JP6532168B2

JP6532168B2 - 二重反転式扇風機

Info

Publication number: JP6532168B2
Application number: JP2016183283A
Authority: JP
Inventors: 藤井　秀紀; 秀紀藤井
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Co Ltd
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: JP2018048569A

Description

本発明は、上流側のファンと下流側のファンとが互いに異なる方向に回転する二重反転式扇風機に関する。

軸流型の扇風機や送風機としては、軸流方向に回転軸中心をそろえて上流側のファンと下流側のファンとを配置したものが知られている。このような二重反転式扇風機などは、単一のファンを回転するものと比較すると、整流効果により風の流れが軸流方向に集中するため冷却対象への風量が大きくなる、カウンタートルクを相殺することができる、などの利点がある。その利点を利用することにより、扇風機の小型化、省電力化、および静寂化が可能となる。

本願発明者は、パソコンの周辺機器としてパソコンの外部から風を当てる扇風機の性能向上を図るべく、上流側のファンと下流側のファンとの間からも空気を吸い込むオープン構造の二重反転式扇風機を提案した（特許文献１〜３）。

さらに、本願発明者は、この種の二重反転式扇風機の動力源として使用している２つのモータを、１つのモータで同様の作用効果、或はそれに近似した作用効果を奏することができる構造を検討して、新たに二重反転式扇風機を提案した。

尚、１つのモータを使用する二重反転式扇風機として、歯車列を用いて各ファンを駆動するものも考慮され得るが、コストアップやノイズ発生などの点から好ましくない。そこで、新たに提案した二重反転式扇風機は、１つのモータを使用しながら上記の歯車列を用いずに、よりシンプルな構成で且つエネルギー効率の高い二重反転式扇風機を得ることを目的としたものである。

すなわち、この二重反転式扇風機は、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された後側の上流ファンおよび前側の下流ファンを備え、上流ファンと下流ファンとが互いに異なる方向に回転する二重反転式扇風機であって、後側の上流ファンはモータにより回転駆動されるものであるとともに、前側の下流ファンは、回転軸に回転可能に設けられ、且つ、後側の上流ファンが回転したときにこの風力によって、前側の下流ファンが反対の方向に回転するものであり、さらに、この二重反転式扇風機は、軸流方向の後方から空気を吸い込むとともに、上流ファンと下流ファンとの間からも空気を吸い込むようにしたものである。

特許第５７０９９２１号公報特許第５７２６１０７号公報特許第５７４９１９５号公報

上述した二重反転式扇風機においては、後側の上流ファンはモータにより回転駆動されるので、直進流のほかに旋回流が生じる。旋回流は、その旋回成分が遠心力になって放射方向に拡散するので無駄になる。そこで、これを前側の下流ファンで戻して直進成分に変換し、結果、送風の効率を向上することができるものである。これは、送風損失となる風、つまり、ファンの回転により生じる旋風（ファンの周囲を回っているだけの風）および遠心力方向（横方向）に吹き出される風を、前側の下流ファンの回転にて取り込み得ることとなって、後側の上流ファンから軸流方向へもたらされる送風の送風効率を向上することができるように工夫したものである。

この二重反転式扇風機は、一定の送風効率を向上することができる反面、次のような点が今後の課題として検討された。すなわち、このような後側の上流ファンを駆動する方式の場合は、前側に回転フリーの下流ファンがあるので、上流側（後側）からの風をせき止めてしまい、回転数を上げるにしたがって送風損失が増加するのではないか、という点である。

そこで、本発明は、この種の二重反転式扇風機において、２つのファンのうち一方をモータ駆動するシンプルな構成で且つエネルギー効率の高い二重反転式扇風機を継承し、さらに、より一層送風効率を向上することが可能な二重反転式扇風機を得ることを目的とするものである。

本願第１請求項に記載した発明は、実施例で用いた符号を付して記すと、整流板（２００ａ）を設けた前カバー（２００）と後側のグリルカバー（３００）との間に、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された後側の上流ファン（１１０）および前側の下流ファン（１２０）を備え、前記上流ファン（１１０）と前記下流ファン（１２０）とが互いに異なる方向に回転する二重反転式扇風機（１）において、
前記上流ファン（１１０）は、前記回転軸に回転可能に設けられるとともに、前記下流ファン（１２０）はモータＭにより回転駆動され、
前記上流ファン（１１０）は、ブレード形状が巻き付け曲線（インボリュート曲線）形状に形成されるとともに前記下流ファン（１２０）に近接して配置され、
前記上流ファン（１１０）は、前記下流ファン（１２０）の回転時に生じる負圧で反転して旋回流を生成し、
この上流ファン（１１０）の旋回流により前記下流ファン（１２０）の旋回成分を減少せしめて、下流ファン（１２０）の直進成分を増加させるとともに、当該下流ファン（１２０）の残りの旋回成分が前記前カバー（２００）の前記整流板（２００ａ）で直進方向に整えられるように構成し、
前記下流ファン（１２０）のハブ（１２０ａ）の後側に前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）を配置し、前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）の後側に、モータＭを収納したケース（４００）のケース本体（４００ａ）を装着し、さらに、このケース本体（４００ａ）の前端からモータＭのシャフトＳを突出させ、前記シャフトＳを、前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）を貫通させて、前記下流ファン（１２０）のハブ（１２０ａ）に固着したことを特徴とする二重反転式扇風機（１）である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記上流ファン（１１０）が回転する際におけるそのハブ（１１０ａ）およびブレード（１１１）の先端側の部位は、前記下流ファン（１２０）が回転する際におけるそのブレード（１２１）が形成する後側の空隙部（１２２）に、非接触で嵌入していることを特徴とする二重反転式扇風機（１）である。

本願第１請求項に記載した発明によれば、後側の上流ファン（１１０）は、回転軸に回転可能に設けられるとともに、前側の下流ファン（１２０）はモータＭにより回転駆動され、下流ファン（１２０）に近接して配置される上流ファン（１１０）はブレード形状が巻き付け曲線（インボリュート曲線）形状に形成されるので、下流ファン（１２０）の回転時に生じる負圧で反転して旋回流を生成し、これによりこの上流ファン（１１０）の旋回流により下流ファン（１２０）の旋回成分を減少せしめて、下流ファン（１２０）の直進成分を増加させ、そして当該下流ファン（１２０）の残りの旋回成分が前カバー（２００）の整流板（２００ａ）で直進方向に整えられるので、優れた整流効果を得ることができる。

さらに、モータ駆動の下流ファン（１２０）の風上に上流ファン（１１０）が設けられているので、上流ファン（１１０）が下流側に設けられているものに比べて、軸流方向にもたらされる送風の送風損失を可及的に減少させることができる。

また、上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）の内部に、モータＭを収納したケース（２２０）のケース本体（２２０ａ）を装着し、ケース本体（２２０ａ）の前端からモータＭのシャフトＳを突出させて、シャフトＳを、上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）を貫通させて、下流ファン（１２０）のハブ（１２０ａ）に固着しているので、構成部材の適正配置により軸流方向の装置間隔を小さくすることができる。

さらに、本願第２請求項に記載した発明のように、上流ファン（１１０）が回転する際におけるそのハブ（１１０ａ）およびブレード（１１１）の先端側の部位が、下流ファン（１２０）が回転する際におけるそのブレード（１２１）が形成する後側の空隙部（１２２）に、非接触で嵌入しているので、すなわち上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）およびブレード（１１１）を可及的に下流ファン（１２０）に近接させることができるので、２つのファンを有する二重反転式扇風機においてより一層のコンパクト化を図ることができる。

本発明の実施例に係り、二重反転式扇風機の正面斜視図である。本発明の実施例に係り、二重反転式扇風機の縦断側面図である。本発明の実施例に係り、二重反転式扇風機を分解して示す斜視図である。本発明の実施例に係り、前カバー、下流ファン、上流ファンを順に並べて示す側面図である。本発明の実施例に係り、前カバー、下流ファン、上流ファンを順に並べて示す側面斜視図である。本発明の実施例に係り、上流ファンを背面側から見た図である。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本例の二重反転式扇風機１は、パソコンのＵＳＢや乾電池を電源として駆動する小型の扇風機である。この二重反転式扇風機１は、整流板２００ａを設けた前カバー２００と後側のグリルカバー３００との間に、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された後側の上流ファン１１０および前側の下流ファン１２０を備える。

本例においては、下流ファン１２０をモータＭで回転する。上流ファン１１０は、前記回転軸に回転可能（回転フリー）に設けられる。

回転フリーに設けられた上流ファン１１０は、下流ファン１２０がモータ駆動により回転すると、この下流ファン１２０の回転に起因しこれに追従して回転する。すなわち、上流ファン１１０は、下流ファン１２０の回転時に生じる負圧で反転するように構成されている。

ところで、前例の二重反転扇風機においては、上流ファン１１０をモータ駆動し、その扇風で回転フリーの下流ファン１２０を回転させていた。これによると、モータ駆動の下流ファン１２０の後側から風が流入するので、この流入現象つまりファンの後側が負圧になる現象を利用できないかを検討した。発明者の知見によると、回転フリーの上流ファン１１０のブレード１１１を巻き付け曲線（インボリュート曲線）形状に形成することにより、当該回転フリーの上流ファン１１０が良好に回転することを現認した。さらに、下流ファン１２０に対し、回転フリーの上流ファン１１０を接近・離反させて検討したところ、上流ファン１１０を可及的に下流ファン１２０に接近させることにより、当該上流ファン１１０の回転が増加することを見出した。

回転フリーの上流ファン１１０は、上述したように、下流ファン１２０の回転時に生じる負圧で反転する。上流ファン１１０が反転すると、下流ファン１２０の旋回流とは逆方向の旋回流を生成する。そして、生成された上流ファン１１０の逆向きの旋回流は、下流ファン１２０の旋回成分を減少せしめて、この下流ファン１２０の直進成分を増加させる作用を奏する。

また、モータ駆動する下流ファン１２０の残りの旋回成分は、送風方向に板状に形成された前カバー２００の整流板２００ａで、直進方向に整えられる。

さらに、本例では、下流ファン１２０のハブ１２０ａの後側に上流ファン１１０のハブ１１０ａを配置し、この上流ファン１１０のハブ１１０ａの後側に、モータＭを収納したケース４００のケース本体４００ａを装着し、さらに、このケース本体４００ａの前端からモータＭのシャフトＳを突出させ、シャフトＳを、上流ファン１１０のハブ１１０ａを貫通させて、下流ファン１２０のハブ１２０ａに固着している。このような構成部材の適正配置により、軸流方向の装置間隔を小さくすることができ、もって二重反転式扇風機のコンパクト化を図ることができる。なお、モータＭを収納したケース４００のケース本体４００ａには、背面（後）側からケースカバー４００ｂを装着している。符号４００ｃは脚部である。

また、本例では、上流ファン１１０が回転する際におけるそのハブ１１０ａおよびブレード１１１の先端側の部位は、下流ファン１２０が回転する際におけるそのブレード１２１が形成する後側の空隙部１２２に、非接触で嵌入している構造を備える。ここで、下流ファン１２０が回転する際におけるそのブレード１２１が形成する後側の空隙部１２２とは、ブレード１２１が回転することにより形成される当該ブレード１２１後端縁の後側（上流側）に形成される空間部位である。

このように、上流ファン１１０が回転する際におけるそのハブ１１０ａおよびブレード１１１の先端側の部位が、空隙部１２２に非接触で嵌入しているので、上流ファン１１０を可及的に下流ファン１２０に近接させることができることになり、２つのファンを有する二重反転式扇風機において、より一層のコンパクト化を図ることができる。

なお、モータ駆動の下流ファン１２０は、その送風量、騒音量、および発生する前記負圧がブレード１２１の数量に依存する。そこで、本例では、下流ファン１２０のブレード１２１の数を４に設定するとともに、これに伴い上流ファン１１０のブレード１１１の数を７に設定した。これにより、正面側への送風量の増加と騒音量の低減、および、負圧の発生効率を適正化させることが可能となる。

本例の二重反転式扇風機１において、前カバー２００とグリルカバー３００との間に、下流ファン１２０、上流ファン１１０、ケース４００、モータＭ、ケースカバー４００ｂが組み込まれ、ケースカバー４００ｂの脚部４００ｃが、下方の台１０に角度調整可能に支持される。なお、台１０には底板２０、銘板シール３０、クッション４０が順に装着され、台１０には、駆動回路５０、スイッチ操作部６０が組み込まれる（図３参照）。また、尚、スイッチ操作部６０は、ＯＮ／ＯＦＦの機能のほかに、電圧を変えることにより風量の調整を可能としている。

以上のように構成される本例の二重反転式扇風機１においては、スイッチ操作部６０のＯＮ操作により下流ファン１２０が回転し、この下流ファン１２０の回転により生じる負圧で、上流ファン１１０が旋回する。この上流ファン１１０の旋回は、下流ファン１２０の旋回流を打ち消す方向に回転するため、下流ファン１２０から発生する風は旋回成分が減少して、直進性の高い風の流れが得られる。また、残った下流ファン１２０の旋回成分は、前カバー２００の整流板２００ａで、直進方向に整えられる。これらの作用により、上流ファンをモータ駆動するとともに、下流ファンを回転フリーにする二重反転式扇風機に比べて、送風における送風効率を向上させる効果が得られた。

以上説明したように、本例の扇風機はオープン構造の二重反転式扇風機として極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、実施例で説明したものに限定されないことは勿論である。

本発明の二重反転式扇風機は、製造性に優れるとともに騒音が小さく送風性能の高い極めて優れた二重反転式扇風機を得ることができ、パソコンのＵＳＢや乾電池を電源として駆動する小型の扇風機として好適に利用することが可能である。

１二重反転式扇風機
１０台
２０底板
３０銘板シール
４０クッション
５０駆動回路
６０スイッチ操作部
１１０上流ファン
１１０ａハブ
１１１ブレード
１２０下流ファン
１２０ａハブ
１２１ブレード
１２２空隙部
２００前カバー
２００ａ整流板
３００グリルカバー
４００ケース
４００ａケース本体
４００ｂケースカバー
４００ｃ脚部
Ｍモータ
Ｓシャフト

Claims

整流板（２００ａ）を設けた前カバー（２００）と後側のグリルカバー（３００）との間に、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された後側の上流ファン（１１０）および前側の下流ファン（１２０）を備え、前記上流ファン（１１０）と前記下流ファン（１２０）とが互いに異なる方向に回転する二重反転式扇風機（１）において、
前記上流ファン（１１０）は、前記回転軸に回転可能に設けられるとともに、前記下流ファン（１２０）はモータＭにより回転駆動され、
前記上流ファン（１１０）は、ブレード形状が巻き付け曲線（インボリュート曲線）形状に形成されるとともに前記下流ファン（１２０）に近接して配置され、
前記上流ファン（１１０）は、前記下流ファン（１２０）の回転時に生じる負圧で反転して旋回流を生成し、
この上流ファン（１１０）の旋回流により前記下流ファン（１２０）の旋回成分を減少せしめて、下流ファン（１２０）の直進成分を増加させるとともに、当該下流ファン（１２０）の残りの旋回成分が前記前カバー（２００）の前記整流板（２００ａ）で直進方向に整えられるように構成し、
前記下流ファン（１２０）のハブ（１２０ａ）の後側に前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）を配置し、前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）の後側に、モータＭを収納したケース（４００）のケース本体（４００ａ）を装着し、さらに、このケース本体（４００ａ）の前端からモータＭのシャフトＳを突出させ、前記シャフトＳを、前記上流ファン（１１０）のハブ（１１０ａ）を貫通させて、前記下流ファン（１２０）のハブ（１２０ａ）に固着したことを特徴とする二重反転式扇風機。
前記上流ファン（１１０）が回転する際におけるそのハブ（１１０ａ）およびブレード（１１１）の先端側の部位は、前記下流ファン（１２０）が回転する際におけるそのブレード（１２１）が形成する後側の空隙部（１２２）に、非接触で嵌入していることを特徴とする請求項１記載の二重反転式扇風機。