(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ｏ−Ｏ）を中心として回転するハブ（２）と、前記ハブ（２）の外周面に設けられた複数の羽根（３）との樹脂一体成形品からなる軸流ファン用羽根車（１）であって、
前記複数の羽根（３）の負圧面には、前記羽根（３）の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、前記回転軸（Ｏ−Ｏ）線に対して平行に延びる壁形状をなしている負圧面側第１リブ（４ａ）が形成されており、
前記複数の羽根（３）の圧力面には、前記負圧面側第１リブ（４ａ）の真裏側に、前記羽根（３）の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、前記回転軸（Ｏ−Ｏ）線に対して平行に延びる壁形状をなしている圧力面側第１リブ（４ｂ）が形成されており、
前記負圧面側第１リブ（４ａ）と前記圧力面側第１リブ（４ｂ）とは、前記複数の羽根（３）の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、前記回転軸（Ｏ−Ｏ）線に対して平行に延びる一体の壁形状をなし、前記羽根（３）の最前縁における断面積が最大化している第１リブ（４）を構成している、
軸流ファン用羽根車（１）。
【請求項２】
前記複数の羽根（３）の負圧面には、前記羽根（３）の負圧面側第１リブの後縁側の根元から前記負圧面側第１リブ（４ａ）の外周端と交わるように負圧面側第２リブ（５ａ）が形成されており、
前記複数の羽根（３）の圧力面には、前記負圧面側第２リブ（５ａ）の真裏側に、前記羽根（３）の負圧面側第２リブの後縁側の根元から前記負圧面側第２リブ（５ａ）の外周端と交わるように圧力面側第２リブ（５ｂ）が形成されており、
前記負圧面側第２リブ（５ａ）と前記圧力面側第２リブ（５ｂ）とは、前記羽根（３）の負圧面側第２リブの後縁側の根元から前記負圧面側第２リブ（５ａ）の外周端と交わるように、かつ、前記回転軸（Ｏ−Ｏ）線に対して平行に延びる一体の壁形状をなしている第２リブ（５）を構成している、
請求項１に記載の軸流ファン用羽根車（１）。
【請求項３】
前記圧力面側第１リブ（４ｂ）、及び／又は、前記圧力面側第２リブ（５ｂ）のリブ高さ（Ｈb）は、前記羽根（３）根元の肉厚（ｔmax）を前記羽根（３）の前縁の進入角度（θ）の余弦値（ｃｏｓθ）で除した値に対して０．３倍以上である、請求項１又は２に記載の軸流ファン用羽根車（１）。
【請求項４】
前記第１リブ（４）及び第２リブ（５）は、前記ハブ（２）及び複数の羽根（３）とともに樹脂一体成形されている、請求項１〜３のいずれかに記載の軸流ファン用羽根車（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流ファン用羽根車、特に、回転軸を中心として回転するハブとハブの外周面に設けられた複数の羽根との樹脂一体成形品からなる軸流ファン用羽根車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンの室外機等において用いられている軸流ファンは、モーターの回転軸に装着されたハブと、その外周に設けられた複数の羽根との樹脂一体成型品からなる羽根車を備えている。
【０００３】
このような軸流ファン用羽根車に対しては、従来から静音化の要求があり、以下のような静音化設計がなされている。
【０００４】
従来例の静音化設計された軸流ファン用羽根車１１を図１及び図２に示す。軸流ファン用羽根車１１の羽根１３は、図１に示すように、２点鎖線で図示された静音化設計されていない羽根２３の前進角αよりも大きな前進角α1を有している。また、図２の羽根の子午面の模式図に示すように、実線で図示された羽根１３は、２点鎖線で図示された静音化設計されていない羽根２３の前傾角βよりも大きな前傾角β1を有している。このように、羽根形状を前進及び前傾にすることで、軸流ファン用羽根車を静音化している。
【０００５】
一般に、軸流ファン用羽根車においては、回転時の遠心力により、回転軸方向に羽根を押さえつけようとする力が作用するため、羽根の根元には大きな曲げ応力が発生している。そして、特に、上記のように羽根形状を前進及び前傾にして静音化した軸流ファン用羽根車では、回転時の遠心力により羽根を回転軸方向に曲げようとする応力が羽根の根元の前縁側に集中するようになる。
【０００６】
このような問題に対して、従来から、羽根の根元の肉厚を大きくしたり、羽根前縁のアールを大きくすることにより、羽根の根元の前縁における応力緩和が図られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
最近、羽根形状を前進及び前傾にして静音化した羽根車に対して、さらなる静音化が求められている。その要求に対して、羽根形状を前進及び前傾にすることに加えて羽根の前縁側の肉厚を後縁側の肉厚よりも大きくする場合がある。
【０００８】
このような軸流ファン用羽根車では、前縁側の肉厚が後縁側の肉厚よりも大きいため、羽根の重心が前縁側に偏重して羽根の根元の前縁に応力がさらに集中することになる。このため、一層の応力緩和が必要となる。
【０００９】
しかし、このような軸流ファン用羽根車に対して、上記の応力緩和方法で対応しようとすると、以下のような問題が生じる。
【００１０】
羽根の根元の肉厚を厚くして応力緩和する場合については、肉厚を大きくするのに限界があり、また、軸流ファン用羽根車の樹脂材料の使用量の増加及びそれに伴う成形冷却時間が増加による生産性の低下が生じる。さらに、肉厚の部分は、成形冷却時にヒケを生じ易く軸流ファン用羽根車の成形不良の原因にもなる。
【００１１】
羽根前縁のアールを大きくして応力緩和する場合については、アールが大きくなり過ぎて、軸流ファン用羽根車を平面視した際に羽根の前縁と隣り合う羽根の後縁とが重なってしまうことがある。この場合、上下抜きの金型によって樹脂一体成形することが困難になる。
【００１２】
本発明の課題は、軸流ファン用羽根車、特に、羽根形状を前進及び前傾とし、さらに、羽根前縁側の肉厚を後縁側の肉厚よりも大きくした軸流ファン用羽根車においても、強度を確保し軸流ファン用羽根車の破損を抑えられる構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の軸流ファン用羽根車は、回転軸を中心として回転するハブと、ハブの外周面に設けられた複数の羽根との樹脂一体成形品からなる軸流ファン用羽根車である。そして、複数の羽根の負圧面には、羽根の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、回転軸線に対して平行に延びる壁形状をなしている負圧面側第１リブが形成されている。複数の羽根の圧力面には、負圧面側第１リブの真裏側に、羽根の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、回転軸線に対して平行に延びる壁形状をなしている圧力面側第１リブが形成されている。負圧面側第１リブと圧力面側第１リブとは、複数の羽根の最前縁の根元から最前縁の形状に沿って、かつ、回転軸線に対して平行に延びる一体の壁形状をなし、羽根の最前縁における断面積が最大化している第１リブを構成している。
【００１４】
この軸流ファン用羽根車では、羽根の両面に羽根の根元の前縁から前縁の形状に沿って第１リブを設けて羽根の亀裂の方向に対して断面積を大きくしている。
【００１５】
このため、羽根形状を前進及び前傾とし、さらに、羽根前縁側の肉厚を後縁側の肉厚よりも大きくして静音化された軸流ファン用羽根車のように、羽根の根元の前縁にかかる曲げ力が非常に大きい場合でも、十分に応力を緩和することができる。これにより、軸流ファン用羽根車の破損を抑えられる。
【００１６】
請求項２に記載の軸流ファン用羽根車は、請求項１において、複数の羽根の負圧面には、羽根の負圧面側第１リブの後縁側の根元から負圧面側第１リブの外周端と交わるように負圧面側第２リブが形成されている。複数の羽根の圧力面には、負圧面側第２リブの真裏側に、羽根の負圧面側第２リブの後縁側の根元から負圧面側第２リブの外周端と交わるように圧力面側第２リブが形成されている。負圧面側第２リブと圧力面側第２リブとは、羽根の負圧面側第２リブの後縁側の根元から負圧面側第２リブの外周端と交わるように、かつ、回転軸線に対して平行に延びる一体の壁形状をなしている第２リブを構成している。
【００１７】
この軸流ファン用羽根車では、第１リブの後縁側に設けられた第２リブが第１リブとその外周端で交わり一体の構造体を形成している。これにより、リブの剛性を高めることができ、軸流ファン用羽根車の強度をさらに向上することできる。
【００１８】
また、第２リブと第１リブとが交わる部分の内周側には、ハブの外周面、第２リブ及び第１リブによって囲まれた窪みが形成されている。これにより、これらのリブの形成による樹脂使用量の増加並びに軸流ファン用羽根車成形時の成形冷却時間の増加を抑えることができる。また、成形冷却時のリブのヒケも生じにくい。
【００１９】
請求項３に記載の軸流ファン用羽根車は、請求項１又は２において、圧力面側第１リブ、及び／又は、圧力面側第２リブのリブ高さは、羽根根元の肉厚を羽根の前縁の進入角度の余弦値で除した値に対して０．３倍以上である。
【００２０】
この軸流ファン用羽根車では、羽根の圧力面に作用する圧縮力に耐えることができるようになり、強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項４に記載の軸流ファン用羽根車は、請求項１〜３のいずれかにおいて、第１リブ及び第２リブは、ハブ及び複数の羽根とともに樹脂一体成形されている。
【００２２】
この軸流ファン用羽根車では、第１リブ及び第２リブが回転軸線に対して平行に延びる壁形状をなしているため、従来の樹脂製の軸流ファン用羽根車と同様、上下抜きの金型によって樹脂一体成形することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（１）軸流ファン用羽根車の構成
本発明の一実施形態である軸流ファン用羽根車１を図３〜図５に示す。
【００２５】
軸流ファン用羽根車１は、エアコンの室外機等の送風を行うためのファンに用いられており、主に、円筒形状のハブ２と、ハブ２の外周面に送風方向に傾斜して設けられている複数（本実施形態では３枚）の羽根３とを樹脂一体成形することにより形成されている。ハブ２の内周部は、モーター（図示せず）の回転軸に装着される。ここで、この軸流ファン用羽根車１の回転軸を回転軸Ｏ−Ｏとする。
【００２６】
羽根３は、従来例の静音化設計された軸流ファン用羽根車１１と同様に、前進及び前傾した羽根形状を有している（図１及び図４参照）。そして、羽根３は、従来例の静音化設計された軸流ファン用羽根車１１の羽根１３に比べて、羽根前縁側の肉厚を後縁側の肉厚よりも大きくした羽根形状を有している（図５参照）。ここで、軸流ファン用羽根車１を回転させたときに気流が流入する側の面、すなわち、羽根３の前縁が前傾している方の面を負圧面３ａとし、その反対側の面を圧力面３ｂとする。
【００２７】
各羽根３の根元の前縁には、羽根３の前縁の形状に沿ってハブ２の外周面から延びる第１リブ４が形成されている。第１リブ４は、羽根３の負圧面３ａ側に形成された負圧面側第１リブ４ａと、羽根３の圧力面３ｂ側に形成された圧力面側第１リブ４ｂとから構成されている。
【００２８】
負圧面側第１リブ４ａは、図５に示すように、ハブ２の負圧面３ａ側の端部から回転軸Ｏ−Ｏに略直交する方向に、かつ、羽根３の外周側に向かって延び、羽根３の負圧面３ａと滑らかに一体となるように形成されている。また、負圧面側第１リブ４ａは、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行に延びる壁形状に形成されている。
【００２９】
圧力面側第１リブ４ｂは、ハブ２の圧力面３ｂ側の外周部から羽根３の外周側に向かって傾斜して延び、羽根３の圧力面３ｂと滑らかに一体となるように、負圧面側第１リブ４ａの真裏側に形成されている。また、圧力面側第１リブ４ｂも負圧面側第１リブ４ａと同様に、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行に延びる壁状に形成されている。すなわち、負圧面側第１リブ４ａと圧力面側第１リブ４ｂとは、羽根３の両面３ａ、３ｂの根元の前縁を前縁の形状に沿って延びる一体の壁形状をなしている。
【００３０】
各羽根３の第１リブ４の後縁側の根元には、第２リブ５が形成されている。第２リブ５は、羽根３の第１リブ４の外周端に交わり、第１リブ４と一体を成すように延びている。第２リブ５は、羽根３の負圧面３ａ側に形成された負圧面側第２リブ５ａと、羽根３の圧力面３ｂ側に形成された圧力面側第２リブ５ｂとから構成されている。
【００３１】
負圧面側第２リブ５ａは、ハブ２の負圧面３ａ側の端部から負圧面側第１リブ４ａの外周端に交差する方向に向かって延び、羽根３の負圧面３ａと滑らかに一体となるように形成されている。また、負圧面側第２リブ５ａは、負圧面側第１リブ４ａと同様に、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行に延びる壁形状に形成されている。
【００３２】
圧力面側第２リブ５ｂは、ハブ２の圧力面３ｂ側の外周部から圧力面側第１リブ４ｂの外周端と交差する方向に延び、羽根３の圧力面３ｂと滑らかに一体となるように、負圧面側第２リブ５ａの真裏側に形成されている。圧力面側第２リブ５ｂも負圧面側第２リブ５ａと同様に、回転軸Ｏ−Ｏに対して平行に延びる壁形状に形成されている。すなわち、負圧面側第２リブ５ａと圧力面側第２リブ５ｂとは、羽根３の両面３ａ、３ｂの第１リブ４の後縁側に形成された一体の壁形状をなしている。また、第１リブ４の外周端と交差する方向に延びているので、第１リブ４と第２リブ５とが一体となった構造体を形成している。これにより、羽根３の負圧面３ａ及び圧力面３ｂには、第１リブ４、第２リブ５及びハブ２の外周面とによって囲まれた三角形状の窪み６ａ及び６ｂが形成されている。
【００３３】
尚、本実施形態において、第１リブ４及び第２リブ５は、下記のサイズを採用している。
【００３４】
リブ幅Ｗは、５〜７ｍｍとしている（図６参照）。
【００３５】
ハブ半径と中心軸Ｏ−Ｏからリブ外周端までの半径との差であるリブ長さＬが羽根車半径とハブ半径との差（以下、羽根スパンとする）に対して０．２７倍以下になるようにしている（図７参照）。
【００３６】
リブ高さＨは、ハブ２に対する羽根３の前縁の進入角度をθとすると、負圧面側リブ高さＨa、圧力面側リブ高さＨb及び羽根根元の肉厚ｔmaxを用いて、Ｈ＝Ｈa＋ｔmax／ｃｏｓθ＋Ｈbで表される。（負圧面側リブ高さＨaは、Ｈa≒Ｌ×ｔａｎθで表される。）ここで、圧力面側リブ高さＨbが上式の右辺第２項ｔmax／ｃｏｓθに対して０．３倍以上になるようにしている（図７参照）。
【００３７】
（２）羽根車の特徴
本実施形態の軸流ファン用羽根車１には、以下の特徴がある。
【００３８】
＜Ａ＞軸流ファン用羽根車の強度の向上
本実施形態の軸流ファン用羽根車１では、羽根３の両面に羽根３の根元の前縁から前縁の形状に沿って第１リブ４を設けて亀裂の方向に対して断面積を大きくしている。このため、本実施形態のような羽根形状を前進及び前傾とし、さらに、羽根前縁側の肉厚を後縁側の肉厚よりも大きくして静音化された軸流ファン用羽根車１のように、羽根３の根元の前縁にかかる曲げ力が非常に大きい場合でも、十分に応力を緩和することができる。これにより、軸流ファン用羽根車１の破損を抑えることができる。
【００３９】
また、この軸流ファン用羽根車１では、第１リブ４の後縁側に設けられた第２リブ５が羽根の根元から第１リブ４の外周端と交わるように延びている。すなわち、第２リブ５は、第１リブ４とその外周端で交わり一体の構造体を成している。これにより、リブの剛性を高めることができ、軸流ファン用羽根車１の強度をさらに向上することできる。
【００４０】
＜Ｂ＞軸流ファン用羽根車の生産性の向上
本実施形態の軸流ファン用羽根車１では、第２リブ５と第１リブ４とが交わる部分の内周側には、ハブ２の外周面、第２リブ５及び第１リブ４によって窪み６ａ、６ｂが形成されている。これにより、これらのリブ４、５の形成による樹脂使用量の増加並びに軸流ファン用羽根車１成形時の成形冷却時間の増加を抑えることができる。また、成形冷却時のリブ４、５のヒケも生じにくい。具体的には、リブ幅Ｗを５〜７ｍｍにすることが望ましい（図６参照）。
【００４１】
また、第１リブ４及び第２リブ５が回転軸Ｏ−Ｏに対して平行に延びているため、従来の軸流ファン用羽根車１１と同様に、上下抜きの金型によって樹脂一体成形することが可能である。
【００４２】
＜Ｃ＞軸流ファン用羽根車の送風性能の確保及び強度の向上
本実施形態の軸流ファン用羽根車１では、第１リブ４及び第２リブ５の寸法について、羽根スパン及び羽根肉厚に対して所定の寸法範囲内になるように制限している（図７参照）。
【００４３】
具体的には、リブ長さＬが大きいと軸流ファン用羽根車１の送風性能に対して悪影響が生じるため、リブ長さＬを羽根スパンに対して０．２７倍以下にしている。これにより、リブ４、５を設けることによる送風性能の低下を抑えることができる。また、羽根３の圧力面３ｂ側に作用する圧縮力に耐えうるように、圧力面側リブ高さＨbをｔmax／ｃｏｓθに対して０．３倍以上にしている。これにより、軸流ファン用羽根車１の強度を向上させることができる。すなわち、軸流ファン用羽根車１の強度の向上と送風性能の確保を両立させることができる。
【００４４】
（４）他の実施形態
前記実施形態では、第２リブを第１リブの後縁側に１つだけ設けているが、さらに後縁側に複数個設けてもよい。この場合、さらにリブの剛性を高めることができ、軸流ファン用羽根車の強度を向上することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４６】
請求項１にかかる発明では、羽根の両面に羽根の前縁の根元から前縁の形状に沿って第１リブを設けて亀裂の方向に対して断面積を大きくして強度を確保しているため、軸流ファン用羽根車の破損を抑えることができる。
【００４７】
請求項２にかかる発明では、第１リブの後縁側に設けられた第２リブが第１リブとその外周端で交わり一体の構造体となっているため、リブ自体の剛性を高めることができ、軸流ファン用羽根車の強度をさらに向上することできる。また、第２リブと第１リブとが交わる部分の内周側には、ハブの外周面、第２リブ及び第１リブによって窪みが形成されているため、これらリブの形成による樹脂使用量の増加並びに軸流ファン用羽根車成形時の成形冷却時間の増加を抑えることができる。さらに、成形冷却時のリブのヒケも少なくできる。
【００４８】
請求項３にかかる発明では、羽根の圧力面に作用する圧縮力に耐えることができるようになり、強度を向上させることができる。
【００４９】
請求項４にかかる発明では、第１リブ及び第２リブがハブ及び複数の羽根とともに樹脂一体成形されているため、従来の軸流ファン用羽根車と同様に、上下抜きの金型によって樹脂一体成形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来例の軸流ファン用羽根車の負圧面側平面図。
【図２】  従来例の軸流ファン用羽根車の羽根の子午面の模式図。
【図３】  本発明の一実施形態が適用された場合の軸流ファン用羽根車の斜視図。
【図４】  本発明の一実施形態が適用された場合の軸流ファン用羽根車の負圧面側平面図。
【図５】  図４のＡ矢視図。
【図６】  図５の拡大図であって第１リブを羽根前縁側から側面視した図。
【図７】  図４の拡大図であって第１リブ及び第２リブの負圧面側平面図
【符号の説明】
１    軸流ファン用羽根車
２    ハブ
３    羽根
４    第１リブ
５    第２リブ
【図１】
0004483148.tif 000002
【図２】
0004483148.tif 000003
【図３】
0004483148.tif 000004
【図４】
0004483148.tif 000005
【図５】
0004483148.tif 000006
【図６】
0004483148.tif 000007
【図７】
0004483148.tif 000008