JP2022129032A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の鉄道車両でも粉塵の除去が可能な送風機を得ること。
【解決手段】送風機２０は、モータと、モータの出力軸３ａに取り付けられた羽根車２と、羽根車２の周囲を囲んで設けられ、出力軸３ａと垂直な方向に向けて開口された吸込口２２と、吸込口２２が向く方向とは異なる方向かつ出力軸３ａと垂直な方向に向けて開口された吹出口２３とが形成されたファンケーシング１と、吸込口２２に対向して設けられた空気清浄装置９と、を備える。
【選択図】図２

Description

本開示は、クロスフローファンを搭載した送風機に関する。

多くの鉄道車両には、多数の人が収容される車内空間の環境改善のために、特許文献１で開示されているようなクロスフローファンを搭載した送風機が設置されている。送風機によって、乗客に風を当てて涼感を与えたり、車内空間の温度分布の均一化を図ったりすることで、車内空間の環境改善が図られている。

特許第３７７７７２６号公報

近年では、ＰＭ２．５などの塵埃の影響による健康問題への関心が高まっており、粉塵を減らすことによる車内空間の環境改善が望まれている。しかしながら、特許文献１に開示された送風機では、車内空間に向けて送風することはできるものの、車内空間の粉塵を除去することはできない。また、送風機とは別途で空気清浄装置を設けようとしても、既存の鉄道車両には、空気清浄装置を設けるスペースおよび構造を車内空間に用意することが難しい。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の鉄道車両でも粉塵の除去が可能な送風機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、送風機は、モータと、モータの出力軸に取り付けられた羽根車と、羽根車の周囲を囲んで設けられ、出力軸と垂直な方向に向けて開口された吸込口と、吸込口が向く方向とは異なる方向かつ出力軸と垂直な方向に向けて開口された吹出口とが形成されたファンケーシングと、吸込口に対向して設けられた空気清浄装置と、を備える。

本開示によれば、既存の鉄道車両でも粉塵の除去が可能な送風機を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる送風機の斜視図 実施の形態１にかかる送風機を出力軸と垂直な平面で切断した断面図 実施の形態１における空気清浄装置の斜視図 実施の形態１における高電圧ユニットの内部構成を示す斜視図 実施の形態１における高電圧ユニットの回路図 実施の形態１の変形例にかかる空気清浄装置の断面図 実施の形態１の他の変形例にかかる空気清浄装置を吸込口側から見た図

以下に、実施の形態にかかる送風機を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる送風機の斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる送風機を出力軸と垂直な平面で切断した断面図である。図１では、図２で示す筐体２１を省略している。送風機２０は、モータ３、羽根車２、ファンケーシング１、筐体２１、空気清浄装置９を備える。モータ３は、出力軸３ａを中心に駆動対象を回転させる。

羽根車２は、モータ３によって出力軸３ａを中心に回転される駆動対象である。羽根車２は、出力軸３ａを中心とした円周上に複数の羽根が並べて設けられている。送風機２０では、モータ３の両側に羽根車２が設けられている。

ファンケーシング１は、羽根車２の周囲を囲む。ファンケーシング１には、出力軸３ａと垂直な方向に向けて開口された吸込口２２が形成されている。ファンケーシング１には、吸込口２２が向く方向とは異なる方向かつ出力軸３ａと垂直な方向に向けて開口された吹出口２３が形成されている。吹出口２３よりも吸込口２２の開口面積のほうが大きい。ファンケーシング１は、吸込口２２と吹出口２３とを挟んで設けられたガイド板５とガイド板６とを有する。

モータ３と、羽根車２と、ファンケーシング１とで、羽根車２の回転によって吸込口２２から空気を吸い込んで吹出口２３から空気を吹き出すクロスフローファンとなる。モータ３、羽根車２、およびファンケーシング１は、直方体形状の筐体２１に収容されている。筐体２１の一面には空気出入口２４が形成されている。空気出入口２４は、筐体２１に形成された開口であり、空気出入口２４を通じて筐体２１の内部に空気が出入りする。

すなわち、上述した羽根車２の回転によってファンケーシング１の吸込口２２から吸い込まれる空気が、空気出入口２４を通じて吸込み流れ７として筐体２１の内部に流入する。羽根車２の回転によってファンケーシング１の吹出口２３から吹き出される空気は、空気出入口２４を通じて吹出し流れ８として筐体２１から吹き出される。

空気清浄装置９は、筐体２１の内部に設けられる。空気清浄装置９は、ファンケーシング１の吸込口２２に対向して設けられている。吸込口２２から吸い込まれる空気の一部が空気清浄装置９を通過することにより、清浄化された空気が吹出口２３から吹き出される。

図３は、実施の形態１における空気清浄装置の斜視図である。空気清浄装置９は、高電圧ユニット１２を備える。図４は、実施の形態１における高電圧ユニットの内部構成を示す斜視図である。図４では、図３に示した外郭１５を取り外して高電圧ユニット１２の内部構成を示している。図５は、実施の形態１における高電圧ユニットの回路図である。

高電圧ユニット１２は、放電電極１３、対向電極１４、外郭１５を有する。外郭１５は樹脂製である。放電電極１３はワイヤ状で強度を有する電気伝導体である。対向電極１４は、電気伝導体である。放電電極１３の材料には、タングステンを例示できるが、これに限定されない。放電電極１３および対向電極１４は、ほこりの付着時に水洗いできるように、水で錆びにくい材料で構成されている。高電圧ユニット１２は、図５に示すように、放電電極１３を両側から挟む形で対向電極１４を配置した構造である。高電圧ユニット１２では、電圧側の放電電極１３とグラウンド側の対向電極１４との間に高電圧が印加されて、コロナ放電および電解空間が発生される。これにより、空気中の浮遊粒子である塵埃がコロナ放電によって帯電され、帯電された塵埃がクーロン力によって集塵される。なお、空気清浄装置９には、上述したような電気式の空気清浄装置が例示されるが、フィルターなどの他の手法を用いて空気を清浄化するものであってもよい。

なお、空気清浄装置９をファンケーシング１の吸込口２２に対向する位置に設けること、すなわち、羽根車２が回転したときの空気の流れにおける羽根車２の上流に空気清浄装置９を設置することで、空気清浄装置９を設けたことによる送風機２０の送風性能の低下を抑えつつ、送風機２０が設けられた空間の空気の清浄化を図ることができる。

吸込口２２よりも吹出口２３のほうが開口面積が小さくなっている。したがって、吸込口２２で吸い込まれる空気の風速よりも吹出口２３から吹き出される空気の風速のほうが大きくなる。そのため、吹出口２３に対向する位置、すなわち羽根車２よりも下流に空気清浄装置９を設けた場合には、空気清浄装置９を通過する際の圧損の影響が大きくなり、送風性能が損なわれやすい。また、空気清浄装置９として電気式空気清浄装置を用いる場合には、空気清浄装置を通過する風速が小さい方が粉塵の捕集効果が高くなり、清浄効果が高くなる。したがって、清浄効果の観点からも羽根車２の上流に空気清浄装置９を配置することが好ましい。

また、空気清浄装置９を送風機２０の筐体２１の内部に設けることで、空気の清浄化を図ることができるので、鉄道車両に設ける場合であっても、車内空間に空気清浄装置９を設けるスペースおよび構造を別途設ける必要がない。したがって、既存の鉄道車両でも空気の清浄化のために空気清浄装置９を設けやすくなる。すでに鉄道車両に設置されている送風機に対して、外形寸法、電源等について取付互換性があり、かつ空気清浄装置を内蔵した送風機２０を準備することによって、現在設置されている送風機から本実施の形態１にかかる空気清浄装置９を備えた送風機２０への置き換えを簡単に行うことができる。

図６は、実施の形態１の変形例にかかる空気清浄装置の断面図である。変形例にかかる送風機２０の空気清浄装置９では、ファンケーシング１の吸込口２２の開口縁に向けて突出する第１の遮蔽板１０が外郭１５に形成されている。第１の遮蔽板１０は、外郭１５のうち吸込口２２に対向する面の縁であって、空気出入口２４に近い縁に沿って設けられている。第１の遮蔽板１０の板面１０ａは、筐体２１の空気出入口２４に向けられている。

第１の遮蔽板１０を設置することにより空気清浄装置９と吸込口２２との隙間を通過して吸込口２２に吸い込まれる空気、すなわち空気清浄装置９を通過することなく吸込口２２に吸い込まれる空気の量を減らすことができる。これにより、空気清浄装置９を通過する空気を増やしてより多くの粉塵を捕集することが可能となる。また、第１の遮蔽板１０の突出量を変えることで、空気清浄装置９を通過する空気の量の調整が可能となる。これにより、空気清浄装置９の性能に適した風量および風速で空気を通過させることができる。なお、第１の遮蔽板１０の突出量は固定であってもよいし、可変であってもよい。第１の遮蔽板１０の突出量を変更する方法として、例えば、空気清浄装置９の外郭１５にスライドレールを設け、第１の遮蔽板１０をスライドレール部でスライドさせて突出量を調整する方法がある。第１の遮蔽板１０とスライドレールにそれぞれ突起と窪みを設けておくことで、スライド位置を何段階かで調整することが可能となる。また、スライドさせた第１の遮蔽板１０を任意のスライド位置でねじ止めすることで固定する方法であってもよい。

第１の遮蔽板１０を設けることで、空気出入口２４を通じて空気清浄装置９にアクセスしにくくなる。鉄道車両に送風機２０を設けた場合には、車内には不特定多数の人が出入りする。第１の遮蔽板１０によって空気清浄装置９にアクセスしにくくすることで、不特定多数の人が出入りする鉄道車両の車内においていたずら防止が図られる。

図７は、実施の形態１の他の変形例にかかる空気清浄装置を吸込口側から見た図である。図７では、筐体２１を省略している。他の変形例にかかる空気清浄装置９では、外郭１５から出力軸３ａと平行な方向に突出し、吸込口２２のうち空気清浄装置９と対向しない開口領域に対向する第２の遮蔽板１１を有する。第２の遮蔽板１１は、外郭１５から突出しており、その突出量が可変となっている。第２の遮蔽板１１の突出量を変えることで、空気清浄装置９に流れる空気の量を調整することができる。

例えば、送風機２０が強弱の２ノッチ仕様で、ノッチによって羽根車２の回転速度が変わる場合、ノッチによって空気清浄装置９を通過する空気の風量および風速が変化する。そのため、第２の遮蔽板１１の突出量が固定の場合には、ノッチによって送風機２０の空気清浄能力が変わってしまう。送風機２０を鉄道車両に設置する場合、乾燥してほこり等が舞いやすい冬場は空気清浄をしたいが、寒いため、弱ノッチで送風機２０を運転する場合がある。この場合、空気を清浄したいにも関わらず空気清浄能力が落ちてしまうが、第２の遮蔽板１１の突出量を大きくして、空気清浄装置９を通過する空気の量を増やすことで、冬場の空気清浄能力の低下を抑制することができる。なお、上記例示は、第２の遮蔽板１１の突出量を固定とすることを否定するものではない。第２の遮蔽板１１の突出量を変更する方法として、例えば、空気清浄装置９の外郭１５から出力軸３ａと平行な方向に延びるスライドレールを設け、第２の遮蔽板１１をアコーディオンカーテンのような伸縮可能な形状としてスライドレール部に沿ってスライドさせて突出量を調整する方法などが考えられる。第２の遮蔽板１１の先端部とスライドレールにそれぞれ突起と窪みを設けておくことで、スライド位置を何段階かで調整することが可能となる。

なお、送風機２０が鉄道車両に設置される場合をいくつか例示してきたが、送風機に対して低コストで空気清浄装置を設置可能とすることを目的として説明したが、本開示は、鉄道車両に設置される送風機に限定されるものではなく、鉄道車両以外で使用される送風機にも適用できるものである。

また、出力軸３ａを中心にファンケーシング１を回転させて吹出方向を変化させることのできるモータを送風機２０にさらに備えるようにしてもよい。

また、空気清浄装置９として電気式の空気清浄装置を例示して説明したが、フィルターなどの他の空気清浄方法を用いてもよい。ただし、イオン発生器のような空気清浄装置は鉄道車両のような広い空間では有効でないと考えられる。イオン発生器から放出されたイオンは送風機からの気流に乗ることなどで車両空間全体に拡散される。イオン発生による空気清浄作用は、放出したイオンを塵埃などに衝突させることで行われる。イオンが集中的に高濃度状態であれば衝突確率が高くなるが、イオンも塵埃も小さいサイズであるため広い空間に拡散させると衝突確率は非常に低くなり、空気清浄効果が十分発揮できないおそれがある。それに対して、本開示で例示した電気式の空気清浄装置９は送風機２０の気流を利用して塵埃を集めて捕集するものなので、鉄道車両のような空間における空気清浄装置として有効である。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ファンケーシング、２ 羽根車、３ モータ、３ａ 出力軸、５，６ ガイド板、７ 吸込み流れ、８ 吹出し流れ、９ 空気清浄装置、１０ 第１の遮蔽板、１０ａ 板面、１１ 第２の遮蔽板、１２ 高電圧ユニット、１３ 放電電極、１４ 対向電極、１５ 外郭、２０ 送風機、２１ 筐体、２２ 吸込口、２３ 吹出口、２４ 空気出入口。

Claims (6)

1. モータと、
   前記モータの出力軸に取り付けられた羽根車と、
   前記羽根車の周囲を囲んで設けられ、前記出力軸と垂直な方向に向けて開口された吸込口と、前記吸込口が向く方向とは異なる方向かつ前記出力軸と垂直な方向に向けて開口された吹出口とが形成されたファンケーシングと、
   前記吸込口に対向して設けられた空気清浄装置と、を備えることを特徴とする送風機。
2. 前記空気清浄装置から前記吸込口の開口縁に向けて突出する第１の遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記第１の遮蔽板の突出量が調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の送風機。
4. 前記空気清浄装置の外郭から前記出力軸と平行な方向に突出し、前記吸込口のうち前記空気清浄装置と対向しない開口領域に対向する第２の遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の送風機。
5. 前記第２の遮蔽板の突出量が調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の送風機。
6. 前記空気清浄装置は、放電電極と対向電極とを有し、前記放電電極と前記対向電極との間に電圧を印加する電気式空気清浄装置であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の送風機。

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