JP2000018193A - 送風機用羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送風機用羽根車の翼部前縁から負圧面側の流
れをスムーズにして、送風性能を向上させ、かつ騒音を
低減させる。 【解決手段】 エアフォイル構造の翼３，３・・・を備
えてなる送風機用羽根車１において、翼３，３・・・と
の間に所定の間隔を保ち、翼３，３・・・の前縁３ａ，
３ａ・・・から負圧面３ｃ，３ｃ・・・側にかけて所定
曲率のアール面を描いて延びる薄板４，４・・・を設
け、翼３，３・・・の前縁３ａ，３ａ・・・付近から負
圧面３ｃ，３ｃ・・・側に所定の隙間をもつ２重翼構造
部を形成し、同部分における気流の剥離を防止するとと
もに負圧面部の再層流化を図り、全体の流れをスムーズ
にすることにより、送風性能を向上させるとともに低騒
音化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、送風機用羽根車
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば空気調和機用室外機などの
送風機では、一般に軸流ファン又は斜流ファンなどの静
圧の低い羽根車が使用されている。そのような軸流ファ
ン（プロペラファン）の羽根車１の構造の一例を図１４
および図１５に示す。

【０００３】図中、符号２は略円筒形のハブであり、該
ハブ２の外周には複数枚（３枚）の翼３，３・・・が送
風方向に所定の傾斜角を有して所定のピッチで設けられ
ている。そして、これらの各翼３，３・・・は、静圧が
低いことから例えば図１６に示すような断面構造の薄板
翼３が採用され、かつその外周側ほど翼弦長が大きく、
さらに前縁３ａ側が回転方向に前進した形状のものとな
っている。

【０００４】しかし、このような薄板翼構造の羽根車１
の場合、例えば当該羽根車１の回転時に、図１６に示す
ように、上記翼３の前縁部３ａや該前縁部３ａから後縁
３ｂ部までの負圧面３ｃ側の全体に亘って流れの剥離が
生じ易く、その圧力変動により送風性能が低下するとと
もに空力騒音が発生する問題が生じる。

【０００５】そこで、このような問題を解決するため
に、上記翼３，３・・・の断面形状を図１６のような薄
板翼構造から、例えば図１７に示すような空力性能が良
いエアフォイル構造、すなわち厚翼構造にすると、送風
機の送風性能が改善され、騒音を低減することができる
ことが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
エアフォイル翼にした場合、翼面の流れは前述のような
薄い翼に比べて安定するが、流れが流入する前縁３ａ近
傍の負圧面３ｃにおいて発生する剥離現象を解消するこ
とは困難であり、それによる騒音や空力性能の劣化は免
れることはできなかった。例えば上記前縁３ａ部下面に
厚肉部を設けるなどの方法により同前縁３ａ部の翼厚さ
を増加させることによって、上記のような前縁剥離をあ
る程度抑制することは可能であるが、この方法では翼３
の厚さが増すために羽根車１の重量が重くなったり、多
くの成形材料を必要とするためにコストが増えるなどの
問題が生じる。

【０００７】本願発明は、上記のようなエアフォイル構
造の翼を備えてなる送風機用羽根車において、翼との間
に所定の間隔を保ち、翼の前縁付近から負圧面側にかけ
て所定曲率のアール面を描いて延びる薄板を設けること
によって、前縁部の流れを改善する隙間を形成し、前縁
付近の気流の剥離を防止するとともに、当該隙間によっ
て負圧面側の流れの再層流化を図ることにより、翼の負
圧面全体における流れをより安定にして送風音を可及的
に低減するようにした騒音低減効果の高い送風機用羽根
車を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願各発明の送風機用羽
根車は、上記の目的を達成するために、それぞれ次のよ
うな課題解決手段を備えて構成されている。

【０００９】（１） 請求項１の発明 すなわち、先ず本願請求項１の発明の送風機用羽根車
は、例えば図１〜図１３に示すように、エアフォイル構
造の翼３，３・・・を備えてなる送風機用羽根車１にお
いて、翼３，３・・・との間に所定の間隔を保ち、翼
３，３・・・の前縁３ａ，３ａ・・・から負圧面３ｃ，
３ｃ・・・側にかけて所定曲率のアール面を描いて延び
る薄板４，４・・・を設けたことを特徴としている。

【００１０】このような構成にすると、翼３，３・・・
の負圧面３ｃ，３ｃ・・・の前縁部領域が所定寸法の隙
間をもった２重翼構造体となり、薄板４，４・・・の存
在により翼３，３・・・に流入した流れの前縁部領域で
の剥離を防止することができる。また上記薄板４，４・
・・と翼３，３・・・との間の隙間を流れる間に流れが
再層流化されるため、翼３，３・・・の負圧面３ｃ，３
ｃ・・・全体における流れがより安定するようになる。
その結果、ファンの騒音が低減するとともに、気流の翼
３，３・・・部分への流入抵抗が減少するためにファン
効率が向上し、ファンの運転による消費エネルギーを低
減することができる。

【００１１】（２） 請求項２の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１の発明の構
成において、薄板４は、翼３のハブ２側からチップ側付
近までに亘って設けられていることを特徴としており、
それにより略翼３，３・・・のハブ２側からチップ側付
近までの翼前縁部全体において、上述した請求項１の発
明の作用を実現することができる。

【００１２】（３） 請求項３の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１又は２の発
明の構成において、翼３と薄板４との間の間隔が、翼前
縁３ａ付近から負圧面３ｃ側にかけて一定の寸法に形成
されていることを特徴としている。

【００１３】そして、同一定寸法間隔の隙間により、上
記請求項１又は２の発明の作用が実現される。

【００１４】（４） 請求項４の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１又は２の発
明の構成において、翼３と薄板４との間の間隔が、翼３
の前縁３ａ付近から負圧面３ｃ側にかけて次第に大きく
なるような寸法に形成されていることを特徴としてい
る。

【００１５】そして、同次第に大きくなる寸法間隔の隙
間により、上記請求項１又は２の発明の作用が、より有
効に実現される。

【００１６】すなわち、以上のように翼３と薄板４との
間隔を上流から下流に次第に大きくすると、隙間部の流
れの圧力損失が小さくなるので、その流れがよりスムー
ズになり、前縁部領域の剥離抑制効果が向上する。

【００１７】（５） 請求項５の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１，２，３又
は４の発明の構成において、薄板４の翼弦方向の幅を、
ハブ２側からチップ側にかけて略一定に形成したことを
特徴としている。

【００１８】そして、同ハブ２側からチップ側にかけて
翼弦方向の幅が略一定の薄板４と翼３との間に形成され
る隙間によって、上記請求項１，２，３又は４の発明の
作用が実現される。

【００１９】（６） 請求項６の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１，２，３又
は４の発明の構成において、薄板４の翼弦方向の幅を、
ハブ２側からチップ側にかけて次第に小さくなるように
形成したことを特徴としている。

【００２０】そして、同ハブ２側からチップ側にかけて
翼弦方向の幅が略一定の薄板４と翼３との間に形成され
る隙間によって、上記請求項１，２，３又は４の発明の
作用が、より有効に実現される。

【００２１】すなわち、以上のような構成によると、薄
板４の翼弦方向の幅を、ハブ２側からチップ側にかけて
略一定な状態で設けた請求項５の発明のものに比べて、
次のようなメリットを生じる。

【００２２】すなわち、一般に翼３のハブ２側は、翼３
の反りが大きいため、流れが剥離しやすい。またエアフ
ォイル構造の翼の場合、羽根車の強度を確保するために
ハブ２側の方が翼の厚さが大きくなっており、翼の負圧
面前縁付近の曲率も大きいので、翼の根元側ほど流れが
翼面から剥離しやすい。よって翼面のハブ２側の２重翼
構造部の翼弦方向の幅を大きくすると、より流れを安定
化させることができる。

【００２３】（７） 請求項７の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１，２，３，
４，５又は６の発明の構成において、薄板４と翼３と
は、相互の間に所定の間隔を保つスペーサ部材６，６・
・・を介して一体化されていることを特徴としている。

【００２４】したがって、該スペーサ部材６，６・・・
によって薄板４を翼３に対して、所定の間隔を保った状
態で、確実に固定一体化することができる。

【００２５】（８） 請求項８の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項７の発明の構
成において、スペーサ部材６，６・・・は、薄板４又は
翼３側に設けられている一方、それぞれ対応する翼３又
は薄板４側には該スペーサ部材６，６・・・の先端が嵌
合される凹部７，７・・・が設けられており、上記スペ
ーサ部材６，６・・・の先端を上記凹部７，７・・・に
嵌合することにより、上記薄板４が翼３に一体化されて
いることを特徴としている。

【００２６】したがって、薄板４は、当該薄板４又は翼
３に設けたスペーサ部材６，６・・・の先端を上記翼３
又は薄板４側に形成した凹部７，７・・・に嵌合するこ
とにより翼３に対して容易に一体化することができる。

【００２７】（９） 請求項９の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項７の発明の構
成において、スペーサ部材６，６・・・は、薄板４又は
翼３側に設けられており、その先端がそれぞれ対応する
翼３又は薄板４側に溶着されることにより、上記薄板４
が翼３に一体化されていることを特徴としている。

【００２８】したがって、薄板４は、当該薄板４又は翼
３に設けたスペーサ部材６，６・・・の先端を、それぞ
れ翼３又は薄板４に溶着することだけで翼３に対して容
易に一体化することができ、翼３又は薄板４側に凹部等
を加工する必要がなくなる。

【００２９】（１０） 請求項１０の発明 この発明の送風機用羽根車は、上記請求項１，２，３，
４，５，６，７，８又は９の発明の構成において、各翼
３，３・・・に対応する薄板４，４・・・を、ハブ２に
対応して取付けられる円形プレート５の外周に翼形状に
一体化し、該円形プレート５をハブ２に対して固定する
ことにより、薄板４，４・・・が各翼３，３・・・の前
縁３ａ，３ａ・・・付近から負圧面３ｃ側にかけて所定
の間隔を保って設けられる。

【００３０】したがって、円形プレート５を羽根車１側
のハブ２の前面に取付固定するのみで、容易に翼３，３
・・・に薄板４，４・・・を設けることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の送風機用羽根車
によると、エアフォイル構造を採用した厚翼の送風機用
羽根車の更なる低騒音化を図ることができ、より送風性
能、静音性能の高い送風機の実現が可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１〜図7は、
エアフォイル構造を採用した本願発明の実施の形態１に
係る送風機用羽根車の構成および作用を示している。

【００３３】先ず、図１は同送風機用羽根車1の斜視
図、図２は同正面図である。図中、符号２は略円筒形の
ハブであり、該ハブ２の外周には複数枚（３枚）のエア
フォイル構造を採用した厚壁の翼３，３・・・が送風方
向に所定の傾斜角を有して所定のピッチで設けられてい
る。

【００３４】該翼３，３・・・は、それぞれ例えば図２
および図３に示すように、その外周側ほど翼弦長が大き
く、また前縁３ａが回転方向に前進した形状のものとな
っている。

【００３５】そして、該翼３，３・・・は、それぞれそ
の前縁３ａ側が所定曲率の厚肉楕円構造に形成されてい
るとともに、同前縁３ａ側から後縁３ｂ側にかけて所定
曲率のアール面を描いて次第に薄肉構造となるように形
成されており、特に前縁３ａ側および後縁３ｂ側の各負
圧面は、それぞれ気流の剥離を有効に抑制できるように
カット面に近い緩やかな曲面形状に形成されている。そ
して、そのハブ２側（図６参照）では、反りが大きく、
また強度を確保するためにチップ側（図７参照）よりも
厚さが大きく形成されており、負圧面前縁付近の曲率も
大きくなっている。

【００３６】そして、上記のように形成されたエアフォ
イル構造の翼３，３・・・の前縁３ａ，３ａ・・・から
負圧面３ｃ，３ｃ・・・側部分には、さらに図５に示す
ように、当該翼３，３・・・との間に所定の間隔を保
ち、同翼３の前縁３ａ付近から負圧面３ｃ側にかけて所
定曲率（図６および図７に示されるように翼３の各部に
対応した同一曲率）のアール面を描いて延びる薄板４，
４・・・が設けられている。

【００３７】この薄板４，４・・・は、その翼弦方向の
幅（前縁４ｃと後縁４ｄ間の幅）を、例えば図２および
図４に示すように、ハブ２側４ｂからチップ側４ａにか
けて略一定にし、かつ翼３，３・・・のハブ２側からチ
ップ側付近までの略全体に亘って設けられている。

【００３８】該各翼３，３・・・に対して設けられる複
数枚の薄板４，４・・・は、例えば図３に示すように、
各翼３，３・・・に対応する各薄板４，４・・・を、そ
れぞれ上記羽根車１のハブ２に対応して取付けられる円
形プレート５の外周に上記各翼３，３・・・に対応した
同一のピッチで翼形状に一体化して構成し、その円形プ
レート５を上記羽根車１側のハブ２の前面に対して固定
することにより、当該薄板４，４・・・が、上記のよう
に各翼３，３・・・の前縁３ａ付近から負圧面３ｃ側に
かけて一定の間隔を保って設けられるようにしている。

【００３９】このような構成にすると、翼３，３・・・
のハブ２側からチップ側付近までの略翼３，３・・・全
体の前縁３ａ，３ａ・・・付近から負圧面３ｃ，３ｃ・
・・にかけて従来剥離を生じやすかった部分が、一定の
隙間をもった２重翼構造体となり、翼３，３・・・との
間に一定寸法間隔の隙間が形成される。

【００４０】その結果、例えば図６、図７に示すよう
に、ハブ２側からチップ側各領域において各翼３，３・
・・に流入した流れの前縁３ａ，３ａ・・・部での剥離
を薄板４，４・・・の存在によって有効に防止すること
ができる。また流入した空気が、上記隙間を流れる間に
再層流化されるため、翼３，３・・・の負圧面３ｃ，３
ｃ・・・全体における流れがより安定するようになる。
その結果、ファンの騒音が低減するとともに、気流の翼
３，３・・・への流入抵抗が減少するためにファン効率
が向上し、ファンの運転による消費エネルギーを低減す
ることができる。

【００４１】なお、上記翼３と薄板４間の隙間の大きさ
は、上記の場合、例えば翼３，３・・・の平均厚さの３
０％の寸法に形成したが、これは例えば同平均値の１０
〜５０％の範囲であれば十分に効果があると予測され
る。

【００４２】以上の結果、本実施の形態に係る送風機用
羽根車によると、エアフォイル構造を採用した厚翼の送
風機用羽根車の更なる低騒音化を図ることができ、より
送風性能、静音性能の高い送風機の実現が可能となる。

【００４３】（実施の形態２）次に図８は、本願発明の
実施の形態２に係る送風機用羽根車の翼部前縁の構成を
示している。

【００４４】該構成では、上記実施の形態１のものと同
様の薄板４を、例えば翼３に対し、翼３と薄板４との間
の間隔が、翼前縁３ａ付近から負圧面３ｃ側にかけて次
第に大きくなるような状態で、翼３とハブ２側からチッ
プ側付近までの略全体に亘って設けたことを特徴とする
ものである。

【００４５】このような構成にすると、上記実施の形態
１のように、薄板４と翼３との間隔が全体に一定である
場合に比べて、下流側の隙間が順次大きくなる分だけ、
隙間部での圧力損失が低減され、より隙間内の流れがス
ムーズになって上記前縁部での気流の剥離抑制効果が向
上する。

【００４６】（実施の形態３）図９〜図１１は、本願発
明の実施の形態３に係る送風機用羽根車の翼部の構成を
示している。

【００４７】該構成では、上記実施の形態１又は２のも
のと同様の薄板４を、翼３に対して相互の間に所定の間
隔を保つスペーサ部材６，６・・・を介して一体化する
ように構成するとともに、同スペーサ部材６，６・・・
を、図９および図１０のように薄板４側に一体成形して
設ける一方、対応する翼３側に該スペーサ部材６，６・
・・の先端が嵌合される凹部７，７・・・を設け、例え
ば図１１のようにして上記スペーサ部材６，６・・・の
先端を上記凹部７，７・・・に対して嵌合固定すること
により、上記薄板４を翼３に固定一体化したことを特徴
とするものである。

【００４８】このような構成にすると、薄板４，４・・
・を翼３，３・・・に対して、正確に所定の間隔を保っ
た状態で容易に固定一体化することができる。

【００４９】なお、この場合、必要に応じて接着剤が用
いられることは言うまでもない。また、スペーサ部材
６，６・・・を翼３側に、他方凹部７，７・・・を薄板
４側に設けることもできる。

【００５０】（実施の形態４）次に図１２は、本願発明
の実施の形態４に係る送風機用羽根車の翼部の構成を示
している。

【００５１】該構成では、上記実施の形態３のものと同
様のスペーサ部材６，６・・・を備えた薄板４，４・・
・を、翼３，３・・・に対して固定一体化するに際し、
例えば図１２に示すように、上記スペーサ部材６，６・
・・の先端を翼３，３・・・の取付面に対して例えば超
音波溶着することにより、固定一体化するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００５２】このような構成にすると、翼３，３・・・
側に上述のような凹部７，７を形成しなくても良くなる
ので、それだけ加工が容易になる。

【００５３】（実施の形態５）さらに図１３は、本願発
明の実施の形態５に係る送風機用羽根車の翼部の構成を
示している。

【００５４】該構成では、上記実施の形態１又は２のも
のと同様の薄板４が、その翼弦方向の幅（前縁４ｃと後
縁４ｄ間の幅）を、ハブ２側４ｂからチップ側４ａにか
けて次第に小さくなるようにして設けられていることを
特徴とするものである。

【００５５】このような構成によると、薄板４の翼弦方
向の幅を、ハブ２側からチップ側にかけて略一定な状態
で設けた実施の形態１のものに比べて、次のようなメリ
ットを生じる。

【００５６】すなわち、前述のように、一般に翼３のハ
ブ２側（根元側・・・図６）は、チップ側（外周側・・
・図７）に比べて翼３の反りが大きいため、流れが剥離
しやすい。またエアフォイル翼の場合、羽根車１の強度
を確保するため同ハブ２側の方が翼３の厚さが大きくな
っており、翼３の負圧面前縁付近の曲率が大きいので、
図６と図７の対比から明らかなように、ハブ２側ほど流
れが翼面から剥離しやすい傾向にある。従って翼面のハ
ブ２側の２重翼構造部の幅を大きくすると、それによっ
て、よりハブ２側の流れをより安定化させることがで
き、上記実施の形態１の作用をより有効に実現すること
ができる。

【００５７】（他の実施の形態）なお、図３に示す上記
実施の形態１のような構成を採用した場合においても、
上記薄板４と翼３との取付構造には、例えば図９〜図１
２に示すようなスペーサ部材６，６・・・を介した各種
の取付構造が採用される。

【００５８】そのような構成を採用すると、薄板４の支
持剛性が十分に向上し、高い遠心力にも耐えられるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る送風機用羽根車
の羽根車部の斜視図である。

【図２】同羽根車部の正面図である。

【図３】同羽根車部の分解斜視図である。

【図４】同羽根車の翼部の拡大正面図である。

【図５】同翼部の断面図である。

【図６】同翼部のハブ側の気流分布を示す説明図であ
る。

【図７】同翼部のチップ側の気流分布を示す説明図であ
る。

【図８】本願発明の実施の形態２に係る送風機用羽根車
の翼部前縁の断面図である。

【図９】本願発明の実施の形態３に係る送風機用羽根車
の翼部前縁の正面図である。

【図１０】同羽根車の翼部前縁の断面図である。

【図１１】翼部前縁の薄板の組付方法を示す断面図であ
る。

【図１２】本願発明の実施の形態４に係る送風機用羽根
車の翼部の断面図である。

【図１３】本願発明の実施の形態５に係る送風機用羽根
車の翼部の正面図である。

【図１４】従来の送風機用羽根車の羽根車部の斜視図で
ある。

【図１５】同羽根車部の正面図である。

【図１６】同羽根車部の翼部の断面図である。

【図１７】同翼部の改良例の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１は羽根車、２はハブ、３は翼、３ａは前縁、３ｂは後
縁、３ｃは負圧面、３ｄは圧力面、４は薄板、５はハブ
取付板である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアフォイル構造の翼（３），（３）・
   ・・を備えてなる送風機用羽根車（１）において、翼
   （３），（３）・・・との間に所定の間隔を保ち、翼
   （３），（３）・・・の前縁（３ａ），（３ａ）・・・
   付近から負圧面（３ｃ），（３ｃ）・・・側にかけて所
   定曲率のアール面を描いて延びる薄板（４），（４）・
   ・・を設けたことを特徴とする送風機用羽根車。
2. 【請求項２】 薄板（４）は、翼（３）のハブ（２）側
   からチップ側付近までに亘って設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の送風機用羽根車。
3. 【請求項３】 翼（３）と薄板（４）との間の間隔が、
   翼前縁（３ａ）から負圧面（３ｃ）側にかけて略一定の
   寸法に形成されていることを特徴とする請求項１又は２
   記載の送風機用羽根車。
4. 【請求項４】 翼（３）と薄板（４）との間の間隔が、
   翼（３）の前縁（３ａ）付近から負圧面（３ｃ）側にか
   けて次第に大きくなるような寸法に形成されていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の送風機用羽根車。
5. 【請求項５】 薄板（４）の翼弦方向の幅を、ハブ
   （２）側からチップ側にかけて略一定に形成したことを
   特徴とする請求項１，２，３又は４記載の送風機用羽根
   車。
6. 【請求項６】 薄板（４）の翼弦方向の幅を、ハブ
   （２）側からチップ側にかけて次第に小さくなるように
   形成したことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載
   の送風機用羽根車。
7. 【請求項７】 薄板（４）と翼（３）とは、相互の間に
   所定の間隔を保つスペーサ部材（６），（６）・・・を
   介して一体化されていることを特徴とする請求項１，
   ２，３，４，５又は６記載の送風機用羽根車。
8. 【請求項８】 スペーサ部材（６），（６）・・・は、
   薄板（４）又は翼（３）側に設けられている一方、それ
   ぞれ対応する翼（３）又は薄板（４）側には該スペーサ
   部材（６），（６）・・・の先端が嵌合される凹部
   （７），（７）・・・が設けられており、上記スペーサ
   部材（６），（６）・・・の先端を上記凹部（７），
   （７）・・・に嵌合することにより、上記薄板（４）が
   翼（３）に一体化されていることを特徴とする請求項７
   記載の送風機用羽根車。
9. 【請求項９】 スペーサ部材（６），（６）・・・は、
   薄板（４）又は翼（３）側に設けられており、その先端
   が、それぞれ対応する翼（３）又は薄板（４）側に溶着
   されることにより、上記薄板（４）が翼（３）に一体化
   されていることを特徴とする請求項７記載の送風機用羽
   根車。
10. 【請求項１０】 各翼（３），（３）・・・に対応する
    薄板（４），（４）・・・を、ハブ（２）に対応して取
    付けられる円形プレート（５）の外周に翼形状に一体化
    し、該円形プレート（５）をハブ（２）に対して固定す
    ることにより、薄板（４），（４）・・・が各翼
    （３），（３）・・・の前縁（３ａ），（３ａ）・・・
    付近から負圧面（３ｃ），（３ｃ）・・・側にかけて所
    定の間隔を保って設けられるようにしたことを特徴とす
    る請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の
    送風機用羽根車。