JP4691471B2 - 換気扇 - Google Patents

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本発明は、室内外を連通するダクトやパイプ等に室内側から挿入して装着し、室内の空気を室外へ排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、ホルモ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1−3に開示された技術がある。
特開平8−136027号公報 特開2005−083587号公報 特開2005−291577号公報
近年、住居の高気密、高断熱が進む中、換気の必要性も高まっており、室内外を連通するダクトやパイプ等に室内側から挿入して簡単に取付けることができる換気扇が換気の用に供されることが多くなってきている。換気扇の設置の場所も浴室や洗面所、トイレ、居間といったように複数個所に及び、室内側のデザインの種類、風量スペックの違いなどにより、多種多様な換気扇が提供されている。しかしながら、一旦取付けた換気扇は、デザインや風量仕様が希望した物と違っていたような場合でも、新規に付け替えるわけにもいかず、不満を抱えたまま使用されているのが実情である。新築住宅の場合、住宅施工業者が一般的な機種を選択して取付けていることが多く、利用者にデザインや風量に関する不満を抱かせていることも多い。
また、この種の換気扇では埃の付き難い、大風量・低静圧のプロペラ式の羽根車が多いが、小風量で高静圧が得られる斜流ファンを使ったものもある。斜流ファンを使ったものは、羽根車の吸込み前面に羽根外径より小さい内径を有するベルマウスを備え、騒音の軽減や送風性能の改善が図られているが、羽根枚数が多く羽根車や本体内部に埃が付着し易い。このように、大風量の用途と、小風量・高静圧の用途では送風機の形態が異なっている。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ーにより駆動され、羽根負荷が低いためモーターの同期速度付近で回転駆動されており、モーター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少なく、モーター寿命も長いといった特徴をもっている。この特徴を生かして、ターボファンのようなベルマウスを設けることで、斜流ファンのような特性を有するプロペラ式の羽根車の換気扇もある。
本発明は、上記した多種多様な換気扇が抱える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、室内側の意匠・デザインの種類や風量スペックの違いを、一種類の本体によって可能とした換気扇を提供することであり、本体の標準化を図り、生産性を上げることができる換気扇を得ることであり、清掃のし易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室内側から挿入して装着する円筒状の風洞を有し、風洞内でプロペラ式の羽根車が回転する送風機を設けた本体に、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すフランジ部と、フランジ部の端縁に設けられ、室内側の壁面に端面が当接する背面側へ突出する立上り部を有する前面構造を設ける。その本体の前面構造のフランジ部及び立上り部を被覆する着脱可能の化粧パネルを設ける。この化粧パネルは、フランジ部及び立上り部を被覆する内側構造と、内側構造のフランジ部被覆部分に間隔を持って対向する外側構造を持ち、内側構造には羽根車の外径寸法より小さい内径を持ち、風洞の室内側開口部に連絡するベルマウスを備える手段を採用する。
本発明によれば、標準仕様の本体に意匠・デザイン、あるいは、通風特性の異なる化粧パネルを付け替えれば、異なる意匠・デザイン、送風特性の異なる換気扇が簡単に得られる。製造においては、多種類の換気扇について一種類の本体に標準化でき、生産性を上げることができる。そして、化粧パネルを外せば、本体の前面構造を呈出させることができるが、前面構造のフランジ部及び立上り部は、使用時には化粧パネルで被覆されているので、埃や汚れは殆ど付着することはなく、化粧パネルの内外を清掃すれば、外観性を容易に回復することができる。
本発明の換気扇は、室内外を連通するパイプやダクト内に室内側から本体を挿入して装着するものである。本体は円筒状の風洞と、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構成である。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と、フランジ部の端縁に、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とからなる前面構造を一体に設ける。この前面構造のフランジ部及び立上り部を被覆する着脱可能の化粧パネルを設ける。化粧パネルは、フランジ部及び立上り部を被覆する内側構造と、内側構造のフランジ部被覆部分に間隔を持って対向する外側構造を持ち、内側構造には羽根車の外径寸法より小さい内径を持ち、風洞の室内側開口部に連絡するベルマウスを備える。化粧パネルは、その外側構造の色調、意匠やデザインが違う数種類があり、いずれも本体に装着することができる。ベルマウスについても、その内径が大小異なるものがあり、いずれも化粧パネルに装着できる。
この換気扇は、標準仕様の本体に色調、意匠・デザイン、あるいは、通風特性の異なる化粧パネルを付け替えれば、異なる色調、意匠・デザイン、送風特性の異なる換気扇が簡単に得られる。例えば、トイレに取付けた換気扇と居間に取付けた換気扇の化粧パネルを交換すれば、それぞれ異なる色調、意匠・デザイン、送風特性の異なる換気扇となる。換気扇の製造においては、多種類の換気扇について一種類の標準仕様の本体を製造し、多種類の化粧パネルを製造すれば良く、生産性を上げることができる。そして、化粧パネルを外せば、本体の前面構造を呈出させることができるが、前面構造のフランジ部及び立上り部は、使用時には化粧パネルで被覆されているので、埃や汚れは殆ど付着することはなく、化粧パネルの内外を清掃すれば、外観性を容易に回復することができる。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態の換気扇を取付け状態で示した断面図、図2は、同じく化粧パネルを外した状態の換気扇の断面図、図3は、化粧パネルを外した状態の換気扇の正面視の斜視図、図4は、化粧パネルを外した状態の換気扇の背面視の斜視図、図5は、他の形態の化粧パネルを外した状態の換気扇の背面視の斜視図、図6は、他の形態の換気扇の断面図、図7は、他の形態の化粧パネルを外した状態の換気扇の正面視の斜視図である。
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フレーム3に、プロペラ式の羽根車4とモーター5よりなる送風機が組付けられた本体6と、化粧パネル7とから構成されている。本体フレーム3は、風洞2の前部の吸込口となるベルマウス形状の開口部8の口縁部に前面構造が一体に形成されている。前面構造は、半径方向に張出す略正方形(丸形でも良い)のフランジ部9と、フランジ部9の端縁に形成された、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10とからなる。送風機は、本体フレーム3の風洞2の室外側に設けられたモーター取付構造に取付けられている(図1,2参照)。
モーター取付構造は、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11と各脚部11端部から半径方向内側に延びる橋絡部12によって風洞2の中心に支持されたモーターカバー13からなる。三本の脚部11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6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。このモーター取付構造にモーター5がその外殻のフランジにおいて、回転軸14がモーターカバー13の先から風洞2の中心線上に突き出すようにネジ締めされている。そして、このモーター5の風洞2内の中心線上に延出する回転軸14に、羽根車4が風洞2に内包される形態に装着されている。
化粧パネル7は、本体フレーム3の前面構造であるフランジ部9及び立上り部10を被覆する内側構造15と、内側構造15のフランジ部被覆部分に、脚16によって10mm程度の間隔を持って対向する平板状の外側構造17からなる。内側構造15には羽根車4の外径寸法より小さい内径を持ち、風洞2の室内側の開口部8に連絡するベルマウス18を備えている。内側構造15と外側構造17の外周部の10mm程の間隔部分が実質的な吸込口となっている。内側構造15と本体フレーム3の前面構造は密着し、溝19とリブ20の嵌合いにより気密が保持されている。化粧パネル7は、その外側構造17の色調、意匠やデザインが違う数種類があり、いずれも本体6に装着することができる。ベルマウス18についても、その内径が大小異なるものがあり、いずれも化粧パネル7に装着できる。ベルマウス18は、内側構造15に一体形成してもよく、この場合には、ベルマウス18の内径が大小異なる種類の化粧パネル7が用意される(図5参照)。
この換気扇は、標準仕様の本体に色調、意匠・デザイン、あるいは、通風特性の異なる化粧パネル7を付け替えれば、異なる色調、意匠・デザイン、送風特性の異なる換気扇が簡単に得られる。例えば、トイレに取付けた換気扇と居間に取付けた換気扇の化粧パネル7を交換すれば、それぞれ異なる色調、意匠・デザイン、換気風量の異なる換気扇となる。換気扇の製造においては、多種類の換気扇について一種類の標準仕様の本体6を製造し、図2,図3,図5,図6のような多種類の化粧パネル7を製造すれば良く、生産性を上げることができる。そして、化粧パネル7を外せば、本体6の前面構造を呈出させることができるが、前面構造のフランジ部9及び立上り部10は、使用時には化粧パネル7で被覆されているので、埃や汚れは殆ど付着することはなく、化粧パネル7を水洗いするなどして、その内外を清掃すれば、外観性を容易に回復することができる。羽根車4についても化粧パネル7を外すことで回転軸14から外すことができ、単独に清掃することができる。
意匠・デザインの異なる化粧パネル7としては、本体フレーム3の前面構造のフランジ部9及び立上り部10を被覆する構造で、フランジ部9を被覆する部分に格子等による通風構造21を有する構造としても良い(図7参照)。そして、その内側にベルマウス18を一体又は別体で備える。この化粧パネル7は、意匠性には前述した化粧パネル7より劣るものの室内への出っ張り寸法が小さく、前面から吸込むため送風性能も良く、サニタリー等には向いた化粧パネル7である。前述した化粧パネル7にこの化粧パネル7の特質を備えさせた化粧パネル7でも良い。即ち、外側構造17のベルマウス18に向き合う部分に、格子や小孔による通風構造21を設ける。これにより、前面からも吸込むことができるため、内側構造15と外側構造17の間隔を小さくすることも可能で、室内への出っ張り寸法を小さくできる。こうした各種の化粧パネル7を本体6に付けることで、換気扇の意匠・デザイン、送風特性を変えることができる。ベルマウス18が別体として備えたものでは、ベルマウス18を外して大風量・低静圧の換気扇として機能させることもできる。
実施の形態2.
図8〜図12によって示す本実施の形態は、小型のモーターを駆動モーターとした送風機を用いた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。
この換気扇の送風機のモーター5は、外径寸法φ48.5mm程度の非常に小型のものである。モーター5にモーターカバー13が付く場合にはモーター5の、外径寸法とはモーターカバー13の外径寸法である。羽根外径寸法はφ85mm、モーター外殻のフランジの外径寸法はφ47.5mmである。化粧パネル7等を付けた場合の送風性能の比較を図8に示す。図において最も風量が多い■印は、化粧パネル7が無い状態であり、消費電力が2W程度の小型コンデンサーランタイプのモーター5で駆動した場合である。これよりわずかに風量の少ない*印は、前面に格子の通風構造21の図7に示すような化粧パネルAを付けた状態で、化粧パネルAが無い場合に比べ風量は3%程度低下する。さらに風量が低下した◆印は、外周部から吸込む図1に示すような化粧パネルBを付けた状態で、風洞2にベルマウス形状が無い場合である。化粧パネルBの大きさは、160mm角で内側構造15と外側構造17の間隔は11mmと狭い場合には、開放風量(静圧0Pa時)は77%程度の低下であるが、全閉状態の静圧は急激に低下し、30%程度にまで低下する。
さらに、風量が低下している△印は、化粧パネルAが無く、ベルマウス18のみを付けた状態である。開放風量(静圧0Pa時)は63%程度に低下するが、全閉状態の静圧は化粧パネルAを付けない状態と同等で、ベルマウス18を有しない場合のように急激に低下することはなく、騒音も上昇しない。△印よりわずかに風量の少ない+印は、化粧パネルAにベルマウス18を付けた状態で、風量は化粧パネルAが無い場合に比べ3%程度低下する。最も風量が少ない○印は、化粧パネルBにベルマウス18を付けた状態で、ベルマウス18の内径寸法はφ58mmである。この状態では、開放風量(静圧0Pa時)は55%程度に低下するが、全閉状態の静圧は化粧パネルBを付けない状態と同等で、ベルマウス18を有しない場合のように急激に低下することはなく、騒音も上昇しない。また、ベルマウス18を付けた場合には、化粧パネルBがない状態から、化粧パネルBを付けても風量は15%程度低下するが、静圧の低下はない。ベルマウス18を有することで、化粧パネルBを付けた場合の特性悪化は非常に軽減される。
図9は、羽根外径寸法φ85mm、モーター5の外径寸法φ60mm程度にした場合の送風性能の比較を示す。図8と比べると■印は、風量が10%程度低下しているが、静圧は20%程度上昇している。これは、モーター5の外径寸法が大きくなるにつれ、吹出し風は、外周方向に流れるため、周速度が高くなるためである。外周部から吸込む化粧パネルBを付けた◆印では、開放風量は5%程度低いものの、全閉圧は高くなっている。化粧パネルの有無による特性差は、図8の場合同様、開放風量(静圧0Pa時)は80%程度の低下である。最も風量が少ない○印は、化粧パネルBにベルマウス18を付けた状態であり、開放風量は40m/h程度であるが、全閉圧は31Pa程度ある。これをモーター5の外径寸法φ48.5mmの場合の図8と比較すると、図8では開放風量は41m/h程度であり、わずかに多いが、全閉圧は25Pa程度あり、低い。この条件をみる限りでは、モーター5の外径寸法φ48.5mmよりφ60mmの方が良い。但し、後述するように、モーター5の外径寸法φ48.5mmをφ60mmに大きくすると、ベルマウス18を有していない場合の送風性能は悪化する。
即ち、静圧があまりかからないような仕様の場合には、モーター5の外径寸法を小さくすると、開放風量は大幅に上昇する。これは、吹出し風速の動圧が影響しているためである。例えば一例として、風洞2の内径がφ90でモーター5の外径寸法がφ48.5mmの場合、風量が75m/hの場合、風路を通過する風速は4.6m/s、動圧は12.6Paである。一方、モーター5の外径寸法がφ60mmの場合、風量が75m/hの場合、風路を通過する風速は5.9m/s、動圧は20.8Paである。即ち、モーター5の外径寸法がφ48.5mmからφ60mmに大きくなると、動圧は8.2Paだけ高くなる。実際には、吹出し風には旋回成分があるため、この動圧差分が送風性能の差になるわけではないが、この1/2程度分くらいが送風性能の向上に寄与する。
モーター5の外径寸法の影響を図10により更に詳細に説明する。図10は、モーターパワーを一定にして、モーター5の外径寸法をφ48.5mm、φ56mm、φ60mm、φ68mmと変化させた場合の化粧パネルA,Bが無い状態の送風性能を比較したものである。前述したモーター5の外径寸法をφ60mmよりさらに大きくしたφ68mmでは、送風性能は大きく低下している。風量が75m/hの場合、風路を通過する風速は7.6m/s、動圧は34.5Paである。
一般に空気出力は、風量と全圧の積であり、開放時では全圧は吹出し動圧にほぼ等しくなるため、風量が75m/hの場合、モーター5の外径寸法がφ68mmに対してφ48.5mmでは、37%になる。当然のことではあるが、モーターパワーが同一であれば、モーター5の外径寸法がφ68mmの場合には風量75m/hを出すことはできない。この場合、風量が60m/hでは動圧は22.1Paである。風量と吹出動圧の積は1326となる。一方、モーター外径寸法がφ48.5mmの場合には、この積は945となり、1326より小さい値となる。このように吹出動圧を大幅に低下させることができるモーター5の外径の小口径化は非常に重要なテーマである。モーター5の外径は、φ45.5mmまで小さくしなくても良いが、φ60mm程度に小さくするとモーターパワー、すなわち消費電力が同一で大風量化が実現できる。つまり、モーター5の外径は、風洞2の内径の60%以下にすると大きな送風性能の向上が期待できる。
本実施例では、羽根車4の外径の50〜70%程の内径のベルマウス18を設けたため、ベルマウス18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%程の内径を有するベルマウス18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、化粧パネルBのように開放部が前面になく外周にあり、気流に偏りがある場合では、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い。
次にベルマウス18の大きさの影響について図11に従って述べる。概略では、内径寸法の面積比に近似して風量が低下し、静圧は内径寸法に無関係にほぼ同等になる。図11は化粧パネル7が無い状態で、モーター5の外径寸法はφ48.5mmの状態のものである。○印は化粧パネル7が無い状態であり、△印は角160mmの内側構造15と外側構造17の間隔が11mmの化粧パネルBを付けた状態である。ベルマウス18の内径寸法はφ58mmである。■印は、ベルマウス18の内径寸法を小さくしてφ50mmとした場合で、吸込面積は74%になる。この時、風量は約75%になり、静圧は同等となる。◆印は、さらにベルマウス18の内径寸法を小さくしてφ40mmとした場合で、ベルマウス18の吸込面積は48%になる。この時、風量は約50%になり、静圧は同等となる。このように、ベルマウス18の内径寸法を変更することで、モーターパワーの変更なしに容易に風量を低下でき、また、モーターパワーを低下した場合には静圧は低下するが、静圧の低下のない風量調整が可能となる。但し、消費電力の削減はできていないが、もともと2W程度の非常に省電力のため問題はない。
ベルマウス18を有することで、開放風量は、ベルマウス18の内径寸法をφ40mmにした場合には開放域風量は30%まで低下できる。このように風量は低下するものの、静圧はほとんど低下しない。化粧パネルAの場合には、化粧パネルAの影響は風量が3%低下する程度であるため、これと同等の特性を得ることができる。
化粧パネルAにベルマウス18を備えると、例えばその内径をφ40mmとすれば、風量は23×0.97=22m/h程度の小風量の換気扇ができ、ベルマウス18を取り外すという簡単な操作で、風量は75×0.97=73m/h程度という大風量の換気扇が一台で得られる。これにより、夏季ではベルマウス18を外して大風量で運転し、冬季ではベルマウス18を付けて小風量で運転するようなことが利用者の要望に応じて行うことができる。
次に化粧パネルBを付けた場合について図12に従って説明する。○印は、160mm角の大きさの化粧パネルBで、外側構造17と内側構造15の間隔11mmで、モーター5の外径寸法はφ48.5mmの場合である。△印は、ベルマウス18の内径寸法がφ58mmの場合で、■印は、ベルマウス18の内径寸法を小さくしてφ50mmとした場合で、ベルマウス18の吸込面積は58mmの場合の74パーセントになる。この時、風量は約75%になり、静圧は同等となる。◆印は、さらにベルマウス18の内径寸法を小さくして、φ40mmとした場合で、ベルマウス18の吸込面積はφ58mmの場合の48%になる。この時、風量は約50%になり、静圧は同等となる。このように、ベルマウス18の内径寸法を変更することで、モーターパワーの変更なしに容易に風量を低下でき、また、モーターパワーを低下した場合には静圧は低下するが、静圧の低下のない風量調整が可能となる。化粧パネルBを付けた場合の開放域風量は、化粧パネル7無しの状態の75m/hから41m/h、31m/h、21m/hと低下でき、ベルマウス18の内径寸法をφ40mmにした場合には、開放域風量は本体6だけの場合の75m/hの28%まで低下できる。このように風量を低下できるものの静圧低下はほとんどない。これに対して化粧パネルBを付けてもベルマウス18を有しないものでは、○印のように開放風量は多く出るものの、静圧は大幅に低下し、騒音も高くなる。
換気扇を取付け状態で示した断面図である。(実施の形態1) 化粧パネルを外した状態の換気扇の断面図である。(実施の形態1) 化粧パネルを外した状態の換気扇の正面視の斜視図である。(実施の形態1) 化粧パネルを外した状態の換気扇の背面視の斜視図である。(実施の形態1) 他の形態の化粧パネルを外した状態の換気扇の背面視の斜視図である。(実施の形態1) 他の形態の換気扇の断面図である。(実施の形態1) 他の形態の化粧パネルを外した状態の換気扇の正面視の斜視図である。(実施の形態1) 換気扇の送風性能を示す説明図である。(実施の形態2) 換気扇の送風性能を示す説明図である。(実施の形態2) 換気扇の送風性能を示す説明図である。(実施の形態2) 換気扇の送風性能を示す説明図である。(実施の形態2) 換気扇の送風性能を示す説明図である。(実施の形態2)
符号の説明
2 風洞、 3 本体フレーム、 4 羽根車、 5 モーター、 6 本体、 7 化粧パネル、 9 フランジ部、 10 立上り部、 15 内側構造、 17 外側構造、 18 ベルマウス、 21 通風構造。

Claims (2)

  1. 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を有し、前記風洞内プロペラ式の羽根車が回転する送風機を設けた本体
    前記風洞の室内側開口部の外周に連設され、半径方向に張出す平面部を有するフランジ部、および前記フランジ部の端縁に設けられ、室内側の壁面に端面が当接するように背面側へ立ち上がる立上り部を有する前面構造と、
    記前面構造を覆う着脱可能の化粧パネルと、を備え、
    前記化粧パネルは、前記フランジ部及び前記立上り部を覆う内側構造と、前記内側構造の前記フランジ部を覆う部分に所定の間隔を持って対向し、格子や小孔による通風開口が設けられた外側構造とからなり前記内側構造には前記羽根車の外径寸法より小さい内径前記風洞の前記室内側開口部に連絡するベルマウスが着脱可能に設けられ、
    前記化粧パネルは、前記通風開口の形状、色調、意匠・デザインの異なる数種が備えられ、季節などに応じて選択されたものに交換され、
    前記ベルマウスは、前記羽根車の外径寸法に対する内径の小ささの度合が異なる数種が備えられ、季節などに応じて1種が選択されて交換される
    ことを特徴とする換気扇。
  2. 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を有し、前記風洞内プロペラ式の羽根車が回転する送風機を設けた本体
    前記風洞の室内側開口部の外周に連設され、半径方向に張出す平面部を有するフランジ部、および前記フランジ部の端縁に設けられ、室内側の壁面に端面が当接するように背面側へ立ち上がる立上り部を有する前面構造と、
    記前面構造を覆う着脱可能の化粧パネルと、を備え、
    前記化粧パネルは、前記フランジ部及び前記立上り部を覆い、前記フランジ部を覆う部分に格子や小孔による通風開口が設けられ、その内側には前記羽根車の外径寸法より小さい内径前記風洞の前記室内側開口部に連絡するベルマウスが設けられ、
    前記化粧パネルは、前記通風開口の形状、色調、意匠・デザインの異なる数種が備えられ、季節などに応じて選択されたものに交換され、
    前記ベルマウスは、前記羽根車の外径寸法に対する内径の小ささの度合が異なる数種が備えられ、季節などに応じて1種が選択されて交換される
    ことを特徴とする換気扇。
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