(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記頭部が俯仰角0度の位置に配置されたとき、前記頭部の回転中心が前記ファンの回転中心を通る水平面より上方に位置することを特徴とする請求項1に記載の扇風機。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2において、頭部及びアームの一方に駆動モータ及び駆動ギアを設け、他方に固定ギアを設けた場合、これらのギア間には遊び(バックラッシ)が設けられる。
【0008】
ここで、頭部が仰角90度付近の位置に配置されたとき、頭部の重心が回転中心を通る鉛直面をわずかでも越えることがあると、「頭部に働く回転モーメントM
11」と「バネの付勢力」(バネから頭部に働く回転モーメントM
2)とが同じ方向に作用する(
図8(b)参照)。この場合、頭部の回転が助長され、頭部はバネの付勢方向にギア間の遊び分だけ急激に動く。この動きは、僅かな動きでも大きく現れるため、外観上、好ましくない。
【0009】
そこで、頭部の重心と回転中心との位置関係やバネの弾性力等を調整することが好ましいが、このような調整は、設計上及び組立上、困難である。また、頭部の仰角を85度に止める等の対策が考えられるが、この方法では頭部の回転範囲が狭まる。
【0010】
そこで、本発明の目的は、多段ギア構造を採用することなく、頭部が仰角90度付近の位置に配置されたときであっても、頭部が動くことを抑止可能な扇風機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の扇風機は、ファン及び前記ファンを回転させるファンモータを有する頭部と、前記頭部を上下に回転自在に支持するアームと、前記頭部及び前記アームの一方に固定された固定ギアと、前記頭部及び前記アームの他方に設けられ、前記固定ギアと噛み合う駆動ギアを駆動する駆動モータと、前記頭部の回転中心を中心として前記頭部に作用する回転モーメントを打ち消す方向の付勢力を前記頭部に付与する付勢部材とを備え
、前記駆動モータにより前記頭部を少なくとも仰角90度付近の位置まで上下に回転させる扇風機であって、
前記頭部が俯仰角0度の位置に配置されたとき、前記頭部の重心は、前記回転中心から前記ファンに向かう方向に前記回転中心から離隔しており且つ前記頭部の回転中心を通る水平面より下方に位置する。
【0012】
本発明によると、俯仰角が0度の位置において、頭部の重心を回転中心を通る水平面より下方にずらしている。これにより、頭部が仰角90度付近の位置まで回動したときであっても、頭部の重心が回転中心を通る鉛直面を越えない。そのため、頭部には「自重による回転モーメント」と「付勢部材による回転モーメント」(付勢力)とが常に逆方向に作用し続ける。これにより、仰角90度付近の位置において、頭部が固定ギアと駆動ギアとの遊び分だけ急激に動くことを抑止できるとともに、頭部を円滑に回動させることができる。
【0013】
また、本発明において、前記頭部が俯仰角0度の位置に配置されたとき、前記頭部の回転中心が前記ファンの回転中心を通る水平面より上方に位置することが好ましい。これにより、ファンを安定して回転させることができる。
【0014】
さらに、前記駆動ギアが前記駆動モータの出力軸に直結されていることが好ましい。上記構成では、駆動モータの出力が、直接、駆動ギアに伝達されるため、低出力で頭部を回転させることができる。また、駆動モータのコストを低減しつつ、仰角90度付近においても頭部が動くことを抑止できる。
【0015】
加えて、前記付勢部材がコイルバネであることが好ましい。コイルバネを用いることにより、簡易な構成で頭部の動きを抑止できる。
【0016】
また、前記コイルバネの一端が前記頭部に固定され、前記コイルバネの他端が前記アーム側に固定されていることが好ましい。これにより、頭部の回動に伴って、コイルバネがねじられるため、付勢力を増加させることができる。また、コイルバネから頭部へ、直接、付勢力を付与できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によると、頭部が仰角90度付近の位置まで回動したときであっても、頭部の重心が回転中心を通る鉛直線を越えないため、頭部には「自重による回転モーメント」と「付勢部材による回転モーメント」(付勢力)とが常に逆方向に作用し続ける。これにより、仰角90度付近の位置において、頭部がギア間の遊び分だけ急激に動くことを抑止できる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0020】
ここでは、本発明の一実施形態である扇風機について、
図1〜
図9を参照しつつ説明する。
【0021】
扇風機1は、
図1に示すように、頭部2と、頭部2を上下方向に回動自在に支持する基台3とを備えている。頭部2は、上下方向と左右方向に首振り可能である。
【0022】
頭部2は、
図1(b)に示すように、送風用のファン21と、ファン21を覆うファンガード22と、ファン21を回転させるファンモータ23を覆うカバー25とを有している(
図3,4参照)。頭部2の詳細については、後述する。
【0023】
基台3は、
図1(b)に示すように、床に載置されるスタンドベース4と、スタンドベース4に立接された固定支柱5と、固定支柱5に対して上下方向に摺動可能なスライド支柱6と、スライド支柱6と頭部2とを連結する連結部7とを有している。スタンドベース4には、制御装置8が内蔵されている(
図1(a)参照)。また、スタンドベース4の上面には、操作パネル9が設けられている。制御装置8の詳細については、後述する。
【0024】
連結部7は、
図2に示すように、スライド支柱6の上端部に左右方向に回動自在に連結されたアーム11と、アーム11をスライド支柱6に対して左右方向に首振りさせる左右首振機構12と、アーム11及び左右首振機構12を覆う連結部カバー13とを有している(
図1(b)参照)。左右首振機構12は、モータやギア等で構成されている。
【0025】
アーム11は、
図1(b)及び
図3に示すように、前後方向から見て略U字状に形成されている。アーム11の上部は、頭部2に連結されている。なお、
図2,3では連結部カバー13を省略しており、
図3では左右首振機構12を省略している。また、以下の説明では、左右首振りに関する説明を省略する。
【0026】
次に、頭部2の構成について、
図2〜6を参照しつつ詳細に説明する。
図2〜5は、頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたときを示し、
図6は、頭部2が仰角90度の位置に配置されたときを示している。
【0027】
頭部2は、
図2〜5に示すように、送風用のファン21と、ファン21を覆うファンガード22と、ファン21及びファンガード22の後方に配置されたファンモータ23と(
図5参照)、ファンモータ23の右方付近に配置された上下首振機構24と(
図5参照)、ファンモータ23及び上下首振機構24を覆うカバー25とを有している。なお、
図2,3では、カバー25の一部を省略している。また、
図4では、アーム11の一部を省略している。
【0028】
図4,5に示すように、ファン21の中央には、後方に向かって延在した回転軸60が取り付けられている。ファン21は、回転軸60を中心に回転する。頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたとき、
図4に示すように、頭部2の重心Gが回転軸60の回転中心を通る水平面に存在する。
【0029】
ファンモータ23の前面(ファン21に向かった面)は、台座27に固定されている(
図4参照)。台座27の左右両端部には、
図5に示すように、板部28,29が接続されている。板部28,29は、ファン21から離れるように後方に延在している。
図3に示すように、板部28,29は、アーム11の内側に配置されており、アーム11に対して上下回転可能に連結されている。また、板部28には、上下首振機構24が取り付けられている。台座27及び板部28、29は、頭部2の一部を構成している。
【0030】
上下首振機構24は、
図5に示すように、ファンモータ23の右後方に配置された首振モータ31と、板部28を挟んで首振モータ31と反対側に配置されたモータギア(駆動ギア)32及び固定ギア33とを有している。首振モータ31とモータギア32とは、板部28を挟んで左右方向に並んで配置されている。固定ギア33は、ファン21とモータギア32との間に配置され、俯仰角0度においてモータギア32の前方に配置される。
【0031】
首振モータ31は、ステッピングモータであり、板部28の右面(板部29と対向する面)に固定されている。首振モータ31の回転軸(出力軸)35は、板部28を貫通し、モータギア32に直結している。モータギア32は、回転軸35とともに回転(自転)する(
図2参照)。
【0032】
固定ギア33は、
図5に示すように、軸34を介して左方の板部28に固定されているとともに、右方のアーム11に2つのネジ36で固定されている(
図4参照)。軸34は、アーム11を貫通している。
【0033】
また、固定ギア33の内部には、
図4,5に示すように、コイルバネ70が収納されている。コイルバネ70の一端は板部28に固定され、他端は固定ギア33に固定されている(
図5参照)。コイルバネ70は、頭部2に作用する回転モーメントを打ち消す方向の付勢力を頭部2に付与する。頭部2の仰角が大きくなるにつれて、コイルバネ70がねじられることにより、付勢力が増大する(反発力が大きくなる)。コイルバネ70の付勢力は、コイルバネ70の板部28による支持点(作用点)Xに作用する。
【0034】
また、固定ギア33の外周部の一部には、
図4に示すように、扇形のギア部33aが形成されている。ギア部33aは、モータギア32と噛み合う。モータギア32と固定ギア33のギア部33aとの間には遊び(バックラッシ)が形成されている。(
図6の拡大図参照)
【0035】
次に、上下首振機構24の動作を説明する。
【0036】
図4において、首振モータ31が駆動すると、モータギア32は、回転軸35を中心に回転しつつ、軸34を中心に固定ギア33のギア部33aに沿って可動する。例えば、
図4に示す頭部2を俯仰角0度の状態から仰角へ回動させる場合、首振モータ31が駆動すると、モータギア32は、回転軸35を中心に右回転(正転)しつつ、軸34を中心に固定ギア33のギア部33aに沿って右へ可動する。そうすると、
図6に示すように、仰角90度の位置まで回動する。
【0037】
そして、頭部2が最大仰角まで回動したとき(例えば、仰角95度)、頭部2の回動に伴って、板部28に形成された突起(ストッパー)28aが固定ギア33のギア部33aの周方向一端に当接する。これにより、頭部2の上方への回動が規制される。
【0038】
一方、頭部2を俯角へ回動させる場合、首振モータ31が駆動すると、モータギア32は、回転軸35を中心に左回転(逆転)しつつ、軸34を中心に固定ギア33のギア部33aに沿って左へ可動する(
図6参照)。
【0039】
そして、頭部2が最大俯角まで回動したとき(例えば、俯角15度)、頭部2の回動に伴って、板部28に形成された突起(ストッパー)28bが固定ギア33のギア部33aの周方向他端に当接する。これにより、頭部2の下方への回動が規制される。
【0040】
上述した機構により、頭部2は、固定ギア33の軸34を中心に上下に回動する。また、頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたとき、
図4に示すように、頭部2の重心Gは、軸34の回転中心を通る水平面P
1より下方に存在し、且つ、軸34より前方に存在する。言い換えると、重心Gは、軸34からファン21に向かう方向に軸34から離隔している。
【0041】
一方、頭部2が仰角90度付近の位置に配置されたとき、
図6に示すように、頭部2の重心Gは、軸34の回転中心を通る鉛直面P
2を越えず、鉛直面P
2より前方に存在する。また、重心Gは、軸34から上方向に離隔している。
【0042】
なお、上記では、上下首振機構24によって頭部2を上下方向に回動させる場合について説明したが、頭部2を手動で強制的に上下方向に回動させることも可能である。
【0043】
続いて、
図1(a)に示す制御装置8について、
図7を参照しつつ説明する。
【0044】
制御装置8は、CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などの複数のハードウェアから構成されている。ROMには、制御装置8の動作を制御する制御プログラムなどが格納されている。制御プログラムを実行することによって、
図7に示すように、送風制御部51、上下首振制御部52及び左右首振制御部53等の機能が発揮される。また、制御装置8は、ファンモータ23、上下首振機構24の首振モータ31及び操作パネル9に接続されている。
【0045】
送風制御部51は、ファンモータ23を制御する。上下首振制御部52は、首振モータ31を制御する上下首振モード制御部52aを有している。上下首振モード制御部52aは、頭部2の上下首振り動作を制御する。左右首振制御部53は、頭部2の左右首振り動作を制御する。
【0046】
続いて、頭部2,202に働く回転モーメントについて、
図8(a),(b)を参照しつつ説明する。
図8(a)には本実施形態の扇風機を図示し、
図8(b)には従来の扇風機を図示している。
【0047】
図8(a),(b)に示す扇風機は、頭部2,202の右回転を規制するストッパー(
図6に示す「突起28a」に相当)を有している。ストッパーは、頭部2側へ設けられ、頭部2,202が仰角90度を越える位置に配置されたとき、固定ギア33の端部に当接する位置に設けられている。
図8(a),(b)に示す「仰角90度付近」では、頭部2,202側のストッパーが固定ギア33の端部に当接していない。また、以下では、回転モーメントは同符号を用いて説明することがあるが、頭部の俯仰角が異なることで回転モーメントの大きさも異なる。
【0048】
従来の扇風機では、
図8(b)に示すように、頭部202が俯仰角0度の位置に配置されたとき、頭部202の重心Gは、頭部202の回転中心Oを通る水平面P
1に存在する。このとき、頭部202には、重心Gに対して、自重(mg)により図中において反時計回りの回転モーメントM
11(M
11=mg×距離GO)が働く。一方、頭部202には、コイルバネにより、作用点Xに対して、図中において時計回りの回転モーメントM
2(M
2=付勢力×距離XO)が働く。回転モーメントM
11と回転モーメントM
2とは逆方向に作用しているため、頭部202を滑らかに回転させることができる。
【0049】
しかし、頭部202が仰角90度付近の位置まで回動したとき、頭部202の重心Gが回転中心Oを通る鉛直面Pを越えてわずかでも後方にずれることがあると、頭部202の重心Gには、自重により時計回りの回転モーメントM
11が働く。また、コイルバネが俯仰角0度の位置よりもさらにねじられることで、付勢力が大きくなるため、時計回りの回転モーメントM
2は、俯仰角0度のときよりも大きくなる。そうすると、頭部202には、同じ方向の回転モーメントM
11,M
2が作用することになるため、頭部202の時計回りの回動が助長される。その結果、頭部202はギア間の遊び分だけ時計回りに急激に回動する(
図6の拡大図(モータギア32とギア部33aとの間の遊び)参照)。
【0050】
これに対し、本実施形態の扇風機では、
図8(a)に示すように、頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたとき、頭部2の重心Gは、頭部2の回転中心O(
図4に示す「軸34」の回転中心に相当)を通る水平面P
1の下方に存在する。このとき、頭部2には、重心Gに対して、自重(mg)により図中において反時計回りの回転モーメントM
1(M
1<mg×距離GO)が働く。一方、頭部2には、コイルバネにより、作用点Xに対して、図中において時計回りの回転モーメントM
2(M
2=付勢力×距離XO)が働く。回転モーメントM
1と回転モーメントM
2とは逆方向に作用しているため、頭部2を滑らかに回転させることができる。なお、このとき、M
1>M
2となっている。
【0051】
また、頭部2が仰角90度付近の位置まで回動したときであっても、頭部2の重心Gは、回転中心Oを通る鉛直面Pを越えることがなく、鉛直面Pより前方に存在する。そのため、頭部2には、重心Gに対して、自重により反時計回りの回転モーメントM
1が働く。ここで、重心G及び回転中心Oを通る直線に垂直な方向に作用する力は、俯仰角0度のときに作用する力より小さいため、仰角90度付近での回転モーメントM
1は、仰角0度の位置での回転モーメントM
1より小さい。
【0052】
また、コイルバネがさらにねじられることで付勢力が増大するので、時計回りの回転モーメントM
2は、俯仰角0度のときより大きくなる。このとき、M
1>M
2となっている。
【0053】
このように、本実施形態では、仰角90度付近の位置において、回転モーメントM
1と回転モーメントM
2とが逆方向に作用しているため、頭部2が時計回りに急に動くことはない。
【0054】
以上に述べたように、本実施形態の扇風機1では、俯仰角0度の位置において頭部2の重心Gを軸34(回転中心O)を通る水平面P
1の下方にずらしている。これにより、頭部2が仰角90度付近の位置に配置されても、頭部2の重心Gが軸34を通る鉛直面Pを越えない。そのため、頭部2には「自重による回転モーメントM
1」と「コイルバネ70による回転モーメントM
2」(付勢力)とが常に逆方向に作用し続ける。これにより、仰角90度付近の位置において、頭部2がモータギア32と固定ギア33との遊び分だけ急激に動くことを抑止できるとともに、頭部2を上下方向に円滑に回動させることができる。
【0055】
また、本実施形態では、頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたとき、頭部2の軸34の回転中心がファン21の回転軸60の回転中心を通る水平面より上方に位置するため、ファン21を安定して回転させることができる。
【0056】
さらに、モータギア32が回転軸(出力軸)35に直結し、これらが他のギアを介して接続されていない。このような構成では、首振モータ31のコストを低減しつつ、低出力で上述した効果が得られる。
【0057】
加えて、付勢部材としてコイルバネ70を用いることにより、簡易な構成で頭部2のずれを抑止できる。
【0058】
また、コイルバネ70の一端を頭部2の板部28に固定し、他端を固定ギア33に固定している。これにより、頭部2の回動に伴って、コイルバネ70がねじられるため付勢力を増加させることができる。また、コイルバネ70から頭部2へ、直接、付勢力を付与できる。
【0059】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【0060】
例えば、上述の実施形態では、
図8(a)において、頭部2に働く回転モーメントM
1,M
2の大きさが、回転モーメントM
1>回転モーメントM
2であるが、回転モーメントM
1≦回転モーメントM
2でもよい。
【0061】
また、本実施形態では、頭部2が俯仰角0度の位置に配置されたとき、
図4に示すように、頭部2の回転中心(軸34の中心)がファン21の回転軸60の回転中心を通る水平面より上方に位置するが、頭部2の回転中心は、ファン21の回転軸60の回転中心を通る水平面に存在してもよく、回転軸60の回転中心を通る水平面より下方に位置してもよい。
【0062】
さらに、本実施形態では、上下首振機構24において、モータギア(駆動ギア)32が頭部2の板部28に固定され、固定ギア33がアーム11に固定されているが、モータギア(駆動ギア)がアームに固定され、固定ギアが頭部に固定されてもよい。
【0063】
また、本実施形態では、上下首振機構24において、首振モータ31が頭部2の板部28に固定され、固定ギア33がアーム11に固定されているが、モータギア(駆動ギア)32を駆動する首振モータ31をアーム11側に設け、固定ギアを頭部2側に設けるようにしてもよい。
【0064】
また、本実施形態では、モータギア32が回転軸(出力軸)35に直結しているが、モータギア32と回転軸35とが他のギアを介して接続されてもよい。
【0065】
さらに、上述した実施形態では、コイルバネ70の一端を頭部2の板部28に固定し、他端をアーム11に固定された固定ギア33に固定したが、コイルバネ70の一端を、頭部2を構成する他の部材に接続してもよい。また、コイルバネ70の他端をアームに直接接続してもよい。
【0066】
加えて、上述した実施形態では付勢部材にコイルバネ70を用いたが、引張りバネ等のスプリングなど、他の部材(弾性部材等)を用いてもよい。