JP2016169890A

JP2016169890A - 送風装置

Info

Publication number: JP2016169890A
Application number: JP2015048570A
Authority: JP
Inventors: 佳代山田; Yoshiyo Yamada
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-23

Abstract

【課題】簡単な構造で風速の分布を抑制する送風装置を提供する。【解決手段】送風装置１０は、気流生成装置１１と気流調整装置１２とを備える。気流生成装置１１は、空気流を生成する。気流調整装置１２は、気流生成装置１１で生成された空気流が導入される導入口１３および導入口１３から導入された空気流を吐出させる吹出口１４が形成されている。吹出口１４は一方向に延長された形状であって、気流調整装置１２は、吹出口１４を長手方向において複数個の開口領域に分割するように配置され空気流の一部を遮るバッフル１５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に送風装置、とくに建物の設備として用いる送風装置に関する。

従来、一様な風速分布で空気流を吹き出す空調ユニットが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された空調ユニットは、空気清浄機または空気調和器などとして用いる構成であって、吹出口からの距離および風速に基づいて吹出口の面積を定めている。吹き出し口の面積は、吹き出し口の有効直径と形状とにより定められている。

特許文献１には、クロスフローファンから供給される空気を、複数のベーンにより複数の吹き出し口に分割する構成が記載されている。特許文献１の構成では、各領域の吹き出し口から吹き出す風速および風量がほぼ一定になるように、ベーンごとの曲げの曲率と、ベーンで仕切られた各領域にクロスフローファンから供給される空気の取り入れ口の面積とを定めている。

特開２００４−１０１０５７号公報

上述した構成は、一様な風速分布を得るために、クロスフローファンからの空気流を、複数のベーンを用いて複数の領域に分割する必要があり、領域ごとにベーンの曲げの曲率などの設計が必要であって、設計および加工に手間がかかるという問題がある。

本発明は、簡単な構造で風速の分布を抑制した送風装置を提供することを目的とする。

本発明に係る送風装置は、空気流を生成する気流生成装置と、前記気流生成装置で生成された前記空気流が導入される導入口および前記導入口から導入された前記空気流を吐出させる吹出口が形成された気流調整装置とを備え、前記気流調整装置は、前記吹出口の中間部において前記空気流を遮るバッフルを備えることを特徴とする。

本発明の構成によれば、簡単な構造で風速の分布を抑制した送風装置を提供することが可能になる。

実施形態を示す縦断面図である。実施形態を示す正面図である。実施形態を示す横断面図である。実施形態の他の構成例を示す縦断面図である。実施形態の別の構成例を示す概略構成図である。図５に示した実施形態の一部の構成を示す斜視図である。図５に示した実施形態の動作例を示す図である。

以下に説明する送風装置は、建物の設備として用いられる構成であって、空気流を吐出させる吹出口が建物の壁に設けられている場合を例としている。また、本実施形態の送風装置は、吹出口から吐出した空気流を人に吹き付けることを目的としている。

送風装置が建物の設備であることは、送風装置が建物に対して固定されていることを意味し、建物の壁などに組み込まれている構成を想定している。吹出口は、建物の壁に設けるほか、建具（窓枠、ドア枠など）、柱、天井、床などから選択される部位に設けてもよい。

本実施形態では、屋外から空気を取り込む送風装置について説明するが、屋根裏または床下などの空気を取り込む構成、あるいは屋内の空気を取り込む構成を採用してもよい。前者の構成では、屋根裏または床下などから、冷気あるいは暖気を室内に取り込むことが可能であり、後者の構成では、屋内の空気を循環させること、あるいは空調が行われている部屋から他の部屋に空気を送ることが可能である。さらに、地中熱を利用する空調装置などに、以下に説明する送風装置の技術を適用することも可能である。

図１に示すように、本実施形態の送風装置１０は、気流生成装置１１と気流調整装置１２とを備える。気流生成装置１１は、屋外から外気を取り込んで空気流を生成し、気流調整装置１２は、気流生成装置１１で生成された空気流を屋内に吐出させる。気流調整装置１２は、気流生成装置１１で生成された空気流が導入される導入口１３と、導入口１３から導入された空気流を屋内に吐出させる吹出口１４とを備える。

図１に示す気流生成装置１１は、屋外から外気を取り込む吸気装置１１１と、吸気装置１１１で形成された気流を気流調整装置１２に導く拡散装置１１２とを備える。吸気装置１１１は、モータを動力源としてファンが回転することにより気流を形成する吸気ファンであり、吹出口１４から屋内に吐出させる空気流の流速、吸気装置１１１から吹出口１４までの圧力損失などを考慮して選定される。

吸気ファンを選定するには、たとえば、吹出口１４からの距離に対する流速を目標値として設定し、目標値を達成できるように吸気ファンを選択すればよい。つまり、吸気ファンは、吹出口１４から吐出させる空気流の速度、単位時間当たりに吹出口１４から吐出させる空気の体積、送風装置１０での圧力損失などを考慮し、目標値を達成するように選ばれる。送風装置１０の設計条件によっては１台の吸気ファンのみでは目標値を達成できない場合がある。このような場合、複数台の吸気ファンを設けることによって、目標値を達成する構成を採用してもよい。

拡散装置１１２は、図２に示すように、前面が矩形状に開口し、内側面が前面から後方に向かって断面積を小さくするテーパ状に形成されている。吸気装置１１１は、拡散装置１１２の後部に結合されており、拡散装置１１２の内側面の後端から拡散装置１１２の内部空間に空気を導入するように配置されている。吸気装置１１１の出口の中心は、拡散装置１１２の前面の中心を通り拡散装置１１２の前面に直交する直線上に配置される。

拡散装置１１２の前面には、気流調整装置１２が結合される。気流調整装置１２は、図３に示すように、拡散装置１１２が結合されるフレーム１２１を備える。フレーム１２１は、拡散装置１１２に対面している後面が開口した箱状に形成され、拡散装置１１２の前面を覆うように配置される。フレーム１２１の後面は拡散装置１１２から空気を導入する導入口１３であり、フレーム１２１の前面には、導入口１３からフレーム１２１に導入された空気を屋内に吐出させる吹出口１４が開口する。

吹出口１４は、図２に示すように、拡散装置１１２の前面の長手方向に延長されたスリット状に形成されている。本実施形態では、吹出口１４の長手方向と幅方向との比率が、たとえば１０：１から１００：１程度の範囲である形状をスリット状と称している。一例を示すと、吹出口１４の幅方向の寸法は１ｃｍから５ｃｍ程度に設定され、吹出口１４の長手方向の寸法は５０ｃｍから１８０ｃｍ程度に設定される。

フレーム１２１の内部には、導入口１３と吹出口１４との間で空気の流路上にルーバ装置１２２が配置されている。ルーバ装置１２２は、吹出口１４の長手方向に沿って延長され吹出口１４の幅方向に並ぶ複数枚の羽根板（第１の羽根板群）と、吹出口１４の幅方向に沿って延長され吹出口１４の長手方向に並ぶ複数枚の羽根板（第２の羽根板群）とを備える。第１の羽根板群と第２の羽根板群とは、それぞれモータの動力を用いて、羽根板の向きが調節可能になるように構成されている。ルーバ装置１２２の羽根板の向きを変化させると、吹出口１４の長手方向および幅方向において、吹出口１４から吐出される空気流の向きが変化する。

送風装置１０を建物に設置する場合、たとえば、建物の壁２１に気流調整装置１２のフレーム１２１が固定される。図１に示す例では、フレーム１２１の前面が壁２１の室内側の面と同じ平面上に揃うように、送風装置１０が壁２１に取り付けられている。また、図２に示すように、吹出口１４の長手方向が上下方向を向き、かつ床面２２と天井面２３との中間付近に吹出口１４が位置するように、送風装置１０が配置されている。

吹出口１４が上述した寸法であって、吹出口１４の下端の床面２２からの高さが適宜に設定されていれば、吹出口１４から所定の距離範囲で床面上に存在する人に対して、ほぼ全身に空気流を吹き付けることが可能になる。もっとも、人が床面２２に座っている場合と、人が椅子に座っている場合と、人が立っている場合とでは、吹出口１４の長手方向の寸法を変える必要があるから、吹出口１４の寸法および配置は、室内に存在する人の主な姿勢に応じて設計する必要がある。

上述したように、本実施形態では、気流生成装置１１が吸気装置１１１と拡散装置１１２とで構成されており、拡散装置１１２の内側面がテーパ状に形成され、さらに気流調整装置１２にスリット状の吹出口１４が形成されている。吸気装置１１１としての吸気ファンが適正に選定されていれば、吸気装置１１１から拡散装置１１２の内部空間に導入された空気は、拡散装置１１２の内部空間で圧力が高められる。すなわち、吸気装置１１１から拡散装置１１２に導入された空気は拡散装置１１２の内部空間に滞留する期間に圧力が調整される。その結果、吹出口１４から吐出される空気流の流速は、吹出口１４の場所によるばらつきが抑制され、吹出口１４のどの場所から吐出される空気流も同程度の流速になる。

ところで、送風装置１０は、吹出口１４から吐出された空気流を人に吹き付けることを目的としており、通常の使用形態では、吹出口１４から１ｍから３ｍ程度の範囲内に人が存在することを想定している。つまり、送風装置１０は、一般的な使用形態では、扇風機と同様に、涼風を人に吹き付ける目的で用いられる。上述したように、吹出口１４から吐出される空気流の流速は、吹出口１４の場所にほとんど依存しないが、吹出口１４から１ｍから３ｍ程度離れた場所での流速は、高さに依存して比較的大きい差が現れる。したがって、空気流が吹き付けられる人の部位（たとえば、足部、手部、頭部）によって流速に差が生じる。このように人に吹き付けられる空気流の流速が、人の部位によってばらつくと、人に不快感を生じることがある。

本実施形態は、図１、図２に示すように、吹出口１４の長手方向の中間部において空気流の一部を遮るバッフル１５を配置している。バッフル１５は、吹出口１４を複数の開口領域に分割するように配置される。要するに、吹出口１４は、空気が流通する開口領域を複数個備えている。バッフル１５の個数はとくに制限されないが、図１、図２に示す構成例では、５枚のバッフル１５を設けている。また、吹出口１４の長手方向において、バッフル１５は中心位置が等間隔に配置されている。バッフル１５の幅は、吹出口１４の長手方向における中央部に位置するバッフル１５が最大で、吹出口１４の長手方向における端部に位置するバッフル１５が最小である。

上述した構成により、吹出口１４にバッフル１５が配置され、吹出口１４に空気流が吐出される部位と空気流が遮られる部位とが形成される。そのため、吹出口１４から吐出される空気流の拡散が抑制されることになり、結果として、吹出口１４から離れた場所での空気流の流速に関して高さによるばらつきが低減される。つまり、空気流が吹き付けられる人の部位による流速のばらつきが抑制され、流速のばらつきによる不快感の発生が防止される。

なお、バッフル１５によって吹出口１４の開口面積が低減されるから、バッフル１５を設けない場合に比べて、吹出口１４から吐出する際の空気流の流速が増加し、結果的に、吹出口１４から距離が離れた場所まで空気流を到達させることが可能になる。

上述した構成例の拡散装置１１２は、内側面がテーパ状に形成されているが、図４に示すように、容量の大きい空気室１１３を備える拡散装置１１２を用いてもよい。空気室１１３の内側面の形状は、図４に示す例では、直方体状であるが、球状、回転楕円体状、直方体以外の多面体状などでもよい。

このような容積が比較的大きい空気室１１３を備える拡散装置１１２を採用すると、吸気装置１１１から導入される空気の圧力に脈動があっても、空気室１１３の内部で脈動が緩和される。すなわち、吸気装置１１１から拡散装置１１２に導入された空気の圧力変動が抑制され、吹出口１４の全体に空気の圧力を均一に作用させることが可能になる。

上述した構成例は、吸気装置１１１が１台だけ設けられているが、図５に示すように、複数台（図５では２台）の吸気装置１１１を用いてもよい。図５に示す構成例では、吸気装置１１１と拡散装置１１２との間を可撓性があるダクト１１４で結合している。この構成では、吸気装置１１１を拡散装置１１２に直接結合する場合と比較すると、拡散装置１１２に対して吸気装置１１１の荷重が作用しないから、拡散装置１１２の耐荷重を低減することが可能である。拡散装置１１２は、図４に示した構成例と同様に、容積が比較的大きい空気室１１３を備える。

また、図５の構成例に用いる拡散装置１１２は、拡散装置１１２の前面の面積が、気流調整装置１２の後面の面積よりも大きく、気流調整装置１２は、拡散装置１１２の前面の側方に偏った位置に結合されている。すなわち、図６に示すように、拡散装置１１２の前面には、気流調整装置１２の導入口１３と結合される出口１１５が形成されている。なお、図６における符号１１６は、ダクト１１４が接続される接続口である。吹出口１４の長手方向では、拡散装置１１２と気流調整装置１２との寸法は同程度であり、吹出口１４の幅方向では、気流調整装置１２の寸法は拡散装置１１２の前面の寸法の２分の１から３分の１程度である。

図５に示す構成のように、複数台の吸気装置１１１を用いることによって、１台の吸気装置１１１を用いる場合と比較すると、吹出口１４から吐出させる流量を増加させることができる。したがって、吹出口１４の開口面積を大きくして空気流を形成する範囲を広げることが可能になる。また、拡散装置１１２に容積の大きい空気室１１３を設けていることにより、複数台の吸気装置１１１を用いながらも吹出口１４に作用する圧力を均一にすることが可能になる。

図６に示す拡散装置１１２は、出口１１５の形状が気流調整装置１２の導入口１３の形状に一致しているが、拡散装置１１２の出口１１５の幅寸法を気流調整装置１２の導入口１３よりも小さくすることが可能である。たとえば、拡散装置１１２の出口１１５をスリット状に形成してもよい。この場合、気流調整装置１２に設けられるバッフル１５を、拡散装置１１２の出口１１５の一部を覆うように、拡散装置１１２に隣接させて設けることも可能である。このような構成を採用した場合、ルーバ装置１２２は、バッフル１５の下流側に配置される。

なお、図１から図５に示した構成例では、バッフル１５をルーバ装置１２２の下流側に配置しているが、ルーバ装置１２２は、バッフル１５の下流側に配置されていてもよい。ルーバ装置１２２が下流側に配置されていると、屋内からバッフル１５が目立たず、見栄えのよいデザインが可能になり、またバッフル１５で乱れた気流をルーバ装置１２２で整えることが可能になる。

図５に示す構成を採用し、吹出口１４から所定距離だけ離れた位置での流速を計測した結果を図７に示す。椅子に座っている人を想定し、吹出口１４の長手方向の寸法は９０ｃｍ、吹出口１４の下端は床面から２０ｃｍの高さに配置した。また、吹出口１４から２ｍ程度の位置での空気流の流速を計測した。吹出口１４から吐出する空気流の流速は８ｍ／ｓ程度であり、バッフル１５を設けていない場合のばらつきの程度は１ｍ／ｓ未満であった。

図７は、吹出口１４から２ｍ程度離れた場所での流速の計測値であり、特性Ｘ１（破線）は、バッフル１５を設けていない場合、特性Ｘ２（実線）は、バッフル１５を設けている場合を示している。また、吹出口１４には５枚のバッフル１５を配置している。バッフル１５を設けていない場合、流速の最小値が１ｍ／ｓであり最大値が２．５ｍ／ｓであって、流速の変動範囲が１．５ｍ／ｓである。これに対して、バッフル１５を設けた場合、流速の最小値が１．５／ｓより大きく最大値が２．５ｍ／ｓより小さく、流速の変動範囲が１．０ｍ／ｓ未満である。すなわち、バッフル１５を設けることによって、人が存在する場所での流速のばらつきが抑制されるという結果が得られた。図７の高さにおいて、２０ｃｍはふくらはぎ、６０ｃｍは手、１００ｃｍは頭部に相当する。すなわち、バッフル１５により、人の部位による流速のばらつきが抑制されるという結果が得られた。

本実施形態では、スリット状の吹出口１４を用い、吹出口１４の長手方向の適所にバッフル１５を配置する構成例を説明したが、吹出口１４の形状はスリット状ではなく、円形状、楕円形状、多角形状などから選択した孔であってもよい。スリット状の吹出口１４にバッフル１５を設けていることは、長方形状の孔を一列に配置した構成とみなすことができるから、長方形状の孔に代えて円形状、楕円形状、多角形状などから選択した孔を一列に配置してもよい。また、バッフル１５の個数は５個に限らず、バッフル１５は、吹出口１４を少なくとも２つの開口領域に分割するように配置されていればよい。また、本実施形態では、スリット状の吹出口１４をフレーム１２１の前面に配置したが、導入口１３の前面に配置してもよい。

上述したように、本実施形態の送風装置１０は、気流生成装置１１と気流調整装置１２とを備える。気流生成装置１１は、空気流を生成する。気流調整装置１２は、気流生成装置１１で生成された空気流が導入される導入口１３および導入口１３から導入された空気流を吐出させる吹出口１４が形成されている。吹出口１４は一方向に延長された形状であって、気流調整装置１２は、吹出口１４を長手方向において複数個の開口領域に分割するように配置され空気流の一部を遮るバッフル１５を備える。

この構成によれば、吹出口１４を複数個の開口領域に分割していることによって、吹出口１４から吐出される空気流の拡散が抑制され、結果的に、吹出口１４から離れた場所での流速の変動範囲が抑制される。つまり、バッフル１５を設けていない場合に、吹出口１４から離れた場所では、吹出口１４の長手方向において流速に比較的大きいばらつきが生じていたのに対して、本実施形態の構成を採用することにより、流速のばらつきが抑制される。

また、送風装置１０において、バッフル１５が、吹出口１４に複数配置されていることが望ましい。

この構成によれば、吹出口１４における開口領域の個数が増えることによって、吹出口１４から吐出される空気流の拡散がより抑制される。

さらに、送風装置１０は、吹出口１４において、バッフル１５を配置していない開口領域のうち、吹出口１４の両端部の開口領域は、吹出口１４の中央部の開口領域よりも、吹出口１４の長手方向における寸法が大きくなるように形成されていてもよい。

一般に、吹出口１４の両端部の開口領域から吐出される空気流は、吹出口１４の中央部の開口領域から吐出される空気流よりも拡散しやすい。したがって、吹出口１４から離れた場所に吹出口１４から到達する空気量の割合は、吹出口１４の両端部では中央部よりも少ない。そこで、吹出口１４の両端部の開口領域を吹出口１４の中央部の開口領域の寸法より大きくする（つまり、開口領域の面積を大きくする）構成を採用しているのである。この構成により、吹出口１４から離れた場所において、吹出口１４の両端部から到達する空気の量と、吹出口１４中央部から到達する空気の量との差が低減される。

気流生成装置１１は、吸気した空気を加速して送り出すように構成された吸気装置１１１と、吸気装置１１１から送り出された空気を吹出口１４の全体に導くように拡散させる拡散装置１１２とを備えていることが望ましい。

この構成では、吸気装置１１１から送り出された空気を気流調整装置１２の導入口１３の全体に送り込むことが可能になり、吹出口１４からの流速のばらつきを抑制する効果が高くなる。

また、拡散装置１１２は、吸気装置１１１から送り出された空気の圧力を吹出口１４の全体に均一に作用させる容量を有した空気室１１３を形成していることが望ましい。

この構成を採用すると、吸気装置１１１から送り出された空気の圧力が変動しても気流調整装置１２の導入口１３の全体にほぼ一定の圧力で空気を送り込むことが可能になる。その結果、バッフル１５による効果とあいまって、吹出口１４からの流速のばらつきがより抑制される。

なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、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ことはもちろんのことである。

１０送風装置
１１気流生成装置
１２気流調整装置
１３導入口
１４吹出口
１５バッフル
１１１吸気装置
１１２拡散装置
１１３空気室

Claims

空気流を生成する気流生成装置と、
前記気流生成装置で生成された前記空気流が導入される導入口および前記導入口から導入された前記空気流を吐出させる吹出口が形成された気流調整装置と、を備え、
前記気流調整装置は、
前記吹出口の中間部において前記空気流を遮るバッフルを備える
ことを特徴とする送風装置。
前記吹出口は一方向に延長された形状であって、
前記バッフルが、前記吹出口を長手方向において複数個の開口領域に分割するように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の送風装置。
前記バッフルが、前記吹出口に複数配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の送風装置。
前記吹出口において、前記バッフルを配置していない前記開口領域のうち、前記吹出口の両端部の開口領域は、前記吹出口の中央部の開口領域よりも、前記吹出口の長手方向における寸法が大きくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項３記載の送風装置。
前記気流生成装置は、
吸気した空気を加速して送り出すように構成された吸気装置と、
前記吸気装置から送り出された空気を前記吹出口の全体に導くように拡散させる拡散装置と、を備えている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の送風装置。
前記拡散装置は、前記吸気装置から送り出された空気の圧力を前記吹出口の全体に均一に作用させる容量を有した空気室を形成している
ことを特徴とする請求項５記載の送風装置。