(57)【要約】【課題】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。【解決手段】固定軸３の一端を天井面に固定することができる取付手段６と、固定軸３を中心に回転する回転部４と、回転部４に固定した複数の羽根７とを備え、回転部４とともに羽根７が回転して送風を行う天井扇１であって、羽根７のそれぞれの翼端７ｃには、固定軸３の軸方向に所定の高さを有し、羽根７とともに回転する補助翼２０が接続され、補助翼２０は、固定軸３に垂直な断面において、固定軸３を中心とした翼端７ｃの回転軌跡の円周に沿って、羽根７よりも延伸して設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸の一端を天井面に固定することができる取付手段と、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複数の羽根とを備え、前記回転部とともに前記羽根が回転して送風を行う天井扇であって、
前記羽根のそれぞれの翼端には、前記固定軸の軸方向に所定の高さを有し、前記羽根とともに回転する補助翼が接続され、
前記補助翼は、前記固定軸に垂直な断面において、前記固定軸を中心とした前記翼端の回転軌跡の円周に沿って、前記羽根よりも延伸して設けられていることを特徴とする天井扇。
【請求項２】
前記補助翼は、少なくとも前記羽根の回転方向とは逆の方向に延伸して形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。
【請求項３】
前記補助翼は、前記天井面から前記補助翼における前記羽根の送風方向の最下流位置までの第１距離と、前記天井面から前記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接続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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の天井扇は、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）。
【０００３】
以下、従来の天井扇１０１について、図７、図８を参照して説明する。図７は、従来の天井扇１０１の構成概略図である。図８は、従来の天井扇１０１に用いる羽根１０８の翼端１０８ｃ近傍の断面図である。
【０００４】
図７に示すように、従来の天井扇１０１は、天井面１０２に取り付けられた取付部１０３と、取付部１０３から下方に伸びた回転軸１０４と、回転軸１０４に固定された本体１０７とを備える。本体１０７の内部には、回転軸１０４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１０６とを有する。そして、複数の羽根１０８は、回転軸１０４を中心とする周方向に所定の角度をもって回転部１０６に取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の天井扇１０１では、図８に示すように、電動機により羽根１０８が回転すると、羽根１０８の外周から天井面１０２と羽根１０８の間を通った空気が床面に向かう送風方向１１０に送風される。この際、羽根１０８の外周側の翼端１０８ｃでは、羽根１０８の天井面１０２側の翼前縁１０８ａ側から、翼前縁１０８ａの下流に位置する翼後縁１０８ｂ側に空気が流れて高い圧力が生じる羽根１０８の正圧面１１６と、この正圧面１１６の反対側の面となる負圧面１１７との間の圧力差によって、羽根１０８の正圧面１１６側から負圧面１１７側に向かって空気が流れ込むために、羽根１０８の翼端１０８ｃにおいて翼端渦１１８が発生する。ここで、正圧面１１６は、大気圧よりも高い圧力が生じている面であり、負圧面１１７は、大気圧よりも低い圧力が生じている面である。
【０００７】
従来の天井扇１０１では、気流の送風の際に翼端渦１１８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１１８によって打ち消されて減少する。このため、天井扇１０１の下流で気流の広がりが抑制され、気流は、回転軸１０４の軸方向（送風方向１１０）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１０１では、羽根１０８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。
【０００８】
そこで本発明は、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、上記目的を達成するために、本発明に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付手段と、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、回転部とともに羽根が回転して送風を行う天井扇であって、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、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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る天井扇を下方から見た斜視図である。
【図２】図２は、同天井扇を上方から見た斜視図である。
【図３】図３は、同天井扇を真上から見た上面図である。
【図４】図４は、同天井扇の羽根の拡大斜視図である。
【図５】図５は、同天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。
【図６】図６は、天井扇における気流の速度分布を示す図である。
【図７】図７は、従来の天井扇を下方から見た斜視図である。
【図８】図８は、従来の天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る天井扇は、固定軸の一端を天井面に固定することができる取付手段と、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、回転部とともに羽根が回転して送風を行う天井扇であって、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、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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、本発明に係る天井扇では、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ることを特徴とする。
【００１５】
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。
【００１６】
また、本発明に係る天井扇では、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ることを特徴とする。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
まず、図１、図２を参照して、本実施の形態１に係る天井扇１の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る天井扇１を下方から見た斜視図である。図２は、同天井扇１を上方から見た斜視図である。なお、図１、図２では、電動機５を包括する化粧カバーは図示していない。
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施の形態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。
【００２１】
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手段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の外周側の端部に、羽根７に接続された補助翼２０を備える。
【００２２】
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。
【００２３】
回転部４には、複数の羽根７（本実施の形態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。
【００２４】
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とを有し、羽根７の先端側（翼端７ｃ側）が根元側（回転部４側）よりも羽根７の幅が大きくなる羽根板で構成されている。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。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。なお、羽根７に補助翼２０が接続されていない場合には、羽根７の翼端７ｃでは、翼前縁７ａ側から翼後縁７ｂ側に空気が流れて高い圧力が生じる羽根７の正圧面１６（図５参照：従来の正圧面１１６に相当）と、この正圧面１６の反対側の面となる負圧面１７（図５参照：従来の負圧面１１７に相当）との間の圧力差によって、羽根７の正圧面１６側から負圧面１７側に向かって空気が流れ込み、従来の天井扇１０１と同じように、羽根７の翼端７ｃにおいて翼端渦１８（図５参照：従来の翼端渦１１８に相当）が発生しようとする。
【００２５】
また、複数の羽根７のそれぞれには、羽根７の外周側の端部である翼端７ｃに取り付けられ、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。
【００２６】
以上の構成により、本実施の形態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が接続された羽根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。
【００２７】
次に、羽根７に接続された補助翼２０について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、天井扇１を真上から見た上面図である。図４は、天井扇１の羽根７の拡大斜視図である。図５は、天井扇１の羽根７の翼端７ｃ近傍の断面図である。なお、図５では、固定軸３を含み、且つ、固定軸３と平行な面に沿った断面を示している。
【００２８】
補助翼２０は、図３に示すように、固定軸３を中心とした翼端７ｃの回転軌跡２１の円周に沿って、羽根７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２０は、羽根７の中心線２２よりも回転方向（第１方向）に延伸する第１補助翼２０ａと、羽根７の中心線２２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２０ｂとを有して構成されている。なお、中心線２２は、固定軸３から羽根７の幅方向の中央となる中点（羽根７の所定の半径位置における翼前縁７ａと翼後縁７ｂとを結んだ直線の中点）を結ぶ直線であり、固定軸３を中心とした回転軌跡２１の半径方向の直線である。
【００２９】
補助翼２０は、図４に示すように、固定軸３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２０の高さＨは、円弧状板の短手方向の長さに相当する。また、この補助翼２０の高さＨは、羽根７の高さ（羽根７の固定軸３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２０は、羽根７の翼端７ｃに対向する補助翼２０の側面２０ｃにおいて、羽根７の翼端７ｃと接続されている。
【００３０】
第１補助翼２０ａは、羽根７の翼前縁７ａよりも回転方向に延伸して構成され、円弧長Ｌ１を有している。また、第２補助翼２０ｂは、翼後縁７ｂ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Ｌ２を有する。ここで、第２補助翼２０ｂの円弧長Ｌ２は、第１補助翼２０ａの円弧長Ｌ１よりも長く形成されている。具体的には、第１補助翼２０ａの円弧長Ｌ１は、固定軸３を原点として、中心線２２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２０ｂの円弧長Ｌ２は、固定軸３を原点として、中心線２２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。
【００３１】
補助翼２０の高さ（高さＨ）は、図５に示すように、羽根７の高さと同程度に形成されている。具体的には、補助翼２０の高さは、補助翼２０の最上流位置１１ａと補助翼２０の最下流位置１２ａとで規定される。また、羽根７の高さは、羽根７の最上流位置１１ｂと羽根７の最下流位置１２ｂとで規定される。ここで、補助翼２０の最上流位置１１ａは、天井面２との距離（固定軸３の軸方向の距離）が最短となる位置であり、補助翼２０の最下流位置１２ａは、天井面２との距離（固定軸３の軸方向の距離）が最大となる位置である。また、羽根７の最上流位置１１ｂは、天井面２から翼前縁７ａまでの距離（固定軸３の軸方向の距離）が最短となる位置であり、羽根７の最下流位置１２ｂは、天井面２から翼後縁７ｂまでの距離（固定軸３の軸方向の距離）が最大となる位置である。なお、図５での「上流」、「下流」は、気流の送風方向１０に対して、羽根７を基準として規定している。
【００３２】
そして、補助翼２０は、天井面２から補助翼２０の最下流位置１２ａまでの第１距離と、天井面２から羽根７の最下流位置１２ｂ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１８が生じやすい羽根７の翼後縁７ｂの外周側において、気流（翼端渦１８）の障壁とならない領域が部分的に生じるため、翼端渦１８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７から吹き出した螺旋状の気流が羽根７よりも下方に突出する補助翼２０の側面２０ｃ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１８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。
【００３３】
また、補助翼２０は、天井面２から補助翼２０の最上流位置１１ａまでの第３距離と、天井面２から羽根７の最上流位置１１ｂ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７の翼前縁７ａの外周側において、気流（翼端渦１８）の障壁とならない領域が部分的に生じるため、翼端渦１８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７の上流側での気流の吸い込みが、羽根７よりも上方に突出する補助翼２０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１８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。
【００３４】
次に、天井扇１から送風される気流の速度分布について、図６を参照して説明する。図６は、天井扇１における気流の速度分布を示す図である。なお、図６の縦軸は、固定軸３の軸方向の速度（最大風速）であり、補助翼２０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６の横軸は、固定軸３の軸中心からの距離であり、羽根７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７の外径と一致する個所となる。
【００３５】
図６に示すように、補助翼２０がない従来の天井扇と比較して、補助翼２０を設けた本実施の形態１の天井扇１とでは、明らかに羽根７の外縁近傍（翼端７ｃ近傍）で風速が大きくなっている。これは、こうした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２０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。
【００３６】
以上、本実施の形態１に係る天井扇１によれば、羽根７の翼端７ｃに接続した補助翼２０が、羽根７の外周側における羽根７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７の外周側で羽根７の正圧面から負圧面に流れる気流により生じる翼端渦１８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３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２０のない従来の天井扇と比較して、天井扇１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１とすることができる。
【００３７】
なお、気流の送風範囲を広げることが可能な天井扇１は、羽根７の翼端７ｃよりも外周側における気流の送風量（送風方向１０への気流の送風量）を増加させることが可能な天井扇１とも言える。
【００３８】
また、羽根７の回転方向とは逆の方向に延伸する補助翼２０とすることで、羽根７の下流側（後流側）に生じる翼端渦１８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。
【００３９】
また、羽根７の回転方向に延伸する補助翼２０とすることで、羽根７の外周側での整流効果を高めることができる。
【００４０】
また、羽根７に接続する補助翼２０を、固定軸３を中心とした翼端７ｃの回転軌跡２１の円周に沿って、羽根７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２１の円周の接線方向に配置した場合のように、補助翼２０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。
【００４１】
また、複数の羽根７のそれぞれに補助翼２０と接続する構成としたことで、複数の羽根７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７全体を軽量化することができる。
【００４２】
また、羽根７と補助翼２０とを接続する際、羽根７と補助翼２０との間に空間（隙間）を設けないことで、確実に翼端渦１８を抑制することができる。
【００４３】
以上、本発明に関して実施の形態１をもとに説明した。これらの実施の形態１は例示であり、それらの各構成要素や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発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る天井扇は、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。
【符号の説明】
【００４５】
１    天井扇
２    天井面
３    固定軸
４    回転部
５    電動機
６    取付手段
７    羽根
７ａ    翼前縁
７ｂ    翼後縁
７ｃ    翼端
１０    送風方向
１１ａ    最上流位置
１１ｂ    最上流位置
１２ａ    最下流位置
１２ｂ    最下流位置
１６    正圧面
１７    負圧面
１８    翼端渦
２０    補助翼
２０ａ    第１補助翼
２０ｂ    第２補助翼
２０ｃ    側面
２１    回転軌跡
２２    中心線
１０１    天井扇
１０２    天井面
１０３    取付部
１０４    回転軸
１０６    回転部
１０８    羽根
１０８ａ    翼前縁
１０８ｂ    翼後縁
１０８ｃ    翼端
１１０    送風方向
１１６    正圧面
１１７    負圧面
１１８    翼端渦
【図１】
2020090896.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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