(57)【要約】  この発明に係る軸流送風機は、ボスの外周部に固定され、内周縁、外周縁、前縁および後縁により囲繞される複数枚の翼を有する羽根車を備え、翼の前縁は、点Ａまでは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ａから点Ｂまでの間は、回転中心からの半径方向に沿った形状であり、翼の後縁は、点Ｄまでは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ｄよりも外周側にある点Ａ’までは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の後側に後退し、点Ａ’から点Ｂ’までの間は、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ｄおよび点Ａ’において屈曲した形状であり、回転中心と前縁上の点Ａとの距離と回転中心と後縁上の点Ａ’との距離とが所定の範囲の関係にあり、前縁側よりも後縁側における回転軸方向における凹凸差が大きくなる形状で構成されるものである。
2017154246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転するボスと、前記ボスの外周部に固定され、内周縁、外周縁、前縁および後縁により囲繞される複数枚の翼とを有する羽根車を備える軸流送風機であって、
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｃから前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａまでは、外周側になるほど、前記羽根車の回転方向の前側に前進し、前記点Ａから前記点Ｂまでの間は、回転中心からの半径方向に沿った形状であり、
前記翼の後縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｅから前記外周縁との交点となる点Ｂ’までの間にある点Ｄまでは、外周側になるほど、前記羽根車の前記回転方向の前側に前進し、前記点Ｄと前記点Ｂ’との間で、前記点Ｄよりも外周側にある点Ａ’までは、外周側になるほど、前記羽根車の前記回転方向の後側に後退し、前記点Ａ’から前記点Ｂ’までの間は、前記羽根車の前記回転方向の前側に前進し、前記点Ｄおよび前記点Ａ’において屈曲した形状であり、
前記回転中心と前記前縁上の前記点Ａとの距離と、前記回転中心と前記後縁上の前記点Ａ’との距離とが所定の範囲の関係にあり、
前記点Ａと前記点Ａ’とを前記羽根車の前記回転方向に沿って結んだ部分において、前記点Ａ’側ほど、吸込み側に突出が大きい凸となる形状であり、前記後縁上の前記点Ｄを含む前記羽根車の前記回転方向に沿った部分において、前記点Ｄ側ほど、吹出し側に突出が大きい凸となる形状であって、前記前縁側よりも前記後縁側における前記回転軸方向における凹凸差が大きくなる形状で構成される軸流送風機。
【請求項２】
回転軸を中心に回転するボスと、前記ボスの外周部に固定され、内周縁、外周縁、前縁および後縁により囲繞される複数枚の翼とを有する羽根車を備える軸流送風機であって、
前記回転軸を含む前記翼の断面は、前記回転軸方向における吸込み側の頂点である極大点と吹出し側の頂点である極小点とを有する形状であり、
前記翼の前記前縁側よりも前記後縁側の方が、前記回転軸方向における前記極大点の位置と前記極小点の位置との凹凸差が大きくなる形状で構成される軸流送風機。
【請求項３】
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｃから前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａまでは、外周側になるほど、前記羽根車の前記回転方向の前側に前進する形状である請求項２に記載の軸流送風機。
【請求項４】
前記後縁上の極小点は、前記回転軸方向から見たときに、前記翼の前記後縁と前記ボスとの固定部分である点Ｅと前記外周縁との交点となる点Ｂ’とを繋いでできる線分Ｅ−Ｂ’よりも前記羽根車の前記回転方向の前側に前進し、前記後縁上の極大点は、前記線分Ｅ−Ｂ’よりも前記羽根車の前記回転方向の後側に後退する請求項２または請求項３に記載の軸流送風機。
【請求項５】
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記前縁上の点Ａから前記前縁と前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間は、回転中心からの半径方向に沿った形状である請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の軸流送風機。
【請求項６】
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｃから前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａを有し、
前記翼の前記後縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｅから前記外周縁との交点となる点Ｂ’までの間にある点Ｄおよび該点Ｄよりも外周側にある点Ａ’を有し、
前記前縁上の前記点Ａおよび前記後縁上の前記点Ａ’は、
前記回転中心と前記前縁上の前記点Ａとの距離ｒＡおよび前記回転中心と前記後縁上の前記点Ａ’との距離ｒＡ’と、前記回転中心と前記点Ｂとの距離ｒｔｉｐおよび前記回転中心と前記点Ｃとの距離ｒｈｕｂとが、ｒＡ＞ｒｈｕｂ＋（ｒｔｉｐ−ｒｈｕｂ）／２およびｒＡ’＞ｒｈｕｂ＋（ｒｔｉｐ−ｒｈｕｂ）／２を満たし、かつ、０．８４＜ｒＡ／ｒｔｉｐ＜０．９０および０．８４＜ｒＡ’／ｒｔｉｐ＜０．９０を満たす位置にある請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の軸流送風機。
【請求項７】
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｃから前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａを有し、
前記翼の前記後縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｅから前記外周縁との交点となる点Ｂ’までの間にある点Ｄおよび該点Ｄよりも外周側にある点Ａ’を有し、
前記翼は、前記回転軸方向から見たときに、前記前縁上の前記点Ａ並びに前記後縁上の前記点Ｄおよび前記点Ａ’における曲率半径が、それぞれＲＡ、ＲＤおよびＲＡ’である曲線形状を有する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の軸流送風機。
【請求項８】
前記翼の前記前縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｃから前記外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａを有し、
前記翼の前記後縁は、前記回転軸方向から見たときに、前記ボスとの固定部分である点Ｅから前記外周縁との交点となる点Ｂ’までの間にある点Ｄおよび該点Ｄよりも外周側にある点Ａ’を有し、
前記回転中心と前記前縁上の前記点Ａとの距離が、前記回転中心と前記後縁上の前記点Ａ’との距離の０．９倍以上１．１倍以下となる範囲の関係にある請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の軸流送風機。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の軸流送風機と、
前記軸流送風機を駆動させる駆動源と、
熱交換器と、
前記軸流送風機、前記駆動源および前記熱交換器を収容するケーシングと
を備える室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば空気調和装置、換気機器などに用いられる軸流送風機および室外機に関するものである。特に、羽根車における翼の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軸流送風機は、ヒートポンプ式の空気調和装置などの室外ユニット、有圧換気扇などに組み込まれて使用されている。たとえば、軸流送風機は、円筒状のボスと、ボスの外周面に設けられた複数枚の翼とを有する羽根車を備える。そして、ボスを、たとえば反時計回りに回転させて、翼を旋回させ、空気などの流体を前方から後方に向けて送り出す。【０００３】
空気調和機などの室外ユニット、機器に組み込まれて使用される有圧換気扇などは、設置環境、運転条件などによって通風抵抗が異なる。また、熱交換器への砂、埃などの付着、装置の高密度実装化により、搭載される軸流送風機には高静圧への対応が要求される。そして、高静圧化をはかるために、羽根車の駆動回転数を多くする必要がある。しかしながら、軸流送風機の翼を高速で旋回させると、翼の外周縁（翼端）、前縁、後縁の端部などにおいて発生する渦が問題となる。【０００４】
たとえば、翼で発生した渦は、ブレード間での有効流路幅を狭め、かつ、流れに対する抵抗となって、流れに乱れを発生させる。このため、軸流送風機は、空力損失が増大し、騒音が増大する。また、渦は、負圧面上（吸込み側）に多く発生し、渦の中心部は非常に低圧である。このため、渦の影響により負圧面上では負圧域が多くなり、羽根車の回転方向とは逆向きのトルクが増大する。したがって、翼への負荷が高くなることで、羽根車を回転させるのに必要なトルク（必要な電力）が増大し、効率が低下する、という問題があった。【０００５】
このような観点から、効率を向上させ、かつ、流体騒音を低減させる軸流送風機として、次のようなものが提案されている。たとえば、回転方向に沿う断面形状が、翼の負圧面側に膨出する膨出部と、正圧面側に膨出する膨出部とを交互に３箇所以上有する。そして、負圧面側の膨出部と正圧面側の膨出部とを等分する線を中立線として、中立線からの距離が、前縁部から後縁部に向かうにつれて大きくなるようにした軸流送風機がある（たとえば、特許文献１参照）。また、後縁部が羽根車の回転方向後方に突出した後縁凸部を有し、後縁凸部の頂点の半径は、外周縁（翼端）の半径と内周縁（ボス）の半径との中間半径よりも大きくなるようにした軸流送風機がある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５０９４５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１０２９７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１および特許文献２には、次のような課題がある。たとえば、従来の軸流送風機でみられるような、前縁部、外周縁部に生じる渦に関して、特許文献１および特許文献２の軸流送風機では、特に対策をしておらず、渦の発生を許容する形状をしている。前縁で発生する渦は、騒音源となるとともに、前縁部が負圧になることで、羽根車の回転方向後方へのトルクが増大し、効率が低下する。また、外周縁における負圧面側（吸込み側）と圧力面側（吹出し側）との圧力差により発生する翼端渦は、下流側に移流するにしたがって積層され、次第に成長し、増大する。このため、翼間の有効流路幅が減少する。また、翼端渦が流体の流れを妨げることで、流れの抵抗は増大する。これにより、流体に乱れが発生して、騒音増加および効率低下の要因となっていた。【０００８】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、低騒音かつ高効率な軸流送風機および室外機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】
【０００９】
この発明に係る軸流送風機は、回転軸を中心に回転するボスと、ボスの外周部に固定され、内周縁、外周縁、前縁および後縁により囲繞される複数枚の翼とを有する羽根車を備える軸流送風機であって、翼の前縁は、回転軸方向から見たときに、ボスとの固定部分である点Ｃから外周縁との交点となる点Ｂまでの間にある点Ａまでは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ａから点Ｂまでの間は、回転中心からの半径方向に沿った形状であり、翼の後縁は、回転軸方向から見たときに、ボスとの固定部分である点Ｅから外周縁との交点となる点Ｂ’までの間にある点Ｄまでは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ｄと点Ｂ’との間で、点Ｄよりも外周側にある点Ａ’までは、外周側になるほど、羽根車の回転方向の後側に後退し、点Ａ’から点Ｂ’までの間は、羽根車の回転方向の前側に前進し、点Ｄおよび点Ａ’において屈曲した形状であり、回転中心と前縁上の点Ａとの距離と回転中心と後縁上の点Ａ’との距離とが所定の範囲の関係にあり、点Ａと点Ａ’とを羽根車の回転方向に沿って結んだ部分において、点Ａ’側ほど、吸込み側に突出が大きい凸となる形状であり、後縁上の点Ｄを含む羽根車の回転方向に沿った部分において、点Ｄ側ほど、吹出し側に突出が大きい凸となる形状であって、前縁側よりも後縁側における回転軸方向における凹凸差が大きくなる形状で構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の軸流送風機によれば、静圧上昇を確保しつつ、回転方向への揚力を大きくして、駆動力を増大させることができる。そのため、必要な電力を低減することができ、効率を向上させることができる。また、騒音の発生源となる翼端渦によるブロッケージ領域（抵抗になる領域）を狭くして、空気の流れを円滑にすることができるので、有効流路幅を従来の軸流送風機よりも多く確保することができる。したがって、騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車１を吸込み側から正面に見た図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における翼３の形状を特徴づける、前縁３３、外周縁３２、後縁３４上における基準となる点の位置を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車１を側面側から見た図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における線分Ｂ−Ｃおよび線分Ｅ−Ｂ’を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における線分Ｏ−Ｂと線分Ａ−Ｂとの関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における回転中心Ｏからの距離の関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の翼３の回転軸方向高さに関して、その分布を等高線で示した図である。
【図８】同一半径の円筒断面Ａ−Ａ’における翼３の断面、その周りの流れ場および前縁３３などにおいて発生する渦の関係を示す図（その１）である。
【図９】同一半径の円筒断面Ａ−Ａ’における翼３の断面、その周りの流れ場および前縁３３などにおいて発生する渦の関係を示す図（その２）である。
【図１０】ブレードの負圧面上の翼端部に発生する翼端渦１２を示す図（その１）である。
【図１１】ブレードの負圧面上の翼端部に発生する翼端渦１２を示す図（その２）である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機において、翼３を吹出し側から見たときの、翼３の表面近傍を流れる空気の相対流れの様子（流線）を示した模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る軸流送風機において、ｒＡ／ｒｔｉｐと効率との関係を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る軸流送風機の羽根車１を吸込み側から正面に見た図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る軸流送風機における翼３の形状を特徴づける、前縁３３、外周縁３２、後縁３４上における基準となる点の位置およびその位置における翼３の形状の曲率半径を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る室外機を吹出し口側から見たときの斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る室外機の構成を上面側から説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態３に係る室外機のファングリル５２ａを外した状態の模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態３に係る室外機の内部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、符号について、図１〜図１９において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。また、各図において複数枚有する翼に関する符号は、代表の１枚にのみ付すものとする。また、発明を実施するための形態および各図では、一例として翼の枚数が３枚である場合を図示しているが、翼の枚数が３枚以外であっても、この発明は成立し、効果は得られる。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車１を吸込み側から正面（回転軸方向）に見た図である。図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車１は、回転軸を中心（軸心まわり）に回転するボス５を有している。また、ボス５の外周部には４枚の翼３が配設されている。翼３は、内周縁３１、外周縁（翼端）３２、前縁３３および後縁３４に囲繞されている。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における翼３の形状を特徴づける、前縁３３、外周縁３２、後縁３４上における基準となる点の位置を示している。ここで、点Ａは翼３の前縁３３上に位置する。また、点Ｂは翼３の外周縁３２と前縁３３とが交わる部分に位置する。点Ｃ’は外周縁３２の中央部に位置する。点Ｂ’、点Ａ’、点Ｄおよび点Ｅは翼３の後縁３４上に位置する。
【００１５】
図２に示すように、各翼３を回転中心Ｏから見た前縁３３は、内周縁３１と前縁３３とが交わる部分に位置する点Ｃから、外周縁３２と前縁３３とが交わる部分に位置する点Ｂまでの間に位置する点Ａまでの間は、外周側になるほど、回転方向の前側に前進する（回転方向側に向かって角度が大きくなる）形状となっている。また、点Ａから点Ｂまでの間は、回転中心Ｏから半径方向に沿った形状である。一方、各翼３を回転中心Ｏから見た後縁３４は、内周縁３１と後縁３４とが交わる部分に位置する点Ｅから、外周縁３２と後縁３４とが交わる部分に位置する点Ｂ’までの間に位置する点Ｄまでの間は、外周側になるほど、回転方向の前側に前進する形状となっている。また、点Ｄから、点Ｄよりも外周側に位置する点Ａ’までは、外周側になるほど、回転方向の後側に後退する（回転方向の反対側に向かって角度が大きくなる）形状となっている。そして、点Ａ’から点Ｂ’までは回転方向の前側に前進して、点Ｄおよび点Ａで屈曲した形状である。
【００１６】
図３は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車１を側面側から見た図である。図３では、一枚の翼３を表している。図３は、回転軸に垂直な、Ｏ−Ｃ’断面およびＯ−Ｂ’断面での翼３の形状を示している。
【００１７】
図４は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における線分Ｂ−Ｃおよび線分Ｅ−Ｂ’を示す図である。線分Ｂ−Ｃは、外周縁３２と前縁３３とが交わる点Ｂと、内周縁３１（ボス５）と前縁３３とが交わる点Ｃとを結ぶ線となる。また、線分Ｅ−Ｂ’は、外周縁３２と後縁３４とが交わる点Ｂ’と、内周縁３１と後縁３４とが交わる点Ｅとを結ぶ線となる。図４では、一枚の翼３を表している。図４では、線分Ｂ−Ｃに対して、前縁３３上の点Ｄと点Ａとは、回転方向に対して前進する。また、線分Ｅ−Ｂ’に対して、後縁３４上の点Ｄ’とＡ’とは、回転方向に対して後退する。このような翼３の形状により、翼３の回転と逆方向に働くトルクを軽減することができるため、翼３の負荷を低減し、より一層の効率を向上させることができる。
【００１８】
図５は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における線分Ｏ−Ｂと線分Ａ−Ｂとの関係を示す図である。線分Ｏ−Ｂは、回転中心Ｏと、外周縁３２と前縁とが交わる点Ｂとを結ぶ線となる。図５は、線分Ｏ−Ｂと、前縁３３の点Ａと点Ｂとを結ぶ線分Ａ−Ｂとが平行であることを示している。図５では、一枚の翼３を表している。
【００１９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機における回転中心Ｏからの距離の関係を示す図である。図６では、回転中心Ｏから前縁３３上の点Ａまでの距離を半径ｒＡとする。また、回転中心Ｏから後縁３４上の点Ａ’までの距離を半径ｒＡ’とする。さらに、回転中心Ｏから前縁３３上の点Ｂ（翼端）までの距離をチップ半径ｒｔｉｐとする。そして、回転中心Ｏからボス５の外周面までの距離をボス半径ｒｈｕｂとする。ここで、半径ｒＡと半径ｒＡ’との距離とは、同じと判断できる範囲の関係を有している。たとえば、半径ｒＡ’が、半径ｒＡの０．９〜１．１倍の範囲内にある関係を有するようにするとよい。
【００２０】
図７は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機の翼３の回転軸方向高さに関して、その分布を等高線で示した図である。等高線のコンターカラーに関して、黒色が吹出し側に対応し、白色が吸込み側に対応する。
【００２１】
図７に示すように、翼３は、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’まで、回転方向に沿った部分で吸込み側に凸、後縁３４の点Ｄを含む回転方向に沿った部分で吹出し側に凸となった形状である。回転軸を含む翼３の断面において、吸込み側に凸となっている頂点の部分は極大点となる。また、吹出し側に凸となっている頂点の部分は極小点となる。翼３の形状に合わせて、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’を結ぶ曲線は、概ね線Ｘのようになる。線Ｘの部分においては、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’になるほど、吸込み側への突出が大きくなる。
【００２２】
また、回転中心Ｏから後縁３４の点Ｄまでの距離を半径とする円周上の線を線Ｙとする。線Ｙ上では後縁３４の点Ｄに近づくほど吹出し側への突出が大きくなり、前縁３３に比べて、後縁３４での軸方向の凹凸差が大きくなる。これは、図７において、回転中心Ｏと点Ｃ’とを結ぶＯ−Ｃ’線と交差している回転軸方向高さの等高線は約４本であるのに対して、回転中心Ｏと点Ｂ’とを結ぶＯ−Ｂ’線と交差している回転軸方向高さの等高線は１０本以上であることからもわかる。したがって、前縁３３側よりも後縁３４側の方が、回転軸方向における極大点の位置と極小点の位置との凹凸の差（回転軸方向における高さ）が大きい形状となる。このため、羽根車１の半径方向外向き流れを誘起し、相対速度の減速による静圧上昇だけでなく、遠心作用による静圧上昇が可能になる。また、翼３の負荷を軽減させることができる。したがって、静圧上昇と必要トルク軽減により、効率を向上させることができる。
【００２３】
また、後縁３４の点Ｄについて、径方向における位置は、回転中心Ｏから点Ｄまでの距離を半径Ｏ−Ｄとする。また、回転中心Ｏから外周縁３２の点Ｂ’までの距離を半径Ｏ−Ｂ’とする。このとき、半径Ｏ−Ｄは、半径Ｏ−Ｂ’の概ね半分の距離となるように、翼３が構成される。
【００２４】
また、点Ｄは、回転中心Ｏからの距離が点Ａ’とボス５の外周面に位置する点Ｅとの中間付近にある。たとえば、回転中心Ｏから点Ｅまでの距離を半径ＯＥとする。半径ｒＡ’が半径ＯＥの２倍より大きい場合、半径Ｏ−Ｄは、（ＯＥ＋ｒＡ’）／２の０．９〜１．１倍などとするとよい。
【００２５】
図８および図９は、同一半径の円筒断面Ａ−Ａ’における翼３の断面、その周りの流れ場および前縁３３などにおいて発生する渦の関係を示す図である。図８が従来の軸流送風機における翼３の断面、流れ場および渦の関係を示している。また、図９が従来の軸流送風機における翼３の断面、流れ場および渦の関係を示している。ここで、図８および図９における＋（プラス）の記号は、大気圧に対して大きい圧力である正圧になっていることを示している。一方、図８および図９における−（マイナス）の記号は、大気圧に対して小さい圧力である負圧になっていることを示している。
【００２６】
たとえば、図８に示すように、従来の軸流送風機では翼素に流入した空気（流体）の相対流れは、前縁３３の吸込み側（負圧面側）で剥離して渦１０を発生していた。しかしながら、本実施の形態の軸流送風機においては、翼３を、前述した構成の形状とすることで、翼素に流入した空気の相対流れは、前縁３３の吹出し側（圧力面側）に、渦による剥離域１１が発生する。このため、従来の軸流送風機では、前縁３３の吸込み側の近傍は、図８のマイナス記号で示したように負圧域になる。一方、本実施の形態の軸流送風機では、前縁３３の吸込み側の近傍が、図９のプラス記号で示したように正圧となる。
【００２７】
このため、従来の軸流送風機では、吸込み側（負圧面側）の負圧域により大きい揚力が発生するのに対して、実施の形態１の軸流送風機では、吸込み側の負圧域を低減することで、揚力を減らし、回転方向と逆方向へのトルクを軽減することができる。さらに、前縁３３の吹出し側（圧力面側）の近傍に、渦領域を積極的に発生させたことにより、回転方向への揚力を大きくすることができ、駆動力を増大させることができる。このため、電力を低減することができ、効率を向上させる軸流送風機を得ることができる。
【００２８】
図１０および図１１は、ブレードの負圧面上の翼端部に発生する翼端渦１２を示す図である。図１０は、従来の軸流送風機を表す。また、図１１は、本実施の形態の軸流送風機を表す。図１０に示すように、従来の軸流送風機では、負圧面と圧力面の圧力差により、前縁３３の近傍から翼端渦１２が発生する。一方、図１１に示すように、実施の形態１の軸流送風機においては、前縁３３の近傍において、圧力面は負圧に、負圧面は正圧になっている。このため、従来の軸流送風機で発生していた、圧力面から負圧面へと回り込んでくる翼端渦１２の発生を後縁３４側に極力遅らせることができる。この作用によって、実施の形態１の軸流送風機では、翼端渦１２によるブロッケージ領域（抵抗になる領域）が狭くなり、スムーズに空気が流れることによって、有効流路幅を従来の軸流送風機よりも多く確保することができる。したがって、騒音を低減することができる。
【００２９】
このとき、前縁３３の吹出し側（圧力面側）の近傍において、一部分は、流れを積極的に剥離させているため、翼３に流れが沿わなくなる。このため、流れに対して有効に仕事をすることができず、静圧上昇を十分に確保できない可能性がある。
【００３０】
実施の形態１の軸流送風機では次のようにしてこの問題を解消している。たとえば、図２に示しているように、翼３を回転軸方向から見た後縁３４の点Ｅから点Ｂ’までの間において、点Ｅから点Ｄまでの間は、外周方向に向かうにつれて回転方向の前側に前進させる形状としている。また、点Ｄよりも外周側にある点Ａ’までは外周になるにつれて回転方向の後側に後退させる形状としている。このため、翼弦長を増大することができ、必要な静圧上昇を確保することができる。
【００３１】
また、たとえば、前述した図７に示すように、翼３は、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’まで回転方向に沿った部分で吸込み側に凸、後縁３４の点Ｄを含む回転方向に沿った部分で吹出し側に凸となった形状である。線Ｘ部分においては、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’になるほど吸込み側への突出が大きくなる。また、後縁３４の点Ｄを含む円周上となる線Ｙ上では、後縁３４の点Ｄに近づくほど吹出し側への突出が大きくなり、前縁３３に比べて後縁３４での回転軸方向の凹凸差が大きくなるようなＳ字状をなす。
【００３２】
図１２は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機において、翼３を吹出し側から見たときの、翼３の表面近傍を流れる空気の相対流れの様子（流線）を示した模式図である。図１２に示すように、前縁３３から流入してきた空気は、後縁３４の点Ａ’の近傍に向かって流れこむ。このとき、圧力面では、内周側から流入して外周側へ流出するような半径方向外向きの流れ１３が誘起されることにより、相対速度の減速による静圧上昇だけでなく、遠心作用による静圧上昇がなされるため、十分に静圧上昇を確保することができる。また、同時に、前縁３３の点Ａから後縁３４の点Ａ’になるほど吸込み側への突出が大きくなり、後縁３４の点Ｄを含む円周上では後縁３４の点Ｄに近づくほど吹出し側への突出が大きくなり、前縁に比べて後縁での軸方向の凹凸差が大きくなる形状としていることで、後縁３４部分において、周方向の流速成分を減らし、静圧エネルギーに変換されない旋回動圧を低減することができる。このため、静圧上昇を増大させることができ、効率の向上および騒音の低減をはかることができる。
【００３３】
次に、さらに効率向上および騒音低減を実現するための軸流送風機の構成について説明する。ここでは、ボス半径とｒｈｕｂとチップ半径ｒｔｉｐとに基づいて、次式（１）で表される中間半径ｒｍを定義する。中間半径ｒｍは、半径方向における翼３の中間点の、回転中心Ｏからの距離を表す。
ｒｍ＝ｒｈｕｂ＋（ｒｔｉｐ−ｒｈｕｂ）／２    …（１）
【００３４】
そして、たとえば、翼３において、前述した半径ｒＡと半径ｒＡ’とについて、中間半径ｒｍよりも大きくなるようにする。したがって、半径ｒＡ＞中間半径ｒｍ、かつ、半径ｒＡ’＞中間半径ｒｍを満たす。さらに、半径ｒＡおよび半径ｒＡ’と、チップ半径ｒｔｉｐとの関係について、０．８４＜ｒＡ／ｒｔｉｐ＜０．９０、かつ、０．８４＜ｒＡ’／ｒｔｉｐ＜０．９０を満たすようにする。以上のような条件を満たすように、本実施の形態の軸流送風機は、点Ａと点Ａ’とが位置する翼３の形状とする。
【００３５】
図１３は、この発明の実施の形態１に係る軸流送風機において、ｒＡ／ｒｔｉｐと効率との関係を示す図である。ここでは、０．８４＜ｒＡ／ｒｔｉｐ＜０．９０、かつ、０．８４＜ｒＡ’／ｒｔｉｐ＜０．９０としたときに、効率が向上する理由について説明する。ここで、半径ｒＡと半径ｒＡ’とが同じ（ｒＡ＝ｒＡ’）場合に効率向上の効果が最大となる。
【００３６】
軸流送風機にはたらくトルクは、モーメントアームである半径と、翼３の各部位における圧力差の面積分との積で評価することができる。このため、トルクを低減させるためには、モーメントアームが大きくなる翼端側において、圧力面と負圧面との圧力差を低減することが効果的である。
【００３７】
そこで、翼３について、点Ａと点Ａ’とが、半径ｒＡ＞中間半径ｒｍ、かつ、半径ｒＡ’＞中間半径ｒｍを満たすだけでなく、０．８４＜ｒＡ／ｒｔｉｐ＜０．９０、かつ、０．８４＜ｒＡ’／ｒｔｉｐ＜０．９０も満たす位置にある形状とすることで、前縁３３部分の圧力面側の方に渦領域を発生させ、負圧面側に渦は発生させないようにする。このため、回転方向と逆方向へのトルクを十分に軽減し、なおかつ、圧力面側の渦領域を効果的に発生させたことにより、この領域で揚力が働くことで、回転方向への駆動力を増大させることができる。
【００３８】
また、効率をさらに向上させることができるため、羽根車１の回転数を低減させることができる。したがって、低騒音化もはかることができる。また、点Ａ（点Ａ’）の位置を適切な位置にし、点Ａから点Ｂまでの間は、回転中心からの半径方向に沿った形状とすることで、従来の軸流送風機において、翼端において発生していた翼端渦の発生を十分に遅らせることができる。このため、負圧面の負圧域は従来の軸流送風機よりも狭くなり、翼端渦によるブロッケージ領域が狭くなる。したがって、従来の軸流送風機よりもスムーズに空気が流れることができる有効流路幅を多く確保することができる。これによりさらに騒音を低減することができる。
【００３９】
実施の形態２．
前述した実施の形態１においては、羽根車１の翼３における形状を工夫して、効率向上および騒音低減をはかるようにした。実施の形態２においては、より一層、効率向上および騒音低減を実現することができる、翼３の形状について説明する。ここで、実施の形態２に係る軸流送風機の羽根車１は、以下に説明する部分を除いては、前述した実施の形態１と同様の構成であるものとする。
【００４０】
図１４は、この発明の実施の形態２に係る軸流送風機の羽根車１を吸込み側から正面に見た図である。また、図１５は、この発明の実施の形態２に係る軸流送風機における翼３の形状を特徴づける、前縁３３、外周縁３２、後縁３４上における基準となる点の位置およびその位置における翼３の形状の曲率半径を示す図である。
【００４１】
内周縁３１と前縁３３とが交わる部分に位置する点Ｃから、外周縁３２と前縁３３とが交わる部分に位置する点Ｂまでの間に位置する前縁３３上に点Ａがある。また、内周縁３１と後縁３４とが交わる部分に位置する点Ｅから、外周縁３２と後縁３４とが交わる部分に位置する点Ｂ’までの間に位置する後縁３４上に点Ｄがある。また、後縁３４上において、点Ｄよりも外周側に位置する点Ａ’がある。そして、実施の形態２の翼３では、回転軸方向から見たときの、点Ａ、点Ｄおよび点Ａ’における翼３の形状が、角を有さずにＲを有し、ラウンドが施された曲線形状であるものとする。ここで、図１５に示すように、点Ａ、点Ｄおよび点Ａ’における曲率半径は、それぞれＲＡ、ＲＤおよびＲＡ’である。
【００４２】
たとえば、前縁３３および後縁３４は、気流の向き、速度などが急激に変化する。気流が急激に変化すると、流れは乱れて空気抵抗となり効率が低下する。また、流れの乱れに伴って渦が発生し、騒音が発生することが知られている。図１４および図１５に示す、実施の形態２のような翼３の形状にすることで、前縁３３と後縁３４における急激な気流の速度変化を抑えることができる。このため、より一層の効率向上および騒音低減が可能となる。
【００４３】
ここで、さらに効率向上および騒音低減の効果をはかるためには、点Ａから点Ｂまでの距離をＡＢとすると、点Ａにおける曲率半径ＲＡは、距離ＡＢの１／２程度とするとよい。また、点Ａ’から点Ｂ’までの距離をＡ’Ｂ’とすると、点Ａ’における曲率半径ＲＡ’は、距離Ａ’Ｂ’の１／２以下とするとよい。さらに、点Ｄから点Ａ’までの距離をＤＡ’とすると、点Ｄにおける曲率半径ＲＤは、距離ＤＡ’の２／３程度とするとよい。
【００４４】
実施の形態３．
上述した実施の形態１および実施の形態２では、軸流送風機の高効率化および低騒音化に関する内容について説明した。実施の形態１および実施の形態２において説明した軸流送風機を用いることで、高効率な運転を実現することができる。ここで、軸流送風機を、圧縮機、熱交換器などを有する空気調和装置の室外機、給湯装置の室外機などに搭載すれば、低騒音かつ高効率で、熱交換器を通過する風量を多くすることができる。そこで、実施の形態３では、上記の実施の形態１の軸流送風機を搭載する空気調和装置の室外機について説明する。
【００４５】
図１６は、この発明の実施の形態３に係る室外機を吹出し口側から見たときの斜視図である。また、図１７は、この発明の実施の形態３に係る室外機の構成を上面側から説明する図である。さらに、図１８は、この発明の実施の形態３に係る室外機のファングリル５２ａを外した状態の模式図である。そして、図１９は、この発明の実施の形態３に係る室外機の内部の構成を示す図である。
【００４６】
図１６〜図１９に示すように、室外機本体５０は左右一対の側面５０ａおよび５０ｃ、前面５０ｂ、背面５０ｄ、上面５０ｅ並びに底面５０ｆを有する筐体として構成される。側面５０ａおよび背面５０ｄは、外側から空気を吸い込むための開口部を有している。また、前面５０ｂにおいては、前面パネル５１に、外部に空気を吹き出すための開口部分としての吹出し口５２が形成されている。さらに、吹出し口５２は、ファングリル５２ａで覆われている。ファングリル５２ａは、物体などと軸流送風機との接触を防止し、安全をはかるものである。室外機本体５０内には、軸流送風機５３が設置されている。軸流送風機５３は、背面５０ｄ側にあるファンモータ５４と、回転軸５５を介して接続されており、このファンモータ５４によって回転駆動される。室外機本体５０の内部は、仕切板５６によって、軸流送風機５３が収容され、設置されている送風室５７と、圧縮機５８が設置されている機械室５９とにわけられている。送風室５７における側面５０ａ側と背面５０ｄ側とには、Ｌ字型に延びるような熱交換器６０が設けられている。
【００４７】
送風室５７に設置された軸流送風機５３の径方向外側には、ベルマウス６１が配置されている。ベルマウス６１は、翼の外周端よりも外側に位置し、軸流送風機５３の回転方向に沿って環状をなしている。またベルマウス６１の一方側の側面には仕切板５６が位置し、他方側の側面には、熱交換器６０の一部が位置する。ベルマウス６１の前端は、吹出し口５２の外周を囲むように室外機の前面パネル５１と接続される。このベルマウス６１によって、ベルマウス６１の吸込み側と吹出し側の流路が、吹出し口５２近傍の風路として構成される。軸流送風機５３の吸込み側に設けられている熱交換器６０は、板状の面が平行になるように並設された複数のフィンと、その並設方向に各フィンを貫通する伝熱管とを備えている。伝熱管内には、冷媒回路を循環する冷媒が流れる。また、熱交換器６０は、配管を介して圧縮機５８と接続される。また機械室５９には、基板箱６２が配置されており、この基板箱６２に設けられた制御基板６３によって室外機内に搭載された機器が制御されている。このように、実施の形態３の室外機によれば、装置全体としても騒音を低減し、効率のよい室外機を得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  羽根車、３  翼、５  ボス、１０  渦、１１  剥離域、１２  翼端渦、３１  内周縁、３２  外周縁、３３  前縁、３４  後縁、５０  室外機本体、５０ａ  側面、５０ｂ  前面、５０ｄ  背面、５０ｅ  上面、５０ｆ  底面、５１  前面パネル、５２  吹出し口、５２ａ  ファングリル、５３  軸流送風機、５４  ファンモータ、５５  回転軸、５６  仕切板、５７  送風室、５８  圧縮機、５９  機械室、６０  熱交換器、６１  ベルマウス、６２  基板箱、６３  制御基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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