(57)【要約】【課題】翼本体と、該翼本体の外周縁に立設された起立翼とを有する送風機用翼を備えた送風機の騒音を小さくする。【解決手段】送風機用翼１は、翼本体２と、該翼本体２の外周縁に立設された起立翼３とを有する。中間点Ｍよりも後方において起立翼３の高さは略一定である。中間点Ｍよりも前方に向って起立翼３の高さは徐々に小さくなっている。起立翼３は直立よりも放射方向に傾斜している。起立翼３と翼本体２との交差角度δは９０．１°〜９１°である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、該ハブに取り付けられる翼と、該翼の外周を取り囲む環状シュラウドとを有する送風機の該翼であって、
該翼は、基端側が該ハブに取り付けられる翼本体と、該翼本体の外周縁から送風方向下流側に立設された起立翼とを有する送風機用翼において、
該起立翼は、該翼本体から直立よりも放射方向に傾斜していることを特徴とする送風機用翼。
【請求項２】
請求項１において、前記翼本体と起立翼との交差隅角部は凹に湾曲した曲面となっていることを特徴とする送風機用翼。
【請求項３】
請求項２において、前記翼本体と起立翼との交差隅角部が凹に湾曲した曲面であり、この曲面の曲率半径は、該送風機用翼の後縁側ほど小さくなっていることを特徴とする送風機用翼。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記起立翼と翼本体との交差角度が９０．１°〜９１°であることを特徴とする送風機用翼。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記起立翼の高さは、外周縁方向の中間部Ｍよりも後方側が前方側よりも大きいことを特徴とする送風機用翼。
【請求項６】
ハブと、該ハブに取り付けられた請求項１ないし５のいずれか１項に記載の送風機用翼と、該送風機用翼を取り囲むシュラウドとを有する送風機。
【請求項７】
請求項６において、前記送風機用翼の外周縁の曲率半径は、前記シュラウド内周面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする送風機。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の送風機を有する冷却塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流型送風機に用いられる送風機用翼に係り、特に翼本体の外周縁に沿って起立翼が設けられた送風機用翼に関する。また、本発明は、この送風機用翼を備えた送風機、そしてこの送風機を備えた冷却塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却塔の送風機等として、ハブに取り付けられた翼をシュラウドが取り囲んでいる軸流型送風機が広く用いられている。この軸流型送風機においては、翼が回転することにより、ハブの軸心線方向に流体（多くの場合、空気）が流れる。この際、翼の両面側に圧力差が生じ、この圧力差によって翼の外周縁とシュラウド内周面との隙間を空気が逆流する。この空気の逆流に伴って翼の先端に渦が生じ、騒音が発生する。
【０００３】
この騒音を小さくするために、特許文献１，２には、翼本体の外周縁に沿って送風方向下流側に向って起立する起立翼を設けることが記載されている。なお、特許文献１では、翼本体をブレードと称し、起立翼を補助翼と称している。特許文献２では、起立翼は翼端板と称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１４３９４号公報
【特許文献２】特開２０１３−９６３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
送風機の翼を回転させると、起立翼には遠心力によって放射方向に傾ける遠心力が作用する。この遠心力に抗するために、起立翼を翼本体側に傾ける（内倒させる）形状としたり、併せて翼本体と起立翼との交差部付近の厚みを大きくして補強することが考えられる。
【０００６】
しかし起立翼が内倒した形状の場合は、たとえ補強部分の形状を曲面としても、起立翼と翼本体とのなす角度が鋭角となるために、翼後縁部に於いて気流が翼本体から離れる際の圧力変動が急激になる傾向があるので、気流の乱れを生ずる恐れがあり、翼本体の外周縁に沿って設けた起立翼による騒音低減効果を損なう恐れがある。
【０００７】
本発明は、起立翼を有する送風機翼の騒音抑制効果を十分に発揮させつつ、起立翼の外倒を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の送風機用翼は、ハブと、該ハブに取り付けられる翼と、該翼の外周を取り囲む環状シュラウドとを有する送風機の該翼であって、該翼は、基端側が該ハブに取り付けられる翼本体と、該翼本体の外周縁から送風方向下流側に立設された起立翼とを有する送風機用翼において、該起立翼は、該翼本体から直立よりも放射方向に傾斜していることを特徴とするものである。
【０００９】
本願発明の一態様では、前記翼本体と起立翼との交差隅角部は凹に湾曲した曲面となっている。
【００１０】
本願発明の一態様では、前記翼本体と起立翼との交差隅角部は凹に湾曲した曲面となっており、この曲面の曲率半径は、該送風機用翼の後縁側ほど小さくなっている。
【００１１】
本願発明の一態様では、この傾斜角度（起立翼と該翼本体との交差角度）は９０．１°〜９１°である。
【００１２】
本願発明の一態様では、前記起立翼の高さは、外周縁方向の中間部Ｍよりも後方側が前方側よりも大きい。
【００１３】
本願発明の送風機は、ハブと、該ハブに取り付けられた本発明の送風機用翼と、該送風機用翼を取り囲むシュラウドとを有する。
【００１４】
本願発明の送風機は、前記送風機用翼の外周縁の曲率半径は、前記シュラウド内周面の曲率半径よりも小さい。
【００１５】
本願発明の冷却塔は、その送風機として、前記送風機を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の送風機用翼は、起立翼が翼本体から直立よりも放射方向に傾いている（外倒している）ことを特徴とする。この形状のために、翼を回転させたときに、翼全体が遠心力によって撓むことで翼本体長Ｌ（回転半径方向長さ）と翼本体幅Ｂ（回転周方向長さ）との比（アスペクト比Ｌ／Ｂ）が見かけ上増加し、送風機翼としての効率、即ち、翼回転後方に発生する騒音の発生原因の一つである気流の乱れ（気流の渦）の発生を抑制することが出来る。
【００１７】
加えて、起立翼を外倒させたことで翼本体とのなす角度は鈍角となり、翼本体の前縁部に於いて、回転によって切り込んで行く際、起立翼と翼本体との間の渦の発生を低減する効果が期待出来る。
【００１８】
更には、起立翼と翼本体との交差隅角部を凹に湾曲した曲面とすることで、外倒した起立翼を支える起立翼下部、即ち翼本体との取り合い部分に係る力に抗う為の補強肉盛り表面の曲率半径が、直立した起立翼と同等の補強を行った場合と比べて大きくなる。即ち、起立翼と翼本体とが、より緩やかな曲面で接続されるので、上述した渦の発生を低減する効果が、より一層期待出来る。
【００１９】
また、翼本体と起立翼との交差隅角部の曲率半径を後方側程小さくすることにより、具体的には、翼本体幅Ｂの略中央部付近から翼後縁部にかけて、当該曲面の曲率半径が小さくなっていることで、翼後縁部から排出される気流による渦の発生を抑制することができ、騒音が小さくなることが期待される。
【００２０】
翼本体と起立翼との交差隅角部の曲面における曲率半径が、翼後縁部にかけて急激に小さくなる場合、即ち曲率半径の変化量が大きいと、気流渦の発生が増加する恐れがある。また当該曲率半径の変化量を小さくする場合には、当該表面の曲率半径自体を出来るだけ小さくすることが好ましい。
【００２１】
しかし曲率半径を小さくすると、当然に肉盛り量が減る為に起立翼下部の補強が不十分となる。これに対して本発明の送風機翼は、起立翼を外倒させることによって、翼本体に対して直立した起立翼の場合と比べて、同様の曲率半径の変化量で且つ同様の補強効果（肉盛り量）を得ようとした場合には、当該肉盛り量が増加することになるので、気流渦の発生抑制に加えて、起立翼の補強効果向上の双方が同時に期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る送風機用翼の下流側からの斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の一部拡大図、（ｂ）は（ａ）に説明線を記載した斜視図である。
【図３】（ａ）は実施の形態に係る送風機用翼の外周縁側の平面図、（ｂ）は（ａ）の一部（後縁側）の拡大図である。
【図４】送風機用翼の起立翼の側面図（図２のIV矢視図）である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）は送風機用翼の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線及びＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【図７】送風機を上流側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２４】
図１の通り、送風機用翼１は、翼本体２と、該翼本体２の外周縁２ｇ（図３）側から下流側に立設された起立翼３とを有する。翼本体２の基端側のボス部４が送風機１０のハブ１１（図７）に取り付けられる。ハブ１１に複数枚の送風機用翼１が取り付けられ、その外周を短い円筒状のシュラウド１２が取り巻いている。
【００２５】
翼本体２は、図６（ｂ）の通り、回転前後方向の断面が、Ｂ１−Ｂ１、Ｂ２−Ｂ２断面のように送風方向上流側に向って凸に湾曲している。
【００２６】
この翼本体２の前縁２ａは、送風機用翼１の回転方向前方に向って凹となるように湾曲している。
【００２７】
翼本体２の後縁２ｂは、外周縁側を除き、回転方向後方に向って凸となるように湾曲して主後縁２ｃとなっており、該主後縁２ｃよりも外周縁側が、回転方向後方に向って凹に湾曲した翼端側後縁２ｄとなっている。主後縁２ｃと翼端側後縁２ｄとは点Ｑにおいて連続している。
【００２８】
即ち、送風機用翼１を平面視した図６（ａ）の状態において、翼本体２の後縁の最ハブ側の点Ｕと該点Ｑとを結ぶ直線ＵＱよりも主後縁２ｃは回転方向後方に弓形に張り出している。翼本体２の後縁の最外周縁側の点Ｅと該点Ｑとを結ぶ直線ＱＥよりも翼端側後縁２ｄは回転方向前方に弓形に後退している。なお、図２（ｂ）の通り、点Ｑにおける主後縁２ｄの接線ｍの延長線が翼本体２の外周縁２ｇと交わる点が点Ｐである。
【００２９】
翼本体２の前縁２ａは、その最ハブ側の点Ｔと最外周縁側の前端点Ｆとを結ぶ直線ＴＦよりも回転方向後方に弓形に後退している。
【００３０】
尚、本発明の送風機用翼における主後縁２ｃは直線（図示せず）であってもよい。そしてその際の前縁２ａは、直線であっても、又は送風機用翼１の回転方向前方に向って凹となるように湾曲していて（図示せず）もよい。好ましくは主後縁２ｃは、例えば図６の様に、回転方向後方に向って凸となるように湾曲していることが、気流の渦発生抑制の観点から好ましい。
【００３１】
起立翼３は、翼本体２から直立よりもわずかに放射方向に傾斜している。図５の通り、翼本体２の外周縁近傍と起立翼３との交差角度δは９０．１°〜９１°特に９０．３°〜９０．７°であることが好ましい。
【００３２】
起立翼３は、翼本体２の前端点Ｆから若干離隔した点３ｆから起立開始することで、翼が回転することにより生ずる抵抗値を下げ、加えて気流の乱れを抑えることが期待できるので好ましい。そして起立翼は、後方に向って徐々に起立高さが大きくなる。送風機用翼１の外周縁の前後方向中間点Ｍにおいて起立翼３の高さｈ（図２（ｂ））はほぼ最高となり、中間点Ｍよりも後方において起立翼３の高さは略一定である。この中間点Ｍにおける起立翼３の高さｈは、ハブ中心（回転中心）Ｃからの翼１の全長Ｌ（図６参照）の４％超であり、その上限は好ましくはＬの９％未満、より好ましくは５〜８％未満、特に好ましくは６〜８％未満である。
【００３３】
起立翼３の最前端の点３ｆ（図３）と翼１の前端点Ｆとの離隔距離は、送風機用翼１の外周縁の全長（点ＥＦ間の距離）の８％以下、特に３〜６％が好ましい。ただし、起立翼３の最前端は、点Ｆであってもよい。
【００３４】
起立翼３と翼本体２との交差隅角部の内周面５ａは、図５の通り凹に湾曲している。この内周面５ａの曲率半径Ｒは、外周面５ｂの曲率半径よりも大きいものとなっている。この様な構成とすることによって、翼端部の強度が向上するので好ましい。また、この実施の形態では、この内周面５ａの曲率半径Ｒは、翼本体２の後方側ほど小さくなるように構成されている。従って、交差隅角部の肉厚ｔは、翼本体２の後方側ほど小さくなっている。なお、この曲率半径Ｒは、中間点Ｍ付近では２０ｍｍ以上、例えば２０〜４０ｍｍ特に２５〜３５ｍｍであることが好ましい。中間点Ｍよりも前縁側では、曲率半径はほぼ同じであるが、先端部近傍において徐々に先端に向かって曲率半径は小さくなっている。尚、この曲率半径の暫減の程度は、後縁側におけるそれと比較して穏やかである。中間点Ｍよりも後縁側では、曲率半径はこれよりも次第に小さくなっている。最後縁の点Ｅ付近では、この曲率半径Ｒは１０ｍｍ以下、例えば１〜１０ｍｍ特に５〜８ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
起立翼３は、前記点Ｑにおける接線ｍと翼本体２の外周縁２ｇとの交点Ｐよりも後方に延在している。この実施の形態では、起立翼３は、翼本体２の外周縁２ｇと、後縁２ｂ（翼端側後縁２ｄ）との交点Ｅにまで達している。この様な構成とすることによって、起立翼の後方延在部の補強を行い、且つ気流の乱れを抑制することが期待できるので好ましい。
【００３６】
起立翼３の最後部における上辺３ａと後辺３ｂとの交差角度θは、略直角（具体的にはθ＝８５°〜９５°特に８８°〜９２°）となっている。
【００３７】
以下の説明では、点Ｐよりも後方側における起立翼３の側面の面積をエンド面積Ｓと称し、点Ｐよりも後側の起立翼３の長さを出代長さＤと称することがある。また、翼本体２のうち前記接線ｍよりも後方側、すなわち翼端側後縁２ｄ側を張出部Ｗと称することがある。この張出部Ｗを含む翼本体２は、翼端部においてその厚みが、翼本体外周縁に向かって増している。具体的には接続点Ｑを通る、翼回転前後方向の線（図６（ｂ）におけるＢ１−Ｂ１又はＢ２−Ｂ２の線分と平行な線分）から翼外周縁に向かって、張出部Ｗを含む翼本体２の厚みは徐々に大きくなっている。
【００３８】
なお、本発明では、接線ｍと翼端側後縁２ｄとが合致してもよい。即ち、張出部Ｗの面積＝０（ゼロ）であってもよい。この場合、起立翼３は点Ｐよりも後側に延在している。
【００３９】
この送風機用翼１、ハブ１１及びシュラウド１２を有する送風機１０は、モータ（図示略）によって送風機用翼１が図７の時計回り方向に回転駆動され、空気が送風される。翼１のピッチ角α（回転軸を鉛直とした場合、直線ＥＦと水平面との交角）は５〜３０°程度が好ましい。
【００４０】
この送風機用翼１及び送風機１０の作用効果は次の通りである。この送風機１０は、送風機用翼１に起立翼３が設けられており、起立翼を設けていない場合と比べて、送風時の騒音が小さい。特に、この実施の形態では、起立翼３の高さｈが適切であると共に、起立翼３が後方に長く延在しており、騒音低減効果が良好である。また、起立翼３の前端点３ｆを点Ｆから所定距離後退させており、翼本体２の外周縁前縁付近における渦の抑制効果が得られ、これによっても騒音が減少する。
【００４１】
本発明では、起立翼３を放射方向に傾けているので、翼全体が遠心力によって撓むことで翼本体長Ｌ（回転半径方向長さ）と翼本体幅Ｂ（回転周方向長さ）との比（アスペクト比Ｌ／Ｂ）が見かけ上増加し、送風機翼としての効率、即ち、翼回転後方に発生する騒音の発生原因の一つである気流の乱れ（気流の渦）の発生を抑制することが出来る。
【００４２】
この実施の形態では、点Ｅ付近において翼本体２の厚みを大きくしている。具体的には接続点Ｑを通る、翼回転前後方向の線（図６（ｂ）におけるＢ１−Ｂ１又はＢ２−Ｂ２の線分と平行な線分）から翼外周縁に向かって、張出部Ｗを含む翼本体２の厚みは徐々に大きくなっているので、該点Ｅ付近における送風機用翼１の強度及び剛性が高いが、これによる重量増加はきわめて少ない。また、この実施の形態では、翼本体２と起立翼３との交差内周面の曲率半径Ｒ（図５）を後縁２ｂ側ほど小さくしている。これにより、起立翼３の後部側における渦の発生を抑制する効果が得られる。
【００４３】
なお、図６の通り、この実施の形態では、翼本体２の外周縁２ｇは、翼本体２の回転の直径方向外方に向って凸となるように湾曲している。外周縁２ｇの曲率半径は、シュラウド１２の内周面の曲率半径よりも小さいものとなっている。
【００４４】
上記の通り、起立翼３の高さｈが大きい起立翼３の後縁は、送風機用翼１の回転時に遠心力によって外方（放射方向）に倒れるように変形する。翼本体２の外周縁２ｇの曲率半径をシュラウド１２の内周面の曲率半径よりも小さく設定しておくことにより、この実施の形態による起立翼３の傾倒が抑制される効果と相俟って、起立翼３とシュラウド１２の内周面との接触が防止効果が向上する。
【００４５】
本発明の送風機翼の用途に制限は無く、冷却塔用送風機翼、ＣＰＵ冷却ファンや自動車のラジエター冷却フィン、換気扇、扇風機（ケーシングが有るタイプ）等が挙げられる。中でも騒音低減効果が著しい冷却塔用送風機翼が好ましい。
【００４６】
送風機用翼の素材や成型方法に制限は無いが、大型・高強度・軽量等の要請から送風機用翼はＦＲＰ製が好ましい。
【００４７】
送風機用翼の製造方法も任意であるが、一般的に冷却器塔の送風機などには大型であることから、ＣＦ（カーボンファイバー）やＧＦ（ガラスファイバー）を含む繊維強化熱硬化性樹脂組成物シートを型内に設置し型押しするシートモールディング（ＳＭＣ）が好ましい。
【００４８】
ＳＭＣ製法においては起立翼３端部にまで溶融した樹脂組成物が流れ込む様に、起立翼３端部が下方向となる様に成形金型を設置して製造することが好ましい。
【００４９】
ＳＭＣ成形時において、繊維強化熱硬化性樹脂組成物シートの組成比や設置方法を適宜選択し、起立翼３の端部へ流入する熱硬化性樹脂組成物において、ＣＦやＧＦ等の繊維状物質の含有量を調整し、起立翼３の端部の繊維量を調整し、強度や重量を調整してもよい。
【００５０】
好ましくは、起立翼３における熱硬化性樹脂組成物中の繊維状物質含有量は、翼本体２のそれと比して少なくし、相対的に重量を減じる（即ち翼端部の重量増加を抑える）ことが好ましい。これは、翼回転時に於いて翼端部の重量が軽いほど、回転による翼本体の変形（撓み）を抑制でき、シュラウド１２と起立翼３との間隙調整が容易となり、安全に回転させることができるためである。
【００５１】
なお、この送風機用翼１を成形金型から脱型する場合、起立翼３を翼本体２に対し放射方向に傾斜させてあるので、脱型が容易である。
【符号の説明】
【００５２】
１  送風機用翼
２  翼本体
２ｃ  主後縁
２ｄ  翼端側後縁
３  起立翼
１０  送風機
１１  ハブ
１２  シュラウド
【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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