(57)【要約】【課題】騒音を効果的に低減可能な送風機を提供する。【解決手段】複数枚のブレード１１１を有し、回転することによって気流を発生させるファン１１を備え、ブレード１１１の前縁には、先細状に突出する複数個の突起１１４で構成された鋸歯状部１１３が形成されており、突起１１４は、突起１１４の根元側から先端側に向かうにつれて互いに近づく２つの傾斜外縁部１１４ａと、突起１１４の先端側において２つの傾斜外縁部１１４ａ同士を繋ぐ先端側外縁部１１４ｂとを有しており、先端側外縁部１１４ｂは、ブレード１１１の負圧面側にせり上がる気流Ｆ１同士が衝突することを抑制する形状になっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のブレード（１１１）を有し、回転することによって気流を発生させるファン（１１）を備え、
前記ブレード（１１１）の前縁には、先細状に突出する複数個の突起（１１４）で構成された鋸歯状部（１１３）が形成されており、
前記突起（１１４）は、前記突起（１１４）の根元側から先端側に向かうにつれて互いに近づく２つの傾斜外縁部（１１４ａ）と、前記突起（１１４）の先端側において２つの前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士を繋ぐ先端側外縁部（１１４ｂ）とを有しており、
前記先端側外縁部（１１４ｂ）は、前記ブレード（１１１）の負圧面側にせり上がる前記気流（Ｆ１）同士が衝突することを抑制する形状を有していることを特徴とする送風機。
【請求項２】
前記先端側外縁部（１１４ｂ）は、２つの前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士を滑らかに繋ぐ曲線形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項３】
前記鋸歯状部（１１３）は、互いに隣接する２つの前記突起（１１４）の根元側において前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士を滑らかに繋ぐ曲線状の根元側外縁部（１１４ｃ）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の送風機。
【請求項４】
前記先端側外縁部（１１４ｂ）は、２つの前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士を滑らかに繋ぐ円弧形状を有しており、
前記鋸歯状部（１１３）は、互いに隣接する２つの前記突起（１１４）の根元側において前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士を滑らかに繋ぐ円弧状の根元側外縁部（１１４ｃ）を有しており、
前記根元側外縁部（１１４ｃ）の半径（ｒ２）は、前記先端側外縁部（１１４ｂ）の半径（ｒ１）よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項５】
前記傾斜外縁部（１１４ａ）は直線形状を有しており、
前記先端側外縁部（１１４ｂ）は、前記傾斜外縁部（１１４ａ）を前記先端側へ延長した延長線同士の交点（Ｐ１）と、２つの前記傾斜外縁部（１１４ａ）を前記根元側へ延長した延長線同士の交点（Ｐ２）との中点（Ｐ３）よりも前記先端側に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の送風機。
【請求項６】
前記根元側外縁部（１１４ｃ）は、前記中点（Ｐ３）よりも前記根元側に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の送風機。
【請求項７】
前記傾斜外縁部（１１４ａ）は直線形状を有しており、
互いに隣接する２つの前記突起（１１４）の根元側では前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士が直接繋がっており、
前記先端側外縁部（１１４ｂ）は、前記傾斜外縁部（１１４ａ）を前記先端側へ延長した延長線同士の交点（Ｐ１）と、前記突起（１１４）の根元側における前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士の交点（Ｐ４）との中点（Ｐ５）よりも前記先端側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の送風機。
【請求項８】
前記傾斜外縁部（１１４ａ）は直線形状を有しており、
２つの前記傾斜外縁部（１１４ａ）同士がなす角度（θ）は鋭角になっていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンの回転によって気流を発生させる送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、羽根の前縁全体の翼弦方向に複数の三角形の突起を設けて鋸状とした軸流送風機が記載されている。この従来技術では、三角形の突起が縦渦を形成し、前縁全体で空気の剥離を抑えて気流を羽根に付着させて乱流騒音を低減させている。
【０００３】
この従来技術における乱流騒音低減効果は、送風機を小型化するためにファンを高速回転で駆動する場合に顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願人は、上記従来技術によって騒音が低減するメカニズムを詳しく研究した。それによると、上記従来技術では、三角形の突起を構成する２つの斜めの外縁において気流が徐々に羽根の負圧面側にせり上がる。このせり上がる気流は羽根の負圧面側に巻き込む流れとなり、２つの斜めの外縁のそれぞれで巻込む流れが対となって渦流れを生成する（後述する図４を参照）。この渦流れが羽根の負圧面の境界層にエネルギを供給し、境界層の剥離を防止することで、気流の乱れが抑制されて騒音が低減される。
【０００６】
しかしながら、上記従来技術によると、三角形の突起の先端近傍では突起の幅が狭くなっているので、２つの斜めの外縁でせり上がる流れ同士が巻き込む流れとなる前に衝突してしまう（後述する図６を参照）。その結果、突起の先端近傍では渦流れが生成されないので、騒音低減効果を発揮できない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、騒音を効果的に低減可能な送風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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
複数枚のブレード（１１１）を有し、回転することによって気流を発生させるファン（１１）を備え、
ブレード（１１１）の前縁には、先細状に突出する複数個の突起（１１４）で構成された鋸歯状部（１１３）が形成されており、
突起（１１４）は、突起（１１４）の根元側から先端側に向かうにつれて互いに近づく２つの傾斜外縁部（１１４ａ）と、突起（１１４）の先端側において２つの傾斜外縁部（１１４ａ）同士を繋ぐ先端側外縁部（１１４ｂ）とを有しており、
先端側外縁部（１１４ｂ）は、ブレード（１１１）の負圧面側にせり上がる気流（Ｆ１）同士が衝突することを抑制する形状になっていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、突起（１１４）の先端近傍でブレード（１１１）の負圧面側にせり上がる気流（Ｆ１）同士が衝突することを抑制できるので、突起（１１４）の先端近傍においても渦流れを生成でき、ひいては騒音を効果的に低減できる。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における送風機の断面図である。
【図２】第１実施形態における送風機のファンの平面図である。
【図３】第１実施形態における送風機の要部を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態における送風機のファンの要部を示す平面図である。
【図５】傾斜外縁部同士のなす角が鈍角になっているセレーションの平面図である。
【図６】傾斜外縁部が突起の先端まで形成されているセレーションの平面図である。
【図７】第２実施形態における送風機のファンの要部を示す平面図である。
【図８】他の実施形態における送風機のファンの要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
本実施形態における送風機１０を図１に示す。送風機１０は、車両のエンジンルームに搭載されており、ラジエータやコンデンサへ空気を送風する。
【００１４】
ラジエータは、車両のエンジンルームに搭載されており、エンジン冷却水と空気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する。コンデンサは、車両のエンジンルームに搭載されており、車両用空調装置を構成する冷凍サイクルの高圧側冷媒（気相冷媒）と空気とを熱交換して高圧側冷媒を冷却・凝縮させる。
【００１５】
送風機１０は、空気（気体）が軸方向に通り抜ける軸流送風機であり、ファン１１、モータ１２およびシュラウド１３を備えている。ファン１１は、空気（気体）が軸方向に通り抜ける軸流ファンである。
【００１６】
図２、図３に示すように、ファン１１は、ブレード１１１およびボス部１１２を有している。図２中の矢印Ｒｆは、ファン１１の回転方向を示している。ブレード１１１は、ボス部１１２の周囲に複数枚設けられている。ボス部１１２は、モータ１２の回転軸１２１に連結されている。ファン１１は、樹脂（例えばポリプロピレン）にて一体成形されている。
【００１７】
モータ１２は、ファン１１を回転駆動する回転駆動手段であり、電動モータで構成されている。シュラウド１３は、ファン１１を外周側から覆う部材であり、ファン１１から吹き出した空気がファン１１に吸引されてファン１１の前後で空気が循環してしまうことを防止する。
【００１８】
ブレード１１１の前縁部には、セレーション１１３（鋸歯状部）が形成されている。ブレード１１１の前縁部とは、ブレード１１１の進行方向Ｒｆにおける前端部のことである。セレーション１１３は、ブレード１１１およびボス部１１２と一体成形されている。
【００１９】
図４に示すように、セレーション１１３は、複数個の突起１１４がブレード１１１の幅方向（ファン１１の径方向）に並んだ鋸歯状に形成されている。図４中、矢印Ｆ０は、気流の主流方向（ブレード１１１の進行方向Ｒｆと反対方向）を示している。
【００２０】
セレーション１１３の各突起１１４は、ブレード１１１の進行方向Ｒｆに先細状に突出し、各突起１１４は進行方向Ｒｆを中心に略左右対称形状を有している。各突起１１４の外縁は、一対の傾斜外縁部１１４ａ、先端側外縁部１１４ｂおよび根元側外縁部１１４ｃで構成されている。
【００２１】
両傾斜外縁部１１４ａは、突起１１４の根元側から先端側に向かうにつれて互いに近づくように主流方向Ｆ０に対して傾斜している。具体的には、両傾斜外縁部１１４ａは直線状に形成されている。両傾斜外縁部１１４ａ同士のなす角度θは鋭角になっている。
【００２２】
先端側外縁部１１４ｂは、突起１１４の先端側において両傾斜外縁部１１４ａ同士を滑らかに繋ぐ曲線形状を有している。具体的には、先端側外縁部１１４ｂは、円弧形状を有している。先端側外縁部１１４ｂは、両傾斜外縁部１１４ａの延長線（仮想線）同士の間に形成されている。
【００２３】
先端側外縁部１１４ｂは、傾斜外縁部１１４ａを突起１１４の先端側へ延長した延長線同士の交点Ｐ１（仮想点）と、傾斜外縁部１１４ａを突起１１４の根元側へ延長した延長線同士の交点Ｐ２（仮想点）との中点Ｐ３（仮想点）よりも突起１１４の先端側に形成されている。
【００２４】
根元側外縁部１１４ｃは、応力集中によるブレード１１１の破損を防止するために形成されており、互いに隣接する２つの突起１１４突起１１４の根元側において傾斜外縁部１１４ａ同士を滑らかに繋ぐ曲線形状を有している。具体的には、根元側外縁部１１４ｃは、円弧形状を有している。根元側外縁部１１４ｃは、両傾斜外縁部１１４ａの延長線（仮想線）同士の間に形成されている。
【００２５】
根元側外縁部１１４ｃは、中点Ｐ３よりも突起１１４の根元側に形成されている。根元側外縁部１１４ｃの半径ｒ２は、先端側外縁部１１４ｂの半径ｒ１よりも小さくなっている。
【００２６】
上記構成における作動を説明する。モータ１２の回転軸１２１が回転してファン１１を回転駆動することにより、空気がファン１１の軸方向一方側（図１の上方側）から吸い込まれてファン１１の軸方向他方側（図１の下方側）へ吹き出される。
【００２７】
このとき、図４の太矢印に示すように、気流はセレーション１１３の各突起１１４の傾斜外縁部１１４ａで徐々にブレード１１１の負圧面側にせり上がる。ブレード１１１の負圧面とは、ブレード１１１の翼面のうち空気を押す面（圧力面）とは反対の面のことである。
【００２８】
ブレード１１１の負圧面側にせり上がる気流はブレード１１１の負圧面側に巻き込む流れとなり、両傾斜外縁部１１４ａで巻込む流れが対となって渦流れを生成する。この渦流れがブレード１１１の負圧面の境界層にエネルギを供給するので、境界層の剥離を防止して気流の乱れを抑制でき、ひいては騒音を低減できる。
【００２９】
このとき、渦流れのエネルギは、傾斜外縁部１１４ａの先端側から根元側にかけて次第に高められるため、傾斜外縁部１１４ａが長いほど渦流れのエネルギが大きくなって騒音低減効果を高められる。
【００３０】
図５に示すように、両傾斜外縁部１１４ａ同士のなす角θが鈍角の場合、主流方向Ｆ０と傾斜外縁部１１４ａとのなす角度が直角に近くなるので、傾斜外縁部１１４ａでブレード１１１の負圧面側にせり上がる流れの向きは主流方向Ｆ０に近くなる。その結果、両傾斜外縁部１１４ａで巻込む流れが対にならず渦流れを十分に生成できない。
【００３１】
その点に鑑みて、本実施形態では、両傾斜外縁部１１４ａ同士のなす角θを鋭角にしているので、両傾斜外縁部１１４ａでせり上がる流れの向きを主流方向Ｆ０と直交する方向に近づけることができる。その結果、両傾斜外縁部１１４ａで巻込む流れが対になって渦流れを十分に生成できる。
【００３２】
図６に示すように、各突起１１４の先端まで傾斜外縁部１１４ａが形成されていて各突起１１４の先端が尖っている場合、各突起１１４の先端近傍では傾斜外縁部１１４ａ同士が近くなるため、ブレード１１１の負圧面側にせり上がる流れＦ１同士が巻き込む流れとなる前に衝突してしまい、渦流れが生成されなくなってしまう。
【００３３】
その点、本実施形態では、図４に示すように各突起１１４の先端に円弧状の先端側外縁部１１４ｂが形成されているので、先端側外縁部１１４ｂでせり上がる流れＦ１の向きが主流方向Ｆ０に近くなる。そのため、ブレード１１１の負圧面側にせり上がる流れＦ１同士が巻き込む流れとなる前に衝突することを抑制できるので、各突起１１４の先端近傍においても渦流れを生成できる。
【００３４】
図６に示すように、各突起１１４の先端まで傾斜外縁部１１４ａが形成されていて各突起１１４の先端が尖っている場合、各突起１１４の先端では強度が劣り、ファン１１の高速回転時に突起１１４が破損するおそれがある。
【００３５】
その点、本実施形態では、図４に示すように各突起１１４の先端に円弧状の先端側外縁部１１４ｂが形成されているので、強度を確保して高速回転時における破損を防止できる。
【００３６】
図４に示すように、根元側外縁部１１４ｃでは、傾斜外縁部１１４ａからせり上がる流れが集中するため、根元側外縁部１１４ｃの負圧面側で流れが放射状に広がって、騒音や風量低下の原因となる場合がある。
【００３７】
その点に鑑みて、本実施形態では、根元側外縁部１１４ｃの半径ｒ２が先端側外縁部１１４ｂの半径ｒ１よりも小さくなっているので、根元側外縁部１１４ｃの負圧面側で流れが放射状に広がることを抑制でき、ひいては根元側外縁部１１４ｃでの騒音の発生や風量低下を防止できる。
【００３８】
本実施形態では、セレーション１１３の突起１１４は、突起１１４の根元側から先端側に向かうにつれて互いに近づく２つの傾斜外縁部１１４ａと、突起１１４の先端側において２つの傾斜外縁部１１４ａ同士を繋ぐ先端側外縁部１１４ｂとを有しており、先端側外縁部１１４ｂは、ブレード１１１の負圧面側にせり上がる気流同士が衝突することを抑制する形状を有している。
【００３９】
これによると、突起１１４の先端近傍でブレード１１１の負圧面側にせり上がる流れＦ１同士が衝突することを抑制できるので、突起１１４の先端近傍においてもブレード１１１の負圧面側にせり上がる流れＦ１が巻き込む流れとなり、この巻き込む流れが対となって渦流れが生成される。したがって、騒音を効果的に低減できる。
【００４０】
本実施形態では、先端側外縁部１１４ｂは、２つの傾斜外縁部１１４ａ同士を滑らかに繋ぐ曲線形状を有しているので、先端側外縁部１１４ｂにおける気流の剥離を抑制できる。また、突起１１４の強度を確保して高速回転時における破損を防止できる。
【００４１】
本実施形態では、セレーション１１３は、互いに隣接する２つの突起１１４の根元側において傾斜外縁部１１４ａ同士を滑らかに繋ぐ曲線状の根元側外縁部１１４ｃを有しているので、応力集中によるブレード１１１の破損を防止できる。
【００４２】
本実施形態では、先端側外縁部１１４ｂおよび根元側外縁部１１４ｃは円弧形状を有しており、根元側外縁部１１４ｃの半径ｒ２は、先端側外縁部１１４ｂの半径ｒ１よりも小さくなっている。
【００４３】
これによると、根元側外縁部１１４ｃの翼負圧面側で流れが放射状に広がることを抑制できるので、根元側外縁部１１４ｃでの騒音の発生や風量低下を防止できる。
【００４４】
本実施形態では、先端側外縁部１１４ｂは、傾斜外縁部１１４ａを先端側へ延長した延長線同士の交点Ｐ１と、２つの傾斜外縁部１１４ａを根元側へ延長した延長線同士の交点Ｐ２との中点Ｐ３よりも先端側に形成されている。
【００４５】
これによると、傾斜外縁部１１４ａの長さを十分に確保できるので、騒音低減効果を確実に得ることができる。
【００４６】
本実施形態では、根元側外縁部１１４ｃは、傾斜外縁部１１４ａを先端側へ延長した延長線同士の交点Ｐ１と、２つの傾斜外縁部１１４ａを根元側へ延長した延長線同士の交点Ｐ２との中点Ｐ３よりも根元側に形成されている。
【００４７】
これによると、傾斜外縁部１１４ａの長さを十分に確保できるので、騒音低減効果を確実に得ることができる。
【００４８】
本実施形態では、２つの傾斜外縁部１１４ａ同士がなす角度θは鋭角になっている。これによると、両傾斜外縁部１１４ａでせり上がる流れの向きを主流方向Ｆ０と直交する方向に近づけることができるので、両傾斜外縁部１１４ａで巻込む流れが対になって渦流れを十分に生成できる。
【００４９】
（第２実施形態）
上記実施形態では、互いに隣接する２つの突起１１４の根元側において、傾斜外縁部１１４ａ同士が根元側外縁部１１４ｃで繋げられているが、本実施形態では、図７に示すように、互いに隣接する２つの突起１１４の根元側において傾斜外縁部１１４ａ同士が直接繋がっていて、２つの突起１１４の間が尖った切欠形状になっている。
【００５０】
先端側外縁部１１４ｂは、傾斜外縁部１１４ａを突起１１４の先端側へ延長した延長線同士の交点Ｐ１と、突起１１４の根元側における傾斜外縁部１１４同士の交点Ｐ４との中点Ｐ５よりも突起１１４の先端側に形成されている。
【００５１】
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、傾斜外縁部１１４ａの長さを十分に確保できるので、騒音低減効果を確実に得ることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
【００５３】
（１）先端側外縁部１１４ｂが円弧形状になっているが、円弧形状に限定されず、種々の曲線形状でもよい。例えば図８に示すように、複数の円弧を組み合わせた形状であっても良い。
【００５４】
（２）上記実施形態では、先端側外縁部１１４ｂおよび根元側外縁部１１４ｃは、両傾斜外縁部１１４ａ同士を滑らかに繋ぐ形状を有しているが、必ずしも両傾斜外縁部１１４ａ同士の繋がりが滑らかでなくてもよい。
【００５５】
（３）上記実施形態では、先端側外縁部１１４ｂおよび根元側外縁部１１４ｃは曲線形状を有しているが、曲線形状に限定されるものではなく、例えば屈曲した直線形状でもよい。
【００５６】
（４）上記実施形態では、傾斜外縁部１１４ａは直線状に形成されているが、直線状に限定されるものではなく、例えば曲線状に形成されていてもよい。
【００５７】
（５）上記実施形態では、ファン１１は、空気（気体）が軸方向に通り抜ける軸流ファンであるが、これに限定されるものではなく、例えばシロッコファン、ターボファン、貫流ファン等の種々のファンであってもよい。
【００５８】
（６）上記実施形態では、送風機１０は、車両のエンジンルームに搭載されており、ラジエータやコンデンサへ空気を送風するが、送風機１０は、車両の座席（シート）内に搭載されていて、座席の座面から乗員に向けて吹き出す空気を送風するようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１１      ファン
１１１    ブレード
１１３    セレーション（鋸歯状部）
１１４    突起
１１４ａ  傾斜外縁部
１１４ｂ  先端側外縁部
１１４ｃ  根元側外縁部
【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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