JP7213415B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、壁面に設けた換気口に配設される型の送風装置であり、内部にファンを取付けたファンモーターを有し、室内側にベルマウスが配置される送風装置に関するものである。

従来、この種の送風装置として、送風装置を枠体に固定し、この枠体を壁面に設けられた凹部に設置することで、室内の空気を効率よく室外に送風する送風装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この送風装置によって、室内空気の排気を行う。

以下、従来の送風装置について、図５、図６を参照しながら説明する。

図５に示すように、従来の送風装置１０１は、角筒型の枠体にモータ（図示せず）、ファン１０２等を組み付けて構成され、さらにファン１０２の周りにベルマウス１０３を有して構成されている。このような従来の送風装置１０１においては、ファン１０２の翼の正圧面により昇圧された空気が翼の外周となる翼端から流出し、翼端渦が生じることにより送風性能が低下し、騒音が発生することが知られている。送風性能の低下および騒音発生の原因となる翼端渦の影響を抑制するために、ファン１０２の形状あるいは図６に示すようにベルマウス１０３とファン１０２の隙間１０４（クリアランス）を適宜変更することが一般的に知られている。

特開２００７－０４０１９８号公報

しかしながら、従来の送風装置１０１では、ファン１０２よりも上流側で発生する騒音には効果があるが、ファン１０２の下流側でファン１０２の回転によって送風された室内空気が効率よく室外に排出される構成を備えていないため、騒音が発生していた。すなわち、ファン１０２の下流ではモータを固定する支柱が存在しており、ファン１０２の回転によって送風された室内空気が支柱に衝突し干渉することで、送風気流の乱れが生じる。これにより、送風効率の低下および騒音が発生するという課題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、送風性能の低下を抑制しつつ、騒音の発生を抑制する送風装置を提供することを目的とする。

そして、本発明の一態様に係る送風装置は、角筒内面を有する枠体と、固定部材と、モータと、ハブと、複数の羽根と、ベルマウスと、を備える。固定部材は、枠体に固定されている。モータは、固定部材に固定され回転軸を備える。ハブは、回転軸に固定され、固定部材に対向する側に設けられている。複数の羽根は、ハブの周囲から立設するように設けられている。ベルマウスは、複数の羽根の外周に配置される。固定部材は、モータを取り付けるモータ固定部と枠体に連結される複数の支持部から構成されている。そして、複数の支持部として、枠体の角筒内面のうち、対向する一対の面のそれぞれに選択的に、互いに隣接する一対の支持部が設けられており、隣接する一対の支持部のそれぞれにおいて、隣接する一対の支持部は、複数の羽根の回転による旋回成分を備えた送風気流に対して沿うように形成された側面を有し、側面は、回転軸に対して傾斜している。隣接する一対の支持部のうち、羽根の回転方向の上流側にある支持部は、羽根の外周側の位置において、羽根の回転方向の下流側にある支持部よりも、回転軸に対して傾きが大きく形成されている。

本発明によれば、送風効率低下を抑制しつつ、騒音の発生を抑制することが可能な送風装置を提供できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る換気扇の斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る換気扇の軸流羽根車を取り外した時の斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る固定部材周りの断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る換気扇の軸流羽根車を取り外した時の正面図である。 図５は、従来の送風装置の概略図である。 図６は、従来の送風装置のファン近傍の概略図である。

本発明に係る送風装置は、枠体と、固定部材と、モータと、ハブと、複数の羽根と、ベルマウスと、を備える。固定部材は、枠体に固定されている。モータは、固定部材に固定され回転軸を備える。ハブは、回転軸に固定され、固定部材の反対側に設けられている。複数の羽根は、ハブの周囲から立設するように設けられている。ベルマウスは、複数の羽根の外周に配置される。固定部材はモータを取り付けるモータ固定部と枠体に連結される支持部から構成されている。そして、支持部は、羽根の回転による旋回成分を備えた送風気流に対して沿うように形成された側面を有し、側面は、回転軸に対して傾斜している。

この構成によって、支持部が送風気流に沿った向きに傾斜しているため、複数の羽根が回転することで発生した送風気流が、羽根の下流側に設けられた支持部と接触する接触面積を低減することができる。よって、送風気流が支持部を通過するときに生じる乱れを抑制することができるので、送風効率の低下を抑制することができる。また、乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

また、本発明に係る送風装置において、固定部材は複数の支持部を備える。そして、隣接する一対の支持部のうち、羽根の回転方向の上流側にある支持部は、羽根の外周側の位置において、羽根の回転方向の下流側にある支持部よりも、回転軸に対して傾きが大きくなるように形成されていてもよい。

この構成によって、隣接する一対の支持部について、それぞれの支持部の傾きをそれぞれの支持部を通過する送風気流に沿うようにすることができるので、送風気流とそれぞれの支持部とが接触する接触面積を低減することができる。よって、それぞれの支持部を通過するときにそれぞれの支持部で生じる乱れを抑制することができるので、送風効率の低下を抑制することができる。また、乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

また、本発明に係る送風装置において、隣接する一対の支持部のうち、羽根の回転方向の上流側にある支持部は、モータ固定部から枠体に向かうにつれて回転軸に対して傾きが大きくなるように形成されていてもよい。

一対の上流側の支持部のうち羽根の回転方向の上流側にある支持部を通過する送風気流は、モータ固定部から枠体に向かうにつれて、旋回方向成分の割合が大きくなる。この構成によれば、旋回方向成分の割合が大きい送風気流に沿う支持部を配置することができる。つまり、羽根の回転方向の上流側にある支持部と送風気流とが接触する接触面積を低減することができる。よって、上流側にある支持部を通過するときに生じる乱れを抑制することができるので、送風効率の低下を抑制することができる。また、乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

また、本発明に係る送風装置は、隣接する一対の支持部のうち、羽根の回転方向の下流側にある支持部は、モータ固定部から枠体に向かうにつれて回転軸に対して傾きが小さくなるように形成されていてもよい。

一対の支持部のうち羽根の回転方向の下流側にある支持部を通過する送風気流は、モータ固定部から枠体に向かうにつれて、旋回方向成分の割合が小さくなる。この構成によれば、旋回方向成分の割合が小さい送風気流に沿う支持部を配置することができる。つまり、羽根の回転方向の下流側にある支持部と送風気流とが接触する接触面積を低減することができる。よって、下流側にある支持部を通過するときに生じる乱れを抑制することができるので、送風効率の低下を抑制することができる。また、乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

以下、送風装置の一例として換気扇を用いて、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ものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の番号を付している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については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に係る換気扇１について、図１、図２を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る換気扇１の斜視図を示したものである。図２は、本発明の実施の形態１に係る換気扇１の軸流羽根車３を取り外した時の斜視図である。

図１、図２に示すように、本実施の形態の換気扇１は、角筒型の枠体２の筒内面から４本の支持部２６が配置されている。換気扇１は、枠体２と、固定部材２４と、モータ１１と、軸流羽根車３と、ベルマウス４と、を備えている。固定部材２４は、枠体２に固定されている。モータ１１は、固定部材２４に固定され、回転軸１２を備える。軸流羽根車３は、モータ１１の回転軸１２に固定されている。ベルマウス４は、軸流羽根車３の外周に配置されている。 図１に示すように、枠体２には角筒型の前パネル５が固定されている。前パネル５は、換気扇１の外郭として設けられている。前パネル５の中央には、円筒状の風路が形成されている。また、前パネル５は、軸流羽根車３の外周側を覆うように配置されている。すなわち、前パネル５の円筒内に軸流羽根車３が収まるように配置されている。

前パネル５は、ベルマウス４と、平面部７と、を有する。前パネル５は、上流側開口１３と上流側開口１３よりも面積の小さい下流側開口１４とを連結した筒形状である。ベルマウス４は、軸流羽根車３の外周に位置する筒内面に形成されている。また、平面部７は、上流側開口１３の外周側に位置する。平面部７は、前パネル５のベルマウス４に沿う流れを乱さない程度に略平面形状となっている。

図２に示すように、ベルマウス４は、上流側開口１３の外周に位置する平面部７から下流側開口１４の外周に向けて連結する曲面で構成されている。また、ベルマウス４の他の形態として、ベルマウス４を軸流羽根車３の回転軸１２方向に平行な面で切断した場合、上流側開口１３の外周から下流側開口１４の外周にむかって放物線を描くような曲面であってもよい。

また、図１に示すように、軸流羽根車３は、５枚の羽根８と、羽根８を取り付けるハブ９とで構成されている。なお、本実施の形態では、羽根８は５枚あるが、少なくとも２枚あればよい。

図１に示す構成によれば、モータ１１により回転される軸流羽根車３は、図示された送風方向１０の方向に室内空気を送風することができる。そして、ベルマウス４は、吸い込み側である上流側開口１３から吹き出し側である下流側開口１４に向かって室内空気を排気することができる。

図２に示すように、モータ１１は、固定部材２４の中心に取り付けられている。また、固定部材２４は、モータ１１を取り付けるモータ固定部２５と、モータ固定部２５を枠体２に連結させる４本の支持部２６とで構成されている。モータ固定部２５は、フランジ形状をしており、モータ１１を固定している。モータ固定部２５は、支持部２６によって、枠体２と連結固定されている。なお、支持部２６の一端は枠体２の角筒内面に固定され、支持部２６の他端はモータ固定部２５に固定されている。本実施の形態では、モータ固定部２５は、４本の支持部２６によって、枠体２に固定されている。支持部２６は、枠体２の角筒内面のうち、対向する一対の面にそれぞれ２本ずつ連結されている。また、支持部２６は、断面視略長方形の形状をした長片状の形状をしている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る固定部材２４周りの断面図である。なお、図３は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

図３に示すように、軸流羽根車３の回転により生じる送風気流２７は、羽根８の回転方向の速度成分を有しており、回転軸１２に対して傾いた角度をもって送風されている。支持部２６は、断面視略長方形の形状であり、送風気流２７の向きに沿うような一対の側面２８を備えている。すなわち、支持部２６は、支持部２６の断面における一対の側面２８の延在方向２９が回転軸１２に対して傾くように設置されている。

支持部２６の一対の側面２８が送風気流２７の向きに沿うように配置されることで、支持部２６の一対の側面２８が、回転軸１２に平行となるように配置された場合よりも、送風気流２７と支持部２６とが接触する接触面積を低減することができる。これにより、送風気流２７が支持部２６を通過するときに生じる抵抗を小さくすることがきる。言い換えると、支持部２６で生じる乱れを抑制することができる。よって、送風効率の低下を抑制することができる。また、乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

支持部２６は、枠体２の角筒内面のうち、対向する一対の面にそれぞれ２本ずつ連結されている。そこで、送風気流２７の向きに対する２本の支持部２６の各傾斜について説明する。ここで、２本の支持部２６のうち、羽根８の回転方向の上流側（図３における左側）に位置する支持部２６を支持部２６ａとし、羽根８の回転方向の下流側（図３における右側）に位置する支持部２６を支持部２６ｂとする。なお、羽根８の回転方向の上流側と下流側とを区別する必要がある場合には、羽根８の回転方向の上流側の位置での説明では各符号に「ａ」を付与し、羽根８の回転方向の下流側の位置での説明では各符号に「ｂ」を付与して説明する。

図３に示すように、羽根８の回転方向の上流側において、軸流羽根車３の回転により生じる送風気流２７ａは、回転軸１２に対して傾いた角度をもって送風されている。支持部２６ａは、断面視略長方形の形状であり、回転軸１２に対して傾いた角度θａを有する一対の側面２８ａを備える。ここで、角度θａは、支持部２６ａの断面における側面２８ａの延在方向２９ａが回転軸１２に対して傾いた角度である。

一方、羽根８の回転方向の下流側において、軸流羽根車３の回転により生じる送風気流２７ｂは、回転軸１２に対して傾いた角度をもって送風されている。支持部２６ｂは、断面視略長方形の形状であり、回転軸１２に対して傾いた角度θｂを有する一対の側面２８ｂを備える。ここで、角度θｂは、支持部２６ｂの断面における側面２８ｂの延在方向２９ｂが回転軸１２に対して傾いた角度である。なお、詳細は後述するが、角度θａと角度θｂとは互いに異なる角度となっている。具体的には、角度θａは角度θｂよりも大きい角度となっている。

図４は、本発明の実施の形態１に係る換気扇１の軸流羽根車３を取り外したときの正面図を示したものである。

図４に示すように、複数ある支持部２６のうち、隣接する支持部２６ａ、２６ｂを一対の支持部２６とする。このときに、羽根８の外周位置での外周円周３１において、羽根８の回転方向の上流側にある支持部２６ａは、羽根８の回転方向の下流側にある支持部２６ｂよりも、回転軸１２に対して傾きが大きくなっている。なお、隣接するとは、羽根８の外周位置での外周円周３１上で支持部２６同士の距離が小さいことを言う。言い換えると、支持部２６ａと支持部２６ｂの外周円弧距離３２ａｂと、支持部２６ａと支持部２６ｃの外周円弧距離３２ａｃを比較した場合、外周円弧距離３２ａｂの方が短いので、支持部２６ａと支持部２６ｂを一対とする。同様に、支持部２６ｃと２６ｄは隣接する支持部２６同士で一対とする。

図４に示すように、外周円周３１においては、羽根８が回転し送風するときに、送風気流２７に対して抵抗となる支持部２６が無い区間である外周円弧距離３２ａｃ（支持部２６ｃと支持部２６ａの間）の方が、気流に対して抵抗となる支持部２６が無い区間である外周円弧距離３２ａｂ（支持部２６ａと支持部２６ｂの間）よりも長い。よって、送風気流２７が一対の支持部２６ａと支持部２６ｂを通過するとき、支持部２６ａに接触する送風気流２７ａの方が支持部２６ｂに接触する送風気流２７ｂよりも旋回成分が大きい状態で接触する。つまり、羽根８の下流側においては、同じ外周円周３１上であっても、送風気流２７は、支持部２６と接触することによって旋回成分が異なる。すなわち、支持部２６ａに接触する送風気流２７ａと、支持部２６ｂに接触する送風気流２７ｂとは、回転軸１２に対して異なる角度を持っている。

例えば、外周円周３１における軸方向速度成分を７ｍ／ｓとしたときに、支持部２６ａの外周円周３１における旋回方向速度成分は２．６ｍ／ｓ、支持部２６ｂの外周円周３１における旋回方向速度成分は２．３ｍ／ｓの速度である。よって、送風気流２７ａの送風方向に沿って支持部２６ａを角度θａで傾斜させ、送風気流２７ａが支持部２６ａを通過する際の接触面積を低減している。また。送風気流２７ｂの送風方向に沿って支持部２６ｂを角度θｂで傾斜させることで、送風気流２７ｂが支持部２６ｂを通過する際の接触面積を低減している。したがって、送風気流２７が支持部２６ａと支持部２６ｂで生じる抵抗を小さくすることができ、送風気流２７の乱れも小さくすることができる。よって、送風効率の低下を抑制することができ、送風気流２７の乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。また、羽根８の回転方向の下流側に位置する支持部２６ｃと羽根８の回転方向の上流側に位置する支持部２６ｄについても、支持部２６ａと支持部２６ｂと同様に支持部２６ｄの方が支持部２６ｃよりも回転軸１２に対して傾いて設置されている。これにより、支持部２６ａと支持部２６ｂとが回転軸１２に対して傾いて設置された場合と同様の効果が得られる。

図４に示すように、内周円弧距離３３ａｃの内周円周３３における割合は、外周円弧距離３２ａｃの外周円周３１における割合よりも小さくなっている。したがって、支持部２６ａにおける羽根８の内周側では、送風気流２７ａの旋回成分が回転軸１２方向の流れと比べて相対的に小さくなっている。例えば、支持部２６ａにおける外周円周３１の軸方向速度成分を７ｍ／ｓ、内周円周３３の軸方向速度成分を３．５ｍ／ｓとしたときに、外周円周３１における旋回方向速度成分が２．６ｍ／ｓ、内周円周３３における旋回方向速度成分が０．９ｍ／ｓとなっている。つまり、支持部２６ａの内周側では、旋回方向速度成分が軸方向速度成分と比べて相対的に小さい割合となっている。よって、送風気流２７ａの傾きは、内周側では外周側よりもが回転軸１２に対して傾いていない状態になっている。したがって、支持部２６ａが内周円周３３側の送風気流２７ａの傾きに沿うように、支持部２６ａは、枠体２から固定部材２４に向かうにつれて回転軸１２に対して傾きが小さくなるように形成されている。言い換えると、支持部２６ａは、モータ固定部２５から枠体２に向かうにつれて回転軸１２に対して傾きが大きくなるように形成されている。この構成によって、送風気流２７ａが支持部２６ａを通過する際における接触面積を低減することができる。よって、送風効率の低下を抑制することができ、送風気流２７の乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

また、図４に示すように、内周円弧距離３３ａｂの内周円周３３における割合は、外周円弧距離３２ａｂの外周円周３１における割合よりも大きくなっている。したがって、支持部２６ｂにおける羽根８の内周側では送風気流２７ｂの旋回成分が回転軸１２方向の流れと比べて相対的に大きくなっている。例えば、支持部２６ｂにおける外周円周３１の軸方向速度成分を７ｍ／ｓ、内周円周３３の軸方向速度成分を３．５ｍ／ｓとしたときに、外周円周３１における旋回方向速度成分が２．３ｍ／ｓ、内周円周３３における旋回方向速度成分が１．８ｍ／ｓとなっている。つまり、支持部２６ｂの内周側では、旋回方向速度成分が軸方向速度成分と比べて相対的に大きい割合となっている。よって、送風気流２７ｂの傾きは、内周側では外周側よりもが回転軸１２に対して傾いている状態になっている。したがって、支持部２６ｂが送風気流２７ｂの傾きに沿うように、支持部２６ｂは、枠体２から固定部材２４に向かうにつれて回転軸１２に対して傾きが大きくなるように形成されている。言い換えると、支持部２６ｂは、モータ固定部２５から枠体２に向かうにつれて回転軸１２に対して傾きが小さくなるように形成されている。この構成によって、送風気流２７ｂが支持部２６ｂを通過する際における接触面積を低減することができる。よって、送風効率の低下を抑制することができ、送風気流２７の乱れを抑制することができるので、騒音の発生も抑制することができる。

なお、本実施の形態では、支持部２６の断面は略長方形としたが、略楕円形状あるいは上流側を細くするような形状などでもよい。

本発明に係る送風装置及び換気扇は、家庭用や事務用などの、軸流ファンとベルマウス構造をもつ送風機としての活用が期待される技術として有用である。

１ 換気扇
２ 枠体
３ 軸流羽根車
４ ベルマウス
５ 前パネル
７ 平面部
８ 羽根
９ ハブ
１０ 送風方向
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ 上流側開口
１４ 下流側開口
２４ 固定部材
２５ モータ固定部
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 支持部
２７，２７ａ，２７ｂ 送風気流
２８，２８ａ，２８ｂ 側面
２９，２９ａ，２９ｂ 延在方向
３１ 外周円周
３３ 内周円周
３２ａｂ，３２ａｃ 外周円弧距離
３３ａｂ，３３ａｃ 内周円弧距離
１０１ 送風装置
１０２ ファン
１０３ ベルマウス

Claims (3)

1. 角筒内面を有する枠体と、
   前記枠体に固定された固定部材と、
   前記固定部材に固定され回転軸を備えたモータと、
   前記回転軸に固定され、前記固定部材に対向する側に設けられたハブと、
   前記ハブの周囲から立設するように設けられた複数の羽根と、
   前記複数の羽根の外周に配置されるベルマウスと、を備え、
   前記固定部材は、前記モータを取り付けるモータ固定部と前記枠体に連結される複数の支持部から構成されており、
   複数の前記支持部として、前記枠体の前記角筒内面のうち、対向する一対の面のそれぞれに選択的に、互いに隣接する一対の前記支持部が設けられており、
   隣接する一対の前記支持部のそれぞれにおいて、隣接する一対の前記支持部は、前記複数の羽根の回転による旋回成分を備えた送風気流に対して沿うように形成された側面を有し、
   前記側面は、前記回転軸に対して傾斜しており、
   隣接する一対の前記支持部のうち、前記羽根の回転方向の上流側にある前記支持部は、前記羽根の外周側の位置において、前記羽根の回転方向の下流側にある前記支持部よりも、前記回転軸に対して傾きが大きく形成されていることを特徴とする送風装置。
2. 隣接する一対の前記支持部のうち、前記羽根の回転方向の上流側にある前記支持部は、前記モータ固定部から前記枠体に向かうにつれて前記回転軸に対して傾きが大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 隣接する一対の前記支持部のうち、前記羽根の回転方向の下流側にある前記支持部は、前記モータ固定部から前記枠体に向かうにつれて前記回転軸に対して傾きが小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の送風装置。

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