(57)【要約】【課題】低騒音化が可能な軸流ファンを提供する。【解決手段】本発明の軸流ファンは、軸流ファンの半径Ｒに対する、軸流ファンの回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離ｒの比ｒ／Ｒを、相対径方向位置νとしたとき、翼の翼根は、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置しており、翼の入口角度β１は、翼根にて２０°〜２６°であるとともに翼端にて６°〜１０°であり、横軸を相対径方向位置ν、縦軸を入口角度β１としたときの入口角度波形は、翼根に対応する相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する。【選択図】図４
2018173037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられるボスと、前記ボスの外周側に設けられた複数の翼とを有する、軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの半径Ｒに対する、前記軸流ファンの回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離ｒの比ｒ／Ｒを、相対径方向位置νとしたとき、前記翼の翼根は、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置しており、
前記翼の入口角度β１は、翼根にて２０°〜２６°であるとともに翼端にて６°〜１０°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記入口角度β１としたときの入口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、軸流ファン。
【請求項２】
前記翼の出口角度β２は、翼根にて５０°〜５８°であるとともに翼端にて３０°〜３２°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記出口角度β２としたときの出口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記翼の取付角度β０は、翼根にて３９°〜４６°であるとともに翼端にて２０°〜２３°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記取付角度β０としたときの取付角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１又は２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記翼の入口角度β１、出口角度β２、及び取付角度β０は、それぞれ次の式（１）〜（３）
β１＝−１３．０ν２−７．７ν＋２８．７    ・・・（１）
β２＝−１１．１ν２−２２．０ν＋６４．４  ・・・（２）
β０＝−１０．７ν２−２０．５ν＋５２．５  ・・・（３）
を満たす、請求項３に記載の軸流ファン。
【請求項５】
前記翼の前縁は、翼根と翼端との間に、回転方向前側に突出した突起部を１つのみ有しており、
前記翼の前縁は、前記突起部に内周側に隣接する部分と、前記突起部に外周側に隣接する部分とが、それぞれ、回転方向後側に凸に湾曲した形状に窪んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項６】
前記突起部は、０．７≦ν≦０．９の範囲内に位置している、請求項５に記載の軸流ファン。
【請求項７】
前記翼の周方向断面における翼弦中心点を通るとともに翼弦に垂直な直線と前記翼の翼厚中心線との交点どうしを結んだ線を、投影翼弦中心線と称するとき、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の前記投影翼弦中心線は、前記投影翼弦中心線の径方向内端から前記投影翼弦中心線の径方向中間部にある湾曲開始点までの第１部分が、一定の前傾角で上流側へ傾斜しており、前記湾曲開始点から前記投影翼弦中心線の径方向外端までの第２部分が、前記径方向外端に向かうにつれて徐々に前傾角が増大するように湾曲しており、
前記湾曲開始点は、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項８】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線の径方向外端での前傾角を、第１前傾角δｚｓとしたとき、前記第１前傾角δｚｓが、５０°〜６０°である、請求項７に記載の軸流ファン。
【請求項９】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線を前記回転軸線まで延長させてなる仮想投影翼弦中心線の両端を結んだ直線の前傾角を、第２前傾角δzｔとしたとき、前記第２前傾角δzｔが、１９．９°〜２０．４°であり、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記投影翼弦中心線の前記第１部分の前傾角を、前記第３前傾角δｚｗとしたとき、前記第３前傾角δｚｗが、１５．３°〜１６．１°である、請求項７又は８に記載の軸流ファン。
【請求項１０】
任意の径方向位置における前記翼の翼弦長をｃとし、当該径方向位置における前記翼の最大反り高さをｈとし、当該径方向位置における前記翼の反り度Ｘを次の式（４）
Ｘ＝（ｈ／ｃ）×１００（％）  ・・・（４）
により定義したとき、前記前記翼の反り度Ｘは、翼根にて６．１〜６．３％であるとともに翼端にて４．９〜５．１％であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記反り度Ｘとしたときの反り度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、直線状に、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸に取り付けられるボスの外周側に複数の翼が設けられた軸流ファンには、低騒音化への要望が高く、従来より低騒音化に向けた様々な取り組みが行われてきた（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の軸流ファンにおいては、低騒音化に関し、依然として改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためにされたものであり、低騒音化が可能な軸流ファン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】
上記目的を達成するための本発明の要旨構成は、次の通りである。
【０００７】
本発明の軸流ファンは、
回転軸に取り付けられるボスと、前記ボスの外周側に設けられた複数の翼とを有する、軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの半径Ｒに対する、前記軸流ファンの回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離ｒの比ｒ／Ｒを、相対径方向位置νとしたとき、前記翼の翼根は、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置しており、
前記翼の入口角度β１は、翼根にて２０°〜２６°であるとともに翼端にて６°〜１０°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記入口角度β１としたときの入口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する。
本発明の軸流ファンによれば、低騒音化が可能となる。
【０００８】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記翼の出口角度β２は、翼根にて５０°〜５８°であるとともに翼端にて３０°〜３２°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記出口角度β２としたときの出口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、低騒音化を可能にしつつ、ファンの効率を向上できる。
【０００９】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記翼の取付角度β０は、翼根にて３９°〜４６°であるとともに翼端にて２０°〜２３°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記取付角度β０としたときの取付角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、低騒音化を可能にしつつ、ファンの効率を向上できる。
【００１０】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記翼の入口角度β１、出口角度β２、及び取付角度β０は、それぞれ次の式（１）〜（３）
β１＝−１３．０ν２−７．７ν＋２８．７    ・・・（１）
β２＝−１１．１ν２−２２．０ν＋６４．４  ・・・（２）
β０＝−１０．７ν２−２０．５ν＋５２．５  ・・・（３）
を満たすと、好適である。
これにより、低騒音化とファンの効率向上とを、さらに良好に両立できる。
【００１１】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記翼の前縁は、翼根と翼端との間に、回転方向前側に突出した突起部を１つのみ有しており、
前記翼の前縁は、前記突起部に内周側に隣接する部分と、前記突起部に外周側に隣接する部分とが、それぞれ、回転方向後側に凸に湾曲した形状に窪んでいると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００１２】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記突起部は、０．７≦ν≦０．９の範囲内に位置していると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００１３】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記翼の周方向断面における翼弦中心点を通るとともに翼弦に垂直な直線と前記翼の翼厚中心線との交点どうしを結んだ線を、投影翼弦中心線と称するとき、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の前記投影翼弦中心線は、前記投影翼弦中心線の径方向内端から前記投影翼弦中心線の径方向中間部にある湾曲開始点までの第１部分が、一定の前傾角で上流側へ傾斜しており、前記湾曲開始点から前記投影翼弦中心線の径方向外端までの第２部分が、前記径方向外端に向かうにつれて徐々に前傾角が増大するように湾曲しており、
前記湾曲開始点は、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置していると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００１４】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線の径方向外端での前傾角を、第１前傾角δｚｓとしたとき、前記第１前傾角δｚｓが、５０°〜６０°であると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００１５】
本発明の軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線を前記回転軸線まで延長させてなる仮想投影翼弦中心線の両端を結んだ直線の前傾角を、第２前傾角δzｔとしたとき、前記第２前傾角δzｔが、１９．９°〜２０．４°であり、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記投影翼弦中心線の前記第１部分の前傾角を、前記第３前傾角δｚｗとしたとき、前記第３前傾角δｚｗが、１５．３°〜１６．１°であると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００１６】
本発明の軸流ファンにおいて、
任意の径方向位置における前記翼の翼弦長をｃとし、当該径方向位置における前記翼の最大反り高さをｈとし、当該径方向位置における前記翼の反り度Ｘを次の式（４）
Ｘ＝（ｈ／ｃ）×１００（％）  ・・・（４）
により定義したとき、前記前記翼の反り度Ｘは、翼根にて６．１〜６．３％であるとともに翼端にて４．９〜５．１％であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記反り度Ｘとしたときの反り度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、直線状に、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低騒音化が可能な軸流ファンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸流ファンの平面図である。
【図２】図２（ａ）は図１の軸流ファンの斜視図であり、図２（ｂ）は図１の軸流ファンの側面図である。
【図３】図１の翼を、任意の径方向位置におけるＩ−Ｉ線に沿った断面により示す、周方向断面図である。
【図４】図１の翼における入口角度波形、出口角度波形、取付角度波形を概略的に示す図である。
【図５】図１の翼における反り度波形を概略的に示す図である。
【図６】図１の翼における投影翼弦中心線を、軸流ファンの回転軸線を含む平面上に周方向に投影した状態で示す、投影図である。
【図７】実施例１及び比較例１の軸流ファンの翼における入口角度波形、出口角度波形、取付角度波形を示す図である。
【図８】実施例１及び比較例１の軸流ファンの翼における反り度波形を示す図である。
【図９】図９（ａ）は実施例１の軸流ファンの解析結果を示す図であり、図９（ｂ）は比較例１の軸流ファンの解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
本発明の軸流ファンは、任意の用途に利用できるものであり、例えば、工場や倉庫での換気、送風（給気）若しくは排風（排気）用の圧力扇、あるいは、機器へ組込まれる圧力扇等に、好適に利用できるものである。
【００２０】
図１〜図６を参照しながら、本発明の一実施形態に係る軸流ファンについて説明する。
図１は、本実施形態１に係る軸流ファン１を軸方向一方側から観た様子を示す平面図であり、軸流ファン１を軸方向に垂直な平面に投影した様子を示す投影図でもある。ここで、「軸方向」とは、軸流ファン１の回転軸線Ｏに平行な方向である。図２（ａ）は、図１の軸流ファン１の斜視図であり、図２（ｂ）は、図１の軸流ファン１を径方向に観たときの様子を示す側面図である。本実施形態の軸流ファン１は、圧力扇に利用されるのに特に好適なものである。図１及び図２に示すように、軸流ファン１（羽根車）は、図示しないモータの回転軸に取り付けられる円筒状のボス１０と、ボス１０の外周側に放射状に設けられた複数（図の例では３つ）の翼２０とを、備えている。
軸流ファン１の外径は、例えば２００〜１０５０ｍｍである。
【００２１】
本明細書では、軸流ファン１における軸方向両側のうち、図１に示す側を「正面側」と称し、その反対側を「背面側」と称する。図２から判るように、本例では、翼２の前縁２０ｌｅが後縁２０ｔｅよりも背面側にある。図示しないモータは、例えば排気用は軸流ファン１の背面側に、給気用は軸流ファン１の正面側に配置される。軸流ファン１がモータの回転軸によって回転される間、風は、背面側から正面側へ送られる。各図には、軸流ファン１の回転方向ＲＤと、軸流ファン１の回転時の通風方向ＷＤとを、それぞれ矢印により示す。  
【００２２】
図１を参照し、軸流ファン１の半径Ｒ（ｍｍ）に対する、軸流ファン１の回転軸線Ｏから任意の径方向位置までの径方向距離ｒ（ｍｍ）の比ｒ／Ｒを、相対径方向位置ν（単位なし）と定義する（すなわちν＝ｒ／Ｒ）。本実施形態では、翼２０の翼根２０ｒが、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置している。
ここで、翼根２０ｒは、翼２０の径方向内端であり、図１のように翼２０を平面視したときに、翼根２０ｒは周方向に沿って延在している。翼端２０ｔは、翼２０の径方向外端であり、翼２０を平面視したときに、周方向に沿って延在している。軸流ファン１の半径Ｒは、回転軸線Ｏから翼端２０ｔまでの径方向距離である。
図の例では、翼２０の翼根２０ｒがボス１０の外周面から離れており、翼２０が中間取付部材３０（図の例ではスパイダ部材）を介してボス１０の外周面に対して固定されている。中間取付部材３０は、その内周側部分がボス１０の外周面に固定されており、中間取付部材３０の外周側部分が、各翼２０と、図示しない固定具（リベット等）による締結、あるいは、溶接等によって、固定されている。
ただし、翼２０は、中間取付部材３０を介さずに、ボス１０に直接固定されるか、あるいは、ボス１０と一体に構成されることにより、翼根２０ｒがボス１０の外周面上に位置していてもよい。この場合でも、翼根２０ｒは、０．３≦ν≦０．５の範囲内にあるものとする。
翼２の翼端２０ｔは、ν＝１．０の位置にある。
【００２３】
図３は、図１の翼２０を任意の径方向位置におけるＩ−Ｉ線（図１）に沿った断面により示す周方向断面図である。ここで、翼２０の「周方向断面」は、翼２０をある任意の径方向位置で円筒面により切断したときの断面を平面に展開したものである。図３では、便宜のため、軸流ファン１の回転軸線Ｏも併せて示している。
ここで、図３を参照しながら、翼２０の入口角度β１、出口角度β２、取付角度β０の定義を説明する。翼２０の入口角度β１、出口角度β２、取付角度β０は、それぞれ、径方向位置毎に値が異なる。
図３に示すように、ある任意の径方向位置における翼２０の「入口角度β１」とは、当該径方向位置での翼２０の周方向断面において、翼２０の前縁２０ｌｅでの接線の、回転軸線Ｏに垂直な方向（以下、軸直方向という。）に対する鋭角側の角度である。
また、ある任意の径方向位置における翼２０の「出口角度β２」とは、当該径方向位置での翼２０の周方向断面において、翼２０の後縁２０ｔｅでの接線の、軸直方向に対する鋭角側の角度である。
また、ある任意の径方向位置における翼２０の「取付角度β０」とは、当該径方向位置での翼２０の周方向断面において、翼２０の翼弦ＣＬの、軸直方向に対する鋭角側の角度である。翼２０の翼弦ＣＬは、翼２０の周方向断面において、前縁２０ｌｅ及び後縁２０ｔｅどうしを結んだ直線である。
なお、図の例では、翼２０の周方向断面における翼厚が均一であるが、翼２０の周方向断面における翼厚が均一でない場合は、翼２０の「接線」とは、翼２０の周方向断面における、翼厚中心線の接線を指すものとする。
【００２４】
図４は、図１の翼２０における入口角度波形（図４において符号β１により示す波形）、出口角度波形（図４において符号β２により示す波形）、取付角度波形（図４において符号β０により示す波形）を、概略的に示している。入口角度波形は、横軸を相対径方向位置ν、縦軸を入口角度β１（°）としたときの波形であり、出口角度波形は、横軸を相対径方向位置ν、縦軸を出口角度β２（°）としたときの波形であり、取付角度波形は、横軸を相対径方向位置ν、縦軸を取付角度β０（°）としたときの波形である。図４では、便宜のため、入口角度波形、出口角度波形、取付角度波形を、共通の横軸及び縦軸を用いて示している。
【００２５】
図４に示すように、本実施形態の軸流ファン１は、翼２０の入口角度β１が、翼根２０ｒにて２０°〜２６°であるとともに、翼端２０ｔにて６°〜１０°であり、入口角度波形（図４において符号β１により示す波形）が、翼根２０ｒに対応する相対径方向位置νで最大となり、翼端２０ｔに対応する相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有するものである。
本実施形態によれば、翼２０の入口角度β１を上記のように設定することにより、翼２０の翼根２０ｒから翼端２０ｔまでの全域で、入口角度β１を、軸流ファン１の回転時における翼２０への気流の流入角度にほぼ一致させることが可能となる。これにより、回転時において翼２０の表面での剥離を抑制し、気流を翼２０の表面に沿わせることができる。これにより、騒音を低減できる。また、気流が翼２０の表面に沿うことにより、気流が回転方向ＲＤに沿って流れるように整流化されるので、例えば軸流ファン１の外周側にベルマウス等の枠体を設けて圧力扇等を構成した場合に、気流が遠心力によって外周側に流れて枠体に衝突するのが抑制されることによっても、騒音を低減できる。
なお、一般的に、回転時における翼の表面での剥離は、翼全体のうち、特に前縁側かつ翼端側（以下、前縁翼端側ともいう。）の部分で、特に顕著になる傾向がある。本実施形態によれば、翼２０の入口角度β１を翼端２０ｔにて６°〜１０°と小さく設定したことにより、翼２０の前縁翼端側の部分での剥離を、効果的に低減でき、ひいては、騒音を効果的に低減できる。
【００２６】
翼２０の入口角度β１は、次の式（１）
β１＝−１３．０ν２−７．７ν＋２８．７    ・・・（１）
を満たすと、好適である。
これにより、入口角度β１を、気流の流入角度にさらに近づけることできるので、さらなる低騒音化が可能となる。
【００２７】
図４に示すように、翼２０の出口角度β２は、翼根２０ｒにて５０°〜５８°であるとともに翼端２０ｔにて３０°〜３２°であり、出口角度波形（図４において符号β２により示す波形）が、翼根２０ｒに対応する相対径方向位置νで最大となり、翼端２０ｔに対応する相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、低騒音化を可能としつつ、ファンの効率を向上できる。特に、翼２０の出口角度β２を、翼根２０ｒにて５０°〜５８°と大きく設定したことにより、ファンの効率（ひいては送風性能）を大きく向上できる。
上述のとおり、翼２０の翼端２０ｔでの入口角度β１を小さく設定した分、ファンの効率が低下するおそれがあるが、上記のように翼根２０ｒでの出口角度β２を大きく設定することにより、ファンの効率低下を抑制できる。
【００２８】
翼２０の出口角度β２は、次の式（２）
β２＝−１１．１ν２−２２．０ν＋６４．４  ・・・（２）
を満たすと、好適である。
これにより、低騒音化とファンの効率向上とを、さらに良好に両立できる。
【００２９】
図４に示すように、翼２０の取付角度β０は、翼根にて３９°〜４６°であるとともに翼端にて２０°〜２３°であり、取付角度波形（図４において符号β０により示す波形）が、翼根２０ｒに対応する相対径方向位置νで最大となり、翼端２０ｔに対応する相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、低騒音化を可能としつつ、ファンの効率を向上できる。特に、翼２０の取付角度β０を、翼根２０ｒにて３９°〜４６°と大きく設定したことにより、ファンの効率を大きく向上できる。
上述のとおり、翼２０の翼端２０ｔでの入口角度β１を小さく設定した分、ファンの効率が低下するおそれがあるが、上記のように翼根２０ｒでの取付角度β０を大きく設定することにより、ファンの効率低下を抑制できる。
【００３０】
翼２０の取付角度β０は、次の式（３）
β０＝−１０．７ν２−２０．５ν＋５２．５  ・・・（３）
を満たすと、好適である。
これにより、低騒音化とファンの効率向上とを、さらに良好に両立できる。
【００３１】
図５は、図１の翼２０における反り度波形を、概略的に示している。反り度波形は、横軸を相対径方向位置ν、縦軸を反り度Ｘ（％）としたときの波形である。翼２０の反り度Ｘは、径方向位置毎に値が異なる。
ある任意の径方向位置における翼２０の反り度Ｘは、当該径方向位置における翼２０の翼弦長をｃとし、当該径方向位置における翼２０の最大反り高さをｈとしたとき、次の式（４）
Ｘ＝（ｈ／ｃ）×１００（％）  ・・・（４）
により定義される。
図３に示すように、ある任意の径方向位置における翼２０の「翼弦長ｃ」とは、当該径方向位置での翼２０の周方向断面における、翼弦ＣＬの長さである。ある任意の径方向位置における翼２０の「最大反り高さｈ」とは、当該径方向位置での翼２０の周方向断面における、翼厚中心線から翼弦ＣＬに下ろした垂線の最大長さである。
図５に示すように、翼２０の反り度Ｘは、翼根２０ｒにて６．１〜６．３％であるとともに翼端２０ｔにて４．９〜５．１％であり、反り度波形が、翼根２０ｒに対応する相対径方向位置νで最大となり、翼端２０ｔに対応する相対径方向位置νに向かうにつれて、直線状に、徐々に下側に向かう形状を有すると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００３２】
図６は、図１の翼２０における投影翼弦中心線ＣＣＬを、軸流ファン１の回転軸線Ｏを含む平面上に周方向に投影した状態で示す、投影図である。
「投影翼弦中心線ＣＣＬ」とは、翼２０の翼根２０ｒから翼端２０ｔまでの各投影翼弦中心点ＣＬＰ’どうしを結んだ仮想線である。「投影翼弦中心点ＣＬＰ’」とは、図３に示すように、翼２０の周方向断面における、翼弦ＣＬの中心点（翼弦中心点ＣＬＰ）を通るとともに翼弦ＣＬに垂直な直線と翼２０の翼厚中心線との交点である。図１の平面図には、投影翼弦中心線ＣＣＬを軸方向に投影した状態で示している。
図６に戻り、本例の翼２０の投影翼弦中心線ＣＣＬは、回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向内端Ｐｒから投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向中間部にある湾曲開始点Ｐｗまでの第１部分ＣＣＬ１と、湾曲開始点Ｐｗから投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向外端Ｐｔまでの第２部分ＣＣＬ２とからなる。投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向内端Ｐｒは、翼根２０ｒに対応する相対径方向位置νにあり、投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向外端Ｐｔは、翼端２０ｔに対応する相対径方向位置νにある。
回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬの第１部分ＣＣＬ１は、一定の前傾角δｚで上流側へ向かって傾斜している。回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬの第２部分ＣＣＬ２は、径方向外端Ｐｔに向かうにつれて、徐々に前傾角δｚが増大するように、下流側に凸の湾曲形状に沿って、上流側へ向かって湾曲している。
ここで、「前傾角δｚ」とは、図６に示すように、軸直方向に対して上流側へ向かう方向を正（+）としたときの、軸直方向に対する鋭角側の角度である。投影翼弦中心線ＣＣＬ上のある点での前傾角δｚは、投影翼弦中心線ＣＣＬの当該点での接線の、軸直方向に対する鋭角側の角度である。
このように、回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬが、直線状の第１部分ＣＣＬ１とそれより外周側における湾曲状の第２部分ＣＣＬ２とからなることにより、例えば仮に投影翼弦中心線ＣＣＬの全体が直線状である場合に比べて、回転時における翼２０の表面での剥離を抑制し、ひいては、騒音を低減できる。また、例えば軸流ファン１の外周側にベルマウス等の枠体を設けて圧力扇等を構成した場合に、気流が遠心力によって外周側に流れて枠体に衝突するのが抑制されることによっても、騒音を低減できる。
そして、湾曲開始点Ｐｗは、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置していると、好適であり、ν＝０．８０の位置にあると、さらに好適である。これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００３３】
図６に示す回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、翼２０の投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向外端Ｐｔでの前傾角δｚ（すなわち、投影翼弦中心線ＣＣＬの径方向外端Ｐｔでの接線の前傾角δｚ）を、第１前傾角δｚｓとしたとき、第１前傾角δｚｓは、５０°〜６０°であると、好適である。
これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００３４】
図６に示す回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、翼２０の投影翼弦中心線ＣＣＬを軸流ファン１の回転軸線Ｏまで延長させてなる仮想投影翼弦中心線ＶＣＣＬの両端を結んだ直線の前傾角δｚを、第２前傾角δzｔとしたとき、第２前傾角δzｔは、１９．９°〜２０．４°であると、好適である。これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
ここで、回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、「仮想投影翼弦中心線ＶＣＣＬ」は、投影翼弦中心線ＣＣＬと、投影翼弦中心線ＣＣＬの第１部分ＣＣＬ１から回転軸線Ｏまでの延長線ＥＬとからなる。
また、回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬの第１部分ＣＣＬ１の前傾角δｚを、第３前傾角δｚｗとしたとき、第３前傾角δｚｗは、１５．３°〜１６．１°であると、好適である。これにより、さらなる低騒音化が可能となる。
【００３５】
図１の例では、翼２０の前縁２０ｌｅは、翼根２０ｒと翼端２０ｔとの間に、回転方向ＲＤ前側に突出した突起部２１を１つのみ有している。翼２０の前縁２０ｌｅは、突起部２１に内周側に隣接する部分２２と、突起部２１に外周側に隣接する部分２３とが、それぞれ、回転方向ＲＤ後側に凸に湾曲した形状に窪んでいる。これにより、翼２０の平面視において、前縁２０ｌｅは、略「３」の字の形状をなしている。
これにより、翼２０の前縁側の部分での剥離を、効果的に低減でき、ひいては、さらなる低騒音化が可能となる。
【００３６】
なお、突起部２１は、０．７≦ν≦０．９の範囲内に位置していると、好適であり、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置していると、より好適であり、ν＝０．８０の位置にあると、さらに好適である。このように、突起部２１を翼端２０ｔ側に配置することで、翼２０の前縁翼端側の部分での剥離を、効果的に低減でき、ひいては、さらなる低騒音化が可能となる。
図１の例では、突起部２１が、投影翼弦中心線ＣＣＬの湾曲開始点Ｐｗと同じ径方向位置にある。これにより、翼２０の前縁側の部分での剥離を、効果的に低減でき、ひいては、さらなる低騒音化が可能となる。
【実施例】
【００３７】
本発明の実施例１、比較例１の軸流ファンについて、解析により評価したので、図７〜図９及び表１を参照しながら説明する。
実施例１、比較例１の軸流ファンは、軸流ファンの外径が同じで、翼の翼根がν＝０．４の位置にあった。
実施例１の軸流ファンは、図１及び図２に示す形状の軸流ファン１を備えるものであり、図１〜図６を参照して上述した例の構成を全て備えたものであった。例えば、翼２０の入口角度β１、出口角度β２、取付角度β０が、上記式（１）〜（３）を満たしていた。また、投影翼弦中心線ＣＣＬの湾曲開始点Ｐｗと、前縁２０ｌｅの突起部２１とが、ともに、ν＝０．８０の位置にあった。また、第１前傾角はδｚｓ＝５２°、第２前傾角はδｚｔ＝２０°、第３前傾角はδｚｗ＝１６°であった。
比較例１の軸流ファン１は、回転軸線Ｏを含む平面上への投影面において、投影翼弦中心線ＣＣＬの全体が直線状であった。また、翼の前縁が、突起部２１を有さず、翼の平面視において、前縁の全体が回転方向ＲＤ後側に凸に窪んだ「ノ」の字形状をなしていた。
その他の実施例１、比較例１の詳細は、下記表１に示すとおりであった。図７は、実施例１及び比較例１の軸流ファンの翼における入口角度波形（β１）、出口角度波形（β２）、取付角度波形（β０）を示しており、下記表１の数値に基づいて作成されたものである。図８は、実施例１及び比較例１の軸流ファンの翼における反り度波形を示しており、下記表１の数値に基づいて作成されたものである。
図９に示すように、解析ソフトウェア上で、実施例１、比較例１の軸流ファンとその外周側を囲むベルマウス等とからなる圧力扇のモデルを作製し、各軸流ファンをそれぞれ同じ回転数で回転させたときの気流の流れ及び騒音のシミュレーションを実施し、評価した。
【００３８】
【表１】
2018173037.tif 000003
【００３９】
図９（ａ）は実施例１の軸流ファンの解析結果を示す図であり、図９（ｂ）は比較例１の軸流ファンの解析結果を示す図である。
これらの図において、図９（ｂ）の比較例１において符号Ａ’の指す部分を見ると、翼の前縁翼端側の表面の露出面積（黒色部分の面積）が多く、翼の前縁翼端側の表面に気流（灰色部分）が沿っていないことがわかる。これに対し、図９（ａ）の実施例１において符号Ａの指す部分を見ると、翼の前縁翼端側の表面の露出面積（黒色部分の面積）が少ない分、翼の前縁翼端側の表面に気流（灰色部分）が沿っていることがわかる。
また、図９（ｂ）の比較例１において符号Ｂ’の指す部分を見ると、翼の翼端近傍に周方向に沿って生じている渦（灰色部分）が、ベルマウスに衝突しており、また、空間部分の面積（黒色部分の面積）が少ないため、衝突の範囲が大きいことがわかる。これに対し、図９（ａ）の実施例１において符号Ｂの指す部分を見ると、翼の翼端近傍に周方向に沿って生じている渦（灰色部分）渦が、ベルマウスにほとんど衝突しておらず、また、空間部分の面積（黒色部分の面積）が大きいため、衝突の範囲が小さいことがわかる。
また、騒音のシミュレーションの結果、実施例１のほうが比較例１よりも騒音レベルが低かった。
このように、本発明の軸流ファンによれば低騒音化が可能となることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の軸流ファンは、任意の用途に利用できるものであり、例えば、工場や倉庫での換気、送風（給気）若しくは排風（排気）用の圧力扇、あるいは、機器への組込まれる圧力扇等に、好適に利用できるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１  軸流ファン
１０  ボス
２０  翼
２０ｒ  翼根
２０ｔ  翼端
２０ｌｅ  前縁
２０ｔｅ  後縁
２１  前縁の突起部
２２  前縁のうち、突起部に内周側に隣接する部分
２３  前縁のうち、突起部に外周側に隣接する部分
３０  中間取付部材
ＣＣＬ  投影翼弦中心線
ＣＣＬ１  投影翼弦中心線の第１部分
ＣＣＬ２  投影翼弦中心線の第２部分
ＣＬ  翼弦
ＣＬＰ  翼弦中心点
ＣＬＰ’  投影翼弦中心点
ｃ  翼弦長
ＥＬ  延長線
ｈ  最大反り高さ
Ｏ  回転軸線
Ｐｒ  投影翼弦中心線の径方向内端
Ｐｗ  投影翼弦中心線の湾曲開始点
Ｐｔ  投影翼弦中心線の径方向外端
Ｒ  軸流ファンの半径
ＲＤ  回転方向
Ｒｗ  回転軸線から湾曲開始点までの径方向距離
ｒ  回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離
ＶＣＣＬ  仮想投影翼弦中心線
Ｘ  反り度
ＷＤ  通風方向
β１  入口角度
β２  出口角度
β０  取付角度
δｚ  前傾角
δｚｓ  第１前傾角
δｚｔ  第２前傾角
δｚｗ  第３前傾角
ν  相対径方向位置
【図１】
2018173037.tif 000004
【図２】
2018173037.tif 000005
【図３】
2018173037.tif 000006
【図４】
2018173037.tif 000007
【図５】
2018173037.tif 000008
【図６】
2018173037.tif 000009
【図７】
2018173037.tif 000010
【図８】
2018173037.tif 000011
【図９】
2018173037.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【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】
回転軸に取り付けられるボスと、前記ボスの外周側に設けられた複数の翼とを有する、軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの半径Ｒに対する、前記軸流ファンの回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離ｒの比ｒ／Ｒを、相対径方向位置νとしたとき、前記翼の翼根は、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置しており、
前記翼の入口角度β１は、翼根にて２０°〜２６°であるとともに翼端にて６°〜１０°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記入口角度β１としたときの入口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、軸流ファン。
【請求項２】
前記翼の出口角度β２は、翼根にて５０°〜５８°であるとともに翼端にて３０°〜３２°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記出口角度β２としたときの出口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記翼の取付角度β０は、翼根にて３９°〜４６°であるとともに翼端にて２０°〜２３°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記取付角度β０としたときの取付角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１又は２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記翼の入口角度β１、出口角度β２、及び取付角度β０は、それぞれ次の式（１）〜（３）
β１＝−１３．０ν２−７．７ν＋２８．７    ・・・（１）
β２＝−１１．１ν２−２２．０ν＋６４．４  ・・・（２）
β０＝−１０．７ν２−２０．５ν＋５２．５  ・・・（３）
を満たす、請求項３に記載の軸流ファン。
【請求項５】
前記翼の前縁は、翼根と翼端との間に、回転方向前側に突出した突起部を１つのみ有しており、
前記翼の前縁は、前記突起部に内周側に隣接する部分と、前記突起部に外周側に隣接する部分とが、それぞれ、回転方向後側に凸に湾曲した形状に窪んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項６】
前記突起部は、０．７≦ν≦０．９の範囲内に位置している、請求項５に記載の軸流ファン。
【請求項７】
前記翼の周方向断面における翼弦中心点を通るとともに翼弦に垂直な直線と前記翼の翼厚中心線との交点どうしを結んだ線を、投影翼弦中心線と称するとき、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の前記投影翼弦中心線は、前記投影翼弦中心線の径方向内端から前記投影翼弦中心線の径方向中間部にある湾曲開始点までの第１部分が、一定の前傾角で上流側へ傾斜しており、前記湾曲開始点から前記投影翼弦中心線の径方向外端までの第２部分が、前記径方向外端に向かうにつれて徐々に前傾角が増大するように湾曲しており、
前記湾曲開始点は、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項８】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線の径方向外端での前傾角を、第１前傾角δｚｓとしたとき、前記第１前傾角δｚｓが、５０°〜６０°である、請求項７に記載の軸流ファン。
【請求項９】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線を前記回転軸線まで延長させてなる仮想投影翼弦中心線の両端を結んだ直線の前傾角を、第２前傾角δzｔとしたとき、前記第２前傾角δzｔが、１９．９°〜２０．４°であり、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記投影翼弦中心線の前記第１部分の前傾角を、第３前傾角δｚｗとしたとき、前記第３前傾角δｚｗが、１５．３°〜１６．１°である、請求項７又は８に記載の軸流ファン。
【請求項１０】
任意の径方向位置における前記翼の翼弦長をｃとし、当該径方向位置における前記翼の最大反り高さをｈとし、当該径方向位置における前記
度Ｘを次の式（４）
Ｘ＝（ｈ／ｃ）×１００（％）  ・・・（４）
により定義したとき、前記翼の反り度Ｘは、翼根にて６．１〜６．３％であるとともに翼端にて４．９〜５．１％であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記反り度Ｘとしたときの反り度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、直線状に、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月3日(2018.4.3)
【手続補正１】
【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】
回転軸に取り付けられるボスと、前記ボスの外周側に設けられた複数の翼とを有する、軸流ファンにおいて、
前記軸流ファンの半径Ｒに対する、前記軸流ファンの回転軸線から任意の径方向位置までの径方向距離ｒの比ｒ／Ｒを、相対径方向位置νとしたとき、前記翼の翼根は、０．３≦ν≦０．５の範囲内に位置しており、
前記翼の入口角度β１は、翼根にて２０°〜２６°であるとともに翼端にて６°〜１０°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記入口角度β１としたときの入口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、軸流ファン。
【請求項２】
前記翼の出口角度β２は、翼根にて５０°〜５８°であるとともに翼端にて３０°〜３２°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記出口角度β２としたときの出口角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記翼の取付角度β０は、翼根にて３９°〜４６°であるとともに翼端にて２０°〜２３°であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記取付角度β０としたときの取付角度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、上に凸の湾曲線に沿って、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１又は２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記翼の入口角度β１、出口角度β２、及び取付角度β０は、それぞれ次の式（１）〜（３）
β１＝−１３．０ν２−７．７ν＋２８．７    ・・・（１）
β２＝−１１．１ν２−２２．０ν＋６４．４  ・・・（２）
β０＝−１０．７ν２−２０．５ν＋５２．５  ・・・（３）
を満たす、請求項３に記載の軸流ファン。
【請求項５】
前記翼の前縁は、翼根と翼端との間に、回転方向前側に突出した突起部を１つのみ有しており、
前記翼の前縁は、前記突起部に内周側に隣接する部分と、前記突起部に外周側に隣接する部分とが、それぞれ、回転方向後側に凸に湾曲した形状に窪んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項６】
前記突起部は、０．７≦ν≦０．９の範囲内に位置している、請求項５に記載の軸流ファン。
【請求項７】
前記翼の周方向断面における翼弦中心点を通るとともに翼弦に垂直な直線と前記翼の翼厚中心線との交点どうしを結んだ線を、投影翼弦中心線と称するとき、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の前記投影翼弦中心線は、前記投影翼弦中心線の径方向内端から前記投影翼弦中心線の径方向中間部にある湾曲開始点までの第１部分が、一定の前傾角で上流側へ傾斜しており、前記湾曲開始点から前記投影翼弦中心線の径方向外端までの第２部分が、前記径方向外端に向かうにつれて徐々に前傾角が増大するように湾曲しており、
前記湾曲開始点は、０．７８≦ν≦０．８２の範囲内に位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸流ファン。
【請求項８】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線の径方向外端での前傾角を、第１前傾角δｚｓとしたとき、前記第１前傾角δｚｓが、５０°〜６０°である、請求項７に記載の軸流ファン。
【請求項９】
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記翼の投影翼弦中心線を前記回転軸線まで延長させてなる仮想投影翼弦中心線の両端を結んだ直線の前傾角を、第２前傾角δzｔとしたとき、前記第２前傾角δzｔが、１９．９°〜２０．４°であり、
前記軸流ファンの回転軸線を含む平面上への投影面において、前記投影翼弦中心線の前記第１部分の前傾角を、第３前傾角δｚｗとしたとき、前記第３前傾角δｚｗが、１５．３°〜１６．１°である、請求項７又は８に記載の軸流ファン。
【請求項１０】
任意の径方向位置における前記翼の翼弦長をｃとし、当該径方向位置における前記翼の最大反り高さをｈとし、当該径方向位置における前記翼の反り度Ｘを次の式（４）
Ｘ＝（ｈ／ｃ）×１００（％）  ・・・（４）
により定義したとき、前記翼の反り度Ｘは、翼根にて６．１〜６．３％であるとともに翼端にて４．９〜５．１％であり、
横軸を前記相対径方向位置ν、縦軸を前記反り度Ｘとしたときの反り度波形は、翼根に対応する前記相対径方向位置νで最大となり、翼端に対応する前記相対径方向位置νに向かうにつれて、直線状に、徐々に下側に向かう形状を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸流ファン。