(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ（３）の外周面に複数枚の翼（２），（２），・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車であって、
上記翼（２）が、該翼（２）の前縁部（２ａ）とその近傍の負圧面（２Ｂ）を構成する第１翼部材（２１）と、該第１翼部材（２１）以外の部分を構成する第２翼部材（２２）とからなる分割構造とされると共に、
上記第１翼部材（２１）の負圧面（２Ｂ）側部分の周方向における長さ（Ｓ１）が、上記翼（２）の周縁部（２ｄ）から上記ハブ（３）寄りの基端部（２ｃ）にかけて漸増するように構成されていることを特徴とする送風機用羽根車。
【請求項２】
ハブ（３）の外周面に複数枚の翼（２），（２），・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車であって、
上記翼（２）が、該翼（２）の前縁部（２ａ）とその近傍の負圧面（２Ｂ）を構成する第１翼部材（２１）と、該第１翼部材（２１）以外の部分を構成する第２翼部材（２２）とからなる分割構造とされる一方、
上記ハブ（３）が、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材（３１）と第２ハブ部材（３２）とで構成されるとともに、
上記第１ハブ部材（３１）はその外周面に上記第１翼部材（２１）を取り付けて該第１翼部材（２１）と共に第１の構造体（４）を、また上記第２ハブ部材（３２）はその外周面に上記第２翼部材（２２）を取り付けて該第２翼部材（２２）と共に第２の構造体（５）を、それぞれ構成していることを特徴とする送風機用羽根車。
【請求項３】
ハブ（３）の外周面に複数枚の翼（２），（２），・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車であって、
上記翼（２）が、該翼（２）の前縁部（２ａ）とその近傍の負圧面（２Ｂ）を構成する第１翼部材（２１）と、該第１翼部材（２１）以外の部分を構成する第２翼部材（２２）とからなる分割構造とされるとともに、
上記第１翼部材（２１）の負圧面（２Ｂ）側部分の周方向における長さ（Ｓ１）が、上記翼（２）の周縁部（２ｄ）から上記ハブ（３）寄りの基端部（２ｃ）にかけて漸増するように構成され、
さらに、上記ハブ（３）が、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材（３１）と第２ハブ部材（３２）とで構成されるとともに、
上記第１ハブ部材（３１）はその外周面に上記第１翼部材（２１）を取り付けて該第１翼部材（２１）と共に第１の構造体（４）を、また上記第２ハブ部材（３２）はその外周面に上記第２翼部材（２２）を取り付けて該第２翼部材（２２）と共に第２の構造体（５）を、それぞれ構成していることを特徴とする送風機用羽根車。
【発明の詳細な説明】
【０００２】
【発明の属する技術分野】
【０００３】
本願発明は、エアフォイル形状の翼を備えた送風機用羽根車に関するものである。
【従来の技術】
【０００４】
従来より、送風機用の羽根車の翼形状の一つとして、図１０に示すように、前縁部５０ａ側から後縁部５０ｂ側に向かって翼厚が漸減するように翼厚に分布をつけた所謂エアフォイル翼５０が提案されている。かかるエアフォイル翼５０を備えた羽根車は、薄板状の薄翼を備えた羽根車に比して、翼面での空気流の剥離が生じにくく、従って空力性能に優れ、且つ騒音も低く抑えられるという利点がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、送風機用羽根車においては、その翼形状の如何に拘わらず、ある回転数で所要の風量、静圧を発生するように設計されており、従って、この設計点において羽根車を使用する場合には、翼の前縁部に流入する空気流の流線方向が羽根車の回転軸心「Ｌ０」あるいはこれに直交する方向に対してなす角度、即ち、空気流の流入角「β」と、翼の反り線（翼の厚さ中心を結んでできる曲線）が回転方向前縁において回転軸心「Ｌ０」方向あるいはこれに直交する方向に対してなす角度、即ち、翼の入口角「α」とが略合致し、翼面における空気流の剥離が生じにくい状態となることから、通常はこの設計点において使用される。
【０００６】
ところが、羽根車の使用環境に変化が生じる等により負荷（静圧）が増大した場合（例えば、空気調和機に使用される送風機用羽根車では、熱交換器のフィン面への着霜により目詰まりが生じたような場合）には、例え羽根車がエアフォイル翼を備えたものであったとしても、翼の前縁部に流入する空気流の流入角が、図１０に角度「β′」で示すように、負荷の変化に伴って変化することから、空気流の流入角「β」と翼の入口角「α」との間に大きなズレが生じ、その結果、翼面において空気流に剥離が生じ、その乱れにより騒音（所謂、乱流騒音）が上昇するとともに送風効率が低下することになる。また、静圧が設計点よりもかなり大きく上昇したような場合、即ち、過負荷運転状態時には、失速して風量が大幅に減少し、所要の送風能力を得られないという事態が生じ得る。
【０００７】
そこで、本願発明は、羽根車の翼の入口角を該翼にかかる負荷に対応して変化させることで、該翼の入口角と空気流の流入角とを該翼にかかる負荷の変化に拘わらず可及的に合致させることで、良好な空力性能を維持し得るようにした送風機用羽根車を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００９】
本願の第１の発明では、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造とすると共に、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さＳ１を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成したことを特徴としている。
【００１０】
本願の第２の発明では、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造とする一方、上記ハブ３を、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とで構成するとともに、上記第１ハブ部材３１はその外周面に上記第１翼部材２１を取り付けて該第１翼部材２１と共に第１の構造体４を、また上記第２ハブ部材３２はその外周面に上記第２翼部材２２を取り付けて該第２翼部材２２と共に第２の構造体５を、それぞれ構成していることを特徴としている。
【００１１】
本願の第３の発明では、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造とするとともに、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さＳ１を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成し、さらに、上記ハブ３を、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とで構成するとともに、上記第１ハブ部材３１はその外周面に上記第１翼部材２１を取り付けて該第１翼部材２１と共に第１の構造体４を、また上記第２ハブ部材３２はその外周面に上記第２翼部材２２を取り付けて該第２翼部材２２と共に第２の構造体５を、それぞれ構成していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００１３】
（イ）  本願の第１の発明にかかる送風機用羽根車によれば、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造としているので、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２との間において翼回転方向の間隔を拡大変化させることで、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２とからなる上記翼２の翼長がその前縁部２ａ側において増加し、該翼２の入口角が、例えばこれを回転軸心に対する角度で規定した場合には、増大変化することになる。
【００１４】
従って、空気流の流入角の変化に対応して上記翼２の入口角を変化させてこれら流入角と入口角とを可及的に合致させることで、該翼２にかかる負荷の増大にも拘わらず、低騒音で且つ高効率の運転が実現されるとともに、過負荷運転状態においても風量の低下が抑制され所要の性能が確保されることになる。
【００１５】
また、過負荷運転時における翼２への空気流の流入抵抗が減少することから、効率低下が防止され、それだけ消費エネルギーの軽減が図れることになる。
【００１６】
さらに、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２の間の隙間２５を通して翼２の負圧面２Ｂ側に流れ出る比較的速度の大きな空気流によって負圧面２Ｂでの境界層の発達が抑制されることで、乱流騒音が効果的に低減されることになる。
【００１７】
一方、本願の第１の発明にかかる送風機用羽根車によれば、上記翼２の「反り」はその周縁部２ｄから基端部２ｃに向かうに従ってきつくなっており、このため、該基端部２ｃに近いほど空気流の乱れが生じ易くなるが、この場合、この発明の如く、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さ「Ｓ１」を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成することで、空気流の乱れの分布状態と上記第１翼部材２１による乱れ抑制作用とが可及的に対応し、空気流の乱れをより一層効果的に抑制することができ、それだけ乱流騒音のより一層の低減が可能となるものである。
【００１８】
また、上記翼２の翼面にかかる負荷による該翼２の曲げモーメントは、該翼２がその基端部２ｃ側のみが支持された片持ち状態であることから、該基端部２ｃに近いほど大きくなる。この場合、上述のように、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さ「Ｓ１」を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成することで、上記第１翼部材２１においてはその曲げモーメント分布とその強度分布とが対応することになり、該第１翼部材２１の基端部への応力集中が可及的に回避され、その強度上の信頼性が向上するものである。
【００１９】
（ロ）  本願の第２の発明にかかる送風機用羽根車によれば、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造としているので、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２との間において翼回転方向の間隔を拡大変化させることで、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２とからなる上記翼２の翼長がその前縁部２ａ側において増加し、該翼２の入口角が、例えばこれを回転軸心に対する角度で規定した場合には、増大変化することになる。
【００２０】
従って、空気流の流入角の変化に対応して上記翼２の入口角を変化させてこれら流入角と入口角とを可及的に合致させることで、該翼２にかかる負荷の増大にも拘わらず、低騒音で且つ高効率の運転が実現されるとともに、過負荷運転状態においても風量の低下が抑制され所要の性能が確保されることになる。
【００２１】
また、過負荷運転時における翼２への空気流の流入抵抗が減少することから、効率低下が防止され、それだけ消費エネルギーの軽減が図れることになる。
【００２２】
さらに、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２の間の隙間２５を通して翼２の負圧面２Ｂ側に流れ出る比較的速度の大きな空気流によって負圧面２Ｂでの境界層の発達が抑制されることで、乱流騒音が効果的に低減されることになる。
【００２３】
一方、本願の第２の発明にかかる送風機用羽根車によれば、上記ハブ３を、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とで構成するとともに、上記第１ハブ部材３１はその外周面に上記第１翼部材２１を取り付けて該第１翼部材２１と共に第１の構造体４を、また上記第２ハブ部材３２はその外周面に上記第２翼部材２２を取り付けて該第２翼部材２２と共に第２の構造体５を、それぞれ構成している。
【００２４】
従って、上記第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２を相対回転可能とすることで、該第１ハブ部材３１と共に第１の構造体４を構成する上記第１翼部材２１と、上記第２ハブ部材３２と共に第２の構造体５を構成する上記第２翼部材２２とを、相対回転可能とすることができ、例えば、上記ハブ３を一体構造とし且つ上記翼２を構成する上記第１翼部材２１と第２翼部材２２のうちのいずれか一方のみを該ハブ３に固定する構造とする場合に比して、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２との相対回転を容易に且つ簡単な構造によって実現することができ、それだけ製造コストの低廉化により送風機用羽根車をより安価に提供することが可能となるものである。
【００２５】
（ハ）  本願の第３の発明にかかる送風機用羽根車によれば、ハブ３の外周面に複数枚の翼２，２，・・を周方向に所定間隔で配置してなる送風機用羽根車において、上記翼２を、該翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを構成する第１翼部材２１と、該第１翼部材２１以外の部分を構成する第２翼部材２２とからなる分割構造としているので、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２との間において翼回転方向の間隔を拡大変化させることで、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２とからなる上記翼２の翼長がその前縁部２ａ側において増加し、該翼２の入口角が、例えばこれを回転軸心に対する角度で規定した場合には、増大変化することになる。
【００２６】
従って、空気流の流入角の変化に対応して上記翼２の入口角を変化させてこれら流入角と入口角とを可及的に合致させることで、該翼２にかかる負荷の増大にも拘わらず、低騒音で且つ高効率の運転が実現されるとともに、過負荷運転状態においても風量の低下が抑制され所要の性能が確保されることになる。
【００２７】
また、過負荷運転時における翼２への空気流の流入抵抗が減少することから、効率低下が防止され、それだけ消費エネルギーの軽減が図れることになる。
【００２８】
さらに、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２の間の隙間２５を通して翼２の負圧面２Ｂ側に流れ出る比較的速度の大きな空気流によって負圧面２Ｂでの境界層の発達が抑制されることで、乱流騒音が効果的に低減されることになる。
【００２９】
一方、本願の第３の発明にかかる送風機用羽根車によれば、上記翼２の「反り」はその周縁部２ｄから基端部２ｃに向かうに従ってきつくなっており、このため、該基端部２ｃに近いほど空気流の乱れが生じ易くなるが、この場合、この発明の如く、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さ「Ｓ１」を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成することで、空気流の乱れの分布状態と上記第１翼部材２１による乱れ抑制作用とが可及的に対応し、空気流の乱れをより一層効果的に抑制することができ、それだけ乱流騒音のより一層の低減が可能となるものである。
【００３０】
また、上記翼２の翼面にかかる負荷による該翼２の曲げモーメントは、該翼２がその基端部２ｃ側のみが支持された片持ち状態であることから、該基端部２ｃに近いほど大きくなる。この場合、上述のように、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さ「Ｓ１」を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成することで、上記第１翼部材２１においてはその曲げモーメント分布とその強度分布とが対応することになり、該第１翼部材２１の基端部への応力集中が可及的に回避され、その強度上の信頼性が向上するものである。
【００３１】
さらに、本願の第３の発明にかかる送風機用羽根車によれば、上記ハブ３を、同軸上に配置され且つ相対回転可能とされた第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とで構成するとともに、上記第１ハブ部材３１はその外周面に上記第１翼部材２１を取り付けて該第１翼部材２１と共に第１の構造体４を、また上記第２ハブ部材３２はその外周面に上記第２翼部材２２を取り付けて該第２翼部材２２と共に第２の構造体５を、それぞれ構成している。
【００３２】
従って、上記第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２を相対回転可能とすることで、該第１ハブ部材３１と共に第１の構造体４を構成する上記第１翼部材２１と、上記第２ハブ部材３２と共に第２の構造体５を構成する上記第２翼部材２２とを、相対回転可能とすることができ、例えば、上記ハブ３を一体構造とし且つ上記翼２を構成する上記第１翼部材２１と第２翼部材２２のうちのいずれか一方のみを該ハブ３に固定する構造とする場合に比して、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２との相対回転を容易に且つ簡単な構造によって実現することができ、それだけ製造コストの低廉化により送風機用羽根車をより安価に提供することが可能となるものである。
【発明の実施の形態】
【００３３】
以下、本願発明にかかる送風機用羽根車を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００３４】
図１には、本願発明の実施形態にかかる送風機用羽根車１を示している。この羽根車１は、例えば空気調和機の送風機として適用される所謂プロペラファンであって、ハブ３の外周面に、エアフォイル翼で構成される複数枚（この実施形態では３枚）の翼２，２，・・を、周方向に所定間隔で且つそれぞれ所定の取付角をもって取り付けて構成される。そして、この羽根車１においては、上記各翼２，２，・・に流入する空気流の流入角の変化に対応して該各翼２，２，・・の入口角を変化させることで、流入角の変化に拘わらず常時良好な空力性能が得られるようにしたものであって、かかる課題を実現するための具体的手段として、後述のように上記翼２を第１翼部材２１と第２翼部材２２とからなる二分割構造とし、また上記ハブ３を第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とからなる二分割構造とするとともに、上記第１翼部材２１と第１ハブ部材３１とを一体化してこれで第１の構造体４を、上記第２翼部材２２と上記第２ハブ部材３２とを一体化してこれで第２の構造体５を、それぞれ構成するようにしている。以下、これら各構成部材の具体的構造等についてそれぞれ説明する。
【００３５】
翼２の構造
上記翼２は、図１、図４〜図６にそれぞれ示すように、その前縁部２ａから後縁部２ｂにかけて次第に翼厚が漸減変化するような翼厚分布をもち、且つその一方の側面を圧力面２Ａ、他方の側面を負圧面２Ｂとしたエアフォイル翼で構成される。そして、この実施形態においては、上記翼２を、次述する第１翼部材２１と第２翼部材２２とからなる二分割構造としている。
【００３６】
上記第１翼部材２１は、上記翼２の前縁部２ａとその近傍の負圧面２Ｂを、該翼２の基端部２ｃから周縁部２ｄに跨がる範囲において形成するものであって、上記前縁部２ａの上記圧力面２Ａ側の端部と上記負圧面２Ｂ側の端部とを結ぶ面を傾斜面２１ａとした「略楔状」の断面形状をもつ厚肉帯状部材で構成される。そして、この第１翼部材２１においては、上記負圧面２Ｂ側における周方向長さ「Ｓ１」（図４、図５参照）を、翼２の周縁部２ｄから基端部２ｃにかけて次第に増大するように設定している。
【００３７】
このような構造をもつ上記各翼２，２，・・のそれぞれにおける上記各第１翼部材２１，２１，・・は、その基端部が次述するハブ３の第１ハブ部材３１の外周面にそれぞれ接続されて該第１ハブ部材３１と一体化され、該第１ハブ部材３１と一体的に回転駆動される第１の構造体４を構成する（図２、図４及び図５参照）。
【００３８】
上記第２翼部材２２は、上記翼２における上記第１翼部材２１以外の部分、具体的には、圧力面２Ａの全域と、上記負圧面２Ｂのうち上記前縁部２ａの近傍を除いた部分を構成する略扇形の平面形態をもつ部材であって、その前縁位置において上記圧力面２Ａと負圧面２Ｂとを結ぶ面は、上記第１翼部材２１の上記傾斜面２１ａに対向し且つこれと衝合可能な傾斜面２２ａとされている（図９を参照）。そして、このような構造をもつ上記各翼２，２，・・のそれぞれにおける上記各第２翼部材２２，２２，・・は、その基端部が次述するハブ３の第２ハブ部材３２の外周面にそれぞれ接続されて該第２ハブ部材３２と一体化され、該第２ハブ部材３２と一体的に回転する第２の構造体５を構成する（図２、図４及び図５参照）。
【００３９】
ハブ３の構造
上記ハブ３は、上記各翼２，２，・・を支持するものであって、その軸方向の一端寄り部分を構成する略円盤状の第１ハブ部材３１と、該第１ハブ部材３１を除く他の全域を構成する円柱状の第２ハブ部材３２とからなる軸方向二分割構造とされている。上記第１ハブ部材３１は、上述のように、その外周面に上記各第１翼部材２１，２１，・・を一体的に取り付けて該各第１翼部材２１，２１，・・と共に第１の構造体４を構成する。また、上記第２ハブ部材３２は、上述のように、その外周面に上記各第２翼部材２２，２２，・・を一体的に取り付けて該各第２翼部材２２と共に第２の構造体５を構成する。
【００４０】
そして、上記第１の構造体４を構成する上記第１ハブ部材３１と上記負圧面２Ｂを構成する上記第２翼部材２２とは、同軸上に且つ相対回動可能に配置されることで、次述するように、該第１の構造体４と第２の構造体５とからなる上記羽根車１を構成するものである（図１）。
【００４１】
上記第１の構造体４と第２の構造体５の組付け
上記第１の構造体４と第２の構造体５は、上記羽根車１の軸方向においては、図１〜図３にそれぞれ示すように、同軸上に重ねて組付けられ、また平面方向においては図１、図４及び図５に示すように上記第１翼部材２１の後縁側に上記第２翼部材２２が位置するようにして組付けられ、かかる組付け状態において対をなす上記第１翼部材２１と第２翼部材２２とで一つの翼構成形成されるものである。
【００４２】
そして、上記第１の構造体４と第２の構造体５は、上記翼２の前縁部２ａを構成する上記第１翼部材２１を備えた上記第１の構造体４をモータ６により駆動し、上記第２翼部材２２を備えた上記第２の構造体５はこれを上記第１の構造体４により間接的に回転駆動することを基本とし、かかる回転駆動形態を実現する具体的方法として、ここでは以下に述べる二つの具体例を示す。
【００４３】
即ち、第１の回転駆動形態は、図２に示すように、羽根車１の吹出側に上記モータ６を配置した時に好適な駆動形態であって、上記モータ６の回転軸７を、上記第２ハブ部材３２に対してはこれを遊動自在に嵌挿する一方、上記第１翼部材２１に対してはこれを非回動に固着嵌挿し、且つ上記回転軸７の軸端に取り付けたナット８によって上記第１ハブ部材３１と第２ハブ部材３２とを軸方向に締結するものである。尚、上記回転軸７と上記第１ハブ部材３１との固着は、上記回転軸７に面摺部７ａを設ける一方、上記第１ハブ部材３１の軸穴３３には角摺部３３ａを設け、この回転軸７の面摺部７ａと軸穴３３の角摺部３３ａとを相互に嵌合させてこれら両者の回転方向における相対回動を規制することで実現している。従って、上記第１ハブ部材３１は上記回転軸７により回転駆動可能とされ、上記第２ハブ部材３２は上記回転軸７に対して遊動可能とされる。
【００４４】
第２の回転駆動形態は、図３に示すように、羽根車１の吸込側に上記モータ６を配置した時に好適な駆動形態であって、上記モータ６の回転軸７の上記第１ハブ部材３１及び第２ハブ部材３２に対応する部分の全域に面摺部７ａを形成する一方、上記第１ハブ部材３１の軸穴３３には角摺部３３ａを設けている。また、上記第２ハブ部材３２の軸穴３４は、これを丸穴とするとともに、該軸穴３４には、角摺部９ｂをもつ軸穴９ａを備えたカラー９を遊動自在に嵌挿している。そして、上記回転軸７の面摺部７ａを上記第１翼部材２１の軸穴３３の角摺部３３ａと上記第２ハブ部材３２側の上記カラー９の角摺部９ｂに、それぞれ対応させることで、上記第１ハブ部材３１は上記回転軸７により回転駆動可能とされ、上記第２ハブ部材３２は上記回転軸７に対して遊動可能とされる。
【００４５】
一方、上記第１の駆動形態と第２の駆動形態のいずれを採用した場合でも、上記第１の構造体４のみが上記回転軸７を介して上記モータ６により回転駆動されるため、上記第２の構造体５を上記第１の構造体４の回転に追従して回転させる構造を備える必要があるとともに、本願発明の要旨、即ち、上記翼２の入口角を該翼２にかかる負荷の大きさに応じて増減調整する構造、及び該入口角の最大調整幅を所定値に規制する構造を備える必要があり、このため、この実施形態のものにおいては、上記第１の構造体４の第１ハブ部材３１に凹部３６を形成し、この凹部３６内に、上記第１の構造体４と第２の構造体５の間において所要の機能をなす次述の回動制御機構１１と回動規制機構１５を配置している。
【００４６】
上記回動制御機構１１は、図２及び図４に示すように、上記第１ハブ部材３１の凹部３６の周壁と該凹部３６に対応するようにして上記第２ハブ部材３２の上面に突設した掛止部１３との間に配置された付勢部材１２で構成される。この付勢部材１２は、常時、所定の付勢力で上記第２の構造体５を上記第１の構造体４側、即ち回転方向前方側に付勢するものであって、例えばスプリング、ゴム体、ダンパー等により構成される。
【００４７】
尚、この実施形態においては、上記付勢部材１２の付勢力を次のように設定している。即ち、上記各翼２，２，・・の各第２翼部材２２，２２，・・にかかる負荷の総和が所定値以下の状態においては、上記付勢力が上記第２翼部材２２にかかる負荷による回転力を上回り、図４〜図６に示すように、上記第１翼部材２１の後縁側に上記第２翼部材２２の前縁側を密着させた状態で保持し得る一方、該負荷の総和が所定値以上となった状態においては、上記負荷による回転力が上記付勢力を上回り、図７〜図９に示すように、上記第１翼部材２１に対して上記第２翼部材２２が回転方向後方側へ相対回動されるのを許容し得るように設定している。
【００４８】
上記回動規制機構１５は、図２及び図４に示すように、上記第１ハブ部材３１側に設けた板状のストッパー１６と、該ストッパー１６を回転方向両側において所定の間隔をもって挟むように上記第２ハブ部材３２側に設けられた一対のストッパー１７，１８とで構成される。そして、図４に示すように、上記第２翼部材２２にかかる負荷が所定値以下で、上記第１翼部材２１と第２翼部材２２とが接している状態においては、上記第１ハブ部材３１側のストッパー１６が、上記第２ハブ部材３２側のストッパー１７，１８のうちの回転方向前方側に位置しているストッパー１８側に近接し、該ストッパー１６と回転方向後方側のストッパー１７との間には所定の間隔が確保されている。従って、上記第２翼部材２２は、図７に示すように、上記ストッパー１６が上記ストッパー１７に当接するまでの回動範囲内において、上記第１翼部材２１に対して回転方向後方側への相対回動が許容されることになる。
【００４９】
羽根車１の作動等の説明
続いて、上述の如く構成された羽根車１の作動等について説明する。
【００５０】
上記羽根車１は、上記モータ６が起動されると上記回転軸７によって回転駆動される。この場合、上記羽根車１の各翼２，２，・・にかかる負荷が所定値以下である運転領域（即ち、設計点近傍での運転時）においては、上記第１の構造体４と第２の構造体５とは、図４〜図７に示すように、上記回動制御機構１１の上記付勢部材１２の付勢力により、該第１の構造体４の第１翼部材２１の後縁側に上記第２の構造体５の第２翼部材２２の前縁側が衝合した状態で一体的に回転し、所要の送風作用をなす。そして、この状態では、図６に示すように、上記翼２の入口角「α」と該翼２に流入する空気流の流入角「β」とが略合致している。従って、この運転状態においては、上記翼２の前縁部２ａに流入した空気流の上記負圧面２Ｂ側における剥離が可及的に抑制され、乱流騒音の少ない高効率の運転が実現される。
【００５１】
一方、上記羽根車１の上記各翼２，２，・・にかかる負荷が所定値以上となった場合、例えば、上記羽根車１が空気調和機の送風機として使用される場合において、熱交換器への着霜によって通風抵抗が増加しその静圧が上昇し、それに伴って上記各翼２，２，・・にかかる負荷が増大したような場合には、上記静圧の上昇によって、図９に示すように、上記翼２に流入する空気流の流入角「β」が大きくなる。このため、上記翼２の入口角「α」が、図６に示すように、該翼２にかかる負荷が所定値以下の状態の時と同じであると、該翼２の入口角「α」と空気流の流入角「β」とのズレが大きくなり、該翼２の負圧面２Ｂにおける空気流の剥離が生じ易くなり、乱流騒音が上昇するとともに送風効率が低下し、場合によっては失速して風量が大幅に減少し、所要の送風能力を得られないという事態が生じるおそれがあることは既述の通りである。
【００５２】
ところが、この実施形態の羽根車１においては、上記翼２にかかる負荷が上昇し、これが所定値以上に達すると、該負荷による回転力が上記各翼２，２，・・のそれぞれに設けられた上記付勢部材１２の付勢力を上回り、上記各翼２，２，・・においては、上記付勢力に抗して、上記第２の構造体５が上記第１の構造体４に対して回転方向後方側に相対回動され、図７〜図９に示すように、上記第１の構造体４の第１翼部材２１に対して上記第２の構造体５の第２翼部材２２が回転方向後方側へ所定量「Ｓ２」だけ移動せしめられる。この第２翼部材２２の上記第１翼部材２１に対する回転方向後方側への移動により、その移動量「Ｓ２」だけ上記翼２の翼長がその前縁部２ａ側において増加し、該翼２の入口角「α」が、図９に示すように、増大変化することになる。しかも、この移動量「Ｓ２」は、上記翼２にかかる負荷の大きさに対応して増減するものであることから、上記負荷が所定量以上の領域においては、常時、上記翼２の入口角「α」が、負荷の増大に伴う空気流の流入角「β」に可及的に合致することになる。
【００５３】
また、この場合、上記第１翼部材２１の後縁側の傾斜面２１ａと上記第２翼部材２２の前縁側の傾斜面２２ａとの間に形成される隙間２５を通って、上記圧力面２Ａ側から上記負圧面２Ｂ側に流れる流速の大きい空気流が生じ、この流速の大きい空気流によって負圧面２Ｂの後縁側での境界層の発達が可及的に抑制される。
【００５４】
これらの相乗効果として、上記翼２にかかる負荷の増大に伴う空気流の流入角「β」の変化にも拘わらず、該翼２の負圧面２Ｂにおける空気流の剥離が可及的に抑制され、低騒音で且つ高効率の運転が実現されるとともに、風量の低下が抑制されることで所要の性能が確実に得られることになる。
【００５５】
上記羽根車１においては、上記の如き基本的な作用効果に加えて、次のような作用効果も得られるものである。
【００５６】
即ち、上述のように、この実施形態の羽根車１においては、上記第１翼部材２１の負圧面２Ｂ側部分の周方向における長さ「Ｓ１」を、上記翼２の周縁部２ｄから上記ハブ３寄りの基端部２ｃにかけて漸増するように構成しているが、かかる構成とすることで、空気流の乱れの分布状態（即ち、上記翼２の「反り」はその周縁部２ｄから基端部２ｃに向かうに従ってきつくなっていることから、該基端部２ｃに近いほど空気流の乱れが大きい状態）と上記第１翼部材２１による乱れ抑制作用とが可及的に対応し、空気流の乱れがより一層効果的に抑制され、乱流騒音のより一層の低減が可能となるものである。かかる構成とすることで、上記第１翼部材２１においてはその曲げモーメント分布とこれに対抗する強度分布とが対応することになり、該第１翼部材２１の基端部への応力集中が可及的に回避され、その強度上の信頼性が向上するものである。
【００５７】
さらに、この実施形態の羽根車１においては、上記第１の構造体４を回転軸７に固着して該回転軸７によりこれを回転駆動させる一方、上記第２の構造体５はこれを該第２の構造体５を構成する上記第２翼部材２２が上記第１の構造体４を構成する上記第１翼部材２１よりも回転方向後方側に位置し、且つ上記第２翼部材２２が上記第１翼部材２１に対して接離するように相対回動可能としているので、上記第２翼部材２２を上記第１翼部材２１に対して回転方向後方側へ回動させることによる上記翼２の入口角「α」の拡大を、何ら専用の駆動機構を備えることなく、上記第２翼部材２２にかかる負荷を利用して行うことができ、例えば、専用の駆動手段を備える場合に比して、構造の簡略化及び低コスト化が実現できるものである。
【００５８】
また、上記羽根車１においては、上記第２の構造体５の上記第１の構造体４に対する移動量を、これら両者間に設けられた上記回動規制機構１５によって規制するようにしているので、上記翼２の入口角の増減調整幅が常時適正範囲内に規定され、該入口角の増減調整がより高い信頼性をもって行われ、延いては羽根車１の運転上の信頼性が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本願発明にかかる送風機用羽根車の全体斜視図である。
【図２】図１に示した羽根車のハブ部分の第１の構造例を示す断面図である。
【図３】図１に示した羽根車のハブ部分の第２の構造例を示す断面図である。
【図４】図１に示した羽根車の平面図（一部断面）である。
【図５】図４に示した羽根車の翼形状を示す斜視図である。
【図６】図４に示した羽根車の翼長方向の断面図である。
【図７】図１に示した羽根車の平面図（一部断面）である。
【図８】図７に示した羽根車の翼形状を示す斜視図である。
【図９】図７に示した羽根車の翼長方向の断面図である。
【図１０】従来一般のエアフォイル翼の翼長方向の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１は羽根車、２は翼、３はハブ、４は第１の構造体、５は第２の構造体、６はモータ、７は回転軸、８はナット、９はカラー、１１は回動制御機構、１２は付勢部材、１３は掛止部、１５は回動規制機構、１６〜１８はストッパー、２１は第１翼部材、２２は第２翼部材、２５は隙間、３１は第１ハブ部材、３２は第２ハブ部材、２Ａは圧力面、２Ｂは負圧面である。
【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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