JP7466503B2 - 換気扇 - Google Patents

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Description

本開示は、壁に据え付けられる換気扇に関する。
従来、特許文献1に開示されるように、一つの換気装置で建物全体の換気を行う空調換気システムが用いられることがあった。一つの換気装置で建物全体の空調を行うためには、部屋同士の間で空気を搬送する必要がある。部屋同士の間で空気を搬送する用途には、特許文献2に開示されるような壁に据え付けられる換気扇が一般的に用いられている。
特開平7-4687号公報 特開2007-263417号公報
しかしながら、壁に据え付けて部屋同士の間で空気を搬送する換気扇は、吸気側の部屋と排気側の部屋との間にダクトを設置した上で据え付ける必要があるため、ダクトを設置するための施工が必要となるという問題があった。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、吸気側の部屋と排気側の部屋との間にダクトを設置することなく据え付けることができる換気扇を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る換気扇は、羽根車及び羽根車を回転させる電動機を備えた送風機と、送風機が筒内に固定される筒状の第1風洞部を有する第1本体フレームとを備え、壁の室内側に据え付けられる室内側送風部と、送風機が発生させる空気流を通す筒状の第2風洞部を有する第2本体フレームを備え、壁の室外側に据え付けられる室外側風洞部材とを有する。第1風洞部と第2風洞部とは、嵌め合い構造となっており、第1風洞部及び第2風洞部は、各々の軸方向に沿って連結される。
本開示によれば、吸気側の部屋と排気側の部屋との間にダクトを設置することなく据え付けることができる換気扇を提供できるという効果を奏する。
実施の形態1に係る換気扇の断面図 実施の形態1に係る換気扇の分解斜視図 実施の形態1に係る換気扇の分解断面模式図 実施の形態1に係る換気扇の断面模式図 実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の背面図 実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の分解模式図 実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の第1本体フレームの断面図 実施の形態1に係る換気扇の室外側風洞部材の分解模式図 実施の形態1に係る換気扇の風洞部同士の重複部分の拡大模式図 実施の形態1に係る換気扇の電動機取付構造の設置位置を示す図 実施の形態2に係る換気扇の分解斜視図 実施の形態2に係る換気扇の断面図 実施の形態2に係る換気扇の室内側送風部の背面図 実施の形態2に係る換気扇の電動機取付構造の設置位置を示す図
以下に、実施の形態に係る換気扇を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る換気扇の断面図である。図2は、実施の形態1に係る換気扇の分解斜視図である。実施の形態1に係る換気扇100は、室内の空気を隣接する部屋などの室外に搬送して排気する目的で使用される。換気扇100は、室内側送風部90と室外側風洞部材80とが、室内と室外とを繋ぐ風洞を形成する構造となっている。ここで、室内側送風部90と室外側風洞部材80との配列方向において、室内側送風部90側を前方とし、室外側風洞部材80側を後方と定義する。したがって、室内側送風部90は、換気扇100の前面をなし、室外側風洞部材80は、換気扇100の背面をなしている。
図1に示すように、室内側送風部90及び室外側風洞部材80は、壁110に取り付けられた木枠1に固定される。壁110は、建物内部の壁であり、壁110の両側に居室が存在する。なお、図1では、壁110は、換気扇100が据え付けられる部分のみを図示している。
図3は、実施の形態1に係る換気扇の分解断面模式図である。図4は、実施の形態1に係る換気扇の断面模式図である。図3及び図4に示すように、室内側送風部90が室内側から、壁110の一部である木枠1の長方形状の穴1hに嵌め込まれ、室外側風洞部材80が室外側から、壁110の一部である木枠1の長方形状の穴1hに嵌め込まれ、室内側送風部90の第1風洞部41と室外側風洞部材80の第2風洞部51とが嵌め合わされる。
図5は、実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の背面図である。図6は、実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の分解模式図である。室内側送風部90は、樹脂製の第1本体フレーム2にプロペラ式の羽根車3と電動機4とを備えた送風機30が組み付けられた本体5と、化粧グリル6とを備える。羽根車3は、電動機4のシャフト4aに取り付けられている。第1本体フレーム2は、風洞の前部の吸込口となるベルマウス形状の開口部71の口縁部に、前面構造61が一体に形成されている。前面構造61は、外径方向に張り出す長方形の第1フランジ8と、第1フランジ8の外縁に形成された、室内側の壁面に端面が当接する背面側へ突出した外枠44とを備える。第1本体フレーム2の前面構造61には、化粧グリル6が取り付けられる。第1本体フレーム2は、円筒状の第1風洞部41を有しており、第1風洞部41には、電動機4を固定する電動機取付構造13が設けられている。電動機4は、電動機取付構造13に取り付けられる。
図1に示すように、室外側風洞部材80は、樹脂製の第2本体フレーム22と、化粧グリル23とを備えている。第2本体フレーム22は、吐出口となるベルマウス形状の開口部31の口縁部に背面構造62が一体に形成されている。背面構造62は、外径方向に張り出す長方形の第2フランジ24と、第2フランジ24の外縁に形成された、室外側の壁面に端面が当接する前面側へ突出した外枠54とを備える。第2本体フレーム22の背面構造62には、化粧グリル23が取り付けられる。また、第2本体フレーム22は、円筒状の第2風洞部51を有する。第1本体フレーム2の背面には、分圧コンデンサ及び圧着端子といった内部配線部品を格納する内部配線部品格納部10が設置されており、配線部保護カバー11と嵌め合いまたはネジ締めにより固定されている。
室内側送風部90の第1本体フレーム2の第1フランジ8及び室外側風洞部材80の第2本体フレーム22の第2フランジ24は、段違い構造となっており、木枠1に据え付ける際に、木枠内角部を基準位置として第1風洞部41を第2風洞部51に挿入するガイドの役割を果たす。
図7は、実施の形態1に係る換気扇の室内側送風部の第1本体フレームの断面図である。図4及び図7に示すように、第1本体フレーム2は、室内側の前面に形成された長方形状の外形の第1フランジ8と、第1フランジ8の外縁に設けられた外枠44と、第1フランジ8の内縁から背面側へ突出し、外周面9aが木枠1の穴1hの内周面1aに当接する立上がり部9と、立上がり部9の背面側端部から風路の中心方向に延びる内側フランジ45と、内側フランジ45の風路の中心側の端部から延びるベルマウス7と、ベルマウス7の背面側端部から背面側に延びる円筒形状の第1風洞部41と、第1風洞部41から風路の中心側に延びる電動機取付構造13とを備える。第1本体フレーム2は、樹脂成型で形成される。電動機4は、第1風洞部41の中心軸とシャフト4aの中心軸とが一致するように設置されている。
外枠44は、第1風洞部41の中心軸に直交する断面の形状が長方形の筒状である。図4に示すように、施工時には、外枠44の背面側の端部が壁110の一部である木枠1に当接する。
第1フランジ8は、環状であり、第1風洞部41の中心軸に直交する平面内に配置される。第1フランジ8は、外縁及び内縁がともに長方形である。
立上がり部9は、第1風洞部41の中心軸に直交する断面の形状が長方形の筒状である。図4に示すように、施工時に外周面9aが木枠1の穴1hの内周面1aに密着して挿入され、第1本体フレーム2を第1風洞部41の中心軸に対して垂直な方向に固定する。木枠1の穴1hと立上がり部9とは、第1風洞部41の中心軸の軸方向の形状が同じ形状であり、木枠1の穴1hに対して立上がり部9を嵌め込んで、第1本体フレーム2を第1風洞部41の中心軸の軸方向に押し込むことができる。第1本体フレーム2は、外枠44の背面側端部が木枠1に当接する位置まで押し込まれる。
内側フランジ45は環状であり、第1風洞部41の中心軸に直交する平面内に配置される。内側フランジ45は、外周が長方形であり、内周が円形である。
ベルマウス7は、第1風洞部41の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第1風洞部41の中心軸に近づく曲線を、第1風洞部41の中心軸回りに回転させた回転体がなす曲面形状である。第1風洞部41の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第1風洞部41の中心軸に近づく曲線は、放物線及び楕円曲線を例に挙げることができる。第1風洞部41の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第1風洞部41の中心軸に近づく曲線は、上流側端部では外径方向を向き、下流側端部では背面方向を向く。第1風洞部41の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第1風洞部41の中心軸に近づく曲線を第1風洞部41の中心軸回りに回転させた曲面形状のベルマウス7により、羽根車3によって室内の空気を吸気する際に発生する圧力損失を低減し、騒音を低下させることができる。
第1風洞部41の内側には、電動機取付構造13が設けられている。電動機取付構造13は、電動機4を保持する。電動機取付構造13は、第1風洞部41の中心軸に垂直な平面において第1風洞部41を円周方向の3等分する3箇所に設けられて電動機4を保持する。
図8は、実施の形態1に係る換気扇の室外側風洞部材の分解模式図である。室外側風洞部材80は、第2本体フレーム22と化粧グリル23とを有する。図4及び図8に示すように、第2本体フレーム22は、室外側に形成された長方形状の外形の第2フランジ24と、第2フランジ24の外縁に設けられた外枠54と、第2フランジ24の内縁から前面側へ突出し、外周面25aが木枠1の穴1hの内周面1aに当接する立上がり部25と、立上がり部25の背面側端部から第2風洞部51の中心軸の方向に延びる内側フランジ32と、内側フランジ32の内縁から延びるベルマウス33と、ベルマウス33の背面側端部から前面側に延びる円筒形状の第2風洞部51とを有する。なお、第2本体フレーム22には、電動機取付構造13は設けられていない。第2本体フレーム22は、樹脂成型で形成される。
ベルマウス33は、第2風洞部51の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第2風洞部51の中心軸から遠ざかる曲線を、第2風洞部51の中心軸回りに回転させた回転体がなす曲面形状である。第2風洞部51の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど第2風洞部51の中心軸から遠ざかる曲線は、放物線及び楕円曲線を例に挙げることができる。第2風洞部51の中心軸の軸方向に沿って背面側ほど風路の中心に近づく曲線は、上流側端部では前面方向を向き、下流側端部では外径方向を向く。
室外側風洞部材80の第2本体フレーム22の第2風洞部51の内径は、室内側送風部90の第1本体フレーム2の第1風洞部41の外径よりも若干大きくなっており、図5に示したように、第1本体フレーム2と第2本体フレーム22とは、第1風洞部41と第2風洞部51とが重なって嵌め合わされ、各々の軸方向に沿って連結される。
室外側風洞部材80の第2本体フレーム22のベルマウス33は、排気の圧力損失を低減するが、吸気側と比較すると、ベルマウス33の大きさが圧力損失を低減する効果に与える影響は小さい。このため、ベルマウス33の曲率半径は、ベルマウス7の曲率半径よりも小さくなっている。
図9は、実施の形態1に係る換気扇の風洞部同士の重複部分の拡大模式図である。第1風洞部41及び第2風洞部51には、先端に向けて内径及び外径が小さくなるように角度θの抜き勾配が設けられている。ここで、角度θは、1度以下の角度である。第1風洞部41と第2風洞部51とが重複する部分の長さLは、20mmから30mmである。第2風洞部51の先端での第2風洞部51と第1風洞部41との隙間Gの大きさは、1mm以下である。
図10は、実施の形態1に係る換気扇の電動機取付構造の設置位置を示す図である。図10において、図中の下方向をX方向とし、右方向をY方向とする。また、X方向からY方向へ向かう反時計回り方向をプラス方向として角度αを定義する。換気扇100は、角度αが0度であるX方向が鉛直下方向となる向きで設置される。三つの電動機取付構造13は、概ね等間隔となるようにおよそ120°間隔で配置されている。電動機取付構造13のうちの一つである電動機取付構造13aは、電動機4の重量を支えるために、角度αが0°となるX方向に沿って、長手方向が電動機4の中心のシャフト4aの位置を通るように設置される。
羽根車3は、電動機取付構造13の本数と同じ3枚の羽根を備える。羽根車3の羽根の枚数と電動機取付構造13の本数とが同じであると、共振によって振動及び騒音が増大する。これを防ぐために、実施の形態1に係る換気扇100は、3本の電動機取付構造13のうちの電動機取付構造13b,13cについては、第1風洞部41側の取付位置を120°の位置及び240°の位置として等間隔にする一方で、電動機4側の取付位置は、電動機取付構造13b,13cの長手方向が電動機4の中心のシャフト4aを外れた位置を通る位置となっている。電動機4側の取付位置が120°の位置及び240°の位置であれば、電動機取付構造13b,13cの長手方向は、電動機4の中心のシャフト4aの位置を通るが、電動機4側の取付位置を130°の位置及び230°の位置とすることによって、電動機取付構造13b,13cの長手方向が、電動機4の中心のシャフト4aよりも上の位置を通るようにしている。このような構造とすることにより、羽根車3の回転時に羽根と電動機取付構造13とが共振することを抑制し、振動及び騒音を低減することができる。
電動機4に接続される内部配線は、配線保護脚16に沿って這わされ、電源接続装置12に接続される。配線保護脚16は、例えば165度の角度の位置に取り付けられる。
このように、実施の形態1に係る換気扇100は、室内側送風部90の第1風洞部41と室外側風洞部材80の第2風洞部51とが嵌め合わされる構造であるため、ダクトを配管することなく壁110に据え付けることができる。
実施の形態2.
図11は、実施の形態2に係る換気扇の分解斜視図である。図12は、実施の形態2に係る換気扇の断面図である。図13は、実施の形態2に係る換気扇の室内側送風部の背面図である。実施の形態2に係る換気扇100は、室内の空気を排出し、室外である隣接する部屋に空気を搬送するために使用される。そのため、換気扇100は、室内側送風部90と室外側風洞部材80との一対で、室内と室内とを繋ぐ風洞を形成する。実施の形態2に係る換気扇100は、送風機30を二つ備える。送風機30a及び送風機30bは、電動機4fのシャフト4a1及び電動機4sのシャフト4a2と垂直な方向に並んで配置されている。
図12及び図13に示すように、実施の形態2に係る換気扇100は、電源接続装置12が二つの送風機30a,30bの間の部分の上部に配置される。電動機4f,4sに接続される内部配線は、配線保護脚16に沿って這わされ、送風機30a,30bの間に設置された電源接続装置12に接続される。室外側風洞部材80の第2本体フレーム22には、風洞部外確認凹形状26が形成されており、電動機4f,4sと電源接続装置12とを接続する内部配線が第1風洞部41と第2風洞部51との間に挟み込まれて断線することを抑制している。
図12に示すように、第2本体フレーム22の第2風洞部51の内径は、第1本体フレーム2の第1風洞部41の外径よりも大きくなっており、室内から室外へ向かう空気流の方向に対して逆方向を向いて開く隙間が生じていることから、風が漏れにくい構造となっている。
図13に示すように、第1本体フレーム2の背面には、分圧コンデンサ及び圧着端子といった内部配線部品を格納する内部配線部品格納部10が設置されており、配線部保護カバー11と嵌め合いまたはネジ締めにより固定されている。配線部保護カバー11には、回転式構造で容易に外部電源電線を接続可能な電源接続装置12が設けられている。電源接続装置12は、第1本体フレーム2のうち、二つの第1風洞部41の間の部分に設置されている。
内部配線部品格納部10は、内部配線引入口14及び内部配線引出口15を有する。内部配線引入口14は、第1風洞部41の半径外側方向に形成された配線保護脚16よりも下側に位置しており、電動機4の内部及び結線部といった充電部には、電動機4に接続される内部配線を伝った結露水などが侵入しない構造となっている。
配線部保護カバー11は、電源接続装置12に接続される外部電源電線を固定するためのコードクリップ用ねじボス17を備える。また、配線部保護カバ-11は、ねじ締め時にコードクリップが回転することを抑制するまわり止め構造18を備える。
羽根車3の羽根半径rと、羽根車3の中心同士の間隔Dとの比D/rは、3.5程度となっている。羽根車3の中心同士の間隔Dを小さくすると、二つの羽根車3の気流が干渉し、送風効率が低下して騒音が増加する。一方、羽根車3の中心同士の間隔Dを大きくすると、換気扇100全体の構成が大きくなり、省スペース性及びコスト面で不利になる。したがって、送風機30a,30bは、互いの気流が干渉しない程度の距離で配置することが好ましい。例えば、送風機30a,30bは、3≦(D/r)≦4となるように配置される。
図14は、実施の形態2に係る換気扇の電動機取付構造の設置位置を示す図である。図14において、図中の下方向をX方向とし、右方向をY方向とする。また、X方向からY方向へ向かう反時計回り方向をプラス方向として角度βを定義する。換気扇100は、角度βが0度であるX方向が鉛直下方向となる向きで設置される。
配線保護脚16は、結露水を排出するために、電動機4から下方に傾斜して第1風洞部41に接続される。配線保護脚16aは、XY平面において角度βが40°から80°となる向きで配置されている。配線保護脚16bは、XY平面において角度βが-40°から-80°となる向きで配置されている。配線保護脚16aと配線保護脚16bとは、電動機4f,4sのシャフト4a1,4a2に垂直なXY平面において、羽根車3a,3bの中間点Cを通り、かつ電動機4f,4sが並ぶ方向と垂直な線Sを対称軸に線対称に配置される。
送風機30aは、電動機取付構造13を3本備える。送風機30aの3本の電動機取付構造13のうち電動機取付構造13a1は、XY平面における長手方向Xaが、電動機4fのシャフト4a1の中心軸を通るように配置される。電動機取付構造13b1,13c1は、XY平面における長手方向Xb,Xcが、電動機4fのシャフト4a1の中心軸に対して電動機取付構造13a1とは反対方向にずれた位置を通るように配置される。
送風機30bは、電動機取付構造13を3本備える。送風機30bの3本の電動機取付構造13のうち電動機取付構造13a2は、XY平面における長手方向Xdが、電動機4sのシャフト4a2の中心軸を通るように配置される。電動機取付構造13b2,13c2は、XY平面における長手方向Xe,Xfが、電動機4sのシャフト4a2の中心軸に対して電動機取付構造13a2とは反対方向にずれた位置を通るように配置される。
送風機30aと送風機30bとでは、電動機取付構造13と配線保護脚16の位置関係が回転対称となっている。したがって、換気扇100は、同じ構造の送風機30a及び送風機30bを、配線保護脚16が線対称の位置に来るように角度を変えて取り付けることで、部品の共通化を図ることができる。
実施の形態2に係る換気扇100は、送風機30aの電動機4fと送風機30bの電動機4sとが、シャフト4a1,4a2と垂直な方向に並んで配置されているため、電動機の一つの換気扇と比較すると、同一風量時の騒音値を低減できる。また、実施の形態2に係る換気扇は、室内側の第1風洞部41と隣接する室外側の第2風洞部51とを嵌め合い構造としているため、ダクトを配管する作業は不要である。
以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 木枠、1a 内周面、1h 穴、2 第1本体フレーム、3,3a,3b 羽根車、4,4f,4s 電動機、4a,4a1,4a2 シャフト、5 本体、6,23 化粧グリル、7,33 ベルマウス、8 第1フランジ、9,25 立上がり部、9a,25a 外周面、10 内部配線部品格納部、11 配線部保護カバー、12 電源接続装置、13,13a,13b,13c,13a1,13a2,13b1,13b2,13c1,13c2 電動機取付構造、14 内部配線引入口、15 内部配線引出口、16,16a,16b 配線保護脚、17 コードクリップ用ねじボス、18 まわり止め構造、22 第2本体フレーム、24 第2フランジ、26 風洞部外確認凹形状、30,30a,30b 送風機、31,71 開口部、32,45 内側フランジ、41 第1風洞部、44,54 外枠、51 第2風洞部、61 前面構造、62 背面構造、80 室外側風洞部材、90 室内側送風部、100 換気扇、110 壁。

Claims (6)

  1. 羽根車及び前記羽根車を回転させる電動機を備えた送風機と、前記送風機が筒内に固定される筒状の第1風洞部を有する第1本体フレームとを備え、壁の室内側に据え付けられる室内側送風部と、
    前記送風機が発生させる空気流を通す筒状の第2風洞部を有する第2本体フレームを備え、前記壁の室外側に据え付けられる室外側風洞部材とを有し、
    前記第1風洞部の内側に設置されて前記電動機を保持する複数の電動機取付構造を有し、
    前記第1風洞部と前記第2風洞部とは、嵌め合い構造となっており、前記第1風洞部及び前記第2風洞部は、各々の軸方向に沿って直に連結され
    複数の前記電動機取付構造は、前記第1風洞部側の端部が等間隔で前記第1風洞部に取り付けられており、
    複数の前記電動機取付構造のうちの少なくとも一つは、前記電動機側の端部が、前記電動機取付構造の長手方向が前記電動機の回転軸を外れた位置を通る位置で前記電動機に取り付けられていることを特徴とする換気扇。
  2. 前記第2風洞部の内径は、前記第1風洞部の外径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の換気扇。
  3. 前記第1本体フレームの室内側の端部には、外径方向に張り出す第1フランジと、前記第1フランジの内縁から前記第1風洞部の軸方向に延びる第1立上がり部とが形成されており、
    前記第2本体フレームの室外側の端部には、前記外径方向に張り出す第2フランジと、前記第2フランジの内縁から前記第2風洞部の軸方向に延びる第2立上がり部とが形成されており、
    前記第1立上がり部の外周面及び前記第2立上がり部の外周面は、前記壁に設置された木枠の穴の内周面に当接することを特徴とする請求項1又は2に記載の換気扇。
  4. 前記室内側送風部は、前記送風機及び前記第1風洞部を複数備え、
    前記室外側風洞部材は、前記第1風洞部と同数の前記第2風洞部を備え、
    複数の前記送風機の各々は、各々の前記電動機のシャフトの軸方向と垂直な方向に並べて設置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の換気扇。
  5. 前記室内側送風部は、前記送風機及び前記第1風洞部を二つ備え、
    前記室外側風洞部材は、前記第2風洞部を二つ備え、
    前記第1風洞部の各々は、前記電動機に接続される電線を這わす配線保護脚を備え、
    前記第1風洞部の各々の前記配線保護脚は、前記電動機のシャフトに垂直な平面において、二つの前記電動機の羽根車の中間点を通り、かつ二つの前記電動機が並ぶ方向と垂直な線を対称軸に線対称に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の換気扇。
  6. 前記第1本体フレームは、二つの前記第1風洞部の間の部分に前記電線が接続される電源接続装置が設置されていることを特徴とする請求項5に記載の換気扇。
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