JP2018159371A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風効率を向上した送風装置を提供する。
【解決手段】軸流羽根車３とベルマウス４を備えた送風装置において、羽根８の最大直径Ｄｆはベルマウス４の最小直径Ｄｂよりも大きく、羽根８とベルマウス４のクリアランス距離を吸込み側（上流側）では大きくし、吹出し側（下流側）では一定に保つようにすることで、羽根８の径方向からの吸込みを十分に確保しつつ、翼端渦の生成も抑制することができるので、クリアランス距離を全領域で一定にした場合よりも効率的に送風することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、室壁に設けた換気口に配設される形状で、内部にファンを取付けたファンモーターを有し、室内側にベルマウスを有する送風装置に関するものである。

従来、この種の送風装置の構成は、送風装置を枠体に固定して、枠体形状にくりぬいた壁面に設置し、効率よく送風する送風装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その送風装置について図４、図５を参照しながら説明する。

図４に示すように、送風装置本体１０１は角筒型の枠体にモータ（図示せず）、ファン１０２等を組み付けて、ファン１０２の周りにベルマウス１０３が構成されている。このような送風装置において、翼の正圧面により昇圧された空気が翼の外周となる翼端から流出し、翼端渦が生じることにより送風性能を低下させることが知られている。この翼端渦の影響を抑制するために、図５に示すようにベルマウス１０３とファン１０２の隙間１０４（クリアランス）が大きく影響していることが知られている。

例えば、これに類似する先行文献は下記特許文献１に記載されている。

特開２００７−０４０１９８号公報

しかしながら上記特許文献１に記載の送風装置では、ベルマウスとファンの距離を常に一定となっているため、ファンの径方向からの吸込み口が狭くなり十分な吸い込みができず、効率を向上させることができないという課題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、羽根が行う仕事の効率を向上させた送風装置を提供することを目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するために、回転軸中心に回転するモータと、前記回転軸を有するハブと、前記ハブの周囲に複数配列した羽根と、前記羽根の周りを囲むようにベルマウスを備え、前記羽根には空気が流入する羽根前縁と空気が流出する羽根後縁と、前記羽根の外周側で前記羽根前縁の径方向の外側から前記羽根後縁の径方向の外側までの羽根翼端を有し、前記回転軸方向から見たときに前記羽根翼端の最大直径が前記ベルマウスの最小直径よりも大きい形状であり、前記回転軸方向において、前記羽根と前記ベルマウスが重なる領域では、対向する前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が半径方向で内周側よりも外周側の方が大きくなる形状であることを特徴とする送風装置であり、これによって所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、羽根の効率の向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る換気扇の斜視図 本発明の実施の形態１に係る換気扇の断面図 本発明の実施の形態１に係る羽根とベルマウス近傍の断面図 従来の送風装置の概略図 従来の送風装置のファン近傍の概略図

本発明の実施の形態に係る送風装置は、回転軸中心に回転するモータと、前記回転軸を有するハブと、前記ハブの周囲に複数配列した羽根と、前記羽根の周りを囲むようにベルマウスを備え、前記羽根には空気が流入する羽根前縁と空気が流出する羽根後縁と、前記羽根の外周側で前記羽根前縁の径方向の外側から前記羽根後縁の径方向の外側までの羽根翼端を有し、前記回転軸方向から見たときに前記羽根翼端の最大直径が前記ベルマウスの最小直径よりも大きい形状であり、前記回転軸方向において、前記羽根と前記ベルマウスが重なる領域では、対向する前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が半径方向で内周側よりも外周側の方が大きくなる形状であることを特徴としたものである。

これにより、羽根とベルマウスの距離を一定にした場合よりも、羽根とベルマウスの距離を大きくしたことによって、径方向から羽根に吸込む部分の面積が大きくなる。よって、羽根の径方向からの空気を吸込みやすくなるので、効率よく送風することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記ベルマウスの吹出側に前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が一定となる一定領域を設けたものである。

これにより、下流側の一定領域では羽根とベルマウスの距離が一定なので翼端渦の生成が抑制されるため、損失が低減される。よって、効率よく送風することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記ベルマウスの吸込側に前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が上流側にいくにつれて大きくなるテーパ領域を設けたものである。

これにより、羽根とベルマウスの距離を一定にした場合よりも、羽根の径方向から吸込みやすくなる。さらに羽根翼端とベルマウスの距離が下流側に行くにつれて小さくなるので、羽根で昇圧した空気を効率的に送風することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記回転軸と平行な断面において、前記一定領域の下流側における前記ベルマウスの一部が前記回転軸と平行となるものである。

これにより、吹出し側の気流を整流化することができ、吹出側の損失を低減することができるので、効率よく送風することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記羽根の半径方向における断面において、前記テーパ領域における前記羽根の翼端形状が直線となっているものである。

これにより、少しずつ昇圧することができるので、効率よく送風することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記羽根の半径方向における断面の前記羽根の翼端形状において、前記羽根翼端の前記テーパ領域にあたるテーパ部分と、前記羽根翼端の前記一定領域にあたる一定部分が正接となっているものである。

これにより、少しずつ昇圧することができるので、効率よく送風することができる。

以下、送風装置の一例として換気扇を用いて、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の番号を付している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における、本発明の換気扇の斜視図を示したものである。

図１に示すように、本実施の形態の換気扇１は、角筒型の枠体２にモータ（図示せず）、軸流羽根車３とベルマウス４を備えたものである。前パネル５は、換気扇１の外郭として設けられている。換気扇１は、屋内外を仕切る壁面に据え付けられて、室内側空間６の吸込み側に障害物のない開放された空間となる条件で使用される。ここで、前パネル５は、中心開口を囲んだベルマウス４と、その周囲の平面部７とで構成されている。平面部７は、前パネル５に沿う流れを乱さない程度に略平面形状となっている。ベルマウス４は、平面部７から中心開口に向けて滑らかに狭くなる曲面で形成されている。また軸流羽根車３は複数枚（本実施の形態では５枚）の羽根８と羽根８を取り付けるハブ９で構成されている。

このような構成によれば、モータ１１により回転される軸流羽根車３は、送風方向１０の向きに空気を送る。そして、ベルマウス４は、吸込み側から吹き出し側に滑らかに空気を送り出すので、換気扇１の送風効率の向上に寄与している。

図２、図３は、実施の形態１の換気扇１の回転軸を含んだ平面によるベルマウス４の断面図と、この平面を羽根８の外周部分（後述する羽根前縁１３、羽根後縁１４、羽根翼端１５）が通る軌跡を図示したものである。図２は、実施の形態１のベルマウス４を備えた前パネル５の径方向断面と軸流羽根車３とモータ１１との位置概要を示している。図３は羽根８とベルマウス４近傍の断面図である。図２、図３はともに上側を吸込み側、下側を吹き出し側としている。

軸流羽根車３は回転軸１２を中心に回転し、空気の流れの上流側となる羽根８の羽根前縁１３から下流側となる羽根８の羽根後縁１４の方向に送風する。羽根８は羽根８の外周側で羽根前縁１３の径方向の外側（前縁翼端１９）から羽根後縁１４の径方向の外側（後縁翼端１７）までに羽根翼端１５を有している。

ベルマウス４は吸込み側から吹出し側にいくにつれて回転軸１２に垂直な面における直径が小さくなる形状となっている。言い換えると、ベルマウス４の最下流位置１８でベルマウス４の直径は最小直径Ｄｂをとる形状となっている。ベルマウス４の下流側は吹出す気流を整流化するために回転軸１２に平行となるように直線部１６が設けられている。

羽根８の羽根後縁１４と羽根翼端１５の交点となる後縁翼端１７はベルマウス４の最下流位置１８と回転軸１２方向で一致するように取り付けられている。

羽根８は回転軸１２に垂直な断面において、羽根前縁１３と羽根翼端１５との交点となる前縁翼端１９で最大直径Ｄｆをとる。ここで最大直径Ｄｆは最小直径Ｄｂよりも大きくなっている。言い換えると、回転軸１２方向からみたときに最小直径Ｄｂから最大直径Ｄｆの範囲で羽根８とベルマウス４が重なる共通領域２０を有する構成となっている。羽根翼端１５とベルマウス４のクリアランス距離２１は、この共通領域２０において最大直径Ｄｆの位置で最も大きくなるように構成される。ここでクリアランス距離２１とはベルマウスと対向する羽根翼端１５の任意の点からベルマウス４までの最小距離のこととする。

軸流羽根車３とベルマウス４の間には、吸込み側のテーパ領域２２と、テーパ領域２２よりも吹き出し側に一定領域２３が形成されている。言い換えると、一定領域２３では、ベルマウス４の最下流位置１８に接して形成される円筒と、一定領域２３における羽根翼端１５が回転することによってできる仮想円筒とが同心になっている。これら２つの円筒は、回転軸１２を中心軸としている。テーパ領域２２では、クリアランス距離２１が吸込み側から吹出し側にいくにつれて小さくなっている。一定領域２３では、クリアランス距離２１が一定となっている。テーパ領域２２における羽根翼端１５は直線形状となっており、一定領域２３ではベルマウス４の形状に沿った形状となるようになっている。また、羽根翼端１５では、テーパ領域２２と一定領域２３は正接するように滑らかにつながっている。このようにすることで羽根８の正圧面で徐々に昇圧することができる。

このようにクリアランス距離２１を吸込み側で大きくすることにより、クリアランス距離２１を全領域で一定にした場合よりも、羽根８の径方向からの空気の吸込みが十分に行われ、効率的に吸込むことができる。また下流側においてはクリアランス距離２１を一定に保つようにすることで翼端渦の生成も抑制することができる。よって、クリアランス距離２１を全領域で一定にした場合よりも効率的に送風することができる。

本発明にかかる送風装置及び換気扇は、家庭用や事務用などの、軸流ファンとベルマウス構造をもつ送風機としての活用が期待される技術として有用である。

１ 換気扇
２ 枠体
３ 軸流羽根車
４ ベルマウス
５ 前パネル
６ 室内側空間
７ 平面部
８ 羽根
９ ハブ
１０ 送風方向
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ 羽根前縁
１４ 羽根後縁
１５ 羽根翼端
１６ 直線部
１７ 後縁翼端
１８ 最下流位置
１９ 前縁翼端
２０ 共通領域
２１ クリアランス距離
２２ テーパ領域
２３ 一定領域

Claims (7)

1. 回転軸中心に回転するモータと、前記回転軸を有するハブと、
   前記ハブの周囲に複数配列した羽根と、
   前記羽根の周りを囲むようにベルマウスを備え、
   前記羽根には空気が流入する羽根前縁と空気が流出する羽根後縁と
   前記羽根の外周側で前記羽根前縁の径方向の外側から前記羽根後縁の径方向の外側までの羽根翼端を有し、
   前記回転軸方向から見たときに前記羽根翼端の最大直径が前記ベルマウスの最小直径よりも大きい形状であり、
   前記回転軸方向において、前記羽根と前記ベルマウスが重なる領域では、対向する前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が半径方向で内周側よりも外周側の方が大きくなる形状であることを特徴とする送風装置。
2. 前記ベルマウスの吹出側に前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が一定となる一定領域を設けた請求項１記載の送風装置。
3. 前記ベルマウスの吸込側に前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が上流側にいくにつれて大きくなるテーパ領域を設けた請求項２記載の送風装置。
4. 前記回転軸と平行な断面において、前記一定領域の下流側における前記ベルマウスの一部が前記回転軸と平行となる請求項１または２記載の送風装置。
5. 前記ベルマウスの吹出側に前記羽根翼端と前記ベルマウスの距離が一定となる一定領域を設けた請求項１記載の送風装置。
6. 前記羽根の半径方向における断面において、前記テーパ領域における前記羽根の翼端形状が直線となっている請求項３から５のいずれかに記載の送風装置。
7. 前記羽根の半径方向における断面の前記羽根の翼端形状において、前記羽根翼端の前記テーパ領域にあたるテーパ部分と、前記羽根翼端の前記一定領域にあたる一定部分が正接となっている請求項３から６のいずれかに記載の送風装置。