特許 7165433 プロペラファン、扇風機、およびサーキュレータ

(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】2022-10-26

(45)【発行日】2022-11-04

(54)【発明の名称】プロペラファン、扇風機、およびサーキュレータ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/38 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

F04D29/38 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021043606

(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公開番号】P2022143206

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2021-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】500201602

【氏名又は名称】シロカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金井 まり

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８５０６２４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１９８０９６４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を中心に回転し、前記回転軸に平行な第１方向に送風するプロペラファンであって、
前記回転軸を中心に回転するハブ部と、
前記ハブ部の外周面に設けられた複数の羽根と、
を備え、
前記複数の羽根の各々は、前記ハブ部の前記外周面に接合された第１部分と、前記第１部分より前記回転軸から遠い第２部分とを含み、
前記第１部分および第２部分の各々は、回転方向における前部に対して後部が前記第１方向に向かって湾曲した形状を有し、
前記前部に対する前記後部の湾曲角度は、前記第１部分より前記第２部分の方が大きい、
ことを特徴とするプロペラファン。

【請求項2】

前記第１部分における前記湾曲角度は、５～１５度の範囲内であり、
前記第２部分における前記湾曲角度は、１５～３５度の範囲内である、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。

【請求項3】

前記第２部分における前記後部の厚さは、前記第１部分における前記後部の厚さより厚い、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロペラファン。

【請求項4】

前記第１部分および前記第２部分の各々において、前記回転方向における前記前部は、前記回転軸と垂直な面に対して傾いており、
前記面に対する前記前部の傾き角度は、前記第１部分より前記第２部分の方が小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラファン。

【請求項5】

前記第１部分における前記傾き角度は、１５～２５度の範囲内であり、
前記第２部分における前記傾き角度は、３～２０度の範囲内である、
ことを特徴とする請求項４に記載のプロペラファン。

【請求項6】

前記複数の羽根の各々は、前記回転軸を中心とする半径方向の端部が、前記第１方向と反対の第２方向に向かって湾曲した形状を有する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロペラファン。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロペラファンを備える扇風機。

【請求項8】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロペラファンを備えるサーキュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロペラファン、扇風機、およびサーキュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、扇風機やサーキュレータに用いられるプロペラファンの形状が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１４３７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

扇風機やサーキュレータなどの機器に用いられるプロペラファンでは、当該機器の消費電力および／または騒音が低減するように効率よく送風することが求められている。

【0005】

そこで、本発明は、効率よく送風することが可能なプロペラファン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】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのプロペラファンは、回転軸を中心に回転し、前記回転軸に平行な第１方向に送風するプロペラファンであって、前記回転軸を中心に回転するハブ部と、前記ハブ部の外周面に設けられた複数の羽根と、を備え、前記複数の羽根の各々は、前記ハブ部の前記外周面に接合された第１部分と、前記第１部分より前記回転軸から遠い第２部分とを含み、前記第１部分および第２部分の各々は、回転方向における前部に対して後部が前記第１方向に向かって湾曲した形状を有し、前記前部に対する前記後部の湾曲角度は、前記第１部分より前記第２部分の方が大きい、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、例えば、効率よく送風することが可能なプロペラファンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態のプロペラファンが適用された扇風機の外観図

【図2】本実施形態のプロペラファンの構成例を示す図

【図3】本実施形態のプロペラファンの羽根の形状を説明するための図

【図4】本実施形態のプロペラファンの羽根の形状を説明するための図

【図5】従来のプロペラファンの構成例を示す図

【図6】本実施形態のプロペラファンと従来のプロペラファンとの比較結果（回転数に対する消費電力）を示す図

【図7】本実施形態のプロペラファンと従来のプロペラファンとの比較結果（風量に対する騒音）を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

本発明に係る一実施形態のプロペラファン１０について説明する。本実施形態のプロペラファン１０は、気体（例えば空気）を送風するためのファンであり、扇風機（手持式扇風機を含む）および／またはサーキュレータなどの機器に適用されうる。以下では、本実施形態のプロペラファン１０を扇風機１に適用（搭載）する例について説明する。

【0011】

図１は、本実施形態のプロペラファン１０を適用した扇風機１の外観を示している。扇風機１は、例えば、プロペラファン１０と、プロペラファン１０を回転駆動するモータ部２と、プロペラファン１０を覆うカバー部３と、制御部４とを備えうる。モータ部２は、プロペラファン１０が取り付けられる回転シャフト２ａと、当該回転シャフト２ａを回転駆動するモータ２ｂとを有し、モータ２ｂにより回転シャフト２ａを回転駆動することで、回転シャフト２ａの回転軸Ａを中心としてプロペラファン１０を回転駆動することができる。カバー部３は、ユーザがプロペラシャフト１０に接触することを防止するためにプロペラファン１０を覆う部材であり、気体を通すための複数の開口が設けられている。本実施形態のカバー部３は、プロペラシャフト１０の前側を覆う前側カバー３ａと、モータ部２に設けられてプロペラシャフト１０の後側を覆う後側カバー３ｂとを有し、前側カバー３ａと後側カバー３ｂとを連結することでプロペラシャフト１０の全体を覆うように構成されている。また、制御部４は、例えばプロセッサやメモリ等を含み、モータ２への給電を制御することによりプロペラファン１０の回転を制御する。

【0012】

ここで、図１の扇風機１では、回転シャフト２ａがモータ２ｂの一部として構成されているが、それに限られず、ベルトやギア等の動力伝達機構を介してモータ２ｂの動力を回転シャフト２ａに伝達することで回転シャフト２ａを回転駆動してもよい。また、図１の扇風機１は、取付部材５によってプロペラファン１０がモータ部２の回転シャフト２ａに取り付けられる構成であるが、取付部材５を用いずにプロペラファン１０が回転シャフト２ａに取り付けられる構成であってもよい。

【0013】

［プロペラファンの構成］
次に、本実施形態のプロペラファン１０の構成について説明する。図２は、本実施形態のプロペラファン１０の構成例を示す図である。図２（ａ）はプロペラファン１０の前面図を示し、図２（ｂ）はプロペラファン１０の斜視図を示し、図２（ｃ）はプロペラファン１０の側方図を示している。以下では、プロペラファン１０の回転軸Ａと平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に平行な面内で互いに直交する２つの軸方向をＸ軸方向およびＹ軸方向として説明する。以下の説明において「Ｘ軸方向」と記載している場合、それは＋Ｘ方向および－Ｘ方向を含むものとして定義されうる。「Ｙ軸方向」および「Ｚ軸方向」についても同様である。また、図中では、プロペラファン１０の回転方向Ｄｒを破線矢印で示している。

【0014】

本実施形態のプロペラファン１０は、前述したように、モータ部２の回転シャフト２ａに取り付けられ、当該回転シャフト２ａの回転軸Ａを中心に回転することにより、回転軸Ａと平行な第１方向（本実施形態では＋Ｚ方向）に送風するように構成される。プロペラファン１０は、回転軸Ａを中心に回転するハブ部１１と、ハブ部１１の外周面に設けられた複数の羽根１２とを備える。ハブ部１１は、モータ部２の回転シャフト２ａに取り付けられる部分であり、本実施形態の場合、円柱状に形成されるとともに、回転シャフト２ａが貫通する貫通孔１１ａが設けられている。また、複数の羽根１２は、回転軸Ａを中心としてプロペラファン１０（ハブ部１１）が回転することにより前方（第１方向（＋Ｚ方向））に送風する部材である。複数の羽根１２の各々は、板状に構成されており、回転により前方に送風することができるように、回転軸Ａと垂直な面に対して傾けて配置されている。本実施形態のプロペラファン１０は、５枚の羽根１２によって構成されているが、羽根１２の数は５枚に限られるものではない。

【0015】

複数の羽根１２の各々は、図２（ａ）に示されるように、ハブ部１１の外周面に接合された第１部分Ｐ_１と、第１部分Ｐ_１より回転軸Ａから遠い第２部分Ｐ_２とを含み、第１部分Ｐ_１および第２部分Ｐ_２の双方は、回転方向Ｄｒにおける前部（前端部）に対して後部（後端部）が＋Ｚ方向に向かって湾曲した形状を有する。そして、回転方向Ｄｒにおける前部に対する後部の湾曲角度は、第１部分Ｐ_１より第２部分Ｐ_２の方が大きくなるように構成される。本実施形態の場合、各羽根１２は、回転方向Ｄｒにおける前部としての第１面１２ａと、回転方向Ｄｒにおける後部としての第２面１２ｂとを含む。第１面１２ａは、回転軸Ａに垂直な面（ＸＹ面）に対して傾けられている。また、第２面１２ｂは、第１面１２ａに連続する面であり、回転方向Ｄｒにおける第１面の後側に設けられ、第１面１２ａに対して＋Ｚ方向に屈曲するように傾けられている。このように各羽根１２を構成することにより、プロペラファン１０の回転に従って、プロペラファン１０の前方（＋Ｚ方向）に効率よく送風することができるため、消費電力および騒音を低減することができる。

【0016】

また、各羽根１２は、回転軸Ａを中心とする半径方向（放射方向）の端部が－Ｚ方向（第１方向と反対の第２方向）に向かって湾曲した形状を有する。本実施形態の場合、図２（ａ）に示されるように、各羽根１２は、半径方向の端部に第３面１２ｃを有する。第３面１２ｃは、第１面１２ａに連続する面であり、第１面１２ａの半径方向外側に設けられ、第１面１２ａに対して－Ｚ方向に湾曲（屈曲）するように傾けられている。この第３面１２ｃを各羽根１２に設けることにより、特に騒音の点で更に有利となりうる。

【0017】

以下、１つの羽根１２における具体的な形状について説明する。
図３は、羽根１２の形状を説明するための図である。図３（ａ）は、プロペラファン１０を前方から見た図を示しており、図３（ｂ）～（ｅ）は、図３（ａ）の各位置Ｘ_１～Ｘ_４での羽根１２の断面形状をそれぞれ示している。図３（ｂ）は、位置Ｘ_１における羽根１２の断面形状を示しており、図３（ｃ）は、位置Ｘ_２における羽根１２の断面形状を示している。また、図３（ｄ）は、位置Ｘ_３における羽根１２の断面形状を示しており、図３（ｅ）は、位置Ｘ_４における羽根１２の断面形状を示している。位置Ｘ_１は、図２（ａ）で示される第１部分Ｐ_１に含まれる位置であり、位置Ｘ_２～Ｘ_４（特に位置Ｘ_２～Ｘ_３）の少なくとも１つは、図２（ａ）で示される第２部分Ｐ_２に含まれる位置である。ここで、各位置Ｘ_１～Ｘ_４は、本実施形態ではＸ軸方向の位置として定義されているが、回転軸Ａを中心とする半径方向における位置として理解されてもよい。また、本実施形態では、各位置Ｘ_１～Ｘ_４におけるＹＺ断面を示しているが、回転方向Ｄｒに沿った断面として理解されてもよく、このように理解されても同様の羽根１２の断面形状となりうる。

【0018】

本実施形態の羽根１２における回転方向Ｄｒの前部（第１面１２ａ）は、図３（ｂ）～（ｄ）に示されるように、回転軸Ａと垂直な面（ＸＹ面）に対して傾けられており、当該面に対する角度α（傾き角度）が、回転軸Ａから離れるにつれて小さくなるように構成されている。つまり、羽根１２の前部（第１面１２ａ）は、位置Ｘ_１での角度α_１より位置Ｘ_２での角度α_２の方が小さく、位置Ｘ_２での角度α_２より位置Ｘ_３での角度α_３の方が小さくなるように傾けられている（捻じられている）。一例として、位置Ｘ_１を含む第１部分Ｐ_１での角度αは、１５～２５度の範囲内で設定されるとよく、位置Ｘ_２～Ｘ_３の少なくとも一方を含む第２部分Ｐ_２での角度αは、３～２０度の範囲内で設定されるとよい。なお、図３（ｅ）に示される位置Ｘ_４での角度α_４は、位置Ｘ_３での角度α_３と同程度である。

【0019】

羽根１２における回転方向Ｄｒの後部（第２面１２ｂ）は、図３（ｂ）～（ｄ）に示されるように、前部（第１面１２ａ）に対して湾曲しており、当該前部に対する角度β（湾曲角度）が、回転軸Ａから離れるにつれて大きくなるように構成されている。つまり、羽根１２の後部（第２面１２ｂ）は、位置Ｘ_１での角度β_１より位置Ｘ_２での角度β_２の方が大きく、位置Ｘ_２での角度β_２より位置Ｘ_３での角度β_３の方が大きくなるように、第１面１２ａに対して湾曲（屈曲）している。一例として、位置Ｘ_１を含む第１部分Ｐ_１での角度βは、５～１５度の範囲内で設定されるとよく、位置Ｘ_２～Ｘ_３の少なくとも一方を含む第２部分Ｐ_２での角度βは、１５～３５度の範囲内で設定されるとよい。なお、図３（ｅ）に示される位置Ｘ_４での角度β_４は、位置Ｘ_３での角度β_３と同程度である。

【0020】

ここで、羽根１２の後部（第２面１２ｂ）は、その厚さが回転軸Ａから離れるにつれて厚くなるように構成されるとよい。図３（ｂ）～（ｄ）を参照すると、位置Ｘ_２での後部の厚さＴ_２は、位置Ｘ_１での後部の厚さＴ_１と同様であるが、位置Ｘ_３での後部の厚さＴ_３は、位置Ｘ_１での後部の厚さＴ_１より厚くなっている。この構成にすることで、羽根１２の剛性を高め、プロペラファン１０の回転中における羽根１２の振動を低減することができるため、振動による送風の乱れを低減するとともに、消費電力の低減および騒音の低減の点でも有利になりうる。

【0021】

また、図３（ｅ）では、第１面１２ａの半径方向外側の端部（第３面１２ｃ）を含む位置Ｘ_４での断面が示されている。当該端部（以下では、外側端部と表記することがある）は、第１面１３ａより回転方向Ｄｒに突出した部分であるとともに、前述したように、第１面１２ａに対して－Ｚ方向に湾曲（屈曲）するように傾けられている。以下に、外側端部（第３面１２ｃ）の構成について図４を参照しながら説明する。

【0022】

図４は、羽根１２の形状を説明するための図である。図４（ａ）は、プロペラファン１０を前方から見た図を示しており、図４（ｂ）～（ｄ）は、図４（ａ）における各位置Ｙ_１～Ｙ_３での羽根１２の断面形状（ＸＺ断面形状）をそれぞれ示している。図４（ｂ）は、位置Ｙ_１における羽根１２の断面形状を示しており、図４（ｃ）は、位置Ｙ_２における羽根１２の断面形状を示している。また、図４（ｄ）は、位置Ｙ_３における羽根１２の断面形状を示している。ここで、各位置Ｙ_１～Ｙ_３は、本実施形態ではＹ軸方向の位置として定義しているが、回転軸Ａを中心とする角度として理解されてもよい。また、本実施形態では、各位置Ｙ_１～Ｙ_３におけるＸＺ断面を示しているが、回転軸Ａを中心とする半径方向に沿った断面として理解されてもよく、このように理解されても同様の羽根１２の断面形状となりうる。

【0023】

本実施形態の羽根１２における外側端部（第３面１２ｃ）は、第１面１２ａに対して角度θで－Ｚ方向に湾曲（屈曲）するように傾けられている。具体的には、位置Ｙ_１では、－Ｚ方向に湾曲している外側端部を含んでいないが、位置Ｙ_２では、第１面１２ａに対して角度θ_２で外側端部が－Ｚ方向に湾曲し、位置Ｙ_３では、第１面１２ａに対して角度θ_３で外側端部が－Ｚ方向に湾曲している。角度θ_２と角度θ_３とは同程度であり、一例として、角度θは、２０～３０度の範囲内で設定されるとよい。

【0024】

［効果］
次に、本実施形態のプロペラファン１０の形状による効果について説明する。ここでは、本実施形態のプロペラファン１０との比較対象として、図５に示される従来のプロペラファン２０が用いられる。図５は、従来のプロペラファン２０の構成例を示す図である。図５（ａ）は従来のプロペラファン２０の前面図を示し、図５（ｂ）は従来のプロペラファン２０の斜視図を示している。従来のプロペラファン２０は、一般的に広く普及しているファンであり、扇風機１の回転シャフト２ａに取り付けられるハブ部２１と、ハブ部２１の外周面に設けられた複数の羽根２２とを備えている。従来のプロペラファン２０は、本実施形態のプロペラファン１０と同様の大きさを有するとともに、本実施形態のプロペラファン１０と同じ枚数の羽根２２を有している。但し、従来のプロペラファン２０では、本実施形態のプロペラファン１０における上記の第２面１２ｂおよび第３面１２ｃが設けられていない。

【0025】

図６～図７は、本実施形態のプロペラファン１０と従来のプロペラファン２０との比較結果を示している。図６は、プロペラファンの回転数［ＲＰＭ（Rotations Per Minute）］に対する消費電力［Ｗ］を示す図であり、図７は、風量［ｍ^３／ｍｉｎ］に対する騒音［ｄＢＡ］を示す図である。図６～図７に示されるように、本実施形態のプロペラファン１０は、上記形状を有することにより、従来のプロペラファン２０と比較して、回転数に対し消費電力を低減（高効率）及び風量に対し騒音を低減（静音）することができる。

【0026】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。

【符号の説明】

【0027】

１０：プロペラファン、１１：ハブ部、１２：羽根、１２ａ：第１面、１２ｂ：第２面、１２ｃ：第３面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】