扇風機の羽根は3枚か5枚ですが、なぜ奇数にする必要があるのでしょうか？

監査専門家：趙良宇

北京理工大学航空宇宙学部飛行制御学科准教授

秋の始まりとなった現在でも、全国各地の暑さは一向に和らぐどころか、さらに厳しくなっています。 「夏は暑いけど、あなたがいると本当に素敵よ。」このおなじみのネット流行語が広まると、暑い日に人々に「甘い」気分を抱かせるのは、美しい愛とシャキシャキしたスイカだけではなく、暑さから人々を救う「扇風機」であることは間違いありません。

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家庭の暑さ対策として、エアコンは多くの労働者を災害から救ってきました。エアコンが使えない地域では、扇風機が多くの人に涼しさをもたらします。では、この見た目がシンプルで手頃な価格の器具はどのようにして「風」を生み出すのでしょうか。また、なぜ羽根の数が常に奇数なのでしょうか。

扇風機はどうやって空気を送り出すのでしょうか？

扇風機の形状は、背の高いものでも低いものでも、古風なものでも斬新なものでも、何でも構いません。家庭で一般的に使用されている扇風機は、プラグ、ファンブレード、モーター、外装カバーなどの主要部品で構成されています。プラグを差し込んで電源を入れると、モーターが電気エネルギーを消費し、回転によってそれを機械エネルギーに変換し、ファンブレードを高速回転させます。

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回転するファンブレードは風を起こすことはできませんが、空気の流れを促進することで暑さを恐れる人々に涼しい風をもたらします。これは、ファンの羽根が高速回転すると、周囲の空気の流速が上がり、風が発生するためです。風が吹いている環境で人が涼しく感じる理由は、風が吹くことで人体表面の汗の蒸発が促進されるからです。

扇風機の羽根の枚数は常に奇数ですか?

皆さんは扇風機の羽根をじっくり観察したことがあるでしょうか。実際、それらの構造は、荒唐無稽な想像力の結果ではなく、衝動的に生み出されたものでもありません。ほとんどのファンブレードは同じまたは類似の外観をしており、一定の角度で傾斜したブレードで、ブレードの数は 3 枚や 5 枚などの奇数であることがほとんどです。

高品質の扇風機にとって、空気量は極めて重要であり、この要素はファンブレードの空間構造によって正確に決定されます。実験により、4 枚や 6 枚などの偶数のファンブレードを使用する場合と比較して、奇数のファンブレードの利点はより多く、明らかであることがわかりました。

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まず、奇数の刃により安定性が向上し、作業中の揺れを防ぎます。ブレードの数が偶数の場合、ファンのバランスを保つのが難しくなり、共振の問題も発生しやすくなります。ブレードが頻繁に共振すると、過度の振動エネルギーに耐えられず破損する可能性があります。メーカーにとっては、その結果生じるアフターメンテナンスの問題も非常に厄介です。

相対的に言えば、奇数枚のブレードを使用するとこの問題を回避できます。ブレードを非対称形状に配置することで、騒音と自己振動を効果的に低減します。

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第二に、奇数枚の羽根を持つ扇風機はより環境に優しく、省エネと節電の面で一般の人々の期待にさらに応えます。 3枚の羽根を持つ扇風機を例にとると、その構造は力学的に見て互いに合理的な力を形成できます。つまり、2 つのブレードが位置エネルギー状態にある限り、運動位置エネルギーを持たない別のブレードを駆動して一緒に回転させることができるため、電気とエネルギーを節約できます。

したがって、ほとんどの家庭用扇風機には 3 枚の羽根が付いていることがわかります。一方では、この設計により、人々の冷却ニーズを満たすために、より大きな流量を確保できます。一方、流体力学の原理に準拠しており、電動ファンの「力」をより効果的に発揮します。同時に、騒音や不要な振動を回避し、ベアリング損失を減らし、耐用年数を延ばします。そのため、電動ファンだけでなく、多くのブレード機械システムでもこの設計コンセプトが採用されています。たとえば、プロペラヘリコプターの中には、奇数のブレードを持つものもあります。

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もちろん、現実の世界では、「ファンブレードは常に奇数である」という主張は絶対的ではありません。たとえば、ヘリコプターには 2 枚羽根と 4 枚羽根のプロペラがあり、一部の小型扇風機にも 4 枚羽根の設計が採用されています。製品設計において偶数枚のブレードを使用するかどうかは、航空機の実際の状況によって決まります。

この新しい扇風機は本当に効果があるのでしょうか？

近年では、羽根付き扇風機に加え、多くの新しいタイプの扇風機が何千もの家庭に導入され始めています。その代表的なものとしては、羽根無し扇風機、タワーファン、エアフローファン、エアコンファンなどがあります。

羽根のない扇風機はイギリスの科学者ジェームズ・ダイソンの発明です。 2009年10月12日に最初の羽根のない扇風機が登場して以来、斬新でシンプルなデザインで大衆の支持を得てきました。ファンブレードのない設計により安全性が向上し、ファンブレードによって人（主に幼児）が怪我をするという潜在的な危険性が排除されます。

リングとブラケットベースで構成されるブレードレス扇風機は、シンプルで滑らかなラインにより、多くの家庭環境でテクノロジーとモダンさの感覚を高める雰囲気を作り出す強力なツールとなっています。羽根のない扇風機は見た目が美しいだけでなく、パワフルでもあります。ピッチ角の調整やリモコン操作など、通常の扇風機の機能を実現できると同時に、ターボチャージャーの原理を利用して「送風」を実現します。

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タワーファンの形状は非常に特徴的です。名前の通り、扇風機はほとんどが円筒形で、高さが1メートルにもなるものもあります。都市部の家族にとって、このスリムな形状とデザインはスペースを効果的に節約します。同時に、その狭い空気出口は「風」をより穏やかにし、顔に自然なそよ風の心地よい感覚を与えます。極めて低い騒音も利点の一つです。特にお年寄りやお子様がいるご家庭に最適です。市場の需要により、多くのタワーファンはアロマセラピーボックスのデザインを追加して、風に独自の香りを持たせ、ロマンチックな雰囲気を高めています。

エアコンファンは、新型ファン3種の中で最も大型だが、エアコンのようなコンプレッサーは搭載されていない。機能はタワーファンと似ていますが、氷追加機能があり、空気を加湿できるという利点があります。

エアコンファンには水タンクとエアフィルターが追加装備されています。ユーザーは水タンクに水または氷を追加することを選択できます。内蔵のウォーターポンプにより、機械内で水が継続的に循環し、周囲の空気を冷却して、空気の冷却と加湿の両方を実現します。この冷却方法は比較的原始的で、空気の供給が比較的限られており、エアコンほど早く冷えるわけではありませんが、体が弱くエアコン病を恐れる高齢者や子供にとっては良い選択です。

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夏の暑さは過ぎ去りましたが、「秋の虎」はまだ潜んでいます。わが国では多くの地域で気温の高い日が続いており、外出時には熱中症対策やクールダウンが大切です。最も現実的なリーフ扇風機は、今でも数え切れないほどの忙しい人々に涼しさをもたらしています。ただし、激しい運動の後や過度の発汗の後は、ファンを強く使いすぎないように注意してください。