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技術 食器洗浄機および食器乾燥機

出願人 TOTO株式会社
発明者 新原登原賀久人古田祐一田中文月林良祐柳川恭廣
出願日 1999年9月27日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 1999-273142
公開日 2001年4月3日 (16年9ヶ月経過) 公開番号 2001-087201
状態 未査定
技術分野 食器の洗浄、乾燥 非容積形送風機の制御 非容積形ポンプのロータ 非容積形ポンプのケーシング 非容積形ポンプの構造
主要キーワード 装置内部空間 連通し外気 流路断面積比 送風翼 モーター冷却 小型送風機 相似則 送風面

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図面 (19)

課題

送風機を有する食器洗浄機および食器乾燥機において、狭い台所においても操作性、意匠性使用感快適性に優れ、さらに装置の設計、設置や施工が容易な食器洗浄機および食器乾燥機を提供する。

解決手段

回転小型であっても必要な風量、圧力を得ることのできる送風機を用いることにより、非常に小型の食器洗浄機および食器乾燥機を提供する。遠心送風機羽根車1の送風翼5に流入した空気の速度を高め流出させる増速翼列を用いるので、用途に適した十分な圧力ヘッド、風量を得るために小型の羽根車1を低回転で回転させることが可能である。小型の羽根車1を用いることにより送風機はもとより、食器洗浄機あるいは食器乾燥機の小型化が図れ、低回転で回転させることにより使用時に不快な振動伝達するのを防止することができ快適な洗浄を可能とする。

概要

背景

特許第2511979号として、両吸い込みのファンを用いて乾燥速度と容積効率の向上を目指すものが提案されている。図17、18に、その特許公報の図を引用して食器洗浄乾燥機の概略図をあらわす。

概要

送風機を有する食器洗浄機および食器乾燥機において、狭い台所においても操作性、意匠性使用感快適性に優れ、さらに装置の設計、設置や施工が容易な食器洗浄機および食器乾燥機を提供する。

回転小型であっても必要な風量、圧力を得ることのできる送風機を用いることにより、非常に小型の食器洗浄機および食器乾燥機を提供する。遠心送風機羽根車1の送風翼5に流入した空気の速度を高め流出させる増速翼列を用いるので、用途に適した十分な圧力ヘッド、風量を得るために小型の羽根車1を低回転で回転させることが可能である。小型の羽根車1を用いることにより送風機はもとより、食器洗浄機あるいは食器乾燥機の小型化が図れ、低回転で回転させることにより使用時に不快な振動伝達するのを防止することができ快適な洗浄を可能とする。

目的

本願発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は送風機を有する食器洗浄機および食器乾燥機において、狭い台所においても操作性、意匠性、使用感や快適性に優れ、さらに装置の設計、設置や施工が容易な食器洗浄機および食器乾燥機およびその設計方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

モーターにより駆動され回転する羽根車と、該羽根車の周方向に略均等に配置され回転により発生する遠心力により送風および昇圧を行なう送風翼と、前記羽根車が回転することにより発生する動圧変換圧力回復する圧力回復手段と、前記羽根車を前記圧力回復手段の所定の位置に収納した送風機と、該送風機に連通し外気吸引する吸引口と、前記送風機に連通し吸引された空気吐出する吐出口とを備え、前記送風翼は流入した空気の速度を高め流出させる増速翼列で構成された送風手段を有したことを特徴とする食器洗浄機

請求項2

前記送風翼は、流入部翼端前縁および流出部翼端の後縁を結んだ翼弦の傾きが羽根車回転方向と同一方向となるように配置されたことを特徴とする請求項1に記載の食器洗浄機。

請求項3

モーターにより駆動され回転する羽根車と、該羽根車の周方向に略均等に配置され回転により発生する遠心力により送風および昇圧を行なう送風翼と、前記羽根車が回転することにより発生する動圧を変換し圧力回復する圧力回復手段と、前記羽根車を前記圧力回復手段の所定の位置に収納した送風機と、該送風機に連通し外気を吸引する吸引口と、前記送風機に連通し吸引された空気を吐出する吐出口とを備え、前記送風機の諸元を、次式に表す流量係数:φ>0.15となるように定めた送風手段を有したことを特徴とする食器洗浄機。式) 流量係数:φ = Ur/Vθ(Ur:羽根車流出時の半径方向速度、Vθ:羽根車外周の回転速度)

請求項4

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項5

前記吐出口を複数備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項6

送風機と連通し送風機から空気を吐出口に輸送する送風管路を備え、該送風管路の管路断面積が吐出口の送風断面積よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項7

前記送風管路と前記吐出口の接続部分に、動圧を静圧に変換する圧力回復手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項8

前記複数の吐出口を切り替えて吐出方向の選択を行なう吐出口切替手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載の食器洗浄機。

請求項9

前記吸引口を複数有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項10

前記複数の吸引口を切り替えて吸引方向の選択を行なう吸引口切替手段を備えたことを特徴とする請求項9に記載の食器洗浄機。

請求項11

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有する食器洗浄機であって、前記送風機出力調整手段は、前記吐出口切替手段と連動して送風機の出力状態を調整することを特徴とした請求項8に記載の食器洗浄機。

請求項12

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有する食器洗浄機であって、前記送風機出力調整手段は、前記吸引口切替手段と連動して送風機の出力状態を調整することを特徴とした請求項10に記載の食器洗浄機。

請求項13

前記送風機に連通する管路中に空気処理装置を備えたことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項14

前記空気処理装置は空気の温度を調整する空気温度調整手段により構成されたことを特徴とする請求項13に記載の食器洗浄機。

請求項15

前記空気温度調整手段は熱交換を行なうことにより空気を加熱し空気の温度を上昇させる加熱手段及び/又は熱交換を行なうことにより空気を除湿し空気の湿度を低下させる除湿手段で構成されたことを特徴とする請求項14に記載の食器洗浄機。

請求項16

前記送風機管路中に空気の温度を検知する空気温度検知手段を備え、該空気温度検知手段の出力に基づいて前記空気温度調整手段は空気の温度を制御することを特徴とする請求項14乃至15のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項17

前記空気温度調整手段により温度を調整された空気を、食器類乾燥手段として用いたことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項18

前記空気処理装置は、食器洗浄機および食器乾燥機庫内のの臭気成分吸着分解または変質させる臭気成分除去手段により構成されたことを特徴とする請求項13乃至17のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項19

前記複数の吐出口を切り替えて吐出方向の選択を行なう吐出口切替手段を備えた食器洗浄機であって、前記吐出口切替手段と連動して前記空気処理装置の起動停止及び出力調整を行なう空気処理装置制御手段を備えたことを特徴とする請求項13乃至18のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項20

前記複数の吸引口を切り替えて吸引方向の選択を行なう吸引口切替手段を備えた食器洗浄機であって、前記吸引口切替手段と連動して前記空気処理装置の起動、停止及び出力調整を行なう空気処理装置制御手段を備えたことを特徴とする請求項13乃至19のいずれか一項に記載の食器洗浄機。

請求項21

モーターにより駆動され回転する羽根車と、該羽根車の周方向に略均等に配置され回転により発生する遠心力により送風および昇圧を行なう送風翼と、前記羽根車が回転することにより発生する動圧を変換し圧力回復する圧力回復手段と、前記羽根車を前記圧力回復手段の所定の位置に収納した送風機と、該送風機に連通し外気を吸引する吸引口と、前記送風機に連通し吸引された空気を吐出する吐出口とを備え、前記送風翼は流入した空気の速度を高め流出させる増速翼列で構成された送風手段を有したことを特徴とする食器乾燥機。

請求項22

前記送風翼は、流入部翼端の前縁および流出部翼端の後縁を結んだ翼弦の傾きが羽根車回転方向と同一方向となるように配置されたことを特徴とする請求項21に記載の食器乾燥機。

請求項23

モーターにより駆動され回転する羽根車と、該羽根車の周方向に略均等に配置され回転により発生する遠心力により送風および昇圧を行なう送風翼と、前記羽根車が回転することにより発生する動圧を変換し圧力回復する圧力回復手段と、前記羽根車を前記圧力回復手段の所定の位置に収納した送風機と、該送風機に連通し外気を吸引する吸引口と、前記送風機に連通し吸引された空気を吐出する吐出口とを備え、前記送風機の諸元をφ>0.15となるように定めた送風手段を有したことを特徴とする食器乾燥機。

請求項24

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有することを特徴とする請求項21乃至23のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項25

前記吐出口を複数備えたことを特徴とする請求項21乃至24のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項26

送風機と連通し送風機から空気を吐出口に輸送する送風管路を備え、該送風管路の管路断面積が吐出口の送風断面積よりも小さいことを特徴とする請求項21乃至25のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項27

前記送風管路と前記吐出口の接続部分に、動圧を静圧に変換する圧力回復手段を備えたことを特徴とする請求項21乃至26のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項28

前記複数の吐出口を切り替えて吐出方向の選択を行なう吐出口切替手段を備えたことを特徴とする請求項25に記載の食器乾燥機。

請求項29

前記吸引口を複数有することを特徴とする請求項21乃至28のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項30

前記複数の吸引口を切り替えて吸引方向の選択を行なう吸引口切替手段を備えたことを特徴とする請求項29に記載の食器乾燥機。

請求項31

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有する食器乾燥機であって、前記送風機出力調整手段は、前記吐出口切替手段と連動して送風機の出力状態を調整することを特徴とした請求項28に記載の食器乾燥機。

請求項32

前記送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有する食器乾燥機であって、前記送風機出力調整手段は、前記吸引口切替手段と連動して送風機の出力状態を調整することを特徴とした請求項30に記載の食器乾燥機。

請求項33

前記送風機に連通する管路中に空気処理装置を備えたことを特徴とする請求項21乃至32のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項34

前記空気処理装置は空気の温度を調整する空気温度調整手段により構成されたことを特徴とする請求項33に記載の食器乾燥機。

請求項35

前記空気温度調整手段は熱交換を行なうことにより空気を加熱し空気の温度を上昇させる加熱手段及び/又は熱交換を行なうことにより空気を除湿し空気の湿度を低下させる除湿手段で構成されたことを特徴とする請求項34に記載の食器乾燥機。

請求項36

前記送風機管路中に空気の温度を検知する空気温度検知手段を備え、該空気温度検知手段の出力に基づいて前記空気温度調整手段は空気の温度を制御することを特徴とする請求項34乃至35のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項37

前記空気温度調整手段により温度を調整された空気を、食器類の乾燥手段として用いたことを特徴とする請求項34乃至36のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項38

前記空気処理装置は、食器洗浄機および食器乾燥機庫内のの臭気成分を吸着、分解または変質させる臭気成分除去手段により構成されたことを特徴とする請求項33乃至37のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項39

前記複数の吐出口を切り替えて吐出方向の選択を行なう吐出口切替手段を備えた食器乾燥機であって、前記吐出口切替手段と連動して前記空気処理装置の起動、停止及び出力調整を行なう空気処理装置制御手段を備えたことを特徴とする請求項33乃至38のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項40

前記複数の吸引口を切り替えて吸引方向の選択を行なう吸引口切替手段を備えた食器乾燥機であって、前記吸引口切替手段と連動して前記空気処理装置の起動、停止及び出力調整を行なう空気処理装置制御手段を備えたことを特徴とする請求項33乃至39のいずれか一項に記載の食器乾燥機。

請求項41

モーターにより駆動され回転する羽根車と、該羽根車の周方向に略均等に配置され回転により発生する遠心力により送風および昇圧を行なう送風翼と、前記羽根車が回転することにより発生する動圧を変換し圧力回復する圧力回復手段と、前記羽根車を前記圧力回復手段の所定の位置に収納した送風機と、該送風機に連通し外気を吸引する吸引口と、前記送風機に連通し吸引された空気を吐出する吐出口とを備えた送風手段を有する食器洗浄機および食器乾燥機の設計方法であって、前記送風機の諸元をφ>0.15となるように定めたことを特徴とする食器洗浄機および食器乾燥機の設計方法。

技術分野

0001

本発明は食器洗浄機および食器乾燥機に関するものである。

背景技術

0002

特許第2511979号として、両吸い込みのファンを用いて乾燥速度と容積効率の向上を目指すものが提案されている。図17、18に、その特許公報の図を引用して食器洗浄乾燥機の概略図をあらわす。

発明が解決しようとする課題

0003

食器洗浄機においては、食器洗浄後の食器乾燥、庫内の脱臭高温殺菌等様々な用途で送風機が用いられている。しかし設置空間の少ない台所においてこれら送風機を食器洗浄機および食器乾燥機に内蔵させると装置自体が大型化し、意匠性が優れないなどの問題や壁面や台所用品と装置が干渉してそもそも設置が不可能な現場もあった。

0004

近年普及しているシステムキッチンではその構造上からも食器洗浄機および食器乾燥機からの振動伝達しやすく騒音を発生させたり振動を発生させる問題があった。これらの振動や騒音を防止するためには、送風機に用いるモーター回転数は低く抑える必要がある。一般的に使用されている遠心送風機羽根車回転による遠心力を用いて送風を行なうので、モーターの回転数を抑えると羽根車および送風機ユニットが大型のものとなり、食器洗浄機内部の送風機が占める空間は非常に大きなものとなっている。装置を小型化するために無理に送風機を小型のものにすると、いたずらにモーター回転数を上昇させることになり、大きな振動や騒音の発生原因となるので装置を設計する上では新たな問題を引き起こすことになる。また乾燥空気を庫内に吐出する吐出口から離れた位置に送風機を設置し、送風機と吐出口を送風管路で接続して装置内部空間の有効利用を図ろうとした場合には、送風機の圧力負荷が増大し送風機が大型高回転のものとなったり、また送風管路を取り回す占有体積が無視できないものとなり装置設計を困難にしたり製造組立てを難しくする問題も有していた。

0005

また送風する空気加熱除湿、脱臭、化学処理香り拡散物質混入を行なう空気処理装置を設置した場合には、装置小型化のために処理部と空気との接触面積を確保しながら小型化を図る必要がある。しかしこれでは接触部の流路断面積が小さくなることで圧力損失が増大し、この圧力損失の増大により送風機負荷は大きなものとなる。また運転時の騒音を低減するためにとくに気密性を高めたもので水滴の大量に付着した食器類を迅速に乾燥させるためには、乾燥のための温風を非常に高速循環させたりあるいは排気する必要があり、送風機に対しては非常に大きな圧力負荷がかかり、これは送風機の更なる大型化や高速運転を強いるものとなり、操作性、施工性の悪化や振動騒音の増大等を引き起こすことにより、食器洗浄機小型化と快適性両立相反するものとなってしまっていた。

0006

一般的に遠心式送風機と同様に使用される頻度の高い軸流送風機は小型の送風機を用いて低圧ではあるが高風量を得ることができる。しかし通常食洗浄機および食器乾燥機においては、乾燥機構などの圧力負荷の高いものを接続する必要があるため、軸流送風機においては必要な風量が取れずに十分な送風性能を得ることができない。以上に説明したような問題点は、キッチンにおいて食器洗浄機と同じように設置される食器乾燥機でも問題となっている。

0007

本願発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は送風機を有する食器洗浄機および食器乾燥機において、狭い台所においても操作性、意匠性、使用感や快適性に優れ、さらに装置の設計、設置や施工が容易な食器洗浄機および食器乾燥機およびその設計方法を提供することにある。

0008

本発明は上記課題を解決し、低回転、小型であっても必要な風量、圧力を得ることのできる送風機を用いることにより、非常に小型の食器洗浄機および食器乾燥機を提供するものである。

0009

請求項1、21においては、遠心送風機羽根車の送風翼に流入した空気の速度を高め流出させる増速翼列を用いるので、用途に適した十分な圧力ヘッド、風量を得るために小型の羽根車を低回転で回転させることが可能である。小型の羽根車を用いることにより送風機はもとより、食器洗浄機あるいは食器乾燥機の小型化が図れ、低回転で回転させることにより使用時に不快な振動が伝達するのを防止することができ快適な洗浄を可能とする。

0010

請求項2、22においては、流入部翼端前縁および流出部翼端の後縁を結んだ翼弦の傾きが羽根車回転方向と同一方向となるように送風翼を配置したので、羽根車から流出する空気を効果的に回転方向に空気を送り出すことができ、大きな圧力ヘッドと高風量を得ることが可能である。

0011

請求項3、23においては、送風機の諸元を、流量係数φ>0.15(φ=Ur/Vθ(Ur:羽根車流出時の半径方向速度、Vθ:羽根車外周の回転速度))となるように定めたので、送風機を従来のものと比較して約半分の大きさとすることができ、食器洗浄機あるいは食器乾燥機を大幅に小型化できる。また送風機の流量係数:φを大きく設定すれば、回転数を上げることなく送風機の小型化が可能なので快適性に優れる。

0012

請求項4、24においては、送風機の回転数を制御し送風機からの出力状態を調整する送風機出力調整手段を有するので、複数の用途で送風機を兼用する場合であっても、目的に応じた送風量を得ることができる。また室温や使用者の好みによって送風量を制御することも可能である。とくに増速を用いた場合においては、流体力学的特性に非常に優れ同一の回転数であっても大きな圧力ヘッドと高風量を得ることができるので、低風量から高風量の幅広い用途に対しても回転数を制御することによりひとつの送風機で対応することが可能である。

0013

請求項5、25においては、複数の吐出口から送風できるので最適な吐出口から送風が得られるので、少ない風量や低い温度であっても乾燥効率にすぐれ、また乾燥むらも発生しない。

0014

請求項6、26においては、送風機と連通し送風機から空気を吐出口に輸送する送風管路を備え、送風管路の管路断面積が吐出口の送風断面積よりも小さいので、装置内部機構の取り回しや組立て性に優れるとともに、送風管路の占有する容積が小さくてすむので装置全体の小型化が可能である。

0015

請求項7、27においては、送風管路と前記吐出口の接続部分に動圧静圧変換する圧力回復手段を備えたので、管路断面積の小さな送風管路を高速で流れる空気の動圧を失うことなく、送風が可能である。動圧を静圧に変換すれば、径の小さな送風管路で送風を行なっても送風に必要な圧力が小さくて済み効率的な送風が可能である。必要圧力を小さくすることができれば、送風機の駆動トルクも小さくなるので低回転の小型モーターによる駆動が可能となる。

0016

請求項8、28においては、複数の吐出口を切り替えて吐出方向の選択を行なう吐出口切替手段を備えたので、必要なときに必要な場所に送風を行なうことができる。吐出口を庫内と庫外に設ければ、例えば乾燥用空気多湿で乾燥速度が低下する場合は一部もしくは全部を排気とし乾燥用空気が水蒸気成分を含まない場合は廃熱の無い循環とすることで循環と排気を制御でき高速な乾燥が可能であるし、不快な臭いを発生する場合や高温水蒸気を含む場合は循環とし、夜間や不快な臭いを発生させたり高温の水蒸気を含まない場合では排気とすることで快適で安全な運転を行なうことができる。また設置場所によっては排気方向が制限されることもあり、このような場合には複数の吐出口を庫外に設け、用途に応じて適した排気方向を選択することも可能である。庫内に複数の吐出口を設けた場合は、例えば残水が庫内にある場合は上方に設けられた吐出口から送風し、残水が無い場合は底面から送風することも可能であり、空気管路に水が進入することも無く最適な送風が可能である。

0017

請求項9、10、29、30においては、吸引口を複数有するので、用途に応じた最適な吸引が可能である。吸引口を庫内と庫外に設ければ、例えば乾燥用空気が多湿で乾燥速度が低下し一部もしくは全部を排気する場合は庫外から乾燥空気を吸引し、乾燥用空気が水蒸気成分を含まない場合は庫内に設けられた吸引口から吸引し廃熱の無い循環とすることで循環と排気を制御でき高速な乾燥が可能である。また設置場所によっては吸引方向が制限されることもあり、このような場合には複数の吸引口を庫外に設け、用途に応じて適した吸引方向を選択することも可能である。庫内に複数の吸引口を設けた場合は、例えば残水が庫内にある場合は上方に設けられた吸引口から吸引し、残水が無い場合は底面から吸引することも可能であり、空気管路に水が進入することも無く最適な送風が可能である。

0018

請求項11、12、31、32においては、送風機出力調整手段により吐出口切替手段およびまたは吸引口切替手段と連動して送風機の出力状態を調整するので、吐出口およびまたは吸引口を切り替えて送風負荷や必要風量が異なる場合であっても、用途に適した送風量を確保することが可能である。

0019

請求項13、14、15、18、33、34、35、38においては、送風機に連通する管路中に空気処理装置を備えたので、温度、湿度臭気等のこもりやすい庫内を常に快適な状態に保つことができる。またこれら空気処理装置の小型化に伴う送風機負荷の増大に対しても、送風機を大型にしたり、回転数を高める必要が無く、快適性、操作性や施工性と食器洗浄機および食器乾燥機の小型化を両立することが可能である。

0020

請求項16、36においては、空気温度検知手段の出力に基づいて空気温度調整手段は空気の温度を制御するので、用途に適した最適な温度に調整した送風が可能である。

0021

請求項17、37においては、空気温度調整手段により温度およびまたは湿度を調整された空気を、乾燥手段として用いたので、大量に水滴の付着した食器類の水分を乾燥させることにより快適な状態に保つことができる。

0022

請求項19、20、39、40においては、吐出口切替手段およびまたは吸引口切替手段と連動して前記空気処理装置の起動停止及び出力調整を行なう空気処理装置制御手段を備えたので、室温、湿度、臭気成分濃度が異なった場合であっても、あるいは使用者の好みにより最適で用途に応じた空気処理が可能である。

0023

請求項41においては、送風機の諸元を、流量係数φ>0.15(φ=Ur/Vθ(Ur:羽根車流出時の半径方向速度、Vθ:羽根車外周の回転速度))となるように定めたことを特徴とする食器洗浄機および食器乾燥機の設計方法を示したので、食器洗浄機および食器乾燥機の大幅な小型化が可能である。

発明を実施するための最良の形態

0024

本発明の第一実施例に係わる食器洗浄機および食器乾燥機を説明する。図1に食器洗浄機および食器乾燥機に用いる乾燥用送風機ユニットを示す。乾燥用送風機ユニット20は、送風機10とモーター9と送風ダクト12とから構成されている。送風機10には駆動用のモーター9が取り付けられ、モーター9の駆動に伴い吸引口11から吸引された空気は送風機10により所望の圧力まで昇圧された後、送風ダクト12へと送り出される。送風ダクト12の先端に位置する送風口13にはダンパーが設けられ、送風の無いときには自閉汚水ゴミの逆流を防止し、送風のあるときには送風圧力により自動的に開口し送風を行なう。図示しないが送風ダクト12には乾燥用の空気を昇温させ乾燥効率を高める目的でヒーター備え付けられ、所定の温度に制御し安全かつ最適な乾燥を行なうための送風温度検知手段と湿度検知手段が設けられており、この温度検知手段と湿度検知手段の信号に基づいてヒーターへの投入電力の制御を行ない温度を制御している。ここでは取り合いの関係から吸引口11は送風機10のモーター取付面とは反対面のみの片吸い込みとしているが、モーター冷却を同時に行ないたければ吸引口をモーター取付面に設けてもよいし、高風量時の特性を向上させたい場合は両方の面から吸引する両吸い込み構造としてもよい。

0025

送風機10の内部構成を図2に示す。モーター9の回転軸には増速翼羽根車6が取り付けられ、増速翼羽根車6の周方向には略均等に増速翼5が取り付けられている。回転による翼5の変形を防止するために翼固定リング14が周方向に取り付けられており、回転による翼5などの不要な振動を防止する。全体の小型化のためにモーター9は羽根車6の内径部分に挿入されて取り付けられており、モーターの突出による空気の流入抵抗を低減するために丸みを設けて整流部15としている。

0026

図3に送風ダクト12を取り外した送風機ユニット単体をあらわす。羽根車から回転しながら流出する流れの動圧を静圧に変換する圧力回復手段である渦巻状のスクロールケーシング18はマウント17を介して食器洗浄機あるいは食器乾燥機の装置本体のケースに固定される。この送風機ユニットは乾燥用途に限らず使用可能なので、その他の用途に用いる場合には送風口19を適当に接続すればよい。

0027

図4図5に従来技術の羽根車1をあらわす。羽根車1には図5に示すように、周方向に略均等に円弧形状をした円弧翼2が設置されている。円弧翼2は羽根車流入部の翼端である翼前縁部3と羽根車流出部の翼端である翼後縁部4とを円弧形状の翼で結んだものであり、羽根車に流入した空気は翼前縁部3から翼後縁部4に流れるにつれ、図5中の矢印であらわされる回転方向と同じ方向に曲げられ羽根車から流出する。図5中の円は隣接する翼により形成される翼間流路の流路断面積の大きさをあらわしており、流入時と流出時で円の大きさはほとんど変化せず、流路断面積はほぼ一定であることが示されている。

0028

図6図3に示された本発明の実施例である送風機ユニットで使用されている羽根車の翼形状をあらわしたものである。この翼には増速翼5が用いられており、翼前縁部3と翼前縁部4を結ぶ直線であらわされる翼弦の傾きは矢印で示された回転方向と同一方向であり、翼前縁部3から進入した空気は回転方向と同一方向に曲げられ、翼後縁部4から流出する。図6における円の大きさは流路断面積を示しており、翼前縁部3から翼後縁部4にかけて円の大きさが縮小している。これは下流側にいくほど流路断面積が小さくなり、流速が高まる構造であることを示している。

0029

図7に、円の中心の移動軌跡27に沿っての流路断面積をあらわす。ここでは図5に示した従来技術である円弧翼についても同様に求めて併記している。翼流入部からの任意の位置までの軌跡の長さをL、翼流入部から翼端に相当する位置までの軌跡の長さをLw、翼正圧面25と翼負圧面26に同時に接する円の面積をS、互いに隣接する二つの翼前縁部3を結ぶ線分直径とする円の断面積をSiとする。円弧翼についても0<L/Lw<0.2の範囲で流路断面積比が減少しているが、これは翼厚みによる縮流である。円弧翼はL/Lw>0.2の領域で、ほぼ流路断面積比が一定であるのに対して、増速翼の場合はほぼ直線的に減少を続け、流路断面積比が0.5程度となっていることから流出時の平均速度が流入時の平均速度に対してほぼ2倍程度となることが示されている。

0030

ここで増速翼を用いた場合の送風機性能に関する理論的背景を述べる。図8は羽根車流出時の状態をあらわす速度三角形を示す。Urは羽根車流出時の半径方向速度、V2は羽根車流出時の周方向相対速度、W2は羽根車流出時の相対速度、R1は羽根車内径、R2は羽根車外径β2羽根車出口角度をあらわす。ここで流量をQ、羽根車高さをH、羽根車回転角速度をω、羽根車外周の回転速度をVθ、送風機の全圧をPtとすると、流量係数:φ、圧力係数:ψは
φ = Ur/Vθ
ψ = Pt/{(ρ/2)Vθ2}
Ur = Q/(2πR2H)
Vθ = R2ω
羽根車出口の速度三角形から
Ur = W2cos(π-β2)
V2 = W2sin(π-β2)
羽根車入り口の半径方向速度をUinとすると
Uin = Q/(2πR1H)
= {φVθ(2πR2H)}/(2πR1H)
= φVθ(R2/R1)
増速部分の面積比ζとすると
W2 = Uin/ζ
Ur ={φVθ(R2/R1)/ζ}sin(π-β2)
V2 = {φVθ(R2/R1)/ζ}cos(π-β2)
翼出口円周方向の絶対速度をVとして流出時の滑りを無視すると
V =(Vθ+V2)
=Vθ{1+φ(R2/R1)cos(π-β2)/ζ} …(B)

0031

B式から明らかなように、羽根車から流出する空気の回転方向速度は増速部分の面積比ζにより変化し、ζを小さくするほど回転方向に高速で流出することが示されている。このような遠心式送風機の場合の仕事は回転による遠心力によるものであるから、流出時の回転方向速度が上昇すれば回転数を上昇させたのと同じ効果を得ることができ、大きな圧力ヘッドと高風量を得ることができる。すなわち増速翼を用いることにより、低い回転数、小さなな羽根車であっても大きな圧力ヘッドと高風量を得ることができ、装置の大幅な小型化を可能とする。また一般的にファンの設計を高風量なものとすると、羽根車の動圧を静圧に変換する目的で設置されているスクロールケーシングの大きさも大きなものとする必要がある。増速翼による増速効果を加味した流量係数φ’を以下のように定義すると
φ’ = Ur/V
=φ/[{1+φ(R2/R1)cos(π-β2)/ζ}]
φ’は増速部分の面積比ζにより変化し、ζを小さくするほどφ’は小さくなることがわかる。

0032

この時の流出角α
α = tan-1(φ’)
であらわされるので、ζを小さくするほどαも小さくなることがわかる。送風機の最適設計条件はこの流出角とスクロールケーシングの広がり角が一致したときであるので、増速効果のある翼を使用することにより、大きな圧力ヘッドと高風量を得ることができ、なおかつ高風量でありながら最適なスクロールケーシングの広がり角を小さくすることができるので、送風機全体の大きさを小さくすることができる。

0033

また同様に流量係数φは以下のとおりに変形可能である。
ID=000004HE=010 WI=070 LX=1150 LY=1200

0034

式(1)に示すように流量係数:φは無次元数であり、送風機の運転条件をあらわすひとつの指標である。送風機に関する相似則を適用すれば、異なった条件や大きさで運転される送風機の特性を普遍的にあらわすことができる。装置設計変数としての流量:Qは一定であり、羽根車回転数:Nは振動や騒音を防止する意味から上限があるのでほぼ一定とすることができる。式(1)を以下のように変形すると、
πR22H = {Q/(2ω)}・(1/φ) …(A)
式(A)の左辺は羽根車の体積をあらわしている。右辺からは、この羽根車の体積が流量係数の逆数に比例することがわかる。すなわち大きな流量係数で運転することができれば、羽根車を小型にできるので送風機を小型化することができる。従来の送風機がφ=0.06〜0.09(平均:0.075)で使用されていることを考慮すると、φ=0.15以上で運転することができれば送風機を約半分以下の大きさとすることができる。またφ=0.18以上とすれば従来技術における最小の送風機と比較しても半分の大きさとすることができるのは言うまでもない。送風機を半分の大きさとすることができれば、例えば装置小型化のために従来の送風機を用いてひとつの送風機で乾燥と脱臭とを切り替える場合と、ふたつの小型化された送風機をそれぞれの用途で独立して配置する場合とで送風機はほぼ同じ大きさとすることができる。さらに流路を切り替える場合は流路切替機構を新たに必要とするが、この機構信頼性、大きさや切替部で発生する圧力損失の問題を考慮する必要が無く、また送風機の用途に応じ必要な位置に配置可能なのでダクトの取り回しの必要も無いので、ユニット全体では小型化が可能である。また送風ユニットの設計も非常に簡便なものとすることができる。さらに流路を切り替える場合は当然のことながら複数の用途を同時に使用することができないが、送風機を独立しても設ければいつでも必要な送風が可能なので快適性や使用感に優れたものとすることができる。

0035

図9図3で示される送風機ユニットに用いられている羽根車の概略図である。ここで羽根車外径:D2=56mm、羽根車内径:D1=47mm、羽根車高さ:H=8mmとしており、翼枚数は36枚である。羽根車内径と外径の比:λは0.85程度に設定されており、λを小さくすると風きり音等の騒音を低減できるが、送風機の吸い込み面積の低下に伴って高風量時の特性が悪化する。またλを大きくすると高風量時の特性は若干向上するが、翼長が短くなることにより羽根車内部で剥離が発生しやすく効率が低下し騒音が増大する。これらを考慮して高風量時の特性と騒音等の特性を両立させることができる条件として、λを定めた。モーターの駆動軸はモーター受け部8に固定され、モータートルクが増速翼羽根車6に伝達される。

0036

図10と表1には増速翼形状の主要諸元をあらわしている。

0037

0038

増速部分の流路断面積の比ζは翼形状により任意に設定可能である。ζを小さく取ると大きな速度を得ることができるので、より高圧、高風量の設計とすることができるが、羽根車流出時の速度分布が大きくなるので効率が低下しやすく騒音レベルも上昇する。ζを大きく取ると増速効果が薄れ特性の向上が得られにくいので、ここではζ≒0.45としている。

0039

図11には図3で示された送風機ユニットの流体力学的特性の測定結果を示している。同時に示された円弧翼を用いた従来送風機の結果と比較すると、流量係数が非常に高い値まで特性が伸びている。この結果を用いて実際に送風機の設計を行ない測定したものは、表1に示したとおり同一の設計条件に対して羽根車容積を、約22%(≒2.1×104/9.6×104)にまで小型化することが可能である。

0040

図12は乾燥用送風機ユニットの概略図であり、送風ダクト12と送風機ユニット10はダクト接続部16を介して接続されている。本発明による送風機は非常に小型静音であり、なおかつ低回転で高風量、高圧力が得られるので、送風用途に合わせて送風機形状を設計しなくともモーターの回転数調整のみで、乾燥に用いる高風量高圧力用途から脱臭に用いる低風量用途まで非常に幅広く対応可能である。すなわち送風機ユニット10を共通部品として使用し、用途に合わせてダクト接続部16に接続する負荷送風面積、ダクト長さを調整することにより、異なる送風用途に対してもそのまま使用することが可能である。小型送風機を共通部品として使用すれば、装置設計や内部の取り合い検討の際にも、設計変数として送風機性能や大きさを考慮する必要が無く、設計仕様の変更にも柔軟に対応可能であり、非常に簡便に食器洗浄機および食器乾燥機の設計が可能である。

0041

図14は従来技術による円弧翼を用いた送風機ユニットに、乾燥用のヒーターおよびダクトを接続した場合の流体力学的特性の測定結果である。送風機単体と比較して負荷を接続した場合には特性が著しく低下し、設計点における流量係数が0.065となっている。

0042

図15は本発明の第二実施例に係わる圧力回復手段をあらわした一例である。流路断面積のより小さい連結管接続口22から供給された空気は、用途に適した送風面積および流速に変換するため漸次拡大する管路である圧力回復手段21に流入する。流路断面積の拡大に伴って高速で流れる空気は徐々に減速され、より大きな流路断面積を有する送風口24へと送られる。この減速過程で高速な空気が有している大きな動圧は静圧に変換されるので、圧力損失やエネルギー損失を生じない。またこの減速を効率的に行ない、圧力を十分に変換するために圧力回復手段21内の流路は隔壁23によりいくつかに分割されている。このように拡大流路内を分割すれば整流効果があるとともに流れの剥離を防止できるので、圧力損失を発生させない。このように圧力損失がなければ送風機の負荷を軽減できるので、小型化や省エネに大きく貢献する。またエネルギー損失の少ない圧力回復手段を設ければ、送風口よりも小さな断面積を有する管路で空気の輸送を行なうことができるので、複数の送風口を有する場合や装置を小型化するためには非常に好適である。

0043

図16図15に示した圧力回復手段21を用いることにより、送風機構を構成した一例である。送風ユニット10から供給された空気は吐出口切替手段33へと送られる。吐出口切替手段33には、空気処理装置として空気を加熱するヒーター29と空気の温度を検出する温度検出手段32と流路の切替を行なう流路切替手段31が備えられており、流路切替手段31により切り替えられた空気はそれぞれ送風管路28へと導かれる。送風管路28には圧力回復手段21が接続されておりそれぞれの用途に適した位置にそれぞれ配置されている。流路切替手段31と温度検出手段32とヒーター29とモーター9は制御器30に接続されており、使用者がリモコンあるいは手動操作を行なえば制御器30が起動され、それぞれをあらかじめ定められた温度、風量、回転数、送風口が選択されるような制御が行なわれる。またこれらは使用者の好みにより変更できるように設定することもできる。圧力回復手段21を備えたので管路径の小さい送風管路28により送風を行なっても圧力損失やエネルギー損失の発生が少なく、送風機10やモーター9を食器洗浄機および食器乾燥機に適した小型のものとすることができる。当然のことながら空気処理装置としてヒーターのかわりに脱臭装置除湿装置や香り等の拡散物質放射装置を備えることもできるし、いくつかを組み合わせて備えることもできる。いくつかを組み合わせて使用する場合は、空気処理装置の選択および出力調整は流路切替手段31と連動することが望ましい。また管路径の小さな送風管路28により自由に取り回しが可能なので、送風ユニット34は食器洗浄機および食器乾燥機の外部に設置してもよいし、オプションとして装置への後付けを行なっても良い。なおここでは送風側管路構成についてのみ述べたが、同様に吸引側管路についても流路切替手段と送風管路を組み合わせて、適した吸引口からの空気の吸引が可能なのは言うまでもない。

0044

なお送風機の流体力学的特性は用途に合わせて変更可能であり、設計に応じて定めればよい。例えば使用モーターを小型化できる場合は羽根車内径をさらに小さくすることができるので、羽根車外径も小さくできる。相似的にそのまま小型にすると必要な圧力や風量が得られなかったりモーター回転数を上昇させる必要があるので、送風機の流体力学的特性を向上させる必要がある。例えば高風量時の特性をさらに向上させるためには、両吸い込みとする、スクロール角を大きくする、翼出口の流出角を大きくする、増速部の流路断面積比を小さくするなどを行なえばよいし、これらを組み合わせることもできる。こうすることにより送風機設置時の流量係数を表1に示した0.26よりも大きくすることができ、実験的には0.4を超える程度まで可能であることが確認されている。

図面の簡単な説明

0045

図1本発明の一実施例における乾燥用送風機ユニットの概略図
図2同送風機ユニットの内部機構概略図
図3同送風機ユニットの概略図
図4従来技術における羽根車概略図
図5同翼形状概略図
図6本発明の一実施例における翼形状概略図
図7翼間流路断面積の変化をあらわすグラフ
図8羽根車出口の速度三角形をあらわす概略図
図9本発明の一実施例における羽根車概略構成
図10同翼形状概略構成図
図11流体力学的特性を測定したグラフ
図12本発明の一実施例における乾燥用送風機ユニットの概略図
図13同送風機ユニットの内部構成概略図
図14流体力学的特性を測定したグラフ
図15本発明の一実施例における圧力回復手段の概略図
図16同送風機構の概略図
図17従来技術の食器洗浄乾燥機の概略図
図18従来技術の食器洗浄乾燥機の概略図

--

0046

1…シロッコファン羽根車
2…円弧翼
3…翼前縁部
4…翼後縁部
5…増速翼
6…増速翼羽根車
7…下板
8…モーター受け部
9…モーター
10…ファンユニット
11…吸入
12…送風ダクト
13…吐出口
14…翼固定リング
15…整流部
16…ダクト接続部
17…マウント
18…スクロール
19…送風口
20…乾燥用送風機ユニット
21…圧力回復手段
22…連結管接続口
23…隔壁
24…送風口
25…翼正圧面
26…翼負圧面
27…流路断面積をあらわす円中心の軌跡
28…送風管路
29…ヒーター
30…制御器
31…流路切替手段
32…温度検出手段
33…吐出口切替手段
34…送風ユニット

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