JP2016079859A - 扇風機及び空調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペルチェ素子による冷却効果を十分に発揮させ、効率よく冷風を発生させる。【解決手段】回転駆動する駆動モータ７の回転軸７ａに取付けられた羽根５を回転させて送風を行う扇風機１であって、駆動モータ７の周囲であって、羽根５の送風方向後方に配置される板状の冷却部１０を備え、冷却部１０は、通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱するペルチェ素子１２を有し、発熱面１２ａは、駆動モータ７に向けて配置され、吸熱面１２ｂは、駆動モータ７より外方に向けて配置されているとともに、当該吸熱する面１２ｂから外方に向けて突出される放熱フィン１１を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う扇風機及び空調方法に関する。

従来より、冷房器具としては扇風機があり、この扇風機は、一般的に、駆動力を発生させるモータと、前記モータの駆動力により回転して空気を強制送風する羽根とを備えている。近年では、単に羽根の回転による送風のみならず、ペルチェ素子による冷却効果を利用して、冷風を発生させるものも考案されている（例えば、特許文献１。）。この特許文献１に開示された冷却扇風機によれば、羽根の後方に配置されたペルチェ素子により冷却された空気を、羽根の前方に向けて送風することができる。

特開２００５−３５１２５６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された冷却扇風機では、ペルチェ素子の吸熱側面を送風方向前方に向けて配置し、発熱側面を送風方向後方に向けて配置をしていることから、吸熱面近傍における、羽根による送風直後の範囲では冷風が感じられるものの、羽根から少し離れた範囲では、ペルチェ素子の発熱側を経て温められた空気の流れが混合されるため、冷風と温風とが混ざり合ってしまうことから、結果的に冷却効果が消失されるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、ペルチェ素子による冷却効果を十分に発揮させ、効率よく冷風を発生させることのできる扇風機及び空調方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う扇風機であって、駆動部の周囲であって、羽根の送風方向後方に配置される板状の冷却部を備え、冷却部は、通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱する熱電素子を有し、発熱する面は、駆動部に向けて配置され、吸熱する面は、駆動部より外方に向けて配置されているとともに、当該吸熱する面から外方に向けて突出される放熱フィンを有する。

他の発明は、回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う空調方法であって、
（１）通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱する板状の熱電素子を、前記駆動部の周囲であって、前記羽根の送風方向後方に多数配置し、
（２）前記熱電素子の発熱する面を、前記駆動部に向けて配置するとともに、前記吸熱する面を、前記駆動部より外方に向けて配置するとともに、当該吸熱する面から外方に向けて放熱フィンを突出させ、
（３）前記駆動部によって前記羽根を回転させることにより発生する前記送風方向後方から前方に向かう気流により、前記放熱フィンで冷却された空気を送風することを特徴とする。

これらの発明によれば、羽根の送風方向後方に配置された冷却部（熱電素子）により発生された冷風が、駆動部の外表面近傍から、羽根の送風方向前方に向けて送り出されることから、羽根の送風方向前方の広範囲に亘って冷房することができる。このとき、冷却部の発熱する面は駆動部側に向けられ、冷却部の吸熱面のみが空気の流れの中に位置されるため、発熱面で発生した熱は、空気の流れから遠ざけられ、送風による空気の流れに混入することがなく、冷却効果に悪影響を及ぼすことがない。

上記発明において、駆動部の外表面の全部又は一部を覆い、当該駆動部と冷却部の間に介在される断熱部を備えるようにしてもよい。この場合には、冷却部の発熱面からの熱が駆動部に直接伝導するのを抑えることができるため、熱による駆動部の故障や劣化を低減することができる。

上記発明において、断熱部は、内部が真空の中空部を有することが好ましい。この場合には、断熱部の軽量化を図り、扇風機の首振り動作などの負荷を軽減することができ、省エネを実現することができる。

上記発明において、放熱フィンは、羽根の送風方向前方に向けて傾斜されていることが好ましい。この場合には、冷却のための放熱フィンが、外方に突出する量を抑えることができ、その面積を大きくとることができるとともに、羽根の送風による空気の流れを遮らないため、送風効率を高めることができる。

以上述べたように、この発明によれば、回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う扇風機において、ペルチェ素子による冷却効果を十分に発揮させ、効率よく冷風を発生させることができる。

実施形態に係る扇風機の全体構成を示す斜視図である。 実施形態に係る扇風機の内部構成を示す側面図である。 （ａ）は、実施形態に係る収納部に設けられる冷却部及び駆動モータ周辺を示す上断面図であり、（ｂ）は、収納部の背面図である。 実施形態に係る扇風機を駆動させた状態を示す側面図である。 （ａ）は、変形例に係る冷却部の放熱フィンを示す上断面図であり、同図（ｂ）は、その背面図である。 （ａ）は、変形例に係る冷却部の放熱フィンを示す上断面図であり、同図（ｂ）は、その斜視図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る扇風機１の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る扇風機の全体構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る扇風機の内部構成を示す側面図である。

本実施形態における扇風機１は、回転駆動する駆動モータ７の回転軸７ａに取付けられた羽根５を回転させて送風を行う空調装置であって、床面等の載置面に載置するための基台２と、基台２に立設される支柱３と、動力源である駆動モータ７と、駆動モータ７を内部に収納する収納部８と、駆動モータ７の回転軸７ａに装着される羽根５と、羽根５を取り囲むように収納部８の前方に装着されるガード６と、羽根５の送風方向後方に配置される冷却部１０とで構成される。

基台２は、扇風機１の転倒を防止するために、上下に薄い板状に形成されている。基台２の上面には、操作キー等を備えた操作部４が配設されている。また、基台２には、図２に示すように、マイクロコンピュータ等で構成された制御部１００が内蔵されており、制御部は、操作部４の操作に基づいて、扇風機の運転（駆動モータ７の駆動等）を制御する。なお、操作部４は基台２から取り外し可能な、いわゆるリモコン形式であってもよい。

制御部１００は、配線１００ａを介して、駆動モータ７と電気的に接続されている。また、制御部１００は、配線１００ｂを介して、冷却部１０と電気的に接続されている。これにより、操作部４からの信号に基づいて駆動モータ７に電流を流して駆動モータ７を回転させるとともに、冷却部１０に電流を流して冷却部１０を駆動させる。

支柱３は、基台２の上面から上方へ立設され、上下方向に伸縮自在に構成されている。また、図示していないが、支柱３には、羽根５を任意の方向に首振り運動させるための首振り機能を備えている。そして、この支柱３の上端に、収納部８が配設されている。

収納部８は、内部に回転駆動する駆動モータ７を収納する内部中空の筒状部材であり、プラスチック等の合成樹脂、金属部材等から形成されている。収納部８の前面からは、内部に配置された駆動モータ７の回転軸７ａが突出されており、この回転軸７ａが駆動モータ７から発生した駆動力を羽根５に伝達する連結部として機能を有している。また、収納部８のガード６側には、ガード６の連結部分と嵌合される嵌合部材が形成されている。

ガード６は、プラスチック等の合成樹脂、金属部材等により籠状に形成されており、収納部８の嵌合部に連結部分が嵌合して羽根５の後側を覆う後部ファンガードと、該後部ファンガードに係合され、羽根５の前面を覆う前部ファンガードとで構成されている。羽根５は、回転軸７ａの軸上に設けられ、回転軸７ａに軸支される基部５ａと、基部５ａの側部から周方向に延びた複数の羽根板５ｂとから形成されており、回転軸７ａの回転によって複数の羽根板５ｂが回転して気流を発生させている。

また、収納部８の後方には、扇風機１背後の空気を送風方向に送り出す補助送風機１３が備えられている。この補助送風機１３は、羽根５を回転させる駆動モーター７の動力により駆動される。具体的に、補助送風機１３は、回転軸７ｂの軸上に設けられ、回転軸７ｂに軸支される基部と、基部の側部から周方向に延びた複数の羽根板とから形成されており、回転軸７ｂの回転によって複数の羽根板が回転して気流を発生させ、扇風機の後方から冷却部１０に向けて送風させている。なお、補助送風機１３には、羽根板を覆うカバー部材１３ａを有している。具体的には、カバー部材１３ａは、羽根板の外周を覆う筒状の部材と、筒状部材の開口を覆うメッシュ部材とから構成される。

そして、本実施形態では、収納部８には、本発明に係る冷却部１０が設けられている。この冷却部１０及び駆動モータ７の配置について図３を参照して説明する。図３は、冷却部１０及び駆動モータ７の配置を示す上断面図、及び収納部８の背面図である。

図３に示すように、収納部８には、中央部分に駆動モータ７が設けられるとともに、当該駆動モータ７の周囲に冷却部１０が設けられている。冷却部１０は、一対のペルチェ素子１２及び放熱フィン１１が複数配置されて構成されている。ペルチェ素子１２は、通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱する部材である。

具体的に、ペルチェ素子１２は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウムなどから成る絶縁板の一表面に回路を形成して成る一対のペルチェ回路板を、互いの回路が向き合うように対向させ、それらのペルチェ回路板間に、例えばＢｉＴｅ系の熱電素子を多数挟持させるとともに、隣接する熱電素子同士を両側の回路で電気的に接続させて成り、図示しないリード線から通電を行うことで、一方のペルチェ回路板側から他方のペルチェ回路板側に向けて熱が移動するように構成されている。そして、前記ペルチェ回路板の熱電素子とは反対側の面に、アルミナや窒化アルミニウム等から成る高熱伝導性及び高耐電性の絶縁板が貼り合せられ、吸熱部となる該絶縁板の略中央部に前記放電電極が立設される。また、前記ペルチェ回路板の熱電素子とは反対側の面には、放熱部であり、アルミナや窒化アルミニウム等から成る高熱伝導性及び高耐電性の放熱が貼り合せられる。

本実施形態では、ペルチェ素子１２の発熱する発熱面１２ａは駆動モータ７に向けて配置され、ペルチェ素子１２の吸熱する面である吸熱面１２ｂは駆動モータ７より外方に向けて配置されている。

放熱フィン１１は、熱交換の効率を上げることを目的として、伝熱面積を広げるために設けられる突起状の部材であり、熱が伝導しやすいアルミニウムや銅などの金属部材で形成される。本実施形態では、図２及び図３に示すように、収納部８の外表面に垂直に突出された板状の部材１１２が、送風方向に沿うようにして平行に配列されている。なお、図中において１つの冷却部１０内には、４つの板状部材１１２が設けられているが、その数は種々変更可能である。

また、冷却部１０には、放熱フィン１１を覆う保護カバー１４が設けられている。保護カバー１４は、プラスチック等の合成樹脂や金属部材で構成され、湾曲された断面略コの字形のフード状をなしており、利用者が放熱フィン１１を直接触れることを防止している。保護カバー１４の補助送風機１３側と羽根５側との側面には、それぞれ開口部１４ａ，開口部１４ｂを有しており、その内部に空気が流れこむようになっている。

このような構成により、補助送風機１３によって送り出された空気が保護カバー１４の開口部１４ａから内部に流れ込み、保護カバー１４内部に配置された放熱フィン１１によって空気が冷却され、冷却された空気が開口部１４ｂから流れ出して羽根５に送られる。なお、図示しないが放熱フィン１１の表面は、凹凸状に形成され、その表面積を拡大させている。

なお、図３（ａ）では、一対のペルチェ素子１２及び放熱フィン１１が貼り合わされる部分をくりぬき、直接、一対のペルチェ素子１２の吸熱面１２ｂと放熱フィン１１とを貼り合わせているが、本発明は、これに限定するものではなく、収納部８を介して、ペルチェ素子１２及び放熱フィン１１が貼り合わせてもよい。この場合、収納部８の素材を熱伝導性を有する部材で構成するものとする。なお、ペルチェ素子１２は、放熱フィン１１を構成する板状部材１１２のそれぞれに対応する位置に複数配置させたが、一枚のペルチェ素子１２を用いてもよい。

さらに、本実施形態において、収納部８の内部には、当該駆動モータ７と冷却部１０の間に介在される断熱部９を備えている。断熱部９は、駆動モータ７の外表面７１の全部又は一部を覆うように、略筒状をなしている。また、この断熱部９は、内部が真空の中空部９ａを有するいる。

このような扇風機１を駆動させると、図４に示すように、回転軸７ｂの回転によって補助送風機１３が回転して気流を発生させ、扇風機の後方から冷却部１０に向けて送風する。冷却部１０に向けて流れ込んだ空気は、保護カバー１４内部に流れ込み、保護カバー１４内部に配置された放熱フィン１１によって空気が冷却され、冷風Ｗ１が開口部１４ｂから流れ出して羽根５に送られる。その後、羽根５の送風方向後方に配置された冷却部１０により発生された冷風Ｗ１が、駆動モータ７の外表面近傍から、羽根５の送風方向前方に向けて送り出される。これにより、本実施形態によれば、羽根５の送風方向前方の広範囲に亘って冷風Ｗ１を送り出し、冷房することができる。

このとき、冷却部１０の発熱面１２ａは駆動モータ７側に向けられ、冷却部１０の吸熱面１２ｂのみが空気の流れの中に位置されるため、発熱面１２ａで発生した熱は、空気の流れから遠ざけられ、送風による空気の流れに混入することがなく、冷却効果に悪影響を及ぼすことがない。

また、本実施形態では、駆動モータ７の外表面７１の全部又は一部を覆い、当該駆動モータ７と冷却部１０の間に介在される断熱部９を備えているので、冷却部１０の発熱面１２ａからの熱が駆動モータ７に直接伝導するのを抑えることができるため、熱による駆動モータ７の故障や劣化を低減することができる。

本実施形態において、断熱部９は、内部が真空の中空部９ａを有しているので、断熱部９の軽量化を図り、扇風機１の首振り動作などの負荷を軽減することができ、省エネを実現することができる。

（変更例）
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、収納部８の両側面に冷却部１０を設けたが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、収納部８の全周に冷却部１０が設けるなど、冷却部１０の配置場所は種々変更可能である。

また、放熱フィン１１は、外方に向けて突出された形状であればよく、放熱フィン１１の形状についても、上述した実施形態の形状に限定するものではなく、種々変更可能である。次いで、放熱フィン１１の他の形状について説明する。図５（ａ）は、変形例に係る冷却部の放熱フィンを示す上面図であり、同図（ｂ）は、その背面図である。また、図６（ａ）は、変形例に係る冷却部の放熱フィンを示す上面図であり、同図（ｂ）は、その斜視図である。

放熱フィンの一例としては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、羽根５の送風方向前方に向けて所定角度傾斜された状態で配置された板状の部材１１０を複数枚、送風方向に沿って連続して配置させた放熱フィン１１ａを用いてもよい。

また、放熱フィンの他の例としては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、湾曲された断面略コの字形のフード状をなした部材１１１が送風方向前方に向かって複数枚連続して配置し、放熱フィン１１ｂを構成させてもよい。この放熱フィン１１ｂにおいても、フード状をなした部材１１１は、羽根５の送風方向前方に向けて傾斜され、前方に向けて拡開した形状となっている。具体的に、フード状をなした部材１１１は、後端部側１１１ａが窄まっており、その外表面部分が送風方向前方に向けて傾斜されているとともに、補助送風機１３側と羽根５側の端部に、それぞれ開口部１１１ｃ，開口部１１１ｂを有しており、内部を空気が通過可能となっている。そして、窄まった後端部１１１ａを覆うようにして、後方に位置する次のフード状部材１１１が配置され、後方に位置するフード状部材の開口部１１１ｂが前のフード状部材の後端部１１１ａを覆うように重ねられて、連続されている。

このように、放熱フィンとして、図５に示すような板状の部材１１０や図６に示すようなフード状の部材１１１でを用いた場合も、補助送風機１３によって送り出された空気は放熱フィン１１ａ，１１ｂによって冷却され、冷却された空気が羽根５に送られるため、羽根５の送風方向前方の広範囲に亘って冷風Ｗ１を送り出し、冷房することができる。

さらに、本変更例において、放熱フィン１１ａ及び放熱フィン１１ｂは、羽根５の送風方向前方に向けて傾斜されているので、冷却のための放熱フィン１１が、外方に突出する量を抑えることができ、その面積を大きくとることができるとともに、羽根５の送風による空気の流れを遮らないため、送風効率を高めることができる。

なお、図６（ｂ）に示す放熱フィン１１ｂでは、フード状部材１１１は断面略コの字状をなし、ペルチェ素子１２の吸熱面１２ｂの一部にのみフード状部材１１１が接触するように構成させたが、ペルチェ素子１２の吸熱面１２ｂ全面を覆うように底部を設け、フード状部材１１１を断面略ロの字状となるように構成してもよい。また、放熱フィン１１ｂでは、フード状部材１１１の後端部側１１１ａを窄ませたが、例えば、フード状部材１１１の前端部側を窄ませてもよい。この場合は、扇風機１後方の空気をよりフード状の部材１１の内部に導入させることができる。さらに、図６（ｂ）に示すようなフード状部材１１１の内部に金属部材を、例えば格子状に配置させ、フード状部材１１１を保護カバーとしての機能を持たせてもよい。

Ｗ１…冷風
１…扇風機
２…基台
３…支柱
４…操作部
５…羽根
５ａ…基部
５ｂ…羽根板
６…ガード
７…駆動モータ
７ａ…回転軸
７ｂ…回転軸
８…収納部
９…断熱部
１０…冷却部
１１…放熱フィン
１２…ペルチェ素子
１２ａ…発熱面
１２ｂ…吸熱面
１２ｃ…保護カバー
１３…補助送風機
１３ａ…カバー部材
１４…保護カバー
１４ａ，１４ｂ…開口部
７１…外表面
１００…制御部
１１１…フード状部材
１１１ａ…後端部側
１１１ｂ…開口部
１１１ｃ…開口部
１１０，１１２…板状部材

Claims (8)

1. 回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う扇風機であって、
   前記駆動部の周囲であって、前記羽根の送風方向後方に配置される板状の冷却部を備え、
   前記冷却部は、通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱する熱電素子を有し、
   前記発熱する面は、前記駆動部に向けて配置され、
   前記吸熱する面は、前記駆動部より外方に向けて配置されているとともに、当該吸熱する面から外方に向けて突出される放熱フィンを有する
   ことを特徴とする扇風機。
2. 前記駆動部の外表面の全部又は一部を覆い、当該駆動部と前記冷却部の間に介在される断熱部を備えることを特徴とする請求項１に記載の扇風機。
3. 前記断熱部は、内部が真空の中空部を有することを特徴とする請求項２に記載の扇風機。
4. 前記放熱フィンは、前記羽根の送風方向前方に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の扇風機。
5. 回転駆動する駆動部の回転軸に取付けられた羽根を回転させて送風を行う空調方法であって、
   通電されることにより一方の面が発熱し他方の面が吸熱する板状の熱電素子を、前記駆動部の周囲であって、前記羽根の送風方向後方に多数配置し、
   前記熱電素子の発熱する面を、前記駆動部に向けて配置するとともに、前記吸熱する面を、前記駆動部より外方に向けて配置するとともに、当該吸熱する面から外方に向けて放熱フィンを突出させ、
   前記駆動部によって前記羽根を回転させることにより発生する前記送風方向後方から前方に向かう気流により、前記放熱フィンで冷却された空気を送風する
   ことを特徴とする空調方法。
6. 前記駆動部の外表面の全部又は一部を、当該駆動部と前記熱電素子の間に介在される断熱部により覆うことを特徴とする請求項５に記載の空調方法。
7. 前記断熱部に、内部が真空の中空部を形成しておくことを特徴とする請求項６に記載の空調方法。
8. 前記放熱フィンは、前記羽根の送風方向前方に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項５に記載の空調方法。