JP2012057587A

JP2012057587A - 天井扇

Info

Publication number: JP2012057587A
Application number: JP2010204171A
Authority: JP
Inventors: Takuya Otanagi; 拓也小棚木; Atsushi Osada; 篤長田; Tsutomu Kato; 務加藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: JP5712346B2

Abstract

【課題】天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することで、低入力で風速値を向上させることができ、なおかつ金属製のブレードであっても、低コストで高風速とする天井扇を提供することを目的とする。
【解決手段】翼根部６と前進翼部７とを有し、前進翼部７の翼弦長が外周端に向かうに従って短くなり、前進翼部７の半径方向の距離ｒがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であり、かつ翼根部６の最大翼弦長Ｗａがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であって、投影したブレードの前進翼部７における前縁が、後縁境界線１３よりも、ブレードの回転方向に対して常に下流側に位置するとしたものであり、周速度が速くなる外周端側を前進翼形状とすることで、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成して、低入力で風速値を向上させることができ、なおかつ金属製のブレードであっても、低コストで高風速な天井扇が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として屋内の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、この種の天井扇は、ブレードの半径方向の各断面における周速度に応じて取付角を最適化し、低消費電力で高風量が得られるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その天井扇について図１２を参照しながら説明する。

図１２に示すように、本体１０１は、回転軸１０２を中心に回転する天井扇モーター１０３と、本体１０１を天井に取付ける天井取付部１０４と、天井扇モ−タ−１０３に取り付けられた複数の捩りブレード１０５と、捩りブレード１０５の回転中心となるハブ部１０６とからなる。

捩りブレード１０５は平翼で翼の根元から先端まで連続的に捩れた構造となっており、翼の根元端は翼の先端の幅よりも大きい翼弦長を持っている。翼は正圧面が凹面で、負圧面が凸面に曲がった面となっている。この捩りブレード１０５を回転させると、天井扇直下の風量は非捩りブレードを使用した場合よりも大きく増加する。

米国特許第７，２１０，９１０号明細書

このような従来の天井扇において、捩りブレード１０５により天井扇風量は大幅に向上することが可能であるが、そのブレード形状はブレードの内周側から外周側にかけて一様に仕事をする構成であるため、風速分布が均一となり、風速値を向上させるためにはブレードへの入力を大きくする必要があるという課題を有していた。

また、捩りブレード１０５の製造コストにおいて、樹脂製であれば問題はないが、金属製となった場合、成形に必要となる金型費および金型メンテナンス費が膨大となる上、ブレードが三次元形状であるため、製造難易度が高く、実用化には不向きであるという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することで、低入力で風速値を向上させ、なおかつ金属製のブレードであっても、低コストで高風速、低トルクで低消費電力の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、本発明は、回転軸を中心に回転する電動機と、この電動機の全部または一部を内包する回転体と、前記回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記電動機または前記回転体に固定される複数のブレードとを有し、前記電動機とともに前記ブレードが回転し送風を行う天井扇において、前記ブレードは、前記ブレードの回転軸側に翼根部と、前記ブレードの外周端側に前進翼形状である前進翼部とを有し、前記前進翼部は、前記前進翼部の翼弦長が外周端に向かうに従って短くなり、前記前進翼部の半径方向の距離ｒがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であり、かつ前記翼根部の最大翼弦長Ｗａがブレード全長Ｓに対して１０〜５０であって、前記回転軸に対して垂直な面に前記ブレードを投影した際、前記面と前記回転軸との交点と、投影した前記ブレードの前記電動機または前記回転体との取付部分における前縁と後縁を結ぶ直線の中点と、を結ぶ直線に平行であり、かつ前記翼根部と前記前進翼部との後縁側の境界点を通る直線を後縁境界線と定義した場合、投影した前記ブレードの前記前進翼部における後縁が、前記後縁境界線よりも、前記ブレードの回転方向に対して常に上流側に位置するとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、回転軸を中心に回転する電動機と、この電動機の全部または一部を内包する回転体と、前記回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記電動機または前記回転体に固定される複数のブレードとを有し、前記電動機とともに前記ブレードが回転し送風を行う天井扇において、前記ブレードは、前記ブレードの回転軸側に翼根部と、前記ブレードの外周端側に前進翼形状である前進翼部とを有し、前記前進翼部は、前記前進翼部の翼弦長が外周端に向かうに従って短くなり、前記前進翼部の半径方向の距離ｒがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であり、かつ前記翼根部の最大翼弦長Ｗａがブレード全長Ｓに対して１０〜５０であって、前記回転軸に対して垂直な面に前記ブレードを投影した際、前記面と前記回転軸との交点と、投影した前記ブレードの前記電動機または前記回転体との取付部分における前縁と後縁を結ぶ直線の中点と、を結ぶ直線に平行であり、かつ前記翼根部と前記前進翼部との後縁側の境界点を通る直線を後縁境界線と定義した場合、投影した前記ブレードの前記前進翼部における後縁が、前記後縁境界線よりも、前記ブレードの回転方向に対して常に上流側に位置するという構成にしたことにより、前進翼部において、外周端に向かうに従ってその取付角が小さくなる。取付角が小さくなると、ブレードの外周端よりも回転軸側において昇圧作用が最大となるため、ブレードに引き込まれる気流の入射角が回転軸側に傾く。これにより、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することで、低入力で風速値を向上させることができ、なおかつ金属製のブレードであっても、低コストで高風速とするという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の天井扇を示す斜視図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す上面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す断面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す上面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す上面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す上面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す断面図本発明の実施の形態１の天井扇を示す側面図本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す側面図本発明の実施の形態２の天井扇を示す斜視図本発明の実施の形態２の天井扇を示す側面図従来の天井扇を示す斜視図

本発明の請求項１記載の天井扇は、回転軸を中心に回転する電動機と、この電動機の全部または一部を内包する回転体と、前記回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記電動機または前記回転体に固定される複数のブレードとを有し、前記電動機とともに前記ブレードが回転し送風を行う天井扇において、前記ブレードは、前記ブレードの回転軸側に翼根部と、前記ブレードの外周端側に前進翼形状である前進翼部とを有し、前記前進翼部は、前記前進翼部の翼弦長が外周端に向かうに従って短くなり、前記前進翼部の半径方向の距離ｒがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であり、かつ前記翼根部の最大翼弦長Ｗａがブレード全長Ｓに対して１０〜５０であって、前記回転軸に対して垂直な面に前記ブレードを投影した際、前記面と前記回転軸との交点と、投影した前記ブレードの前記電動機または前記回転体との取付部分における前縁と後縁を結ぶ直線の中点と、を結ぶ直線に平行であり、かつ前記翼根部と前記前進翼部との後縁側の境界点を通る直線を後縁境界線と定義した場合、投影した前記ブレードの前記前進翼部における後縁が、前記後縁境界線よりも、前記ブレードの回転方向に対して常に上流側に位置するという構成を有する。

これにより、前進翼部において、外周端に向かうに従ってその取付角が小さくなる。取付角が小さくなると、ブレードの外周端よりも回転軸側において昇圧作用が最大となるため、ブレードに引き込まれる気流の入射角が回転軸側に傾く。従って、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができ、低入力で風速値を向上させることができ、なおかつ金属製のブレードであっても、低コストで高風速であるという効果を奏する。ここで取付角とは、前縁と後縁を結ぶ直線と、ブレードの回転方向と平行な直線とのなす角度を示し、詳細は後述する。

また、前記前進翼部における前進角θの最大値の範囲が０．５度〜１０．０度であるという構成にしてもよい。ここで前進角とは、天井扇を上方からみた場合において、回転軸と翼弦長の中点とを結ぶ直線と、回転軸とブレード取付部の翼弦長の中点とを結ぶ直線とのなす角度を示し、詳細は後述する。

これにより、前進角θの最大値の範囲が０．５度未満の場合は、ブレードの昇圧効果が限定的となり、１０．０度を超えると高トルクとなる上、剥離流れが生じやすくなり、風速が低下してしまう。このため、前進角θの最大値の範囲が０．５度〜１０．０度の場合において、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また、前記ブレードの前記最大翼弦長Ｗａと、前記前進角θの最大値を有する翼弦長Ｗｂとの比Ｗａ／Ｗｂが１．１〜２．０であるという構成にしてもよい。

これにより、Ｗａ／Ｗｂが１．１未満の場合は、前進翼部における翼面積が小さく、ブレードの昇圧効果を十分に得ることができなくなり、Ｗａ／Ｗｂが２．０を超えると、逆に前進翼部の翼面積が大きくなるため、高トルクとなる。このため、Ｗａ／Ｗｂが１．１〜２．０の範囲において、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また、前記ブレードは、回転数２００〜４００ｒｐｍの高回転域で使用するという構成にしてもよい。

これにより、高回転で低トルクとしつつ、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができるので、低トルクで低消費電力であるという効果を奏する。

また、前記ブレードの正圧翼面に、風向変更手段を有するという構成にしてもよい。

これにより、ブレードに引き込まれる気流の入射角をより回転軸側に傾かせることによって、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また、前記風向変更手段が、スリットであるという構成にしてもよい。

これにより、スリットに流入した気流が、スリットの形状に沿って回転軸側へと誘導され、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また、前記風向変更手段が、リブであるという構成にしてもよい。

これにより、リブに衝突した気流が、リブの形状に沿って回転軸側へと誘導され、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また、前記ブレードが金属製であり、前記翼根部の８０％以上が、半径方向に対して直線状であるという構成にしてもよい。

これにより、翼根部の直線状の部分は金属製コイル材のまま流用が可能となる上、翼根部の回転軸側および前進翼部の外周側を１回のプレストリム成形で製造することが可能となるので、金属製であっても低コストで広範囲に送風するブレードを製造することができるという効果を奏する。

また、前記翼根部の直線状である部分の各半径方向断面形状が同一であるという構成にしてもよい。

これにより、翼根部の直線状の部分は金属製コイル材のまま流用し、翼根部の回転軸側および前進翼部の外周側を１回のプレストリム成形で製造することが可能となる上、半径方向の断面形状も１回のプレス成形で製造することができる。

また、天井扇の下方に照明器具を有するという構成にしてもよい。

これにより、照明器具に沿ってスポット的な気流を送風させることで、照明器具付き天井扇であっても、低コストで高風量を維持することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の天井扇は、回転軸１を中心に回転する電動機２と、この電動機２の全部または一部を内包する回転体３と、回転軸１の一端を天井面に固定する取付手段４と、電動機２または回転体３に固定される複数のブレード５とを有し、電動機２とともにブレード５が回転し送風を行うという構成となっている。

図２に示すように、この天井扇において、ブレード５は、ブレード５の回転軸１側に翼根部６と、ブレード５の外周端側に前進翼形状である前進翼部７とを有している。

前進翼部７の半径方向の距離ｒは、ブレード５全長Ｓに対して１０〜５０％とする。この理由として、ｒの割合がＳの１０％未満の場合は、前進翼部７の面積が小さく、前進翼による半径方向への昇圧効果が限定的となってしまう。他方、ｒの割合がＳの５０％を超えると、ブレード５の総表面積が大きく削られてしまうため、前進翼による効果以上に、翼面積の減少による風速の低下が大きくなってしまう。なお、本実施の形態では、一例としてｒの割合をＳの１６％としている。

また、翼根部６の最大翼弦長Ｗａは、ブレード５全長Ｓに対して１０〜５０％とする。

図３に示すように、翼弦長とは、半径方向に垂直な平面でブレード５を切断した面（例えば図２における翼根部６平面）の断面形状において、前縁と後縁を結んだ直線を意味する。ここで前縁とはブレード回転方向において最も上流側に位置するブレードの縁を示し、後縁とはブレード回転方向において最も下流側に位置するブレードの縁を示す。

Ｗａをブレード５全長Ｓに対して１０〜５０％とした理由としては、Ｗａの割合がＳの１０％未満の場合はブレード５が細長い形状となるため、前進翼部７によって半径方向に昇圧される力が限定的となってしまうことが挙げられる。他方、Ｗａの割合がＳの５０％を超えると、ブレード５の長さに対するブレード５の表面積が大きく、高トルクとなるため、回転数が低下し、前進翼部７による昇圧効果が減少してしまう。なお、本実施の形態では、一例としてＷａの割合をＳの１６％としている。

また図４に示すように、回転軸１に対して垂直な面にブレード５を投影した際、面８と回転軸１との交点９と、投影したブレード５の電動機２または回転体３との取付部分１０における前縁と後縁を結ぶ直線の中点１１と、を結ぶ直線に平行であり、かつ翼根部６と前進翼部７との後縁側の境界点１２を通る直線を後縁境界線１３と定義する。ここで図５に示すように、投影したブレード５の前進翼部７における後縁は、後縁境界線１３よりも、ブレード５の回転方向に対して常に上流側に位置するものとする。

また、図５中の点線で示した前進翼部７における翼弦長は、外周端に向かうに従って短くなるという構成となっている。

以上のような構成によれば、図６に示した前進翼部７における各半径方向に垂直な平面、面Ａ〜Ｄにおけるブレード５断面図（図７）が示すように、ブレード５の外周端側を前進翼形状とすることで、前進翼でない場合と比較すると、取付角１４が小さくなる傾向とすることができる。

なお、本実施の形態では、一例として面Ａの取付角１４を８．４度、面Ｂの取付角１４を７．７度、面Ｃの取付角１４を７．０度、面Ｄの取付角１４を６．６度とし、面Ａから面Ｄの取付角を徐々に小さくしている。これにより、ブレードの外周端よりも回転軸側、つまり本実施の形態では面Ａにおいて昇圧作用が最大となるため、図８の矢印で示す気流の流線のように、ブレードに引き込まれる気流の入射角が回転軸側に傾く。従って、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができ、低入力で風速値を向上させることが可能となる。

また、ブレード５の断面形状やブレード５の回転数に関わらず、ブレード５が前進翼部７を有していて、上記パラメータの範囲で寸法を規定すれば、その作用効果に差異を生じない。

また図４に示すように、ブレード５が金属製であり、翼根部６の８０％以上が、半径方向に対して直線状であるという構成となっている。

このような構成によれば、翼根部６の直線状の部分は金属製コイル材のまま流用が可能となる上、翼根部６の回転軸１側および前進翼部７の外周側を１回のプレストリム成形で製造することが可能となるので、金属製であっても低コストで広範囲に送風するブレード５を製造することができる。なお、本実施の形態では翼根部６の８４％が、半径方向に対して直線状となっている。

また図５に示すように、前進翼部７における前進角θの最大値の範囲が０．５度〜１０．０度であるという構成となっている。ここで前進角θとは、回転軸１に対して垂直な面にブレード５を投影した際、交点９と中点１１とを結ぶ直線、及び交点９と投影した前進翼部７の前縁、後縁を結ぶ直線の中点１１とを結ぶ直線とのなす角度を意味する。前進角θの最大値の範囲を限定した理由としては、前進角θの最大値の範囲が０．５度未満の場合は、ブレードの昇圧効果が限定的となってしまう。他方、１０．０度を超えると高トルクとなる上、剥離流れが生じやすくなり、風速が低下してしまう。このため、前進角θの最大値の範囲が０．５度〜１０．０度の場合において、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

また図５に示すように、ブレード５の最大翼弦長Ｗａと、前進角θの最大値を有する翼弦長Ｗｂとの比Ｗａ／Ｗｂが１．１〜２．０であるという構成となっている。この理由として、Ｗａ／Ｗｂが１．１未満の場合は、前進翼部７における翼面積が小さく、ブレードの昇圧効果を十分に得ることができない。他方、Ｗａ／Ｗｂが２．０を超えると、逆に前進翼部７の翼面積が大きくなるため、高トルクとなる。このため、Ｗａ／Ｗｂが１．１〜２．０の範囲において、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。なお、本実施の形態では、Ｗａ／Ｗｂを１．２としている。

また図９の点線で囲んだブレード５側面形状のように、翼根部６の直線状である部分の各半径方向断面形状が同一であるという構成となっている。

この構成によれば、翼根部６の直線状の部分は金属製コイル材のまま流用し、翼根部６の回転軸１側および前進翼部７の外周側を１回のプレストリム成形で製造することが可能となる上、半径方向の断面形状も１回のプレス成形で製造することができる。従って、金属製であっても低コストで広範囲に送風するブレード５を製造することができる。

（実施の形態２）
図１０において、図１〜９と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０において、本実施の形態の天井扇はブレード５の前進翼部７に前縁から後縁方向に向けて伸びる複数のスリット１５から構成される風向変更手段１６を有している。

これにより、スリット１５に流入した気流が、スリット１５の形状に沿って回転軸側へと誘導され、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。

なお、実施の形態２では、風向変更手段１６にスリット１５を用いたが、リブにかえてもよく、その作用効果に差異を生じない。

また、図１１に示すように、本実施の形態の天井扇の下方に照明器具１７を有するという構成にしてもよい。

これにより、図１１の矢印で示した気流の流線のように、照明器具に沿ってスポット的な気流を送風させることで、照明器具付き天井扇であっても、低コストで高風速とすることができるという効果を奏する。

本発明にかかる天井扇は、外周端側を前進翼形状とすることで、天井扇の回転中心付近に気流を集め、スポット的な気流を生成することができる。従って、簡易的な形状で風速を向上させることが可能となるので、風速によって涼を得たり、空気の撹拌等を目的として、家庭用や事務所用などの天井扇として活用が期待されるものである。

１回転軸
２電動機
３回転体
４取付手段
５ブレード
６翼根部
７前進翼部
８面
９交点
１０取付部分
１１中点
１２境界点
１３後縁境界線
１４取付角
１５スリット
１６風向変更手段
１７照明器具

Claims

回転軸を中心に回転する電動機と、この電動機の全部または一部を内包する回転体と、前記回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記電動機または前記回転体に固定される複数のブレードとを有し、前記電動機とともに前記ブレードが回転し送風を行う天井扇において、
前記ブレードは、前記ブレードの回転軸側に翼根部と、前記ブレードの外周端側に前進翼形状である前進翼部とを有し、
前記前進翼部は、
前記前進翼部の翼弦長が外周端に向かうに従って短くなり、
前記前進翼部の半径方向の距離ｒがブレード全長Ｓに対して１０〜５０％であり、
かつ前記翼根部の最大翼弦長Ｗａがブレード全長Ｓに対して１０〜５０であって、
前記回転軸に対して垂直な面に前記ブレードを投影した際、前記面と前記回転軸との交点と、投影した前記ブレードの前記電動機または前記回転体との取付部分における前縁と後縁を結ぶ直線の中点と、を結ぶ直線に平行であり、かつ前記翼根部と前記前進翼部との後縁側の境界点を通る直線を後縁境界線と定義した場合、
投影した前記ブレードの前記前進翼部における後縁が、前記後縁境界線よりも、前記ブレードの回転方向に対して常に上流側に位置することを特徴とする天井扇。
前記前進翼部における前進角θの最大値の範囲が０．５度〜１０．０度であることを特徴とする請求項１に記載の天井扇。
前記ブレードは、前記最大翼弦長Ｗａと、前記前進角θの最大値を有する翼弦長Ｗｂとの比Ｗａ／Ｗｂが１．１〜２．０であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の天井扇。
前記ブレードは、回転数２００〜４００ｒｐｍの高回転域で使用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の天井扇。
前記ブレードの正圧翼面に、風向変更手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の天井扇。
前記風向変更手段が、スリットであることを特徴とする請求項５に記載の天井扇。
前記風向変更手段が、リブであることを特徴とする請求項５に記載の天井扇。
前記ブレードが金属製であり、
前記翼根部の８０％以上が、半径方向に対して直線状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の天井扇。
前記翼根部の直線状である部分の各半径方向断面形状が同一であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の天井扇。
天井扇の下方に照明器具を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の天井扇。