JP2010007902A - Ventilation fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機や換気扇などの家電機器に設けられて空気を吸入,排出させる送風機に関し、特に一般家庭でシックハウス対策のため、24時間換気で使用される換気扇(小風量タイプ)に関する。 The present invention relates to a blower that is provided in home appliances such as an air conditioner and a ventilation fan, and sucks and discharges air, and particularly relates to a ventilation fan (small air volume type) that is used for 24-hour ventilation in order to prevent sick house in a general household.
代表的な事例を挙げると、この種の換気扇は、延べ床面積40坪(132m2)規模の2階建住宅に使用される場合が多い。押入、クローゼットを除く24時間換気の対象となる空間の容積は、対象面積を119m2、天井高さ2.5m、とすると、297.5m3となり、必要換気回数は0.5回/hなので、1階と2階を合計した必要換気量は、およそ150m3/hとなる。 As a typical example, this type of ventilation fan is often used for a two-story house with a total floor area of 40 tsubo (132 m 2 ). The volume of the space that is subject to 24-hour ventilation excluding indentation and closet is 297.5m 3 if the target area is 119m 2 and the ceiling height is 2.5m, and the required ventilation rate is 0.5 times / h. The total ventilation required for the first and second floors is approximately 150 m 3 / h.
また、この種の換気扇は、それぞれ1階と2階のサニタリーゾーン(トイレ,浴室,洗面所などの衛生設備をもつ水周り部分のスペース)の天井に設置されるのが一般的であり、購入費用,施工コスト等の面から、送風ファン(シロッコファン)の羽根径が約10cmクラスのものが多く使用される。 In addition, this type of ventilation fan is generally installed on the ceiling of the sanitary zones (spaces around the water with sanitary facilities such as toilets, bathrooms, and washrooms) on the 1st and 2nd floors. From the viewpoint of cost, construction cost, etc., a fan with a blade diameter of about 10 cm is often used.
本事例では、1階と2階合計で150m3/h必要であるため、2台/戸 使用した場合、1台あたり75m3の換気量があれば良いことになる。通常、換気扇を施工する際、ダクト配管と屋外フード(図示せず)が必要になるが、それぞれ通気抵抗を持つため、換気扇に要求される性能としては、開放状態(通気抵抗無し)で約100m3/h必要になる。さらに、この種の換気扇は、市場価格競争が激化しており、モータは価格が安価な隈取りモータが用いられる場合が多い。 In this case, the total of 150m 3 / h is required for the 1st and 2nd floors, so if 2 units / door are used, a ventilation volume of 75m 3 per unit is sufficient. Normally, when installing a ventilation fan, duct piping and an outdoor hood (not shown) are required, but each has ventilation resistance, so the performance required for the ventilation fan is about 100m in the open state (no ventilation resistance) 3 / h is required. Furthermore, the market price competition of this type of ventilation fan is intensifying, and a motor with a low price is often used for the motor.
一般的に隈取りモータは、コンデンサランモータと比較して効率が悪く、モータの固定子巻線の発熱が高いため、熱伝導によりモータの軸受温度が高くなる。モータ軸受温度が高くなると、軸受として使用しているベアリングの寿命時間は短くなるが、モータの固定子巻線からの発熱を、効率良く放熱させることにより、モータの軸受の温度上昇を低減させ、モータの寿命を低下することなく、風量は必要換気量を満たせる。 Generally, the scraping motor is inefficient compared to the capacitor run motor, and the stator windings of the motor generate a large amount of heat. Therefore, the bearing temperature of the motor increases due to heat conduction. If the motor bearing temperature rises, the life time of the bearing used as a bearing will be shortened, but by efficiently dissipating the heat generated from the stator winding of the motor, the temperature rise of the motor bearing will be reduced, The airflow can meet the required ventilation without reducing the life of the motor.
従来、内部に設けたモータを冷却できる天井埋込形換気扇として、特開2001−263754号公報(特許文献1)に示すものが知られている。 Conventionally, what is shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-263754 (patent document 1) is known as a ceiling embedded type ventilation fan which can cool the motor provided inside.
この天井埋込形換気扇は、スクロールにより包囲されたシロッコファンが設けられた送風機部分と前記シロッコファンを駆動するモータが収納された収納部を区画した天井埋込形換気扇において、前記シロッコファンの背面に補助羽根を設け、この補助羽根にて前記モータが収納された収納部内の空気をスクロール内に導き、前記ベルマウスの吸気穴よりスクロール内に吸引された空気と合わせて吐出口から機外に排出する一方、前記スクロール内の空気を前記モータが収納された収納部に流入させたものである。 This ceiling-embedded ventilation fan is a ceiling-embedded ventilation fan in which a blower part provided with a sirocco fan surrounded by a scroll and a storage part in which a motor for driving the sirocco fan is partitioned are defined. Auxiliary blades are provided in the air, and the air in the storage portion in which the motor is stored is guided into the scroll by the auxiliary blades, and is combined with the air sucked into the scroll through the intake hole of the bell mouth and is discharged from the discharge port to the outside of the machine. On the other hand, the air in the scroll is caused to flow into a storage portion in which the motor is stored.
これにより、スクロール内からモータが収納された収納部を通り、スクロールを介して
排気される空気の流れを形成でき、この空気の流れによりモータを冷却していた。
Thereby, the flow of the air exhausted through the scroll through the storage portion in which the motor is stored from inside the scroll can be formed, and the motor is cooled by this air flow.
しかしながら、スクロール内の空気をモータが収納された収納部へ送られるので、この
空気に含まれる埃や湿気により、モータの絶縁劣化や錆の発生を助長し、モータの寿命が短くなる恐れがあった。
However, since the air in the scroll is sent to the storage part in which the motor is stored, the dust and moisture contained in the air may promote the deterioration of insulation and rust of the motor, which may shorten the life of the motor. It was.
本発明の目的は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、モータから発生した熱の放散を増加させ、モータの軸受の温度を下げて、埃や湿気を含んだ空気の流れによるモータの冷却を使用することなく、送風機のモータの軸受寿命を長寿命化せしめ得る換気扇を提供することにある。 The object of the present invention has been made in view of the above problems, and increases the dissipation of heat generated from the motor, lowers the temperature of the bearings of the motor, and allows the motor to be driven by the flow of air containing dust and moisture. An object of the present invention is to provide a ventilation fan that can extend the bearing life of a motor of a blower without using cooling.
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、モータと前記モータの軸で連結された送風ファンと、吸込み口が形成されたベルマウスと、前記送風ファンの周囲を囲むように形成したスクロールからなる送風機部分と、前記送風ファンが連結された前記モータを取付け部材によりモータベースに取付けられ、その取付け部材は、前記モータの固定子鉄心と取付け部材、および取付け部材とモータベースとの接触面積が、前記モータのモータ軸受を挿入したブラケットと前記固定子鉄心との接触面積よりも、大となるように構成したことにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a motor, a blower fan connected by the shaft of the motor, a bell mouth formed with a suction port, and a periphery of the blower fan are formed. The motor part connected to the blower fan and the fan connected to the motor base are attached to a motor base by an attachment member. The attachment member includes a stator iron core and an attachment member of the motor, and an attachment member and a motor base. The contact area is configured to be larger than the contact area between the bracket into which the motor bearing of the motor is inserted and the stator core.
本発明による換気扇は、モータをモータベースに取付ける際に熱伝導率が大きい取付け部材を使用し、モータの固定子巻線で発生した熱は、取付け部材を介してモータベースに伝導し放散する。これにより、モータの軸受温度上昇が低減され、モータの軸受寿命を延ばすことができる。 The ventilation fan according to the present invention uses an attachment member having a high thermal conductivity when the motor is attached to the motor base, and the heat generated in the stator winding of the motor is conducted to the motor base and dissipated through the attachment member. Thereby, the bearing temperature rise of a motor is reduced and the bearing life of a motor can be extended.
以下、本発明による換気扇の一実施例を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a ventilation fan according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明による換気扇の断面図で、図2は本発明によるモータ取付説明図である。 FIG. 1 is a sectional view of a ventilation fan according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of motor mounting according to the present invention.
本発明による換気扇は、送風機部分をモータ3の軸と連結したシロッコファン5、シロッコファン5の周囲を囲むように形成したスクロール1、吸込み口を形成したベルマウス7で構成されている。モータ配置部分は、モータ3、モータ3を取付けるための取付部材2,モータ3を塵埃等から保護するためのカバー4からなり、モータ3を取付け部材2で取付けているモータベース8は、前述の送風機部分とモータ配置部分とを、分割する隔壁の役割を持っている。
The ventilation fan according to the present invention includes a
さらに、送風機部分のベルマウス7から吸込まれた空気は、シロッコファン5により吐出口1aへ送られ、屋外に吐出される。また、継手部1bは、ダクト配管(図示せず)との接続に使用される。
Furthermore, the air sucked from the
モータ3の構造について、図4を用いて説明する。
The structure of the
モータ3は、固定子鉄心3eに固定子巻線3aが取付けられており、この部分が発熱源となっている。また回転子3dには、軸3fが貫通するように取付けられており、回転子3dの上下に軸受3b取付けられている。軸受3bはブラケット3cで固定され、回転子3dはこの構成により回転自在に設置されている。
In the
固定子鉄心3eの材質はケイ素鋼板、ブラケット3cは亜鉛合金(ダイキャスト)が使用されており、ともに金属である。
The material of the
前述の通り固定子巻線3aが発熱源であるが、ここで発生した熱は、固定子鉄心3e、ブラケット3cを通して軸受3bに伝導する。
As described above, the
モータ3は、従来は取付け部材20(図3参照)で取付けられており、この材質は黄銅を使う場合が多く、また、取付け面積も小さく、特に放熱に対する配慮はしていなかった。よって、前述の通り固定子巻線3aで発生した熱が、軸受3bに伝わってしまう。
The
本発明においては、取付け部材2(図2参照)の様に取付け面積を大きくとり、材質も熱伝導性の良好なものを使用している。 In the present invention, a large mounting area is used as in the mounting member 2 (see FIG. 2), and a material with good thermal conductivity is used.
これにより、固定子巻線3aで発生した熱は、軸受3bに伝わる前に取付け部材2を通してモータベース8に熱が伝えられ、軸受3bへの熱伝導を低減することができる。
Thus, the heat generated in the
取付け部材2は、図2に示すように、前記モータ3とモータベース8を係合するネジ穴2aと前記モータ3と係合するネジ穴2bが形成され、前記ネジ穴2aを介して取付けネジ9で前記モータベース8と締結される。また、取付け部材2は、前記ネジ穴2aと2bを介して取付けネジ10で前記モータ3と締結される。
As shown in FIG. 2, the
図1ないし図2に示す本発明の実施例において、取付け部材2の材質は、アルミニウムで形成されている。
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで取付け部材2は、亜鉛等の一体型で形成されてもよい。図6に示すこの実施例によれば、モータベース8との取付け部が橋絡部21fでブラケット3cと繋がって一体型で形成される。前記橋絡部21fの断面積は、前記モータベースと接触する部分の面積21eより小さく形成されている。
Here, the
熱伝導性の良い材料としては、その代表例と熱の伝わりやすさの比較を表1に示す。 Table 1 shows a comparison between the typical examples of materials having good thermal conductivity and the ease of heat transfer.
各々、物質の熱伝導率は、取付け部材において温度差がある場合、温度の高い2c側(従来品の場合20c側)から温度の低い2d側(従来品の場合20d側)へと熱の移動現象が生じる。取付け部材の両面に単位長(厚さ)当たり1度の温度差があるとき、1m2あたり1時間に伝わる熱量が熱伝導率として表現される。この熱伝導率の値が大きければ大きいほど、移動する熱量は大きく、熱が伝わりやすくなる。
The heat conductivity of each material is transferred from the high temperature 2c side (20c side for conventional products) to the
熱伝導の良好な順は、銅>アルミ>亜鉛であるが、本発明においては、材料コスト、加工性等からアルミを選定している。また、温度の高い2c側(従来品の場合20c側)から温度の低い2d側(従来品の場合20d側)へ、時間Δtの間に熱量ΔQが流れたとすると、熱の流量ΔQ/Δtは、取付け部材の取付け面積と温度差に比例し、厚さに反比例する。
The order of good heat conduction is copper> aluminum> zinc, but in the present invention, aluminum is selected from the material cost, workability and the like. If the heat quantity ΔQ flows from the high temperature 2c side (20c side for the conventional product) to the
熱伝導率を用いて上の式を書き直すと次のようになる。 Rewriting the above equation using thermal conductivity yields:
本発明で用いた取付け部材2の(面積2e)/(厚さ)と、従来品の取付け部材20の面積20e)/(厚さ)を比較すると、
When comparing the (
ここで、取付け面積は、本発明品>ブラケットと前記固定子鉄心との接触面積(従来品と本発明品は同一)>従来品の順であり、取付け部材の厚さは、(本発明品)=(従来品)とする。 Here, the mounting area is in the order of the product of the present invention> contact area between the bracket and the stator core (the conventional product and the product of the present invention are the same)> the thickness of the mounting member (the product of the present invention). ) = (Conventional product).
材質が同一(アルミニウム)でアルミの熱伝導率:240(W/m・K) at 100℃で1度の温度差があるときの熱の流量を比較すると、従来品:0.45(W)に対し、本発明:4.38(W)となる。よって、本発明の取付け部材2の方が、良好な放熱性能を有することがわかる。
Compared with the same material (aluminum) and thermal conductivity of aluminum: 240 (W / m · K) at 100 ° C with a temperature difference of 1 degree, the conventional product: 0.45 (W) In contrast, the present invention is 4.38 (W). Therefore, it can be seen that the mounting
従来品と本発明によるモータ軸受けの温度測定値は図5の通りとなる。 The measured temperature values of the conventional product and the motor bearing according to the present invention are as shown in FIG.
30aは従来品、30bは本発明における軸受けの温度である。また、40は測定時の気温である。 30a is the conventional product, and 30b is the temperature of the bearing in the present invention. 40 is the temperature at the time of measurement.
換気扇運転前の温度は、気温とほぼ同じ値であるが、運転開始と同時に温度が上昇していく。約2時間ほどで発熱と放熱のバランスがとれ、平衡状態となる。このときの温度差は約15℃であった。 The temperature before the ventilation fan operation is almost the same as the air temperature, but the temperature rises at the same time as the operation starts. In about 2 hours, heat generation and heat dissipation are balanced and an equilibrium state is reached. The temperature difference at this time was about 15 ° C.
ここで、事例を挙げて説明する。本発明では、前記モータ3の軸受3bを密封玉軸受で形成される。この軸受3bに封入された汎用グリースの寿命は、次式で表される。
Here, an example is given and demonstrated. In the present invention, the
n:軸受の回転速度(min-1)……本発明の事例では、約1,000回転
Nmax:グリース潤滑の許容回転数(min-1)……本発明の事例では、32,000回転
T:軸受の運転温度(℃)
ここで、本発明の実施例の換気扇では、
となるので
として計算する。
n: Bearing rotational speed (min −1 ) …… In the example of the present invention, approximately 1,000 revolutions Nmax: Allowable rotational speed of grease lubrication (min −1 ) …… In the example of the present invention, 32,000 revolutions T : Bearing operating temperature (℃)
Here, in the ventilation fan of the embodiment of the present invention,
Because
Calculate as
いまここで、従来品の取付け部材20を使用した場合の軸受の運転温度Tが70(℃)であったとした場合、平均グリース寿命tは、22,400(h)となるが、本発明の取付け部材2を使用したときの温度は、図5より軸受の運転温度Tは55(℃)になる。そのときの平均グリース寿命tは、47,900(h)となる。
Now, assuming that the operating temperature T of the bearing when the conventional mounting
したがって、本発明による換気扇は、従来の換気扇に比べて、前記モータ3から前記モータベース8への熱伝導を改善することにより、モータの軸受3bの温度を下げることが可能となり、グリース寿命をのばすことができる。
Therefore, the ventilation fan according to the present invention can reduce the temperature of the
1 スクロール
1a 吐出口
1b 継手部
2,20 取付け部材
2a,2b ネジ穴
3 モータ
3a 固定子巻線
3b 密封玉軸受
3c ブラケット
3d 回転子
3e 固定子鉄心
3f 軸
4 カバー
5 シロッコファン
7 ベルマウス
8 モータベース
9,10 取付けネジ
21f 橋絡部
30a 従来品の軸受け温度
30b 発明品の軸受け温度
40 測定時の気温
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008165208A JP2010007902A (en) | 2008-06-25 | 2008-06-25 | Ventilation fan |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011220630A (en) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | Ventilation apparatus |
US10404147B2 (en) * | 2016-03-28 | 2019-09-03 | Johnson Electric International AG | Stator, single phase motor and fan |
-
2008
- 2008-06-25 JP JP2008165208A patent/JP2010007902A/en not_active Withdrawn
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