(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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し、
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度であり、
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であり、
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である取付角を、前記前進翼部の回転軸側から外周端にかけて徐々に小さく構成し、
前記ブレードの正圧翼面に、流入した気流を回転軸側に誘導する風向変更手段を有する天井扇。
【請求項２】
前記風向変更手段が、スリットである請求項１に記載の天井扇。
【請求項３】
前記風向変更手段が、リブである請求項１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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
以下、その天井扇について図１２を参照しながら説明する。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，２１０，９１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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し、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度であり、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であり、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である取付角を、前記前進翼部の回転軸側から外周端にかけて徐々に小さく構成し、前記ブレードの正圧翼面に、流入した気流を回転軸側に誘導する風向変更手段を有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。
【発明の効果】
【００１１】
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し、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度であり、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であり、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である取付角を、前記前進翼部の回転軸側から外周端にかけて徐々に小さく構成し、前記ブレードの正圧翼面に、流入した気流を回転軸側に誘導する風向変更手段を有する。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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の天井扇を示す斜視図
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【図８】本発明の実施の形態１の天井扇を示す側面図
【図９】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
【図１０】本発明の実施の形態２の天井扇を示す斜視図
【図１１】本発明の実施の形態２の天井扇を示す側面図
【図１２】従来の天井扇を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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し、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度であり、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であり、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である取付角を、前記前進翼部の回転軸側から外周端にかけて徐々に小さく構成し、前記ブレードの正圧翼面に、流入した気流を回転軸側に誘導する風向変更手段を有するという構成を有する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。      
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
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
【図１】
0005712346.tif 000002
【図２】
0005712346.tif 000003
【図３】
0005712346.tif 000004
【図４】
0005712346.tif 000005
【図５】
0005712346.tif 000006
【図６】
0005712346.tif 000007
【図７】
0005712346.tif 000008
【図８】
0005712346.tif 000009
【図９】
0005712346.tif 000010
【図１０】
0005712346.tif 000011
【図１１】
0005712346.tif 000012
【図１２】
0005712346.tif 000013