JP6543809B2 - 送風装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、送風により清涼感を与えたり空間内の空気循環を促したりする送風装置に関するものである。
従来、この種の送風装置は、羽根車とモータを台座となる基部に内包して、基部上部に備えられた円環形状の送風部から床面と水平方向に吹出すようにて空気の循環及び空気の流れを生じさせる家庭用送風機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、その送風機について図12および図13を参照しながら説明する。
図12は、送風機組立体100をその正面から見た状態で示している。送風機組立体100は、中央開口部102を画定している環状ノズル101を有している。環状ノズル101を通る空気流を生じさせるモータ122がモータハウジング126と共に基部116の内部に配置されている。さらに、インペラ(羽根車)130が、モータ122から外方に延びる回転シャフトに連結され、ディフューザー132が、インペラ130の下流側に位置決めされているモータ122は、電気接続部及び電源に接続され、複数個の選択ボタン120により、ユーザは、送風機組立体100を操作することができる。
上記構成において、送風機組立体100は、以下のように動作する。ユーザが複数個の選択ボタン120の中から選択してモータ122が起動される。かくして、空気が空気入口124を介して送風機組立体100内に吸い込まれる。図13において、空気は、外側ケーシング118を通り、インペラ130の入口134まで流れる。ディフューザー132の出口及びインペラ130の排気部を出た空気流は、内部通路110を通って互いに逆の方向に進む2つの空気流に分けられる。空気流は、口112に入る際に絞られ、口112の出口144で更に絞られる。この絞りにより、システム中に圧力が生じる。このように作られた空気流は、絞りにより生じる圧力に打ち勝ち、空気流は、一次空気流として出口144を通って出る。一次空気流は、ガイド部分148の形状により、ユーザに向かって集中又は集束して向けられる。二次空気流は、外部環境、特に出口144周りの領域及び環状ノズル101の外縁部周りからの空気の吸引によって生じる。この二次空気流は、中央開口部102を通り、ここで、一次空気流と混ざり合って送風機組立体100から前方に放出される全空気流が生じる。
特開2010−077969号公報
このような従来の送風装置では、吹出す風の質が固定されたものであり、使用者がその時々に望む風の質に変更できないという課題があった。ここでの風の質とは、使用者が享受する風のスポット風とワイド風の度合いを可変することを指す。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、使用者が風の質を可変にできる送風装置を提供することを目的とする。
本発明は、内部に羽根車と電動機を備えて高圧空気を発生する高圧空気発生部と、前記高圧空気発生部に接続した2本のダクトとを備えた送風装置であって、前記2本のダクトは、ダクト間に距離を有して並列に配置され、それぞれ前方かつ互いに一定の内向き角度を有した一列のスリット状を備えたノズルを有し、前記一方のダクトのノズルと他方のダクトのノズルは平行にかつ交互に配置し、前記一方のダクトのノズルから吹出された高圧気流と前記他方のダクトのノズルから吹出された高圧気流との立体交差点の位置を可変とする風質調節手段を備えた送風装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、風質調節手段によって立体交差点の位置を可変することでスポット風とワイド風の度合いを調節することとなり、使用者が好みに応じて調節できる送風装置を提供することができる。
本発明の実施の形態1の送風装置を示す斜視図 同実施の形態1の送風装置の図1におけるA部分拡大図 同実施の形態1の送風装置の図1におけるB部分上面図 同実施の形態1の送風装置の2本のダクト間の距離を変えた場合の吹出し気流の模式した上面図((a)距離が大きい場合の図、(b)距離が小さい場合の図) 同実施の形態1の送風装置の2本のダクト間の距離を変えた場合の吹出し気流の模式した斜視図((a)距離が大きい場合の図、(b)距離が小さい場合の図) 同実施の形態1においてスリット形のノズルを説明する図((a)ノズルの斜視図、(b)縦断面における吹出直後の高圧気流の速度分布の概略上面図) 同実施の形態1におけるノズルの形状による比較の図((a)環状のノズルから吹出された高圧気流を模擬した斜視図、(b)本発明の実施の形態1の送風装置における一方のダクトのノズルから吹出された高圧気流を模擬した斜視図) 同実施の形態2の送風装置を示す斜視図 同実施の形態2の送風装置の図8におけるC部分拡大斜視図 同実施の形態2の送風装置の図8におけるC部分拡大上面図 同実施の形態2の送風装置の2本のダクトの内向き角度を変化させた場合における吹出風の流れを模擬した上面図((a)内向き角度が小さい場合の図、(b)内向き角度が大きい場合の図) 従来技術の一例を示す斜視図 従来技術の一例を示す断面図
本発明の請求項1に係わる送風装置は、内部に羽根車と電動機を備えて高圧空気を発生する高圧空気発生部と、前記高圧空気発生部に接続した2本のダクトとを備えた送風装置であって、前記2本のダクトは、ダクト間に距離を有して並列に配置され、それぞれ前方かつ互いに一定の内向き角度を有した一列のスリットを備えたノズルを有し、前記ノズルのうち一方のダクトのノズルと他方のダクトのノズルは平行にかつ交互に配置し、前記一方のダクトのノズルから吹出された高圧気流と前記他方のダクトのノズルから吹出された高圧気流との立体交差点の位置を可変とする風質調節手段を備えたものである。
これにより、風質調節手段によって立体交差点の位置を可変することでスポット風とワイド風の度合いを調節することとなり、使用者が好みに応じて調節できる。
すなわち、立体交差点が送風装置の遠くに位置している場合、2本のダクトのノズルから吹出された高圧気流は、立体交差点周辺において互いに他方のノズルから吹出された高速気流の影響を受けて両者の中心方向に偏向される。よって、双方の気流が集まって同一方向に向けて流れることになる。これによって、使用者は、流速が大きく受風面積が小さいスポット風を享受することになる。その一方で、立体交差点が送風装置の近くに位置している場合、2本のダクトのノズルから吹出された高圧気流は、ノズルの内壁で生成される境界層の影響によりそれぞれ高圧気流の外周部の流速が低くなるゆえ、立体交差点周辺において偏向されにくくノズルの吹出方向にそのまま流れる。そして、それぞれの高圧気流によって誘引気流が発生する。これによって、使用者は、流速が小さく受風面積は大きいワイド風を享受することになる。
また、請求項2に係わる送風装置は、2本のダクト間の距離を可変させる風質調節手段を備えているものである。
これにより、2本のダクト間の距離が大きい場合、立体交差点は送風装置の遠くに形成されることになる。先述のように、これによって、使用者は、流速が大きく受風面積は小さいスポット風を享受することになる。更に、2本のダクト間の距離の拡大は、高圧気流によって発生する誘引気流の流路を拡げることになるため、誘引流の流量を増加させることが可能になる。その結果、更なる流速の向上が可能になる。
一方で、2本のダクト間の距離が小さい場合、立体交差点は送風装置の近くに形成されることになる。よって先述のように、使用者は、流速が小さく受風面積は大きいワイド風を享受することになる。
その結果、風質調節手段によって立体交差点の位置を可変することでスポット風とワイド風の度合いを調節することとなり、使用者が好みに応じて調節できる。
また、請求項3に係わる送風装置は、2本のダクトの内向き角度を可変させる風質調節手段を備えているものである。
これにより、風質調節手段によって立体交差点の位置を可変することでスポット風とワイド風の度合いを調節することとなり、使用者が好みに応じて調節できる。
すなわち、2本のダクトの内向き角度が小さい場合、立体交差点は送風装置の遠くに形成されることになる。先述のように、これによって、使用者は、流速が大きく受風面積は小さいスポット風を享受することになる。一方で、2本のダクトの内向き角度が大きい場合、立体交差点は送風装置の近くに形成されることになる。よって先述のように、使用者は、流速が小さく受風面積は大きいワイド風を享受することになる。
更に、2本のダクトの稼動範囲が2本のダクトの中心線の直交方向に抑制されることで、送風装置の小型化に寄与することが可能になる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。また、重複を避けるため、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図1から図7を参照しながらその構成の詳細を説明する。
図1は送風装置の斜視図、図2は図1における送風装置のA部分拡大図、図3は図1における送風装置のB部分拡大図である。ただし、図3は、後述の高圧空気発生部2および接続路4を省略している。
図1に示すように、送風装置1は、箱体の高圧空気発生部2と2本のダクト3と高圧空気発生部2および2本のダクト3を接続する箱体の接続路4とから構成されている。高圧空気発生部2は2本のダクト3を接続する箱体の接続路4を備えている。2本のダクト3はそれぞれ一端部を接続路4へ接続している。
高圧空気発生部2は、吸込口5と、羽根車6と、電動機7と、羽根車6と電動機7を内包するケーシング31とを備えている。吸込口5は、高圧空気発生部2の一側面において矩形状に形成されており、羽根車6は、高圧空気発生部2の内部において電動機7の回転軸に接続されている。
2本のダクト3は、ダクト間に距離を有して並列かつ対称に接続路4の一側面を貫通して配置されている。一例として図1のように、高圧空気発生部2の天面に接続路4を配置し、2本のダクト3は、接続路4の一側面である天面から上方へ向けて延設している。
また、図2および図3に示すように、2本のダクト3は、それぞれ前方かつ互いに一定の内向き角度を有して高圧気流を吹出すスリット8(短手方向の幅は3.5mm、数は計5本)を備えたノズル9を一列に、かつ所定の間隔をあけて配置している。所定の間隔とは、他方のダクトのノズル17の長さ分に相当する間隔である。スリット8の長手方向は、送風装置1の設置面30に対して垂直にしている。
また、2本のダクト3において、一方のダクトのノズル15と他方のダクトのノズル17が平行に、かつ互いに交互に配置している。
図3に示すように、接続路4の内部において、ダクト3は、送風装置の風質を調整する風質調節手段11をそれぞれ備えている。風質調節手段11は、副電動機41と、回転歯車42と、棒状歯車43と、接続路4の上面に内側から一部が重なる空気漏れ防止板44とから構成されている。回転歯車42は所定の位置に固定された副電動機41に接続され、棒状歯車43は回転歯車42と噛み合うように位置しながらダクト3から延設されて構成されている。また、ダクト3は空気漏れ防止板44にはめ込まれて接続されている。
ここで、2本のダクト間の距離を可変させる風質調節手段11の動作原理について説明する。
図3において、送風装置1の外部から電源が引き込まれて副電動機41に電気が供給されることで、副電動機41が移動して回転歯車42を棒状歯車43上で回転させる。これによって、棒状歯車43は他方のダクト3から離れる方向に直線上を移動し、これに伴い棒状歯車43の延設元に位置するダクト3も同様に他方のダクト3から離れる方向に直線上を移動する。例えば、図3に示すように、回転歯車42が副電動機41によって反時計周り方向51に回転させられた場合、棒状歯車43およびダクト3は互いに他方のダクトから離れる方向52に直線上に移動して、一方のダクト3と他方のダクト3とによって形成されるダクト間の距離45が大きくなる。
その一方で、回転歯車42が副電動機41によって時計周り方向53に回転させられた場合、棒状歯車43およびダクト3は互いに他方のダクト3に近付く方向54に直線上に稼動して、ダクト間の距離45が小さくなる。
なお、空気漏れ防止板44は、ダクト3の位置に関わらず、常に接続路4内部と外気間の仕切りとなっているため、接続路4内部から外気への空気漏れを抑制することが可能になり、送風装置1の送風性能の低下を抑制できるものである。
上記構成において、送風装置1の動作について詳しく説明する。
まず、送風装置1の外部から電源(図示せず)が引き込まれて電動機7に電気が供給されることで、電動機7が稼動して羽根車6を回転させる。これによって、吸込口5から取り入れた空気を圧縮して高圧空気を発生させる。そして、高圧空気発生部2によって発生した高圧空気は、接続路4を径由して2本のダクト3内に流されてノズル9から吹出される。一方のダクトのノズル15と他方のダクトのノズル17は互いに交互に配置していることで、2本のダクト3のそれぞれのノズル9から吹出した高圧気流は2本のダクト3間の中心線である中心軸20上の立体交差点14で立体的に交差することとなる。この立体交差点14の送風装置1からの距離を変化させることでそれぞれのノズル9からの高圧気流の偏向の程度が変化し、風の質も変化する。
さて、この偏向の程度つまり風の質は、2本のダクト間の距離によって変化させることができる。
ここで、ダクト間の距離45が小さい場合および大きい場合のそれぞれに関して、立体交差点14の送風装置1からの距離および風の質に関して以下に説明を加える。
一般的に、第一気流が一定の流速を有して流れている状況下において、周囲の空気が第一気流に誘引されて流れる第二気流が発生する。そして第二気流は、第一気流に近付くほど流速が高くなると同時に、第一気流と同等の速度方向成分を有するようになる。
この現象は、誘引される周囲の空気の流速の有無に関わらず見られる現象である。例えば、誘引される周囲の空気が流速を有して既に第二気流として流れている場合、一方のダクトのノズル15による気流と他方のダクトのノズル17による気流の両方が互いに他方の気流の速度方向成分を有するようになる。
立体交差点14周辺で発生するこの現象の程度の違いによる高圧気流の偏向の程度の変化により、風の質の変化が生じる。
図4および図5は、それぞれ2本のダクト間の距離が大きい場合と小さい場合における本発明の実施の形態1の送風装置1の吹出風の流れを模擬した平面図および斜視図である。ただし、図4および図5は2本のダクトのノズルの簡略図のみを示している。また、図6は一般的なノズルの吹出直後の高圧気流の速度分布の概略図、図7は環状のノズルおよび本発明の実施の形態1の送風装置における一方のダクトのノズルから吹出された高圧気流を模擬した比較斜視図である。
まず、前述の風質調節手段11によって2本のダクト3間の距離が大きい場合について説明する。このとき、立体交差点14は、送風装置1からの距離が大きくなる。図4(a)および図5(a)に示すように、立体交差点14周辺において、一方のダクトのノズル15から吹出された一方の高圧気流16には、他方のダクトのノズル17から吹出された他方の高圧気流18の速度方向成分が加味される。同様に、他方の高圧気流18には、一方の高圧気流16の速度方向成分が加味される。
その結果、両者の高圧気流は、両者の偏向前の高圧気流の中心方向に偏向される。つまり、偏向後の高圧気流は、送風装置1の中心軸20方向に流れることになる。
これによって、一定の内向き角度を有するノズルから吹出された高圧気流は、偏向前も偏向後も流速は大きく受風面積が小さいスポット風として流れることになる。
また、高圧気流に誘引されて2本のダクト3間の距離の拡大によって拡げられた空間を流れる図4(a)に示す立体交差点より上流側で誘引される上流域誘引気流46の流量が増加するため、更なる流速の向上が期待できる。
次に、前述の風質調節手段11によって2本のダクト3間の距離が小さい場合について説明する。このとき、立体交差点14は、送風装置1からの距離が小さくなる。2本のダクト3間の距離が大きい場合と同様に、図4(b)および図5(b)に示すように、立体交差点14周辺において、一方のダクトのノズル15から吹出された一方の高圧気流16と、他方のダクトのノズル17から吹出された他方の高圧気流18とが交差する。
図6は、一般ノズルのスリット形のノズルを説明する図である。
図6(a)に示すように、一般ノズル71から気流91が吹き出されているとき、図6(b)に示すように、一般ノズル先端部92周辺のからの吹出直後の気流91は、一般ノズルの内壁72で生成される境界層73の影響により外周部の流速が小さくなる。
したがって、立体交差点14周辺においては流速の小さい部分で気流同士が接することになり、流速の大きい主流同士が接することはない。つまり、小さい流速の気流の偏向は起きるが、大きい流速の主流の偏向は起きない。その結果、一方のダクトのノズル15および他方のダクトのノズル17から吹出された一方の高圧気流16および他方の高圧気流18は、ノズルの吹出方向にそのまま流れる。そして、それぞれの高圧気流によって図4に示す立体交差点より下流側で誘引される下流域誘引気流47が発生する。これによって、使用者は、流速が小さく受風面積は大きいワイド風を享受することになる。
また、下流域誘引気流47の流量は、高圧気流の流速と共に高圧気流が外気に接する面積に比例して多くなる。
前述した気流の性質と同様に、気流同士は集まって流れる性質を有している。例えば、図7(a)に示すように、環状のノズル76から吹出された高圧気流は環の中心軸77に集まって流れる。
しかし、本構造におけるダクト3から吹出されたそれぞれ5本の高圧気流は、図7(b)に示すように、同間隔、同流速で流れており、それぞれの高圧気流が下流域でダクトを延設した方向では集まりにくい。その結果、高圧気流が外気に接する面積が増加して、下流域誘引気流47の流量が増加するため、流量の向上が期待できる。
以上より、風質調節手段11により2本のダクト3間の距離を調整することで、流速は大きく受風面積が小さいスポット風から、流速は小さく受風面積が大きいワイド風まで可変にすることができる。
また、風質を変化させる際に気流同士の衝突によるエネルギーの損失が発生しないため、流速や流量の低下を招くことがない。
なお、本実施の形態では、高圧空気発生部2および接続路4を箱体に形成しているが、形状に特に制限は無い。
また、本実施の形態では、吸込口5を矩形状に形成しているが、十分に空気を吸い込むことができれば、形状に特に制限は無い。
また、本実施の形態では、ノズル9のスリット8の短手方向の幅を3.5mmに設定しているが、特に制限は無い。ただし、ノズル9のスリット8の長手方向の幅や高圧空気発生部2の送風性能にも依存するが、使用者が一定の流速を有する気流を享受するためには、20mm程度以下に設定するのが望ましい。
また、本実施の形態では、2本のダクト3それぞれに設けられたスリットは5本に設定しているが、特に制限は無い。ただし、先述したように、スリットの数つまり高圧気流の数を増やすほど、各高圧気流が下流域で集まりにくくなり、流量の向上が期待できるため、可能な限り多く設定するのが望ましい。
また、本実施の形態では、ノズル9のスリット8の長手方向が送風装置1の設置面30に対して垂直になるような構成としているが、スリット8の長手方向が送風装置1の設置面30に対して平行になるような構成にしてもよい。なお、スリット8が設置面30に対して一定の角度を有して傾いているような構成にしてもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2において、実施の形態1と同様の構成要件については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明の実施の形態2について、図8および図10を参照しながらその構成の詳細を説明する。
図8は送風装置の斜視図、図9は図8における送風装置のC部分拡大斜視図、図10は図8における送風装置のC部分拡大上面図である。ただし、図9および図10は高圧空気発生部2および接続路4を省略している。
図9および図10に示すように、接続路4の内部において、ダクト3は、送風装置の風質を調整する風質調節手段11をそれぞれ備えている。ダクト3は、少なくとも接続路4の内部において円筒形状となっている。風質調節手段11は、副電動機81と回転歯車82とダクト円周歯車83とから構成されている。回転歯車82は所定の位置に固定された副電動機81に接続され、ダクト円周歯車83は回転歯車82と噛み合うように位置しながらダクト3の外周に敷設されて構成されている。
実施の形態1と同様に、偏向の程度つまり風の質は、風質調節手段11によって設定される立体交差点14の送風装置1からの距離によって変化する。この距離は2本のダクトの内向き角度によって変化させることもできる。
まず、2本のダクトの内向き角度を可変させる風質調節手段11の動作原理について説明する。
図9および図10において、送風装置1の外部から電源(図示せず)が引き込まれて副電動機81に電気が供給されることで、副電動機81が稼動して回転歯車82をダクト円周歯車83上で回転させる。これによって、ダクト円周歯車83は回転移動し、これに伴いダクト円周歯車83の敷設元であるダクト3も同様に回転移動する。
例えば、図10に示すように、回転歯車82が副電動機81によって図面に向かって時計周り84に回転した場合、ダクト円周歯車83およびダクト3は図面に向かって時計回り85に回転することで、ダクト3のノズル9の吹出軸88と中心軸20とで形成される内向き角度90を小さくすることができる。
その一方で、回転歯車82が副電動機81によって図面に向かって反時計回り84に回転した場合、ダクト円周歯車83およびダクト3は図面に向かって時計回り85に回転することで、ダクト3の内向き角度90を大きくすることができる。
上記構成において、内向き角度90の小さい場合および大きい場合のそれぞれに関して、立体交差点の送風装置からの距離および風の質に関して以下に説明を加える。図11は、内向き角度90が小さい場合と大きい場合における本発明の実施の形態2の送風装置の吹出風の流れを模擬した平面図である。ただし、図11は2本のダクト3のノズル9の簡略図のみを示している。
まず、2本のダクト3の内向き角度90が小さい場合について説明する。このとき、立体交差点14は、送風装置1からの距離が大きくなる。
実施の形態1と同様に、一方の高圧気流16は、偏向前に有している速度方向成分と同程度の割合で他方の高圧気流18が有している速度方向成分が加味される。同様に、他方の高圧気流18も、偏向前に有している速度方向成分と同程度の割合で一方の高圧気流16が有している速度方向成分が加味される。
その結果、図11(a)に示すように、両者の高圧気流は、両者の偏向前の高圧気流の中心方向に偏向される。つまり、偏向後の高圧気流は、送風装置1の中心軸20方向に流れることになる。
これによって、一定の内向き角度90を有するノズルから吹出された高圧気流は、偏向前も偏向後も流速は大きく受風面積が小さいスポット風として流れることになる。
次に、2本のダクト3の内向き角度90が大きい場合について説明する。このとき、立体交差点14は、送風装置1からの距離が小さくなる。
前述同様に、図11(b)に示すように、ノズルから吹出された高圧気流は、ノズルの吹出方向にそのまま流れる。そして、それぞれの高圧気流によって下流域誘引気流が発生する。
これによって、使用者は、流速が小さく受風面積は大きいワイド風を享受することになる。
以上より、風質調節手段11により2本のダクト3の内向き角度90を調整することで、流速は大きく受風面積が小さいスポット風から、流速は小さく受風面積が大きいワイド風まで可変にすることができる。
本発明にかかる送風装置は、気流同士の衝突によるエネルギーの損失を発生させずに、使用者が風の質を可変にできる送風装置として有用である。
1 送風装置
2 高圧空気発生部
3 ダクト
4 接続路
5 吸込口
6 羽根車
7 電動機
8 スリット
9 ノズル
11 風質調節手段
14 立体交差点
15 一方のダクトのノズル
16 一方の高圧気流
17 他方のダクトのノズル
18 他方の高圧気流
20 中心軸
30 設置面
41 副電動機
42 回転歯車
43 棒状歯車
44 空気漏れ防止板
45 ダクト間の距離
46 上流域誘引気流
47 下流域誘引気流
71 一般ノズル
72 一般ノズルの内壁
73 境界層
74 両端
76 環状のノズル
77 環の中心軸
81 副電動機
82 回転歯車
83 ダクト円周歯車
84 反時計回り
85 時計回り
86 時計回り
87 反時計回り
88 吹出軸
90 内向き角度
91 気流
92 一般ノズル先端部
100 送風機組立体
101 環状ノズル
102 中央開口部
110 内部通路
112 口
116 基部
118 外側ケーシング
120 選択ボタン
122 モータ
124 空気入口
126 モータハウジング
130 インペラ
132 ディフューザー
134 入口
144 出口
148 ガイド部分

Claims (3)

  1. 内部に羽根車と電動機を備えて高圧空気を発生する高圧空気発生部と、前記高圧空気発生部に接続した2本のダクトとを備えた送風装置であって、
    前記2本のダクトは、ダクト間に距離を有して並列に配置され、それぞれ前方かつ互いに一定の内向き角度を有したスリットを備えた複数のノズルを、前記スリットの長手方向に一列に有し、
    前記複数のノズルのうち一方のダクトのノズルと他方のダクトのノズルとは前記長手方向に交互に配置され、
    前記一方のダクトのノズルから吹出された高圧気流と前記他方のダクトのノズルから吹出された高圧気流との立体交差点の位置を可変とする風質調節手段を備えた送風装置。
  2. 前記風質調節手段は、2本のダクト間の距離を可変させることを特徴とする請求項1に記載の送風装置。
  3. 前記風質調節手段は、2本のダクトの内向き角度を可変させることを特徴とする請求項1に記載の送風装置。
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