(57)【要約】【課題】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。【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の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根７を囲む環状の筒体８を備える。筒体８は、羽根７の送風方向の上流側の位置における第１内径Ｒ１が羽根７の送風方向の下流側の位置における第２内径Ｒ２よりも大きい形状である。【選択図】図２
2020051372.tif 000002
【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、
前記羽根の回転範囲よりも外周側の位置において、前記羽根を囲む環状の筒体を備え、
前記筒体は、前記羽根の送風方向の上流側の位置における第１内径が前記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天井扇。
【請求項２】
前記固定軸を含み、且つ、前記固定軸と平行な断面において、
前記筒体は、前記羽根の翼端と対向する内側側面であって、前記羽根の送風方向の上流側の位置における前記内側側面に、前記第１内径を規定する第１領域を有し、
前記第１領域は、前記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とを特徴とする請求項１に記載の天井扇。
【請求項３】
前記固定軸を含み、且つ、前記固定軸と平行な断面において、
前記筒体は、前記羽根の翼端と対向する内側側面であって、前記羽根の送風方向の下流側の位置における前記内側側面に、前記第２内径を規定する第２領域を有し、
前記第２領域は、前記固定軸と平行な直線状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の天井扇。
【請求項４】
前記筒体は、前記天井面から前記筒体における前記羽根の送風方向の最下流位置までの前記固定軸の軸方向の第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前記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。
【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５、図６を参照して説明する。図５は、従来の天井扇１０１の構成概略図である。図６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５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６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。
【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、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、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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、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。
【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、同天井扇の羽根の翼端近傍の断面図である。
【図４】図４は、天井扇における気流の速度分布を示す図である。
【図５】図５は、従来の天井扇を下方から見た斜視図である。
【図６】図６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、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。
【００１３】
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、上流側の第１内径が下流側の第２内径よりも大きい筒体としたことで、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。
【００１４】
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、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とを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、羽根の上流側での気流の吸込みが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ようになり、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。
【００１６】
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、第２領域は、固定軸と平行な直線状に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
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。
【００１８】
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ることを特徴とする。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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を囲む環状の筒体８と、筒体８を支持固定する支持部材９とを備える。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。この際、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と、この正圧面１６の反対側の面となる負圧面１７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が発生する。
【００２７】
環状の筒体８は、羽根７の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根７と筒体８との間に所定の間隔を有して羽根７を囲むように設けられている。そして、筒体８は、支持部材９によって固定軸３と連結され、支持固定されている。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、環状の筒体８について、図３を参照して説明する。図３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３では、固定軸３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。
【００３０】
図３に示すように、筒体８は、羽根７の回転範囲よりも外周側の位置において、羽根７の翼端７ｃと筒体８の内側側面８ａ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８は、羽根７の送風方向１０に対して上流側の位置（例えば、最上流位置１１ａ）における第１内径Ｒ１が下流側の位置（例えば、最下流位置１２ａ）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７の翼端７ｃと筒体８の内側側面８ａとの間に設ける所定の間隔は、例えば、羽根７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、各内径は固定軸３の軸中心からの距離で規定される。筒体８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、筒体８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。なお、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。
【００３１】
具体的には、筒体８は、羽根７の翼端７ｃと対向する内側側面８ａであって、羽根７の送風方向１０の上流側（天井面２側）の位置における内側側面８ａに、第１内径Ｒ１を規定する第１領域１３を有する。第１領域１３は、羽根７の送風方向１０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。
【００３２】
また、筒体８は、羽根７の翼端７ｃと対向する内側側面８ａであって、羽根７の送風方向１０の下流側（床面側）の位置における内側側面８ａに、第２内径Ｒ２を規定する第２領域１４を有する。第２領域１４は、固定軸３と平行な直線状に形成されている。これにより、羽根７の翼後縁７ｂの外周側における気流の流れる空間は、羽根７の翼端７ｃと筒体８の第２領域１４の内側側面８ａとの間の空間に制限される。このため、羽根７の表面圧力が高くなって翼端渦１８が生じやすい羽根７の翼後縁７ｂの外周側において、効率的に翼端渦１８の発生を抑制することができるようになる。
【００３３】
筒体８は、送風方向１０の上流側の第１領域１３と、送風方向１０の下流側の第２領域１４とが連結されて構成されている。筒体８は、固定軸３の軸方向において第１領域１３と第２領域１４とを３：２の割合で構成されている。
【００３４】
また、筒体８の高さは、羽根７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３の軸方向の長さに相当する。そして、筒体８は、天井面２から筒体８の最下流位置１２ａまでの固定軸３の軸方向の第１距離と、天井面２から羽根７の最下流位置１２ｂまでの固定軸３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、羽根７と筒体８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１８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筒体８の内側側面８ａ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。
【００３５】
次に、天井扇から送風される気流の速度分布について、図４を参照して説明する。図４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４の縦軸は、固定軸３の軸方向の速度（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４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。
【００３６】
図５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本実施の形態１の天井扇とでは、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。つまり、環状の筒体８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。
【００３７】
以上、本実施の形態１に係る天井扇１によれば、羽根７を囲む環状の筒体８によって、羽根７の外周側における気流の流れる空間が、羽根７と筒体８との間の空間に制限される。このため、環状の筒体８がない場合と比べて、羽根７の外周側で羽根７の正圧面１６から負圧面１７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、従来の筒体８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。
【００３８】
また、上流側の第１内径Ｒ１が下流側の第２内径Ｒ２よりも大きい筒体８としたことで、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７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１３を設けた場合には、第１領域１３に沿うように固定軸３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７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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
本実施の形態１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８を構成したが、これに限られない。曲率を有する第１領域１３と、直線状の第２領域１４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１３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８のデザイン性を含めた設計自由度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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】
【００４３】
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
８    筒体
８ａ    内側側面
９    支持部材
１０    送風方向
１１ａ    最上流位置
１２ａ    最下流位置
１２ｂ    最下流位置
１３    第１領域
１４    第２領域
１６    正圧面
１７    負圧面
１８    翼端渦
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】
2020051372.tif 000003
【図２】
2020051372.tif 000004
【図３】
2020051372.tif 000005
【図４】
2020051372.tif 000006
【図５】
2020051372.tif 000007
【図６】
2020051372.tif 000008