JP2013068174A - Stand fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スタンドファンに関するものである。 The present invention relates to a stand fan.
従来、床、テーブル等の上に移動自在に載置することができ、スタンドの上端にファンユニットが配設されたスタンドファンが提供されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided a stand fan that can be movably mounted on a floor, a table, or the like and has a fan unit disposed on the upper end of the stand.
図2は従来のスタンドファンの斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view of a conventional stand fan.
図において、110はスタンドファン、111はベース、112は該ベース111から立ち上げて形成されたスタンド、113は該スタンド112の上端に配設されたファンユニットである。前記スタンド112は、ベース111と一体に形成された筒状の下支柱115、該下支柱115に対して挿脱自在に配設された上支柱116、前記下支柱115に対して上支柱116を所定の位置に位置決めするための固定ねじ118等を備え、前記上支柱116の所定の箇所に、操作部119が配設される。
In the figure, 110 is a stand fan, 111 is a base, 112 is a stand formed from the
また、前記ファンユニット113は、前記上支柱116の上端に、首振り自在に取り付けられたモータ121、該モータ121の出力軸に取り付けられ、複数の翼を備えた軸流式のファン122、該ファン122の前面及び後面を覆うファンネット123等を備える。
The
前記スタンドファン110において、使用者が操作部119を操作して電源スイッチをオンにすると、図示されない電源装置から前記モータ121に電流が供給され、モータ121が駆動されてファン122が回転させられ、ファン122の軸方向に流れる風が発生させられる(例えば、特許文献1参照。)。
In the
しかしながら、前記従来のスタンドファン110においては、スタンド112を伸ばしてファン122を高い位置に置いた場合に、ファン122の回転によって発生させられた風を下方に向けて安定させて送ることができない。
However, in the
すなわち、前記スタンドファン110においては、翼の構造上、ファン122を十分に低い回転速度で回転させることができないので、モータ121に加わる負荷が大きくなり、モータ121の寸法が大きくなってしまう。
That is, in the
したがって、ファン122の径方向においてモータ121が占める領域が大きくなるので、例えば、風の流れ方向におけるファン122より下流側にモータ121を配設すると、ファン122の回転によって発生させられた風がモータ121によって遮られ、乱流が発生してしまう。
Therefore, since the area occupied by the
その結果、ファン122の回転によって発生させられた風を下方に向けて安定させて送ることができない。
As a result, the wind generated by the rotation of the
本発明は、前記従来のスタンドファンの問題点を解決して、ファンの回転によって発生させられた風を下方に向けて安定させて送ることができるスタンドファンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a stand fan that solves the problems of the conventional stand fan and can stably send the wind generated by the rotation of the fan downward.
そのために、本発明のスタンドファンにおいては、ベースと、該ベースから立ち上げて形成されたスタンドと、該スタンドの上端に配設されたファンユニットとを有する。 For this purpose, the stand fan of the present invention includes a base, a stand formed by being raised from the base, and a fan unit disposed at the upper end of the stand.
そして、該ファンユニットは、前記スタンドの上端に取り付けられたモータ、及び該モータの出力軸に取り付けられ、複数の翼を備えた軸流式のファンを備える。 The fan unit includes a motor attached to an upper end of the stand, and an axial flow fan attached to an output shaft of the motor and including a plurality of blades.
また、前記モータは、風の流れ方向における前記翼の根元より下流側に配設される。 The motor is disposed downstream of the blade root in the wind flow direction.
そして、前記ファンの直径に対するモータの直径の比ρが、
0.10≦ρ≦0.15
にされる。
The ratio ρ of the motor diameter to the fan diameter is
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
To be.
また、前記ファンの外周縁の周速度が8〔m/s〕以下に設定される。 The peripheral speed of the outer peripheral edge of the fan is set to 8 [m / s] or less.
本発明によれば、スタンドファンにおいては、ベースと、該ベースから立ち上げて形成されたスタンドと、該スタンドの上端に配設されたファンユニットとを有する。 According to the present invention, the stand fan includes a base, a stand formed by rising from the base, and a fan unit disposed at the upper end of the stand.
そして、該ファンユニットは、前記スタンドの上端に取り付けられたモータ、及び該モータの出力軸に取り付けられ、複数の翼を備えた軸流式のファンを備える。 The fan unit includes a motor attached to an upper end of the stand, and an axial flow fan attached to an output shaft of the motor and including a plurality of blades.
また、前記モータは、風の流れ方向における前記翼の根元より下流側に配設される。 The motor is disposed downstream of the blade root in the wind flow direction.
そして、前記ファンの直径に対するモータの直径の比ρが、
0.10≦ρ≦0.15
にされる。
The ratio ρ of the motor diameter to the fan diameter is
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
To be.
また、前記ファンの外周縁の周速度が8〔m/s〕以下に設定される。 The peripheral speed of the outer peripheral edge of the fan is set to 8 [m / s] or less.
この場合、モータが、風の流れ方向における前記翼の根元より下流側に配設されるので、ファンの回転によって発生させられた風を下方に向けて安定させて送ることができる。 In this case, since the motor is disposed downstream from the root of the blade in the wind flow direction, the wind generated by the rotation of the fan can be stably sent downward.
また、ファンの直径に対するモータの直径の比ρが、
0.10≦ρ≦0.15
にされるので、ファンの径方向においてモータが占める領域が小さくなる。したがって、風の流れ方向における翼の根元より下流側にモータを配設しても、ファンの回転によって発生させられた風がモータにより遮られることがないので、翼の根元において、空気の渦が発生するのを防止することができるだけでなく、風速が低くなるのを抑制することができる。
Also, the ratio ρ of the motor diameter to the fan diameter is
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
Therefore, the area occupied by the motor in the radial direction of the fan is reduced. Therefore, even if the motor is arranged downstream of the blade root in the wind flow direction, the wind generated by the rotation of the fan is not blocked by the motor. Not only can it be prevented from occurring, but it can also be suppressed from lowering the wind speed.
そして、ファンの外周縁の周速度が8〔m/s〕以下になるように設定されるので、ファンの回転に伴って、翼の外周縁において空気の渦が発生するのを防止することができる。したがって、翼の背面に形成される負圧領域に周囲の空気が十分に流れ込み、続いて、二つの翼の間を抜けて翼の前面に流れ込むので、翼の外周縁において風速が低くなるのを抑制することができる。 Since the peripheral speed of the outer peripheral edge of the fan is set to 8 [m / s] or less, it is possible to prevent air vortices from being generated at the outer peripheral edge of the blade as the fan rotates. it can. Therefore, the ambient air sufficiently flows into the negative pressure region formed on the back surface of the wing, and then flows between the two wings and flows into the front surface of the wing. Can be suppressed.
その結果、ファンから送られる空気の流れに渦が発生するのを防止することができ、しかも、翼の根元から外周縁にかけて一様な風速分布を得ることができるので、扇子を使用したときのような扇ぎ効果による風を発生させることができる。また、使用者の体を局部的に冷やしてしまうことがないので、使用者が連続的に風を受けても、体が冷え過ぎたり、不快感を覚えたりすることがない。 As a result, it is possible to prevent the vortex from being generated in the air flow sent from the fan, and to obtain a uniform wind speed distribution from the base of the wing to the outer peripheral edge. The wind by such a fan effect can be generated. In addition, since the user's body is not locally cooled, even if the user receives wind continuously, the body does not get too cold or feel uncomfortable.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態におけるスタンドファンの正面図、図3は本発明の実施の形態におけるスタンドファンの側面図、図4は本発明の実施の形態におけるスタンドファンの平面図である。 FIG. 1 is a front view of a stand fan in an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a side view of the stand fan in the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of the stand fan in the embodiment of the present invention.
図において、10はスタンドファン、11は支持台としてのベース、12は該ベース11から立ち上げて形成されたスタンド、13は該スタンド12の上端に配設されたファンユニット、14は該ファンユニット13をスタンド12に対して揺動自在に支持する支持部である。前記スタンド12は、下端がベース11に取り付けられた第1の支柱としての筒状の下支柱15、該下支柱15に対して挿脱自在に配設された第2の支柱としての筒状の上支柱16、前記下支柱15に対して上支柱16を所定の位置に位置決めするための図示されない固定ねじ等を備える。そして、前記ベース11の所定の箇所に、図示されない操作部が配設される。本実施の形態においては、ベース11に操作部が配設されるようになっているが、該操作部のほかに、遠隔操作用の操作部として、リモコンを利用することができる。
In the figure, 10 is a stand fan, 11 is a base as a support base, 12 is a stand formed from the
また、前記ファンユニット13は、前記上支柱16の上端に、首振り自在に取り付けられた駆動部としてのモータ23、該モータ23を駆動することによって回転させられる軸流式のファン21等を備える。そして、前記モータ23は、図示されないロータ、ステータ等を内蔵する本体部23a、前記ロータに取り付けられ、本体部23aから上方に向けて突出させられた出力軸24等を備える。また、前記ファン21は、複数の、本実施の形態においては、二つの翼22を備え、該各翼22の根元22aが前記出力軸24に取り付けられる。
The
そして、前記モータ23は、風の流れ方向(矢印A方向)における翼22の根元22aより下流側に延在させて配設される。
The
また、前記各翼22の翼面は、柔軟性を有する材料、例えば、軽量ウレタン材、プラスッチック、布、紙、フィルム等から成る薄板材によって形成され、外周縁に直径が2〔mm〕程度のピアノ線等の鋼線を翼支持部材として埋設することによって、翼輪郭が形成され、ファン21の形状が維持される。
The blade surface of each
なお、前記翼22の翼面は柔軟性を有する材料から成る薄板材によって形成されるので、回転速度が高くなった場合、翼22は容易に変形する。したがって、ファン21に異常な振動が発生するのを防止することができる。また、翼22の厚さは、空気の流れを円滑にすることができれば、自由に設定することができる。
Since the blade surface of the
前記スタンドファン10において、使用者が操作部を操作して電源スイッチをオンにすると、図示されない電源装置から前記モータ23に電流が供給され、モータ23が駆動されてファン21が回転させられる。これに伴って、翼22の裏面から空気が吸引され、ファンユニット13の軸方向に沿って流れる風が発生させられ、下方に向けて送られる。
In the
次に、前記ファンユニット13について説明する。
Next, the
図5は本発明の実施の形態におけるファンユニットの斜視図、図6は本発明の実施の形態における翼の概念図、図7は本発明の実施の形態における翼の迎角と揚力係数との関係を示す図、図8は本発明の実施の形態における翼の展開図、図9は本発明の実施の形態におけるキャンバー比を説明するための図、図10は本発明の実施の形態におけるピッチ角とキャンバーラインとの関係を示す図、図11は本発明の実施の形態における翼幅指数を説明するための図、図12は本発明の実施の形態における風速分布を示す図である。なお、図6は径方向における所定の半径位置で翼22を切断したときの断面を表す。また、図7において、横軸に迎角θ2を、縦軸に揚力係数CLを、図12において、横軸に翼22の根元22aからの距離を、縦軸に風速を採ってある。
FIG. 5 is a perspective view of the fan unit in the embodiment of the present invention, FIG. 6 is a conceptual diagram of the blade in the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph showing the angle of attack and lift coefficient of the blade in the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a developed view of a blade in the embodiment of the present invention, FIG. 9 is a diagram for explaining a camber ratio in the embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a pitch in the embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the angle and the camber line, FIG. 11 is a diagram for explaining the blade width index in the embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram illustrating the wind speed distribution in the embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a cross section when the
図において、21は回転自在に配設されたファン、22は二つの翼、23はモータ、24は該モータ23の出力軸であり、該出力軸24は、前記ファン21のボスを構成する。前記各翼22は、出力軸24に対して互いに180〔°〕の角度を置いて、かつ、対向させて配設される。
In the figure, 21 is a fan rotatably arranged, 22 is two blades, 23 is a motor, 24 is an output shaft of the
次に、前記翼22について説明する。
Next, the
図6において、q1は前記翼22の前縁を表すノーズ、q2は前記翼22の後縁を表すテール、M1は前記ノーズq1とテールq2とを結ぶ線分によって表されるノーズテールライン、M2は翼22の移動方向(矢印X方向)に延びる線分によって表されるベースライン、Lは前記ノーズq1とテールq2との間の直線距離、すなわち、半径位置における翼幅を表す翼弦長、εは前記翼22の翼厚中心線(キャンバーライン)である。また、該翼厚中心線εとノーズテールラインM1との間の距離を表すキャンバーfが最大になる位置を最大キャンバー位置q3としたとき、ノーズq1から最大キャンバー位置q3までの距離が最大キャンバー距離Xcとなる。
In FIG. 6, q1 is a nose representing the leading edge of the
そして、ファン21を回転させると、翼22は矢印X方向に移動させられ、空気は翼22に対して矢印V方向に流れる。
When the
この場合、ファン21が1回転させられるときの、翼22上における半径が値rになる所定の半径位置の点が円周方向に移動する距離をβとしたとき、該距離βは、
β=2πr
にされる。なお、図6においては、説明の便宜上、距離βと翼22の寸法とを対応させていない。
In this case, when the distance that the point of the predetermined radial position where the radius on the
β = 2πr
To be. In FIG. 6, the distance β is not associated with the dimension of the
そして、前記ファン21が1回転させられるときの前記点が軸方向に移動する距離をピッチPとすると、ノーズテールラインM1とベースラインM2との成す角度によって表されるピッチ角θ1は、
θ1=tan-1(P/2πr)
にされる。
If the distance that the point moves in the axial direction when the
θ1 = tan −1 (P / 2πr)
To be.
そして、ファン21を回転させると揚力Fが発生する。揚力係数をCLとし、空気密度をρとし、所定の半径rの半径位置における翼22の速度をvとし、前記半径位置における翼弦長をLとしたとき、揚力Fは、
F=∫{(1/2)・CL・ρ・v2 ・L}dr
で表すことができ、揚力係数CLが大きいほど大きく、揚力係数CLが小さいほど小さい。また、前記速度vはファン21の回転速度に比例するので、前記揚力Fは、ファン21の回転速度が高いほど大きく、回転速度が低いほど小さい。
When the
F = ∫ {(1/2) · CL · ρ · v 2 · L} dr
The higher the lift coefficient CL is, the larger it is, and the smaller the lift coefficient CL is, the smaller it is. Further, since the speed v is proportional to the rotational speed of the
したがって、ファン21の回転速度を高くすることなく、一定にして前記揚力Fを大きくしようとすると、揚力係数CLを大きくする必要があるが、揚力係数CLは、ノーズテールラインM1とベースラインM2との成す角度によって表されるピッチ角θ1から、ファン21の回転に伴って発生する誘導速度(誘導抗力に対応する速度)Viの分だけ角度Δθを減算することによって得られる迎角θ2
θ2=θ1−Δθ
によって決まる。すなわち、図7に示されるように、迎角θ2を所定の範囲内において大きくすると、揚力係数CLを大きくすることができる。なお、揚力係数CLが所定の範囲内に収まらない場合、揚力Fを安定させて発生させることができないので、ファン21は失速する。
Therefore, if the lift F is to be increased without increasing the rotational speed of the
θ2 = θ1−Δθ
It depends on. That is, as shown in FIG. 7, when the angle of attack θ2 is increased within a predetermined range, the lift coefficient CL can be increased. Note that if the lift coefficient CL does not fall within the predetermined range, the
ところで、風を十分に発生させるために、ファン21の外周縁においてピッチ角θ1を大きくすると、翼22の外周縁に流れの強い空気の渦が発生してしまう。
By the way, if the pitch angle θ1 is increased at the outer peripheral edge of the
また、ファン21の回転速度を高くすると、翼22の外周縁の周速度がその分高くなり、翼22に必要となる強度が大きくなるが、翼22の強度を大きくするために翼22を硬い材料で形成すると、ファン21の重量が大きくなるだけでなく、ファン21を覆い、使用者等との接触を防止するためのファンネットを配設し、安全性を図る必要がある。
Further, when the rotational speed of the
そこで、本実施の形態においては、ファン21を十分に低い回転速度で回転させてもファン21が失速することがないように翼22の仕様が設定される。また、前記翼弦長L、キャンバーf、最大キャンバー距離Xc、ピッチP、ピッチ角θ1及び迎角θ2は、各翼22の半径位置ごとに設定される。なお、本実施の形態においては、図8に示されるように、前記翼22の形状において、大きな力を翼22に作用させるために、根元22aが比較的細くされるが、風の流れを妨げない程度に広くすることができる。
Therefore, in the present embodiment, the specifications of the
ところで、図8に示されるように、翼22の外周縁において出力軸24から最も離れた点をPt1とし、出力軸24の中心から点Pt1までの距離を半径Rとしたとき、出力軸24側から翼22の外周縁側にかけて半径がrになる各半径位置Stを想定すると、次の式のように、各半径位置Stは、半径Rに対する半径rの割合である百分率で表すことができる。
By the way, when the point farthest from the
St=r×100/R〔%〕
したがって、出力軸24の中心における半径位置Stは零〔%〕になり、点Pt1の半径位置Stは100〔%〕になる。なお、本実施の形態において、ファン21の直径Dは、25〔cm〕以上、かつ、90〔cm〕以下にされる。
St = r × 100 / R [%]
Therefore, the radial position St at the center of the
そして、本実施の形態において、各翼22によって風を十分に発生させるために、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲(70〔%〕以上、かつ、90〔%〕以下)において、ピッチ角θ1が、
27〔°〕≦θ1≦60〔°〕
の範囲の値にされる。前述されたように、迎角θ2は、誘導速度Viの分だけピッチ角θ1より小さくなるので、角度Δθを2〜4〔°〕とし、
23〔°〕≦θ2≦58〔°〕
にするのが好ましい。
And in this Embodiment, in order to fully generate a wind by each wing |
27 [°] ≦ θ1 ≦ 60 [°]
A value in the range of. As described above, the angle of attack θ2 is smaller than the pitch angle θ1 by the induction speed Vi, so the angle Δθ is set to 2 to 4 °,
23 [°] ≦ θ2 ≦ 58 [°]
Is preferable.
本実施の形態においては、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲において、前記ピッチ角θ1が一定にされるが、ピッチ角θ1を半径位置Stごとに27〜60〔°〕の範囲内で変化させ、半径位置Stが径方向内方にあるほど大きく、径方向外方にあるほど小さくすることができる。 In the present embodiment, the pitch angle θ1 is constant when the radial position St is in the range of 70 to 90 [%], but the pitch angle θ1 is within the range of 27 to 60 [°] for each radial position St. The radius position St can be increased as it is inward in the radial direction, and it can be decreased as it is outward in the radial direction.
ところで、前記ピッチ角θ1とキャンバーfとは互いに影響を与える。そこで、本実施の形態においては、各翼22によって風を十分に発生させるために、前記ピッチ角θ1のほかに、キャンバーfの最大値をfmaxとしたときの、翼弦長Lに対するキャンバーfの割合である百分率、すなわち、キャンバー比η
η=fmax×100/L
を設定するようにしている。
By the way, the pitch angle θ1 and the camber f influence each other. Therefore, in the present embodiment, in order to sufficiently generate wind by each
η = fmax × 100 / L
Is set.
本実施の形態においては、図9に示されるように、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲において、キャンバー比ηが、
10〔%〕≦η≦25〔%〕
の範囲にされる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, when the radial position St is in the range of 70 to 90 [%], the camber ratio η is
10 [%] ≦ η ≦ 25 [%]
Be in the range.
なお、キャンバーfの大きさ、及び翼弦長L上におけるキャンバーfの分布は、ピッチ角θ1、ファン21の作動状態等によって変化させることができる。例えば、図10に示されるように、ピッチ角θ1が小さい領域においては、風を十分に発生させるためにキャンバーfが大きくされ、かつ、最大キャンバー位置q3が翼22の後縁側に置かれ、最大キャンバー距離Xcが長くされる。一方、ピッチ角θ1が大きい領域においては、翼22の後縁側における空気の流れを円滑にするためにキャンバーfが小さくされ、かつ、最大キャンバー位置q3が翼22の前縁側に置かれ、最大キャンバー距離Xcが短くされる。
The size of the camber f and the distribution of the camber f on the chord length L can be changed by the pitch angle θ1, the operating state of the
また、キャンバー比ηは、百分率で表したときの値がピッチ角θ1と等価であることが実験から分かっている。そこで、本実施の形態においては、各翼22によって風を十分に発生させるために、前記ピッチ角θ1及びキャンバー比ηをそれぞれ設定するとともに、ピッチ角θ1にキャンバー比ηを加算した値によって表される翼算定指標α
α=θ1+η
を算出し、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲において、前記翼算定指標αを、次の式で表される範囲に収めるようにしている。
Further, it has been experimentally known that the camber ratio η is equivalent to the pitch angle θ1 when expressed as a percentage. Therefore, in the present embodiment, the pitch angle θ1 and the camber ratio η are respectively set in order to sufficiently generate wind by each
α = θ1 + η
When the radial position St is in the range of 70 to 90 [%], the blade calculation index α is set within the range represented by the following equation.
40≦α≦70
また、ファン21の直径をD(=2×R)とし、翼22の数をMとし、最大の翼弦長L、すなわち、最大翼幅をLmaxとしたとき、ファン21において、平坦に展開された状態の各翼22が占める割合を翼幅指数Cr
Cr=Lmax・M/D
で表すことができる。そして、本実施の形態においては、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲において、翼幅指数Crを0.4〜4.8の範囲に収めるようにしている。
40 ≦ α ≦ 70
Further, when the diameter of the
Cr = Lmax · M / D
Can be expressed as In the present embodiment, the blade width index Cr is set within the range of 0.4 to 4.8 when the radial position St is within the range of 70 to 90 [%].
したがって、各翼22の形状を翼幅指数Crに基づいて任意に設定することができるので、図11に示されるような、翼幅指数Crが異なる各種の形状の翼22を形成することができる。
Therefore, since the shape of each
なお、最大翼幅Lmaxが小さい翼22を使用する場合、翼22の数Mを多くすることによって翼幅指数Crを大きくすることができる。例えば、翼幅指数Crが0.4のファン21において、翼22の数Mを2から24にすると、翼幅指数Crを、
Cr=0.4×24/2
=4.8
にすることができる。
When using
Cr = 0.4 × 24/2
= 4.8
Can be.
なお、半径位置Stが0〜100〔%〕の範囲において、平坦に展開された状態の各翼22を投影したときの各翼22が占める割合は、0.2以上、かつ、0.4以下、好ましくは、0.3以上、かつ、0.4以下とされる。
In the range where the radial position St is in the range of 0 to 100%, the proportion of each
ところで、半径位置Stが70〜90〔%〕の範囲において、前記ピッチ角θ1を、
27〔°〕≦θ1≦60〔°〕
の範囲内において、キャンバー比ηを、
10〔%〕≦η≦25〔%〕
の範囲内において、前記翼算定指標αを、
40≦α≦70
の範囲内において変化させたときに、ファン21を失速させず、振動及び騒音が発生しないようにファン21を十分に低速で回転させる必要がある。
By the way, when the radial position St is in the range of 70 to 90 [%], the pitch angle θ1 is
27 [°] ≦ θ1 ≦ 60 [°]
In the range of
10 [%] ≦ η ≦ 25 [%]
Within the range of the wing calculation index α,
40 ≦ α ≦ 70
When changing within the range, it is necessary to rotate the
そこで、前記翼算定指標αを前記範囲内においてわずかずつ変化させ、その都度、ファン21の回転速度を徐々に高くし、各翼算定指標αごとに、ファン21を失速させず、振動及び騒音が発生しない回転速度の限界値(以下「許容速度」という。)N(α)を算出した。
Therefore, the blade calculation index α is slightly changed within the above range, and each time the rotation speed of the
そして、該各許容速度N(α)のうちの最も低い値を、ファン21の外周縁の周速度に変換し、該周速度を臨界速度Uとする。なお、前記周速度は、ファン21の外周縁のうちのモータ23から最も離れた点の移動速度で表される。
The lowest value of the permissible speeds N (α) is converted into the peripheral speed of the outer peripheral edge of the
また、本実施の形態において、臨界速度Uは、
U=8〔m/s〕
にされる。なお、該臨界速度Uを、
U=6〔m/s〕
にすると、ファン21を失速させず、振動及び騒音が発生するのを一層抑制することができる。
In the present embodiment, the critical speed U is
U = 8 [m / s]
To be. The critical speed U is
U = 6 [m / s]
By doing so, it is possible to further suppress the occurrence of vibration and noise without stalling the
また、モータ23を脱調を起こすことなく駆動するためには、ファン21の外周縁の周速度を1.5〔m/s〕以上にするのが好ましい。
Further, in order to drive the
したがって、ファン21の直径Dに関係なく、ファン21の外周縁の周速度が1.5〔m/s〕以上、かつ、8〔m/s〕以下になるように設定し、モータ23を駆動すると、風を十分に発生させることができるだけでなく、ファン21を安定させて回転させることができる。
Therefore, regardless of the diameter D of the
そして、ファン21の外周縁の周速度を十分に低く、本実施の形態においては、8〔m/s〕以下にすることができるので、モータ23に加わる負荷を小さくすることができる。したがって、モータ23の寸法を小さくすることができ、例えば、モータ23として小型の直流モータを使用することができる。
And since the peripheral speed of the outer periphery of the
また、本実施の形態においては、モータ23の直径をDmとしたとき、ファン21の直径Dに対するモータ23の直径Dmの比ρ(=Dm/D)は、
0.10≦ρ≦0.15
にされる。
In the present embodiment, when the diameter of the
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
To be.
その結果、前記モータ23の消費電力を極めて小さく(10〔W〕以下に)することができる。また、電源として、USB電源、太陽光電池、バッテリ等を利用することができる。
As a result, the power consumption of the
さらに、ファン21の直径Dに対するモータ23の直径Dmの比ρが、
0.10≦ρ≦0.15
にされるので、ファン21の径方向においてモータ23が占める領域が小さくなる。したがって、風の流れ方向における翼22の根元22aより下流側にモータ23を配設しても、ファン21の回転によって発生させられた風がモータ23により遮られることがないので、翼22の根元22aにおいて、空気の渦が発生するのを防止することができるだけでなく、風速が低くなるのを抑制することができる。
Furthermore, the ratio ρ of the diameter Dm of the
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
Therefore, the area occupied by the
また、ファン21の外周縁の周速度が十分に低くされるので、ファン21の回転に伴って、翼22の外周縁において空気の渦が発生するのを防止することができる。したがって、翼22の背面に形成される負圧領域に周囲の空気が十分に流れ込み、続いて、二つの翼22の間を抜けて翼22の前面に流れ込むので、翼22の外周縁において風速が低くなるのを抑制することができる。
Further, since the peripheral speed of the outer peripheral edge of the
その結果、図12に示されるように、翼22の根元22aから外周縁にかけて一様な風速分布を得ることができる。なお、図12において、L1はファン21の回転速度を100〔rpm〕にしたときの風速分布を、L2はファン21の回転速度を200〔rpm〕にしたときの風速分布を表す。
As a result, as shown in FIG. 12, a uniform wind speed distribution can be obtained from the
このように、ファン21から送られる空気の流れに渦が発生するのを防止することができ、しかも、翼22の根元22aから外周縁にかけて一様な風速分布を得ることができるので、扇子を使用したときのような扇ぎ効果による風を発生させることができる。その結果、使用者の体を局部的に冷やしてしまうことがないので、使用者が連続的に風を受けても、体が冷え過ぎたり、不快感を覚えたりすることがない。
In this way, vortices can be prevented from being generated in the flow of air sent from the
しかも、ファンの回転によって発生させられた風を下方に向けて安定させて送ることができる。 In addition, the wind generated by the rotation of the fan can be sent stably downward.
さらに、翼22の全体のピッチ角θ1を十分に大きくすることができるので、翼22の外周縁のピッチ角θ1を格別に大きくする必要がなくなる。したがって、翼22の外周縁に流れの強い空気の渦が発生するのを防止することができる。
Furthermore, since the entire pitch angle θ1 of the
そして、ファン21の回転速度が低くされるので、発生させられる揚力Fを小さくすることができ、翼22に必要となる強度を低くすることができる。したがって、翼22を硬い材料で形成する必要がなくなり、ファン21の重量を小さくすることができるだけでなく、安全性を向上させることができるので、使用者等との接触を防止するためのファンネットを配設する必要がなくなる。
And since the rotational speed of the
そして、モータ23を電池によって駆動することができるだけでなく、携帯電話等に使用される小容量の交流−直流アダプタ等によって駆動することができる。したがって、スタンドファン10を小型化し、軽量化することができる。
The
さらに、従来のスタンドファン110と同様に、スタンドファン10にマイナスイオン発生装置を配設することができる。
Further, similarly to the
次に、実際のスタンドファン10の効果について説明する。
Next, the effect of the
この場合、直径Dが40〔cm〕のファン21を2枚の翼22によって作成した。90〔%〕の半径位置Stにおいて、ピッチ角θ1を45〔°〕とし、キャンバー比ηを16〔%〕とし、これにより、翼算定指標αを61とした。そして、翼幅指数Crを1.5とした。また、翼22の翼面を軽量ウレタン材によって形成し、直径が2〔mm〕の鋼線を出力軸24の中心から翼22の前縁部に沿って外周縁に向けて延在させ、外周縁を経由して後縁部に沿って90〔%〕の半径位置Stまで延在させた。
In this case, the
前記構成の翼22を備えたファン21を、100〜150〔rpm〕の回転速度で回転させると、約2〔m〕離れた位置で扇ぎ効果による風を受けることができた。
When the
この場合、最大消費電力は2〔W〕であり、実験によると、停止時におけるファン21による押圧力は約15〔g〕であり、接触時におけるファン21による衝撃力は約120〔g〕であった。ファン21の周辺にファンネットを配設することなく、運転時に翼22が顔に当たっても痛みを感じることがなかった。なお、就寝時においては、2〔W〕でモータ23を駆動すると風が強すぎるので、ファン21を80〔rpm〕の回転速度で回転させるのが好ましい。その場合、消費電力は1〔W〕以下になる。
In this case, the maximum power consumption is 2 [W]. According to an experiment, the pressing force by the
本実施の形態においては、翼22の翼面が柔軟性を有する材料から成る薄板材によって形成されるようになっているが、該薄板材に代えて、金属、プラスッチック等の硬い材料によって形成することができる。その場合、翼22の前縁側にクッション材が配設される。また、団扇のように、翼22の全体に放射状又は網目状に強度支持材としての骨部材を配設し、該骨部材間にわたって紙等の薄膜材を張ることによって、翼面を形成することができる。
In the present embodiment, the blade surface of the
本実施の形態においては、スタンド12とファンユニット13とが支持部14を介して連結されるようになっているが、支持部14とモータ23とを永久磁石によって連結し、ファンユニット13をスタンド12に対して脱離自在に配設することができる。
In the present embodiment, the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
10 スタンドファン
11 ベース
12 スタンド
13 ファンユニット
21 ファン
22 翼
22a 根元
23 モータ
24 出力軸
10
Claims (3)
(b)該ベースから立ち上げて形成されたスタンドと、
(c)該スタンドの上端に配設されたファンユニットとを有するとともに、
(d)該ファンユニットは、前記スタンドの上端に取り付けられたモータ、及び該モータの出力軸に取り付けられ、複数の翼を備えた軸流式のファンを備え、
(e)前記モータは、風の流れ方向における前記翼の根元より下流側に配設され、
(f)前記ファンの直径に対するモータの直径の比ρが、
0.10≦ρ≦0.15
にされ、
(g)前記ファンの外周縁の周速度が8〔m/s〕以下に設定されることを特徴とするスタンドファン。 (A) a base;
(B) a stand formed from the base;
(C) having a fan unit disposed at the upper end of the stand;
(D) The fan unit includes a motor attached to the upper end of the stand, and an axial-flow fan attached to the output shaft of the motor and including a plurality of blades.
(E) the motor is disposed downstream from the base of the blade in the wind flow direction;
(F) The ratio ρ of the motor diameter to the fan diameter is
0.10 ≦ ρ ≦ 0.15
And
(G) A stand fan characterized in that a peripheral speed of an outer peripheral edge of the fan is set to 8 [m / s] or less.
27〔°〕≦θ1≦60〔°〕
の範囲に収められ、前記翼の70〜90〔%〕の半径位置において、前記ピッチ角θ1が大きい領域で前記キャンバーfが小さく設定され、最大キャンバー位置が翼の前縁側に置かれ、前記ピッチ角θ1が小さい領域で前記キャンバーfが大きく設定され、最大キャンバー位置が翼の後縁側に置かれる請求項1に記載のスタンドファン。 A nose tail line represented by a line segment connecting the leading edge and the trailing edge of the blade in the cross section when the blade is cut at a predetermined radial position representing the radial position from the output shaft, and the moving direction of the blade When the angle between the base line represented by the line segment extending to the pitch angle θ1 and the camber representing the distance between the blade thickness center line and the nose tail line is f, 70 to 90% of the blade ], The pitch angle θ1 is set to be larger toward the radially inner side and smaller toward the radially outer side,
27 [°] ≦ θ1 ≦ 60 [°]
The camber f is set small in a region where the pitch angle θ1 is large at a radial position of 70 to 90% of the blade, and the maximum camber position is placed on the leading edge side of the blade. The stand fan according to claim 1, wherein the camber f is set large in a region where the angle θ <b> 1 is small, and the maximum camber position is placed on the trailing edge side of the blade.
10〔%〕≦η≦25〔%〕
の範囲に収められる請求項1又は2に記載のスタンドファン。 When the ratio of the maximum value of the camber f to the chord length is the camber ratio η, the camber ratio η is
10 [%] ≦ η ≦ 25 [%]
The stand fan of Claim 1 or 2 stored in the range.
Priority Applications (1)
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JP2011207864A JP2013068174A (en) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | Stand fan |
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Family Applications (1)
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JP2011207864A Withdrawn JP2013068174A (en) | 2011-09-22 | 2011-09-22 | Stand fan |
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2011
- 2011-09-22 JP JP2011207864A patent/JP2013068174A/en not_active Withdrawn
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