(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボス部外周に複数の翼を設けた軸流送風機において、
上記各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設するとともに、各翼の外周端部と後縁部の両輪郭線同士の交点をＡとし、各翼の後縁部輪郭線のボス部側の端点をＢとしたとき、上記ほぼ平行四辺形の各突部は、各翼の外周端部と前縁部の両輪郭線の延長線同士が交わる交点Ｐから上記交点Ａと端点Ｂとを結んだ線分ＡＢまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂線の線分の長さをＨとした場合に、上記交点Ｐから２／３Ｈ以下の範囲内で配設されていることを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
各翼の前縁部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列と、外周端部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列とは、送風機回転方向先方に向けて次第に交差するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
【請求項３】
ほぼ平行四辺形の各突部は、その一辺が上記交点Ａと交点Ｂとを結んだ線分ＡＢとほぼ平行をなすように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の軸流送風機。
【請求項４】
ほぼ平行四辺形の各突部は、線分ＡＢにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをＣｓ、線分ＡＢとほぼ平行をなす方向に沿う平行四辺形の他方向の長さをＣｈとしたときに、これら長さＣｓ，Ｃｈを、Ｃｓ：Ｃｈ＝１：７となる寸法に形成されていることを特徴とする請求項３記載の軸流送風機。
【請求項５】
ほぼ平行四辺形の各突部の翼面厚さ方向に沿う厚さは、線分ＡＢにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長ささをＣｓとしたときに、そのＣｓの１／６以下に設定されていることを特徴とする請求項３記載の軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和機の室外ファンや換気装置等に好適な軸流送風機に係り、特に、翼負圧面上の流れの剥離を抑制して送風性能の向上と送風音の低減とを共に図った軸流送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の軸流送風機１の翼負圧面側から見た翼１枚分を図示して他の翼を省略した一部切欠正面図である。この軸流送風機１は、図示しない回転軸が中心部に固定される円筒状のボス部２の外周側面に、複数の翼３，３…を周方向に所定のピッチを置いて一体または一体的に形成している。各翼３は、図中矢印で示す送風機回転方向に対し空気流の上流側端部をなす凹弧状の前縁部３ａと、空気流の下流側端部をなす後縁部３ｂと、凸弧状の外周端部３ｃと、図１３でも示す流体吸込側の負圧面３ｄと、その裏面側の正圧面３ｅとを有する。図１３は図１２で示すようにボス部２の中心部に固定される図示しない回転軸の軸心Ｏから半径方向に任意の距離ｒ離れた部分における周方向の翼断面を示している。
【０００３】
図１４はこれら各翼３の周方向断面における空気流れＵの流れ方向を矢印で示している。この図１４に示すように各翼３の負圧面３ｄ側の前縁部３ａは流線形厚肉形状に形成されているので、この翼負圧面３ｄ側前縁部３ａから流入した空気流れＵが負圧面３ｄから剥離するのを抑制することができる。このために、後縁部３ｂの後方に発生する後流渦ｆｕを縮小して送風音を低減させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の軸流送風機１では、これを例えば空気調和機用の室外機に組み込み、回転数を上昇させて送風量の増加を図った場合には、室外機内の静圧上昇が発生し、各翼３の前縁部３ａに流入する空気流の流入角が変化し、翼面流れの剥離が発生し易くなり、後流渦ｆｕが増大するので、送風音が増大してしまうという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、翼負圧面で発生する流れの剥離を低減して送風音を低減することができる安価で成形性の良好な軸流送風機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ボス部外周に複数の翼を設けた軸流送風機において、上記各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設するとともに、各翼の外周端部と後縁部の両輪郭線同士の交点をＡとし、各翼の後縁部輪郭線のボス部側の端点をＢとしたとき、上記ほぼ平行四辺形の各突部は、各翼の外周端部と前縁部の両輪郭線の延長線同士が交わる交点Ｐから上記交点Ａと端点Ｂとを結んだ線分ＡＢまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂線の線分の長さをＨとした場合に、上記交点Ｐから２／３Ｈ以下の範囲内で配設されていることを特徴とする軸流送風機である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、各翼の前縁部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列と、外周端部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列とは、送風機回転方向先方に向けて次第に交差するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部は、その一辺が上記交点Ａと交点Ｂとを結んだ線分ＡＢとほぼ平行をなすように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の軸流送風機である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部は、線分ＡＢにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをＣｓ、線分ＡＢとほぼ平行をなす方向に沿う平行四辺形の他方向の長さをＣｈとしたときに、これら長さＣｓ，Ｃｈを、Ｃｓ：Ｃｈ＝１：７となる寸法に形成されていることを特徴とする請求項３記載の軸流送風機である。
【００１１】
請求項５に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部の翼面厚さ方向に沿う厚さは、線分ＡＢにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをＣｓとしたときに、そのＣｓの１／６以下に設定されていることを特徴とする請求項３記載の軸流送風機である。
【００１４】
これらの発明によれば、軸流送風機の回転により各翼がボス部の軸心周りに回転すると、各翼の負圧面側の前縁部と翼外周端部に、その外方から流入した空気流れは複数の平行四辺形状突部を通過して縦渦列となるので、翼負圧面上で層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので、送風音の低減と送風性能の向上とを共に図ることができる。さらに、ほぼ平行四辺形の各突部は各翼に例えば樹脂モールド成型等により簡単に一体成形できるので、成形性が良好であり、製造コストを低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１８】
図２は本発明の一実施形態に係る軸流送風機１１を翼負圧面側から見たときの全体構成を示す正面図、図１はその翼１枚分を図示して他の翼を図示省略して示す一部切欠正面図である。これらの図に示すように軸流送風機１１は円筒状のボス部１２の外周側面に、複数の翼１３，１３，１３を例えば周方向等分位置にて一体ないし一体的に取り付けており、例えば樹脂モールド成形等により一体に成形される。
【００１９】
ボス部１２は有底円筒状の本体１２ａの内部中心部に、図示しない駆動モータの回転軸を挿入させて固定するための小円筒状のボス１２ｂと、このボス１２ｂから放射状に延びてボス本体１２ａの内周面に一体に連結するほぼ逆Ｙ字状の連結リブ１２ｃとを一体に連成している。
【００２０】
一方、各翼１３は、空気吸込側の負圧面１３ａと、その裏面の送風側である正圧面１３ｂと、図１，図２中矢印で示す送風機回転方向に対し、各翼１３の空気流の上流側端部をなす凹弧状の前縁部１３ｃと、空気流の下流側端部をなす後縁部１３ｄと、これら前縁部１３ｃと後縁部１３ｄの径方向外端同士を一体に連結する凸弧状の外周端部１３ｅとを一体に形成している。
【００２１】
そして、各翼１３は、負圧面１３ａ側の前縁部１３ｃ上と、外周端部１３ｅ上とに、それらの輪郭線（外形線）に沿って、正面形状がほぼ平行四辺形の複数の平行四辺形状突部１４を径方向、または周方向に等間隔を置いてそれぞれ突設し、各々１列状１４ａ，１ｂ４に形成している。
【００２２】
これら平行四辺形状突部１４の各列１４ａ，１４ｂは、負圧面１３ａ側の前縁部１３ｃと外周端部１３ｅとの交差部上で交差して図１中横方向に一体に連結されて横方向に長い１つの連結平行四辺形状突部１４ｃに形成され、これら連結平行四辺形１４ｃは、その横方向長さを上記交差部の幅が漸次狭くなるのに対応して漸次縮小するように形成されている。
【００２３】
図３に示すように各平行四辺形状突部１４は、その図３中横方向に沿うほぼ平行四辺形の上，下両辺が線分ＡＢとほぼ平行をなすように並設されている。ここで線分ＡＢとは、翼負圧面１３ａ側の後縁部１３ｄと外周端部１３ｅの両輪郭線同士が交わる交点Ａと、各翼１３をボス部１２の外周側面に一体ないし一体的に接続する三角状リブ１５の径方向外端と後縁部１３ｄの輪郭線とが交わる交点、すなわち、後端部１３ｄの輪郭線のボス部１２の端点Ｂと、を結んだ線分ＡＢであり、後縁部１３ｄの輪郭線（外形線）とほぼ一致または平行をなす。
【００２４】
また、図３に示すように各平行四辺形状突部１４は、上記線分ＡＢに直交して前縁部１３ｃ側に延伸する垂直方向Ｖに沿う平行四辺形の例えば縦の長さ、すなわち、垂直方向の長さをＣｓ（図４参照）とし、線分ＡＢにほぼ平行の平行四辺形の例えば横の長さをＣｈとしたときに、Ｃｓ：Ｃｈ＝１：７となるように設定されている。
【００２５】
さらに、図５に示すように各平行四辺形状突部１４を翼負圧面１３ａ上に設ける領域は、各翼１３の外周端部１３ｅと前縁部１３ｃの両輪郭線の延長線同士が交わる交点Ｐから上記線分ＡＢまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂直の線分の長さをＨとした場合、交点Ｐ側から２／３Ｈ以下までの範囲内に設定されている。
【００２６】
さらにまた、図６に示すように翼面厚さｔに沿う各平行四辺形状突部１４の厚さＺｈは、平行四辺形の垂直方向の長さＣｓの１／６以下の寸法に形成されている。
【００２７】
図７はこのように構成された軸流送風機１１の負圧面１３ａ側の気流の状態を翼１３の１枚分について図中矢印で示しており、その矢印の連続回転は気流の縦渦列を表わしている。また、図８は図９で示すようにこの軸流送風機１１のボス部１２の中心から半径方向に任意の距離ｒａ離れた部分における翼１３の周方向断面における空気の流れ状態を矢印により示している。
【００２８】
これら図７，図８に示すように軸流送風機１１が回転すると、各翼１３はボス部１２の軸心周りに回転するので、各翼１３の負圧面１３ａ側の外周端部１３ｅと前縁部１３ｃとに、その外方からそれぞれ流入した空気流れＵが、複数の平行四辺形状突部１４を通過して、その後方で縦渦列Ｕｚとなる。このために、翼負圧面１３ａ上は層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので、送風性能の向上と送風音の低減とを共に図ることができる。
【００２９】
図１０はこの軸流送風機１１の送風量と送風音との相関関係を示すグラフである。この図１０に示すように図中実線Ａで示す本発明の一実施形態に係る上記軸流送風機１１の騒音値は、例えば約１０００〜１８００ｍ３／ｈの送風量の全領域において、図中破線Ｂで示す従来の軸流送風機１の騒音値よりも低い状態を示している。
【００３０】
また、この軸流送風機１１によれば、図３に示すように各平行四辺形状突部１４は、その図中上下両辺が線分ＡＢとほぼ平行をなすように翼負圧面１３ａ上に配設されているので、その翼負圧面１３ａ上に気流の縦渦列Ｕｚを安定して発生させることができ、そのために、送風音をさらに低減させることができる。
【００３１】
さらに、各平行四辺形状突部１４の線分ＡＢと平行をなす平行四辺形の一辺の長さＣｈと、その垂直方向の長さＣｓとを、Ｃｓ：Ｃｈ＝１：７に設定しているので、負圧面１３ａ上で安定した縦渦列Ｕｚを発生させることができ、そのために、送風音をさらに低減させることができる。
【００３２】
さらにまた、図５に示すように翼負圧面１３ａ上に各平行四辺形状突部１４を配設する領域を交点Ｐ側から２／３Ｈの範囲内に設定しているので、この軸流送風機１１を室外ファンとして室外機内に組み付けた場合、その室外機の機内静圧の上昇が発生して翼負圧面１３ａの前縁部１３ｃに流入する流入角が変化するのを防止ないし低減できるので、送風音を低減させることができる。
【００３３】
また、図６に示すように各平行四辺形状突部１４の厚さＺｈを平行四辺形の垂直方向の長さＣｓの１／６以下の寸法にしているので、この軸流送風機１１の全体を樹脂モールド成形する際の肉ひけを防止すると共に、樹脂モールド成形時の冷却時間の短縮を図ることができる。
【００３４】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る軸流送風機１１Ａの翼１３の１枚分を翼負圧面１３ａ側から見たときの一部切欠正面図である。この軸流送風機１１Ａは、上記各翼１３の翼負圧面１３ａ側の前縁部１３ｃ上に設けた所定数の上記平行四辺形状突部１４（連結平行四辺形状突部１４ｃを含む）に、所定角度で交差する平面形状がほぼ長方形の複数の流線形リブ１６を突設した点に特徴がある。
【００３５】
これら流線形リブ１６の長手方向（図１１中横方向）の長さＫｈを上記平行四辺形状突部１４（連結平行四辺形状突部１４ｃを含まず）の長手方向の長さ（横方向の長さ）Ｃｈとほぼ等しくすることにより、翼負圧面１３ａ上で縦渦列を安定して発生させることができる。このために、送風音をさらに低減させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設したので、軸流送風機の回転により各翼がボス部の軸心周りに回転すると、各翼の負圧面側の前縁部と翼外周端部に、その外方から流入した空気流れが複数の平行四辺形状突部を通過して縦渦列となるので、翼負圧面上で層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので送風音の低減と送風性能の向上とを共に図ることができる。さらに、平行四辺形状突部は各翼に例えば樹脂モールド成型等により簡単に一体成形できるので、成形性が良好であり、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸流送風機の負圧面側から見た時の一部切欠正面図。
【図２】図１で示す軸流送風機の全体構成を負圧面側から見たときの正面図。
【図３】図１で示す各平行四辺形状突部と各翼の線分ＡＢ等との相関関係を示す一部切欠正面図。
【図４】図３等で示す各平行四辺形状突部の拡大図。
【図５】図１等で示す平行四辺形状突部を各翼負圧面上に配設する際の領域（範囲）を説明するための軸流送風機の一部切欠正面図。
【図６】図１等で示す平行四辺形状突部を設けた部分の翼縦断面図。
【図７】図１等で示す本発明の一実施形態の翼負圧面側における空気の流れの状態を示す一部切欠正面図。
【図８】図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う切断部の端面図。
【図９】図８の翼切断部の切断位置を示す軸流送風機の一部切欠正面図。
【図１０】図１等で示す本発明の一実施形態の送風量−騒音特性図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る軸流送風機の一部切欠正面図。
【図１２】従来の軸流送風機の一部切欠正面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う切断部の端面図。
【図１４】図１２で示す従来の軸流送風機の負圧面と正圧面側を流れる空気の流れの状態を示す翼縦断面図。
【符号の説明】
１１，１１Ａ  軸流送風機
１２  ボス部
１３  翼
１３ａ  負圧面
１３ｃ  前縁部
１３ｄ  後縁部
１３ｅ  外周端部
１４  平行四辺形状突部
１４ａ，１４ｂ  平行四辺形状突部の列
１４ｃ  連結平行四辺形状突部の列
１６  流線形リブ
【図１】
0004321689.tif 000002
【図２】
0004321689.tif 000003
【図３】
0004321689.tif 000004
【図４】
0004321689.tif 000005
【図５】
0004321689.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004321689.tif 000009
【図９】
0004321689.tif 000010
【図１０】
0004321689.tif 000011
【図１１】
0004321689.tif 000012
【図１２】
0004321689.tif 000013
【図１３】
0004321689.tif 000014
【図１４】
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