JP2012241980A - 換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチへの負荷を低減した換気扇を得ること。また、シャッターが閉じるときの衝突音を低減した換気扇を得ること。
【解決手段】室内側と室外側とが開口した換気扇枠体と、板状の平面部３ｅと、平面部３ｅが垂下されて換気扇枠体の室外側開口を塞ぐように回動自在に換気扇本体に一点軸支される孔３ｃと、平面部３ｅを室外側へ上げて換気扇枠体の室外側開口を開放する操作力が孔３ｃを挟んで平面部３ｅとは反対側に伝達されるアーム部３ａとを各々が有する複数のシャッター３と、操作力を複数のシャッター３の各々のアーム部３ａに伝達し、複数のシャッター３の各々の平面部３ｅが一斉に室外側へ上がるように複数のシャッター３の各々を回動させる連結棒と、を備え、複数のシャッター３の各々は、平面部３ｅが垂下された状態のときに孔３ｃの下方に重心が位置するように、孔３ｃを通る鉛直線よりも屋内側に平面部３ｅの一部分が入り込む。
【選択図】図３

Description

本発明は、外気流入を防止するシャッターを有する換気扇に関する。

従来の換気扇のシャッターは、換気扇枠体の内側に長尺状のシャッター支持枠を設け、シャッター支持枠に各シャッターの両側を折り曲げ加工されたアーム部を支持軸により支持し、各アーム部の後端には軸によってシャッター連結棒に連結され、この連結棒を引き紐付きスイッチ（以下、単にスイッチという。）を介して引き紐で引っ張ることで、シャッターは支持軸を中心に回動し開く。

このような換気扇は外気流入や光の進入を防止するために、シャッター同士又はシャッターと換気扇枠体とに重なり部を設けている。そのためシャッター閉時、シャッター同士又はシャッターと換気扇枠体との衝突音が発生し、その衝突音を低減することが求められている。従来のシャッターの上端部及び換気扇枠体の下側折り曲げ部に、一般にゴム等で形成された緩衝材を取り付けていた。あるいは、シャッターに突出部を形成して衝撃音を吸収する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、シャッターを操作するスイッチにかかる負荷が大きく、スイッチが故障する不具合があり、スイッチへの負荷の低減が求められている。

上記の従来例のような換気扇の機構をエネルギーの観点から捉えると、シャッター操作に必要な仕事とシャッターの持つ位置エネルギーとには相関関係がある。引き紐に荷重を加えて引き、連結棒を介してシャッターに仕事をした分だけ、シャッターは開き、シャッターの位置エネルギーに変換される。シャッターが閉じるとき、その位置エネルギーを運動エネルギーに変えながら閉じ、運動エネルギーは衝突音に変換される。シャッター操作に必要な仕事を低減することはシャッターが開いているときに持つ位置エネルギーを低減することと等価であり、シャッターが閉じるときの衝突エネルギーを低減することと等価である。

つまり、シャッターの引き荷重を低減し、シャッター操作に必要な仕事を低減することで、スイッチへの負荷を低減すると同時に、シャッターが閉じるときのシャッターの衝突音を低減できる。

特許第３８５３０２６号公報

上記特許文献１に記載された発明や、従来の一般的な換気扇のように緩衝材を用いる衝撃音は緩和されるが、スイッチへの負荷は変わらない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スイッチへの負荷を低減した換気扇を得ることを目的とする。また、シャッターが閉じるときの衝突音を低減した換気扇を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、室内側と室外側とが開口し、内部に送風機が設置される筒状の換気扇枠体と、板状の遮蔽部と、遮蔽部が垂下されて換気扇枠体の室外側開口を塞ぐように回動自在に換気扇本体に一点軸支される軸支部と、遮蔽部を室外側へ上げて換気扇枠体の室外側開口を開放する操作力が軸支部を挟んで遮蔽部とは反対側に伝達される操作部とを各々が有する複数のシャッターと、操作力を複数のシャッターの各々の操作部に伝達し、複数のシャッターの各々の遮蔽部が一斉に室外側へ上がるように複数のシャッターの各々を回動させる開閉部材と、を備え、複数のシャッターの各々は、遮蔽部が垂下された状態のときに軸支部の下方に重心が位置するように、軸支部を通る鉛直線よりも屋内側に遮蔽部の一部分が入り込むように遮蔽部が折り曲げられていることを特徴とする。

本発明によれば、シャッターの操作荷重が低減し、スイッチへの負荷が低減することで、スイッチの故障が減る。また、シャッター衝撃音が低減し、緩衝材を削減できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる扇風機の分解斜視図である。 図２は、実施の形態の換気扇の側面断面図である。 図３は、実施の形態の換気扇のシャッターの斜視図である。 図４は、実施の形態の換気扇のシャッターの側面図である。 図５は、一般的な換気扇のシャッターの側面図である。 図６は、シャッターの重心高さと、支点から重心までの距離との関係を示す図である。 図７は、シャッター機構全体を示す図である。

以下に、本発明にかかる換気扇の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる扇風機の分解斜視図である。図２は、実施の形態の換気扇の側面断面図である。図３は、実施の形態の換気扇のシャッターの斜視図である。図４は、実施の形態の換気扇のシャッターの側面図である。

室内側と室外側とが開口した角筒状の換気扇枠体１の内部に羽根９を駆動するモータ１０を備えたファンモータ（送風機）を設け、換気扇枠体１の室内側開口部１１には羽根９の風洞となるオリフィス１２を設ける。また、換気扇枠体１の室外側開口部１３には換気扇枠体１の内側部の縦方向に帯状のシャッター支持板２を支持部材として設け、外気の流入を防止するための複数のシャッター３を配置する。シャッター３は、シャッター支持板２に設けた支持軸４を介して回動できるようにシャッター３の両側にアーム部３ａを設け、アーム３ａには支持軸４を通すための孔３ｃが軸支部として設けてある。操作部としてのアーム部３ａにはさらに複数枚のシャッター３を同時に（一斉に）開閉させるための開閉部材としての連結棒６が軸５を介して取り付けられるように孔３ｄが開けられている。

スイッチ７は、引き紐８と引き紐８が連結された棒材１５とを有し、引き紐８に対する操作に応じてモータ１０を駆動・停止させる。

連結棒６はＬ字状で形成されており、縦方向の辺には複数のシャッターの孔３ｄと連結し、横方向の先端は、棒材１５を介してスイッチ７の引き紐８と連結している。こうすることで、引き紐８を引くことで棒材１５及び連結棒６を介してアーム部３ａの孔３ｄに力が加わり、常態では換気扇枠体１の室外側開口部１３を塞いでいるシャッター３が支持軸４を中心にシャッター３が回動して開く。

シャッター３を側面から見ると、光や外風が入ってこないように、シャッター３の上端部３ｂと下端部３ｇとが重なるように配置され、３ｍｍ程の隙間を保つように曲げられている。この隙間は、閉じたときのシャッター同士の衝突による金属音を低減するためのものであり、この隙間に緩衝材を設けるか、あるいは、樹脂製のシャッター支持板２にシャッター３の当たり部を設け、シャッター３同士が当たらない位置でシャッター３を受けるようになっている。遮蔽部としての平面部３ｅは、支持軸４（孔３ｃ）よりも室内側に位置するように曲げられている。シャッター３が閉じているとき、シャッター３の重心３ｆが支持軸４（孔３ｃ）の鉛直線上に位置するように曲げられている。

上記のようにシャッター３の重心３ｆを回転支持の鉛直線上に配置することで、シャッター操作に必要な仕事が小さくなることについて、図５を用いて説明する。図５は、一般的な換気扇のシャッターの側面図であり、図５（ａ）はシャッターが閉じている状態を示し、図５（ｂ）はシャッターが閉じた状態からθ回転した状態を示す。シャッターの支点（孔３ｃ）からシャッターの力点（孔３ｄ）の距離をｒ１、支点から重心３ｆまでの距離をｒ２、シャッターが閉じているときの支点と力点とが水平方向に対してなす角をα、支点と重心３ｆとが鉛直方向に対してなす角度をβとする。引き紐８を引き始め、シャッター３がθ回転したときにシャッターを支える力をＦｓｈ、シャッターの質量をＷｓｈ、支点と力点との水平距離をＬ１、支点と重心３ｆとの水平距離をＬ２とする。このとき、支点まわりのモーメント釣り合いを考えると、下記式（１）が成り立つ。

Ｆｓｈ・Ｌ１＝Ｗｓｈ・Ｌ２ ・・・（１）

また、Ｌ１、Ｌ２、θの関係は、θ＋β≦πの範囲では、下記式（２）で示される。

Ｌ２＝ｒ２・ｓｉｎ（β＋θ） ・・・（２）

式（１）からＬ１、Ｗｓｈが一定であれば、ＦｓｈはＬ２に比例する。式（２）よりβの大きさにもよるが、実用的な範囲はβ＋θ≦（π／２）であり、このときｒ２が一定であれば、βが小さいほど同角度θのときのＬ２は小さくなる。すなわち、βが小さいほど、換言すると重心位置が支点からの鉛直線上に近いほど、シャッターを支える力Ｆｓｈは小さくなる。

また、式（１）、式（２）からｒ２が小さいほどＦｓｈが小さくなることが分かる。シャッターの重心３ｆを上方向に位置できれば（換言すると、重心３ｆの高さを孔３ｃに近づければ）ｒ２は小さくなるが、シャッターが閉まっているときの面積を縮小してｒ２を小さくすることはできない。すなわち、孔３ｃから下端部３ｇまでの距離を短くすると、風路を塞ぐというシャッター本来の機能を損なってしまう。重心３ｆの高さを孔３ｃに近づけることは、アーム部３ａに錘を付けることでも可能であるが、材料が余分に必要となり、コストが高くなる。図６は、シャッターの重心高さと、支点から重心までの距離との関係を示す図である。図６から明らかなように、重心の高さが一定のとき、βが小さいほどｒ２は小さくなる。

また、式（１）からＬ１を長くすることでＦｓｈを小さくすることも可能であるが、式（１）の右辺が一定である以上、シャッターを同角度だけ開くのに必要な仕事量は変わらない。Ｆｓｈが小さくなった分、引き紐８の操作距離を長くする必要がある。このようにシャッターを支える力を低減してもシャッターに与える仕事量が変わらなければ、シャッターが閉じる時の衝撃力も低減しないため、騒音の削減とはならない。

図７は、シャッター機構全体を示す図である。連結棒４はバネ１４により換気扇枠体１に連結されている。実線の矢印は連結棒６に働く力を示しており、破線の矢印はシャッター３に働く力を示している。連結棒６が引き紐８によって引っ張られる力（操作荷重）をＦ０、バネ１４が連結棒６を引く力をＦｓｐ、連結棒６がシャッター３を引く力をＦｓｈ、連結棒６の質量をＷｃｏｎとすると、連結棒６の力の釣り合いを考えると、下記式（３）が成り立つ。

Ｆ０−Ｆｓｐ＋Ｗｃｏｎ−３・Ｆｓｈ＝０ ・・・（３）

式（３）の中で、左辺第２項と第４項とがＦ０を左右するのに支配的な力となる。第３項のＷｃｏｎは大きければＦ０は小さくなるが、効果は小さく、Ｗｃｏｎを大きくすると材料費が増えるデメリットが大きい。Ｆｓｐは外風などでシャッター３に外力が加わったときにシャッター３が開かないようにするシャッターロック機構に必要な力である。シャッターロック機構については詳細な説明は割愛するが、ＦｓｐはＦｓｈとは独立して一定以上の力が必要であるため、Ｆｓｐを小さくすることによってＦ０を小さくすることは現実的には困難である。

Ｆｓｈが小さければＦ０は小さく、スイッチ７に加わる力は小さくなる。Ｆ０が小さくなり、スイッチ７に加わる力が小さくなることにより、スイッチ７の故障が減少する。また、スイッチ７を機械的に動作させる場合には、動力が小さくて済むため、エネルギー消費を抑えられる。

本実施の形態では、シャッターの平面部が支持軸を通る鉛直線よりも室内側に配置されており、シャッターの重心は、支持軸の鉛直下方に位置している。このため、図５におけるβは０°となり、Ｆｓｈを小さくし、ひいてはＦ０を小さくすることができる。

以上の説明においては、シャッター３が閉じているときにシャッター３の重心３ｆが支持軸４（孔３ｃ）の鉛直線上に位置する構成（β＝０°）を例としたが、平面部３ｅの一部を支持軸４の鉛直下方よりも室内側に位置していれば、必ずしもシャッター３の重心３ｆが支持軸４の鉛直下方に位置していなくても、角度βが小さくなるためスイッチ７にかかる力を小さくする効果は得られる。

このように、本実施の形態によれば、シャッター３を操作するスイッチ７にかかる負荷が小さいため、スイッチ７の故障の発生を抑制することができる。

１ 換気扇枠体
２ シャッター支持板
３ シャッター
３ａ アーム部
３ｂ 上端部
３ｃ、３ｄ 孔
３ｅ 平面部
３ｆ 重心
３ｇ 下端部
４ 支持軸
５ 軸
６ 連結棒
７ スイッチ
８ 引き紐
９ 羽根
１０ モータ
１１ 室内側開口部
１２ オリフィス
１３ 室外側開口部
１４ バネ

Claims (3)

1. 室内側と室外側とが開口し、内部に送風機が設置される筒状の換気扇枠体と、
   板状の遮蔽部と、該遮蔽部が垂下されて前記換気扇枠体の室外側開口を塞ぐように回動自在に前記換気扇枠体に一点軸支される軸支部と、前記遮蔽部を前記室外側へ上げて前記換気扇枠体の室外側開口を開放する操作力が前記軸支部を挟んで前記遮蔽部とは反対側に伝達される操作部とを各々が有する複数のシャッターと、
   前記操作力を前記複数のシャッターの各々の前記操作部に伝達し、前記複数のシャッターの各々の前記遮蔽部が一斉に前記室外側へ上がるように前記複数のシャッターの各々を回動させる開閉部材と、
   を備え、
   前記複数のシャッターの各々は、前記遮蔽部が垂下された状態のときに前記軸支部の下方に重心が位置するように、前記軸支部を通る鉛直線よりも屋内側に前記遮蔽部の一部分が入り込むように該遮蔽部が折り曲げられていることを特徴とする換気扇。
2. 前記複数のシャッターの各々は、前記遮蔽部が垂下された状態で前記軸支部を通る鉛直線上に重心が位置することを特徴とする請求項１に記載の換気扇。
3. 引き紐に対する操作に応じて前記送風機を駆動・停止させる引き紐スイッチを有し、
   前記引き紐に対する操作の力が前記操作力として前記操作部に伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載の換気扇。

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