(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転するプロペラファンと、
前記プロペラファンの外周側を囲うベルマウスと、
を備え、
前記プロペラファンは、ボスと、前記ボスから該ボスの外周側へ突出する複数の翼とを備え、
前記翼のそれぞれは、外周部に、前記プロペラファンが回転した際に前記回転軸方向に発生する気流の上流側に屈曲した反り返り部を備え、
前記ベルマウスは、前記気流の流れ方向に沿って直径が漸次縮小する縮流部と、前記縮流部によって導かれた前記気流が流れる円筒部とを備え、
前記回転軸と垂直な方向に前記ベルマウスと前記翼のそれぞれを観察した際、前記翼の外周縁の９０％以上の範囲が、前記ベルマウスと対向しており、
前記翼のそれぞれにおいて、
前記回転軸を中心とする任意の半径の円を仮想円とし、
前記仮想円を通り前記回転軸と平行な面で前記翼を切断した際の断面を第１断面とし、
前記第１断面における翼弦線上の任意の一点を仮想点とし、
前記第１断面における前記仮想点から前記翼の前縁までの距離を、前記第１断面における前記仮想点から前記翼の後縁までの距離で除算した値を、位置比とし、
前記仮想円の前記半径を変更しながら前記位置比が同じとなる点を連ねていった際に形成される線を仮想線とし、
前記仮想線を通り前記回転軸と平行な面で前記翼を切断した際の断面を第２断面とし、
前記回転軸を通る平面に前記第２断面を投影した図を投影図とし、
前記投影図において前記翼の圧力面と前記ボスとの交点を内周点とし、
前記投影図において、前記内周点を通り前記回転軸と垂直な直線を第１直線とし、
前記投影図において、前記内周点と前記圧力面上の任意の点とを通る直線を第２直線とし、
前記投影図において、前記翼の外周端を通る接線を第３直線とし、
前記第１直線と前記第２直線とがなす角度のうち、前記プロペラファンの外周側へ広がる鋭角の角度を翼傾き角度とし、
前記翼傾き角度が前記第１直線に対して前記気流の上流側に広がる方向を、前記翼傾き角度の正の方向とし、
前記翼傾き角度が前記第１直線に対して前記気流の下流側に広がる方向を、前記翼傾き角度の負の方向とし、
前記投影図において、前記反り返り部の前記圧力面に、前記翼が前記ボスから半径方向に離れるにしたがって、上流側に反り返るように曲がる位置として反り返り点を有し、前記第２直線が前記反り返り点を通るときの前記翼傾き角度を、第１翼傾き角度とすると、前記位置比が少なくとも１以上となる範囲では、前記第１翼傾き角度が負の値となっており、
前記第２直線と前記第３直線とがなす角度のうち、前記プロペラファンの外周側へ広がり、且つ前記気流の上流側へ広がる角度を、反り返り角度とした場合、
前記回転軸と垂直な方向に前記ベルマウスの前記円筒部と前記翼の前記外周縁とが対向する範囲の少なくとも一部において、前記反り返り角度が９０°以上となっており、
前記翼のそれぞれは、
前記翼の内周縁と前記反り返り部との間に、中間屈曲部を備え、
前記投影図において、前記内周点から前記プロペラファンの外周側へ前記翼を見ていった際、前記中間屈曲部において前記翼の負圧面側に屈曲している送風機。
【請求項２】
前記投影図において、
前記内周点から前記プロペラファンの外周側へ前記圧力面に沿って単位長さ移動した際の前記翼傾き角度の変化量を、前記翼傾き角度の変化率とした場合、
前記内周点と前記中間屈曲部との間の前記変化率は、前記中間屈曲部と前記反り返り点との間の前記変化率よりも小さく、
前記中間屈曲部と前記反り返り点との間の前記変化率は、前記反り返り点と前記外周端との間の前記変化率よりも小さい請求項１に記載の送風機。
【請求項３】
前記投影図において、
前記反り返り点と前記外周端との間の前記回転軸と垂直な方向の長さを反り返り幅とし、
前記内周点と前記外周端との間の前記回転軸と垂直な方向の長さを翼幅とした場合、
前記反り返り幅は、前記翼幅の１０％以下の長さである請求項１又は請求項２に記載の送風機。
【請求項４】
前記投影図において、
前記反り返り点と前記外周端との間の前記回転軸方向の長さを反り返り高さとし、
前記内周点と前記外周端との間の前記回転軸と垂直な方向の長さを翼幅とした場合、
前記反り返り高さは、前記翼幅の１０％以下の長さである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の送風機。
【請求項５】
前記投影図において、前記反り返り点と前記外周端との間の前記回転軸方向の長さを反り返り高さとした場合、
前記位置比が１よりも小さくなる範囲に、前記反り返り高さが最大値となる箇所を備えている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の送風機。
【請求項６】
前記投影図において、前記反り返り点と前記外周端との間の前記回転軸方向の長さを反り返り高さとした場合、
前記翼のそれぞれは、前記位置比が１よりも大きくなる範囲であり、前記後縁でない箇所に、前記反り返り高さが最大値となる箇所を備えている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の送風機。
【請求項７】
前記投影図において、前記反り返り点と前記外周端との間の前記回転軸方向の長さを反り返り高さとした場合、
前記翼のそれぞれは、前記前縁と前記後縁との間において、前記反り返り高さが極値となる箇所を複数備えている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロペラファン及び該プロペラファンの外周側を囲うベルマウスを備えた送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送風機には、プロペラファンと、該プロペラファンの外周側を囲うベルマウスとを備えたものが提案されている。このような送風機は、換気扇及び空気調和機等に用いられる。ここで、プロペラファンが回転すると、該プロペラファンの翼の外周縁近傍では、圧力面側から負圧面側に空気が流れ込む漏れ流れが発生し、該漏れ流れによって負圧面側に翼端渦が発生する。このため、プロペラファン及びベルマウスを備えた従来の送風機には、翼端渦に起因する騒音の抑制を目的として、プロペラファンの翼の外周部を吸い込み側へ屈曲させ、該屈曲部分の半径方向の幅が前縁から後縁にかけて次第に大きくなるものが提案されている（特許文献１参照）。なお、半径方向とは、プロペラファンの回転軸から、該回転軸に対して垂直に延びる方向である。また、以下では、特許文献１に記載のプロペラファンの翼が有する上記の屈曲部分を、反り返り部と称することとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６２９７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベルマウスには、半開放タイプのベルマウスと、ダクトタイプのベルマウスとがある。半開放タイプのベルマウスとプロペラファンの翼の外周縁とは、該外周縁の中央から後縁までの領域が対向している。一方、ダクトタイプのベルマウスとプロペラファンの翼の外周縁とは、大部分の領域が対向している。例えば、ダクトタイプのベルマウスの場合、プロペラファンの回転軸と垂直な方向にダクトタイプのベルマウスと翼のそれぞれを観察した際、翼の外周縁の９０％以上の範囲が、ベルマウスと対向している。特許文献１に記載の送風機は、半開放タイプのベルマウスを備えた送風機となっている。【０００５】
ベルマウスは、プロペラファンが回転した際に発生する気流の流れ方向に沿って直径が漸次縮小する縮流部と、縮流部によって導かれた気流が流れる円筒部とを備えている。ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機の場合、半開放タイプのベルマウスを備えた送風機と比べ、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁との対向する領域が広くなる。このようなベルマウスの形状の違いにより、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機と、半開放タイプのベルマウスを備えた送風機とでは、プロペラファンの翼の外周縁周辺の空気の流れが大きく異なることとなる。このため、半開放タイプのベルマウスを備えた特許文献１に記載の送風機のプロペラファンを、ダクトタイプのベルマウスと組み合わせても、翼端渦に起因する騒音を十分に抑制できない。【０００６】
具体的には、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、両者の間の距離が近くなる。このため、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、翼の圧力面側から負圧面側に空気が流れ込んで発生する翼端渦がベルマウスの円筒部と干渉する。これにより、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、翼の外周縁周辺の空気の流れが乱れて圧力変動が大きくなり、騒音が大きくなる。この騒音は、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁との対向する領域が広くなるほど大きくなるので、半開放タイプのベルマウスを備えた送風機と比べ、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機の方が大きくなる。ここで、特許文献１に記載の送風機は、半開放タイプのベルマウスとプロペラファンとの組み合わせを前提として、騒音を抑制できる翼形状を検討している。このため、ダクトタイプのベルマウスと特許文献１に記載の送風機のプロペラファンとを組み合わせても、翼端渦に起因する騒音を十分に抑制できない。すなわち、ダクトタイプのベルマウスを備えた従来の送風機は、翼端渦に起因する騒音の抑制が未だ十分でないという課題があった。【０００７】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機であって、翼端渦に起因する騒音を従来よりも低減できる送風機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る送風機は、回転軸を中心に回転するプロペラファンと、前記プロペラファンの外周側を囲うベルマウスと、を備え、前記プロペラファンは、ボスと、前記ボスから該ボスの外周側へ突出する複数の翼とを備え、前記翼のそれぞれは、外周部に、前記プロペラファンが回転した際に前記回転軸方向に発生する気流の上流側に屈曲した反り返り部を備え、前記ベルマウスは、前記気流の流れ方向に沿って直径が漸次縮小する縮流部と、前記縮流部によって導かれた前記気流が流れる円筒部とを備え、前記回転軸と垂直な方向に前記ベルマウスと前記翼のそれぞれを観察した際、前記翼の外周縁の９０％以上の範囲が、前記ベルマウスと対向しており、前記翼のそれぞれにおいて、前記回転軸を中心とする任意の半径の円を仮想円とし、前記仮想円を通り前記回転軸と平行な面で前記翼を切断した際の断面を第１断面とし、前記第１断面における翼弦線上の任意の一点を仮想点とし、前記第１断面における前記仮想点から前記翼の前縁までの距離を、前記第１断面における前記仮想点から前記翼の後縁までの距離で除算した値を、位置比とし、前記仮想円の前記半径を変更しながら前記位置比が同じとなる点を連ねていった際に形成される線を仮想線とし、前記仮想線を通り前記回転軸と平行な面で前記翼を切断した際の断面を第２断面とし、前記回転軸を通る平面に前記第２断面を投影した図を投影図とし、前記投影図において前記翼の圧力面と前記ボスとの交点を内周点とし、前記投影図において、前記内周点を通り前記回転軸と垂直な直線を第１直線とし、前記投影図において、前記内周点と前記圧力面上の任意の点とを通る直線を第２直線とし、前記投影図において、前記翼の外周端を通る接線を第３直線とし、前記第１直線と前記第２直線とがなす角度のうち、前記プロペラファンの外周側へ広がる鋭角の角度を翼傾き角度とし、前記翼傾き角度が前記第１直線に対して前記気流の上流側に広がる方向を、前記翼傾き角度の正の方向とし、前記翼傾き角度が前記第１直線に対して前記気流の下流側に広がる方向を、前記翼傾き角度の負の方向とし、前記投影図において、前記反り返り部の前記圧力面に、前記翼が前記ボスから半径方向に離れるにしたがって、上流側に反り返るように曲がる位置として反り返り点を有し、前記第２直線が前記反り返り点を通るときの前記翼傾き角度を、第１翼傾き角度とすると、前記位置比が少なくとも１以上となる範囲では、前記第１翼傾き角度が負の値となっており、前記第２直線と前記第３直線とがなす角度のうち、前記プロペラファンの外周側へ広がり、且つ前記気流の上流側へ広がる角度を、反り返り角度とした場合、前記回転軸と垂直な方向に前記ベルマウスの前記円筒部と前記翼の前記外周縁とが対向する範囲の少なくとも一部において、前記反り返り角度が９０°以上となっており、前記翼のそれぞれは、前記翼の内周縁と前記反り返り部との間に、中間屈曲部を備え、前記投影図において、前記内周点から前記プロペラファンの外周側へ前記翼を見ていった際、前記中間屈曲部において前記翼の負圧面側に屈曲している。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る送風機は、所謂ダクトタイプのベルマウスを備えている。本開示に係る送風機は、位置比が少なくとも１以上となる範囲では、第１翼傾き角度が負の値となっている。このため、プロペラファンの翼の回転軸方向の長さを抑制することができる。これにより、回転軸方向において、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域を小さくすることができる。また、本開示に係る送風機は、回転軸と垂直な方向にベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り角度が９０°以上となっている。これにより、回転軸と垂直な方向にベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する範囲の少なくとも一部において、翼の圧力面側から負圧面側に空気が流れ込んで発生する翼端渦がベルマウスの円筒部と干渉する際、外周縁周辺の空気の流れの乱れを抑制でき、外周縁周辺の圧力変動を抑制できる。このため、本開示に係る送風機は、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機において、翼端渦に起因する騒音を従来よりも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態１に係る送風機のプロペラファンを示す斜視図である。
【図２】本実施の形態１に係る送風機を説明するための図である。
【図３】比較例１に係る送風機を説明するための図である。
【図４】本実施の形態１に係る送風機のプロペラファンを該プロペラファンの回転軸と直交する平面に投影した図である。
【図５】本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４１を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。
【図６】本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４２を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。
【図７】本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４３を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。
【図８】比較例２に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。
【図９】比較例３に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。
【図１０】本実施の形態１に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。
【図１１】プロペラファンの翼の反り返り部と騒音との関係とを検証した図である。
【図１２】翼の反り返り部の反り返り高さと騒音との関係とを検証した図である。
【図１３】本実施の形態２に係るプロペラファンの翼の第２断面４１を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。
【図１４】本実施の形態３に係るプロペラファンを該プロペラファンの回転軸と垂直な方向から見た図である。
【図１５】本実施の形態３に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。
【図１６】本実施の形態３に係る送風機の騒音抑制効果を検証した図である。
【図１７】本実施の形態４に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。
【図１８】本実施の形態５に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る送風機のプロペラファンを示す斜視図である。なお、本実施の形態１に係る送風機１００は、図１に示すプロペラファン１に加えて、ベルマウス５０を備えている。ベルマウス５０については、後述する。
【００１２】
プロペラファン１は、回転軸２を中心に、図１に円弧状矢印で示す方向に回転する。このプロペラファン１は、該プロペラファン１の回転中心となるボス３と、該ボス３から該ボス３の外周側へ突出する複数の翼１０とを備えている。複数の翼１０は、例えば、ボス３から半径方向に略放射状に広がっている。なお、半径方向とは、回転軸２から、該回転軸２に対して垂直に延びる方向である。
【００１３】
翼１０のそれぞれは、前縁１１、後縁１２、内周縁１３、外周縁１４、圧力面１５、及び負圧面１６を備えている。前縁１１は、翼１０の回転方向において前側となる縁である。後縁１２は、翼１０の回転方向において後ろ側となる縁である。内周縁１３は、翼１０の内周側の縁であり、翼１０におけるボス３と接続されている箇所である。外周縁１４は、翼１０の半径方向の外周端となる部分である。圧力面１５は、翼１０の表面のうち、空気を押し出す側の表面である。図１では、翼１０における紙面下側の表面が圧力面１５となっている。負圧面１６は、翼１０における圧力面１５とは反対側の表面である。図１では、翼１０における紙面上側の表面が負圧面１６となっている。
【００１４】
図示せぬモータによってプロペラファン１が回転すると、図１に白抜き矢印で示すように、回転軸２方向に気流Ｆが発生する。以下、気流Ｆの上流側を、単に上流側と称する場合もある。また、気流Ｆの下流側を、単に下流側と称する場合もある。なお、図示せぬモータは、例えば、ボス３の内部に配置されている。しかしながら、モータの配置位置は、ボス３の内部に限定されず、ボス３の下流側等に配置されていてもよい。
【００１５】
また、本実施の形態に係るプロペラファン１の翼１０のそれぞれは、外周部に、上流側に屈曲した反り返り部２０を備えている。すなわち、図１においては、反り返り部２０は、ボス３から半径方向に離れるにしたがって、上方へ反り返っている。
【００１６】
なお、図１では、プロペラファン１の翼１０は５枚となっているが、プロペラファン１が備える翼１０の枚数は５枚に限定されない。また、以下では、１枚の翼１０を図示しながら該翼１０の説明をする場合があるが、他の翼１０の構成も、図示されている翼１０と同一の構成となっている。
【００１７】
図２は、本実施の形態１に係る送風機を説明するための図である。この図２は、回転軸２を通り回転軸２と平行な平面に、本実施の形態１に係る送風機１００のプロペラファン１及びベルマウス５０を回転投影したものである。また、図３は、比較例１に係る送風機を説明するための図である。図３に示す比較例１に係る送風機２００ａは、本実施の形態１に係るプロペラファン１と、比較例１に係るベルマウス２５０とを組み合わせたものである。また、図３は、回転軸２を通り回転軸２と平行な平面に、プロペラファン１及び比較例１に係るベルマウス２５０を回転投影したものである。なお、図３では、比較例１に係るベルマウス２５０の構成において、本実施の形態１に係るベルマウス５０と同一の機能を果たす構成には、本実施の形態１に係るベルマウス５０と同一の符号を付している。
【００１８】
本実施の形態１に係るベルマウス５０及び比較例１に係るベルマウス２５０は、プロペラファン１の外周側を囲っている。本実施の形態１に係るベルマウス５０及び比較例１に係るベルマウス２５０は、気流Ｆの流れ方向に沿って直径が漸次縮小する縮流部５１と、縮流部５１によって導かれた気流Ｆが流れる円筒部５２とを備えている。すなわち、円筒部５２は、縮流部５１の下流側に設けられている。円筒部５２の直径は、縮流部５１において最も直径が小さい箇所と同じ直径となる。また、円筒部５２は、直径が変化しない箇所である。このため、円筒部５２は、本実施の形態１に係るベルマウス５０及び比較例１に係るベルマウス２５０において、翼１０の外周縁１４と距離が近くなる部分である。また、本実施の形態１に係るベルマウス５０及び比較例１に係るベルマウス２５０は、円筒部５２の下流側に、気流Ｆの流れ方向に沿って直径が漸次拡大し、気流Ｆが流出する拡大部５３も備えている。
【００１９】
ここで、従来、ベルマウスには、半開放タイプのベルマウスと、ダクトタイプのベルマウスとがある。半開放タイプのベルマウスとプロペラファンの翼の外周縁とは、該外周縁の中央から後縁までの領域が対向している。一方、ダクトタイプのベルマウスとプロペラファンの翼の外周縁とは、大部分の領域が対向している。例えば、プロペラファンの回転軸と垂直な方向にダクトタイプのベルマウスと翼のそれぞれを観察した際、翼の外周縁の９０％以上の範囲が、ベルマウスと対向している。
【００２０】
すなわち、図３に示す比較例１に係るベルマウス２５０は、半開放タイプのベルマウスとなっている。また、図２に示す本実施の形態１に係るベルマウス５０は、ダクトタイプのベルマウスとなっている。すなわち、本実施の形態１に係る送風機１００は、ダクトタイプのベルマウス５０とプロペラファン１とを組み合わせたものである。なお、ベルマウス５０の形状については、回転軸２を通り回転軸２と平行な断面において、縮流部５１の曲率半径が大きく構成されてもよい。また、円筒部５２が長く構成されてもよい。しかし、縮流部５１の曲率半径を大きくとると、送風機１００の大きさが半径方向に大きくなってしまう。このため、本実施の形態１に係る縮流部５１には、回転軸２を通り回転軸２と平行な断面において、入口側では曲率半径が小さく、円筒部５２に向かうに従って曲率半径が大きくなるような楕円曲線状に構成されている。
【００２１】
続いて、プロペラファン１の翼１０の詳細構成について説明する。なお、翼１０の詳細構成を説明するにあたり、仮想円Ｒ、第１断面３０、仮想点３１、位置比Ｐ、仮想線ＳＬ、及び第２断面４０を、図４に示すように定義する。
【００２２】
図４は、本実施の形態１に係る送風機のプロペラファンを該プロペラファンの回転軸と直交する平面に投影した図である。なお、図３では、１枚の翼１０のみを図示している。
図４に示すように、プロペラファン１の回転軸２を中心とする任意の半径の円を、仮想円Ｒとする。仮想円Ｒを通り回転軸２と平行な面で翼１０を切断した際の断面を、第１断面３０とする。第１断面３０における翼弦線上の任意の一点を、仮想点３１とする。第１断面３０における仮想点３１から翼１０の前縁１１までの距離を、第１断面３０における仮想点３１から翼１０の後縁１２までの距離で除算した値を、位置比Ｐとする。仮想円Ｒの半径を変更しながら位置比Ｐが同じとなる点を連ねていった際に形成される線を、仮想線ＳＬとする。仮想線ＳＬを通り回転軸２と平行な面で翼１０を切断した際の断面を、第２断面４０とする。
【００２３】
なお、図４には、仮想線ＳＬの一例として、仮想線ＳＬ１、仮想線ＳＬ２及び仮想線ＳＬ３を示している。仮想線ＳＬ１は、前縁１１近傍の仮想線ＳＬであり、位置比Ｐが０．２となる位置の仮想線ＳＬである。仮想線ＳＬ２は、第１断面３０において前縁１１と後縁１２との間の中間点を連ねた仮想線ＳＬであり、位置比Ｐが１となる位置の仮想線ＳＬである。仮想線ＳＬ３は、後縁１２近傍の仮想線ＳＬであり、位置比Ｐが７．５となる位置の仮想線ＳＬである。なお、以下では、仮想線ＳＬ１の位置での第２断面４０を、第２断面４１とする。仮想線ＳＬ２の位置での第２断面４０を、第２断面４２とする。仮想線ＳＬ３の位置での第２断面４０を、第２断面４３とする。
【００２４】
図５は、本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４１を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。図６は、本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４２を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。また、図７は、本実施の形態１に係るプロペラファンの翼の第２断面４３を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。なお、図５〜図７では、プロペラファン１のボス３及びベルマウス５０も、回転軸２を通る平面に投影させている。
【００２５】
以下、図５〜図７を用いて、プロペラファン１の翼１０の詳細構成について説明する。ここで、翼端渦の原因となる外周縁１４近傍での漏れ流れは、外周縁１４近傍で圧力面１５側から負圧面１６側への空気が流れ込むことで発生する。この漏れ流れは、圧力面１５の形状に沿って生じる。このため、以下では、圧力面１５を基準として、プロペラファン１の翼１０の詳細構成について説明する。
【００２６】
図５〜図７に示すように、内周点１７、反り返り点２１、第１直線Ｌ１、第２直線Ｌ２、第３直線Ｌ３、翼傾き角度α、第１翼傾き角度α１、及び反り返り角度βを定義する。
【００２７】
具体的には、図５〜図７に示す投影図において、翼１０の圧力面１５とボス３との交点を、内周点１７とする。図５〜図７に示す投影図において、反り返り部２０の圧力面１５での屈曲点を反り返り点２１とする。図５〜図７に示す投影図において、内周点１７を通り回転軸２と垂直な直線を、第１直線Ｌ１とする。図５〜図７に示す投影図において、内周点１７と圧力面１５上の任意の点とを通る直線を、第２直線Ｌ２とする。なお、反り返り点２１は、圧力面１５上の任意の点の一例である。図５〜図７に示す投影図において、翼１０の外周端１８を通る接線を、第３直線Ｌ３とする。なお、外周端１８は、外周縁１４上の１点である。
【００２８】
第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とがなす角度のうち、プロペラファン１の外周側へ広がる鋭角の角度を、翼傾き角度αとする。第２直線Ｌ２が反り返り点２１を通るときの翼傾き角度αを、第１翼傾き角度α１とする。なお、図５では、第２直線Ｌ２の一例として、反り返り点２１を通る第２直線Ｌ２を示している。この際、図５では、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とが重なりあっている。このため、図５は、翼傾き角度αが図示されていない。また、図６及び図７においても、第２直線Ｌ２の一例として、反り返り点２１を通る第２直線Ｌ２を示している。このため、図６及び図７では、翼傾き角度αの一例として、第１翼傾き角度α１が示されている。第２直線Ｌ２と第３直線Ｌ３とがなす角度のうち、プロペラファン１の外周側へ広がり、気流Ｆの上流側へ広がる角度を、反り返り角度βとする。なお、翼傾き角度αの正負の方向は、次のように定義することとする。翼傾き角度αが第１直線Ｌ１に対して気流Ｆの上流側に広がる方向を、翼傾き角度αの正の方向とする。翼傾き角度αが第１直線Ｌ１に対して気流Ｆの下流側に広がる方向を、翼傾き角度αの負の方向とする。すなわち、図５〜図７においては、翼傾き角度αが第１直線Ｌ１に対して紙面下側に広がっている場合、翼傾き角度αが負の値となっている。
【００２９】
図５〜図７に示すように、本実施の形態１に係るプロペラファン１の翼１０においては、位置比Ｐが少なくとも１以上となる範囲では、第１翼傾き角度α１が負の値となっている。換言すると、本実施の形態１に係るプロペラファン１の翼１０においては、前縁１１と後縁１２との間の中間点よりも後縁１２側となる範囲では、第１翼傾き角度α１が負の値となっている。さらに換言すると、本実施の形態１に係るプロペラファン１の翼１０においては、位置比Ｐが少なくとも１以上となる範囲では、反り返り点２１は第１直線Ｌ１よりも気流Ｆの下流側に位置している。なお、図５〜図７に例示するプロペラファン１の翼１０においては、位置比Ｐが０．２となる前縁１１近傍から後縁１２まで、第１翼傾き角度α１が負の値となっている。
【００３０】
このようにプロペラファン１を構成することにより、プロペラファン１の翼１０の回転軸２方向の長さを抑制することができる。これにより、回転軸２方向において、ベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する領域を小さくすることができる。ここで、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機においては、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、両者の間の距離が近くなる。このため、ダクトタイプのベルマウスを備えた従来の送風機においては、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、翼の圧力面側から負圧面側に空気が流れ込んで発生する翼端渦がベルマウスの円筒部と干渉する。これにより、ベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する領域では、翼の外周縁周辺の空気の流れが乱れて圧力変動が大きくなり、騒音が大きくなる。本実施の形態１に係る送風機１００は、ベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する領域を小さくすることができるので、すなわち、騒音が大きくなる領域を小さくできるので、翼端渦に起因する騒音を低減できる。
【００３１】
また、図５〜図７に示すように、本実施の形態１に係るプロペラファン１の翼１０においては、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り角度βが９０°以上となっている。図５〜図７に例示するプロペラファン１の翼１０においては、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する範囲の全域において、反り返り角度βが９０°以上となっている。このように構成することにより、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機において、翼端渦に起因する騒音をさらに低減できる。以下、その理由について、図８〜図１０を用いて詳しく説明する。
【００３２】
図８は、比較例２に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。図９は、比較例３に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。図１０は、本実施の形態１に係る送風機における翼の外周縁周辺の空気流れを説明するための図である。
【００３３】
比較例２に係る送風機２００ｂ及び比較例３に係る送風機２００ｃは、プロペラファン２０１を備えている。なお、図８及び図９では、プロペラファン２０１の構成において、本実施の形態１に係るプロペラファン１と同一の機能を果たす構成には、本実施の形態１に係るベルマウス５０と同一の符号を付している。プロペラファン２０１と本実施の形態１に係るプロペラファン１とが異なる点は、プロペラファン２０１の反り返り角度βである。プロペラファン２０１の反り返り角度βは、９０°よりも小さくなっている。なお、従来のプロペラファンの反り返り角度βも、プロペラファン２０１と同様に、反り返り角度βが９０°よりも小さくなっている。すなわち、プロペラファン２０１は、従来より存在する一般的な反り返り角度の反り返り部２２０を備えている。
【００３４】
また、比較例２に係る送風機２００ｂは、プロペラファン２０１と、比較例１に係る送風機２００ａで説明したベルマウス２５０とを、組み合わせた送風機となっている。すなわち、比較例２に係る送風機２００ｂは、半開放タイプのベルマウスを備えた送風機となっている。また、比較例３に係る送風機２００ｃは、プロペラファン２０１と、本実施の形態１に係るベルマウス５０とを、組み合わせた送風機となっている。すなわち、比較例３に係る送風機２００ｃは、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機となっている。
【００３５】
図８に示すように、半開放タイプのベルマウス２５０と一般的な反り返り角度の反り返り部２２０が設けられたプロペラファン２０１とを組み合わせた場合、翼１０の圧力面１５側から負圧面１６側に空気が流れ込む漏れ流れによって発生する翼端渦Ｗは、反り返り部２２０があることで安定する。また、ベルマウス２５０と翼１０の外周縁１４との距離が離れるため、翼１０近傍での圧力変動が緩和し、騒音が低減する。
【００３６】
しかしながら、図９に示すように、ダクトタイプのベルマウス５０と一般的な反り返り角度の反り返り部２２０が設けられたプロペラファン２０１とを組み合わせた場合、ベルマウス５０の円筒部５２が翼１０の外周縁１４近傍に存在することとなる。このため、図９に点線で示した範囲において、翼端渦Ｗがベルマウス５０の円筒部５２と干渉し、翼１０の外周縁１４周辺の空気の流れが大きく乱れる。そして、翼１０の外周縁１４周辺の空気の大きな乱れが発生することで、ベルマウス５０の壁面にも大きな圧力変動を生じ、騒音増大の原因となる。
【００３７】
本実施の形態１に係る送風機１００は、図９に示す比較例３に係る送風機２００ｃと同様に、ダクトタイプのベルマウス５０を備えている。しかしながら、本実施の形態１に係る送風機１００のプロペラファン１においては、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り角度βが９０°以上となっている。図１０に示すように、反り返り角度βが９０°以上となっている範囲では、反り返り角度βが９０°より小さい場合と比べ、漏れ流れは、気流Ｆの上流側へ向かう成分が大きくなり、ベルマウス５０の円筒部５２に向かう成分を小さくすることができる。また、ベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４との距離を大きくすることができる。このため、本実施の形態１に係る送風機１００は、翼端渦Ｗがベルマウス５０の円筒部５２と干渉することを抑制でき、翼１０の外周縁１４周辺の空気が乱れることを抑制できる。したがって、本実施の形態１に係る送風機１００は、ベルマウス５０の壁面での圧力変動を抑制でき、騒音を低減できる。
【００３８】
なお、翼１０の形状に応じて、漏れ流れの強い領域が変わる。このため、反り返り角度βが９０°以上となっている範囲は、漏れ流れの強い領域とすることが好ましい。また、漏れ流れが強いほど、反り返り角度βを大きくすることが好ましい。本実施の形態１に係る送風機１００においては、翼１０の外周縁１４の大部分は、ベルマウス５０の円筒部５２及び拡大部５３と、回転軸２と垂直な方向に対向している。このため、本実施の形態１では、翼１０の外周縁１４において、翼弦の中央付近よりも後縁１２側で、漏れ流れが強くなる。このため、本実施の形態１では、翼弦の中央付近よりも後縁１２側において、反り返り角度βを９０°以上とすることが好ましい。
【００３９】
また、図５〜図７に示す反り返り部２０の反り返り幅Ｌａは、次のような寸法とすることが好ましい。具体的には、図５〜図７に示す投影図において、反り返り点２１と外周端１８との間の回転軸２と垂直な方向の長さを、反り返り幅Ｌａとする。内周点１７と外周端１８との間の回転軸２と垂直な方向の長さを、翼幅Ｌｃとする。この場合、反り返り幅Ｌａは、翼幅Ｌｃの１０％以下の長さであることが好ましい。反り返り幅Ｌａを長くしすぎると、プロペラファン１の送風能力が低下する傾向がみられたためである。
【００４０】
また、図５〜図７に示す反り返り部２０の反り返り高さＬｂは、次のような寸法とすることが好ましい。具体的には、図５〜図７に示す投影図において、反り返り点２１と外周端１８との間の回転軸２方向の長さを、反り返り高さＬｂとする。この場合、反り返り高さＬｂは、翼幅Ｌｃの１０％以下の長さであることが好ましい。反り返り高さＬｂを長くしすぎると、騒音レベルが悪化する傾向がみられたためである。
【００４１】
最後に、本実施の形態１に係る送風機１００の騒音抑制効果を検証した際の検証結果を紹介する。
【００４２】
図１１は、プロペラファンの翼の反り返り部と騒音との関係とを検証した図である。図１１の横軸は、流量係数となっている。また、図１１の縦軸は、比騒音レベルである。また、図１１の曲線Ｃ１は、本実施の形態１に係る送風機１００の検証結果である。図１１の曲線Ｃ２は、比較例３に係る送風機２００ｃの検証結果である。すなわち、図１１の曲線Ｃ２は、本実施の形態１に係るベルマウス５０と、従来より存在する一般的な反り返り角度の反り返り部２２０を備えたプロペラファン２０１とを組み合わせた送風機の検証結果である。図１１の曲線Ｃ３は、本実施の形態１に係るベルマウス５０と、反り返り部が設けられていないプロペラファンとを組み合わせた送風機の検証結果である。なお、曲線Ｃ３のプロペラファンは、反り返り部が設けられていないこと以外、本実施の形態１に係るプロペラファン１と同様の構成となっている。
【００４３】
図１１に示すように、反り返り部２２０を備えたプロペラファン２０１の場合、反り返り部が設けられていないプロペラファンと比べると、騒音を抑制できていた。しかしながら、例えば流量係数０．３５付近からわかるように、流量係数の大きい高風量の動作点では、反り返り部２２０を備えたプロペラファン２０１は、反り返り部が設けられていないプロペラファンと比べ、騒音抑制効果がほとんど表れなかった。すなわち、反り返り角度βが９０°となっている範囲がないプロペラファン２０１は、流量係数の大きい高風量の動作点では、騒音抑制効果がほとんど表れなかった。一方、反り返り部２０を備えた本実施の形態１に係るプロペラファン１は、流量係数の小さい低風量の動作点から流量係数の大きい高風量の動作点にいたるまで、反り返り部２２０を備えたプロペラファン２０１及び反り返り部が設けられていないプロペラファンと比べ、騒音を低減できていることがわかった。
【００４４】
図１２は、翼の反り返り部の反り返り高さと騒音との関係とを検証した図である。図１２の横軸は、送風機の風量となっている。また、図１２の縦軸は、比騒音レベルである。また、図１２の曲線Ｃ４は、本実施の形態１に係るプロペラファン１において反り返り高さＬｂを翼幅Ｌｃの１０％以下とした場合の、送風機１００の検証結果である。図１２の曲線Ｃ５は、本実施の形態１に係るプロペラファン１において反り返り高さＬｂを翼幅Ｌｃの１０％より長くした場合の、送風機１００の検証結果である。図１２の曲線Ｃ６は、本実施の形態１に係るベルマウス５０と、反り返り部が設けられていないプロペラファンとを組み合わせた送風機の検証結果である。なお、曲線Ｃ６のプロペラファンは、反り返り部が設けられていないこと以外、本実施の形態１に係るプロペラファン１と同様の構成となっている。
【００４５】
図１２に示すように、反り返り部２０を備えたプロペラファン１の場合、反り返り部が設けられていないプロペラファンと比べると、騒音を抑制できていた。また、反り返り高さＬｂを翼幅Ｌｃの１０％以下とした場合、騒音をより抑制できることがわかった。
【００４６】
以上、本実施の形態１に係る送風機１００は、回転軸２を中心に回転するプロペラファン１と、プロペラファン１の外周側を囲うベルマウス５０とを備えている。プロペラファン１は、ボス３と、ボス３から該ボス３の外周側へ突出する複数の翼１０とを備えている。翼１０のそれぞれは、外周部に、プロペラファン１が回転した際に回転軸２方向に発生する気流Ｆの上流側に屈曲した反り返り部２０を備えている。ベルマウス５０は、気流Ｆの流れ方向に沿って直径が漸次縮小する縮流部５１と、縮流部５１によって導かれた気流Ｆが流れる円筒部５２とを備えている。また、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０と翼１０のそれぞれを観察した際、翼１０の外周縁１４の９０％以上の範囲が、ベルマウス５０と対向している。翼１０のそれぞれにおいて、プロペラファン１の回転軸２を中心とする任意の半径の円を、仮想円Ｒとする。仮想円Ｒを通り回転軸２と平行な面で翼１０を切断した際の断面を、第１断面３０とする。第１断面３０における翼弦線上の任意の一点を、仮想点３１とする。第１断面３０における仮想点３１から翼１０の前縁１１までの距離を、第１断面３０における仮想点３１から翼１０の後縁１２までの距離で除算した値を、位置比Ｐとする。仮想円Ｒの半径を変更しながら位置比Ｐが同じとなる点を連ねていった際に形成される線を、仮想線ＳＬとする。仮想線ＳＬを通り回転軸２と平行な面で翼１０を切断した際の断面を、第２断面４０とする。回転軸２を通る平面に第２断面４０を投影した図を、投影図とする。投影図において、翼１０の圧力面１５とボス３との交点を、内周点１７とする。投影図において、反り返り部２０の圧力面１５での屈曲点を反り返り点２１とする。投影図において、内周点１７を通り回転軸２と垂直な直線を、第１直線Ｌ１とする。投影図において、内周点１７と圧力面１５上の任意の点とを通る直線を、第２直線Ｌ２とする。投影図において、翼１０の外周端１８を通る接線を、第３直線Ｌ３とする。第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とがなす角度のうち、プロペラファン１の外周側へ広がる鋭角の角度を、翼傾き角度αとする。翼傾き角度αが第１直線Ｌ１に対して気流Ｆの上流側に広がる方向を、翼傾き角度αの正の方向とする。翼傾き角度αが第１直線Ｌ１に対して気流Ｆの下流側に広がる方向を、翼傾き角度αの負の方向とする。第２直線Ｌ２が反り返り点２１を通るときの翼傾き角度αを、第１翼傾き角度α１とする。第２直線Ｌ２と第３直線Ｌ３とがなす角度のうち、プロペラファン１の外周側へ広がり、気流Ｆの上流側へ広がる角度を、反り返り角度βとする。このように第１翼傾き角度α１及び反り返り角度βを定義した場合、本実施の形態１に係る送風機１００は、位置比Ｐが少なくとも１以上となる範囲では、第１翼傾き角度α１が負の値となっている。また、本実施の形態１に係る送風機１００は、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り角度βが９０°以上となっている。
【００４７】
本実施の形態１に係る送風機１００においては、位置比Ｐが少なくとも１以上となる範囲では、第１翼傾き角度α１が負の値となっている。このため、本実施の形態１に係る送風機１００は、プロペラファン１の翼１０の回転軸２方向の長さを抑制することができ、上述のように、翼端渦に起因する騒音を低減できる。また、本実施の形態１に係る送風機１００は、回転軸２と垂直な方向にベルマウス５０の円筒部５２と翼１０の外周縁１４とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り角度βが９０°以上となっていることにより、上述のように、翼端渦に起因する騒音をさらに低減できる。したがって、本実施の形態１に係る送風機１００は、ダクトタイプのベルマウスを備えた送風機において、翼端渦に起因する騒音を従来よりも低減できる。
【００４８】
実施の形態２．
プロペラファン１の翼１０の形状を以下のように構成することにより、翼端渦に起因する騒音をより低減できる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、実施の形態１と同一の機能及び構成については実施の形態１と同一の符号を用いて述べることとする。
【００４９】
図１３は、本実施の形態２に係るプロペラファンの翼の第２断面を、該プロペラファンの回転軸を通る平面に投影した投影図である。なお、図１３では、２本の第２直線Ｌ２を記載している。１本目の第２直線Ｌ２は、反り返り点２１を通る第２直線Ｌ２である。２本目の第２直線Ｌ２は、後述する中間屈曲部１９の圧力面１５での屈曲点である反り返り点１９ａを通る第２直線Ｌ２である。
【００５０】
本実施の形態２に係るプロペラファン１の翼１０のそれぞれは、内周縁１３と反り返り部２０との間に、中間屈曲部１９を備えている。また、回転軸２を通る平面に第２断面４０を投影した投影図において、内周点１７からプロペラファン１の外周側へ翼１０を見ていった際、中間屈曲部１９において負圧面１６側に屈曲している。このように各翼１０を構成することにより、圧力面１５に沿って半径方向外側へ流れる空気は、中間屈曲部１９において気流Ｆの上流側に曲げられ、反り返り部２０に導かれる。このため、このように各翼１０を構成することにより、圧力面１５に沿って半径方向外側へ流れる空気を、外周端１８までスムーズに誘導することができる。したがって、このように各翼１０を構成することにより、ベルマウス５０の壁面での圧力変動をより抑制でき、翼端渦に起因する騒音をより低減できる。
【００５１】
ここで、回転軸２を通る平面に第２断面４０を投影した投影図において、内周点１７からプロペラファン１の外周側へ圧力面１５に沿って単位長さ移動した際の翼傾き角度αの変化量を、翼傾き角度αの変化率とする。このように翼傾き角度αの変化率を定義した場合、内周点１７と中間屈曲部１９との間の前記変化率は、中間屈曲部１９と反り返り部２０の反り返り点２１との間の前記変化率よりも小さくなっている。また、中間屈曲部１９と反り返り部２０の反り返り点２１との間の前記変化率は、反り返り部２０の反り返り点２１と外周端１８との間の前記変化率よりも小さくなっている。このように各翼１０を構成することにより、圧力面１５に沿って半径方向外側へ流れる空気を、徐々に気流Ｆの上流側に曲げていくことができる。このため、このように各翼１０を構成することにより、圧力面１５に沿って半径方向外側へ流れる空気を、外周端１８までさらにスムーズに誘導することができる。したがって、このように各翼１０を構成することにより、ベルマウス５０の壁面での圧力変動をさらに抑制でき、翼端渦に起因する騒音をさらに低減できる。
【００５２】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、反り返り部２０の反り返り高さＬｂの翼弦方向での変化について、特に言及しなかった。反り返り部２０の反り返り高さＬｂを、翼弦方向において本実施の形態３のように変化させてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、実施の形態１又は実施の形態２と同一の機能及び構成については実施の形態１又は実施の形態２と同一の符号を用いて述べることとする。
【００５３】
図１４は、本実施の形態３に係るプロペラファンを該プロペラファンの回転軸と垂直な方向から見た図である。図１５は、本実施の形態３に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。なお、図１４では、プロペラファン１が有する複数枚の翼１０のうち、１枚の翼１０のみを記載している。
【００５４】
図１４に示すように、位置比Ｐを変更しながら外周端１８を連ねていった際に形成される線を、曲線Ｌ１８とする。すなわち、曲線Ｌ１８は、翼１０の外周縁１４となる。また、図１４に示すように、位置比Ｐを変更しながら反り返り部２０の反り返り点２１を連ねていった際に形成される線を、曲線Ｌ２１とする。図１５は、曲線Ｌ１８及び曲線Ｌ２１を、図１４の回転方向θに展開した図となっている。なお、図１５の縦軸Ｚは、回転軸２方向を示している。すなわち、図１５は、位置比Ｐを変更しながら外周端１８及び反り返り点２１をプロットしていった図となっている。また、図１５に示す曲線Ｌ１８及び曲線Ｌ２１は、紙面右側が前縁１１側となり、紙面左側が後縁１２側となっている。
【００５５】
プロペラファン１の翼１０の外周縁１４近傍に発生する翼端渦は、プロペラファン１が高風量側で動作する場合と、プロペラファン１が低風量側で動作する場合とでは、発生位置及び軌跡が大きく異なる。プロペラファン１が高風量側で動作する場合、翼端渦は、翼１０の外周縁１４近傍において、翼弦の中央付近よりも前縁１１側で強くなる。このため、プロペラファン１が高風量側で動作することが多い場合、本実施の形態３のように、翼弦の中央付近よりも前縁１１側において、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を設けるのが好ましい。換言すると、プロペラファン１が高風量側で動作することが多い場合、各翼１０は、位置比Ｐが１よりも小さくなる範囲に、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を備えていることが好ましい。このように翼１０を構成することにより、プロペラファン１が高風量側で動作した際、翼端渦が強くなる領域において、翼端渦を発生させる漏れ流れにおけるベルマウス５０の円筒部５２に向かう成分をより小さくすることができ、ベルマウス５０の壁面での圧力変動をより抑制できる。したがって、このように翼１０を構成することにより、プロペラファン１が高風量側で動作した際の騒音抑制効果が向上する。
【００５６】
参考として、本実施の形態３に係る送風機１００の騒音抑制効果を検証した際の検証結果を紹介する。
【００５７】
図１６は、本実施の形態３に係る送風機の騒音抑制効果を検証した図である。図１６の横軸は、流量係数となっている。また、図１６の縦軸は、比騒音レベルである。また、図１６の曲線Ｃ７は、本実施の形態３に係る送風機１００の検証結果である。図１６の曲線Ｃ８は、本実施の形態３に係るベルマウス５０と、反り返り部が設けられていないプロペラファンとを組み合わせた送風機の検証結果である。なお、曲線Ｃ８のプロペラファンは、反り返り部が設けられていないこと以外、本実施の形態１に係るプロペラファン１と同様の構成となっている。
【００５８】
図１６に示すように、本実施の形態３に係る送風機１００は、反り返り部が設けられていないプロペラファンを用いた送風機と比べ、流量係数の小さい低風量の動作点から流量係数の大きい高風量の動作点にいたるまで、騒音を抑制できていた。また、本実施の形態３に係る送風機１００は、例えば流量係数０．３付近からわかるように、反り返り部が設けられていないプロペラファンを用いた送風機と比べ、流量係数の大きい高風量の動作点において、騒音抑制効果が特に高かった。
【００５９】
実施の形態４．
反り返り部２０の反り返り高さＬｂを、翼弦方向において本実施の形態４のように変化させてもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同一の機能及び構成については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同一の符号を用いて述べることとする。
【００６０】
図１７は、本実施の形態４に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。この図１７は、本実施の形態４に係るプロペラファン１の翼１０における曲線Ｌ１８及び曲線Ｌ２１を、実施の形態３で示した図１５と同様に展開した図となっている。
【００６１】
プロペラファン１が低風量側で動作する場合、翼端渦は、翼１０の外周縁１４近傍において、翼弦の中央付近よりも後縁１２側で強くなる。このため、プロペラファン１が低風量側で動作することが多い場合、本実施の形態４のように、翼弦の中央付近よりも後縁１２側において、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を設けるのが好ましい。ただし、後縁１２に反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を設けると、プロペラファン１が後縁１２の外周側で圧力上昇が大きくなる特徴をもつプロペラファンの場合には、送風機１００の送風性能の低下を招く。このため、プロペラファン１が低風量側で動作することが多い場合、翼弦の中央付近よりも後縁１２側であり、後縁１２でない箇所に、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を設けるのが好ましい。すなわち、本実施の形態４に係る翼１０の反り返り部２０においては、翼弦の中央付近よりも後縁１２側は、例えば、気流Ｆの上流側に凸となる形状となっている。換言すると、プロペラファン１が低風量側で動作することが多い場合、各翼１０は、位置比Ｐが１よりも大きくなる範囲であり、後縁１２でない箇所に、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を備えていることが好ましい。
【００６２】
このように翼１０を構成することにより、プロペラファン１が低風量側で動作した際、翼端渦が強くなる領域において、翼端渦を発生させる漏れ流れにおけるベルマウス５０の円筒部５２に向かう成分をより小さくすることができ、ベルマウス５０の壁面での圧力変動をより抑制できる。したがって、このように翼１０を構成することにより、プロペラファン１が低風量側で動作した際の騒音抑制効果が向上する。
【００６３】
参考として、本実施の形態３に係る送風機１００の騒音抑制効果を検証した際の検証結果を紹介する。
【００６４】
実施の形態３で示した図１６には、曲線Ｃ９として、本実施の形態４に係る送風機１００の検証結果も示している。図１６に示すように、本実施の形態４に係る送風機１００は、反り返り部が設けられていないプロペラファンを用いた送風機と比べ、流量係数の小さい低風量の動作点から流量係数の大きい高風量の動作点にいたるまで、騒音を抑制できていた。また、本実施の形態４に係る送風機１００は、例えば流量係数０．２付近からわかるように、反り返り部が設けられていないプロペラファンを用いた送風機と比べ、流量係数の小さい低風量の動作点において、騒音抑制効果が特に高かった。
【００６５】
実施の形態５．
反り返り部２０の反り返り高さＬｂを、翼弦方向において本実施の形態５のように変化させてもよい。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同様とし、実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同一の機能及び構成については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同一の符号を用いて述べることとする。
【００６６】
図１８は、本実施の形態５に係るプロペラファンにおける反り返り部の反り返り高さの翼弦方向での変化を説明するための図である。この図１８は、本実施の形態５に係るプロペラファン１の翼１０における曲線Ｌ１８及び曲線Ｌ２１を、実施の形態３で示した図１５と同様に展開した図となっている。
【００６７】
実施の形態３及び実施の形態４で示したように、反り返り高さＬｂが最大値となる箇所を異ならせることにより、プロペラファン１の風量に応じて、騒音を効果的に抑制することができる。このため、プロペラファン１が複数の風量の動作点においてよく動作する場合等には、図１８に示すように、前縁１１から後縁１２までの間の複数箇所において、反り返り高さＬｂが長くなる箇所を設けてもよい。このような場合、各翼１０は、前縁１１から後縁１２までの間に、反り返り高さＬｂが極値となる箇所を複数備えることとなる。なお、図１８に示す例では、各翼１０は、反り返り高さＬｂの極値として、１つの極小値Ｌｂ１と、１つの極大値Ｌｂ２とを備えている。
【００６８】
このように翼１０を構成することにより、複数の風量の動作点において、プロペラファン１が動作した際の騒音抑制効果が向上する。
【符号の説明】
【００６９】
１  プロペラファン、２  回転軸、３  ボス、１０  翼、１１  前縁、１２  後縁、１３  内周縁、１４  外周縁、１５  圧力面、１６  負圧面、１７  内周点、１８  外周端、１９  中間屈曲部、１９ａ  反り返り点、２０  反り返り部、２１  反り返り点、３０  第１断面、３１  仮想点、４０（４１，４２，４３）  第２断面、５０  ベルマウス、５１  縮流部、５２  円筒部、５３  拡大部、１００  送風機、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ  送風機（比較例）、２０１  プロペラファン（比較例）、２２０  反り返り部（比較例）、２５０  ベルマウス（比較例）、Ｆ  気流、Ｌ１  第１直線、Ｌ２  第２直線、Ｌ３  第３直線、Ｌ１８  曲線、Ｌ２１  曲線、Ｌａ  反り返り幅、Ｌｂ  反り返り高さ、Ｌｂ１  極小値、Ｌｂ２  極大値、Ｌｃ  翼幅、Ｐ  位置比、Ｒ  仮想円、ＳＬ（ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３）  仮想線、Ｗ  翼端渦、α  翼傾き角度、α１  第１翼傾き角度、β  反り返り角度。
【要約】
本開示に係る送風機は、回転軸を中心に回転するプロペラファンと、プロペラファンの外周側を囲うダクトタイプのベルマウスとを備えている。プロペラファンは、複数の翼を備えている。翼のそれぞれは、外周部に、プロペラファンが回転した際に回転軸方向に発生する気流の上流側に屈曲した反り返り部を備えている。プロペラファンは、翼弦の中央付近よりも後縁側となる範囲では、内周縁から反り返り部にかけて、気流の下流側に傾斜している。また、プロペラファンは、回転軸と垂直な方向にベルマウスの円筒部と翼の外周縁とが対向する範囲の少なくとも一部において、反り返り部の反り返り角度が９０°以上となっている。【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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