JP4002662B2 - 換気装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気装置、より詳細には、吐出端に第1の排気管を有する本体ケーシングの中に、送風機を有する強制換気風道を備え、この強制換気風道の吐出端を第2の排気管を介して本体ケーシングの吐出端部に開口させ、強制換気風道と本体ケーシングの間に強制換気風道に対してバイパス路をなす自然換気風道を形成した換気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
前述の型の換気装置は例えば家屋内の天井部に取付けられ、家屋内の空気を屋外に排出するための換気扇として用いられる。この種の換気扇においては、送風機の吐出口が本体ケーシングの吐出口と一致するように構成され、送風機の排気口とこれを外部のダクトに接続するための本体ケーシングの排気口は同一のものとして構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の換気装置においては、排気口から屋外へ排気するためのダクト配管が長すぎたり、ダクトに大きな曲率の曲げ箇所が存在したりすると、風道の圧力損失が大きくなるとともに、運転時の騒音が大きくなるという不都合があった。
【0004】
したがって、本発明は、風道の圧力損失が大きい場合であってもできるだけ風量を確保し、運転騒音を抑制し得る換気装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、天井の上方に取り付けられ、下端に吸気口を有すると共に上端の吐出端に第1の排気管を有する本体ケーシングの中に、送風機を有する強制換気風道を備え、この強制換気風道の吐出端を第2の排気管を介して前記本体ケーシングの吐出端部に開口させ、前記強制換気風道と前記本体ケーシングの間に前記強制換気風道に対してバイパス路をなす自然換気風道を形成し、前記第1の排気管にダクトが接続される換気装置において、前記第1の排気管の吐出端開口面積に対する前記第2の排気管の吐出端開口面積の比をほぼ0.25ないし0.8としたことを特徴とするものである。
【0006】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の換気装置において、第1の排気管および第2の排気管の横断面をそれぞれほぼ円形とし、第2の排気管の吐出端開口直径を、第1の排気管の吐出端開口直径の0.5倍から本体ケーシングの吐出端開口直径の0.9倍までの範囲としたことを特徴とするものである。
【0007】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の換気装置において、強制換気風道を本体ケーシングから独立した構造体として構成し、強制換気風道を本体ケーシングの中に取外し自在に取付けたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態を示すものである。実施の形態1に係る換気装置10は本体ケーシング11内に構成され、その下端部で、天井板2の開口縁に沿って配設された野縁3に図示していない締結部材を用いて、ほぼ天井板2の上方に位置するように取付けられる。天井板2の開口部、すなわち換気装置10の下端部は、適当な通気口4を有する本体カバー5によって覆われる。他方、換気装置10の上端部すなわち本体ケーシング11の上端部には本発明にいう第1の排気管12が取付けられ、その排気管12の吐出端部は、家屋の屋根に設けられた排気筒に連通する排気ダクト6内に臨んでいる。
【0014】
本体ケーシング11の下端は開口して吸気口13を形成し、その内部には本発明にいう強制換気風道14が同心的に配置されている。この強制換気風道14は送風機ケーシング15内に形成され、その送風機ケーシング15に送風機16が取付けられている。強制換気風道14は送風機16を運転することにより強制換気風道として機能し、送風機16を運転しないときは、結果的に自然換気風道として機能する。送風機ケーシング15の下端部はフランジ部として構成され、そのフランジ部を用いて本体ケーシング11に取付けられる。本体ケーシング11と強制換気風道14との間に形成される空間は、強制換気風道14に対してバイパス路をなす自然換気風道17として機能する。そのため、送風機ケーシング15のフランジ部には通気口18を形成している。
【0015】
通常は室内の空気が暖かいので送風機16を運転しなくても自然換気風道17と強制換気風道14を通って屋内の空気が屋外へ排出される(自然換気)が、冷房などにより室内の空気の温度が外気温よりも低い場合には、自然換気量が不十分になるので、所定の換気量より少なくなった場合は、送風機16を駆動して室内の空気を強制的に屋外へ排出させる(強制換気)。
【0016】
送風機ケーシング15の吐出端部には先細のテーパを付けた第2の排気管19を取付けており、その吐出端面と本体ケーシング11の吐出端開口面11tすなわち排気管12の下端開口面とがほぼ一致するように配設されている。図には第1および第2の排気管12,19としてテーパ付きのものが示されているが、これは必要条件ではなく、場合によってはテーパなしの筒型のものであってもよい。ただ、テーパ付きのものとして形成しておけば、組立に際して寸法上の許容範囲が大きく便利である。
【0017】
以上述べた換気装置10において、少なくとも第1の排気管12および第2の排気管19の横断面はそれぞれ円形をしており、前者の吐出端開口面積A1に対する後者の吐出端開口面積A2の比A2/A1の値をほぼ0.25ないし0.8に選定したことが実施の形態1の特徴である。断面円形であることを前提にすれば、このことは、排気管12の直径D1に対する排気管17の直径D2の比D2/D1の値がほぼ0.5ないし0.9であるということに対応する。なお、本体ケーシング11の吐出端の開口直径D3については後述する。
【0018】
さて、図1の換気装置10において、送風機16を運転して強制換気をする場合、室内空気は本体カバー5の通気口4から本体ケーシング11内を通り、その大部分は送風機16を有する強制換気風道14から第2の排気管19および第1の排気管12を介してダクト6に排出され、残部の流入空気は自然換気風道17を通って第1の排気管12を介してダクト6へ排出される。ダクト6に流入した空気は屋外に排出される。その際、ダクト6が非常に長かったり、急激な曲げ箇所を持っていたりすると、自然換気風道17を持っていなければ送風機16の負荷が増大して騒音が増大する。しかしながら、強制換気風道14に対し自然換気風道17によりバイパス路を形成しておくことにより、強制換気風道14からの流出風の一部がダクト6へ向かうことなく自然換気風道17へと逆流して両換気風道14,17間を循環する「短絡路」を形成し、これにより送風機16の負荷を抑制し、騒音を低く抑えることができる。
【0019】
その場合、排気管12の吐出端開口面積A1に対する排気管17の吐出端開口面積A2の比A2/A1の値をほぼ0.25ないし0.8に選定するという理由について若干の説明を加える。比A2/A1の下限値を0.25とした意味であるが、これはダクト等の配管抵抗を加味しても最低風量として、A2/A1=1のときの風量(最大風量)の60%程度は欲しいという要望があり、この要望を満たすための条件が、実験の結果によれば、ほぼ、A2/A1≧0.25であったのである。A2/A1<0.25の領域では、強制換気風道14自体の流体抵抗が大きすぎて所望の強制換気風量を得ることができないので実用的でないばかりでなく騒音も大きくなって実用的でなかった。また、比A2/A1の上限値であるが、この値が0.8を上回ると、自然換気風道17の流体抵抗が大きくなって自然換気流量が減少しすぎて強制換気に頼ることになり、これまた実用的でない。因みに、強制換気および自然換気の両者を併用するのは、もともと省エネルギー・低コストの考え方に基づいており、自然換気流量を極端に減少させるのは好ましくないのである。かくして、流量比A2/A1の値をほぼ0.25ないし0.8の範囲に選定するのが望ましいということになる。
【0020】
以上により、図1の換気装置10によれば、ダクト6の配管による圧力損失が大きいような場合であっても、騒音の増大量を抑え、かつ、風量性能も十分確保することができる。
【0021】
図1の換気装置10において、排気管12の吐出端開口直径D1は、本体ケーシング11の吐出口直径D3および排気管19の吐出端開口直径D2に対し、0.5D2〜0.9D3の範囲に設定するのがよい。この構成によれば、D1≦0.9D3という条件を考慮することにより、「短絡路」形成の際の逆流路流入部抵抗を直接考慮することになり、上述の効果を確実にすることができる。
【0022】
(実施の形態2)
図2は本発明の第2の実施の形態を示すものである。図1のものと同一部分には同一符号を付して個々の説明は省略する。この実施の形態の特徴は、第2の排気管19の吐出端面19tを第1の排気管12の中間部にまで挿入配置したことにある。この構成によれば、強制換気風道14から排気管19を通って排出された空気が自然換気風道17へ逆流しにくくなり、送風機性能の低下すなわち強制換気性能の低下をより軽減することができる。また、第2の排気管19の先端の吐出端面19tを第1の排気管12内に挿入することにより、換気装置の高さ寸法を小さくすることができ、低コスト化を達成することができる。
【0023】
(実施の形態3)
図3は本発明の第3の実施の形態を示すものである。この実施の形態においては、排気管19の長さを排気管12より長くして、排気管19の吐出端面19tが排気管12の吐出端面12tから突出させるようにしている。この構成によれば、強制換気風道14から排気管19を通って排出された空気の、自然換気風道17への逆流が一層起こりにくくなり、送風機性能の低下すなわち強制換気性能の低下を一層軽減することができる。
【0024】
(実施の形態4)
図4は本発明の第4の実施の形態を示すものである。この実施の形態においては、送風機26をシロッコファンから構成し、これを本体ケーシング11に対しその軸心に対して直角な横置き配置として取付けている。送風機26と第2の排気管29とは一体のものとして構成されている。各吐出端開口直径D1,D2,D3については、図1を参照して述べた実施の形態1の場合に準ずる。送風機26はシロッコファンの構造的特徴として、羽根部の吐出口が四角形をしており、これを排気管12やダクト6の断面形状に適合させるために、排気管29は入口側(基部)が四角形断面をしており、出口側(吐出端側)が円形断面をしている。かくして、排気管29は断面形状変換部材として機能している。
【0025】
本体カバー5の通気口4から本体ケーシング11内に流入した空気は送風機26のケーシングすなわち送風機ケーシング25の吸気口25aから水平方向に流入し、上方に直角に方向変換して第2の排気管29側へと向かう。
【0026】
この実施の形態よれば、シロッコファンを使用し、かつ排気管29を送風機26と一体に構成したので、有静圧時の風量性能が高く、より高い風量ゾーンで使用することが可能であり、騒音も少ない。また、現場での据付け・組立の作業を容易にすることができる。また、シロッコファンは、ダクトの圧力損失が大きくなると回転数が異常に高くなることにより騒音を出すようになるが、この形態にすることにより、シロッコファンから排出された空気の一部が短絡して戻ってくるので、シロッコファンの回転数が異常に高くなるという事態を防止し、それにより異常騒音の発生を防止することができる。
【0027】
(実施の形態5)
図5は本発明の第5の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、送風機26を含む強制換気風道14に対して、これをバイパスする自然換気風道27の通風断面積を比較的大きくするように排気管29の軸心を排気管12の軸心から大きくずらしたものである。
【0028】
この構成によれば、換気装置20は全体として風路抵抗が小さくなり、送風機26の運転を停止した時でも、室内外の温度差によって生じる自然換気を良好に推進させることができる。
【0029】
(実施の形態6)
図6は本発明の第6の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、図5に示した換気装置20を基本とし、排気管12の軸心と本体ケーシング11の上面開口11hの軸心とがほぼ一致するように構成したことを特徴とするものである。
【0030】
この構成によれば、組立施工時に位置決めが容易であり、施工性を向上させることができる。
【0031】
(実施の形態7)
図7は本発明の第7の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、図5の換気装置20を基本とし、排気管12の吐出端開口形状を図示のごとくほぼ四角形にしたことが特徴である。
【0032】
この構成によれば、排気管12の開口形状が送風機26の吐出口形状と同一になって風の流れが円滑になり、風量性能を一層向上させることができる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、ダクト配管による圧力損失の大きい場合であっても風量を確保しつつ低騒音の換気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による換気装置の縦断面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態による換気装置の要部を示す縦断面図。
【図3】本発明の第3の実施の形態による換気装置の要部を示す縦断面図。
【図4】本発明の第4の実施の形態による換気装置の縦断面図。
【図5】本発明の第5の実施の形態による換気装置の縦断面図。
【図6】本発明の第6の実施の形態による換気装置の要部を示す縦断面図。
【図7】本発明の第7の実施の形態による換気装置の平面図。
【符号の説明】
2 天井板
3 野縁
4 通気口
5 本体カバー
6 ダクト
10 換気装置
11 本体ケーシング
12 第1の排気管
13 吸気口
14 強制換気風道
15 送風機ケーシング
16 送風機
17 自然換気風道
18 通気口
19 第2の排気管
20 換気装置
25 送風機ケーシング
26 送風機
29 第2の排気管

Claims (3)

  1. 天井の上方に取り付けられ、下端に吸気口を有すると共に上端の吐出端に第1の排気管を有する本体ケーシングの中に、送風機を有する強制換気風道を備え、この強制換気風道の吐出端を第2の排気管を介して前記本体ケーシングの吐出端部に開口させ、前記強制換気風道と前記本体ケーシングの間に前記強制換気風道に対してバイパス路をなす自然換気風道を形成し、前記第1の排気管にダクトが接続される換気装置において、
    前記第1の排気管の吐出端開口面積に対する前記第2の排気管の吐出端開口面積の比をほぼ0.25ないし0.8としたことを特徴とする換気装置。
  2. 請求項1に記載の換気装置において、前記第1の排気管、前記第2の排気管、および前記本体ケーシングの吐出口の各横断面をそれぞれほぼ円形とし、前記第2の排気管の吐出端開口直径を、前記第1の排気管の吐出端開口直径の0.5倍から前記本体ケーシングの吐出端開口直径の0.9倍までの範囲としたことを特徴とする換気装置。
  3. 請求項1に記載の換気装置において、前記強制換気風道を前記本体ケーシングから独立した構造体として構成し、前記強制換気風道を前記本体ケーシングの中に取外し自在に取付けたことを特徴とする換気装置。
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