JP2005030364A

JP2005030364A - 帯状送風装置

Info

Publication number: JP2005030364A
Application number: JP2003273487A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichigaya; 弘司市ヶ谷
Original assignee: Seft Development Laboratory Co Ltd
Current assignee: Seft Development Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03
Also published as: WO2005005840A1

Abstract

【課題】人体密着型冷却装置の各種要求に応じることができる帯状送風装置を提供することを目的とする。
【解決手段】１又は複数のモーター７と、モーターの数より多い複数の回転羽根部６と、モーターと回転羽根部とを線状に配列する為の帯状ホルダー２１と、モーターの動力を回転羽根部６に伝達するための動力伝達手段であるプーリー８１，８２とファンベルト９とを有し、モーターの動力をプーリー８１，８２とファンベルト９を介して前記複数の回転羽根部６に伝達することにより帯状の送風を可能にする。
【選択図】図３

Description

本発明は空気を帯状に送出する帯状送風装置に関するものである。

帯状の送風装置としては、エアーコンディショナーの室内機の送風源などに用いられるクロスフローファンがある。しかしながら、クロスフローファンは、送風量に対し消費電力が大きく、また、構造上小型化し難く、したがって小型電池で長時間送風できるようなものは従来なかった。

ところで、本願発明者により、寝具、座布団、マット、椅子、服、靴等の製品に応用できる、体と接する部分と体との間に空間をあけ、そこに空気を体とほぼ平行に流す事により、体温と周囲の空気の温度差、及び体から出る汗を蒸発させたときの気化熱により、体を冷やす装置が発明されている。そのうちの幾つかの製品は、すでに実用化されている。以下これらの装置を人体密着型冷却装置とも称する。

国際公開第ＷＯ０１／１５５７３ａ１号パンフレット国際公開第ＷＯ０１／２４６６４ａ１号パンフレット国際公開第ＷＯ０２／０６７７０８ａ１号パンフレット

上述した人体密着型冷却装置は、体との間に略平行平面状の風路を作り、ここに風を送風する必要があるので、帯状に空気を送出でき、しかも小型電池で長時間送風できるという特性を有する送風装置が必要となる。また、この送風装置は、あるときには曲線状となり、又あるときには直線状になることができるフレキシブルなものであることが必要になってきた。しかしながら、従来、この様な送風装置が存在しなかったので、人体密着型冷却装置を用いた座布団やマット等の各種製品の完成度の高い実用化は難しかった。

本発明は主にこの様な事情を考慮してなされたものであり、人体密着型冷却装置の各種要求に応じることができる帯状送風装置を提供すること目的とする。

上記の目的を達成するための第１の発明に係る帯状送風装置は、１又は複数のモーターと、前記モーターの数より多い複数の回転羽根部と、前記モーターと前記回転羽根部とを線状に配列する為の連結手段と、前記モーターの動力を前記回転羽根部に伝達するための動力伝達手段とを有し、前記モーターの動力を前記動力伝達手段を介して前記複数の回転羽根部に伝達することにより帯状の送風を可能にすることを特徴とするものである。

上記の目的を達成するための第２の発明に係る帯状送風装置は、人体密着型冷却装置用の送風装置として用いたことを特徴とするものである。

上記の目的を達成するための第３の発明に係る帯状送風装置は、前記連結手段が可撓性又は可動性を有し、全体として送風方向と略直角な方向に屈曲自在に構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、モーターの数よりも多い回転羽根部をもつことにより回転羽根部の面積を大きくすることができ、したがって効率良く、帯状の空気を送出することができる帯状送風装置を提供することができる。

まず、送風装置をエネルギー面から考察してみる。送風装置とは基本的には静止状態の空気を送り出するものであり、詳しくは、単位時間内に所定量の空気を、所定速度で送出するものである。そこで空気の粘性抵抗などの小さな要因を除いて考えてみると、次の様な事が言える。送風装置というのは、１ｍ^３につきほぼ１Kgの質量をもつ空気と言う物体に運動量を与えるもの、すなわち、単位時間に所定量の空気Ａ（ｌ／ｓ）に所定速度υ（ｍ/ｓ）の運動量を与えるものである。したがって、単位時間に必要なエネルギーはＥ＝1/2（Ａx１０^-3）・υ² ジュールとなる。ここでＡx１０^-3は空気の質量である。したがって、動力はＥワットとなる。例えば、１秒間に４ｌの風量を秒速５ｍ/ｓで送出するのに要する動力は1/2（４x１０^-3）x５²＝０．０５ワットになる。これはあくまで前述した様にエネルギーロスにつながる小さな要因を除き、空気の質量を１ｍ^３で１Kgとしたときの値である。

しかしながら、パーソナルコンピュータや家電機器の冷却に使用されているファンの消費電力は、上記の算出した値より略１桁大きく、小型なファンほど、算出した値と実際のファンの消費電力との差が大きい。このほとんどの要因は、モーターの効率が低いためである。また、前述した式のように同じ風量を得るのにも、速度の２乗で消費電力が増加するので、消費電力を抑えるには、速度をあまり上げずに送風量を増やす必要がある。このためには、送風部（プロペラ部）の面積を増やす必要がある。

ところで、人体密着型冷却装置は、装置自体が略扁平状であるので、当然、風路もほぼ扁平状でなければならない。このため、人体密着型冷却装置の送風装置は、この冷却装置の厚みに合わせて、モーターも小さな径のものを使わざるを得ない。したがって、扁平状の風路に一定量の風量を流すためには風速を大きくする必要があり、この結果、前述した様に風速の２乗で消費電力が増加するため、従来の送風装置では、送風量の割に大きな電力が必要となる。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものである。以下では、本発明の１実施形態である帯状送風装置を、人体密着型冷却装置の一つであるソファー用の冷却座布団に用いた場合について図面を参照して説明する。

ソファー、特に、皮やそれに似た素材が着座面に使われているものは、通気性が悪く、長時間座っていると、でん部が温かくなり、汗をかいてしまう。これを解消する為の冷却座布団に使用する送風装置には、次の様な特性が必要となる。
（１）ソファーの着座面はやわらかく、すわり心地が良いが、このソファーの特性を損なわない冷却座布団を作るには、冷却座布団自体がやわらかく、柔軟性があることが必要であり、それに伴い送風装置も薄く帯状であり、かつ、可撓性を有することが必要である。
（２）使い勝手を良くする為には電源として、電池を使用する事が望ましいが、その為には消費電力を極力小さくしなければならない。
上記のようにソファー用の冷却座布団に使用する送風装置としては、帯状であることに加え、可撓性があること、消費電力の少ないことが必要である。

［帯状送風装置の構成］以上のように、ソファー用の冷却座布団に用いる送風装置は、もっとも高度な技術が要求される。このため、以下では、ソファー用の冷却座布団に用いる帯状送風装置について説明する。まず、ソファー用の冷却座布団について簡単に説明する。図１（ａ）はソファー用の冷却座布団の概略斜視図を示しており、（ｂ）は（ａ）の冷却座布団のＡ−Ａ'矢視の概略断面図を示している。図１に示すように、ソファー用の冷却座布団１は、多数の凸状のスペーサ３が一体的に形成された薄いマット１０と、上面と図１（ａ）の手前側と奥側の側面に設けられた空気漏れの少ない布カバー４と、左側端面に形成された空気取り入れ口５と、右側端部に設けられた帯状送風装置２とを有している。また、図１に示す冷却座布団１は、図の長手方向に空気が流れる空気流通路３１が形成されている。本実施形態の帯状送風装置２は、電池（図示せず）を電源として、空気流通路３１内の空気を排出する方向にモーターを駆動することにより、空気流通路３１内を陰圧にし、これにより空気取り入れ口５から空気を取り込み、空気流通路３１に空気の流れを生じさせる（矢印は空気の流れを表している。）。上記のように構成されたソファー用の冷却座布団１に人が座ると、絶えず空気が流れているため、人体からの湿気はすぐに排出され、また、冷却座布団自体が体温で温められることも防止できる。

図２は、帯状送風装置本体の概略正面図である。なお、図２では、図を簡略化するために、後述するプーリーとファンベルトは省略している。本実施形態の帯状送風装置２は、図２に示す帯状送風装置本体２０と、帯状送風装置本体２０を収納する本体ケース２０ａとを備えている。本体ケース２０ａは、フレキシブルな材質（例えば、軟質プラスチック等）で略箱状に形成され、図１（ａ）の右側面には空気の排出口となる開口孔２０ｂが形成され、左側面は開放されている。

図３（ａ）は帯状ホルダーにモーターと回転羽根部を取り付け、更にプーリーとファンベルトを取り付けた状態の概略底面図、（ｂ）はプーリー及びファンベルトの概略部分拡大図である。帯状送風装置本体２０は、図２及び図３に示すように、８個の回転羽根部６ａ〜６ｈと、回転羽根部６のプロペラ６２を回転駆動する１個のモーター７と、回転羽根部６とモーター７とを保持する帯状ホルダー（連結手段）２１とを備えている。各プーリー８１，８２は、ファンベルト９を掛けるための２つの溝を備えている。なお、両端に位置する回転羽根部のプーリーの溝は１つでもよい。モーター７の動力は、プーリー８１とプーリー８２，８２とファンベルト９，９により、まずモーター７の両隣に位置する回転羽根部６ｄ，６ｅに伝達される。回転羽根部６ｄに伝達された動力は、プーリー８２及びファンベルト９を介して隣り合う回転羽根部６ｃに伝達され、同様にして回転羽根部６ｅに伝達された動力は、回転羽根部６ｆに伝達される。以下、同様にして次々に、モーター７の動力が隣り合う回転羽根部６に伝達され、両端に位置する回転羽根部６ａ，６ｈまで伝達される。なお、ファンベルトは伸縮自在な材質、例えばゴム等により形成されている。これにより、モーター７とモーターと隣り合う回転羽根部６の間隔及び回転羽根部６間の間隔が変動しても、確実にモーター７の動力を各回転羽根部に伝達することができる。

図４（ａ）は、１台のモーター７と８台の回転羽根部６を線状に連結するための帯状ホルダー２１の概略平面図、（ｂ）はその帯状ホルダーのＣ−Ｃ'矢視概略断面図である。帯状ホルダー２１は、ばね性のあるプラスチック（ポリプロピレン）でほぼ帯状に形成されており、モーター７や回転羽根部６を保持するための９個の保持部２１ａと、保持部２１ａ同士を繋ぐ接続部２１ｂとを備えている。各保持部２１ａは、円柱状の回転羽根部６をくわえ込む形状に形成されている。すなわち、各保持部２１ａは、図４に示すように、全体形状が略円筒状で、周側面の下端部に開口部２１ｃが形成され、両側端部（図４（ｂ）の手前側と奥側の端部）が開放されている。各保持部２１ａは、上述したようにばね性のあるプラスチックで形成されているので、モーター７や回転羽根部６をくわえ込むようにして確実に固定することができる。また、帯状ホルダー２１の接続部２１ｂも、ばね性のあるプラスチックで形成されているので、帯状ホルダー２１は送風方向と直角な方向において可撓性を有している。遮蔽部２４は、隣り合う回転羽根部６，６の隙間から空気が逆流するのを防止するためのものである。遮蔽部２４は、空気の流通を阻止することができ、且つ、変形自在なもの、例えばスポンジ等により形成されている。

図５（ａ）は回転羽根部６の概略正面図、（ｂ）はその概略断面図、（ｃ）はその概略側面図である。回転羽根部６は、ファンケース６１と、ボス６２ａに固定されたプロペラ６２と、ボス６２ａを介してプロペラ６２が取り付けられる回転軸６３と、回転軸６３を回転自在に保持する上下１組の軸受６４と、上下の各軸受６４を円筒状のファンケース６１に取り付けるための軸受保持部６５とを有する。軸受保持部６５は、３本の脚部６５ａを有し、この３本の脚部６５ａにより軸受６４をファンケース５１に固定する。回転羽根部６は回転軸６４を回転させると、ファンケース６１内に取り付けられたプロペラが回転し、回転方向に応じて図５の上から下へ、又は下から上に空気の流れを発生させる。

［帯状送風装置の動作］上述した構成の帯状送風装置２は、電源である電池（図示せず）から電源コード７１を介してモーター７に電力が供給されると、モーター７に電流が流れて、モーター７が回転する。モーター７の動力はファンベルトとプーリーを介して、まずモーター７と隣り合う位置の回転羽根部６ｄ，６ｅのプロペラ６２に伝達され、以下、次々に隣り合う回転羽根部６のプロペラ６２に伝達される。これにより、一列に線状に配置された全ての回転羽根部６ａ〜６ｈのプロペラが回転し、全体としては帯状の空気を送り出すことができる。

また、本実施形態の帯状送風装置２は、前述したソファー用の冷却座布団に用いる帯状送風装置として必要な条件を満たすものである。すなわち、ソファー用の冷却座布団に必要な上述した（１）の特性は、送風方向と直角方向に可撓性を有することである。本実施形態の帯状送風装置２では、これを、ばね性のあるプラスチックで形成された帯状ホルダー２１を用いることにより実現している。

また、（２）の特性は、消費電力を小さくすることであり、これは１つの大きなモーターで多数の小さな回転羽根部に動力を送ることにより実現している。大きなモーターは、小さなモーターを多数使うのに比べ構造上当然効率が良くなる。また、多数の回転羽根部を設けたことにより、全体として回転羽根部のプロペラの面積を大きくすることができ、したがって、風速を小さくできる。このように、風速を小さくすることができれば、風速の２乗に比例して必要となる消費電力を小さく抑えて大量の空気を送出することができる。

［本実施形態の効果］
上記の本実施形態によれば、１台のモーターにより、８台の回転羽根部のプロペラを回転駆動することにより、プロペラの面積を大きくすることができ、この結果、風速を抑えて消費電力を少なくし、効率よく所定の風量を送出することができる。また、上記の本実施形態によれば、帯状の空気を送出することができる。

［他の実施形態］なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、送風装置として必要とする仕様に応じて様々な形態をとることができる。すなわち、可撓性を必要としなければ、必要とする形状に形成した、帯状のプラスチック板に孔をあけ、この孔にモーターや回転羽根部を取り付けてもよい。また、可撓性を必要とする場合でも、接続部が可動可能であれば、どのようなものであってもよい。例えば、接続部は、バネ性を有する材料で形成する代わりに、電車の連結機（或いは蝶番）と同様に互いに可動可能な嵌め込み式の機構を用いたものでもよい。この場合、接続部を各回転羽根部と一体化して形成すれば、すなわち接続部付き回転羽根部を用いれば、本実施形態のような帯状ホルダーを設ける必要はなくなる。

また、消費電力を極力少なくする必要があれば、本実施形態のように、モーターを中央に置き、左右に回転羽根部を略同数配置し、モーターからファンベルトで各回転羽根部に動力を伝達する方法が良いが、このときのファンベルトの張力は、モーター近くでは強く、モーターから離れるに従って弱くしてもよい。これにより、軸受と回転軸との間の摩擦によるエネルギーロスを小さくして、更に省電力化を図ることができる。

また、モーターから各回転羽根部への動力の伝達の方法も、上記の実施形態のように、多数のファンベルトを用いるのではなく、１もしくは数本のファンベルトで多数の回転羽根部へ動力を伝達するようにしても良い。更に、ファンベルトの代わりに、ギヤを用いても良い。この場合、ギヤが送風の邪魔にならないように、ギヤに大面積の孔をあける必要がある。

また、回転羽根部の外形も円筒状である必要はなく、断面が四角形や六角形等である他の形状でも良い。

また、モーターは必ずしも中央に設ける必要はなく、多数線状に配置された回転羽根部の、両端に設けても良い。また、モーターは、回転羽根部の数より充分少なければ、必要に応じて２個以上を使用しても良い。更に、モーターを回転羽根部と同列に設ける必要はなく、回転羽根部が多数帯状に配列されていれば、モーターはどこに配置されていても良い。

更に、本実施形態の帯状送風装置は、上述したソファー用の冷却座布団以外に、その特徴を生かして下記に列挙した各種の製品に使用することができる。
（１）電池での駆動が要求されるため、電力効率が高く、かつ、可撓性が要求される人体密着型冷却装置やこれに近い冷却装置の応用例として、椅子、空調服、リュックと背中の間の空調用セパレーター、空調靴、空調ブーツ、空調ヘルメット、空調枕、ベビーカーの空調敷物、空調コルセット、空調ギブスなどが考えられる。
（２）可撓性が要求される人体密着型空調装置の応用例として、冷却敷布団、冷却掛布団、クールカーペットなどが考えられる。
（３）その他の人体密着型冷却装置の応用例として、乗り物用シートなどが考えられる。
（４）人体密着型冷却装置以外の応用例として、クロスフローファンの代わりに用いたり、壁内換気用送風装置やノート型パーソナルコンピュータ用冷却装置などに用いたりすることが考えられる。

以上説明したように、本発明の帯状送風装置によれば、小さい消費電力で、必要とする風量を送出することができ、また可撓性を持たせることができる。したがって、本発明は、柔軟性が要求されるソファー用の冷却座布団などに適用することができる。

（ａ）はソファー用の冷却座布団の概略斜視図を示しており、（ｂ）は（ａ）の冷却座布団のＡ−Ａ'矢視の概略断面図を示している。帯状送風装置本体の概略正面図である。なお、図２では、図を簡略化するために、プーリーとファンベルトは省略している。（ａ）は帯状ホルダーにモーターと回転羽根部を取り付け、更にプーリーとファンベルトを取り付けた状態の概略底面図、（ｂ）はプーリー及びファンベルトの概略部分拡大図である。（ａ）は、１台のモーター７と８台の回転羽根部６を線状に連結するための帯状ホルダー２１の概略平面図、（ｂ）はその帯状ホルダーのＣ−Ｃ'矢視概略断面図である。（ａ）は回転羽根部６の概略正面図、（ｂ）はその概略断面図、（ｃ）はその概略側面図である。

符号の説明

１、ソファー用の冷却座布団
２、帯状送風装置
３、スペーサ
４、布カバー
５、気取り入れ口
６，６ａ〜６ｈ、回転羽根部
７、モーター
９、ファンベルト
１０マット
２０帯状送風装置本体
２０ａ本体ケース
２１、帯状ホルダー（連結手段）
２１ａ、保持部
２１ｃ開口部
２１ｂ、接続部
２４、遮蔽部（遮蔽手段）
３１、空気流通路
６１、ファンケース
６２、プロペラ
６２ａボス
６３回転軸
６４、軸受
６５、軸受保持部
７１、モーターの電源コード
７２、モーターの回転軸
８１、モーターのプーリー
８２、回転羽根部のプーリー

Claims

１又は複数のモーターと、前記モーターの数より多い複数の回転羽根部と、前記モーターと前記回転羽根部とを線状に配列する為の連結手段と、前記モーターの動力を前記回転羽根部に伝達するための動力伝達手段とを有し、
前記モーターの動力を前記動力伝達手段を介して前記複数の回転羽根部に伝達することにより帯状の送風を可能にすることを特徴とする帯状送風装置。
人体密着型冷却装置用の送風装置として用いたことを特徴とする請求項１記載の帯状送風装置。
前記連結手段が可撓性又は可動性を有し、全体として送風方向と略直角な方向に屈曲自在に構成したことを特徴とする請求項１記載の帯状送風装置。
前記連結手段が可撓性又は可動性を有し、全体として送風方向と略直角な方向に屈曲自在に構成したことを特徴とする請求項２記載の帯状送風装置。
人及び動物の体温調整装置用の送風装置として用いたことを特徴とする請求項１又は３記載の帯状送風装置。
隣り合う前記回転羽根部の隙間から空気が逆流するのを防止する遮蔽手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の帯状送風装置。