JPWO2011086592A1 - 送風装置 - Google Patents

Abstract

風路に空気を吸い込み排気ダクトに排出する送風装置であって、外郭を成すフレームと、フレームの内側にモータにより駆動しファン吹出口を有するファンと、フレームの外側に排気ダクトに接続されるダクト接続口を有するダクト接続部と、フレームの内側にダクト接続部とファン吹出口とをつなぐフレーム内吹出部とを備え、ファン吹出口からダクト接続口までフレーム内吹出部とダクト接続部とにおいて連続的に滑らかに風路の断面形状が変化する。

Description

本発明は、換気空調機器等に使用される送風装置に関する。

従来、この種の送風装置は天井埋込型換気扇に用いられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下その送風装置について、従来の送風装置を示す側断面図である図９を参照しながら説明する。

図９に示すように送風装置１０１は、フレーム１０２と、ケーシング１０５と、ファン１０６と、モータ１０７と、天板１０８と、アダプタ１１２とを備えている。ここでケーシング１０５は渦巻状であり、フレーム１０２の内部に外部の空気を吸い込むケーシング吸込口１０３と、空気を吹出すケーシング吹出口１０４とを有している。ファン１０６は、ケーシング吸込口１０３からケーシング吹出口１０４へと空気を送る。モータ１０７は、ファン１０６を回転駆動する。天板１０８は、ケーシング１０５とモータ１０７とを固定する。アダプタ１１２は、ケーシング吹出口１０４に連通したアダプタ流入口１０９とダクト１１０に向かって空気を吹出すダクト接続口１１１とを有している。

ケーシング吹出口１０４の断面形状は、四角形である。アダプタ流入口１０９からダクト接続口１１１への断面形状は、四角形から円形へ変化する。

このような従来の送風装置においては、空気がアダプタ１１２内を通過する距離は短い。またアダプタ流入口１０９の四角形からダクト接続口１１１の円形へ急激に断面形状が変わるため、ファン１０６からの空気の流れに対し圧力損失となって送風効率が低下するとともに、乱流の発生により騒音が発生するという課題を有していた。

特開平９−２０９９９４号公報

本発明は、風路に空気を吸い込み排気ダクトに排出する送風装置であって、外郭を成すフレームと、フレームの内側にモータにより駆動しファン吹出口を有するファンと、フレームの外側に排気ダクトに接続されるダクト接続口を有するダクト接続部と、フレームの内側にダクト接続部とファン吹出口とをつなぐフレーム内吹出部とを備え、ファン吹出口からダクト接続口までフレーム内吹出部とダクト接続部とにおいて連続的に滑らかに風路の断面形状が変化する構成である。

このような構成の送風装置は、ファン吹出口からダクト接続口までの断面形状の変化を緩やかなものにし、圧力損失と乱流の発生とを低減する。その結果、送風装置は送風効率の低下が抑制され、騒音が低減される。

図１は本発明の実施の形態の送風装置を示す側断面図である。 図２は同送風装置のケーシング吸込口からの平面図である。 図３は同送風装置のファン吹出口における断面図である。 図４は同送風装置のダクト接続部の斜視図である。 図５は同送風装置のダクト接続部を取り除いたフレーム吹出口の正面図である。 図６は同送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部とをはめあい構造としたときの部分側断面図である。 図７は同送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部とにパッキンを備える構造としたときの部分側断面図である。 図８は同送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部にフランジを備える構造としたときの部分側断面図である。 図９は従来の送風装置を示す側断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の送風装置を示す側断面図、図２は同送風装置のケーシング吸込口からの平面図である。送風装置１は直方体状（たとえば長さ２７０ｍｍ×幅２７０ｍｍ×高さ２００ｍｍ）の外郭を成すフレーム２を備え、フレーム２の下面にはフレーム吸込口３を設け、側面にはフレーム吹出口４が設けられている。

またフレーム２の内側には、ファン５が配置されている。ファン５は、モータ９により駆動され、ファン吹出口１６を有する。ファン５の種類は、排気ダクト６が長い場合などファン５への静圧負荷が大きい場合でも確実に排気できる遠心ファンである。ファン５は平面形状が渦巻状のケーシング７と、ケーシング７内に配置された羽根車８と、羽根車８（たとえば外径１４５ｍｍ、高さ１００ｍｍの多翼羽根車）を駆動するモータ９を有している。遠心ファンであるため、スクロールケーシングによりファン５の静圧を向上することができる。そのため、ダクトが長い場合などファン５への静圧負荷が大きい場合でも送風効率の低下を抑制することができる。

ケーシング７は、吸込板１１と、天板１２と、外周壁１３とを有している。ここで吸込板１１はファン吸込口１０を備え、ファン吸込口１０はフレーム吸込口３に面しフレーム吸込口３と連通している。天板１２は、吸込板１１と対向しモータ９が固定されている。外周壁１３は、羽根車８を囲んでいる。天板１２は平板状の金属であり、外周壁１３よりも外形が大きく、フレーム吹出口４近傍まで延伸し、フレーム２に固定されている。

ケーシング７の外周壁１３は渦巻き形状であり、渦巻き形状の始点となる舌部１４から羽根車８の回転方向に、羽根車８との間隔が徐々に広がる。そして舌部１４に対向する舌部対向位置１５が、渦巻き形状の終点であり、舌部対向位置１５がファン吹出口１６となっている。

ここで風路３０は、ファン吹出口１６から排気ダクト６までの空気流路である。すなわち本発明の実施の形態の送風装置１は、風路３０に空気を吸い込み、排気ダクト６に排出する。

またダクト接続部１９は、ダクト接続口１８を有する。ダクト接続口１８はフレーム２の外側にあり、排気ダクト６に接続される。

図３は、本発明の実施の形態の送風装置のファン吹出口における断面図である。図３に示すように、ファン吹出口１６は一般的な遠心ファンと同様に矩形である。ファン吹出口１６は幅９５ｍｍ、高さ１０５ｍｍであり、等価直径（同じ面積を持つ円の直径）は１１２ｍｍとなる。

なお本実施の形態においては、ファン吹出口１６は風量を最大限確保するため矩形としたが、円形ダクトに接続する場合は、円形や楕円形が好ましく、ファン５の種類および形態に応じて矩形以外の形状であってもよい。

ファン吹出口１６は、フレーム吹出口４と所定の距離Ｌ（たとえば５８ｍｍ）の位置にある。ファン吹出口１６には、平板上の天板１２が一面を成し、一端がフレーム吹出口４まで延伸するフレーム内吹出部１７が接続されている。フレーム内吹出部１７の長さは、ファン吹出口１６とフレーム吹出口４との距離と同じ（５８ｍｍ）である。すなわちフレーム内吹出部１７はフレーム２の内側にあり、ダクト接続部１９とファン吹出口１６とをつなぐ。

フレーム２のフレーム吹出口４外周部分には、円形ダクトに容易に接続できるように、ダクト接続部１９が着脱可能に接続されている。ここで円形ダクトは、一般に換気機器等の配管に用いられる内径が１００ｍｍから１１０ｍｍ程度である。ダクト接続部１９（たとえば長さ９０ｍｍ）は、外径９７ｍｍの円形のダクト接続口１８を一端に備えている。断面形状が円形のダクト接続口１８を設けることにより、一般に使用される断面が円形のダクトへ滑らかに空気を排出することができる。その結果、送風装置１は圧力損失と、乱流の発生とを低減し、送風効率の低下が抑制され、騒音を低減することができる。

また、フレーム２にダクト接続部１９を着脱可能に設けている。そのため天井裏または壁内に配設されたダクトと、送風装置１とを接続する施工をする場合、ダクト接続部１９とダクトとの接続を行った後に、フレーム２とダクト接続部１９とを接続することができ、作業を容易にすることができる
図４は、本発明の実施の形態の送風装置のダクト接続部の斜視図である。図４に示すように、ダクト接続部１９は排気ダクト６の荷重による変形などに耐え得る剛性を持つよう金属製である。ダクト接続部１９のフレーム吹出口４側は、フレーム吹出口４よりも大きく拡径され、フレーム吹出口４よりも大きな開口面積となっている。ダクト接続部１９内には、一端がダクト接続部１９の円形の断面形状のダクト接続口１８に接合される樹脂製の内周ダクト２０が設けられている。このようにダクト接続部１９は、ダクト接続口１８を有する外周部品と、フレーム内吹出部１７につながる内周部品とを備えた二重構造である。これにより、ダクトの荷重が付加されるダクト接続口１８を有する外周部品を、金属などの剛体により製作して部品強度を向上することができる。また外周部品は、フレーム内吹出部１７とつながるため、曲面形状となる内周部品を樹脂成形などにより容易に作製できる。

図５は、本発明の実施の形態の送風装置のダクト接続部を取り除いたフレーム吹出口の正面図である。図４、図５に示すように、内周ダクト２０のフレーム吹出口４側は、フレーム吹出口４まで延伸しているフレーム内吹出部１７と同じ開口形状である。すなわち、円形のダクト接続口１８を滑らかに繋ぐように、フレーム内吹出部１７の断面形状は矩形の下辺が円弧状となっている。ダクト接続口１８とフレーム内吹出部１７とを繋ぐダクト接続部１９の外形は、滑らかに繋ぐような曲面形状となっている。これによりファン吹出口１６が円形となる軸流ファンだけでなく、ファン吹出口１６が矩形となる遠心ファンなどのファンであっても、ファン吹出口１６からダクト接続口１８までの断面形状の変化を緩やかなものにする。その結果、送風装置１は圧力損失と乱流の発生とが低減される。

また図示していないが、フレーム内吹出部１７の断面も矩形の下辺が円弧状となっている。ファン吹出口１６からフレーム吹出口４に近づくにつれ、円弧の半径は小さくなり、矩形のファン吹出口１６からフレーム吹出口４まで連続的に滑らかに断面形状が変化している。すなわち、ファン吹出口１６からダクト接続口１８まで、フレーム内吹出部１７とダクト接続部１９とにおいて連続的に滑らかに風路３０の断面形状が変化している。

また、ダクト接続部１９の内周ダクト２０とフレーム内吹出部１７との接合部に、フレーム２と同等の厚みの突出部２１を備えている。内周ダクト２０と突出部２１とは接する構造となっていて、空気漏れを防止し、騒音の発生や送風効率の低下を防止している。このようにフレーム内吹出部１７と、ダクト接続部１９との接合部に空気漏れ防止部を備えている。また、突出部２１の空気漏れ防止部は、容易に作製できる。

以上のように、フレーム２内側のファン吹出口１６からフレーム２外側のダクト接続口１８まで、フレーム内吹出部１７と内周ダクト２０とを通して断面積が連続的に滑らかに変化してつながっている。すなわち、ダクト接続口１８の面積はファン吹出口１６の面積よりも小さく、フレーム内吹出部１７と内周ダクト２０との断面積はダクト接続口１８に近づくにつれてしだいに減少している。換言すればファン吹出口１６からダクト接続口１８まで、フレーム内吹出部１７とダクト接続部１９との断面積は漸次減少する。これにより、ダクトの直径に対し大きなファン５を使用することができる。そしてファン５の静圧を向上することができるため、ダクトが長い場合などファン５への静圧負荷が大きい場合でも送風効率の低下を抑制することができる。

このような構成により、フレーム２外側のダクト接続部１９だけの短い距離ではなく、フレーム２内側のフレーム内吹出部１７も合わせた長い距離を使って形状及び断面積を連続的に滑らかに変化させている。そのため、圧力損失と乱流の発生とを低減し、送風効率の低下を抑制し、騒音を低減することができる。

なお、本実施の形態においては、ケーシング７の吸込板１１と、外周壁１３と、フレーム内吹出部１７の天板１２を除く部分とを一体に形成している。そして平板状の天板１２がケーシング７と、フレーム内吹出部１７の一部とを成している。そのためフレーム２内におけるケーシング７と、フレーム内吹出部１７との構造が簡素化され、取り付けも極めて行いやすい。

また本実施の形態においては、ダクト接続部１９が着脱可能である。そのため、天井裏および壁内に配設された排気ダクト６と、送風装置１とを接続する場合、ダクト接続部１９と排気ダクト６との接続を行った後に、フレーム２とダクト接続部１９とを接続することができ、設置作業が行いやすい。

このような構成によれば、モータ９を回転させてファン５を運転すると、ファン吸込口１０からケーシング７の内部に導かれた空気は、羽根車８の働きによりケーシング７の内部において昇圧される。そしてケーシング７の内部に導かれた空気は、ファン吹出口１６からフレーム内吹出部１７、ダクト接続部１９を通り、ダクト接続口１８に接続された排気ダクト６に排出される。

フレーム２内側のファン吹出口１６からフレーム２外側のダクト接続口１８までの間において、フレーム内吹出部１７とダクト接続部１９とを通して断面積がしだいに減少しながら連続的に滑らかに変化している。すなわちフレーム内吹出部１７は、矩形のファン吹出口１６からダクト接続部１９に向かって天板１２以外の部分が徐々に湾曲し、断面積を減少させながら半円形の開口形状となってフレーム吹出口４において内周ダクト２０と滑らかに接合している。内周ダクト２０は、天板１２側の直線形状が徐々に湾曲し、断面積を減少させながら円形のダクト接続口１８と滑らかに接合している。そのため、断面形状の変化を緩やかなものにして圧力損失と乱流の発生とを低減し、送風効率の低下を抑制し、騒音を低減することができる。

またフレーム内吹出部１７の長さが、ファン吹出口１６の面積の等価直径の０．３倍以上１．０倍以下の範囲内である０．５２倍となっている。そのため、ファン吹出口１６における空気の流れの旋回、および変流による不均一な速度分布を、フレーム内吹出部１７において徐々に均一化している。その結果、圧力損失と乱流の発生とを低減し、送風効率の低下を抑制し、騒音を低減することができる。

なおフレーム内吹出部１７の長さが、ファン吹出口１６の面積の等価直径の０．３倍より短いとファン吹出口１６での不均一な風速分布を十分に均一化できない。またフレーム内吹出部１７の長さが、１．０倍の長さであれば十分に均一化される。フレーム内吹出部１７の長さが、１．０倍より大きいと不要に送風装置１が大きくなってしまう。従ってフレーム内吹出部の長さは、ファン吹出口の面積の等価直径の０．３倍以上１．０倍以下とすることが望ましい。

またダクト接続部１９の長さが、円形のダクト接続口１８の面積の等価直径の０．５倍以上１．５倍以下の範囲内である０．９３倍となっている。そのため、フレーム内吹出部１７において均一化しきれなかった速度分布を、ダクト接続部１９において徐々に均一化する。その結果、圧力損失と乱流の発生とを低減し、送風効率の低下を抑制し、騒音を低減する。

なおダクト接続部１９の長さが、円形のダクト接続口１８の直径の０．５倍より短いとフレーム内吹出部１７において均一化しきれなかった速度分布を十分に均一化できない。またダクト接続部１９の長さが、１．５倍の長さであれば十分に均一化される。ダクト接続部１９の長さが、１．５倍より大きいと不要にダクト接続部１９が大きくなってしまう。従ってダクト接続部の長さは、ダクト接続口の面積の等価直径の０．５倍以上１．５倍以下とすることが望ましい。

なお、本実施の形態においてはフレーム内吹出部１７の長さは、ファン吹出口１６の面積の等価直径の０．３倍以上１．０倍以下であるとした。フレーム内吹出部１７の長さをファン吹出口１６の面積の等価直径の０．５倍以上とした方が、圧力損失と乱流の発生との低減効果が大きい。またフレーム内吹出部１７の長さをファン吹出口１６の面積の等価直径の０．７倍以下としたほうが、送風装置１を小型化することができる。

また本実施の形態においては、ダクト接続部１９の長さは、円形のダクト接続口１８の面積の等価直径の０．５倍以上１．５倍以下であるとした。ダクト接続口１８が円形でない場合、同じ面積になる円の直径、すなわち等価直径を基準とすればよい。またダクト接続部１９の長さを円形のダクト接続口１８の直径の０．８倍以上とした方が、圧力損失と乱流の発生との低減効果が大きい。またダクト接続部１９の長さを円形のダクト接続口１８の直径の１．２倍以下としたほうが、送風装置１を小型化することができる。

また本実施の形態においては、ダクト接続部１９の内周ダクト２０の接合部での空気漏れ防止の手段を突出部２１とした。しかし、本発明の実施の形態の送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部とをはめあい構造としたときの部分側断面図である図６に示すようなフレーム内吹出部１７と、ダクト接続部１９の内周ダクト２０とのはめ合い構造としてもよい。

またフレーム内吹出部１７の断面の外周の一部は、直線であってもよい。これにより、フレーム２内のファン５の一部と、フレーム内吹出部１７との一部を共通の平板状部品により構成できる。その結果、送風装置１の構造を簡素化することができ、容易に作製できる。

さらに図７は、本発明の実施の形態の送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部とにパッキンを備える構造としたときの部分側断面図である。図７に示すようなフレーム内吹出部１７と、ダクト接続部１９との接合部にパッキン２２を備える構造にしてもよい。すなわち空気漏れ防止部は、接合部に備えたパッキン２２である。

また図８は、本発明の実施の形態の送風装置のフレーム内吹出部とダクト接続部にフランジを備える構造としたときの部分側断面図である。図８に示すようにダクト接続部１９と、フレーム内吹出部１７それぞれの外周に備えたフランジ２３同士が接する、もしくはそれぞれのフランジ２３の間にフレーム２またはパッキン２２を挟み込む構造にしてもよい。すなわち空気漏れ防止部は、ダクト接続部１９およびフレーム内吹出部１７それぞれの外周に備えたフランジ２３同士が接する構造である。このような、はめ合い構造、パッキン２２、およびフランジ２３同士が接する空気漏れ防止部は、容易に作製できる。

本発明の送風装置は、圧力損失による乱流を抑え、騒音を低減することを可能とするものであるので、浴室、トイレなどの室内空気を換気するのに使用される天井埋込型換気扇等として有用である。

１ 送風装置
２ フレーム
３ フレーム吸込口
４ フレーム吹出口
５ ファン
６ 排気ダクト
７ ケーシング
８ 羽根車
９ モータ
１０ ファン吸込口
１１ 吸込板
１２ 天板
１３ 外周壁
１４ 舌部
１５ 舌部対向位置
１６ ファン吹出口
１７ フレーム内吹出部
１８ ダクト接続口
１９ ダクト接続部
２０ 内周ダクト
２１ 突出部
２２ パッキン
２３ フランジ

Claims (16)

1. 風路に空気を吸い込み排気ダクトに排出する送風装置であって、
   外郭を成すフレームと、
   前記フレームの内側にモータにより駆動しファン吹出口を有するファンと、
   前記フレームの外側に前記排気ダクトに接続されるダクト接続口を有するダクト接続部と、
   前記フレームの内側に前記ダクト接続部と前記ファン吹出口とをつなぐフレーム内吹出部とを備え、
   前記ファン吹出口から前記ダクト接続口まで前記フレーム内吹出部と前記ダクト接続部とにおいて連続的に滑らかに前記風路の断面形状が変化することを特徴とする送風装置。
2. 前記ダクト接続口の断面形状が円形であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記フレーム内吹出部の断面形状は矩形の下辺が円弧状であることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の送風装置。
4. 前記ファンがスクロールケーシングを備えた遠心ファンであることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
5. 前記ファン吹出口の面積が前記ダクト接続口の面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
6. 前記ファン吹出口から前記ダクト接続口まで前記フレーム内吹出部と前記ダクト接続部との断面積は漸次減少することを特徴とする請求項５に記載の送風装置。
7. 前記フレーム内吹出部の長さが前記ファン吹出口の面積の等価直径の０．３倍以上１．０倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
8. 前記ダクト接続部の長さが前記ダクト接続口の面積の等価直径の０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
9. 前記ダクト接続部は前記ダクト接続口を有する外周部品と、前記フレーム内吹出部につながる内周部品とを備えた二重構造であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
10. 前記フレーム内吹出部の断面の外周の一部が直線であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
11. 前記フレームに前記ダクト接続部を着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
12. 前記フレーム内吹出部と前記ダクト接続部との接合部に空気漏れ防止部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の送風装置。
13. 前記接合部に前記フレームと同じ厚みの突出部を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の送風装置。
14. 前記空気漏れ防止部は、前記フレーム内吹出部と前記ダクト接続部とのはめ合い構造としたことを特徴とする請求項１２に記載の送風装置。
15. 前記空気漏れ防止部は、前記接合部に備えたパッキンであることを特徴とする請求項１２に記載の送風装置。
16. 前記空気漏れ防止部は、前記ダクト接続部および前記フレーム内吹出部それぞれの外周に備えたフランジ同士が接する構造としたことを特徴とする請求項１２または１５のいずれか一項に記載の送風装置。

Images