(57)【要約】【課題】送風機羽根車をファン効率の観点から、羽根枚数が２枚から構成し、それから発生する回転騒音を低減する事を目的としたものである。【解決手段】略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる斜流状の送風機羽根車の翼で、翼の代表自乗平均半径位置での翼の弦長Ｌと翼の半径方向の代表実長さｂの比であるアスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲に設定し、且つ、羽根枚数が２枚からなる羽根車において、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる斜流状の送風機羽根車の翼で、翼の代表自乗平均半径位置での翼の弦長Ｌと翼の半径方向の代表実長さｂの比であるアスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲に設定し、且つ、羽根枚数が２枚からなる羽根車において、前記翼の外周縁部分を除く一部の範囲で前記弦長Ｌの中央より後縁側に、前記翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、前記溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車。
【請求項２】
翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、前記溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きく、前記溝を圧力面側から見た時に、前記翼の影になる部分がないように溝形状を構成した請求項１記載の送風機羽根車。
【請求項３】
翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、前記溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きく、前記溝の後縁側角の圧力面側と負圧面側にＲ取りを設け、前記溝の前縁側角の圧力面側にＲ取りを設けた請求項１記載の送風機羽根車。
【請求項４】
略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる羽根車の翼で、前記翼の子午面において、前縁が、前記翼の前縁の自乗平均半径付近より外周側は気流の風上側に凹状であり、前記翼の前縁の自乗平均半径付近よりハブ側は気流の風上側に凸状である翼で、前記翼の半径方向断面で前記翼の自乗平均半径付近より外周側は気流の風上側に凹状であり、前記翼の自乗平均半径付近よりハブ側は気流の風上側に凸状である翼において、前記翼の外周縁部分を除く一部の範囲で前記弦長Ｌの中央より後縁側に、前記翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、前記溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい請求項１記載の送風機羽根車。
【請求項５】
円筒状のハブに２枚の翼を設けてなる軸流状の羽根車の翼で、前記翼の外周縁部分を除く一部の範囲で前記弦長Ｌの中央より後縁側に、前記翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、前記溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい請求項１記載の送風機羽根車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に用いられる送風機羽根車に関するもので、特に、同羽根車の回転騒音の低減に関する構成を述べたものである。
【背景技術】
【０００２】
厚肉の翼形プロペラファンに、翼面を貫通しない凹状のスリットを設けた技術は、図１２に示すように、プロペラファン３０の翼３１の圧力面の少なくても一部の領域に、凹状のスリット３３を回転軸に対し同心円状ないし翼面の流れに方向に設けたものである（例えば特許文献１参照）。
一般に厚肉の翼形プロペラファンは、薄肉のプロペラファンに比較して、ファン効率が高く、騒音が低く、静圧圧力係数が優れたいる。しかし、肉厚が厚いので、従来のプラスチック成形法では、ヒケの問題で、成型できる肉厚が限られる。もた、肉厚の為、樹脂材料の投入が多くコストが高いという課題を持っている。
【０００３】
これに対して、翼面を貫通しない凹状のスリット３３を設けることで、ファンの空力性能と騒音性能を維持して、スリット３３を設けた分、成型材料が少なく、ファンを軽量化でき、一般のプラスチック成形法を適用できるというものである。この翼３１を貫通しない凹状のスリット３３は、ファンの空力性能と騒音性能を低下させず、ファンを軽量化できることが主眼であり、プロペラファンの回転騒音Ｎｚ音（ここでＮは回転数、ｚは翼枚数）の低減に何の寄与もしないという種類のものである。近年、プロペラファンのＮｚ音は、低周波で発生する為、実聴感上、注目されている種類の音である。
【特許文献１】特開２０００−２６５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の構成では、この翼３１を貫通しない凹状のスリット３３は、特に厚肉のファンの空力性能と騒音性能を低下させず、ファンを軽量化できることが主眼であり、プロペラファンの回転騒音Ｎｚ音の低減に何の寄与もしないという課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する為に本発明は、略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる斜流状の送風機羽根車の翼で、翼の代表自乗平均半径位置での翼の弦長Ｌと翼の半径方向の代表実長さｂの比であるアスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲に設定し、且つ、羽根枚数が２枚からなる羽根車において、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車を提供するものである。
【０００６】
上記構成によって、翼枚数が２枚からなる羽根車は、３枚以上の羽根車に比較して、流体摩擦が少ないのでファン効率が良いが、同じ空力仕事をする際の翼１枚当たりの翼面上の圧力変動が大きく、周りに干渉物ある際に、回転騒音Ｎｚ音が著しく立ち上がり、乱流騒音を大きく超える傾向がある。このＮｚ音を、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きくすることで、この溝を貫通する流れが、翼の後縁に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼の後流剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の送風機羽根車によれば、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。また低コスト化も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる斜流状の送風機羽根車の翼で、翼の代表自乗平均半径位置での翼の弦長Ｌと翼の半径方向の代表実長さｂの比であるアスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲に設定し、且つ、羽根枚数が２枚からなる羽根車において、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車を提供するものである。
【０００９】
この構成によって、翼枚数が２枚からなる羽根車は、３枚以上の羽根車に比較して、流体摩擦が少ないのでファン効率が良いが、同じ空力仕事をする際の翼１枚当たりの翼面上の圧力変動が大きく、周りに干渉物ある際に、回転騒音Ｎｚ音が著しく立ち上がり、乱流騒音を大きく超える傾向がある。このＮｚ音を、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きくすることで、この溝を圧力面側から貫通する流れが、翼の後縁に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼の後流剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きく、溝を圧力面側から見た時に、翼の影になる部分がないように溝形状を構成した送風機羽根車を提供するものである。
【００１１】
この構成によって、溝を圧力面側から見た時に、翼の影になる部分がないように溝形状を構成することによって、溝も含めて、羽根車全体を上下スライドの金型で樹脂一体成型による製作を可能にするものであり、低コスト化に貢献できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きく、溝の後縁側角の圧力面側と負圧面側にＲ取りを設け、溝の前縁側角の圧力面側にＲ取りを設けた送風機羽根車を提供するものである。
【００１３】
この構成によって、溝を圧力面側から負圧面側に貫通して流れる流速の速い流れが、溝を構成する翼面上に上記のようにＲ取りがなされているので、溝を貫通する流れを円滑に翼の負圧面側に誘導する事が出来、貫通流れによる翼後縁の剥離を、より効率良く低減する。それで、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、略円錐台状のハブに２枚の翼を設けてなる羽根車の翼で、翼の子午面において、前縁が、翼の前縁の自乗平均半径付近より外周側は気流の風上側に凹状であり、翼の前縁の自乗平均半径付近よりハブ側は気流の風上側に凸状である翼で、翼の半径方向断面で翼の自乗平均半径付近より外周側は気流の風上側に凹状であり、翼の自乗平均半径付近よりハブ側は気流の風上側に凸状である翼において、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で前記弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車を提供するものである。
【００１５】
この構成によって、翼の半径方向断面で翼の自乗平均半径付近より外周側は気流の風上側に凹状であり、翼の自乗平均半径付近よりハブ側は気流の風上側に凸状である翼であるので、この外周側凹部は、形状的に羽根車の回転方向にたいして流線型となるので、羽根車の翼が滑らかに空気を切って回転するので、回転騒音Ｎｚ音は低い性質がある。更に、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きくする送風機羽根車を構成することによって、この溝を圧力面側から貫通する流れが、翼の後縁に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼の後縁剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を更に低下させて乱流騒音のレベルより、更に充分に小さくすることができる。
【００１６】
請求項５に記載に発明は、円筒状のハブに２枚の翼を設けてなる軸流状の羽根車の翼で、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きい送風機羽根車を提供する。
【００１７】
この構成のよって、ハブが円筒状の軸流ファンは、静圧特性が、斜流ファンより低い低圧形のファンとして知られる。この軸流ファンにおいても、翼枚数が２枚からなる羽根車は、３枚以上の羽根車に比較して、流体摩擦が少ないのでファン効率が良いが、同じ空力仕事をする際の翼１枚当たりの翼面上の圧力変動が大きく、周りに干渉物ある際に、回転騒音Ｎｚ音が著しく立ち上がり、乱流騒音を大きく超える傾向がある。このＮｚ音を、翼の外周縁部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝を設けて、溝の圧力面側の幅が負圧面側の幅より大きくすることで、この溝を圧力面側から貫通する流れが、翼の後縁に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼の後縁剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。この溝は、軸流ファンにおいても、Ｎｚ音低減に効果がある。
【００１８】
以下に、本発明の一実施の形態の送風機羽根車について、空調用を例として図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を、図１、２、３、５、６をもちいて説明する。図１は本形態の送風機羽根車の子午面図。図２は本形態の送風機羽根車の平面図。図３は本形態の送風機羽根車のＡＡ断面展開図。図５は本形態の送風機羽根車の動作状態模式図。図６は本形態の送風機羽根車の実験デ−タである。
【００２０】
図１において、送風機羽根車１は、略円錐台状のハブ３に羽根枚数が２枚の翼２が設けられている。代表ハブ径ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２で規定する。代表半径Ｒ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／２で規定する。代表自乗平均半径Ｒａ＝（（Ｒ２＋ｒ２）／２）０．５  で規定する。図１で、送風機羽根車１の中心線ＣＣを、中心線として代表自乗平均半径Ｒａを通る円錐の頂点Ｐ１であり、その円錐の線ＡＡで翼２を切って展開したのが、図３であり、その翼２の弦長がＬである。この線ＡＡは、図２では、曲線ＡＡに見える。翼２の半径方向の代表実長さｂは、図１では代表ハブ径ｒの位置と代表半径Ｒの位置を結ぶ翼２のスパン方向の実長さである。図５のように、送風機羽根車１にモ−タ９のシャフトを固定し、オリフィス８内部で回転させて、送風作用を生じる。この時、気流は、殆ど前縁４より流入し後縁５より流出して空力仕事を行う。
【００２１】
ここでは、図１において、送風機羽根車１の代表自乗平均半径位置での弦長Ｌと翼２の半径方向の代表実長さｂとの比ｂ／Ｌをアスペクト比と言う。羽根枚数が２枚の送風機羽根車１のアスペクト比ｂ／Ｌと４１ｄＢ時の風量の関係を示したのが図６である。この図６は、Φ４１５ｍｍの送風機羽根車をセパレ−ト型空気調和機室外機で実験したデ−タである。図６より、アスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲では、４１ｄＢ当たりの風量が飽和しているが、ｂ／Ｌ＞１の範囲では、風量は急激に減少している。
【００２２】
そこで、略円錐台状のハブ３に２枚の翼２を設けてなる斜流状の送風機羽根車１の翼２で、翼２の代表自乗平均半径位置での翼２の弦長Ｌと翼２の半径方向の代表実長さｂの比であるアスペクト比ｂ／Ｌ≦１の範囲に設定し、且つ、羽根枚数が２枚からなる羽根車１において、翼２の外周縁６部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁５側に、翼の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きい送風機羽根車１を構成している。
【００２３】
この構成によって、翼枚数が２枚からなる羽根車１は、３枚以上の羽根車に比較して、流体摩擦が少ないのでファン効率が良いが、同じ空力仕事をする際の翼１枚当たりの翼面上の圧力変動が大きく、周りに干渉物ある際に、回転騒音Ｎｚ音（Ｎは回転数、zは羽根枚数）が著しく立ち上がり、乱流騒音を大きく超える傾向がある。このＮｚ音を、翼２の外周縁６部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁側５に、翼２の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きくすることで、この溝２を圧力面側から貫通する流れＤが、翼の後縁５に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼２の後流剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼２に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を、図３を用いて説明する。図３は翼２の代表自乗平均半径位置ＲａでのＡＡ断面展開図である。翼２の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きく、溝を圧力面側から見た時に、翼２の影になる部分がないように溝７形状を構成した送風機羽根車１を構成している。この構成によって、溝７を圧力面側から見た時に、翼２の影になる部分がないように溝形状を構成することによって、溝７も含めて、羽根車１全体を上下スライドの金型で樹脂一体成型による製作を可能にするものであり、低コスト化に貢献できるものである。
【００２５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を、図４を用いて説明する。図４は翼２の代表自乗平均半径位置ＲａでのＡＡ断面展開図である。翼２の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きく、溝７の後縁５側角の圧力面側と負圧面側にＲ取り（Ｒｘ）を設け、溝７の前縁４側角の圧力面側にＲ取り（Ｒｙ）を設けた送風機羽根車１を構成している。
【００２６】
この構成によって、溝７を圧力面側から負圧面側に貫通して流れる流速の速い流れＤが、溝７を構成する翼面上に上記のようにＲ取り（Ｒｘ、Ｒｙ）がなされているので、溝７を貫通する流れＤを円滑に翼２の負圧面側に誘導する事が出来、貫通流れＤによる翼後縁５の剥離を、より効率良く低減する。それで、後から回転してくる後方翼２に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。
【００２７】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態を、図７、８、９を用いて説明する。図７は本形態の送風機羽根車の子午面図である。図８は自乗平均半径位置でのＡＡ断面展開図である。図９は本形態の送風機羽根車の半径方向断面図である。
【００２８】
図７に於いて、略円錐台状のハブ３に２枚の翼２を設けてなる羽根車１の翼２で、翼２の子午面において、前縁４が、翼２の前縁４の自乗平均半径付近より外周６側は気流の風上側に凹状であり、翼２の前縁４の自乗平均半径付近よりハブ３側は気流の風上側に凸状である。図９に置いて、翼２の半径方向断面で翼２の自乗平均半径付近より外周６側は気流の風上側に凹状であり、翼の自乗平均半径付近よりハブ３側は気流の風上側に凸状である。図８に於いて、翼２の外周縁６部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁５側に、翼２の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きい送風機羽根車１を構成するものである。
【００２９】
この構成によって、翼２の半径方向断面で翼２の自乗平均半径付近より外周６側は気流の風上側に凹状であり、翼の自乗平均半径付近よりハブ３側は気流の風上側に凸状である翼であるので、この外周側凹部は、形状的に羽根車１の回転方向に対して流線型となるので、羽根車１の翼２が滑らかに空気を切って回転するので、回転騒音Ｎｚ音は低い性質がある。更に、翼２の外周縁６部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁５側に、翼２の圧力面と負圧面を貫通する溝７を設けて、溝７の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きくする送風機羽根車１を構成することによって、この溝７を圧力面側から貫通する流れＤが、翼２の後縁５に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼２の後縁剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼２に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を更に低下させて乱流騒音のレベルより、更に充分に小さくすることができる。
【００３０】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態を、図１０、１１で説明する。図１０は本形態の送風機羽根車の子午面図である。図１１は本形態の送風機羽根車の自乗平均半径位置Ｒｂにおける断面展開図である。
【００３１】
図１０において、円筒状のハブ１２に２枚の翼１１を設けてなる軸流状の羽根車１０の翼１１で、翼１１の外周縁１５部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁１４側に、翼１１の圧力面と負圧面を貫通する溝１６を設けて、溝１６の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きい送風機羽根車１０を構成している。自乗平均半径Ｒｂ＝（（Ｒ２＋ｒ２）／２）０．５である。ｂは翼１１の半径方向の実長さである。前縁は１３である。
【００３２】
ハブ１２が円筒状の軸流ファンは、静圧特性が、斜流ファンより低い低圧形のファンとして知られる。この軸流ファンにおいても、翼枚数が２枚からなる羽根車１０は、３枚以上の羽根車に比較して、流体摩擦が少ないのでファン効率が良いが、同じ空力仕事をする際の翼１枚当たりの翼面上の圧力変動が大きく、周りに干渉物ある際に、回転騒音Ｎｚ音（Ｎは回転数、zは羽根枚数）が著しく立ち上がり、乱流騒音を大きく超える傾向がある。
【００３３】
このＮｚ音を、翼１１の外周縁１５部分を除く一部の範囲で弦長Ｌの中央より後縁１４側に、翼１１の圧力面と負圧面を貫通する溝１６を設けて、溝１６の圧力面側の幅ｔ２が負圧面側の幅ｔ１より大きくすることで、この溝１６を圧力面側から貫通する流れＤが、翼１１の後縁１４に発生する剥離流れの幅（規模）を抑制するので、翼１１の後縁剥離が低減されて、後から回転してくる後方翼に影響を与えないので、翼１枚当たりの圧力変動が抑制されて、回転騒音Ｎｚ音を低下させて乱流騒音のレベルより小さくすることができる。このように、軸流ファンにおいても、溝１６は、Ｎｚ音低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の送風機羽根車の子午面図
【図２】同送風機羽根車の平面図
【図３】本発明の第１および第２の実施の形態の送風機羽根車のＡＡ断面展開図
【図４】本発明の第３の実施の形態の送風機羽根車のＡＡ断面展開図
【図５】本発明の送風機羽根車の動作状態を示す模式図
【図６】本発明の送風機羽根車（Φ４１５）の実験デ−タを示す図
【図７】本発明の第４の実施の形態の送風機羽根車の子午面図
【図８】同送風機羽根車のＡＡ断面展開図
【図９】同送風機羽根車の半径方向断面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態の送風機羽根車の子午面図
【図１１】本発明の第５の実施の形態の送風機羽根車のＡＡ断面展開図
【図１２】従来の送風機羽根車の簡略図
【符号の説明】
【００３５】
１、１０    送風機羽根車
２、１１    翼
３、１２    ハブ
４、１３    前縁
５、１４    後縁
６、１５    外周
７、１６    溝
【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】
2005133683.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005133683.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005133683.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2005133683.tif 000013
【図１２】
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