JP7127079B2

JP7127079B2 - ダクト及び換気装置

Info

Publication number: JP7127079B2
Application number: JP2020044412A
Authority: JP
Inventors: 大樹福嶌; 雅弘熊谷
Original assignee: 三菱電機システムサービス株式会社
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2022-08-29
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: JP2021143811A

Description

本発明は、換気装置のウェザーカバー等として使用されるダクト、及び、当該ダクトを備える換気装置に関する。

特許文献１には、曲がり流路を構成する断面四角で両端開口のダクト本体と、ダクト本体の内部に設けられた複数のブレードと、を備えるダクトが開示されている。このダクトは、前記の複数のブレードにより、霧状等の雨粒をダクト本体の曲がり流路を構成する外側壁の内面に当てて水滴として凝集させ、水滴をその自重によって、当該ダクトの外に排出することができる。これにより、雨粒がダクト本体の下流側開口を通過して屋内等に浸入することを抑制できる。

特開２０１２－１１２６５０号公報

上記特許文献１のダクトでも、雨粒が下流側開口を通過して屋内等に浸入することがあり、当該ダクトについても改良の余地がある。

本発明は、雨粒が下流側開口を通過し難いダクト及び換気装置を提供することを目的とする。

本発明に係るダクトは、曲がり流路を構成する断面四角で両端開口のダクト本体であり、一端の開口が吸気装置により吸気される下流側開口となり、他端の開口が上流側開口となるダクト本体と、前記ダクト本体の内部の前記上流側開口の近傍に設けられた複数の上流側ブレードと、前記ダクト本体の内部の前記複数の上流側ブレードの下流側に設けられた下流側ブレードと、を備え、前記ダクト本体は、前記曲がり流路を構成する、内側壁と、当該内側壁に対向する外側壁と、互いに対向し前記内側壁と前記外側壁とに繋がった一対の側壁と、を備え、前記複数の上流側ブレードそれぞれは、前記一対の側壁の一方から他方まで延び、かつ、下流端が上流端よりも前記外側壁の側に位置する向きに傾いており、前記複数の上流側ブレードは、前記内側壁から前記外側壁に向かう方向に並んで配置されており、前記下流側ブレードは、前記内側壁と前記外側壁と離れた位置かつ前記曲がり流路の流れ方向の中央部に配置され、前記一対の側壁の一方から他方まで延び、かつ、前記上流側ブレードと反対方向に傾いている。

前記上流側ブレードは板状で、前記下流側ブレードは、上流端が、複数の前記上流側ブレードそれぞれの下流側の端部の表面を下流側に延長した仮想面よりも下流側に位置するように配置されている、ようにしてもよい。

前記上流側ブレードと前記下流側ブレードとは板状で、当該下流側ブレードの表面を上流側に延長した仮想面が、上流側ブレードの下流側の端部の表面を下流側に延長した仮想面と略直交する向きで配置されている、ようにしてもよい。

前記下流側ブレードの上流端に、前記下流側ブレードに付着した水を受ける樋が設けられている、ようにしてもよい。

本発明に係る換気装置は、上記ダクトからなるウェザーカバーと、換気扇と、前記ウェザーカバー及び前記換気扇が取り付けられる取付枠と、を備える。

本発明に係るダクト及び換気装置によれば、複数の上流側ブレードと、各上流側ブレードとは反対方向に傾いた下流側ブレードと、により、雨粒を空気の流れから分離して外側壁に当てやすくすることができ、雨粒が下流側開口を通過し難くなる。

実施形態に係る換気装置の断面図である。図１のウェザーカバーの斜視図である。図１の下流側ブレードの拡大斜視図である。図１のウェザーカバーの断面図であって、ウェザーカバー内の空気及び雨粒の動き等を示す断面図である。

以下、実施の形態に係るダクト及び換気装置について図面を参照して説明する。本実施の形態に係るダクトは、図１に示す換気装置１のウェザーカバー１０として構成されている。換気装置１は、外壁９０に取付けられている。以下の説明では、外壁９０が延びる天地方向を上下方向とする。また、外壁９０の屋外側を前方、外壁９０の屋内側を後方とする。さらに、外壁９０の幅方向を左右方向とする。なお、図１、図３等では、各部材の厚みが誇張して描かれている。

（換気装置１の構成）
図１に示すように、換気装置１は、ウェザーカバー１０と、換気扇２０と、ウェザーカバー１０及び換気扇２０が取り付けられた筒状の取付枠３０と、を備える。換気装置１は、外壁９０に取り付けられている。

換気扇２０は、屋内に配置され、屋外の空気を吸気して屋内に引き込む。ウェザーカバー１０は、屋外に配置され、雨水が取付枠３０及び換気扇２０を介して屋内に浸入することを防止する。取付枠３０は、外壁９０の開口９１を通った状態で、不図示のＬ字鋼等の取付部材により、外壁９０に取り付けられている。

ウェザーカバー１０及び取付枠３０は、換気扇２０が吸気する屋外の空気である外気の流路を構成している。このため、ウェザーカバー１０は、前記空気の流路の上流側に配置され、換気扇２０は、前記空気の流路の下流側に配置されている。

（ウェザーカバー１０の構成）
図１及び図２に示すように、ウェザーカバー１０は、換気扇２０が吸気する屋外の空気の流路である曲がり流路Ｓを構成する両端開口の筒体であるカバー本体１１と、カバー本体１１の内部に配置された複数の上流側ブレード１３及び下流側ブレード１５と、を備える。曲がり流路Ｓは、その流れ方向ＳＳの上流側に、上下方向に延びた直線状の上流部Ｓ１を備え、下流側に、前後方向に延びた直線状の下流部Ｓ２を備える。曲がり流路Ｓは、その流れ方向ＳＳの中央部として、上流部Ｓ１と下流部Ｓ２との間に配置された、円弧状に９０度曲がった中央部Ｓ３も有する。流れ方向ＳＳは、曲がり流路Ｓの中心軸に沿った方向である。

カバー本体１１は、断面四角で両端開口の筒体であり、その内部が曲がり流路Ｓとなるように、中央部が曲がっている。カバー本体１１の一端の開口は、下方を向いており、屋外の空気が流入する上流側開口１１Ａとなっている。カバー本体１１の他端の開口は、後方を向いており、換気扇２０により吸気される下流側開口１１Ｂとなっている。換気装置１の動作時、屋外の空気は、下方から上流側開口１１Ａを介して曲がり流路Ｓの上流部Ｓ１に流入し、中央部Ｓ３及び下流部Ｓ２を通り、下流側開口１１Ｂから取付枠３０に流出する。

カバー本体１１は、曲がり流路Ｓを構成する４つの壁を含む。この４つの壁は、内側壁１１Ｅと、外側壁１１Ｆと、左側壁１１Ｇと、右側壁１１Ｈと、からなる。内側壁１１Ｅは、曲がり流路Ｓの内側に配置されている。外側壁１１Ｆは、曲がり流路Ｓの外側に配置され、内側壁１１Ｅに対向している。外側壁１１Ｆは、曲がり流路Ｓの中央部Ｓ３の外側縁を画定する中央壁１１ＦＡを備える。中央壁１１ＦＡは、円筒を周方向に４分の１にした形状であり、中心角が９０度の円弧の断面を有する。左側壁１１Ｇと右側壁１１Ｈとは、左右方向に互いに対向している一対の側壁である。左側壁１１Ｇは、曲がり流路Ｓの左側に配置され、内側壁１１Ｅの左辺及び外側壁１１Ｆの左辺に接続されている。右側壁１１Ｈは、曲がり流路Ｓの右側に配置され、内側壁１１Ｅの右辺及び外側壁１１Ｆの右辺に接続されている。

複数の上流側ブレード１３は、板状であり、上流側開口１１Ａの近傍に配置されている。より具体的に、複数の上流側ブレード１３は、曲がり流路Ｓの上流部Ｓ１に配置されている。複数の上流側ブレード１３は、内側壁１１Ｅから外側壁１１Ｆに向かう方向、より詳細には、前方に向かって下る斜め方向に並んで配置されている。上流側ブレード１３の左端、右端は、溶接等により左側壁１１Ｇ、右側壁１１Ｈにそれぞれ固定されている。従って、上流側ブレード１３は、一対の側壁１１Ｇ及び１１Ｈのうちの一方から他方まで延びている。上流側ブレード１３は、左側壁１１Ｇと右側壁１１Ｈとの対向方向である左右方向に沿って延びている。

上流側ブレード１３は、上下方向に対して傾いており、下流端の方が上流端よりも外側壁１１Ｆ側つまり曲がり流路Ｓの外側に位置している。上流側ブレード１３は、下流側の板状の第１部分１３Ａが上流側の板状の第２部分１３Ｂよりも上下方向に対して大きな角度で傾くように折れ曲がっている。なお、複数の上流側ブレード１３それぞれは、同形状であり、同じ角度で傾いている。

下流側ブレード１５は、複数の上流側ブレード１３よりも下流側に設けられている。下流側ブレード１５は、内側壁１１Ｅ及び外側壁１１Ｆと離れた位置かつ曲がり流路Ｓの中央部Ｓ３に配置されている。下流側ブレード１５の左端、右端は、溶接等により左側壁１１Ｇ、右側壁１１Ｈにそれぞれ固定されている。従って、下流側ブレード１５は、一対の側壁１１Ｇ及び１１Ｈのうちの一方から他方まで延びている。下流側ブレード１５は、左側壁１１Ｇと右側壁１１Ｈとの対向方向である左右方向に沿って延びている。

下流側ブレード１５は、板状であり、上流側ブレード１３と反対方向に傾いている。具体的に下流側ブレード１５は、曲がり流路Ｓの中央部Ｓ３の湾曲した流れ方向の接線方向に沿うように、換言すると、下流側ブレード１５の上端が下端よりも下流側開口１１Ｂ側に位置するように上下方向に対して傾いている。また、下流側ブレード１５は、下流側ブレード１５の表面を上流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ１参照）が、上流側ブレード１３の下流側の第１部分１３Ａの表面（上流側を向いた表面）を下流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ２参照）と略直交する向きで配置されている。さらに、下流側ブレード１５は、その上流端が、複数の上流側ブレード１３それぞれの下流側の第１部分１３Ａの表面（上流側を向いた表面）を下流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ２参照）よりも下流側に位置するように配置されている。つまり、前記の仮想面は、下流側ブレード１５の上流端の下流側を通っている。さらに、下流側ブレード１５は、曲がり流路Ｓの中央部Ｓ３を区画している外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡと内側壁１１Ｅの中央壁１１ＥＡとの間のほぼ中央に配置されている。

下流側ブレード１５は、その上流端が略Ｕ字状に折り曲げられている。これにより、下流側ブレード１５の上流端には、左右方向に沿って延び、曲がり流路Ｓの外側に突出した樋１５Ａが形成されている。図３に示すように、樋１５Ａは、左右方向の一端が、左側壁１１Ｇと隙間Ｄを開けて設けられている。同様に、樋１５Ａの他端も、右側壁１１Ｈと隙間を開けて設けられている。

（換気装置１の動作）
図１に戻り、換気扇２０により、屋外の空気は、ウェザーカバー１０の上流側開口１１Ａから吸い込まれる。これにより、ウェザーカバー１０内に空気が流入する。ウェザーカバー１０内に流入した空気は、下流側開口１１Ｂから流出し、取付枠３０を介して換気扇２０に吸い込まれ、屋内に供給される。

（換気装置１の動作時のウェザーカバー１０内の空気及び雨粒の流れ）
雨天時に換気扇２０が動作して屋外の空気が屋内に引き込まれるときのウェザーカバー１０内の様子について、図４を参照して説明する。なお、雨天時には、ウェザーカバー１０に、空気とともに雨粒も浸入する。図４において、一点鎖線矢印は、空気の移動経路を示し、点線矢印は、雨粒Ｕ１及びＵ２の移動経路を示している。なお、以下での説明における外側は、曲がり流路Ｓにおける外側つまり外側壁１１Ｆ側をいい、内側は、曲がり流路Ｓにおける内側つまり内側壁１１Ｅ側をいう。

換気扇２０が動作すると、ウェザーカバー１０内は下流側開口１１Ｂを介して屋内側に吸気され、図４の矢印Ｎ１～Ｎ４に示すように、上流側開口１１Ａに、下方から空気が流入するとともに、当該空気に乗って雨粒Ｕ１及びＵ２も浸入する。

上流側開口１１Ａにおける外側の領域からカバー本体１１内に入り込んだ空気及び雨粒Ｕ１は、矢印Ｎ５及びＮ６に示すように、上下方向に対して傾いた上流側ブレード１３の間を通り、上流側ブレード１３により外側に案内され、外側壁１１Ｆに当たる。外側壁１１Ｆに当たった空気は、その後、外側壁１１Ｆに沿ってウェザーカバー１０内を移動して、取付枠３０に流入する。他方、外側壁１１Ｆに当たった雨粒Ｕ１は、外側壁１１Ｆに付着し、外側壁１１Ｆを伝って下方に移動し、最終的に、ウェザーカバー１０の下方つまり外部に排出される。なお、雨粒Ｕ１の大きさによっては、複数の雨粒Ｕ１が集まって水滴に成長したあと、外側壁１１Ｆを伝って下方に移動することもある。

上流側開口１１Ａにおける内側の領域からカバー本体１１内に入り込んだ空気は、矢印Ｎ７に示すように、上流側ブレード１３により案内され、外側に向かって移動する。ここで、下流側ブレード１５の上流端は、上流側ブレード１３の下流側の第１部分１３Ａの表面を下流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ２参照）よりも下流側に位置するので、上流側ブレード１３を通って外側に向かう空気は、下流側ブレード１５の上流端の上流側を通って当該上流端の外側に流れる。この外側に向かう空気は、外側壁１１Ｆには到達せずに、矢印Ｎ８に示すように、下流側ブレード１５よりも外側の領域に移動して、下流側ブレード１５と外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡとの間を通る。なお、上流側ブレード１３を通った空気は、下流側ブレード１５よりも内側かつ下流側の領域Ｇ１に発生する後述の渦により、この領域Ｇ１の方には向かわない。下流側ブレード１５と外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡとの間を通る空気は、下流側ブレード１５の外側に向く表面の近傍領域Ｇ２で生じる境界層剥離により、下流側ブレード１５には沿わずに、矢印Ｎ９に示すように、下流側ブレード１５の外側を大回りし、下流側開口１１Ｂに向かう。

ここで、複数の上流側ブレード１３により案内された空気は、領域Ｇ１の方に案内されないので、当該領域Ｇ１は、周囲の領域よりも低気圧となっている。このため、下流側ブレード１５の外側を大回りして、下流側開口１１Ｂ方向に移動する空気は、その大半が矢印Ｎ１０のように、下流側開口１１Ｂに流れるが、一部が、矢印Ｎ１１のように、領域Ｇ１に流れ込み、領域Ｇ１に空気の渦が発生する。この渦は、図４の紙面に向かって反時計回りに回るので、上流側ブレード１３に案内された空気が領域Ｇ１に向かうことを阻害する。このため、ウェザーカバー１０では、上流側開口１１Ａに流入する空気のほとんどが、下流側ブレード１５と外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡとの間を通って、下流側開口１１Ｂに向かう。

他方、上流側開口１１Ａにおける内側の領域からカバー本体１１内に入り込んだ雨粒Ｕ２は、矢印Ｎ１２に示すように、矢印Ｎ７で示す空気とともに、上流側ブレード１３により案内され、外側に向かって移動する。複数の上流側ブレード１３により案内された雨粒Ｕ２は、矢印Ｎ１３に示すように、途中までは前記空気に乗って移動する。その後、雨粒Ｕ２は、当該空気が下流側ブレード１５の外側を大回りするときに、当該雨粒Ｕ２に働く遠心力により、矢印Ｎ１４に示すように、空気よりも外側にふられて、外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡに移動して付着する。中央壁１１ＦＡに付着した雨粒Ｕ２は、外側壁１１Ｆを伝って下方に移動し、最終的に、ウェザーカバー１０の外部に排出される。なお、雨粒Ｕ２の大きさによっては、複数の雨粒Ｕ２が集まって水滴に成長したあと、外側壁１１Ｆを伝って下方に移動することもある。

さらに、この実施の形態では、下流側ブレード１５の外側の面に雨粒が付着することがあるが、下流側ブレード１５の上流端に樋１５Ａを設けたので、図３に示すように、下流側ブレード１５に付着して下流側ブレード１５を伝って落下する雨粒Ｙ又は雨粒Ｙが集まった水滴は、樋１５Ａが受ける。さらに、樋１５Ａの一端と左側壁１１Ｇとの間に隙間Ｄを設け、樋１５Ａの他端と右側壁１１Ｈとの間にも隙間を設けたので、樋１５Ａに貯まった水は、当該隙間Ｄ等から左側壁１１Ｇ又は右側壁１１Ｈを伝って落ち、ウェザーカバー１０の外部に排出される。

（効果等）
本実施の形態のウェザーカバー１０によれば、互いに反対方向に傾く、複数の上流側ブレード１３及び下流側ブレード１５を設けたので、下流側ブレード１５の近傍において上記境界層剥離を生じさせることができ、ウェザーカバー１０内に流入した空気を、下流側ブレード１５と外側壁１１Ｆとの間で大回りさせて、当該空気とともに浸入してきた雨粒を、空気の流れから分離し、外側壁１１Ｆに当てることができる。従って、当該ウェザーカバー１０によれば、雨粒が下流側開口１１Ｂを通過して屋内に浸入し難くできる。特に、ウェザーカバー１０では、領域Ｇ１の渦により、上流側開口１１Ａに流入する空気のほとんどを、下流側ブレード１５と外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡとの間を通すので、ウェザーカバー１０に流入する雨粒も領域Ｇ１を通らず、これにより、多くの雨粒を外側壁１１Ｆに当てることができる。

複数の上流側ブレード１３を有するが下流側ブレード１５を有さない比較例のウェザーカバーでも、０．７ｍｍ以上の径の大きい雨粒については、ある程度、外側壁１１Ｆに当てることができるが、０．７ｍｍ未満の径の小さい雨粒は、そのほとんどが空気に乗って、下流側開口１１Ｂを通過してしまう。この実施の形態のように下流側ブレード１５を設けたウェザーカバー１０では、前記の大回りにより、径の小さい雨粒をより多く外側壁１１Ｆに当てることができ、雨粒がより下流側開口１１Ｂを通過し難くなっている。さらに、当該ウェザーカバー１０では、径の大きな雨粒もより多く、外側壁１１Ｆに当てることができる。

さらに、下流側ブレード１５は、その上流端が、複数の上流側ブレード１３それぞれの下流側の第１部分１３Ａ（下流側の端部であればよい）の表面を下流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ２参照）よりも下流側に位置するように配置されている。これにより、複数の上流側ブレード１３により案内された空気を効果的に、上流側ブレード１３と外側壁１１Ｆとの間に誘導できる。さらに、下流側ブレード１５は、下流側ブレード１５の表面を上流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ１参照）が、上流側ブレード１３の下流側の第１部分１３Ａ（特に下流側の端部）の表面を下流側に延長した仮想面（図１の点線直線Ｚ２参照）と略直交する向きで配置されている。なお、略直交としては、８０度から１００度が好ましい。これにより、上流側ブレード１３により案内された空気が、下流側ブレード１５の表面の垂線方向に近い角度で下流側ブレード１５の下端近傍を通過するので、上記の境界層剥離の領域を大きくして、上記空気をより大回りにすることができ、雨粒の分離が生じやすくなる。さらに、これにより、複数の上流側ブレード１３により案内された空気を効果的に、上流側ブレード１３と外側壁１１Ｆとの間に誘導できる。さらに、下流側ブレード１５は、曲がり流路Ｓの中央部Ｓ３を区画している外側壁１１Ｆの中央壁１１ＦＡと内側壁１１Ｅの中央壁１１ＥＡとの間のほぼ中央に配置されている。これにより、ウェザーカバー１０内の空気の流れのスムーズさもある程度確保できる。

さらに、この実施の形態では、樋１５Ａを設けたので、下流側ブレード１５から雨粒等が直接下方に落下することを防止できる。下流側ブレード１５から雨粒が直接落下すると、当該雨粒が、ウェザーカバー１０に流入した空気にあおられてしまうことがあるが、樋１５Ａにより、これを防止できる。さらに、樋１５Ａの左右両端部と左側壁１１Ｇ及び右側壁１１Ｈとの間の隙間により、樋１５Ａに貯まった水を左側壁１１Ｇ又は右側壁１１Ｈを伝った状態で落とすことができ、これにより、前記水が空気によりあおられ難くすることができる。

（変形例）
上記実施の形態の構造は、ウェザーカバー１０以外の、長い空気通路のうち曲がり流路を構成する部材としてのダクトに適用してもよい。この場合、上記カバー本体は、ダクト本体となる。換気扇は、他の吸気装置であってもよい。吸気装置としては、換気扇の他、シロッコファン、ポンプ等があげられる。上流側ブレード１３及び下流側ブレード１５は、平板状ではなく、湾曲していてもよい。ウェザーカバー１０及び換気扇２０は、取付枠３０に他の部材を介して取付けられてもよい。

１換気装置、１０ウェザーカバー、１１カバー本体、１１Ａ上流側開口、１１Ｂ下流側開口、１１Ｅ内側壁、１１Ｆ外側壁、１１ＥＡ，１１ＦＡ中央壁、１１Ｇ左側壁、１１Ｈ右側壁、１３上流側ブレード、１３Ａ下流側の第１部分、１３Ｂ上流側の第２部分、１５下流側ブレード、１５Ａ樋、２０換気扇、３０取付枠、Ｄ隙間、Ｇ１領域、Ｇ２近傍領域、Ｓ曲がり流路、Ｓ１上流部、Ｓ２中央部、Ｓ３下流部、ＳＳ流れ方向、Ｕ１，Ｕ２，Ｙ雨粒。

Claims

曲がり流路を構成する断面四角で両端開口のダクト本体であり、一端の開口が吸気装置により吸気される下流側開口となり、他端の開口が上流側開口となるダクト本体と、
前記ダクト本体の内部の前記上流側開口の近傍に設けられた複数の上流側ブレードと、
前記ダクト本体の内部の前記複数の上流側ブレードの下流側に設けられた下流側ブレードと、を備え、
前記ダクト本体は、前記曲がり流路を構成する、内側壁と、当該内側壁に対向する外側壁と、互いに対向し前記内側壁と前記外側壁とに繋がった一対の側壁と、を備え、
前記複数の上流側ブレードそれぞれは、前記一対の側壁の一方から他方まで延び、かつ、下流端が上流端よりも前記外側壁の側に位置する向きに傾いており、
前記複数の上流側ブレードは、前記内側壁から前記外側壁に向かう方向に並んで配置されており、
前記下流側ブレードは、前記内側壁と前記外側壁と離れた位置かつ前記曲がり流路の流れ方向の中央部に配置され、前記一対の側壁の一方から他方まで延び、かつ、前記上流側ブレードと反対方向に傾いている、
ダクト。
請求項１に記載のダクトであって、
前記上流側ブレードは板状で、
前記下流側ブレードは、上流端が、複数の前記上流側ブレードそれぞれの下流側の端部の表面を下流側に延長した仮想面よりも下流側に位置するように配置されている、
ダクト。
請求項１又は２に記載のダクトであって、
前記上流側ブレードと前記下流側ブレードとは板状で、
当該下流側ブレードの表面を上流側に延長した仮想面が、前記上流側ブレードの下流側の端部の表面を下流側に延長した仮想面と略直交する向きで配置されている、
ダクト。
請求項１～３のいずれか１項に記載のダクトであって、
前記下流側ブレードの上流端に、前記下流側ブレードに付着した水を受ける樋が設けられている、
ダクト。
請求項１～４のいずれか１項に記載のダクトからなるウェザーカバーと、
換気扇と、
前記ウェザーカバー及び前記換気扇が取り付けられる取付枠と、
を備える換気装置。