(57)【要約】【課題】本発明は室内空気の還流装置、および室内空気の還流方法に関し、住宅、オフィスビル、病院等の場所にて最適に使用し、天井面等に備付けられ、室内空気の還流を迅速かつ確実に、万便なく行うものである。【解決手段】ファン３は、吸気チャンバー４Ａと吐出チャンバー５Ａとを内部に有するハウジング６にモータＭの回転速度を制御可能に設けられた遠心ファンＦ１であり、吸引口７に連通してファンの入口側Ｉに設けた吸気チャンバー４Ａと、出口側Ｏに遠心方向に設けた風道部８と、該風道部を介して連通される吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、吐出部５から吐出される下降流Ｗが、旋回噴流Ｗ．Ｔ、または強い乱れの噴流を含み、旋回噴流Ｆ１の直進性、および速度分布の半径方向Ｒの拡散性を制御可能とする。【選択図】図１
2008157561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井面に取付られる送風機ユニットであって、ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する室内空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した空気を室内に吐出する吐出部とを備えた室内空気の還流装置において、
前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、
前記吐出部から吐出される下降流が、旋回噴流、または強い乱れの噴流を含み、前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能に設けられることを特徴とする室内空気の還流装置。
【請求項２】
前記吐出部から吐出される旋回噴流、または強い乱れの噴流は、スワール数（ＳＷ）が０．１２に設定されることを特徴とする請求項１に記載の室内空気の還流装置。
【請求項３】
前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性が、前記モータの回転駆動制御により行われるか、または、吐出部の前面に設置されるグリルの拡散板により制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の室内空気の還流装置。
【請求項４】
前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、略有天筒状に形成される径大のハウジングと、該ハウジング内に風道部を介して連設される小径の筒状箱体からなる前記吐出チャンバーとの間の外周空間に形成されることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項５】
前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、
前記吸気チャンバーは、開口部を下側の少なくとも一部に設けたハウジングと、該ハウジング内に隔壁を介して設けられた小室をなす前記吐出チャンバーとの間の空間に形成されたことを特徴とする請求項１−４の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項６】
前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、
前記吸気チャンバーは、全体形状が略箱状をなし下面外縁に保持鍔部が形成され且つ該保持鍔部内に開口部が形成されたハウジングと、前記開口部内に摺動側板部を介して抜差可能に取付けられ且つ小室をなす吐出チャンバーとの間の空間に形成されることを特徴とする請求項１−５の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項７】
吐出チャンバーの出口には、送風方向を指向する指向部として指向方向可変のノズルが設けられたことを特徴とする請求項１,２,３,４,６の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項８】
前記吐出部の内径が、２０〜４０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．６〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とする請求項１−７の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項９】
前記送風機ユニットが、天井の裏面の空間部内に取付けられる天井埋め込み型に形成されるか、または天井の下面に吊り下げられる天吊り型に形成され、吸気部を上方外周に有する大径のハウジングよりなる送風筒の上部に前記ファンが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の室内空気の還流装置。
【請求項１０】
前記吐出部の内径が、１２０〜１５０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．１０〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とする請求項１,２,３,９の何れかに記載の室内空気の還流装置。
【請求項１１】
ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した室内空気を室内に吐出する吐出部とを備え、天井面に取付られる送風機ユニットにより室内空気の還流を行う室内空気の還流方法において、
前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、
前記吐出部から旋回噴流、または強い乱れの噴流を下降流として吐出し、
前記モータの回転制御により前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能とすることを特徴とする室内空気の還流方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は室内空気の還流装置、および室内空気の還流方法に関し、例えば住宅、オフィスビル、病院、事務室等の場所にて最適に使用することができ、室内空気の還流をはかるために天井面等に備付けられ、室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万便なく行おうとするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば暖房時において室内の天井面付近と床面付近における室内空気の温度むらを無くして室内空気の還流をはかるための送風機には、例えば、天井面の裏の空間部内に埋め込まれるように設置され、下方が開口された略筒状のハウジングと、該ハウジング内に設けられ、該ハウジング内において周囲から室内空気を吸気する吸気口を有し、モータの駆動力により回転可能に設けられる複数枚の羽根体と、該羽根体が回転されることにより吸気される室内空気を天井面に対して下方に送り出す送風筒とにより形成されるものがあった。
【０００３】
そして、モータを駆動し、送風機の羽根体が回転すると、天井面付近に滞留する例えば暖められた室内空気は、吸気口からハウジング内に吸気され、羽根体により送風筒を通じて下方へと吐出されて下降流になり送風が行われる。また、床面付近に停滞する冷たく比重が大きい室内空気は送風機により吸引されて上昇流になる。こうして、室内空気は、送風機により強制的に対流されて還流が行われ、室内の天井面付近と床面付近との温度むらを解消する送風機があった（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３０３２８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送風機を天井面の裏の空間部に設ける等して、室内空気の還流をはかる場合に、送風筒から送り出される送風圧の到達距離を床面に近くまで長くして室内空気の充分な還流をはかる必要がある。例えば、定格電源電圧が直流１２Ｖのモータを使用した送風機の場合には、通常使用電圧は直流７．５Ｖであった。
【０００５】
そして、特許文献１に記載の上記従来の送風機のように、室内空気を還流するために比較的小型のモータにより回転される羽根体を有する送風機の天井面に位置する吐出口から吐出される床面までの下降流の軸方向への到達距離を充分に長くし、しかも床面付近まで到達する送風の風圧を充分に強く得て直進性を高めるるのには羽根体を回転するモータの回転数を増加して羽根体を高速回転し、高速度の下降流を得る必要があるが、モータの回転数を増加することは大きな消費電力が必要になる。
【０００６】
しかも、室内空気の充分な還流をはかるためには、特許文献１のように、送風機を設置した天井面の直下における到達距離のみならず、直下から水平方向へ任意距離離れた室内の隅々までも充分な到達距離において強い風圧を得ることにより速度分布の半径方向の拡散を行わないと、室内空気の充分な還流が行えない。このためには、羽根体を回転するためのモータの回転数を増加することによりファンを高速回転し、出力を大きくすれば良いが、モータの回転数を増加することは消費電力が大きくなり、騒音を大きくする原因にもなる。
【０００７】
また、送風機のファンを回転するためのモータを大容量のものを使用した場合には、大出力により天井面から床面までの到達距離が長く、強い風圧になり、室内空気を充分に還流できる送風機が得られるが、多くの消費電力が必要になり、騒音の発生が著しく、送風機自体が大形化するため、例えば天井面の裏等に送風機を取付ける場合に天井裏の空間部がかなりな設置スペースが必要になる。
【０００８】
ところで、本出願人は、送風機のファンからは生ずる下降流につき、その速度の減衰、速度分布などを永年研究の結果、旋回噴流が含まれていることを見出し、この旋回噴流が天井直下の吐出口から吐出される床面までの下降流の軸方向への到達距離を充分に長くし、しかも床面付近に到達する送風の風圧を充分に強く得るという直進性や天井面の直下における到達距離のみならず、直下から水平方向へ任意距離離れた室内の隅々までも充分な到達距離において強い風圧を得ることにより速度分布の半径方向の拡散性等に大きな影響力があることを見出した。
【０００９】
そして、本出願人は住宅、オフィスビル、病院、事務室等の人が実際に生活する居住空間において、送風機のファンから生ずる旋回噴流が、部屋の天井面付近と床面付近との室内温度差をなくして均一化させるのに有効な最適な方策を見出した。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用し、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することにより、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行え、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価な室内空気の還流装置、および室内空気の還流方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされ、請求項１に記載の発明は、天井面に取付られる送風機ユニットであって、ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する室内空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した空気を室内に吐出する吐出部とを備えた室内空気の還流装置において、
前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、
前記吐出部から吐出される下降流が、旋回噴流、または強い乱れの噴流を含み、前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能に設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２の発明は、請求項１において、前記吐出部から吐出される旋回噴流、または強い乱れの噴流は、スワール数（ＳＷ）が０．１２に設定されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３の発明は、請求項１または２において、前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性が、前記モータの回転駆動制御により行われるか、または、吐出部の前面に設置されるグリルの拡散板により制御されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１−３の何れかにおいて、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、略有天筒状に形成される径大のハウジングと、該ハウジング内に風道部を介して連設される小径の筒状箱体からなる前記吐出チャンバーとの間の外周空間に形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に記載の発明は請求項１−４において、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、開口部を下側の少なくとも一部に設けたハウジングと、該ハウジング内に隔壁を介して設けられた小室をなす前記吐出チャンバーとの間の空間に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１−５において、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、全体形状が略箱状をなし下面外縁に保持鍔部が形成され且つ該保持鍔部内に開口部が形成されたハウジングと、前記開口部内に摺動側板部を介して抜差可能に取付けられ且つ小室をなす吐出チャンバーとの間の空間に形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１,２,３,４,６の何れかにおいて、吐出チャンバーの出口には、送風方向を指向する指向部として指向方向可変のノズルが設けられたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１−７の何れかにおいて、前記吐出部の内径が、２０〜４０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．６〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１または２において、前記送風機ユニットが、天井の裏面の空間部内に取付けられる天井埋め込み型に形成されるか、または天井の下面に吊り下げられる天吊り型に形成され、吸気部を上方外周に有する大径のハウジングよりなる送風筒の上部に前記ファンが設けられたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１,２,３,９の何れかにおいて、前記吐出部の内径が、１２０〜１５０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．１０〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１１に記載の発明は、ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する室内空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した空気を室内に吐出する吐出部とを備え、天井面に取付られる送風機ユニットにより室内空気の還流を行う室内空気の還流方法において、
前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、
前記吐出部から旋回噴流、または強い乱れの噴流を下降流として吐出し、
前記モータの回転制御により前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、天井面に取付られる送風機ユニットであって、ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する室内空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した空気を室内に吐出する吐出部とを備えた室内空気の還流装置において、前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、前記吐出部から吐出される下降流が、旋回噴流、または強い乱れの噴流を含み、前記旋回噴流の指向性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能に設けられることを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用し、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することにより、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができる。また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【００２３】
また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、前記吐出部から吐出される旋回噴流、または強い乱れの噴流は、スワール数（ＳＷ）が０．１２に設定されることを特徴とするので、吐出口から吐出される旋回噴流の直進性が最も高く、旋回噴流が天井直下の吐出口から吐出される床面までの下降流の軸方向への到達距離を充分に長くし、しかも床面付近に到達する送風の風圧を充分に強く得ることができる。また、旋回噴流により、天井面の直下における到達距離のみならず、遠心力による拡散と、旋回成分が渦を造り、その渦が伸張することにより旋回中心に空気を集め、軸方向速度の加速により直下から水平方向へ任意距離離れた室内の隅々までも充分な到達距離において強い風圧が得られ、速度分布の半径方向の拡散性に優れ、室内空気を少ない消費電力により効率的に還流することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項３の発明によれば、前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性が、前記モータの回転駆動制御により行われるか、または、吐出部の前面に設置されるグリルの拡散板により制御されることを特徴とするので、旋回噴流の直進性、および半径方向の拡散性はモータの回転駆動制御により適切に行われるか、または、吐出部の前面に設置されるグリルの拡散板により適切に制御されるため、スワール数（ＳＷ）を０．１２に容易かつ確実に調整でき、吐出口から吐出される旋回噴流の直進性が最も高く、旋回噴流が天井直下の吐出口から吐出される床面までの下降流の軸方向への到達距離を充分に長くし、しかも床面付近に到達する送風の風圧を充分に強く得ることができる。また、旋回噴流により、天井面の直下における到達距離のみならず、遠心力による拡散と、旋回成分が渦を造り、その渦が伸張することにより旋回中心に空気を集め、軸方向速度の加速により直下から水平方向へ任意距離離れた室内の隅々までも充分な到達距離において強い風圧が得られ、速度分布の半径方向の拡散性に優れ、室内空気を少ない消費電力により効率的に還流することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、略有天筒状に形成される径大のハウジングと、該ハウジング内に風道部を介して連設される小径の筒状箱体からなる前記吐出チャンバーとの間の外周空間に形成されることを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することができるため、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができ、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【００２６】
また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、開口部を下側の少なくとも一部に設けたハウジングと、該ハウジング内に隔壁を介して設けられた小室をなす前記吐出チャンバーとの間の空間に形成されたことを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することができるため、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができ、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【００２７】
また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、前記送風機ユニットが天井の裏面の空間部内に取付けられる埋め込み型であり、前記吸気チャンバーは、全体形状が略箱状をなし下面外縁に保持鍔部が形成され且つ該保持鍔部内に開口部が形成されたハウジングと、前記開口部内に摺動側板部を介して抜差可能に取付けられ且つ小室をなす吐出チャンバーとの間の空間に形成されることを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することができるため、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができ、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【００２８】
また、本発明の請求項７に記載の発明によれば、吐出チャンバーの出口には、送風方向を指向する指向部として指向方向可変のノズルが設けられたことを特徴とするので、天井面に対して送風機ユニットを取付後においても指向部を前後、左右如何なる方向へも変更できるため、吐出される室内空気の送風方向を所望方向に変更可能にすることができる。
【００２９】
また、本発明の請求項８に記載の発明によれば、前記吐出部の内径が、２０〜４０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．６〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、直進性ばかりではなく、速度分布の半径方向の拡散性が優れるため、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができる。
【００３０】
また、本発明の請求項９に記載の発明によれば、前記送風機ユニットが、天井の裏面の空間部内に取付けられる天井埋め込み型に形成されるか、または天井の下面に吊り下げられる天吊り型に形成され、吸気部を上方外周に有する大径のハウジングよりなる送風筒の上部に前記ファンが設けられたことを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、直進性に優れ、速度分布の半径方向の拡散性を設定することができるため、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができ、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【００３１】
また、本発明の請求項１０に記載の発明によれば、前記吐出部の内径が、１２０〜１５０ｍｍに形成され、前記下降流の天井からの軸方向の到達距離が０．１０〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向の拡散性を制御することを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用でき、直進性に優れ、速度分布の半径方向の拡散性により、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができる。
【００３２】
また、本発明の請求項１１に記載の発明によれば、ファンと、該ファンの入口側に設けられ、天井面付近に滞留する室内空気を吸い込む吸気部と、前記ファンの出口側に設けられ、吸入した空気を室内に吐出する吐出部とを備え、天井面に取付られる送風機ユニットにより室内空気の還流を行う室内空気の還流方法において、前記ファンは、吸気チャンバーと吐出チャンバーとを内部に有するハウジングにモータの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンまたは軸流ファンであり、吸引口に連通して前記ファンの入口側に設けられた前記吸気チャンバーと、前記ファンの出口側に連通され遠心方向に設けられた風道部と、該風道部を介して連通される風道状の吐出チャンバーとは屈曲されて連続して設けられ、前記吐出部から旋回噴流、または強い乱れの噴流を下降流として吐出し、前記モータの回転制御により前記旋回噴流の直進性、および速度分布の半径方向の拡散性を制御可能とすることを特徴とするので、送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用し、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することにより、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行うことができる。また、送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の具体例を説明する。
【００３４】
[実施形態１]
図１は本発明の室内空気の還流装置の実施形態１を示す断面図、図２は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置を示す拡大断面図、図３は同じく本実施形態１で使用するハウジングの拡大平面図、図４は本実施形態１で使用する吐出チャンバーの拡大平面図、図５は本実施形態１の室内空気の還流装置による主流方向の速度分布をまとめたグラフ、図６は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置による流れの広がりを示すグラフ、図７は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置の旋回成分の強さをシュミレーションするのに用いる円管を示す側面図、図８は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置におけるノズル出口端での周方向速度分布を示すグラフ、図９は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置における旋回噴流の数値計算結果を示す特性図、図１０は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置において室内空気の到達個所毎の風速の測定を行う説明的な側面図、
図１１は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置において送風方向の指向部としてノズルを傾けた場合に、室内空気の到達個所毎の風速の測定を行う説明的な側面図である。
【００３５】
本実施形態１の室内空気の還流装置では、天井面２に取付られる送風機ユニット１であって、ファン３と、該ファン３の入口側Ｉに設けられ、天井面２付近に滞留する室内空気Ｋを吸い込む吸気部４と、前記ファン３の出口側Ｏに設けられ、吸入した室内空気Ｋを室内に吐出する吐出部５とを備えた点については、例えば特許文献１に見られる従来の室内空気の還流装置と同様な構成、作用である。
【００３６】
しかしながら、本実施形態１の室内空気の還流装置では、前記ファン３は、吸気チャンバー４Ａと吐出チャンバー５Ａとを内部に有するハウジング６にモータＭの回転速度を制御可能に高速回転可能に設けられた遠心ファンＦ１であり、吸引口７に連通して前記ファン３の入口側Ｉに設けられた前記吸気チャンバー４Ａと、前記ファン３の出口側Ｏに連通され遠心方向に設けられた風道部８と、該風道部８を介して連通される風道状の吐出チャンバー５Ａとは屈曲されて連続して設けられ、前記吐出部５から吐出される下降流Ｗが、旋回噴流Ｗ．Ｔ、または強い乱れの噴流（図には示さず）を含み、前記モータＭの回転制御により前記旋回噴流Ｗ．Ｔの直進性、および速度分布の半径方向Ｒの拡散性を制御可能とすることを特徴とする。
【００３７】
前記吐出部５から吐出される旋回噴流Ｗ．Ｔ、または図には示さない強い乱れの噴流は、スワール数（ＳＷ）が０．１２に設定される。このスワール数（ＳＷ）を所望の旋回強さ、例えば０．１２に設定するには、例えば遠心ファンＦ１のモータＭの回転速度を制御することにより行われる。このモータＭの回転速度を制御するには、例えばモータＭの回転数をフォトカプラ、エンコーダ、磁気的手段等の検知手段により検知し、この検知手段が検知する情報にもとずき、モータＭに印加する電流量または電圧量を変化することにより容易に制御することができ、この制御方法は公知の例えばＰＬＬ制御、周波数同期制御、パルス制御、ＰＷＭ制御、ＰＡＭ制御、インバータ制御等の何れかが用いられる。
【００３８】
前記吸気チャンバー４Ａは、本実施形態１では例えば合成樹脂可塑物、またはアルミニウム等の入手が容易で加工し易い金属板により形成され、外側に配置される外形形状が略有天筒状に形成される径大のハウジング６と、該ハウジング６と同様材料により形成され、ハウジング６内に風道部８を介して連通して設ける小径の筒状箱体からなる吐出チャンバー５Ａとの間の外周および上部の空間９に形成される。
【００３９】
１０は前記吐出チャンバー５Ａの下面外周に形成される下面略円環状の外鍔部であり、この外鍔部１０の外周径φ１は略有天筒状の前記ハウジング６の内周径φ２より僅かに大径に形成されることによりハウジング６の下方外周に設けた外鍔６ａと共同して天井面２付近の室内空気Ｋを吸引する場合に抵抗を少なくして導入し易くしている。
【００４０】
１１は前記吐出チャンバー６の外周に適宜個数、本実施形態では１個が半径方向Ｒに設けられた間隔保持片であり、この間隔保持片１１の外周上面に設けた載置段部１２にハウジング６の下縁が載置されることにより吐出チャンバー５Ａの外鍔部１０に対して所定間隔Ｌの吸引口７が望まれるようにハウジング６を吐出チャンバー５Ａに組付けられる。この時、吐出チャンバー５Ａに対してハウジング６を組付けるのには、例えば間隔保持片１１の外周上面に設けた載置段部１２にハウジング６の下縁内周を嵌合させても良いし、間隔保持片１１の両側に起立した係合子１３,１３をハウジング６の内側に対向して突設した係合片１４,１４に係合させたり、図には示さないが止ねじをハウジング６の外周から間隔保持片１１に対して螺入することにより行うこともできる。
【００４１】
前記遠心ファンＦ１は、本実施形態１では直流１２Ｖの小型のモータＭを駆動源として高速回転される多数の羽根体１５をモータケース１６に対して偏芯位置に設けた低騒音型のファンが使用される。そして、この遠心ファンＦ１は、前述のように吸気チャンバー４Ａと吐出チャンバー５Ａとを内部に有するハウジング６に対して外部、例えば図１に示すようにハウジング６の天面に取付られ、その吹出口１７が前記風道部８に接続されることにより遠心ファンＦ１内に吸引される室内空気Ｋを風道部８を介して吐出チャンバー５Ａへと高圧送風するようになっている。またこの遠心ファンＦ１をハウジング６に対して取付るのには、例えば図示のようにビス１８を用いてビス止めすることにより製作時での組付操作を簡便になしたり、保守・点検時の分解操作を容易に行えるようにするほか、図には示さないがモータケース１６を回動操作することによりモータケース１６の外周に周方向に突設した突片を、ハウジング６に同心的に設けた複数個の係止片に着脱自在に係止するというバイヨネット方式を採用するようにしてもよい。
【００４２】
前記風道部８は、全体形状が例えば横断面略矩形に形成される（図３参照）が、本実施形態１ではハウジング６の内周に形成される上部風道構成部８Ａと、吐出チャンバー５Ａの外周下部に形成される下部風道構成部８Ｂとに２分割され、この上部風道構成部８Ａと下部風道構成部８Ｂとを上下に組み合わせることにより組付および分解を容易になしている。上部風道構成部８Ａと下部風道構成部８Ｂとの組付は、例えば係止突起１９ａと該係止突起１９ａが係脱可能になる係止凹部１９ｂとにより行われる。
【００４３】
２０は吐出チャンバー５Ａの外側、例えば図１においては下方に設けられた送風方向を指向する指向部としてのノズルであり、このノズル２０は吐出チャンバー５Ａから吐出される室内空気Ｋの送風方向を所望方向に変更可能に勢い良く吐き出すためのものであり、その内径φは２０〜４０ｍｍに形成される。このノズル２０は、本実施形態１では前記外鍔部１０に例えば係合手段２１により着脱自在に取付られ、摺り合わせ曲面部２２ａを内側に有する抱持筒部２２ｂを設けた取付板２３と、該取付板２３の抱持筒部２２ｂ内に前後、左右如何なる方向へも摺動自在に組込まれる略球状をなす取付基部２４と、該取付基部２４の下方に設けられた噴出口部２５と、前記取付基部２４を摺動自在に保持し前記取付板２３の下方にビス止めされるスタッドを有する抑え板２６とにより形成される。噴出口部２５の横断面形状、絞り具合、長さ等は、用途に応じて適宜変更が可能であり、用途に応じた多種類を用意して互換可能にすることもできる。
【００４４】
２７は本実施形態１の送風機ユニット１を取付けるための取付手段であり、この取付手段２７はハウジング６の外部に嵌合されるリング状のタイバンド２８と、該タイバンド２８に取付られた板ばね２９とにより形成される。そして、ハウジング６の外鍔６ａと弾性を有する板ばね２９とにより天井パネル２Ａに設けた取付用の開口２ａを上下から弾性的に挟持することにより送風機ユニット１は天井面２の裏面の空間部３０内に埋め込まれるように取付られる。
【００４５】
３１は本実施形態１の室内空気の還流装置の吐出部５から吐出される下降流Ｗを拡散するために、前記吐出部５の下面に必要に応じて取付けられるグリルである。
【００４６】
また、旋回成分を制御するのには、上記のようにモータＭの回転速度を制御するほか、図２の想像線に示すようにグリル３１を吐出部５の前面に設置することにより旋回成分を制御してもよい。このグリル３１には中央から左右に傾斜角度θ１,θ２,θ３が順に大きくなる拡散板３２ａ,３２ａ：３２ｂ,３２ｂ：３２ｃを振り分けて設けることにより、下降流Ｗを半径方向Ｒへ拡散し、旋回噴流Ｗ．Ｔの強さを制御するようにしている。
【００４７】
本発明の実施形態１の室内空気の還流装置は以上の構成からなり、図には示さないスイッチをオンすることにより送風機ユニット１のモータＭが駆動されると、遠心ファンＦ１の羽根体１５が高速に回転されるので、天井面２付近に滞留している温度が高い室内空気Ｋは、天井面２の下面に臨まれる吸引口７から吸気チャンバー４Ａ内に吸引され、次に吸気チャンバー４Ａからハウジング６の天面に取付けられた遠心ファンＦ１内に吸引され、遠心ファンＦ１の遠心方向に設けた出口側の吹出口１７から遠心方向に屈曲され、連続して設けられた風道部８を介して吐出チャンバー５Ａへと遠心ファンＦ１のモータケース１６による振動の影響を受けたり、風路が狭められて阻害されることなく、高圧送風され、吐出部５から下降流Ｗとなって高速に吐出される。
【００４８】
そして、本実施形態１の送風機ユニット１では、前記遠心ファンＦ１に対してハウジング６内は入口側Ｉまたは出口側Ｏに連設され、天井面２付近に滞留する室内空気Ｋを吸い込む吸気部４をなす吸気チャンバー４Ａと、遠心ファンＦ１内に吸入した室内空気Ｋを風道部８を介して送風する吐出部５をなす吐出チャンバー５Ａとの数個の連続した小室が直線的ではなく曲線的に遠心方向に形成されているので、室内空気Ｋは吸引されてから吐出されるまで通路内で曲線的に高速度に遠心方向に曲げられるため、吐出部５から吐出される下降流Ｗには、旋回噴流Ｗ．Ｔ、または図には示さないが強い乱れの噴流が含まれる。
【００４９】
そして、本実施形態１の室内空気の還流装置を駆動した場合に、その吐出部５から吐出される下降流Ｗに旋回噴流Ｗ．Ｔが含まれているか否かを実験室で検証した結果、含まれていることが可視的にしかも客観的に明らかになった。
【００５０】
実験では、高さ３ｍの距離に水平に設置したベニヤ合板の下面に本実施形態１の室内空気の還流装置を取付け、この還流装置の真下にタフトグリッドを配置することにより旋回噴流Ｗ．Ｔの流れの可視化を検証するタフトグリッド法を実施した。すなわち、タフトグリッドは、１ｍ×１ｍの枠の内側に黒色のミシン糸をグリッド状に張り、１５ｍｍ間隔で格子状にタフトを付けた。そして、このタフトには長さ２０ｍｍの白色の絹糸を用いた。そのタフトの本数は５００個である。本実施形態１の室内空気の還流装置に対する測定点は、吐出部５から軸方向Ｚへそれぞれ０．３ｍ,０．７５ｍ,１．３５ｍの３地点で吐出部５からの風速１４．３ｍ／ｓでタフトの振れ具合を測定した。
【００５１】
この測定の結果を図５にまとめた。そして、吐出部５付近でタフトが下降流Ｗの軸芯を中心に旋回して同心円的に振れていることがわかった。そして、吐出部５から遠退いて下流に行くのに伴って旋回成分は減衰して減少し、タフトの振れ具合は殆どが測定できなくなる。そして、タフトグリッドの振れ具合から求められる下降流Ｗの広がりは、吐出部から軸方向Ｚへ０．３０ｍの測定点では、旋回噴流Ｗ．Ｔの半径ｒが約０．１０ｍ程度の範囲になり、また、軸方向Ｚへ０．７５ｍの測定点では、旋回噴流Ｗ．Ｔの半径ｒが約０．３ｍ程度の範囲になり、軸方向Ｚへ１．３５ｍの測定点では、旋回噴流Ｗ．Ｔの半径ｒが約０．５ｍ程度の範囲に拡大することが明らかとなった。
【００５２】
このタフトグリッド法により旋回噴流Ｗ．Ｔの流れの広がりの大きさの測定結果をまとめて図６に示すようなグラフを得た。図６において、吐出部５から軸方向Ｚへ０．８近傍では旋回噴流Ｗ．Ｔの流の拡散を示す折れ線の傾きが急傾斜に変化していることが分かる。そして、吐出部５から軸方向Ｚへ０．７５までは流速が減衰しながら徐徐に拡がり、測定点が軸方向Ｚへ０．８を過ぎた地点から急速に拡散の影響が大きくなり、主流方向の速度は軸方向距離によらず、略一定になることが明らかになった。そして、初速の増加に伴い、速度の拡散の範囲が広くなることが判る。
【００５３】
また、本実施形態１の室内空気の還流装置での、吐出部５から吐出される下降流Ｗに含まれる旋回成分を測定することが困難であるため、数値シュミレーションを実施することにより、旋回を与えた時の速度の減衰と、旋回噴流Ｗ．Ｔの拡散状況を調べ、その影響を明らかにすることにした。
【００５４】
[解析方法]
本シュミレーションでは、充分に大きい半径、図７に示すように例えば１ｍの半径Ｒ１を有する円管５０をモデルとして計算を行った。この円管５０内に本実施形態１の室内空気の還流装置により室内空気Ｋを下降流Ｗとして噴出させ、旋回噴流Ｗ．Ｔが拡散するのと、速度が減衰して行く様子とを数値解析で捉えた。シュミレーションの幾何学形状は、円筒座標系を用い、三次元計算で行った。そして、軸方向距離Ｌは５ｍ、半径Ｒ１は１ｍ、周方向は１０°にした。また、円管５０の流入口５０ａは、半径０．０６５ｍである。また、円管５０の流入速度には、軸方向速度および周方向速度を設定し、周方向速度の大きさを変えることで旋回強さを変えた。
【００５５】
ここに、軸方向速度は次式[式１]で示す乱流速度分布を表す計算式により算出した。
【００５６】
［式１］ｕｚ／Ｕｚｍａｘ＝（ｙ／ｒ０）１／７
【００５７】
ここに、Ｕｍａｘ＝１０ｍ／ｓとした。
【００５８】
また、ノズル２０の吐出端での周方向速度分布は、強制渦型速度分布領域と、自由渦型速度分布領域に分けて入力し、図８に示すような速度分布を示す。
【００５９】
強制渦型速度分布は次式[式２]で示す計算式により算出した。
【００６０】
［式２］Ｖ＝ｒω
【００６１】
自由渦型速度分布は次式[式３]で示す計算式により算出した。
【００６２】
［式３］Ｖ＝ｒｚω／ｒ１−ｒ２＋ｒ１・ｒ２・ω／ｒ２−ｒ１
【００６３】
ここで、ｒ１,ｒ２はそれぞれ、強制渦型速度分布から自由渦型速度分布に分かれる半径方向距離、および流出口５０ｂの最大半径を示す。なお、ｒ１＝０．０６ｍ、ｒ２＝０．０６５ｍとした。そして、強制渦型速度分布のωを変えることで、円管５０の流出口５０ｂでの旋回強さが変化する。また、本シュミレーションでは、ω＝２０ｒａｄ／ｓ〜２００ｒａｄ／ｓとした。
【００６４】
そして、旋回強さは次式[式４]で示す計算式により算出される無次元数としてのスワール数（Ｓｗ）により表わされる。
【００６５】
［式４］Ｓｗ＝Ｇθ／Ｇｚ（ｄ／２）
【００６６】
ここで、ＧθおよびＧｚは次式[式５]、および[式６]で与えられる。
【００６７】
【数１】
2008157561.tif 000003
【００６８】
【数２】
2008157561.tif 000004
で与えられる。
【００６９】
ここに、スワール数（Ｓｗ）の範囲は、０．０６〜０．６である。また、（ｒ,θ,Ｚ）は座標系、（Ｕ,Ｖ,Ｗ）は(r,θ,ｚ）方向の時間平均速度、ρは流体の密度、ｄはノズル２０の直径を示す。そして、解析時間は実時間で５秒、時間刻み幅は０．０００５秒で行った。ソルバーは非完全ＩＬＵ分解法、精度は一次風上差分法を用いて計算を行った。
【００７０】
そして、図９は本シュミレーションによって旋回噴流Ｗ．Ｔの噴流が拡散する様子と、速度が減衰して行く様子とを縦軸に旋回噴流Ｗ．Ｔの風速を、また、横軸には旋回噴流Ｗ．Ｔの風速毎の旋回強さ、すなわち、スワール数（Ｓｗ）に関連して図形的にまとめた特性図である。
【００７１】
図９において、旋回噴流Ｗ．Ｔの周方向速度が２０ｒａｄ／ｓにおいては旋回なしの場合と殆ど大きな変化は見られなかった。また、旋回噴流Ｗ．Ｔの風速毎の旋回強さ、すなわち、スワール数（Ｓｗ）が、０．０６〜０．１２の範囲では一様に軸方向Ｚの空気の直進性が伸び、スワール数（Ｓｗ）が、０．１２の時、軸方向Ｚに約６．６ｍと最大の直進性を示すことが明らかになったとともに、旋回噴流Ｗ．Ｔの軸芯を中心として半径方向Ｒに約０．４ｍの速度分布をもって拡散されることがわかった。そして、旋回強さが０．１２を超して増加しても、旋回噴流Ｗ．Ｔの直進性は減じ、スワール数（Ｓｗ）が０．６の時には、スワール数（Ｓｗ）が０．１２の時、最大の直進性を示すのに比べてその直進性は約２／３に減少することがわかった。
【００７２】
この現象は、旋回噴流Ｗ．Ｔの如き旋回成分がある場合、空気より早く遠くへと輸送する性能に関係する影響は、１つには旋回による遠心力による拡散の影響と、２つには旋回成分が渦を造り、その渦は伸長することにより、旋回中心に空気を集め、軸方向速度を加速させる働きがあることの二つの理由が推論される。このうち、遠心力による影響が大きい場合には、軸方向Ｚへの減衰が早く、直進性は出ない。また、渦の伸長による影響が大きい場合には、軸方向Ｚへの減衰があまり起こらず、直進性が高くなると考えられる。そして、スワール数（Ｓｗ）が、０．０６の場合は、遠心力による影響と、渦の伸長による影響とがつり合い、旋回なしの流れとほぼ同じ直進性となったと考えられる。直進性を最も高く出すには、軸方向成分としてのスワール数（Ｓｗ）が０．１２程度の旋回成分を加えるのが良いことが分かった。そして、この旋回成分を制御するのには、遠心ファンＦ１のモータＭの回転速度を制御することにより行える。また、このようなモータＭの回転速度を制御するのと併用するか、または単独に図２の想像線に示すように、中央から左右に傾斜角度θ１,θ２,θ３が順に大きくなる拡散板３２ａ,３２ａ：３２ｂ,３２ｂ：３２ｃを振り分けたグリル３１を吐出部５の前面に設置することにより旋回成分を制御するようにしてもよい。
【００７３】
また、送風機ユニット１は、本実施形態１では、直流１２ＶのモータＭを駆動源として高速回転される多数の羽根体１５をモータケース１６に対して偏芯位置に設けた低騒音型の小型の遠心ファンＦ１が使用されるので、例えば特許文献１に示すように定格電源電圧が直流１２Ｖの回転数が低く大容量のモータを使用している従来の送風機に較べて、使用時において消費電力が少なくて済むとともに騒音の発生が抑えられる。消費電力は、本実施形態１の室内空気の還流装置を使用しない場合に比較して平均約２８．６％の電力減少になる。
【００７４】
そして、本実施形態１の送風機ユニット１では、直流のモータＭを駆動源として高速回転される多数の羽根体１５をモータケース１６に対して偏芯位置に設けた低騒音型の遠心ファン４を使用しているので、実際に使用した場合に、図１０に示すように、天井面２から床面Ｙまでの天井高さＨが２,９８０ｍｍ、送風機ユニット１の下面から床面Ｙまでの取付高さＨ′が２,９１０mmの室内において、空調機を３０°Ｃの設定温度にて測定時間として１１；３０′〜１５；３０′までの間、運転して暖房を行い、暖気を天井面２付近に滞留させ、送風機ユニット１の吐出チャンバー５Ａの吐出口から吐出される室内空気Ｋの到達個所毎の風速測定を行った結果、[表１],[表２] を得た。
【００７５】
[表１]は、モータＭへの印加電圧を直流１２Ｖ、１０Ｖ、９．５Ｖ、８Ｖ、７．５Ｖ、６．５Ｖと変化して駆動される図１に示すような遠心ファンＦ１について、送風機ユニット１の吐出チャンバー５Ａから吐出部として、内径が２０〜４０ｍｍのノズル２０を介して吐出される室内空気Ｋの初速、および天井面２から直下１ｍの個所Ｎ１、また直下１．５ｍ離れた個所Ｎ２、直下２ｍ離れた個所Ｎ３、直下２．５ｍ離れた個所Ｎ４、さらに床面Ｙの直上１０ｃｍ離れた個所Ｎ５のそれぞれの風速測定したものをまとめたものである。    
【００７６】
また[表２]は、送風機ユニット１の吐出チャンバー５Ａの吐出口から吐出される下降流Ｗに旋回噴流Ｗ．Ｔを含む旋回噴流Ｗ．Ｔの流の拡散状況と、その風速を調べるために、天井面２から直下１ｍ離れ位置Ｎ１から床面Ｙに対し水平に１０ｃｍ離れた個所、また、直下１．５ｍ離れた位置Ｎ２から床面Ｙに対し水平に２０ｃｍ離れた個所、直下２ｍ離れた位置Ｎ３から床面Ｙに対し水平に３０ｃｍ離れた個所、直下２．５ｍ離れた位置Ｎ４から床面Ｙに対し水平に４０ｃｍ離れた個所、床面Ｙ上１０ｃｍ離れた位置Ｎ５から床面Ｙに対し水平に１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１００ｃｍとそれぞれ１０ｃｍづつ離れた個所Ｎ５ａ,Ｎ５ｂＮ５ｃ,Ｎ５ｄ,Ｎ５ｅ,Ｎ５ｆ,Ｎ５ｇ,Ｎ５ｈ,Ｎ５ｉ,Ｎ５ｊの風速を測定してまとめたものである。用いた風速測定機としては、例えば日本カノマックス社製の型式ＭＯＤＥＬ  ６５１１の風速・温湿度計を用いて測定した。
【００７７】
【表１】
2008157561.tif 000005
【００７８】
【表２】
2008157561.tif 000006
【００７９】
また、比較例として表３はモータへの定格電源電圧が直流１２Ｖ、１０Ｖ、８Ｖと変化させて駆動される特許文献１に示すような従来の送風機を天井面から床面までの天井高さが２,７００ｍｍの室内の天井面に取付た場合に、空調機を３０°Ｃの設定温度にて運転して暖房を行い、暖気を天井面付近に滞留させてから、送風機の吐出口から吐出される室内空気の到達個所毎の風速測定を行った結果、[表３],[表４]を得た。
【００８０】
【表３】
2008157561.tif 000007
【００８１】
このうち、[表３]は、モータへの定格電源電圧が直流１２Ｖ、１０Ｖ、８Ｖに変化することにより駆動される特許文献１の送風機について、送風機の送風筒の吐出口から吐出される室内空気Ｋの初速、および天井面から直下１ｍの個所、また直下１．７ｍ離れた個所、さらに床面の直上５ｃｍ離れた個所のそれぞれの風速測定したものをまとめたものである。    
【００８２】
【表４】
2008157561.tif 000008
【００８３】
また[表４]は、天井面から直下１ｍ離れた位置において床面に対し水平に１５ｃｍ離れた個所、また、直下１．７ｍ離れた位置において床面に対し水平に３０ｃｍ離れた個所、床面上５ｃｍの位置での床面に対し水平に４０ｃｍ離れた個所の風速を測定してまとめたものである。用いた風速測定機としては、本実施形態１と様に例えば日本カノマックス社製の型式ＭＯＤＥＬ  ６５１１の風速・温湿度計を用いて測定した。
【００８４】
こうして、例えば高速回転のモータＭにより羽根体１５が回転駆動される遠心ファンＦ１を使用した本実施形態１の送風機ユニット１と、例えば特許文献１に示すようなモータを使用して羽根体を低速回転して大容量の風速を得ることを目指す従来の送風機とを比較すると、例えば送風ユニット１の吐出部５から吐出される風速については上記[表１]と[表３]からモータへの印加電圧が１２Ｖである場合に、入室者が生活したり、行動したりするのに頻度が高い、例えば天井面２から直下１ｍの個所Ｎ１では、本実施形態１の送風機ユニット１は、１．９１（ｍ／ｓ）であるのに対して特許文献１に示すように従来の送風機では天井面から直下１ｍの位置では１．５８（ｍ／ｓ）である。従って、下降流Ｗに旋回流Ｗ．Ｔが含まれた本実施形態１の方が従来よりも直線性に優れ、高い風速を得ることができ、室内空気Ｋを充分な風圧にて強い送風圧で到達距離が床面Ｙの近くまで伸び、効率良く還流が行えることがわかった。
【００８５】
この直進性は、遠心ファンＦ１のモータＭの回転速度を制御することにより、
旋回噴流Ｗ．Ｔの風速毎の旋回強さ、すなわち、スワール数（Ｓｗ）が、０．０６〜０．１２の範囲において軸方向Ｚの空気の直進性が伸ばすことができる。そして、スワール数（Ｓｗ）が、０．１２の時、軸方向Ｚに約６．６ｍと最大の直進性が示され、旋回強さが０．１２を超して増加した場合に、旋回噴流Ｗ．Ｔの直進性は減じ、スワール数（Ｓｗ）が０．６の時にはスワール数（Ｓｗ）が０．１２の時、最大の直進性を示すのに比べて直進性は約２／３に減少することがわかった。従って、モータＭの回転速度を制御することにより、下降流Ｗに含まれる旋回流Ｗ．Ｔのスワール数（Ｓｗ）を０．０６〜０．６に制御することにより、直進性を調整することができる。
【００８６】
また、旋回強さ、すなわち、スワール数（Ｓｗ）が、０．１２の時、旋回噴流Ｗ．Ｔの軸芯を中心として半径方向Ｒに約０．４ｍの速度分布をもって拡散されることがわかっている。従って、モータＭの回転速度を制御することにより、下降流Ｗに含まれる旋回流Ｗ．Ｔのスワール数（Ｓｗ）を０．０６〜０．６に制御することにより、半径方向Ｒの拡散の速度分布を調整することができる。
【００８７】
また、本実施形態１の送風機ユニット１では、前記外鍔部１０に例えば係合手段２１により着脱自在に取付られ、摺り合わせ曲面部２２ａを内側に有する抱持筒部２２ｂを設けた取付板２３と、該取付板２３の抱持筒部２２ｂ内に前後、左右如何なる方向へも摺動自在に組込まれる略球状をなす取付基部２４と、該取付基部２４の下方に設けられた噴出口部２５と、前記取付基部２４を摺動自在に保持し、前記取付板２３の下方にビス止めされるスタッドを有する抑え板２６とにより形成される送風方向を指向する指向部としてのノズル２０が、吐出チャンバー５Ａの外側、図１においては下方に設けられているので、送風機ユニット１を天井面２に対して取付けた後でも、摺り合わせ曲面部２２ａを有する抱持筒部２２ｂ内において略球状をなす取付基部２４を摺動させることによりノズル２０を前後、左右如何なる方向へも取付位置を変更できるため、吐出チャンバー５Ａから吐出される室内空気Ｋの送風方向を所望方向に変更可能にすることができる。
【００８８】
そして、遠心ファンＦ１を使用した本実施形態１の送風機ユニット１について前述のように天井面２から直下での測定と同様に、図１１の如く天井面２から床面Ｙまでの天井高さＨが２,９８０ｍｍ、送風機ユニット１の下面から床面Ｙまでの取付高さＨ′が２,９１０mmの室内において、空調機を３０°Ｃの設定温度にて測定時間として１８；００〜２０；００までの間、運転して暖房を行い、暖気を天井面２付近に滞留させ、送風機ユニット１の送風方向の指向部としてのノズル２０を取付板２３に対して傾斜角αが例えば３４°に傾けた場合に、吐出チャンバー５Ａの吐出口から吐出される室内空気Ｋの到達個所毎の風速測定を行った結果、[表５]を得た。
【００８９】
[表５]は、モータＭへの印加電圧を直流６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、１１Ｖ、１２Ｖと変化して駆動される図１に示すような遠心ファンＦ１について、送風方向を指向する指向部としてのノズル２０を抑え板２６に対して傾斜角αを例えば３４°に傾けた場合に、吐出チャンバー５Ａからノズル２０を介して吐出される室内空気Ｋの初速、および天井面２から１ｍの個所Ｎ′１、また２ｍ離れた個所Ｎ′２、２.５ｍ離れた個所Ｎ′３、３ｍ離れた個所Ｎ′４、さらに床面Ｙの直上１０ｃｍ離れた個所Ｎ′５のそれぞれの風速測定したものをまとめたものである。    
【００９０】
【表５】
2008157561.tif 000009
【００９１】
こうして、例えば高速回転のモータＭにより羽根体１５が回転駆動される遠心ファンＦ１を使用した本実施形態１の送風機ユニット１では、送風方向を指向する指向部としてのノズル２０を傾斜角αとして例えば３４°に傾けた場合に、特許文献１に示すようなモータを使用して羽根体を低速回転して大容量の風速を得ることを目指す従来の送風機とを比較すると、例えば送風機の送風筒の吐出部５から吐出される風速については上記[表５]から、モータＭへの印加電圧が１２Ｖである場合に、入室者が生活したり、行動したりするのに頻度が高い、例えば天井面２から１ｍの個所Ｎ′１では、本実施形態１の送風機ユニット１は、１．３４（ｍ／ｓ）であるのに対して特許文献１に示すように従来の送風機では天井面から直下１ｍの位置では１．５８（ｍ／ｓ）である。
【００９２】
従って、送風方向の指向部としてのノズル２０を傾けて送風方向を変更した本実施形態１の送風機ユニット１と、送風機の直下１ｍの位置にて測定した従来の送風機と比較した場合に、本実施形態１では僅かに弱いが充分に高い風速を得ることができ、室内空気Ｋを充分に強い送風圧で到達距離が床面Ｙの近くまで伸びるので、室内空気Ｋの還流が効率良く行えることがわかった。
【００９３】
また、ノズル２０の噴出口部２５の横断面形状、絞り具合、長さ等は、用途に応じて適宜変更が可能である。従って、ノズル２０は用途に応じた多種類を用意して互換可能にすれば便利である。
【００９４】
[実施形態２]
また、図１２に示すものは本発明の室内空気の還流装置の実施形態２を示す。この実施形態２では、下方面の少なくとも一部に開口部６０を設けたハウジング６の全体形状が略箱状をなし、吸気チャンバー４Ａは、該ハウジング６内に隔壁６１を介して設けられた小室をなす吐出チャンバー５Ａとの間の空間に形成される点が前記実施形態１と異なる構成であるほかは、前記第１実施形態と同様の構成、作用である。
【００９５】
[実施形態３]
また、図１３および図１４に示すものは本発明の室内空気の還流装置の実施形態３を示す。
【００９６】
この実施形態３では、ハウジング６の全体形状が略箱状をなす点は前記実施形態２と同様の構成である。しかしながら、この実施形態３ではハウジング６の下面に保持鍔部７０を外縁に形成して該保持鍔部７０内に開口部７１を形成し、幅方向略中央に設けた摺動側板部７２を前記開口部７１の内側に設けた案内溝７３に沿って抜差可能に前記開口部７１内に取付けることにより、吸気チャンバー４Ａは、小室をなす吐出チャンバー５Ａとの間の空間に形成される構成を採用している。
【００９７】
こうして、小室をなす吐出チャンバー５Ａを、全体形状が略箱状をなすハウジング６の保持鍔部７０に設けた開口部７１内に、案内溝７３に沿って摺動側板部７２を抜差可能に設けることによりハウジング６内に吸気チャンバー４Ａと吐出チャンバー５Ａとを備えて送風ユニット１の組付および分解を容易にしたほかは、前記実施形態２と同様の構成、作用である。
【００９８】
[実施形態４]
図１５は本発明の実施形態４を示す。この実施形態４では、前記送風機ユニット１′が、天井の裏面の空間部３０内に取付けられる天井埋め込み型に形成されるか、または天井の下面に吊り下げられる天吊り型に形成され、吸気部４を上方外周に有する大径のハウジング６よりなる送風筒８０の上部に前記ファン３が設けられたことを特徴とする。この実施形態４では、送風筒８０の吐出部５′の内径φ２が、１２０〜１５０ｍｍに形成され、前記下降流Ｗの天井からの軸方向Ｚの到達距離が０．１０〜１．３５ｍの範囲において速度制御を行うとともに、速度分布の半径方向Ｒの拡散性を制御することを特徴とする点が前記実施形態１,２,３とは異なる構成である。
【００９９】
そして、この実施形態４の還流装置では、前記送風筒８０の吐出部５′の内径φ２が、前記実施形態１,２,３の還流装置の吐出部５の内径に較べて約４倍も広く、１２０〜１５０ｍｍの大径に形成されることにより、図１６に流れの広がりとして示すように送風機ユニット１′の吐出部５′から吐出される下降流Ｗに含まれる旋回噴流Ｗ．Ｔは、吐出部５′の近傍では速度分布の半径方向Ｒの拡散が殆ど見られず直進性を有するが、下流に行くに従い半径方向Ｒの拡散と軸方向Ｚの減衰が見られるようになる。
【０１００】
そして、図１７に本実施形態４の送風ユニット１′についての主流方向の速度分布を示すように、速度の非常に早い領域は存在しない。軸方向Ｚに吐出部５′から０．１０ｍでは、中心付近でほぼ最大流速であった速度分布は、下流に従って徐徐に減衰し、半径方向Ｒに拡散する。この減衰の割合は、送風機ユニット１′の吐出部５′の内径が小さい前記実施形態１,２,３,４に較べ非常に小さい。そして、１ｍを過ぎても、流れは広がり、速度は減衰し続け、直進性は１ｍ以上あることがわかつた。すなわち、軸方向Ｚに吐出部５′から１．０５ｍの位置でも初速の４０％の最大速度を有する。
【０１０１】
従って、本実施形態４の送風ユニット１′のファン３のモータＭの回転速度を制御することによりスワール数（Ｓｗ）が０．１２の最大の直進性を示すまで最適に調整できるとともに、半径方向Ｒの拡散の速度分布を最適に調整することができるため、室内空気Ｋを少ない消費電力にて効率良く還流が行える。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は送風機ユニットの吐出部から吐出される下降流に含まれる旋回噴流、または強い乱れの噴流の流動特性を積極的に活用し、最善の直進性と、速度分布の半径方向の拡散性とを設定することにより、長い到達距離と、充分な風圧により室内空気の還流を迅速かつ確実に、しかも万遍なく効率的に行え、また送風機自体はコンパクトになり、モータの小形化と小容量化がはかれ、少ない消費電力で済むとともに、軽量化が達成され、さらには、構造簡単にして製作および組付けが容易で製作コストが安価になる用途・機能に適する。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は本発明の室内空気の還流装置の実施形態１を示す断面図である。
【図２】図２は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置を示す拡大断面図である。
【図３】図３は同じく本実施形態１で使用するハウジングの拡大平面図である。
【図４】図４は本実施形態１で使用する吐出チャンバーの拡大平面図である。
【図５】図５は本実施形態１の室内空気の還流装置による主流方向の速度分布をまとめたグラフである。
【図６】図６は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置による流れの広がりを示すグラフである。
【図７】図７は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置の旋回成分の強さをシュミレーションするのに用いる円管を示す側面図である。
【図８】図８は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置におけるノズル出口端での周方向速度分布を示すグラフである。
【図９】図９は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置における旋回噴流の数値計算結果を示す特性図である。
【図１０】図１０は同じく本実施形態１の室内空気の還流装置において室内空気の到達個所毎の風速の測定を行う説明的な側面図である。
【図１１】図１１はは同じく本実施形態１の室内空気の還流装置において送風方向の指向部としてノズルを傾けた場合に、室内空気の到達個所毎の風速の測定を行う説明的な側面図である。
【図１２】図１２は同じく本発明の室内空気の還流装置の実施形態２を示す拡大断面図である。
【図１３】図１３は同じく本発明の室内空気の還流装置の実施形態３を背面側から見た拡大斜視図である。
【図１４】図１４は同じく本発明の室内空気の還流装置の実施形態３を示す分解拡大斜視図である。
【図１５】図１５は同じく本発明の室内空気の還流装置の実施形態４を示す拡大断面図である。
【図１６】図１６は同じく本実施形態４の室内空気の還流装置による流れの広がりを示すグラフである。
【図１７】図１７は本実施形態４の室内空気の還流装置による主流方向の速度分布をまとめたグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１      送風機ユニット
２      天井面
２Ａ    天井パネル
３      ファン
４      吸気部
４Ａ    吸気チャンバー
５      吐出部
５Ａ    吐出チャンバー
６      ハウジング
７      吸引口
８      風道部
Ｒ      半径方向
Ｗ      下降流
Ｗ．Ｔ  旋回噴流
Ｚ      軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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