(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を含むファンボスと、
前記ファンボスの周囲に放射状に取り付けられた複数の翼と、
前記複数の翼を囲むように配置された環状のベルマウスリングとを備え、
前記複数の翼はそれぞれ、その回転方向後方側の外周において、前記ベルマウスリングに接合され、その回転方向前方側の外周において、前記ベルマウスリングとは接触されてなく、
前記ベルマウスリングは、前記複数の翼と一体になって回転するように設けられており、
前記ベルマウスリングは、その吸込み部分において、前記翼の負圧面から反回転方向に向かって翼端から離脱した渦を保持する渦溝を有している、
送風装置。
【請求項２】
前記翼それぞれの外周縁の最大径は、前記ベルマウスリングの最小内径よりも大きい、
請求項１の送風装置。
【請求項３】
前記渦溝は、前記翼の負圧面から延びるに従い、その深さと幅とが小さくなるように形成されている、
請求項１又は２の送風装置。
【請求項４】
前記渦溝は、前記翼の負圧面から反回転方向に延び、回転方向後方側に隣接する前記翼の圧力面の手前で終端している、
請求項１乃至３の何れか一項の送風装置。
【請求項５】
前記翼それぞれの回転方向前方側の外周は、前記ベルマウスリングの吸込み部分よりも回転軸線方向風上側に位置し、吸込み空間に開放されている、
請求項１乃至４の何れか一項の送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後縁寄りの外周をベルマウスリングに囲まれた翼を有する送風装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
翼の回転進行方向でいう前縁寄りの外周が吸込み空間に開放された軸流送風装置では、開放された前縁寄りの翼外周縁の負圧面側で、翼端渦が発生し、この翼端渦は、外周縁がベルマウスリングと重なる辺りで翼の負圧面から離脱する。離脱した渦は不安定であり、ベルマウスリングの吸込み口に留まり、送風装置への吸込み流れを阻害したり、後続する翼に衝突して翼周りの流れを乱したり、後続する翼との間で渦構造が崩壊し、翼間を通過する流れの妨げとなったりする等、送風装置の性能を低下させる要因となる。
【０００３】
このような問題に関連しては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示された送風機では、翼の外周縁に吸込み側に向けて反り返った反り返り部を設け、且つ、その反り返り部の幅を前縁側から後縁側にいくほど大きくなるように設定していた。そして、このような翼の特徴により、翼端渦の渦径を小さくし渦を安定させて、翼端渦を翼の負圧面から離脱しにくく、すなわち、翼端渦の離脱を遅らせるように企図していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２９７０２号公報（第９〜１１頁、図１３、図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の送風機では、翼端渦の離脱を遅らせる工夫により、ある程度は離脱位置を下流側へと遷移させることはできるが、翼の外周縁がベルマウスリングに囲まれた領域では、翼の圧力面から負圧面への巻き込み流れが少なくなるので翼端渦を翼面に保持する作用が弱まり、翼端渦が翼面から離脱してしまうこととなる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、翼の後縁寄りの外周がベルマウスリングに囲まれている構成においても、翼の負圧面から離脱した翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる送風装置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】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明の送風装置は、回転軸線を含むファンボスと、前記ファンボスの周囲に放射状に取り付けられた複数の翼と、前記複数の翼を囲むように配置された環状のベルマウスリングとを備え、前記複数の翼はそれぞれ、その回転方向後方側の外周において、前記ベルマウスリングに接合され、その回転方向前方側の外周において、前記ベルマウスリングと非接合状態にあり、前記ベルマウスリングは、前記複数の翼と一体になって回転するように設けられており、前記ベルマウスリングは、その吸込み部分において、前記翼の負圧面から反回転方向に向かって翼端から離脱した渦を保持する渦溝を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の送風装置によれば、翼の負圧面から離脱した離脱渦が翼間を流れる気流の妨げとなることや、後続する翼に衝突することを抑制し、翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る軸流送風装置の斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る軸流送風装置を吸込み側から見た平面図である。
【図３】翼部の円筒断面の展開図である。
【図４】回転軸線を含む断面図である。
【図５】回転軸線を含む断面図である。
【図６】回転軸線を含む断面図である。
【図７】渦の状態が示された図１と同態様の図である。
【図８】渦の状態が示された回転軸線を含む断面図である。
【図９】渦の状態が示された回転軸線を含む断面図である。
【図１０】渦の状態が示された回転軸線を含む断面図である。
【図１１】渦の状態が示された回転軸線を含む断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る送風装置の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態における軸流送風装置を示すものであり、吸込み側から見た斜視図である。図２は吸込み側から見た平面図である。説明の都合上、回転軸線２に沿う方向を高さ方向として、吸込み側を上方向とする。
【００１２】
本実施の形態の軸流送風装置１は、ファンボス３と、複数（本実施の形態の図では３枚）の翼４と、ベルマウスリング５とを備える。複数の翼４はそれぞれ、ファンボス３の周囲から、回転軸線２を中心として放射状に延びている。ベルマウスリング５は、それぞれの翼４の高さ方向における下方寄りの外周を囲むように配置される。
【００１３】
翼４における吐出し側の面（回転方向６に向いた面）が圧力面４ａ、圧力面の裏側となる吸込み側の面が負圧面４ｂとなる。圧力面４ａ及び負圧面４ｂを隔てる翼４の周縁は、ファンボス３の接合部であるボス接合縁４ｃ、翼４とベルマウスリング５との接合部であるベルマウス接合縁４ｄ、回転方向６の前方を向いた前縁４ｅ、前縁に対向し回転方向６の反対側に向いた後縁４ｆ、翼４の外側を向き前縁４ｅとベルマウス接合縁４ｄとを結ぶ前方外周縁４ｇを有している。
【００１４】
ベルマウスリング５は、隣接する翼４と翼４とを繋ぐように円筒状になっており、複数の翼４やファンボス３と同期的に（同角度位置を保持して）、それら翼４及びファンボス３と一緒に回転するものである。ベルマウスリング５の内周面の吸込み側の部分には、翼４の負圧面４ｂから反回転方向に向かい渦溝１２が延びる。
【００１５】
図３は、図２の円筒状の断面線Ａにおける翼断面を平面に展開した図である。断面線は回転軸線２を中心として、翼４の前縁４ｅから後縁４ｆまでが存在する領域のうちの最大半径となる位置を円弧状に延びている仮想線である。
【００１６】
翼４の前縁４ｅと後縁４ｆを繋ぐ弦線７から負圧面４ｂが最も離れる位置をこの半径における最大反り位置８と定義する。本発明は、最大反り位置８は弦線７よりも反回転方向に位置する態様の反り形状を備える。
【００１７】
図４、図５、図６は、図２の回転軸線を含む平面における断面図であり、それぞれ図２の断面線、Ｂ、Ｄ、Ｆにおける断面である。
【００１８】
吸込み空間９と吹出し空間１０は、バッフル板１１で分割される。ベルマウスリング５が回転できるようにバッフル板１１とベルマウスリング５との間には僅かな隙間が確保されている。前方外周縁４ｇの最大径となる半径Ｒａは、ベルマウスリング５の最内周径Ｒｂよりも大きい。
【００１９】
図４（断面線Ｂ）は、翼４の圧力面４ａとベルマウスリング５とが近接はしているものの、接合はしていない位置の断面である。ベルマウスリング５の吸込み部分５ａはベルマウスリング５の最小内周径となっている部分から上方向に向かい径が大きくなるベルマウス形状となっている。
【００２０】
図５（断面線Ｄ）は、翼４の断面がベルマウスリング５の吸込み部分５ａよりも下方に位置する断面である。図６（断面線Ｅ）は、図５よりも反回転方向にあり、ベルマウス接合縁４ｄを含まない位置の断面である。
【００２１】
ベルマウスリング５の吸込み部分５ａには、翼の負圧面４ｂから続く渦溝１２が形成されている。図から分かるように渦溝１２は、反回転方向に向かうに従い、その幅が小さく、深さが浅くなるように構成されている。さらに、渦溝１２は、図４には現れていないことから分かるように、後続する圧力面４ａに至る前に無くなるように形成されている。つまり、渦溝１２の回転方向でいう後端は、回転方向後方側に隣接する翼４の圧力面４ａの手前で終端している。また、渦溝１２は、凹状の面によって画定されている。
【００２２】
このように、翼４は、その回転方向後方側の外周において、ベルマウスリング５に接合され、その回転方向前方側の外周において、ベルマウスリング５と非接合状態にある。換言するならば、翼４は、その回転方向前方側の領域に関し、回転軸線２を含む断面（図４参照）でみて内周側がファンボス３で支持された片持ち状態が得られているような構成を有する。また、翼４の回転方向前方側の外周は、ベルマウスリング５の吸込み部分５ａよりも回転軸線２方向における風上側に位置しており（図４参照）、すなわち、吸込み空間９に開放されており、一方、翼４の回転方向後方側の外周は、ベルマウスリング５に囲まれている。
【００２３】
次に、以上のように構成された軸流送風装置の動作・作用について説明する。軸流送風装置１においては、図示しないファンモータの駆動力により、ファンボス３、翼４、ベルマウスリング５が一体となって回転する。翼４が回転することにより、翼４の回転する領域内の気体が、圧力面４ａによって吹出し空間１０へと押し出される。また、それと併行して、吸込み空間９の気体は、翼４の回転する領域内へと、前縁４ｅや前方外周縁４ｇの回転軌跡からなる面から流入する。このようにして、吸込み空間９から吹出し空間１０へと気流が生じる。
【００２４】
図７〜図１１を用いて翼端に生じる渦について説明する。図７は、吸込み空間から見た軸流送風装置の斜視図であり、図８、図９、図１０及び図１１はそれぞれ、図２の断面線、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおける断面である。
【００２５】
現象を分かり易くするため、回転する翼４やベルマウスリング５を基準とした相対場として説明を行う。また、図には翼一枚分の翼端渦１３、離脱渦１４だけ図示しているが、他の翼４についても図示していないだけで同様に渦が生じているものとする。
【００２６】
前方外周縁４ｇが回転軸線２を含む断面において現れる領域（図８）において、翼４の回転領域に流入した気体の一部は、周囲よりも圧力が高い圧力面４ａから、前方外周縁４ｇを介して回り込むように、圧力が低い負圧面４ｂに巻き込まれる流れとなる。この巻き込み流れを基にして負圧面４ｂの前方外周縁４ｇの近くに、翼端渦１３と呼ぶ渦構造を持つ流れが形成される。翼端渦１３は前方外周縁４ｇに沿って下流側に移行するに伴い成長する。
【００２７】
翼４がベルマウスリング５と接触する領域（図９）において、翼端渦１３は、ベルマウスリングの吸込み部分５ａと接触して負圧面４ｂから離脱し、渦溝１２へ移動する。
【００２８】
翼４が渦溝１２よりも下方に位置する領域（図１０）、及び、それよりも反回転方向の領域（図１１）において、離脱した翼端渦（すなわち、これを離脱渦１４と呼ぶ）は、渦溝１２を伝い、後続の翼４に向いながら、徐々に弱まる。よって、離脱渦が翼間をさ迷い、渦崩壊により翼間の流れを妨げてしまうことを防ぐことができる。これにより、送風装置の昇圧性能を高めることができる。
【００２９】
また、渦溝１２は、ベルマウスリング５の一部であり翼４と共に回転しているので、翼端渦が、直ぐに後続の翼４まで運ばれて衝突することを防ぐこともできる。そのため、離脱渦１４と後続する翼４とは衝突せず、後続する翼周りの流れが乱されないですむので、昇圧性能が低下せず、騒音も低く保たれる。
【００３０】
また、翼端渦１３や離脱渦１４は周囲よりも圧力が低く、翼端渦１３に巻き込まれる流れ１５が発生するが、ベルマウスリング５の吸込み部分５ａにある渦溝１２に離脱渦１４が位置するので、軸流送風装置１の径方向外側から多くの気体を吸込み、軸流送風装置１の送風量を高めることができる利点も得られる。
【００３１】
さらに、離脱渦１４は、その渦の巻き方向（図８から図１１において反時計方向）により、巻き込んだ流れをベルマウスリング５内側において径方向外側へ導く。このため、翼４は半径の大きい部分で気流に仕事をすることとなり、それによっても昇圧性能が高くなる利点が得られる。
【００３２】
ここで、翼端渦１３を翼の負圧面４ｂから渦溝１２に移行させるには、両者の位置関係が重要となる。本実施の形態においては、前方外周縁４ｇの最大径となる半径Ｒａは、ベルマウスリング５の最小内径Ｒｂよりも大きい。そのため、前方外周縁４ｇ近くの負圧面４ｂとベルマウスリングの吸込み部分５ａにある渦溝１２とが連続する位置関係とすることができる。これにより、翼端渦１３は翼４の負圧面４ｂから渦溝１２にスムーズに移行することができることとなる。
【００３３】
離脱渦１４は、翼４の負圧面４ｂから離れるに従い小さい渦となる。本実施の形態において、渦溝１２は負圧面４ｂから後方へと延びるに従いその深さと幅とを小さくしている。そのため、渦が小さくなるに従い渦溝１２も小さくなるので渦を安定に長く保つことができる。これにより、離脱渦１４による吸引効果を高めることができる。また、前述したように、離脱渦１４は、負圧面４ｂから離れると伴に徐々に小さく弱まる。圧力面近傍では渦溝１２がない面の方が外周からの吸込み流れをスムーズに導ける。
【００３４】
本実施の形態においては、図４（図８）に現れているように、渦溝１２は、後続する翼４の圧力面４ａの前までにはなくなっている。そのため、軸流送風装置１の径方向全体において外周からの気流の吸い込みを効果的に行うことができるという利点もある。
【００３５】
以上より、本実施の形態の軸流送風装置においては、翼の少なくとも後縁寄り外側にベルマウスリングを備えておりながら、翼の負圧面から離脱した翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる。また、翼端から離脱した渦を、空気を吸込む動力として利用することにより送風性能の向上にもつなげることができる。また、これらのことにより、所要空気動力を得るための入力が小さい高効率な送風装置を実現することが可能となっている。
【００３６】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００３７】
本発明の適用例としては、空気調和機の室外機に用いられる軸流送風機や、家庭用・業務用の換気扇を挙げることができるが、本発明は、それらに限らず、送風を行う場面に広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  軸流送風装置、２  回転軸線、３  ファンボス、４  翼、４ａ  圧力面、４ｂ  負圧面、５  ベルマウスリング、５ａ  吸込み部分、６  回転方向、９  吸込み空間、１２  渦溝。
【図１】
0005558513.tif 000002
【図２】
0005558513.tif 000003
【図３】
0005558513.tif 000004
【図４】
0005558513.tif 000005
【図５】
0005558513.tif 000006
【図６】
0005558513.tif 000007
【図７】
0005558513.tif 000008
【図８】
0005558513.tif 000009
【図９】
0005558513.tif 000010
【図１０】
0005558513.tif 000011
【図１１】
0005558513.tif 000012