JPH06502469A - 放射状の気流を発生しうる羽根装置およびそれを用いた扇風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 放射状の気流を発生しつる羽根装置 およびそれを用いた扇風機 発明の分野 本発明は、扇風機の羽根に関するもので、とくに空気を軸方向に吸い込んで放射 状方向の気流を発生しつる羽根装置に関する。なお、本発明は前記羽根装置を用 いた、改良された扇風機に関する。

従来技術の説明 従来より、放射状の気流を発生しうる扇風機として様々なものが知られている。

たとえば、１９８２年７月１６日付出願の韓国実用新案登録出願第８２−５６３ １号は、円筒形のハブの回りに複数個の矩形ブレードを垂直方向に取り付けてな る羽根の構造体を提案している。この羽根構造体は、放射状の気流を発生させう るものであるが、次の様な二つの問題点を有している。まず、ハブの軸線と平行 に延びる板状の羽根を採用しているので、空気を軸方向に吸い込む作用が極めて 微弱であり、その結果、放射状気流の吐出量および速度が大きくない。つぎに、 羽根の表面が直線形の平坦面からなっているのでモーターの回転時に空気の抵抗 を多く受けることになり、とくに高速回転時には激しい騒音を発生させる。

１９８３年８月２４日付出願の韓国実用新案登録出願第８３−１８０８号は、円 筒形のケーシング内に収納されたヒーター／ブロアー組み合わせ装置を開示して いる。

前記ヒーターは円筒形のケーシングの底に設けられ、前記ブロアーはヒーターの 直ぐ上に配置されて加熱状態の空気を円筒形のケーシングの天井部に向かって送 風する。

前記円筒形のケーシングの下縁には多数個の流入スロツ）トが円周方向に沿って 一定の間隔をおいて形成される一方、該ケーシングの上縁には前記流入スロット よりももっと大きな長さを有する排出スロットが前記流入スロットと同一の方式 で配列されている。前記装置が作動するとき、周囲の空気が流入スロットから円 筒形のケーシング内に導入され、ばあいによっては所定の温度まで加熱される。

つづいて、排出スロットから放射状の空気流として排出される前に加熱された、 または加熱されていない空気がケーシングの天井に向けられる。かかるヒーター ／ブロアー組み合わせ装置は、周囲の空気を吸い込んで放射方向の気流に変換さ せる機能ばかりでなく、必要に応じて室内に温風を供給することが出来るという 点で相当な長点をもつものであるといえよう。しかし、ブロアーからの上向気流 はケーシングの天井に衝突してその流速を相当部分喪失することになり、よって 、強力な放射状気流を発生しにくいという問題点があった。

１９８４年６月２９日付出願の韓国実用新案登録出願第８４−６１６１号は、支 持軸とこの支持軸の上端に種薯された電気モーターと、この電気モーターによっ て回転駆動されるローターと、このローターに種薯される軸方向の三重ブレード 列とを備えた扇風機を開示している。

前記三重ブレード列は、互いに鏡状の形で配列された上側および下側ブレード列 と、これらのブレード列のあいだに設けられる中間ブレード列から構成される。

このような構造の扇風機においては、ローターが一つの方向に回転すれば放射状 の気流が発生し、ローターが他の方向に回転ずれば、軸方向の気流が発生するこ とになる。しかし、前記上側ブレード列と下側ブレード列があまりにも接近して いるので軸方向気流に気流が発生した為に空気の供給が充分でないし、なお、各 ブレードがローターの軸線に対して直角をなしているので、実用的な水準の放射 状の気流を発生させることができない。さらに、この様な構造の扇風機において は、ブレードの振動が激しく、そのため大きなの騒音が発生するという欠点があ った。

発明の要約 本発明の目的は、羽根の振動やこれに伴う騒音を最小限に抑制すると共に、高い 流速を有する多量の放射状の気流を発生しうるように設計された羽根装置を提供 することである。

本発明の他の目的は、前記羽根装置を採用することによって軸方向に存在する周 囲の空気を放射状の気流に変換できる扇風機を提供することである。

このような目的を達成するための本発明の一実施例によれば、動力発生手段によ って回転駆動されて放射状の気流を発生させるための羽根装置において、前記動 力発生手段に連動され、一つの軸線を中心として回転運動できるローターと、前 記ロータ７からその軸線に対して傾ン斜の関係で上方に延びて、互いにほぼ等間 隔で配置された少なくとも二つの上側の羽根と、前記ローターからその軸線に対 して傾斜の関係で下方に延び互いにほぼ等間隔に離隔配設された少なくとも二つ の下側の羽根を具備し、前記上側羽根および前記下側羽根は、前記ローターが回 転運動する際、空気力学的に相互に協同して放射状の気流を発生しつる形状およ び配列からなっていることを特徴とする羽根装置が提供される。

本発明の他の実施例によれば、ベースと前記ベースに固着されたサポートバーと 、前記サポートバーの上端に装着され、かつ出力軸を有する電気モーターと、前 記出力軸によって支持され、前記電気モーターの作動時に回転運動を起こして放 射状の気流を発生させるための羽根装置とを備えた扇風機において、前記羽根装 置は、前記電気モーターの出力軸に接続されて一つの軸線を中心として回転運動 をするローターと、前記ローターからその軸線に対して傾斜の関係で上方に延び 、互いにほぼ等間隔に配設された少なくとも二つの上側羽根と、前記ローターか らその軸線に対して傾斜の関係で下方に延び、互いにほぼ等間隔に配設された少 なくとも二つの下側羽根とを具備し、前記ローター、前記上側羽根および前記下 側羽根は、前記ローターが回転運動する際、空気力学的に相互に協同して放射状 の気流を発生しうる形状および配列からなっているいることを特徴とする羽根装 置が提供される。

図面の簡単な説明 以上のような本発明の目的および特徴は、添付図面を参照しながら後述する発明 の詳細な説明から明らかに理解することができよう。各々の図面において、同一 の部品に対しては同一の引用符号を付した。

図１は、本発明の第１実施例にかかわる羽根装置の正面図である。

図２は、図１の羽根装置を構成するローターの拡大平面図で、説明上の便宜のた め羽根を除去した状態を示すものである。

図３は、図１の羽根装置を構成する羽根の一つを示す拡大図である。

図４のＡ、ＢおよびＣは、各々図３に示した羽根のＩＶＡ−ＩＶＡ、ＩＶＢ−Ｉ ＶＢおよびＩＶＣ−Ｉ　ＶＣ線の断面図である。

図５は、図２のｖ−Ｖ線の拡大断面図である。

図６は、本発明の羽根装置によって放射状の気流が発生される原理を示す説明図 である。

図７は、本発明の羽根装置の第２実施例を示す正面図である。

図８は、図７に示した羽根装置の変形例を示す平面図である。

図９は、Ｆｌ！Ｊ７に示した羽根装置の他の変形例を示す正面図である。

図１０は、本発明の羽根装置の第３実施例を示す正面図である。

図１１は、図７の羽根装置を採用している扇風機の分解図である。

図１２は、羽根装置の回りに安全網が被されている、本発明の扇風機の斜視図で ある。

好ましい実施例の詳細な説明 図１を参照すれば、本発明を具現した第１実施例にかかわる羽根装置が示されて いる。この羽根装置１０は動力発生手段、たとえば電気モーターに連動されて一 つの軸線を中心に回転運動できるローター１２を含んでいる。

前記ローター１２の上端傾斜面には、二つの上側羽根１４が円周方向に沿って等 間隔に配設され、その下側軽斜面には二つの下側羽根１６が前記上側羽根１４に 対して鏡状の形で配設されている。前記各々の上側羽根１４は長手方向のセンタ ーラインを有し、このセンターラインは前記ローター１２の軸線に対してα１の 角度で傾斜している。なお、前記下側羽根１６も長手方向のセンターラインを有 し、このセンターラインは前記ロータ−１２側面から考えるとき流速を最大とす るために、α１とαした。各々の上下側羽根１４．１６はそのセンターラインに 沿ってローターの平面に対して一定な方式に捩じれている。換言すれば、各々の 上側羽根１４はそれに対応する下側羽根１６に対して互いに反対方向に捩じれて いる。ここで“ローターの平面”とは、ローター１２の軸線と特定の羽根のセン ターラインとが共通的に置かれている平面をいう。前記羽根装置を効率的に作動 させるために、上側羽根１４と下側羽根１６とを鏡像関係の配置とすることが重 要である。

図２〜図４には、本発明の羽根装置に適用しうるローターおよび羽根の構造が具 体的に示されている。図３にもっともよく示されているように、前記羽根１４は ローター１２に固着される基端部１８と、自由端としての末端部２０と、羽根を 長手方向に沿って基端領域と末端領域とに両分する中間変曲点２２とからなって いる。このような羽根の幅は基端部１８から中間変曲点２２まで徐々に減少して 、結局は０となる。すなわち、羽根の曲線形の輪郭は基端部１８においては開け られているし、末端部２０においては閉ざされているのである。放射状の気流の 発生量を増加させるためには、羽根の前面が凹状であり背面が凸状になるのが望 ましい。

当業者には知られているように、羽根の捻り角度は、気流の発生量および扇風機 の作動に伴う騒音量に重大な影響をおよぼすので、これを最適化することはもつ とも重要である。望ましい実施例において、ローターの平面に対する羽根の捻り 角度は基端部１８において一番大きく、末端部２０に行くほど次第に小さくなる ように設計する。もっと具体的に説明すれば、図２に示した基端部１８の捻り角 度β１は、たとえば３０°〜４０°に設定し、図３の断面Ｉ　ＶＡ−Ｉ　ＶＡに おいての捻り角度β２は２０６〜３０°にし、図３の断面ＩＶＢ−ＩＶＢにおい ての捻り角度β３は１０°〜２０°にし、図３の断面ＩＶＣ−ＩＶＣにおいての 捻り角度はＯｏに設定することができる。これは図４のＡ、ＢおよびＣから明ら かに理解することができよう。以上の様な羽根の形状および構造は例示的なもの に過ぎないので、本発明がそれだけに限定されないということを理解すべきであ る。たとえば、羽根の捻り角度は基端部１８から末端部２０に至るまで一定にす ることもできるし、羽根を規定する輪郭は直線形にすることも可能である。さら に、前記輪郭は複数個の変曲点を有することも有りうる。要するに、羽根の具体 的な形状は放射状の気流の発生量を大きく低下させない限り、多様に変更させる ことができるであろう。

図５は、図２に示したローター１２のｖ−ｖ線断面図である。この断面図から分 かるように、前記ローター１２は、はぼ菱形の垂直断面と円形の水平断面とを有 するものであって、本体２４と該本体２４の平坦な頂部に位置する上端キャップ ２６からなる。本体２４は、中間平面を中心として上下方向に延びる切頭円錐形 の上半部２４ａおよび切頭円錐形下半部２４ｂから構成され、階段部が形成され た軸方向の通孔２８も有する。前記電気モーターの出力軸３２がこの通孔２８か ら挿入される。該出力軸３２は、その自由端に雄ネジ３４を有する。ローター２ ４の構成部品としての上端キャップ２６は、円錐形のものであり、所定の深さの 雌ネジ３０を備えている。

雌ネジ３０は、出力軸３２の雄ネジ３４と螺合可能である。このような構造のロ ーター１２を扇風機に組み立てるには、まず本体２４を雄ネジ３４が形成された 電気モーターの出力軸３２へ嵌合し、つぎに前記雄ネジ部３４に上端キャップ２ ６を螺合する。組み立てが完了したとき、前記上端キャップ２６は前記切頭円錐 形の上端部２４ａと協同して、空気力学的なローター表面を提供することになる 。このようにローター１２を大体菱形にする理由は、ローターの付近から軸方向 に吸い込まれる空気が半径方向へ円滑に流動できるようにするためである。

勿論、ローター１２の形状は図５に示されるものに限定されるものではなく、そ の他の様々な形状、たとえば円筒形のハブなどを新規な羽根装置に利用すること もできる。

つぎに、図６に基いて本発明の羽根装置による放射状の気流の発生原理を説明す る。前述したように、上側羽根１４はローター１２の中間平面を中心として下側 羽根１６に対して鏡状の形で配設され、両者の羽根１４．１−６はそれらのセン ターラインを中心としてローターの平面に対し互いに反対方向に捩じれている。

したがって、上側羽根１４の先行線１４ａと下側羽根１６の先行線１６ａとのあ いだの間隔Ｈ１は、それに対応する後行線１４ｂと１−６ｂの間隔Ｈ２よりも大 きい。このような幾何学的構造の羽根装置が時計方向へ回転すれば、軸方向に存 在する空気は上側羽根１６の前方傾斜面によって放射状に押し出すことになり、 それによって強力な放射状の気流が発生する。ローター１２は菱形の垂直断面を もっているので、各々の羽根の基端部の付近を流れる空気は、該ローター１２の 表面に沿って羽根の間の領域に滑らかに誘導される。なお、ローター１２の環状 の縁は上側羽根１４と下側羽根１６とのあいだから半径方向に突出しているので 、羽根の間の一番内側の領域で、いわゆる“キャビテーション（Ｃｌマ１ｆｘｊ ｉｏｎ）”が発生する惧れはない。放射状の気流の流速は羽根装置の回転速度を 増減させて調節することができるし、その幅は上側羽根１４と下側羽根１６との あいだの相対角度および羽根の長さによって左右される。

図７は、本発明の羽根装置の第２実施例を示すもので、この羽根装置は一つのロ ーター１２と、このローターの上側傾斜面に固着された四つの上側羽根１４と、 前記上側羽根に対して鏡状の形態に配置された四つの下側羽根１６とから構成さ れる。このように上下側羽根の個数を増加させば、電気モーターを低速に駆動す るとしても高い流速の放射の状気流を発生させることができる。この実施例にお いては上側もしくは下側羽根の個数が四つであるが、羽根の正確な個数は本発明 において重要ではなく、三つまたは五つ以上にすることもできる。さらに、上側 羽根の個数は下側羽根の個数とを異ならせることもできる。

図８は、図７に示した羽根装置の変形例を示すもので、この変形例において上側 羽根１４と下側羽根１６とはローター１２の円周に沿って互いに交互に配列され ている。

したがって、羽根装置の回転時に上側羽根１４によって発生する気流の一部は下 側羽根１６のあいだを通じて下に抜は出るし、これと同様に下側羽根１４によっ て発生する気流の一部も上側羽根１４のあいだを通じて上に抜は出る。このよう にすれば、気流の垂直方向の分散幅が相当法がる。図９は、図７に示した羽根装 置の他の変形例であり、この変形例において各々の上下側羽根の対はそれに隣接 した羽根の対から軸方向に所定の距離りだけ偏位されている。羽根の対を偏位さ せると、羽根装置の回転時に発生する放射状の気流のＴ　からＴ２までの幅が広 がる。いい換えれば、偏位された羽根の対を採用するときの放射状の気流の幅Ｗ ２は、そうでない羽根を採用するばあいの放射状の気流の幅Ｗ１に比べて偏位距 離りだけ広がるのである。

図１０には、本発明の羽根装置の第３実施例が示されている。この羽根装置にお いてローター３６は、上側または下側羽根の長さの半分よりも大きい半径を有す るもので、中央面から反対方向に向かって延びる円錐形状の上側流れ誘導面３８ と下側流れ誘導面４０とを備えている。前述した実施例とは異なり、ローター３ ６は、前記中央面において前記ブレード長さの１−／２よりも大きな半径を有す るように改良されている。このようなローター３６の上端付近には少なくとも二 つの上側羽根４２が、ローターの軸線Ｉｑ対してγ１の角度をなすように付着さ れ、その下端付近には少なくとも二つの下側羽根４４がローターの軸線に対して γ２の角度をなすように固着される。一般的に、前記角度γ１またはγ２は、互 いに同一であり４５°〜９０°であることが望ましい。この第３の実施例におい て、各々の羽根は図３に示したものと同一のものを採用しているが、放射状の気 流の発生に悪影響をもたらさない限り、通常的の軸流扇風機の羽根を用いても差 し支えない。ローター３６は放射状の空気流を発生するときにキーロール（ｋｅ ７　「ｏｌｅ）を行なうので、このことは可能である。以上のような構造の羽根 装置が時計方向に回転すれば、ローター３６の上側および下側流れ誘導面３８． ４０は上側および下側羽根４２．４４と各々空気力学的に協同して軸方向の気流 を図１０に矢印で示したように放射状の気流に変換することになる。

図１１は、本発明の羽根装置を採用した扇風機の分解図である。前記扇風機は中 空の直立ポスト５２を有するベース５０を含む。通常のように、前記ベース５０ には扇風機の作動を制御するためのコントロールスイッチ板５４が取り付けられ ており使用者が電気扇風機を制御し、作動させることができる。前記直立ポスト ５２は通常の扇風機のようにサポートパー５６を高さ調節自在なように収容する 。前記直立ポスト５２−の内部にはスプリング５８が組み入れているので、平常 時には前記ポストパー５６はスプリング５８によって常に上方へ付勢される。

サポートパー５６の滑動はセットスクリュー６０によって規制されているから、 セットスクリュー６０を解けばサポートパー５６はスプリング５８によって上方 に押し上げられる。前記サポートパー５６はその上端に形成されたフランジ６２ を有し、このフランジ６２の上には電気モーター６４がボルト６６によって堅固 に装着される。

なお、電気モーター６４は、図５にも示されているように、出力軸３２とこの出 力軸３２の自由端付近に形成されている雄ネジ３４を有する。電気モーター６２ の出力軸３２には羽根装置１０が図５に示すような方式で組み立てられる。

図１２には、本発明の扇風機が斜視図で示されている。

図面から分かるように、羽根装置の周囲には扇風機の使用者が不注意によって羽 根に接近することを防ぐため安全網７０が設けられている。コントロールスイッ チを操作してモーターおよびそれに接続されている羽根装置が回転すれば、該羽 根装置は軸方向に存在する周辺の空気を矢印で示したように放射状の気流に変換 すことになる。

したがって、前記扇風機は強力な放射状の気流を羽根装置の周囲へ同時に供給す ることができるばかりでなく、室内の空気を全体的に循環させうる。放射状の空 気流は高い流速ですべての方向に同時に広がる。電気扇風機が閉じられた部屋の 中央部に配置されるはあいには、電気扇風機の周囲の空気は連続的に一方向に循 環して、相乗的な冷却効果を提供する。

以上においては、特定の実施例によって本発明の詳細な説明したが、当業者であ れば特許請求の範囲を逸脱せずに本発明を色々な形で変更実施することができる であろう。

（Ａ）　（Ｂ）　（［：） ＦＩＧ、９ ＦＩｏ、１０ ＃２６ ＦＩ（１１，１１ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．動力発生手段によって回転駆動されて、放射状気流を発生させるための羽根 装置であって、前記動力発生手段に連動されて、一つの軸線を中心に回転運動し うるローターと、前記ローターからその軸線に対して傾斜の関係で上方に延び、 互いに大略等隙間に配設された少なくとも二つの上側羽根と、前記ローターから その軸線に対して傾斜の関係で下方に延び、互いに大略等隙間に配設された少な くとも二つの下側羽根とを備え、前記上側羽根と下側羽根とは、前記ローターが 回転運動するとき、空気力学的に相互協同して放射方向の気流を発生させうる形 状および配列からなる羽根装置。
2. ２．前記各々の上側羽根および下側羽根は長手方向のセンターラインを有し、前 記センターラインは前記ローターの軸線に対して３０°〜６０°の角度をなす請 求項１記載の羽根装置。
3. ３．前記センターラインは前記ローターの軸線に対して４５°の角度をなす請求 項２記載の羽根装置。
4. ４．前記各々の上側羽根および下側羽根は基端部、中間変曲点および末端部を有 し、各羽根の幅は前記中間変曲点で最も広い請求項２記載の羽根装置。
5. ５．前記各々の上側羽根および下側羽根はローターの平面に対して所定の角度で ねじれており、前記所定のねじり角度は基端部で最も大きく、末端部で最も小さ い請求項４記載の羽根装置。
6. ６．前記各々の上側羽根および下側羽根は、先行縁と、これに対向する後行縁と を有し、上側および下側羽根の各対について測定したときに、前記上下側羽根の 先行縁間の間隙が前記後行縁間の間隙より広い請求項５記載の羽根装置。
7. ７．前記上側羽根が三つ以上のねじり羽根を含み、前記下側羽根が対応する数の ねじり羽根を含む請求項１記載の羽根装置。
8. ８．前記上側羽根は前記下側羽根に対してローターの回転方向に沿って交互的に 配列されている請求項７記載の羽根装置。
9. ９．前記上側羽根および下側羽根はそれに隣接した上側および下側羽根に対して 軸方向に偏位されている請求項７記載の羽根装置。
10. １０．前記ローターは大略菱形の垂直断面を有すると共に、円形の水平断面を有 する請求項７記載の羽根装置。
11. １１．前記ローターは本体と円錐形の上端キャップとからなり、前記本体は平坦 な頂部と軸孔を有し、前記上端キャップは前記頂部端に位置しており空力学的な 流れ表面を提供する請求項１０記載の羽根装置。
12. １２．前記ローターは、前記上側および下側羽根の長さの１／２より大きい半径 を有するもので、円錐形の上側流れ案内面と下側流れ案内面とを備え、前記上側 羽根は、前記上側流れ案内面に向かって気流を配向させうるように前記ローター の上端部の回りに取付けられ、前記下側羽根は、前記下側流れ案内面に向かって 気流を配向させうるように前記モーターの下端部の回りに取付けられ、これによ って、前記ローターの上側羽根流れ案内面は、羽根装置の回転のとき、前記上下 側羽根が各々空気力学的に協同して放射方向の気流を発生するように構成されて いる請求項１０記載の羽根装置。
13. １３．ベースと、このベースに結合されたサポートバーと、このサポートバーの 上端に装着され、出力軸を有する電気モーターと、前記出力軸によって支持され 、前記モーターの作動のとき、回転運動を起こして放射状気流を発生させるため の羽根装置とを備える扇風機であって、前記羽根装置は前記電気モーターの出力 軸に連動されて一つの軸線を中心に回転運動しうるローターと、前記ローターか らその軸線に対して傾斜の関係で上方に延び、互いに大略等間隙に配設された少 くとも二つの上側羽根と、前記ローターからその軸線に対して傾斜の関係で下方 に延び、互いに大略等間隙に配設された少くとも二つの下側羽根を備え、前記上 側羽根と下側羽根とは、前記ローターが回転運動するとき、空気力学的に相互協 同して放射状気流を発生させうる形状および配列からなる扇風機。
14. １４．前記サポートバーは前記ベースに高さ調整自在に設けられている請求項１ ３記載の扇風機。
15. １５．前記各々の上側羽根および下側羽根は基端部、中間変曲点および末端部を 有し、前記各羽根の幅は前記中間変曲点付近において最も広い請求項１３記載の 扇風機。
16. １６．前記各々の上側羽根および下側羽根はローターの平面に対して所定の角度 でねじれており、前記所定のねじり角度は前記ローターの基端部で最も大きく、 前記ローターの末端部で最も小さい請求項１５記載の扇風機。
17. １７．扇風機の動作中、使用者が羽根装置に接近することを防止するための安全 網をさらに含む請求項１３記載の扇風機。
18. １８．前記上側羽根は、前記下側羽根に対して、ローターの周囲に沿って交互的 に配列されている請求項１３記載の扇風機。
19. １９．前記ローターは大略菱形の垂直断面を有すると共に、円形の水平断面を有 する請求項１３記載の扇風機。
20. ２０．前記ローターは前記羽根の長さの１／２より大きい半径を有するもので、 円錐形の上側流れ案内面と下側羽根流れ案内面とを備え、前記上側羽根は前記下 側流れ案内面に向って気流を配向させうるように前記ローターの上端部の回りに 取付けられ、前記下側羽根は前記下側羽根流れ面に向って気流を配向させうるよ うに前記ローターの下端部の回りに取付けられ、これによって、前記ローターの 上下側羽根の流れ案内面は、ローターの回転のとき、前記上下側羽根が前記上下 案内面と空気力学的に協同して放射方向の気流を発生するように構成されて請求 項１９記載の扇風機。