JP5106181B2 - 換気扇 - Google Patents

Description

本発明は、プロペラ式の羽根車の回転によって換気流を形成する換気扇に関するものである。

プロペラ式の羽根車による換気扇は、開放風量は大きいものの静圧が低いという特徴がある。例えば、ダクト配管を通じて天井から排気する場合、ダクト配管の圧力損失が大きいときには、風量低下が大きいため高静圧が重視される。また、壁の換気口から排気する場合で圧力損失が低いときには、風量低下が小さいため開放風量が大きいことが重視される。壁排気であっても、外風の吹付けが強い場所においては、換気能力を確保するために高静圧が重視される。高静圧を実現するための工夫が講じられた換気扇に関する従来技術としては特許文献１や特許文献２に示されているようなものがある。

特開２００６−１７７２８６号公報 特開２００７−２１８５５５号公報

こうした換気扇では、羽根車、ケーシング等をプロペラ式の羽根車による換気扇と共用化できず、部品共通化による製造コストの低減を図ることが難しい。モーターが取付く本体フレームに静翼を設けたものは、ターボファンによるものほど高静圧は得られず、高静圧が重視されないような用途では、静翼による騒音の増加と開放風量低下の短所が目立つことになる。

本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高静圧化を簡単に推進できるプロペラ式の羽根車による換気扇を得ることであり、用途に応じて開放風量の大きい換気扇にも、高静圧の換気扇にも簡単に変更でき、部品共通化を推進できるプロペラ式の羽根車による換気扇を得ることである。

上記目的を達成するために本発明は、風洞の吸込口の周囲が室内の壁や天井に沿うフランジ部で囲まれ、この風洞内で風洞端に固定されたモーターによりプロペラ式の羽根車が回転し、風洞の吸込口から後方向へ向かう換気流を形成するようにした換気扇について、羽根車の後方に気流の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに転換するディフューザー風路を形成するディフューザー部材を設ける手段を採用する。また、そのディフューザー部材を着脱できるようにする。

本発明によれば、羽根車の後方にディフューザー風路があり、気流の流れは、ディフューザー風路により旋回成分を含む軸方向から放射成分の半径方向に変えられ、気流の持つ運動エネルギーが圧力エネルギーに転換される。即ち、回転方向成分が小さくなり、小さくなった成分が静圧上昇に変換される。従って、高静圧化を簡単に推進できるプロペラ式の羽根車による換気扇が得られる。そして、ディフューザー部材を着脱できるようにすることにより、開放風量の大きい換気扇にも、高静圧の換気扇にも簡単に変更でき、部品共通化も推進できる。

本発明の換気扇は壁や天井の室内側に取付けられ排気による換気を行うものであり、本体と意匠面を構成する前面の化粧グリルとから構成されている。本体は、風洞とモーター及びプロペラ式の羽根車の組付け総体であり、化粧グリルは、この本体の前面に着脱可能に装着されている。風洞は、前面の吸込口の周囲が、端縁に立上り部を有する、室内の壁や天井に沿うフランジ部で囲まれ、この風洞内で風洞端に固定されたモーターにより羽根車が回転する。羽根車の後方には、気流の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに転換するディフューザー風路を形成するディフューザー部材が着脱可能に設けられている。

ディフューザー部材は、底に穴の開いた円錐形や椀形に成形された樹脂成形物で、羽根車を外した状態で、回転軸側からモーターのフレーム側を外周から被覆するように取付けられている。ディフューザー部材の後端にはモーターを風洞端に固定する周方向に間隔をおいて設けられた数本の取付脚に取付けるための固定構造が一体成形され、この固定構造を使ってネジ等の固定手段無しにディフューザー部材が装着されている。ディフューザー部材を装着した後、羽根車を回転軸に装着し、化粧グリルを本体前面に付ければ高静圧のプロペラ式の羽根車による換気扇となる。

この換気扇によれば、羽根車の後方にディフューザー風路があり、気流の流れは、ディフューザー風路により旋回成分を含む軸方向から放射成分の半径方向に変えられ、気流の持つ運動エネルギーが圧力エネルギーに転換される。即ち、回転方向成分が小さくなり、小さくなった成分が静圧上昇に変換される。そして、ディフューザー部材を取外すことで、開放風量の大きい換気扇にすることも簡単にできる。高静圧の換気扇でも開放風量の大きい換気扇でも、ディフューザー部材の着脱だけで、その他の基本構成部品は共通であり部品共通化の推進により製造コストも低減できる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の換気扇の全体を取付状態で示す断面図、図２は、ディフューザー部材の斜視図、図３は、ディフューザー部材の断面図、図４は、他のディフューザー部材の斜視図、図５は、他のディフューザー部材の断面図、図６は、他の形態の換気扇全体を取付状態で示す断面図である。

本実施の形態の換気扇は、壁や天井の室内側に取付けられ排気による換気を行うものであり、本体１と意匠面を構成する前面の化粧グリル２とから構成されている。本体１は、風洞３とモーター４及びプロペラ式の羽根車５の組付け総体であり、化粧グリル２は、この本体１の前面に着脱可能に嵌め装着されている。風洞３は、前面の吸込口６の周囲が、端縁に立上り部を有する、室内の壁や天井に沿うフランジ部７で囲まれ、この風洞３内で風洞３端に固定されたモーター４により羽根車５が回転する。

羽根車５の後方には、気流の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに転換するディフューザー風路８を形成するディフューザー部材９が着脱可能に設けられている。ディフューザー風路８は、羽根ボスの後端部付近から風洞３の後端の後方までの間に形成される（図１参照）。ディフューザー部材９は、図２〜図５に示すように底に穴１０の開いた小径部１１と大径部１２を有する円錐形や椀形に成形された薄肉の樹脂成形物で、羽根車５を外した状態で、回転軸側からモーター４のフレーム側を外周から被覆するように取付けられている。ディフューザー部材９の後端にはモーター４を風洞３端に固定する周方向に間隔をおいて半径方向に設けられた数本（三本）の取付脚１３に取付けるための固定構造が一体成形されている。

固定構造は、取付脚１３を跨ぐ切欠き１４と、切欠き１４の両側に設けられた掛止爪１５とからなり、掛止爪１５の弾性変形により切欠き１４に跨がれた取付脚１３の後端を掛止める。この固定構造を使ってネジ等の固定手段無しにディフューザー部材９が装着されている。なお、固定構造を使わず、図６に示すように取付脚１３の羽根車５側にネジ等の固定手段１６によりディフューザー部材９を取付けても良い。ディフューザー部材９を装着した後、羽根車５を回転軸に装着し、化粧グリル２を本体１前面に付ければ高静圧のプロペラ式の羽根車５による換気扇となる。

この換気扇によれば、羽根車５の後方にディフューザー風路８があり、羽根車５を通過する気流の流れは、ディフューザー風路８により旋回成分を含む軸方向から放射成分の半径方向に変えられ、気流の持つ運動エネルギーが圧力エネルギーに転換される。即ち、回転方向成分が小さくなり、小さくなった成分が静圧上昇に変換される。そして、ディフューザー部材９を取外すことで、開放風量の大きい換気扇にすることも簡単にできる。高静圧の換気扇でも開放風量の大きい換気扇でも、ディフューザー部材９の着脱だけで、その他の基本構成部品は共通であり部品共通化の推進により製造コストも低減できる。

実施の形態２．
本実施の形態は、静翼との相乗効果で高静圧化の一層の推進を図ったもので、これに係る構成以外は基本的に実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１と同じ部分については同じ符号を用い、それらについての説明は省略する。なお、図７は、ディフューザー部材の斜視図、図８は、ディフューザー部材の断面図、図９は、羽根車の羽根と静翼の側断面図に流速ベクトルを示した説明図、図１０は、ディフューザー部材の有無、ディフューザー部材に静翼が有るものの風量と静圧を示した説明図、図１１は、風路部材を示す斜視図、図１２は、風路部材を示す断面図である。

本例の換気扇は、実施の形態１で示したディフューザー部材９のディフューザー風路８側面に複数枚の静翼１７を一体に設けたものである。各静翼１７の上流側（羽根車側）は軸方向に対して角度を持ち、下流側（モーター側）は軸方向に略平行である（図９参照）。静翼１７の枚数が多いほど高静圧化効果は高くなるが、静翼１７間の距離が狭くなり、風量低下を招き、また、塵埃の付着による目詰まりが起き易くなるため、羽根径８５ｍｍ程度の羽根車５での静翼１７の枚数は、３〜１２枚程度が適切である。

図９は羽根車５の羽根１８と静翼１７の側断面図に流速ベクトルを示したものである。羽根１８の方向１９への回転により、入口空気流２０は旋回速度成分２１で偏向して、軸流方向に対し角度Ａの出口空気流２２になる。軸流方向に対し角度Ｂの静翼１７で、出口空気流２２を受け、途中で軸方向に曲げ、出口空気流２３のように軸流方向に整流して高静圧化を実現している。出口空気流２２は、ディフューザー部材９で流路面積が絞られていくので、それに伴い風速が速くなり、静翼１７による高い効果が得られる。角度Ｂ＝角度Ａが最も効果が高いが、運転動作点により出口空気流２２の角度Ａが変化するため、頻繁に使用する動作点を考慮し、おおむね角度Ｂは２５〜６５°の範囲にしている。モーター４が誘導電動機では電源周波数５０Ｈｚと６０Ｈｚで回転速度が異なるし、接続する屋外フードやダクト配管による圧力損失でも動作点は変化する。

図１０はディフューザー部材９の有無、ディフューザー部材９に静翼１７が有るものの風量と静圧を示したものである。ディフューザー部材９を装着した場合は、開放風量は減少し、高静圧化する。ディフューザー部材９に静翼１７を付けたものでは、高静圧化が一層推進できる。本体１、化粧グリル２は共通なまま、高静圧の換気扇と開放風量の大きい換気扇が簡単に構成でき製造コストの削減に寄与できる。

なお、図１１，１２に示すように静翼１７をディフューザー部材９でなく、単なる円筒形の風路部材２４に設けても良い。この場合、風路部材２４はディフューザー部材９同様、着脱できる構造とする。これにより、静翼１７による高静圧化を図ったものと、静翼１７の無い開放風量の大きいものとの二様の換気扇が構成できることになる。

換気扇の全体を取付状態で示す断面図である。（実施の形態１） ディフューザー部材の斜視図である。（実施の形態１） ディフューザー部材の断面図である。（実施の形態１） 他のディフューザー部材の斜視図である。（実施の形態１） 他のディフューザー部材の断面図である。（実施の形態１） 他の形態の換気扇全体を取付状態で示す断面図である。（実施の形態１） ディフューザー部材の斜視図である。（実施の形態２） ディフューザー部材の断面図である。（実施の形態２） 羽根車の羽根と静翼の側断面図に流速ベクトルを示した説明図である。（実施の形態２） ディフューザー部材の有無、ディフューザー部材に静翼が有るものの風量と静圧を示した説明図である。（実施の形態２） 風路部材を示す斜視図である。（実施の形態２） 風路部材を示す断面図である。（実施の形態２）

符号の説明

３ 風洞、 ４ モーター、 ５ 羽根車、 ６ 吸込口、 ７ フランジ部、 ８ ディフューザー風路、 ９ ディフューザー部材、 １１ 小径部、 １２ 大径部、 １３ 取付脚、 １４ 切欠き、 １５ 掛止爪、 １７ 静翼、 ２４ 風路部材。

Claims (4)

1. 風洞の吸込口の周囲が室内の壁や天井に沿うフランジ部で囲まれ、この風洞内で同風洞端に固定されたモーターによりプロペラ式の羽根車が回転し、前記風洞の吸込口から後方向へ向かう換気流を形成するようにした換気扇であって、
   前記羽根車の後方に気流の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに転換するディフューザー風路を形成するディフューザー部材を設け、
   前記ディフューザー部材の後端には、切欠きと係止爪とが形成され、
   前記モーターを前記風洞に固定する取付足が前記切欠きに挿入された状態で、前記係止部が前記ディフューザー部材を前記取付足に掛止めることで、前記ディフューザー部材が着脱可能に固定される換気扇。
2. 請求項１に記載の換気扇であって、ディフューザー部材が小径部と大径部を有する形状で、その小径部側を羽根車側に、その大径部側をモーター側に位置させた換気扇。
3. 請求項１または２に記載の換気扇であって、ディフューザー部材のディフューザー風路側面に複数枚の静翼を設けた換気扇。
4. 請求項３に記載の換気扇であって、各静翼の上流側は軸方向に対して角度を持ち、下流側は軸方向に略平行である換気扇。