(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボスとこのボスの外周面に周方向に間隔を置いて取り付けられた複数枚の翼を配置し、回転中心軸に対して垂直な面に翼を垂直に投影した際に、前記面と前記回転中心軸との交点を中心とした径方向に延びた各同心円と、投影した前記翼とが重なる周方向に延びた各円弧長の中心点を繋いで形成された曲線を周方向中心曲線と定義し、前記交点と前記翼の前記周方向中心曲線の前記ボス側の端点とを結んだ直線と、前記交点と前記周方向中心曲線の任意の点とを結んだ直線とが成す角度を前記翼の回転方向を正とする前進角θとし、この前進角θの半径方向単位長さあたりの変化率を前進率と定義した場合、前記翼は、半径方向に前記前進率が正の値を持つ前記ボス側の前進翼部及び負の値を持つ前記翼の外周側の後退翼部を備え、前記翼の前記円弧長は、前記ボス側から前記外周側に向かうに従って長くなり、
前記翼の周囲を囲ったケースと、気体を前記ケースに案内するように筒状に絞られたベルマウスとを備え、前記ベルマウスの内径が前記翼の外径より小さく、
前記前進翼部と前記後退翼部との境目となる境界部と、前記ベルマウスの内径とが一致していることを特徴とする送風機。
【請求項２】
ボスとこのボスの外周面に周方向に間隔を置いて取り付けられた複数枚の翼を配置し、回転中心軸に対して垂直な面に翼を垂直に投影した際に、前記面と前記回転中心軸との交点を中心とした径方向に延びた各同心円と、投影した前記翼とが重なる周方向に延びた各円弧長の中心点を繋いで形成された曲線を周方向中心曲線と定義し、前記交点と前記翼の前記周方向中心曲線の前記ボス側の端点とを結んだ直線と、前記交点と前記周方向中心曲線の任意の点とを結んだ直線とが成す角度を前記翼の回転方向を正とする前進角θとし、この前進角θの半径方向単位長さあたりの変化率を前進率と定義した場合、前記翼は、半径方向に前記前進率が正の値を持つ前記ボス側の前進翼部及び負の値を持つ前記翼の外周側の後退翼部を備え、前記翼の前記円弧長は、前記ボス側から前記外周側に向かうに従って長くなり、
前記翼の周囲を囲ったケースと、気体を前記ケースに案内するように筒状に絞られたベルマウスとを備え、前記ベルマウスの内径が前記翼の外径より小さく、
前記前進翼部と前記後退翼部との境目となる境界部が、前記ベルマウスの内径より外周側に位置することを特徴とする送風機。
【請求項３】
ボスとこのボスの外周面に周方向に間隔を置いて取り付けられた複数枚の翼を配置し、回転中心軸に対して垂直な面に翼を垂直に投影した際に、前記面と前記回転中心軸との交点を中心とした径方向に延びた各同心円と、投影した前記翼とが重なる周方向に延びた各円弧長の中心点を繋いで形成された曲線を周方向中心曲線と定義し、前記交点と前記翼の前記周方向中心曲線の前記ボス側の端点とを結んだ直線と、前記交点と前記周方向中心曲線の任意の点とを結んだ直線とが成す角度を前記翼の回転方向を正とする前進角θとし、この前進角θの半径方向単位長さあたりの変化率を前進率と定義した場合、前記翼は、半径方向に前記前進率が正の値を持つ前記ボス側の前進翼部及び負の値を持つ前記翼の外周側の後退翼部を備え、前記翼の前記円弧長は、前記ボス側から前記外周側に向かうに従って長くなり、
前記翼の周囲を囲ったケースと、気体を前記ケースに案内するように筒状に絞られたベルマウスとを備え、前記ベルマウスの内径が前記翼の外径より小さく、
前記ベルマウスの内径に対して前記前進翼部と前記後退翼部との境目となる境界部の径の比率が８０％から１３０％までの範囲であることを特徴とする送風機。
【請求項４】
前記比率が１００％から１１０％までの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば換気に用いられる送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送風機を高効率化するには、静圧を上昇させることが必要であるため、相対場で遠心方向の流れを増加させることと、流れ方向の速度を減速させることが重要となる。
一般に従来の送風機においては、遠心方向の流れを増加させるために翼後方の流れを斜流化することが必要である。このため、例えば特許文献１には、翼の基準線をその根元から中間部までは所定の傾斜角で回転方向に向けて屈曲させ中間部から先端部までは所定の傾斜角で回転方向と反対方向に向けて屈曲させて、該基準線の最外端が回転中心と前記根元を結ぶ線より回転方向と反対側に位置するようにしたものが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−１１６５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の従来の送風機では、基本的にはほぼ軸線方向に沿って空気が流れる、所謂軸流送風機である。そのために外周部では翼形状による斜流効果が小さく、そのため十分な静圧上昇が得られず、送風効率が悪く、騒音が増加する等の問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、高静圧化等による送風効率の向上と、低騒音化が可能な送風機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る送風機は、ボスとこのボスの外周面に周方向に間隔を置いて取り付けられた複数枚の翼を配置し、回転中心軸に対して垂直な面に翼を垂直に投影した際に、前記面と前記回転中心軸との交点を中心とした径方向に延びた各同心円と、投影した前記翼とが重なる周方向に延びた各円弧長の中心点を繋いで形成された曲線を周方向中心曲線と定義し、前記交点と前記翼の前記周方向中心曲線の前記ボス側の端点とを結んだ直線と、前記交点と前記周方向中心曲線の任意の点とを結んだ直線とが成す角度を前記翼の回転方向を正とする前進角θとし、この前進角θの半径方向単位長さあたりの変化率を前進率と定義した場合、前記翼は、半径方向に前記前進率が正の値を持つ前記ボス側の前進翼部及び負の値を持つ前記翼の外周側の後退翼部を備え、前記翼の前記円弧長は、前記ボス側から前記外周側に向かうに従って長くなり、前記翼の周囲を囲ったケースと、気体を前記ケースに案内するように筒状に絞られたベルマウスとを備え、前記ベルマウスの内径が前記翼の外径より小さく、前記前進翼部と前記後退翼部との境目となる境界部と、前記ベルマウスの内径とが一致している。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る送風機によれば、高静圧化等による送風効率の向上と、低騒音化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明するが、各実施の形態において同一、同等部材、または部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による送風機の吸い込み側から見た正面図、図２は図１のベルマウス８を除いたときの正面図、図３は図１の翼４の斜視図、図４および図５は図１の翼４が回転しているときにおけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。なお、図２は、ボス１の中心軸線である回転軸３０に垂直な面に翼４を投影した様子を示しており、回転軸３０に垂直な面を吸込み側から見た図である。
【０００９】
この送風機は、モータ軸２０と、このモータ軸２０と同心になるように直結した円柱形状のボス１と、このボス１の外周面に周方向に等間隔で取り付けられた４枚の翼４と、翼４の周囲を囲った円筒形状のケース１９と、このケース１９の吸い込み側の端部に取り付けられ空気をケース１９の内部へと案内するベルマウス８とを備えている。
ボス１と４枚の翼４とで羽根車を構成しており、図１および図２中の矢印は羽根車（ボス１）の回転方向を示している。ボス１の中心軸線である回転軸３０は羽根車の回転中心軸と同一である。
なお、本明細書では、流れの吸込み側に配置された、気流を羽根車になだらかに案内する曲線部を有する装置のことをベルマウスと呼ぶ。
各翼４は、前進翼部２および後退翼部３から構成されている。
【００１０】
ここで、前進翼部２および後退翼部３について説明する。
先ず、図２に示すように、ボス１の中心軸線である回転軸３０に垂直な面に翼４を投影した際に、前記面と回転軸３０との交点である第２の中心点Ｂを中心とした径方向に延びた各同心円と、投影した前記翼４とが重なる周方向に延びた各円弧長の中心点を繋いで形成された曲線を周方向中心曲線６と定義する。第２の中心点Ｂと翼４の周方向中心曲線６のボス側の端点である第１の中心点Ａとを結んだ第１の直線イと、第２の中心点Ｂと周方向中心曲線６の任意の点とを結んだ第２の直線ロ（図２では翼４の最外周端）とが成す角度を翼４の回転方向を正とする前進角θとし、この前進角θの半径方向単位長さあたりの変化率を前進率（°/mm）と定義する。
【００１１】
前進角θは、回転軸３０に垂直な面を吸込み側から見たとき、第１の直線イから紙面に向かい翼４の時計回りの回転方向を正とし、逆回転の方向を負とする。
図１および図２においては、翼４は回転軸３０に垂直な面から見たとき紙面に向かって右回りの回転をし、吸込み方向は、紙面表から裏としている。翼４の前進角θは、第１の直線イに対して第２の直線ロが右回り側にあるときが正の値であり、第１の直線イに対して第２の直線ロが左回り側にあるときが負の値である。そして、半径方向に前進率が正の値を持つ翼４の部位が前進翼部２であり、負の値を持つ翼４の部位が後退翼部３である。
前進翼部２および後退翼部３からなる翼４は、ボス１側から外周部７に向かうに従って円弧長の寸法は増大する。また、前進翼部２と後退翼部３との間の境界部５の円弧形状は、翼４のある翼半径位置における円弧形状と概略一致している。この翼４の前進角θの半径方向単位長さあたりの変化分である前進率は、境界部５と周方向中心曲線６との交点Ｃの位置でゼロであり、この点Ｃより外径（外周）側は前進率θが負の後退翼部３であり、この交点Ｃの内径（ボス）側は前進率が正の前進翼部２である。
なお、本明細書では、以上説明したような翼４を複合翼と呼び、一般的な軸流送風機に用いられる翼を軸流翼と呼ぶ。複合翼は以下で詳細に説明するように、前進翼部２が主に軸流送風機として作用し、後退翼部３が主に遠心送風機として作用する。
【００１２】
図４に示すように、翼４の空気の吸込み側に取り付けられたベルマウス８の開口部８Ａの口径Ｄ１の寸法は、境界部５の径Ｄ３の寸法と概略一致している。ここでいう概略一致とはベルマウス８の口径Ｄ１と翼４の境界部５の径Ｄ３との寸法比が１割程度のずれがある状態までとする。
また、本実施の形態による翼４は、図１５に示すように、翼４を各径における円筒面で展開した翼列において、各翼の回転方向前側である前縁４Ｆと回転方向後ろ側である後縁４Ｂを結んだ直線Ｌ２と、回転中心軸方向に平行な直線Ｌ１とのなす角を吸い込み側から見た角（食違い角）をγとしたとき、γが図１５の紙面に向かって反時計回りの方向に０°から９０°までの範囲にある。
さらに図１６に示すように、翼４のボス１と接する部分における回転中心軸（回転軸）３０方向高さの中心点を翼外周部まで軸に垂直に延長した直線を直線ハと定義する。また、翼部の各半径における軸方向高さの中心点を繋いだ線を径方向中心線トと定義する。ボス部における軸方向高さの中心点と径方向中心線ト上の任意の点とを結んだ直線を直線ヘと定義する。直線ヘと直線ハとのなす角をφと定義する。直線ハよりも気体の吸込み側（紙面に向かって上側）を正とし、直線ハよりも気体の吐出側（紙面に向かって下側）を負とすると、φ＞０である。言い換えれば、ボス１の外周面に配置された４枚の翼４は、回転軸３０に垂直な平面に対し吸込側に向け角度φ＞０の傾きを持つ。すなわち、直線ヘは直線ハに対して気体の吸込み側に傾いている。
このことから、羽根車の圧力面側の曲面が吐出側かつ、外周側に傾いており、半径方向外側に向かう流れを生じさせることが可能となり、静圧の上昇が可能となる。
【００１３】
なお、図１６では径方向中心線トが曲線である場合を示したが、直線であってもよい。図４では径方向中心線トが直線である場合を示しており、直線ヘは径方向中心線トと重なる。
また、この翼４は、ベルマウス８の口径Ｄ１の内周側の領域にある前進翼部２では、周方向断面形状（回転軸３０に対して垂直に翼４を切断したときの形状）が軸流送風機の翼（軸流翼）と類似し、図４に矢印で示すように回転中心軸３０に沿った流れとなる。また、ベルマウス８の口径Ｄ１より外径側にある後退翼部３では、遠心送風機の翼（本明細書では遠心翼と呼ぶ。）と類似し、図６の矢印で示すように半径方向に広がる子午面流れとなり、遠心送風機と同様な流れ場となる。
このような構成により、遠心送風機の高静圧特性と、軸流送風機の大風量特性を満たす送風機の実現が可能となる。
【００１４】
上記構成の送風機では、大風量時では図４に示すようになる。すなわち、子午面流れは矢印ニに示すように、流体はほぼ中心軸線３０の方向に沿って流れ、翼４の周方向断面形状が軸流送風機と等しいため軸流送風機として動作する。
これに対して、小風量時では図５に示すようになる。すなわち、ベルマウス８の開口部８Ａの口径（図４に示すＤ１）がケース１９の内径（図４に示すＤ２）より小さく、子午面流れは矢印ホに示すように、斜流成分が増加し、前進率が負の後退翼部３から斜流化して流出するが、この後退翼部３では、遠心方向に拡がる子午面流れに対し、概略一致する翼形状をしているので、翼４にかかる負荷が減少し、送風効率が上昇する。
【００１５】
このように、翼４は、半径方向に前進率が正の値を持つボス１側の前進翼部２及び負の値を持つ翼４の外周側の後退翼部３を備えている。しかも、翼４の円弧長は、ボス１側から外周側に向かうに従って長くなっている。したがって、半径方向外周側に向かって翼の円弧長が長い形状となるため、翼外周部で流れに沿う翼面積が増加し、翼の流れに対する実質的な半径が増加するため遠心力による静圧上昇が増加し、翼の仕事量を増加させることが可能となる。
また、前進翼部２の周方向中心曲線６上では、ボス１側から境界部５側に移行するに従って、周方向中心曲線６の接線の傾斜角度が回転軸を基準として回転方向側に漸次大きく傾いており、また境界部５側から外周側に移行するに従って、周方向中心曲線６の接線の傾斜角度が回転方向と反対側に漸次大きく傾いている。
【００１６】
このことから、前進翼部２においては、軸流送風機と同一の流れとなり、軸流送風機として動作する。この翼４の外周側では、流れに対して概略一致するように前進率が負に後退しており、後退翼部３に相当する部位が遠心送風機の翼と類似しており、遠心送風機として動作する。
従って、本実施の形態による送風機では、軸流送風機および遠心送風機の両機能を持つとともに、ベルマウスを設置したことにより生じた遠心送風機と同様の半径方向に拡がる流れ場と、軸流送風機と同様の回転中心軸と平行方向に流れる流れ場との２つの流れ場に対して、翼の形状をそれぞれ沿わせることが可能となり、乱れによる騒音の増加を低下させることが可能となる。
前進翼部２の周方向中心曲線６上では、ボス１側から境界部５側に移行するに従って、周方向中心曲線６の接線の傾斜角度が気体の吐出側に漸次大きく傾いており、また境界部５側から外周側に移行するに従って、周方向中心曲線６の接線の傾斜角度が気体の吸込み側に漸次大きく傾いていることから、羽根車の曲面が外周側に傾いており、半径方向外側に向かう流れを生じさせることが可能となり、静圧の上昇が可能となる。
【００１７】
また、ケース１９の空気の吸い込み側にベルマウス８を取り付けたことにより、送風機の吸込み側の口径がベルマウス８の口径Ｄ１と等しくなり、吸込み面積が減少する。流れ場が軸流送風機と同じ状態である、翼４の径がベルマウス８の口径Ｄ１よりも小さい領域にある前進翼部２においては、羽根車の吸込み側の口径がベルマウス８の口径Ｄ1と等しくなり、大風量時、小風量時においても軸流送風機と同一の流れとなり、軸流送風機として動作する。
【００１８】
一方、流れ場が半径方向外側に向かう流れとなっている、翼４の径がベルマウス８の口径Ｄ１より大きい領域にある後退翼部３においては、図６で説明したように翼４の後退翼部３の断面が遠心方向に拡がる流れに対し、この翼４の外周側では、流れに対して概略一致するように前進率が負に後退しており、後退翼部３に相当する部位が遠心送風機の翼と類似しており、遠心送風機として動作する。
従って、この送風機では、軸流送風機および遠心送風機の両機能を持つとともに、遠心力による全圧（オイラーヘッド）の上昇が見込まれ、高静圧化が可能となる。
【００１９】
図７は、本願発明者が、上記構成の送風機の性能を実験により求めた図であり、ベルマウス８の内径Ｄ１’を一定にして境界部５の径Ｄ３を変化させた場合の、ベルマウス８の内径Ｄ１’に対する境界部５の径Ｄ３の比率Ｄ３／Ｄ１’（％）を横軸とし、ほぼ最高効率点の条件下で、ケース１９にベルマウス８を取り付けたときにベルマウス８を取り付けていないときと比較して低下する比騒音レベル（ｄＢＡ）の値を縦軸としたときの図である。なお、ここでベルマウス８の内径Ｄ１’とは、図９に示すように、ベルマウス８の縮径部の内面の径である。また、図４で示したベルマウス８の口径Ｄ１とは、ベルマウス８の縮径部の肉厚中央部の径であり、ベルマウス８の内径Ｄ１’と口径Ｄ１とはほぼ等しい。また、ここで最高効率点とは、ベルマウス８の開口部８Ａの口径Ｄ１（内径Ｄ１’）を一定にして翼４の外径（翼４の外径とは、すなわち、ボス１と４枚の翼４とで構成される羽根車の外径である。）を変更したときの送風効率（静圧×風量/モータ出力）の最も高い点をいう。
【００２０】
この図から、比率が８０％から１３０％までの範囲の翼４の形状にある場合においては、送風機の低騒音化が、ほぼ３．０（ｄＢＡ）からほぼ４．７（ｄＢＡ）減少するという、顕著な効果が得られ、比率が１０５％で比騒音レベルが最大４．７（ｄＢＡ）低減されることが分かった。また、比率が１００％から１１０％までであれば、比騒音レベルが４．５（ｄＢＡ）以上減少し、静音効果が特に顕著である。なお、この図から分かるように、図中１４７％では比騒音レベルはゼロとなり、このときにはベルマウス８は比騒音レベルの低減化には寄与せず、ベルマウス８が無いときと同じである。
【００２１】
また、図８は、本願発明者が、上記構成の送風機の性能を実験により求めた図であり、後退翼部３の前進率を横軸とし、ほぼ最高効率点の条件下で、ケース１９にベルマウス８を取り付けたときに、ベルマウス８を取り付けていないときと比較して低下する比騒音レベル（ｄＢＡ）の値を縦軸としたときの図である。
この図から、前進率が−２．０（°/ｍｍ）から−２．９（°/ｍｍ）までの範囲で、送風機の低騒音化に顕著な効果が得られ、前進率−２．２で比騒音レベルが最大約１１[ｄＢＡ]低減されることが分かった。
【００２２】
また、図４に示すように、ベルマウス８の内径より外周側に位置する翼部分の一部４Ａ、すなわち本実施の形態では後退翼部３の一部が、羽根車の回転中心軸（回転軸）３０に沿った方向においてベルマウス８の縮径側端部８Ｂから拡径側端部８Ｃの方に突出している。もしもこのように、ベルマウス８の内径より外周側に位置する翼部分の一部４Ａが、羽根車の回転中心軸（回転軸）３０に沿った方向においてベルマウス８の縮径側端部８Ｂから拡径側端部８Ｃの方に突出していない場合には、ベルマウス８の縮径側端部８Ｂと拡径側端部８Ｃ間に羽根車の回転により発生する循環渦と、羽根車と縮径側端部８Ｂとの間より漏れる漏れ流れとが生ずるため、騒音が増加し、入力が増加するという問題が発生する。
また、翼部分の一部４Ａを突出させる代わりに、例えばベルマウスの厚みを大きくするなどして翼部分の一部４Ａが突出するべき空間を埋めると、縮径側端部と循環渦が吸い込み側に移動し、翼の有効面積が減少する結果、騒音が増加し入力が増加するという問題が発生する。
そこで、図４に示すように、ベルマウス８の内径より外周側に位置する翼部分の一部４Ａを、羽根車の回転中心軸（回転軸）３０に沿った方向においてベルマウス８の縮径側端部８Ｂから拡径側端部８Ｃの方に突出させると、羽根車と縮径側端部８Ｂとの間より生ずる漏れ流れが減少するため、漏れ流れによる静圧上昇の損失および風量の損失を低下させることが可能となる。また、漏れにより生じた乱れが減少するため、騒音を低下させることが可能となる。
したがって、ベルマウス８の縮径側端部８Ｂと拡径側端部８Ｃとの間に羽根車の回転により発生する循環渦と、ベルマウス８の縮径側端部８Ｂと羽根車との間からの漏れ流れとの両方を制御することができ、高静圧化および大風量化が可能となることによる高効率化および低騒音化を図ることができる。
【００２３】
なお、上記のような複合翼を有する羽根車に限らず、一般的な軸流翼あるいは遠心翼を有する羽根車と、羽根車の周囲を囲ったケースと、気体をケースに案内するように筒状に絞られたベルマウスとを備え、ベルマウスの内径が羽根車の外径より小さくなるように構成された送風機においても、ベルマウスの内径より外周側に位置する翼部分の一部が、羽根車の回転中心軸に沿った方向においてベルマウスの縮径側端部から拡径側端部の方に突出していることにより、上記複合翼の場合と同様に、送風効率の向上を図ることができるともに、低騒音化が可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による送風機の構成を説明するための図であり、翼４が回転しているときにおける回転軸（回転中心軸）３０に沿った断面図である。
上記実施の形態１では、前進翼部２と後退翼部３との境目となる境界部５と、ベルマウス８の内径とがほぼ一致している場合について示した。
これに対して、本実施の形態では、図９に示すように、前進翼部２と後退翼部３との境目となる境界部５が、ベルマウス８の内径より外周側に位置する。すなわち、Ｄ１’＜Ｄ３である。
【００２５】
翼４（羽根車）の前進翼部２と後退翼部３との境界部５より内周側における翼形状は前進翼部２であり、かつベルマウス８の内径Ｄ１’より内周側の領域では軸流送風機として動作するため、大風量の特性を持つ。また、翼４（羽根車）の前記境界部５より内周側における翼形状は前進翼部２であり、ベルマウス８の内径Ｄ１’より外周側の領域では、ベルマウス８によって絞られるため、半径方向外側に広がる流れとなり、遠心力により静圧を上昇させることが可能となる。
他方、翼４（羽根車）の前進翼部２と後退翼部３との境界部５より外周側における翼形状は後退翼部３であり、遠心送風機として動作する。このため、遠心方向に拡がる子午面流れに対し、概略一致しているので、かかる負荷が減少し、送風効率が上昇する。したがって、翼４（羽根車）の前進翼部２と後退翼部３との境界部５はベルマウス８の内径Ｄ１’より外周側にあることが望ましい。そのため、ベルマウス８の内径Ｄ１’は、翼４（羽根車）の前進翼部２と後退翼部３との境界部５の半径位置より、ボス１側にあることが望ましい。
【００２６】
軸流送風機の最小騒音点は開放側にあり、遠心送風機の最小騒音点は高静圧側にある。このため、必要動作点に応じて、前進翼部２と後退翼部３の割合とベルマウス８の内径寸法を変化させることで、羽根車（翼４）に生じる３次元流れ場を変化させることとなり、動作点による流れの違いをベルマウス８の内径Ｄ１’で制御することが可能となる。例えば、ベルマウス８の内径Ｄ１’を小さくすると、流れが半径方向外側に拡がる領域が大きくなり、羽根車の高静圧側の流れを模擬する流れの状態となる。一方、ベルマウス８の内径Ｄ１’を大きくすると、半径方向外側に広がる流れの領域が小さくなり、ベルマウス８の内径Ｄ１’よりもボス１側の軸流送風機として動作する翼の領域が大きくなり、低静圧側の流れを模擬する流れの状態となる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態では、前進翼部２と後退翼部３との境目となる境界部５が、ベルマウス８の内径より外周側に位置するので、ベルマウス８の内径Ｄ１’を変化させることで、羽根車（翼４）に生じる３次元流れ場を変化させることとなり、動作点による流れの違いをベルマウス８の内径Ｄ１’で制御することが可能となる。
なお、実施の形態１および２で説明したように、前進翼部２と後退翼部３の境目となる境界部５の径Ｄ３とベルマウス８の内径Ｄ１’との関係がＤ１’≦Ｄ３である場合に限らず、ベルマウスの内径Ｄ１’が翼の外径Ｄ４より小さい場合であれば、流れを径方向外向きに流すことが可能となり、半径方向に広がる流れによる静圧の上昇が可能となる。
【００２８】
参考例１．
図１０はこの発明の参考例１による送風機の構成を説明するための図であり、翼４が回転しているときにおける回転軸３０に沿った断面図である。
上記実施の形態１および２では、例えば図２および図３で示したように、翼４が、半径方向に前進率が正の値を持つボス１側の前進翼部２及び負の値を持つ外周側の後退翼部３を備え、翼４の円弧長は、ボス１側から外周側に向かうに従って長くなっている複合翼である場合について説明した。しかし、このような複合翼を有する羽根車に限らず、一般的な軸流翼４０を有する羽根車（軸流羽根車）と、羽根車の周囲を囲ったケース１９と、気体をケース１９に案内するように筒状に絞られたベルマウス８とを備え、ベルマウス８の内径Ｄ１’が羽根車の外径Ｄ４より小さくなるように構成された送風機においても、上記実施の形態と同様に、高静圧化により送風効率の向上を図ることができるともに、低騒音化が可能となる。
すなわち、ベルマウス８の内径Ｄ１’が軸流羽根車の外径Ｄ４より小さい場合の気体の流れは、羽根車の吸込み側で羽根車に流入する際、ベルマウスにより絞りこまれ、ベルマウスから吐き出し側に向かうにつれ半径方向外側に広がる。
軸流羽根車（軸流翼４０）において、ベルマウス８の内径Ｄ１’より内周側の領域では、軸流送風機として動作するため、大風量の特性を持つ。他方、軸流羽根車（軸流翼４０）において、ベルマウス８の内径Ｄ１’より外周側の領域では、ベルマウスによって絞られるため、半径方向外側に広がる流れとなり、遠心力により静圧を上昇させることが可能となる。
【００２９】
したがって、ベルマウス８の内径Ｄ１’を小さくすると、流れが半径方向外側に拡がる領域が大きくなり、軸流羽根車の高静圧側の流れを模擬する流れの状態となる。これに対して、ベルマウス８の内径Ｄ１’を大きくすると、半径方向外側に広がる流れの領域が小さくなり、ベルマウス８の内径Ｄ１’よりもボス１側の軸流送風機として動作する翼の領域が大きくなり、低静圧側の流れを模擬する流れの状態となる。
そのため、軸流羽根車の外径の範囲内でベルマウス８の内径Ｄ１’を変化させることで、軸流羽根車に生じる３次元流れ場を変化させることとなり、動作点による流れの違いとして、流れ場をベルマウス８の内径Ｄ１’の大きさで制御することが可能となる。
例えば、低静圧側の動作点で使用する場合はベルマウス８の内径Ｄ１’を大きくし、高静圧側で使用する場合はベルマウス８の内径Ｄ１’を小さくする。
このように、ベルマウス８の内径Ｄ１’の大きさを制御することにより、動作点を制御することが可能となり、羽根車を狙いとする動作点で使用することが可能となるため、低騒音化および高効率化することが可能となる。
【００３０】
以上説明したように、ベルマウスの内径が軸流羽根車の外径より小さくなるように構成することにより、流れを径方向外向きに流すことが可能となり、半径方向に広がる流れによる静圧の上昇が可能となる。
さらに、軸流送風機（軸流羽根車）の吸い込み側に気流を案内するベルマウスを配置するため、軸流羽根車の実装条件によらず、吸い込み流れの分布を均一化する作用が働くので、軸流羽根車に流入する乱れを低減し、低騒音化することが可能となる。
【００３１】
また、図１１は、本願発明者が、上記構成の送風機の性能を実験により求めた図であり、ボス１と４枚の軸流翼４０とで構成される軸流羽根車の外径（図１０にＤ４で示す。）を一定にしてベルマウス８の内径（図１０にＤ１’で示す。）を変化させた場合の比率Ｄ１’／Ｄ４（％）を横軸とし、ケース１９にベルマウス８を取り付けたときにベルマウス８を取り付けていないときと比較して低下する比騒音レベルＫｓの値（ｄＢＡ）を横軸としたときの図である。
図１１から分かるように、比率がほぼ５０％から８５％までの範囲で比騒音レベルが減少し、静音効果が顕著である。
【００３２】
また、図１２は、本願発明者が、上記構成の送風機の性能を実験により求めた図であり、ボス１と４枚の軸流翼４０とで構成される軸流羽根車の外径（図１０にＤ４で示す。）を一定にしてベルマウス８の内径（図１０にＤ１’で示す。）を変化させた場合の比率Ｄ１’／Ｄ４（％）を横軸とし、送風機の上流側と下流側間の静圧差の相対値を縦軸としたときの図である。
この図から分かるように、比率がほぼ５０％から８５％までの範囲で静圧上昇効果が顕著である。
図１１および図１２の結果より、ベルマウス８の内径寸法Ｄ１’を軸流羽根車の外径寸法Ｄ４の５０％以上、望ましくは８５％以下とした時に、軸流羽根車の大風量特性を比較的損なわず、軸流羽根車を高静圧化、低騒音化することが可能となる。
【００３３】
参考例２．
図１３はこの発明の参考例２による送風機の構成を説明するための図であり、翼４が回転しているときにおける回転軸３０に沿った断面図、図１４はこの発明の参考例２による送風機の別の構成を説明するための図であり、翼４が回転しているときにおける回転軸３０に沿った断面図である。図中、太線矢印は気体の流入方向を示しており、長い方が速度が大きい。
羽根車を配置する風路は実装条件により異なり、羽根車吸込み側で羽根車の回転中心軸３０の周方向に吸込み流速に差が生ずる場合がある。このような場合、ベルマウス８の拡径側端部から縮径側端部に至る絞り部内面は、羽根車の回転中心軸３０からの距離が周方向に不均一な曲面形状とし、流速の早い部位においてはベルマウスの絞り部内面の曲率を他の部位におけるよりも大きくすることにより、ベルマウス上の剥離により生ずる乱れを減少させ、騒音の増加を防ぐことができる。さらに、風路の周方向不均一構成により生ずる吸込み側の流速の不均一分布をなだらかにし、吸込み側の流速の不均一による回転騒音を低減することが可能となる。
【００３４】
この参考例では、図１３に示すように、図１３に向かって左右でベルマウス８の縮径側端部における羽根車の回転中心軸３０からの距離は、図１３に向かって左右で等しく、すなわち、左の距離ｄ１と右の距離ｄ２は等しい。しかも、拡径側端部と縮径側端部間の回転中心軸方向３０の長さ（高さ）を右側の方が長くなるようにすることにより、絞り部内面は、羽根車の回転中心軸３０からの距離が図１３の右側と左側で異なるようにしている。すなわち、高速度流入側である右側の絞り部内面の曲率を左側におけるよりも大きくしている。
なお、図１４に示すように、拡径側端部と縮径側端部間の回転中心軸方向３０の長さは左側と右側とで等しくして曲率のみを変化させ、高速度流入側である右側の絞り部内面の曲率を左側におけるよりも大きくしてもよい。
なお、図１３および図１４では軸流翼４０を有する送風機について示したが、複合翼４を有する送風機であっても同様に構成することにより、同様の効果が得られる。
なお、上記各実施の形態及び参考例では、４枚の翼をボスに取り付けた場合について説明したが、勿論この数に限定されるものではなく、この発明は、複数枚の翼について適用される。
また、この送風機は、換気用の送風機に限定されるものではなく、例えば自動車、冷蔵庫、 空気調和機の熱交換器を冷却する送風機にも勿論適用できる。
また、送風されるものは空気に限定されるものではなく、気体であればよい。
【００３５】
以上説明したようにこの参考例の送風機によれば、ベルマウスの内径が軸流羽根車の外径より小さいので、流れを斜流化し遠心力により高静圧化するため、送風効率の向上を図ることができるともに、翼面近傍の流れを翼に一致させる流れ場を生じさせるため、低騒音化が可能となる。
また、ベルマウスの内径が羽根車の外径より小さく、かつベルマウスの内径より外周側に位置する翼部分の一部が、羽根車の回転中心軸に沿った方向においてベルマウスの縮径側端部から拡径側端部の方に突出しているので、ベルマウスの縮径側端部と拡径側端部との間に羽根車の回転により発生する循環渦と、ベルマウスの縮径側端部と羽根車との間からの漏れ流れとの両方を制御することができ、高静圧化および大風量化が可能となることによる高効率化および低騒音化を図ることができる。
また、翼は、半径方向に前進率が正の値を持つボス側の前進翼部及び負の値を持つ外周側の後退翼部を備え、翼の円弧長は、ボス側から外周側に向かうに従って長くなっているので、高静圧化により送風効率の向上を図ることができるともに、低騒音化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１の送風機の正面図である。
【図２】図１のベルマウスを除いたときの正面図である。
【図３】図１の翼の斜視図である。
【図４】翼が回転しているときにおける図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、大風量時の空気の流れを示す図である。
【図５】翼が回転しているときにおける図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、小風量時の空気の流れを示す図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】実施の形態１の送風機において比率（％）と比騒音レベル（ｄＢＡ）との関係図である。
【図８】実施の形態１の送風機において後退翼部の前進率と比騒音レベルとの関係図である。
【図９】この発明の実施の形態２の送風機を示し、翼が回転しているときにおける回転中心軸に沿った断面図である。
【図１０】この発明の参考例１の送風機を示し、翼が回転しているときにおける回転中心軸に沿った断面図である。
【図１１】参考例１の送風機において比率（％）と比騒音レベルの相対値との関係図である。
【図１２】参考例１の送風機において比率（％）と静圧差の相対値との関係図である。
【図１３】この発明の参考例２の送風機を示し、翼が回転しているときにおける回転中心軸に沿った断面図である。
【図１４】この発明の参考例２の送風機を示し、翼が回転しているときにおける回転中心軸に沿った断面図である。
【図１５】実施の形態１に係り、食い違い角を説明するための図である。
【図１６】実施の形態１に係り、径方向中心線を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ボス、２  前進翼部、３  後退翼部、４  翼、４Ｂ  後縁、５  境界部、６  周方向中心曲線、８  ベルマウス、８Ａ  開口部、１９  ケース、２０  モータ軸、３０  回転中心軸。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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