JP4369801B2

JP4369801B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP4369801B2
Application number: JP2004165887A
Authority: JP
Inventors: 英朗小川
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JP2005345017A

Description

本発明は、複数の部屋等の空間の換気を行う換気装置であって、換気ファンを収容した換気ボックスに対して吸気口位置を任意に決定できる換気装置に関する。

従来、この種の換気装置としては、例えば、浴室の天井裏に設置されて浴室、脱衣室、トイレ等の部屋（空間）の換気を行うものがある。また、この換気装置の吸気口の１つに熱交換器を備えた暖房ユニットを接続させて浴室乾燥暖房機としてもよく用いられている。
ところで、この換気装置における風量制御は、換気ファンのファンモータに印加する電流値を制御することによって行われている（特許文献１）。すなわち、換気ファンのある一定の回転数に対して、風量の大小とファンモータに印加する電流値の大小とは相関関係（特許文献１における「目標風量関係式」に相当する。）があり、そのため、換気装置の風量制御を行う上では、風量を直接認識する代わりにファンモータの電流値の大小を認識し、上記相関関係による制御基準を基にして風量を判断できるからである。
一方、換気対象となる部屋の間取りは各住宅によってまちまちであり、換気対象の部屋の配置に関わらず、ダクトの施工を簡便に行えるようにするため、換気ファンを収容する換気ボックスの側壁には複数の吸気口を隣接して設けて、換気ボックスにおける吸気口接続パターンに自由度を持たせている（特許文献２）。
特開２０００−３４６４３４特開２００３−１６１４８５

しかしながら、換気ボックスの吸気口接続パターン毎に換気ボックス内における空流（空気の流れ）が変化し、特定の吸気口接続パターンによっては風量制御における「回転数−電流値」の相関関係に大きな差が生じる。そうすると、唯一の制御基準で換気ファンを制御するとなると、吸気口接続パターン毎の風量に大きなバラツキが生じてしまい、吸気口接続パターン毎に送風性能が異なるという不具合が生じる。
一方、予め各吸気口接続パターンに対応した複数の制御基準を持つようにすることも考えられるが、これでは、制御構成の複雑化を招き、また、換気装置の設置時に施工された吸気口接続パターンに従った特定の制御基準を誤セットするおそれもある。従って、換気装置としては、複数の制御基準を持つことなく１つの制御テーブルでも、吸気口接続パターンに関わらず安定した送風性能が得られることが望ましい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸気口接続パターン毎における換気ボックス内の空気抵抗の差を抑えるようにして、１つの制御基準でも吸気口接続パターンに関わらず安定した送風性能が得られる換気装置を実現することを課題とする。

（１）本発明に係る換気装置は、任意に使用される複数の吸気口を設けると共に１つの排気口を設けた換気ボックスと、該換気ボックス内に収容した換気ファンと、該換気ファンによる風量をファンモータに流す電流値によって可変制御する風量制御手段とを備えた換気装置において、上記換気ファンのファン吸込み口側の面と上記換気ボックス構成面との間隙からなる通気路中に遮風体を設け、上記風量制御手段は、１つの制御基準に基づいて換気ファンの風量制御を行うようにしたことを特徴とするものである。
また、上記換気ファンは、シロッコファンを収容した円形ファンケーシングを有し、該円形ファンケーシングの上下面の一方側に円形のファン吸込み口を設けると共に側面にファン吹出口を横向きに設けた構成とし、上記遮風体は、上記ファン吹出口の吹出し方向に沿って上記円形ファンケーシングに２等分線を引いたときの上記ファン吹出口を含む側の領域内に設けられている。

また、上記換気ボックスは、上記吸気口と上記排気口が形成される４面の側壁を有し、上記排気口が第１側壁において片側寄りに形成され、上記第１側壁と隣接し且つ互いに対向する第２側壁と第４側壁のいずれかに他の吸気口よりも吸込み風量の大きい吸込み風量大の吸気口が設けられる構成であり、上記遮風体は、上記第１側壁の排気口寄り側に位置する第２側壁の吸気口位置から上記換気ファンのファン吸込み口に至るまでの間に設けられている。
また、上記遮風体は、上記換気ファンのファンケーシングに設けた板材からなる遮風板であり、該遮風板は、換気ボックス構成面との間にすき間が形成される大きさに設定されている。
また、上記換気ボックスの吸気口の１つは、熱交換器を備えた暖房ユニットからの連通口でもよい。

（２）上記構成の換気装置によれば、上記遮風体によって換気ボックスと換気ファンとの間隙からなる通気路における空気の流れに対して整流作用を生じさせることができ、換気ファンのファン吸込み口に対して円滑に空気が吸込まれるようになる。これにより、吸気口接続パターンの違いに関わらず、各吸気口接続パターン間における通気路を流れる空気抵抗の差を小さくすることができる。すなわち、複数の吸気口接続パターンのうち、換気ファンを同一回転数で運転したとき、一番大きな風量となる吸気口接続パターンと、一番小さな風量となる吸気口接続パターンに対して、両者の風量格差を小さくすることができる。従って、風量制御手段において、１つの制御基準で換気ファンを風量制御しても、吸気口接続パターンに関わらず、各接続パターン間における風量のバラツキを小さくすることができる。

以上のように、本発明によれば、上記換気ファンのファン吸込み口側の面と上記換気ボックス構成面との間隙からなる通気路中に遮風体を設けることで、吸気口接続パターン毎における換気ボックス内の空気抵抗の差が抑えられるようになるので、風量制御手段において１つの制御基準に基づいて換気ファンを風量制御しても、吸気口接続パターンに関わらず安定した送風性能が得られる効果がある。しかも、風量制御手段は、１つの制御基準を持つだけで様々な吸気口接続パターンの風量制御に対応できるから、その制御構成を簡易に構成することができる効果もある。

以下に、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。
図１に示すように、実施の形態による換気装置１は、浴室ＢＲの天井裏に設置され、浴室ＢＲやトイレＴＲ等の部屋（空間）の換気を行うものであり、特にこの換気装置１には暖房ユニット２が並設されて浴室暖房乾燥装置として使用される。この換気装置１は、換気ファン３を収容した換気ボックス１０には（図２参照）、トイレＴＲの天井に通じる換気ダクトＤ２が連結されると共に屋外に通じる排気ダクトＤ１が連結され、また、浴室ＢＲ内と連通した暖房ユニット２が並設されている。従って、上記換気装置１を運転させることで、トイレＴＲおよび浴室ＢＲの空気がそれぞれ換気ダクトＤ２および暖房ユニット２を通じて換気ボックス１０内に吸い込まれ、次いで換気ボックス１０内に吸い込まれた空気が排気ダクトＤ１を通じて屋外に排気される。これにより、トイレＴＲと浴室ＢＲの換気が行われ、また、暖房ユニット２によって浴室ＢＲに温風を吹き込むようにすることで浴室ＢＲの乾燥が行われる。
なお、この換気装置１では、脱衣室ＤＲの換気を行えるように設置されていないが、トイレＴＲと同様に脱衣室ＤＲの天井から換気ダクトを延ばして換気ボックス１０に連結させて脱衣室ＤＲの換気をも行えるようにしてもよいし、また、同様に換気ダクトを延ばして他の部屋の換気を行えるようにしてもよい。さらには、上記換気ダクトＤ２を通じたトイレＴＲ等のドアの下部に隙間を設け、この隙間を通じて全部屋の換気を行えるようにしてもよい。

図２に示すように、上記換気装置１は、任意に使用される複数の吸気口５２〜５６を設けると共に１つの排気口５１を設けた換気ボックス１０と、換気ボックス１０内に収容した換気ファン３と、換気ファン３による風量をファンモータ（図示せず）に流す電流値によって可変制御する風量制御手段を有する制御盤４とを備える。
上記換気ボックス１０は、４面の側壁を持つ矩形箱型を有し、その第１側壁１１には、上記排気口５１が片側寄りに形成されると共に排気口５１と隣接して吸気口５２が１つ形成されている。また、第１側壁１１に隣接する第２側壁１２と第４側壁１４には、それぞれ吸気口５３，５４が１つずつ形成され、第１側壁１１に対向する第３側壁１３には、左右に隣接して吸気口５５，５６が２つ形成されている。

そして、これら複数の吸気口５２〜５６は、本換気装置１が設置される住宅の間取りに応じて適宜に換気ダクト等が接続される。例えば、図１に示すものでは、第２側壁１２の吸気口５３は、この第２側壁１２に取付けられた暖房ユニット２の連通口となり、この暖房ユニット２を介して浴室ＢＲ内の空気を吸込むようにしている。また、第３側壁１３の一方の吸気口５６は、トイレＴＲに通じた換気ダクトＤ２が連結され、換気ダクトＤ２を通じてトイレＴＲ内の空気を吸込むようにしている。なお、これら以外の吸気口、すなわち、第１側壁１１の吸気口５２、第３側壁１３の吸気口５４および第４側壁１４の換気ダクトＤ２が接続されていない吸気口５５は、いずれも不使用の吸気口として閉塞板６によって塞がれる（図２に示すものでは、第４側壁１４の吸気口５４は、換気ファン３を制御するための制御盤４が上記閉塞板６の役目を果している。）。

また、各吸気口５２〜５６には、その開度設定がなされるダンパ７２〜７６が取付けられており、このダンパ７２〜７６によって吸気口５２〜５６の開度を調節することで、各部屋から吸い込む風量の大小が予め設定される。一般に、浴室暖房乾燥装置として使用される換気装置では、通常、浴室からの吸い込み風量が他の吸気口よりも吸い込み風量が大きくなるように各吸気口のダンパ位置（あるいは角度）が設定される。従って、本実施の形態による換気装置１においても、トイレＴＲの換気ダクトＤ２と連結する第３側壁１３の吸気口５６での吸い込み風量よりも暖房ユニット２と連結する第２側壁１２の吸気口５３での吸い込み風量が大きくなるようにダンパ７３，７６が位置設定されている。
なお、上記暖房ユニット２は、そのボックス２０内に図示しない給湯器から温水が供給されて浴室ＢＲ内の空気を加熱する熱交換器２１と、浴室ＢＲの空気を吸込んで熱交換器２１を介して浴室ＢＲへ排出する循環ファン２２とを備えている。

そして、この換気装置１は、上記制御盤４の風量制御手段によって換気ファン３のファンモータに印加する電流値を制御して換気ファン３による風量が可変されるが、この風量制御手段による風量制御においては、どのような吸気口接続パターンであっても１つの制御基準に基づいている。このことは、後述する遮風板８（遮風体）によって換気ボックス１０内の空気の流れをバランスよく整流させることによって吸気口接続パターン間における風量のバラツキを小さくしたことによるものである。また、図示しないリモコンからの操作によって、上記風量制御手段は、この換気装置において２４時間換気を行う弱風モード（低風量換気）、浴室ＢＲおよびトイレＴＲを一定時間強制換気する強風モード（高風量換気）等に切替え制御できるようにしてもよい。

次に、図３に示すように、上記換気ファン３は、シロッコファン３３を収容した円形ファンケーシング３０を有し、この円形ファンケーシング３０の下面３０Ｂに円形のファン吸込み口３２を設けると共に側面にファン吹出口３１を横向きに設けた構成を有する。そして、上記ファン吹出口３１の吹出し方向に沿って上記円形ファンケーシング３０に２等分線（図３中の一点鎖線）を引いたときの上記ファン吹出口３１を含む側の領域内であって、円形ファンケーシング３０の下面３０Ｂのコーナ部に遮風体となる板状の遮風板８が設けられている。

図４に示すように、上記換気ファン３のファン吹出口３１は換気ボックス１０の排気口５１に連結され、換気ファン３の上面３０Ａは換気ボックス１０の天井面１０Ａに取付けられる。一方、ファン吸込み口３２を設ける換気ファン３の下面３０Ｂと換気ボックス底面１０Ｂ（換気ボックス構成面）との間には一定の間隙Ｓが形成されており、この間隙Ｓが各吸気口５２〜５６から吸い込まれる空気の通気路Ｒとなる。上記遮風板８は、この通気路Ｒに設けられ、換気ボックス１０の底面１０Ｂとの間にすき間Ｓ１が形成される大きさに設定されている。しかも、上記遮風体８は、上記第１側壁１１と隣接し且つ上記排気口５１寄り側に位置する第２側壁１２における１つの吸気口５３の位置、すなわち、暖房ユニット２が並設されて他の吸気口５６よりも吸込み風量が大きい吸込み風量大の吸気口５３の位置から上記換気ファン３のファン吸込み口３２に至るまでの間に配置されている。

以上のように、本実施の形態による換気装置１によれば、上記遮風板８によって換気ボックス１０と換気ファン３との間隙Ｓからなる通気路Ｒにおける空気の流れに対して整流作用を生じさせることができ、換気ファン３のファン吸込み口３２に対して円滑に空気が吸込まれるようになる。
すなわち、特定の吸気口接続パターンにおいて、換気ファン３の円形のファン吸込み口３２に対して特定方向からの空気の吸込み量が増大または減少し、そのため、同一回転数で換気ファン３を運転しても、特定の吸気口接続パターンにおいては風量格差が生じ送風性能に大きな差を生じさせるものと考えられる。ところが、上記遮風板８を設けることによって、換気ボックス１０内の通気路Ｒにおいて空気の流れを整流させることができ、その結果、換気ファン３の円形のファン吸込み口３２に対して全周囲からほぼ均等に空気が流れ込むようになって、ファン吸込み口３２に対して円滑に空気が吸込まれるようになったと考えられる。

これにより、吸気口接続パターンの違いに関わらず、各吸気口接続パターン間における通気路Ｒを流れる空気抵抗の差を小さくすることができる。すなわち、複数の吸気口接続パターンのうち、換気ファン３を同一回転数で運転したとき、一番大きな風量となる吸気口接続パターンと、一番小さな風量となる吸気口接続パターンに対して、両者の風量格差を小さくすることができる。従って、制御盤４における風量制御手段において、１つの制御基準で換気ファン３を風量制御しても、吸気口接続パターンに関わらず、各接続パターン間における風量のバラツキを小さくすることができる。

以上のことから、本実施の形態による換気装置１によれば、風量制御手段においては１つの制御基準（例えば、「ファン回転数−モータ電流値」相関関係の制御テーブルまたは関係式等）に基づいて換気ファン３を風量制御しても、吸気口接続パターンに関わらず安定した送風性能が得られる効果がある。しかも、風量制御手段は、１つの制御基準を持つだけで様々な吸気口接続パターンの風量制御に対応できるから、その制御構成を簡易に構成することができる効果もある。

（実証試験）
次に、上記遮風板８によって、各吸気口接続パターン間における風量バラツキが小さくなることは、以下の実験結果によって実証されていることを説明する。
まず、上記実施の形態で示したタイプの浴室暖房乾燥装置を用い、その吸気口接続パターンとしては、図５（１）〜（６）に示す６つのパターンにおいて、上記遮風板８を設けた場合と、設けない場合とで、換気ファン３のファン回転数に対するファンモータ電流値（回転数−電流値）、およびファン回転数に対する風量（回転数−風量）を測定した。その測定結果は、表１〜表４および図６〜図９のグラフに示す。なお、図５（１）〜（３）の接続パターンＡ〜Ｃに対するものは、表１、表２および図６、図７に示した。また、図５（４）〜（６）の接続パターンＡ’〜Ｃ’に対するものは、表３、表４および図８、図９に示した。

これらの測定結果からも明らかなように、遮風板８を設けない場合は、接続パターンＡと接続パターンＢとの間で、電流値および風量ともに大きな格差が見られるが（表２、図６（Ｂ）、図７（Ｂ））、遮風板８を設けた場合、これら接続パターンＡと接続パターンＢとの間で、電流値および風量ともにその格差が縮まっていることが分かる（表１、図６（Ａ）、図７（Ａ））。このことは、上記遮風板８を設けることによって、各接続パターンＡ〜Ｃの間における風量バラツキが小さくなったことを示している（図７（Ａ）（Ｂ））。

一方、図５（４）〜（６）に示す接続パターンＡ’〜Ｃ’においては、遮風板８を設けない場合でも、各接続パターンＡ’〜Ｃ’間において、電流値および風量ともに大きな格差が見られなかったし（表４、図８（Ｂ）、図９（Ｂ））、また、遮風板８を設けても、各接続パターンＡ’〜Ｃ’間における電流値および風量ともに、遮風板８を設けない場合とほとんど変わらないことが分かった（表３、図８（Ａ）、図９（Ａ））。
以上のことから、上記遮風板８を設けることで、風量や電流値に大きな差が生じる接続パターン間（上記の接続パターンＡと接続パターンＢ）に対してはその格差を縮めるの非常に有効であり、しかも、風量や電流値に大きな格差が生じていない接続パターン間（上記の接続パターンＡ’〜Ｃ’）に対してはほとんど影響しないことが明らかとなった。

（その他）
なお、上記実施の形態においては、遮風板８を換気ファン３のファンケーシング３０に設けるようにするが、換気ボックス底面１０Ｂ（換気ボックス構成面）に設けてファンケーシング３０との間に所定のすき間Ｓ１を形成する大きさに設定してもよい。
また、遮風板８は、ファンケーシング３０のコーナ部に設けるが、ファン吸込み口３２のあるファンケーシング下面３０Ｂの任意の位置に設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、板状の遮風板８とするが、突部や膨出部等のように空流に抵抗を付与する物体となる遮風体であれば何でもよい。
さらに、上記実施の形態では、暖房ユニット２を並設する浴室暖房乾燥装置に使用される換気装置１を挙げたが、暖房ユニット２を並設しない単なる換気装置１でもよいし、また、空気清浄機やエアコン等の空調機等のようなもので換気機能が要求される全装置に使用することができる。
さらには、本発明の換気装置は、住宅における換気装置の他に工場や電車等の輸送機における空間等のような換気が要求されるあらゆる空間に対しても使用することができる。

換気装置の設置状態の一例を示した斜視図である。本発明の実施の形態による換気装置の内部構成を示した平面図である。換気ファンを斜め下方から眺めた斜視図である。換気ボックス内の内部構成を側方から眺めた側面図である。実証実験した各種の吸気口接続パターンを示した模式図である。図５（１）〜（３）に示した吸気口接続パターンＡ〜Ｃにおけるファン回転数に対するファンモータ電流値の相関関係を示したグラフであり、同図（Ａ）は遮風板を設けた場合を示し、同図（Ｂ）は遮風板を設けない場合を示す。図５（１）〜（３）に示した吸気口接続パターンＡ〜Ｃにおけるファン回転数に対する風量の相関関係を示したグラフであり、同図（Ａ）は遮風板を設けた場合を示し、同図（Ｂ）は遮風板を設けない場合を示す。図５（４）〜（６）に示した吸気口接続パターンＡ’〜Ｃ’におけるファン回転数に対するファンモータ電流値の相関関係を示したグラフであり、同図（Ａ）は遮風板を設けた場合を示し、同図（Ｂ）は遮風板を設けない場合を示す。図５（４）〜（６）に示した吸気口接続パターンＡ’〜Ｃ’におけるファン回転数に対する風量の相関関係を示したグラフであり、同図（Ａ）は遮風板を設けた場合を示し、同図（Ｂ）は遮風板を設けない場合を示す。

符号の説明

１換気装置
２暖房ユニット
３換気ファン
４制御盤（風量制御手段）
８遮風板（遮風体）
１０換気ボックス
１１第１側壁
１２第２側壁
１３第３側壁
１４第４側壁
３０ファンケーシング
３１ファン吹出し口
３２ファン吸込み口
３３シロッコファン
５１排気口
５２〜５６吸気口
Ｒ通気路

Claims

任意に使用される複数の吸気口を設けると共に１つの排気口を設けた換気ボックスと、該換気ボックス内に収容した換気ファンと、該換気ファンによる風量をファンモータに流す電流値によって可変制御する風量制御手段とを備えた換気装置において、
上記換気ファンのファン吸込み口側の面と上記換気ボックス構成面との間隙からなる通気路中に遮風体を設け、
上記風量制御手段は、１つの制御基準に基づいて換気ファンの風量制御を行うようにしたことを特徴とする換気装置。
請求項１に記載の換気装置において、
上記換気ファンは、シロッコファンを収容した円形ファンケーシングを有し、該円形ファンケーシングの上下面の一方側に円形のファン吸込み口を設けると共に側面にファン吹出口を横向きに設けた構成とし、
上記遮風体は、上記ファン吹出口の吹出し方向に沿って上記円形ファンケーシングに２等分線を引いたときの上記ファン吹出口を含む側の領域内に設けられている換気装置。
請求項１または２に記載の換気装置において、
上記換気ボックスは、上記吸気口と上記排気口が形成される４面の側壁を有し、上記排気口が第１側壁において片側寄りに形成され、上記第１側壁と隣接し且つ互いに対向する第２側壁と第４側壁のいずれかに他の吸気口よりも吸込み風量の大きい吸込み風量大の吸気口が設けられる構成であり、
上記遮風体は、上記第１側壁の排気口寄り側に位置する第２側壁の吸気口位置から上記換気ファンのファン吸込み口に至るまでの間に設けられる換気装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の換気装置において、
上記遮風体は、上記換気ファンのファンケーシングに設けた板材からなる遮風板であり、該遮風板は、換気ボックス構成面との間にすき間が形成される大きさに設定されている換気装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の換気装置において、
上記換気ボックスの吸気口の１つは、熱交換器を備えた暖房ユニットからの連通口である換気装置。