(57)【要約】【課題】  モータをモータベースに取り付ける際に使用する取付け部材が、モータ、およびモータベースとの接触面積が小さい場合、前記モータで発生した熱はモータベースへの放熱が悪く、前記モータの軸受の温度が上がりモータの軸受の寿命の低下につながる問題があった。【解決手段】  モータと前記モータの軸で連結された送風ファンと、吸込み口が形成されたベルマウスと、前記送風ファンの周囲を囲むように形成したスクロールからなる送風機部分と、前記送風ファンが連結された前記モータを取付け部材によりモータベースに取付けられ、その取付け部材は、前記モータの固定子鉄心と取付け部材、および取付け部材とモータベースとの接触面積が、前記モータのモータ軸受を挿入したブラケットと前記固定子鉄心との接触面積よりも、大となるように構成した。【選択図】図１
2010007902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと前記モータの軸で連結された送風ファンと、吸込み口が形成されたベルマウスと、前記送風ファンの周囲を囲むように形成したスクロールからなる送風機部分と、前記送風ファンが連結された前記モータを取付け部材によりモータベースに取付けられ、その取付け部材は、前記モータの固定子鉄心と取付け部材、および取付け部材とモータベースとの接触面積が、前記モータのモータ軸受を挿入したブラケットと前記固定子鉄心との接触面積よりも、大となるように構成したことを特徴とする換気扇。
【請求項２】
前記取付け部材の材質が熱伝導率が大きい材料であることを特徴とする請求項１記載の換気扇。
【請求項３】
前記取付け部材とモータの軸受を挿入したブラケットを一体型とし、かつ前記ブラケットと前記取付け部材との橋絡部の断面積を前記取付け部材が前記モータベースと接触する部分の面積より小さくしたことを特徴とする請求項１記載の換気扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機や換気扇などの家電機器に設けられて空気を吸入，排出させる送風機に関し、特に一般家庭でシックハウス対策のため、２４時間換気で使用される換気扇（小風量タイプ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な事例を挙げると、この種の換気扇は、延べ床面積４０坪（１３２ｍ2）規模の２階建住宅に使用される場合が多い。押入、クローゼットを除く２４時間換気の対象となる空間の容積は、対象面積を１１９ｍ2、天井高さ２.５ｍ、とすると、２９７.５ｍ3となり、必要換気回数は０.５回／ｈなので、１階と２階を合計した必要換気量は、およそ１５０ｍ3／ｈとなる。
【０００３】
また、この種の換気扇は、それぞれ１階と２階のサニタリーゾーン（トイレ，浴室，洗面所などの衛生設備をもつ水周り部分のスペース）の天井に設置されるのが一般的であり、購入費用，施工コスト等の面から、送風ファン（シロッコファン）の羽根径が約１０cmクラスのものが多く使用される。
【０００４】
本事例では、１階と２階合計で１５０ｍ3／ｈ必要であるため、２台／戸  使用した場合、１台あたり７５ｍ3の換気量があれば良いことになる。通常、換気扇を施工する際、ダクト配管と屋外フード（図示せず）が必要になるが、それぞれ通気抵抗を持つため、換気扇に要求される性能としては、開放状態（通気抵抗無し）で約１００ｍ3／ｈ必要になる。さらに、この種の換気扇は、市場価格競争が激化しており、モータは価格が安価な隈取りモータが用いられる場合が多い。
【０００５】
一般的に隈取りモータは、コンデンサランモータと比較して効率が悪く、モータの固定子巻線の発熱が高いため、熱伝導によりモータの軸受温度が高くなる。モータ軸受温度が高くなると、軸受として使用しているベアリングの寿命時間は短くなるが、モータの固定子巻線からの発熱を、効率良く放熱させることにより、モータの軸受の温度上昇を低減させ、モータの寿命を低下することなく、風量は必要換気量を満たせる。
【０００６】
従来、内部に設けたモータを冷却できる天井埋込形換気扇として、特開２００１−２６３７５４号公報（特許文献１）に示すものが知られている。
【０００７】
この天井埋込形換気扇は、スクロールにより包囲されたシロッコファンが設けられた送風機部分と前記シロッコファンを駆動するモータが収納された収納部を区画した天井埋込形換気扇において、前記シロッコファンの背面に補助羽根を設け、この補助羽根にて前記モータが収納された収納部内の空気をスクロール内に導き、前記ベルマウスの吸気穴よりスクロール内に吸引された空気と合わせて吐出口から機外に排出する一方、前記スクロール内の空気を前記モータが収納された収納部に流入させたものである。
【０００８】
これにより、スクロール内からモータが収納された収納部を通り、スクロールを介して
排気される空気の流れを形成でき、この空気の流れによりモータを冷却していた。
【０００９】
しかしながら、スクロール内の空気をモータが収納された収納部へ送られるので、この
空気に含まれる埃や湿気により、モータの絶縁劣化や錆の発生を助長し、モータの寿命が短くなる恐れがあった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２６３７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、モータから発生した熱の放散を増加させ、モータの軸受の温度を下げて、埃や湿気を含んだ空気の流れによるモータの冷却を使用することなく、送風機のモータの軸受寿命を長寿命化せしめ得る換気扇を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、モータと前記モータの軸で連結された送風ファンと、吸込み口が形成されたベルマウスと、前記送風ファンの周囲を囲むように形成したスクロールからなる送風機部分と、前記送風ファンが連結された前記モータを取付け部材によりモータベースに取付けられ、その取付け部材は、前記モータの固定子鉄心と取付け部材、および取付け部材とモータベースとの接触面積が、前記モータのモータ軸受を挿入したブラケットと前記固定子鉄心との接触面積よりも、大となるように構成したことにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による換気扇は、モータをモータベースに取付ける際に熱伝導率が大きい取付け部材を使用し、モータの固定子巻線で発生した熱は、取付け部材を介してモータベースに伝導し放散する。これにより、モータの軸受温度上昇が低減され、モータの軸受寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による換気扇の一実施例を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明による換気扇の断面図で、図２は本発明によるモータ取付説明図である。
【００１６】
本発明による換気扇は、送風機部分をモータ３の軸と連結したシロッコファン５、シロッコファン５の周囲を囲むように形成したスクロール１、吸込み口を形成したベルマウス７で構成されている。モータ配置部分は、モータ３、モータ３を取付けるための取付部材２，モータ３を塵埃等から保護するためのカバー４からなり、モータ３を取付け部材２で取付けているモータベース８は、前述の送風機部分とモータ配置部分とを、分割する隔壁の役割を持っている。
【００１７】
さらに、送風機部分のベルマウス７から吸込まれた空気は、シロッコファン５により吐出口１ａへ送られ、屋外に吐出される。また、継手部１ｂは、ダクト配管（図示せず）との接続に使用される。
【００１８】
モータ３の構造について、図４を用いて説明する。
【００１９】
モータ３は、固定子鉄心３ｅに固定子巻線３ａが取付けられており、この部分が発熱源となっている。また回転子３ｄには、軸３ｆが貫通するように取付けられており、回転子３ｄの上下に軸受３ｂ取付けられている。軸受３ｂはブラケット３ｃで固定され、回転子３ｄはこの構成により回転自在に設置されている。
【００２０】
固定子鉄心３ｅの材質はケイ素鋼板、ブラケット３ｃは亜鉛合金（ダイキャスト）が使用されており、ともに金属である。
【００２１】
前述の通り固定子巻線３ａが発熱源であるが、ここで発生した熱は、固定子鉄心３ｅ、ブラケット３ｃを通して軸受３ｂに伝導する。
【００２２】
モータ３は、従来は取付け部材２０（図３参照）で取付けられており、この材質は黄銅を使う場合が多く、また、取付け面積も小さく、特に放熱に対する配慮はしていなかった。よって、前述の通り固定子巻線３ａで発生した熱が、軸受３ｂに伝わってしまう。
【００２３】
本発明においては、取付け部材２（図２参照）の様に取付け面積を大きくとり、材質も熱伝導性の良好なものを使用している。
【００２４】
これにより、固定子巻線３ａで発生した熱は、軸受３ｂに伝わる前に取付け部材２を通してモータベース８に熱が伝えられ、軸受３ｂへの熱伝導を低減することができる。
【００２５】
取付け部材２は、図２に示すように、前記モータ３とモータベース８を係合するネジ穴２ａと前記モータ３と係合するネジ穴２ｂが形成され、前記ネジ穴２ａを介して取付けネジ９で前記モータベース８と締結される。また、取付け部材２は、前記ネジ穴２ａと２ｂを介して取付けネジ１０で前記モータ３と締結される。
【００２６】
図１ないし図２に示す本発明の実施例において、取付け部材２の材質は、アルミニウムで形成されている。
【００２７】
ここで取付け部材２は、亜鉛等の一体型で形成されてもよい。図６に示すこの実施例によれば、モータベース８との取付け部が橋絡部２１ｆでブラケット３ｃと繋がって一体型で形成される。前記橋絡部２１ｆの断面積は、前記モータベースと接触する部分の面積２１ｅより小さく形成されている。
【００２８】
熱伝導性の良い材料としては、その代表例と熱の伝わりやすさの比較を表１に示す。
【００２９】
各々、物質の熱伝導率は、取付け部材において温度差がある場合、温度の高い２ｃ側（従来品の場合２０ｃ側）から温度の低い２ｄ側（従来品の場合２０ｄ側）へと熱の移動現象が生じる。取付け部材の両面に単位長（厚さ）当たり１度の温度差があるとき、１ｍ2あたり１時間に伝わる熱量が熱伝導率として表現される。この熱伝導率の値が大きければ大きいほど、移動する熱量は大きく、熱が伝わりやすくなる。
【００３０】
熱伝導の良好な順は、銅＞アルミ＞亜鉛であるが、本発明においては、材料コスト、加工性等からアルミを選定している。また、温度の高い２ｃ側（従来品の場合２０ｃ側）から温度の低い２ｄ側（従来品の場合２０ｄ側）へ、時間Δｔの間に熱量ΔＱが流れたとすると、熱の流量ΔＱ／Δｔは、取付け部材の取付け面積と温度差に比例し、厚さに反比例する。
【００３１】
【数１】
2010007902.tif 000003
【００３２】
熱伝導率を用いて上の式を書き直すと次のようになる。
【００３３】
【数２】
2010007902.tif 000004
【００３４】
本発明で用いた取付け部材２の（面積２ｅ）／（厚さ）と、従来品の取付け部材２０の面積２０ｅ）／（厚さ）を比較すると、
【００３５】
【数３】
2010007902.tif 000005
【００３６】
ここで、取付け面積は、本発明品＞ブラケットと前記固定子鉄心との接触面積（従来品と本発明品は同一）＞従来品の順であり、取付け部材の厚さは、（本発明品）＝（従来品）とする。
【００３７】
材質が同一（アルミニウム）でアルミの熱伝導率：２４０（Ｗ／ｍ・Ｋ） at １００℃で１度の温度差があるときの熱の流量を比較すると、従来品：０.４５（Ｗ）に対し、本発明：４.３８（Ｗ）となる。よって、本発明の取付け部材２の方が、良好な放熱性能を有することがわかる。
【００３８】
従来品と本発明によるモータ軸受けの温度測定値は図５の通りとなる。
【００３９】
３０ａは従来品、３０ｂは本発明における軸受けの温度である。また、４０は測定時の気温である。
【００４０】
換気扇運転前の温度は、気温とほぼ同じ値であるが、運転開始と同時に温度が上昇していく。約２時間ほどで発熱と放熱のバランスがとれ、平衡状態となる。このときの温度差は約１５℃であった。
【００４１】
【表１】
2010007902.tif 000006
【００４２】
ここで、事例を挙げて説明する。本発明では、前記モータ３の軸受３ｂを密封玉軸受で形成される。この軸受３ｂに封入された汎用グリースの寿命は、次式で表される。
【００４３】
【数４】
2010007902.tif 000007
ｔ：平均グリース寿命（ｈ）
ｎ：軸受の回転速度(min-1)……本発明の事例では、約１,０００回転
Ｎmax：グリース潤滑の許容回転数(min-1)……本発明の事例では、３２,０００回転
Ｔ：軸受の運転温度（℃）
ここで、本発明の実施例の換気扇では、
2010007902.tif 000008
となるので
2010007902.tif 000009
として計算する。
【００４４】
いまここで、従来品の取付け部材２０を使用した場合の軸受の運転温度Ｔが７０（℃）であったとした場合、平均グリース寿命ｔは、２２,４００（ｈ）となるが、本発明の取付け部材２を使用したときの温度は、図５より軸受の運転温度Ｔは５５（℃）になる。そのときの平均グリース寿命ｔは、４７,９００（ｈ）となる。
【００４５】
したがって、本発明による換気扇は、従来の換気扇に比べて、前記モータ３から前記モータベース８への熱伝導を改善することにより、モータの軸受３ｂの温度を下げることが可能となり、グリース寿命をのばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例に係る送風機の断面図である。
【図２】本発明によるモータ取付説明図である。
【図３】従来のモータ取付説明図である。
【図４】モータの構造図である。
【図５】軸受けの温度測定グラフである。
【図６】取付け部材とブラケットを一体型とした場合の構造図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  スクロール
１ａ  吐出口
１ｂ  継手部
２，２０  取付け部材
２ａ，２ｂ  ネジ穴
３  モータ
３ａ  固定子巻線
３ｂ  密封玉軸受
３ｃ  ブラケット
３ｄ  回転子
３ｅ  固定子鉄心
３ｆ  軸
４  カバー
５  シロッコファン
７  ベルマウス
８  モータベース
９，１０  取付けネジ
２１ｆ  橋絡部
３０ａ  従来品の軸受け温度
３０ｂ  発明品の軸受け温度
４０  測定時の気温
【図１】
2010007902.tif 000010
【図２】
2010007902.tif 000011
【図３】
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【図４】
2010007902.tif 000013
【図５】
2010007902.tif 000014
【図６】
2010007902.tif 000015