JP6854927B2 - 天井扇風機 - Google Patents

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Description

本発明は、天井から吊り下げられて設置される天井扇風機に関する。
天井扇風機は、室内の空調効率の向上のため、あるいは室内の装飾として、室内の天井から吊り下げられて設置される。特許文献1には、シャフトが貫かれている固定子を囲う回転子を有するいわゆる外転型のモータと、モータの回転子に固定されている羽根とを備える天井扇風機が開示されている。特許文献1の天井扇風機では、モータを制御する制御手段が収納された収納ケースがモータの下方側に設けられている。
特許第4797553号公報
特許文献1の天井扇風機は、鉛直方向においてモータと同じ高さ位置に羽根が配置されていることで、モータの下方側に設けられている収納ケースの寸法の分、羽根の高さよりも下方へ突出している部分が生じることとなる。天井扇風機は、下方への突出が大きくなることで、室内の居住者に圧迫感を感じさせることがあり得る。天井扇風機の下方への突出が大きくなることで、天井扇風機の意匠性を悪化させることがあり得る。天井扇風機の下方への突出を抑えるために、モータと収納ケースとが天井に近づけられると、羽根と天井との間隔が短くなる。羽根と天井との間隔が短いほど、羽根の回転による気流の発生が天井面により阻害されることとなるため、天井扇風機の運転によって得られる風量が少なくなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、天井と羽根との間隔を確保しつつ天井からの突出を抑えることができる天井扇風機を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる天井扇風機は、天井から吊り下げられて設置される。本発明にかかる天井扇風機は、羽根と、軸を中心に回転可能な回転子を有するモータと、モータよりも、軸の方向のうち天井へ向かう向きである第1の向きとは逆の第2の向きの側に配置されており、回転子と羽根とを連結する連結部品と、モータへの電力供給を担う回路部品が実装された第1の回路基板と、天井扇風機の動作の制御を担う回路部品が実装された第2の回路基板と、第1の回路基板を収納する第1の収納ケースと、第2の回路基板を収納する第2の収納ケースと、を備える。連結部品は、回転子に固定されている第1部位と、第1部位よりも軸に垂直な方向のうち軸から離れる向きの側において、第1部位よりも第2の向きの側に位置しており、羽根が固定されている第2部位と、第1部位と第2部位との間において軸の方向に立てられている第3部位とを有する。第1の収納ケースは、第3部位により囲われた空間に配置されている。第2の収納ケースは、連結部材および第1の収納ケースよりも第2の向きの方に配置されている。
本発明にかかる天井扇風機は、天井と羽根との間隔を確保しつつ天井からの突出を抑えることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかる天井扇風機の要部断面図 実施の形態1にかかる天井扇風機の分解斜視図 実施の形態1にかかる天井扇風機が有する第1の回路基板および第2の回路基板の回路構成を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる天井扇風機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる天井扇風機1の要部断面図である。図2は、実施の形態1にかかる天井扇風機1の分解斜視図である。図1では、天井扇風機1のうち一部の構成部品の断面にはハッチングを付し、その他の構成部品の断面のハッチングを省略している。図1に示している構成部品には、図2において図示が省略されている構成部品が含まれている。
天井扇風機1は、天井2から吊り下げられて設置される。天井扇風機1は、回転子5と固定子6とを有するモータ4と、モータ4の中心を貫くシャフト3と、複数の羽根7とを備える。シャフト3には、中空のパイプ材が使用されている。シャフト3の上端は、天井2に取り付けられた吊下部9に固定されている。シャフト3は、天井扇風機1の全体を支持する。
モータ4は、固定子6を貫くシャフト3によって支持されている。モータ4は、固定子6を囲う回転子5が回転するいわゆる外転型のモータである。モータ4の回転子5は、軸AXを中心に回転する。軸AXは、回転子5の回転中心であって、シャフト3の中心線でもある軸とする。天井扇風機1は、軸AXを鉛直方向に合わせて設置される。なお、軸AXの方向のうち天井2へ向かう矢印Aの向きは、上向きである第1の向きを表している。軸AXの方向のうち矢印Aとは逆の矢印Bの向きは、下向きである第2の向きを表す。
天井扇風機1は、回転子5と複数の羽根7とを連結する連結部品8を備える。連結部品8は、モータ4よりも下方に配置されている。連結部品8は、回転子5に固定されている第1部位11と、複数の羽根7が固定されている第2部位12と、軸AXの方向に立てられて第1部位11と第2部位12とをつないでいる第3部位13とを有する。第1部位11は、連結部品8の上面をなす部位である。第2部位12は、第1部位11よりも、軸AXの方向に垂直な方向のうち軸AXから離れる向きの側に位置している。また、第2部位12は、第1部位11よりも下方に位置している。第2部位12は、連結部品8の下面をなす部位である。第3部位13は、連結部品8の側面である円筒面をなす部位である。第1部位11と第3部位13とは、円筒面を含むとともに下方が開放された箱体を構成している。かかる箱体の開放部分から円筒面の外側へ、第2部位12がつば状に突出している。連結部品8の材料には、金属材料が使用されている。
第1部位11は、円形をなす平板状の部位である。第1部位11の平面の中心には、シャフト3が通される開口38が設けられている。第3部位13は、軸AXに平行な円筒形状をなす部位である。第1部位11は、第3部位13の上端に繋げられている。第2部位12は、第3部位13の下端に繋げられている。第2部位12は、第3部位13の下端から、第3部位13の円筒形状の中心から離れる向きへ広げられた平板状の部位である。複数の羽根7は、第2部位12の外縁において等間隔をなして配置されている。図1および図2には2つの羽根7を示している。天井扇風機1に設けられる羽根7の数は、2つより多くても良い。
第1部位11は、ネジ31により回転子5の下面に固定されている。各羽根7は、ネジ32により第2部位12の上面に固定されている。連結部品8および複数の羽根7は、モータ4の駆動により、回転子5とともに回転する。
天井扇風機1は、モータ4への電力供給を担う回路部品が実装された第1の回路基板14と、天井扇風機1の動作の制御を担う回路部品が実装された第2の回路基板15とを備える。第2の回路基板15には、発光体である発光ダイオード21と、後述するリモートコントローラからの赤外線信号を受ける受光素子22と、報知音を発生するブザー23とが搭載されている。第1の回路基板14に実装されている回路部品と第2の回路基板15に実装されている回路部品とについては後述する。
第1の回路基板14は、収納ケース16に収納されている。収納ケース16の形状は、連結部品8の形状を縮小させた形状に近い形状をなしている。連結部品8と収納ケース16とは、互いに間隔をなして配置されている。これにより、連結部品8は、収納ケース16へ接触せずに回転する。蓋17は、収納ケース16を下方から塞ぐ。収納ケース16の材料と蓋17の材料とには、耐火性を備えた材料である金属材料が使用されている。第1の回路基板14は、蓋17のうち収納ケース16の内部側の面に立てられた突起35の上に載せられて、ネジ34により突起35に固定されている。収納ケース16と蓋17とは、ネジ33により、後述する収納ケース18の上面に固定されている。第1の回路基板14は、第3部位13により囲われた空間にて、収納ケース16に収納された状態で配置されている。なお、第1の回路基板14は、突起35の上に載せられる以外に、収納ケース16の内面に取り付けられても良い。
第1の回路基板14には、天井2からシャフト3の内部を通されて収納ケース16の内部にまで延ばされている交流電源線27が接続されている。モータ4には、第1の回路基板14からシャフト3の内部を通されたモータ接続線26が接続されている。
収納ケース16の上面には、シャフト3の下端が嵌め込まれる嵌め込み部20が設けられている。シャフト3の下端が嵌め込み部20へ嵌め込まれて、収納ケース16はシャフト3に固定されている。収納ケース16がシャフト3に固定されることにより、シャフト3は、収納ケース16と、収納ケース16に直接あるいは間接的に固定されている構成部品とを支持している。
第2の回路基板15は、収納ケース18に収納されている。第2の回路基板15のうち、発光ダイオード21と、受光素子22と、ブザー23と、回路部品とが実装されている面は、下方へ向けられている。収納ケース18の形状は、上記の収納ケース16と蓋17とを合わせた形状を、鉛直方向の寸法を短くするとともに水平方向の寸法を長くするように変形させたような形状をなしている。収納ケース18の材料には、樹脂材料が使用されている。第2の回路基板15は、収納ケース18の上部内面から下方へ立てられた突起37に下方から当てられて、ネジ36により突起37に固定されている。このように、第2の回路基板15は、第1の回路基板14とは異なり、第3部位13により囲われた空間以外の位置に配置されている。
収納ケース18の下面部には、発光ダイオード21からの光を透過させる窓24と、リモートコントローラからの赤外線を透過させる窓25とが設けられている。窓24,25には、透明材料または半透明材料が埋め込まれている。なお、収納ケース18の下面部の全体が、透明材料または半透明材料の板であっても良い。収納ケース18の下面部には、意匠シート19が貼付されている。意匠シート19のうち下方へ向けられる面には、印刷等による意匠が施されている。意匠シート19は、収納ケース18の下面部全体を覆う。意匠シート19のうち発光ダイオード21および窓24の直下の位置には、発光ダイオード21からの光を透過させる窓24Aが設けられている。窓24Aは、意匠が施された面のうち透明または半透明とされた部分である。意匠シート19のうち受光素子22および窓25の直下の位置には、リモートコントローラからの赤外線を透過させる窓25Aが設けられている。窓25Aには、赤外線透過材料が印刷されている。
意匠シート19と複数の羽根7とは、天井2から同じ距離の位置に配置される。言い換えると、鉛直方向における意匠シート19の位置と、鉛直方向における複数の羽根7の位置とが同じとされている。
次に、第1の回路基板14に実装されている回路部品と第2の回路基板15に実装されている回路部品とについて説明する。図3は、実施の形態1にかかる天井扇風機1が有する第1の回路基板14および第2の回路基板15の回路構成を示す図である。
第1の回路基板14には、商用交流電源41とモータ4とが接続されている。第1の回路基板14には、直流電源生成回路51と、制御用直流電源52と、コンデンサ53と、トライアック54と、抵抗55と、起動用コンデンサ56とが実装されている。直流電源生成回路51と、制御用直流電源52と、コンデンサ53と、トライアック54と、抵抗55と、起動用コンデンサ56とは、商用交流電源41からモータ4への電力供給を担う回路部品である。
コンデンサ53と、トライアック54と、抵抗55とは、商用交流電源41とモータ4との間に直列に接続されている。コンデンサ53Aと、トライアック54Aと、抵抗55Aとは、直列に接続されている。コンデンサ53Bと、トライアック54Bと、抵抗55Bとは、直列に接続されている。トライアック54Cと、抵抗55Cとは、直列に接続されている。コンデンサ53Aとコンデンサ53Bとは、互いに容量が異なるコンデンサ53である。コンデンサ53は、コンデンサ53A,53Bの各々を区別せずに称したものとする。トライアック54は、トライアック54A,54B,54Cの各々を区別せずに称したものとする。抵抗55は、抵抗55A,55B,55Cの各々を区別せずに称したものとする。
商用交流電源41の電圧は、モータ4のインピーダンスとコンデンサ53のインピーダンスとで分圧されてモータ4に印加される。モータ4にコンデンサ53Aが接続された状態と、モータ4にコンデンサ53Bが接続された状態と、モータ4にコンデンサ53A,53Bが接続されない状態との切り換えにより、モータ4に印加される電圧が変化する。天井扇風機1の風量は、モータ4に印加される電圧を変化させてモータ4の回転数を変化させることにより切り換えられる。
パワー半導体素子であるトライアック54は、モータ4にコンデンサ53Aが接続された状態と、モータ4にコンデンサ53Bが接続された状態と、モータ4にコンデンサ53A,53Bが接続されない状態との切り換えを担う。トライアック54Aの導通により、コンデンサ53Aを含む回路がモータ4に接続される。トライアック54Bの導通により、コンデンサ53Bを含む回路がモータ4に接続される。トライアック54Cの導通により、コンデンサ53A,53Bを含まない回路がモータ4に接続される。
以下の説明では、コンデンサ53Bの容量は、コンデンサ53Aの容量より小さいとする。コンデンサ53の容量が小さいほど、コンデンサ53のインピーダンスは大きくなる。トライアック54Cが導通した場合、商用交流電源41の電圧がモータ4に印加されることで、天井扇風機1の風量は、3段階の風量のうち最大の風量となる。トライアック54Aが導通した場合、商用交流電源41の電圧は、コンデンサ53Aにて小さくされて、モータ4に印加される。天井扇風機1の風量は、最大の風量より1段階小さい風量となる。トライアック54Bが導通した場合、商用交流電源41の電圧は、コンデンサ53Bにて小さくされて、モータ4に印加される。天井扇風機1の風量は、3段階の風量のうち最小の風量となる。抵抗55は、風量が切り換えられる際における突入電流を抑制する役割を果たす。突入電流は、コンデンサ53A,53Bに蓄積されている電荷により生じる。
起動用コンデンサ56は、商用交流電源41とモータ4の補助巻き線44との間に接続されている。起動用コンデンサ56は、第1の回路基板14ではなくモータ4の中に設けられても良い。
直流電源生成回路51は、100V系または200V系の商用交流電源41の電圧から、数V程度の制御用直流電源52の電圧を生成する。直流電源生成回路51には、商用交流電源41から供給される電力の変動と負荷電力の変動とに関わらず出力電圧の安定化を図り得るスイッチング回路が一般的に用いられる。制御用直流電源52は、直流電源用電線43により第2の回路基板15の制御用直流電源62へ電力を供給する。
第2の回路基板15には、受光素子22を含むセンサ部63と、複数の発光ダイオード21と、ブザー23と、処理回路であるマイクロコンピュータ61と、制御用直流電源62とが実装されている。センサ部63と、複数の発光ダイオード21と、ブザー23と、マイクロコンピュータ61とは、制御用直流電源62から供給される電力により動作する。マイクロコンピュータ61は、天井扇風機1の動作の制御を担う回路部品である。図3に示す第2の回路基板15には、3つの発光ダイオード21が設けられている。第2の回路基板15に設けられる発光ダイオード21は、3つより少なくても良く、3つより多くても良い。発光ダイオード21には、砲弾型の発光ダイオードと面実装型の発光ダイオードとのどちらが用いられても良い。
リモートコントローラ40は、入力操作に応じた赤外線信号を送信する。センサ部63は、リモートコントローラ40からの赤外線信号を受光素子22にて受信する。センサ部63は、受信された赤外線信号に応じた信号をマイクロコンピュータ61へ送る。マイクロコンピュータ61は、センサ部63からの信号を検出すると、複数の発光ダイオード21とブザー23とトライアック54とへ制御信号を送る。
マイクロコンピュータ61は、風量の切り換えの際、信号用電線42を通じて、トライアック54のゲート端子へゲートトリガ信号を送信する。トライアック54A,54B,54Cは、マイクロコンピュータ61から受信したゲートトリガ信号にしたがって導通と遮断とを切り換える。ブザー23は、リモートコントローラ40への入力操作による指示を受け付けたことを示す制御信号をマイクロコンピュータ61から受信した場合、報知音の1つである操作音を発生する。複数の発光ダイオード21は、風量の切り換えについての制御信号をマイクロコンピュータ61から受信した場合、切り換え後の風量のレベルにしたがって点灯と消灯とを切り換える。天井扇風機1は、複数の発光ダイオード21のうち点灯する発光ダイオード21を切り換えることにより、風量のレベルを表す弱、中、強といった運転モードを表示する。なお、第2の回路基板15には、表示のための発光体のほかに、照明のための発光体が搭載されていても良い。
第1の回路基板14に搭載されているコネクタ57と第2の回路基板15に搭載されているコネクタ64とは、信号用電線42と直流電源用電線43とにより接続されている。信号用電線42と直流電源用電線43との電流容量は小さいため、信号用電線42と直流電源用電線43とには細い電線が使用される。信号用電線42と直流電源用電線43とは、纏められてコネクタ57,64に接続可能である。信号用電線42と直流電源用電線43とは、ゴムブッシュといった難燃性の材料に通されている。
実施の形態1によると、回転子5に固定されている第1部位11よりも下方の第2部位12に羽根7が固定されていることで、モータ4よりも下方の位置に羽根7が配置されている。第1部位11よりも軸AXから離れる向きの側に位置している第2部位12から羽根7が延ばされていることで、連結部品8のうち第1部位11の下方に、第3部位13により囲われた空間が設けられている。天井扇風機1は、かかる空間に第1の回路基板14を配置できる。天井扇風機1は、モータ4への電力供給を担う回路部品と天井扇風機1の動作の制御を担う回路部品とが羽根7より下方の収納ケースに配置される場合に比べて、羽根7から下方への突出を少なくすることができる。
モータ4よりも下方の位置に羽根7が配置されていることで、天井2と羽根7との間隔の確保が容易となる。天井扇風機1は、天井2と羽根7との間隔が確保されることで、天井2での気流の阻害を低減でき、風量の低下を抑えることができる。
天井扇風機1では、モータ4への電力供給を担う回路部品と天井扇風機1の動作の制御を担う回路部品とが第1の回路基板14と第2の回路基板15とに分けられて配置されている。コンデンサ53およびパワー半導体素子といった、実装面からの高さ方向における大きなスペースを要する回路部品が搭載された第1の回路基板14は、連結部品8内に収納される。連結部品8の下方に配置される第2の回路基板15には、実装面からの高さ方向におけるスペースが小さくても済む回路部品が搭載されている。天井扇風機1は、連結部品8より下方の収納ケース18を薄型にできることで、下方への突出を少なくすることができる。
また、天井扇風機1は、収納ケース18を薄型にできることで、意匠シート19と複数の羽根7とを、天井2から同じ距離の水平面上に配置できる。天井扇風機1は、羽根7の高さからの下方への突出を含まない構成として、複数の羽根7と同じ高さ位置に意匠シート19を配置できることで、意匠性の向上を図ることができる。
天井扇風機1では、第1の回路基板14と第2の回路基板15とが、第3部位13により囲われた空間内の収納ケース16と連結部品8より下方の収納ケース18とに分けられて収納される。第2の回路基板15に搭載された回路部品は、モータ4の駆動時に第1の回路基板14のパワー半導体素子から発せられる熱の影響を受けにくくなる。これにより、天井扇風機1は、マイクロコンピュータ61、センサ部63および発光ダイオード21といった回路部品について、熱の影響による動作不良を低減でき、かつ長寿命化を図ることができる。天井扇風機1は、商用交流電源41からモータ4への電力供給を担う回路部品を、耐火性を備えた材料からなる収納ケース16と蓋17とにより密閉できる。天井扇風機1は、直流電源生成回路51から発せられる放射性ノイズを、金属材料からなる収納ケース16と蓋17とにより構成される密閉空間にとどめて、天井扇風機1の周囲への高周波ノイズの漏れを低減できる。
第2の回路基板15では、下方へ向けての配置が求められる発光ダイオード21と受光素子22とブザー23とが、下方へ向けられた実装面に搭載される。かかる実装面にマイクロコンピュータ61が実装されることで、容易な配線作業により、マイクロコンピュータ61と、発光ダイオード21、受光素子22およびブザー23とが接続可能である。マイクロコンピュータ61、発光ダイオード21、受光素子22およびブザー23が収納ケース18の中と外とに分けられて配置される場合と比較して、配線作業に要する手間を低減できる。
発光ダイオード21に砲弾型の発光ダイオードが用いられる場合、実装面からの高さの調整が不要となり自動実装が可能となる。第2の回路基板15には、自動実装に適したリード長にて発光ダイオード21を実装できる。手作業による発光ダイオード21の実装を要する場合と比較して、実装作業に要する手間と、実装後の修正作業に要する手間とを低減できる。第2の回路基板15には、実装面からの高さ方向におけるスペースが小さくても済む回路部品が搭載されるため、発光ダイオード21には面実装型の発光ダイオードが用いられても良い。発光ダイオード21に面実装型の発光ダイオードが用いられる場合、発光ダイオード21の位置調整作業が不要となる。
受光素子22とブザー23とは、天井扇風機1のうち下部に位置する収納ケース18に配置される。天井扇風機1は、天井扇風機1の下部に受光素子22が配置されることで、室内の広範囲から送信された赤外線信号を安定して受信できる。天井扇風機1は、天井扇風機1の下部にブザー23が配置されることで、室内の広範囲の居住者に報知音を伝えることができる。
実施の形態1によると、天井扇風機1は、連結部品8のうち第1部位11よりも第2の向きの側に位置する第2部位12に羽根7が固定されていることで、天井2と羽根7との間隔を確保しつつ天井2からの突出を抑えることができるという効果を奏する。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 天井扇風機、2 天井、3 シャフト、4 モータ、5 回転子、6 固定子、7 羽根、8 連結部品、9 吊下部、11 第1部位、12 第2部位、13 第3部位、14 第1の回路基板、15 第2の回路基板、16,18 収納ケース、17 蓋、19 意匠シート、20 嵌め込み部、21 発光ダイオード、22 受光素子、23 ブザー、24,24A,25,25A 窓、26 モータ接続線、27 交流電源線、31,32,33,34,36 ネジ、35,37 突起、38 開口、40 リモートコントローラ、41 商用交流電源、42 信号用電線、43 直流電源用電線、44 補助巻き線、51 直流電源生成回路、52,62 制御用直流電源、53,53A,53B コンデンサ、54,54A,54B,54C トライアック、55,55A,55B,55C 抵抗、56 起動用コンデンサ、57,64 コネクタ、61 マイクロコンピュータ、63 センサ部、AX 軸。

Claims (5)

  1. 天井から吊り下げられて設置される天井扇風機であって、
    羽根と、
    軸を中心に回転可能な回転子を有するモータと、
    前記モータよりも、前記軸の方向のうち前記天井へ向かう向きである第1の向きとは逆の第2の向きの側に配置されており、前記回転子と前記羽根とを連結する連結部品と、
    前記モータへの電力供給を担う回路部品が実装された第1の回路基板と、
    前記天井扇風機の動作の制御を担う回路部品が実装された第2の回路基板と、
    前記第1の回路基板を収納する第1の収納ケースと、
    前記第2の回路基板を収納する第2の収納ケースと、
    を備え、
    前記連結部品は、前記回転子に固定されている第1部位と、前記第1部位よりも前記軸に垂直な方向のうち前記軸から離れる向きの側において、前記第1部位よりも前記第2の向きの側に位置しており、前記羽根が固定されている第2部位と、前記第1部位と前記第2部位との間において前記軸の方向に立てられている第3部位と、を有し、
    前記第1の収納ケースは、前記第3部位により囲われた空間に配置されており、
    前記第2の収納ケースは、前記連結部品および前記第1の収納ケースよりも前記第2の向きの方に配置されていることを特徴とする天井扇風機。
  2. 前記第2の回路基板には、発光体が実装されていることを特徴とする請求項に記載の天井扇風機。
  3. 前記第2の回路基板には、赤外線信号を受ける受光素子が実装されていることを特徴とする請求項に記載の天井扇風機。
  4. 前記第2の回路基板には、報知音を発生するブザーが実装されていることを特徴とする請求項に記載の天井扇風機。
  5. 前記第2の収納ケースのうち前記第2の向きへ向けられた部分に、意匠が施された意匠シートが設けられており
    前記意匠シートと前記羽根とは、前記天井から同じ距離の位置に配置されることを特徴とする請求項1からのいずれか1つに記載の天井扇風機。
JP2019565120A 2018-01-11 2018-01-11 天井扇風機 Active JP6854927B2 (ja)

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