(57)【要約】【課題】風速によって涼を得たり、空気の撹拌等に使用される天井扇において、省エネルギーで気流による清涼感が得られる天井扇を提供することを目的とする。【解決手段】傾斜部５の取付角は、ブレード４の各半径方向の位置に関わらず一定であるが、反り部６の取付角は、いずれの半径方向の位置においても傾斜部５の取付角より小さく、かつブレード４の外周側に向かうにつれ、その取付角が漸次減少する捻り形状を有した構成により、傾斜部５と反り部６の境界付近にファン仕事量の最大値が存在するようになるため、気流吸込時の圧損を低減し、低消費電力で大風量とすることができ、省エネルギーで気流による清涼感を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記回転軸を中心に回転する電動機と、前記電動機の全部または一部を内包する回転体と、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、
前記ブレードの内周側に上反角が０度となる傾斜部と、前記ブレードの外周側に上反角が０度より大きい反り部と、からなり、
前記傾斜部の取付角が一定であり、
前記反り部の取付角は、前記傾斜部の取付角より小さく、
かつ前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その取付角が漸次減少する捻り形状を有することを特徴とする天井扇。
【請求項２】
前記傾斜部の半径方向の距離は、前記ブレードの半径方向の距離の７０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の天井扇。
【請求項３】
前記反り部の最大弦長は、前記傾斜部の最大弦長よりも小さい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。
【請求項４】
前記反り部の弦長は、前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その長さが漸次減少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。
【請求項５】
前記ブレードの断面の一部が、翼型形状であ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。
【請求項６】
前記傾斜部の最大肉厚が、前記反り部の最大肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の天井扇。
【請求項７】
前記傾斜部の最大肉厚が、前記ブレードの外周側に向かうにつれ、漸次減少することを特徴とする請求項６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、ブレード半径方向の周速に応じて取付角を最適化した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７〜８を参照しながら説明する。
【０００４】
図７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１０３と、本体１０１を天井に取付ける天井取付部１０４と、天井扇モータ１０３に取り付けられた複数の捻りブレード１０５と、捻りブレード１０５の回転中心となるハブ部１０６とからなる。なお、本体１０１の直径は１５００ｍｍである。
【０００５】
図８に示すように、捻りブレード１０５はブレードの根元（ＲＥ）から先端（ＴＥ）まで連続的に捻った構造となっている。取付角は周速に応じて最適化しており、正圧面が凹面で、負圧面が凸面に湾曲している。取付角とは、半径方向に対して垂直な各ブレード断面における前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＲＥ）とを結ぶ直線である弦長と、回転面とのなす角度を示し、半径方向はＲＥからＴＥに向かう方向を示す。
【０００６】
捻りブレード１０５の弦長は、ＲＥからＴＥにかけて、その長さが漸次減少している。
【０００７】
なお、本従来例では一例として、捻りブレード１０５の距離（Ｄ１）を６１２ｍｍとし、Ｄ１を５つの中間面（ＲＳ）で等分した距離（Ｄ２）を１０２ｍｍとしている。また、捻りブレード１０５の回転面と弦長のなす角度である取付角をＲＥで３２°、ＴＥで５°としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
このような従来の天井扇において、周速に応じた取付角を採用している捻りブレード１０５は、一般的な軸流ファンのように、羽根回転面に対して垂直方向の流れを生成するのであれば効率的な昇圧が可能となる。しかしながら、天井扇のように、吸込側が回転面に対して斜め横方向、吹出側が回転面に対して垂直方向となるような場合には、周速に応じた取付角を採用すると、主に捻りブレード１０５の根元側で行う昇圧作用が気流吸込時の圧損増大に影響し、ファン効率が低下して、消費電力の増加や風量の低下を招くという課題があった。ファン効率とはファン仕事量（全圧＋風量）を軸動力で除した値を指す。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、省エネ性に優れ、かつ大風量となる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】
【００１１】
そして、この目的を達成するために、本発明は、回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記回転軸を中心に回転する電動機と、前記電動機の全部または一部を内包する回転体と、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、前記ブレードの内周側に上反角が０度となる傾斜部と、前記ブレードの外周側に、上反角が０度以上となる反り部と、からなり、前記傾斜部の取付角が一定であり、前記反り部の取付角は、前記傾斜部の取付角より小さく、かつ前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その取付角が漸次減少する捻り形状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】
【００１２】
本発明によれば、回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記回転軸を中心に回転する電動機と、前記電動機の全部または一部を内包する回転体と、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、前記ブレードの内周側に上反角が０度となる傾斜部と、前記ブレードの外周側に、上反角が０度以上となる反り部と、からなり、前記傾斜部の取付角が一定であり、前記反り部の取付角は、前記傾斜部の取付角より小さく、かつ前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その取付角が漸次減少する捻り形状を有するという構成にしたことにより、傾斜部と反り部の境界付近にファン仕事量の最大値が存在するようになるため、気流吸込時の圧損を低減し、低消費電力で大風量を得ることができる。また、ブレードの反り部により昇圧された気流は、その風速ベクトルが八の字型に傾くため、送風面積を拡大し、風量を増加させることができるので、省エネルギーで気流による清涼感が得られるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１の天井扇のＹＺ平面から見た図、（ｂ）本発明の実施の形態１の天井扇のＸＹ平面から見た図、（ｃ）本発明の実施の形態１のＸＺ平面から見た図
【図４】本発明の実施の形態１の天井扇のブレードを示す断面図
【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】（ａ）本発明の実施の形態１の天井扇の回転中心から３００ｍｍにおけるブレード断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の天井扇の回転中心から５２５ｍｍにおけるブレード断面図
【図７】従来の天井扇を示す斜視図
【図８】従来の天井扇の捻りブレードを示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の請求項１記載の天井扇は、回転軸の一端を天井面に固定する取付手段と、前記回転軸を中心に回転する電動機と、前記電動機の全部または一部を内包する回転体と、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、前記ブレードの内周側に上反角が０度となる傾斜部と、前記ブレードの外周側に、上反角が０度以上となる反り部と、からなり、前記傾斜部の取付角が一定であり、前記反り部の取付角は、前記傾斜部の取付角より小さく、かつ前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その取付角が漸次減少する捻り形状を有するという構成を有する。
【００１５】
これにより、傾斜部と反り部の境界付近にファン仕事量の最大値が存在するようになるため、気流吸込時の圧損を低減し、低消費電力で大風量を得ることができる。また、ブレードの反り部により昇圧された気流は、その風速ベクトルがハの字型に傾くため、送風面積を拡大し、風量を増加させることができるので、省エネルギーで気流による清涼感が得られるという効果を奏する。
【００１６】
また、前記傾斜部の半径方向の距離は、前記ブレードの半径方向の距離の５０〜８０％であるという構成にしてもよい。
【００１７】
これにより、最大風速値を創出する傾斜部と反り部との境界位置を最適化できる。
【００１８】
また、前記反り部の最大弦長は、前記傾斜部の最大弦長よりも小さいという構成にしてもよい。
【００１９】
これにより、反り部にかかる抗力を低減することができる。
【００２０】
また、前記反り部の弦長は、前記ブレードの外周側に向かうにつれ、その長さが漸次減少するという構成にしてもよい。
【００２１】
これにより、反り部にかかる抗力を低減することができる。
【００２２】
また、前記ブレードの断面の一部が、翼型形状であるという構成にしてもよい。
【００２３】
これにより、ブレードが効率的に昇圧することができる。
【００２４】
また、前記傾斜部の最大肉厚が、前記反り部の最大肉厚よりも大きいという構成にしてもよい。
【００２５】
これにより、送風性能を維持したまま、ブレードのたわみ及び応力を強化することができるので、たわみによる外観の低下を防止するとともに、耐衝撃性を高めるという効果を奏する。
【００２６】
また、前記傾斜部の最大肉厚が、前記ブレードの外周側に向かうにつれ、漸次減少するという構成にしてもよい。
【００２７】
これにより、送風性能を維持したまま、最小限の樹脂量でブレードのたわみ及び応力を強化することができるので、たわみによる外観の低下を防止するとともに、耐衝撃性を高めるという効果を奏する。
【００２８】
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。
【００２９】
（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、回転軸の一端を天井面に固定する取付手段１と、回転軸を中心に回転する電動機２と、電動機２の全部または一部を内包する回転体３と、回転体３に固定される複数のブレード４とを有している。本実施の形態では、一例として天井扇の直径を１５００ｍｍ、ブレード枚数を５枚としている。
【００３０】
図２に示すように、ブレード４は、その内周側（ブレードのＲＥ側）に上反角が０度となる傾斜部５と、外周側（ブレードのＴＥ側）に上反角が０度より大きい反り部６を有している。
【００３１】
ここで、図３を用いて上反角について説明する。
【００３２】
図３は、回転軸を通り、かつＲＥの弦長の中点と同じ高さに位置する点を原点としたＸＹＺ座標を定義した場合の各平面（ＹＺ平面、ＸＹ平面、ＸＺ平面）から見たブレード４を示している。原点及びブレード４の各半径方向の位置における弦長の中点を○で示し、○をＸＺ平面に平行な投影面に転写した点を●で示す。上反角とは、原点の転写点（●）と、傾斜部あるいは反り部のいずれか１つの転写点（●）とを結ぶ直線と、水平線とのなす角度を示している。本実施の形態では一例として、傾斜部５と反り部６との境界位置を原点から４５０ｍｍとしている。また、反り部６のＴＥ位置まで上反角が漸次増加しており、ＴＥ位置における上反角をθとすると、θ＝２度としている。
【００３３】
また、図４は電動機２側からみたブレード４の断面図を示したものである。図４に記載している数値は、各半径方向の原点からの距離を示す。図４に示すように、傾斜部５の取付角は、ブレード４の各半径方向の位置に関わらず一定であるが、反り部６の取付角は、いずれの半径方向の位置においても傾斜部５の取付角より小さく、かつブレード４の外周側に向かうにつれ、漸次減少する捻り形状を有している。ここで取付角とは、半径方向に垂直な各ブレード断面における前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＲＥ）とを結ぶ直線である弦長と、回転面とのなす角度を示す。本実施の形態では一例として、傾斜部５の取付角を２０°、反り部６の半径方向５２５ｍｍにおける取付角を１７°、６００ｍｍでは１５°、６７５ｍｍは１３°、７１３ｍｍは１２°としている。
【００３４】
このような構成によれば、傾斜部５と反り部６の境界付近にファン仕事量の最大値が存在することにより、気流吸込時の圧損を低減し、低消費電力で大風量を得ることができる。また、ブレード４の反り部６により昇圧された気流は、その風速ベクトルがハの字型に傾くため、送風面積を拡大し、風量を増加させることができるので、省エネルギーで気流による清涼感を得ることができる。
【００３５】
図５に示すように、傾斜部５の半径方向の距離はブレード４の半径方向の距離の５０〜８０％としている。本実施の形態では一例として、傾斜部５はブレード４半径方向の距離の６０％としている。これにより、最大風速値を創出する傾斜部５と反り部６の境界位置を最適化できる。
【００３６】
また、反り部６の最大弦長は、傾斜部５の最大弦長よりも小さくしている。本実施の形態では一例として、傾斜部５の最大弦長を１１４ｍｍ、反り部６の最大弦長を１０５ｍｍとしている。これにより、反り部６にかかる抗力を低減することができる。
【００３７】
また、反り部６の弦長は、ブレード４の外周側に向かうにつれ、その長さが漸次減少している。本実施の形態では一例として、反り部６の半径方向５２５ｍｍにおける弦長を１０５ｍｍ、６００ｍｍでは弦長１００ｍｍ、６７５ｍｍは弦長９５ｍｍ、７１３ｍｍは弦長９０ｍｍとしている。これにより、反り部６にかかる抗力を低減することができる。
【００３８】
図６に示すように、ブレード４の断面の一部を翼型形状としている。これにより、ロスなく効率的に昇圧することができる。
【００３９】
また、同じく図６に示すように、傾斜部５の最大肉厚（ＦＴ）は、反り部６の最大肉厚（ＷＴ）よりも大きい。本実施の形態では一例として、傾斜部５のＦＴを８ｍｍ、反り部６のＷＴを６ｍｍとしている。これにより、送風性能を維持したまま、ブレード４のたわみ及び応力を強化することができるので、たわみによる外観の低下を防止するとともに、耐衝撃性を高めることができる。なお、ＲＥ位置における傾斜部５のＦＴを８ｍｍとして、反り部６に近づくにつれ、ＦＴが漸次減少するような構成にしてもよい。
【実施例】
【００４０】
実施の形態１に示した天井扇（改善モデル）について、その性能を実測した。その比較対象として、従来の天井扇のようにブレード４の根元から先端まで連続的に捻った構造としたものを評価し、これを比較モデルとする。
【００４１】
改善モデル、比較モデルの各パラメータを表１に示す。
【００４２】
【表１】
2012122472.tif 000003
【００４３】
なお、表１以外のパラメータ（ブレードの距離Ｄ１や上反角等）はすべて同一とする。
【００４４】
上記天井扇について、ＩＥＣ規格に基づいて測定した結果を表２に示す。なお、モータはパナソニックエコシステムズ社製天井扇（品番：Ｖ６０ＷＫ，定格電圧２４０Ｖ）を用いた。
【００４５】
【表２】
2012122472.tif 000004
【００４６】
表２に示すように、比較モデルに対して改善モデルでは、風速、風量ともに良化した。トルクは比較モデルより大きいものの、ファン効率で比較すると、比較モデルより良化していることが確認された。
【００４７】
なお、本実施例で示した改善モデル、比較モデルにおける取付角を、同比率で寝かせ、トルクを低下させた評価を行ったところ、本実施例で示したものと同様の結果が得られたことを付記する。
【００４８】
さらに、天井扇の省エネ性能を示すＣＯＰについて、本改善モデルと、従来例にて示したＨａｍｐｔｏｎ  Ｂａｙ社製天井扇（品番：９２８５６，品面：Ｇｏｓｓａｍｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ）を比較すると、改善モデルでは３．６、従来例では２．７となり、改善モデルの優位性が示された。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかる天井扇は、傾斜部の取付角を、ブレードの各半径方向の位置に関わらず一定とすることで、傾斜部と反り部の境界付近にファン仕事量の最大値が存在するようになるため、気流吸込時の圧損を低減し、低消費電力で大風量を得ることができるので、省エネルギーで気流による清涼感を得ることができ、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】
【００５０】
１  取付手段
２  電動機
３  回転体
４  ブレード
５  傾斜部
６  反り部
【図１】
2012122472.tif 000005
【図２】
2012122472.tif 000006
【図３】
2012122472.tif 000007
【図４】
2012122472.tif 000008
【図５】
2012122472.tif 000009
【図６】
2012122472.tif 000010
【図７】
2012122472.tif 000011
【図８】
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