JP2014066187A

JP2014066187A - 扇風機

Info

Publication number: JP2014066187A
Application number: JP2012211830A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 広幸近藤; Kazuhiro Taniguchi; 和宏谷口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】送風範囲を拡大した扇風機を提供することを目的とする。
【解決手段】電動機と、略円筒形状のハブ３の周壁に複数枚の翼４が配置された羽根車５を備え、翼４の取付角７が羽根車５の中心に向かって所定の割合で大きくなっている羽根車５を有する扇風機であって、翼４を所定の半径位置を境界線１４として、半径方向外側を第一領域１５、内側を第二領域１６として区分し、第一領域１５における、半径距離に対する翼４の取付角変化割合Ａを、第二領域１６における、半径距離に対する翼の取付角変化割合Ｂよりも小さくした。
【選択図】図３

Description

本発明は、涼風を得るまたは部屋の空気を循環するため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、送風範囲を拡大する構成としたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

以下、その扇風機について図６および図７を参照しながら説明する。

特許文献１の扇風機は、図６および図７に示すように、羽根支持軸筒１０１から放射状に、かつ羽根１０２の回転方向に対してはねの後ろ側前面周辺部に、任意の大きさや緩やかな曲面を持った煽り板１０３を設けている。羽根１０２の回転により起こされた気流が煽り板１０３に衝突することにより、羽根１０２の回転方向に大きく回転しながら進むことで、より広範囲に送風ができるものであった。

特開平８−１２１３９２号公報

特許文献１のような従来の扇風機においては、送風範囲を広げるために羽根１０２に加えて煽り板１０３の別部品が必要で構成が複雑になってしまうものであった。

また、煽り板１０３が流れを妨げる方向に大きく傾いているため、羽根１０２を回転させるのに必要な軸動力が増大し、消費電力が高くなってしまうものであった。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、より簡便な構成で、省エネで送風範囲を拡大させることができ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、本発明の扇風機は、電動機と、略円筒形状のハブの周壁に複数枚の翼が配置された羽根車を備え、翼の取付角が羽根車の中心に向かって所定の割合で大きくなっている羽根車を有する扇風機であって、翼を所定の半径位置を境界線として、半径方向外側を第一領域、内側を第二領域として区分し、第一領域における、中心からの距離に対する翼の取付角変化割合Ａを、第二領域における、中心からの距離に対する翼の取付角変化割合Ｂよりも小さくしたものである。

本発明によれば、より簡便な構成で、省エネに送風範囲を拡大させることができる扇風機を提供できる効果を奏する。

本発明の実施の形態における扇風機の概略斜視図（ａ）同羽根車の概略正面図、（ｂ）同図２（ａ）に示す羽根車のＢ−Ｂ断面図（ａ）図２に示す翼のＡ−Ａ断面図、（ｂ）同第一領域における翼の取付角を示す概略断面図、（ｃ）同第二領域における翼の取付角を示す概略断面図同羽根車の翼の取付角を示すグラフ（ａ）同羽根車の翼の取付角変化割合Ａと取付角変化割合Ｂが同一の場合における翼の正圧面の静圧分布図、（ｂ）同羽根車の翼の取付角変化割合Ａよりも取付角変化割合Ｂが小さい場合における翼の正圧面の静圧分布図従来の扇風機の羽根を示す概略正面図図６に示す同羽根のＡ−Ａ断面図

本発明の請求項１記載の扇風機は、電動機と、略円筒形状のハブの周壁に複数枚の翼が配置された羽根車を備え、翼の取付角が羽根車の中心に向かって所定の割合で大きくなっている羽根車を有する扇風機であって、翼の所定の半径位置を境界線として、半径方向外側を第一領域、内側を第二領域として区分し、第一領域における、半径距離に対する翼の取付角変化割合Ａを、第二領域における、半径距離に対する翼の取付角変化割合Ｂよりも小さくしたものである。

これにより、翼の取付角が羽根車の中心に向かって大きくなっており羽根車の下流側で回転速度の速い気流を作ることができるので送風範囲を拡大できることに加え、取付角変化割合Ａを取付角変化割合Ｂよりも小さくしたことにより翼全体で空気を押すことができるので、効率よく風量を増加させることができる。

また、取付角変化割合Ａと取付角変化割合Ｂの比を０．６〜０．８の値にすることで、第一領域において翼表面が空気を押す力の、翼の回転方向に対する偏りを緩和でき、空気を押す力を分散させて翼全体で空気を押すことができるので、翼表面が空気を押す力から気流の速度への変換ロスが少なくなり風量をより効率よく増加させることができる。

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）
本発明の扇風機の実施の形態１における構成について図１および図２を参照しながら説明する。図１に示すように、扇風機１は首部２に内包される図示しない電動機と、図２に示すように略円筒形状のハブ３の周壁に接続する７枚の翼４を備えた羽根車５と、図１に示すように羽根車５を覆うガード６を備えている。

次に、羽根車５の構成について図２〜図４を参照しながら説明する。

図２（ａ）における翼４のＡ−Ａ断面を羽根車５の外側から見た断面形状を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、翼４は羽根車５の回転面に対して取付角７をなすように構成されている。ここでいう半径方向とは羽根車５の回転面上で羽根車５の回転軸に対して垂直な方向のことをいい、また、ここでいう取付角７とは、図３（ａ）において、翼の半径方向に対して垂直な断面における、前縁８と後縁９を結ぶ直線である弦長１０と回転面とがなす角度のことをいう。

図２（ａ）に示すように、翼４の弦長１０は、羽根車５に対する半径距離が大きくなるとともに長くなっている。ここでいう半径距離とは、羽根車５の回転中心１１からの距離を表す。

また、弦長１０を二分する弦中心１２の位置は、羽根車５に対する半径距離が大きくなるとともに回転方向に対して前進するような位置となっている（図２（ａ）の破線１３）。

翼４は、図２（ａ）に示すように、境界線１４を境にして半径方向外側を第一領域１５、内側を第二領域１６に区分されている。境界線１４の位置は、羽根車５の最大半径距離に対して６０〜９５％とすると羽根車５の回転に必要な軸動力に対する風量および風速とのバランスがよく、本実施の形態では一例として８２％としている。

また、図２（ａ）に示すように、翼４の弦中心１２を回転平面に投影し、翼４の外周端における弦中心の投影点１７と回転中心１１を結ぶ直線１８と、ハブ３の周壁との接続部分における弦中心の投影点１９と回転中心１１を結ぶ直線２０とがなす角度を前進角θ（本実施の形態では２１°）とする。

θ＞０、すなわち翼４を前進させることにより、翼４の前縁部分全体で同時に空気を切るのではなく外周端から徐々に空気を切ることができるので、空気を切ることによって発生する音が増幅されにくく騒音を低減できる。

この騒音の低減効果は、θを２０°以上にするのが有効であることを実験により確認した。

また、翼４の取付角７は、回転中心１１に向かい半径距離に対して所定の割合で徐々に大きくなるように構成されている。すなわち、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、第一領域１５における取付角７ｂよりも第二領域１６における取付角７ｃのほうが大きくなっている。

また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図であるが、図２（ｂ）に示すように、翼４の弦中心１２を連続的に結んだ破線２１上の翼４の外周端における点２２と回転中心１１を結んだ直線２３が、回転平面２４に対してなす角度を翼傾斜角φとすると、翼先端付近での翼傾斜角φは下流側に向けて０°より大きくすることが、翼４が傾斜しているために羽根車５の斜め後方からも吸込むことができ、羽根車５の周囲から巻き込む気流が増え、風量を増加させることができるので望ましく、本実施の形態では半径位置が１２３ｍｍ（境界線１４）よりも内側では翼傾斜角φを０°、外側では下流側に向けて１°としている。

また、翼４の弦長１０は、半径方向外周に向かって大きくするのがより長い時間空気を押すことが出来るので気流の速度を速めやすいが、羽根車５を回転させるための軸動力と風量および風速とのバランスを考慮し、本実施形態では、半径位置５０ｍｍで４６ｍｍとし、半径位置１５０ｍｍで１１０ｍｍとしている。

また、第一領域１５における、半径距離に対する取付角７の変化の割合を取付角変化割合Ａとし、第二領域１６における、半径距離に対する取付角７の変化の割合を取付角変化割合Ｂとすると、取付角変化割合Ａおよび取付角変化割合Ｂはそれぞれの領域において一定の値となっている。

ただし、取付角変化割合Ａの値と取付角変化割合Ｂの値は異なる値であり、また、取付角変化割合Ａの値は、取付角変化割合Ｂの値よりも小さな値となっている。そして、取付角変化割合Ｂに対する取付角変化割合Ａの比は０．６〜０．８の範囲の値になっている。

例えば、本実施の形態においては、図４の白丸点線で示したように、取付角７は第一領域１５内である翼端では２１°、境界線１４では２８°、第二領域１６内であるハブ３の周壁との接続部では５４°としている。また、羽根車５の半径は１５０ｍｍであり、ハブ３の周壁の半径位置は５１ｍｍ、境界線１４の半径位置は１２３ｍｍであり、取付角変化割合Ａは−０．３６（（５４−２８）／（５１−１２３））、取付角変化割合Ｂは−０．２６（（２８−２１）／（１２３−１５０））であり、取付角変化割合Ｂに対する取付角変化割合Ａの比は０．７２（−０．２６／−０．３６）である。

この領域の値に設定することで、第一領域１５における空気を押す仕事の回転方向に対する偏りを緩和し、第一領域１５全面で空気を押す仕事をさせることができる。

これを示す具体例として、取付角７の変化の割合を第一領域および第二領域とで同じ値とした場合とを比較する。

翼４の表面にかかる圧力の分布を図５に示す。図５に示すように、取付角変化割合を第一領域１５と第二領域１６とで同じ値に設定した場合（ｂ）に比べ、第一領域１５よりも第二領域１６における取付角変化割合を小さくした（ａ）のほうが、第二領域１６における等静圧線２５の間隔が広い、つまり静圧の偏りが緩和されており、第二領域１６全体でバランスよく空気を押す仕事をしていることを示している。

ここで、従来構成との比較を行いながら作用について図２、図３を用いて説明する。

本発明の実施の形態１の扇風機は、翼４の所定の半径位置を境界線１４として、半径方向外側を第一領域１５、内側を第二領域１６として区分し、第一領域１５における、半径距離に対する翼４の取付角変化割合Ａを、第二領域１６における、半径距離に対する翼４の取付角変化割合Ｂよりも小さくとすることで、翼４の表面が空気を押す力のうち羽根車の回転方向に向かう成分を増加させることができるものである。

図３（ａ）に示すように、羽根車５の回転により翼４の表面には空気を押す力が働き、翼４に押されることにより気流は回転方向速度成分２６と垂直方向速度成分２７をもつが、翼４の取付角７が羽根車５の中心に向かって大きくなっているので、気流の回転方向速度成分２６を増加させることができる。

すると、回転方向速度成分２６の増加によって気流の遠心力を大きくすることができ、気流のもつ遠心方向速度成分２８が大きくなり、羽根車５の外側方向に気流を広げることができるので、扇風機の送風範囲を広げることができるようになるものである。

そして、第一領域１５における、半径距離に対する取付角変化割合Ａを、第二領域１６における、半径距離に対する取付角変化割合Ｂよりも小さくしたので、より省エネに扇風機の送風範囲を拡大させることができる。

すなわち、翼４の表面のそれぞれの点における速度成分と、その点において空気を押すことによって翼４の表面にかかる負荷に着目したときに、第一領域１５における点での速度成分は、第二領域１６よりも外周側にあるため回転方向速度成分が大きいが、取付角変化割合Ａを取付角変化割合Ｂよりも小さくしたので、第一領域１５における翼４の表面にかかる負荷を低減することができる。

これにより、羽根車５を回転させるための軸動力の低減につながり、結果として電動機の負荷を低減することになるため、より省エネに扇風機の送風範囲の拡大を行うことができる。

そして、取付角変化割合Ｂに対する取付角変化割合Ａの比を０．６〜０．８の範囲としたので、翼４の第一領域１５において翼４の表面が空気を押す力の、翼４の回転方向に対する偏りを緩和することができ、第一領域１５での翼が空気を押す力を分散させて翼全体で空気を押すことができるので、翼表面が空気を押す力から気流の速度への変換ロスが少なくなり風量を効率よく増加させることができる。

よって、従来例とは異なり、図６の煽り板１０３のような別部品を備えなくてもよく、より簡便な構成で送風範囲を拡大することができる。また、煽り板１０３のような取付角の大きな部材を設けると翼にかかる負荷が大きく増加してしまうが、本発明では上記構成および作用効果により、羽根車５を回転させるのに必要な軸動力を増大させることなく扇風機の送風範囲を広げることができる効果を奏するものである。

なお、従来構成の煽り板のように回転方向に対する急激な翼形状の変化がなく、回転軸に向かって取付角７を徐々に大きくした翼形状としているので、気流の乱れによる騒音上昇を抑制することができる効果も有する。

以上述べたように、本発明における扇風機は上記の構成としたものであり、より簡便な構成で、省エネに送風範囲を拡大させることができる扇風機を提供できるという効果を奏するものである。

本発明にかかる扇風機は、より簡便な構成で、省エネに送風範囲を拡大させることができるものであり、涼風を得るまたは部屋の空気を循環するために使用される扇風機として大変有用である。

１扇風機
３ハブ
４翼
５羽根車
７、７ｂ、７ｃ取付角
１４境界線
１５第一領域
１６第二領域

Claims

電動機と、略円筒形状のハブの周壁に複数枚の翼が配置された羽根車を備え、翼の取付角が中心に向かって所定の割合で大きくなっている前記羽根車を有する扇風機であって、前記翼を所定の半径位置を境界線として半径方向外側を第一領域、内側を第二領域に区分し、第一領域における、半径距離に対する取付角変化割合Ａを、第二領域における、半径距離に対する翼の取付角変化割合Ｂよりも小さくしたことを特徴とする扇風機。
取付角変化割合Ｂに対する取付角変化割合Ａの比を０．６〜０．８にしたことを特徴とする請求項１に記載の扇風機。