(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が固定されるボス部の外周に、複数の翼を配設した軸流送風機において、
上記各翼の負圧面側前縁部に、その前縁から翼後縁に向けて滑かに連なる流線形リブを、上記前縁部の輪郭線に沿ってボス部と外周端部間に所定の間隔を置いて列状に複数配設し、この流線形リブ列を送風機周方向に所定の間隔を置いて複数列設け、
翼前縁側の外側流線形リブ列よりも送風機周方向内側に設けた内側流線形リブ列の各流線形リブの流入空気の通風方向を案内する通風側面を、回転軸中心Ｏと、翼外周と翼後縁との交点Ｑと、を結ぶ線分ＯＱに対して各々の所定角度でそれぞれ傾斜させ、これらの各傾斜角を翼外周からボス部側の流線形リブに行くに従って大きくすることを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
内側流線形リブ列の各流線形リブは、その流入空気の通風方向を案内する通風側面の角度を、上記外側流線形リブ列の通風側面の角度に対して１２°〜１８°の範囲で傾斜させ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】
内側流線形リブ列の各流線形リブの送風機周方向に沿う長さＬ２を、外側流線形リブ列の各流線形リブの送風機周方向に沿う長さＬ１に対し、ほぼ０．８Ｌ１の長さに形成していることを特徴とする請求項１または２に記載の軸流送風機。
【請求項４】
内側流線形リブ列は、その流線形リブを、外側流線形リブ列の流線形リブ同士の間隙に対応する位置に配設していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸流送風機。
【請求項５】
内側流線形リブ列の各流線形リブは、その送風機周方向に沿う断面の外面が円弧面をなし、その円弧外面の翼前縁側一部の円弧曲面の半径ｒｃの方が、その反対側他部の円弧曲面の半径ｒｄよりも大きくなるように一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸流送風機。
【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１３は従来の軸流送風機１の翼負圧面側から見たときの正面図、図１４は、その軸流送風機１の翼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Ｏ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（周方向）に対して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１５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。
【０００３】
そして、各翼３の負圧面３ｄ側の前縁部３ａの厚さを後縁部よりも厚い流線形の厚肉部３ｆに形成すると共に、この流線形厚肉部３ｆの前縁部３ａ上に、正面形状がほぼ矩形の複数の流線形リブ４を前縁部３ａの輪郭線（外形線）に沿って送風機半径方向に所定間隔を置いて列状に配設している。
【０００４】
図１５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。
【０００５】
この図１５に示すように各翼３の負圧面３ｄ側の前縁部３ａには、流線形厚肉部３ｆが形成され、しかもその流線形厚肉部３ｆ上には複数の流線形リブ４を配設しているので、この翼負圧面３ｄ側前縁部３ａから流入した空気流れＵが流線形リブ４を通風した後に縦渦列Ｕｚになる。このために、負圧面３ｄから空気流れが剥離するのを抑制することができるので、後縁部３ｂの後方（下流）に発生する後流渦ｆｕの幅を縮小して送風音を低減させることができる。
【０００６】
【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、流線形リブ４が１列しか配列されていないので、送風音低減効果が必ずしも十分ではないという課題がある。
【０００７】
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さらに低減して送風音をさらに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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、回転軸が固定されるボス部の外周に、複数の翼を配設した軸流送風機において、上記各翼の負圧面側前縁部に、その前縁から翼後縁に向けて滑かに連なる流線形リブを、上記前縁部の輪郭線に沿ってボス部と外周端部間に所定の間隔を置いて列状に複数配設し、この流線形リブ列を送風機周方向に所定の間隔を置いて複数列設け、翼前縁側の外側流線形リブ列よりも送風機周方向内側に設けた内側流線形リブ列の各流線形リブの流入空気の通風方向を案内する通風側面を、回転軸中心Ｏと、翼外周と翼後縁との交点Ｑと、を結ぶ線分ＯＱに対して各々の所定角度でそれぞれ傾斜させ、これらの各傾斜角を翼外周からボス部側の流線形リブに行くに従って大きくすることを特徴とする軸流送風機である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、内側流線形リブ列の各流線形リブは、その流入空気の通風方向を案内する通風側面の角度を、上記外側流線形リブ列の通風側面の角度に対して１２°〜１８°の範囲で傾斜させ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。
【００１０】
請求項３に係る発明は、内側流線形リブ列の各流線形リブの送風機周方向に沿う長さＬ２を、外側流線形リブ列の各流線形リブの送風機周方向に沿う長さＬ１に対し、ほぼ０．８Ｌ１の長さに形成していることを特徴とする請求項１または２に記載の軸流送風機である。
【００１１】
請求項４に係る発明は、内側流線形リブ列は、その流線形リブを、外側流線形リブ列の流線形リブ同士の間隙に対応する位置に配設していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸流送風機である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、内側流線形リブ列の各流線形リブは、その送風機周方向に沿う断面の外面が円弧面をなし、その円弧外面の翼前縁側一部の円弧曲面の半径ｒｃの方が、その反対側他部の円弧曲面の半径ｒｄよりも大きくなるように一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸流送風機である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、内側流線形リブ列の各流線形リブは、その送風機周方向に沿う断面の外面が円弧面をなし、その円弧外面の翼前縁側一部の円弧曲面の半径ｒｃの方が、その反対側他部の円弧曲面の半径ｒｄよりも大きくなるように一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸流送風機である。
【００１７】
これらの各発明によれば、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に、その外方から流入した空気流れが複数列の流線形リブをそれぞれ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、送風音を低減することができる。しかも、上記流線形リブが通風方向に複数列あるので、上記図１３等で示す流線形リブが１列しかない従来例よりも、送風音の原因をなす後流渦の幅をさらに狭くすることができる。このために、送風音をさらに低減することができる。さらに、各流線形リブ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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図１２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。
【００２１】
図１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２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。
【００２２】
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。
【００２３】
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してなる凸弧状の外周端部１３ｅとを一体に形成している。
【００２４】
そして、各翼１３は、負圧面１３ａ側の前縁部１３ｃ上に、正面形状がほぼ長方形で前縁部１３ｃの前縁（前端）から後縁部１３ｄ方向に向けて滑かに連なる複数の流線形リブ１４を上記前縁部の輪郭線に沿ってボス１２ｂと外周端部１３ｅ間に所定の間隔を置いて列状に配置することにより外側流線形リブ列１４ａを形成している。さらに、この外側流線形リブ列１４ａよりも送風機周方向後縁部１３ｄ側（つまり翼内面側）へ所定間隔離れた箇所において、複数の流線形リブ１４を上記前縁部の輪郭線に沿ってボス１２ｂと外周端部１３ｅ間に所定の間隔を置いて列状に配設して内側流線形リブ列１４ｂを形成し、これら内，外側流線形リブ列１４ｂ，１４ａを並列に設けている。
【００２５】
そして、図２に示すように内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４は、その空気流れの通風方向を案内する通風側面１４ｂ１を、その外側近傍の外側流線形リブ列１４ａの各流線形リブ１４の通風側面１４ａ１に対して角度θで傾斜させており、その角度θとしては例えば１２°〜１８°の範囲に設定されている。
【００２６】
また、図３に示すように内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４の通風側面１４ｂ１は、送風機回転中心、すなわちボス部１２の中心Ｏと、翼後縁部１３ｄの後縁と翼外周１３ｅとの交点Ｑと、を結ぶ線分ＯＱに対しても、各所定角度α１，α２，α３…αｎで傾斜している。しかも、これら傾斜角度α１〜αｎは、翼外周１３ｅに最も近い流線形リブ１４の通風側面１４ｂ１の角度α１からボス部１２に最も近い流線形リブ１４の通風側面１４ｂ１の角度αｎに行くに従って漸次傾斜角度が大きくなり、αｎ＝２α１に設定されている。
【００２７】
図４はこのように構成された軸流送風機１１の翼負圧面１３ａ側の空気流れＵの状態を矢印線で示している。図５は図４で示すようにボス部２の中心から半径方向に所定距離ｒ１離れた翼１３の任意箇所において送風機周方向に切断したときの翼断面と、その翼断面を流れる空気流れＵの状態を示している。これらの図中、矢印線は空気の流れ方向を示し、矢印線の回転は縦渦列Ｕｚを表している。
【００２８】
これら図４，図５に示すように、上記軸流送風機１１では、その前縁部１３ｃの前縁フィレットから翼負圧面１３ａ上に流入した空気流れＵが外側流線形リブ列１４ａと内側流線形リブ列１４ｂとをそれぞれ通過して、縦渦列Ｕｚとなり、翼負圧面１３ａ上を層流境界層から乱流境界層に遷移させる。これにより、送風音の原因をなす後流渦ｆｚの幅を狭くして送風音を低減させることができる。
【００２９】
しかも、この軸流送風機１１によれば、流線形リブ１４のリブ列が内，外２列１４ｂ，１４ａあるので、この内，外流線形リブ列１４ｂ，１４ａを空気流れＵが通過することにより翼負圧面１３ａ上で２重に縦渦列Ｕｚを発生させることができる。このために、流線形リブ１４が１列しかない例えば図１３で示す従来の軸流送風機１よりも縦渦列Ｕｚの発生量を増大させることができるので、送風音の原因である後流渦ｆｚの幅をさらに狭くすることができ、その分、送風量をさらに低減することができる。なお、上記流線形リブ１４ｂは３列以上設けてもよい。
【００３０】
そして、図６に示すように上記内側流線形リブ列１４ｂは、その各流線形リブ１４の送風機周方向に沿う長手方向の長さＬ２を、外側流線形リブ列１４ａの各流線形リブ１４の送風機周方向に沿う長手方向の長さＬ１よりも短かく形成し、例えば０．８Ｌ１に形成している。また、内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４の径方向の間隔Ｗをほぼ等間隔に設定している。
【００３１】
さらに、図７に示すように内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４を、外側流線形リブ列１４ａの送風機半径方向で隣り合う流線形リブ１４同士の間隙に対応する位置に配設している。
【００３２】
さらにまた、図８に示すように、外側流線形リブ列１４ａの各流線形リブ１４の前縁（図８では右端）同士を結ぶ仮想の円弧曲線１５ａの中心をＰ、その半径をｒａとしたときに、その中心Ｐと同心でかつ半径ｒａよりも大径の半径ｒｂの仮想の円弧曲線１５ｂ上に、内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４の前縁が位置するように配置している。
【００３３】
また、図９に示すように外側流線形リブ列１４ａにおける各流線形リブ１４の送風機半径方向の幅Ｗａと、内側流線形リブ列１４ｂにおける各流線形リブ１４の送風機半径方向の幅Ｗｂとをほぼ同一幅に形成している。
【００３４】
図１０は内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４を送風機周方向に沿って切断したときの円弧状断面１４ｃを示しており、この円弧状断面１４ｃは、その翼前縁部１３ｃ側の一部である前半部１４ｃ１の曲率半径をｒｃ、その他部である後半部１４ｃ２の曲率半径をｒｄとしたときにｒｃ＞ｒｄが成立するように形成されている。
【００３５】
ところで、図１１に示すように各翼１３の前縁部１３ｃの送風機半径方向に沿う翼断面の厚さｈ０はボス部１２側Ｚａから翼外周１３ｅ側Ｚｂへ行くに従って漸次薄くなるように除変されている。
【００３６】
一方、図１２に示すように各流線形リブ１４の高さは、ボス部１２側Ｙａから翼外周１３ｅ側Ｙｂへ行くに従って漸次高くなるように徐変されており、翼外周１３ｅに最も近い流線形リブの高さｈ１と、ボス部１２に最も近い流線形リブ１４の高さｈ２とは、ｈ１＝２ｈ２となるように形成されている。すなわち、各流線形リブ１４の高さが増して行く方向と、翼負圧面側前縁部１３ｃの厚さを増して行く方向とが正反対であるので、この前縁部１３ｃの厚さｈ０を含めた断面厚さｈｔがいずれの箇所でもほぼ等しくなる。このため、軸流送風機１１の樹脂成形時による一体成形の冷却時間の短縮および肉ひけ等を防止ないし低減することができる。
【００３７】
また、軸流送風機１１は以上のように内側流線形リブ列１４ｂの各流線形リブ１４の長手方向の長さＬ２、設置間隔Ｗ、設置位置、前縁の位置、幅Ｗｂ、円弧外面の曲率等をそれぞれ設定したので、縦渦列を翼負圧面１３ａ上に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することができる。
【００３８】
【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前縁部に、その前縁端から滑らかに連なる流線形リブを複数列並設しているので、翼負圧面上にて空気流れの縦渦列を発生させ、流れの剥離を抑制することができ、ひいては翼後縁部後方にできる後流渦幅を小さくして送風音を低減することができる。また、各流線形リブが流線形状であるので、軸流送風機を例えば樹脂モールド成形により簡単に一体成形でき、成形性の向上と製造コスト低減とを共に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸流送風機を翼負圧面側から見たときの全体構成の正面図。
【図２】図１で示す軸流送風機の内側流線形リブ列における各流線形リブの通風側面の傾斜角度を説明するための一部切欠正面図。
【図３】図１で示す軸流送風機の内側流線形リブ列における各流線形リブの傾斜角をそれぞれ変える場合の一部切欠正面図。
【図４】図１等で示す軸流送風機の翼負圧面上の空気流れの状態を示す一部切欠正面図。
【図５】図４で示す軸流送風機の翼を半径ｒ１にて送風機周方向に沿って切断したときの翼断面図。
【図６】図１等で示す軸流送風機の内側流線形リブ列における各流線形リブの長手方向長さと各リブ同士の配置間隔を示す一部切欠正面図。
【図７】図１等で示す軸流送風機における内側流線形リブ列の各流線形リブを、外側流線形リブ列の各流線形リブ同士の間隙に対応する位置に配置する場合の一部切欠正面図。
【図８】図１等で示す軸流送風機における外側流線形リブ列の各流線形リブの前縁と、内側流線形リブ列の各流線形リブの前縁の位置関係をそれぞれ示す一部切欠正面図。
【図９】図１等で示す軸流送風機における内，外側流線形リブ列の各流線形リブの幅を説明するための一部切欠正面図。
【図１０】図１等で示す各流線形リブの縦断面図。
【図１１】図１等で示す軸流送風機の前縁部の送風機半径方向に沿う断面図。
【図１２】図１等で示すボス部と内側流線形リブ列とを送風機半径方向に沿って切断したときの断面を示す模式図。
【図１３】従来の軸流送風機の負圧面側から見たときの正面図。
【図１４】図１３で示す従来の軸流送風機の翼１枚分を示す一部切欠正面図。
【図１５】図１３で示す軸流送風機の回転中心から任意の半径で翼を周方向に切断したときの翼断面図。
【符号の説明】
１１  軸流送風機
１２  ボス部
１３  翼
１３ａ  翼の負圧面
１３ｃ  翼の前縁部
１３ｄ  翼の後縁部
１３ｅ  翼の外周端部
１４  流線形リブ
１４ａ  外側流線形リブ列
１４ｂ  内側流線形リブ列
１５ａ，１５ｂ  外，内側円弧曲線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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