JP4391168B2

JP4391168B2 - 換気扇

Info

Publication number: JP4391168B2
Application number: JP2003312564A
Authority: JP
Inventors: 比出晴小野; 義巳岩村; 仁菊地; 大輔矢部; 靖之横手; 安良牧野; 喜弘加川; 泰幸 ▲高▼相
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: JP2005083587A

Description

室内外を連通させるパイプやダクトに取付けて、室内の空気を室外へ排気して換気を行ったり、室外の空気を室内に給気して換気を行う換気扇に関するものである。

高気密高断熱の住宅では、換気回数が不足し、ホルムアルデヒド等の有害物質の滞りやカビやダニの発生を招くという問題がある。こうした問題に対して常時換気する換気扇が有効であり、近年、２４時間換気を実現する換気扇が開発されている。なお、この種の換気扇についての従来技術としては特許文献１や特許文献２に開示された技術がある。

特開平１１−３０４２１５号公報特開平０９−９６４３２号公報

従来の換気扇は、メンテナンスの後に電源スイッチを入れ忘れることを回避したり、結露の発生を防止する工夫が払われている。しかしながら、常時換気のため霧の発生したときや霧雨時にも運転しているため、特に給気による換気を行うものでは、ミスト状の水滴が空気とともに吸込まれ、フィルターに付着して結露水となってフィルターから滴下し、電気系統の充電部を濡らしたり、室内の壁面を濡らしたりするという問題点が有る。また、常時運転するにしては、騒音・消費電力とも高いと言った問題点もある。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、ミスト状の水滴を吸込んでも、電気系統の充電部を濡らしたり、室内の壁面を濡らしたりすることのない換気扇を得ることであり、電気部品を組立て易く、水等から保護できる機能を持った換気扇を得ることであり、騒音や消費電力の低い換気扇を得ることである。

上記課題を解決するために本発明は、室内外を連通させるパイプやダクトに挿入して装着する円筒状の風洞と、この風洞内で羽根車が回転し換気流を形成する送風機を備えた本体、この本体の前記風洞の室内側開口部の外周に連設され、平面部を有する半径方向に張出したフランジ部、このフランジ部の端縁に形成され、室内側の壁面に端面が当接される背面側へ突出した立上り部を備え、前記風洞と前記フランジ部と前記立上り部で、前記フランジ部背面に上部から下部に渡って連続した形態の収納部を画成し、この収納部の上部から下部に渡ってパッケージが収め込まれ、前記パッケージの上部側に速結端子を下部側に電源スイッチを収め込む手段を採用する。

上記課題を解決するために他の発明は、室内外を連通させるパイプやダクトに挿入して装着する円筒状の風洞と、風洞内で羽根車が回転し室外側から室内側へ向かう換気流を形成する送風機を備えた本体、本体の風洞の室内側開口部の外周に連設され、平面部を有する半径方向に張出したフランジ部、フランジ部の外側を包み込む化粧グリルを備え、風洞の室内側の開口部に、開口部を囲むように室内側に突出するフィルター枠を設け、このフィルター枠の下部は、堤構造として、堤構造とフィルター枠内にフィルターを取外し可能に設ける手段を採用する。

本発明は、風洞とフランジ部と立上り部で、フランジ部背面に連続した形態の収納部を画成し、上部側に速結端子を下部側に電源スイッチを収め込んだパッケージを収納部に収め込んで構成するので、配線した電気部品を一括してパッケージの装着により簡単に組立てることができ、充電部を水や埃などから保護することができる。

また、他の発明では、風洞の室内側の開口部に、開口部を囲むように室内側に突出するフィルター枠を設け、このフィルター枠の下部は、堤構造として、堤構造とフィルター枠内にフィルターを取外し可能に設けているため、フィルターに付着したミスト状の水滴は、フィルター枠に進路を阻まれ、フィルターに沿って流下し、下部の堰に溜まることになる。堰に溜まった結露水は、フィルターに吸上げられ、送風により蒸発されるので、充電部を濡らしたり室内の壁面を濡らしたりしない。

室内外を連通させるパイプやダクトに室内側から挿入して装着する円筒状の風洞と、この風洞内でプロペラ式の羽根車が回転し室外側から室内側へ向かう換気流を形成する送風機を備えた本体を構成する。本体の風洞の室内側開口部の外周に、平面部を有する半径方向に張出したフランジ部を連設する。フランジ部の端縁には、室内側の壁面に端面が当接する背面側へ突出した立上り部を設ける。そして、風洞とフランジ部と立上り部で、フランジ部背面に連続した形態の収納部を画成する。この収納部に、上部側に速結端子を下部側に電源スイッチを収め込んだパッケージを収め込み、装着する。

フランジ部の風洞の室内側の開口部に、この開口部を囲むように室内側に突出するフィルター枠を設ける。このフィルター枠の下部は、上方のみ開放した堤構造として、この堤構造とフィルター枠内にフィルターを取外し可能に設ける。これにより、電気部品を一括してパッケージの装着により簡単に組立てることができ、充電部を水や埃などから保護することができる。そして、吸込み気流とともに吸込まれ、フィルターに付着したミスト状の水滴は、フィルター枠に進路を阻まれ、フィルターに沿って流下し、下部の堰に溜まることになる。堰に溜まった結露水は、フィルターに吸上げられ、送風により蒸発されるので、充電部を濡らしたり室内の壁面を濡らしたりしない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の換気扇を示した断面図、図２は同じく正面視からの斜視図、図３は背面視からの斜視図、図４は分解斜視図、図５は回路構成図である。本実施の形態の換気扇は、室内外を連通させるパイプ１やダクトに室内側から挿入して装着する換気扇に関するものである。この換気扇は、パイプ１等に挿入する円筒状の風洞２を有する樹脂製の本体３と、プロペラ式の羽根車４とモータ５よりなる送風機とを主体として構成されている。本体３は、風洞２の前部の吸込口あるいは吹出口となる開口部の口縁部に半径方向に張出す略正方形のフランジ部６を備えている。フランジ部６には、半径方向に張出す平面部７の端縁に室内側の壁面に端面が当接する背面側へ突出した立上り部８が設けられている。フランジ部６の中央の開口部には、羽根車４の外径の５０〜７０％程度の内径を有するベルマウス９が着脱可能に取付けられている。風洞２の後端側には、モータ取付構造１０が一体成形により構成されている。

モータ取付構造１０は、周方向に間隔をおいて風洞２の中心線方向に沿って背後に延出する三本の脚部からなり、その三本の脚部は、いずれも風洞２の外周より内側にあり、そのうちの二本の外側に、半径方向への拡開弾力により本体３をパイプ１内やダクト内に保持するための反り付きの板バネ（図示しない）が装着されている。このモータ取付構造１０にモータ５がその外殻１１のフランジにおいて、回転軸が風洞の中心線上に突出すようにネジ締めされている。そして、このモータ５の風洞２内の中心線上に延出する回転軸に、羽根車４がベルマウス９に内包される形態に嵌め装着され、本体３の前面部を構成するフランジ部６には、フランジ部６を内包する状態に、着脱可能の化粧グリル１２が装着されている。

本体３の円筒形の風洞２と略正方形のフランジ部６と、その立上り部８とで、フランジ部６背面に連続した形態の収納部１３が画成されている。この収納部１３に上二つと下一つの三つの角部を持ったアングル形状の容器として構成されたパッケージ１４が着脱可能に嵌め装着されている。パッケージ１４の上部二個の角部には、速結端子１５と分圧用コンデンサ１６等の電気部品が電気配線された状態で収められ、下部の一つの角部には電気配線された状態で電源スイッチ１７が収められている。電源スイッチ１７をこの位置に配置することにより、本体３下部に電源スイッチ１７が呈出し、操作がし易くなるばかりでなく、メンテナンスや台風などで一時的に電源スイッチ１７を切っても、そのままの状態になっていることに気付かずにいるようなことを回避できる。パッケージ１４は、難燃樹脂によるフランジ部側と壁面側の二部品１８，１９の係脱可能な印籠結合等による嵌め合いの構成となっている。モータリード２０との結合部分は、パッケージ１４の上部側で行われ、速結端子１５と外部電線との接続部分は、下部側の開放箇所において行われ、接続が済んだ状態で開放箇所がカバー２１で被覆される。

電気系統は、図５に示すような回路構成である。モータ５の起動用コンデンサは、モータ内に内蔵され、モータパワーを変更する手段である補コイル巻線を有していないため、図５に示すようにリード線は二線となっている。このため、パワーを下げる小風量換気扇では、モータ５を羽根負荷とマッチングが良く、モータ効率も良い設計とし、運転回転数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでほぼ同等で運転できるように回転子の二次抵抗を調整し、この最高のマッチング状態で直列に分圧用コンデンサ１６を接続してパワー調整を行っている。

この換気扇は、常時換気を行うことを目的にしており、本体３下部に電源スイッチ１７が設けられていて、手間の掛かる壁スイッチを取付ける電気配線工事を必要としない工夫が払われている。また、常時換気に使用するものであるため、排気運転ではさほど心配のないものの、給気運転では霧発生時や霧雨時等、ミスト状の水滴の吸込みによる水濡れに対する対策が講じられている。即ち、電気部品を水から保護するため、速結端子１５のみならず電源スイッチ１７や分圧用コンデンサ１６等の電気部品を充電部を含め、全てパッケージ１４に収めている。パッケージ１４は、壁面側の部品１９がフランジ部側の部品１８にオーバーラップして嵌め合う印籠結合のため、水の侵入することは事実上ない。また、モータリード２０についてもパッケージ１４の上部から接続しているため、モータリード２０を水が伝い流れることもない。万一、電気部品が発熱するようなことがあってもパッケージ１４は、難燃樹脂でできているため心配はない。電気部品をパッケージ化することは、水対策以外に組立性を向上させる効果もある。

羽根車の外径の５０〜７０％程の内径のベルマウス９を設けてあるため、ベルマウス９が無い場合より、開放風量は低下するものの静圧は上昇する。即ち、軸流ファンは、大風量、低静圧であるため、非常に小風量にすると静圧が低下し、例えば外風耐力が低下したり、室内の静圧変化により換気風量が変化するといった不具合が生じる。一般的に、羽根車４の外径の７０％ほどの内径を有するベルマウス９を設けると、開放風量を同一にした場合、静圧は２倍以上に上昇する。さらには、通常の軸流ファンにおいては、化粧グリル１２のように実質的な開放部が正面になく周面にあり、気流に偏りが有る場合では、静圧は急激に低下し騒音も上昇することになるが、この換気扇ではこうしたことはなく、良好な換気が実現する。

実施の形態２．
図６〜図１１によって示す本実施の形態は、主として給気による換気を行う換気扇に関するものである。その基本部分の構成は、実施の形態１で示したものと同じである。従って、実施の形態１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、それらの説明は省略する。

この換気扇は、図６の断面図、図９の分解斜視図によって示されているように、モータ５と羽根車４の位置が実施の形態１の換気扇とは逆になっている。即ち、モータ５は室内側に位置し、羽根車４は室外側に位置している。そして、羽根車４の外径の５０〜７０％程度の内径を有する筒状のベルマウス９が羽根車４の吸込み外周面を覆う形に着脱可能に取付けられている。本体３には、そのフランジ部６の外側を包み込む化粧グリル１２が着脱可能に取付けられている。フランジ部６の平面部７中央の室内側における開口部には、開口部を囲むように室内側に突出する四角形のフィルター枠２２が一体に設けられている。このフィルター枠２２の下部は、上方のみ開放した堤構造２３となっていて、この堤構造２３とフィルター枠２２内に四角形のフィルター２４が取外し可能に設けられている（図７参照）。

フィルター２４は、高性能フィルターと呼ばれる静電処理された紙を波状に加工したものが使われている。フィルター２４の厚みは１３ｍｍ程度で、外周部分には不織布が貼付けられている。フィルター枠２２の内側には、フィルター２４の背面に当り、フィルター２４と平面部７との間に間隔２５を作るリブ２６が形成され、フィルター枠２２に嵌め込まれたフィルター２４は、化粧グリル１２の装着により、化粧グリル１２の背面に設けた突起２７とモータ５の外殻１１の端面との間に挟まれ位置決めされる。モータリード２０は、リブ２６で作られた間隔２５内に位置決めされて収められ、フィルター枠２２の内面に沿って上部へ引きまわされ、フィルター枠２２上部の切欠き溝からフィルター枠２２の外に引き出され、リブ２８により位置決めされて本体３の切欠きを通じて本体３背面に引き回されている。化粧グリル１２の上面及び左右の面には、吹出開口部が開設され、吹出し方向を変えることができ、また、吹出開口部を全閉にもできるルーバー２９が設けられている（図７，図８参照）。意匠面を構成する化粧グリル１２の正面裏側には断熱材３０が貼設されている。

この換気扇で給気による常時換気を行うことができる。霧発生時や霧雨時のように外気が高湿の場合、吸込み気流にミスト状の水滴が含まれることになる。吸込まれた水滴は、フィルター２４を通過するものと、フィルター２４に付着するものとに分かれる。フィルター２４に付着する量が次第に多くなると、最後にはフィルター２４は水で詰まり、外気の室内への給気は止まる。フィルター２４に付着した結露水は、フイルター枠２２によりフランジ部６の表面側への移動が阻まれ、フィルター枠２２の下部の堤構造２３に一時的に溜められる。フィルター２４は、結露水で全閉状態となり水の補給がなくなるので堤構造２３から結露水が溢れ出すことはない。霧の発生が止まると、フィルター２４には高湿外気ではなく通常の外気が吹込まれ、一時間程度でフィルター２４の表面に付着した結露水は乾く。堤構造２３に溜まった結露水も、フィルター２４に吸上げられ、通過する外気により数時間で乾燥される。このように、堤構造２３を設けることにより、通常の霧発生時には、結露水を処理する手間もかからず、対応することができる。ただし、非常に長時間霧が発生するような時は、一時的に電源スイッチ１７を操作して運転を止めれば良い。この場合、電源スイッチ１７は、本体３の下部にあるため、容易に操作できるが、ルーバー２９で吸込開口部を全閉にして高湿外気の給気をストップさせてもよい。

フィルター２４とフランジ部６の平面部７との間に間隔２５を設けると、フィルター２４の全面に一様に外気が通過するためフィルター２４の圧損が低下し、騒音が低下するばかりでなく、フィルター２４が埃等により目詰まりした場合でも圧損の上昇は低く抑えることができる。この間隔２５でモータリード２０を処理しているため、モータ５の外殻１１に結露した結露水が、モータリード２０を伝わって本体３外に滴下することもない。そして、フルター枠２２を本体３と一体に構成しているため、別体で構成した場合のように結合部分の断熱処理が不要であり、水漏れの恐れもない。

羽根車４の外径の５０〜７０％程の内径のベルマウス９を設けてあるため、ベルマウス９が無い場合より、開放風量は低下するものの静圧は上昇する。即ち、軸流ファンは、大風量、低静圧であるため、非常に小風量にすると回転数にばらつきが生じたり、静圧が低下したりする。そのような場合には内径の大きさを羽根車４の外径の５０％まで小さくして、羽根負荷を調整することができる。そして、排気の場合に比べフィルター２４の圧損が印加されても、あるいはフィルター２４の目詰まり等で圧損が上昇しても、ベルマウス９が無い場合より静圧が上昇しているため、特性の悪化は少なく、十分な換気が行える。

給気運転において、例えば冬季、室内温度が２０℃で、室外温度が−５℃程度である場合、室内空気と室外空気の境界部で結露が発生し易く、風路の境界部で室外の冷気と室内の暖気が混合し易い。しかしながら、本換気扇ではフィルター枠２２部分での結露の恐れはなく、結露の心配があるのは化粧グリル１２の意匠面である。意匠面での結露の発生を断熱材３０の裏面への貼設によって防がれている。室外の冷気は、フィルター２４を通過することで整流され、一様な流れになった状態で化粧グリル１２の背面に当り、ルーバー２９により上方と左右へ吹出される。このため化粧グリル１２の背面の断熱材３０は薄くても効果を発揮する。この断熱構造部分は、フィルター２４との密着構造を必要としないので作業性の悪い柔らかな断熱材でなく、扱い易い腰のある固めの断熱材３０を使うことができる。ルーバー２９については表裏に室外の空気が一様に通過するため温度差はできにくく、結露することはない。

一般的に軸流式の送風機は、低静圧、大風量の仕様に適しており、軸流羽根に埃も付着し難い。小型の軸流式の送風機はコンデンサーラン誘導電動機と称されるモータにより駆動され、羽根負荷が低いためモータの同期速度付近で回転駆動されており、効率の高い点で運転されている。そして、非常に低騒音で消費電力も低く、モータの寿命も長いという特徴がある。しかし、周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでは回転数は６０Ｈｚの場合いは５０Ｈｚより約２０％高くなり、これにより運転騒音も５ｄＢ高くなる。即ち、運転回転数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでほぼ同等で運転できるようにすれば、６０Ｈｚの運転騒音は、５ｄＢも低下でき、羽根車４の低騒音化とともに低騒音化が図れることになる。

小風量の換気扇においてモータ５のパワーダウンを行うためには、非常に細い巻線を大量に巻き込む必要があることから、製造面において巻線の巻き込み限界があるため、モータ効率を犠牲にしてパワー調整している。即ち、回転子（ロータ）の二次抵抗を大きくしている。図１０（ａ）は、回転子の二次抵抗を大きくしてモータ効率を犠牲にしてパワー調整した場合の負荷特性を示したものである。羽根負荷曲線とトルク曲線の交点において回転駆動されるため、５０Ｈｚと６０Ｈｚの運転回転数は、上述のように６０Ｈｚの場合いは５０Ｈｚより約２０％高くなっている。これに対し、図１０（ｂ）は、回転子の二次抵抗を小さくして効率の良い状態で分圧用コンデンサ１６によりパワー調整した場合の負荷特性を示したものである。５０Ｈｚのトルク曲線は、ある回転数を境に６０Ｈｚのトルク曲線より上まわっている。５０Ｈｚと６０Ｈｚの運転回転数は、図１０（ａ）の場合より小さくなっており、また最大トルクも小さくなる。

モータ５の起動用コンデンサは、モータ５内に内蔵され、モータパワーを変更する手段である補コイル巻線を有していないため、図１１に示すようにリード線は二線となっている。このため、パワーを下げる小風量換気扇では、モータ５を羽根負荷とマッチングが良く、モータ効率も良い設計とし、運転回転数が５０Ｈｚと６０Ｈｚでほぼ同等で運転できるように回転子の二次抵抗を調整し、この最高のマッチング状態で直列に分圧用コンデンサ１６を接続してパワー調整を行っている。速結端子１５は、二部品構成となっていて、二極間を離して設置され、万一水が侵入したばあいにも万全を帰して電源の異極間が離されている。また、強弱切換えの可能な換気扇では図１１の（ｂ）のように電源スイッチ１７に直列に切換スイッチ３１を挿入している。これにより、６０Ｈｚの運転騒音は大幅に低減し、また消費電力も低くなる。

換気扇の断面図である。（実施の形態１）換気扇の正面視での斜視図である。（実施の形態１）換気扇の背面視での斜視図である。（実施の形態１）換気扇の分解斜視図である。（実施の形態１）換気扇の電気系統の回路構成図である。（実施の形態１）換気扇の断面図である。（実施の形態２）換気扇の正面視での斜視図である。（実施の形態２）換気扇の背面視での斜視図である。（実施の形態２）換気扇の分解斜視図である。（実施の形態２）換気扇のモータの負荷特性を示した説明図である。（実施の形態２）換気扇の電気系統の回路構成図である。（実施の形態２）

符号の説明

２風洞、３本体、４羽根車、５モータ、６フランジ部、７平面部、８立上り部、９ベルマウス、１１外殻、１２化粧グリル、１３収納部、１４パッケージ、１５速結端子、１６分圧用コンデンサ、１７電源スイッチ、２２フィルター枠、２３堤構造、２４フィルター。

Claims

室内外を連通させるパイプやダクトに挿入して装着する円筒状の風洞と、この風洞内で羽根車が回転し換気流を形成する送風機を備えた本体、この本体の前記風洞の室内側開口部の外周に連設され、平面部を有する半径方向に張出したフランジ部、このフランジ部の端縁に形成され、室内側の壁面に端面が当接される背面側へ突出した立上り部を備え、前記風洞と前記フランジ部と前記立上り部で、前記フランジ部背面に上部から下部に渡って連続した形態の収納部を画成し、この収納部の上部から下部に渡ってパッケージが収め込まれ、前記パッケージの上部側に速結端子を下部側に電源スイッチを収め込んだ換気扇。
請求項１に記載の換気扇であって、パッケージを難燃性のある樹脂の成形物で構成した換気扇。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の換気扇であって、送風機のパワー調整をモータに直列に接続した分圧用コンデンサによって行うようにし、この分圧用コンデンサをパッケージの上部側に収めた換気扇。
請求項１〜請求項３までのいずれかに記載の換気扇であって、パッケージをフランジ部側と壁面側の二部品の係脱可能な嵌め合いによる構成とした換気扇。
請求項１〜請求項４までのいずれかに記載の換気扇であって、本体のフランジ部を略正方形に構成し、パッケージを三つの角部を持ったアングル形状にし、このパッケージの上部二個の角部に速結端子等の電気部品を収め、下部の一つの角部に電源スイッチを収めた換気扇。
室内外を連通させるパイプやダクトに挿入して装着する円筒状の風洞と、この風洞内で羽根車が回転し室外側から室内側へ向かう換気流を形成する送風機を備えた本体、この本体の前記風洞の室内側開口部の外周に連設され、平面部を有する半径方向に張出したフランジ部、このフランジ部の外側を包み込む化粧グリルを備え、前記風洞の室内側の開口部に、この開口部を囲むように室内側に突出するフィルター枠を設け、このフィルター枠の下部は、堤構造として、この堤構造とフィルター枠内にフィルターを取外し可能に設けた換気扇。
請求項６に記載の換気扇であって、本体のフランジ部の端縁に、室内側の壁面に端面が当接される背面側へ突出した立上り部を設け、風洞と前記フランジ部と前記立上り部で、前記フランジ部背面に連続した形態の収納部を画成し、この収納部に、上部側に速結端子を下部側に電源スイッチを収め込んだパッケージを収め込んだ換気扇。
請求項６又は請求項７のいずれかに記載の換気扇であって、フランジ部の背面とフィルターとの間に間隔を設け、この間隔部分のフィルター枠内面部分で送風機のモータリードをこのフィルター枠の上部まで引き回し、本体上部で本体背面側に電気接続した換気扇。
請求項６〜請求項８までのいずれかに記載の換気扇であって、フィルターの位置を、化粧グリルの背面に設けた突起とモータの外殻端面とに挟んで行うようにした換気扇。
請求項６〜請求項９までのいずれかに記載の換気扇であって、風洞の室外側に羽根車の外径の５０〜７０％程の内径を有するベルマウスを設けた換気扇。