(57)【要約】  本発明に係る軸流ファンは、複数の翼を有し、該複数の翼は、回転方向の前進側に形成された前縁部と、外周側に形成された外周縁部と、内周側に形成された内周縁部と、を有し、該複数の翼の形状は、前記外周縁部側が前記内周縁部よりも流体の搬送方向に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、前記外周縁部は、前記搬送方向に対して上流側に湾曲して形成され、前記前縁部の前記外周縁部側には、前記前縁部の翼入口角αが局所的に小さくなる局所減少部が形成されたものである。
2017077564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼を有し、
該複数の翼は、回転方向の前進側に形成された前縁部と、外周側に形成された外周縁部と、内周側に形成された内周縁部と、を有し、
該複数の翼の形状は、前記外周縁部側が前記内周縁部よりも流体の搬送方向に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、前記外周縁部は、前記搬送方向に対して上流側に湾曲して形成され、
前記前縁部の前記外周縁部側には、前記前縁部の翼入口角が局所的に小さくなる局所減少部が形成された軸流ファン。
【請求項２】
前記局所減少部は、該局所減少部の前縁部において前記翼入口角が極小値となる極小点を有する請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記局所減少部は、該局所減少部の両端部の中間位置となる中間点を有し、
前記極小点は、前記中間点よりも回転軸心側に形成された請求項２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
回転軸心の周囲に円筒形状のボス部を有し、
前記回転軸心と前記極小点との距離である半径長さＲｓは、
前記回転軸心と前記ボス部の外周面までの距離である半径長さをＲｂとし、
前記回転軸心から前記外周縁部までの最大半径長さをＲｔとするとき、
０．１＜（Ｒｔ−Ｒｓ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）＜０．５
の関係を満たすように構成された請求項２に記載の軸流ファン。
【請求項５】
前記局所減少部は、前記前縁部の半径方向長さのうち外周縁部側の半分の長さ内に形成され、
前記局所減少部の前記翼入口角は、前記局所減少部より内周側の前記翼入口角よりも小さい値で形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸流ファン。
【請求項６】
前記複数の翼の翼弦方向の断面形状は、円弧形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸流ファン。
【請求項７】
前記翼入口角は、
該翼入口角をαとし、
回転軸心と、前記前縁部と回転方向の後進側に形成された後縁部とを結んだ翼弦と、の成す角度を食い違い角γとし、
前記前縁部における接線と、前記後縁部における接線との交点の鋭角側の角度を反り角θｃとするとき、
α＝γ＋θｃ／２
の関係を満たすように構成された請求項６に記載の軸流ファン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の前記軸流ファンを有する空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の翼を備えた軸流ファン、及び、その軸流ファンを有する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の軸流ファンは、円筒状のボスの周面に沿って複数枚の翼を備えており、ボスに与えられる回転力にともなって翼が回転し、流体を搬送するものである。軸流ファンは、翼が回転することで、翼間に存在している流体が翼面に衝突する。流体が衝突する面は圧力が上昇し、流体を翼が回転する際の中心軸となる回転軸線方向に押し出して移動させる。【０００３】
このような軸流ファンでは低騒音化と高効率化を図るために、翼の回転軸心を通る半径方向の翼断面において、流体の搬送方向に対して下流側に傾斜した後傾翼を採用する例がある。また、翼の外周縁部近傍を、流体の搬送方向に対して上流側に湾曲した外周湾曲部（ウィングレット）が形成される例がある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３４５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の軸流ファンでは、翼の外周縁部側で翼の正圧面から負圧面へ気流が流入し、渦状の翼端渦が発生する。この翼端渦は、翼の負圧面から離間して形成される。すると、翼の前縁部から流入する流入気流が翼の負圧面側に形成された翼端渦に衝突することで、軸流ファンの送風効率が低下することや、騒音が発生すること等が課題となっていた。
本発明は、このような軸流ファンの課題を解決するためになされたものであり、翼の前縁部から流入する流入気流が翼の負圧面側に形成された翼端渦に衝突することを抑制し、流入気流を翼端渦上に滑らかに流すことで、低騒音化、及び、高効率化を実現した軸流ファン、及び、その軸流ファンを有する空気調和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】
【０００６】
本発明に係る軸流ファンは、複数の翼を有し、該複数の翼は、回転方向の前進側に形成された前縁部と、外周側に形成された外周縁部と、内周側に形成された内周縁部と、を有し、該複数の翼の形状は、前記外周縁部側が前記内周縁部よりも流体の搬送方向に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、前記外周縁部は、前記搬送方向に対して上流側に湾曲して形成され、前記前縁部の前記外周縁部側には、前記前縁部の翼入口角αが局所的に小さくなる局所減少部が形成されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る軸流ファンによれば、翼端渦の影響がある翼の外周縁部側で翼入口角αを局部的に減少させた局所減少部を設けることにより、翼の前縁部から流入する主気流が翼端渦上で安定して流れ、圧力損失が低減されることで軸流ファンの低騒音化と高効率化とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る軸流ファンの斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る翼の図１における半径方向（I−I）断面図である。
【図３】実施の形態１に係る翼の図１における翼弦方向（II−II）断面図である。
【図４】実施の形態１に係る翼の図１における翼弦方向（III−III）断面図である。
【図５】実施の形態２に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
【図６】実施の形態２に係る翼の回転軸心ＲＣを通る断面図である。
【図７】実施の形態２の変形例１に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
【図８】実施の形態２の変形例２に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
【図９】実施の形態４に係る軸流ファンの図１における翼弦方向（II−II）断面図である。
【図１０】実施の形態１〜４に係る軸流ファンを採用した空気調和装置の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
＜軸流ファンの全体構成＞
はじめに、実施の形態１に係る軸流ファン１００の全体構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る軸流ファンの斜視図である。
実施の形態１に係る軸流ファン１００は、図１に示すように、軸流ファン１００が回転する際の中心軸となる回転軸心ＲＣのまわりに配置された円筒形状のボス部１と、ボス部１の外周面に配設される複数の翼２とを有している。
【００１０】
翼２は、回転方向ＲＴの前進側に位置する前縁部２１と、回転方向ＲＴの後進側に位置する後縁部２２と、外周縁を形成する外周縁部２３と、内周縁を形成する内周縁部２４と、により囲繞され構成されている。
前縁部２１は、図１に示すようにボス部１の外周面と外周縁部２３とをつなぐように形成されており、回転方向ＲＴに向かって凹形の円弧形状となっている。
【００１１】
後縁部２２は、同じく図１に示すようにボス部１の外周面と外周縁部２３とをつなぐように形成されており、回転方向ＲＴの反対方向に向かって凸形の円弧形状となっている。
外周縁部２３は、前縁部２１の外周端と後縁部２２の外周端とをつなぐように形成され、回転軸心ＲＣを中心とする略円周上に位置している。そして、翼２の翼弦長は外周縁部２３の近傍で最も長くなっている。
【００１２】
翼２は、回転軸心ＲＣに対して所定角度傾いて形成されている。翼２は、軸流ファン１００の回転に伴って翼２の間に存在している流体を翼面で押して流体の搬送方向Ｆ１に搬送する。この際、翼面のうち流体を押して圧力が上昇する面を正圧面２ａとし、正圧面２ａの裏面で圧力が下降する面を負圧面２ｂ（後述の図２を参照）とする。
【００１３】
図２は、実施の形態１に係る翼の図１における半径方向（I−I）断面図である。
実施の形態１に係る軸流ファン１００の翼２の断面形状は、図２に示すように、翼２の半径方向において流体の搬送方向Ｆ１に対して下流側に傾斜した後傾翼となっている。また、翼２の外周縁部２３近傍は、流体の搬送方向Ｆ１に対して上流側に湾曲した外周湾曲部２６が形成されている。すると、翼２の外周縁部２３側では、翼２の正圧面２ａから負圧面２ｂへ気流が滑らかに流入し、渦状の翼端渦３が発生する。
【００１４】
＜内周縁部２４側における前縁部２１の構成＞
次に、図３に示す翼弦方向断面図を用いて翼２の内周縁部２４側における前縁部２１の取付角度を説明する。
図３は、実施の形態１に係る翼の図１における翼弦方向（II−II）断面図である。
翼２の前縁部２１における負圧面２ｂの接線を前縁部接線２１ａとし、回転軸心ＲＣと平行な直線を軸心仮想線ＲＣ’として、前縁部接線２１ａと軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を翼入口角αとする。また、前縁部２１の内周縁部２４側である内周側前縁部１１における翼入口角αを特に翼入口角α１とする。また、流入気流Ｆ２と軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を流入角度βとする。
すると、図３に示すように、内周側前縁部１１では、流入角度βと翼入口角α１とは、略同一角度となるように設定される。したがって、内周側前縁部１１では、翼２の負圧面２ｂに流入した流入気流Ｆ２は、負圧面２ｂに沿って滑らかに流れる主気流Ｆ３を形成する。
【００１５】
＜外周縁部２３側における前縁部２１の構成＞
次に、図４に示す翼弦方向断面図を用いて翼２の外周縁部２３側における前縁部２１の取付角度を説明する。
図４は、実施の形態１に係る翼の図１における翼弦方向（III−III）断面図である。
図３における翼２の内周縁部２４側の断面図と同様に、翼２の前縁部２１における負圧面２ｂの接線を前縁部接線２１ａとし、回転軸心ＲＣと平行な直線を軸心仮想線ＲＣ’として、前縁部接線２１ａと軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を翼入口角α２とする。また、流入気流Ｆ２と軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を流入角度βとする。
すると、翼２の外周縁部２３側における前縁部２１の翼入口角α２は、翼２の内周縁部２４側における前縁部２１の翼入口角α１に比べて小さな角度で形成されている。前縁部２１が翼入口角α２として形成されている領域を局所減少部１０として定義する。この翼２の内周側前縁部１１の翼入口角α１と、局所減少部１０である翼入口角α２との境界は、例えば、図２に示す翼２の半径方向長さの中間位置とする。
【００１６】
（効果）
翼２は、上述のように外周縁部２３側ほど流体の搬送方向Ｆ１に対して下流側に傾斜した後傾翼の形状を成しており、かつ、外周縁部２３近傍が搬送方向Ｆ１に対して上流側へ湾曲した外周湾曲部２６が形成されている。
すると、翼２の形状が前傾翼の場合に比べて翼端渦３の流速や渦径の大きさが抑制されるとともに、外周湾曲部２６により翼２の正圧面２ａから負圧面２ｂへ気流が滑らかに流入し、図２や図４に示すような渦状の翼端渦３が発生する。
このような翼２の構成により、翼端渦３が安定して形成されるとともに、翼端渦３は、翼２の負圧面２ｂの表面から距離を置いて形成される。よって、翼２の負圧面２ｂ表面での圧力変動が抑制され、軸流ファン１００の低騒音化と消費動力の低減を実現することができる。
【００１７】
このように、翼２の形状が後傾翼で、かつ、外周湾曲部２６を有することで、翼端渦３は、翼２の負圧面２ｂの表面から距離を置いて形成されるため、軸流ファン１００の低騒音化と消費動力の低減を実現することが可能となるが、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’は、図４に示すように翼端渦３を乗り越えて流れることとなる。
よって、前縁部２１から流入する流入気流Ｆ２の流入角度βと、前縁部２１の翼入口角α２が、翼２の負圧面２ｂから距離を置いて形成された翼端渦３の影響により一致しにくくなる。なお、翼２の前縁部２１における主気流Ｆ３’の流入方向２１ａ’と、軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を主気流角α’とする。
そこで、翼端渦３の影響がある翼２の外周縁部２３側で翼入口角α２を、内周側前縁部１１の翼入口角α１よりも局部的に減少させた局所減少部１０を設けることにより、図４に示すように主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００１８】
実施の形態２．
実施の形態１では、翼２の外周縁部２３側における前縁部２１の翼入口角α２は、翼２の内周縁部２４側における前縁部２１の翼入口角α１に比べて小さな角度で形成されている例を示したが、実施の形態２では、翼入口角α２となる局所減少部１０の形状を特定した点で実施の形態１と異なっている。その他の基本的な軸流ファン１００の構成は、実施の形態１と同様のため説明を省略する。
【００１９】
実施の形態２に係る翼２の前縁部２１の翼入口角αについて、その半径方向の変化を図５、６を用いて説明する。
図５は、実施の形態２に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
図６は、実施の形態２に係る翼の回転軸心ＲＣを通る断面図である。
横軸には、翼入口角αの対象位置を示すパラメータとして半径方向比Ｐ＝（Ｒ−Ｒｂ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）を用いる。ここで、各変数は以下を示す。
Ｒ：回転軸心ＲＣから翼入口角αの対象位置までの半径長さ
Ｒｂ：回転軸心ＲＣからボス部１の外周面までの距離で示されるボス部１の半径長さ
Ｒｔ：回転軸心ＲＣから翼２の外周縁部２３までの最大半径長さ
【００２０】
翼入口角αは、半径方向比Ｐ＝（Ｒ−Ｒｂ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）がＰ＝０（Ｒ＝Ｒｂ）となる翼２の内周縁部２４上（ボス部１の外周面）から半径方向比Ｐ＝（Ｒ−Ｒｂ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）が外周縁部２３方向に移動し増加するにつれて増加する。
このときの翼入口角αの曲線を半径方向比Ｐの関数として、例えば次式（１）として表される。
【００２１】
［数１］
α＝Ａ・Ｐ３−Ｂ・Ｐ２＋Ｃ・Ｐ＋Ｄ  ・・・（１）
なお、Ａ〜Ｄは正の係数とする。
【００２２】
そして、翼入口角αは、半径方向比Ｐ＝（Ｒ−Ｒｂ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）がＰ＝１．０（Ｒ＝Ｒｔ）となる翼２の外周縁部２３の近傍に翼入口角αの値が局所的に減少する局所減少部１０を有している。
この局所減少部１０は、図５に示すように翼入口角αが上記式（１）の曲線から下方に離間した半径方向比Ｐの部分として形成されている。
よって、局所減少部１０は、式（１）の曲線から下方に離間する点として一端側に第１交点Ａを有し、他端側に第２交点Ｃを有している。このとき、第１交点Ａは、翼入口角α＝αＲ１となり、半径長さＲは、図６に示すようにＲ１となっている。
【００２３】
また、局所減少部１０は、翼入口角αが第１交点Ａの翼入口角α＝αＲ１から外周縁部２３側に向けて減少し、翼入口角αが再び増加に転じる点である極小点Ｂを有している。このとき、極小点Ｂは、翼入口角α＝αＲｓとなり、半径長さＲは、図６に示すようにＲｓとなっている。
そして、局所減少部１０は、翼入口角αが極小点Ｂの翼入口角α＝αＲｓから増加し、再び式（１）の曲線に交わる第２交点Ｃを有している。このとき、第２交点Ｃは、翼入口角α＝αＲ２となり、半径長さＲは、図６に示すようにＲ２となっている。
また、半径長さＲがＲ１とＲ２との中間の半径長さＲ＝Ｒｍとなる中間点Ｄを有している。
【００２４】
よって、局所減少部１０は、翼２の前縁部２１に、第１交点Ａの半径長さＲ＝Ｒ１からはじまり、極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓを通過して、第２交点Ｃとなる半径長さＲ＝Ｒ２までの間に形成されている。すなわち、局所減少部１０は、第１交点Ａと第２交点Ｃとを両端部として形成されている。
【００２５】
実施の形態２の変形例２に係る翼入口角αの局所減少部１０は、図５、６に示すように極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓが、中間点Ｄの半径長さＲ＝Ｒｍよりも短く構成され、極小点Ｂが中間点Ｄよりも内周縁部２４側に位置するように形成される。
【００２６】
（効果）
上記のような構成により得られる効果について図６を用いて説明する。
図６に示すように、翼入口角αの局所減少部１０は、内周縁部２４側から順番に第１交点Ａとなる半径長さＲ＝Ｒ１からはじまり、極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓ、及び、中間点Ｄとなる半径長さＲ＝Ｒｍを通過して、第２交点Ｃとなる半径長さＲ＝Ｒ２まで翼２の前縁部２１に形成されている。
【００２７】
すると、図６に示すように半径長さＲ＝Ｒ１とＲ＝Ｒ２の位置は、翼端渦３の外径と接する軸心仮想線ＲＣ’と交わるように構成されている。
ここで、実施の形態２に係る翼２は後傾翼であるため、翼端渦３の渦径が最大値Ｌｍａｘとなる翼端渦３の中心３ａから負圧面２ｂに下ろした垂線の位置は、幾何的に、半径長さＲ＝Ｒｍよりも内周縁部２４側となる。
【００２８】
すなわち、中間点Ｄとなる半径長さＲ＝Ｒｍより小さい半径長さＲ＝Ｒｓで翼入口角αを極小値とすることにより、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する位置と、翼入口角αが極小値となる位置と、が略同一位置となる。
よって、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する翼２の半径長さＲでも、図４に示した主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減することで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００２９】
＜実施の形態２の変形例１＞
図７は、実施の形態２の変形例１に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
実施の形態２に係る軸流ファン１００では、翼入口角αの曲線を半径方向比Ｐの関数として、半径方向比Ｐが増加するほど翼入口角αも増加する上記の式（１）として表したが、変形例１に係る軸流ファン１００では、半径方向比Ｐが増加するほど翼入口角αが減少する次式（２）の構成となっている。その他の軸流ファン１００の構成は実施の形態２と同様である。
【００３０】
［数２］
α＝−Ｅ・Ｐ３＋Ｆ・Ｐ２−Ｇ・Ｐ＋Ｈ  ・・・（２）
なお、Ｅ〜Ｈは正の係数とする。
【００３１】
翼入口角αの変化を示す式（２）の曲線は、図７に示すように半径方向比Ｐが増加するほど翼入口角αが減少する構成となる。
そして、実施の形態２と同様に、翼入口角αは、半径方向比ＰがＰ＝１．０（Ｒ＝Ｒｔ）となる翼２の外周縁部２３の近傍に翼入口角αの値が局所的に減少する局所減少部１０を有している。
この局所減少部１０は、図７に示すように翼入口角αが上記式（２）の曲線から下方に離間した半径方向比Ｐの部分として形成されている。
【００３２】
よって、局所減少部１０は、式（２）の曲線から下方に離間する点として一端側に第１交点Ａを有し、他端側に第２交点Ｃを有している。このとき、第１交点Ａは、翼入口角α＝αＲ１となり、半径長さＲは、図６に示すようにＲ１となっている。
また、局所減少部１０は、翼入口角αが第１交点Ａの翼入口角α＝αＲ１から外周縁部２３側に向けて減少し、翼入口角αが再び増加に転じる点である極小点Ｂを有している。このとき、極小点Ｂは、翼入口角α＝αＲｓとなり、半径長さＲは、図６に示すようにＲｓとなっている。
【００３３】
そして、局所減少部１０は、翼入口角αが極小点Ｂの翼入口角α＝αＲｓから増加し、再び式（２）の曲線に交わる第２交点Ｃを有している。このとき、第２交点Ｃは、翼入口角α＝αＲ２となり、半径長さＲは、図６に示すようにＲ２となっている。
また、半径長さＲがＲ１とＲ２との中間の半径長さＲ＝Ｒｍとなる中間点Ｄを有している。
よって、局所減少部１０は、翼２の前縁部２１に、第１交点Ａの半径長さＲ＝Ｒ１からはじまり、極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓを通過して、第２交点Ｃとなる半径長さＲ＝Ｒ２までの間に形成されている。すなわち、局所減少部１０は、第１交点Ａと第２交点Ｃとを両端部として形成されている。
【００３４】
実施の形態２の変形例２に係る翼入口角αの局所減少部１０は、図６、７に示すように極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓが、中間点Ｄの半径長さＲ＝Ｒｍよりも短く構成され、極小点Ｂが中間点Ｄよりも内周縁部２４側に位置するように形成される。
【００３５】
（効果）
この実施の形態２の変形例１に係る軸流ファン１００の効果は、上記実施の形態２に係る軸流ファン１００の効果と同様である。
すなわち、中間点Ｄとなる半径長さＲ＝Ｒｍより小さい半径長さＲ＝Ｒｓで翼入口角αを極小値とすることにより、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する位置と、翼入口角αが極小値となる位置と、が略同一位置となる。
よって、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する翼２の半径長さＲでも、図４に示した主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減することで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００３６】
＜実施の形態２の変形例２＞
図８は、実施の形態２の変形例２に係る翼入口角αの半径方向の変化を示した説明図である。
実施の形態２、及び、その変形例１に係る軸流ファン１００では、局所減少部１０の両端部を式（１）及び式（２）の曲線との交点として規定したが、変形例２に係る軸流ファン１００では、局所減少部１０の両端部を曲線上の２つの極大点として規定した点で異なっている。その他の軸流ファン１００の構成は実施の形態２と同様である。
【００３７】
変形例２に係る、局所減少部１０は、図８に示すように半径方向比Ｐ＝（Ｒ−Ｒｂ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）がＰ＝０（Ｒ＝Ｒｂ）となる翼２の内周縁部２４上（ボス部１の外周面）から増加を続ける翼入口角αが減少に転じる点である第１極大点Ａｍを有している。このとき、第１極大点Ａｍは、翼入口角α＝αＲ１ｍとなり、半径長さＲ＝は、Ｒ１となっている。
また、局所減少部１０は、翼入口角αが第１極大点Ａｍから減少し、翼入口角αが再び増加に転じる点である極小点Ｂを有している。このとき、極小点Ｂは、翼入口角α＝αＲｓとなり、半径長さＲは、Ｒｓとなっている。
【００３８】
そして、局所減少部１０は、翼入口角αが極小点Ｂから増加し、再び減少に転じる点である第２極大点Ｃｍを有している。このとき、第２極大点Ｃｍは、翼入口角α＝αＲ２ｍとなり、半径長さＲは、Ｒ２となっている。
また、半径長さＲがＲ１とＲ２との中間の半径長さＲ＝Ｒｍとなる中間点Ｄを有している。
よって、局所減少部１０は、翼２の前縁部２１に、第１極大点Ａｍの半径長さＲ＝Ｒ１からはじまり、極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓを通過して、第２極大点Ｃｍとなる半径長さＲ＝Ｒ２まで形成されている。すなわち、局所減少部１０は、第１極大点Ａｍと第２極大点Ｃｍとを両端部として形成されている。
【００３９】
すると、実施の形態２の変形例２に係る翼入口角αの局所減少部１０は、図８に示すように極小点Ｂとなる半径長さＲ＝Ｒｓが、中間点Ｄの半径長さＲ＝Ｒｍよりも短く構成され、極小点Ｂが中間点Ｄよりも内周縁部２４側に位置するように形成される。
【００４０】
（効果）
実施の形態２の変形例２に係る軸流ファン１００の効果は、上記実施の形態２に係る軸流ファン１００の有する効果と同様である。
すなわち、中間点Ｄとなる半径長さＲ＝Ｒｍより小さい半径長さＲ＝Ｒｓで翼入口角αを極小値とすることにより、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する位置と、翼入口角αが極小値となる位置と、が略同一位置となる。
よって、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する翼２の半径長さＲでも、図４に示した主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減することで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態２に係る軸流ファン１００では、翼２の局所減少部１０に極小点Ｂがあることを特定したが、実施の形態３ではこの極小点Ｂの半径方向位置を特定した点で実施の形態２と異なっている。その他の基本的な軸流ファン１００の構成は、実施の形態１、２と同様のため説明を省略する。
【００４２】
翼２の前縁部２１に形成された局所減少部１０において、翼入口角αが極小となる極小点Ｂの半径長さＲｓは、回転軸心ＲＣからボス部１の外周面までの距離で示されるボス部１の半径長さをＲｂ、回転軸心ＲＣから翼２の外周縁部２３までの最大半径長さをＲｔとするとき、０．１＜（Ｒｔ−Ｒｓ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）＜０．５を満たすように構成されている。
【００４３】
（効果）
実施の形態３に係る軸流ファン１００は、前縁部２１の翼入口角αが極小となる極小点Ｂの半径長さＲｓを０．１＜（Ｒｔ−Ｒｓ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）＜０．５を満たすように構成されていることにより、翼入口角αを局所的に減少させる局所減少部１０の領域が、翼端渦３が発生する位置と略同一位置となる。
よって、図４に記載の主気流Ｆ３’の主気流角α’と、翼２の流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００４４】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る軸流ファンの図１における翼弦方向（II−II）断面図である。
実施の形態４に係る軸流ファン１００は、実施の形態１〜３に係る軸流ファン１００の翼断面を規定した点でのみが異なる。その他の構成は、実施の形態１〜３に係る軸流ファン１００と同様のため、説明を省略する。
図９に示すように翼２の翼弦方向の断面図において、翼２の断面形状は円弧形状である。
翼２の前縁部２１における負圧面２ｂの接線を前縁部接線２１ａとし、回転軸心ＲＣと平行な直線を軸心仮想線ＲＣ’として、前縁部接線２１ａと軸心仮想線ＲＣ’との成す角度を翼入口角αとする。
また、軸心仮想線ＲＣ’と、前縁部２１と後縁部２２とを結んだ翼弦２７と、の成す角度を食い違い角γとする。
さらに、翼２の前縁部２１における負圧面２ｂの前縁部接線２１ａと、後縁部２２における負圧面２ｂの後縁部接線２２ａとの交点の鋭角側の角度を反り角θｃとする。
すると、実施の形態４に係る翼２の翼入口角αは、α＝γ＋θｃ／２を満たすように構成されている。
【００４５】
（効果）
実施の形態４に係る軸流ファン１００の翼２は、翼入口角αが上記のα＝γ＋θｃ／２を満たす断面形状となる円弧であることにより、翼２の表面が滑らかになり、翼２の負圧面２ｂに発生する翼端渦３が安定する。よって、図４に示すように翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００４６】
上記実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００の各構成は、それぞれ組み合わせて構成することが可能である。そして、それらの相乗効果により、図４に示すように翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上でさらに安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００４７】
（空気調和装置への適用）
また、上記実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００は、例えば、空気調和装置の室内熱交換器や室外熱交換器に熱交換用の空気を送風する送風機として採用することができる。
図１０は、実施の形態１〜４に係る軸流ファンを採用した空気調和装置の概要図である。
空気調和装置は、図１０に示す冷凍サイクル装置５０を備えている。冷凍サイクル装置５０は、圧縮機５１と凝縮器５２と膨張弁５４と蒸発器５３とを順番に冷媒配管で接続して構成されている。凝縮器５２には、熱交換用の空気を凝縮器５２に送風する凝縮器用ファン５２ａが配置されている。また、蒸発器５３には、熱交換用の空気を蒸発器５３に送風する蒸発器用ファン５３ａが配置されている。
実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００をこのような空気調和装置に採用することで凝縮器用ファン５２ａや蒸発器用ファン５３ａの送風効率の向上し空気調和装置の冷暖房性能を向上させることができる。
【００４８】
また、例えば、上記実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００は、換気扇や扇風機等に採用することができる。そして、その他空気等の流体を搬送する送風機として採用することが可能である。
実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００をこのような機器に採用することで送風装置の低騒音化と送風効率の向上を実現することができる。
【００４９】
実施の形態１〜４に係る軸流ファン１００は、
（１）複数の翼２を有し、複数の翼２は、回転方向ＲＴの前進側に形成された前縁部２１と、外周側に形成された外周縁部２３と、内周側に形成された内周縁部２４と、を有し、複数の翼２の形状は、外周縁部２３側が内周縁部２４よりも流体の搬送方向Ｆ１に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、外周縁部２３は、搬送方向Ｆ１に対して上流側に湾曲して形成され、前縁部２１の外周縁部２３側には、前縁部２１の翼入口角αが局所的に小さくなる局所減少部１０が形成されたものである。
【００５０】
すると、翼端渦３の影響がある翼２の外周縁部２３側で翼入口角αを、内周側前縁部１１の翼入口角αよりも局部的に減少させた局所減少部１０を設けることにより、図４に示すように主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５１】
（２）また、（１）に記載の軸流ファン１００において、局所減少部１０は、局所減少部１０の前縁部２１において翼入口角αが極小値となる極小点Ｂを有するものである。
すると、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する位置と、翼入口角αが極小値となる位置と、が略同一位置となる。
よって、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する翼２の半径長さＲでも、図４に示した主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減することで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５２】
（３）また、（２）に記載の軸流ファン１００において、局所減少部１０は、局所減少部１０の両端部の中間位置となる中間点Ｄを有し、極小点Ｂは、中間点Ｄよりも回転軸心ＲＣ側に形成されたものである。
すなわち、中間点Ｄとなる半径長さＲ＝Ｒｍより小さい半径長さＲ＝Ｒｓで翼入口角αを極小値とすることにより、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する位置と、翼入口角αが極小値となる位置と、が略同一位置となる。
よって、翼端渦３の渦径の最大値Ｌｍａｘが発生する翼２の半径長さＲでも、図４に示した主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減することで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５３】
（４）また、（２）に記載の軸流ファン１００において、回転軸心ＲＣの周囲に円筒形状のボス部１を有し、回転軸心ＲＣと極小点Ｂとの距離である半径長さＲｓは、回転軸心ＲＣとボス部１の外周面までの距離である半径長さをＲｂとし、回転軸心ＲＣから外周縁部２３までの最大半径長さをＲｔとするとき、０．１＜（Ｒｔ−Ｒｓ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）＜０．５の関係を満たすように構成されたものである。
すると、翼入口角αを局所的に減少させる局所減少部１０の領域が、翼端渦３が発生する位置と略同一位置となる。
よって、図４に記載の主気流Ｆ３’の主気流角α’と、翼２の流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５４】
（５）また、（１）〜（４）に記載の軸流ファン１００において、局所減少部１０は、前縁部２１の半径方向長さのうち外周縁部２３側の半分の長さ内に形成され、局所減少部１０の翼入口角αは、局所減少部１０より内周側の翼入口角αよりも小さい値で形成されたものである。
すると、翼端渦３の影響がある翼２の外周縁部２３側で翼入口角αを、内周側前縁部１１の翼入口角αよりも局部的に減少させた局所減少部１０を設けることにより、図４に示すように主気流角α’と流入角度βとを略一致させることができる。すると、翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５５】
（６）また、（１）〜（５）に記載の軸流ファン１００において、複数の翼２の翼弦方向の断面形状は、円弧形状であるものである。
（７）また、（６）に記載の軸流ファン１００において、翼入口角αは、回転軸心ＲＣと、前縁部２１と回転方向の後進側に形成された後縁部２２とを結んだ翼弦２７と、の成す角度を食い違い角γとし、前縁部２１における接線と、後縁部２２における接線との交点の鋭角側の角度を反り角θｃとするとき、α＝γ＋θｃ／２の関係を満たすように構成されたものである。
すると、翼２の表面が滑らかになり、翼２の負圧面２ｂに発生する翼端渦３が安定する。よって、図４に示すように翼２の前縁部２１から流入する主気流Ｆ３’が翼端渦３上で安定し、圧力損失が低減されることで軸流ファン１００の低騒音化と高効率化を実現することができる。
【００５６】
（８）また、（１）〜（７）に記載の軸流ファン１００を空気調和装置に適用したものである。
すると、凝縮器用ファン５２ａや蒸発器用ファン５３ａの送風効率が向上し空気調和装置の冷暖房性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ボス部、２  翼、２ａ  正圧面、２ｂ  負圧面、３  翼端渦、３ａ  翼端渦の中心、１０  局所減少部、１１  内周側前縁部、２１  前縁部、２１ａ  前縁部接線、２１ａ’  主気流Ｆ３’の流入方向、２２  後縁部、２２ａ  後縁部接線、２３  外周縁部、２４  内周縁部、２６  外周湾曲部、２７  翼弦、５０  冷凍サイクル装置、５１  圧縮機、５２  凝縮器、５２ａ  凝縮器用ファン、５３  蒸発器、５３ａ  蒸発器用ファン、５４  膨張弁、１００  軸流ファン、Ａ  第１交点、Ａｍ  第１極大点、Ｂ  極小点、Ｃ  第２交点、Ｃｍ  第２極大点、Ｄ  中間点、Ｆ１  流体の搬送方向、Ｆ２  流入気流、Ｆ３  主気流、Ｆ３’  主気流、Ｌｍａｘ  翼端渦の渦径の最大値、Ｐ  半径方向比、ＲＣ  回転軸心、ＲＣ’  軸心仮想線、ＲＴ  回転方向、α  翼入口角、α'  主気流角、α１  内周側前縁部の翼入口角、α２  局所減少部の翼入口角、β  流入角度、γ  食い違い角、θｃ  反り角。
【図１】
2017077564.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月22日(2018.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る軸流ファンは、複数の翼を有し、該複数の翼は、回転方向の前進側に形成された前縁部と、外周側に形成された外周縁部と、内周側に形成された内周縁部と、を有し、該複数の翼の形状は、前記外周縁部側が前記内周縁部よりも流体の搬送方向に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、前記外周縁部は、前記搬送方向に対して上流側に湾曲して形成され、前記前縁部の前記外周縁部側には、前記前縁部の翼入口角が局所的に小さくなる局所減少部が形成され、前記局所減少部は、該局所減少部の前縁部において前記翼入口角が極小値となる極小点を有し、前記局所減少部は、該局所減少部の両端部の中間位置となる中間点を有し、前記極小点は、前記中間点よりも回転軸心側に形成されたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼を有し、
該複数の翼は、回転方向の前進側に形成された前縁部と、外周側に形成された外周縁部と、内周側に形成された内周縁部と、を有し、
該複数の翼の形状は、前記外周縁部側が前記内周縁部よりも流体の搬送方向に対して下流側に傾斜して形成され、かつ、前記外周縁部は、前記搬送方向に対して上流側に湾曲して形成され、
前記前縁部の前記外周縁部側には、前記前縁部の翼入口角が局所的に小さくなる局所減少部が形成され、
前記局所減少部は、該局所減少部の前縁部において前記翼入口角が極小値となる極小点を有し、
前記局所減少部は、該局所減少部の両端部の中間位置となる中間点を有し、
前記極小点は、前記中間点よりも回転軸心側に形成された軸流ファン。
【請求項２】
回転軸心の周囲に円筒形状のボス部を有し、
前記回転軸心と前記極小点との距離である半径長さＲｓは、
前記回転軸心と前記ボス部の外周面までの距離である半径長さをＲｂとし、
前記回転軸心から前記外周縁部までの最大半径長さをＲｔとするとき、
０．１＜（Ｒｔ−Ｒｓ）／（Ｒｔ−Ｒｂ）＜０．５
の関係を満たすように構成された請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記局所減少部は、前記前縁部の半径方向長さのうち外周縁部側の半分の長さ内に形成され、
前記局所減少部の前記翼入口角は、前記局所減少部より内周側の前記翼入口角よりも小さい値で形成された請求項１または２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記複数の翼の翼弦方向の断面形状は、円弧形状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸流ファン。
【請求項５】
前記翼入口角は、
該翼入口角をαとし、
回転軸心と、前記前縁部と回転方向の後進側に形成された後縁部とを結んだ翼弦と、の成す角度を食い違い角γとし、
前記前縁部における接線と、前記後縁部における接線との交点の鋭角側の角度を反り角θｃとするとき、
α＝γ＋θｃ／２
の関係を満たすように構成された請求項４に記載の軸流ファン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記軸流ファンを有する空気調和装置。
【国際調査報告】
2017077564.tif 000013
2017077564.tif 000014
2017077564.tif 000015
2017077564.tif 000016