JP2013072361A - 扇風機 - Google Patents

Abstract

【課題】気流に直接当たることで体感温度を下げたり、室内空気を撹拌したりするのに使用される扇風機において、スポット気流とワイド気流を容易に切り替え可能とすることを目的とする。
【解決手段】羽根板２の外周側における翼断面１３について、第１回転方向における出口角βを入口角αより大きくした構成にしたことにより、第１回転方向の軸流方向速度ベクトル成分を大きくしてスポット気流とし、第２回転方向の遠心方向速度ベクトル成分を大きくしてワイド気流となるので、回転方向で容易にスポット気流とワイド気流を切り替えることが可能な扇風機を得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、居室内の天井や壁、床面に設置され、直接風による体感温度の減少や室内の空気の循環に使用される扇風機に関するものである。

従来、この種の扇風機は、羽根板の回転により昇圧された空気が気流として押し出され、この気流を直接に受けることで体感温度を減少させる。また、夏場のエアコン使用時に扇風機の首振り機能を利用して空気を攪拌し、温度ムラを抑えてエアコン消費電力を抑えるのにも活用されている。しかし、従来の扇風機では気流が広がりにくく、また首振りの範囲も限定されるため十分な攪拌効果を得ることが難しい。

そこで、このような問題を解決するため気流の切り替えが可能な特許文献１に示すような扇風機が知られている。以下、その扇風機について図を参照しながら説明する。

図に示すように、垂直方向に設けられた回転軸を有する電動機１０１と、電動機１０１に取付けられた羽根板１０２と、羽根板１０２をカバーするカバー部１０３よりなる扇風機主体部１０４と、扇風機主体部１０４のカバー部に取り付け可能な風除け部１０５とから構成される。

このような構成によれば、羽根板１０２が第１回転方向に対して３６０°の方向に風を送りワイド気流が可能で、風除け部１０５により任意の範囲でスポット気流が可能である。また、電動機１０１の回転軸が水平方向を向いている場合、第１回転方向とは逆の第２回転方向に回転させることで、軸流方向へのスポット気流も可能である。

特開２００６−６３９４８号公報

このような従来の扇風機においては、スポット気流とワイド気流の切り替えを行うのに電動機の回転軸の向きを変更する必要があり、また所望のワイド気流を得るためには風除け部の調整を行う必要があるため、操作や構造が複雑になるという課題を有していた。

そこで本発明は上記の課題を解決するものであり、簡単な操作や構造でスポット気流とワイド気流を切り替えられる扇風機を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、第１回転方向に対する羽根板の外周側の出口角を大きくし、入口角を小さくすることで第１回転方向に対する軸流方向成分の速度を増加させ、第１回転方向とは逆の第２回転方向に対する遠心方向成分の速度ベクトルを増加させたものであり、これにより所期の目標を達成するものである。

本発明によれば、羽根板のとくに仕事量の大きい外周側について、第１回転方向に対する羽根板の外周側の出口角を大きくし、また入口角を小さくすることで、第１回転方向では軸流方向成分の速度を増加させたことによりスポット気流となり、また第１回転方向と逆の第２回転方向では遠心方向成分の速度を増加させたことにより、ワイド気流となる。このため扇風機の構成を複雑にすることなく、羽根板の回転方向を切り替えるだけでスポット気流とワイド気流を使い分けられるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の扇風機の斜視図 本発明の実施の形態１の羽根車の正面図 本発明の実施の形態１の羽根板の側断面図 本発明の実施の形態１の扇風機主体部の斜視図 本発明の実施の形態１の扇風機主体部の側面図 本発明の実施の形態１の扇風機主題部の上面図 本発明の実施の形態１の第１回転方向での気流の速度ベクトル分解図 本発明の実施の形態１の第２回転方向での気流の速度ベクトル分解図 本発明の実施の形態２の扇風機主体部の側面図 本発明の実施の形態２の第１回転方向の気流方向の側面図 本発明の実施の形態２の第２回転方向の気流方向の側面図 従来の扇風機を示す斜視図

本発明の請求項１記載の扇風機は、複数枚の羽根板と、前記羽根板を回転させる電動機よりなる扇風機主体部と、前記扇風機主体部を支持する支柱部と、前記支柱部を支持するベース部を備えた扇風機であって、第１回転方向に対する前記羽根板の外周側の出口角を入口角より大きくして、第１回転方向では軸流方向成分の速度を増加させるとともに、大１回転方向とは逆の第２回転方向に対する遠心方向成分の速度ベクトルを増加させた構成を有する。これにより、羽根板のとくに仕事量の大きい外周側で、第１回転方向では軸流成分の速度が大きくなるためスポット気流となりやすく、また第１回転方向とは逆の第２回転方向では遠心方向成分の速度が大きくなるためワイド気流になるため、回転方向を切り替えるだけで、スポット気流とワイド気流を容易に実現できるという効果を奏する。

また、前記羽根板における最内周の翼弦の中心から最外周の翼弦の中心を結ぶ翼弦線中心線がスポット気流の方向に傾けた構成にしてもよい。これにより、羽根板を傾斜させたことにより、前記第１回転方向では気流が一点に集中しやすく、また前記第２回転方向では吹出した気流が遠心方向へ広がりやすいため、前記羽根板の半径方向の寸法を小さくしてもスポット気流とワイド気流の効果を損なうことなく、前記羽根板の小型化ができる効果を奏する。

また、スポット気流の方向に対して直径が徐々に小さくなる円筒を、前記羽根板の外周に備えた構成にしてもよい。これにより、前記第１回転方向では円筒の直径が小さくなるため気流が一点に集まりやすく、また前記第２回転方向では円筒の直径が大きくなるので気流が広がりやすいので、スポット気流とワイド気流の効果を促進することができる。

また、前記羽根板より発生する気流の向きが反転可能とした構成にしてもよい。これにより、扇風機本体の設置向きを変えずとも、第１回転方向と第２回転方向での吹出し方向を容易に同じ方向にできるという効果を奏する。

また、前記扇風機主体部を首振り可能とした構成にしてもよい。これにより、気流の向きを変更可能とすることで、スポット気流では風の当たり方を変えることができ、ワイド気流では攪拌効果を高めることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、扇風機１は、ハブ２０に複数枚の羽根板２が取付けられた羽根車２１（たとえば直径２７２ｍｍ）と、羽根車２１を回転させる電動機３と、羽根車２１の外周を覆うように備わる、たとえば直径３５０ｍｍのカバー４と、電動機３を支持する電動機支持部５とよりなる扇風機主体部６と、扇風機主体部６を支持する支柱部７と、支柱部７を支持する基台部８と、羽根車２１の回転方向を切り替える操作部９とから構成されている。

図２および図３に示すように、羽根板２のＡ−Ａ‘断面（たとえば、半径１２５ｍｍの断面）である翼断面１３の形状は、第１回転方向を仮定したとき、風が進入する接線方向とのなす入口角α（たとえば、α＝１５°）、第１回転方向正圧面を通して風が出て行く接線方向とのなす出口角β（たとえば、β＝４０°）、羽根板２の入口と出口を結ぶ翼弦長Ｌ（たとえば、Ｌ＝８０ｍｍ）、翼弦長Ｌとのなす取付角γ（たとえば、γ＝３０°）から構成される。ここで、本発明での入口角αと出口角βの関係はα＜βとするのが好ましい。

図４に示すように、羽根車２１の外周を覆う円筒状のカバー４は、それぞれの開口の直径Ｄ１および直径Ｄ２がＤ１＞Ｄ２という関係であり、ここでは例としてＤ１＝３５０ｍｍ、Ｄ２＝３００ｍｍとした。電動機支持部５は、首振り機構（図示せず）を備えた首振り部１９を備えており、ネジ止め部１８により首振り部１９と支柱部７が接続されている。電動機支持部５は、電動機３の向きを１８０°変更可能な反転機構（図示せず）を備えた反転部１０を備え、電動機３は反転部１０を介して電動機支持部５と接続されている。

図５および図６に示すように、電動機３に接続された羽根車２１は、反転部１０を軸として１８０°反転させることができ、また首振り部１９により、羽根車２１は水平方向に首振り角度Ｃ（たとえば、Ｃ＝１２０°）の可動範囲で首振りを行うことができる。

このような構成によれば、図７に示すように、操作部９により第１回転方向へ羽根車２１を回転させると第１回転方向正圧面１４に沿って風が昇圧され、吹出方向へ送り出される。ここで、風の羽根板２から吹き出す接線方向の速度ベクトルＶを速度三角形から軸流方向速度ベクトルＶＸと遠心方向速度ベクトルＶＹに分解して考える。出口角βを大きくすると、速度ベクトルＶの軸流方向速度ベクトルＶＸが大きくなる。これにより、速度ベクトルＶの軸流方向成分が大きくなるため、気流が遠心方向へ広がりにくくなり、スポット気流とすることができる。

また、羽根車２１を覆う円筒形状のカバー４により、第１回転方向に対して風上から風下へ向けて開口径が徐々に絞られていくことから気流が集中しやすく、より効果的にスポット気流を作り出すことができる。

次に、操作部９により第１回転方向とは逆の第２回転方向へ回転させた場合を考える。図８に示すように風の進入方向と吹出方向が逆になり、正圧面も第２回転方向正圧面１５となる。ここでも、風の羽根板２から吹き出す接線方向の速度ベクトルＶを速度三角形により軸流方向速度ベクトルＶＸおよび遠心方向速度ベクトルＶＹに分解する。

第１回転方向において入口角αを小さくしたことにより、第２回転方向では遠心方向速度ベクトルＶＹが大きくなる。このため、速度ベクトルＶの遠心方向成分が大きくなるため、気流が遠心方向へ広がりやすく、ワイド気流とすることができる。

また、第１回転方向と気流の向きが反対になるためカバー４に対して気流は風上から風下へ向けて円筒直径が徐々に大きくなることから気流が広がりやすく、より効果的にワイド気流を実現することができる。

また、羽根車２１の回転方向を切り替えることで気流方向は逆向きに切り替わるが、反転部１０を備えたことにより、羽根車２１の向きを１８０°反転させることができるため、回転方向によらず、一方向へ気流を送り出すことも可能である。

また、首振り部１９を備えたことにより、ワイド気流において、より広範囲の空気を撹拌させることも可能である。

さらに、たとえばワイド気流を使用する際に、一定の時間間隔で気流の反転と首振りを行わせることにより、室内の空気を略均一に撹拌させることも可能である。

さらに、たとえば夏場にエアコンを併用した際には、羽根車２１の方向を反転させずとも、はじめに一定時間だけワイド気流を用いて室内空気を撹拌させ（このときワイド気流がエアコンの方向を向いていると、より撹拌しやすい）、その後回転方向を切り替えてスポット気流を体に受けることで、スポット気流のみ使用するよりも短時間で、より涼感の高い気流で体感温度を下げることが可能となる。

このように、羽根車２１の回転方向を切り替えることでスポット気流とワイド気流を複雑な構成にすることなく容易に得ることができ、また首振り機構や反転機構を加えることで、気流の範囲や方向を調節することで室内空気を撹拌でき、エアコンを併用した場合などに省エネ性を高めることもできる。

（実施の形態２）
図９において、図１から図８と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図９に示すように、羽根車２１は、羽根板２における最内周の翼弦の中心から最外周の翼弦の中心を結ぶ翼弦線中心線１７と、羽根車２１の回転中心となる軸中心線１１に対して垂直な垂直線１６とのなす角度Ｂ（たとえば、Ｂ＝１５°）を設けた構成となっている。

このような構成によれば、たとえば図１０に示すように第１回転方向では、角度Ｂをつけた方向へ気流が集中するため、スポット気流となりやすい。また、図１１に示すように、羽根車２１を第２回転方向へ回転させると気流の吹き出し方向が逆になり、角度Ｂをつけたことで羽根板２が外周へ広がる形状であるためスポット気流となりやすい。このような構成による効果を利用することで、たとえば羽根車２１の半径方向の寸法を小さくした場合でも、角度Ｂをつけていない羽根板２と同等のスポット気流とワイド気流の効果を得られるので、扇風機１の小型化が可能となる。

本発明にかかる扇風機は、スポット気流とワイド気流を羽根板の回転方向により切り替えを可能とするものであるので、気流に直接あたり体感温度を下げたり、ワイド気流により周囲の空気を攪拌して温度ムラをなくしたりするのに使用される送風装置の中で扇風機等として有用である。

１ 扇風機
２ 羽根板
３ 電動機
４ カバー
５ 電動機支持部
６ 扇風機主体部
７ 支柱部
８ 基台部
９ 操作部
１０ 反転部
１１ 軸中心線
１３ 翼断面
１４ 第１回転方向正圧面
１５ 第２回転方向正圧面
１６ 垂直線
１７ 翼弦線中心線
１８ ネジ止め部
１９ 首振り部
２０ ハブ
２１ 羽根車
Ｄ１、Ｄ２ 直径
Ｃ 首振り角度
Ｌ 翼弦長
α 入口角
β 出口角
γ 取付角
Ｂ 角度
Ｖ 速度ベクトル
ＶＸ 軸流方向速度ベクトル
ＶＹ 遠心方向速度ベクトル

Claims (5)

1. 複数枚の羽根板と、
   前記羽根板を回転させる電動機よりなる扇風機主体部と、
   前記扇風機主体部を支持する支柱部と、
   前記支柱部を支持する基台部を備えた扇風機であって、
   第１回転方向に対する前記羽根板の外周側の出口角を入口角より大きくして、
   第１回転方向に対する軸流方向成分の速度を増加させるとともに、第１回転方向とは逆の第２回転方向に対する遠心方向成分の速度ベクトルを増加させた扇風機。
2. 前記羽根板における最内周の翼弦の中心から最外周の翼弦の中心を結ぶ翼弦線中心線を第１回転方向の吹出し方向に傾けた請求項１に記載の扇風機。
3. 第１回転方向の吹出し方向に対して直径が徐々に小さくなる円筒を、前記羽根板の外周に備えた請求項１または２に記載の扇風機。
4. 前記羽根板より発生する気流の向きを反転可能とした請求項１から３のいずれかに記載の扇風機。
5. 前記扇風機主体部を首振り可能とした請求項１から４のいずれか１項に記載の扇風機。

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