(57)【要約】【課題】従来の天井扇風機では、取付部の傾斜面によって剛性に差異が発生し変形量に偏りが生じ、応力分布が均等にならず片側に応力が偏って集中して最大応力が大きくなるという課題がある。【解決手段】図４に示すように、羽根板６は電動機１に固定する根元部７と前記電動機１の回転によって揚力を発生する翼部７からなり、前記根元部７には前記翼部８を水平面から前記電動機１の回転円周方向に角度を有した状態に保持するための傾斜面１２を形成し、頂点が複数のビードで形成した補強リブ１４の高さを変化させて配置することで傾斜面１２による剛性の差異を打ち消して、前記電動機１の半径方向中心線１１の両側で根元部に発生する応力の偏りをなくすようにしたものであり、最大応力を低減できる。【選択図】図４
2010048119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向を天井面に対して垂直に保持した電動機に複数の金属製の羽根板を配置し、この羽根板は前記電動機に固定する根元部と前記電動機の回転によって揚力を発生する翼部からなり、前記根元部には前記翼部を水平面から前記電動機の回転円周方向に角度を有した状態に保持するための傾斜面を形成し、前記電動機の半径方向中心線の両側で根元部に発生する応力の偏りをなくすようにした天井扇風機。
【請求項２】
根元部に補強リブを電動機の半径方向中心線に対して非対称に設けることを特徴とした請求項１記載の天井扇風機。
【請求項３】
補強リブは、電動機の半径方向中心線に沿った頂点が複数のビードで形成したものである請求項２記載の天井扇風機。
【請求項４】
補強リブは、少なくとも２つの断面形状を有した請求項３記載の天井扇風機。
【請求項５】
補強リブは、同じ断面形状である請求項３記載の天井扇風機。
【請求項６】
補強リブは、その断面形状の高さを変化させることを特徴とした請求項５記載の天井扇風機。
【請求項７】
補強リブは、その断面形状の幅を変化させることを特徴とした請求項５記載の天井扇風機。
【請求項８】
補強リブは、その長さを変化させることを特徴とした請求項５記載の天井扇風機。
【請求項９】
補強リブは、前記電動機の半径方向中心線の両側に配置する数が異なることを特徴とした請求項５記載の天井扇風機。
【請求項１０】
補強リブの断面形状を四角形とした請求項５〜９いずれかに記載の天井扇風機。
【請求項１１】
傾斜面は曲げ方向の異なる２つの曲部を有し、この曲部の曲げ角度を９０度以上の鈍角で同一とした請求項１〜１０いずれか記載の天井扇風機。
【請求項１２】
根元部の回転円周方向の幅を翼部の幅より大きくした請求項１〜１１いずれかに記載の天井扇風機。
【請求項１３】
根元部の電動機への固定位置を回転円周方向の両端２個所および中央の計三個所とした請求項１〜１２いずれかに記載の天井扇風機。
【請求項１４】
根元部の電動機への固定位置の両端２個所の半径方向位置よりも中央の半径方向位置を大きくした請求項１３記載の天井扇風機。
【請求項１５】
羽根板が根元部と翼部の２つの別部品を接合して構成している請求項１〜１４いずれかに記載の天井扇風機。
【請求項１６】
根元部と翼部を複数の接合手段で接合している請求項１５記載の天井扇風機。
【請求項１７】
複数の接合手段の配置を半径方向の複数個所に分け、接合手段の個数を半径が最も大きい位置の個数を半径が小さい位置よりも多くした請求項１６記載の天井扇風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として屋内の天井面に吊り下げて使用する天井扇風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の天井扇風機は、電動機に複数枚の羽根板の一端を固定し、片持ち支持されているものが広く知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その天井扇風機について図９および図１０を参照しながら説明する。図９に示すように、羽根板１０１は電動機１０２に固定するための取付部１０３と揚力を発生する翼部１０４からなり、取付部１０３には翼部１０４を水平面から角度を有した状態に保持するための傾斜面１０５と、電動機１０２に固定するための２箇所の取付孔１０６と、剛性を向上させるための円筒部１０７が周縁部に一体に形成されている。図１０に示すように、電動機１０２の回転子１０８の外周に設けた支持枠１０９にねじ１１０を用いて複数枚の羽根板１０１が取り付けて使用される。
【特許文献１】実開平３−３０５９９号公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の天井扇風機では、取付部の傾斜面によって羽根板半径方向の中心線両側の剛性に差異が発生し傾斜面による段差の小さい側の剛性が小さくなる。運転時や停止時に羽根板に荷重が加わると剛性の差異によって変形量に偏りが生じ、応力分布が中心線の両側で均等にならず傾斜面による段差の小さい側に発生する応力が大きくなる。片側に応力が偏って集中することから、最大応力が大きくなり、長期間の使用によっては破損に至りやすくなるという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、羽根板に加わる荷重に対して発生する応力分布を均等にして偏りをなくすことで最大応力を低減できるため、羽根板が破損に至りにくく安全性が向上する天井扇風機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】
【０００６】
本発明の天井扇風機は、上記目的を達成するために、回転軸方向を天井面に対して垂直に保持した電動機に複数の金属製の羽根板を配置し、この羽根板は前記電動機に固定する根元部と前記電動機の回転によって揚力を発生する翼部からなり、前記根元部には前記翼部を水平面から前記電動機の回転円周方向に角度を有した状態に保持するための傾斜面を形成し、前記電動機の半径方向中心線の両側で根元部に発生する応力の偏りをなくすようにしたことにより、応力が分散平均化されることで最大応力を低減できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、補強リブを電動機の半径方向中心線に対して非対称に設ける構成により、羽根板に加わる荷重に対して発生する応力分布を均等にして偏りをなくすことで最大応力を低減できるため、羽根板が破損に至りにくく安全性が向上する天井扇風機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の請求項１記載の天井扇風機は、回転軸方向を天井面に対して垂直に保持した電動機に複数の金属製の羽根板を配置し、この羽根板は前記電動機に固定する根元部と前記電動機の回転によって揚力を発生する翼部からなり、前記根元部には前記翼部を水平面から前記電動機の回転円周方向に角度を有した状態に保持するための傾斜面を形成し、前記電動機の半径方向中心線の両側で根元部に発生する応力の偏りをなくすようにしたものであり、応力が分散平均化されることで最大応力を低減できる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の天井扇風機は、請求項１記載の天井扇風機において、根元部に補強リブを電動機の半径方向中心線に対して非対称に設けることを特徴としたものであり、傾斜面による剛性の差異をなくして応力分布を均等にできる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の天井扇風機は、請求項２記載の天井扇風機において、補強リブは、電動機の半径方向中心線に沿った頂点が複数のビードで形成したことを特徴としたものであり、金属製の根元部に簡単に加工が施せるという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項４記載の天井扇風機は、請求項３記載の天井扇風機において、補強リブは、少なくとも２つの断面形状を有したことを特徴としたものであり、同一加工面積で簡単に剛性の異なる補強リブが形成できるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項５記載の天井扇風機は、請求項３記載の天井扇風機において、補強リブは、同じ断面形状であることを特徴としたものであり、見かけ上の補強リブ形状を同一にすることができて美観に優れるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項６記載の天井扇風機は、請求項５記載の天井扇風機において、補強リブは、その断面形状の高さを変化させることを特徴としたものであり、見かけ上と加工面積を同一にしながら簡単に異なる剛性の補強リブが形成できるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項７記載の天井扇風機は、請求項５記載の天井扇風機において、補強リブは、その断面形状の幅を変化させることを特徴としたものであり、補強リブの高さを同一にできることで送風による渦発生を一定にでき、発生騒音などを低く抑えることができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項８記載の天井扇風機は、請求項５記載の天井扇風機において、補強リブは、その長さを変化させることを特徴としたものであり、形成するビードの断面形状を同一にできるため加工のための金型製作の工数が単純化できるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項９記載の天井扇風機は、請求項５記載の天井扇風機において、補強リブは、前記電動機の半径方向中心線の両側に配置する数が異なることを特徴としたものであり、形成するビードの断面形状に加えて長さ寸法を同一にできるため金型製作の工数がさらに単純化できるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項１０記載の天井扇風機は、請求項５〜９いずれかに記載の天井扇風機において、補強リブの断面形状を四角形としたことを特徴とするものであり、他の断面形状よりも剛性の向上度合が高いため、ビードを形成するための加工を施す面積を少なくできるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項１１記載の天井扇風機は、請求項１〜１０いずれかに記載の天井扇風機において、傾斜面は曲げ方向の異なる２つの曲部を有し、この曲部の曲げ角度を９０度以上の鈍角で同一の角度としたことを特徴としたものであり、鈍角にすることで曲げ部分の応力集中が緩和され角度を同一にすることで両者に均等な応力が発生して偏りがなくなり応力が低減できる。
【００１９】
本発明の請求項１２記載の天井扇風機は、請求項１〜１１いずれかに記載の天井扇風機において、根元部の回転円周方向の幅を翼部の幅より大きくしたことを特徴としたものであり、根元部の電動機の半径方向に垂直な面の断面積が増加することで応力を低減できる。
【００２０】
本発明の請求項１３記載の天井扇風機は、請求項１〜１２いずれかに記載の天井扇風機において、根元部の電動機への固定位置を回転円周方向の両端２個所および中央の計三個所としたことを特徴としたものであり、応力分布が均等となるのを阻害することなく、電動機への固定個所を増加することによりそれぞれの固定位置での応力を低減できる。
【００２１】
本発明の請求項１４記載の天井扇風機は、請求項１３記載の天井扇風機において、根元部の電動機への固定位置の両端２個所の半径方向位置よりも中央の半径方向位置を大きくしたことを特徴としたものであり、羽根板の固定位置から端部までの見かけ上の距離を短くすることができることにより振動時の変形を抑制するという作用を有し発生する応力を低減できる。
【００２２】
本発明の請求項１５記載の天井扇風機は、請求項１〜１４記載の天井扇風機において、羽根板が根元部と翼部の２つの別部品を接合して構成していることを特徴としたものであり、根元部に必要な剛性を板厚変更により簡単に得られると同時に、補強リブの加工を面積の小さな根元部だけに施せばよいことから、小規模の加工機械で加工できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項１６記載の天井扇風機は、請求項１５記載の天井扇風機において、根元部と翼部を複数の接合手段で接合していることを特徴としたものであり、加工性がよく、加工後の残留ひずみを少なくできるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項１７記載の天井扇風機は、請求項１６記載の天井扇風機において、複数の接合手段の配置を半径方向の複数個所に分け、接合手段の個数を半径が最も大きい位置の個数を半径が小さい位置よりも多くしたことを特徴としたものであり、接合部に発生する応力を分散して低減できるという作用を有する。
【００２５】
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。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明における実施の形態１の天井扇風機要部の側断面図、図２は同正面図、図３は羽根板の正面図、図４（ａ）は根元部の拡大図、図４（ｂ）は根元部の断面Ａ−Ａにおける断面図である。
【００２７】
図１および図２に示すように、天井扇風機の電動機１は中心に円盤状の固定子２と、この固定子２の周囲に近接して設けた円環状の回転子３を備え、回転子３の周縁に固定される支持枠４と、この支持枠４にねじ５によって着脱可能に配置された複数の金属製の羽根板６を有している。
【００２８】
図３に示すように、羽根板６は電動機１の支持枠４に固定する根元部７と、電動機１の回転によって揚力を発生する翼部８を３箇所のリベット９によって接合して構成されている。リベット９による接合は加工性がよく、スポット溶接などと比較して加工後の残留ひずみが少なく、接合強度が安定して得られるという利点がある。また、個数が複数であるためなんらかの要因で１箇所が破損しても根元部と翼部は接合を維持できる。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、根元部７はプレス加工によって１枚の薄板材から成型されており、電動機１の支持枠４に固定するためのねじ孔１０が電動機１の半径方向中心線１１に対して対称となる回転円周方向の両端付近に２箇所設けてあり、翼部８を水平面から電動機１の回転円周方向に角度を有した状態に保持するための傾斜面１２が形成されている。この傾斜面は曲げ方向の異なる２つの曲部１３を有し、それぞれの曲げ角度は９０度以上の鈍角、例えば６０度である。曲げ角度を鈍角で同一にすることで曲部１３に発生する応力集中と偏りを緩和できるため、応力が分散して低減する。根元部７には電動機１の半径方向中心線１１に沿った頂点が複数のビードによる補強リブ１４が形成されている。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、この補強リブ１４の電動機１の半径方向中心線１１に垂直な面の断面形状は四角形であり、断面形状の幅をＷ、高さをＨ、長さをＬとすると、例えば、幅ｗは５ｍｍ、長さｌは８０ｍｍ、高さｈは３ｍｍ〜４．５ｍｍと傾斜面１２による段差が大きい側で低くなるように変化させており、補強リブ１４の個数は中心線を対称に２個ずつ同数を等間隔に配置している。なお、補強リブ１４を配置するとき、電動機の半径方向中心線１１上に１個、両側に同数を配置してもかまわない。このように補強リブ１４の高さを変化させることで電動機１の半径方向中心線１１に対して非対称に設ける構成となっている。
【００３１】
上記構成において、羽根板６に作用する荷重は電動機１の起動停止に関わらず羽根板６自身の質量によって作用する重力荷重、電動機１を起動、回転することによって作用する遠心力や揚抗力があげられるが、羽根板６が金属製で質量が大きいため電動機１の停止時に重力荷重のみ作用するときが羽根板６にとって最大荷重を受けることになる。
【００３２】
羽根板６が重力荷重を受けると根元部７を支点として垂直下方に垂れ下がるように大きく変形するため、根元部７のねじ孔１０近傍に最大応力が発生することが知られている。根元部７の傾斜面１２によって電動機１の半径方向中心線を対称にした両側に剛性の差異が発生、傾斜面１２による段差の大きな側の剛性が高くなるが、補強リブ１４が非対称に配置されており、段差が大きい側で補強リブ１４の高さｈが低いことで剛性の差異を打ち消して均等にすることができる。剛性が均等となることで、両側の根元部７の応力に偏りがなくなり、根元部７の最大応力を低減することができる。その結果、長期間起動停止を繰り返す使用の場合でも羽根板６が破損に至りにくいという効果が得られる。
【００３３】
また、補強リブ１４の断面形状を四角形としているが、形成できる他の形状の三角形や半円形と比較すると同一加工面積当たりの断面係数が大きいことから、同等の剛性を得るための加工面積を少なくすることができる。その結果、加工コストを低減できるという効果が得られる。
【００３４】
（実施の形態２）
図５（ａ）は実施の形態２の羽根板の根元部の拡大図、図５（ｂ）は同根元部の断面Ａ−Ａにおける断面図である。なお、実施の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、根元部７は翼部８よりも幅が大きくなっており、作用する荷重を受ける根元部の断面積が増加するため発生する応力が低減する。また、電動機１の支持枠４に固定するためのねじ孔１０を１箇所追加して計３箇所としている。追加したねじ孔１５は電動機１の半径方向中心線１１上に設けてある。固定個所を増加したことによりねじ孔位置に発生する応力が分散して低減できる。
【００３６】
また、図５（ｂ）に示すように、根元部７の補強リブ１４の断面形状は半円形であり、例えば高さＨは５ｍｍ、長さＬは６０ｍｍ、幅Ｗは１２ｍｍ〜１８ｍｍと傾斜面１２による段差が大きい側で狭くなるように変化させている。このように補強リブ１４の幅を変化させることで電動機１の半径方向の中心線に対して非対称に設ける構成となっている。上記構成において、補強リブ１４が非対称に配置されることで段差による剛性の差異を打ち消して剛性を均等とできるため、両側の根元部７の応力に偏りがなくなり、根元部７の最大応力を低減することができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図６（ａ）は実施の形態３の羽根板の根元部の拡大図、図６（ｂ）は同根元部の断面Ａ−Ａにおける断面図である。なお、実施の形態１および２と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、電動機１の支持枠４に固定するために追加したねじ孔１５の位置は電動機１の半径方向中心線１１上であり、他の２箇所のねじ孔１０よりも電動機１の半径方向の外周側に設けてある。追加したねじ孔１５が外周側にあることにより、羽根板の固定位置から端部までの見かけ上の距離を短くすることができる。その結果、羽根板が運転時に作用する荷重を受けて振動する際の変形を抑制することができるため、発生する応力を低減できる。
【００３９】
また、図６（ｂ）に示すように、根元部の補強リブ１４は、高さＨは４ｍｍ、幅Ｗは６ｍｍ、長さＬは６０ｍｍと同一ながら断面形状を変化させており、傾斜面による段差が大きい側には半円形、段差が小さい側には四角形をそれぞれ２個ずつ配置した。同一寸法の場合、断面形状は半円形よりも四角形のほうが断面係数が大きいことが知られており、断面係数が大きいと補強リブが有する剛性も高くなる。
【００４０】
このように補強リブ１４の断面形状を変化させることで電動機１の半径方向の中心線に対して非対称に設ける構成となっている。
【００４１】
上記構成において、補強リブ１４が非対称に配置されることで段差による剛性の差異を打ち消して剛性を均等とできるため、両側の根元部７の応力に偏りがなくなり、根元部７の最大応力を低減することができる。
【００４２】
（実施の形態４）
図７は実施の形態４の羽根板の根元部の拡大図である。なお、実施の形態１〜３と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図７に示すように、根元部７と翼部８を３箇所のリベットで接合しており、その配置は電動機１の半径方向の内周側に１箇所、外周側に２箇所設けており、外周側の２箇所は同一半径位置となっている。羽根板６に作用する荷重によってリベット９に発生する応力は外周側が大きくなるため、その外周側のリベット個数を２箇所とすることで応力が分散して低減する。
【００４４】
また、根元部の補強リブ１４は、断面形状が四角形であり、高さｈは３ｍｍ、幅ｗは３ｍｍ、長さｌは９０ｍｍとすべて同一でありながら配置する個数を例えば傾斜面による段差が大きい側には２個、段差が小さい側には３個と変化させて配置した。このように補強リブ１４の個数を変化させることで電動機１の半径方向の中心線に対して非対称に設ける構成となっている。
【００４５】
上記構成において、補強リブ１４が非対称に配置されることで段差による剛性の差異を打ち消して剛性を均等とできるため、両側の根元部７の応力に偏りがなくなり、根元部７の最大応力を低減することができる。
【００４６】
（実施の形態５）
図８は実施の形態５の羽根板の根元部の拡大図である。なお、実施の形態１〜４と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４７】
図８に示すように、根元部の補強リブ１４は、断面形状が四角形であり、高さｈは３ｍｍ、幅ｗは３ｍｍ、長さｌは７０〜８０ｍｍと傾斜面１２による段差が大きい側で短くなるように変化させている。このように補強リブ１４の長さを変化させることで電動機１の半径方向の中心線に対して非対称に設ける構成となっている。
【００４８】
上記構成において、補強リブ１４が非対称に配置されることで段差による剛性の差異を打ち消して剛性を均等とできるため、両側の根元部７の応力に偏りがなくなり、根元部７の最大応力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１の天井扇風機要部の側断面図
【図２】同正面図
【図３】本発明の実施の形態１の羽根板の正面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１の根元部の拡大正面図、（ｂ）同断面Ａ−Ａにおける断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２の根元部の拡大正面図、（ｂ）同断面Ａ−Ａにおける断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態３の根元部の拡大正面図、（ｂ）同断面Ａ−Ａにおける断面図
【図７】本発明の実施の形態４の根元部の拡大正面図
【図８】本発明の実施の形態５の根元部の拡大正面図
【図９】従来例の天井扇風機の根元部の拡大図
【図１０】従来例の天井扇風機要部の断面図
【符号の説明】
【００５０】
１    電動機
２    固定子
３    回転子
４    支持枠
５    ねじ
６    羽根板
７    根元部
８    翼部
９    リベット
１０  ねじ孔
１１  半径方向中心線
１２  傾斜面
１３  曲部
１４  補強リブ
１５  追加したねじ孔
【図１】
2010048119.tif 000003
【図２】
2010048119.tif 000004
【図３】
2010048119.tif 000005
【図４】
2010048119.tif 000006
【図５】
2010048119.tif 000007
【図６】
2010048119.tif 000008
【図７】
2010048119.tif 000009
【図８】
2010048119.tif 000010
【図９】
2010048119.tif 000011
【図１０】
2010048119.tif 000012