JPH10513524A - 空気移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 周囲を空気が循環する曲面体（１０）を備え、その曲面体が、周縁（１２）と、使用時に、周縁（１２）の一方の側で形成される低圧面（２５）と、周緑（１２）の他方の側で形成される高圧面（２６）と、低圧面（２５）に空気を吹き出す空気出口（２２）と、高圧面（２６）から空気を吸い込む空気入口（２４）と、空気入口（２４）から空気出口（２２）に空気を送る空気加速手段（１４）とで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 空気移動装置 発明の分野 本発明は、天井扇風機、壁扇風機、排気ファンなどの換気装置等における、回 転ブレードが外部に露出しない空気移動装置に関する。 背景技術 天井扇風機、排気ファン等の空気移動装置は、種々の速度で回転する多数の回 転ブレードを有する。ファンブレードは中心ハブから半径方向に延び、ハブは電 気モーターで駆動される回転軸に接続されている。 これらのファンには、主要な２つの欠点がある。第１に、金属製のファンブレ ードが回転する天井ファンは危険である。子供がファンブレードに触れて怪我を するケースがしばしばある。壁ファンにも、子供が指を差し込んで怪我をする危 険性がある。 これらのファンの第２の主要な欠点としては、ブレードの真上の領域からしか 空気がブレードに吸い込まれないことである。ブレードの真上以外の位置にある 空気は、直接ブレードに吸い込まれず、従って、ブレードによって動かされない 。この非効率性は、排気ファンがストーブの真上にある場合に特に問題となる。 一般に、これらの排気ファンは、ファン近傍の狭い領域の空気を排出するだけで あって、他の場所からは直接空気を吸引することができない。 さらに、ブレード径の大きいファンには、加熱器や冷却器を組み込みが困難で あり、組み込むとしても非効率的なものとなる。ブレード径の小さなファン（フ ァンヒーターなどの小径ファン）も、空気の移動量が少ないため非効率的であり 、小径ファンは、その働きが極めて局所的なものである。 天井ファンに関するその他の欠点としては、デザインが不適切であること、事 実、ファンを天井から５０ｃｍ離さなければならないため、通常の低い天井に取 り付ける場合は極めて危険である。 発明の目的 本発明は、上記の欠点を解消し、有用で、且つ商品価値のある空気移動装置を 提供することを目的としている。 １つの実施形態として、本発明の空気移動装置は、周りを空気が循環する曲面 体を備えており、この曲面体は周縁と、周縁の一方側の低圧面と、周縁の他方側 の高圧面と、低圧面に空気を吹き出す空気出口と、高圧面から空気を吸い込む空 気入口と、空気入口から空気出口に空気を移動させる空気加速手段とを有してい る。 この構成によると、空気は曲面体の周りを循環し、空気加速手段が曲面体の周 りの空気の循環運動を維持する。循環空気は、低圧面で周辺の空気を同伴し、高 圧面で同伴空気を下方に放出して空気の運動をもたらす。つまり、空気の一部が 曲面体の周りを循環し、この循環空気が周囲の空気を取り入れて放出することに より空気移動の効果を発揮する。この装置では、子供に怪我をさせる可能性のあ る回転ブレードが外部に露出していない。この装置は、天井の低い小住宅でも使 用可能な極めて小型の装置であり、空気は、装置の真上からだけでなく、低圧面 に沿って取り入れられる。 曲面体は、環状曲面体であることが望ましい。つまり、曲面体はドーナツ形で ある。環状曲面体の断面は、循環空気の流速、望ましい循環空気量などの要因に 応じて、円形以外の断面形状とすることができる。環状曲面体の断面形状は、低 圧面に沿って平坦面であるデザインが望ましい。曲面体は周縁を有し、周縁の一 方の側が低圧面となり、他方の側が高圧面となる(これらの圧力は、環状曲面体 の周りの空気の循環によって発生する)。 環状曲面体は、例えば金属、プラスチック及びその複合体等、各種の適切な材 料で形成することができる。環状曲面体は中実であっても中空であってもよい。 環状曲面体は不透明材料又は透明材料で形成することができる。環状曲面体の内 部に照明器具を設置することができ、その場合は、光が透過できるよう、環状曲 面体を透明材料で形成するか、環状曲面体の一部を透明材料で形成する。 空気出口は、単一の出口又は間隔を隔てた複数の出口であってもよい。単一の 空気出口が望ましい。空気出口は、環状曲面体を貫通する中心流路の一方の端部 に形成される。この端部は低圧面に接続しており、空気出口を出た空気が低圧面 の上部を通過する。曲面体が環状である場合には、空気出口を環状溝とする。 空気入口は、環状曲面体の中心流路の他方の側にある。 第１遮蔽部材が中心流路の一方の端部に設けられる。第１遮蔽部材の周縁は環 状曲面体と間隔を隔てて、曲面体との間に空気出口となる環状開口部を形成する 。遮蔽物の一部分が中心流路内に延長されている。この延長部分は、中央流路内 及び空気出口で空気の流れを円滑化する形状となっている。その一例として、こ の延長部分は円錐状となっている。 第１遮蔽部材は軸に取り付けられている。遮蔽部材は軸に摺動自在に取り付け られ、中心流路の上部で浮動状態にある。これによって、空気出口から放出され る空気の量と流速に応じて第１遮蔽部材の位置が変わり、空気出口の大きさが変 わ。 空気加速装置はブレード付ファンで形成される。ブレード付ファンは、ハブと 、ハブから突出する複数のブレードとで構成される。ブレードは、少なくとも全 体が中央流路内にあることが望ましい。この実施形態では、軸にモーターを連結 して第１遮蔽部材、即ちブレードを回転させる。 他の実施形態では、第１遮蔽部材が回転しない状態で取り付けられ、空気加速 装置のブレード付ファンが遮蔽部材に装着されている。 ブレード付ファンとしては、軸流ファン、放射流ファン、混合ファンなど任意 の型式のファンが使用できる。 第２遮蔽部材を中心流路の他方の端部に配置する。第２遮蔽部材は、板状、網 状、格子状であり、中心流路への指の進入を防止する。 曲面体の周囲の空気の移動を促進するため、空気が乱流であることが望ましい 。従って、空気が空気出口から放出されると、空気が方向転換されて渦を形成す ることが望ましい。これには、空気出口の近傍で、曲面体に形成された凹部又は 段部が役立つ。凹部又は段部は噴出空気を捕捉して噴出空気流の下部を負圧化し 、空気流を方向転換させて渦を形成させる。凹部又は段部は空気出口の全周に延 びていることが望ましい。従って、空気出口が環状である場合には、凹部又は段 部も環状とするのが望ましい。 必要に応じて、装置内に、空気を加熱するヒーターを設けることが望ましい。 ヒーターは中心流路内に設置して、貫流する空気を加熱する。ヒーターを中心流 路内に設置した場合は、第２遮蔽部材が、不注意でヒーターに触れないための防 護部材となる。同様に、冷却コイルのようなクーラーを中心流路内に配置するこ ともできる。 空気出口から放出され、曲面体の周囲を流れる空気が、低圧面で捕捉されるこ とがわかった。空気出口の近傍、及び低圧面の上方での空気の捕捉を促進し、望 ましい位置で空気を放出させるために、この装置にカバーが設けられている。曲 面体が環状体であれば、カバーも環状体の周縁領域を囲う環状帯とする。カバー と環状体の間隙は任意であるが、ほぼ渦の直径とする。また、この装置を天井や 壁の開口部に設置する場合には、開口部がカバーの役割を果たす。 図面の簡単な説明 以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 図１は、本発明の空気移動装置の１実施形態における曲面体の斜視図である。 図２は、図１の曲面体の内部に空気加速手段を設けた斜視図である。 図３は、図２の装置に第１遮蔽部材を設けた斜視図である。 図４は、図１、２及び３に示す装置の組立状態を示す斜視図である。 図５は、空気移動装置の側断面図である。 図６は、空気移動装置の側断面図である。 図面を参照すると、図１では、空気移動装置の曲面体１０を示す。曲面体は中 心流路１１及び周縁１２を有する環状曲面体である。図１〜図４には、又、曲面 体１０の環状凹部又は段部１３を示すが、これについては、図５及び図６で詳細 に説明する。曲面体１０は、伸延プラスチック、その他のプラスチック又は金属 などの適切な材料で形成されている。曲面体１０は、全体が中実、又は部分的に 中実で部分的に中空であってもよい。装置のサイズに応じて曲面体の高さと幅が 決まる。 図２に、中心ハブ１５と、互いに間隔を隔てて重なりを持って配列された複数 のブレード１６とからなるブレード付ファン１４の形態の空気加速手段を示す。 ブレード付ファン１４はモーター１７を取り付けた軸１８に連結され、この軸に よってファン１４が駆動される。 図３に示すように、中心流路１１の上部は第１遮蔽部材１９で部分的に閉じら れている。第１遮蔽部材１９は中心流路の上方に配置されている。第１遮蔽部材 には中心流路１１内に延びる延長部分２０を有している。第１遮蔽部材は断頭円 錐体となっている。第１遮蔽部材の周縁２１は曲面体の外壁と間隔を隔てており 、曲面体との間に空気出口となる噴出溝２２を形成している。遮蔽部材１９の上 面には天井その他に固定するための支持部材２３が設けられている。 図５及び図６に空気移動装置の断面図を示す。図５には、環状空気噴出溝２２ ，ファン１４の位置、及びブレード１６がよく示されている。図５及び図６には 、又、曲面体１０の断面形状が示されており、曲面体の底部が若干平坦となって いることがわかる。 図５及び図６に示すように、環状噴出溝２２から曲面体１０の外面に空気が高 速で噴出される。空気は曲面体１０の曲面に沿って流れ、噴出溝２２から周縁１ ２を通り、入口２４から中心流路１１に戻る。曲面体１０の上部２５（噴出溝２ ２と周縁１２の間の部分）は低圧面であり、噴出溝２２から噴出される空気が曲 面体１０を越えて流れるため、この部分を負圧化するのに役立つ。この負圧によ って周囲の空気が同伴され、低圧部を流れる空気と混合される。空気が周縁１２ を通り過ぎると、中心流路１１に向かって流れ始め、空気の流れる面が収束し、 曲面体１０のこの部分が高圧面２６となる。圧力増加により、装置の下部で循環 空気流から同伴空気が放出される。 曲面体の周りで渦のような乱流を発生させることによって、空気の移動が活発 化することがわかった。曲面体１０の表面を粗くすることによって乱流が発生す る。又、環状凹部や段部１３によっても乱流を発生させることができる。高速の 空気噴流が凹部や段部１３の上を通過すると、空気がそこで捕捉され噴流の下部 が負圧化される。これによって空気の噴流が曲げられ、低圧面２５の上端の肩部 で渦を発生する。この渦は曲面体１０の上面に沿って流れるため環状渦と呼ばれ る。噴流が高速である場合、これらの渦の幾つかが肩部２７を越えて外部に離脱 する。 回転している空気は、その速度によって、周囲の空気に比べて低圧となる。周 囲の空気が渦に取り込まれ、外部に移動するに従い渦の直径が増大する。これら の渦は、その圧力が低いことと、曲面体１０の湾曲面に沿って流れることによっ て、曲面体の下面２６に回り込む。これらの渦が周縁１２を通過すると、渦が収 束する表面の沿って移動するため、曲面体１０の表面との距離の増加により、曲 面体１０の下部表面に付着できなくなり、空気の圧力が上昇する。圧力上昇によ って、空気が下方に放出される。 しかし、空気の一部は中心流路１１に戻って曲面体１０の周囲を循環する。 第２遮蔽体２８は、板状、格子状、又は網状であり、入口２４の近傍に配置さ れる。板状体２８の機能は、第１に中心流路１１への指の進入防止であるが、入 口２４の形状や大きさを決める機能も備えている。 環状曲面体を中空体として内部に光源２９を設置することができる。この光源 として環状蛍光灯を設置することができる。曲面体１０の内部に光源を設置する 場合は、曲面体１０の全体を透明体とするか、少なくとも曲面体の下面を透明体 とする。 中心流路１１に加熱部材３５を設けて流路を通過する空気を加熱することがで きる。その追加又は代替例として、冷却コイルその他の冷却手段を中心流路内に 配置することもできる。 第１遮蔽部材１９は支持部材２３に摺動自在に取り付けるなどして、遮蔽部材 を上下動させて環状噴出溝２２の面積を増減するようにしてもよい。遮蔽部材１ ９を曲面体１０の上部で浮動させ、流路を通過する空気の量及び流速に応じて環 状噴出溝２２の開口面積を自動調節させることができる。理論的制約は望ましく ないが、空気量と流速に対して環状噴出溝が大きすぎる場合は、空気の渦の幾つ かが噴出溝に逆流して望ましくない結果を引き起こす。遮蔽体を浮動させること によって、環状噴出溝の適切な大きさに自動的に調整することができる。 図５及び図６に示すように、環状渦が曲面体の上面２５に沿って移動するに従 い、周囲の空気が渦の内部に取り込まれる。周囲の空気は、噴出溝２２の上部か らだけでなく、低圧面２５の全域で取り込まれる。渦が周縁１４を通過すると、 圧力が増加して空気が下方に放出される。しかし、周縁１４の近傍では、放出さ れた空気が再び上昇して低圧面２５の環状渦に戻る、望ましくないフィードバッ クループが形成される。 これを最小限にするために、カバー３２が設けられる。カバー３２は環状帯状 で、金属又はプラスチック製で、周縁１２の周りに配置される。カバー３２と曲 面体１０との間隔は、周縁１２を通過する環状渦の直径とほぼ等しくされている 。カバー３２は、周縁１２のすぐ下からすぐ上への空気の逆流を最小限にする。 装置が壁又は天井の開口部に取り付けられる場合は、開口部自体がカバーの役割 を果たすため、カバー３２は装着不要である。 この装置は、２本のピンで装着され、１８０°回転できるようになっている。 こうして壁に装着すると、この装置を空気吹出口として使用し、又、１８０°回 転させて空気排出口として使用することもできる。 その他、装置各部を支持するための支持具が備わっているが、説明を明確化す るため図示省略した。噴出空気の速度を増加させるために、ファン１４を多段に 配置することもできる。 図５及び図６では、ファン１４が空気を約４５°の角度で噴出し、段部１３が 噴流を方向転換して渦を発生させている。曲面体１０の噴出溝２２の近傍に対し て噴出溝２２が実質的に水平であり、放射流ファンが設けられている場合には、 段部１３なしで十分に渦を発生する。 なお、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、上記に実施形態に、種々 の変更及び改良を加えることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気が周囲を循環する曲面体を備え、この曲面体が周縁と、使用時 に、周縁の一方の側に形成される低圧面と、他方の側に形成される高圧面とを有 し、低圧面に空気を噴出する空気出口、高圧面から空気を取り入れる空気入口、 及び空気入口から空気出口への空気を移動させる空気加速手段とを有することを 特徴とする空気移動装置。 ２．前記曲面体が、環状曲面体である請求項１記載の装置。 ３．前記空気加速手段が、環状曲面体によって規定される中心流路に設 けられている請求項２記載の装置。 ４．前記空気出口が、中心流路の一方の端部の近傍にある環状開口部で あり、前記空気入口が、中心流路の他方の端部の近傍にある請求項３記載の装置 。 ５．前記中心流路の一方の端部の近傍に第１の遮蔽部材が配置され、こ の遮蔽部材が曲面体と間隔を隔てた周縁を有し、曲面体との間に空気出口となる 環状開口部を形成する請求項４記載の装置。 ６．前記第１の遮蔽部材が、中心流路に進入する部分を有している請求 項５記載の装置。 ７．前記空気加速手段が、前記の中心流路内への延長部分に設けられて いる請求項６記載の装置。 ８．前記第１の遮蔽部材が、軸に摺動自在に装着されている請求項７記 載の装置。 ９．前記中心流路の他方の端部の近傍に第２の遮蔽部材が設けられ、こ の遮蔽部材が、曲面体と間隔を隔てて設けられ、曲面体との間に空気位置口を形 成する請求項５記載の装置。 １０．空気出口近傍の曲面体に、空気を捕捉し、空気流の下部を減圧す る凹部が設けられている請求項７記載の装置。