WO2020066802A1 - 天井扇 - Google Patents

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WO2020066802A1
WO2020066802A1 PCT/JP2019/036618 JP2019036618W WO2020066802A1 WO 2020066802 A1 WO2020066802 A1 WO 2020066802A1 JP 2019036618 W JP2019036618 W JP 2019036618W WO 2020066802 A1 WO2020066802 A1 WO 2020066802A1
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WO
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blade
ceiling fan
peripheral side
region
airflow
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/036618
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔太 吉川
正宏 重森
聖志 橋野
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority claimed from JP2018226324A external-priority patent/JP2020090896A/ja
Priority claimed from JP2019057580A external-priority patent/JP2020159251A/ja
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades

Definitions

  • the present disclosure mainly relates to a ceiling fan used by being attached to a ceiling surface.
  • a conventional ceiling fan is known in which a long plate-like blade is fixed to a rotating body that is rotated by an electric motor (for example, see Patent Document 1).
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional ceiling fan 301.
  • FIG. 6 is a sectional view of the vicinity of a wing tip 308c of a blade 308 used for a conventional ceiling fan 301.
  • a conventional ceiling fan 301 includes a mounting part 303 mounted on a ceiling surface 302, a rotating shaft 304 extending downward from the mounting part 303, and a main body 307 fixed to the rotating shaft 304. Prepare. Inside the main body 307, there is provided a motor (not shown) that rotates around the rotation shaft 304, and a rotating unit 306 that includes the motor and rotates together with the motor. The plurality of blades 308 are attached to the rotating unit 306 at a predetermined angle in the circumferential direction around the rotating shaft 304.
  • an object of the present disclosure is to solve the above-described problem, and an object of the present disclosure is to provide a ceiling fan capable of improving the blowing efficiency while suppressing the generation of a tip vortex.
  • the ceiling fan according to the present disclosure has a mounting portion that can fix one end of the fixed shaft to the ceiling surface, a rotating portion that rotates about the fixed shaft, and a fixing portion that is fixed to the rotating portion.
  • Wings On the trailing edge of the blade, an auxiliary wing is provided having a predetermined inclination angle with respect to the blade in a cylindrical cross section centered on the fixed axis and forming a predetermined exit angle larger than the exit angle of the blade.
  • the auxiliary wing has a first region in which the exit angle increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade, and an outer peripheral side of the first region in which the exit angle increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade. And a second region that decreases.
  • FIG. 1 is a perspective view of the ceiling fan according to Embodiment 1 of the present disclosure as viewed from below.
  • FIG. 2 is a top view of the ceiling fan as viewed from directly above.
  • FIG. 3 is a side view of the ceiling fan viewed from the side.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing the configuration of a blade having auxiliary wings.
  • FIG. 5 is a perspective view of a conventional ceiling fan viewed from below.
  • FIG. 6 is a sectional view of the vicinity of the tip of a blade of a conventional ceiling fan.
  • FIG. 7 is a perspective view of a ceiling fan according to Embodiment 2 of the present disclosure as viewed from below.
  • FIG. 8 is a perspective view of the ceiling fan viewed from above.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the vicinity of the blade tip of the blade of the ceiling fan.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a velocity distribution of an airflow in a ceiling fan.
  • FIG. 11 is a perspective view of a conventional ceiling fan viewed from below.
  • FIG. 12 is a sectional view of the vicinity of a blade tip of a blade of a conventional ceiling fan.
  • FIG. 13 is a perspective view of the ceiling fan according to Embodiment 3 of the present disclosure as viewed from below.
  • FIG. 14 is a perspective view of the ceiling fan viewed from above.
  • FIG. 15 is a top view of the ceiling fan as viewed from directly above.
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view of the blade of the ceiling fan.
  • FIG. 11 is a perspective view of a conventional ceiling fan viewed from below.
  • FIG. 12 is a sectional view of the vicinity of a blade tip of a blade of a conventional ceiling fan.
  • FIG. 13 is a perspective view of
  • FIG. 17 is a sectional view of the vicinity of the blade tip of the blade of the ceiling fan.
  • FIG. 18 is a diagram showing a velocity distribution of an airflow in a ceiling fan.
  • FIG. 19 is a perspective view of a conventional ceiling fan viewed from below.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the vicinity of the tip of the blade of the conventional ceiling fan.
  • the ceiling fan according to the present disclosure includes a mounting portion that can fix one end of the fixed shaft to the ceiling surface, a rotating portion that rotates about the fixed shaft, and a blade that is fixed to the rotating portion.
  • an auxiliary wing On the trailing edge of the blade, an auxiliary wing is provided having a predetermined inclination angle with respect to the blade in a cylindrical cross section centered on the fixed axis and forming a predetermined exit angle larger than the exit angle of the blade.
  • the auxiliary wing has a first region in which the exit angle increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade, and an outer peripheral side of the first region in which the exit angle increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade. And a second region that decreases.
  • the outer wing is The exit angle of the trailing edge of the aileron becomes smaller as it goes. For this reason, the pressure difference between the pressure side and the suction side of the blade is reduced, and the generation of the tip vortex at the blade tip (tip of the blade) can be suppressed. Since the loss is reduced when the generation of the tip vortex is suppressed, the ceiling fan can blow air efficiently. That is, it is possible to provide a ceiling fan capable of improving the blowing efficiency while suppressing the generation of the tip vortex.
  • the inclination angle of the auxiliary wing increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade in the first region, and the inclination angle increases from the inner peripheral side of the blade to the outer peripheral side in the second region. It is configured to decrease as going toward. By doing so, the exit angle of the trailing edge of the auxiliary wing can be easily set by the auxiliary wing so as to have the first region and the second region.
  • the blade is defined by a horizontal plane and a straight line connecting the end of the leading edge of the blade and the end of the trailing edge of the auxiliary wing in a cylindrical cross section around the fixed axis.
  • the blade is configured such that the mounting angle increases in the first region and decreases in the second region.
  • the auxiliary wing is disposed at a position adjacent to the blade tip on the outer peripheral side of the blade. In this way, the generation of the tip vortex can be suppressed while the auxiliary wing (the blade having the auxiliary wing) performs work (blowing to the floor side) on the outer peripheral side of the blade.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ceiling fan 1 according to Embodiment 1 of the present disclosure as viewed from below.
  • the decorative cover that covers the electric motor 5 is not shown.
  • the ceiling fan 1 As shown in FIG. 1, the ceiling fan 1 according to the first embodiment is attached to a ceiling surface 2 and is configured to blow airflow from the ceiling surface 2 side to the floor surface side.
  • the ceiling fan 1 includes a mounting portion 6 that can fix one end of the fixed shaft 3 to the ceiling surface 2, a rotating portion 4 that rotates around the fixed shaft 3, an electric motor 5 that rotates the rotating portion 4, and a rotating portion. And a plurality of blades 7 fixed to the plurality of blades 7. Further, the ceiling fan 1 is provided with an auxiliary wing 20 connected to the blade 7 at a trailing edge portion (blade trailing edge 7b described later) on the outer peripheral side of the blade 7.
  • the electric motor 5 is provided on the other end side of the fixed shaft 3 and rotates the rotating unit 4 arranged on the outer periphery of the electric motor 5 around the fixed shaft 3.
  • a plurality of blades 7 (five blades 7 in the first embodiment) are attached to the rotating unit 4 at equal intervals along the circumference of the rotating unit 4.
  • Each of the plurality of blades 7 has a wing leading edge 7a, a wing trailing edge 7b, and a wing tip 7c.
  • the blade 7 is configured by a blade plate whose tip side (wing tip 7c side) is wider than the root side (rotating part 4 side).
  • the width here is the distance between the wing leading edge 7a and the wing trailing edge 7b.
  • the blade 7 is attached to the rotating unit 4 at a predetermined angle in the circumferential direction around the fixed shaft 3. That is, the blades 7 are attached to the rotating unit 4 in a twisted shape in the radial direction.
  • the twist shape is a shape in which an attachment angle Z described later is not constant in the radial direction.
  • the leading edge 7a of the blade 7 is located on the ceiling surface side of the blade 7, and the trailing edge 7b of the blade 7 is located downstream of the leading edge 7a (downstream of the blade 7 in the air blowing direction).
  • the blade 7 rotates, air flows from the blade leading edge 7a to the blade trailing edge 7b.
  • a pressure higher than the atmospheric pressure is generated on the pressure surface 16 (see FIG. 3).
  • a pressure lower than the atmospheric pressure is generated on the negative pressure surface 17 (see FIG. 3) opposite to the positive pressure surface 16. Therefore, a pressure difference occurs between the pressure side 16 and the suction side 17. Due to the pressure difference between the pressure surface 16 and the suction surface 17, air flows from the pressure surface 16 toward the suction surface 17, and a tip vortex 18 (see FIG. 3) is generated at the tip 7c.
  • an auxiliary wing 20 that rotates together with the blade 7 is connected to each of the plurality of blades 7 at the blade trailing edge 7 b on the outer peripheral side of the blade 7.
  • the details of the auxiliary wing 20 will be described later.
  • the blades 7 (the blades 7 to which the auxiliary wings 20 are attached) are rotated by the electric motor 5 together with the rotating unit 4, so that the ceiling fan 2 extends downward from the ceiling surface 2 side of the blades 7.
  • the airflow is blown to the floor side of the.
  • FIG. 2 is a top view of the ceiling fan 1 as viewed from above.
  • FIG. 3 is a side view of the ceiling fan 1 as viewed from the side.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing the configuration of the blade 7 having the auxiliary wing 20.
  • FIG. 4 shows a cylindrical cross section around the fixed shaft 3 at each position (positions A to D) of the blade 7 having the auxiliary wing 20.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2
  • FIG. 2 is a cross section taken along the line CC
  • FIG. 4D is a cross section taken along the line DD in FIG.
  • the positions are position A, position B, position C, and position D from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7.
  • the auxiliary wing 20 is arranged at a position on the outer peripheral side of the wing trailing edge 7 b of the wing 7 (position adjacent to the wing tip 7 c of the wing 7). Further, the auxiliary wing 20 has a substantially trapezoidal shape, and the bottom (lower bottom) side of the substantially trapezoid is connected to the trailing edge 7 b of the blade 7. Specifically, the auxiliary wings 20 are arranged in a range from a position at a radius of 600 mm to a position at the tip (wing tip 7c) with respect to the entire length (radius 750 mm) of the blade 7 starting from the fixed shaft 3. .
  • the auxiliary wing 20 has a maximum width (corresponding to a substantially trapezoidal height) of 40 mm with respect to a chord length of the blade 7 defined in a circumferential direction about the fixed shaft 3 as 140 mm. . More specifically, the width of the auxiliary wing 20 is configured to gradually increase from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7 to the maximum width, and then gradually decrease from the maximum width. ing. The thickness of the auxiliary wing 20 is substantially the same as the thickness of the blade 7.
  • the blade 7 is attached to the rotating unit 4 at a predetermined angle in the circumferential direction around the fixed shaft 3 (vertical direction in FIG. 3).
  • the auxiliary wing 20 is connected to the trailing edge 7b of the blade 7 and is attached to extend downward (toward the floor) from the position of the trailing edge 7b of the blade 7. That is, the auxiliary wing 20 is attached to the blade 7 with an inclination angle Y described later.
  • the attachment state of the auxiliary wing 20 to the blade 7 will be specifically described with reference to FIG.
  • the outlet angle X exit angle X C
  • the inclination angle Y the inclination angle Y C
  • the mounting angle Z mounting angle Z C
  • a point P1 is a point corresponding to the wing leading edge 7a of the blade 7
  • a point P2 is a point corresponding to the wing trailing edge 7b of the blade 7
  • a point P3 is This is a point corresponding to the trailing edge of the auxiliary wing 20.
  • the points P1, P2, and P3 are all defined at the central portion of the thickness of the blade 7 and the auxiliary wing 20, but the surface of the blade 7 and the auxiliary wing 20 on the pressure side or the suction side. It may be defined by the surface.
  • the horizontal plane L0 indicates a plane (reference plane) perpendicular to the fixed axis 3
  • FIG. 4C is a cross section of the horizontal plane L0 as viewed from the side.
  • the straight line L1 is a straight line connecting the points P1 and P2
  • the straight line L2 is a straight line connecting the points P2 and P3
  • the straight line L3 is a straight line connecting the points P1 and P3. It is.
  • the horizontal plane L0 may be called a horizontal line.
  • the outlet angle X (outlet angle X B ⁇ outlet angle X D), the inclination angle Y (gradient angle Y B ⁇ inclination angle Y D), and the mounting angle Z (mounting angle Z A ⁇ mounting angle Z D) are defined, respectively.
  • the considered point P3 is the same point and the point P2, as the state of the blade 7 without aileron 20, mounting angle Z A and an outlet angle X A is defined.
  • the ailerons 20 to the blade 7 is attached to an inclined angle Y B . Therefore, aileron 20 constitutes a large angle exit angle X B from the outlet angle X A of the blade 7.
  • ailerons 20 to the vane 7 have the inclination angle Y C inclination greater than the inclination angle Y B It is attached. Therefore, aileron 20 constitutes the outlet angle X C angle is greater than the outlet angle X B.
  • aileron 20 to the vane 7 have a slope smaller inclination angle Y D than the inclination angle Y C It is attached. Therefore, aileron 20 constitutes the outlet angle X D angle is smaller than the outlet angle X C.
  • the auxiliary wing 20 is not formed similarly to the position A in FIG. It constitutes a small angle exit angle X a than D.
  • the auxiliary wing 20 has a first region in which the inclination angle Y increases toward the outer peripheral side of the blade 7, and FIG. As shown in d), there is a second region in which the inclination angle Y decreases toward the outer periphery of the blade 7 on the outer peripheral side of the first region.
  • the outlet angle X increases toward the outer peripheral side of the blade 7, and in the second region, the outlet angle X decreases toward the outer peripheral side of the blade 7.
  • the exit angle X is angle X a ⁇ outlet angle X B ⁇ outlet angle X C> outlet angle X D> have an outlet angle X a.
  • This tendency can be applied to the mounting angle Z. That is, in the ceiling fan 1 of the first embodiment, when comparing the magnitude relation of the respective mounting angles Z at the position A, the position B, the position C, the position D, and the wing tip 7c of the blade 7, the mounting angle Z is angle Z a ⁇ mounting angle Z B ⁇ mounting angle Z C> mounting angle Z D> has a setting angle Z a.
  • outlet angle X A in the region of the ailerons 20 are no wings 7 are outlet angle X A, in a region where the aileron 20 is present, outlet angle X (outlet angle X B ⁇ outlet angle X D) Is increased, the pressure on the pressure surface 16 of the blade 7 becomes larger than when the auxiliary wing 20 is not provided. As a result, the ability to blow air downward (toward the floor surface) is improved.
  • the auxiliary wing 20 of the first embodiment is attached to the blade 7 having a first region where the outlet angle X increases and a second region where the outlet angle X decreases.
  • the pressure on the pressure surface 16 of the blade 7 is reduced in the vicinity of the blade tip 7c (at a position adjacent to the blade tip 7c), and the pressure surface 16 of the blade 7 is reduced.
  • the pressure difference between the pressure and the negative pressure surface 17 is small. That is, as compared with the case of constituting a mouth corner X C leaving the entire blade 7, so that the generation of tip vortex 18 is suppressed.
  • the generation of the blade tip vortex 18 can be suppressed while improving the air blowing efficiency of the blade 7.
  • Each of the blades 7 is attached to each blade trailing edge 7b at a predetermined inclination angle Y with respect to the blade 7 in a cylindrical cross section centered on the fixed shaft 3, and the exit angle X of the blade 7 It provided aileron 20 constituting the a greater than the predetermined outlet angle X (outlet angle X B ⁇ outlet angle X D).
  • the auxiliary wing 20 has a first region in which the outlet angle X increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7, and an outlet angle X from the inner peripheral side of the blade 7 on the outer peripheral side of the first region. And a second region decreasing toward the outer peripheral side.
  • the inclination angle Y increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7 in the first region, and the inclination angle Y increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7 in the second region. As it decreases.
  • the exit angle X of the trailing edge of the auxiliary wing 20 can be easily set by the auxiliary wing 20 so as to have the first region and the second region.
  • the blade 7 connects the end (point P1) of the leading edge 7a of the blade 7 and the end (point P3) of the trailing edge of the auxiliary wing 20 in a cylindrical cross section centered on the fixed shaft 3. It has a predetermined mounting angle Z defined by the straight line L3 and the horizontal plane L0.
  • Each of the blades 7 is configured such that the attachment angle Z increases in the first region and decreases in the second region.
  • the exit angle X of the trailing edge of the auxiliary wing 20 can be configured to be more reliably the first region and the second region. That is, the generation of the tip vortex 18 can be more reliably suppressed.
  • the auxiliary wing 20 is arranged at a position adjacent to the blade tip 7c on the outer peripheral side of the blade 7. With this configuration, it is possible to suppress the generation of the blade tip vortex 18 while the auxiliary wing 20 (the blade 7 having the auxiliary wing 20) performs work (blowing to the floor surface) on the outer peripheral side of the blade 7. it can.
  • the generation of the tip vortex 18 is suppressed, so that the generation of noise due to the tip vortex 18 can also be reduced.
  • the inclination angle Y of the auxiliary wing 20 with respect to the blade 7 is configured to have a first region where the inclination angle Y increases and a second region where the inclination angle Y decreases.
  • the auxiliary wing 20 is configured to gradually increase in width from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the blade 7 to the maximum width, and then gradually narrow from the maximum width. By doing so, compared to the case where the width of the auxiliary wings 20 is fixed, the airflow caused by the boundary between the blades 7 in the area where the auxiliary wings 20 are not present and the blades 7 in the area where the auxiliary wings 20 are present is compared. Disturbance can be suppressed.
  • the present invention is not limited to this.
  • a third region in which the exit angle X of the trailing edge of the auxiliary wing 20 is constant may be provided between the first region and the second region. In such a case, it is possible to further improve the ability to blow air below the ceiling fan 1 (toward the floor surface) while suppressing the generation of the wing tip vortex 18.
  • the auxiliary wing 20 is attached to a position adjacent to the wing tip 7c of the blade 7, but is not limited to this.
  • a region of the blade 7 without the auxiliary wing 20 may be provided with a predetermined length between the blade tip 7c of the blade 7 and the auxiliary wing 20.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a conventional ceiling fan 401.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the vicinity of a blade tip 408c of a blade 408 used for a conventional ceiling fan 401.
  • a conventional ceiling fan 401 includes a mounting portion 403 mounted on a ceiling surface 402, a rotating shaft 404 extending downward from the mounting portion 403, and a main body 407 fixed to the rotating shaft 404. Prepare. Inside the main body 407, there is an electric motor (not shown) that rotates around the rotation shaft 404, and a rotating unit 406 that includes the electric motor and rotates together with the electric motor. The plurality of blades 408 are attached to the rotating unit 406 at a predetermined angle in the circumferential direction around the rotating shaft 404.
  • the conventional ceiling fan 401 when a blade tip vortex 418 is generated when airflow is blown, the swirling component (airflow velocity component in the circumferential direction) of the blown airflow is canceled out by the blade tip vortex 418 and reduced. For this reason, the spread of the airflow is suppressed downstream of the ceiling fan 401, and the airflow is blown straight in the axial direction of the rotating shaft 404 (the blowing direction 410). In other words, the conventional ceiling fan 401 has a problem that airflow is generated only in a narrow range about the outer diameter of the blade 408, but cannot be taken in other ranges.
  • an object of the present disclosure is to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a ceiling fan capable of expanding a range of airflow while suppressing a reduction in the amount of airflow.
  • a ceiling fan has a mounting portion that can fix one end of a fixed shaft to a ceiling surface, and a rotating portion that rotates about the fixed shaft at the other end of the fixed shaft. And a plurality of blades fixed to the rotating part.
  • the ceiling fan further includes an annular cylinder surrounding the blade at a position on the outer peripheral side of the rotation range of the blade.
  • the cylindrical body is characterized in that the first inner diameter at a position on the upstream side in the air blowing direction of the blade is larger than the second inner diameter at a position on the downstream side in the air blowing direction of the blade.
  • a ceiling fan capable of expanding the range of airflow while suppressing a decrease in the amount of airflow.
  • a ceiling fan includes a mounting portion that can fix one end of a fixed shaft to a ceiling surface, a rotating portion that rotates around the fixed shaft, and a plurality of blades fixed to the rotating portion.
  • the ceiling fan further includes an annular cylinder surrounding the blade at a position on the outer peripheral side of the rotation range of the blade.
  • the cylindrical body is characterized in that the first inner diameter at a position on the upstream side in the air blowing direction of the blade is larger than the second inner diameter at a position on the downstream side in the air blowing direction of the blade.
  • the space through which the airflow flows on the outer peripheral side of the blade is limited to the space between the blade and the cylinder by the annular cylinder surrounding the blade. For this reason, the tip vortex generated by the airflow flowing from the pressure side to the suction side of the blade on the outer peripheral side of the blade is suppressed, and a decrease in the swirling component of the blown airflow can be suppressed. Accordingly, when the airflow is blown in the axial direction of the fixed shaft, the airflow is blown spirally due to the influence of the swirling component of the airflow. That is, the airflow downstream of the ceiling fan is widened and the airflow range of the airflow can be widened as compared with a conventional ceiling fan without a cylindrical body.
  • the first inner diameter on the upstream side is larger than the second inner diameter on the downstream side. This makes it easier for the ceiling fan to suck the airflow on the upstream side having a larger inner diameter than in the case where the first inner diameter on the upstream side is the same as the second inner diameter on the downstream side, and to reduce the amount of airflow sucked on the upstream side of the blade. Can be increased. Therefore, it is possible to widen the airflow range while suppressing a decrease in the airflow volume.
  • the cylindrical body has a first inner side surface facing the blade tip of the blade and an inner side surface at a position on the upstream side in the air blowing direction of the blade.
  • the first region is formed to have a curvature whose inner diameter increases from the downstream side to the upstream side in the air blowing direction of the blade.
  • the ceiling fan can suck the airflow not only in the axial direction of the fixed shaft but also in a direction oblique to the axial direction of the fixed shaft along the first region having the curvature.
  • the amount of airflow suction on the upstream side of the blade increases. Therefore, it is possible to increase the amount of airflow while expanding the airflow range.
  • the cylindrical body has a second side surface on an inner side surface facing the blade tip of the blade and at a position on the downstream side in the air blowing direction of the blade.
  • the airflow space on the outer peripheral side of the trailing edge of the blade is limited to the space between the blade tip of the blade and the inner side surface of the second region of the cylindrical body. For this reason, the generation of the tip vortex can be efficiently suppressed on the outer peripheral side of the trailing edge of the blade where the tip pressure vortex is likely to be generated due to the increased surface pressure of the blade.
  • the cylindrical body has a first distance in the axial direction of the fixed shaft from the ceiling surface to the most downstream position of the blade in the air blowing direction of the blade, and an axis of the fixed shaft from the ceiling surface to the most downstream position in the air blowing direction of the blade.
  • the arrangement may be such that the second distance in the direction is the same.
  • the air blowing range while efficiently suppressing the generation of the tip vortex. That is, when the first distance is shorter than the second distance, the space between the blade and the cylinder cannot be sufficiently limited on the outer peripheral side of the trailing edge of the blade where the blade tip vortex is likely to occur. Therefore, the generation of the tip vortex cannot be suppressed efficiently.
  • the first distance is longer than the second distance, the spiral airflow blown from the blade collides with the inner side surface of the cylindrical body projecting below the blade, thereby limiting the spread of the airflow in the outer peripheral direction. Therefore, the wind cannot be blown over a wide area.
  • FIG. 7 is a perspective view of the ceiling fan 101 according to Embodiment 2 of the present disclosure as viewed from below.
  • FIG. 8 is a perspective view of the ceiling fan 101 as viewed from above. 7 and 8, a decorative cover for covering the electric motor 105 is not shown.
  • the ceiling fan 101 is attached to the ceiling surface 102, and is configured to blow airflow from the ceiling surface 102 side to the floor surface side.
  • the ceiling fan 101 includes a mounting portion 106 that can fix one end of the fixed shaft 103 to the ceiling surface 102, a rotating portion 104 that rotates around the fixed shaft 103, an electric motor 105 that rotates the rotating portion 104, and a rotating portion. And a plurality of blades 107 fixed to 104.
  • the ceiling fan 101 includes an annular tubular body 108 surrounding the blade 107 and a support member 109 for supporting and fixing the tubular body 108.
  • the electric motor 105 is provided on the other end side of the fixed shaft 103, and rotates the rotating unit 104 arranged on the outer periphery of the electric motor 105 around the fixed shaft 103.
  • a plurality of blades 107 (five blades 7 in the second embodiment) are attached to rotating unit 104 at equal intervals along the circumference of rotating unit 104.
  • Each of the plurality of blades 107 has a wing leading edge 107a, a wing trailing edge 107b, and a wing tip 107c.
  • the blade 107 is formed of a blade plate whose tip side (wing tip 107c side) is wider than the root side (rotating part 104 side).
  • the width here is the distance between the wing leading edge 107a and the wing trailing edge 107b.
  • the blade 107 is attached to the rotating unit 104 at an angle at a predetermined angle in the circumferential direction around the fixed shaft 103.
  • the leading edge 107a of the blade 107 is located on the ceiling surface side of the blade 107, and the trailing edge 107b of the blade 107 is located downstream of the leading edge 107a (downstream of the blade 107 in the air blowing direction).
  • the blade 107 rotates, air flows from the blade leading edge 107a to the blade trailing edge 107b.
  • a pressure higher than the atmospheric pressure is generated on the pressure surface 116 (see FIG. 9).
  • a pressure lower than the atmospheric pressure is generated on the negative pressure surface 117 (see FIG. 9) opposite to the positive pressure surface 116.
  • a pressure difference occurs between the pressure side 116 and the suction side 117. Due to the pressure difference between the pressure surface 116 and the suction surface 117, air flows from the pressure surface 116 toward the suction surface 117, and a tip vortex 118 (see FIG. 9) is generated at the tip 107c.
  • the annular cylinder 108 is provided at a position on the outer peripheral side of the rotation range of the blade 107 so as to surround the blade 107 with a predetermined interval between the blade 107 and the cylinder 108.
  • the cylinder 108 is connected to the fixed shaft 103 by a support member 109 and is supported and fixed.
  • the electric motor 105 rotates the blades 107 together with the rotating unit 104, so that the airflow is blown from the ceiling surface 102 side of the blades 107 to the lower floor surface side.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the blade 107 of the ceiling fan 101 near the wing tip 107c.
  • FIG. 9 shows a cross section including the fixed shaft 103 and along a plane parallel to the fixed shaft.
  • the cylinder 108 has a predetermined interval between the wing tip 107 c of the blade 107 and the inner side surface 108 a of the cylinder 108 at a position on the outer peripheral side of the rotation range of the blade 107.
  • the first inner diameter R1 at a position on the upstream side (for example, the most upstream position 111a) with respect to the blowing direction 110 of the blade 107 is the second inner diameter at a position on the downstream side (for example, the most downstream position 112a). It has a shape larger than R2.
  • the predetermined interval provided between the blade tip 107c of the blade 107 and the inner side surface 108a of the cylindrical body 108 is set to, for example, an interval of about 5% of the radial length of the blade 107.
  • the first inner diameter R1 and the second inner diameter R2 are defined by a distance from the axis center of the fixed shaft 103.
  • the most upstream position 111a of the cylinder 108 is a position where the distance from the ceiling surface 102 (the distance in the axial direction of the fixed shaft 103) is the shortest, and the most downstream position 112a of the cylinder 108 is the distance from the ceiling surface 102. (The distance in the axial direction of the fixed shaft 103).
  • the most downstream position 112b of the blade 107 is a position at which the distance from the ceiling surface 102 to the trailing edge 107b (the distance in the axial direction of the fixed shaft 103) is maximized.
  • the cylindrical body 108 has the first inner diameter R1 at a position on the inner side surface 108a facing the wing tip 107c of the blade 107 and on the upstream side (the ceiling surface 102 side) of the blade 107 in the blowing direction 110. It has a first region 113 to be defined.
  • the first region 113 is formed to have a curvature whose inner diameter gradually increases from the downstream side to the upstream side of the blade 107 in the blowing direction 110.
  • the cylindrical body 108 has a second inner diameter R2 that defines the second inner diameter R2 at a position on the inner side surface 108a facing the wing tip 107c of the blade 107 and on the downstream side (floor side) of the blade 107 in the blowing direction 110. It has a region 114.
  • the second region 114 is formed in a straight line parallel to the fixed shaft 103.
  • the cylindrical body 108 is configured by connecting a first region 113 on the upstream side in the blowing direction 110 and a second region 114 on the downstream side in the blowing direction 110.
  • the first region 113 and the second region 114 are configured such that the height of the fixed shaft 103 in the axial direction is 3: 2.
  • the height of the cylinder 108 is formed to be substantially the same as the height of the blade 107.
  • the “height” here corresponds to the length of the fixed shaft 103 in the axial direction.
  • the cylindrical body 108 has a first distance which is the axial length of the fixed shaft 103 from the ceiling surface 102 to the most downstream position 112a of the cylindrical body 108, and a first distance from the ceiling surface 102 to the most downstream position 112b of the blade 107.
  • the fixed shaft 103 is disposed so that the second distance that is the axial length thereof is the same.
  • the space between the blade 107 and the cylinder 108 is sufficiently provided on the outer peripheral side of the blade rear edge 107b of the blade 107 where the blade tip vortex 118 is likely to occur. This is because the generation of the tip vortex 118 cannot be suppressed efficiently because the restriction cannot be made.
  • the spiral airflow blown from the blade 107 collides with the inner side surface 108a of the cylindrical body 108 projecting below the blade 107, and the airflow in the outer circumferential direction is generated. This is due to the fact that it is not possible to blow the wind over a wide area because it limits the spread of the wind. That is, by setting the first distance and the second distance to be the same, it is possible to expand the airflow range while efficiently suppressing the generation of the blade tip vortex 118.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a velocity distribution of an airflow in a ceiling fan.
  • the vertical axis in FIG. 10 is the velocity of the airflow in the axial direction of the fixed shaft 103 (the velocity in the direction of the maximum of the wind velocity components), which is based on the maximum wind velocity in a conventional ceiling fan without an annular cylinder. It is shown as standardized.
  • the horizontal axis in FIG. 10 is the distance from the axis center of the fixed shaft 103 and is standardized with the radius of the blade 107 as a reference. In other words, a position where the value of the horizontal axis is “1” is a position that matches the outer diameter of the blade 107.
  • the ceiling fan 101 according to the second embodiment in which the annular cylinder is provided is clearly near the outer edge of the blade 107 (wing tip 107c) as compared with the conventional ceiling fan without the annular cylinder. (Near) the wind speed is high. In other words, it can be seen that the arrangement of the annular cylinder 108 widens the range of airflow that the user can experience.
  • the space through which the airflow flows on the outer peripheral side of the blade 107 is reduced by the annular cylindrical body 108 surrounding the blade 107 to the space between the blade 107 and the cylindrical body 108. Limited. Therefore, as compared with the case where the annular cylinder 108 is not provided, the wing tip vortex 118 generated by the airflow flowing from the pressure surface 116 to the suction surface 117 of the blade 107 on the outer peripheral side of the blade 107 is suppressed, and the airflow to be blown is swirled. The reduction of the components can be suppressed.
  • the airflow downstream of the ceiling fan is widened and the airflow range of the airflow can be widened as compared with the ceiling fan without the conventional cylindrical body 108.
  • the first inner diameter R1 on the upstream side is larger than the second inner diameter R2 on the downstream side.
  • the airflow can be sucked from the direction oblique to the axial direction of the fixed shaft 103 along the first region 113, so that the blade 107 The amount of airflow suction on the upstream side can be increased.
  • one annular cylindrical body 108 is formed by connecting the first region 13 having a curvature and the second linear region 14.
  • the first region 113 having a curvature and the linear second region 114 may be formed as annular cylinders and divided and stacked on the upstream side and the downstream side. Or you may make it comprise the 1st area
  • the degree of freedom in design including the design of the annular cylinder 108 is improved.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of a configuration of a conventional ceiling fan 501.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the vicinity of a wing tip 508c of a blade 508 used for a conventional ceiling fan 501.
  • a conventional ceiling fan 501 includes a mounting portion 503 mounted on a ceiling surface 502, a rotating shaft 504 extending downward from the mounting portion 503, and a main body 507 fixed to the rotating shaft 504. Prepare. Inside the main body 507, there is provided a motor (not shown) that rotates around the rotation shaft 504, and a rotating unit 506 that includes the motor and rotates together with the motor. The plurality of blades 508 are attached to the rotating part 506 at a predetermined angle in the circumferential direction around the rotating shaft 504.
  • the conventional ceiling fan 501 Since a pressure difference causes air to flow from the pressure side 516 to the suction side 517, a tip vortex 518 is generated at the tip 508 c of the blade 508.
  • a swirling component a circumferential velocity component of the airflow
  • the spread of the airflow is suppressed downstream of the ceiling fan 501, and the airflow is blown straight in the axial direction of the rotating shaft 504 (the blowing direction 510).
  • the conventional ceiling fan 501 has a problem that airflow is generated only in a narrow range about the outer diameter of the blade 508, but cannot be taken in other ranges.
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problem, and has an object to provide a ceiling fan capable of expanding an airflow range.
  • the ceiling fan according to the present disclosure has a mounting part capable of fixing one end of a fixed shaft to a ceiling surface, a rotating part that rotates about the fixed shaft, and a fixing part that is fixed to the rotating part. And a plurality of wings.
  • An auxiliary wing which has a predetermined height in the axial direction of the fixed shaft and rotates with the wing, is connected to each wing tip of the wing.
  • the auxiliary wing is characterized in that, in a cross section perpendicular to the fixed axis, the auxiliary wing is provided so as to extend from the blade along the circumference of the rotation locus of the wing tip about the fixed axis.
  • a ceiling fan includes a mounting portion that can fix one end of a fixed shaft to a ceiling surface, a rotating portion that rotates around the fixed shaft, and a plurality of blades fixed to the rotating portion.
  • Auxiliary wings that rotate with the wings are connected to the respective wing tips of the wings.
  • the auxiliary wing is characterized in that, in a cross section perpendicular to the fixed axis, the auxiliary wing is provided so as to extend from the blade along the circumference of the rotation locus of the wing tip about the fixed axis.
  • the auxiliary wing connected to the blade tip of the blade serves as a barrier for the airflow flowing from the pressure side to the suction side of the blade on the outer peripheral side of the blade, so that the airflow flows from the pressure side to the suction side on the outer peripheral side. It becomes difficult.
  • the blade tip vortex generated by the airflow flowing from the pressure side to the suction side of the blade on the outer peripheral side of the blade is suppressed, and the reduction of the swirling component of the blown airflow can be suppressed.
  • the airflow downstream of the ceiling fan is widened and the airflow range of the airflow can be widened as compared with the conventional ceiling fan without the auxiliary wings. Therefore, it is possible to provide a ceiling fan capable of expanding an airflow range.
  • the auxiliary wing may be formed to extend at least in the direction opposite to the rotation direction of the blade.
  • the tip vortex generated downstream (the downstream side) of the blade can be effectively suppressed. Therefore, it is possible to effectively widen the air flow range.
  • the auxiliary wing is configured such that a first distance from the ceiling surface to the most downstream position in the direction of airflow of the blades on the auxiliary wing is the same as a second distance from the ceiling surface to the most downstream position in the airflow direction of the blades. It may be arranged.
  • FIG. 13 is a perspective view of the ceiling fan 201 according to Embodiment 3 of the present disclosure as viewed from below.
  • FIG. 14 is a perspective view of the ceiling fan 201 as viewed from above. 13 and 14 do not show a decorative cover that covers the electric motor 205.
  • the ceiling fan 201 is attached to the ceiling surface 202, and is configured to blow airflow from the ceiling surface 202 side to the floor surface side.
  • the ceiling fan 201 includes a mounting portion 206 that can fix one end of the fixed shaft 203 to the ceiling surface 202, a rotating portion 204 that rotates around the fixed shaft 203, an electric motor 205 that rotates the rotating portion 204, and a rotating portion. And a plurality of blades 207 fixed to 204.
  • the ceiling fan 201 includes an auxiliary wing 220 connected to the blade 207 at an end on the outer peripheral side of the blade 207.
  • the electric motor 205 is provided on the other end side of the fixed shaft 203, and rotates the rotating unit 204 arranged on the outer periphery of the electric motor 5 around the fixed shaft 203.
  • a plurality of blades 207 (five blades 7 in the third embodiment) are attached to rotating unit 204 at equal intervals along the circumference of rotating unit 204.
  • Each of the plurality of blades 207 has a leading edge 207a, a trailing edge 207b, and a tip 207c.
  • the blade 207 is configured by a blade plate in which the width on the tip side (wing end 207c side) is larger than the width on the root side (rotating section 204 side).
  • the width here is the distance between the leading edge 207a and the trailing edge 207b.
  • the blade 207 is attached to the rotating unit 204 at a predetermined angle in the circumferential direction about the fixed shaft 203.
  • the leading edge 207a of the blade 207 is located on the ceiling surface side of the blade 207, and the trailing edge 207b of the blade is located downstream of the leading edge 207a (downstream of the blade 207 in the air blowing direction).
  • the blade 207 rotates, air flows from the blade leading edge 207a to the blade trailing edge 207b.
  • a pressure higher than the atmospheric pressure is generated on the pressure surface 216 (see FIG. 17).
  • a pressure lower than the atmospheric pressure is generated on a suction surface 217 (see FIG. 17) opposite to the pressure surface 216.
  • a pressure difference occurs between the pressure side 16 and the suction side 217. Due to the pressure difference between the pressure surface 216 and the suction surface 217, air flows from the pressure surface 216 toward the suction surface 217, and a tip vortex 218 (see FIG. 17) is generated at the tip 207c.
  • an auxiliary blade 220 attached to a blade end 207c, which is an end on the outer peripheral side of the blade 207, and rotating together with the blade 207 is connected.
  • the details of the auxiliary wing 220 will be described later.
  • the electric motor 205 rotates the blades 207 (the blades 207 to which the auxiliary wings 220 are connected) together with the rotating unit 204, thereby lowering the ceiling fan 202 from the ceiling surface 202 side of the blades 207.
  • the airflow is blown to the floor side of the.
  • FIG. 15 is a top view of the ceiling fan 201 as viewed from directly above.
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view of the blade 207 of the ceiling fan 201.
  • FIG. 17 is a sectional view of the vicinity of the wing tip 207c of the blade 207 of the ceiling fan 201.
  • FIG. 17 shows a cross section including the fixed shaft 203 and along a plane parallel to the fixed shaft 203.
  • the auxiliary wing 220 is provided so as to extend from the blade 207 along the circumference of the rotation locus 221 of the wing tip 207 c about the fixed shaft 203.
  • the auxiliary wing 220 has a first auxiliary wing 220a extending in the rotation direction (first direction) from the center line 222 of the blade 207, and a direction opposite to the rotation direction from the center line 222 of the blade 207.
  • a second auxiliary wing 220b extending in the (second direction).
  • center line 222 is a midpoint (the midpoint of a straight line connecting the wing leading edge 207a and the wing trailing edge 207b at a predetermined radial position of the wing 207) from the fixed shaft 203 to the center in the width direction of the wing 207. It is a straight line that connects, and is a straight line in the radial direction of the rotation locus 221 about the fixed shaft 203.
  • the auxiliary wing 220 is configured using an arc-shaped plate having a predetermined height H in the axial direction of the fixed shaft 203.
  • the height H of the auxiliary wing 220 corresponds to the length of the arc-shaped plate in the short direction.
  • the height H of the auxiliary wing 220 is formed to be substantially the same as the height of the blade 207 (the length of the fixed shaft 203 of the blade 207 in the axial direction).
  • the auxiliary wing 220 is connected to the wing tip 207c of the blade 207 at a side surface 220c of the auxiliary wing 220 facing the wing tip 207c of the blade 207.
  • the first auxiliary wing 220a is configured to extend in the rotation direction from the wing leading edge 207a of the blade 207, and has an arc length L4.
  • the second auxiliary wing 220b is configured to extend in a direction opposite to the rotation direction from the wing trailing edge 207b, and has an arc length L5.
  • the arc length L5 of the second auxiliary wing 220b is formed longer than the arc length L4 of the first auxiliary wing 220a.
  • the arc length L4 of the first auxiliary wing 220a is a fan-shaped arc length defined by an angle of 10 ° in the rotation direction from the center line 222 with the fixed axis 203 as the origin.
  • the arc length L5 of the second auxiliary wing 220b is a length of a fan-shaped arc defined at an angle of 25 ° from the center line 222 in a direction opposite to the rotation direction with the fixed shaft 203 as an origin.
  • the height (height H) of the auxiliary wing 220 is formed to be substantially the same as the height of the blade 207 as shown in FIG. Specifically, the height of the auxiliary wing 220 is defined by the most upstream position 211a of the auxiliary wing 220 and the most downstream position 212a of the auxiliary wing 220. The height of the blade 207 is defined by the most upstream position 211b of the blade 207 and the most downstream position 212b of the blade 207.
  • the most upstream position 211a of the auxiliary wing 220 is a position where the distance from the ceiling surface 202 (the distance in the axial direction of the fixed shaft 203) is the shortest, and the most downstream position 212a of the auxiliary wing 220 is the ceiling surface 202. (The axial distance of the fixed shaft 203).
  • the most upstream position 211b of the blade 207 is a position where the distance from the ceiling surface 202 to the leading edge 207a (the axial distance of the fixed shaft 203) is the shortest, and the most downstream position 212b of the blade 207 is the ceiling. This is the position where the distance from the surface 202 to the wing trailing edge 207b (the axial distance of the fixed shaft 203) is maximized. Note that “upstream” and “downstream” in FIG. 17 are defined based on the blade 207 with respect to the airflow direction 210.
  • the auxiliary wing 220 is arranged such that the first distance from the ceiling surface 202 to the most downstream position 212a of the auxiliary wing 220 is the same as the second distance from the ceiling surface 202 to the most downstream position 212b of the blade 207. Have been. This is because, when the first distance is shorter than the second distance, a region that does not become a barrier to the airflow (wing tip vortex 218) is partially located on the outer peripheral side of the trailing edge 207b of the blade 207 where the tip vortex 218 easily occurs. This is because the generation of the tip vortex 218 cannot be effectively suppressed.
  • the spiral airflow blown from the blade 207 collides with the side surface 220c of the auxiliary wing 220 projecting downward from the blade 207, and the airflow in the outer circumferential direction is reduced.
  • the wind cannot be blown over a wide area because it limits the spread. That is, by setting the first distance and the second distance to be the same, it is possible to expand the airflow range while effectively suppressing the generation of the blade tip vortex 218.
  • the auxiliary wings 220 are arranged such that the third distance from the ceiling surface 202 to the most upstream position 211a of the auxiliary wing 220 is the same as the fourth distance from the ceiling surface 202 to the most upstream position 211b of the blade 207. Have been. This is because, when the third distance is longer than the fourth distance, a region that does not become a barrier to the airflow (wing tip vortex 218) partially occurs on the outer peripheral side of the blade leading edge 207a of the blade 207, so that the blade tip This is because the generation of the vortex 218 cannot be effectively suppressed.
  • the suction of the airflow on the upstream side of the blade 207 is limited by the auxiliary wings 220 protruding above the blade 207, so that the airflow of the airflow is reduced. It is due to drop. That is, by setting the third distance and the fourth distance to be the same, it is possible to effectively suppress the generation of the blade tip vortex 218 and to suppress a decrease in the airflow of the airflow.
  • FIG. 18 is a diagram showing a velocity distribution of an airflow in the ceiling fan 201.
  • the vertical axis in FIG. 18 is the velocity of the airflow in the axial direction of the fixed shaft 203 (maximum wind velocity), which is standardized based on the maximum wind velocity of the conventional ceiling fan without the auxiliary wing 220.
  • the horizontal axis in FIG. 18 is the distance from the axis center of the fixed shaft 203, and is normalized with the radius of the blade 207 as a reference. In other words, the position where the value on the horizontal axis is “1” is a position that matches the outer diameter of the blade 207.
  • the ceiling fan 201 according to the third embodiment in which the auxiliary wings 220 are provided is clearly near the outer edge of the blade 207 (near the wing tip 207 c) as compared with the conventional ceiling fan without the auxiliary wings 220. And the wind speed is increasing. This indicates that the airflow rate in the region near the blade tip 207c is increasing. In other words, it can be seen that by arranging the auxiliary wings 220, the range of airflow that the user can experience is widened.
  • auxiliary wing 220 connected to blade tip 207c of blade 207 serves as a barrier for the airflow flowing from the pressure side to the negative side of blade 207 on the outer peripheral side of blade 207. Therefore, it becomes difficult for the airflow to flow from the positive pressure surface to the negative pressure surface on the outer peripheral side.
  • the blade tip vortex 218 generated by the airflow flowing from the pressure side to the suction side of the blade 207 is suppressed, and the reduction of the swirling component of the blown airflow can be suppressed.
  • the airflow downstream of the ceiling fan 201 is expanded, and the airflow range of the airflow can be widened. Therefore, the ceiling fan 201 can expand the range of airflow.
  • the ceiling fan 201 capable of expanding the airflow range of the airflow can increase the airflow amount (airflow amount in the airflow direction 210) on the outer peripheral side of the blade end 207c of the blade 207. It can also be called a ceiling fan 201.
  • the auxiliary blade 220 extending in the direction opposite to the rotation direction of the blade 207, the blade tip vortex 218 generated downstream (the downstream side) of the blade 207 can be effectively suppressed. Therefore, it is possible to effectively widen the air flow range.
  • auxiliary wings 220 extending in the rotation direction of the blade 207, the rectifying effect on the outer peripheral side of the blade 207 can be enhanced.
  • auxiliary wing 220 connected to the blade 207 along the circumference of the rotation trajectory 221 of the blade tip 207c about the fixed shaft 203 so as to extend beyond the blade 207, for example, a flat plate
  • the auxiliary wing is arranged in the tangential direction of the circumference of the rotation trajectory 221
  • auxiliary wings 220 are connected to each of the plurality of blades 207, the weight of the entire blades 207 is reduced as compared with the case where all of the plurality of blades 207 are connected to one cylindrical auxiliary wing. be able to.
  • the ceiling fan according to the present disclosure is useful as a technology expected to be used as a ceiling fan for home use, office use, and the like.

Landscapes

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Abstract

天井扇（１）は、回転部（４）に固定した羽根（７）を備える。羽根（７）の翼後縁（７ｂ）には、固定軸（３）を中心とした円筒断面において、羽根（７）に対して所定の傾斜角を有して配置され、羽根（７）の出口角より大きい所定の出口角を構成する補助翼（２０）が設けられている。補助翼（２０）は、出口角が羽根（７）の内周側から外周側に向かうにつれて増加する第一領域と、第一領域よりも外周側において、出口角が羽根（７）の内周側から外周側に向かうにつれて減少する第二領域とを有して構成されている。

Description

天井扇
　本開示は、主として天井面に取り付けて使用される天井扇に関するものである。
　従来の天井扇は、長板状の羽根板を電動機により回転する回転体に固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　以下、従来の天井扇３０１について、図５、図６を参照して説明する。図５は、従来の天井扇３０１の構成概略図である。図６は、従来の天井扇３０１に用いる羽根３０８の翼端３０８ｃ近傍の断面図である。
　図５に示すように、従来の天井扇３０１は、天井面３０２に取り付けられた取付部３０３と、取付部３０３から下方に伸びた回転軸３０４と、回転軸３０４に固定された本体３０７とを備える。本体３０７の内部には、回転軸３０４を中心に回転する電動機（図示せず）と、電動機を内包して電動機とともに回転する回転部３０６とを有する。そして、複数の羽根３０８は、回転軸３０４を中心とする周方向に所定の角度をもって回転部３０６に取り付けられている。
特開２００８－２９７９３９号公報
　従来の天井扇３０１では、図６に示すように、電動機により羽根３０８が回転すると、羽根３０８の外周から天井面３０２と羽根３０８の間を通った空気が床面に向かう送風方向３１０に送風される。ここで、空気は、羽根３０８の天井面３０２側の翼前縁３０８ａから翼前縁３０８ａの下流に位置する翼後縁３０８ｂに沿って流れるため、正圧面３１６には大気圧より高い圧力が生じている。また、正圧面３１６の反対側の面となる負圧面３１７には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面３１６と負圧面３１７との間には圧力差が生じている。圧力差が生じることで正圧面３１６から負圧面３１７に向かって空気が流れ込むため、羽根３０８の翼端３０８ｃにおいて翼端渦３１８が発生する。翼端渦３１８が生じると昇圧した空気が負圧面３１７に流れるため、羽根３０８が行う仕事の送風効率が低下するという課題を有している。
　そこで本開示は、上記課題を解決するものであり、翼端渦の発生を抑制しつつ、送風効率を向上させることが可能な天井扇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、本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した羽根とを備える。羽根の翼後縁には、固定軸を中心とした円筒断面において、羽根に対して所定の傾斜角を有して配置され、羽根の出口角より大きい所定の出口角を構成する補助翼が設けられている。そして、補助翼は、出口角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加する第一領域と、第一領域よりも外周側において、出口角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少する第二領域とを有して構成されている。
　本開示によれば、翼端渦の発生を抑制しつつ、送風効率を向上させることが可能な天井扇を提供することができる。
図１は、本開示の実施の形態１に係る天井扇を下方から見た斜視図である。 図２は、同天井扇を真上から見た上面図である。 図３は、同天井扇を真横から見た側面図である。 図４は、補助翼を有する羽根の構成を示す模式断面図である。 図５は、従来の天井扇を下方から見た斜視図である。 図６は、従来の天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。 図７は、本開示の実施の形態２に係る天井扇を下方から見た斜視図である。 図８は、同天井扇を上方から見た斜視図である。 図９は、同天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。 図１０は、天井扇における気流の速度分布を示す図である。 図１１は、従来の天井扇を下方から見た斜視図である。 図１２は、従来の天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。 図１３は、本開示の実施の形態３に係る天井扇を下方から見た斜視図である。 図１４は、同天井扇を上方から見た斜視図である。 図１５は、同天井扇を真上から見た上面図である。 図１６は、同天井扇の羽根の拡大斜視図である。 図１７は、同天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。 図１８は、天井扇における気流の速度分布を示す図である。 図１９は、従来の天井扇を下方から見た斜視図である。 図２０は、従来の天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。
　本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した羽根とを備える。羽根の翼後縁には、固定軸を中心とした円筒断面において、羽根に対して所定の傾斜角を有して配置され、羽根の出口角より大きい所定の出口角を構成する補助翼が設けられている。そして、補助翼は、出口角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加する第一領域と、第一領域よりも外周側において、出口角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少する第二領域とを有して構成されている。
　こうした構成によれば、補助翼（補助翼を有する羽根）が補助翼の後縁の出口角を大きくして羽根の外周側で仕事（床面側への送風）をしても、外周側に向かうにつれて補助翼の後縁の出口角が小さくなる。そのため、羽根の正圧面と負圧面の圧力差が小さくなり、翼端（羽根の先端）における翼端渦の発生を抑制することができる。翼端渦の発生が抑制されると損失が減ることになるため、天井扇は効率的に送風することができる。つまり、翼端渦の発生を抑制しつつ、送風効率を向上させることが可能な天井扇とすることができる。
　また、本開示に係る天井扇では、補助翼は、第一領域において傾斜角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加し、第二領域において傾斜角が羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少するように構成されている。このようにすることで、補助翼によって、補助翼の後縁の出口角を第一領域と第二領域を有するように容易に設定することができる。
　また、本開示に係る天井扇では、羽根は、固定軸を中心とした円筒断面において、羽根の翼前縁の端部と補助翼の後縁の端部とを結んだ直線と水平面とで規定される所定の取付角を有し、羽根は、第一領域において取付角が増加し、第二領域において取付角が減少するように構成されている。このようにすることで、補助翼の後縁の出口角をより確実に第一領域と第二領域となるように構成することができる。つまり、より確実に翼端渦の発生を抑制することができる。
　また、本開示に係る天井扇では、補助翼は、羽根の外周側の翼端に隣接する位置に配置されている。このようにすることで、補助翼（補助翼を有する羽根）が羽根の外周側で仕事（床面側への送風）をしつつ、翼端渦の発生を抑制することができる。
　以下、本開示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）
　まず、図１を参照して、実施の形態１に係る天井扇１の概略構成について説明する。図１は、本開示の実施の形態１に係る天井扇１を下方から見た斜視図である。なお、図１では、電動機５を覆う化粧カバーは図示していない。
　図１に示すように、実施の形態１に係る天井扇１は、天井面２に取り付けられ、天井面２側から床面側に向かって気流を送風するように構成されている。
　天井扇１は、固定軸３の一端を天井面２に固定することができる取付部６と、固定軸３を中心に回転する回転部４と、回転部４を回転させる電動機５と、回転部４に固定した複数の羽根７と、を備える。また、天井扇１は、羽根７の外周側の後縁端部（後述する翼後縁７ｂ）に、羽根７に接続された補助翼２０を備える。
　電動機５は、固定軸３の他端側に設けられ、固定軸３を中心にして電動機５の外周に配置した回転部４を回転させる。
　回転部４には、複数の羽根７（実施の形態１では５枚の羽根７）が回転部４の円周に沿って均等な間隔で取り付けられている。
　複数の羽根７のそれぞれは、翼前縁７ａと、翼後縁７ｂと、翼端７ｃとを有する。羽根７は、先端側（翼端７ｃ側）が根元側（回転部４側）よりも幅が大きくなる羽根板で構成されている。なお、ここでいう幅とは、翼前縁７ａと翼後縁７ｂとの間の距離である。また、羽根７は、固定軸３を中心とする周方向に所定の角度を有して斜めに回転部４に取り付けられている。つまり、羽根７は、半径方向に向かってひねり形状を有して回転部４に取り付けられている。ひねり形状とは、後述する取付角Ｚが半径方向で一定ではない形状のことである。この結果、翼前縁７ａは、羽根７の天井面側に位置し、翼後縁７ｂは、翼前縁７ａよりも下流側（羽根７の送風方向の下流側）に位置する状態となる。これにより、羽根７の回転時には、翼前縁７ａ側から翼後縁７ｂ側に空気が流れるようになる。ここで、空気は翼前縁７ａから翼後縁７ｂに沿って流れるため、正圧面１６（図３参照）には大気圧よりも高い圧力が生じている。また、正圧面１６の反対側の面となる負圧面１７（図３参照）には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面１６と負圧面１７との間には圧力差が生じている。正圧面１６と負圧面１７との圧力差によって、正圧面１６から負圧面１７に向かって空気が流れ込み、翼端７ｃにおいて翼端渦１８（図３参照）が発生する。
　また、複数の羽根７のそれぞれには、羽根７の外周側の翼後縁７ｂにおいて、羽根７とともに回転する補助翼２０が接続されている。なお、補助翼２０の詳細については後述する。
　以上の構成により、実施の形態１の天井扇１では、電動機５により回転部４とともに羽根７（補助翼２０が取り付けられた羽根７）が回転することで、羽根７の天井面２側から下方の床面側に気流が送風される。
　次に、羽根７に取り付けられた補助翼２０について、図２～図４を参照して説明する。図２は、天井扇１を上方から見た上面図である。図３は、天井扇１を真横から見た側面図である。図４は、補助翼２０を有する羽根７の構成を示す模式断面図である。ここで、図４は、補助翼２０を有する羽根７の各位置（位置Ａ～Ｄ）での固定軸３を中心とした円筒断面を示す。具体的には、図４の（ａ）は、図２におけるＡ－Ａ断面であり、図４の（ｂ）は、図２におけるＢ－Ｂ断面であり、図４の（ｃ）は、図２におけるＣ－Ｃ断面であり、図４の（ｄ）は、図２におけるＤ－Ｄ断面である。なお、各位置は、羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄとなっている。
　補助翼２０は、図２に示すように、羽根７の翼後縁７ｂの外周側の位置（羽根７の翼端７ｃに隣接する位置）に配置されている。また、補助翼２０は、略台形形状を有しており、略台形の底辺（下底）側が羽根７の翼後縁７ｂに接続されている。具体的には、補助翼２０は、固定軸３を起点とした羽根７の全長（半径７５０ｍｍ）に対して、半径６００ｍｍの位置から先端（翼端７ｃ）の位置までの範囲に配置されている。また、補助翼２０は、固定軸３を中心とする円周方向で定義される羽根７の翼弦長が１４０ｍｍに対して、最大幅（略台形の高さに相当）４０ｍｍを有している。より詳細には、補助翼２０の幅は、羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて、最大幅まで徐々に幅が広がっていき、その後最大幅から徐々に狭くなっていくように構成されている。また、補助翼２０の厚さは、羽根７の厚さと同程度となっている。
　羽根７は、図３に示すように、固定軸３（図３では上下方向）を中心とする周方向に所定の角度を有して斜めに回転部４に取り付けられている。そして、補助翼２０は、羽根７の翼後縁７ｂに接続され、羽根７の翼後縁７ｂの位置から下方側（床面側）に延伸するように取り付けられている。つまり、補助翼２０は、羽根７に対して後述する傾斜角Ｙを有して取り付けられている。
　次に、羽根７への補助翼２０の取り付け状態について、図４を参照して具体的に説明する。補助翼２０の説明の前に、図４の（ｃ）を用いて、羽根７と補助翼２０とで規定される出口角Ｘ（出口角ＸＣ）、傾斜角Ｙ（傾斜角ＹＣ）、及び取付角Ｚ（取付角ＺＣ）について説明する。
　まず、図４の（ｃ）において、点Ｐ１は、羽根７の翼前縁７ａに対応する点であり、点Ｐ２は、羽根７の翼後縁７ｂに対応する点であり、点Ｐ３は、補助翼２０の後縁に対応する点である。なお、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３は、いずれも羽根７および補助翼２０の厚さの中央部分で規定しているが、羽根７および補助翼２０の正圧面側の表面あるいは負圧面側の表面で規定してもよい。
　また、水平面Ｌ０は、固定軸３に垂直な平面（基準面）を指し、図４の（ｃ）では、水平面Ｌ０を真横から見た断面である。そして、直線Ｌ１は、点Ｐ１と点Ｐ２とを結んだ直線であり、直線Ｌ２は、点Ｐ２と点Ｐ３とを結んだ直線であり、直線Ｌ３は、点Ｐ１と点Ｐ３とを結んだ直線である。なお、水平面Ｌ０を真横から見た状態では、水平面Ｌ０を水平線と呼んでもよい。
　そして、水平面Ｌ０を真横から見た状態において、水平面Ｌ０に対して直線Ｌ２が交差する角度（鋭角側の角度）を出口角ＸＣと規定し、直線Ｌ１に対して直線Ｌ２が交差する角度（鋭角側の角度）を傾斜角ＹＣと規定し、水平面Ｌ０に対して直線Ｌ３が交差する角度（鋭角側の角度）を取付角ＺＣと規定する。
　以上のことを踏まえ、図４の（ｂ）～（ｄ）では、羽根７への補助翼２０の取り付け状態として、出口角Ｘ（出口角ＸＢ～出口角ＸＤ）、傾斜角Ｙ（傾斜角ＹＢ～傾斜角ＹＤ）、及び取付角Ｚ（取付角ＺＡ～取付角ＺＤ）がそれぞれ規定される。また、図４の（ａ）では、点Ｐ３が点Ｐ２と同一点とみなして、補助翼２０のない羽根７の状態として、取付角ＺＡおよび出口角ＸＡが規定される。
　補助翼２０の説明に戻る。補助翼２０のない領域の羽根７は、図４の（ａ）に示すように、例えば、位置Ａにおいて出口角ＸＡを構成している。これに対して、位置Ａよりも外周側の位置Ｂにおいては、図４の（ｂ）に示すように、羽根７に対して補助翼２０は、傾斜角ＹＢを有して取り付けられている。このため、補助翼２０は、羽根７の出口角ＸＡより角度が大きい出口角ＸＢを構成している。
　また、位置Ｂよりも外周側の位置Ｃにおいては、図４の（ｃ）に示すように、羽根７に対して補助翼２０は、傾斜角ＹＢよりも傾斜が大きい傾斜角ＹＣを有して取り付けられている。このため、補助翼２０は、出口角ＸＢよりも角度が大きい出口角ＸＣを構成している。
　さらに、位置Ｃよりも外周側の位置Ｄにおいては、図４の（ｄ）に示すように、羽根７に対して補助翼２０は、傾斜角ＹＣよりも傾斜が小さい傾斜角ＹＤを有して取り付けられている。このため、補助翼２０は、出口角ＸＣよりも角度が小さい出口角ＸＤを構成している。
　そして、特に図示していないが、位置Ｄよりも外周側となる羽根７の翼端７ｃでは、図４の（ａ）の位置Ａと同じく、補助翼２０が形成されていないので、出口角ＸＤよりも角度が小さい出口角ＸＡを構成している。
　すなわち、補助翼２０は、図４の（ｂ）から（ｃ）のように、羽根７の外周側に向かうにつれて傾斜角Ｙが増加していく第一領域と、図４の（ｃ）から（ｄ）のように、第一領域よりも外周側において、羽根７の外周側に向かうにつれて傾斜角Ｙが減少していく第二領域とを有している。言い換えると、第一領域では、羽根７の外周側に向かうにつれて出口角Ｘが増加し、第二領域では、羽根７の外周側に向かうにつれて出口角Ｘが減少する。つまり、実施の形態１の天井扇１では、羽根７の位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄ、及び翼端７ｃにおいてそれぞれの出口角Ｘの大小関係を比較すると、出口角Ｘは、出口角ＸＡ＜出口角ＸＢ＜出口角ＸＣ＞出口角ＸＤ＞出口角ＸＡとなっている。
　こうした傾向は、取付角Ｚに対しても言える。つまり、実施の形態１の天井扇１では、羽根７の位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄ、及び翼端７ｃにおいてそれぞれの取付角Ｚの大小関係を比較すると、取付角Ｚは、取付角ＺＡ＜取付角ＺＢ＜取付角ＺＣ＞取付角ＺＤ＞取付角ＺＡとなっている。
　実施の形態１の天井扇１では、補助翼２０がない羽根７の領域では出口角ＸＡであり、補助翼２０が存在する領域では、出口角Ｘ（出口角ＸＢ～出口角ＸＤ）が大きくなっている分、補助翼２０がない場合よりも羽根７の正圧面１６での圧力が大きくなる。これにより、下方（床面方向）への送風能力が向上している。
　一方、補助翼２０がない羽根７において送風能力を向上させるために、例えば、羽根７全体の出口角ＸＡを、出口角ＸＣとなるように構成した場合には、羽根７の正圧面１６での圧力が大きくなる。これにより、下方（床面方向）への送風能力が向上するものの、羽根７の正圧面１６と負圧面１７との間の圧力差が大きくなり、翼端７ｃにおいて正圧面１６から負圧面１７に風が流れやすくなり、翼端渦１８が強くなってしまう。このため、羽根７が行う仕事（床面側への送風）が抑制されてしまうことになる。
　これに対して、実施の形態１の補助翼２０は、出口角Ｘが増加する第一領域と、出口角Ｘが減少する第二領域とを有して羽根７に取り付けられている。特に第二領域において出口角Ｘが減少しているので、翼端７ｃの近傍（翼端７ｃに隣接する位置）では、羽根７の正圧面１６での圧力が小さくなり、羽根７の正圧面１６と負圧面１７との間の圧力差が小さくなっている。つまり、羽根７全体を出口角ＸＣとして構成する場合に比べて、翼端渦１８の生成が抑制されることになる。
　以上のように、羽根７に対して補助翼２０を取り付けた場合には、羽根７の送風効率を向上させつつ、翼端渦１８の生成を抑制することができる。
　以上、実施の形態１に係る天井扇１によれば、以下の効果を享受することができる。
　（１）羽根７のそれぞれの翼後縁７ｂに対して、固定軸３を中心とした円筒断面において、羽根７に対して所定の傾斜角Ｙを有して取り付けられ、羽根７の出口角ＸＡより大きい所定の出口角Ｘ（出口角ＸＢ～出口角ＸＤ）を構成する補助翼２０を設けた。そして、補助翼２０は、出口角Ｘが羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて増加する第一領域と、第一領域よりも外周側において、出口角Ｘが羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて減少する第二領域とを有して構成されている。こうした構成としたことで、補助翼２０（補助翼２０を有する羽根７）が補助翼２０の後縁の出口角Ｘ（出口角ＸＢ～出口角ＸＤ）を大きくして羽根７の外周側で仕事（床面側への送風）をしても、外周側に向かうにつれて補助翼２０の後縁の出口角Ｘが小さくなるため、翼端７ｃにおける羽根７の正圧面１６と負圧面１７の圧力差が小さくなる。これにより、翼端７ｃにおける翼端渦１８の発生を抑制することができる。翼端渦１８の発生が抑制されると損失が減ることになるため、天井扇１は効率的に送風することができる。つまり、翼端渦１８の発生を抑制しつつ、送風効率を向上させることが可能な天井扇１とすることができる。
　（２）補助翼２０は、第一領域において傾斜角Ｙが羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて増加し、第二領域において傾斜角Ｙが羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて減少するように構成されている。このようにしたことで、補助翼２０によって、補助翼２０の後縁の出口角Ｘを第一領域と第二領域を有するように容易に設定することができる。
　（３）羽根７は、固定軸３を中心とした円筒断面において、羽根７の翼前縁７ａの端部（点Ｐ１）と補助翼２０の後縁の端部（点Ｐ３）とを結んだ直線Ｌ３と水平面Ｌ０とで規定される所定の取付角Ｚを有する。そして、羽根７のそれぞれは、第一領域において取付角Ｚが増加し、第二領域において取付角Ｚが減少するように構成されている。このようにしたことで、補助翼２０の後縁の出口角Ｘをより確実に第一領域と第二領域となるように構成することができる。つまり、より確実に翼端渦１８の発生を抑制することができる。
　（４）補助翼２０は、羽根７の外周側の翼端７ｃに隣接する位置に配置されている。このようにしたことで、補助翼２０（補助翼２０を有する羽根７）が羽根７の外周側で仕事（床面側への送風）をしつつ、翼端渦１８の発生を抑制することができる。
　（５）上記のように、翼端渦１８の発生が抑制されることで、翼端渦１８に起因した騒音の発生も低減することができる。
　（６）補助翼２０を羽根７の翼端７ｃに隣接する位置に設けたことで、補助翼２０を羽根７全体に設ける場合に比べて、羽根７が送風する範囲を翼端７ｃ側（羽根７の外周側）に偏らせることができる。このため、天井扇１としての送風範囲を広げることができる。
　（７）羽根７に対する補助翼２０の傾斜角Ｙは、傾斜角Ｙが増加する第一領域と、傾斜角Ｙが減少する第二領域とを有するように構成されている。このようにしたことで、羽根７に対する補助翼２０の傾斜角Ｙを一定とする場合に比べて、羽根７の正圧面１６と負圧面１７の圧力差を小さくすることができ、翼端７ｃ側で生じる翼端渦１８の生成を抑制することができる。
　（８）補助翼２０は、羽根７の内周側から外周側に向かうにつれて、最大幅まで徐々に幅が広がっていき、その後最大幅から徐々に狭くなっていくように構成されている。このようにしたことで、補助翼２０の幅を一定とする場合に比べて、補助翼２０のない領域の羽根７と補助翼２０が存在する領域の羽根７との境界部分に起因した気流の乱れを抑制することができる。
　以上、実施の形態１に基づき本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
　実施の形態１では、羽根７に対して補助翼２０を取り付けることによって、出口角Ｘが増加する第一領域と、第一領域の外周側において、出口角Ｘが減少する第二領域とを有するように構成したが、これに限られない。例えば、第一領域と第二領域との間に、補助翼２０の後縁の出口角Ｘが一定となる第三領域を設けるようにしてもよい。こうした場合には、翼端渦１８の生成を抑制しつつ、天井扇１の下方（床面方向）への送風能力をさらに向上させることができる。
　実施の形態１では、羽根７の翼端７ｃに隣接する位置に補助翼２０を取り付けたが、これに限られない。例えば、羽根７の翼端７ｃと補助翼２０との間に、補助翼２０のない羽根７の領域を所定の長さ設けるようにしてもよい。これにより、補助翼２０を設ける位置に関する設計自由度を向上させることができる。
　（実施の形態２）
　従来の天井扇は、長板状の羽根板を電動機により回転する回転体に固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　以下、従来の天井扇４０１について、図１１、図１２を参照して説明する。図１１は、従来の天井扇４０１の構成概略図である。図１２は、従来の天井扇４０１に用いる羽根４０８の翼端４０８ｃ近傍の断面図である。
　図１１に示すように、従来の天井扇４０１は、天井面４０２に取り付けられた取付部４０３と、取付部４０３から下方に伸びた回転軸４０４と、回転軸４０４に固定された本体４０７とを備える。本体４０７の内部には、回転軸４０４を中心に回転する電動機（図示せず）と、電動機を内包して電動機とともに回転する回転部４０６とを有する。そして、複数の羽根４０８は、回転軸４０４を中心とする周方向に所定の角度をもって回転部４０６に取り付けられている。
　従来の天井扇４０１では、図１２に示すように、電動機により羽根４０８が回転すると、羽根４０８の外周から天井面４０２と羽根４０８の間を通った空気が床面に向かう送風方向４１０に送風される。ここで、空気は、羽根４０８の天井面４０２側の翼前縁４０８ａから翼前縁４０８ａの下流に位置する翼後縁４０８ｂに沿って流れるため、正圧面４１６には大気圧より高い圧力が生じている。また、正圧面４１６の反対側の面となる負圧面４１７には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面４１６と負圧面４１７との間には圧力差が生じている。圧力差が生じることで正圧面４１６から負圧面４１７に向かって空気が流れ込むため、羽根４０８の翼端４０８ｃにおいて翼端渦４１８が発生する。
　従来の天井扇４０１では、気流の送風の際に翼端渦４１８が生じると、送風される気流の旋回成分（気流の円周方向の速度成分）が翼端渦４１８によって打ち消されて減少する。このため、天井扇４０１の下流で気流の広がりが抑制され、気流は、回転軸４０４の軸方向（送風方向４１０）に直進性を持って送風されることになる。つまり、従来の天井扇４０１では、羽根４０８の外径程度の狭い範囲に気流が生じるだけで、それ以外の範囲では気流を浴びることができないという課題を有している。
　そこで本開示は、上記課題を解決するものであり、気流の送風量の低下を抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇を提供することを目的とする。
　そして、上記目的を達成するために、本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸の他端において固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した複数の羽根とを備える。天井扇は、さらに、羽根の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根を囲む環状の筒体を備える。筒体は、羽根の送風方向の上流側の位置における第１内径が羽根の送風方向の下流側の位置における第２内径よりも大きい形状であることを特徴とする。
　本開示によれば、気流の送風量の低下を抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇を提供することができる。
　本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した複数の羽根とを備える。天井扇は、さらに、羽根の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根を囲む環状の筒体を備える。筒体は、羽根の送風方向の上流側の位置における第１内径が羽根の送風方向の下流側の位置における第２内径よりも大きい形状であることを特徴とする。
　この構成によれば、羽根を囲む環状の筒体によって、羽根の外周側における気流の流れる空間が、羽根と筒体との間の空間に制限される。このため、羽根の外周側で羽根の正圧面から負圧面に流れる気流により生じる翼端渦が抑制され、送風される気流の旋回成分の低下を抑制することができる。これにより、気流が固定軸の軸方向に送風される際には、気流の旋回成分の影響によって気流は螺旋状に送風される。つまり、従来の筒体のない天井扇と比較して、天井扇の下流での気流が広がり、気流の送風範囲を広くすることができる。また、筒体は、上流側の第１内径が下流側の第２内径よりも大きい。これにより、天井扇は、上流側の第１内径が下流側の第２内径と同じ場合と比べて、内径の大きい上流側において気流を吸い込みやすくなり、羽根の上流側での気流の吸い込み量を増加させることができる。したがって、気流の送風量の低下を抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることができる。
　また、固定軸を含み、且つ、固定軸と平行な断面において、筒体は、羽根の翼端と対向する内側側面であって、羽根の送風方向の上流側の位置における内側側面に、第１内径を規定する第１領域を有してもよい。第１領域は、羽根の送風方向の下流側から上流側に掛けて内径が大きくなる曲率を有して形成されている。
　この構成によれば、天井扇は、固定軸の軸方向だけでなく、曲率を有する第１領域に沿うように固定軸の軸方向に対して斜めの方向からも気流を吸い込むことができる。これにより、羽根の上流側での気流の吸い込み量が増加する。したがって、気流の送風範囲を広げつつ、気流の送風量を増加させることができる。
　また、固定軸を含み、且つ、固定軸と平行な断面において、筒体は、羽根の翼端と対向する内側側面であって、羽根の送風方向の下流側の位置における内側側面に、第２内径を規定する第２領域を有してもよい。第２領域は、固定軸と平行な直線状に形成されている。
　この構成によれば、羽根の翼後縁の外周側における気流の流れる空間は、羽根の翼端と筒体の第２領域の内側側面との間の空間に制限される。このため、羽根の表面圧力が高くなって翼端渦が生じやすい羽根の翼後縁の外周側において、効率的に翼端渦の発生を抑制することができる。
　また、筒体は、天井面から筒体における羽根の送風方向の最下流位置までの固定軸の軸方向の第１距離と、天井面から羽根の送風方向の最下流位置までの固定軸の軸方向の第２距離とが同じとなるように配置されていてもよい。
　この構成によれば、翼端渦の発生を効率的に抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることができる。つまり、第１距離が第２距離よりも短い場合には、翼端渦が生じやすい羽根の翼後縁の外周側において、羽根と筒体との間の空間を十分に制限することができないため、翼端渦の発生を効率的に抑制することができない。一方、第１距離が第２距離よりも長い場合には、羽根から吹き出した螺旋状の気流が羽根よりも下方に突出する筒体の内側側面に衝突し、外周方向への気流の広がりを制限してしまうため、広範囲に風を送風することができない。
　以下、本開示の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。
　まず、図７、図８を参照して、実施の形態２に係る天井扇１０１の概略構成について説明する。図７は、本開示の実施の形態２に係る天井扇１０１を下方から見た斜視図である。図８は、同天井扇１０１を上方から見た斜視図である。なお、図７、図８では、電動機１０５を覆う化粧カバーは図示していない。
　図７、図８に示すように、実施の形態２に係る天井扇１０１は、天井面１０２に取り付けられ、天井面１０２側から床面側に向かって気流を送風するように構成されている。
　天井扇１０１は、固定軸１０３の一端を天井面１０２に固定することができる取付部１０６と、固定軸１０３を中心に回転する回転部１０４と、回転部１０４を回転させる電動機１０５と、回転部１０４に固定した複数の羽根１０７とを備える。また、天井扇１０１は、羽根１０７を囲む環状の筒体１０８と、筒体１０８を支持固定する支持部材１０９とを備える。
　電動機１０５は、固定軸１０３の他端側に設けられ、固定軸１０３を中心にして電動機１０５の外周に配置した回転部１０４を回転させる。
　回転部１０４には、複数の羽根１０７（実施の形態２では５枚の羽根７）が回転部１０４の円周に沿って均等な間隔で取り付けられている。
　複数の羽根１０７のそれぞれは、翼前縁１０７ａと、翼後縁１０７ｂと、翼端１０７ｃとを有する。羽根１０７は、先端側（翼端１０７ｃ側）が根元側（回転部１０４側）よりも幅が大きくなる羽根板で構成されている。なお、ここでいう幅とは、翼前縁１０７ａと翼後縁１０７ｂとの間の距離である。また、羽根１０７は、固定軸１０３を中心とする周方向に所定の角度を有して斜めに回転部１０４に取り付けられている。この結果、翼前縁１０７ａは、羽根１０７の天井面側に位置し、翼後縁１０７ｂは、翼前縁１０７ａよりも下流側（羽根１０７の送風方向の下流側）に位置する状態となる。これにより、羽根１０７の回転時には、翼前縁１０７ａ側から翼後縁１０７ｂ側に空気が流れるようになる。ここで、空気は翼前縁１０７ａから翼後縁１０７ｂに沿って流れるため、正圧面１１６（図９参照）には大気圧よりも高い圧力が生じている。また、正圧面１１６の反対側の面となる負圧面１１７（図９参照）には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面１１６と負圧面１１７との間には圧力差が生じている。正圧面１１６と負圧面１１７との圧力差によって、正圧面１１６から負圧面１１７に向かって空気が流れ込み、翼端１０７ｃにおいて翼端渦１１８（図９参照）が発生する。
　環状の筒体１０８は、羽根１０７の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根１０７と筒体１０８との間に所定の間隔を有して羽根１０７を囲むように設けられている。そして、筒体１０８は、支持部材１０９によって固定軸１０３と連結され、支持固定されている。
　以上の構成により、実施の形態２の天井扇１０１では、電動機１０５により回転部１０４とともに羽根１０７が回転することで、羽根１０７の天井面１０２側から下方の床面側に気流が送風される。
　次に、環状の筒体１０８について、図９を参照して説明する。図９は、天井扇１０１の羽根１０７の翼端１０７ｃ近傍の断面図である。なお、図９では、固定軸１０３を含み、且つ、固定軸と平行な面に沿った断面を示している。
　図９に示すように、筒体１０８は、羽根１０７の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根１０７の翼端１０７ｃと筒体１０８の内側側面１０８ａとの間に所定の間隔を有して配置されている。そして、筒体１０８は、羽根１０７の送風方向１１０に対して上流側の位置（例えば、最上流位置１１１ａ）における第１内径Ｒ１が下流側の位置（例えば、最下流位置１１２ａ）における第２内径Ｒ２よりも大きい形状を有している。また、羽根１０７の翼端１０７ｃと筒体１０８の内側側面１０８ａとの間に設ける所定の間隔は、例えば、羽根１０７の半径方向の長さの５％程度の間隔に設定されている。ここで、第１内径Ｒ１と第２内径Ｒ２は、固定軸１０３の軸中心からの距離で規定される。筒体１０８の最上流位置１１１ａは、天井面１０２との距離（固定軸１０３の軸方向の距離）が最短となる位置であり、筒体１０８の最下流位置１１２ａは、天井面１０２との距離（固定軸１０３の軸方向の距離）が最大となる位置である。なお、羽根１０７の最下流位置１１２ｂは、天井面１０２から翼後縁１０７ｂまでの距離（固定軸１０３の軸方向の距離）が最大となる位置である。
　具体的には、筒体１０８は、羽根１０７の翼端１０７ｃと対向する内側側面１０８ａであって、羽根１０７の送風方向１１０の上流側（天井面１０２側）の位置に、第１内径Ｒ１を規定する第１領域１１３を有する。第１領域１１３は、羽根１０７の送風方向１１０の下流側から上流側にかけて内径が徐々に大きくなる曲率を有して形成されている。
　また、筒体１０８は、羽根１０７の翼端１０７ｃと対向する内側側面１０８ａであって、羽根１０７の送風方向１１０の下流側（床面側）の位置に、第２内径Ｒ２を規定する第２領域１１４を有する。第２領域１１４は、固定軸１０３と平行な直線状に形成されている。これにより、羽根１０７の翼後縁１０７ｂの外周側における気流の流れる空間は、羽根１０７の翼端１０７ｃと筒体１０８の第２領域１１４の内側側面１０８ａとの間の空間に制限される。このため、羽根１０７の表面圧力が高くなって翼端渦１１８が生じやすい羽根１０７の翼後縁１０７ｂの外周側において、効率的に翼端渦１１８の発生を抑制することができるようになる。
　筒体１０８は、送風方向１１０の上流側の第１領域１１３と、送風方向１１０の下流側の第２領域１１４とが連結されて構成されている。第１領域１１３と第２領域１１４とは、固定軸１０３の軸方向の高さが３：２の割合で構成されている。
　また、筒体１０８の高さは、羽根１０７の高さと同程度に形成されている。なお、ここでの「高さ」は、固定軸１０３の軸方向の長さに相当する。そして、筒体１０８は、天井面１０２から筒体１０８の最下流位置１１２ａまでの固定軸１０３の軸方向の長さである第１距離と、天井面１０２から羽根１０７の最下流位置１１２ｂまでの固定軸１０３の軸方向の長さである第２距離とが同じとなるように配置されている。これは、第１距離が第２距離よりも短い場合には、翼端渦１１８が生じやすい羽根１０７の翼後縁１０７ｂの外周側において、羽根１０７と筒体１０８との間の空間を十分に制限することができないため、翼端渦１１８の発生を効率的に抑制することができないことによる。一方、第１距離が第２距離よりも長い場合には、羽根１０７から吹き出した螺旋状の気流が羽根１０７よりも下方に突出する筒体１０８の内側側面１０８ａに衝突し、外周方向への気流の広がりを制限してしまうため、広範囲に風を送風することができないことによる。すなわち、第１距離と第２距離を同じとすることで、翼端渦１１８の発生を効率的に抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることが可能となる。
　次に、天井扇から送風される気流の速度分布について、図１０を参照して説明する。図１０は、天井扇における気流の速度分布を示す図である。なお、図１０の縦軸は、固定軸１０３の軸方向の気流の速度（風速成分のうち最大となる方向の速度）であり、環状の筒体のない従来の天井扇での最大風速を基準として規格化して示している。また、図１０の横軸は、固定軸１０３の軸中心からの距離であり、羽根１０７の半径を基準として規格化して示している。つまり、横軸の値が「１」のところが、羽根１０７の外径と一致する個所となる。
　図１０に示すように、環状の筒体がない従来の天井扇と比較して、環状の筒体を設けた実施の形態２の天井扇１０１では、明らかに羽根１０７の外縁近傍（翼端１０７ｃ近傍）で風速が大きくなっている。つまり、環状の筒体１０８を配置することで、利用者が体感できる気流の送風範囲が広がっていることがわかる。
　以上、実施の形態２に係る天井扇１０１によれば、羽根１０７を囲む環状の筒体１０８によって、羽根１０７の外周側における気流の流れる空間が、羽根１０７と筒体１０８との間の空間に制限される。このため、環状の筒体１０８がない場合と比べて、羽根１０７の外周側で羽根１０７の正圧面１１６から負圧面１１７に流れる気流により生じる翼端渦１１８が抑制され、送風される気流の旋回成分の低下を抑制することができる。これにより、気流が固定軸１０３の軸方向に送風される際には、気流の旋回成分の影響によって気流は螺旋状に送風される。つまり、従来の筒体１０８のない天井扇と比較して、天井扇の下流での気流が広がり、気流の送風範囲を広くすることができる。
　また、筒体１０８は、上流側の第１内径Ｒ１が下流側の第２内径Ｒ２よりも大きい。これにより、天井扇１０１は、上流側の第１内径Ｒ１が下流側の第２内径Ｒ２と同じ場合と比べて、内径の大きい上流側において気流を吸い込みやすくなり、羽根１０７の上流側での気流の吸い込み量を増加させることができる。特に上流側に曲率を有する第１領域１１３を設けた場合には、第１領域１１３に沿うように固定軸１０３の軸方向に対して斜めの方向からも気流を吸い込むことができるため、羽根１０７の上流側での気流の吸い込み量を増加させることができる。
　したがって、気流の送風量の低下を抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇を提供することができる。
　以上、本開示に関して実施の形態２をもとに説明した。これらの実施の形態２は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　実施の形態２では、曲率を有する第１領域１３と直線状の第２領域１４とを連結して１つの環状の筒体１０８を構成したが、これに限られない。曲率を有する第１領域１１３と、直線状の第２領域１１４とをそれぞれ環状の筒体として、上流側と下流側とで分割して積層する構成としてもよい。あるいは、第１領域１１３を直線状の内側側面で構成するようにしてもよい。これらにより、環状の筒体１０８のデザイン性を含めた設計自由度が向上する。
　（実施の形態３）
　従来の天井扇は、長板状の羽根板を電動機により回転する回転体に固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　以下、従来の天井扇５０１について、図１９、図２０を参照して説明する。図１９は、従来の天井扇５０１の構成概略図である。図２０は、従来の天井扇５０１に用いる羽根５０８の翼端５０８ｃ近傍の断面図である。
　図１９に示すように、従来の天井扇５０１は、天井面５０２に取り付けられた取付部５０３と、取付部５０３から下方に伸びた回転軸５０４と、回転軸５０４に固定された本体５０７とを備える。本体５０７の内部には、回転軸５０４を中心に回転する電動機（図示せず）と、電動機を内包して電動機とともに回転する回転部５０６とを有する。そして、複数の羽根５０８は、回転軸５０４を中心とする周方向に所定の角度をもって回転部５０６に取り付けられている。
　従来の天井扇５０１では、図２０に示すように、電動機により羽根５０８が回転すると、羽根５０８の外周から天井面５０２と羽根５０８の間を通った空気が床面に向かう送風方向５１０に送風される。ここで、空気は、羽根５０８の天井面５０２側の翼前縁５０８ａから翼前縁５０８ａの下流に位置する翼後縁５０８ｂに沿って流れるため、正圧面５１６には大気圧より高い圧力が生じている。また、正圧面５１６の反対側の面となる負圧面５１７には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面５１６と負圧面５１７との間には圧力差が生じている。圧力差が生じることで正圧面５１６から負圧面５１７に向かって空気が流れ込むため、羽根５０８の翼端５０８ｃにおいて翼端渦５１８が発生する。従来の天井扇５０１では、気流の送風の際に翼端渦５１８が生じると、送風される気流の旋回成分（気流の円周方向の速度成分）が翼端渦５１８によって打ち消されて減少する。このため、天井扇５０１の下流で気流の広がりが抑制され、気流は、回転軸５０４の軸方向（送風方向５１０）に直進性を持って送風されることになる。つまり、従来の天井扇５０１では、羽根５０８の外径程度の狭い範囲に気流が生じるだけで、それ以外の範囲では気流を浴びることができないという課題を有している。
　そこで本開示は、上記課題を解決するものであり、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇を提供することを目的とする。
　そして、上記目的を達成するために、本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した複数の羽根とを備える。羽根のそれぞれの翼端には、固定軸の軸方向に所定の高さを有し、羽根とともに回転する補助翼が接続されている。補助翼は、固定軸に垂直な断面において、固定軸を中心とした翼端の回転軌跡の円周に沿って、羽根よりも延伸して設けられていることを特徴とする。
　本開示によれば、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇を提供することができる。
　本開示に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、固定軸を中心に回転する回転部と、回転部に固定した複数の羽根とを備える。羽根のそれぞれの翼端には、羽根とともに回転する補助翼が接続されている。補助翼は、固定軸に垂直な断面において、固定軸を中心とした翼端の回転軌跡の円周に沿って、羽根よりも延伸して設けられていることを特徴とする。
　この構成によれば、羽根の翼端に接続した補助翼が、羽根の外周側における羽根の正圧面から負圧面に流れる気流の障壁となるため、外周側で正圧面から負圧面に気流が流れにくくなる。言い換えると、羽根の外周側で羽根の正圧面から負圧面に流れる気流により生じる翼端渦が抑制され、送風される気流の旋回成分の低下を抑制することができる。これにより、気流が固定軸の軸方向に送風される際には、気流の旋回成分の影響によって気流は螺旋状に送風される。つまり、補助翼のない従来の天井扇と比較して、天井扇の下流での気流が広がり、気流の送風範囲を広くすることができる。したがって、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇とすることができる。
　また、補助翼は、少なくとも羽根の回転方向とは逆の方向に延伸して形成されていてもよい。
　この構成によれば、羽根の下流側（後流側）に生じる翼端渦を効果的に抑制することができる。したがって、気流の送風範囲を効果的に広げることができる。
　また、補助翼は、天井面から補助翼における羽根の送風方向の最下流位置までの第１距離と、天井面から羽根の送風方向の最下流位置までの第２距離とが同じとなるように配置されていてもよい。
　この構成によれば、翼端渦の発生を効果的に抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることができる。つまり、第１距離が第２距離よりも短い場合には、翼端渦が生じやすい羽根の翼後縁の外周側において、気流の障壁とならない領域が部分的に生じるため、翼端渦の発生を効果的に抑制することができない。一方、第１距離が第２距離よりも長い場合には、羽根から吹き出した螺旋状の気流が羽根よりも下方に突出する補助翼の内側側面に衝突し、外周方向への気流の広がりを制限してしまうため、広範囲に風を送風することができない。
　以下、本開示の実施の形態３について図面を参照しながら説明する。
　まず、図１３、図１４を参照して、実施の形態３に係る天井扇２０１の概略構成について説明する。図１３は、本開示の実施の形態３に係る天井扇２０１を下方から見た斜視図である。図１４は、同天井扇２０１を上方から見た斜視図である。なお、図１３、図１４では、電動機２０５を覆う化粧カバーは図示していない。
　図１３、図１４に示すように、実施の形態３に係る天井扇２０１は、天井面２０２に取り付けられ、天井面２０２側から床面側に向かって気流を送風するように構成されている。
　天井扇２０１は、固定軸２０３の一端を天井面２０２に固定することができる取付部２０６と、固定軸２０３を中心に回転する回転部２０４と、回転部２０４を回転させる電動機２０５と、回転部２０４に固定した複数の羽根２０７と、を備える。また、天井扇２０１は、羽根２０７の外周側の端部に、羽根２０７に接続された補助翼２２０を備える。
　電動機２０５は、固定軸２０３の他端側に設けられ、固定軸２０３を中心にして電動機５の外周に配置した回転部２０４を回転させる。
　回転部２０４には、複数の羽根２０７（実施の形態３では５枚の羽根７）が回転部２０４の円周に沿って均等な間隔で取り付けられている。
　複数の羽根２０７のそれぞれは、翼前縁２０７ａと、翼後縁２０７ｂと、翼端２０７ｃとを有する。羽根２０７は、先端側（翼端２０７ｃ側）が根元側（回転部２０４側）よりも幅が大きくなる羽根板で構成されている。なお、ここでいう幅とは、翼前縁２０７ａと翼後縁２０７ｂとの間の距離である。また、羽根２０７は、固定軸２０３を中心とする周方向に所定の角度を有して斜めに回転部２０４に取り付けられている。この結果、翼前縁２０７ａは、羽根２０７の天井面側に位置し、翼後縁２０７ｂは、翼前縁２０７ａよりも下流側（羽根２０７の送風方向の下流側）に位置する状態となる。これにより、羽根２０７の回転時には、翼前縁２０７ａ側から翼後縁２０７ｂ側に空気が流れるようになる。ここで、空気は翼前縁２０７ａから翼後縁２０７ｂに沿って流れるため、正圧面２１６（図１７参照）には大気圧よりも高い圧力が生じている。また、正圧面２１６の反対側の面となる負圧面２１７（図１７参照）には大気圧よりも低い圧力が生じている。そのため、正圧面１６と負圧面２１７との間には圧力差が生じている。正圧面２１６と負圧面２１７との圧力差によって、正圧面２１６から負圧面２１７に向かって空気が流れ込み、翼端２０７ｃにおいて翼端渦２１８（図１７参照）が発生する。
　また、複数の羽根２０７のそれぞれには、羽根２０７の外周側の端部である翼端２０７ｃに取り付けられ、羽根２０７とともに回転する補助翼２２０が接続されている。なお、補助翼２２０の詳細については後述する。
　以上の構成により、実施の形態３の天井扇２０１では、電動機２０５により回転部２０４とともに羽根２０７（補助翼２２０が接続された羽根２０７）が回転することで、羽根２０７の天井面２０２側から下方の床面側に気流が送風される。
　次に、羽根２０７に接続された補助翼２２０について、図１５～図１７を参照して説明する。図１５は、天井扇２０１を真上から見た上面図である。図１６は、天井扇２０１の羽根２０７の拡大斜視図である。図１７は、天井扇２０１の羽根２０７の翼端２０７ｃ近傍の断面図である。なお、図１７では、固定軸２０３を含み、且つ、固定軸２０３と平行な面に沿った断面を示している。
　補助翼２２０は、図１５に示すように、固定軸２０３を中心とした翼端２０７ｃの回転軌跡２２１の円周に沿って、羽根２０７よりも延伸するように設けられている。具体的には、補助翼２２０は、羽根２０７の中心線２２２よりも回転方向（第１方向）に延伸する第１補助翼２２０ａと、羽根２０７の中心線２２２よりも回転方向とは逆の方向（第２方向）に延伸する第２補助翼２２０ｂとを有して構成されている。なお、中心線２２２は、固定軸２０３から羽根２０７の幅方向の中央となる中点（羽根２０７の所定の半径位置における翼前縁２０７ａと翼後縁２０７ｂとを結んだ直線の中点）を結ぶ直線であり、固定軸２０３を中心とした回転軌跡２２１の半径方向の直線である。
　補助翼２２０は、図１６に示すように、固定軸２０３の軸方向に所定の高さＨを有する円弧状板を用いて構成されている。ここで、補助翼２２０の高さＨは、円弧状板の短手方向の長さに相当する。また、補助翼２２０の高さＨは、羽根２０７の高さ（羽根２０７の固定軸２０３の軸方向の長さ）と同程度に形成されている。そして、補助翼２２０は、羽根２０７の翼端２０７ｃに対向する補助翼２２０の側面２２０ｃにおいて、羽根２０７の翼端２０７ｃと接続されている。
　第１補助翼２２０ａは、羽根２０７の翼前縁２０７ａよりも回転方向に延伸して構成され、円弧長Ｌ４を有している。また、第２補助翼２２０ｂは、翼後縁２０７ｂよりも回転方向とは逆の方向に延伸して構成され、円弧長Ｌ５を有する。ここで、第２補助翼２２０ｂの円弧長Ｌ５は、第１補助翼２２０ａの円弧長Ｌ４よりも長く形成されている。具体的には、第１補助翼２２０ａの円弧長Ｌ４は、固定軸２０３を原点として、中心線２２２から回転方向に１０°の角度で規定される扇形状の円弧の長さである。また、第２補助翼２２０ｂの円弧長Ｌ５は、固定軸２０３を原点として、中心線２２２から回転方向とは逆の方向に２５°の角度で規定される扇形状の円弧の長さである。
　補助翼２２０の高さ（高さＨ）は、図１７に示すように、羽根２０７の高さと同程度に形成されている。具体的には、補助翼２２０の高さは、補助翼２２０の最上流位置２１１ａと補助翼２２０の最下流位置２１２ａとで規定される。また、羽根２０７の高さは、羽根２０７の最上流位置２１１ｂと羽根２０７の最下流位置２１２ｂとで規定される。ここで、補助翼２２０の最上流位置２１１ａは、天井面２０２との距離（固定軸２０３の軸方向の距離）が最短となる位置であり、補助翼２２０の最下流位置２１２ａは、天井面２０２との距離（固定軸２０３の軸方向の距離）が最大となる位置である。また、羽根２０７の最上流位置２１１ｂは、天井面２０２から翼前縁２０７ａまでの距離（固定軸２０３の軸方向の距離）が最短となる位置であり、羽根２０７の最下流位置２１２ｂは、天井面２０２から翼後縁２０７ｂまでの距離（固定軸２０３の軸方向の距離）が最大となる位置である。なお、図１７での「上流」、「下流」は、気流の送風方向２１０に対して、羽根２０７を基準として規定している。
　そして、補助翼２２０は、天井面２０２から補助翼２２０の最下流位置２１２ａまでの第１距離と、天井面２０２から羽根２０７の最下流位置２１２ｂまでの第２距離とが同じとなるように配置されている。これは、第１距離が第２距離よりも短い場合には、翼端渦２１８が生じやすい羽根２０７の翼後縁２０７ｂの外周側において、気流（翼端渦２１８）の障壁とならない領域が部分的に生じるため、翼端渦２１８の発生を効果的に抑制することができないことによる。一方、第１距離が第２距離よりも長い場合には、羽根２０７から吹き出した螺旋状の気流が羽根２０７よりも下方に突出する補助翼２２０の側面２２０ｃに衝突し、外周方向への気流の広がりを制限してしまうため、広範囲に風を送風することができないことによる。すなわち、第１距離と第２距離を同じとすることで、翼端渦２１８の発生を効果的に抑制しつつ、気流の送風範囲を広げることが可能となる。
　また、補助翼２２０は、天井面２０２から補助翼２２０の最上流位置２１１ａまでの第３距離と、天井面２０２から羽根２０７の最上流位置２１１ｂまでの第４距離とが同じとなるように配置されている。これは、第３距離が第４距離よりも長い場合には、羽根２０７の翼前縁２０７ａの外周側において、気流（翼端渦２１８）の障壁とならない領域が部分的に生じるため、翼端渦２１８の発生を効果的に抑制することができないことによる。一方、第３距離が第４距離よりも短い場合には、羽根２０７の上流側での気流の吸い込みが、羽根２０７よりも上方に突出する補助翼２２０によって制限されるため、気流の送風量が低下してしまうことによる。すなわち、第３距離と第４距離を同じとすることで、翼端渦２１８の発生を効果的に抑制しつつ、気流の送風量の低下を抑制することが可能となる。
　次に、天井扇２０１から送風される気流の速度分布について、図１８を参照して説明する。図１８は、天井扇２０１における気流の速度分布を示す図である。なお、図１８の縦軸は、固定軸２０３の軸方向の気流の速度（最大風速）であり、補助翼２２０のない従来の天井扇での最大風速を基準として規格化して示している。また、図１８の横軸は、固定軸２０３の軸中心からの距離であり、羽根２０７の半径を基準として規格化して示している。つまり、横軸の値が「１」のところが、羽根２０７の外径と一致する個所となる。
　図１８に示すように、補助翼２２０がない従来の天井扇と比較して、補助翼２２０を設けた実施の形態３の天井扇２０１では、明らかに羽根２０７の外縁近傍（翼端２０７ｃ近傍）で風速が大きくなっている。これは、翼端２０７ｃ近傍の領域において気流の送風量が増加していることを示す。つまり、補助翼２２０を配置することで、利用者が体感できる気流の送風範囲が広がっていることがわかる。
　以上、実施の形態３に係る天井扇２０１によれば、羽根２０７の翼端２０７ｃに接続した補助翼２２０が、羽根２０７の外周側における羽根２０７の正圧面から負圧面に流れる気流の障壁となるため、外周側で正圧面から負圧面に気流が流れにくくなる。言い換えると、羽根２０７の外周側で羽根２０７の正圧面から負圧面に流れる気流により生じる翼端渦２１８が抑制され、送風される気流の旋回成分の低下を抑制することができる。これにより、気流が固定軸２０３の軸方向に送風される際には、気流の旋回成分の影響によって気流は螺旋状に送風される。つまり、補助翼２２０のない従来の天井扇と比較して、天井扇２０１の下流での気流が広がり、気流の送風範囲を広くすることができる。したがって、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇２０１とすることができる。
　なお、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇２０１は、羽根２０７の翼端２０７ｃよりも外周側における気流の送風量（送風方向２１０への気流の送風量）を増加させることが可能な天井扇２０１とも言える。
　また、羽根２０７の回転方向とは逆の方向に延伸する補助翼２２０とすることで、羽根２０７の下流側（後流側）に生じる翼端渦２１８を効果的に抑制することができる。したがって、気流の送風範囲を効果的に広げることができる。
　また、羽根２０７の回転方向に延伸する補助翼２２０とすることで、羽根２０７の外周側での整流効果を高めることができる。
　また、羽根２０７に接続する補助翼２２０を、固定軸２０３を中心とした翼端２０７ｃの回転軌跡２２１の円周に沿って、羽根２０７よりも延伸するように設けることで、例えば、平板状の補助翼を回転軌跡２２１の円周の接線方向に配置した場合のように、補助翼２２０が円周上から外れる部分に起因して生じる抵抗上昇を抑制することができる。
　また、複数の羽根２０７のそれぞれに補助翼２２０を接続する構成としたことで、複数の羽根２０７のすべてを１つの円筒状の補助翼に接続する場合に比べて、羽根２０７全体を軽量化することができる。
　また、羽根２０７と補助翼２２０とを接続する際、羽根２０７と補助翼２２０との間に空間（隙間）を設けないことで、確実に翼端渦２１８を抑制することができる。
　以上、本開示に関して実施の形態３をもとに説明した。これらの実施の形態３は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　本開示に係る天井扇は、家庭用や事務用などの、天井扇風機としての活用が期待される技術として有用である。
　１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１　　天井扇
　２、１０２　　天井面
　３、１０３、２０３　　固定軸
　４、１０４、２０４、３０６、４０６、５０６　　回転部
　５、１０５、２０５　　電動機
　６、１０６、２０６、３０３、４０３、５０３　　取付部
　７、１０７、２０７、３０８、４０８、５０８　　羽根
　７ａ、１０７ａ、２０７ａ、３０８ａ、４０８ａ、５０８ａ　　翼前縁
　７ｂ、１０７ｂ、２０７ｂ、３０８ｂ、４０８ｂ、５０８ｂ　　翼後縁
　７ｃ、１０７ｃ、２０７ｃ、３０８ｃ、４０８ｃ、５０８ｃ　　翼端
　１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５１６　　正圧面
　１７、１１７、２１７、３１７、４１７、５１７　　負圧面
　１８、１１８、２１８、３１８、４１８、５１８　　翼端渦
　２０、２２０　　補助翼
　１０８　　筒体
　１０８ａ　　内側側面
　２２０ａ　　第１補助翼
　２２０ｂ　　第２補助翼
　Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３　　点
　Ｌ０　　水平面
　Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３　　直線
　Ｌ４、Ｌ５　　円弧長
　Ｘ、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤ　　出口角
　Ｙ、ＹＢ、ＹＣ、ＹＤ　　傾斜角
　Ｚ、ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤ　　取付角
　３０４、４０４、５０４　　回転軸

Claims (4)

  1. 　固定軸の一端を天井面に固定することができる取付部と、
    　前記固定軸を中心に回転する回転部と、
    　前記回転部に固定した羽根とを備え、
    　前記羽根の翼後縁には、前記固定軸を中心とした円筒断面において、前記羽根に対して所定の傾斜角を有して配置され、前記羽根の出口角より大きい所定の出口角を構成する補助翼が設けられ、
    　前記補助翼は、前記出口角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加する第一領域と、前記第一領域よりも外周側において、前記出口角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少する第二領域とを有して構成されていることを特徴とする天井扇。
  2. 　前記補助翼は、前記第一領域において前記傾斜角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加し、前記第二領域において前記傾斜角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の天井扇。
  3. 　前記羽根は、前記固定軸を中心とした前記円筒断面において、前記羽根の翼前縁の端部と前記補助翼の後縁の端部とを結んだ直線と水平面とで規定される所定の取付角を有し、
    　前記羽根は、前記第一領域において前記取付角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて増加し、前記第二領域において前記取付角が前記羽根の内周側から外周側に向かうにつれて減少するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の天井扇。
  4. 　前記補助翼は、前記羽根の外周側の翼端に隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の天井扇。
PCT/JP2019/036618 2018-09-28 2019-09-18 天井扇 WO2020066802A1 (ja)

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