JP2007278182A - 遠心送風機および攪拌システム - Google Patents

Abstract

【課題】長期に亘る使用時における故障発生の回避、および製造コストの低減を図ると共に、すべての方向に空気を滞りなく送風する。
【解決手段】ケーシング２内においてモータ４（回転機構）によって羽根車３を回転させて吸入口１４から吸入した気体を排出口から排出すると共に、モータ４に対してケーシング２が回転可能に取り付けられるケーシング取付部５を備えて排出口から気体を排出する排出力によってモータ４に対してケーシング２を回転可能に構成され、ケーシング取付部５は、回転軸４ａを挿通可能な第１の筒部を有してモータ４に固定されたモータ側部材３１（第１の部材）と、第１の筒部を挿通可能な第２の筒部を有してケーシング２に固定されたケーシング側部材３２（第２の部材）とを備え、第１の筒部に対して第２の筒部が回転軸４ａの軸中心を回転中心として相対的に回転してモータ４に対するケーシング２の回転を許容する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば床下や天井裏等に設置されて気体を循環させる遠心送風機および攪拌システムに関するものである。

この種の遠心送風機として、床下等に設置されて空気を攪拌する空気攪拌装置（以下、「攪拌装置」ともいう）が特開２００１−３５５５９３号公報に開示されている。この攪拌装置は、モータ取り付けフレームを介して金属製ベースに固定された第１のモータと、第１モータの回転軸に取り付けられたシロッコファン（以下、「ファン」ともいう）と、ケーシング取り付けフレームを介して金属製ベースに固定された第２のモータと、ファンを収容可能に構成されると共に第２のモータの回転軸に取り付けられた回転ケーシングとを備えている。この攪拌装置では、床下等に設置された状態において電源が投入されることにより、第１のモータによってファンが高速回転させられると共に、第２のモータによって回転ケーシングがファンの回転方向とは逆向きに低速回転させられる。

この際には、回転ケーシング内におけるファンの回転に伴い、回転ケーシングの外側から空気が吸入されて圧縮されると共に、圧縮された空気が回転ケーシングの開口部から回転ケーシングの外側に送風される。また、第２のモータによって回転ケーシングが低速回転させられているため、開口部の位置が逐次変化させられる。これにより、圧縮された空気が攪拌装置の周囲に順次送風されて床下等において空気が循環させられる。
特開２００１−３５５５９３号公報（第３−５頁、第１−７図）

ところが、従来の攪拌装置には、以下の問題点がある。すなわち、この攪拌装置では、ファンを回転させるための第１のモータとは別個の第２のモータによって回転ケーシングを回転させることで攪拌装置の周囲（全方向）に空気を送風する構成が採用されている。したがって、従来の攪拌装置には、２つのモータを配設している分だけ、その製造コストが高騰しているという問題点がある。また、従来の攪拌装置では、金属製ベースに固定されたケーシング取り付けフレームに第２のモータを取り付けると共に、この第２のモータの回転軸に回転ケーシングを取り付けて回転させる構成が採用されている。この場合、ケーシング取り付けフレームは、一対の脚部と、両脚部の上端部を連結する水平部とを備えて側面視コ字状に形成されている。したがって、回転ケーシングの回転に伴って開口部がケーシング取り付けフレームの両脚部の方向を向いたときには、開口部から排出された空気がケーシング取り付けフレーム（脚部）当たってしまう。このため、従来の攪拌装置には、装置の周囲における２方向（回転ケーシングに対する両脚部の存在方向）に空気を送風することができないという問題点もある。

一方、上記の公開公報には、ファンを回転させるためのモータにおける回転軸に減速装置を取り付けて、単一のモータによってファンおよび回転ケーシングの双方を回転させる構成の攪拌装置が開示されている。しかしながら、減速装置が高価であるため、上記の攪拌装置と同様にして装置の製造コストが高騰すると共に、長期に亘って使用したときに複雑な機構の減速装置が故障し易いという問題点がある。さらに、上記の公報には、回転ケーシング内にプロペラファンを固定すると共に、シロッコファンの回転に伴って回転ケーシング内に吸入される空気の力でプロペラファンと共に回転ケーシングを回転させる構成の攪拌装置も開示されている。しかしながら、この攪拌装置においても、回転ケーシングの回転に伴って開口部がケーシング取り付けフレームの両脚部の方向を向いたときには、開口部から排出された空気がケーシング取り付けフレーム（脚部）当たるため、装置の周囲における２方向（回転ケーシングに対する両脚部の存在方向）に空気を送風することができないという問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、長期に亘る使用時における故障発生の回避、および製造コストの低減を図ると共に、すべての方向に空気を滞りなく送風し得る遠心送風機および攪拌システムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の遠心送風機は、羽根車と、当該羽根車を取り付け可能な回転軸を有する回転機構と、前記羽根車を収容可能に構成されると共に吸入口および排出口が形成されたケーシングとを備え、前記ケーシング内において前記回転機構によって前記羽根車を回転させて前記吸入口から吸入した気体を前記排出口から排出すると共に、前記回転機構に対して前記ケーシングが回転可能に取り付けられる取付部を備えて前記排出口から前記気体を排出する排出力によって当該回転機構に対して当該ケーシングを回転可能に構成され、前記取付部は、前記回転軸を挿通可能な第１の筒部を有して前記回転機構および前記ケーシングのいずれか一方に固定された第１の部材と、前記第１の筒部を挿通可能な第２の筒部を有して前記回転機構および前記ケーシングのいずれか他方に固定された第２の部材とを備え、前記第１の筒部に対して前記第２の筒部が前記回転軸の軸中心を回転中心として相対的に回転して前記回転機構に対する前記ケーシングの回転を許容する。なお、本発明における遠心送風機には、気体の圧縮比が２以上、または、気体の吐出圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の遠心送風機（すなわち、遠心圧縮機）がこれに含まれる。

請求項２記載の遠心送風機は、請求項１記載の遠心送風機において、前記第１の筒部と前記第２の筒部との間にベアリングが配設されている。

請求項３記載の攪拌システムは、請求項１または２記載の遠心送風機と、太陽電池と、当該太陽電池からの出力電流を前記遠心送風機に供給して当該遠心送風機を作動させる電源制御装置とを備えて所定空間内の前記気体を攪拌可能に構成されている。

請求項１記載の遠心送風機によれば、回転軸を挿通可能な第１の筒部を有して回転機構およびケーシングのいずれか一方に固定された第１の部材と、第１の筒部を挿通可能な第２の筒部を有して回転機構およびケーシングのいずれか他方に固定された第２の部材とを備えて第１の筒部に対して第２の筒部が回転軸の軸中心を回転中心として相対的に回転して回転機構に対するケーシングの回転を許容する取付部を介して回転機構にケーシングを取り付けたことにより、排出口から排出した気体がケーシングを回転可能に支持するための部材等に当たって送風が遮られる事態を回避することができるため、遠心送風機の周囲の全方向に気体を確実に送風することができる。この場合、排出口からの気体の排出力によって回転機構に対してケーシングを回転させる構成を採用したことにより、ケーシングを回転させるためのモータ等を別個に配設する構成と比較して、遠心送風機の製造コストを十分に低減することができると共に、１つの回転機構によって羽根車およびケーシングの双方を回転させる構成とは異なり、故障を招き易い減速機構を不要とすることができる結果、長期に亘って遠心送風機をスムーズに作動させることができる。

また、請求項２記載の遠心送風機によれば、第１の筒部と第２の筒部との間にベアリングを配設したことにより、回転機構に対してケーシングを極く小さな力でスムーズに回転させることができる。

また、請求項３記載の攪拌システムによれば、上記の遠心送風機と、太陽電池と、太陽電池からの出力電流を遠心送風機に供給して遠心送風機を作動させる電源制御装置とを備えて所定空間内の気体を攪拌可能に構成したことにより、貴重な商用交流の消費量を抑えつつ太陽光を有効利用することができる。また、例えば晴天時において熱気が停滞し易い天井裏等に遠心送風機を設置して気体を攪拌する場合には、天井裏等の温度が上昇し易い晴天時ほど太陽電池によって大きな電流を生成することができるため、晴天時（温度上昇したとき）において、回転機構の回転数を上昇させたとしても、商用交流の消費量を増やすことなく、気体を十分に攪拌することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る遠心送風機および攪拌システムの最良の形態について、図面を参照して説明する。

遠心送風機（以下、「送風機」ともいう）１は、例えば床下や天井裏等に設置されて空気を攪拌する装置であって、図１に示すように、ケーシング２、羽根車３、モータ４、ケーシング取付部５および固定用部材６を備えて構成されている。ケーシング２は、底板１１、周板１２および天板１３を備えて、羽根車３を収容可能な加圧室Ｓと、羽根車３によって圧縮された空気をケーシング２の外に案内する導風路Ｒとを構成する箱体に形成されている。この場合、底板１１は、金属材料で平板状に形成されると共に、その中央部には、モータ４の回転軸４ａを挿通させるための挿通用孔１１ａが形成されている。また、天板１３は、金属材料でその外形が底板１１と同等の平板状に形成されると共に、その中央部には、送風機１によって送風すべき空気（本発明における気体の一例）をケーシング２内に吸入するための吸入口１４が形成されている。さらに、周板１２は、帯状の金属板を底板１１および天板１３の外縁部に沿って折り曲げることによって形成されて、底板１１および天板１３の間に挟み込まれるようにして取り付けられている。

また、このケーシング２では、周板１２の両端部を開口することによって導風路Ｒの先に排出口１５が形成されている。この場合、この送風機１では、この種の一般的な遠心送風機におけるケーシングよりも導風路Ｒが長くなるように形成されている。具体的には、図２に示すように、一例として、羽根車３の直径が２０ｃｍ程度の場合において、一般的な遠心送風機におけるケーシングでは、同図に一点鎖線で示すように、その導風路Ｒｘの長さＬｘが４ｃｍ程度であるのに対し、この送風機１のケーシング２では、その導風路Ｒの長さＬが２８ｃｍ程度となっている。したがって、この送風機１では、ケーシング２の回転中心（後述する回転軸４ａの軸中心）から排出口１５までの距離が一般的な遠心送風機におけるケーシングよりも長くなっている。この構成により、一般的な遠心送風機では、自起動電圧（ケーシングを回転させるためにモータに印加すべき電圧の下限値）が１２Ｖ程度であるのに対して、この送風機１では、自起動電圧（ケーシング２を回転させるためにモータ４に印加すべき電圧の下限値）が９Ｖ程度と低電圧となっている。

羽根車３は、いわゆるシロッコファンであって、ケーシング２の加圧室Ｓ内に配設されると共にモータ４によって回転させられることによって加圧室Ｓ内の空気を圧縮しつつ導風路Ｒに向けて送風する。この羽根車３は、図１に示すように、円板状の底板２１と、複数の羽根２２と、その外径が底板２１の直径と等しいリング状の天板２３とを備えている。また、底板２１の中心部には、モータ４の回転軸４ａを挿通可能な内径の孔が形成された円筒状のハブ２１ａが立設されている。なお、シロッコファンに代えて、ターボファンやエアホイルファン等の各種羽根車を採用することもできる。モータ４は、本発明における回転機構に相当し、一例として、直流ブラシレスモータで構成されている。この場合、図３に示すように、モータ４の回転軸４ａには、図示しないボルトを締め付けることによって羽根車３が固定されている。また、モータ４は、図５に示す電源制御装置１３０から電源が供給されることによって羽根車３を回転させる。

ケーシング取付部５は、本発明における取付部に相当し、図３，４に示すように、モータ側部材３１、ケーシング側部材３２、ベアリング３３，３３およびスペーサ３４〜３６を備えている。モータ側部材３１は、本発明における第１の部材に相当し、図４に示すように、例えばボルト締めによって固定用部材６と共にモータ４に固定される円板状のベース部３１ａと、本発明における第１の筒部に相当する筒部３１ｂとが金属材料で一体的に形成されている。この場合、ベース部３１ａおよび筒部３１ｂには、モータ４の回転軸４ａを挿通可能な内径の挿通孔３１ｃが形成されている。ケーシング側部材３２は、本発明における第２の部材に相当し、例えばボルト締めによってケーシング２の底板１１に固定される円板状のベース部３２ａと、本発明における第２の筒部に相当する筒部３２ｂとが金属材料で一体的に形成されている。この場合、ベース部３２ａおよび筒部３２ｂには、モータ側部材３１の筒部３１ｂ（回転軸４ａを挿通させた状態の筒部３１ｂ）を挿通可能な内径の挿通孔３２ｃが形成されている。

ベアリング３３は、モータ側部材３１（モータ４）に対してケーシング側部材３２（ケーシング２）をスムーズに回転させるための部材であって、モータ側部材３１の筒部３１ｂとケーシング側部材３２の筒部３２ｂとの間に配設されている。スペーサ３４〜３６は、それぞれリング状に形成され、図３に示すように、スペーサ３４，３５がベアリング３３，３３のインナーリングと共にモータ側部材３１の筒部３１ｂに取り付けらると共に、スペーサ３６がベアリング３３，３３のアウターリングと共にケーシング側部材３２の筒部３２ｂに取り付けられる。固定用部材６は、モータ側部材３１のベース部３１ａと共にモータ４に固定されると共に、送風機１を設置すべき部位（例えば、床下や天井裏における梁等）にボルト締めされることによって送風機１を固定する。

また、この送風機１は、図５に示すように、太陽電池パネル１１０、バッテリ１２０および電源制御装置１３０と相まって攪拌システム１００を構成する。この場合、太陽電池パネル１１０は、例えば屋根の上等に設置されて太陽光を光電変換して直流電流を生成して電源制御装置１３０に出力する。また、バッテリ１２０は、電源制御装置１３０の制御下で、太陽電池パネル１１０から出力された直流電流や、商用交流を交流−直流変換した直流電流で蓄電されると共に、電源制御装置１３０に直流電流を出力（放電）する。電源制御装置１３０は、太陽電池パネル１１０またはバッテリ１２０から出力される直流電流を送風機１に電源として供給する。また、電源制御装置１３０は、太陽電池パネル１１０またはバッテリ１２０から出力される電流の電圧が所定電圧以下のときに、商用交流を交流−直流変換してバッテリ１２０に供給することで蓄電させる。

次に、攪拌システム１００（送風機１）の動作原理について、図面を参照して説明する。

まず、前述したように、太陽電池パネル１１０を屋根の上等に設置すると共に、送風機１を床下等に設置する。この場合、この送風機１では、固定用部材６を介してモータ４を梁等に固定する構成が採用されている。したがって、後述するように送風機１を作動させた際に、梁等に対して回転ケーシングと共にモータ４が回転することがないため、モータ４に電源を供給するための複雑な接点機構を採用することなく、一般的な電源ケーブルを介して電源制御装置１３０とモータ４とを電気的に接続して電源を供給することができる。これにより、この送風機１を長期に亘って使用した場合においても、電源供給用の接点機構の摩耗や故障に起因する動作不良を招くことなく、送風機１を良好に作動させることができる。

一方、図示しない電源スイッチが投入されたときには、電源制御装置１３０が、モータ４に電源を供給して羽根車３を回転させる。この際に、電源制御装置１３０は、太陽電池パネル１１０からの出力電圧が所定電圧以上であるか否かを判別し、例えば、晴天時において太陽電池パネル１１０から所定電圧以上の電圧が出力されているときには、太陽電池パネル１１０からの電流を送風機１（モータ４）に供給する。また、例えば雨天時において太陽電池パネル１１０から所定電圧を下回る電圧が出力されているときには、電源制御装置１３０は、バッテリ１２０から所定電圧を超える出力電圧を出力できるか否かを判別する。この際に、バッテリ１２０の蓄電状態が良好で、所定電圧を超える電圧を出力可能な状態のときには、電源制御装置１３０は、バッテリ１２０からの電流を送風機１（モータ４）に供給する。一方、バッテリ１２０の蓄電状態が不十分で、所定電圧以下の出力電圧しか出力できないときには、電源制御装置１３０は、商用交流を交流−直流変換して、生成した直流電流を送風機１（モータ４）に電源として供給すると共にバッテリ１２０に出力して蓄電させる。

また、電源制御装置１３０によって電源が供給された送風機１では、モータ４の回転に伴って羽根車３がケーシング２の加圧室Ｓ内で図６に示す矢印Ａの向きで高速回転させられる。この際に、この送風機１では、前述したようにケーシング２の導風路Ｒを一般的な送風機よりも長くしたことにより、モータ４の自起動電圧が十分に低電圧となっている。したがって、送風機１をスムーズに作動開始させることができる。一方、ケーシング２内では、羽根車３の回転に伴い、羽根車３の内側空間内の空気が加圧されつつ、各羽根２２の間からケーシング２の加圧室Ｓ内に吐出される。これに伴い、ケーシング２の外側の空気が、吸入口１４から加圧室Ｓ内（羽根車３の内側空間）に吸入されると共に、羽根車３から吐出された空気がケーシング２の周板１２に当たって導風路Ｒに導かれて、排出口１５からケーシング２の外側に排出される。

また、図６に示すように、この送風機１では、ケーシング２の排出口１５から空気を排出する力によってケーシング２がモータ４に対して矢印Ａの向き（羽根車３の回転と同じ向き）で低速回転させられる。この場合、この送風機１では、モータ４に固定されているモータ側部材３１の筒部３１ｂと、ケーシング２の底板１１に固定されているケーシング側部材３２の筒部３２ｂとの間にベアリング３３，３３が配設されている。このため、モータ４に対してケーシング２を極く小さな力でスムーズに回転させることができる。したがって、排出口１５がケーシング２の回転に伴って送風機１の周囲の全方向を順次向くこととなるため、送風機１の周囲に滞りなく空気が送風される。また、この送風機１では、従来の攪拌装置とは異なり、ケーシング２を回転可能に支持する部材がケーシング２の周囲に存在しないため、排出口１５から排出された空気がこれらの部材に当たって遮られる事態が回避されて、送風機１の周囲の全方向に空気を確実に送風することができる。この結果、床下において停滞していた空気が確実かつ十分に攪拌される。

このように、この送風機１によれば、回転軸４ａを挿通可能な筒部３１ｂ（第１の筒部）を有してモータ４（本発明における「いずれか一方」）に固定されたモータ側部材３１（第１の部材）と、筒部３１ｂを挿通可能な筒部３２ｂ（第２の筒部）を有してケーシング２（本発明における「いずれか他方」）に固定されたケーシング側部材３２（第２の部材）とを備えて筒部３１ｂに対して筒部３２ｂが回転軸４ａの軸中心を回転中心として相対的に回転してモータ４に対するケーシング２の回転を許容するケーシング取付部５（取付部）を介してモータ４にケーシング２を取り付けたことにより、排出口１５から排出した空気がケーシング２を回転可能に支持するための部材等に当たって送風が遮られる事態を回避することができるため、送風機１の周囲の全方向に空気を確実に送風することができる。この場合、排出口１５からの空気（気体）の排出力によってモータ４に対してケーシング２を回転させる構成を採用したことにより、ケーシング２を回転させるためのモータ等を別個に配設する構成と比較して、送風機１の製造コストを十分に低減することができると共に、モータ４によって羽根車３およびケーシング２の双方を回転させる構成とは異なり、故障を招き易い減速機構を不要とすることができる結果、長期に亘って送風機１をスムーズに作動させることができる。

また、この送風機１によれば、筒部３１ｂと筒部３２ｂとの間にベアリング３３，３３を配設したことにより、モータ４に対してケーシング２を極く小さな力でスムーズに回転させることができる。

また、この攪拌システム１００によれば、上記の送風機１と、太陽電池パネル１１０と、太陽電池パネル１１０からの出力電流を送風機１に供給して送風機１を作動させる電源制御装置１３０とを備えて所定空間内（床下や天井裏等）の空気を攪拌可能に構成したことにより、貴重な商用交流の消費量を抑えつつ太陽光を有効利用することができる。また、例えば晴天時において熱気が停滞し易い天井裏等に送風機１を設置して空気を攪拌する場合には、天井裏等の温度が上昇し易い晴天時ほど太陽電池パネル１１０によって大きな電流を生成することができるため、晴天時（温度上昇したとき）において、モータ４の回転数を上昇させたとしても、商用交流の消費量を増やすことなく、空気を十分に攪拌することができる。

なお、本発明は、上記の最良の形態において説明した構成に限定されない。例えば、上記の送風機１では、本発明における第１の部材に相当するモータ側部材３１がモータ４に固定されると共に、本発明における第２の部材に相当するケーシング側部材３２がケーシング２に固定されているが、本発明はこれに限定されず、本発明における第２の部材をモータ４（回転機構）に固定すると共に、本発明における第１の部材をケーシング２に固定する構成を採用することができる。

遠心送風機１の分解斜視図である。 遠心送風機１の平面図である。 遠心送風機１の断面図である。 ケーシング取付部５の分解斜視図である。 攪拌システム１００の構成を示すブロック図である。 作動状態における遠心送風機１の平面図である。

符号の説明

１ 遠心送風機
２ ケーシング
３ 羽根車
４ モータ
４ａ 回転軸
５ ケーシング取付部
６ 固定用部材
１４ 吸入口
１５ 排出口
３１ モータ側部材
３１ａ，３２ａ ベース部
３１ｂ，３２ｂ 筒部
３１ｃ，３２ｃ 挿通孔
３２ ケーシング側部材
３３ ベアリング
１００ 攪拌システム
１１０ 太陽電池パネル
１３０ 電源制御装置

Claims (3)

1. 羽根車と、当該羽根車を取り付け可能な回転軸を有する回転機構と、前記羽根車を収容可能に構成されると共に吸入口および排出口が形成されたケーシングとを備え、前記ケーシング内において前記回転機構によって前記羽根車を回転させて前記吸入口から吸入した気体を前記排出口から排出すると共に、前記回転機構に対して前記ケーシングが回転可能に取り付けられる取付部を備えて前記排出口から前記気体を排出する排出力によって当該回転機構に対して当該ケーシングを回転可能に構成され、
   前記取付部は、前記回転軸を挿通可能な第１の筒部を有して前記回転機構および前記ケーシングのいずれか一方に固定された第１の部材と、前記第１の筒部を挿通可能な第２の筒部を有して前記回転機構および前記ケーシングのいずれか他方に固定された第２の部材とを備え、前記第１の筒部に対して前記第２の筒部が前記回転軸の軸中心を回転中心として相対的に回転して前記回転機構に対する前記ケーシングの回転を許容する遠心送風機。
2. 前記第１の筒部と前記第２の筒部との間にベアリングが配設されている請求項１記載の遠心送風機。
3. 請求項１または２記載の遠心送風機と、太陽電池と、当該太陽電池からの出力電流を前記遠心送風機に供給して当該遠心送風機を作動させる電源制御装置とを備えて所定空間内の前記気体を攪拌可能に構成されている攪拌システム。

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