JP3893840B2 - 吹出し気流の旋回成分補正方法及び送風装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の開放された出入口等に設置され、主として冷暖房時の建物内外の断熱を行うエアーカーテンの生成に利用可能なプロペラファンによる送風装置における吹出し気流の旋回成分を補正する方法及び、主として冷暖房時の建物内外の断熱を行うエアーカーテンの生成に適した送風装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流速の速い扁平な気流であるエアーカーテンの形成には、従来においては多くがラインクロスフローファンにより行われてきた。ラインクロスフローファンは、空気を羽根車の外周の一部から半径方向に羽根車内に吸込み、残りの外周部分を通じて半径方向に外へ吹出すものである。即ち、空気は羽根車を完全に貫流するので、羽根幅を径に関係なくいくらでも長くすることができる特徴を持っている。しかしながら、ファン効率は３０％程度と低いうえ、風量も得がたく騒音も高いといった難点がある。
【０００３】
このような問題を解消すべくファン効率が高く、風量も得易いプロペラファンによるエアーカーテンの形成に適した送風装置も開発されている。例えば、特開平６―３１３６０３号公報には、図９に示すように上部に吸込口３０を、下部に吹出口３１を設けた本体ケーシング３２内に軸流送風機３３を組込み、吹出口３１に向かって本体ケーシング３２を絞り込んだ送風装置が示されている。この送風装置によれば、吹出口３１からの噴流の噴流幅が広がらず、遮断性能の良いエアーカーテンを形成することができる。
【０００４】
また、特公平６―３５８８０号公報には、ダクトケーシング内にモーターにより回転するプロペラファンを備え、プロペラファンの吹出し側にプロペラファンの回転軸心に直交する断面の形状が渦巻き形をした渦巻室ケーシングを設け、渦巻室ケーシング内にプロペラファンに対向する円板状の風路部材を設けた送風装置が示されている。この送風装置はファン性能が良く、吹出し風速も速く、風量も多く、低騒音であるといった空気力学上の優れた特徴を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のプロペラファンを採用した送風装置において、特開平６―３１３６０３号公報に示されているものは、吸込口３０と吹出口３１が直線上に配設されるため、エアーカーテンを形成すべく建物の開口部に設置する場合、設置場所の天井面から吸込口３０を十分離反させて取付けなければならず、設置に関し強い制約を受ける。一方、特公平６―３５８８０号公報に示されているものは、吸込方向に対して吹出方向がプロペラファンの回転面に略平行な面内となるため、エアーカーテンを形成する送風装置として適用しても、上述したような設置に関する制約は受けない。
【０００６】
しかしながら、プロペラファンの特徴でもあるが、吹出し気流に旋回成分が含まれるため、図１０に示すように建物の正面視で方形の開口部３４の上部に送風装置を取付けても、間口（横幅）一杯の噴流幅のエアーカーテン３５を形成することができない。即ち、旋回成分を含むため図１０のように鉛直下方にエアーカーテン３５が形成されず、プロペラファンの回転方向にずれたエアーカーテン３５となって、遮蔽機能の働かない領域ができてしまうといった問題点がある。また、エアーカーテンの吹出し方向の角度を調整する場合、従来の送風装置では取付金具等に対して本体全体を回動しなくてはならず、吹出し角度の調整がし辛いといった問題点がある。
【０００７】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、ファン効率が高く特性の優れたプロペラファンを応用し発展させることであり、プロペラファンを使った送風装置における吹出し気流の旋回成分を補正する方法を開発することであり、ファン効率が高く特性の優れたプロペラファンを応用し、設置に係る制約が少なく、真っ直ぐな空気流を形成できる送風装置を得ることであり、吹出角度の調整が簡単なプロペラファンによる送風装置を得ることであり、エアーカーテンの形成に好適なプロペラファンによる送風装置を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、プロペラファンの回転軸心と略直交する方向にプロペラファンの回転により形成される気流をプロペラファンの回転面に略平行な面上で吹出すようにした送風装置について、吹出し気流をプロペラファンと所定の間隔を持って対向する風路部材によってプロペラファンの回転軸心と略直交する方向に吹出させ、その気流をプロペラファンの回転方向とは反対側に気流吹出し方向を修正させる分だけ傾けた風向板によって導いて補正する手段を採用する。
【０００９】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、モーターにより風洞内で回転し、風洞に軸方向の気流を形成するプロペラファンと、風洞の出口端に接続され、プロペラファンの回転軸心と略直交する方向に吹出口を有し、反吹出口側のプロペラファンの回転軸心と略直交する方向での断面形状が略半円形のスクロールケーシングと、スクロールケーシング内に設けられプロペラファンと所定の間隔を持って対向する円板状の風路部材と、吹出口に設けられプロペラファンの回転方向とは反対方向に傾きを持つ傾斜風向板とを備える手段を採用する。
【００１０】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、請求項２に係る前記手段における傾斜風向板の傾きを一度から五度の範囲に設定する手段を採用する。
【００１１】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、請求項２又は請求項３のいずれかに係る前記手段における傾斜風向板を、吹出口においてプロペラファンの回転面と略直角な面で回動可能に支持したノズル枠に複数枚取付け、ノズル枠には吹出口に幅方向に介在する複数枚の整流板を併設し、その回動支持部分の途中に吹出口の口縁に当りノズル枠を支持する半球状の支持構造を設ける手段を採用する。
【００１２】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、請求項２〜請求項４までのいずれかに係る前記手段におけるスクロールケーシングの反吹出口側のプロペラファンの回転軸心に直交する部分をＲ凹面状に構成する手段を採用する。
【００１３】
前記課題を達成するために請求項６の発明は、請求項２〜請求項５までのいずれかに係る前記送風装置を、一列に複数並べて送風装置列を構成し、隣接する送風装置間に仕切部材を設ける手段を採用する。
【００１４】
前記課題を達成するために請求項７の発明は、請求項２〜請求項５までのいずれかに係る前記手段における送風装置を一列に複数並べて送風装置列を構成するとともに、隣接する送風装置間に仕切部材を設け、この仕切部材によって送風装置列の吸込み側に設けられる通風可能の保護部材を保持させる手段を採用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１と図２によって示す本実施の形態は、ファン効率の高いプロペラファン１を使ったエアーカーテンの形成に適した送風装置２に関するものである。この送風装置２は、本体ケーシング３内に組込んだプロペラファン１の回転軸心と略直交する方向にプロペラファン１の回転により形成される気流をプロペラファン１の回転面に略平行な面上で吹出すように構成されている。本体ケーシング３は略六面体の箱体に構成され、その正面は吸込口４として開口し、背面寄りの下面も略幅方向全域にわたる矩形状の下向きの開口部が開口し、取付構造５を設けた背面を含む他の上面、両側面はいずれも閉止している。本体ケーシング３の正面にはパンチングメタル等で構成された通風可能な保護部材６を設けた吸込グリル７で構成されている。
【００１６】
プロペラファン１は、本体ケーシング３内に、その吸込口４から背面側に向けて組付けられた風洞であるベルマウス８内において本体ケーシング３内の背面に取付けられたモーター９により回転し、ベルマウス８内に軸方向の気流を形成する。このベルマウス８の出口端には、プロペラファン１の回転軸心と略直交する方向の本体ケーシング３の下面の開口に臨む吹出口１０を有し、反吹出口側のプロペラファン１の回転軸心と略直交する方向での断面形状が略半円形のプラスチック製のスクロールケーシング１１が接続されている。スクロールケーシング１１の反吹出口側のプロペラファン１の回転軸心に直交する部分は滑らかなＲ凹面状１２に構成され本体ケーシング３の背面に滑らかに連続している。モーター９を固定しているモーター取付部材１３には、スクロールケーシング１１内においてプロペラファン１と所定の間隔を持って対向する風路部材１４が取付けられている。風路部材１４は、プロペラファン１の外径より大きな寸法の円板状に形成され、本体ケーシング３の背面に対しても背面空間１５を形成すべく離反し、吹出口１０を前後に略二分するような位置関係におかれている。この風路部材１４の外周部とスクロールケーシング１１との間には遠心ディフューザー風路１６が形成されている。
【００１７】
吹出口１０には、プロペラファン１の回転面と略直角な面内を回動できるように矩形のノズル枠１７が両端において回動支持部分となる支持ピン１８により支持され、このノズル枠１７が噴流を吹出す実質的な吹出口となっている。ノズル枠１７の枠内は複数枚の傾斜風向板１９と幅方向に介在する複数枚の整流板２０とにより格子構造となっており、支持ピン１８間の途中には吹出口１０の口縁に当りノズル枠１７を摺動支持する外面が半球状の支持構造２１が設けられている。支持構造２１はプラスチック等の柔らかな材質で構成され、吹出口１０の口縁に対し適度の摺動抵抗が設定されている。傾斜風向板１９は、プロペラファン１の回転面と略直交する方向に等間隔（本実施の形態では６５ｍｍ間隔）に複数枚設けられ、プロペラファン１の回転方向とは反対方向の傾きが付けられている（図１参照）。傾斜風向板１９の傾きは、吹出し気流のプロペラファン１の回転による旋回成分に応じて１度から５度の範囲で決定されている。なお、開口部の高さが３．５ｍの標準的な建物に対するエアーカーテンの形成には、傾斜風向板１９の傾斜は３度程度が適している。整流板２０は、プロペラファン１の回転面と略平行な方向にプロペラファン１の回転面後端から風路部材１４までの間を１０ｍｍ間隔に仕切る形態に平行に設けられている。
【００１８】
この送風装置２において、プロペラファン１がモーター９により回転すると、吸込口４から空気が吸込まれ、プロペラファン１の回転により軸方向と半径方向への力を受けながらベルマウス８の出口端から軸方向へ吹出される。ベルマウス８の出口端から吹出された気流は風路部材１４とスクロールケーシング１１により軸方向から半径方向へ１８０度向きを変えて流れ、風路部材１４と本体ケーシング３の背面との間の背面空間１５を通り吹出口１０のノズル枠１７から噴流として吹出される。
【００１９】
軸方向の流れから半径方向の流れに流れを変換している遠心ディフューザー風路１６により、プロペラファン１の特徴（大風量、低騒音、高効率）を生かしたまま流れの向きを９０度変更して、従来の軸流送風機の流れである軸方向通風に比べ静圧を上げることができる。遠心ディフューザー風路１６から流れ出した気流は、スクロールケーシング１１の圧力損失の少ない滑らかなＲ凹面状１２の部分に沿って吹出口１０に向かうため、風量の損失は少ない。なお、羽根外径φ２１０ｍｍ、本体ケーシング３の外形３００ｍｍ×９００ｍｍ×２３８ｍｍ、吹出口１０の開口面積９００ｍｍ×８５ｍｍの試作品で、プロペラファン１を２２００ｒ／ｍで回転させた結果、Ｒ凹面状１２部分のないものに比べ３％風量が向上した。
【００２０】
吹出口１０における傾斜風向板１９は、プロペラファン１の回転による吹出し気流に含まれる旋回成分を、その傾斜により補正する機能を果たす。これにより吹出口１０の下方に曲がることなく真っ直ぐな左右とも一様な風速の噴流を吹出させることができる。この旋回成分の補正方法は、傾けた風向板といった簡単な手段で実現でき、旋回成分を補正した真っ直ぐな噴流は、エアーカーテンとしたとき建物の開口部に遮蔽機能の働かない領域ができなく、エアーカーテンを形成する噴流として好適である。また、プロペラファン１の回転面後端から風路部材１４までの間を１０ｍｍ間隔に仕切る形態に設けた整流板２０は、吹出口１０における速度差から生じる渦を減少させ、吹出し風速を向上させる機能を果たすとともに、指などの可動部への接触を防止する。なお、前記の試作品による整流板２０の有無による測定結果は、整流板２０の有るものの方が無いものより吹出口１０から１ｍ離れた地点の風速が２０％向上するものであり、エアーカーテンを形成する送風装置２として好適である。
【００２１】
噴流の方向は、本体ケーシング３を操作することなく、正面側から背面側までの間でノズル枠１７を適宜回動させることによって簡単に行うことができる。このとき、ノズル枠１７は外面が半球状の支持構造２１により適度な摺動抵抗をもって支持されているので、回動は円滑であり、希望する位置に簡単に停止させておくことができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３〜図８によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した送風装置を一列に複数並べて送風装置列２２とした送風装置に関するものであり、各送風装置個々の構成は基本的には実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態の送風装置はエアーカーテンを形成する送風装置として、実施の形態１で示した送風装置２を図３及び図４に示すように一列に複数機（図例では３機）並べ相互を連結して送風装置列２２として構成したものである。個々の送風装置２の基本的構成は図５に示すように実施の形態１のものと同じであるが、隣接する送風装置２同士の吹出口４の境の構成はなく、ノズル枠１７は、図６及び図７に示すように各送風装置２の吹出口１０にわたる一連の長尺物として構成されている。そして、支持構造２１は長手方向に適当な間隔をおいて数個が設けられている（図６及び図７参照）。
【００２４】
吸込グリル７も全体を一括して被覆するように構成され、その背面には隣接する送風装置２間を仕切る仕切部材２３が設けられている。この仕切部材２３は、送風装置２相互の吸込みに係る干渉を防ぎ、吸込みについての圧力損失を低減する機能を果たし、風量の増加に寄与する。実施の形態１で示した試作品による仕切部材２３の有無による測定結果は、仕切部材２３の有るものの方が無いものより風量が３％向上するものであった。吸込グリル７の前面の通風可能な保護部材６は、吸込みに係る圧力損失については不利に働くが、異物の侵入を防ぐうえで必要不可欠な部品である。圧力損失をできるだけ軽減するために、保護部材６は透気率の高いパンチングメタル等で構成されるが、長尺になると剛性が不足し装着状態での意匠性が損なわれ勝ちである。この不都合を解消すべく本実施の形態では仕切部材２３に保護部材６を保持させる工夫が払われている。即ち、図８に示すように仕切部材２３には中央に凸部２４を設けた対向する二つのアーム状部２５が設けられ、このアーム状部２５の凸部２４に保護部材６を押当てることにより保護部材６の剛性を高めている。そして、アーム状部２５の弾性撓みにより吸込グリル７の形状のばらつきを吸収するため、組立性が向上する。これ以外の機能は実施の形態１のものの機能を相加したものであり、よりエアーカーテンの形成に適する装置であること以外は基本的に実施の形態１の送風装置２と同じである。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、プロペラファンでの送風に伴う旋回成分の補正が傾斜させた風向板といった簡単な手段で実現でき、効率が高く特性の優れたプロペラファンの利用を発展させることができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、ファン効率が高く特性の優れたプロペラファンを応用し、設置に係る制約が少なく、真っ直ぐな空気流を形成できる送風装置が得られる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、請求項２に係る前記効果とともに遮蔽機能の優れたエアーカーテンを形成できる送風装置が得られる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、請求項２又は請求項３のいずれかに係る前記効果とともに、吹出角度の調整が簡単にできるようになる。
【００２９】
請求項５の発明によれば、請求項２〜請求項４までのいずれかに係る前記効果とともに風量の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項６の発明によれば、請求項２〜請求項５までのいずれかに係る前記効果とともに、エアーカーテンの形成に適した風量の多い送風装置が得られる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、請求項２〜請求項５までのいずれかに係る前記効果とともに意匠性の維持が簡単にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態1の送風装置の正面図である。
【図２】 実施の形態1の送風装置の縦断側面図である。
【図３】 実施の形態２の送風装置の正面図である。
【図４】 実施の形態２の送風装置を一部を破断して示す底面図である。
【図５】 実施の形態２の送風装置の拡大断面図である。
【図６】 実施の形態２の送風装置のノズル枠の正面図である。
【図７】 実施の形態２の送風装置のノズル枠の平面図である。
【図８】 実施の形態２の送風装置の保護部材の保持部分を示す断面図である。
【図９】 従来の送風装置の断面図である。
【図１０】 従来のエアーカーテンの形成形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ プロペラファン、 ２ 送風装置、 ４ 吸込口、 ６ 保護部材、 ７吸込グリル、 ８ ベルマウス、 ９ モーター、 １０ 吹出口、 １１ スクロールケーシング、 １２ Ｒ凹面状、 １４ 風路部材、 １７ ノズル枠、 １９ 傾斜風向板、 ２０ 整流板、 ２１ 支持構造、 ２２ 送風装置列、 ２３ 仕切部材、 ２４ 凸部、 ２５ アーム状部。

Claims (7)

1. プロペラファンの回転軸心と略直交する方向に同プロペラファンの回転により形成される気流を同プロペラファンの回転面に略平行な面上で吹出すようにした送風装置について、その吹出し気流を前記プロペラファンと所定の間隔を持って対向する風路部材によって同プロペラファンの回転軸心と略直交する方向に吹出させ、その気流を前記プロペラファンの回転方向とは反対側に気流吹出し方向を修正させる分だけ傾けた風向板によって導いて補正する吹出し気流の旋回成分補正方法。
2. モーターにより風洞内で回転し、風洞に軸方向の気流を形成するプロペラファン、この風洞の出口端に接続され、前記プロペラファンの回転軸心と略直交する方向に吹出口を有し、反吹出口側の前記プロペラファンの回転軸心と略直交する方向での断面形状が略半円形のスクロールケーシング、このスクロールケーシング内に設けられ前記プロペラファンと所定の間隔を持って対向する円板状の風路部材、前記吹出口に設けられ前記プロペラファンの回転方向とは反対方向に傾きを持つ傾斜風向板を備えた送風装置。
3. 請求項２に記載の送風装置であって、傾斜風向板の傾きを一度から五度の範囲に設定した送風装置。
4. 請求項２又は請求項３のいずれかに記載の送風装置であって、傾斜風向板を吹出口においてプロペラファンの回転面と略直角な面で回動可能に支持したノズル枠に複数枚取付け、このノズル枠には吹出口に幅方向に介在する複数枚の整流板を併設するとともに、回動支持部分の途中に吹出口の口縁に当り同ノズル枠を支持する半球状の支持構造を設けた送風装置。
5. 請求項２〜請求項４までのいずれかに記載の送風装置であって、スクロールケーシングの反吹出口側のプロペラファンの回転軸心に直交する部分をＲ凹面状に構成した送風装置。
6. 請求項２〜請求項５までのいずれかに記載の送風装置を一列に複数並べて送風装置列を構成するとともに、隣接する前記送風装置間に仕切部材を設けた送風装置。
7. 請求項２〜請求項５までのいずれかに記載の送風装置を一列に複数並べて送風装置列を構成するとともに、隣接する前記送風装置間に仕切部材を設け、この仕切部材によって送風装置列の吸込み側に設けられる通風可能の保護部材を保持させた送風装置。

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