(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。翼本体２の後縁２ｂは、主後縁２ｃよりも外周縁側が、直線又は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。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の４％超、８％未満である。【選択図】図２
2017115768.tif 000002
【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、
該翼本体の回転方向の後縁は、前記外周縁側を除いて、直線又は後方に向って凸に湾曲している主後縁と、該主後縁の外周縁側に連なり、翼本体の外周縁まで直線状となっているか又は回転方向後方に向って凹に湾曲している翼端側後縁とを有しており、
前記起立翼は、該主後縁と翼端側後縁との接続点Ｑにおける主後縁の接線ｍと前記外周縁との交点Ｐよりも後縁側まで延在しており、
該起立翼の外周縁方向中間部Ｍにおける高さｈは、翼本体のハブ中心からの全長Ｌの４％超であ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、前記高さｈは、前記全長Ｌの９％未満であることを特徴とする送風機用翼。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記翼端側後縁は前記回転方向の後方に向って凹に湾曲しており、前記起立翼は、該翼端側後縁と前記外周縁との交点Ｅまで延在していることを特徴とする送風機用翼。
【請求項４】
請求項３において、前記翼本体の厚みは、接続点Ｑから翼本体外周縁に向って増大してい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ことを特徴とする送風機用翼。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記起立翼の高さは、前記中間部Ｍよりも後方において略一定であり、起立翼の上辺と後辺との交差角度θが略直角であることを特徴とする送風機用翼。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記起立翼の前端は、前記翼本体の前縁から後方に所定距離離隔していることを特徴とする送風機用翼。
【請求項８】
ハブと、該ハブに取り付けられた請求項１ないし７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９】
請求項８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１０】
請求項７又は８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】
本発明は、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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、該翼本体の回転方向の後縁は、前記外周縁側を除いて、直線又は後方に向って凸に湾曲している主後縁と、該主後縁の外周縁側に連なり、翼本体の外周縁まで直線状となっているか又は回転方向後方に向って凹に湾曲している翼端側後縁とを有しており、前記起立翼は、該主後縁と翼端側後縁との接続点Ｑにおける主後縁の接線ｍと前記外周縁との交点Ｐよりも後縁側まで延在しており、該起立翼の外周縁方向中間部Ｍにおける高さｈは、翼本体のハブ中心からの全長Ｌの４％超であることを特徴とするものである。
【０００７】
本願発明の一態様では、前記高さｈは、前記全長Ｌの９％未満である。
【０００８】
本願発明の一態様では、前記翼端側後縁は前記回転方向の後方に向って凹に湾曲しており、前記起立翼は、該翼端側後縁と前記外周縁との交点Ｅまで延在している。
【０００９】
本願発明の一態様では、前記翼本体の厚みは、接続点Ｑから翼本体外周縁に向って増大している。
【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、前記起立翼の高さは、前記中間部Ｍよりも後方において略一定であり、起立翼の上辺と後辺との交差角度θが略直角である。
【００１２】
本願発明の一態様では、前記起立翼の前端は、前記翼本体の前縁から後方に所定距離離隔している。
【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】
本願発明の一態様では、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、翼本体の翼端側後縁を従来よりも後方に張り出し、且つ起立翼もこれに合わせて後方に延設した構成を有している。このように構成することにより、送風機の騒音が低減することが見出された。
【００１７】
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、騒音が小さくなることが見出された。
【００１８】
本発明の送風機用翼を備えた送風機を送風作動させた場合、翼本体のうち、翼端側と外周縁との交点Ｅ近傍に大きな応力が生じることが見出された。そのため、翼本体２及び張出部Ｗの厚みは、接続点Ｑから翼本体外周縁に向かってその厚みを増大させ、翼本体外周縁と翼端側との交点Ｅ、および翼本体外周縁における翼端側の強度、剛性を高くすることが好ましい。
【００１９】
本願発明の一態様では、前記翼本体の厚みは、接続点Ｑから翼本体外周縁に向って増大している。
【００２０】
そして本発明の送風機を用いた冷却塔は、送風機から発生する騒音の低減効果が著しいので、冷却効率が同等の従来の冷却塔に比べて、低騒音と小型化が両立出来る。
【００２１】
即ち、本発明の送風機用翼を用いた送風機を用いずに、従来の冷却塔にて騒音低減を図ろうとした場合には、冷却塔稼働時の騒音を低くする為に冷却塔の塔体を大きくし、併せて送風機翼長を長くして、且つ低騒音状態を維持するために送風機翼の回転速度を低くしていた。
【００２２】
本発明の冷却塔は、翼長の短い送風機用翼を用いて回転速度を上げて冷却塔を稼働させても、優れた騒音低減効果を奏するので、塔体を大きくせずに小型で効率が高く、且つ低騒音型の冷却塔を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】
【００２４】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【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。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。
【００３３】
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。
【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】
後述の実施例では、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と称している。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と称している。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
この実施の形態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、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、騒音が減少する。
【００４２】
この実施の形態では、点Ｅ付近の翼本体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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、起立翼３が外倒したときの起立翼３とシュラウド１２の内周面との接触が防止される。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【実施例】
【００５２】
以下に実施例及び比較例について説明する。なお、以下の実施例及び比較例では、図６に示すように回転中心Ｃからの長さＬ＝９００ｍｍとした。また、翼本体の前端点Ｆと起立翼の起立開始点３ｆとの距離は、２０ｍｍとした。
【００５３】
また、ＥＦ間の直線距離を４５５ｍｍ、Ｂ１−Ｂ１間の直線距離を３１５ｍｍ、Ｂ２−Ｂ２間の直線距離を３９５ｍｍとした。尚、図５における内周面５ａの曲率半径Ｒは、中間点Ｍ付近で３０ｍｍとし、本体２の後方側ほど曲率半径を小さくした形状とし、最後縁の点Ｅ付近での曲率半径を６ｍｍとした。そして図２（ｂ）での起立翼３の最後部における上辺３ａと後辺３ｂとについては、実施例１、２及び５では起立翼３の最後部における上辺３ａ（出代長さ部分）が点Ｅに向かって傾斜している形状とし、また実施例３及び４では起立翼３の最後部における上辺３ａは傾斜せず、後辺３ｂとの交差角度θを９０°とした。
【００５４】
制作した翼を冷却塔（三菱樹脂インフラテック社製  ＨＴ−２２５ＭＥ−Ｒｉ）の頂部のシュラウド内のハブに各表に示す翼角度（ピッチ角α）にて４枚取り付けた。翼を各表に示す回転数にて回転させ、日本冷却塔工業会ＪＩＳ  Ｂ  ８６０９−２００８に準拠した測定位置（冷却塔中心線上でルーバー面の端より２ｍ離れ、かつ冷却塔の底面から高さ１．５ｍの位置）にて騒音を測定した。なお、冷却水は流さなかった。
【００５５】
［比較例１］
翼に起立翼３及び張出部Ｗを設けず、出代長さＤ＝０ｍｍとした。この翼を用いた冷却塔の騒音の測定結果を表１に示す。
【００５６】
［実施例１〜５、比較例２，３］
翼に起立翼３及び張出部Ｗを設け、起立翼高さｈ、出代長さＤ、張出部面積Ｗ及びエンド面積Ｓを表２〜７に示す値とした。各翼を用いた冷却塔の騒音の測定結果を表２〜７に示す。また、比較例１との騒音の差を騒音低下値として各表に示した。
【００５７】
［比較例４］
比較例２において、起立翼３を送風方向上流側に設けたこと以外は、比較例２と同一とした。この翼を用いた冷却塔の騒音の測定結果を表８に示す。また、比較例１との騒音の差を騒音低下値として表８に示した。
【００５８】
［比較例５〜６］
翼に起立翼３を表９〜１２に示す高さにて設けたが、張出部を設けず、Ｗ＝０ｍｍ２、出代長さＤ＝０ｍｍ、エンド面積Ｓ＝０ｍｍ２とした。各翼を用いた冷却塔の騒音の測定結果を表９〜１１に示す。また、比較例１との騒音の差を騒音低下値として各表に示した。
【００５９】
【表１】
2017115768.tif 000003
【００６０】
【表２】
2017115768.tif 000004
【００６１】
【表３】
2017115768.tif 000005
【００６２】
【表４】
2017115768.tif 000006
【００６３】
【表５】
2017115768.tif 000007
【００６４】
【表６】
2017115768.tif 000008
【００６５】
【表７】
2017115768.tif 000009
【００６６】
【表８】
2017115768.tif 000010
【００６７】
【表９】
2017115768.tif 000011
【００６８】
【表１０】
2017115768.tif 000012
【００６９】
【表１１】
2017115768.tif 000013
【００７０】
表１〜１１から明らかな通り、本発明例の構成とした翼を用いることにより、送風機の騒音が著しく低下する。なお、比較例２〜４では起立翼の高さが不足する。比較例５〜６では、張出部及び出代が欠落している。比較例５では、起立翼の高さも不足している。
【符号の説明】
【００７１】
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】
2017115768.tif 000014
【図２】
2017115768.tif 000015
【図３】
2017115768.tif 000016
【図４】
2017115768.tif 000017
【図５】
2017115768.tif 000018
【図６】
2017115768.tif 000019
【図７】
2017115768.tif 000020