JPH0629520Y2 - 軸流送風機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は軸流送風機の送風方向の制御に関するもので、
特に、モータの回転を制御することなく送風方向を変化
させることのできる軸流送風機に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は従来からある換気扇の断面図である。

図において、（１）は換気扇の羽根、（２）は羽根
（１）の周囲に配設した仕切り板兼用吸込みベルマウ
ス、（３）は室内側に位置する化粧パネル、（４）は化
粧パネル（３）とハウジング（７）との間隔を所定の位
置間隔に支持する支持部材、（５）はハウジング（７）
に取付けられたモータで、前記モータ（５）のモータ軸
（５１）には、羽根（１）のボス部（１１）が取付けら
れている。また、（６）は羽根（１）の回転で生ずる空
気流である。

上記のように構成された従来の換気扇は、次のように動
作することができる。

羽根（１）がモータ（５）によって回転し、空気流
（６）を生ずる。この空気流（６）は化粧パネル（３）
とベルマウス（２）との間の空気から流入する。なお、
実際には、この時の化粧パネル（３）は単に意匠上取付
けられたもので、送風機の機能には何ら役に立たず、空
気流（６）にとっては風路抵抗にすぎない。

［考案が解決しようとする問題点］ 前記換気扇を吸気用として使用する場合には、モータ
（５）の結線を変更して、モータ（５）の回転方向を逆
にしていた。この場合には、羽根（１）の沿面流は基本
設計と反対の状態となるので、羽根（１）の効率低下に
よる風量の減少、及び剥離流の増加による騒音が増加す
るという問題があった。

また、換気扇の羽根（１）の回転方向を逆にして送風方
向を変更する場合では、風量を微妙に制御することはで
きず、最大風量のみにおいて可逆送風が可能であった。

このように、従来の軸流送風機ではその構造から連続に
送風方向及び風量を変化させることができず、また、送
風方向を逆にすると騒音が大きくなる等の問題があっ
た。

また、特開昭５０−３２５０７号公報に掲載の技術は、
軸流ファント、そのファンを囲むように配設された導風
板と、前記ファンに面して前記ファンの軸方向に沿って
移動自在とした風向変転板とを具備し、前記ファンと風
向変転板との間隔を変更することにより、ファンの回転
方向を変更することなく、送風方向を変更するものであ
る。

しかし、前記公報に掲載の技術はファンの送風量を風向
変転板で直接変更するものであり、送風方向及び風量を
変化させるとき、騒音が大きくなる等の問題があった。

そこで、本考案は上記問題を解決すべくなされたもの
で、騒音を大きくすることなく送風方向及び風量を連続
的に変化できる軸流送風機の提供を課題とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案にかかる軸流送風機は、空気流を発生させるモー
タのモータ軸に取付けた羽根と、前記羽根の周囲に位置
し、羽根が形成する空気流のモータ軸方向する仕切板
と、前記羽根が形成するモータ軸方向の空気流を抑制
し、羽根の半径方向の空気流とする軸方向流抑制板とを
具備し、前記羽根と仕切板との位置関係が相対変化し、
羽根の外周のモータ軸方向の厚みに対する仕切板の位置
が、羽根が形成する空気流の分流を行い、モータ軸方向
に流れる空気流の量を連続可変するようにしたものであ
る。

［作用］ 本考案において、羽根に対する軸方向流れを軸方向流抑
制板で抑制し、モータ軸に取付けた羽根の周囲に位置す
る仕切板と、前記羽根との位置関係が相対的に変化する
ことにより、羽根の外周のモータ軸方向の厚みに対する
仕切板の位置が、羽根が形成する空気流の分流を行い、
モータ軸方向に流れる送風方向及び風量を連続可変する
ことができる。

［実施例］ 第１図から第３図は本考案の一実施例の軸流送風機の構
成及び動作を示す断面の説明図である。

図において、（１）は軸流送風機の羽根（１ａ）は羽根
（１）の外周部前縁、（１ｂ）は羽根（１）の外周部後
縁、（１ｆ）は羽根（１）の前縁、（１ｒ）は羽根
（１）の後縁、（２０）は羽根（１）による吸込側と吸
出側を分ける仕切り板、（２０ａ）は仕切板（２０）の
端部、（３０）は室内側に位置する軸方向流抑制板、
（４０）は軸方向流抑制板（３０）と仕切板（２０）と
の間隔を所定の位置間隔に支持する支持部材、（５）は
軸方向流抑制板（３０）に取付られたモータで、前記モ
ータ（５）のモータ軸（５１）には、羽根（１）のボス
部（１１）が取付けられている。

なお、第１図の軸流送風機では、軸流方向抑制板（３
０）と仕切板（２０）の間隔が羽根（１）の外周部の軸
方向の長さに略等しいもので、羽根（１）の外周部後縁
（１ｂ）が仕切板（２０）の端部（２０ａ）と略同位置
に位置する。

また、第２図の軸流送風機では、軸方向流抑制板（３
０）と仕切板（２０）の間隔が羽根（１）の外周部の軸
方向の長さに略等しいもので、仕切板（２０）の端部
（２０ａ）が、外周部後縁（１ｂ）から外周部前縁（１
ａ）と外周部後縁（１ｂ）までの距離の略１／３離れた
所に位置する。

そして、第３図の軸流送風機では、軸方向流抑制板（３
０）と仕切板（２０）の間隔が羽根（１）の外周部の軸
方向の長さに略等しいもので、羽根（１）の外周部前縁
（１ａ）が仕切板（２０）の端部（２０ａ）と略同位置
に位置する。

次に、上記のように構成した本実施例の軸流送風機の動
作について説明する。

第１図においては、羽根（１）は基本的に軸流羽根であ
るから、羽根（１）の前縁（１ｆ）から空気を吸込み、
羽根（１）内で静圧上昇を行い、後縁（１ｒ）から排出
を行うことになる。しかし、羽根（１）の前縁（１ｆ）
側に軸方向流抑制板（３０）が配設されているから、軸
方向流抑制板（３０）によって、支持部材（４０）から
羽根（１）の前縁（１ｆ）の中心部側に回り込む空気流
が遮断されている。この状態では、基本的に軸流羽根で
ある羽根（１）が、軸方向流抑制板（３０）によって軸
流が遮断され、結果的に軸流羽根として作用せず、羽根
（１）の回転による遠心力が羽根（１）内の空気に強く
作用する。それによって、羽根（１）内には半径方向の
流れが誘起され、自由空間が広がる方向、即ち、羽根
（１）の半径方向に流れが発生する。したがって、空気
の半径方向流（６ａ）は羽根（１）の外周部から外側に
流出する。このとき、羽根（１）の外周には仕切板（２
０）が配設されており、かつ、仕切板（２０）の端部
（２０ａ）が羽根（１）の後縁（１ｂ）にあるため、半
径方向流（６ａ）は仕切板（２０）の軸方向流抑制板
（３０）側を支持部材（４０）を経て流出する。そし
て、その流出する半径方向流（６ａ）は、仕切板（２
０）の軸方向流抑制板（３０）の反対方向側のモータ軸
（５１）に沿って吸引される。

なお、この実施例においては、従来例の換気扇による空
気流の流れとは逆の吸気空気流を発生させる。

第２図においては、羽根（１）の外周部前縁（１ａ）と
外周部後縁（１ｂ）との略１／３軸長の位置に仕切板
（２０）の端部（２０ａ）があるから、第１図の羽根
（１）と仕切板（２０）の位置関係で流れた半径方向流
は、仕切板（２０）によって２分割され、半径方向流
（６ｂ）と空気の吸引側にあって仕切板（２０）の軸方
向流抑制板（３０）の反対側沿面を流れる循環流（６
ｃ）となる。即ち、モータ軸（５１）に取付けた羽根
（１）のボス部（１１）の位置をモータ（５）から離す
と、半径方向流（６ｂ）の風量を変化させることができ
る。

第３図は第２図にあった羽根（１）を、更にモータ
（１）側から離した方向に移動させたものである。第３
図においては、羽根（１）の外周部前縁（１ａ）が仕切
板（２０）の端部（２０ａ）と略同位置に位置するもの
であるから、軸方向流抑制板（３０）と仕切板（２０）
との間隔から、羽根（１）の前縁（１ｆ）の中心部側に
回り込む空気流ができ、基本的に軸流羽根である羽根
（１）が、軸流羽根として作用し、軸流（６ｄ）によっ
て、排出空気流を発生させる。

上記実施例では、軸方向流抑制板（３０）と仕切板（２
０）の間隔が、羽根（１）の外周部の軸方向の長さに略
等しい状態に構成したものであるが、軸方向流抑制板
（３０）と仕切板（２０）の間隔を変化させ、羽根
（１）と仕切板（２０）との相対位置を変化させること
ができる。

第４図は本考案の他の実施例の軸流送風機の構成及び動
作を示す断面の説明図である。なお、図中、第１図から
第３図と同一符号及び同一記号は、同一または相当部分
を示すものである。本実施例では、特に、上記実施例と
の相違点のみを説明する。

本実施例では、軸方向流抑制板（３０）と羽根（１）と
の間隔が狭いため、第３図で示した上記実施例のよう
に、羽根（１）の前縁（１ｆ）からの吸込みによる大き
な排出空気流を発生させることができない。

即ち、本実施例の空気流は次のようになる。

仕切板（２０）を羽根（１）の後縁（１ｒ）から略２／
３軸長程度の位置に離す方向に移動させると、羽根
（１）の後縁（１ｒ）側では空気に働く遠心力のため
に、強い半径方向の流れである循環流（６ｅ）が生ず
る。その殆どの空気の流れが、仕切板（２０）の軸方向
流抑制板（３０）の反対側沿面を流れる再循環流とな
る。このため、仕切板（２０）の軸方向流抑制板（３
０）との間に流出する空気流は、ほとんどなくなり、逆
に、仕切板（２０）と軸方向流抑制板（３０）との間に
は、支持部材（４０）の外周の空気を吸込む吸込流（６
ｆ）により排出空気流を発生させる。この吸込流（６
ｆ）は循環流（６ｅ）の引込効果によって発生し、仕切
板（２０）と軸方向流抑制板（３０）との間から仕切板
（２０）の軸方向流抑制板（３０）の反対面に流出した
後、循環流（６ｅ）と合流する。このようにして、排出
空気流を発生させる。

ここで、本実施例の動作を詳述する。

まず、羽根（１）の回転により所定の風圧が生成され同
一風量の風が送出されているとき、仕切板（２０）の位
置によって一方の風の送出路の流体抵抗が増加し、他方
の風の送出路の流体抵抗が非常に低くなったと想定す
る。このとき、原理的には、羽根（１）の回転により発
生した風の多くは、流体抵抗が非常に低くなった流路を
流れ、また、流体抵抗が増加した流路の風は僅かとなり
その流速も遅くなる。結果的に、ベルヌーイの定理によ
り、流体抵抗が低い流路を流れる流速によって、流体抵
抗が高い流路の風が引込まれ、吸込流（６ｆ）の流速は
負の値となり、吸込み流速となる。

この現象は、仕切板（２０）の位置により吸込流（６
ｆ）が発生し、また、仕切板（２０）の特定の位置で吸
込流（６ｆ）が最大になる。

更に、第４図及び第５図の本実施例による仕切板（２
０）の位置と流速との関係を示す特性図で、仕切板（２
０）の位置を変化させて、羽根（１）の回りの空気流
（６）の速度を計測した結果を参照して説明する。

まず、羽根（１）の外周の厚さ、即ち、前縁（１ｆ）と
後縁（１ｒ）の軸方向の間隔をＺＤ（第４図参照）、後
縁（１ｒ）と仕切板（２０）の端部（２０ａ）の軸方向
間隔をＺ（第４図参照）とする。

ここで、羽根（１）の回転によって生じる空気流（６）
の方向は、基本的にＺ／ＺＤをパラメータとして変化す
る。

第５図において、縦軸は空気流（６）を羽根（１）の回
転周速で無次元化した速度であり、＋は半径方向流（６
ａ）または半径方向流（６ｂ）が発生することを意味
し、−は吸込流（６ｆ）が発生することを意味する。こ
の第５図によって、仕切板（２０）の位置、即ち、Ｚ／
ＺＤの大きさにより空気流（６）の方向が連続的に変化
することがわかる。第４図の実施例ではＺ／ＺＤが略２
／３のときに、吸込流（６ｆ）が発生していることがわ
かる。

特に、第４図の実施例では、羽根（１）の前縁（１ｆ）
と軸方向流抑制板（３）の距離が短いので、吸込圧力損
失が大きく羽根（１）はほぼ遠心ファン的に動作する。
即ち、羽根（１）を通過した流れは最終的には半径方向
の速度成分を持つ。一方、仕切板（２０）の軸方向位置
によって羽根（１）による流れが分断され、より広い空
間を確保した側に全体の流れが移動する。その結果、流
れが集中した側の流れ、即ち、循環流（６ｅ）の流速が
増加し、流速増加に伴い静圧が減少する。静圧が減少す
ると、本来なら半径方向流として羽根（１）から流出す
る狭い空間からの流れ（６ｂ）も流れが集中した方に引
きずられ、更に、羽根（１）の外周からの流れも誘引
し、吸込流（６ｆ）が生じる。

また、第３図の実施例ではＺ／ＺＤがほぼ１の場合に相
当し、羽根（１）の前縁（１ｆ）と軸方向流抑制板（３
０）との間隔が広いため吸い込み圧力損失が少なく軸方
向流が支配的となる。

このように、各実施例の軸流送風機は、モータ（５）を
取付けた軸方向流抑制板（３０）と、前記モータ（５）
のモータ軸（５１）に取付けた羽根（１）と、前記羽根
（１）の周囲に位置する仕切板（２０）とを具備し、前
記羽根（１）と仕切板（２０）との位置関係が相対変化
するように構成したものである。

したがって、モータ軸（５１）に取付けた羽根（１）の
周囲に位置する仕切板（２０）と、前記羽根（１）との
位置関係が相対的に変化することにより、羽根（１）の
外周のモータ軸（５１）方向の厚みに対する仕切板（２
０）の位置が、羽根（１）が形成する空気流の分流を行
い、モータ軸（５１）方向に流れる空気流の量を連続可
変することができる。また、第１図から第３図に示した
実施例では、空気の流れを逆に切替えることもできる。

そして、上記各実施例では、その送風方向の制御を羽根
（１）のみの作用によるものではなく、羽根（１）と仕
切板（２０）の相対関係によるものであるから、羽根
（１）が流体特性に従って形成されている以上、送風制
御により騒音を大きくすることがない。

ところで、上記実施例の空気流を発生させるモータ及び
前記モータのモータ軸に取付けた羽根と、前記羽根の周
囲に位置する仕切板は、羽根と仕切板との相対位置を変
化できればよいことから、本考案を実施する場合には、
羽根をモータ軸に沿って摺動させたり、モータ軸に固定
された羽根をモータの移動で仕切板との相対変化を得た
り、仕切板を移動させたりすることができる。

また、仕切板はハウジングとして使用することができ
る。或いは化粧パネル的な意匠を凝らすことができる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案の軸流送風機は、羽根とその羽根
の周囲に位置する仕切板との位置関係が相対変化し、羽
根の外周のモータ軸方向の厚みに対する仕切板の位置
が、羽根が形成する空気流の分流を行い、モータ軸方向
に流れる空気流の量を連続可変するものであるから、羽
根と空気との関係を維持しているから騒音を大きくする
ことなく送風方向及び風量を連続的に変化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本考案の一実施例の軸流送風機の構
成及び動作を示す断面の説明図、第４図は本考案の他の
実施例の軸流送風機の構成及び動作を示す断面の説明
図、第５図は本考案の一実施例の軸流送風機による仕切
板の位置と流速との関係を示す特性図、第６図は従来か
らある換気扇の断面図である。 図において、 １：羽根、５：モータ ２０：仕切板、３０：軸方向流抑制板 ５１：モータ軸 である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】空気流を発生させるモータのモータ軸に取
   付けた羽根と、 前記羽根の周囲に位置し、前記羽根との位置関係が相対
   変化し、羽根の外周のモータ軸方向の厚みに対する位置
   が、羽根が形成する空気流をその表裏に分流し、モータ
   軸方向に流れる空気流の量を連続可変自在とする仕切板
   と、 前記羽根が形成するモータ軸方向の空気流を抑制し、羽
   根の半径方向の空気流とする軸方向流抑制板と、 を具備することを特徴とする軸流送風機。
2. 【請求項２】前記羽根と仕切板との相対位置変化は、モ
   ータ軸に取付けた羽根を可動とすることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載の軸流送風機。
3. 【請求項３】前記羽根と仕切板との相対位置変化は、ハ
   ウジング側の仕切板を可動とすることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項に記載の軸流送風機。