(57)【要約】      （修正有）【課題】縦渦による剥離抑制効果をブレードの負圧面上で長く持続させることにより騒音の低減を図ることができる流体機械を提供する。【解決手段】ブレード１８の翼前縁部１８３は、その翼前縁部１８３に沿って並んだ複数の突部１８５を含むので、ブレード１８の負圧面に沿った空気流れに、対を成す縦渦を複数生じさせることができる。そして、ブレード１８の負圧面は、その負圧面に対する空気の粘性抵抗を低減させる表面形状を有しているので、縦渦と負圧面との摩擦による縦渦からのエネルギー散逸を低減できる。そのため、縦渦がブレード１８の負圧面に沿った下流側にまで長く持続する。従って、空気流れが負圧面から剥離することを縦渦によって抑制する効果を、ブレード１８の負圧面上で空気流れ下流側にまで長く持続させることができ、それにより騒音の低減を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン軸心（ＣＬ）まわりに配置された複数枚のブレード（１８）を有し且つ該ファン軸心まわりに回転する羽根車（１２）を備え、該羽根車の回転により流体流れを生じさせる流体機械であって、
前記ブレードは、該ブレード同士の間における流体流れ上流側に翼前縁部（１８３）を有し、該翼前縁部は、該翼前縁部に沿って並んだ複数の突部（１８５）を有し、
前記突部は、前記翼前縁部に沿った方向の幅が前記突部の先端（１８５ａ）に近いほど狭くなっており、
前記ブレードは正圧面（１８１）と負圧面（１８２）とを有し、該負圧面は、平滑な面形状と比較して、前記負圧面に対する流体の粘性抵抗を低減させる表面形状（１８２ａ）を有していることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記負圧面は、凹凸形状を、前記粘性抵抗を低減させる表面形状として有していることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記負圧面には複数の溝（１８７ａ）が形成されており、前記負圧面は、該複数の溝を含む形状を、前記粘性抵抗を低減させる表面形状として有していることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項４】
前記負圧面の複数の溝は、前記負圧面に沿って流れる流体の流れ方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の流体機械。
【請求項５】
前記負圧面の複数の溝は、前記負圧面に沿って流れる流体の該負圧面に対する相対速度が大きくなる箇所ほど、溝深さ（ＤＰｇ）が深くなるように形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記羽根車の回転により気流を生じさせる軸流式送風機としての流体機械であって、
前記負圧面の複数の溝は、前記ファン軸心の径方向で外側ほど溝深さ（ＤＰｇ）が深くなるように形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の流体機械。
【請求項７】
前記負圧面の複数の溝はそれぞれ三角形状の断面を有していることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風機などの流体機械において、騒音を低減できるファンブレードの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の騒音低減が図られた流体機械として、例えば特許文献１に記載された送風機がある。この特許文献１に記載された送風機は駆動モータと送風ファンとを備え、その送風ファンは、駆動モータに取り付けられるハブと、そのハブに設けられた複数のブレードとを有している。そして、そのブレードの翼前縁部には、その翼前縁部に沿って複数の三角形状突部からなるセレーションが設けられている。更に、そのセレーションのピッチ、高さ、又は、方向は、送風ファンの半径方向位置における気流の流れに応じて変化させられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４９７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体機械が有する羽根車のブレードにおいて、ブレード負圧面から流体流れ（例えば気流）が剥離すると、その流体流れが不安定となり騒音の原因となる。言い換えると、流体流れがブレード負圧面から剥離し難くなれば、騒音低減につながる。
【０００５】
これに対し、特許文献１の送風機では、三角形状突部から気流に小さな巻き込みが発生して、それが、複数の縦渦に成長する。その縦渦によって、ブレード負圧面からの気流の剥離が低減されている。
【０００６】
しかしながら、縦渦はブレード負圧面に接触しながら気流と共に流れるので、特許文献１の送風機では、縦渦とブレード負圧面との摩擦による縦渦からのエネルギー散逸が大きい。そのため、ブレード負圧面に沿った下流側ほど縦渦の流速が低下していくので、その下流側ほど、上記気流の剥離を抑制する効果すなわち剥離抑制効果が小さくなる。従って、縦渦による騒音低減効果を十分に得ることができない可能性があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、縦渦による剥離抑制効果をブレードの負圧面上で長く持続させることにより騒音の低減を図ることができる流体機械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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の流体機械の発明では、ファン軸心（ＣＬ）まわりに配置された複数枚のブレード（１８）を有し且つそのファン軸心まわりに回転する羽根車（１２）を備え、その羽根車の回転により流体流れを生じさせる流体機械であって、
ブレードは、そのブレード同士の間における流体流れ上流側に翼前縁部（１８３）を有し、その翼前縁部は、その翼前縁部に沿って並んだ複数の突部（１８５）を有し、
突部は、翼前縁部に沿った方向の幅が突部の先端（１８５ａ）に近いほど狭くなっており、
ブレードは正圧面（１８１）と負圧面（１８２）とを有し、その負圧面は、平滑な面形状と比較して、負圧面に対する流体の粘性抵抗を低減させる表面形状（１８２ａ）を有していることを特徴とする。
【０００９】
上述の発明によれば、ブレードの翼前縁部は、その翼前縁部に沿って並んだ複数の突部を有するので、ブレードの負圧面に沿った流体流れに、複数の対を成す縦渦を生じさせることができる。そして、ブレードの負圧面は、その負圧面に対する流体の粘性抵抗を低減させる表面形状を有しているので、縦渦と負圧面との摩擦による縦渦からのエネルギー散逸を低減できる。そのため、縦渦がブレードの負圧面に沿った下流側にまで長く持続する。従って、縦渦による剥離抑制効果をブレードの負圧面上で長く持続させることにより騒音の低減を図ることができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における送風機１０の正面図である。
【図２】図１の送風機１０が有するブレード１８の概略図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態における流体機械としての送風機１０の正面図である。図１に示す送風機１０は、送風ファン１２と、シュラウド２００と、例えば電動モータである駆動モータ３００とを備えた所謂電動の軸流式送風機である。図１に示すように、送風機１０では、送風ファン１２はシュラウド２００内に配設されており、駆動モータ（電動モータ）３００によって回転駆動される。送風機１０は、この送風ファン１２の回転により、気流（言い換えれば、空気流れ）、要するに流体流れを生じさせる。
【００１４】
シュラウド２００はそのシュラウド２００の四隅近傍に設けられた取付部２５０を有しており、送風機１０は、その４つの取付部２５０によって、自動車用ラジエータのエンジン側に固定され、その自動車用ラジエータのコア部に冷却用の流体である空気を送風するものである。
【００１５】
また、シュラウド２００の外形形状は、ラジエータのコア部に対応する矩形形状を成している。シュラウド２００は、送風ファン１２を内包する環状のシュラウドリング部２１０を、シュラウド２００の略中央に有している。シュラウドリング部２１０は送風ファン１２を内包するので、言い換えれば、シュラウドリング部２１０は、送風ファン１２のリング１４の径方向外側に位置するようになっている。
【００１６】
また、シュラウド２００は、シュラウドリング部２１０とシュラウド２００の矩形状外周部２０１との間に、導風部２２０を有している。その導風部２２０は、送風ファン１２の風上側に向けて拡がるように形成されている。
【００１７】
また、シュラウド２００は、シュラウドリング部２１０の中心に配置された円形のモータ保持部２３０と、複数のモータステー部２４０とを有している。そのモータステー部２４０は放射状に径方向外側へ延びるように形成されている。そして、モータステー部２４０は、モータ保持部２３０を支持している。具体的に言えば、モータステー部２４０はそれぞれ、そのモータステー部２４０の一端においてシュラウドリング部２１０に接続され、他端においてモータ保持部２３０に接続されている。
【００１８】
そのモータ保持部２３０には電動モータ３００が固定されている。また、電動モータ３００の出力軸としてのモータシャフトには、送風ファン１２のハブ１６（図２参照）が固定されている。
【００１９】
送風ファン１２は軸流式送風機の羽根車であり、モータシャフトの回転軸心に一致するファン軸心ＣＬを中心として回転する。図１および図２に示すように、送風ファン１２は、円環形状を成すリング１４と、円筒形状を成すハブ１６と、複数枚のブレード１８とを備えている。複数枚のブレード１８は、ファン軸心ＣＬまわりに設けられ放射状に配置されている。そして、ブレード１８は、図２に示すように、そのブレード１８の外周端１８ａにおいてリング１４に固定され、内周端１８ｂにおいてハブ１６に固定されている。なお、図２は、本実施形態のブレード１８の概略図である。また、ファン軸心ＣＬの軸方向をファン軸心方向と呼ぶものとする。
【００２０】
本実施形態の各ブレード１８の外形形状は、特許文献１の図２に示されたブレードと同じになっている。すなわち、本実施形態のブレード１８は、特許文献１のブレードと同様に、図３に示す正圧面１８１と、その正圧面１８１の反対面である負圧面１８２とを有し、ブレード１８同士の間では、その正圧面１８１および負圧面１８２に沿って空気が流れる。そして、ブレード１８は、図２に示すように、ブレード１８同士の間における空気流れ上流側に翼前縁部１８３を有し、その翼前縁部１８３は、翼前縁部１８３に沿って並んだ複数の突部１８５を含んでいる。その複数の突部１８５は全体として鋸歯形状を成しており、各突部１８５は、図２において、翼前縁部１８３に沿った方向の幅が突部１８５の先端１８５ａに近いほど狭くなっている。詳細には、突部１８５は三角形状突部となっている。
【００２１】
なお、図３は、図２のIII−III断面図である。また、正圧面１８１とは、ブレード１８の両面１８１、１８２すなわち翼の両面のうち、翼面圧力がより高い側の翼面をいい、負圧面１８２とは、翼の両面のうち、翼面圧力がより低い側の翼面をいう（ＪＩＳ工業用語大辞典第５版；（財）日本規格協会発行を参照）。
【００２２】
このように各ブレード１８は、特許文献１のブレードと同様に複数の突部１８５（図２参照）を有しているので、負圧面１８２に沿う気流に複数対の縦渦１９（図４参照）が生じる。縦渦１９とは、空気流れに沿った方向を渦軸（中心軸）とする螺旋状の渦をいう。また、縦渦１９は、互いに隣接し且つ反対方向に旋回するもの同士でそれぞれ一対を成している。
【００２３】
本実施形態のブレード１８は、上記のように特許文献１のブレードと共通する構成を有するが、特許文献１のブレードとは異なり、ブレード１８の負圧面１８２（図３参照）は、その負圧面１８２に対する流体（すなわち、空気）の粘性抵抗を平滑な面形状に比して低減させる表面形状１８２ａ（図２参照）を有している。詳細には、図２とその図２のIV−IV断面図である図４とに示すように、ブレード１８は、負圧面１８２に設けられた複数のリブ１８７を有しており、負圧面１８２の表面形状１８２ａは、その複数のリブ１８７と、そのリブ１８７同士の間に形成された複数の溝１８７ａとから構成されている。要するに、複数の溝１８７ａを含む形状が負圧面１８２の表面形状１８２ａとなっている。
【００２４】
このリブ１８７および溝１８７ａは微細に形成されており、何れも、負圧面１８２に沿って流れる空気の流れ方向に沿って延びるように形成されている。例えば、リブ１８７および溝１８７ａは、ファン軸心ＣＬを中心としたファン周方向に延びるように形成されている。言い換えれば、リブ１８７および溝１８７ａは、ファン軸心ＣＬを中心とした同心の円弧状に形成されている。
【００２５】
そして、リブ１８７は、図４に示すように、リブ先端に近いほどリブ幅が狭くなる形状を成しており、すなわち、リブ１８７の断面は三角形状を成している。そのため、リブ１８７同士の間に形成された溝１８７ａは、溝１８７ａの底に近いほど溝幅が狭くなる形状を成しており、すなわち、溝１８７ａの断面は、リブ１８７とは逆向きの三角形状を成している。なお、本実施形態の何れのリブ１８７も断面形状が互いに同じになるように形成され、これと同様に、何れの溝１８７ａも断面形状が互いに同じになるように形成されている。
【００２６】
上述したように、本実施形態によれば、ブレード１８の翼前縁部１８３は、その翼前縁部１８３に沿って並んだ複数の突部１８５を有しているので、ブレード１８の負圧面１８２に沿った空気流れに、対を成す縦渦１９を複数生じさせることができる。
【００２７】
そして、ブレード１８の負圧面１８２は、その負圧面１８２に対する空気の粘性抵抗を低減させる表面形状１８２ａを有しているので、例えば負圧面１８２が平滑面とされた構成と比較して、縦渦１９と負圧面１８２との摩擦による縦渦１９からのエネルギー散逸を低減できる。そのため、縦渦１９がブレード１８の負圧面１８２に沿った下流側にまで長く持続する。従って、空気流れが負圧面１８２から剥離することを縦渦１９によって抑制する剥離抑制効果を、ブレード１８の負圧面１８２上で空気流れ下流側にまで長く持続させることができ、それにより、騒音の低減を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、ブレード１８において、複数の溝１８７ａを含む形状が負圧面１８２の表面形状１８２ａとなっており、その複数の溝１８７ａは、負圧面１８２に沿って流れる空気の流れ方向に沿って延びるように形成されている。従って、負圧面１８２の溝１８７ａを、その溝１８７ａが負圧面１８２上の空気流れの抵抗になり難いように形成することができる。
【００２９】
（他の実施形態）
（１）上述の実施形態において、送風ファン１２はリング１４を有しているが、リング１４を有していないものであっても差し支えない。
【００３０】
（２）上述の実施形態において、送風機１０は軸流式送風機であるが、本発明は、遠心式送風機または斜流式送風機に適用されても差し支えない。
【００３１】
（３）上述の実施形態において、送風機１０は駆動モータ３００を備えているが、駆動モータ３００を備えておらず、外部動力源によって送風ファン１２が回転させられるものであっても差し支えない。また、駆動モータ３００は必ずしも電動モータに限定されるものではない。
【００３２】
（４）上述の実施形態において、送風機１０は、自動車用ラジエータ用の送風機であるが、一般的な産業用に適用されても差し支えない。
【００３３】
（５）上述の実施形態において、ブレード１８の突部１８５は三角形状突部となっているが、図２において翼前縁部１８３に沿った方向の幅が突部１８５の先端１８５ａに近いほど狭くなっておれば、三角形状でなくても差し支えない。例えば、突部１８５は、翼前縁部１８３に沿った平坦部分を突部１８５の先端１８５ａに有する台形形状の突部であってもよい。
【００３４】
（６）上述の実施形態において、各ブレード１８の負圧面１８２の表面形状１８２ａは、複数のリブ１８７と複数の溝１８７ａとから構成されているが、負圧面１８２に対する流体の粘性抵抗を低減させる表面形状であれば、リブ１８７等を含まない凹凸形状であっても差し支えない。
【００３５】
（７）上述の実施形態の各ブレード１８において、複数のリブ１８７は断面形状が互いに同じになるように形成されているが、互いに同じ断面形状である必要はない。これと同様に、複数の溝１８７ａについても、互いに同じ断面形状である必要はない。例えば、負圧面１８２に設けられた複数の溝１８７ａは、負圧面１８２に沿って流れる空気の負圧面１８２に対する相対速度が大きくなる箇所ほど、溝深さＤＰｇ（図４参照）が深くなるように形成されていてもよい。
【００３６】
このようにしたとすれば、具体的に送風機１０では、ファン軸心ＣＬの径方向であるファン径方向ほど上記空気の相対速度は大きくなるので、負圧面１８２の溝１８７ａは、ファン径方向で外側ほど溝深さＤＰｇが深くなるように形成される。これにより、負圧面１８２上を流れる空気の溝１８７ａ内への巻込みを抑えつつ、負圧面１８２上の縦渦１９に接触抵抗を及ぼす負圧面１８２の面積を小さくすることができる。空気の溝１８７ａ内への巻込みは、空気の負圧面１８２に対する相対速度が大きいほど生じ難くなるからである。
【００３７】
また、上記の溝深さＤＰｇの変化に替えて或いはその溝深さＤＰｇの変化と共に、負圧面１８２に設けられた複数のリブ１８７同士の並びピッチと複数の溝１８７ａ同士の並びピッチとが、負圧面１８２に沿って流れる空気の負圧面１８２に対する相対速度が大きくなる箇所ほど、大きくなっていても差し支えない。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１０        送風機（流体機械）
１２        送風ファン（羽根車）
１８        ブレード
１８１      正圧面
１８２      負圧面
１８２ａ    表面形状
１８３      翼前縁部
１８５      突部
１８５ａ    先端
【図１】
2016035231.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016035231.tif 000006