(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の翼（１１）を備えてなる送風機用羽根車（１）であって、上記翼（１１）は、その翼前縁（１１ａ）の近傍内部に空洞部（１２）を有し、この空洞部（１２）は、翼前縁（１１ａ）から所定距離だけ離れた位置において、翼負圧面（１１ｃ）側に向かって開放された開口部（１１ｄ）を有し、上記翼弦全長に対する上記空洞部（１２）の翼前縁（１１ａ）から開口端（１１ｅ）までの翼弦方向の長さの比が、翼幅方向にわたって一定になるように形成されると共に、さらに上記空洞部（１２）の翼前縁（１１ａ）から開口端（１１ｅ）までの翼弦方向の長さが、翼弦全長の５〜２５％になるように設定されていることを特徴とする送風機用羽根車。
【請求項２】
上記翼（１１）は、その翼弦方向に沿う断面において、開口端（１１ｅ）から翼前縁（１１ａ）に至り、さらにこの翼前縁（１１ａ）から翼後縁（１１ｂ）に至るような形状に、厚さ一定の材料を折り返して構成されていることを特徴とする請求項１の送風機用羽根車。
【請求項３】
上記折り返した材料を、開口端（１１ｅ）から翼後縁（１１ｂ）側へ延長させた仮想線が、開口部（１１ｄ）後方の翼負圧面（１１ｃ）と接するか、もしくは交差するように上記空洞部（１２）が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の送風機用羽根車。
【請求項４】
上記開口端（１１ｅ）の端面が翼負圧面（１１ｃ）側に面していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の送風機用羽根車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機用室外機などの送風機として用いられる送風機用羽根車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば、空気調和機用室外機などの送風機では、図８で示すような軸流ファン（又は斜流ファン）などの静圧の低い羽根車が使用されている。この図８で示す羽根車８は、基本的に略円筒形のハブ８１と、このハブ８１の外周に設けられた複数枚の翼８２とから構成され、これらの翼８２が送風方向に所定の傾斜角を有して所定のピッチで設けられている。なお、図８は従来の羽根車の正面図である。
【０００３】
このような羽根車８における各翼８２は、従来、図９で示すように、翼弦方向における断面形状が薄板状で、かつ全体的に見てほぼ均厚に構成されたものであった。しかしながら、この場合、空気の流れの一部は翼前縁９１から翼後縁９２にかけての負圧面９３側において剥離して不安定な渦９４を発生する傾向があった。このような空気の流れの剥離や不安定な渦９４が発生すると、その圧力変動により送風性能が低下し、かつ空力騒音を発生するという不具合があった。なお、図９は図８のＡ−Ａ線（翼弦方向）断面図である。
【０００４】
上記不具合を解消するため、最近、翼の厚さに分布を付けたいわゆるエアフォイル翼１０（図１０で示す）としたものが提案されている。このエアフォイル翼１０は図１０で示すように、翼弦方向に断面形状が一見して略流線型状となっており、翼の厚さに分布が付けられたものである。なお、図１０はエアフォイル翼の翼弦方向でにおける概略断面を示す断面図である。
【０００５】
このように、上記羽根車を構成する翼としてエアフォイル翼１０を用いることで、空気の流れが剥離しにくくし、かつ負圧面側に不安定な渦が発生しにくいようにし、よって空力騒音を低減できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のエアフォイル翼１０においては、その構造上、どうしても翼厚さが増すため、重量が重くなったり、また、成形のための樹脂材料が多くなってコスト高となる不具合があり、仮に軽量化を図るために内部を中空構造とするとしても、そのための特殊な成型技術や成型金型が必要となってコストアップは否めなかった。
【０００７】
この発明は上記従来の送風機用羽根車における不具合を解決するためになされたものであって、その目的は、見掛け上、エアフォイル翼に近似させた構造（エアフォイル構造）を採用しつつ、送風性能の改善及び空力騒音の低減を図ることが可能であり、しかも軽量化及び製造コストの低廉化をも同時に達成することが可能な送風機用羽根車を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の送風機用羽根車１は、複数枚の翼１１を備えてなる送風機用羽根車１であって、上記翼１１は、その翼前縁１１ａの近傍内部に空洞部１２を有し、この空洞部１２は、翼前縁１１ａから所定距離だけ離れた位置において、翼負圧面１１ｃ側に向かって開放された開口部１１ｄを有し、上記翼弦全長に対する上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さの比が、翼幅方向にわたって一定になるように形成されると共に、さらに上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さが、翼弦全長の５〜２５％になるように設定されていることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１の送風機用羽根車１では、送風機用羽根車１を構成する各翼１１を見掛け上、エアフォイル翼に近似させたエアフォイル構造としたので、薄板構造の翼に比べると、公知のエアフォイル翼の場合と同様、翼面での空気の流れが安定しており、空気の流れの剥離現象や不安定な渦の発生が起こりにくいという利点がある。したがって、送風性能が改善され、かつ空力騒音を低減させることができる。また、上記翼１１は翼前縁１１ａ付近の部分が空洞部１２となっているので、翼重量を軽量化することができ、成形材料である樹脂材の使用量を低減させることができ、コストダウンを図ることができる。また、翼弦全長に対する上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さの比を翼幅方向にわたって一定としたので、翼径方向のどの部分をとっても空気の流れは、ほぼ同様な安定した空気の流れとなり、流れが同程度に剥離しにくく、不安定な渦も発生しにくい。したがって、翼全体としてみて、送風性能が改善され、空力騒音に対しても安定した低減効果を発揮する。さらに、この発明では、特に、空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さを翼弦長の５〜２５％になるように設定した。仮に、空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さが翼弦全長の約５％未満であると、翼全体形状としてみて従来の薄板構造に近づいていくので、エアフォイル構造としての機能を発揮しにくい。一方、空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さが翼弦全長の約２５％を超えると、翼弦全長に対して占める空洞部の割合が大きくなってエアフォイル構造の形状から遠ざかっていく傾向があるので、やはりエアフォイル構造としての機能を発揮しにくくなる。このような理由により、空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端３ｅまでの翼弦方向の長さが翼弦長の５〜２５％に設定したことで、エアフォイル構造の機能を十二分に発揮させることができ、空気の流れの剥離をしにくくして空力騒音の低減を図ることができる。
【００１０】
また請求項２の送風機用羽根車１は、上記請求項１の送風機用羽根車１の構成において、上記翼１１は、その翼弦方向に沿う断面において、開口端１１ｅから翼前縁１１ａに至り、さらにこの翼前縁１１ａから翼後縁１１ｂに至るような形状に、厚さ一定の材料を折り返して構成されていることを特徴としている。
【００１１】
上記した請求項２の送風機用羽根車１では、これを構成する各翼が見掛け上、エアフォイル翼に近似したエアフォイル構造となっており、しかも翼前縁１１ａ付近に空洞部１２を設けたことで、中実構造であったエアフォイル翼を中空構造に近似した構成にすることを実現している。しかも上記空洞部１２は翼前縁１１ａ付近のみに形成されるようにし、かつ開口部１１から翼後縁１１ｂ付近にかけての翼厚みを均厚に形成したので、通常のエアフォイル翼と同様の機能を奏することができる。
【００１６】
また請求項３の送風機用羽根車は、上記請求項１又は２に記載の送風機用羽根車１の構成において、上記折り返した材料を、開口端１１ｅから翼後縁１１ｂ側へ延長させた翼弦方向における仮想線が、開口部１１ｄ後方の翼負圧面１１ｃと接するか、もしくは交差するように空洞部１２が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
上記請求項３の送風機用羽根車では、開口端１１ｅから翼後縁１１ｂ側へ延長させた翼弦方向における仮想線が開口部１１ｄ後方の翼負圧面１１ｃと接するか、もしくは交差するように空洞部１２を形成したことで、翼全形をよりエアフォイル構造に近づけることができる。したがって、エアフォイル構造としての機能を十二分に発揮させることができる。
【００１８】
さらに請求項４の送風機用羽根車１は、上記開口端１１ｅの端面が翼負圧面１１ｃ側に面していることを特徴としている。
【００１９】
上記請求項４の送風機用羽根車１では、翼に流入した空気の流れによって形成される渦に乱れが生じにくく、翼負圧面側を流れる空気の流れは空洞部１２内に形成される渦によって翼面に引き寄せられ、空気の流れが剥離しにくく、不安定な渦の発生も大幅に抑えることができる。よって、空力騒音の低減効果を十分に発揮させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の送風機用羽根車の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の一実施の形態である送風機用羽根車の羽根車部の正面図、図２は同じく羽根車部の翼部の拡大正面図、図３は図２のＡ−Ａ線（翼弦方向）断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線（翼径方向）断面図、図５は翼前縁付近での空気の流れの様子を説明するための説明図、図６は翼部における寸法関係を模式的に示す説明図、図７は空洞部における開口端の拡大断面図である。
【００２１】
この発明の一実施の形態である送風機用羽根車について、プロペラファンを例にして、図１〜図４を参照しながら説明する。図１で示すように、送風機用羽根車１は、略円筒状のハブ２と、このハブ２の外周に設けられた複数枚（３枚）の翼１１とから構成されており、これらの翼１１は所定の傾斜角を有して所定のピッチで設けられている。これらの翼１１には、図２〜図４で示すように、翼前縁１１ａ付近で翼負圧面１１ｃ側に折り返して形成した空洞部１２が設けられている。また、この空洞部１２は、翼後縁１１ｂ側に向かって開放され、開口部１１ｄとなっている。したがって、翼１１は見掛け上、エアフォイル翼に近似したエアフォイル構造（翼弦方向から見た断面形状）となっている。このような構成にすることで、図５で示すように、開口部１１ｄ近傍で発生した渦によって翼に流入した空気の流れは上記渦によって翼面側に引き寄せられ、流れが剥離しにくくなる。したがって、空力騒音の低減を図ることができる。
【００２２】
上記したように、この実施の形態における送風機用羽根車における翼は、見掛け上、エアフォイル翼に近似させたエアフォイル構造となっているが、次に列挙する（ａ）〜（ｅ）の条件を満足させることによって、翼の軽量化及び製造コストの低廉化に加え、エアフォイル構造としての機能（空気の流れが剥離しにくくする機能及び空力騒音の低減機能）をより実効性のあるものとすることができる。
【００２３】
すなわち、（ａ）上記送風機用羽根車１を構成する翼を、図３で示すように、翼１１の翼前縁１１ａ付近に空洞部１２を設け、かつ上記開口部１１ｄから翼後縁１１ｂ付近にかけての翼厚さをほぼ均厚の薄板状に形成する。このようにすることで、各翼を見掛け上、エアフォイル翼に近似させたエアフォイル構造とることができ、しかも翼前縁１１ａ付近に上記空洞部１２を設けたことで、エアフォイル翼を中空構造にした構成に近似した構造とすることができる。しかも上記空洞部１２は翼前縁１１ａ付近のみに形成されるようにし、かつ開口部１１から翼後縁１１ｂ付近にかけての翼厚みを薄板で均厚の形状になるように形成したので、通常のエアフォイル翼と同様の機能を奏することができる。
【００２４】
（ｂ）また、図６で示すように、翼弦全長Ｄに対する上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さＣの比（Ｃ／Ｄ）を翼幅方向にわたってほぼ一定になるように形成する。このようにすることで、ハブに近い翼内周部分であると翼外周部分であるとにかかわらず、翼弦全長Ｄに対する上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さＣの比を翼径方向にわたってほぼ一定としたので、翼径方向のどの部分をとっても空気の流れは、ほぼ同様な安定した空気の流れとなり、流れが同程度に剥離しにくくなる。したがって、翼全体としてみて、空力騒音に対して安定した低減効果を発揮させることができる。
【００２５】
（ｃ）また、上記空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さＤが望ましくは翼弦全長Ｃの約５〜２５％になるように設定する。ここで、翼弦方向の長さＤが翼弦全長Ｃの５％未満であれば、翼全体形状としてみて従来薄板構造に近づいていくので、エアフォイル構造としての機能を発揮しにくい。一方、空洞部１２の翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さＤが翼弦全長Ｃの約２５％を超えると、翼弦長に対して占める空洞部の割合が大きくなってエアフォイル構造の形状から遠ざかっていく傾向があるので、やはりエアフォイル構造としての機能を発揮しにくい。このような理由により、上記のように翼前縁１１ａから開口端１１ｅまでの翼弦方向の長さＤが翼弦全長Ｃの約５〜２５％になるように設定している。
【００２６】
（ｄ）また、図６で示すように、上記開口端１１ｅから翼後縁１１ｂ側へ延長させた翼弦方向における仮想接線ｓが開口部１１ｄ後方の翼負圧面１１ｃと接するか、もしくは交差するように形成する。このようにすることで、開口端１１ｅから翼後縁１１ｂ側へ延長させた翼弦方向における仮想接線が開口部１１ｄ後方の翼負圧面１１ｃと接するか、もしくは交差するように空洞部１２を形成したことで、翼全形をよりエアフォイル構造に近づけることができる。したがって、エアフォイル構造としての機能を十二分に発揮させることができる。
【００２７】
（ｅ）さらに、図７で示すように、上記開口端１１ｅの端面１１ｆが翼負圧面１１ｃ側に面するように構成する。すなわち、上記端面１１ｆにおける外側端縁１１ｇを開口端１１ｅの内側端縁１１ｈよりも翼後縁１１ｄに接近させて形成する。このようにすることで、翼に流入した空気の流れによって形成される渦に乱れが生じにくく、翼負圧面側を流れる空気の流れは空洞部１２内に形成される渦によって翼面に引き寄せられ、空気の流れが剥離しにくくなる。よって、空力騒音の低減効果を十分に発揮させることができる。
【００２８】
以上にこの発明の一実施形態について説明をしたが、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、その主旨を損なわない限り、種々変更して適用可能である。例えば、上記実施の形態においては、プロペラファンを例としてその説明をしているが、例えばターボファンにおいても同様に実施が可能であり、この場合にも上記同様の作用、効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の送風機用羽根車によれば、送風機用羽根車を構成する各翼がエアフォイル構造であるので、薄板構造の翼に比べ、翼面での空気の流れが安定しており、剥離現象が起こりにくい。したがって、空力騒音を低減させることができる。また、上記エアフォイル構造は翼前縁部分が空洞となっているので、重量を軽量化することができ、成型のための樹脂材料を少なくできてコストダウンを図ることができる。
【００３０】
またこの発明の送風機用羽根車によれば、送風機用羽根車を構成する翼をエアフォイル翼により近い理想的な構造とすることができ、エアフォイル構造が奏する機能を十二分に発揮でき、かつ実効性のあるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である送風機用羽根車の羽根車部の正面図である。
【図２】同じく羽根車部の翼部の拡大正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線（翼弦方向）断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線（翼径方向）断面図である。
【図５】翼前縁付近での空気の流れの様子を説明するための説明図である。
【図６】翼部における寸法関係を模式的に示す説明図である。
【図７】空洞部における開口端の拡大断面図である。
【図８】従来の送風機用羽根車の羽根車部の正面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線（翼弦方向）断面図である。
【図１０】エアフォイル翼の翼弦方向でにおける概略断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１      送風機用羽根車
１１    翼
１１ａ  翼前縁
１１ｂ  翼後縁
１１ｃ  翼負圧面
１１ｄ  開口部
１１ｅ  開口端
１１ｆ  端面
１１ｇ  外側端縁
１１ｈ  内側端縁
１２    空洞部
２      バブ
【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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