JP2019163758A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風性能の低下を抑制しつつ、騒音の発生を抑制することが可能な送風装置を提供する。【解決手段】送風装置は、枠体に固定された固定部材２４と、固定部材２４に固定され回転軸１２を備えたモータ１１と、ハブ９の周囲から立設するように設けられた複数の羽根８と、羽根８の外周に配置されたベルマウスと、を備える。固定部材２４は、モータ１１を取り付けるモータ固定部２５と枠体に連結される複数の支持部２６から構成されている。支持部２６は、前面３５と、前面３５の端部から回転軸１２方向に沿って吹き出し側に延在して設けられた側面と、を有する柱状形状である。側面は、羽根８の回転方向の上流側の上流側面２８と、羽根８の回転方向の下流側の下流側面２９とを有する。上流側面２８と下流側面２９とは対向するように設けられた一対の側面である。そして、上流側面２８は、下流側面２９よりも回転軸１２方向における長さが短い。【選択図】図３

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、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。

本発明に一態様に係る送風装置は、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。支持部は、前面と、前面から回転軸方向に沿って吹き出し側に延在して設けられた側面と、を有する柱状形状である。側面は、羽根の回転方向の上流側の上流側面と、羽根の回転方向の下流側の下流側面とを有する。上流側面と下流側面とは、対向するように設けられた一対の側面である。そして、上流側面は、下流側面よりも回転軸方向における長さが短い。

本発明によれば、送風効率の低下を抑制しつつ、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。

本発明の一態様に係る送風装置は、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。支持部は、前面と、前面から回転軸方向に沿って吹き出し側に延在して設けられた側面と、を有する柱状形状である。側面は、羽根の回転方向の上流側の上流側面と、羽根の回転方向の下流側の下流側面とを有する。上流側面と下流側面とは対向するように設けられた一対の側面である。そして、上流側面は、下流側面よりも回転軸方向における長さが短い。

この構成によれば、支持部の上流側面は下流側面よりも送風方向における長さが短くなっ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、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、騒音の発生も抑制することができる。

また、送風装置は、支持部が隣接するように配置されており、複数の羽根の外周側において、複数の羽根の回転方向の上流側に位置する支持部の上流側面の下流側面に対する回転軸方向の長さの割合は、羽根の回転方向の下流側に位置する他の支持部の上流側面の下流側面に対する回転軸方向の長さの割合よりも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、それぞれの支持部を通過する送風気流は、羽根の回転方向の上流側に位置する支持部に当たる気流の方が、羽根の回転方向の下流側に位置する支持部に当たる気流よりも旋回方向成分が大きい。そのため、それぞれの支持部を通過する送風気流に沿うように支持部を配置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当接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。

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。また、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を取り外したときの斜視図を示したものである。

図１、図２に示すように、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。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枚以上あればよい。

図１に示す構成によれば、モータ１１（図２参照）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。また、内筒の形状が四角柱となる角筒型の枠体２の筒内面には、４本の支持部２６が配置されている。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。

以下、一方の面の２本の支持部２６のうち、羽根８の回転方向の上流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に位置する支持部２６を支持部２６ｂとして説明する。また、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、支持部２６は、回転軸１２に垂直な面となる前面３５（３５ａ、３５ｂ）と、羽根８の回転方向の上流側（図３における左側）の上流側面２８と、羽根８の回転方向の下流側（図３における右側）の下流側面２９と、を有して構成される。前面３５は、羽根８の回転方向の上流側の端部において上流側面２８と接続され、羽根８の回転方向の下流側の端部において下流側面２９と接続されている。上流側面２８と下流側面２９とは、回転軸１２に平行な面で構成され、互いに対向している。また、上流側面２８と下流側面２９とは、前面３５の各端部から回転軸１２方向に沿って吹き出し側に延在して設けられている。つまり、支持部２６は、前面３５と一対の側面（上流側面２８、下流側面２９）とを有して構成された柱状形状（例えば、四角柱）となっている。また、詳細は後述するが、支持部２６の上流側面２８は、回転軸１２方向の長さが下流側面２９よりも短く形成される。また、支持部２６の上流側面端部３３と下流側面端部３４を結んだ面（破線３０に対応する面）は、回転軸１２に対して傾くように設置されている。

上流側面２８は、回転軸１２方向の長さが下流側面２９よりも短くなっていることで、上流側面２８と下流側面２９の長さが等しい場合よりも、送風気流２７と支持部２６とが直接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。すなわち、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で、支持部２６で生じる乱れを抑制することができる。よって、送風気流２７が支持部２６を通過する際における送風効率の低下を抑制することができ、気流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３に示すように、一方の面の２本の支持部２６のうち、羽根８の回転方向の上流側に位置する支持部２６ａと、羽根８の回転方向の下流側に位置する支持部２６ｂとでは、下流側面２９の回転軸１２方向の長さは同じであるが、上流側面２８の回転軸１２方向の長さが互いに異なっている。具体的には、支持部２６ａの上流側面２８ａの回転軸１２方向の長さは、支持部２６ｂの上流側面２８ｂの回転軸１２方向の長さよりも長くなっている。このため、支持部２６ａの上流側面端部３３ａと下流側面端部３４ａを結んだ破線３０ａは、回転軸１２に対して傾いた角度θａ（図示せず）を有している。また、支持部２６ｂの上流側面端部３３ｂと下流側面端部３４ｂを結んだ破線３０ｂは、回転軸１２に対して傾いた角度θｂ（図示せず）を有している。つまり、詳細は後述するが、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、支持部２６ｂを一対の支持部２６として構成を比較する。このとき、図３に示すように、羽根８の外周位置での外周円周３１において、回転方向の上流側にある支持部２６ａの上流側面２８ａの下流側面２９ａに対する回転軸１２方向の長さの割合は、回転方向の下流側にある支持部２６ｂの上流側面２８ｂの下流側面２９ｂに対する回転軸１２方向の長さの割合よりも、大きくなっている。なお、支持部２６を所定の強度とするため、下流側面２９ａと下流側面２９ｂとの回転軸１２方向の長さは略等しい寸法としている。また、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の円周距離３２ａｂと、支持部２６ａと支持部２６ｃの円周距離３２ａｃを比較した場合、円周距離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と支持部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、円周距離３２ａｃの方が円周距離３２ａｂよりも長い構成である。そのため、送風気流２７が一対の支持部２６ａ、支持部２６ｂをそれぞれ通過するときに、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。すなわち、図３の外周円周３１における換気扇１の断面が示すように、支持部２６ａを通過する送風気流２７ａと支持部２６ｂを通過する送風気流２７ｂとは、回転軸１２に対してそれぞれ異なる角度をもって接触している。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２．３の速度である。すなわち送風気流２７ａの方が、送風気流２７ｂよりも旋回成分が大きい気流となっている。

それぞれの送風気流２７ａ、２７ｂと支持部２６ａ、２６ｂの上流側面２８ａ、２８ｂとの接触面積を最小限とするために、支持部２６ａ、２６ｂの上流側面２８ａ、２８ｂの上流側面端部３３ａ、３３ｂを通過し、下流側面２９ａ、２９ｂの下流側面端部３４ａ、３４ｂを通過する図３に示す破線３０ａ、３０ｂとそれぞれの送風気流２７ａ、２７ｂとの方向を一致させることが望ましい。このとき、図４に示すように、送風気流２７ａの方が、送風気流２７ｂよりも旋回成分が大きい気流となっている。したがって、支持部２６ａの上流側面２８ａの方が、支持部２６ｂの上流側面２８ｂよりも回転軸１２方向の長さが長い形状とすることで、一対の支持部２６として、送風気流２７ａ及び送風気流２７ｂが支持部２６ａ及び支持部２６ｂをそれぞれ通過する際における接触面積を低減することができる。

また、下流側面２９ａと下流側面２９ｂとの回転軸１２方向の長さが異なる寸法であっても、回転方向の上流側にある支持部２６ａの上流側面２８ａの下流側面２９ａに対する回転軸１２方向の長さの割合は、回転方向の下流側にある支持部２６ｂの上流側面２８ｂの下流側面２９ｂに対する回転軸方向の長さの割合よりも、大きくすることができる。この構成によって、一対の支持部２６として、送風気流２７ａ及び送風気流２７ｂが支持部２６ａ及び支持部２６ｂをそれぞれ通過する際における接触面積を低減することができる。

一対の支持部２６として、送風気流２７ａ及び送風気流２７ｂが支持部２６ａ及び支持部２６ｂをそれぞれ通過する際における接触面積を低減することで、それぞれの支持部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、騒音の増大も抑制することができる。また、支持部２６ｃと支持部２６ｄについても支持部２６ａと支持部２６ｂ同様に上流側面２８の方が下流側面２９よりも短くなるように配置されている。

なお、本実施の形態では、支持部２６の上流側面２８と下流側面２９は回転軸と平行としたが、流れに沿うように回転軸１２に対して傾けてもよい。

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 上流側面
２９，２９ａ，２９ｂ 下流側面
３０，３０ａ，３０ｂ 破線
３１ 外周円周
３２ａｂ，３２ａｃ 円周距離
３３，３３ａ，３３ｂ 上流側面端部
３４，３４ａ，３４ｂ 下流側面端部
１０１ 送風装置
１０２ ファン
１０３ ベルマウス
１０４ 隙間

Claims (2)

1. 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、を備えた送風装置において、
   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、
   前記支持部は、前面と、前記前面の端部から回転軸方向に沿って吹き出し側に延在して設けられた側面と、を有する柱状形状であり、
   前記側面は、前記複数の羽根の回転方向の上流側の上流側面と、前記複数の羽根の回転方向の下流側の下流側面とが対向するように設けられた一対の側面であり、
   前記支持部の前記上流側面は、前記支持部の前記下流側面よりも送風方向における長さが短いことを特徴とする送風装置。
2. 複数の前記支持部が隣接するように配置されており、前記複数の羽根の外周側において、前記複数の羽根の回転方向の上流側に位置する前記支持部の前記上流側面の前記下流側面に対する前記回転軸方向の長さの割合は、前記複数の羽根の回転方向の下流側に位置する他の前記支持部の前記上流側面の前記下流側面に対する前記回転軸方向の長さの割合よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。