JP6488612B2 - 静翼ユニットおよび送風機 - Google Patents

Description

本発明は、静翼ユニットおよび送風機に関する。

従来、扇風機やサーキュレータなどの送風機には、軸流ファンが用いられている。軸流ファンは、モータからの駆動力でインペラを回転させることにより、モータの回転軸と略平行な方向に気流を発生させる。これらの送風機では、使用時の状況によって、特定の方向に風を集中させたい、または、風を遠くまで届けたい場合と、広い範囲に風を拡散させたい場合とがある。このため、軸流ファンから生じる風を拡散または収束させるための構造が、従来提案されている。

従来の送風機については、例えば、実公平１−１１９９４号公報に記載されている。当該公報の送風機では、ファンモータの前方に、気流を調節するための複数の羽根が設けられている。そして、風向調節リングを回転または水平移動させて、各羽根の向きを変えることにより、拡散送風と特定方向への送風とを切り替えている。
実公平１−１１９９４号公報

しかしながら、実公平１−１１９９４号公報の構造では、ファンモータの回転軸に直交する平面に対する複数の羽根の仰俯角を変えることにより、ファンモータから生じる気流を調節している。このため、羽根の角度によっては、気流の損失が大きくなる場合がある。

本発明の目的は、軸流ファンから生じる気流の損失を抑えながら、気流の拡散または収束の度合いを変更できる静翼ユニットおよび送風機を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、軸流ファンの回転軸と略同軸に配置されて、前記軸流ファ
ンから生じる気流を調整する静翼ユニットであって、前記回転軸の付近から径方向外側へ
延びる複数の整流羽根と前記複数の整流羽根の位置を切り替える切替機構と、を有し、前
記切替機構は、前記整流羽根の内端部に対する外端部の周方向の相対位置を、２段階以上
に切り替え、前記複数の整流羽根は、それぞれ、その曲率中心が当該整流羽根よりも前記軸流ファンの回転方向先頭側に位置するように、湾曲する。

本願の例示的な第１発明によれば、軸流ファンから生じる気流の旋回成分が、静翼ユニットの各整流羽根に当たることによって、向きを変える。当該整流羽根の内端部に対する外端部の周方向の相対位置を切り替えることで、気流の拡散または収束の度合いを変更できる。

図１は、扇風機の側面図である。 図２は、静翼ユニットの斜視図である。 図３は、スポットモードにおける静翼ユニットおよびインペラの正面図である。 図４は、ワイドモードにおける静翼ユニットおよびインペラの正面図である。 図５は、ワイドモードにおける静翼ユニットの部分正面図である。 図６は、変形例に係る静翼ユニットおよびインペラの正面図ある。 図７は、変形例に係る静翼ユニットおよびインペラの正面図ある。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、軸流ファンの回転軸と平行な方向を「軸方向」、軸流ファンの回転軸に直交する方向を「径方向」、軸流ファンの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を前後方向とし、軸流ファンに対して静翼ユニット側を前として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この前後方向の定義により、本発明に係る送風機の使用時における設置の向きを限定する意図はない。

＜１．扇風機の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る静翼ユニット５０を備えた扇風機１の側面図である。この扇風機１は、モータ１０の動力によりインペラ４０を回転させて、前方へ風を送る送風機である。扇風機１は、例えば、家庭の床面に置かれ、ユーザが涼をとるために用いられる。図１に示すように、本実施形態の扇風機１は、モータ１０、モータカバー２０、脚部３０、インペラ４０，静翼ユニット５０、およびガード６０を有する。なお、図１では、インペラ４０および静翼ユニット５０を明示するため、ガード６０を破断した状態で描いている。

モータ１０は、インペラ４０に対して、回転のための動力を供給する動力源である。モータ１０は、筐体であるモータカバー２０の内部に収容される。モータ１０は、回転軸９に沿って前方へ延びるシャフト１１を有する。シャフト１１の前端部は、モータカバー２０の前面よりも前方へ突出している。モータ１０に駆動電流を供給すると、モータ１０内に配置されたコイルとマグネットとの間の磁力によって、回転軸９を中心とするトルクが発生する。これにより、モータ１０のシャフト１１が、回転軸９を中心として回転する。

本実施形態では、モータ１０にブラシレスＤＣモータが用いられる。ブラシレスＤＣモータは、ブラシの摩耗による性能の劣化が無いため、ブラシ付きモータよりも長寿命である。また、ブラシレスＤＣモータは、ＡＣモータよりも変速制御を行いやすく、かつ、消費電力が低い。ただし、ブラシレスＤＣモータに代えて、ブラシ付きモータや、ＡＣモータが用いられていてもよい。

脚部３０は、ベース部３１と支柱３２とを有する。ベース部３１は、モータカバー２０の下方において、略水平に広がる。扇風機１の使用時には、ベース部３１の下面が床面に接触する。支柱３２は、ベース部３１の上面から上方へ向けて延び、その上端部が、モータカバー２０に接続される。これにより、床面から一定の高さ位置に、モータ１０およびモータカバー２０が支持される。

インペラ４０は、回転軸９を中心として回転することで、前方へ向かう気流を発生させる部材である。インペラ４０は、モータカバー２０の前方に配置される。図１に示すように、インペラ４０は、中央に位置するカップ部４１と、カップ部４１から径方向外側へ延びる複数の回転羽根４２とを有する。カップ部４１は、モータ１０のシャフト１１の前端部に固定される。複数の回転羽根４２は、カップ部４１の径方向外側において周方向に配列される。各回転羽根４２は、軸方向および周方向に対して、斜めに広がる。各回転羽根４２の回転方向先頭側の端縁は、回転方向後尾側の端縁よりも、軸方向後方に位置する。

モータ１０を駆動させると、モータ１０のシャフト１１およびシャフト１１に固定されたインペラ４０が、回転軸９を中心として回転する。そうすると、複数の回転羽根４２により気体が加速され、インペラ４０の周囲において、後方から前方へ向かう気流が生じる。すなわち、本実施形態では、モータ１０とインペラ４０とで、軸方向前方へ向かう気流を発生させる軸流ファン７０が構成されている。

本実施形態のインペラ４０は、射出成型により得られる単一の樹脂部材である。ただし、インペラ４０は、複数の部材で構成されていてもよい。例えば、カップ部４１と複数の回転羽根４２とが、互いに別部材であってもよい。また、インペラ４０は、樹脂以外の材料からなるものであってもよい。

静翼ユニット５０は、インペラ４０から生じる気流を調整するための機構である。静翼ユニット５０は、軸流ファン７０の前方に位置し、かつ、軸流ファン７０の回転軸９と略同軸に配置される。静翼ユニット５０は、シャフト１１およびインペラ４０とは切り離されている。したがって、シャフト１１およびインペラ４０の回転時にも、静翼ユニット５０は回転することなく静止する。図１に示すように、静翼ユニット５０は、複数の整流羽根５１と、整流羽根５１の位置を切り替える切替機構５２とを有する。扇風機１のユーザは、切替機構５２を操作して、複数の整流羽根５１の位置を切り替えることにより、インペラ４０から生じる気流の拡散または収束の度合いを調整できる。

ガード６０は、インペラ４０および静翼ユニット５０を内部に収容する籠状の枠体である。ガード６０は、インペラ４０により生じる気流の通過を許容しながら、回転するインペラ４０にユーザが接触することを防止する。図１に示すように、ガード６０は、外周リング６１、複数の前方スポーク６２、および複数の後方スポーク６３を有する。外周リング６１、複数の前方スポーク６２、および複数の後方スポーク６３は、それぞれ、鉄などの金属からなる。ただし、これらの部材の表面は、樹脂の薄膜に覆われていてもよい。

外周リング６１は、インペラ４０の径方向外側を円環状に取り囲む。複数の前方スポーク６２は、静翼ユニット５０の前方において、放射状に広がっている。各前方スポーク６２の径方向外側の端部は、外周リング６１に固定される。また、各前方スポーク６２の径方向内側の端部は、静翼ユニット５０の切替機構５２に固定される。複数の後方スポーク６３は、インペラ４０の後方において、放射状に広がっている。各後方スポーク６３の径方向外側の端部は、外周リング６１に固定される。また、各前方スポーク６２の径方向内側の端部は、モータカバー２０に固定される。

＜２．静翼ユニットについて＞
続いて、静翼ユニット５０のより詳細な構成について、図２〜図４を参照しながら説明する。

図２は、静翼ユニット５０の斜視図である。図３および図４は、静翼ユニット５０およびインペラ４０を、前方側から見た図である。図３および図４中の実線矢印Ｒ０は、インペラ４０の回転方向を示している。インペラ４０から生じる気流は、図２中の破線矢印Ｆ１のように、全体として軸方向前方へ向かう。ただし、当該気流は、図２中の破線矢印Ｆ２のように、インペラ４０の回転方向Ｒ０と同一の方向に旋回する旋回成分を有する。

上述の通り、静翼ユニット５０は、複数の整流羽根５１と、整流羽根５１の位置を切り替える切替機構５２とを有する。

複数の整流羽根５１は、切替機構５２の周囲において、周方向に略等間隔に配置されている。各整流羽根５１は、回転軸９の付近から、径方向外側に延びて形成される。各整流羽根５１の形状は、直線状であっても円弧状であっても構わない。本実施形態では、各整流羽根５１が、円弧状に湾曲しつつ、径方向外側へ向けて延びる。各整流羽根５１の曲率中心は、当該整流羽根５１よりもインペラ４０の回転方向Ｒ０の先頭側に位置する。すなわち、各整流羽根５１は、回転方向Ｒ０の後尾側へ向けて凸となるように湾曲する。また、本実施形態の各整流羽根５１は、インペラ４０の回転羽根４２の径方向外側の端部と、略同等の径方向位置まで延びている。

なお、ガード６０の前方スポーク６２が傾斜している場合には、各整流羽根５１の前方スポーク６２側の端縁を、前方スポーク６２の傾斜に沿って傾斜させてもよい。例えば、前方スポーク６２が、径方向外側へ向かうにつれて軸方向後方側へ変位するように傾斜している場合、各整流羽根５１の前方スポーク６２側の端縁も、径方向外側へ向かうにつれて軸方向後方側へ変位するように傾斜していてもよい。このようにすれば、ガード６０の内部のスペースを有効に利用して、静翼ユニット５０を配置できる。したがって、扇風機１を軸方向に省スペース化できる。

図２中に拡大して示したように、本実施形態では、複数の整流羽根５１の各々の形状が、いわゆる翼型となっている。すなわち、各整流羽根５１は、軸方向前端縁および軸方向後端縁よりも、厚みの大きい部分を有する。また、整流羽根５１の軸方向後端縁は、整流羽根５１の軸方向前端縁よりも尖っている。そして、整流羽根５１の最も厚みの大きい部分は、整流羽根５１の軸方向中央よりも、前端縁側に位置する。このように、整流羽根５１を翼型にすれば、インペラ４０から生じた気流を、軸方向前方へ効率よく送ることができる。また、整流羽根５１による風切り音を低減できる。

また、本実施形態では、各整流羽根５１の回転軸９に直交する平面に対する仰俯角が一定となっている。すなわち、本実施形態の整流羽根５１は、図２中の矢印Ｒ１のような回転は行わない。各整流羽根５１の回転軸９に直交する平面に対する仰俯角は、インペラ４０から生じる気流に対して、最適な角度に固定されている。これにより、気流の損失が抑制される。

切替機構５２は、複数の整流羽根５１を支持するとともに、各整流羽根５１の位置を多段階に切り替える機構である。切替機構５２は、複数の整流羽根５１の内端部と直接的または間接的に連結される操作部材５２１を有する。本実施形態の操作部材５２１は、前方へ突出したツマミ５２２を有する。ユーザがツマミ５２２を把持して操作部材５２１を回転させると、複数の整流羽根５１の内端部の周方向の位置が変位する。そうすると、各整流羽根５１は、操作部材５２１の後方に位置する支点を中心として回動する。その結果、図２中の矢印Ｒ２のように、各整流羽根５１の外端部が、内端部とは逆の方向へ変位する。これにより、整流羽根５１の内端部に対する外端部の周方向の相対位置が切り替わる。

図３は、整流羽根５１の内端部に対する外端部の周方向の相対位置を、インペラ４０の回転方向Ｒ０の最も後尾側寄りに配置したとき様子を示している。図４は、整流羽根５１の内端部に対する外端部の周方向の相対位置を、インペラ４０の回転方向Ｒ０の最も先頭側寄りに配置したときの様子を示している。図３中の破線矢印Ｆ３および図４中の破線矢印Ｆ４のように、インペラ４０から生じる気流の旋回成分は、整流羽根５１に当たることによって、流れの向きを変える。

図３の例では、整流羽根５１に当たった気流の旋回成分の多くが、破線矢印Ｆ３のように、径方向内側へ向きを変える。このため、静翼ユニット５０が無い場合よりも、インペラ４０から生じる気流が回転軸９付近に収束する。したがって、図３の状態にすれば、扇風機１の軸方向前方に位置するユーザに対して、集中的に強い風を送ることができる。また、インペラ４０から生じた気流を、軸方向前方のより遠くまで送ることができる。以下では、図３の状態を「スポットモード」と称する。

一方、図４の例では、整流羽根５１に当たった気流の旋回成分の多くが、破線矢印Ｆ４のように、径方向外側へ向きを変える。このため、静翼ユニット５０が無い場合よりも、インペラ４０から生じる気流が径方向外側へ拡散する。したがって、図４の状態にすれば、広い範囲に位置する複数のユーザに対して、インペラ４０から生じる気流を同時に送ることができる。また、各ユーザに対して、緩やかな風を送ることができる。以下では、図４の状態を「ワイドモード」と称する。

このように、本実施形態の扇風機１のユーザは、切替機構５２を操作することによって、複数の整流羽根５１の位置を、スポットモードとワイドモードとの間で２段階以上に切り替えることができる。このため、使用状況に応じて、扇風機１から生じる気流の拡散または収束の度合いを、所望の状態に調節できる。切替機構５２により切り替え可能な段階数を増やせば、気流の拡散または収束の度合いを、より細かく調節できる。なお、切替機構５２は、複数の整流羽根５１の位置を、無段階すなわち連続的に切り替えるものであってもよい。

また、本実施形態では、切替機構５２の前面に設けられた単一の操作部材５２１を操作することによって、複数の整流羽根５１の位置が、同時に切り替わる。このため、複数の整流羽根５１の位置を、単一の操作で容易に切り替えることができる。

インペラ４０の複数の回転羽根４２は、その内端部付近よりも外端部付近において、より多くの気流を発生させる。このため、図３および図４に示すように、本実施形態では、複数の整流羽根５１を、回転羽根４２の外端部と略同等の径方向位置まで延ばしている。このようにすれば、回転羽根４２の外端部付近から生じる多くの気流の向きを、整流羽根５１によって拡散または収束させることができる。

図５は、ワイドモードにおける静翼ユニット５０の部分正面図である。上述の通り、本実施形態では、複数の整流羽根５１が、回転方向Ｒ０の後尾側へ向けて凸となるように、湾曲している。このため、インペラ４０から生じる気流の旋回成分のうち、整流羽根５１の外端部付近に当たる気流は、図５中の破線矢印Ｆ５ａのように、より径方向外側へ拡散する。一方、インペラ４０から生じる気流の旋回成分のうち、整流羽根５１の内端部付近に当たる気流は、図５中の破線矢印Ｆ５ｂのように、径方向内側へ向きを変える。このため、ワイドモードにおいて、気流を径方向外側へ拡散させつつ、回転軸９付近の気流が弱くなり過ぎることを防止できる。すなわち、静翼ユニット５０の前方において、回転軸９付近から径方向外側まで、気流を満遍なく分布させることができる。

図３および図４に示すように、本実施形態のインペラ４０は、５枚の回転羽根４２を有する。これに対し、本実施形態の静翼ユニット５０は、８枚の整流羽根５１を有する。このように、回転羽根４２の数と整流羽根５１の数とを、互いに素にすれば、インペラ４０と静翼ユニット５０との間で、共振が生じにくい。したがって、扇風機１の駆動時の騒音をより低減できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図６および図７は、一変形例に係る静翼ユニット５０Ａおよびインペラ４０Ａを、前方側から見た図である。図６は、整流羽根５１Ａの内端部に対する外端部の周方向の位置を、インペラ４０Ａの回転方向Ｒ０の最も後尾側に配置したときの様子を示している。図７は、整流羽根５１Ａの内端部に対する外端部の周方向の相対位置を、インペラ４０Ａの回転方向Ｒ０の最も先頭側に配置したときの様子を示している。

図６および図７の例では、いずれも、整流羽根５１Ａに当たった気流の旋回成分の多くが、破線矢印Ｆ６，Ｆ７のように、径方向外側へ向きを変える。このため、図６および図７のいずれの状態においても、静翼ユニット５０が無い場合よりも、インペラ４０から生じる気流が径方向外側へ拡散する。ただし、図７の状態では、図６の状態よりも、より多くの気流を径方向外側へ拡散させることができる。

このように、本発明の静翼ユニットは、それが無い場合よりも、インペラから生じる気流を拡散させる範囲で、その拡散の度合いを調節できるものであってもよい。逆に、静翼ユニットは、それが無い場合よりも、インペラから生じる気流を収束させる範囲で、その収束の度合いを調節できるものであってもよい。すなわち、本発明の静翼ユニットは、上記の実施形態のように、ワイドモードとスポットモードとを切り替えるものであってもよく、ワイドモードの範囲で気流の拡散の度合いを変更する（ワイドモードとスーパーワイドモードとを切り替る）ものであってもよく、スポットモードの範囲で気流の収束の度合いを変更する（スポットモードとスーパースポットモードとを切り替える）ものであってもよい。

また、上記の実施形態では、扇風機１のガード６０の内部に、静翼ユニット５０が配置されていた。しかしながら、本発明の静翼ユニットは、ガードの外部に配置されるものであってもよい。また、静翼ユニットは、扇風機本体に対して着脱可能な付属品であってもよく、扇風機本体とは別に販売されるものであってもよい。

また、上記の実施形態では、扇風機１のいわゆる首振り機能については言及しなかったが、本発明の送風機は、首振り機能を有していてもよい。静翼ユニットをワイドモードに切り替えた状態で、さらに首振り機能を利用すれば、インペラから生じる風を、より広範囲に送ることができる。

また、上記の実施形態では、静翼ユニット５０を扇風機１に搭載した例について説明したが、本発明の静翼ユニットが搭載される送風機は、必ずしも、涼をとることを目的とした扇風機でなくてもよい。例えば、室内の空気を撹拌させることを目的としたサーキュレータや、髪を乾かす事を目的としたドライヤなどの送風機に、本発明の静翼ユニットを搭載してもよい。

また、静翼ユニットおよび送風機を構成する各部材の細部の形状は、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、静翼ユニットおよび送風機に利用できる。

１ 扇風機
９ 回転軸
１０ モータ
１１ シャフト
２０ モータカバー
３０ 脚部
３１ ベース部
３２ 支柱
４０，４０Ａ インペラ
４１ カップ部
４２ 回転羽根
５０，５０Ａ 静翼ユニット
５１，５１Ａ 整流羽根
５２ 切替機構
６０ ガード
６１ 外周リング
６２ 前方スポーク
６３ 後方スポーク
７０ 軸流ファン
５２１ 操作部材

Claims (9)

1. 軸流ファンの回転軸と略同軸に配置されて、前記軸流ファンから生じる気流を調整する静翼ユニットであって、
   前記回転軸の付近から径方向外側へ延びる複数の整流羽根と
   前記複数の整流羽根の位置を切り替える切替機構と、
   を有し、
   前記切替機構は、前記整流羽根の内端部に対する外端部の周方向の相対位置を、２段階
   以上に切り替え、
   前記複数の整流羽根は、それぞれ、その曲率中心が当該整流羽根よりも前記軸流ファンの回転方向先頭側に位置するように、湾曲する静翼ユニット。
2. 請求項１に記載の静翼ユニットにおいて、
   前記複数の整流羽根は、それぞれ、軸方向前端縁および軸方向後端縁よりも、厚みの大
   きい部分を有する静翼ユニット。
3. 請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の静翼ユニットにおいて、
   前記切替機構は、前記複数の整流羽根が直接的または間接的に連結される操作部材を有し、
   前記操作部材の操作により、前記複数の整流羽根の位置が同時に切り替わる静翼ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の静翼ユニットにおいて、
   前記複数の整流羽根の各々の、前記回転軸に直交する平面に対する仰俯角は一定である静翼ユニット。
5. 前記回転軸を中心として回転するインペラと、
   前記インペラを回転させるモータと、
   を有し、軸方向前方へ向かう気流を発生させる軸流ファンと、
   前記インペラの軸方向前方に配置された、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の静翼ユニットと、
   を有する送風機。
6. 請求項５に記載の送風機において、
   前記インペラは、複数の回転羽根を有し、
   前記回転羽根の数と、前記整流羽根の数とが、互いに素である送風機。
7. 請求項５または請求項６に記載の送風機において、
   前記切替機構は、
   前記静翼ユニットが無い場合よりも、前記インペラから生じる気流を収束させるスポットモードと、
   前記静翼ユニットが無い場合よりも、前記インペラから生じる気流を拡散させるワイドモードと、
   の間で、前記整流羽根の位置を切り替える送風機。
8. 請求項５または請求項６に記載の送風機において、
   前記切替機構は、
   前記静翼ユニットが無い場合よりも、前記インペラから生じる気流を拡散させるワイドモードと、
   前記ワイドモードよりも、前記インペラから生じる気流を拡散させるスーパーワイドモードと、
   の間で、前記整流羽根の位置を切り替える送風機。
9. 請求項５または請求項６に記載の送風機において、
   前記切替機構は、
   前記静翼ユニットが無い場合よりも、前記インペラから生じる気流を収束させるスポ
   ットモードと、
   前記スポットモードよりも、前記インペラから生じる気流を収束させるスーパースポ
   ットモードと、
   の間で、前記整流羽根の位置を切り替える送風機。
   

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