JP6265843B2 - 換気送風機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空調機や換気機器などに用いられる多翼羽根車を備えた換気送風機に関する。

多翼羽根車を備えた換気送風機は、一般に、多翼羽根車がスクロールケーシング内に配置され、スクロールケーシングが筐体内に配置された構造がとられる。スクロールケーシングは、渦巻き状風路を形成する胴部と、多翼羽根車の吸気口となるベルマウスを有し胴部の一側面を形成する前板と、多翼羽根車のモーターが取り付けられて胴部の他側面を形成する後板とを有している。筐体には流入口と排出口が設けられ、これら流入口と排出口に、それぞれパイプガイドが取り付けられている。

このようなものにおいて、多翼羽根車を回転させると、筐体の流入口側のパイプガイドから筐体内に空気が吸い込まれる。そして、筐体内に吸い込まれた空気は、スクロールケーシングの吸気口となるベルマウスに吸い込まれ、多翼羽根車で昇圧されてスクロールケーシング内に送り込まれる。スクロールケーシング内に送り込まれた空気は、その後、スクロールケーシングの排気口から筐体の排出口のパイプガイドを通り、筐体の外部に排出される。そして、筐体の外部に排出された空気は、例えば排出口のパイプガイドに接続されたダクトを通り、所定の場所へ運搬される。

スクロールケーシングの渦巻き状に湾曲している風路において、多翼羽根車の外周部に風路壁が最も近接して風路が狭くなっている部分を舌部とすると、換気送風機は、舌部付近で風が吸込み難いため、流速が遅い。逆に、舌部とは多翼羽根車の中心をはさんだ反対側においては、スクロールケーシング内の風路が広く、さらに筐体の流入口も近くにあるため、風を吸込み易く、流速が速い。このため、筐体内部の風の流速差によってスクロールケーシングの吸気口となるベルマウス部で渦の発生や舌部付近での風の逆流が発生し、送風性能低下や振動、騒音を発生させていた。

そこで、このような換気送風機において、スクロールケーシングの前板に、舌部と多翼羽根車の中心を通る仮想線上に位置させて、吸気口となるベルマウスに跨がり、ベルマウスの開口面に対して垂直となるように、薄板でなる仕切板を取り付けることで、送風性能の向上や振動、騒音の低減を図るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、スクロールケーシングの前板における吸気口よりも空気流れの上流側となる一側に、スクロールケーシングから突出した状態で、空気流れに対して交差するように均一板を設置することで、吸気口における吸込気流の均一化を図り、排気風量を増大させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−０４８１００号公報（図１） 特開平４−３５８７９９号公報（図１）

しかしながら、スクロールケーシングの前板に、舌部と多翼羽根車の中心を通る仮想線上に位置させて、吸気口となるベルマウスに跨がり、ベルマウスの開口面に対して垂直となるように、仕切板を取り付けたものにあっては、ベルマウスの開口面上で渦の発生や舌部付近での風の逆流の発生を抑制する一定の効果が見られるが、仕切板によってベルマウスの開口面が二分されるので、仕切板そのものが圧損の原因となり、スクロールケーシングの渦巻き状風路の場所によっては送風性能が低下してしまうという新たな問題が発生していた。

また、スクロールケーシングの前板における吸気口よりも空気流れの上流側となる一側に、スクロールケーシングから突出した状態で、かつ空気流れに対して交差するように均一板を設置したものにあっても、均一板そのものが圧損の原因となり、スクロールケーシングの渦巻き状風路の場所によっては送風性能が低下してしまうという新たな問題が発生していた。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、流速差による渦の解消および逆流防止による送風性能の向上を図れるとともに、仕切板による圧損を低減し、スクロールケーシングの渦巻き状風路の全域で送風性能低下を抑制できる換気送風機を提供することを目的としている。

本発明に係る換気送風機は、空気の流入口と排出口とを有する筐体内に、吸気口と排気口とを有しかつ多翼羽根車を収容したスクロールケーシングを備え、前記多翼羽根車を回転させることで前記流入口から筐体内に吸い込まれた空気を、前記スクロールケーシング内に前記吸気口から吸い込み、前記スクロールケーシングの前記排気口から吹き出される空気を前記排出口から外部に排気する換気送風機であって、前記スクロールケーシングは、前記多翼羽根車を収容し渦巻き状風路を形成する胴部と、前記吸気口を有し前記胴部の一側面を形成する前板とを備え、前記前板には、仕切板が配置されており、前記仕切板は、前記多翼羽根車の中心部から前記流入口側に向かって、少なくとも前記吸気口の内周縁まで延びる長さを有することを特徴とするものである。

本発明の換気送風機においては、前板に、仕切板が配置されており、仕切板は、多翼羽根車の中心部から、少なくとも吸気口の内周縁まで延びる長さを有するので、仕切板を吸気口に跨がるように設けたものと比べて仕切板による圧損を抑えることができる。さらに、多翼羽根車の中心部に至るまでは、速い流れと遅い流れとが混ざるのを仕切板によって抑制することができるとともに、多翼羽根車の中心部で速い流れと遅い流れとを合流させることができる。このため、吸気口の開口面上での渦の発生が抑制され、効率よく多翼羽根車へ風を流すことができ、多翼羽根車への風の供給量を増加させることができる。また、吸込流れが弱く、逆流が起こっていた舌部の付近へ風を向かわせることができて、逆流が防止され、多翼羽根車へ効率よく風を送り込むことができる。そして、スクロールケーシングの渦巻き状風路の全域で送風性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す正面視の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す平面視の断面図である。 仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す斜視図である。 仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す正面視の断面図である。 仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す平面視の断面図である。 仕切板のある比較例２に係る換気送風機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る換気送風機と比較例１，２の換気送風機との送風性能を比較して示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る換気送風機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る換気送風機の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る換気送風機を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、図示実施の形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す斜視図である。図２は本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す正面視の断面図である。図３は本発明の実施の形態１に係る換気送風機を示す平面視の断面図である。なお、図２中の矢印は空気の流れを模式的に示すもので、矢の大きさで風速の速さを表しており、矢が大きい程、風速が速いことを意味する。
本発明の実施の形態１に係る換気送風機は、図１〜図３に示すように、両吸込型の多翼羽根車５がスクロールケーシング１内に配置され、スクロールケーシング１が筐体２内に配置されている。筐体２には、流入口２ａと排出口２ｂが設けられ、これら流入口２ａと排出口２ｂに、それぞれパイプガイド３ａ，３ｂが取り付けられている。

スクロールケーシング１は、渦巻き状風路を形成する胴部１ａと、多翼羽根車５の吸気口となるベルマウス４を有し胴部１ａの一側面を形成する前板１ｂと、多翼羽根車５のモーター７が取り付けられて胴部１ａの他側面を形成する後板１ｃと、排気口１ｄを有している。スクロールケーシング１の渦巻き状に湾曲している風路は、図２に示すように、スクロールケーシング１における多翼羽根車５の外周部に風路壁が最も近接して風路が狭くなっている部分を舌部８とし、舌部８から排気口１ｄにかけて次第に風路が拡大するように形成されている。

また、スクロールケーシング１の前板１ｂには、正面から見て舌部８と多翼羽根車５の中心を通る仮想線Ａ−Ａ上に位置させて、仕切板６が配置されている。

これを更に詳述すると、仕切板６は、多翼羽根車５の中心部であるベルマウス４の中心部からスクロールケーシング１の前板１ｂにおける上流側（反舌部側）の縁部の外端まで延びる長さＬを有している。ここで、多翼羽根車５の中心部（＝ベルマウス４の中心部）とは、多翼羽根車５の中心の周り（前後、上下）を含むものである。また、仕切板６は、ベルマウス４の開口面に対して垂直で、筐体２の流入口２ａに対しても垂直となるように、スクロールケーシング１から突出した状態で前板１ｂの反舌部側の縁部に取り付けられている。

次に、本発明の実施の形態１に係る換気送風機の動作について図１〜図３に基づき説明する。多翼羽根車５を回転させると、筐体２の流入口２ａ側のパイプガイド３ａから筐体２内に空気が吸い込まれる。そして、筐体２内に吸い込まれた空気は、仕切板６によって速い流れと遅い流れとに上下に分岐されて流れ、速い流れと遅い流れとが混ざることなくスクロールケーシング１の吸気口となるベルマウス４に吸い込まれ、多翼羽根車５で昇圧されてスクロールケーシング１内に送り込まれる。スクロールケーシング１内に送り込まれた空気は、その後、スクロールケーシング１の排気口１ｄから筐体２の排出口２ｂのパイプガイド３ｂを通り、筐体２の外部に排出される。そして、筐体２の外部に排出された空気は、例えば排出口２ｂのパイプガイド３ｂに接続されたダクト（図示せず）を通り、所定の場所へ運搬される。

このように本実施の形態１の換気送風機においては、仕切板６をベルマウス４の開口面に対して垂直で、筐体２の流入口２ａに対しても垂直となるように、スクロールケーシング１から突出した状態で前板１ｂの反舌部側の縁部に取り付けたので、筐体２内で速い流れと遅い流れとが混ざらず、ベルマウス４の開口面上での渦の発生が抑制され、効率よくベルマウス４へ風を流すことができる。そのため、多翼羽根車５への風の供給量を増加させることができる。

また、仕切板６の長さＬを、スクロールケーシング１の前板１ｂにおける吸気口となるベルマウス４の中心部からこのベルマウス４の中心を挟む上流側（反舌部側）の縁部の外端までの長さとしているので、仕切板６を吸気口となるベルマウス４に跨がるように設けたものと比べて仕切板６による圧損を抑えることができ、多翼羽根車５の中心部で速い流れと遅い流れとを合流させることができる。このため、吸込流れが弱く、逆流が起こっていた舌部８の付近へ風を向かわせることができて、逆流が防止され、多翼羽根車５へ効率よく風を送り込むことができる。これらの効果によって、スクロールケーシング１の渦巻き状風路の全域で送風性能が向上する。

比較例１．
図４は仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す斜視図である。図５は仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す正面視の断面図である。図６は仕切板のない比較例１に係る換気送風機を示す平面視の断面図である。各図中、前述の実施の形態１と同一部分には同一符号を付してある。
この比較例１に係る換気送風機は、図４〜図６に示すように、前述の実施の形態１の換気送風機から仕切板６を取り外したものであり、それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同一である。

換気送風機では、舌部８付近でスクロールケーシング１内の風路が狭く風が吸込み難いため、流速が遅い。逆に、舌部８とは多翼羽根車５中心をはさんだ反対側においては、スクロールケーシング１内の風路が広く、さらに筐体２の流入口２ａも近くにあるため、風を吸込み易く、流速が速い。このため、仕切板６を備えていない比較例１の換気送風機においては、図５および図６に示すように、筐体２内部の風の流速差によってスクロールケーシング１の吸気口となるベルマウス４の開口面上で、渦の発生や舌部８付近での風の逆流が発生している。そして、これが送風性能低下や振動、騒音を発生させる要因となっている。

比較例２．
図７は仕切板のある比較例２に係る換気送風機を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図２を参照するものとする。
この比較例２に係る換気送風機は、図７に示すように、スクロールケーシング１の前板１ｂに、舌部８と多翼羽根車５の中心を通る仮想線上に位置させて、吸気口となるベルマウス４に跨がり、ベルマウス４の開口面に対して垂直となるように、薄板でなる仕切板６０を取り付けたものであり、それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同一である。

この比較例２の換気送風機においては、図７に示すように、スクロールケーシング１の吸気口となるベルマウス４に跨がるように仕切板６０を設けているので、ベルマウス４の開口面上で渦の発生や舌部８付近での風の逆流の発生を抑制する一定の効果が見られた。しかし、仕切板６０によってベルマウス４の開口面が二分されるので、仕切板６０そのものが圧損の原因となり、スクロールケーシング１の渦巻き状風路の場所によっては送風性能が低下する。

図８は本発明の実施の形態１に係る換気送風機と比較例１，２の換気送風機との送風性能を比較して示すグラフであり、縦軸に静圧をとり、横軸に風量をとったものである。
図８から明らかなように、本発明の実施の形態１に係る換気送風機では、比較例１，２の換気送風機に比べて送風性能が向上していることが分かった。

実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２に係る換気送風機を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には同一符号を付してある。
本発明の実施の形態２に係る換気送風機は、図９に示すように、仕切板６Ａの多翼羽根車中心側端部、つまり仕切板６Ａのベルマウス中心側端部に、矩形波状の凹凸形状６ａを形成したものである。

本発明の実施の形態２の換気送風機のように、仕切板６Ａのベルマウス中心側端部を、一様でなく凹凸形状６ａとすることで、仕切板６Ａのベルマウス中心側端部で、速度差のある風が合流する位相を風の流れ方向でずらすことができる。このため、風の乱れを小さくすることができ、さらに送風性能を改善させることができる。

図１０は本発明の実施の形態２に係る換気送風機の変形例を示す斜視図である。
図９では仕切板６Ａのベルマウス中心側端部に矩形波状の凹凸形状６ａを形成したものであるが、この凹凸形状は矩形波状に限定されるものではなく、図１０に示す仕切板６Ｂのように、滑らかな波形の凹凸形状６ｂとしてもよい。また、凹凸形状は、その他に三角形や台形などの形状でもよい。いずれの場合も、同等の作用、効果が得られる。

実施の形態３．
図１１は本発明の実施の形態３に係る換気送風機を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図２を参照するものとする。
本発明の実施の形態３に係る換気送風機は、図１１に示すように、仕切板６Ｃの反舌部側を舌部８と多翼羽根車５の中心を通る仮想線Ａ−Ａ（図２）上に位置させるとともに、仕切板６Ｃの多翼羽根車中心側、つまり仕切板６Ｃのベルマウス中心側６ｄを、ベルマウス４の開口面内で下方、つまり渦巻き状風路が狭い側へ湾曲させたものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。

本発明の実施の形態３に係る換気送風機のように、仕切板６Ｃの多翼羽根車中心側、つまり仕切板６Ｃのベルマウス中心側６ｄを、ベルマウス４の開口面内で下方へ湾曲させることで、流速の速い、つまり流量の多い箇所でのベルマウス４の吸込面積を増やすことができ、多翼羽根車５への空気の供給量を増やすことができる。

また、仕切板６Ｃのベルマウス中心側６ｄの湾曲具合を調整することで、筐体２の流入口２ａからベルマウス４への流れの案内方向を任意の方向とすることができる。このため、逆流や渦の発生し易い箇所へ流れを案内することによって、逆流や渦の発生を抑制することができ、より送風性能を改善することができる。

なお、前述の実施の形態１〜３では、本発明を両吸込型の多翼羽根を有する換気送風機に用いたものを例に挙げて説明したが、本発明は片吸込型の多翼羽根を有する換気送風機にも適用できることは言うまでもない。

１ スクロールケーシング、１ａ 胴部、１ｂ 前板、１ｃ 後板、１ｄ 排気口、２ 筐体、２ａ 流入口、２ｂ 排出口、３ａ，３ｂ パイプガイド、４ ベルマウス（吸気口）、５ 多翼羽根車、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６０ 仕切板、６ａ，６ｂ 凹凸形状、６ｄ 仕切板のベルマウス中心側、７ モーター、８ 舌部、Ｌ 仕切板の長さ。

Claims (5)

1. 空気の流入口と排出口とを有する筐体内に、吸気口と排気口とを有しかつ多翼羽根車を収容したスクロールケーシングを備え、前記多翼羽根車を回転させることで前記流入口から筐体内に吸い込まれた空気を、前記スクロールケーシング内に前記吸気口から吸い込み、前記スクロールケーシングの前記排気口から吹き出される空気を前記排出口から外部に排気する換気送風機であって、
   前記スクロールケーシングは、前記多翼羽根車を収容し渦巻き状風路を形成する胴部と、前記吸気口を有し前記胴部の一側面を形成する前板とを備え、
   前記前板には、仕切板が配置されており、前記仕切板は、前記多翼羽根車の中心部から前記流入口側に向かって、少なくとも前記吸気口の内周縁まで延びる長さを有することを特徴とする換気送風機。
2. 前記渦巻き状風路は、前記多翼羽根車の外周部に風路壁が最も近接して風路が狭くなっている部分を舌部とし、該舌部から前記排気口にかけて次第に風路が拡大するように形成されており、
   前記仕切板は、正面から見て前記舌部と前記多翼羽根車の中心を通る仮想線上に配置されており、前記多翼羽根車の中心部から前記前板における反舌部側の縁部の外端まで延びる長さを有するとともに、前記吸気口の開口面に対して垂直で、前記スクロールケーシングから突出した状態で前記前板の前記反舌部側の縁部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の換気送風機。
3. 前記仕切板は、前記筐体の前記流入口の開口面に対しても垂直となる向きに設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の換気送風機。
4. 前記仕切板の多翼羽根車中心側端部に凹凸形状を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の換気送風機。
5. 前記渦巻き状風路は、前記多翼羽根車の外周部に風路壁が最も近接して風路が狭くなっている部分を舌部とし、該舌部から前記排気口にかけて次第に風路が拡大するように形成されており、
   前記仕切板は、正面から見て前記舌部と前記多翼羽根車の中心を通る仮想線上に一端側が配置されており、前記多翼羽根車の中心部から前記前板における反舌部側の縁部の外端まで延びる長さを有し、前記吸気口の開口面に対して垂直で、前記スクロールケーシングから突出した状態で前記一端側が前記前板の前記反舌部側の縁部に取り付けられているとともに、該仕切板の前記多翼羽根車の中心部側が前記吸気口の開口面内で前記渦巻き状風路が狭い側へ湾曲されていることを特徴とする請求項１記載の換気送風機。

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