(57)【要約】【課題】送風効率を従来よりも向上させる。【解決手段】複数のブレード２が正面視円形な支持部１の外周に円環状に設けられ、装着部によって外部の回転軸に装着される遠心ファンであって、ブレード２は、支持部１の中心に比較的近い前縁２ａと支持部１の中心から比較的遠い後縁２ｂとを備え、前縁２ａの厚さｔ1よりも後縁２ｂの厚さｔ2が薄い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードが正面視円形な支持部の外周に円環状に設けられ、装着部によって外部の回転軸に装着される遠心ファンであって、
前記ブレードは、前記支持部の中心に比較的近い前縁と前記支持部の中心から比較的遠い後縁とを備え、前記前縁の厚さｔ1よりも前記後縁の厚さｔ2が薄いことを特徴とする遠心ファン。
【請求項２】
前記ブレードは、正面視湾曲形状であり、前記支持部の中心と前記後縁とを結ぶ線分が隣り合うブレードの背面に接するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記ブレードの枚数は、３６０の約数に相当する枚数であることを特徴とする請求項１または２記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記前縁の厚さｔ1と前記後縁の厚さｔ2との間に以下の関係式が成立することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
０．６５≦ｔ2／ｔ1≦０．７５
【請求項５】
複数の前記ブレードの前記前縁によって規定される円環の直径Ｄ1と、複数の前記ブレードの前記後縁によって規定される円環の直径Ｄ2との間に以下の関係式が成立することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠心ファン。
０．７６＜Ｄ1／Ｄ2≦０．８０
【請求項６】
前記ブレードの回転中心軸方向における長さＨと、複数の前記ブレードの前記後縁によって規定される円環の直径Ｄ2との間に以下の関係式が成立することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心ファン。
０．４≦Ｈ／Ｄ2≦０．５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を回転中心軸の一方方向から吸気して回転中心軸に直交する方向に排気する遠心ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、遠心多翼送風ファンが開示されている。この遠心多翼送風ファンは、一般に遠心ファンと呼ばれるものであり、特許文献１の図１及び／あるいは図２に示されているように、中心に円筒支持部が設けられた正面視円形のボスプレートの外周に、回転中心軸方向に延在する長尺状のブレードが一定間隔で複数設けられたものである。このような遠心多翼送風ファンでは、円筒支持部にモータの回転軸が装着されて回転駆動されることにより、回転中心軸の一方方向から外気を吸気して回転中心軸に直行する方向つまりボスプレートの半径方向に排気する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１２７５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した遠心ファン（遠心多翼送風ファン）は、一般に空気等の流体を送風する遠心送風機に用いられるものであるが、送風効率が重要な設計要素である。周知のように、送風効率は、回転軸の駆動動力とブレードによって流体に付与される機械的エネルギーとの比として定義される量であり、主に遠心ファンの機械的な形状によって決定される。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、送風効率を従来よりも向上させ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、本発明では、第１の解決手段として、複数のブレードが正面視円形な支持部の外周に円環状に設けられ、装着部によって外部の回転軸に装着される遠心ファンであって、ブレードは、支持部の中心に比較的近い前縁と支持部の中心から比較的遠い後縁とを備え、後縁の厚さが前縁の厚さよりも薄い、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、ブレードは、正面視湾曲形状であり、前記支持部の中心と前記後縁とを結ぶ線分が隣り合うブレードの背面に接するように設けられている、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、ブレードの枚数は３６０の約数に相当する枚数である、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前縁の厚さｔ1と後縁の厚さｔ2との間に以下の関係式が成立する、という手段を採用する。
０．６５≦ｔ2／ｔ1≦０．７５
【００１０】
本発明では、第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、複数のブレードの前縁によって規定される円環の直径Ｄ1と、複数のブレードの後縁によって規定される円環の直径Ｄ2との間に以下の関係式が成立する、という手段を採用する。
０．７６＜Ｄ1／Ｄ2≦０．８０
【００１１】
本発明では、第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、ブレードの回転中心軸方向における長さＨと、複数のブレードの後縁によって規定される円環の直径Ｄ2との間に以下の関係式が成立する、という手段を採用する。
０．４≦Ｈ／Ｄ2≦０．５
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブレードにおける前縁の厚さｔ1よりも後縁の厚さｔ2が薄いので、 前縁から後縁にかけて流体の流路面積が徐々に増大し、これに伴って前縁から後縁にかけて圧力損失（通風抵抗）が徐々に低下（減少）する。この結果、ブレード表面と流体間の抵抗による流体の剥離が生じ難くなるので、剥離渦発生に起因する流体のエネルギー損失を減少させることが可能であり、よって送風効率を従来よりも向上させることが可能である。
また、本発明によれば、剥離渦に起因するブレードの振動を抑制することができるので、騒音の発生をも抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心ファンＡの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る遠心ファンＡの正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る遠心ファンＡの回転中心軸Ｌに沿った断面（縦断面）を示す断面図である。
【図４】図２における一部のブレード２を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る遠心ファンＡは、図示するように略円筒状の外形形状を有し、回転中心軸Ｌの回りに反時計方向に回転する回転体である。この遠心ファンＡは、反時計方向に回転することにより、空気等の流体を図１における上方つまり回転中心軸Ｌの一方方向側から吸気して回転中心軸Ｌに直交する方向つまり外周方向に排気する。
【００１５】
また、この遠心ファンＡは、支持部１、複数のブレード２、シュラウド３及び装着部４を主な構成部位とし、例えばポリプロピレンを原料として金型で成型された樹脂成型体である。支持部１は、正面視円形のドーム形状であり、上方から吸気した流体を案内すると共に複数のブレード２を支持するための部位である。この支持部１において、流体を吸気する側の面（表面）は流体を案内する案内面１ａである。この案内面１ａは、回転中心軸Ｌから離間する程に徐々に後退するドーム形状である。なお、このような支持部１において、上記案内面１ａの反対側の面（背面）は窪み面である。
【００１６】
また、図２に明示するように、上記案内面１ａには、本遠心ファンＡの回転方向（反時計方向）を示す矢印１ｂが視認可能に形成されている。この矢印１ｂは、回転中心軸Ｌ回りの角度として３０°の範囲に円弧状に設けられており、案内面１ａからの高さは例えば０．１〜０．４ｍｍである。
【００１７】
各ブレード２は、支持部１の外周に一定間隔で設けられ、回転中心軸Ｌの方向に延在する長尺状部位である。すなわち、各ブレード２は、支持部１の外周に一定間隔を置いて円環状に配列している。ブレード２の枚数は３６０の約数に相当する枚数、つまり回転中心軸Ｌ回りの角度が整数となる間隔に設定されており、例えば４５枚（８°間隔）である。
【００１８】
また、各ブレード２は、２つの長辺部の一方（前縁２ａ）が回転中心軸Ｌに近い位置に、また２つの長辺の他方（後縁２ｂ）が回転中心軸Ｌから遠くなるように姿勢設定されており、また回転方向側が窪むように緩やかに湾曲した正面視湾曲形状である。より具体的には、各ブレード２は、図４に明示するように、前縁２ａと後縁２ｂとが回転方向とは反対方向に突出するように緩やかに湾曲する背面２ｃと回転方向に対して窪むように緩やかに湾曲する腹面２ｄとによって結ばれた断面形状であり、支持部１の中心（つまり回転中心軸Ｌ）と後縁２ｂとを結ぶ線分（仮想線）が隣り合うブレード２の背面２ｃと接するように配置されている。このような各ブレード２は、下端部が支持部１に接続されている。
【００１９】
上記前縁２ａ及び前縁２ｂは、図４に示すように厚さ方向に丸みを帯びた形状に形成されている。すなわち、前縁２ａが丸みを帯びた形状に形成されていることにより、前縁２ａにおける空力抵抗が低減される。また、後縁２ｂが丸みを帯びた形状に形成されていることにより、遠心ファンＡが回転した際に後縁２ｂの背面２ｃ側における空力抵抗が抑制されるため騒音（風切音）が低減する。
【００２０】
この各ブレード２についてさらに詳しく説明すると、各ブレード２は、前縁２ａの厚さ（前縁厚ｔ1）よりも後縁２ｂの厚さ（後縁厚ｔ2）が薄く形成されている。すなわち、各ブレード２の厚さは、前縁２ａから後縁２ｂにかけて緩やかに薄くなっている。より具体的には、前縁厚ｔ1と後縁厚ｔ2との間には以下の関係式（１）が成立する。
０．６５≦ｔ2／ｔ1≦０．７５              （１）
【００２１】
また、各ブレード２の前縁２ａによって規定される円環の直径（前縁径Ｄ1）と、各ブレード２の後縁２ｂによって規定される円環の直径（後縁径Ｄ2）との間には以下の関係式（２）が成立する。
０．７６＜Ｄ1／Ｄ2≦０．８０            （２）
さらに、各ブレード２の回転中心軸Ｌの方向における長さ（翼長さＨ）と、上記後縁径Ｄ2との間には以下の関係式（３）が成立する。
０．４≦Ｈ／Ｄ2≦０．５            （３）
【００２２】
シュラウド３は、円環状に配列している各ブレード２の上端部に接続すると共に上方に向けて若干絞った円環状部位である。このシュラウド３は、下端部が支持部１に接続された各ブレード２の支持状態を補強すると共に流体の流入領域を若干絞り込む。
【００２３】
装着部４は、上記支持部１の中心に設けられ、本遠心ファンＡを回転駆動する駆動装置（例えばモータ）の回転軸を装着する部位である。この装着部４には、回転軸を挿入するための装着孔４ａが形成されている。
【００２４】
次に、このように構成された本遠心ファンＡの作用効果について詳しく説明する。
本遠心ファンＡでは、回転中心軸Ｌから一定半径を隔てて円環状に配列した複数のブレード２が反時計方向に回転することにより、流体が回転中心軸Ｌの一方方向側（図１における上方側）から吸気されて回転中心軸Ｌに直交する方向（外周方向）に排気される。すなわち、本遠心ファンＡでは、円環状の各ブレード２が回転中心軸Ｌ回りに回転することにより、上方の気体に吸引力を作用させて流体化し、さらに当該流体を外周方向に偏向させて外周方向に排気する。
【００２５】
ここで、本遠心ファンＡでは、各ブレード２において後縁厚ｔ2が前縁厚ｔ1よりも薄く形成されているので、前縁２ａから後縁２ｂにかけて流体の流路面積が徐々に増大し、これに伴って前縁２ａから後縁２ｂにかけて圧力損失（通風抵抗）が徐々に低下（減少）する。この結果、ブレード２の表面（背面２ｃ及び腹面２ｄ）と流体間の抵抗による流体の剥離が生じ難くなるので、剥離渦発生に起因する流体のエネルギー損失を減少させることができる。また、本遠心ファンＡでは、上記剥離渦に起因するブレード２の振動を抑制することができる。
【００２６】
これに対して、先行技術文献１に開示された遠心多翼送風ファンは、先行技術文献１に十分な明示はされていないものの、このような本遠心ファンＡの各ブレード２に相当あるいは類似する特徴を備えるものではないので、本遠心ファンＡと同様な作用を奏するものではない。
したがって、本遠心ファンＡによれば、剥離渦発生に起因する流体のエネルギー損失を減少させることができるので、送風効率を従来よりも向上させることができる。また、本遠心ファンＡによれば、ブレード２の振動を抑制することができるので、騒音の発生を抑制することができる。
【００２７】
また、本遠心ファンＡでは、各ブレード２は、正面視湾曲形状であり、回転中心軸Ｌと後縁２ｂとを結ぶ線分（仮想線）が隣り合うブレード２の背面２ｃと接するように配置されているので、送風効率をより効果的に向上させることができる。すなわち、ブレード２の背面２ｃと上記仮想線との接点付近で流体が剥離した場合、当該剥離流は隣り合うブレード２の腹面２ｄ（窪むように緩やかに湾曲した曲面）に沿って流れるので、上記背面２ｃの流れに再合流し易くなる。また、ブレード２の後縁２ｂ付近ではブレード２間の通風方向が遠心ファンＡの回転方向に近づくため、遠心ファンＡの周囲の流体にスムーズに合流し易くなる。したがって、本遠心ファンＡでは、流体の送風効率を向上させることができると共に騒音も低減させることができる。
【００２８】
また、本遠心ファンＡでは、ブレード２の枚数が３６０の約数に相当する枚数つまり回転中心軸Ｌ回りの角度が整数となる間隔に設定されているので、設計が容易である。
また、本遠心ファンＡでは、前縁厚ｔ1と後縁厚ｔ2との間に関係式（１）が成立するので、送風効率をより効果的に向上させることができる。
また、本遠心ファンＡでは、前縁径Ｄ1と後縁径Ｄ2との間に関係式（２）が成立するので、本遠心ファンＡの半径方向（回転中心軸Ｌの直交方向）の寸法と当該半径方向におけるブレード２の寸法が長過ぎることによるブレード２の重量の増大に起因する送風効率の低下と短過ぎることによる送風量の低下との関係を最適化することができる。
【００２９】
また、本遠心ファンＡでは、各ブレード２の翼長さＨと後縁径Ｄ2との間に関係式（３）が成立するので、送風量の確保と成型性を両立させることが可能である。すなわち、翼長さが後縁径Ｄ2に対して長過ぎると成型時に変形し易く、一方短過ぎると送風量が確保できないので、関係式（３）を満足させることにより送風量の確保と成型性を両立させることが可能である。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、支持部１、複数のブレード２、シュラウド３及び装着部４を主な構成部位とする遠心ファンＡについて説明したが、本発明はこれに限定されない。上記遠心ファンＡでは、ブレード２の形状が回転中心軸Ｌの方向に延在する長尺状であるためブレード２の支持をより強固にするためにブレード２の上端部にシュラウド３を設けたが、ブレードの形状が異なる場合（例えば長さが短い場合）にはシュラウド３を削除することが考えられる。
【００３１】
（２）上記実施形態では、回転方向を反時計方向としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、回転方向を時計方向としても良く、この場合にはブレードの湾曲方向が上記ブレード２とは逆方向にする必要がある。また、各部位の曲率も必要に応じて適宜設定すればよい。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ…遠心ファン、１…支持部、１ａ…案内面、１ｂ…矢印、２…ブレード、２ａ…前縁、２ｂ…後縁、２ｃ…背面、２ｄ…腹面、３…シュラウド、４…装着部、４ａ…装着孔、ｔ1…前縁厚、ｔ2…後縁厚、Ｄ1…前縁径、Ｄ2…後縁径、Ｈ…翼長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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