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技術 扇風機用のプロペラファン

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 谷口和宏重森正宏
出願日 2014年3月25日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-061350
公開日 2015年10月22日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2015-183605
状態 特許登録済
技術分野 非容積形ポンプの構造
主要キーワード 回転軸方向位置 気流流れ 極値点 翼半径 取付角 後縁形状 最下流位置 接点位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

従来の扇風機用のプロペラファンは、吹き出す気流風速減衰が大きいために気流の風速が遅くなるという課題があり、気流の風速減衰を抑制することで風速の速い気流を発生させることを目的としている。

解決手段

回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を中間部12とした際、子午面から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において軸方向の高さが最も風下側になるように極値を有する軸方向極値点15を備え、且つ、回転軸2の方向から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点13を備え、軸方向極値点15と回転方向極値点13の位置を合わせるようにしたことで、風速の減衰を抑制して風速の速い気流を発生させることができる。

概要

背景

従来の扇風機用のプロペラファンの形状として、例えば特許文献1に記載する構成が示されている。

以下、そのプロペラファンの形状について図9(a)及び図9(b)を参照しながら説明する。

図9(a)に従来の扇風機用のプロペラファンを回転軸方向から見た形状を示す正面図、図9(b)に従来の扇風機用のプロペラファンの回転α5における1枚の前縁方向から見た側面図を示している。

図9(a)に示すように、プロペラファン101は、回転軸102を有するハブ103と、ハブ103の外周に形成される複数のブレード104を具備している。さらに、ブレード104の形状は、円弧状とした前縁105と、同じく円弧状とした後縁106を有している。

回転軸102を中心に回転位置を示す線を引いたとき、翼から最後に吹き出される位置をα5とし、α5と後縁106との接点位置をPrとする。

図9(b)に示すように、1枚のブレードを側面から見ると、回転軸102に垂直な平面と後縁106との接点位置をPzとした場合、PrとPzは異なる位置に存在している。

概要

従来の扇風機用のプロペラファンは、吹き出す気流風速減衰が大きいために気流の風速が遅くなるという課題があり、気流の風速減衰を抑制することで風速の速い気流を発生させることを目的としている。回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を翼中間部12とした際、子午面から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において軸方向の高さが最も風下側になるように極値を有する軸方向極値点15を備え、且つ、回転軸2の方向から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点13を備え、軸方向極値点15と回転方向極値点13の位置を合わせるようにしたことで、風速の減衰を抑制して風速の速い気流を発生させることができる。

目的

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、気流の風速減衰を抑制することで風速の速い気流を発生させ、且つ、回転トルクを増大させないことでモータ消費電力の増大を抑制することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転中心回転軸を有するハブと、前記ハブの周囲に複数配列したを備え、前記翼の翼弦長L、翼間ピッチTからなるソリディテイσ=L/Tが0.50〜0.95とし、前記翼の直径D1、前記ハブの直径D2からなるハブ比D2/D1=0.2〜0.4とした扇風機用のプロペラファンであって、前記プロペラファンは、周囲を環状に覆う風洞を設けずに軸方向に気流送風する構成とし、前記翼の形状は、最も外周に位置し円弧状を成す翼端部と前記ハブに接する翼根元部を連続して繋いだ形状とし、前記回転軸の中心から前記翼端部までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を翼中間部とした際、子午面から見た後縁曲線形状は、前記翼中間部に軸方向の高さが最も風下側になるように極値を有する軸方向極値点を備え、前記軸方向極値点から前記翼端部に向かって漸次風上側に傾斜する形状で、且つ、前記回転軸の方向から見た前記後縁の曲線形状は、前記翼中間部に回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点を備え、前記回転方向極値点から前記翼端部に向かうにつれて漸次前進する形状とし、前記軸方向極値点と前記回転方向極値点の位置を合わせるようにしたことを特徴とする扇風機用のプロペラファン。

請求項2

前記回転軸の中心から前記ハブの外側、すなわち前記翼根元部までの半径をR2とし、R2から前記半径R1までの各半径位置における翼弦中点を結んだ線を翼弦中心線とし、前記翼弦中心線及び前記前縁は、子午面から見た際に、前記翼中間部から前記翼端部に向かって軸方向の高さが漸次風上側に傾斜し、且つ、前記回転軸の方向から見た際に、前記翼中間部から前記翼端部に向かって回転方向に対して前進する形状であることを特徴とする請求項1に記載の扇風機用のプロペラファン。

技術分野

0001

本発明は、居室内天井や壁、床面に設置され、直接気流による体感温度の減少や室内の空気の循環に使用される扇風機に関するものである。

背景技術

0002

従来の扇風機用のプロペラファンの形状として、例えば特許文献1に記載する構成が示されている。

0003

以下、そのプロペラファンの形状について図9(a)及び図9(b)を参照しながら説明する。

0004

図9(a)に従来の扇風機用のプロペラファンを回転軸方向から見た形状を示す正面図、図9(b)に従来の扇風機用のプロペラファンの回転α5における1枚の前縁方向から見た側面図を示している。

0005

図9(a)に示すように、プロペラファン101は、回転軸102を有するハブ103と、ハブ103の外周に形成される複数のブレード104を具備している。さらに、ブレード104の形状は、円弧状とした前縁105と、同じく円弧状とした後縁106を有している。

0006

回転軸102を中心に回転位置を示す線を引いたとき、翼から最後に吹き出される位置をα5とし、α5と後縁106との接点位置をPrとする。

0007

図9(b)に示すように、1枚のブレードを側面から見ると、回転軸102に垂直な平面と後縁106との接点位置をPzとした場合、PrとPzは異なる位置に存在している。

先行技術

0008

特開2005−133677号公報

発明が解決しようとする課題

0009

扇風機は人に気流を当てることで涼感を得て快適性を向上させることが望まれており、そのためにはプロペラファンから吹き出す気流の風速を速くすることが必要である。しかし、従来の扇風機用のプロペラファンの翼形状では、吹き出す気流の風速減衰が大きいために気流の風速が遅くなってしまうという課題があった。

0010

これは、例えば図9(a)、図9(b)に示す従来のプロペラファンの場合、気流の流れを解析し、回転位置がα1〜α5まで翼が回転した場合の空気の流れを観察していくと、以下の様に気流が発生していることが確認できた。

0011

まず、回転位置α1で翼端の前縁から空気が流入し、回転位置α2で翼端から翼根元までの前縁すべてに空気が流入して翼面上を空気が流れる。翼面を流れる空気は翼の回転によって流速を速めながら気流となって流れ、回転位置α3の時に翼端部から気流が吹き出される。その後、回転位置α4のときに接点Pzから気流が吹き出される。このとき、接点Pzの気流の半径方向外側には翼端から吹き出した気流が隣接して流れているが、接点Pzの気流の半径方向内側の気流は、まだ後縁に達していないため、吹き出されておらず、気流が無い状態になっている。そのため、接点Pzから吹き出した気流は、その内側の空気との風速差が大きく、風速が減衰してしまう。回転位置α5に至る間に、接点Pzの後縁から内側の接点Prに向かって順に気流が吹き出されるが、そのとき、図9(b)に示すように、接点Pzから吹き出した気流はすでに軸方向に下流を流れており、空気抵抗を受けて風速が大きく減衰した状態になっていることが分かった。

0012

これを模式化したグラフとして、図10(a)に気流が吹き出し始める回転位置α3からα5のときの翼半径位置と吹出風速の関係を示し、図10(b)に後縁形状と気流が吹き出し始める回転位置α3からα5における翼半径位置と気流の軸方向位置を示す。

0013

図10(a)に示すように、回転位置α3のときに翼端側から気流が吹き出し始め、回転位置α4のときに翼中央側からも気流が吹き出し始めるが、その時、翼端側の気流の風速は減衰により風速が低下していく。最終的に回転位置α5の際の風速は、半径方向外側ではすでに気流を吹き出して時間が経過しているため、風速はかなり減衰して低くなっている。接点Prがある半径方向内側は気流を吹き出した直後であるため風速は減衰していないが、翼半径が小さいために周速が低く、翼端側の吹き出し風速と比較すると相対的に低い風速となっている。また、図10(b)に示すように、翼半径位置と後縁の回転軸方向位置の関係は、接点Pzが極大となり、接点Pzから半径方向に遠くなるにつれて高さが低くなっている。しかし、回転位置α3からα5に至るまで、半径方向外側から順次気流が吹き出されていくため、回転位置α5の際には翼端側の吹出気流の高さ位置はかなり下流に移動していることがわかる。

0014

図10(a)と図10(b)を照らし合わせて比較すると、後縁の接点Prと接点Pzの半径位置が異なっていることがわかる。図10(a)から回転位置α3の時に接点Pzから吹出されたときの気流の位置は、図10(b)の回転位置α3を参照すると、後縁の形状によって最も下流側から吹き出されていることが分かる。このとき、接点Pzの半径方向内側には気流が無い上に回転位置α4になるにつれて接点Pzの半径方向内側から気流が吹き出され始めるが、後縁の位置が低く、上流側から吹き出しているため、すでに接点Pzから吹き出された気流に隣接していない。したがって、接点Pzから吹き出した気流の風速が減衰してしまう。

0015

また、もう一つの課題として、例えば従来技術の翼形状の別の一例があり、以下に記載する。説明するにあたり、翼の任意の半径位置における円筒断面形状において、前縁の点と後縁の点を結んだ直線と回転軸に垂直な平面との成す角度を取付角と呼ぶこととする。

0016

プロペラファンを回転させた際に最も周速が速くなる翼端側の気流の吹き出し風速を上げるため、翼端部の取付角を大きくすると翼端部の正圧面で生じる圧力が高くなり、プロペラファンを回転させる際の抵抗が増加するためにモータの必要回転トルクが増大し、モータの消費電力が増大するという課題もある。

0017

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、気流の風速減衰を抑制することで風速の速い気流を発生させ、且つ、回転トルクを増大させないことでモータの消費電力の増大を抑制することを目的とする。

課題を解決するための手段

0018

そして、この目的を達成するために、本発明は、回転中心に回転軸を有するハブと、ハブの周囲に複数配列した翼を備え、翼の翼弦長L、翼間ピッチTからなるソリディテイσ=L/Tが0.50〜0.95とし、翼の直径D1、ハブの直径D2からなるハブ比D2/D1=0.2〜0.4とした扇風機用のプロペラファンであって、プロペラファンは、周囲を環状に覆う風洞を設けずに軸方向に気流を送風する構成とし、翼の形状は、最も外周に位置し円弧状を成す翼端部とハブに接する翼根元部を連続して繋いだ形状とし、回転軸の中心から翼端部までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を翼中間部とした際、子午面から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に軸方向の高さが最も風下側になるように極値を有する軸方向極値点を備え、軸方向極値点から翼端部に向かって漸次風上側に傾斜する形状で、且つ、回転軸の方向から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点を備え、回転方向極値点から翼端部に向かうにつれて漸次前進する形状とし、軸方向極値点と回転方向極値点の位置を合わせるようにしたことを特徴とする扇風機用のプロペラファンとしたものであり、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

0019

本発明によれば、回転中心に回転軸を有するハブと、ハブの周囲に複数配列した翼を備え、翼の翼弦長L、翼間ピッチTからなるソリディテイσ=L/Tが0.50〜0.95とし、翼の直径D1、ハブの直径D2からなるハブ比D2/D1=0.2〜0.4とした扇風機用のプロペラファンであって、プロペラファンは、周囲を環状に覆う風洞を設けずに軸方向に気流を送風する構成とし、翼の形状は、最も外周に位置し円弧状を成す翼端部とハブに接する翼根元部を連続して繋いだ形状とし、回転軸の中心から翼端部までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を翼中間部とした際、子午面から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に軸方向の高さが最も風下側になるように極値を有する軸方向極値点を備え、軸方向極値点から翼端部に向かって漸次風上側に傾斜する形状で、且つ、回転軸の方向から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点を備え、回転方向極値点から翼端部に向かうにつれて漸次前進する形状とし、軸方向極値点と回転方向極値点の位置を合わせるようにしたことを特徴とする扇風機用のプロペラファンとしたことにより、翼中間部に設けた軸方向極値点及び回転方向極値点に対し、半径方向外側及び半径方向内側の後縁から先に気流を吹き出し、その後、軸方向極値点及び回転方向極値点から気流を吹き出すことで、その内側と外側の気流によって風速差を小さくして風速減衰を抑制することができるため、使用者が涼感を得て快適性を向上させることができる。

0020

また、気流の風速を速めるために翼端部の取付角を大きくしなくてもよいため回転トルクが増大することがなく、モータの消費電力の増大を抑制することで省エネ化に貢献することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の実施の形態1の扇風機用のプロペラファンの正面図
本発明の実施の形態1の1枚の翼形状を回転軸の方向から見た詳細図
本発明の実施の形態1の翼の円筒断面形状を展開した展開図
本発明の実施の形態1の1枚の翼形状を子午面から見た詳細図
(a)本発明の実施の形態1の1枚の翼面を流れる気流を示す正面図、(b)本発明の実施の形態1の回転α5における1枚の翼を前縁方向から見た側面図
(a)本発明の実施の形態1の翼における回転α3からα5のときの翼半径位置と吹出風速の関係を示す模式図、(b)本発明の実施の形態1の翼における後縁形状と気流が吹き出し始める回転α3からα5における翼半径位置と気流の軸方向位置の関係を示す模式図
(a)本発明の実施の形態1の翼の取付角を示す斜視図、(b)翼端部の取付角を大きくした一例としての翼の取付角を示す斜視図
本発明の実施の形態1の扇風機用のプロペラファンを搭載した扇風機の外観図
(a)従来技術のプロペラファンを回転軸方向から見た形状を示す正面図、(b)従来技術のプロペラファンの回転α5における1枚の翼を前縁方向から見た側面図
(a)従来技術のプロペラファンにおける回転α3からα5のときの翼半径位置と吹出風速の関係を示す模式図、(b)従来技術のプロペラファンにおける後縁形状と気流が吹き出し始める回転α3からα5における翼半径位置と気流の軸方向位置の関係を示す模式図

実施例

0022

本発明の請求項1記載の扇風機用のプロペラファンは、回転中心に回転軸を有するハブと、ハブの周囲に複数配列した翼を備え、翼の翼弦長L、翼間ピッチTからなるソリディテイσ=L/Tが0.50〜0.95とし、翼の直径D1、ハブの直径D2からなるハブ比D2/D1=0.2〜0.4とした扇風機用のプロペラファンであって、プロペラファンは、周囲を環状に覆う風洞を設けずに軸方向に気流を送風する構成とし、翼の形状は、最も外周に位置し円弧状を成す翼端部とハブに接する翼根元部を連続して繋いだ形状とし、回転軸の中心から翼端部までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域を翼中間部とした際、子午面から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に軸方向の高さが最も風下側になる極値を有する軸方向極値点を備え、軸方向極値点から翼端部に向かって漸次風上側に傾斜する形状で、且つ、回転軸の方向から見た後縁の曲線形状は、翼中間部に回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点を備え、回転方向極値点から翼端部に向かうにつれて漸次前進する形状とし、軸方向極値点と回転方向極値点の位置を合わせるようにしたことを特徴とするものである。

0023

これにより、翼中間部に設けた軸方向極値点及び回転方向極値点よりも半径方向外側及び半径方向内側の後縁から先に気流を吹き出し、その後、軸方向極値点及び回転方向極値点から気流を吹き出す(以下、極値点気流と呼ぶ)こととなり、その極値点気流の内側と外側に気流を隣接して流すことができるので、風速差を小さくして極値点気流の風速減衰を抑制することができる。

0024

また、気流の風速を速めるために翼端部の取付角を大きくしなくてもよいため回転トルクが増大することがなく、モータの消費電力の増大を抑制することができる。

0025

また、本発明の請求項2記載の扇風機用のプロペラファンは、回転軸の中心からハブの外側、すなわち翼根元部までの半径をR2とし、R2からR1までの各半径位置における翼弦中点を結んだ線を翼弦中心線とし、翼弦中心線及び前縁は、子午面から見た際に、翼中間部から翼端部に向かって軸方向の高さが漸次風上側に傾斜し、且つ、回転軸の方向から見た際に、翼中間部から翼端部に向かって回転方向に対して前進する形状であることを特徴とするものである。

0026

これにより、前縁の形状及び翼弦中心線の形状は後縁の形状と相似になるため、翼中間部から翼端部にかけての正圧面は凹凸の無いなだらかな面となり、且つ、翼中間部の取付角に対して翼端部の取付角を同等角度となる。よって、翼中間部及び翼端部を流れる気流は、回転軸の方向から見た際に、いずれも円周方向に沿った平行な流れとなり、且つ、回転軸に対して垂直な平面に対し、翼中間部の後縁から吹き出す気流の角度と翼端部の後縁から吹き出す気流の角度が同等となるため、気流の流れ方向を合わせることができ、同様の効果が得られる。

0027

(実施の形態1)
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。

0028

図1は、本発明の実施の形態1の扇風機用のプロペラファンの正面図である。図2は本発明の実施の形態1の1枚の翼形状を回転軸の方向から見た詳細図である。図3は本発明の実施の形態1の翼の任意の半径Rにおける円筒断面を展開した断面図である。
図1に示すように、プロペラファン1は、回転中心に回転軸2を有する円形状のハブ3と、ハブ3の外周側から半径方向外側に突出した板状の翼4を備えている。翼4は、回転毎に等配になるように複数枚配置しており、本実施形態では、回転72°毎に5枚配置している。

0029

回転軸2の方向から見た翼4の形状は、図2に示すように、最も外周に位置し円弧状を成す翼端部5とハブ3の外周面に接する翼根元部6を連続して繋いだ略扇形の形状である。図2に示す翼4の回転方向は時計回りである。翼端部5と翼根元部6を結ぶ輪郭のうち、回転方向に対して前進側を前縁7、後退側を後縁8とする。

0030

一例として翼4の大きさは、翼端までの直径D1と、ハブ3の直径D2はそれぞれ、D1=400mm、D2=125mmでハブ比D2/D1は、0.325となっている。回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1は200mm、翼根元部6までの半径R2は62.5mmとなっている。また、図3に示すように、前縁7と後縁8を結んだ線を翼弦9、その翼弦9の長さを翼弦長Lとし、隣接する翼4との距離を翼間ピッチTとしたとき、ソリディテイσ=L/Tは、0.5〜0.95の範囲で形成している。

0031

また、翼4の表面である翼面のうち、回転方向に対して前面にあたる面を正圧面10、背面にあたる面を負圧面11とする。

0032

上記構成の扇風機用のプロペラファン1において、以下に本発明の翼形状の特徴について説明する。

0033

図2に示すように、翼中間部12は翼端部5までの半径R1に対して0.65〜0.85倍の領域、すなわち半径130〜170mmの範囲としている。回転軸2の方向から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において回転方向に対して最も後退側になる極値を有する回転方向極値点13を有している。本実施形態では、回転方向極値点13は半径R=165mmの位置に設けている。

0034

また、半径R1から半径R2までの各半径位置における翼弦9の中点を結んだ線を翼弦中心線14とし、翼弦中心線14及び前縁7は、回転軸2の方向から見た際に、翼中間部12から翼端部5に向かって回転方向に対して前進する形状としている。

0035

更に、図4に本発明の実施の形態1の1枚の翼形状を子午面から見た詳細図を示し、その特徴を説明する。ここで、子午面とは、回転軸2を原点とし、半径方向をX軸、回転軸方向をY軸とした円筒座標系で表される面である。

0036

図4に示すように、子午面から見た後縁8の曲線形状は、翼中間部12において軸方向の高さが最も風下側になる極値を有する軸方向極値点15を有し、軸方向極値点15から翼端部5に向かって漸次風上側に傾斜する形状とし、軸方向極値点15と回転方向極値点13を合わせるようにしている。

0037

また、翼弦中心線14は、翼中間部12から翼端部5に向かって軸方向の高さが漸次風上側に傾斜する形状としている。

0038

図5(a)に本発明の実施の形態1の1枚の翼面を流れる気流を示す正面図、図5(b)に本発明の実施の形態1の回転α5における1枚の翼を前縁方向から見た側面図を示し、以下に本発明の翼4の気流流れを説明する。

0039

図5(a)に示すように、翼4の正圧面10を流れる気流をプロペラファン1が回転する回転位置α1からα5まで順に空気の流れの状況を観察する。 ここで、翼中間部12の正圧面10を流れ、翼中間部12の回転方向極値点13及び軸方向極値点15から気流を吹き出す気流を極値点気流16と呼び、極値点気流16の半径方向外側を流れる気流を外側気流17、極値点気流16の半径方向内側を流れる気流を内側気流18と呼ぶこととする。

0040

まず、回転位置α1のとき、前縁7は翼根元側から翼端側に向かって前進しているので翼端側から順に正圧面10に空気が流入している。

0041

次に、回転位置α2では、翼4の正圧面10を流れる空気は、回転する翼4によって昇圧され、徐々に風速が上昇していく。また、このとき、翼端には正圧面10から負圧面11に回りこむ翼端渦19も生成される。

0042

そして、回転位置α3では、翼中間部12の半径方向外側で翼端部5付近を流れていた空気と、翼中間部12の半径方向内側を流れている空気は後縁8に到達し、それぞれ外側気流17、内側気流18となって吹き出される。このとき、回転方向極値点13及び軸方向極値点15を含む翼中間部12を流れる空気は、まだ後縁8に達しておらず、正圧面10を流れ続けて風速が上昇し続けている。

0043

さらに、回転位置α4では、翼中間部12を流れていた空気も後縁8に到達しており、回転方向極値点13及び軸方向極値点15から最後に極値点気流16となって吹き出している。このとき、極値点気流16の外側には外側気流17、極値点気流16の内側には内側気流18が隣接して存在している。外側気流17及び内側気流18は、プロペラファン1の周囲の空気との摩擦によって風速が減衰しているものの、極値点気流16と並行した流れである。また、側面から見た場合では極値点気流16が吹き出される位置は最も下流側であり、先に外側気流17及び内側気流18が吹き出されて下流側に気流が進んでいても、極値点気流16の近くを流れていることとなり、風速の減衰を抑制する効果を発揮できる。

0044

最後に、回転位置α5では、極値点気流16の風速は、隣接して流れる外側気流17及び内側気流18によって風速の減衰が抑制できており、速い風速を維持しながら送風できている。この状態のときの気流を側面から見た時の様子を図5(b)に示す。後縁8では外側気流17、内側気流18が先に吹き出されて下流側に流れが進んでいる。その後、極値点気流16が吹き出されることになるが、後縁8の最下流位置から吹き出さすこととなるので、極値点気流16と外側気流17、内側気流18を並行して流すことができる。

0045

以上のような気流流れとすることで、本発明の扇風機用のプロペラファン1の極値点気流16は、その外側及び内側に外側気流17、内側気流18がそれぞれ並行して流れるために周囲の空気との風速差が小さくなり、風速減衰が抑制されて送風することができる。

0046

回転方向極値点13及び軸方向極値点15を設ける翼中間部12の領域は、回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1に対し、R1の0.65〜0.85倍の領域が望ましく、その理由として、例えば、回転方向極値点13及び軸方向極値点15を回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1に対し、R1の0.65倍以下とした場合は、同じ回転数でプロペラファン1を回転させても半径Rが小さいために周速が遅くなり、速い風速が得られにくくなるという不具合がある。また、回転方向極値点13及び軸方向極値点15を回転軸2の中心から翼端部5までの半径R1に対し、R1の0.85倍以上とした場合は、翼端部5の領域が小さいため、十分な外側気流17を発生させられなくなり、極値点気流16の風速減衰が大きくなってしまうという不具合がある。

0047

以上のことを、模式的に説明するため、図6(a)に本発明の実施の形態1の翼における回転位置α3からα5のときの翼半径位置と吹出風速の関係を示す模式図を示し、図6(b)本発明の実施の形態1の翼における後縁形状と気流が吹き出し始める回転α3からα5における翼半径位置と気流の軸方向位置の関係を示す模式図を示して説明する。

0048

図6(a)に示すように、回転位置α3のとき、翼中間部12を除く翼端部5や翼根元部6から気流が吹き出し始めている。翼端部5は周速が速いため、吹き出し直後の初速は翼根元部6と比較して速くなっている。このとき、図6(b)の回転位置α3を参照すると、後縁8から吹き出した気流は軸方向下流に向かって流れ、下流位置に移動している。次に回転位置α4に至ると翼中間部12からも気流が吹き出されている。このとき、軸方向極値点15及び回転方向極値点13が最後に吹き出しており、且つ図6(b)に示すように後縁8の軸方向位置も最も下流位置にあるため極値点気流16の半径方向内側には内側気流18、半径方向外側には外側気流17が隣接して存在させることができる。更に回転位置α5に至ると図6(a)に示すように翼端部5及び翼根元部6付近から吹き出した気流は周囲の空気との摩擦によって風速が減衰していくのに対して極値点気流16は周囲にも隣接した気流があるため、風速の減衰を小さく抑えることができる。

0049

図10に示した従来の扇風機用のプロペラファンの回転位置α3からα5にかけての風速減衰の大きさと比較すると、特に極値点気流16における風速減衰を抑制することができる。

0050

したがって本発明のように、回転方向極値点13と軸方向極値点15を一致させ、極値点気流16が吹き出される際には、極値点気流16に隣接した気流を設けるようにすることで、風速の減衰を抑制し、風速の速い気流を使用者に届けて快適性を向上させることができる。

0051

次に、本発明の扇風機用のプロペラファン1では回転トルクの増大を抑制できるという効果もあり、その詳細について説明する。

0052

図7(a)に本発明の実施の形態1の翼の取付角を示す斜視図、図7(b)に翼端部の取付角を大きくした一例としての翼の取付角を示す斜視図を参照しながら説明する。

0053

本発明の目的である風速の速い気流を発生させようとした場合、一例としてプロペラファン1を回転させた際に最も周速が速くなる翼端側は風速を速めるのに有利であると考えられるため、翼端部5の取付角を大きくする翼形状としている。

0054

例えば図7(a)に示す翼4の翼中間部12の取付角をθ1、翼端部5の取付角をθ2と定義すると、本実施形態の翼形状の場合、θ2−θ1≦±1°としており、ほぼ等しいの取付角としいる。一方対比例として図7(b)に示す翼4の翼中間部12の取付角をθ3、翼端部5の取付角をθ4とした場合、θ3とθ4の関係はθ4−θ5≧5°、且つθ4>θ2となっており、翼中間部12に比べて翼端部5の取付角を大きく設定している。

0055

図7(a)と図7(b)の翼4を同じ回転数で回転させた場合、図7(b)の翼形状の方が翼端部5の後縁8から吹き出される気流の風速を速くすることができる。しかしながら、図7(b)の翼形状では翼端部5の正圧面10で生じる圧力が高くなり、プロペラファン1の回転方向に対して回転トルクが大きくなるという課題がある。回転トルクは、負荷と回転軸2の中心から負荷が発生する位置までの距離の積で表されるので、回転軸2の中心から最も離れた翼端部5で生じる負荷は著しく回転トルクの増大に繋がってしまう。

0056

また、翼端部5の正圧面10で生じる圧力が高くなると、翼端部5の正圧面10から負圧面11に回り込んで翼端渦19となる流れが更に助長され、翼端部5を流れる気流が翼端渦19となって損失してしまい、効率良く気流を送風できなくなってしまうという課題も生じてしまう。

0057

したがって図7(a)に示す本発明の翼形状では翼端部5の取付角を大きくせずに所期の目的を達成できるため、回転トルクが増大することがなく、モータの消費電力の増大を抑制することができる。

0058

図8に本発明の実施の形態1の扇風機用のプロペラファン1を搭載した扇風機の外観図を示す。

0059

図8に示すように、扇風機用のプロペラファン1の周囲に気流の流れを阻害せず、異物との衝突を回避するためのガード20を設け、ハブ3の回転軸2にモータ21を接続してモータ21の駆動力でプロペラファン1回転させることで回転軸2の方向に気流を送風させる扇風機22の構成となっている。

0060

本発明の扇風機用のプロペラファン1は、極値点気流16の風速減衰を抑制し、速い風速を維持しつつ、回転トルクを増大させないような翼形状にすることで扇風機22の構成においては、使用者の快適性を向上させることができ、且つ、モータ21の消費電力の増大を抑制できることで省エネ化に貢献できる扇風機22を提供できる。

0061

本発明にかかる扇風機用のプロペラファンは、気流を効率良く送風でき、モータの消費電力の増大を抑制できるため、人に気流を当てて涼感を得るための扇風機や、室内の空気を循環させるためのサーキュレータとして有用である。

0062

1プロペラファン
2回転軸
3 ハブ
4翼
5翼端部
6翼根元部
7前縁
8後縁
9翼弦
10正圧面
11負圧面
12 翼中間部
13 回転方向極値点
14翼弦中心線
15 軸方向極値点
16 極値点気流
17外側気流
18内側気流
19翼端渦
20ガード
21モータ
22 扇風機

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