JP2023179980A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸込口から吸い込まれる空気よりも温度が低い空気を吹出口から吹き出すことができる送風機を得ること。【解決手段】送風機１００は、吸込口２と吹出口とを結ぶ風路が形成された本体箱体１と、各々が吸込口２から吹出口へ向かう気流を風路に形成する羽根車５と、羽根車５を回転させる電動機とを有し、本体箱体１内に並んで配置された複数の送風ユニット２０と、本体箱体１の外部に設置されて、送風ユニット２０によって吸込口から本体箱体１内に吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、空気調和された空気を送風する送風機に関する。

従来、送風機は、背面側に吸込口を有し、正面側に吹出口を有する本体箱体と、本体箱体の内部に設けられたモータと、モータの回転軸に取り付けられた軸流ファンと、吸込口に取り付けられたフィルター又は保護ガードと、本体箱体の側面に取り付けられた本体箱体の角度の調整可能な天吊脚とを備えている。このような構造の送風機は、特許文献１に開示されている。

特開平６－３１３６０３号公報

大空間の建物は空調効率が低いため、大規模な空調設備が必要となり、空調設備の導入コスト及びランニングコストが非常に大きな負担となる。このため、特許文献１に開示されるように建物内に送風機を設置して、建物内部の空気を攪拌することによって空調効率を高めることが試みられることがある。しかし、送風機による送風のみ行うと、建物上部に滞留する熱気がユーザに当たってしまい、ユーザの体感温度を上昇させてしまう場合がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、吸込口から吸い込まれる空気よりも温度が低い空気を吹出口から吹き出すことができる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、本開示に係る送風機は、吸込口と吹出口とを結ぶ風路が形成された本体箱体と、各々が吸込口から吹出口へ向かう気流を風路に形成する羽根車と、羽根車を回転させる電動機とを有し、本体箱体内に並んで配置された複数の送風ユニットを備える。送風機は、本体箱体の外部に設置されて、送風ユニットによって吸込口から本体箱体内に吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器を備える。

本開示によれば、吸込口から吸い込まれる空気よりも温度が低い空気を吹出口から吹き出すことができる送風機を得られるという効果を奏する。

実施の形態１に係る送風機の背面図 実施の形態１に係る送風機の吸込口から吹出口に向かう方向と平行な方向における断面図 実施の形態１に係る送風機の正面側の斜視図 実施の形態１に係る送風機の背面側の斜視図 実施の形態１に係る送風機の側面図 実施の形態１に係る送風機の熱交換器の斜視図 実施の形態１に係る送風機の熱交換器の断面図 実施の形態１に係る送風機を設置した空間内の温度分布の一例を示す図 実施の形態２に係る送風機のペルチェ素子と電源との間に配置される極性スイッチの状態を示す図 実施の形態２に係る送風機のペルチェ素子と電源との間に配置される極性スイッチの状態を示す図 実施の形態２に係る送風機のペルチェ素子と電源との間に配置される極性スイッチの状態を示す図

以下に、実施の形態に係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に係る送風機の背面図である。図２は、実施の形態１に係る送風機の吸込口から吹出口に向かう方向と平行な方向における断面図である。図３は、実施の形態１に係る送風機の正面側の斜視図である。図４は、実施の形態１に係る送風機の背面側の斜視図である。図５は、実施の形態１に係る送風機の側面図である。以下の説明において、吸込口２と吹出口３とを結ぶ方向を第１の方向とする。また、後述する複数の送風ユニット２０の配列方向を第２の方向とする。第１の方向と第２の方向とは垂直である。また、第１の方向及び第２の方向のそれぞれに垂直な方向を第３の方向とする。各図において、矢印Ｘは第１の方向を示し、矢印Ｙは第２の方向を示し、矢印Ｚは第３の方向を示す。

送風機１００は、外郭を形成する箱状の本体箱体１と、本体箱体１内に設けられた複数の送風ユニット２０とを備える。本体箱体１は、第２の方向を長手方向とする直方体の箱状である。本体箱体１の背面には吸込口２が設けられており、本体箱体１の正面には吹出口３が設けられている。本体箱体１の両側面には天吊脚２１が設置されている。本体箱体１の内部には、吸込口２と吹出口３とを繋ぐ風路４が複数形成されている。風路４は、第１の方向に沿って延びている。複数の風路４は、第２の方向に等間隔に並んで形成されている。風路４の形状は、円筒形状である。実施の形態１では、風路４が五つ形成された構造を例示しているが、風路４の数は四つ以下でも六つ以上でもよい。吸込口２から本体箱体１に取り込まれた空気は、各風路４を通過して吹出口３から吹き出される。

各風路４内には、送風ユニット２０が設置されている。送風ユニット２０は、背面側から正面側に向かう気流を発生させ、正面側へ吹き出す電気機器である。送風ユニット２０は、羽根車５と、羽根車５が取り付けられた電動機６とを備えている。羽根車５は、第１の方向と平行な回転軸５１を中心に回転することで、風路４内に吸込口２から吹出口３へ向かう気流を発生させる。送風ユニット２０は、空気が本体箱体１の正面の吹出口３から吹き出されるように本体箱体１内に並べて収納されている。電動機６は、回転軸５１を中心に羽根車５を回転させる。すなわち、回転軸５１は、羽根車５の回転の中心軸であるとともに、電動機６のシャフトの回転の中心軸でもある。送風ユニット２０は、各風路４に設けられた保持部１５によって風路４上に係止されている。

羽根車５は、回転の軸方向に気流を発生させる軸流羽根車である。羽根車５は、電動機６のシャフトに接続されるボス部５２と、ボス部５２から放射状に延びる複数の羽根部５３とを有する。

吸込口２は、第２の方向に沿って延びており、複数の風路４に跨がっている。風路４の壁面のうち、吸込口２側の端部から下流に向かう一定の区間には、上流側から下流側に向かうに従って径が縮小する縮径部２１Ａが形成されている。縮径部２１Ａは、ベルマウスの働きをする。なお、「上流」及び「下流」は、風路４における気流の流れを基準とした上流及び下流を意味する。

吸込口２には、格子状に構成された保護ガード８が設けられている。保護ガード８は、各風路４内への異物侵入防止、指などが羽根に接触することの防止、及び万が一羽根などの部品が外れた場合の部品の飛散防止を図るために設けられている。なお、実施の形態１では、保護ガード８がワイヤを格子状に並べて構成されたものであるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、網で構成されてもよいし、金属板材に複数の穴を形成して得られるパンチングメタルで構成されてもよい。網又はパンチングメタルを用いて保護ガード８を構成しても、気流を通すことができ、異物侵入防止、けがの防止、及び部品の飛散防止といった上記の効果を得ることができる。

吹出口３は、本体箱体１において、送風ユニット２０を挟んで第１の方向における吸込口２の形成面とは反対側の面に形成されている。吹出口３は、第２の方向に沿って延びるスリット状に形成されており、複数の風路４に跨っている。すなわち、複数の風路４を通過した各々の気流は、吹出口３においてまとまり、帯状の気流となって吹き出される。本体箱体１には複数の吹出口３が形成され、吹出口３同士は互いに間隔を空けて第３の方向に沿って並べて形成される。すなわち、吹出口３は、第３の方向において間隔を空けて複数が並列して形成されている。なお、実施の形態１では、吹出口３Ａと吹出口３Ｂとの二つの吹出口３が本体箱体１に形成されている。吹出口３Ａと吹出口３Ｂとは、複数の回転軸５１を含む平面を挟んで対称に形成されている。すなわち、吹出口３Ａと吹出口３Ｂとは、複数の回転軸５１を含む平面を挟んで互いに反対側に配置されている。

風路４には、電動機６よりも下流側で吸込口２側から吹出口３側に向かうにしたがって流路面積が漸減するノズル部９が形成されている。ノズル部９は、ノズル傾斜部９Ａとノズル平坦部９Ｂとを有している。ノズル傾斜部９Ａは、第３の方向において回転軸５１を中心にして風路４を均等に絞り、風路４の流路面積を漸減させるように傾斜状に形成されているものである。一方、ノズル平坦部９Ｂは、回転軸５１と平行に形成され、本体箱体１の吹出口３に接続されている。すなわち、ノズル平坦部９Ｂは、吹出口３側の端部から羽根車５に向かう一定の区間を回転軸５１に平行とした平行部である。

第３の方向に並べて形成された吹出口３同士の間には、第２の方向に延びるガイド部７が設けられている。ガイド部７が設けられていることにより、吹出口３は、吹出口３Ａ及び吹出口３Ｂの二手に分割されている。吹出口３Ａ及び吹出口３Ｂは、第２の方向に延びている。ガイド部７は、第１の方向及び第３の方向とがなす平面に平行な断面において、ガイド部７の第３の方向における中心位置を頂点とする円弧状に形成されたガイド凸部７Ａと、ガイド凸部７Ａの下流側に形成されたガイド平坦部７Ｂとを有している。

ガイド凸部７Ａは、第１の方向と第３の方向とがなす平面に平行かつ回転軸５１を含む断面において、吹出口３から電動機６側に離れるほど第３の方向における寸法が小さくなる。風路４のノズル平坦部９Ｂと対向するガイド平坦部７Ｂは、ノズル平坦部９Ｂと平行になっている。ガイド部７は、全体として、複数の回転軸５１を含む平面を挟んで対称な形状で形成されている。

送風機１００は、天井面に取り付けた吊ボルトに天吊脚２１を固定することにより、建物の天井から吊り下げて設置できる。羽根車５が回転することにより、図２に矢印Ｆにて示すように、保護ガード８のスリットの隙間から空気が送風機１００内に流入する。送風機１００内に流入する空気の気流は、各吸込口２から各風路４内に流入する。各風路４に流入した気流には、羽根車５によって静圧及び動圧が付加される。羽根車５を通過した気流は、ガイド部７及びノズル部９の作用により二手に分割される。ガイド部７及びノズル部９の作用により二手に分割された気流は、第２の方向に延びる帯状気流となって吹出口３から空調対象空間に放出される。吹出口３から空調対象空間に放出される帯状気流は、エアカーテン及びサーキュレーションといった用途に用いられる。

図４に示すように、送風ユニット２０の吸込口２の第３の方向の一端部には、熱交換器取付板６０が設けられ、各送風ユニット２０に対応して複数の熱交換器５０が第２の方向に等間隔で並んで設置される。熱交換器５０は、吸込口２から風路４に吸い込まれる空気の温度を低下させる。

熱交換器５０は、ペルチェ素子３０を備えている。熱交換器５０は、本体箱体１の外部に設置されている。より詳細には、熱交換器５０は、熱交換器取付板６０に設置されており、本体箱体１の天面に対し垂直に固定されている。熱交換器取付板６０は、吸込口２の上方に張り出す天面６１と、吸込口２を側方に張り出す側面６２とを備える。熱交換器取付板６０は、送風ユニット２０同士の間の位置で、補強板７０により保護ガード８に固定される。

なお、熱交換器５０は、必ずしも送風ユニット２０ごとに設けられていなくてもよい。

図６は、実施の形態１に係る送風機の熱交換器の斜視図である。図７は、実施の形態１に係る送風機の熱交換器の断面図である。熱交換器５０は、熱交換素子であるペルチェ素子３０と、排熱ファン１０と、放熱フィン９０とを備える。排熱ファン１０及び放熱フィン９０は、ケース８０に収容されている。ケース８０は、直方体状であり、第１の方向の両側面及び第２の方向の両側面の４面に吸気口８１が形成されている。また、ケース８０は、上面に排気口８２が形成されている。

ペルチェ素子３０は、電流を流すことにより一面から他面へ熱が異動するペルチェ効果を利用した素子である。ペルチェ素子３０は、第１面３１が熱交換器取付板６０に熱的に接触するように取付けられる。第２面３２には放熱フィン９０が熱的に接続される。熱交換器５０は、排熱ファン１０により吸気口８１から吸い込まれた空気が放熱フィン９０を通過し、排気口８２から排気される構造である。ペルチェ素子３０は、第１面３１が吸熱面となって冷却され、第２面３２が放熱面となって加熱される。排気が放熱フィン９０を通過する際に熱交換が行われ、放熱フィン９０から排気に熱が移動し、排熱される。

ペルチェ素子３０は、第２面３２が本体箱体１の吸込口２と直角をなすように設置されている。

図５に黒塗りの矢印で示すように、送風ユニット２０により吸込口２から風路４に吸い込まれて吹出口３から吹き出される気流が発生する。また、熱交換器５０は、図５に白抜きの矢印で示すように、排熱ファン１０が吸気口８１からケース８０に吸い込まれて排気口８２から吹き出される気流を発生させる。

送風ユニット２０が吸込口２から吸い込む空気は、熱交換器取付板６０の天面６１と熱交換が行われ、熱交換器５０により冷却された空気が吹出口３から吹き出される。送風ユニット２０の吸込空気→熱交換器取付板６０→ペルチェ素子３０→放熱フィン９０→排熱ファン１０の排気の順に熱が伝わることにより排熱される。したがって、送風機１００は、送風ユニット２０により吸込口２から吸い込んだ空気を冷却して吹出口３から吹き出すことができる。

ペルチェ素子３０によって冷却された空気は、吸込口２から吸い込まれる空気よりも温度が低く比重が大きいため、吹出口３から吹き出された後に進行方向が徐々に下方向に変化していく。これにより、水平方向よりも下向きに吹き出された気流が直接当たることによる冷風感を緩和しつつ、室内を冷却することができる。

熱交換器５０の排熱ファン１０による排気は、送風ユニット２０による送風とは独立して行われる。

排熱ファン１０の排気方向は、送風ユニット２０による送風方向と直交しており、送風ユニット２０から遠ざかる方向となっている。このように排熱ファン１０を配置することにより、送風ユニット２０の送風とは異なる方向に熱交換器５０の排熱を排気することができ、送風機１００の送風による冷却効果を妨げることがない。すなわち、熱交換器５０は、本体箱体１の外部に設置されているため、熱交換器５０の排熱が本体箱体１の内部に溜まることはなく、吹出口３から吹き出される空気の温度が上昇することを抑制できる。

送風機１００は、熱交換器５０にペルチェ素子３０を用いているため、工場又は倉庫といった大規模空間に設置するにあたって、室外機及びダクト配管などに制約を受けることがない。

図８は、実施の形態１に係る送風機を設置した空間内の温度分布の一例を示す図である。建物２００の壁２０１に換気口２０２を設けるとともに、天井２０３付近に送風機１００を設置することにより、天井２０３付近に熱気が滞留することを防止できる。外気温が３４℃のとき、送風機１００を設置しておらず、かつ壁２０１に換気口２０２を設けていない建物２００の床面２０４付近の温度は４１℃であるとする。同じく外気温３４℃の環境において、実施の形態１に係る送風機１００を設置し、吸込み温度を約２℃低下させた冷風を吹出口３から吹出した場合、建物２００の床面２０４付近の温度は３８℃となった。したがって、実施の形態１に係る送風機１００により、建物２００の床面２０４付近の温度を３℃低くして作業環境の改善が可能であることが示される。

なお、上記の説明においては、熱交換素子であるペルチェ素子３０を備えた熱交換器５０を用いた送風機１００について説明したが、熱交換器５０は、送風ユニット２０によって吸込口２から本体箱体１内に吸い込まれる空気と熱交換を行えるのであれば、ペルチェ素子３０を備えていなくてもよい。すなわち、熱交換器５０は、送風ユニット２０によって吸込口２から本体箱体１内に吸い込まれる空気と熱交換可能であれば、特定の構成に限定されない。

実施の形態２．
ペルチェ素子３０は、電源の極性を入れ替えることにより吸熱面と放熱面とを切り替えることが可能である。実施の形態２では、ペルチェ素子３０の吸熱面と放熱面とを切り替える機能を有する送風機１００について説明する。

図９、図１０及び図１１は、実施の形態２に係る送風機のペルチェ素子と電源との間に配置される極性スイッチの状態を示す図である。実施の形態２に係る送風機１００は、ペルチェ素子３０に直流電流を供給する直流電源４１と、ペルチェ素子３０に流れる電流の極性を逆転させる極性スイッチ４２とを有する。

図９は、実施の形態２に係る送風機１００の極性スイッチ４２の第１状態を示している。第１状態では、直流電源４１の正極側Ｖｐがペルチェ素子３０の第２面３２側の第２端子Ｐ２に接続され、直流電源４１の負極側Ｖｍがペルチェ素子３０の第１面３１側の第１端子Ｐ１に接続されている状態を示している。このとき、第１面３１側が吸熱面、第２面３２側が放熱面となる。図９に示す第１状態は、実施の形態１に係る送風機１００と同じ状態である。

図１０は、実施の形態２に係る送風機１００の極性スイッチ４２の第２状態を示している。第２状態では、直流電源４１の正極側Ｖｐがペルチェ素子３０の第１面３１側の第１端子Ｐ１に接続され、直流電源４１の負極側Ｖｍがペルチェ素子３０の第２面３２側の第２端子Ｐ２に接続される。このとき、第２面３２側が吸熱面、第１面３１側が放熱面となる。

図１１は、実施の形態２に係る送風機１００の極性スイッチ４２の第３状態を示している。第３状態では、直流電源４１とペルチェ素子３０とが分離され、ペルチェ素子３０には電流が流れず、ペルチェ素子３０は放熱も吸熱も行わない。

このように、実施の形態２に係る送風機１００は、極性スイッチ４２の極性を切り替えることで、ペルチェ素子３０に流す電流の極性を切り替えることができるので、ペルチェ素子３０の吸熱面と放熱面とを切り替えることができる。これにより、吹出口３から吹き出す気流を冷却するか加熱するかを切り替えることができる。また、極性スイッチ４２を第３状態とすることで、ペルチェ素子３０を直流電源４１から切り離し、冷却、加熱のいずれも起こさない状態とすることもできる。

以上の実施の形態に示した構成は、内容の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、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。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
吸込口と吹出口とを結ぶ風路が形成された本体箱体と、
各々が前記吸込口から前記吹出口へ向かう気流を前記風路に形成する羽根車と、前記羽根車を回転させる電動機とを有し、前記本体箱体内に並んで配置された複数の送風ユニットと、
前記本体箱体の外部に設置されて、前記送風ユニットによって前記吸込口から前記本体箱体内に吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器とを備えることを特徴とする送風機。
（付記２）
前記熱交換器は、前記送風ユニットごとに設けられることを特徴とする付記１に記載の送風機。
（付記３）
前記熱交換器は、前記本体箱体の上方に設置されることを特徴とする付記１又は２に記載の送風機。
（付記４）
前記吸込口の上方に張り出す天面を備えた熱交換器取付板を有し、
前記熱交換器は、前記熱交換器取付板に取り付けられることを特徴とする付記３に記載の送風機。
（付記５）
前記熱交換器は、ペルチェ素子を備えることを特徴とする付記１から４のいずれか一つに記載の送風機。
（付記６）
前記ペルチェ素子の電源極性を切り替える極性スイッチを備えることを特徴とする付記５に記載の送風機。
（付記７）
前記熱交換器は、前記送風ユニットの送風方向と直交する方向かつ前記送風ユニットから遠ざかる方向に排気する排気ファンを有することを特徴とする付記１から６のいずれか一つに記載の送風機。

１ 本体箱体、２ 吸込口、３，３Ａ，３Ｂ 吹出口、４ 風路、５ 羽根車、６ 電動機、７ ガイド部、７Ａ ガイド凸部、７Ｂ ガイド平坦部、８ 保護ガード、９ ノズル部、９Ａ ノズル傾斜部、９Ｂ ノズル平坦部、１０ 排熱ファン、１５ 保持部、２０ 送風ユニット、２１ 天吊脚、２１Ａ 縮径部、３０ ペルチェ素子、３１ 第１面、３２ 第２面、４１ 直流電源、４２ 極性スイッチ、５０ 熱交換器、５１ 回転軸、５２ ボス部、５３ 羽根部、６０ 熱交換器取付板、６１ 天面、６２ 側面、７０ 補強板、８０ ケース、８１ 吸気口、８２ 排気口、９０ 放熱フィン、１００ 送風機、２００ 建物、２０１ 壁、２０２ 換気口、２０３ 天井、２０４ 床面。

Claims (7)

1. 吸込口と吹出口とを結ぶ風路が形成された本体箱体と、
   各々が前記吸込口から前記吹出口へ向かう気流を前記風路に形成する羽根車と、前記羽根車を回転させる電動機とを有し、前記本体箱体内に並んで配置された複数の送風ユニットと、
   前記本体箱体の外部に設置されて、前記送風ユニットによって前記吸込口から前記本体箱体内に吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器とを備えることを特徴とする送風機。
2. 前記熱交換器は、前記送風ユニットごとに設けられることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記熱交換器は、前記本体箱体の上方に設置されることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
4. 前記吸込口の上方に張り出す天面を備えた熱交換器取付板を有し、
   前記熱交換器は、前記熱交換器取付板に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の送風機。
5. 前記熱交換器は、ペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
6. 前記ペルチェ素子の電源極性を切り替える極性スイッチを備えることを特徴とする請求項５に記載の送風機。
7. 前記熱交換器は、前記送風ユニットの送風方向と直交する方向かつ前記送風ユニットから遠ざかる方向に排気する排気ファンを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の送風機。

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