JP6014803B1

JP6014803B1 - 扇風機

Info

Publication number: JP6014803B1
Application number: JP2015236487A
Authority: JP
Inventors: 哲弥相崎
Original assignee: EARTH BLOW JAPAN INC.
Current assignee: EARTH BLOW JAPAN INC.
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: CA2986131C; WO2017094706A1; US20180149160A1; JP2017101623A; CA2986131A1; MX2017013646A; CN107709790A

Abstract

【課題】羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく冷風を吹き出すことができる扇風機を提供することを提供する。【解決手段】本発明に係る扇風機は、空気の吸込口と空気の吹出口とが形成された筐体と、空気を前記吸込口から前記筐体内に吸い込み、吸い込んだ空気を前記吹出口から吹き出すための軸流ファンと、前記吸込口から吸い込んだ空気を通過させる気化フィルタと、前記気化フィルタに水を供給可能な水供給システムと、前記気化フィルタの下流側に設置された、前記気化フィルタを通過した空気を冷却するための間接熱交換器と、前記間接熱交換器の冷媒を冷却する冷却器とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、気化フィルタに含まれる水の気化熱を利用して冷風を吹き出す扇風機に関する。

扇風機は、単に空気の流れを作るものであるが、その空気の流れにより身体の表面で温められた空気が吹き飛ばされることから、扇風機の風が涼しいと感じる。ただし、基本的に、扇風機は空気の温度を下げる機能を有していないことから、あまりに気温が高くなると、もはや涼しいと感じなくなる。

そこで、水の気化熱を利用して積極的に空気の温度を下げて冷風を吹き出す扇風機（冷風扇）が使われる。具体的には、空気の通り道に気化フィルタを設置し、その気化フィルタに水を供給する。そして、水を含んだ気化フィルタを空気が通過すると、気化フィルタに含まれていた水が気化し、その際に必要な気化熱を空気から奪うことになるので、空気が冷却される。

特許文献１及び２には、この種の冷風扇において、気化フィルタの含水能力を超えて供給された水は気化フィルタからタンクに落下することになるが、その際に耳障りな音が継続的に発生してしまうことから、それを防止する方法が開示されている。

特開平５−９３５２５号公報特開２００８−１３８９３２号公報

ところが、体育館、工場、倉庫など広い空間や、外部で使用する羽根径の大きい大流量タイプの扇風機の場合、水の気化熱を利用しても空気の冷却が追いつかず、暖かい空気が吹き出されることがあった。

そこで、本発明は、羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく冷風を吹き出すことができる扇風機を提供することを目的とする。

本発明に係る扇風機は、
空気の吸込口と空気の吹出口とが形成された筐体と、
空気を前記吸込口から前記筐体内に吸い込み、吸い込んだ空気を前記吹出口から吹き出すための軸流ファンと、
前記吸込口から吸い込んだ空気を通過させる気化フィルタと、
前記気化フィルタに水を供給可能な水供給システムと、
前記気化フィルタの下流側に設置された、前記気化フィルタを通過した空気を冷却するための間接熱交換器と、
前記間接熱交換器の冷媒を冷却する冷却器と
を有し、
前記吸込口及び前記吹出口が、前記筐体に対して同一側面に形成されており、
前記吹出口は、前記筐体の側面中央部に形成されており、前記吸込口は、前記吹出口の外縁部に形成されている。

本発明によれば、羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく冷風を吹き出すことができる扇風機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る扇風機の内部構造を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る扇風機の外観を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る扇風機の外観を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る扇風機の外観を示す背面図である。熱風排出部の構成を示す拡大図である。

本発明に係る扇風機は、気化フィルタに含まれる水の気化熱を利用して冷風を吹き出す扇風機であり、特に羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく冷風を吹き出すことができる扇風機である。本発明の一実施形態に係る扇風機の内部構造を図１に示し、本発明の一実施形態に係る扇風機の外観を図２〜図４に示す。この扇風機では、筐体１０の正面部分に、空気の吸込口１１と空気の吹出口１２とが形成されており、筐体１０の内部には軸流ファン２０が設置されている。

筐体１０は、プラスチック製でもよく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製でもよい。ただし、筐体１０の少なくとも内面は、外気温度により内部の温度上昇を防ぐ観点から、発泡プラスチックなどの断熱材で形成されていることが好ましい。吸込口１１及び吹出口１２の形成位置は、目的に応じて適宜設定することができる。例えば、吸込口１１を筐体１０の一方の側面に形成し、その反対側の側面に吹出口１２を形成することができる。ただし、この場合、吸込口１１からは常時冷却前の暖かい空気が吸い込まれることになり、特に羽根径の大きい大流量タイプでは、冷却が追いつかず暖かい空気が吹出口１２が吹き出されることもあった。

そこで、図２に示すように、吸込口１１及び吹出口１２は、筐体１０に対して同一側面に形成されていることが好ましい。こうすることで、吹出口１２から吹き出された冷たい空気の一部も再度吸込口１１から吸い込まれるようになり、吹出口１２から吹き出される空気がより低温になる。特に羽根径の大きい大流量タイプでは、暖かい空気を一気に冷却することは難しいことから、このような構成が有効である。扇風機をコンパクト化する観点から、図２〜図４に示すように、筐体１０の一側面の中央部に吹出口１２が形成されており、吹出口１２の外縁部に吸込口１１が形成されていることが好ましい。

軸流ファン２０は、吸込口１１から吹出口１２までの流路の途中に設置されるものであり、吸込口１１から空気を筐体１０内に吸い込み、その吸い込まれた空気を吹出口１２から吹き出すためのファンである。前述のように、本発明の構造は、羽根径の大きい大流量タイプの扇風機に適している。具体的には、軸流ファンの羽根径は２０〜５０インチが好ましく、２４〜３６インチがより好ましい。また、運転時の流量は３５００〜３５０００ｍ^３／ｈが好ましく、５０００〜２５０００ｍ^３／ｈがより好ましい。軸流ファン２０を回転させるモーターは軸流ファン２０に内蔵されていてもよいが、別体のモーターを用いてベルト及びプーリーにより軸流ファン２０を回転させてもよい。その際、ギアを使用することで軸流ファン２０の回転数を調整することもできる。

本発明に係る扇風機には、図１に示すように、吸込口１１から吸い込んだ空気を通過させる気化フィルタ３０が設置されている。気化フィルタ３０は、吸込口１１から吹出口１２までの流路の途中に設置されることになるが、通常は、軸流ファン２０より上流側に設置される。気化フィルタ３０は、段ボールなどの紙製でもよく、気泡ウレタンフォームや焼結ポリエチレン材などのプラスチック製でもよい。気化フィルタ３０に水を含ませることから、特にプラスチック製の気化フィルタ３０の場合には、親水性を高める措置を施しておくことが好ましい。

本発明に係る扇風機では、図１に示すように、タンク４１及び水供給配管４２からなる水供給システム４０により、気化フィルタ３０の上方にある水供給配管４２に形成された散水部４２ａから気化フィルタ３０に水が供給（散水）される構成となっている。すなわち、タンク４１に入っている水は、タンク４１内に設置されたポンプ（不図示）により水供給配管４２に吸い上げられ、気化フィルタ３０の上方に形成された散水部４２ａから気化フィルタ３０に供給される。このように、気化フィルタ３０の上方から水を供給することで、気化フィルタ３０に水を含ませることができる。そして、水を含んだ気化フィルタ３０を吸込口１１から吸い込んだ空気が通過すると、気化フィルタ３０に含まれていた水が気化し、その際に必要な気化熱を空気から奪うことになるので、空気が冷却される。また、水が入ったタンク４１に設置されたボックス４８内に銀イオンセラミックボールを投入することで、細菌発生を抑制することができ、空気清浄機能を発揮させることができる。銀イオンセラミックボールの代わりに殺菌灯を使用することでも、細菌発生を抑制することができ、空気清浄機能を発揮させることができる。殺菌灯を設置する位置は、タンク４１内でもよく、水供給配管４２の途中でもよい。

本発明に係る扇風機には、図１に示すように、気化フィルタ３０の上流側に、吸込口１１から吸い込んだ空気を通過させるプレ気化フィルタ３５が設置されていることが好ましい。プレ気化フィルタ３５の設置位置に関しては、吸込口１１から気化フィルタ３０までの流路の途中に設置されることになる。プレ気化フィルタ３５は、段ボールなどの紙製でもよく、気泡ウレタンフォームや焼結ポリエチレン材などのプラスチック製でもよい。プレ気化フィルタ３５に水を含ませることから、特にプラスチック製のプレ気化フィルタ３５の場合には、親水性を高める措置を施しておくことが好ましい。

そして、図１に示すように、水供給システム４０により、プレ気化フィルタ３５の上方にある水供給配管４２に形成された散水部４２ｂからプレ気化フィルタ３５に水が供給（散水）される構成となっていることが好ましい。すなわち、タンク４１に入っている水は、タンク４１内に設置されたポンプ（不図示）により水供給配管４２に吸い上げられ、プレ気化フィルタ３５の上方に形成された散水部４２ｂからプレ気化フィルタ３５に供給される。こうすることで、プレ気化フィルタ３５の上方から水を供給することができ、プレ気化フィルタ３５に水を含ませることができる。そして、水を含んだプレ気化フィルタ３５を吸込口１１から吸い込んだ空気が通過すると、プレ気化フィルタ３５に含まれていた水が気化し、その際に必要な気化熱を空気から奪うことになるので、空気が冷却される。

このように気化フィルタ３０の上流側にプレ気化フィルタ３５を設置することで、気化フィルタ３０に到達する空気をあらかじめ冷却することができる。また、気化フィルタ３０は吸込口１１に露出することがなくなり、吸込口１１に差し込む太陽光などで気化フィルタ３０が暖められることを避けることができる。その結果として、気化フィルタ３０での空気の冷却効率を上げることができる。

水供給システム４０により供給される水は常温でも構わないが、チラーなどで冷却された水でもよい。例えば、図１に示すように、投げ込み型のチラー４５を水供給配管４２に接続された冷却部４６に投げ込むことで、水を冷却することができる。そのとき、タンク４１から冷却部４６までの配管を他の部分より太くすることで、水が冷却部４６に滞留しやすくなり冷却効率を上げることができる。また、複数のチラー４５を用いて、複数の領域に分割されたタンク４１のそれぞれに投げ込み式のチラーを投入することもできる。

チラー４５としては、例えば、冷却電力１〜１０ｋＷの比較的小型なものを用いることができる。チラー４５では熱が発生することになるが、例えば、扇風機の筐体１０の背面に排熱用ファン１６ａを設置することで、その熱を排出することができる。

気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５に供給されたものの気化しなかった水は、タンク４１に戻されることが好ましい。また、タンク４１内の水を交換可能とするため、例えば筐体１０の下部に、タンク４１内の水を外に排出するドレンコックを設置することが好ましい。

なお、水供給システム４０による気化フィルタ３０及びプレ気化フィルタ３５への水の供給は、連続的でもよく断続的でもよい。また、水を供給せず、運転停止前に気化フィルタ３０及びプレ気化フィルタ３５を乾燥させることもできる。気化フィルタ３０及びプレ気化フィルタ３５を乾燥させることで、カビの発生などを抑えることができる。さらに、空気の温度調節のため、水の供給速度を調整する機構を有することが好ましい。また、気化フィルタ３０及びプレ気化フィルタ３５を乾燥させるため、例えば気化フィルタ３０とプレ気化フィルタ３５の間の流路に乾燥用ファン１５を設置し、運転スイッチをＯＦＦにした後にタイマーで１時間ほど乾燥用ファン１５を回転させることで、気化フィルタ３０及びプレ気化フィルタ３５へのカビの発生などを抑えることができる。

本発明に係る扇風機には、例えば、気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５の上流側に、防塵フィルタ、空気清浄フィルタが設置されていてもよい。こうすることで、気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５の寿命を延ばすことができ、また吹出口１２からクリーンな空気が排出されるようになる。また、気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５が防塵や空気清浄機能を有していてもよい。さらに、ポリエステルやモダアクリル製のプレフィルターを吸込口１１の部分に設置されていてもよい。

本発明に係る扇風機には、図１に示すように、気化フィルタ３０の下流側に、気化フィルタ３０を通過した空気をさらに冷却するための間接熱交換器としての冷却コイル５０が設置されている。そして、冷却コイルの内部を流れる冷媒を冷却する冷却器（チラー５１）が設置されている。

気化フィルタ３０による空気の冷却は、吸い込む空気の温度（外気温）と、気化フィルタ３０に含ませる水の温度に影響を受ける。外気温が上昇すれば、吸込口１１から吸い込む空気だけでなく、タンク４１に入っている水の温度も上昇することから、空気を所望の温度まで冷却することは困難になる。これは、特に羽根径の大きい大流量タイプの扇風機において顕著であり、外気温が上昇すると吹出口１２から噴出される空気では涼しさを感じにくくなる。一方、本発明のように、気化フィルタ３０の下流側に冷却コイル５０を設置し、冷却コイル５０の内部にはチラー５１で強制的に冷却させた冷媒を流せるような構成とすることで、外気温が上昇しても吹出口１２から噴出される空気により涼しさを感じやすくなる。さらに、前述のように筐体１０の少なくとも内面を断熱材で形成し、筐体１０の内部に気化フィルタ３０（及びプレ気化フィルタ３５）やタンク４１することで、気化フィルタ３０（及びプレ気化フィルタ３５）やタンク４１内の水の温度上昇を抑えることができる。従来の気化フィルタを有する扇風機では、気化フィルタが外部に露出しており、特に屋外や建物入口での使用の際にはそこに直射日光が当たってしまうことで、気化フィルタ及びタンク内の水の温度が大きく上昇していたが、上記の構成とすることで、外気温度や直種日光の影響を受けにくくなる。

間接熱交換器の具体例としては、多管式熱交換器、コイル式熱交換器、プレート式熱交換器、スパイラル式熱交換器が挙げられ、冷却性能などを考慮して適宜選択することができる。チラー５１としては、例えば、冷却電力１〜１０ｋＷの比較的小型なものを用いることができる。なお、チラー５１からは２℃程度まで冷却された水が排出されるが、冷却コイル５０により暖められて１０℃以上になるため、結露の問題は生じにくい。チラー５１では熱が発生することになるが、例えば、扇風機の筐体１０の背面に排熱用ファン１６ａを設置することで、その熱を排出することができる。

本発明に係る扇風機には、図１に示すように、軸流ファン２０の下流側にある吹出口１２周辺に、ミスト散布装置６０が設置されていることが好ましい。こうすることで、空気中にミストを含ませることができ、最終的に吹出口１２から排出された冷風の体感温度を下げることができる。

以上のような構成を有する本発明に係る扇風機は、羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく冷風を吹き出すことができる。

本発明の扇風機は、送風機能に加えて冷房機能を発揮させることを主目的としているが、切り替えなどにより冷房機能の代わりに暖房機能を発揮させる構成にすることもできる。その際に、間接熱交換器が設置されていることを有効に活用することができる。すなわち、間接熱交換器の内部を流れる熱媒体を加熱するヒーター５２を設置しておけば、その間接熱交換器を通過する空気を暖めることができる。さらに、空気を直接加熱するために、空気の流路に外部加熱器（図１では電熱器８０）を設置することもできる。

また、さらなる効率のよい暖房機能を実現するため、熱風発生器７０と、熱風発生器７０からの熱風が軸流ファン２０による空気の回転方向に沿って排出されるように設置された熱風排出部７１とを有することが好ましい。熱風排出部７１は、軸流ファンの下流側に設置されることが好ましい。こうすることで、例えば熱風発生器７０で発生させた約３５０℃の熱風が、空気の気流に乗りやすい状態で排出されることから、空気の暖房効率が高くなる。熱風発生器７０としては、例えば、暖房電力５〜１５ｋＷのものを用いることができる。熱風発生器７０の周囲には熱が発生することになるが、例えば、扇風機の筐体１０の背面に排熱用ファン１６ｂを設置することで、外部に排出することができる。

熱風排出部７１の具体的構造の一例としては、図５にその拡大図を示すように、リング状配管７１ａに熱風排出孔７１ｂが形成されており、熱風排出孔７１ｂの周囲には、排出される熱風がリングの回転方向に沿って排出されるように邪魔板７１ｃが設置されているものが挙げられる。そして、熱風排出部７１となるリング状配管５１ａは、軸流ファン２０と同一の軸となるように設置される。そうすることで、熱風発生器７０で生成した熱風が、リング状配管７１ａの熱風排出孔７１ｂから排出される際に、邪魔板７１ｃの効果により軸流ファン２０による空気の回転方向に向かうようになる。したがって、熱風が空気の気流に乗りやすい状態で排出され、空気の暖房効率が高くなる。

暖房運転の場合、通常、気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５には水を供給しないが、気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５に水を供給しても構わない。気化フィルタ３０やプレ気化フィルタ３５に水を供給すると暖房効率は下がってしまうが、空気を加湿することができる。また、水が入ったタンク４１に設置されたボックス４８内に銀イオンセラミックボールを投入することで、細菌発生を抑制することができ、空気清浄機能を発揮させることができる。銀イオンセラミックボールの代わりに殺菌灯を使用することでも、細菌発生を抑制することができ、空気清浄機能を発揮させることができる。殺菌灯を設置する位置は、タンク４１内でもよく、水供給配管４２の途中でもよい。

以上のような構成を有することで、羽根径の大きい大流量タイプであっても効率よく温風を吹き出すことができる。

本発明に係る扇風機の筐体１０の下部に、例えば、ロック機構つきのキャスターを設置することで、可動型の扇風機となる。また、本発明に係る扇風機を稼働させるためのスイッチ類を内部に格納できる構造とすることで、全天候型の扇風機となる。

１０筐体
１１吸込口
１２吹出口
１５乾燥用ファン
１６ａ排熱用ファン
１６ｂ排熱用ファン
２０軸流ファン
３０気化フィルタ
３５プレ気化フィルタ
４０水供給システム
４１水タンク
４２水供給配管
４２ａ散水部
４２ｂ散水部
４５チラー
４６冷却部
４８ボックス
５０冷却コイル
５１チラー
５２ヒーター
６０ミスト散布装置
７０熱風発生器
７１熱風排出部
７１ａリング状配管
７１ｂ熱風排出孔
７１ｃ邪魔板
８０電熱器

Claims

空気の吸込口と空気の吹出口とが形成された筐体と、
空気を前記吸込口から前記筐体内に吸い込み、吸い込んだ空気を前記吹出口から吹き出すための軸流ファンと、
前記吸込口から吸い込んだ空気を通過させる気化フィルタと、
前記気化フィルタに水を供給可能な水供給システムと、
前記気化フィルタの下流側に設置された、前記気化フィルタを通過した空気を冷却するための間接熱交換器と、
前記間接熱交換器の冷媒を冷却する冷却器と
を有し、
前記吸込口及び前記吹出口が、前記筐体に対して同一側面に形成されており、
前記吹出口は、前記筐体の側面中央部に形成されており、前記吸込口は、前記吹出口の外縁部に形成されている扇風機。
前記気化フィルタの上流側に設置された、前記吸込口から吸い込んだ空気を通過させるプレ気化フィルタをさらに有し、
前記水供給システムは、前記プレ気化フィルタに前記水を供給可能である請求項１に記載の扇風機。
前記吹出口周辺に設置されたミスト散布装置をさらに有する請求項１又は２に記載の扇風機。
前記軸流ファンの羽根径が、２０〜５０インチである請求項１〜３のいずれか１項に記載の扇風機。
運転時の空気の流量が、３５００〜３５０００ｍ^３／ｈである請求項１〜４のいずれか１項に記載の扇風機。