(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-06
(45)【発行日】2022-01-21
(54)【発明の名称】送風機
(51)【国際特許分類】
F04D 25/16 20060101AFI20220114BHJP
F04D 27/00 20060101ALI20220114BHJP
F04D 25/08 20060101ALI20220114BHJP
【FI】
F04D25/16
F04D27/00 P
F04D25/08 305G
(21)【出願番号】P 2019122652
(22)【出願日】2019-07-01
【審査請求日】2021-03-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000115773
【氏名又は名称】リズム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002022
【氏名又は名称】特許業務法人コスモ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤井 秀紀
【審査官】松浦 久夫
(56)【参考文献】
【文献】特許第5709921(JP,B2)
【文献】特開2016-70110(JP,A)
【文献】特開2017-133434(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第101832283(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F04D 25/16
F04D 25/08
F04D 27/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸流方向の風を発生させる第一インペラと、
前記第一インペラと回転軸である軸線を揃えて前記第一インペラよりも下流側に配置され、前記第一インペラに対して逆回転駆動し、遠心方向の風を発生させる第二インペラと、
前記第一インペラと前記第二インペラの回転数比を変更制御する制御部と、
を備えることを特徴とする送風機。
【請求項2】
前記制御部は、風量を増減させる際に、前記第一インペラ及び前記第二インペラのうちの回転数が高い一方を制御することを特徴とする請求項1に記載の送風機。
【請求項3】
前記第二インペラの羽根は、前記第二インペラのハブの外周に設けられ、端面視において前記回転軸に対して45度以下の角度で傾斜していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の送風機。
【請求項4】
前記羽根は、正面視において全体が前記第一インペラの回転方向である第一方向側へ湾曲し、端面視において前記第一インペラ側の上流端は、前記第二インペラの回転方向である第二方向側へ湾曲している、ことを特徴とする請求項3に記載の送風機。
【請求項5】
前記制御部は、前記第二インペラの回転数を固定させて前記第一インペラの回転数をゆらぎ生成処理によって算出された回転数により経時的に変化させることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二重反転式の送風機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、二枚のインペラを備えた二重反転の送風機(扇風機)が開示されている。例えば、特許文献1の二重反転式送風機は、互いに異なる方向に回転する第一インペラと第二インペラとを備えており、整流効果により風の流れが軸流方向に集中する第1の送風状態と、第一インペラの回転数を変更して第1の送風状態よりも送風量が少なく且つ整流効果が小さい第2の送風状態とを切り換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の送風機において、第1の送風状態から第2の送風状態への切り替えは第二インペラの回転数を維持したまま第一インペラの回転数を小さくしているため、整流効果は小さくなるが送風量も少なくなる。したがって、様々な質感の風を起こすことが難しい。
【0005】
本発明は、以上の点に鑑み、多様な風を送風可能な送風機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】
【0006】
本発明の送風機は、軸流方向の風を発生させる第一インペラと、前記第一インペラと回転軸を揃えて前記第一インペラよりも下流側に配置され、前記第一インペラに対して逆回転駆動し、遠心方向の風を発生させる第二インペラと、前記第一インペラ及び前記第二インペラの回転数比を変更制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、多様な風を送風可能な送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明の実施形態に係る送風機の正面側の斜視図である。
【
図2】本発明の実施形態に係る送風機の背面側の斜視図である。
【
図3】本発明の実施形態に係る送風機の第一インペラ及び第二インペラの斜視図である。
【
図4】本発明の実施形態に係る第二インペラを示す図であり、(a)は正面図、(b)は
図4(a)の第二羽根のIV-IV端面図である。
【
図5】本発明の実施形態に係る送風機のブロック図である。
【
図6】本発明の実施形態に係る第一インペラ及び第二インペラの回転数を示す図である。
【
図7】本発明の実施形態に係る送風機の送風角度を示す平面模式図であり、(a)は直進風を送風した例であり、(b)は拡散風を送風した例である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図1は送風機1の斜視図である。本実施形態の送風機1は、扇風機或いはサーキュレータとして使用することができる。送風機1は、ヘッド部2と、ヘッド部2を支持する支持部3とを有する。ヘッド部2には、上流側のインペラカバー21と下流側のインペラカバー22により全体外形が略円柱状に形成される。以下、送風機1の説明において、第一インペラ4側を後ろ、その反対側を前とし、後方から前方を見た左側を左、その反対側を右とする。また、ヘッド部2側を上、その反対側を下とする。
【0010】
インペラカバー21及びインペラカバー22は、軸線A上に略円形の底部を有した円筒状に形成される。ヘッド部2の内部には、第一インペラ4が上流側に配置され、第二インペラ5が下流側に配置される。
【0011】
図2に示す、インペラカバー21の後方部には、略円環状領域に上流グリル211が形成される。またインペラカバー21の円筒側面の湾曲領域には、側方グリル212が左右のそれぞれに形成される。上流グリル211は上下に延設された複数の整流板により形成され、側方グリル212は前後の延設された複数の整流板により形成される。上流グリル211及び側方グリル212は吸気口として機能する。
【0012】
図1に示すインペラカバー22の前方部にも、略円環状領域に下流グリル221が形成される。またインペラカバー22の円筒側面には、側方グリル222が左右のそれぞれに形成される。下流グリル221は左右に延設された複数の整流板により形成され、側方グリル222は前後に延設された複数の整流板により形成される。したがって、下流グリル221及び側方グリル222,212の整流板は軸線Aに対して平行方向に形成され、上流グリル211の整流板は軸線Aに対して垂直方向に形成される。下流グリル221及び側方グリル222は排気口として構成される。
【0013】
ヘッド部2内において、第一インペラ4及び第二インペラ5は、回転軸を揃えて配置される。第一インペラ4及び第二インペラ5の回転軸と、上流グリル211及び下流グリル221の中心とは、軸線A上となるように略一致している。
【0014】
支持部3は、ヘッド部2と接続されて下方に延設される脚部31と、脚部31の下端側に接続されて送風機1全体を支持する略円板状の載置部32とを有する。
【0015】
図3は、第一インペラ4及び第二インペラ5を示す図である。第一インペラ4及び第二インペラ5を駆動する図示しないモータは、第一インペラ4と第二インペラ5との間に配置される。第一インペラ4は、軸線A方向に見た送風機1の正面視において、反時計回り方向の第一方向R1に回転する。第一インペラ4は、有底の円形筒状のハブ41の外周に7枚の第一羽根42を設けている。第一インペラ4は、主として、軸線A方向の後方から吸気した空気を前方側へ向けて排気する軸流ファンとして機能する。
【0016】
図4(a)は第二インペラ5の正面図であり、
図4(b)は
図4(a)の第二羽根52を軸線A周り方向に切断したIV-IV端面図である。
【0017】
第二インペラ5は、第一方向R1と反対の時計回り方向の第二方向R2に回転する。第二インペラ5は、有底の円形筒状のハブ51の外周に9枚の第二羽根52を設けている。
図4(a)の正面視において、第二羽根52の基部521側は、軸線A側から径方向R3の外側に延設される。第二羽根52の全体は、第一方向R1側へ曲板状に形成される。また、第二羽根52の端部522は、第二方向R2へやや湾曲している。このように、第二インペラ5の正面視における形状は、遠心ファンとして形成される。
【0018】
また、
図4(b)に示す第二羽根52の端面図に示すように、第二羽根52は、第二方向R2側の面が第二インペラ5の正面側を向くようにやや傾斜している。この第二羽根52の傾斜角度は、軸線A(回転軸)に対して浅い角度(例えば45度以下)に設定される。第一インペラ4側から空気の供給を受ける第二羽根52の上流端523側は、第二方向R2側へ湾曲している。また、第二羽根52の下流端524側は、略平板状に形成される。したがって、第二インペラ5の端面視における形状は、軸流ファンとして形成される。
【0019】
以上のように、第一インペラ4の下流側に同軸で配置される第二インペラ5は、主として、後方の第一インペラ4から送られた風を吸気して軸線Aを中心とする径方向R3外側に向けて排気するように遠心方向の成分の風を発生させることができる。一方で、第二インペラ5は、軸線Aに対してやや傾斜しているため、遠心方向の成分よりも比較的少ないが、軸流方向(軸線A方向)の成分の風も出力することができる。
【0020】
次に、
図5を用いて送風機1のブロック図について説明する。制御部11は、第一インペラ4と第二インペラ5の回転数比を変更制御する。送風機1は、制御部11、駆動部12、通信部13及び記憶部14を有する。駆動部12は、送風機1の第一インペラ4や第二インペラ5等のモータを駆動する。通信部13は図示しない送風機1のリモコンと赤外線等を用いた無線により信号の送受信を行う。
【0021】
記憶部14には、風量141及び風質142、並びに第一インペラ4と第二インペラ5の各回転数を定めた回転数テーブル143を記憶する。また記憶部14はリズム風フラグ144として「ON」又は「OFF」の設定値を記憶する。
【0022】
本実施形態では、風量141及び風質142として、それぞれ「1」から「9」のいずれかの値が設定される。風量141及び風質142の設定値は、リモコンの指示により設定される。
【0023】
回転数テーブル143は、風量141及び風質142の設定値の組み合わせに対応して、第一インペラ4及び第二インペラ5の各回転数を予め記憶している。制御部11は、風量141及び風質142の設定値に対応する第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数を、回転数テーブル143を参照して求める。そして、制御部11は、求めた回転数で駆動部12により第一インペラ4及び第二インペラ5を駆動させる。
【0024】
リズム風フラグ144は、通信部13によりリモコンから変更指示を受信して「ON(有効)」または「OFF(無効)」の値を記憶する。リズム風フラグ144が「OFF」であるとき、第一インペラ4及び第二インペラ5は風量141及び風質142の設定値に対応した回転数により定常状態で駆動する。一方、リズム風フラグ144が「ON」であるとき、制御部11は、第二インペラ5の回転数を一定にしながら、第一インペラ4の回転数を経時的に変化させるように駆動する。
【0025】
次に、第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数の設定例について説明する。
図6は、風量141について「8」が設定されている場合に、風質142を「1」から「9」まで変化させたときの第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数の変化を示す図である。
図6の縦軸は回転数(単位は回転毎分rpm)を示し、横軸は風質142の設定値を示している。
【0026】
実線で示す第一インペラ4の回転数は、風質「1」から風質「9」にかけて単調減少するように設定される。また、風質「1」から風質「2」に変更したときの回転数の減少量は、風質「2」~風質「5」に設定値を一つ増加させたときの回転数の減少量より大きい。また、風質「2」~風質「5」に設定値を一つ増加させたときの回転数の減少量は、風質「5」~風質「9」に設定値を一つ増加させたときの回転数の減少量より大きい。このように、風質「1」から風質「9」にかけて第一インペラ4による軸流方向の送風量は減少する。
【0027】
一方、1点鎖線で示す第二インペラ5の回転数は、風質「1」から風質「2」に変更した場合はやや減少し、風質「2」から風質「5」では同じ設定値である。また、第二インペラ5の回転数は、風質「5」から風質「9」にかけて増加するように設定される。なお、風質「1」から風質「2」に変化させた場合、第一インペラ4よりも第二インペラ5の減少幅の方が小さくなるように設定される。
【0028】
また、風質「1」~風質「4」では第一インペラ4の回転数の方が第二インペラ5の回転数より大きい。風質「6」~風質「9」では第一インペラ4の回転数の方が第二インペラ5の回転数より大きい。
【0029】
このように、第一インペラ4の第二インペラ5に対する回転数比は、風質「1」から風質「9」にかけて単調減少する。これにより、風質「1」から風質「9」に変化するに従って、送風機1から出力される風は、軸流方向への成分が減少するとともに遠心方向への成分が増加して、指向性が高く遠くまで到達可能な直進風から、送風範囲の広い拡散風へ変化することができる。そして、送風機1は、風質142を変更することにより拡散角度を多段階に亘って任意に変更することができる。
【0030】
また、風量141を変化させる場合は、第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数の全体を増減させることができる。風量141を増加又は減少させた場合は、第一インペラ4と第二インペラ5の両方の回転数を増加又は減少させるように設定することができる。これにより、同じ拡散角度にしたまま送風距離を変化させることができる。
【0031】
図7(a)及び
図7(b)は、それぞれ送風機1が直進風を出力した場合、及び拡散風を出力した場合の平面方向から見た送風角度を示す模式図である。
図7(a)の直進風では、例えば風質142を「1」に設定している。
図7(b)の拡散風では例えば風質「9」において送風角度を120°程度とすることができる。また、風質「5」は、第一インペラ4と第二インペラ5の回転数が同じに設定され軸流方向の成分と遠心方向の成分とが同程度に両存している状態であり(
図6(a)参照)、送風機1の風は、風質「1」と風質「9」の中間の到達距離及び角度範囲に出力される。
【0032】
なお、送風機1からの出力風は、
図1及び
図2に示したように、左右方向又は前後方向に整流板を有した下流グリル221及び側方グリル222から排出されるため、上下方向の拡散が抑制される。したがって、送風機1は、風質142の変更により、主として軸線Aを中心に左右方向の拡散角度を調整することができる。
【0033】
また本実施形態の第二インペラ5は第一インペラ4と逆回転駆動する。そのため、第二インペラ5は、第一インペラ4により発生した旋回方向(軸線A周りの回転方向)の成分を相殺し、送風機1からの出力風として軸流方向の成分の割合を増加させることができる。また、直進風を発生させる風質「1」であっても、第二インペラ5は、低い回転数で駆動するため、第一インペラ4で発生した旋回方向の成分を相殺して駆動することができる。
【0034】
なお、風量141を増減させた場合、第一インペラ4及び第二インペラ5の一方の回転数を増減させてもよいし、両方の回転数を増減させてもよいが、第一インペラ4又は第二インペラ5のうちの少なくとも回転数が高い一方を制御させることができる。これにより、送風距離や拡散角度の変化を感じやすくすることができる。
【0035】
図6の風量「8」の例において、第二インペラ5は風質「1」の回転数を風質「2」よりもやや大きくしたため、第一インペラ4から出力された風が低回転の第二インペラ5により阻害されることを低減することができる。
【0036】
次に、リズム風モードについて説明する。送風機1のリズム風フラグ144が「ON」に切り換えられると、送風機1はゆらぎ生成処理によって算出された回転数により第一インペラ4又は第二インペラ5を経時的に変化させるリズム風モードによって制御することができる。
【0037】
例えば、制御部11は、リズム風モードにおいて、間欠カオス法により第一インペラ4の回転数を経時変化させて制御することができる。リズム風モードにおける第一インペラ4の回転数は、例えば風質「3」及び風質「8」の増減幅W1,W2に示すように、現在の風量141及び風質142の設定値に対応する第一インペラ4の回転数を中心に変化させることができる。また、リズム風モードにおける第一インペラ4の回転数の増減幅は、風質142を「1」から「9」に変化させた場合における回転数の最大値N1と最小値N2の幅W0よりも小さく設定することができる。第一インペラ4の回転数の増減幅は幅W0以上に設定してもよい。
【0038】
このように、送風機1は、使用者が設定した第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数を中心に風の強さを変化させて、自然な風を出力することができる。
【0039】
なお、リズム風モードでは、第二インペラ5の回転数を増減させるように制御したり、第一インペラ4及び第二インペラ5の両方の回転数を増減させるように制御してもよい。
【0040】
以上、軸流方向の風を発生させる第一インペラと、第一インペラ4と回転軸を揃えて第一インペラ4よりも下流側に配置され、第一インペラ4に対して逆回転駆動し、遠心方向の風を発生させる第二インペラ5と、第一インペラ4と第二インペラ5の回転数比を変更制御する制御部11と、を備える送風機1について説明した。
【0041】
これにより、一個のインペラを用いた送風機に比べて、上流側の第一インペラ4により発生した下流側の第二インペラ5で相殺して旋回成分を減らし、静圧を高めるとともに直進性を高めることができる。そして、上流側の第一インペラ4の回転数を増加させて下流側の第二インペラ5の回転数を減少させれば、直進風の到達距離を増加させることができる。また、第一インペラ4の回転数を下げて旋回成分を減らし、第二インペラ5の回転数を上げることで遠心方向の風を発生させ、主として拡散風を発生させる送風機1を構成させることができる。
【0042】
第二インペラ5の形状を遠心ファンとして機能する形状としたため、第一インペラ4と併せて直進及び拡散の性質を変化させることが可能な送風機1を構成することができる。また、二重反転式の回転数比を時系列で変化させることにより、直進風及び拡散風を変化させたリズム風を送風することができる。
【0043】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0044】
本実施形態の説明では、ユーザがリモコン等の操作により風質及び風量の設定値「1」~「9」を送信して直接的に数値で制御する例について説明したが、この他にも、送風範囲に対応した風質(第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数比)、風量(第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数)、首振り設定を記憶部14等に予め記憶しておき、ユーザが送風範囲を指定すると、送風機1が第一インペラ4及び第二インペラ5の回転数並びにヘッド部2の首振り設定を読みだして制御する構成としてもよい。送風範囲の指定は、ユーザが送風機1と通信可能なリモコン等の通信端末で行うことができる。
【0045】
なお、首振りの設定として、送風機1はヘッド部2を上下方向及び左右方向の何れか又は両方を組み合わせて回動制御することができる。また送風機1は、ヘッド部2の首振り角度や首振りの中心角度を送風範囲に対応するように制御することができる。
【0046】
また、送風機1はユーザが存在する範囲に風を送るように自動制御する構成としてもよい。ユーザの存在範囲は、例えば、送風機1や送風機1と接続された外部機器がカメラや赤外線センサ等の検出手段を備えることで、送風機1がその検出手段によって送風機1に対するユーザの存在範囲(例えば角度や距離等)を求めることができる。或いは、送風機1はユーザが持ち歩くスマートフォン、スマートウォッチ等の通信端末と通信して存在範囲を検出してもよい。送風機1は、求めたユーザの存在範囲を送風範囲として設定して、風量、風質、首振りの制御を行うことができる。
【0047】
また、送風機1の記憶部14に設定される風量141及び風質142は、それぞれ10段階以上に設定してもよい。これにより、送風機1は、より多様な風を送ることができる。
【0048】
また、排気口として構成される下流グリル221は、左右に複数の整流板を有した円環状領域に形成される例について示したが、その円環状領域の内側の軸線A上に、整流板の向きを変形させた円形状領域を含む構成としてもよい。円形状領域の整流板は、例えば放射状に形成してもよい。
【0049】
また、送風機1は、以下(1)乃至(5)に示す各使用状況に対応させてユーザが所望する可能性の高い風質、風量、首振り動作を予め設定しておき、自動制御してもよい。自動制御を行った後、ユーザが風質、風量、首振り動作の設定の何れか一部又は全部を変更した場合、制御部11はその変更した設定を記憶部14等に記憶しておき、次に同じ使用状況になった際の自動制御に反映することができる。
【0050】
(1)例えば、送風機1をパソコン等の電子機器のUSB電源から給電して使用する場合、USB電源の近傍にユーザが存在する可能性が高い使用状況と判断できるためユーザは狭域の風を所望する可能性が高い。したがって、送風機1は屋内等の近傍の一人又は複数人のユーザを対象とした狭域の風を送風することができる。一方、送風機1を充電池(二次電池)により給電して使用する場合、ユーザは送風機1を電源から離れた場所で使用する必要がある等により広域の風を所望する可能性が高い。したがって、送風機1は遠方の一人又は複数人のユーザを対象とした広域の風を送風することができる。狭域或いは広域の設定は風質、風量、首振り動作の範囲により定めることができる。
【0051】
(2)送風機1は、インペラカバー21,22の前方、後方若しくは側方又は上方の頂部、或いは支持部3等の適宜の部位に、持ち歩き用の着脱可能なハンドルを設けてもよい。ユーザは、このハンドルを取り付けて送風機1を使用する場合に狭域の風を所望する可能性が高いため、送風機1は屋内等の近傍の一人又は複数人のユーザを対象とした狭域の風を送風することができる。一方、ユーザは、ハンドルを取り外して送風機1を使用する場合広域の風を所望する可能性が高いため、送風機1は遠方の一人又は複数人のユーザを対象とした広域の風を送風することができる。
【0052】
(3)送風機1は明暗センサを搭載して周囲の明るさを判定し、その明るさに応じて送風する風を変化させる構成としてもよい。例えば就寝中のユーザは広域且つ弱風の風を所望する可能性が高いため、明暗センサが検出する受光信号レベルが低い場合、送風機1はユーザの就寝を妨げないように広域且つ弱風の風を送風することができる。
【0053】
(4)送風機1は通信部13により同室内のエアコンや加湿器等の外部機器と無線又は有線により接続して稼働状況を取得し、この稼働状況に応じて送風制御してもよい。例えば、ユーザは送風機1を室内の空気循環を目的として使用している場合に強風を所望する可能性が高いため、送風機1は通信部13により同室内の外部機器が稼働していることを検出した場合に強風の風を送風することができる。
【0054】
(5)送風機1は周囲環境におけるユーザの体感温度を検出する構成としてもよい。例えば、送風機1は、温度計、湿度計、風速計及び日照計(日射計)等を内部に備え、又は外部から接続して、検出した気温、湿度、風速及び日照量等に基づいて体感温度を求めることができる。なお、送風機1は体感温度を求めるために必要な気温、湿度、風速及び日照量等の情報を外部端末から取得してもよい。ユーザは体感温度が高い環境に居ると強風を所望する可能性が高いため、送風機1は求めた周囲環境の体感温度が高い場合に強風の風を送風することができる。
【符号の説明】
【0055】
1 送風機 2 ヘッド部
3 支持部 4 第一インペラ
5 第二インペラ 11 制御部
12 駆動部 13 通信部
14 記憶部 21 インペラカバー
22 インペラカバー 31 脚部
32 載置部 41 ハブ
42 第一羽根 51 ハブ
52 第二羽根 141 風量
142 風質 143 回転数テーブル
144 リズム風フラグ 211 上流グリル
212 側方グリル 221 下流グリル
222 側方グリル 521 基部
522 端部 523 上流端
524 下流端
A 軸線 N1 最大値
N2 最小値 R1 第一方向
R2 第二方向 R3 径方向
W0 幅 W1,W2 増減幅