JP2015081596A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風量を落とすことなくモータの温度を下げることができる送風装置を提供すること。
【解決手段】吸気口３及び排気口４が形成された本体箱体２１と、本体箱体２１に組み込まれ、モータ２２とモータ２２の出力軸に取付けられた多翼遠心羽根２８からなる遠心式送風機１１と、多翼遠心羽根２８を取り囲み、吸気口３から吸い込まれた空気を取り込む吸込口及び空気を排気口４へ吐き出す吐出口７を有する羽根ケーシング２４、２６と、を備え、モータ２２は、吸込口の内側に位置し、端部が折り曲げられた折り曲げ冷却プレート３０が取り付けられているものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、換気扇、空気調和機等の送風装置に関し、特にモータの冷却性能の向上に関するものである。

従来、天井や壁等に埋め込み、室内の空気を換気する送風装置が用いられている。近年、この種の送風装置においては小型、軽量化をした上での高出力、使用環境温度の広範囲対応化が求められており、さらには法規制による外郭温度の規制への対応が必要となっている。

モータは、巻線による熱やモータシャフトを支えるベアリングの摩擦により発熱する。そして、モータの温度が上昇すると、ベアリング温度も同じく上昇するためグリスが劣化し、結果としてモータ寿命が短くなる。そのため、モータの発熱による発火等からの回避、またはモータ動作の安定化のためにモータから発生する熱を適切に放熱させることが要求される。

従来技術として、モータに放熱性の高いプレート（例えば鋼板性）を具備したり、強制的な通風を当てたりすることで、冷却性能を高める手段がある（例えば特許文献１参照）。

実開平５−８７４２３号公報

特許文献１に記載の送風装置は、強制的な通風によってモータの冷却性能を高めるため、本体内に強制的な通風用の機構（通風孔等）や、さらには補助ファンといった付加部品用のスペースが必要となり、本体の大型化やコストアップを引き起こす原因となっていた。
強制的な通風によってモータの小型化による発熱の増大分も放熱させることができれば、モータの小型化によりコストダウンできる。しかし、近年の小型化、高出力化が求められる使用環境においては、モータを限界領域の高出力で使用することが多く、強制的な通風による放熱は法規制の回避が限度であるため、モータの小型化までは困難である。
したがって、モータの小型化によるコストダウンは見込めず、強制的な通風用の機構はコストアップを引き起こす原因となってしまうため、小型化、低コスト化には、大がかりな通風装置を用いたモータの放熱は現実的に厳しいという課題があった。

また、モータの冷却性能を高めるための安価な手段として、モータに取り付けられる放熱性を有する板材の冷却プレートが挙げられるが、放熱効果は冷却プレートの表面積に比例するため、近年の使用状況から右肩上がりに大型化する傾向がある。
また、両吸込型の遠心式送風機を組み込んだ送風装置では、モータ側の吸込口にはモータやその取り付け脚等があり、その狭小領域内にモータ放熱用の過大な冷却プレートを設置すると気流の乱れが生じやすくなる。そして、それが吸込口での抵抗となって風量が低下したり騒音が増大したりする原因となるため好ましくない。そのため、風量確保のためにはさらなる高出力化を強いられ、これが再び温度上昇を引き起こすという課題があった。

本発明は、以上のような課題のうち少なくとも一つを解決するためになされたもので、風量を落とすことなくモータの温度を下げることができる送風装置を提供することを目的としている。

本発明に係る送風装置は、吸気口及び排気口が形成された本体箱体と、前記本体箱体に組み込まれ、モータと該モータの出力軸に取付けられた多翼遠心羽根からなる遠心式送風機と、前記多翼遠心羽根を取り囲み、前記吸気口から吸い込まれた空気を取り込む吸込口及び前記空気を前記排気口へ吐き出す吐出口を有する羽根ケーシングと、を備え、前記モータは、前記吸込口の内側に位置し、端部が折り曲げられた折り曲げ冷却プレートが取り付けられているものである。

本発明に係る送風装置によれば、折り曲げ冷却プレートをモータに取り付けることで、整流効果により吸込口での抵抗を減らすことができ、圧力損失も減らすことができる。そのため、風量を落とすことなくモータの温度を下げることができる。

本発明の実施の形態に係る送風装置をモータ取り付け面側から見た斜視図である。 図１の送風装置にダクトを接続し、モータから折り曲げ冷却プレートを取り外した際のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る折り曲げ冷却プレートがモータに取り付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る折り曲げ冷却プレートの斜視図である。 モータに平型冷却プレートを取り付けた従来の送風装置の断面図である。 モータに折り曲げ冷却プレートを取り付け、外側に折り曲げた本実施の形態に係る送風装置の断面図である。 モータに折り曲げ冷却プレートを取り付け、内側に折り曲げた本実施の形態に係る送風装置の断面図である。 従来及び本実施の形態に係る送風装置の風量−静圧曲線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る送風装置１０ａをモータ取り付け面側から見た斜視図、図２は、図１の送風装置１０ａにダクト１ａ、１ｂを接続し、モータ２２から折り曲げ冷却プレート３０を取り外した際のＡ−Ａ断面図、図３は、本発明の実施の形態に係る折り曲げ冷却プレート３０がモータ２２に取り付けられた状態を示す斜視図、図４は、本発明の実施の形態に係る折り曲げ冷却プレート３０の斜視図である。なお、図２中の矢印は、後述する空気の経路を示している。

本実施の形態に係る送風装置１０ａは、建物の天井裏等の空間に設置されて、天井裏等に設けられたダクト１ａ、１ｂを介して室内の空気を吸込み室外へ排気して換気を行うものである。

本実施の形態に係る送風装置１０ａは、装置の外装を成すとともに外部ケーシングの働きもする直方体の本体箱体２１を有し、長手方向に対向する２側面には吸気口３または排気口４が形成されている。そして、吸気口３にはダクト接続口２ａが、排気口４にはダクト接続口２ｂがそれぞれ設けられており、ダクト接続口２ａにはダクト１ａが、ダクト接続口２ｂにはダクト１ｂがそれぞれ接続される。

本体箱体２１内には、遠心式送風機１１が組み込まれており、遠心式送風機１１は、モータ取付け脚２３で本体箱体２１に取り付けられるモータ２２と、その出力軸に取付けられた両吸込型の多翼遠心羽根２８と、からなる。

多翼遠心羽根２８は、吸込口６ａを有し、モータ２２とは逆側（すなわち反モータ側）に位置するスクロール形状の羽根ケーシング２４と、吸込口６ｂを有し、モータ側に位置するスクロール形状の羽根ケーシング２６と、で取り囲まれている。このとき、モータ２２は、吸込口６ｂの内側に位置しており、吸込口６ａと吸込口６ｂはモータ２２の出力軸方向に対向している。
また、羽根ケーシング２４、２６で吐出口７を形成している。

そして、遠心式送風機１１は、多翼遠心羽根２８が水平面（または垂直面）で回転するように設置され、本体箱体２１の排気口４側に偏心して（片寄って）組込まれている。
また、モータ２２の外周には図１及び図３に示すように、放熱させるための折り曲げ冷却プレート３０が取り付けられている。この折り曲げ冷却プレート３０は、図４に示すようにその端部３０ａが折り曲げられており、中央にはモータ２２の外周に取り付けるための円形の穴３０ｂが形成されている。
また、本体箱体２１には、図示省略のアンカーボルト等により吊り固定するための天吊金具２０が、例えば４個取り付けられている。

本実施の形態に係る送風装置１０ａの運転時には、図２に示すように、両吸込型の多翼遠心羽根２８の回転によりダクト１ａを通じて吸気口３から送風装置１０ａに取り込まれた空気は、一旦分かれる。そして、その分かれた空気はそれぞれ本体箱体２１内に形成された風路５ａ、５ｂを通り、吸込口６ａ、６ｂから遠心式送風機１１内に入り、そこで合流する。その後、合流した空気は吐出口７から吐き出され、排気口４を通してダクト１ｂから屋外に排出されるという、吸気から排気への経路を直線的にした特徴をもつ。

図５は、モータ２２に平型冷却プレート２９を取り付けた従来の送風装置１０ｂの断面図、図６は、モータ２２に折り曲げ冷却プレート３０を取り付け、外側に折り曲げた本実施の形態に係る送風装置１０ａの断面図、図７は、モータ２２に折り曲げ冷却プレート３０を取り付け、内側に折り曲げた本実施の形態に係る送風装置１０ａの断面図である。なお、図５〜図７中の矢印は、図２と同様に空気の経路を示している。
平型冷却プレート２９は、図５に示すように折り曲げ面を有しておらず、折り曲げ冷却プレート３０は、その端部３０ａが図６では送風装置１０ａの外側（多翼遠心羽根２８と反対側）に、図７では送風装置１０ａの内側（多翼遠心羽根２８側）に、それぞれ折り曲げられており、折り曲げ面を有している。

遠心式送風機１１内に空気を取り込む際に、図５に示す従来の平型冷却プレート２９では、気流の乱れが生じやすく、それが吸込口６ｂでの抵抗の増大となり、圧力損失の増大となっていた。それに対し、図６及び図７に示す折り曲げ冷却プレート３０では、折り曲げ面に沿って空気が流れるため、気流の乱れが生じにくく整流効果が得られる。そのため、図５に示す平型冷却プレート２９と比べ、整流効果により吸込口６ｂでの抵抗を減らすことができ、圧力損失も減らすことができるため、風量が低下することなく温度を下げることができ、さらには騒音の悪化も抑制することができる。

また、折り曲げ冷却プレート３０は、その端部３０ａが折り曲げられているため、同じ外形寸法であっても表面積を増大させることができ、折り曲げ冷却プレート３０の表面からのモータ２２の放熱量を増大させることができるため、従来よりもモータ２２の冷却性能を高めることができる。そして、風量についても吸込口６ｂでの抵抗を減らすことができ、圧力損失も減らすことができるため、必要換気量を満たすことができる。

折り曲げ冷却プレート３０が、例えば端部３０ａを４つ有する場合、その折り曲げ箇所は、モータ温度の目標値から４つの端部３０ａのうち任意の数を折り曲げればよく、その折り曲げ角度も部品加工上、可能な範囲であれば特に制限されるものではないが、１０度未満の鈍角曲げだと折り曲げによる効果が小さくなり好ましくない。また、折り曲げ方向も一方向に制限されるものではないが、一方向に揃えた方が部品加工コスト及び整流効果の両方において有利である。また、折り曲げ回数も特に制限されるものではないが、部品コスト及び加工上、本実施の形態のように１回曲げが好ましい。

図８は、従来及び本実施の形態に係る送風装置１０ａ、１０ｂの風量−静圧曲線図である。
図８は、プレートなしの従来の送風装置１０ｂ、平型冷却プレート２９を取り付けた従来の送風装置１０ｂ、及び、折り曲げ冷却プレート３０を取り付けた本実施の形態に係る送風装置１０ａそれぞれの風量−静圧曲線図であり、横軸はＰ：風量（ｍ^３／ｈ）を、縦軸はＱ：静圧（Ｐａ）を示している。
ここで、風量とは、送風装置１０ａ、１０ｂが単位時間当たりに移動させる空気量のことであり、静圧とは、送風装置１０ａ、１０ｂにより空気に与えられた圧力で、空気が静止した状態で周囲を押す力のことである。
なお、平型冷却プレート２９及び折り曲げ冷却プレート３０の外形寸法は同じとする。

図８に示すように、従来の平型冷却プレート２９では、吸込口６ｂでの抵抗が増え、圧力損失も高くなるため、従来のプレートなしの場合と比較して風量、静圧ともに低くなる。一方、本実施の形態に係る折り曲げ冷却プレート３０では、整流効果により吸込口６ｂでの抵抗を減らすことができ、圧力損失も減らすことができるため、従来のプレートなしの場合と比較して風量、静圧ともに高くなる。

以上より、本実施の形態に係る送風装置１０ａにおいて、折り曲げ冷却プレート３０をモータ２２に取り付けることで、整流効果により吸込口６ｂでの抵抗を減らすことができ、圧力損失も減らすことができる。そのため、風量を落とすことなくモータ２２の温度を下げることができ、さらには騒音の悪化も抑制することができる。また、折り曲げ冷却プレート３０は、その端部３０ａが折り曲げられているため、同じ外形寸法であっても表面積を増大させることができ、折り曲げ冷却プレート３０の表面からのモータ２２の放熱量を増大させることができる。そのため、従来よりもモータ２２の冷却性能を高めることができる。また、モータ２２の冷却性能が同じであれば、折り曲げ冷却プレート３０の外形寸法を小さくできるため、送風装置１０ａの小型化、軽量化ができる。

そのため、本実施の形態に係る折り曲げ冷却プレート３０は、モータ出力を高めた送風装置において、小型、軽量化を狙った上で安価にモータの放熱が必要な送風装置に有用である。

１ａ ダクト、１ｂ ダクト、２ａ ダクト接続口、２ｂ ダクト接続口、３ 吸気口、４ 排気口、５ａ 風路、５ｂ 風路、６ａ 吸込口、６ｂ 吸込口、７ 吐出口、１０ａ 送風装置、１０ｂ 送風装置、１１ 遠心式送風機、２０ 天井金具、２１ 本体箱体、２２ モータ、２３ モータ取付け脚、２４ 羽根ケーシング、２６ 羽根ケーシング、２８ 多翼遠心羽根、２９ 平型冷却プレート、３０ 折り曲げ冷却プレート、３０ａ 端部、３０ｂ 穴。

Claims (8)

1. 吸気口及び排気口が形成された本体箱体と、
   前記本体箱体に組み込まれ、モータと該モータの出力軸に取付けられた多翼遠心羽根からなる遠心式送風機と、
   前記多翼遠心羽根を取り囲み、前記吸気口から吸い込まれた空気を取り込む吸込口及び前記空気を前記排気口へ吐き出す吐出口を有する羽根ケーシングと、を備え、
   前記モータは、
   前記吸込口の内側に位置し、
   端部が折り曲げられた折り曲げ冷却プレートが取り付けられている
   ことを特徴とする送風装置。
2. 前記羽根ケーシングは、
   前記モータの出力軸方向に対向する前記吸込口を２つ備え、
   前記モータは、
   前記吸込口のうち一方の内側に位置している
   ことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記折り曲げ冷却プレートは、
   前記モータの外周に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の送風装置。
4. 前記折り曲げ冷却プレートは、
   端部が前記多翼遠心羽根側に折り曲げられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風装置。
5. 前記折り曲げ冷却プレートは、
   端部が前記多翼遠心羽根と反対側に折り曲げられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風装置。
6. 前記折り曲げ冷却プレートの端部の折り曲げ角度は１０度以上である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の送風装置。
7. 前記折り曲げ冷却プレートは、
   複数の端部を有し、該端部のうち任意の数が折り曲げられている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の送風装置。
8. 前記折り曲げ冷却プレートの端部は折り曲げ方向が一方向に揃えられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の送風装置。

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