JP2004525338A - 空気抜き取りファン - Google Patents

Abstract

本発明は、換気装置に関するものであり、ハウジング（６）の円筒形シェルを備え、その取入部（８）が、より小さな直径の同軸の円筒形導管（５）に放射状の肩部（７）によって接続されており、ハウジング（６）に軸線方向に取り付けられ、且つハウジングの直径に関して小さな直径を有した電動モーターを備え、複数のブレード（１４）から成るホイール（１３）が、モーターシャフトに固定され、各ブレードは、ハウジングの軸線と平行な平面上の一つのブレードの横断面全体が、前記軸線に対して平行であり、空気の流れを特定の方向に向け、ハウジング（６）の内側と一体型で、ハウジングの周縁に分配された、複数の空気案内翼（１９）を備え、空気案内翼が各々、ハウジングの取入口の側に配置され、ハウジング（６）と 空気取入部（８）に延びる実質的な円筒形の表面との間に形成された環状空間に収容される、湾曲部（１９ａ）を具備している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を入れ替えるため、少なくとも一つの部屋から空気を抜き取るダクトに関連して設計されたファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
住居または事務所用に使用されている多くの部屋は、部屋を良い状態に保つ目的で、空気の入れ替えを行う装置を有している。なぜなら部屋は、確実にそれらの構成材料がそれらの特性を保ち、また占有者に快適性をもたらすことを目的に、換気しなければならないからである。
【０００３】
今日、部屋は一般的に制御可能な機械換気装置を備えており、そのような装置は、台所のような衛生的な調理設備、浴室、便所などを含んだ部屋から一定量の空気を抜き取るために設計された、抜き取りユニットを備え、抜き取られた空気と同じ量が、居間または寝室のような生活設備の中に、それらの部屋に具備された空気取入部を介して、入れられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に古い建物において実施される別の解決手段は、大きな断面のダクトに通じ、屋根の高さで開口する、衛生的な調理設備の空気引出し部を備えて構成されており、風と熱循環（thermal circulation）による起動圧力の空気が充分である時、例えばこの起動圧力が、部屋の内部と外部との間の10℃の温度差と、3m/sの風との複合作用によって、発生させられたものよりも大きい時、自然の通風によって抜き取られる。室外の温度が、室内の温度温度よりも充分に高い時、自然の通風が、冬季に充分な結果をもたらすことができる。しかし夏季では、温度が逆転し、空気を逆方向に循環させ、言い換れば普通は抜き取りのために使用されるダクトを介して、空気が入ってくる。
【０００５】
従って、ダクトにファンを具備すると有利であり、自然の通気が不充分である時、特に夏季に、ファンのシャフトから外向きに伸びた複数のブレードを有する軸上のファンを利用することによって、補足的な起動圧力をもたらし、それらのブレードは空気を変位させる斜面を有している。しかし、ファンを駆動させるために、相当な量の起動力を与えなければならず、自然の通気によって空気を入れ替えできるように、ファンが静止している時、ブレードは抜き取られる空気の流れをかなり制限するのに充分な圧力低下を発生させる。
【０００６】
本発明の目的は、空気抜き取りダクトに備えるように設計されたファンを提供することであり、その構造はファンが静止して、すなわち自然の通気によって空気を抜き取る時、ファンがごく僅かな圧力低下を発生させるだけで、また動作中に、例えば内部と外部との間の15℃の温度差と風速4m/sに対応する、普通の自然な通気で得られた空気の流れに匹敵する空気の流れを与え、それがもし必要でも、ファンの近くの屋根に配置されたソーラーパネルによって、供給できるほど、電力消費量が非常に低い。本発明の目的は従って、永久に自然エネルギー、言い換えれば特に冬季と中間の季節において、風と熱循環による起動圧力で、また夏季においてファンモーターに供給される太陽エネルギーで、運転する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため、ファンは本発明で請求されているように；
円筒形シェルを備え、その取入部が、より小さな直径の同軸の円筒形ダクトに放射状の肩部によって接続され；
シェルに対して軸線方向に取り付けられ、且つシェルの直径に関して小さな直径を有した電動モーターを備え、複数のブレードから成る回転翼が、モーターシャフトに固定され、各ブレードは、シェルの軸線と平行な平面上の一つのブレードの横断面全体が、前記軸線に対して平行であり、複数のブレードの最大直径が、シェルの直径と、シェルの取入部の直径との間にあり、取入端部から別の端部へ下向きに、言い換えれば取入端部から別の端部へ小さくなっており、そして、
シェル（６）の内表面と一体型で、シェルの周縁部にかけて分配され、各々に少なくとも一つの湾曲部（１９ａ）を具備した、複数の空気案内翼（１９）を備え、湾曲部（１９ａ）が、シェルの取入端部に配置され、且つシェル（６）と、空気取入部（８）に延びる実質的な円筒形の表面との間の環状空間に収容される。
【０００８】
ファン回転翼のブレードの形状により、それらのブレードは単に非常に低い抵抗を空気の流れに与えて、モーターを停止すると、ほんの小さな圧力低下を生じさせる。複数の案内翼に関して、その湾曲部は空気の流れの外の領域に配置されており、それはシェルの取入表面が、シェルの表面よりも小さいからである。しかし、本発明において請求されたファンは、電動モーターが回転翼を駆動させる時、高い効力をもたらすようになっており、それは回転翼によって動かされた空気が、上流から下流へ空気を向ける複数の案内翼に当たるからである。このファンの効力は、とても高く、モーターに太陽エネルギーで供給できるほど、その消費量は少ない。
【０００９】
このファンの一実施形態において、各ブレードが平らで、シェルの軸線を含んだ長手平面上に位置している。
【００１０】
可能な実施形態において、各ブレードがシェルの軸線に対し垂直で、更に上流に配置されたブレードの引出し縁部のポイントから延びる、取入縁部を有する。
【００１１】
各ブレードの引出し縁部は、取入縁部とのその接合部の高さにあるシェルの軸線から、最大間隔であり、そして下流方向に前記シェルの軸線に次第に席巻する湾曲部に続く。
【００１２】
そのような場合、各ブレードの表面領域が下流方向へ減少する。
【００１３】
別の可能な実施形態において、各ブレードが、シェルの軸線に対して垂直で、更に上流に配置されたブレードの引出し縁部のポイントから、シェルの半径の一部分にかけて延びた、取入縁部を有しており、この縁部は下流へ内向きに走る縁部によって延ばされており、ゆえにブレードを半三日月の一般的な形状に画定する。
【００１４】
ゆえに、下流方向に幅が少なくなるブレードを有することができる。
【００１５】
本発明の別の特徴によると、各案内翼の上流端部が、複数のブレードの引出し縁部の上流部分にある通路の近くに配置されており、各翼は、湾曲部分、言い換えるとシェルに関して軸線方向に延びない部分を有し、方角が回転翼のブレードから出た空気ジェットの方角に似た迎え角を有し、ファンが静止した時、自然の通気状態で主要な流れの外に配置され、例えばシェルの取入部の直径とほぼ等しい長さにわたって延びており、各湾曲部分がシェルの軸線に対して平行な平坦部分によって、下流方向へ延びる。
【発明の効果】
【００１６】
自然の通気状態において、取入部の高さにある空気の流れが、取入部の横断面を占めて、少し下流にだけ、取入部の直径と等しい距離にわたって広げられる。従って複数の案内翼湾曲部分は、空気の流れの動揺を実際に生じさせない。この距離を越えて、空気の流れがそれと平行で且つ、ほんの僅かな程度だけ空気の流れを妨害する、複数の翼の一部分に接触する。この高さで、複数の翼はより幅広くでき、その内側部分がシェルの取入部の伸長部に配置された、実際のシリンダーに入ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
いかなる場合でも本発明は、このファンの実施例を、それに制限することを意図しないで、示した添付図面に関連した、以下の記載から明らかになるであろう。
【実施例１】
【００１８】
一般的に符号２によって示され、複数の重なり合った部屋３を持った建物を示しており、各部屋は少なくとも一つの引出し部４を有しており、引出し部は建物の屋根１１の高さで開口した、垂直換気ダクト５に連通している。ダクト５の上部分は、より大きな外径を有した円筒形シェル６に接続され、シェルの内部分が、放射状肩部７によってダクトに接合されている。ゆえにシェルの引出し部８は、ダクトの横断面と同一の横断面を有しており、それはシェル６の横断面よりも小さい。電動モーター１０は、シェルの横断面よりもかなり小さな横断面を有しており、それはシェル６に複数の放射方向バー９によって固定されており、モーター本体の直径は、例えばシェルの直径の10％〜20％の間である。複数のブレード１４を有する回転翼１３は、モーターのシャフト１２に留められており、モーターはシェル６に関して中心に位置し且つ同軸である。各ブレードは、平らなプレートから成っており、その取入縁部１５は、シェルの軸線に対して垂直で、その引出し縁部１６は、下流方向にシェルの軸線に次第に近づいている。各ブレード１４の取入縁部１５の外端部１７が、放射状肩部７に面していることは明らかである。縁部１５と肩部７との間の間隙は、可能な限り小さくなっている。変形例において、各ブレードはシェルの軸線に対して垂直な外部分を有した取入縁部１５を有しており、それは下流方向へ、図２及び図３に示された曲線１８をたどる別の部分によって延ばされており、ゆえにその曲線はブレードを半三日月の一般的な形状を形成して、その幅が下流方向へ増えている。
【００１９】
空気の流れに関する案内翼１９は、回転翼へ向かって、それよりも下流でシェル６の壁上に固定されている。各翼１９は、取入部の直径にほぼ等しい取入部８から、距離をあけて延びている第一部分１９ａを有している。翼の一部分１９ａは、円筒形シェル６とシェルの取入部８に延びる実際のシリンダーとによって画定された、空間に収容されており、その一部分は曲がって、迎え角の方位を有しており、その方位が回転翼のブレードから出る空気の噴射の方位と似ている。この部分１９ａは、シェルの軸線に平行な平坦部分１９ｂによって下流方向に延ばされている。
【００２０】
この装置は以下の方法で動作する。
【００２１】
自然の通気方向では、静止回転翼１３の取入部における空気の流れは、ブレード１４の平面部に平行であり、流れをそらすことのない前記回転翼を介する通路は、空気の通過を僅かに妨害する。
【００２２】
そのインテリアのため、全体の取入横断面を占める空気の流れには、それが案内翼の曲部分の下流に達するまで、重大な膨張がないことは明らかである。特にシェルの軸線に平行な平坦部分を除いて、空気の流れとそれらの翼との間に、接触がなく、空気の流れに対して非常に小さな妨害があるだけである。
【００２３】
ファンが作動中の時、回転翼の取出し部における空気の流れの速度Ｖｓは、取入速度Ｖｅと、その取出しポイントにおける高さでの回転翼の回転速度Ｖｒの結果に近似である事は明らかであろう。
【００２４】
回転翼は、この流れの空気に、0.5×ρ×Ｖｒ^２と等しい運動エネルギーを、動的圧力を加えることができ、ここでρは空気の濃度である。
【００２５】
シェルの軸線からの距離が増すと、速度Ｖｒも増し、空気に加わる動的圧力が強められ、空気の方角がシェルの壁に向かって、だんだんとそらされる。
【００２６】
取入案内翼１９ａは、回転翼１３を出た最速の周辺空気噴射を、それらの回転動作をファンによって与えられる有利な出力と圧力を増やす、縦の変位に次第に変換するように向ける。回転翼の軸線に最も近い部分から出る流れにより、そのエネルギーの最も強い動的圧力の割り当て部分を有する、それらの案内流が、誘導の際に、より規則的な方法でシェルの全通過表面を占める。
【００２７】
回転翼１３の直径が、空気の循環を所望の方向に促すため、下流の方向に減っていることは明らかである。大きな直径を有する上流部分が、下流部分よりも空気に更に圧力を加える。この構成は、回転翼１３とシェル６との間に設けられた通路を次第に増やして、取入部８からの距離が増える際に、回転翼から出る空気の増量分に適応させることも可能である。
【００２８】
回転翼１３を介する通路と、結果的に空気に作用するための時間は、軸線に近づくと、その長さが増える。空気を駆動させる速度は従って、軸線に近づくと、回転翼の速度に近づくようになる。この解決手段は、周辺部分と、過剰な戻り流を生じさせ得る中心部分との間に、圧力差を少なくする。
【産業上の利用の可能性】
【００２９】
上記が示すように、本発明は簡単な構造を有するファンを提供することによって、従来技術を大きく改善しており、それはブレードが圧力低下を小さくすることと、ファンが静止している時、案内翼の湾曲部が空気の流れの外に置くだけである。従って、温度及び風の状態が差し支えない時、自然の換気によって空気の抜き取りを行うことを可能にする。温度及び風の状態が、充分な自然の換気を生じさせない時、ファンが非常に低い電気消費量で、空気の抜き取りを行うことができ、電動モーターに太陽エネルギーを供給することを可能にする。
【００３０】
明らかなように、本発明は上記に一例として示されたファンの実施例に限定されることはないが、ぜべての変形実施例を含んでいる。ゆえに、本発明の範囲内で、特にブレードの形状に関して変えること、各ブレードに関して平らにしないことは可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ファンを取り付けた換気ダクトを備える建物の詳細図。
【図２】ファンの斜視図。
【図３】縦断面図。
【図４】図３のIV-IV線に沿った断面図。

Claims (5)

1. 部屋内の空気を入れ替えるため、少なくとも一つの部屋から空気を抜き取るダクトに関して設計されたファンにおいて、
   円筒形シェル（６）を備え、その取入部（８）が、より小さな直径の同軸の円筒形ダクト（５）に放射状の肩部（７）によって接続され；
   シェル（６）に対して軸線方向に取り付けられ、且つシェルの直径に関して小さな直径を有した電動モーターを備え、複数のブレード（１４）から成る回転翼が、モーターシャフトに固定され、各ブレードは、シェルの軸線と平行な平面上の一つのブレードの横断面全体が、前記軸線に対して平行であり、複数のブレード（１４）の最大直径が、シェル（６）の直径と、シェルの取入部（８）の直径との間にあり、取入端部から別の端部へ下向きに、言い換えれば取入端部から別の端部へ小さくなっており、そして、
   シェル（６）の内表面と一体型で、シェルの周縁部にかけて分配され、各々に少なくとも一つの湾曲部（１９ａ）を具備した、複数の空気案内翼（１９）を備え、湾曲部が、シェルの取入端部に配置され、且つシェル（６）と、空気取入部（８）に延びる実質的な円筒形の表面との間の環状空間に収容されること、
   を特徴とするファン。
2. 各ブレード（１４）が平らで、シェルの軸線を含んだ長手平面上に位置していることを特徴とする請求項１に記載のファン。
3. 各ブレード（１４）が、シェル（６）の軸線に対し垂直で、シェルの軸線に関して更に上流に配置されたブレードの引出し縁部のポイントから延びる、取入縁部（１５）を有することを特徴とする請求項２に記載のファン。
4. 各ブレード（１４）が、シェルの軸線に対して垂直で、更に上流に配置されたブレードの引出し縁部のポイントから、シェルの半径の一部分にかけて延びた、取入縁部（１５）を有しており、この縁部は下流へ内向きに走る縁部（１８）によって延ばされており、ゆえにブレードを半三日月の一般的な形状に画定することを特徴とする請求項２に記載のファン。
5. 各案内翼（１９）の上流端部が、複数のブレードの引出し縁部の上流部分にある通路の近くに配置されており、各翼は、湾曲部分（１９ａ）、言い換えるとシェルに関して軸線方向に延びない部分を有し、方角が回転翼のブレードから出た空気ジェットの方角に似た迎え角を有し、ファンが静止した時、自然の通気状態で主要な流れの外に配置され、例えばシェルの取入部の直径とほぼ等しい長さにわたって延びており、各湾曲部分がシェルの軸線に対して平行な平坦部分（１９ｂ）によって、下流方向へ延びることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のファン。