≦Ｕ・Ｔ／Ｒ≦５
【０００８】
このパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、以下の過程によって導出されたものである。まず、圧縮手段が空気質成分チャンバを圧縮することで放出孔から吐出される空気の空気量Ｖは、下記数式１により表される。
（数１）
Ｖ＝Ｕ・Ｔ・πＲ２
【０００９】
一方、吐出された空気によって生成される渦輪の体積Ｗは、下記数式２により表される。
（数２）
Ｗ＝２πＲ１・πＲ１２
ここで、Ｒ１は渦核中心部から渦輪外縁までの距離を示しており、通常は放出孔の開口半径Ｒと一致している。
【００１０】
そして、放出孔から吐出された空気がすべて渦輪となる場合、吐出された空気の摩擦による反作用で、吐出される空気と同体積の外部空気を取り入れて渦輪ができるために、下記数式３が成立する。
（数３）
２Ｖ＝Ｗ
当該数式３を変形すると、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となる。
【００１１】
即ち、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、放出孔から吐出される空気が渦輪生成に寄与する度合いを示したものである。そして、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」であるときには、上述したように、吐出された空気の空気量Ｖと同体積の外部空気を取り入れて渦輪が生成されることを意味している。一方、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域でも、放出孔から吐出された空気及び外部空気を取り入れることにより上記数式２と同一体積の渦輪が生成されるものの、吐出される空気の空気量Ｖが「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」のときよりも少なくなるため、渦輪内には外部空気が吐出空気よりも多く取り込まれることとなる。ただし、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域では、パラメータ値の増加に応じて吐出される空気の空気量Ｖが増加するから、渦輪に含まれる吐出空気はこのパラメータ値に応じて増加することとなる。また、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＞π」の領域では、放出孔から吐出された空気の一部が渦輪とならずに直進流に含まれることを意味している。
【００１２】
一方、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下あるいは５以上の場合には、放出孔から吐出される空気の風速・空気量等の関係で、渦輪と直進流とが生成されない。
【００１３】
従って、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を請求項２に記載のように１以上５以下の範囲に設定することで、放出孔から吐出された空気によって直進流と渦輪とが生成されることとなり、請求項１の効果を得ることができる。
【００１４】
そして、望ましくは、請求項３に記載のように、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を、さらに下記の範囲に設定する。
１≦Ｕ・Ｔ／Ｒ≦π
【００１５】
パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を、１以上π以下に設定した場合には、吐出された空気がすべて渦輪に閉じ込められるため、空気質成分を効率よく所定の領域に供給することができる。
【００１６】
請求項４の発明では、放出孔から吐出される空気質成分のレイノルズ数を４×１０４以下としたことを特徴としている。
【００１７】
放出孔から吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅは下記数式４により求められる。
【００１８】
（数４）
Ｒｅ＝２πＵＲ／ν
ν：空気の動粘性係数 ２πＲ：代表長さ Ｕ：代表速度（＝風速Ｕ） Ｒ：開口半径
【００１９】
一般に、レイノルズ数Ｒｅが４×１０４以上の場合には、流体が乱流となるため、生成された渦輪が拡散する。従って、本構成のように、放出孔から吐出された空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とすることで、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪を拡散させること無く保持することができる。
【００２０】
具体的には、放出孔から吐出される空気の風速Ｕと、放出孔の開口半径Ｒとの積「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるようにすれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る車両用空気質成分供給装置の実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。本実施形態の車両用空気質成分供給装置は、自動車１の車内２に備えられた空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃから所定の空気質成分を含んだ渦輪Ｆを放出することで、乗員３，４に対して個別に空気質成分を供給するものである。
【００２２】
各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図１に示すように、乗員３，４に向けて渦輪Ｆを放出可能な位置に配置されており、このうち、放出手段１０Ａはインストルメントパネル７０内に、放出手段１０Ｂは前席側天井部分に形成されるオーバーヘッドモジュール８０内にそれぞれ配置されており、前席乗員３の方向に渦輪Ｆを放出する。また、放出手段１０Ｃは、後席側天井部に配置されており、後席乗員４に対して渦輪Ｆを放出する。
【００２３】
各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図２に示すように、搬送手段３０により空気質成分貯留手段２０に貯留された空気質成分を受給可能とされている。このうち、空気質成分貯留手段２０は、湿度成分、芳香成分等の所定の空気質成分を貯留封入するタンクにより構成されている。また、搬送手段３０は、空気質成分貯留手段２０と各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃ内の空気質成分チャンバ１２０（これについては後述する）とを連結する連結チューブ３１と、連結チューブ３１を開閉するバルブ３２と、空気質成分貯留手段２０内の空気質成分を空気質成分チャンバ１２０に搬送する搬送ポンプ３３とから構成されている。
【００２４】
このうち、バルブ３２は後述する制御手段２００からの駆動信号に基づいて開閉動作するものであり、これが開状態とされているときには空気質成分貯留手段２０内の空気質成分が連結チューブ３３に流れ込む。搬送ポンプ３３は、同じく制御手段２００からの駆動信号を受けて動作するものであって、連結チューブ３２内に滞留している空気質成分を空気質供給チャンバ１２０に送り込む。
【００２５】
空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図３に示すように、筐体１１０内に、空気質成分を保持する空気質成分チャンバ１２０と、この空気質成分チャンバ１２０内の空気を圧縮する圧縮手段１３０と、圧縮手段１３０を駆動する駆動手段１４０と、押圧部材１３２を支持する支持部材１５０を備えて構成されている。
【００２６】
筐体１１０は、例えば円筒形状をなしており、前面には渦輪Ｆが車内２に放出される円形の放出孔１１０Ａが形成されている。筐体１１０内には、空気質成分を保持し、この空気質成分を含む渦輪Ｆを放出孔１１０Ａから放出させる空気質成分チャンバ１２０が形成されている。この空気質成分チャンバ１２０は、連結チューブ３１によって空気質成分貯留手段２０と連結されており、バルブ３２及び搬送ポンプ３３の動作によって空気質成分を受給可能とされている。従って、空気質成分チャンバ１２０内には、空気質成分を含有する空気が保持される。
【００２７】
圧縮手段１３０は、空気質成分チャンバ１２０を介して放出孔１１０Ａに対して対向配置され、この放出孔１１０Ａに対して相対変位可能な膜状の圧縮部材１３１と、圧縮部材１３１を押圧する押圧部材１３２とから構成されている。
【００２８】
圧縮部材１３１は、前方視形状が略円形形状をなしており、外周部が筐体１１０に固定されている。また、外周側にはエッジ部１３１Ａが形成されて、当該圧縮部材１３１の前後方向への変位が許容されるようになっている。これにより、圧縮部材１３１は放出孔１１０Ａに対して所定の離間距離を隔てた基準位置（図３中の図示位置）から、空気質成分チャンバ１２０を押し縮める圧縮側（前方側）に変位可能とされている。従って、圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位することにより、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、これによって放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが放出される。
【００２９】
押圧部材１３２は、円筒形状に形成されており、基端側には後述する駆動手段１４０を構成するコイル１４２がらせん状に巻回されているとともに、先端側が圧縮部材１３１と一体化されている。この押圧部材１３２の先端側の径は圧縮部材１３１の径よりも十分に小さくされており、この先端側は圧縮部材１３１の中心部に一体化されている。
【００３０】
駆動手段１４０は、筐体１１０に固定されたマグネット１４１と、このマグネット１４１と対をなし、押圧部材１３２に一体化されるコイル１４２とから構成されている。円柱状に形成されたマグネット１４１は、前方に突き出した姿勢で筐体１１０の後面に保持固定されており、押圧部材１３２の後方側からその内部に進入している。コイル１４２は、押圧部材１３２の基端側にらせん状に巻回されていることで、マグネット１４１を取り巻くように配置されており、後述する制御手段２００からの駆動電流Ｉの供給を受けるようになっている。
【００３１】
従って、コイル１４２に駆動電流Ｉが供給された場合には、マグネット１４１が形成する磁界によってローレンツ力が発生し、このローレンツ力によってコイル１４２に対して前方への付勢力が作用することで、コイル１４２と一体化された押圧部材１３２が圧縮部材１３１の中心部を押圧し、これによって圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位する。また、駆動電流Ｉが途絶えるとコイル１４２に対する前方への付勢力が消滅し、押圧部材１３２とともに圧縮部材１３１が基準位置へ復帰するようになっている。
【００３２】
尚、コイル１４２に供給される駆動電流Ｉは、渦輪Ｆを発生させるに必要な電流波形としており、例えば、台形波電流が供給されるようになっている。また、台形波電流の振幅によって発生するローレンツ力が決定されるため、この台形波電流の振幅によって圧縮部材１３１の変位量が決定される。
【００３３】
支持部材１５０は、押圧部材１３２を支持するためのものであり、膜状の部材を蛇腹形状に形成して構成されている。この支持部材１５０は前方視形状が環状に形成されており、その外周部が筐体１１０に固定されているとともに、内周部が押圧部材１３２に固定されている。また、蛇腹状に形成されているため、押圧部材１３２が変位したとしても内周部が押圧部材１３２の変位に追従して押圧部材１３２を継続的に支持することができるようになっている。
【００３４】
制御手段２００は、図２に示すように、各条件に応じて上述したバルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２に供給する駆動電流Ｉを制御するものである。例えば、車内２における所定の空気質成分の濃度を検出する検出センサを設け、この検出センサにより検出された空気質成分の濃度に基づいて、バルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２への駆動電流Ｉを制御することができる。具体的には、検出された空気質成分の濃度が所定濃度以下であるときには、車内２に空気質成分が不足していると判断し、渦輪Ｆを放出するためにバルブ３２を開放して搬送ポンプ３３を作動させた後、コイル１４２に駆動電流Ｉを供給する。
【００３５】
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。制御手段２００は、渦輪Ｆを放出するタイミングに合わせて、バルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２への駆動電流Ｉの制御を行う。即ち、バルブ３２を開くとともに搬送ポンプ３３作動させて空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給する。空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給し終えた後、コイル１４２に対して駆動電流Ｉを供給する。これにより、押圧部材１３２が圧縮部材１３１を前方に押圧することでこの圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位し、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが乗員３，４に向けて放出されるとともに、渦輪Ｆの内環を通る直進流ＳＴが生成される。
【００３６】
コイル１４２に供給する駆動電流Ｉの電流波形は、例により台形波とする。駆動電流Ｉの立ち上がり電流傾度は、少なくとも渦輪Ｆの生成が可能な程度の電流傾度としている。また、立ち下がり電流傾度は、空気質成分チャンバ１２０の膨張に起因する渦輪Ｆの生成を防止できる電流傾度に設定している。
【００３７】
このような駆動電流Ｉをコイル１４２に供給することで、圧縮部材１３１は、図４（Ａ）に示すように変位する。即ち、圧縮部材１３１が基準位置（０）から圧縮側に変位し、所定の変位位置（Ｌ）まで変位する。その後、変位位置（Ｌ）から基準位置（０）に復帰する。このとき、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）は駆動電流Ｉの立ち上がりまたは立ち下がり電流傾度に応じて決定されるとともに、変位位置（Ｌ）は駆動電流Ｉの振幅によって決定される。
【００３８】
また、図４（Ｂ）に示すように、放出孔１１０Ａにおける吐出空気の風速Ｕは、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）と放出孔１１０Ａの開口半径Ｒとの関係によって決定される。本実施形態では、放出孔１１０Ａの開口半径Ｒを一定としているため、放出孔１１０Ａから吐出される空気の流速Ｕは、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）によって決定される。また、放出孔１１０Ａから空気が吐出される時間Ｔは、圧縮部材１１０Ａの変位時間に対応する。さらに、放出孔１１０Ａから吐出される空気量Ａは、圧縮部材１３１の変位位置（Ｌ）（基準位置からの変位量）によって決定される。 本実施形態では、風速Ｕ、吐出時間Ｔ、及び開口半径Ｒからなるパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を０から６の範囲で変化させたときの、渦輪Ｆの到達距離、及び放出孔１１０Ａから０．２ｍ離れた位置での空気質成分の到達率（吐出された空気質成分に対する、到達空気質成分の割合）を実験により求めた。図５は、その実験結果により得られたグラフである。このうち、（Ａ）は到達距離を示したグラフであり、（Ｂ）は到達率を示したグラフである。尚、本実験では、開口半径Ｒを一定として、風速Ｕと吐出時間Ｔとを変えることでパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を０から６の範囲で変更した。
【００３９】
ここで、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、以下の過程によって導出されたものであり、図６を参照して説明する。まず、圧縮部材１３１が空気質成分チャンバ１２０を圧縮することで放出孔１１０Ａから吐出される空気の空気量Ｖは、下記数式１により表される。
（数１）
Ｖ＝Ｕ・Ｔ・πＲ２
【００４０】
一方、吐出された空気によって生成される渦輪の体積Ｗは、下記数式２により表される。
（数２）
Ｗ＝２πＲ１・πＲ１２
ここで、Ｒ１は渦輪Ｆにおける渦核中心部Ｃから渦輪外縁までの距離を示しており、通常は放出孔１１０Ａの開口半径Ｒと一致する。
【００４１】
そして、放出孔１１０Ａから吐出された空気の空気量Ｖがすべて渦輪Ｆとなる場合には、吐出された空気の摩擦による反作用で、吐出される空気と同体積の外部空気を取り入れて渦輪Ｆができるために、下記数式３が成立する。
（数３）
２Ｖ＝Ｗ
当該数式３を変形すると、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となる。
【００４２】
「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となるときには、上述したように、吐出された空気の空気量Ｖと同体積の外部空気を取り入れて渦輪Ｆが生成されることを意味している。一方、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域でも、放出孔１１０Ａから吐出された空気及び外部空気を取り入れることにより上記数式２と同一体積の渦輪Ｆが生成されるものの、吐出される空気の空気量Ｖが「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」のときよりも少なくなるため、渦輪Ｆ内には外部空気が吐出空気よりも多く取り込まれることとなる。ただし、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域では、パラメータ値の増加に応じて吐出される空気の空気量Ｖが増加するから、渦輪Ｆに含まれる吐出空気はパラメータ値に応じて増加することとなる。また、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＞π」の領域では、放出孔１１０Ａから吐出された空気の一部が渦輪Ｆとならずに、直進流ＳＴとなることを意味している。即ち、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、放出孔１１０Ａから吐出される空気が渦輪Ｆの生成に寄与する度合いを示したものであり、無次元数である。
【００４３】
図５に示すように、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以下の領域では、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って渦輪Ｆの到達距離が増加している。また、空気質成分の到達率についてもパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って増大する。
【００４４】
パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以下の領域において、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が増加するということは、風速Ｕが増大することであり、これによって渦輪Ｆの進行速度が増大し、到達距離が増加する。また、渦輪Ｆの進行速度が増大することで、所定位置に到達するまでの時間が短縮され、この結果、渦輪Ｆ内に閉じ込められた空気質成分のうち周囲に拡散するものの量が低減される。これにより、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」をπとしたときが到達距離、到達率ともに最も高くなる。
【００４５】
また、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以上の領域では、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って渦輪Ｆの到達距離が低下している。また、空気質成分の到達率も、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って減少している。これは、放出孔１１０Ａから吐出される空気が過多となり、直進流ＳＴが渦輪Ｆの進行に影響を及ぼすためであると考えられる。
【００４６】
一方、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下の場合には、渦輪Ｆのみが生成され、また、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が５以上の場合には、噴流（直進流ＳＴ）のみが吹き出す。従って、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下あるいは５以上の場合には、渦輪Ｆと直進流ＳＴとが同時に生成されない。
【００４７】
以上により、渦輪Ｆと直進流ＳＴを生成するためには、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を１〜５の範囲に設定する。さらに、渦輪Ｆ内に効率よく空気質成分を含ませることを考慮すると、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を１〜πの範囲に設定することが望ましい。
【００４８】
さらに、放出孔１１０Ａから吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とする。尚、レイノルズ数Ｒｅは下記数式４によって求められる。
【００４９】
（数４）
Ｒｅ＝２πＵＲ／ν
ν：空気の動粘性係数 ２πＲ：代表長さ Ｕ：代表速度（＝風速Ｕ） Ｒ：開口半径
一般に、レイノルズ数Ｒｅが４×１０４以上の場合には、乱流となるため、生成された渦輪Ｆが拡散する。従って、放出孔１１０Ａから吐出された空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とすることで、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪Ｆを拡散させること無く保持することができる。具体的には、放出孔１１０Ａから吐出される空気の速度Ｕと、放出孔の開口半径Ｒとの積「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるようにすれば良い。本実施形態では、開口半径Ｒを一定としているため、上記の「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるように風速Ｕを調整する。
【００５０】
本実施形態によれば、渦輪Ｆと、この渦輪Ｆの内環を直進流ＳＴを生成することで、渦輪Ｆは直進流ＳＴの進行方向に沿って進行する。このため、周囲空気の流れがあったとしても、渦輪Ｆが周囲空気に流されにくくなり、所望の方向へ渦輪Ｆを確実に進行させることができる。また、渦輪Ｆの周囲空気は直進流ＳＴの進行方向に沿って流れるため、渦輪Ｆに対する周囲空気の流れの影響が小さくなり、渦輪Ｆが破壊されにくくなる。以上のことから、渦輪Ｆは、周囲空気の流れによる影響を受け難くなり、乗員３，４に確実に渦輪Ｆを供給できる。 直進流ＳＴと渦輪Ｆとを生成するためには、具体的には、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１〜５の範囲となるように圧縮部材１３１を変位させるようにすれば良い。さらに望ましくは、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１〜πの範囲となるように設定する。これにより、放出孔１１０Ａから吐出される空気質成分がすべて渦輪Ｆに閉じ込められるため、放出された空気質成分が周囲に拡散しづらくなり、空気質成分を効率よく乗員３，４に供給することができる。
【００５１】
また、本実施形態で示したパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、無次元数であるため、放出孔１１０Ａの開口半径Ｒが異なる場合であっても、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が所定の範囲（１〜５の範囲）となるように圧縮部材１３１を変位させることで、効率よく空気質成分を供給することができる。 また、放出
孔１１０Ａから吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下としているため、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪Ｆを拡散させること無く保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態に係る空気質成分供給装置の車内配置を示した概略図である。
【図２】車両用空気質成分供給装置の全体構成を示した概念図である。
【図３】筐体内の構成を示した断面図である。
【図４】（Ａ）は、圧縮部材の変位位置の時間変化を示したグラフである。（Ｂ）は、放出孔から吐出される空気の風速の時間変化を示したグラフである。
【図５】（Ａ）は、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」と空気質成分の到達距離との関係を示したグラフである。（Ｂ）は、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」と放出孔から０．２ｍ離れた位置での空気質成分の到達率を示したグラフである。
【図６】放出孔から吐出される空気と、この空気によって生成される渦輪の断面形状を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１０Ａ…放出孔
１２０…空気質成分チャンバ
１３０…圧縮手段
１３１…圧縮部材
Ｆ…渦輪
ＳＴ…直進流
Ｕ…風速
Ｔ…吐出時間
Ｒ…開口半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気質成分を含んだ渦輪を車内に供給する空気質成分供給装置に関し、特に、空気質成分の供給効率を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気質成分を保持した渦輪を放出する装置として、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。これは、ケース内に保持された芳香成分を含有する空気を圧縮手段で圧縮し、ケースに形成された放出孔から渦輪を放出させる構成とされている。放出孔から放出される渦輪は、円環形状をなしており、当該形状を保持した状態で進行する。この渦輪は、周囲空気との摩擦抵抗が極めて小さいため、遠方まで進行することができる。
【特許文献１】特開２０００−１７６３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この渦輪は、周囲空気との摩擦抵抗が小さいため、遠方まで進行することができるものの、周囲空気が流れている場合には、この周囲空気に流されて、本来の進行方向から外れ易くなり、また、周囲空気の流れによって破壊され易いという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、周囲空気の流れに影響されることなく渦輪を所定の領域に確実に供給することができる空気質成分供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、空気質成分を含んだ渦輪を放出し、車内に当該空気質成分を供給する空気質成分供給装置であって、空気質成分を保持する空気質成分チャンバと、空気質成分チャンバから渦輪を放出する放出孔と、空気質成分チャンバに保持された空気質成分を圧縮し、放出孔から渦輪を放出させる圧縮手段とを備え、圧縮手段は、放出孔から渦輪と渦輪の内環を通る直進流とを生成するように作動することを特徴としている。
【０００６】
請求項１の発明によれば、渦輪の内環を直進流が進行することによって、渦輪は直進流の進行方向に沿って進行する。このため、周囲空気の流れがあったとしても、渦輪が周囲空気に流されにくくなり、所望の方向へ渦輪を確実に進行させることができる。また、渦輪周囲の空気は直進流の進行方向に沿って流れるため、渦輪に対する周囲空気の流れの影響が小さくなり、渦輪が破壊されにくくなる。以上のことから、渦輪は、周囲空気の流れによる影響を受け難くなり、所定の領域に確実に渦輪が供給される。
【０００７】
そして、具体的には、請求項２に記載のように、放出孔から吐出される空気の風速をＵ、放出孔から吐出される空気の吐出時間をＴ、放出孔の開口半径をＲ、とした場合、パラメータＵ・Ｔ／Ｒを下記の範囲に設定する。
１≦Ｕ・Ｔ／Ｒ≦５
【０００８】
このパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、以下の過程によって導出されたものである。まず、圧縮手段が空気質成分チャンバを圧縮することで放出孔から吐出される空気の空気量Ｖは、下記数式１により表される。
（数１）
Ｖ＝Ｕ・Ｔ・πＲ２
【０００９】
一方、吐出された空気によって生成される渦輪の体積Ｗは、下記数式２により表される。
（数２）
Ｗ＝２πＲ１・πＲ１２
ここで、Ｒ１は渦核中心部から渦輪外縁までの距離を示しており、通常は放出孔の開口半径Ｒと一致している。
【００１０】
そして、放出孔から吐出された空気がすべて渦輪となる場合、吐出された空気の摩擦による反作用で、吐出される空気と同体積の外部空気を取り入れて渦輪ができるために、下記数式３が成立する。
（数３）
２Ｖ＝Ｗ
当該数式３を変形すると、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となる。
【００１１】
即ち、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、放出孔から吐出される空気が渦輪生成に寄与する度合いを示したものである。そして、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」であるときには、上述したように、吐出された空気の空気量Ｖと同体積の外部空気を取り入れて渦輪が生成されることを意味している。一方、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域でも、放出孔から吐出された空気及び外部空気を取り入れることにより上記数式２と同一体積の渦輪が生成されるものの、吐出される空気の空気量Ｖが「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」のときよりも少なくなるため、渦輪内には外部空気が吐出空気よりも多く取り込まれることとなる。ただし、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域では、パラメータ値の増加に応じて吐出される空気の空気量Ｖが増加するから、渦輪に含まれる吐出空気はこのパラメータ値に応じて増加することとなる。また、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＞π」の領域では、放出孔から吐出された空気の一部が渦輪とならずに直進流に含まれることを意味している。
【００１２】
一方、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下あるいは５以上の場合には、放出孔から吐出される空気の風速・空気量等の関係で、渦輪と直進流とが生成されない。
【００１３】
従って、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を請求項２に記載のように１以上５以下の範囲に設定することで、放出孔から吐出された空気によって直進流と渦輪とが生成されることとなり、請求項１の効果を得ることができる。
【００１４】
そして、望ましくは、請求項３に記載のように、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を、さらに下記の範囲に設定する。
１≦Ｕ・Ｔ／Ｒ≦π
【００１５】
パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を、１以上π以下に設定した場合には、吐出された空気がすべて渦輪に閉じ込められるため、空気質成分を効率よく所定の領域に供給することができる。
【００１６】
請求項４の発明では、放出孔から吐出される空気質成分のレイノルズ数を４×１０４以下としたことを特徴としている。
【００１７】
放出孔から吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅは下記数式４により求められる。
【００１８】
（数４）
Ｒｅ＝２πＵＲ／ν
ν：空気の動粘性係数 ２πＲ：代表長さ Ｕ：代表速度（＝風速Ｕ） Ｒ：開口半径
【００１９】
一般に、レイノルズ数Ｒｅが４×１０４以上の場合には、流体が乱流となるため、生成された渦輪が拡散する。従って、本構成のように、放出孔から吐出された空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とすることで、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪を拡散させること無く保持することができる。
【００２０】
具体的には、放出孔から吐出される空気の風速Ｕと、放出孔の開口半径Ｒとの積「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるようにすれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る車両用空気質成分供給装置の実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。本実施形態の車両用空気質成分供給装置は、自動車１の車内２に備えられた空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃから所定の空気質成分を含んだ渦輪Ｆを放出することで、乗員３，４に対して個別に空気質成分を供給するものである。
【００２２】
各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図１に示すように、乗員３，４に向けて渦輪Ｆを放出可能な位置に配置されており、このうち、放出手段１０Ａはインストルメントパネル７０内に、放出手段１０Ｂは前席側天井部分に形成されるオーバーヘッドモジュール８０内にそれぞれ配置されており、前席乗員３の方向に渦輪Ｆを放出する。また、放出手段１０Ｃは、後席側天井部に配置されており、後席乗員４に対して渦輪Ｆを放出する。
【００２３】
各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図２に示すように、搬送手段３０により空気質成分貯留手段２０に貯留された空気質成分を受給可能とされている。このうち、空気質成分貯留手段２０は、湿度成分、芳香成分等の所定の空気質成分を貯留封入するタンクにより構成されている。また、搬送手段３０は、空気質成分貯留手段２０と各空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃ内の空気質成分チャンバ１２０（これについては後述する）とを連結する連結チューブ３１と、連結チューブ３１を開閉するバルブ３２と、空気質成分貯留手段２０内の空気質成分を空気質成分チャンバ１２０に搬送する搬送ポンプ３３とから構成されている。
【００２４】
このうち、バルブ３２は後述する制御手段２００からの駆動信号に基づいて開閉動作するものであり、これが開状態とされているときには空気質成分貯留手段２０内の空気質成分が連結チューブ３３に流れ込む。搬送ポンプ３３は、同じく制御手段２００からの駆動信号を受けて動作するものであって、連結チューブ３２内に滞留している空気質成分を空気質供給チャンバ１２０に送り込む。
【００２５】
空気質成分放出手段１０Ａ〜１０Ｃは、図３に示すように、筐体１１０内に、空気質成分を保持する空気質成分チャンバ１２０と、この空気質成分チャンバ１２０内の空気を圧縮する圧縮手段１３０と、圧縮手段１３０を駆動する駆動手段１４０と、押圧部材１３２を支持する支持部材１５０を備えて構成されている。
【００２６】
筐体１１０は、例えば円筒形状をなしており、前面には渦輪Ｆが車内２に放出される円形の放出孔１１０Ａが形成されている。筐体１１０内には、空気質成分を保持し、この空気質成分を含む渦輪Ｆを放出孔１１０Ａから放出させる空気質成分チャンバ１２０が形成されている。この空気質成分チャンバ１２０は、連結チューブ３１によって空気質成分貯留手段２０と連結されており、バルブ３２及び搬送ポンプ３３の動作によって空気質成分を受給可能とされている。従って、空気質成分チャンバ１２０内には、空気質成分を含有する空気が保持される。
【００２７】
圧縮手段１３０は、空気質成分チャンバ１２０を介して放出孔１１０Ａに対して対向配置され、この放出孔１１０Ａに対して相対変位可能な膜状の圧縮部材１３１と、圧縮部材１３１を押圧する押圧部材１３２とから構成されている。
【００２８】
圧縮部材１３１は、前方視形状が略円形形状をなしており、外周部が筐体１１０に固定されている。また、外周側にはエッジ部１３１Ａが形成されて、当該圧縮部材１３１の前後方向への変位が許容されるようになっている。これにより、圧縮部材１３１は放出孔１１０Ａに対して所定の離間距離を隔てた基準位置（図３中の図示位置）から、空気質成分チャンバ１２０を押し縮める圧縮側（前方側）に変位可能とされている。従って、圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位することにより、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、これによって放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが放出される。
【００２９】
押圧部材１３２は、円筒形状に形成されており、基端側には後述する駆動手段１４０を構成するコイル１４２がらせん状に巻回されているとともに、先端側が圧縮部材１３１と一体化されている。この押圧部材１３２の先端側の径は圧縮部材１３１の径よりも十分に小さくされており、この先端側は圧縮部材１３１の中心部に一体化されている。
【００３０】
駆動手段１４０は、筐体１１０に固定されたマグネット１４１と、このマグネット１４１と対をなし、押圧部材１３２に一体化されるコイル１４２とから構成されている。円柱状に形成されたマグネット１４１は、前方に突き出した姿勢で筐体１１０の後面に保持固定されており、押圧部材１３２の後方側からその内部に進入している。コイル１４２は、押圧部材１３２の基端側にらせん状に巻回されていることで、マグネット１４１を取り巻くように配置されており、後述する制御手段２００からの駆動電流Ｉの供給を受けるようになっている。
【００３１】
従って、コイル１４２に駆動電流Ｉが供給された場合には、マグネット１４１が形成する磁界によってローレンツ力が発生し、このローレンツ力によってコイル１４２に対して前方への付勢力が作用することで、コイル１４２と一体化された押圧部材１３２が圧縮部材１３１の中心部を押圧し、これによって圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位する。また、駆動電流Ｉが途絶えるとコイル１４２に対する前方への付勢力が消滅し、押圧部材１３２とともに圧縮部材１３１が基準位置へ復帰するようになっている。
【００３２】
尚、コイル１４２に供給される駆動電流Ｉは、渦輪Ｆを発生させるに必要な電流波形としており、例えば、台形波電流が供給されるようになっている。また、台形波電流の振幅によって発生するローレンツ力が決定されるため、この台形波電流の振幅によって圧縮部材１３１の変位量が決定される。
【００３３】
支持部材１５０は、押圧部材１３２を支持するためのものであり、膜状の部材を蛇腹形状に形成して構成されている。この支持部材１５０は前方視形状が環状に形成されており、その外周部が筐体１１０に固定されているとともに、内周部が押圧部材１３２に固定されている。また、蛇腹状に形成されているため、押圧部材１３２が変位したとしても内周部が押圧部材１３２の変位に追従して押圧部材１３２を継続的に支持することができるようになっている。
【００３４】
制御手段２００は、図２に示すように、各条件に応じて上述したバルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２に供給する駆動電流Ｉを制御するものである。例えば、車内２における所定の空気質成分の濃度を検出する検出センサを設け、この検出センサにより検出された空気質成分の濃度に基づいて、バルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２への駆動電流Ｉを制御することができる。具体的には、検出された空気質成分の濃度が所定濃度以下であるときには、車内２に空気質成分が不足していると判断し、渦輪Ｆを放出するためにバルブ３２を開放して搬送ポンプ３３を作動させた後、コイル１４２に駆動電流Ｉを供給する。
【００３５】
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。制御手段２００は、渦輪Ｆを放出するタイミングに合わせて、バルブ３２、搬送ポンプ３３、及びコイル１４２への駆動電流Ｉの制御を行う。即ち、バルブ３２を開くとともに搬送ポンプ３３作動させて空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給する。空気質成分チャンバ１２０内に空気質成分を供給し終えた後、コイル１４２に対して駆動電流Ｉを供給する。これにより、押圧部材１３２が圧縮部材１３１を前方に押圧することでこの圧縮部材１３１が基準位置から圧縮側に変位し、空気質成分チャンバ１２０内の空気が圧縮され、放出孔１１０Ａから空気質成分を含んだ渦輪Ｆが乗員３，４に向けて放出されるとともに、渦輪Ｆの内環を通る直進流ＳＴが生成される。
【００３６】
コイル１４２に供給する駆動電流Ｉの電流波形は、例により台形波とする。駆動電流Ｉの立ち上がり電流傾度は、少なくとも渦輪Ｆの生成が可能な程度の電流傾度としている。また、立ち下がり電流傾度は、空気質成分チャンバ１２０の膨張に起因する渦輪Ｆの生成を防止できる電流傾度に設定している。
【００３７】
このような駆動電流Ｉをコイル１４２に供給することで、圧縮部材１３１は、図４（Ａ）に示すように変位する。即ち、圧縮部材１３１が基準位置（０）から圧縮側に変位し、所定の変位位置（Ｌ）まで変位する。その後、変位位置（Ｌ）から基準位置（０）に復帰する。このとき、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）は駆動電流Ｉの立ち上がりまたは立ち下がり電流傾度に応じて決定されるとともに、変位位置（Ｌ）は駆動電流Ｉの振幅によって決定される。
【００３８】
また、図４（Ｂ）に示すように、放出孔１１０Ａにおける吐出空気の風速Ｕは、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）と放出孔１１０Ａの開口半径Ｒとの関係によって決定される。本実施形態では、放出孔１１０Ａの開口半径Ｒを一定としているため、放出孔１１０Ａから吐出される空気の流速Ｕは、圧縮部材１３１の変位速度（Ｌ／Ｔ）によって決定される。また、放出孔１１０Ａから空気が吐出される時間Ｔは、圧縮部材１１０Ａの変位時間に対応する。さらに、放出孔１１０Ａから吐出される空気量Ａは、圧縮部材１３１の変位位置（Ｌ）（基準位置からの変位量）によって決定される。 本実施形態では、風速Ｕ、吐出時間Ｔ、及び開口半径Ｒからなるパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を０から６の範囲で変化させたときの、渦輪Ｆの到達距離、及び放出孔１１０Ａから０．２ｍ離れた位置での空気質成分の到達率（吐出された空気質成分に対する、到達空気質成分の割合）を実験により求めた。図５は、その実験結果により得られたグラフである。このうち、（Ａ）は到達距離を示したグラフであり、（Ｂ）は到達率を示したグラフである。尚、本実験では、開口半径Ｒを一定として、風速Ｕと吐出時間Ｔとを変えることでパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を０から６の範囲で変更した。
【００３９】
ここで、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、以下の過程によって導出されたものであり、図６を参照して説明する。まず、圧縮部材１３１が空気質成分チャンバ１２０を圧縮することで放出孔１１０Ａから吐出される空気の空気量Ｖは、下記数式１により表される。
（数１）
Ｖ＝Ｕ・Ｔ・πＲ２
【００４０】
一方、吐出された空気によって生成される渦輪の体積Ｗは、下記数式２により表される。
（数２）
Ｗ＝２πＲ１・πＲ１２
ここで、Ｒ１は渦輪Ｆにおける渦核中心部Ｃから渦輪外縁までの距離を示しており、通常は放出孔１１０Ａの開口半径Ｒと一致する。
【００４１】
そして、放出孔１１０Ａから吐出された空気の空気量Ｖがすべて渦輪Ｆとなる場合には、吐出された空気の摩擦による反作用で、吐出される空気と同体積の外部空気を取り入れて渦輪Ｆができるために、下記数式３が成立する。
（数３）
２Ｖ＝Ｗ
当該数式３を変形すると、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となる。
【００４２】
「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」となるときには、上述したように、吐出された空気の空気量Ｖと同体積の外部空気を取り入れて渦輪Ｆが生成されることを意味している。一方、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域でも、放出孔１１０Ａから吐出された空気及び外部空気を取り入れることにより上記数式２と同一体積の渦輪Ｆが生成されるものの、吐出される空気の空気量Ｖが「Ｕ・Ｔ／Ｒ＝π」のときよりも少なくなるため、渦輪Ｆ内には外部空気が吐出空気よりも多く取り込まれることとなる。ただし、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＜π」の領域では、パラメータ値の増加に応じて吐出される空気の空気量Ｖが増加するから、渦輪Ｆに含まれる吐出空気はパラメータ値に応じて増加することとなる。また、「Ｕ・Ｔ／Ｒ＞π」の領域では、放出孔１１０Ａから吐出された空気の一部が渦輪Ｆとならずに、直進流ＳＴとなることを意味している。即ち、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、放出孔１１０Ａから吐出される空気が渦輪Ｆの生成に寄与する度合いを示したものであり、無次元数である。
【００４３】
図５に示すように、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以下の領域では、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って渦輪Ｆの到達距離が増加している。また、空気質成分の到達率についてもパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って増大する。
【００４４】
パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以下の領域において、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が増加するということは、風速Ｕが増大することであり、これによって渦輪Ｆの進行速度が増大し、到達距離が増加する。また、渦輪Ｆの進行速度が増大することで、所定位置に到達するまでの時間が短縮され、この結果、渦輪Ｆ内に閉じ込められた空気質成分のうち周囲に拡散するものの量が低減される。これにより、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」をπとしたときが到達距離、到達率ともに最も高くなる。
【００４５】
また、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」がπ以上の領域では、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って渦輪Ｆの到達距離が低下している。また、空気質成分の到達率も、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」の増加に伴って減少している。これは、放出孔１１０Ａから吐出される空気が過多となり、直進流ＳＴが渦輪Ｆの進行に影響を及ぼすためであると考えられる。
【００４６】
一方、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下の場合には、渦輪Ｆのみが生成され、また、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が５以上の場合には、噴流（直進流ＳＴ）のみが吹き出す。従って、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１以下あるいは５以上の場合には、渦輪Ｆと直進流ＳＴとが同時に生成されない。
【００４７】
以上により、渦輪Ｆと直進流ＳＴを生成するためには、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を１〜５の範囲に設定する。さらに、渦輪Ｆ内に効率よく空気質成分を含ませることを考慮すると、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」を１〜πの範囲に設定することが望ましい。
【００４８】
さらに、放出孔１１０Ａから吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とする。尚、レイノルズ数Ｒｅは下記数式４によって求められる。
【００４９】
（数４）
Ｒｅ＝２πＵＲ／ν
ν：空気の動粘性係数 ２πＲ：代表長さ Ｕ：代表速度（＝風速Ｕ） Ｒ：開口半径
一般に、レイノルズ数Ｒｅが４×１０４以上の場合には、乱流となるため、生成された渦輪Ｆが拡散する。従って、放出孔１１０Ａから吐出された空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下とすることで、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪Ｆを拡散させること無く保持することができる。具体的には、放出孔１１０Ａから吐出される空気の速度Ｕと、放出孔の開口半径Ｒとの積「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるようにすれば良い。本実施形態では、開口半径Ｒを一定としているため、上記の「Ｕ・Ｒ」を０．１以下となるように風速Ｕを調整する。
【００５０】
本実施形態によれば、渦輪Ｆと、この渦輪Ｆの内環を直進流ＳＴを生成することで、渦輪Ｆは直進流ＳＴの進行方向に沿って進行する。このため、周囲空気の流れがあったとしても、渦輪Ｆが周囲空気に流されにくくなり、所望の方向へ渦輪Ｆを確実に進行させることができる。また、渦輪Ｆの周囲空気は直進流ＳＴの進行方向に沿って流れるため、渦輪Ｆに対する周囲空気の流れの影響が小さくなり、渦輪Ｆが破壊されにくくなる。以上のことから、渦輪Ｆは、周囲空気の流れによる影響を受け難くなり、乗員３，４に確実に渦輪Ｆを供給できる。 直進流ＳＴと渦輪Ｆとを生成するためには、具体的には、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１〜５の範囲となるように圧縮部材１３１を変位させるようにすれば良い。さらに望ましくは、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が１〜πの範囲となるように設定する。これにより、放出孔１１０Ａから吐出される空気質成分がすべて渦輪Ｆに閉じ込められるため、放出された空気質成分が周囲に拡散しづらくなり、空気質成分を効率よく乗員３，４に供給することができる。
【００５１】
また、本実施形態で示したパラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、無次元数であるため、放出孔１１０Ａの開口半径Ｒが異なる場合であっても、当該パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が所定の範囲（１〜５の範囲）となるように圧縮部材１３１を変位させることで、効率よく空気質成分を供給することができる。 また、放出
孔１１０Ａから吐出される空気のレイノルズ数Ｒｅを４×１０４以下としているため、吐出された空気を層流とし、生成された渦輪Ｆを拡散させること無く保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態に係る空気質成分供給装置の車内配置を示した概略図である。
【図２】車両用空気質成分供給装置の全体構成を示した概念図である。
【図３】筐体内の構成を示した断面図である。
【図４】（Ａ）は、圧縮部材の変位位置の時間変化を示したグラフである。（Ｂ）は、放出孔から吐出される空気の風速の時間変化を示したグラフである。
【図５】（Ａ）は、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」と空気質成分の到達距離との関係を示したグラフである。（Ｂ）は、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」と放出孔から０．２ｍ離れた位置での空気質成分の到達率を示したグラフである。
【図６】放出孔から吐出される空気と、この空気によって生成される渦輪の断面形状を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１０Ａ…放出孔
１２０…空気質成分チャンバ
１３０…圧縮手段
１３１…圧縮部材
Ｆ…渦輪
ＳＴ…直進流
Ｕ…風速
Ｔ…吐出時間
Ｒ…開口半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気質成分を含んだ渦輪を放出し、車内に当該空気質成分を供給する空気質成分供給装置であって、
前記空気質成分を保持する空気質成分チャンバと、
前記空気質成分チャンバから前記渦輪を放出する放出孔と、
前記空気質成分チャンバを圧縮し、前記放出孔から前記渦輪を放出させる圧縮手段とを備え、
前記圧縮手段は、前記放出孔から前記渦輪と前記渦輪の内環を通る直進流とを生成するように作動することを特徴とする空気質成分供給装置。
【請求項２】
前記放出孔から吐出される空気の風速をＵ、前記放出孔から吐出される空気の吐出時間をＴ、前記放出孔の開口半径をＲ、とした場合、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が下記範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の空気質成分供給装置。
１≦「Ｕ・Ｔ／Ｒ」≦５
【請求項３】
前記パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、さらに下記範囲に設定されることを特徴とする請求項２に記載の空気質成分供給装置。
１≦「Ｕ・Ｔ／Ｒ」≦π
【請求項４】
前記放出孔から吐出される空気のレイノルズ数は４×１０４以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気質成分供給装置。
【請求項１】
空気質成分を含んだ渦輪を放出し、車内に当該空気質成分を供給する空気質成分供給装置であって、
前記空気質成分を保持する空気質成分チャンバと、
前記空気質成分チャンバから前記渦輪を放出する放出孔と、
前記空気質成分チャンバを圧縮し、前記放出孔から前記渦輪を放出させる圧縮手段とを備え、
前記圧縮手段は、前記放出孔から前記渦輪と前記渦輪の内環を通る直進流とを生成するように作動することを特徴とする空気質成分供給装置。
【請求項２】
前記放出孔から吐出される空気の風速をＵ、前記放出孔から吐出される空気の吐出時間をＴ、前記放出孔の開口半径をＲ、とした場合、パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」が下記範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の空気質成分供給装置。
１≦「Ｕ・Ｔ／Ｒ」≦５
【請求項３】
前記パラメータ「Ｕ・Ｔ／Ｒ」は、さらに下記範囲に設定されることを特徴とする請求項２に記載の空気質成分供給装置。
１≦「Ｕ・Ｔ／Ｒ」≦π
【請求項４】
前記放出孔から吐出される空気のレイノルズ数は４×１０４以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気質成分供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１８３９４（Ｐ２００８−１８３９４Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４５２５（Ｐ２００６−１９４５２５）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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