(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のケーシングの内側に、モータと、モータの回転軸に取付けられる複数枚からなる羽根とハブで構成された、正逆両方向に回転可能な羽根車を備えた軸流送風機であって、羽根の周方向の断面形状がＳ字曲線の中心点Ａで点対称であり、翼弦長Ｌに対し肉厚ｙが決まる翼形状を有し、かつ翼弦長Ｌが、羽根の根元から羽根の先端まで同じ、または、羽根の先端が短い翼弦長を有し、羽根の径方向の肉厚は、羽根の根元部分と根元部分以外で減肉の割合が異なる軸流送風機であって、
前記羽根の径方向の長さを羽根長ｂとし、前記羽根の根元から径方向の距離ｚとなる位置での周方向の翼断面Ｓｚにおいて、この翼断面Ｓｚの肉厚ｙと、前記翼断面Ｓｚにおける翼弦長Ｌとの比ｙ／Ｌは、羽根長ｂに対する距離ｚの比ｚ／ｂが１６％となる位置Ｐ１においてｙ／Ｌを前記羽根の根元と比較して６０％にし、位置Ｐ１よりも羽根の羽根先側についてはｙ／Ｌを前記羽根の根元と比較して３０〜５０％にしたことを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
前記羽根の周方向の翼断面において、そのエッジ部では、肉厚を一定にしたことを特徴とする請求項１に記載の軸流送風機。
【請求項３】
前記羽根の周方向の翼断面において、前記エッジ部は、エッジからの距離が翼弦長Ｌの１０％にあたる位置ｘよりもエッジ側とし、エッジ部での肉厚ｙ／Ｌを１．４％にしたことを特徴とする請求項２に記載の軸流送風機。
【請求項４】
前記羽根の周方向の翼断面において、前記翼断面の肉厚を、前記中心点Ａの位置で最大にし、前記エッジ部から前記中心点Ａまでの間の肉厚を増加させ、主部にリブを形成させたことを特徴とする請求項２または３に記載の軸流送風機。
【請求項５】
前記羽根の翼断面の主部にリブを形成し、羽根の根元からの長さｚ／ｂが１６％，４１％，６１％，１００％の位置において、リブの最大肉厚ｙ／Ｌをそれぞれ８％，５．３％，４．７％，４．２％にした請求項４に記載の軸流送風機。
【請求項６】
羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円筒中空を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の軸流送風機。
【請求項７】
羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円錐台中空を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車道路トンネルの天井に設置され、噴流による圧力上昇によりトンネル内を換気する軸流送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の軸流送風機の構成を図８〜１０に示す。
【０００３】
図８に示す軸流送風機は、筒型ケーシング１０１内にモータ１０２が内装され、このモータ１０２の軸に羽根車１０３が取付けられている。一方、羽根車１０３の流入側には、固定ハブコーン１０４が、支持板１０５によって筒型ケーシング１０１に取付けられている。モータ１０２は、両軸モータを用いたもので、それぞれの軸に羽根車１０３が取付けられて２段構成の羽根車となっている（特許文献１）。
【０００４】
図９、図１０には、従来の１枚翼によって正回転・逆回転の双方を行う軸流送風機の例を示す。図９はそのファン翼の一例を示す断面図で、該ファン翼２０１はその翼型を翼の腹側２０１ａと背側２０１ｂの座標が、翼の重心２０２に対し点対称な位置にある点対称翼型としている。図１０は前記ファン翼２０１の取付け状態を示す概略図で、ファン翼２０１はケーシング２０３にストラット２０４を介して取付けられるモータ２０５及びハブ２０６に取付けられており、モータ２０５の回転方向に従って正逆回転する。このような軸流送風機によれば、そのファン翼２０１は、重心２０２に対して点対称の形状であるため、正転と逆転とでその空気の流れは同等で、風量、推力も同等となる。
【特許文献１】特許第２９９７２５７号公報
【特許文献２】特開平９−２８７５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の軸流送風機では、羽根を支持するハブの回転強度を確保するため、羽根は大きく重くなってしまい、起動時の負荷が大きいという課題がある。このような課題に対し、羽根の軽量化が有効であるが、単に羽根を軽量化してしまうと、遠心力に対する強度や、曲げ剛性が低下する等の課題が残る。そこで、ファン性能を低下させることなく、強度や剛性を有する、軽量な羽根が求められている。しかし、これまでは、その形状の細部については規定しておらず、最適な翼形状を記載していない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、従来と同等のファン性能を有し、かつ起動負荷を低減させる軽量な軸流送風機の羽根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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の軸流送風機の第１の手段は、円筒形のケーシングの内側に、モータと、モータの回転軸に取付けられる複数枚からなる羽根とハブで構成された、正逆両方向に回転可能な羽根車を備えた軸流送風機であって、羽根の周方向の断面形状がＳ字曲線の中心点Ａで点対称であり、翼弦長Ｌに対し肉厚ｙが決まる翼形状を有し、かつ翼弦長Ｌが、羽根の根元から羽根の先端まで同じ、または、羽根の先端が短い翼弦長を有し、羽根の径方向の肉厚は、羽根の根元と根元以外で減肉の割合が異なる羽根の径方向の肉厚を、羽根の根元と根元以外で減肉の割合を変えたものである。
【０００８】
この手段により、遠心力に対する強度を従来と同等以上に保ちつつ、羽根全体として軽量化でき、起動負荷を低減できる軸流送風機の羽根が得られる。
【０００９】
また、他の手段は、翼断面Ｓzにおける翼弦長Ｌとの比ｙ／Ｌを、羽根長ｂに対する距離ｚの比ｚ／ｂが１６％となる位置Ｐ1においてｙ／Ｌを６０％にし、位置Ｐ1よりも羽根の羽根先側についてはｙ／Ｌを３０〜５０％にしたものである。
【００１０】
この手段により、強度を保ちつつ、より羽根を軽量化でき、起動負荷を低減できる軸流送風機の羽根が得られる。
【００１１】
また、他の手段は、羽根の周方向の翼断面において、羽根のエッジ部の肉厚を一定にしたものである。
【００１２】
この手段により、エッジ部の耐久性を保つことができる軸流送風機の羽根が得られる。
【００１３】
また、他の手段は、羽根の周方向の翼断面において、エッジからの距離が翼弦長Ｌの１０％にあたる位置ｘよりもエッジ側のエッジ部での肉厚ｙ／Ｌを１．４％にしたものである。
【００１４】
この手段により、エッジ部の耐久性を保ちつつ、羽根を軽量化でき、起動負荷を低減できる軸流送風機の羽根が得られる。
【００１５】
また、他の手段は、羽根の周方向の翼断面において、翼断面の肉厚を、前記中心点Ａの位置で最大にし、エッジ部から中心点Ａまでの間の肉厚を増加させ、主部にリブを形成させたものである。
【００１６】
この手段により、羽根の曲げ剛性を高めることができる軸流送風機の羽根が得られる。
【００１７】
また、他の手段は、羽根の翼断面の主部にリブを形成し、羽根の根元からの長さｚ／ｂが１６％，４１％，６１％，１００％の位置において、リブの最大肉厚ｙ／Ｌをそれぞれ８％，５．３％，４．７％，４．２％にしたものである。
【００１８】
これらの手段により、曲げ剛性を高めつつ、羽根の質量を減らすことができるため、起動時の負荷を低減できる軸流送風機が得られる。
【００１９】
また、他の手段は、羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円筒中空を設けたものである。
【００２０】
この手段により、羽根を軽量化できるため、起動負荷を低減できる軸流送風機の羽根が得られる。
【００２１】
また、他の手段は、羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円錐台中空を設けたものである。
【００２２】
この手段により、羽根を軽量化できるため、起動負荷を低減でき、また、鋳造の場合、鋳造加工しやすい軸流送風機の羽根が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明よれば、羽根根元と根元以外で減肉の割合を変えることにより、応力が集中する根元の遠心力に対する強度を従来と同等以上に保ちつつ、羽根全体で薄肉化するため、羽根の質量が減り、羽根車のはずみ車効果も減るため、起動時の負荷を低減できる。
【００２４】
また、エッジ部の肉厚ｙ／Ｌを１．４％の一定の肉厚にすることにより、羽根全体の薄肉化によるエッジ部の薄肉化を抑え、エッジ部の耐久性を確保することができる。
【００２５】
また、羽根の翼断面の主部にリブを形成し、羽根の根元からの長さｚ／ｂが１６％，４１％，６１％，１００％の位置において、リブの最大肉厚ｙ／Ｌをそれぞれ８％，５．３％，４．７％，４．２％にすることにより、曲げ剛性を高め、共振周波数を従来と同等以上にでき、羽根車の回転周波数に依存した共振現象を抑えることができる。
【００２６】
また、羽根を支持する円筒部を円柱状に中空にすることで、羽根を軽量化でき、さらに起動負荷を低減できる。
【００２７】
また、羽根を支持する円筒部を円錐台状に中空にすることで、羽根を軽量化でき、起動負荷を低減でき、また、鋳造の場合、鋳造加工しやすく、省資源化もできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の請求項１に記載の発明は、円筒形のケーシングの内側に、モータと、モータの回転軸に取付けられる複数枚からなる羽根とハブで構成された、正逆両方向に回転可能な羽根車を備えた軸流送風機であって、羽根の周方向の断面形状がＳ字曲線の中心点Ａで点対称であり、翼弦長Ｌに対し肉厚ｙが決まる翼形状を有し、かつ翼弦長が、羽根の根元から羽根の先端まで同じ、または、羽根の先端が短い翼弦長を有し、羽根の径方向の肉厚は、羽根の根元部分と根元部分以外で減肉の割合が異なる軸流送風機の羽根である。
【００２９】
羽根車が回転することにより、羽根に径方向の距離ｚとその位置における質量に依存した遠心力が発生することから、羽根の根元部分の肉厚と羽根の根元部分以外の減肉の割合を変え、羽根の根元以外を根元より薄くすることで、遠心力を小さくでき、また、遠心力が小さくなった分羽根の根元部分を、遠心力に対する強度を保つように薄くでき、羽根全体として質量を減らすことができ、羽根車のはずみ車効果も減らせるため、起動時の負荷を低減できるという作用を有する。
【００３０】
さらに、請求項１に記載の発明は、羽根の径方向の長さを羽根長ｂとし、羽根の根元から径方向の距離ｚとなる位置での周方向の翼断面Ｓｚにおいて、この翼断面Ｓｚの肉厚ｙと、翼断面Ｓｚにおける翼弦長Ｌとの比ｙ／Ｌは、羽根長ｂに対する距離ｚの比ｚ／ｂが１６％となる位置Ｐ１においてｙ／Ｌを羽根の根元と比較して６０％にし、位置Ｐ１よりも羽根の羽根先側についてはｙ／Ｌを羽根の根元と比較して３０〜５０％にした軸流送風機の羽根であり、羽根の根元部分と根元部分以外の減肉割合を規定することにより、より羽根を軽量化でき、起動時の負荷を低減できるという作用を有する。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明は、羽根の周方向の翼断面において、そのエッジ部では、肉厚を一定にした軸流送風機の羽根であり、羽根のエッジ部は、流入する流体と一番初めに接する羽根の部分であり、その部分では、空気中の微粒子と衝突するため、エッジ部が磨耗してしまう。このような磨耗に対する、耐久性を保つことができる軸流送風機の羽根が得られる。
【００３２】
また、請求項３に記載の発明は、羽根の周方向の翼断面において、エッジ部は、エッジからの距離が翼弦長Ｌの１０％にあたる位置ｘよりもエッジ側とし、エッジ部での肉厚ｙ／Ｌを１．４％にした軸流送風機の羽根であり、エッジ部の耐久性を保ちつつ、羽根を軽量化でき、起動負荷を低減できるという作用を有する。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明は、羽根の周方向の翼断面において、翼断面の肉厚を、前記中心点Ａの位置で最大にし、エッジ部から中心点Ａまでの間の肉厚を増加させ、主部にリブを形成させた軸流送風機の羽根であり、曲げ剛性を高めつつ、羽根の質量を減らすことができるため、起動時の負荷を低減できるという作用を有する。
【００３４】
また、請求項５に記載の発明は、羽根の翼断面の主部にリブを形成し、羽根の根元からの長さｚ／ｂが１６％，４１％，６１％，１００％の位置において、リブの最大肉厚ｙ／Ｌをそれぞれ８％，５．３％，４．７％，４．２％にした軸流送風機の羽根であり、曲げ剛性を高めつつ、羽根の質量を減らすことができるため、起動時の負荷を低減できるという作用を有する。
【００３５】
また、請求項６に記載の発明は、羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円筒中空を設けたものであり、羽根を支持する円筒部を円柱状に中空にすることで、羽根を軽量
化でき、起動負荷を低減できるという作用を有する。
【００３６】
また、請求項７に記載の発明は、羽根を支持する円筒部において、円筒部中心に円錐台中空を設けたものであり、羽根を支持する円筒部を円錐台状に中空にすることで、羽根を軽量化でき、起動負荷を低減でき、また、鋳造の場合、鋳造加工しやすく、省資源化もできるという作用を有する。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１〜図４に示すように、本実施の形態の軸流送風機は、円筒形のケーシング１の内側に、モータ２と、モータ２の回転軸に取付けられる羽根車５によって構成されている。羽根車５は、複数枚からなる羽根３とハブ４で構成され、正逆両方向に回転可能となっている。羽根３の断面形状は、図２に示すように、Ｓ字曲線をもつ骨格線６の中心点Ａで点対称であり、翼弦長Ｌに対し肉厚ｙが決まる翼形状を有している。さらに、羽根３の翼弦長Ｌは、羽根の根元１２から羽根の先端まで同じ長さ、または、羽根の先端のほうを短くする形状にする。羽根の径方向の肉厚ｙは、羽根の根元部分（以下、基部２１と呼ぶ）と根元以外の部分（以下、翼主部２２と呼ぶ）で減肉の割合が異なるようにする。羽根の根元１２からの径方向の距離をｚ、距離ｚとなる位置での周方向の翼断面をＳzとする。本実施の形態では、この翼断面Ｓzの肉厚ｙと、翼断面Ｓzにおける翼弦長Ｌとの比ｙ／Ｌは、羽根の径方向の長さである羽根長ｂに対する距離ｚの比ｚ／ｂが１６％となる位置Ｐ1においてｙ／Ｌを６０％にし、位置Ｐ1よりも羽根の羽根先側についてはｙ／Ｌを３０〜５０％で羽根を構成する。
【００３９】
また、図２の羽根の周方向の翼断面に示すように、エッジ部７では、肉厚を一定にしている。本実施の形態では、エッジ部７は、エッジ８からの距離が翼弦長Ｌの１０％にあたる位置ｘよりもエッジ側とし、エッジ部７での肉厚ｙ／Ｌを１．４％とする。
【００４０】
さらに、翼断面の肉厚を、中心点Ａの位置で最大にし、エッジ部７から中心点Ａまでの間の肉厚を増加させ、主部９にリブ１０を形成させる。本実施の形態では、リブ１０の肉厚について、羽根の根元１２からの距離ｚと羽根長ｂとの比ｚ／ｂが１６％，４１％，６１％，１００％の位置において、リブ１０の最大肉厚ｙ／Ｌをそれぞれ８％，５．３％，４．７％，４．２％としている。
【００４１】
上記構成において、その作用を説明する。モータ２に電力が供給されることにより、羽根車５が回転する。その回転による遠心力は、羽根の径方向の距離ｚとその位置における質量に依存するため、基部２１と翼主部２２の肉厚の減肉の割合を変え、基部２１を厚く、翼主部２２を基部２１より薄くすることで、遠心力を小さくできる。また、遠心力が小さくなった分、基部２１を、遠心力に対する強度を保つように薄くでき、羽根３全体として質量を減らすことができ、羽根車５のはずみ車効果も減らせるため、起動時の負荷を低減できる。
【００４２】
また、羽根のエッジ部７は、流入する流体と一番初めに接する羽根の部分であり、その部分では、空気中の微粒子と衝突するため、エッジ部７が磨耗してしまう。このような磨耗に対する、耐久性を保つことができる。
【００４３】
また、翼弦Ｌに対する中心部分にリブ１０を形成しているので、曲げ剛性を高めつつ、羽根３の質量を減らすことができるため、起動時の負荷を低減できる。
【００４４】
（実施の形態２）
また、図５〜図６に示すように、円筒形状の羽根の支持部１２において、円筒部中心に円筒中空１３を設けた羽根３で構成する。
【００４５】
上記構成において、円筒形状の羽根の支持部１２を、円筒中空１３にすることで、羽根を軽量化でき、起動負荷を低減できる。
【００４６】
（実施の形態３）
また、図５，７に示すように、円筒形状の羽根の支持部１２において、円筒部中心に円錐台中空１４を設けた羽根３で構成する。
【００４７】
上記構成において、羽根を支持する円筒形状の羽根の支持部１２を、円錐台中空１４にすることで、羽根３を軽量化でき、起動負荷を低減でき、また、鋳造の場合、鋳造加工しやすく、省資源化もできる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、正転時と逆転時に同等の性能を必要とする送風機、ポンプなどに用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１の軸流送風機を示す図
【図２】同軸流送風機の羽根の周方向の翼断面Ｓzの図
【図３】同軸流送風機の羽根の正面図
【図４】同軸流送風機の羽根の径方向の翼断面図
【図５】本発明の実施の形態２または３の羽根の支持部を示す図
【図６】本発明の実施の形態２の円柱状にくり抜いた羽根の支持部断面図
【図７】本発明の実施の形態３の円錐台状にくり抜いた羽根の支持部断面図
【図８】従来の２段の羽根車を用いた軸流送風機を示す図
【図９】従来の点対称の断面を持つファン翼を表す図
【図１０】従来の１段の羽根車を用いた軸流送風機を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１    ケーシング
２    モータ
３    羽根
４    ハブ
５    羽根車
６    骨格線
７    エッジ部
８    エッジ
９    主部
１０  リブ
１１  羽根の支持部
１２  羽根の根元
１３  円筒中空
１４  円錐台中空
【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】
0005262286.tif 000008
【図８】
0005262286.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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