(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ部の外周に複数枚の翼が配置されて構成された軸流送風機において、
上記各翼には、翼負圧面における翼後縁付近に翼の輪郭形状の相似形に形成された突起が複数、当該突起の先端部が前記翼の先端部とほぼ同一向きにして前記翼の外縁部から前記ハブ部に向かって配設されるとともに、
前記ハブ側に配置されている前記突起の先端部は、当該突起よりも前記翼の外縁部側に配置されている前記突起の先端部よりも、前記翼の後縁側に位置するようにされていることを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
上記突起が、翼の輪郭形状の１／４〜１／２程度の縮小倍率の範囲で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の軸流送風機。
【請求項３】
上記突起の翼負圧面からの高さが、０．５〜２．５ｍｍ程度の範囲に設定された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】
上記突起が翼負圧面に接する幅が、１〜３ｍｍ程度の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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、空気調和装置の室外機や換気扇などに使用される軸流送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、軸流送風機の翼表面において空気流が剥離して送風性能が低下し、送風騒音が増大することを防止するために、翼負圧面に沿って流れる空気の流れを乱流境界層に遷移させる構造物（突起、窪み、溝等）を設置したものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−２２８９９５号公報や特開平１０−８２３９８号公報に記載の発明に係る軸流送風機では、翼負圧面の翼前縁付近に複数の突起を設置している。また、実用新案登録番号第２５８８７４６号公報記載の考案に係る軸流送風機や、特開平１−１０６９９８号公報記載の発明に係る軸流送風機では、翼負圧面の翼前縁付近に窪みや溝を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような軸流送風機では、空気の流れを乱流境界層に遷移させる突起や窪み等の構造物が、翼負圧面における翼前縁付近に設置されて、翼負圧面に沿って流れる空気流の剥離を翼後縁側へ移動させるものであるため、この空気の剥離による送風性能の低下や送風騒音の増大が、必ずしも十分に回避できるものとは言えない。
【０００５】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、送風性能を向上でき、且つ送風騒音を低減できる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に記載の発明は、ハブ部の外周に複数枚の翼が配置されて構成された軸流送風機において、上記各翼には、翼負圧面における翼後縁付近に翼の輪郭形状の相似形に形成された突起が複数、当該突起の先端部が前記翼の先端部とほぼ同一向きにして前記翼の外縁部から前記ハブ部に向かって配設されるとともに、
前記ハブ側に配置されている前記突起の先端部は、当該突起よりも前記翼の外縁部側に配置されている前記突起の先端部よりも、前記翼の後縁側に位置するようにされていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記突起が、翼の輪郭形状の１／４〜１／２程度の縮小倍率の範囲で形成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記突起の翼負圧面からの高さが、０．５〜２．５ｍｍ程度の範囲に設定されたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記突起が翼負圧面に接する幅が、１〜３ｍｍ程度の範囲に設定されたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記発明によれば、各翼には、翼負圧面における翼後縁付近に突起が設けられたことから、送風機の回転により、翼前縁側から翼後縁側へ翼負圧面に沿って流れる空気は、翼前縁付近においては層流となって層流境界層を形成し、翼後縁付近においては突起により乱流となって乱流境界層を形成し、ともに翼負圧面からの剥離が抑制される。このように、軸流送風機の回転時に、各翼における翼負圧面からの空気流の剥離が効果的に抑制されるので、この剥離による送風騒音を低減できるとともに、各翼の仕事量が増大して送風性能を向上させることができ、併せて、軸流送風機によるエネルギー消費量を低減できる。
【００１２】
この場合に翼負圧面に形成される突起が翼の輪郭形状の相似形に形成された突起が複数、当該突起の先端部が前記翼の先端部とほぼ同一向きにして前記翼の外縁部から前記ハブ部に向かって配設されるとともに、前記ハブ側に配置されている前記突起の先端部は、当該突起よりも前記翼の外縁部側に配置されている前記突起の先端部よりも、前記翼の後縁側に位置するようにされていることから、翼負圧面を流れる空気の流れ方向において、突起により空気流を乱流化する動作領域が広範囲となり、翼後縁付近を流れる空気の翼負圧面からの剥離防止を安定化できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る軸流送風機の一実施の形態であるプロペラファンが適用された空気調和装置の室外機を示す正面図である。
【００１７】
空気調和装置は、室外機１０と図示しない室内機とが冷媒配管（不図示）により接続され、これらの間を冷媒が循環することにより冷房運転または暖房運転がなされる。室外機１０は、室外に設置されて外気と冷媒とを熱交換し、冷房運転時には冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込むものである。
【００１８】
室外機１０は、ケーシング１１内に圧縮機１２、アキュムレータ１３、四方弁１４、熱交換器１５、及び軸流送風機としてのプロペラファン１６を有して構成される。このプロペラファン１６は、図２に示すようにファンモータ１７に連結され、このファンモータ１７が支持板１８に支持されて熱交換器１５の前方に配置される。このプロペラファン１６のファンモータ１７による駆動によって、空気（外気）が図２の矢印Ａの如く熱交換器１５の内側から外側へ送風されて、熱交換器１５内の冷媒と外気とが熱交換される。
【００１９】
さて、上記プロペラファン１６は、図３及び図４に示すように、ハブ部１９と、このハブ部１９の外周に所定ピッチで配置された複数枚（例えば３枚）の同一形状の翼２０とを有して構成される。これらのハブ部１９及び翼２０は、例えば一体に樹脂成形される。
【００２０】
ハブ部１９は、ファンモータ１７のモータシャフト２１（図２）が挿通され、ファンモータ１７の駆動により各翼２０を図４の矢印Ｎ方向に回転させる。また、このハブ部１９は、外径がほぼ三角柱形状に構成されている。
【００２１】
上記翼２０は、矢印Ｎ方向の回転により、その翼前縁２２側から翼後縁２３側へ向かい翼負圧面２４（翼裏面）に沿って空気（外気）を流動させ、この空気を全体として、プロペラファン１６の裏側から表側へ図２の矢印Ａ方向に送風する。
【００２２】
各翼２０には、翼負圧面２４における翼後縁２３付近、つまり各翼２０の翼弦長Ｌにおけるほぼ中央位置から翼後縁２３に至る領域に、１または複数（例えば２個）の突起２５が一体に設けられる。この突起２５は、図４に示すように、翼２０の輪郭形状の相似形状であり、翼２０の輪郭を１／２〜１／４程度の範囲で縮小したものである。図４において、各翼２０の翼外周縁２６側の突起２５は翼２０の輪郭の１／３の相似形であり、また、翼内周縁２７側の突起２５は翼２０の輪郭の１／４の相似形である。
【００２３】
突起２５を翼２０の輪郭の１／２〜１／４程度の範囲としたのは、１／２以上では、翼負圧面２４における突起２５の占有領域が大きすぎ、また、突起２５を翼２０の輪郭の１／４以下としたのでは、突起２５による後述の乱流化作用が不十分となるからである。
【００２４】
また、これらの突起２５は、先端部２５Ａを翼２０の先端部２０Ａとほぼ同一向きにして配設される。
【００２５】
更に、突起２５は、図５に示すように、翼負圧面２４からの高さＨが０．５〜２．５ｍｍ程度の範囲に設定され、また、翼負圧面２４に接する底面幅Ｗが１〜３ｍｍ程度の範囲に設定される。
【００２６】
突起２５の高さＨを上記範囲に設定した理由は、突起２５の底面幅Ｗを２ｍｍとし、定格風量を送風するようにプロペラファン１６を回転させたとき、図７（Ａ）に示すように、後述の送風騒音を低減するためには、突起２５の高さＨが０．５〜２．５ｍｍの範囲にあることが望ましく、また、図７（Ｂ）に示すように、ファンモータ１７の消費電力を低減するためには、突起２５の高さＨが２．５ｍｍ以下であることが望ましいからである。
【００２７】
また、突起２５の底面幅Ｗを上記範囲に設定した理由は、この突起２５の高さＨを１ｍｍとし、定格風量を送風するようにプロペラファン１６を回転させたとき、図８（Ａ）に示すように、送風騒音を低減するためには、突起２５の底面幅Ｗが１〜３ｍｍの範囲にあることが望ましく、また、図８（Ｂ）に示すように、ファンモータ１７の消費電力を低減するためには、突起２５の底面幅Ｗが３ｍｍ以下であることが望ましいからである。
【００２８】
この突起２５は、翼２０の翼負圧面２４に沿って空気が流れたときに、図５（Ａ）に示すように、それらの先端部２５Ａが空気の流れを乱流化し始め、その後全長に亘りその乱流化を促進することから、突起２５が形成された翼負圧面２４上に乱流境界層２９（図６（Ａ））を形成し、この領域の翼負圧面２４からの空気の剥離を抑制する。
【００２９】
従って、翼２０の翼負圧面２４に上述のような突起２５が存在しない場合には、プロペラファン１６の回転時に、図６（Ｂ）に示すように、翼２０の翼前縁２２側から翼後縁２３側へ翼負圧面２４に沿って流れる空気は、翼２０の翼前縁２２から翼弦長Ｌにおけるほぼ中央位置に至る領域では層流境界層２８を形成するものの、翼２０の翼弦長Ｌにおけるほぼ中央位置から翼後縁２３側の領域においては、層流境界層２８が翼負圧面２４から剥離し、送風騒音の増大や送風性能の低下を来す。
【００３０】
これに対し、翼２０の翼負圧面２４に上述の突起２５が設けられた場合には、プロペラファン１６の回転時に、図６（Ａ）に示すように、翼２０の翼前縁２２側から翼後縁２３側へ翼負圧面２４に沿って流れる空気は、翼２０の翼前縁２２から翼弦長Ｌにおけるほぼ中央位置に至る領域では、図６（Ｂ）と同様に層流境界層２８を形成し、翼２０の翼弦長Ｌにおけるほぼ中央位置からほぼ翼後縁２３に至る領域では突起２５による乱流化作用で、層流境界層２８よりも剥離しにくい乱流境界層２９を形成するので、翼負圧面２４から剥離せずに翼負圧面２４に沿って流れる。このため、上記空気流の剥離に伴う送風騒音の発生や、送風性能の低下が抑制される。
【００３１】
以上のことから、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００３２】
▲１▼プロペラファン１６の各翼２０には、翼負圧面２４における翼中央から翼後縁付近に突起２５が設けられたことから、プロペラファン１６の回転により、翼前縁２２側から翼後縁２３側へ翼負圧面２４に沿って流れる空気は、翼前縁２２付近においては層流となって層流境界層２８を形成し、翼後縁２３付近においては突起２５により乱流となって乱流境界層２９を形成し、ともに翼負圧面２４からの剥離が抑制される。このようにプロペラファン１６の回転時に、各翼２０における翼負圧面２４からの空気流の剥離が効果的に抑制されるので、この剥離による送風騒音を低減できるとともに、各翼２０の仕事量が増大して送風性能を向上させることができ、併せて、プロペラファン１６によるエネルギー消費量を低減できる。
【００３３】
▲２▼プロペラファン１６の各翼２０における翼負圧面２４に形成された突起２５が翼２０の輪郭形状の相似形に形成され、この突起２５が翼２０とほぼ同一向きであることから、翼負圧面２４を流れる空気の流れ方向において、突起２５により空気流を乱流化する作用領域が広範囲となり、翼後縁２３付近を流れる空気の翼負圧面２４からの剥離防止を安定化できる。
【００３４】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、プロペラファン１６が室外機１０のケーシング１１に配設されたものを述べたが、換気扇や冷蔵庫などに適用されるものでも良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る軸流送風機によれば、ハブの外周に複数枚配置された各翼には、翼負圧面における翼後縁付近に突起が設けられたことから、送風性能を向上でき、且つ送風騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸流送風機の一実施の形態であるプロペラファンが適用された空気調和装置の室外機を示す正面図である。
【図２】図１の室外機における主要部を示す縦断面図である。
【図３】図１及び図２のプロペラファンを示す斜視図である。
【図４】図３のＩＶ矢視図である。
【図５】（Ａ）は、図４の突起による空気の乱流化作用を示す斜視図であり、（Ｂ）は、図５（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）は、図４における翼の外周付近のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した断面図に、翼負圧面を流れる空気の流れ状態を付加した図であり、（Ｂ）は、図４の突起がない翼の翼負圧面を流れる空気の流れ状態を示す図６（Ａ）に対応する断面図である。
【図７】図４の突起の底面幅を一定とし、突起の高さを変更したときの送風騒音値と消費電力値を示すグラフである。
【図８】図４の突起の高さを一定とし、突起の底面幅を変更したときの送風騒音値と消費電力値を示すグラフである。
【符号の説明】
１６  プロペラファン（軸流送風機）
１９  ハブ部
２０  翼
２２  翼前縁
２３  翼後縁
２４  翼負圧面
２５  突起
Ｈ  高さ
Ｗ  底面幅
【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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