(57)【要約】【課題】従来よりも騒音を低減でき、強度低下も抑制することができる軸流送風機の羽根車を得る。【解決手段】羽根車は、回転軸を中心に回転するボスと、前記ボスの外周部に設けられ、前記回転軸を中心として前記ボスと共に回転する複数の翼と、を備え、前記翼のそれぞれは、回転方向の前側の縁である前縁と、回転方向の後ろ側の縁である後縁とを有し、前記翼のうちの少なくとも１つは、負圧面に、前記前縁側から前記後縁側にかけて延びる突起を有し、前記突起は、当該突起が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている羽根車である。【選択図】図５
2018141371.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設けられ、前記回転軸を中心として前記ボスと共に回転する複数の翼と、
を備え、
前記翼のそれぞれは、回転方向の前側の縁である前縁と、回転方向の後ろ側の縁である後縁とを有し、
前記翼のうちの少なくとも１つは、負圧面に、前記前縁側から前記後縁側にかけて延びる突起を有し、
前記突起は、当該突起が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている軸流送風機の羽根車。
【請求項２】
前記翼の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線を第１仮想線と定義した場合、
前記突起は、該突起が設けられている前記翼において、該突起が設けられている前記翼の前記第１仮想線よりも前記前縁側となる領域のみに配置されている請求項１に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項３】
前記翼のそれぞれは、前記ボス側の縁である内周縁と、該内周縁とは反対側の縁である外周縁とを有し、
前記回転軸方向に前記翼を観察した状態において、前記回転軸と前記内周縁との間の距離をＲａと定義し、前記回転軸と前記外周縁との距離をＲｂと定義した場合、
前記突起は、前記回転軸から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２以上離れた領域のみに配置されている請求項１又は請求項２に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項４】
同一の前記翼に複数の前記突起を有し、
これら複数の前記突起のうち、最も前記ボスから離れた前記突起を第１突起と定義した場合、
前記回転軸方向に前記翼を観察した状態において、同一の前記翼に設けられた複数の前記突起のうちの前記第１突起以外の前記突起における前記後縁側の端部は、前記回転軸と前記第１突起の前記後縁側の端部とを結ぶ仮想直線上に配置されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項５】
前記突起の頂部、及び前記突起と前記翼の前記負圧面との接続部は、曲面形状となっている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項６】
同一の前記翼に複数の前記突起を有し、
隣接する前記突起の頂点間の距離は、前記ボスから離れるほど大きくなっている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項７】
同一の前記翼に複数の前記突起を有し、
これら複数の前記突起は、最も前記ボスから離れた前記突起の高さが当該突起以外の前記突起の高さよりも高い請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の軸流送風機の羽根車。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の軸流送風機の羽根車と、
前記羽根車の前記ボスに接続された回転軸部を有する電動機と、
を備えた軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気調和装置及び換気機器等に用いられる軸流送風機の羽根車、及び該羽根車を備えた軸流送風機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等の室外ユニット、及び有圧換気扇等に組み込まれて使用されている。例えば、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の翼とを有する羽根車を備える。そして、軸流送風機は、ボスを回転させて翼を旋回させ、空気等の流体をボスの回転軸方向に向けて送り出す。
【０００３】
また、従来、流体騒音の低減等を目的として、羽根車の翼の負圧面に板状突起を有する軸流送風機も提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の軸流送風機の羽根車は、同心円上の位置となる負圧側の翼表面から、シュラウドの空気通路の内壁と並行又はテーパとなる角度で該羽根車の回転軸方向に立設する板状突起を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
翼の負圧面に板状突起を有していない従来の羽根車は、以下に説明するように騒音が大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】
図２３は、翼の負圧面に板状突起を有していない従来の軸流送風機の羽根車を示す斜視図である。また、図２４は、図２３に示す羽根車の斜視図であり、翼付近の流れ場を示す図である。なお、図２３及び図２４に示す円弧状の矢印は、翼３の負圧面２に板状突起を有していない従来の羽根車２００の回転方向を示している。また、図２３及び図２４に示す白抜き矢印は、羽根車２００によって吸い込まれる空気の流れ方向を示している。
【０００７】
従来の羽根車２００は、回転軸６を中心に回転する例えば円筒状のボス５と、ボス５の外周部に設けられている複数の翼３とを備える。すなわち、翼３は、回転軸６を中心として、ボス５と共に回転する。翼３のそれぞれは、内周縁３１、外周縁３２、前縁３３、及び後縁３４を有する。内周縁３１は、翼３におけるボス５側の縁である。換言すると、内周縁３１は、翼３におけるボス５との接続箇所である。外周縁３２は、翼３における内周縁３１とは反対側の縁である。前縁３３は、翼３における回転方向の前側の縁である。後縁３４は、翼３における回転方向の後ろ側の縁である。
【０００８】
羽根車２００が回転軸６を中心として回転することにより、翼３には、前縁３３から空気が流入してくる。この空気の流れが翼３の負圧面２に沿って流れることができずに剥離すると、図２４に示すように、負圧面２側に剥離渦７が生じる。この剥離渦７は、下流側つまり後縁３４側へ進行するにつれて発達する。これにより、翼３の負圧面２で圧力変動が大きくなり、騒音が大きくなる。
【０００９】
また、流体騒音の低減等を目的として翼の負圧面に板状突起を有する特許文献１に記載の従来の羽根車も、騒音を十分に低減できず、騒音が大きくなってしまうという課題を依然として有していた。
【００１０】
詳しくは、一般に回転する流れ場は、遠心力の影響により、内周側から外周側へ向かう力を受け、遠心流れの様相を呈する。このため、特許文献１に記載の羽根車においては、板状突起よりも内周側つまりボス側の気流は、板状突起を乗り越えて外周側に流れようとする。ここで、特許文献１に記載の羽根車の板状突起は、負圧面に対してほぼ直角に立設されている。また、板状突起の幅は、負圧面から離れるにしたがって、ほぼ同一である。このため、特許文献１に記載の羽根車においては、気流が板状突起を乗り越える際、板状突起の外周側側面近傍に大きな剥離渦が発生し、騒音を大きくしてしまう。したがって、特許文献１に記載の羽根車も、騒音を十分に低減できず、騒音が大きくなってしまうという課題を依然として有していた。
【００１１】
また、特許文献１に記載の羽根車は、板状突起が上述のような形状をしているため、気流が板状突起を乗り越える際、板状突起の根元部分に応力集中が発生する。このため、特許文献１に記載の羽根車は、強度が低下してしまうという課題もあった。
【００１２】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、従来よりも騒音を低減でき、強度低下も抑制することができる軸流送風機の羽根車を得ることを第１の目的とする。また、本発明は、このような羽根車を備えた軸流送風機を得ることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る軸流送風機の羽根車は、回転軸を中心に回転するボスと、前記ボスの外周部に設けられ、前記回転軸を中心として前記ボスと共に回転する複数の翼と、を備え、前記翼のそれぞれは、回転方向の前側の縁である前縁と、回転方向の後ろ側の縁である後縁とを有し、前記翼のうちの少なくとも１つは、負圧面に、前記前縁側から前記後縁側にかけて延びる突起を有し、前記突起は、当該突起が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている羽根車である。
【００１４】
また、本発明に係る軸流送風機は、本発明に係る軸流送風機の羽根車と、前記羽根車の前記ボスに接続された回転軸を有する電動機と、を備えた軸流送風機である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る軸流送風機の羽根車は、負圧面に、前縁側から後縁側にかけて延びる突起を有している。このため、本発明に係る軸流送風機の羽根車は、突起によって翼の厚みを増したのと同様の効果が得られるため、前縁から翼に空気が流入する際に発生する剥離渦の発生を抑制できる。また、本発明に係る軸流送風機の羽根車の突起は、剥離渦を羽根車の径方向に分断する作用も有するので、剥離渦の発達を抑制することもできる。また、本発明に係る軸流送風機の羽根車の突起は、当該突起が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。このため、本発明に係る軸流送風機の羽根車は、気流が突起を乗り越える際に発生する剥離渦の発生及び成長も抑制できる。したがって、本発明に係る軸流送風機の羽根車は、従来よりも騒音を低減できる。また、本発明に係る軸流送風機の羽根車は、上述のように突起の断面形状が三角形状となっているので、気流が突起を乗り越える際に突起の根元部分に応力集中が発生することも抑制でき、強度低下も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車を、該羽根車の回転軸方向に翼の負圧面側から観察した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る軸流送風機を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車を、翼の負圧面側から観察した斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図であり、突起の好適な配置領域を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る羽根車を示す正面図であり、同一の翼に複数の突起を配置する際の各突起の好適な配置関係を説明するための図である。
【図８】翼の負圧面に突起を有していない従来の羽根車の翼の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の断面図である。
【図１０】翼の負圧面に突起を有していない従来の羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。
【図１２】翼の負圧面に板状突起を有する従来の羽根車の板状突起近傍を示す断面図である。
【図１３】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図であり、負圧面近傍を流れる気流の速度を説明するための図である。
【図１５】翼の負圧面に板状突起を有する従来の羽根車の翼における板状突起近傍を示す正面図（要部拡大図）である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼における突起近傍を示す正面図（要部拡大図）である。
【図１７】本発明の実施の形態１に係る軸流送風機及び従来の軸流送風機の騒音測定結果を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。
【図１９】図１８のＢ−Ｂ断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る羽根車を示す正面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る羽根車の一部を示す側面図である。
【図２２】本発明の実施の形態４に係る羽根車の同一の羽根に設けられた複数の突起を、これら突起が延びる方向と垂直な断面で切断した断面図である。
【図２３】翼の負圧面に板状突起を有していない従来の軸流送風機の羽根車を示す斜視図である。
【図２４】図２３に示す羽根車の斜視図であり、翼付近の流れ場を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本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、以下の各実施の形態では、従来と同様の構成については従来と同様の符号を付すこととする。また、本発明に係る軸流送風機の羽根車は複数の翼を有するが、以下の各実施の形態を説明するための図面においては、複数有する翼に関する符号は、代表の１つの翼にのみ付すものとする。また、以下の各実施の形態では翼を５つ有する羽根車を示すが、翼の数が５つ以外であっても、本発明は成立し、効果は得られる。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車を、該羽根車の回転軸方向に翼の負圧面側から観察した図である。以下、図１の観察方向で本実施の形態１に係る軸流送風機１００及び羽根車１を示した図を、本実施の形態１に係る軸流送風機１００及び羽根車１の正面図とする。また、図２は、本発明の実施の形態１に係る軸流送風機を示す側面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１に係る軸流送風機の羽根車を、翼の負圧面側から観察した斜視図である。ここで、図１〜図３に示す円弧状の矢印は、本実施の形態１に係る羽根車１の回転方向を示している。また、図２に示す白抜き矢印は、羽根車１によって吸い込まれる空気の流れ方向を示している。なお、図１においては、紙面手前側から紙面奥側へ空気が送り出されることとなる。
【００１９】
本実施の形態１に係る羽根車１は、回転軸６を中心に回転する例えば円筒状のボス５と、ボス５の外周部に設けられている複数の翼３とを備える。すなわち、翼３は、回転軸６を中心として、ボス５と共に回転する。本実施の形態１では、上述のように、ボス５の外周部に５つの翼３が設けられている。翼３のそれぞれは、内周縁３１、外周縁３２、前縁３３、及び後縁３４を有する。内周縁３１は、翼３におけるボス５側の縁である。換言すると、内周縁３１は、翼３におけるボス５との接続箇所である。外周縁３２は、翼３における内周縁３１とは反対側の縁である。前縁３３は、翼３における回転方向の前側の縁である。後縁３４は、翼３における回転方向の後ろ側の縁である。また、翼３のそれぞれは、負圧面２に、例えば複数の突起１０を有している。突起１０の詳細については後述する。
【００２０】
本実施の形態１に係る羽根車１は、例えば、樹脂又は金属により形成される。なお、ボス５は、略円筒形状を成しているが、正面側からみて多角形又はその他の形状であってもよい。
【００２１】
図２に示すように、本実施の形態１に係る軸流送風機１００は、上述の羽根車１と、羽根車１を回転させる電動機５０とを備えている。電動機５０は、回転軸６を中心として回転する回転軸部５１を有している。そして、回転軸部５１は、羽根車１のボス５に接続されている。このため、電動機５０の回転軸部５１が回転軸６を中心として回転することにより、羽根車１も回転軸６を中心として回転することとなる。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。換言すると、図５に示すＡ−Ａ断面は、突起１０が延びる方向と垂直な断面である。
以下、これら図４及び図５を用いて、翼３の負圧面２に設けられた突起１０の詳細について説明する。
【００２３】
突起１０は、翼３の前縁３３側から後縁３４側にかけて延びるように、翼３の負圧面２に設けられている。本実施の形態１では、同一の翼３に、複数の突起１０が設けられる。この場合、これらの突起１０は、羽根車１の径方向に、換言すると翼３の内周縁３１側から外周縁３２側にかけて、規定の間隔を空けて配置される。
【００２４】
また、突起１０は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。すなわち、突起１０は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、負圧面２から離れるにしたがって幅１４が単調に減衰する断面形状となっている。このため負圧面２と突起１０の内周側側面１１との成す角度、及び、負圧面２と突起１０の外周側側面１２との成す角度は、９０度以上となる。また内周側側面１１及び外周側側面１２は平面をなす。なお、本実施の形態１及び以下の各実施の形態では、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、突起１０の頂部１３が円弧形状となっている場合（後述する図１９参照）でも、突起１０の断面が三角形状であると称することとする。
【００２５】
続いて、突起１０の好適な配置領域、及び、同一の翼３に複数の突起１０を配置する際の各突起１０の好適な配置関係について説明する。
【００２６】
図６は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図であり、突起の好適な配置領域を説明するための図である。
ここで、図６に示す点Ｃ１は、内周縁３１における翼３の翼弦線の中心位置である。点Ｃ２は、外周縁３２における翼３の翼弦線の中心位置である。点Ｃ１と点Ｃ２とを結ぶ破線は、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線である。点Ｄ１は、回転軸６を中心とする半径（Ｒａ＋Ｒｂ）／２の仮想円と前縁３３との交点である。点Ｄ２は、回転軸６を中心とする半径（Ｒａ＋Ｒｂ）／２の仮想円と後縁３４との交点である。また、点Ｄ１と点Ｄ２とを結ぶ破線は、回転軸６を中心とする半径（Ｒａ＋Ｒｂ）／２の仮想円である。なお、Ｒａは、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、回転軸６と内周縁３１との間の距離である。ボス５が円筒形状で無い場合、内周縁３１の各位置において、回転軸６と内周縁３１との間の距離が異なる。この場合、回転軸６と内周縁３１との間の距離のうち、最も大きくなる距離をＲａとする。また、Ｒｂは、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、回転軸６と外周縁３２との間の距離である。外周縁３２の各位置において、回転軸６と外周縁３２との間の距離が異なる場合、回転軸６と外周縁３２との間の距離のうち、最も大きくなる距離をＲｂとする。
【００２７】
図６に示すように、突起１０は、点Ｃ１と点Ｃ２とを結ぶ破線よりも前縁３３側となる領域のみに配置されていることが好ましい。換言すると、突起１０は、該突起１０が設けられている翼３において、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線よりも前縁３３側となる領域のみに配置されていることが好ましい。突起１０を当該領域に配置することが好ましい理由については、後述する。ここで、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線が、つまり点Ｃ１と点Ｃ２とを結ぶ破線が、本発明の第１仮想線に相当する。
【００２８】
また、図６に示すように、突起１０は、回転軸６を中心とする半径（Ｒａ＋Ｒｂ）／２の仮想円よりも、回転軸６から離れた領域にのみ配置されていることが好ましい。換言すると、突起１０は、回転軸６から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２以上離れた領域のみに配置されていることが好ましい。突起１０を当該領域に配置することが好ましい理由については、後述する。
【００２９】
図７は、本発明の実施の形態１に係る羽根車を示す正面図であり、同一の翼に複数の突起を配置する際の各突起の好適な配置関係を説明するための図である。なお、図７に示す円弧状の矢印は、羽根車１の回転方向を示している。また、図７に破線で示す点Ｄ１を通る円Ｄ３は、回転軸６を中心とする半径（Ｒａ＋Ｒｂ）／２の仮想円である。また、図７において各突起１０の配置関係を説明する際の便宜上、最もボス５から離れた突起１０を、換言すると最も外周縁３２に近い突起１０を第１突起１０ａと称することとする。また、図７に示すように、回転軸６方向に翼３を観察した状態において回転軸６と第１突起１０ａの後縁３４側の端部１０ｂとを結ぶ破線を、仮想直線Ｅと称することとする。
【００３０】
突起１０は速度の速い外周側で長く、速度の遅い内周側で短くするとよい。外周が内周よりも前進する翼３では、後端部が径方向に揃うようにするとよい。例えば、図７に示すように、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、同一の翼３に設けられた複数の突起１０のうち、第１突起１０ａ以外の突起１０における後縁３４側の端部１０ｂは、仮想直線Ｅ上に配置されていることが好ましい。このように各突起１０を配置することが好ましい理由については、後述する。また、このように各突起１０を配置する際、回転軸６方向に翼３を観察した状態において仮想直線Ｅが点Ｄ１を通るように、第１突起１０ａの後縁３４側の端部１０ｂを配置するとよい。換言すると、このように各突起１０を配置する際、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、仮想直線Ｅは、前縁３３における回転軸６から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２離れた箇所を通過しているとよい。
【００３１】
続いて、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１によって得られる効果を説明する。
【００３２】
図８は、翼の負圧面に突起を有していない従来の羽根車の翼の断面図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の断面図である。なお、これら図８及び図９は、回転軸６を中心とする任意の半径位置における、翼３の断面図である。また、図８及び図９に示す白抜き矢印は、翼３の回転方向を示している。また、図８及び図９は、紙面上側が羽根車の吸い込み側となり、紙面下側が羽根車の吹き出し側となる。
【００３３】
図８に示すように、翼３の負圧面２に突起を有していない従来の羽根車においては、該羽根車が回転することによって翼３の前縁３３に向かって流れる気流２０は、翼３の負圧面２側に流入した際、負圧面２に沿って流れることができずに剥離渦２１を発生させる。この剥離渦２１は、下流側つまり後縁３４側へ進行するにつれて発達する。このため、翼３の負圧面２に突起を有していない従来の羽根車は、翼３の負圧面２で圧力変動が大きくなり、騒音が大きくなる。
【００３４】
一方、図９に示すように、翼３の負圧面２に突起１０を有する本発明の実施の形態１に係る羽根車１は、突起１０によって翼３の厚みを増したのと同様の効果が得られる。このため、本実施の形態１に係る羽根車１においては、該羽根車１が回転することによって翼３の前縁３３に向かって流れる気流２０は、翼３の負圧面２側に流入した際、剥離することなく負圧面２に沿って流れることができるので、剥離渦２１の発生を抑制することができる。更に、突起１０は剥離渦２１を羽根車１の径方向、換言すると翼３の内周縁３１から外周縁３２に向かう方向に分断する作用も持つ。
【００３５】
図１０は、翼の負圧面に突起を有していない従来の羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。図１１は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。なお、図１０及び図１１に示す円弧状の矢印は、翼３の回転方向を示している。
【００３６】
図１０に示すように、翼３の負圧面２に突起を有していない従来の羽根車においては、翼３の負圧面２の渦度等値線８は、変曲点のない曲線となる。一方、図１１に示すように、翼３の負圧面２に突起１０を有する本発明の実施の形態１に係る羽根車１においては、翼３の負圧面２の渦度等値線９は、突起１０が剥離渦２１を羽根車１の径方向に分断するため、径方向に波型を成す。これにより、隣接する渦同士の相関が低減されることで、渦の発達が抑制される。したがって、本実施の形態１に係る羽根車１は、翼３の負圧面２に突起を有していない従来の羽根車と比べ、騒音を抑制することができる。
【００３７】
図１２は、翼の負圧面に板状突起を有する従来の羽根車の板状突起近傍を示す断面図である。つまり、図１２は、特許文献１に記載の羽根車の板状突起近傍を示す断面図である。図１２は、特許文献１に記載の羽根車の板状突起近傍を、該板状突起が延びる方向と垂直な面で切断した断面図となっている。換言すると、図１２は、図４に示すＡ−Ａ断面に相当する断面において、特許文献１に記載の羽根車の板状突起近傍を観察した図となっている。また、図１３は、図４のＡ−Ａ断面図である。なお、図１２及び図１３は、紙面右側が翼の内周縁側となっており、紙面左側が翼の外周縁側となっている。
【００３８】
一般に回転する流れ場は、遠心力の影響により、内周側から外周側へ向かう力を受け、遠心流れの様相を呈する。このため、図１２に示すように、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車が回転すると、板状突起２１０の近傍には、内周縁側から外周縁側に向かって板状突起２１０を乗り越えようとする気流２２が発生する。同様に、図１３に示すように、本実施の形態１に係る羽根車１が回転したときも、突起１０の近傍には、内周縁３１側から外周縁３２側に向かって突起１０を乗り越えようとする気流２２が発生する。
【００３９】
ここで、従来の羽根車に設けられていた板状突起２１０の場合、該板状突起２１０の幅は、負圧面２から離れるにしたがって変化しない。このため、気流２２が板状突起２１０を乗り越える際、板状突起２１０の外周側側面近傍に、図１２に示すような渦２３（剥離渦）が発生する。このため、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車は、該渦２３によって騒音が大きくなってしまう。また、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車は、板状突起２１０が上述のような形状をしているため、気流２２が板状突起２１０を乗り越える際、板状突起２１０の根元部分に応力集中が発生する。このため、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車は、強度が低下してしまうという。
【００４０】
一方、本実施の形態１に係る羽根車１の突起１０の場合、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。すなわち、突起１０は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、負圧面２から離れるにしたがって幅１４が狭くなる形状となっている。このため、本実施の形態１に係る羽根車１においては、気流２２が突起１０を乗り越える際、該気流２２が突起１０の表面に沿ってスムーズに流れることができる。したがって、本実施の形態１に係る羽根車１は、図１２で示した渦２３の発生を抑制できる。すなわち、本実施の形態１に係る羽根車１は、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車と比べても、騒音を抑制することができる。また、本実施の形態１に係る羽根車１は、負圧面２と突起１０の側面（内周側側面１１及び外周側側面１２）との成す角度が９０度以上となっている。このため、本実施の形態１に係る羽根車１は、気流２２が突起１０を乗り越える際に突起１０の根元部分に応力集中が発生することも抑制でき、強度低下も抑制することもできる。
【００４１】
更に、本実施の形態１に係る羽根車１は、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車と比べて、以下の点からも騒音を抑制することができると言える。
【００４２】
図１４は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図であり、負圧面近傍を流れる気流の速度を説明するための図である。また、図１５は、翼の負圧面に板状突起を有する従来の羽根車の翼における板状突起近傍を示す正面図（要部拡大図）である。つまり、図１５は、特許文献１に記載の羽根車の翼における板状突起近傍の負圧面を示した図である。また、図１６は、本発明の実施の形態１に係る羽根車の翼における突起近傍を示す正面図（要部拡大図）である。
【００４３】
図１４に示すように、翼３の前縁３３側から負圧面２側に流入し、負圧面２に沿って流れる気流は、負圧面２の各位置において速度が異なる。詳しくは、突起１０の頂部１３上を流れる気流２４は、突起１０近傍の負圧面２上を流れる気流２５よりも速度が速い。また、突起１０の頂部１３上を流れた後に、該突起１０における後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出する気流２６も、突起１０近傍の負圧面２上を流れる気流２５よりも速度が速い。翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車においても、翼３の前縁３３側から負圧面２側に流入し、負圧面２に沿って流れる気流は上記と同様の流れとなる。
【００４４】
ここで、上述のように、従来の羽根車に設けられていた板状突起２１０の場合、該板状突起２１０の幅は、負圧面２から離れるにしたがって変化しない。このため、図１５に示すように、従来の羽根車に設けられていた板状突起２１０の場合、板状突起２１０上を流れる気流２８のほぼ全ては、上記気流２４と同様の速度となる。したがって、この気流２８が板状突起２１０における後縁側の端部２１０ｂから後縁側へ流出した際、当該気流と、板状突起２１０近傍の負圧面２上を流れる気流２５との速度差が大きくなる。このため、図１５に示すように、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車は、板状突起２１０における後縁側の端部２１０ｂの後方において、速度差が大きく異なる気流同士が隣り合って流れることとなり、高い強度の渦２７が発生してしまう。
【００４５】
一方、本実施の形態１に係る羽根車１の突起１０の場合、上述のように、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。すなわち、突起１０は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、負圧面２から離れるにしたがって幅１４が狭くなる形状となっている。このため、突起１０上を流れる気流２９は、該突起１０の頂部１３上の領域では、上記気流２４と同様の速度となる。また、突起１０上を流れる気流２９は、該突起１０の側面（内周側側面１１及び外周側側面１２）の領域では、該突起１０の頂部１３から該突起１０の根元部分にかけて、徐々に速度が低下していく。
【００４６】
気流２９のこの速度変化は、気流２９が突起１０における後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出した際にも保たれる。すなわち、本実施の形態１に係る羽根車１においては、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂの後方において、速度差が大きい気流同士が隣り合って流れることを抑制できる。このため、本実施の形態１に係る羽根車１は、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂの後方において発生する渦２７の強度を低減でき、翼の負圧面２に板状突起２１０を有する従来の羽根車と比べて騒音を抑制することができる。
【００４７】
更に、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、図６に示したように突起１０を好適な領域に配置することにより、以下のような効果を得ることができる。
【００４８】
詳しくは、羽根車１が回転した際、翼３の外周側ほど気流の流速が速くなる。すなわち、翼３の外周側は、翼３の内周側（ボス５側）よりも、羽根車１の性能の善し悪しに対する影響が大きい。このため、翼３の外周側に突起１０を設けることが好ましい。この際、翼３の内周側にも突起１０を設けてもよいが、当該領域は羽根車１の性能の善し悪しに対する影響が小さい領域である。このため、翼３の内周側に突起１０を設けると、羽根車１つまり軸流送風機１００のコストが増大してしまう。したがって、図６に示したように、回転軸６から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２以上離れた領域（点Ｄ１と点Ｄ２とを結ぶ破線よりも外周縁３２側の領域）のみに突起１０を設けることにより、羽根車１つまり軸流送風機１００のコストの増大を抑制しつつ、羽根車１が回転する際の騒音を抑制することもできる。
【００４９】
また、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂと翼３の後縁３４との距離が近い場合、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出する気流２６（図１４参照）と、負圧面２に沿って流れた後に後縁３４から流出する気流とが干渉し、騒音が発生してしまう場合がある。すなわち、突起１０による羽根車１の騒音抑制効果が減少してしまう場合がある。このため、図６に示したように、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線よりも前縁３３側となる領域（点Ｃ１と点Ｃ２とを結ぶ破線よりも前縁３３側となる領域）のみに突起１０を設けることにより、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出する気流２６と、負圧面２に沿って流れた後に後縁３４から流出する気流とが干渉することを抑制できる。すなわち、図６に示したように、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線よりも前縁３３側となる領域（点Ｃ１と点Ｃ２とを結ぶ破線よりも前縁３３側となる領域）のみに突起１０を設けることにより、突起１０による羽根車１の騒音抑制効果を確実に得ることができる。
【００５０】
更に、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、同一の翼３に複数の突起１０を配置する際、図７に示したように各突起１０を好適な配置関係にすることにより、以下のような効果を得ることができる。
【００５１】
詳しくは、図７では、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、同一の翼３に設けられた複数の突起１０のうち、第１突起１０ａ以外の突起１０における後縁３４側の端部１０ｂは、仮想直線Ｅ上に配置されている。なお、仮想直線Ｅとは、上述のように、回転軸６方向に翼３を観察した状態において回転軸６と第１突起１０ａの後縁３４側の端部１０ｂとを結ぶ破線である。また、第１突起１０ａは、上述のように、最も外周縁３２に近い突起１０である。このように、各突起１０を配置することにより、各突起１０において、後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出する気流２６（図１４参照）が、同程度の速度となる。すなわち、各突起１０の後方において、気流２６と突起１０近傍の負圧面２上を流れてきた気流２５との速度差が均一化される。これにより、各突起１０よりも後縁３４側において負圧面２上を流れる気流が整流化され、騒音をさらに抑制することができる。また、仮想直線Ｅが前縁３３における回転軸６から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２離れた箇所（図７の点Ｄ１）を通過するようにすることにより、当該効果を最も発揮することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態１では、全ての翼３に複数の突起１０を設けた。しかしながら、少なくとも１つの翼３に複数の突起１０を設ければ、上述の効果を得ることができる。また、同一の翼３に少なくとも１つの突起１０を設ければ、図７を用いて説明した効果以外の効果を得ることもできる。
【００５３】
最後に、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の騒音抑制効果を検証した検証結果を示す。
【００５４】
図１７は、本発明の実施の形態１に係る軸流送風機及び従来の軸流送風機の騒音測定結果を示す図である。なお、図１７の縦軸は、騒音を示しており、紙面上側にいくほど騒音が大きいことを示している。図１７の横軸は、軸流送風機の動作点を示しており、紙面右側に行くほど高圧の動作点となっている。また、図１７の曲線Ｆは、翼の負圧面に突起を有していない従来の羽根車を用いた軸流送風機の、駆動時（羽根車の回転時）の騒音を示している。また、図１７の曲線Ｇ１及び曲線Ｇ２は、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の駆動時（羽根車１の回転時）の騒音測定結果を示している。ここで、曲線Ｇ１は、図４及び図５で示した断面三角形状の突起１０を各翼３の負圧面２に複数設けた羽根車１を用いた騒音測定結果を示している。また、曲線Ｇ２は、図５で示した断面三角形状の突起１０を図７に示すように配置した羽根車１を用いた騒音測定結果を示している。
【００５５】
曲線Ｆと曲線Ｇ１，Ｇ２との比較より、負圧面２側において気流の剥離が顕著になりやすい中圧から高圧側の動作点において、本実施の形態１に係る軸流送風機１００は、従来の軸流送風機よりも騒音が抑制できていることがわかる。また、曲線Ｇ１と曲線Ｇ２との比較より、突起１０を図７に示すように配置することにより、騒音をさらに抑制できることがわかる。
【００５６】
以上、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、回転軸６を中心に回転するボス５と、ボス５の外周部に設けられ、回転軸６を中心としてボス５と共に回転する複数の翼３と、を備えている。また、翼３のそれぞれは、回転方向の前側の縁である前縁３３と、回転方向の後ろ側の縁である後縁３４とを有している。また、翼３のうちの少なくとも１つは、負圧面２に、前縁３３側から後縁３４側にかけて延びる突起１０を有している。そして、突起１０は、当該突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。
【００５７】
このため、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、突起１０によって翼３の厚みを増したのと同様の効果が得られるため、前縁３３から翼３に空気が流入する際に発生する剥離渦２１の発生を抑制できる。また、突起１０は、剥離渦２１を羽根車１の径方向に分断する作用も有するので、剥離渦２１の発達を抑制することもできる。また、本実施の形態１に係る羽根車１の突起１０は、当該突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。このため、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、気流２２が突起１０を乗り越える際に発生する渦２３の発生及び成長も抑制できる。したがって、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、従来よりも騒音を低減できでる。また、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１は、上述のように突起１０の断面形状が三角形状となっているので、気流２２が突起１０を乗り越える際に突起１０の根元部分に応力集中が発生することも抑制でき、強度低下も抑制することができる。
【００５８】
また、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１においては、翼３の任意の位置における翼弦線の中心位置を繋いだ仮想線を第１仮想線と定義した場合、突起１０は、該突起１０が設けられている翼３において、該突起１０が設けられている翼３の第１仮想線よりも前縁３３側となる領域のみに配置されている。当該領域のみに突起１０を設けることにより、突起１０における後縁３４側の端部１０ｂから後縁３４側へ流出する気流２６と、負圧面２に沿って流れた後に後縁３４から流出する気流とが干渉することを抑制できる。すなわち、当該領域のみに突起１０を設けることにより、突起１０による羽根車１の騒音抑制効果を確実に得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１においては、翼３のそれぞれは、ボス５側の縁である内周縁３１と、該内周縁３１とは反対側の縁である外周縁３２とを有している。また、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、回転軸６と内周縁３１との間の距離をＲａと定義し、回転軸６と外周縁３２との距離をＲｂと定義した場合、突起１０は、回転軸６から（Ｒａ＋Ｒｂ）／２以上離れた領域のみに配置されている。当該領域のみに突起１０を設けることにより、羽根車１つまり軸流送風機１００のコストの増大を抑制しつつ、羽根車１が回転する際の騒音を抑制することもできる。
【００６０】
また、本実施の形態１に係る軸流送風機１００の羽根車１においては、同一の翼３に複数の突起１０を有している。そして、これら複数の突起１０のうち、最もボス５から離れた突起１０を第１突起１０ａと定義した場合、回転軸６方向に翼３を観察した状態において、同一の翼３に設けられた複数の突起１０のうちの第１突起１０ａ以外の突起１０における後縁３４側の端部１０ｂは、回転軸６と第１突起１０ａの後縁３４側の端部１０ｂとを結ぶ仮想直線Ｅの上に配置されている。このように同一の翼３に複数の突起１０を配置することにより、各突起１０よりも後縁３４側において負圧面２上を流れる気流が整流化され、騒音をさらに抑制することができる。
【００６１】
実施の形態２．
突起１０の形状を本実施の形態２で示す形状とすることにより、より一層、騒音を抑制することができる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない事項については実施の形態１と同様とし、実施の形態１と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６２】
図１８は、本発明の実施の形態２に係る羽根車の翼の１つの負圧面を示す正面図である。また、図１９は、図１８のＢ−Ｂ断面図である。換言すると、図１９に示すＢ−Ｂ断面は、突起１０が延びる方向と垂直な断面である。
本実施の形態２に係る突起１０は、実施の形態１と同様に、該突起１０が延びる方向と垂直な断面において、三角形状となっている。すなわち、突起１０は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において、負圧面２から離れるにしたがって幅１４が単調に減衰する断面形状となっている。
【００６３】
本実施の形態２に係る突起１０が実施の形態１と異なる点は、突起１０の頂部１３、及び突起１０と翼３の負圧面２との接続部が曲面形状となっている点である。詳しくは、頂部１３は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において曲率半径Ｒ１となる曲面形状となっている。また、突起１０の内周側側面１１と負圧面２との接続部は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において曲率半径Ｒ２となる曲面形状となっている。また、突起１０の外周側側面１２と負圧面２との接続部は、突起１０が延びる方向と垂直な断面において曲率半径Ｒ３となる曲面形状となっている。なお、各曲率半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の大きさは、同じである必要はない。
【００６４】
図１３で示したように気流２２が突起１０を乗り越える際、突起１０の内周側側面１１と負圧面２との接続部、突起１０の頂部１３、及び、突起１０の外周側側面１２と負圧面２との接続部において、気流２２の流れる角度が変化する。本実施の形態２に係る突起１０は、気流２２の流れる角度が変化する箇所が曲面形状となっている。このため、突起１０の形状を本実施の形態２で示した形状とすることにより、実施の形態１と比べ、気流２２が突起１０を乗り越える際、気流２２の流れる角度の変化を緩やかにすることができる。このため、突起１０の形状を本実施の形態２で示した形状とすることにより、図１２で示した渦２３の発生をさらに抑制することができ、羽根車１の騒音をさらに抑制することができる。
【００６５】
なお、曲率半径Ｒ２，Ｒ３の関係を、Ｒ２＞Ｒ３とするのが好ましい。曲率半径Ｒ２の断面を有する突起１０の内周側側面１１と負圧面２との接続部は、突起１０の内周側に位置する。このため、Ｒ２を大きくすることにより、気流２２が突起１０を乗り越える際、突起１０を滑らかに乗り越えることができるからである。また、曲率半径Ｒ２，Ｒ３の双方を大きくした場合、隣接する突起１０間の凹部領域が狭くなってしまい、負圧面２に沿って流れる気流の突起１０による抵抗が大きくなるからである。
【００６６】
実施の形態３．
同一の翼３に複数の突起１０を配置する場合、各突起１０を本実施の形態３のように配置することにより、より一層、騒音を抑制することができる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない事項については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、実施の形態１又は実施の形態２と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６７】
図２０は、本発明の実施の形態３に係る羽根車を示す正面図である。また、図２１は、本発明の実施の形態３に係る羽根車の一部を示す側面図である。なお、図２１に示す矢印は、羽根車１によって吸い込まれる空気の流れ方向を示している。
【００６８】
本実施の形態３に係る軸流送風機１００の羽根車１は、同一の翼３に複数の突起１０が設けられている。これらの突起１０は、羽根車１の径方向に、換言すると翼３の内周縁３１側から外周縁３２側にかけて、規定の間隔（後述するピッチ距離Ｌ）を空けて配置されている。ここで、隣接する突起１０の頂点間の距離をピッチ距離Ｌと定義した場合、隣接する突起１０間のピッチ距離Ｌは、羽根車１つまり翼３の外周側ほど大きくなっている。換言すると、隣接する突起１０間のピッチ距離Ｌは、ボス５から離れるほど大きくなっている。
【００６９】
図９を用いて上述したように、突起１０は、前縁３３から翼３の負圧面２に気流が流入した際に発生する剥離渦２１（図８参照）を、羽根車１の径方向、換言すると翼３の内周縁３１から外周縁３２に向かう方向に分断する作用も持つ。ここで、剥離渦２１の強度に対してピッチ距離Ｌが小さすぎると、隣接する剥離渦２１同士の間に十分な距離が確保されないため、剥離渦２１の分断が起こりにくくなる。一方、剥離渦２１の強度に対してピッチ距離Ｌが大きすぎても、剥離渦２１を分断して渦強度を下げる効果を十分には発揮できない。これは、分断すべき剥離渦２１の強度に比例して、ピッチ距離Ｌを大きくすることが望ましいことを示している。
【００７０】
図２１に矢印で示すように、羽根車１が回転した際、翼３の外周側ほど気流の流速が速くなる。このため、上記剥離渦２１の強度が高くなる。したがって、本実施の形態３のように、ピッチ距離Ｌが翼３の外周側ほど大きくなるように同一の翼３上の各突起１０を配置することにより、剥離渦２１を効果的に分断することができ、騒音をより一層低減することができる。
【００７１】
実施の形態４．
同一の翼３に複数の突起１０を配置する場合、各突起１０の高さを本実施の形態４のように規定することにより、より一層、騒音を抑制することができる。なお、本実施の形態４において、特に記述しない事項については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７２】
図２２は、本発明の実施の形態４に係る羽根車の同一の羽根に設けられた複数の突起を、これら突起が延びる方向と垂直な断面で切断した断面図である。なお、図２２は、紙面右側が翼３の内周縁３１側となっており、紙面左側が翼３の外周縁３２側となっている。すなわち、図２２は、紙面右側が、羽根車１のボス５側となっている。
【００７３】
本実施の形態４に係る軸流送風機１００の羽根車１は、同一の翼３に複数の突起１０が設けられている。これらの突起１０は、羽根車１の径方向に、換言すると翼３の内周縁３１側から外周縁３２側にかけて、規定の間隔を空けて配置されている。ここで、図２２に示すように、同一の翼３に設けられたこれら突起１０おいては、最もボス５から離れた突起１０の高さ（負圧面２と頂部１３との間の距離）が、つまり最も外周縁３２側の突起１０の高さが、当該突起１０以外の突起１０の高さよりも高くなっている。
【００７４】
羽根車１が回転すると、翼３の外周縁３２に、つまり翼３の外周側に翼端渦が発生する。この翼端渦が上述した剥離渦２１と干渉すると、翼３の負圧面２に沿って流れる気流に乱れが生じ、騒音が発生する。しかしながら、本実施の形態４では、上述のように、同一の翼３に設けられたこれら突起１０においては、最もボス５から離れた突起１０の高さ（負圧面２と頂部１３との間の距離）が、つまり最も外周縁３２側の突起１０の高さが、当該突起１０以外の突起１０の高さよりも高くなっている。このため、本実施の形態４に係る羽根車１は、翼端渦と剥離渦２１との干渉を抑制でき、騒音をより一層低減することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  羽根車、２  負圧面、３  翼、５  ボス、６  回転軸、７  剥離渦、８  渦度等値線、９  渦度等値線、１０  突起、１０ａ  第１突起、１０ｂ  端部、１１  内周側側面、１２  外周側側面、１３  頂部、１４  幅、２０  気流、２１  剥離渦、２２  気流、２３  渦、２４  気流、２５  気流、２６  気流、２７  渦、２８  気流、２９  気流、３１  内周縁、３２  外周縁、３３  前縁、３４  後縁、５０  電動機、５１  回転軸部、１００  軸流送風機、２００  羽根車（従来）、２１０  板状突起（従来）、２１０ｂ  端部（従来）。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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