JP2012233420A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風性能の低下を抑制しつつ、騒音を低減することができる送風機を提供する。
【解決手段】回転駆動装置に連結するためのハブ５と、ハブ５の周囲に設けられ、外周縁６ｄ付近に圧力面６ｆ側から負圧面６ｅ側に反る上反り部６ｈを有する翼６と、を備え、上反り部６ｈの径方向の幅は、翼６の外周縁６ｄの後縁６ｃ寄りがベルマウス２に覆われた際に、ベルマウス２に覆われた範囲において翼６の前縁６ｂ側から後縁６ｃ側に向かうにつれて狭くなるように設定されるようにした。
【選択図】図７

Description

この発明は、送風機に関するものである。

送風機として、翼の外周縁付近に圧力面側から負圧面側に反る上反り部を有するものが提案されている。この送風機によれば、翼端渦を安定させることができる。これにより、騒音を低減することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１８４７９２号公報

しかしながら、特許文献１記載のものにおいては、上反り部を形成した分、送風性能が低下する。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、送風性能の低下を抑制しつつ、騒音を低減することができる送風機を提供することである。

この発明に係る送風機は、回転駆動装置に連結するためのハブと、前記ハブの周囲に設けられ、外周縁付近に圧力面側から負圧面側に反る上反り部を有する翼と、を備え、前記上反り部の径方向の幅は、前記翼の外周縁の後縁寄りがベルマウスに覆われた際に、前記ベルマウスに覆われた範囲において前記翼の前縁側から後縁側に向かうにつれて狭くなるように設定されたものである。

この発明によれば、送風性能の低下を抑制しつつ、騒音を低減することができる。

この発明の実施の形態１における送風機の断面図である。 この発明の実施の形態１における送風機の羽根車の斜視図である。 この発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。 この発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。 この発明の実施の形態１における送風機の要部平面図である。 この発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。 この発明の実施の形態１における送風機の要部断面図である。 この発明の実施の形態２における送風機の断面図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における送風機の断面図である。

図１の送風機は、プロペラファン式のものである。図１において、１は正面板である。正面板１の一面には、ベルマウス２が設けられる。ベルマウス２は、直管部２ａ、絞り部２ｂ、拡大部２ｃを備える。

直管部２ａは、略円筒状に形成される。絞り部２ｂは、直管部２ａの正面板１とは反対側に形成される。絞り部２ｂは、正面板１に近づくにつれて滑らかに狭まる。拡大部２ｃは、直管部２ａの正面板１側に形成される。拡大部２ｃは、正面板１に近づくにつれて滑らかに広がる。

ベルマウス２の中心には、回転軸３が設けられる。回転軸３の周りには、羽根車４が配置される。羽根車４は、ハブ５、複数の翼６を備える。ハブ５は、回転軸３に連結される。複数の翼６は、ハブ５の外周面に連結される。

次に、図２を用いて、翼６を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における送風機の羽根車の斜視図である。

図２においては、３枚の翼６が設けられる。各翼６は、接続縁６ａ、前縁６ｂ、後縁６ｃ、外周縁６ｄを備える。接続縁６ａは、ハブ５に連結される。前縁６ｂは、回転方向の前方側で接続縁６ａの一端に連結される。後縁６ｃは、回転方向の後方側で接続縁６ａの他側に連結される。外周縁６ｄは、前縁６ｂのハブ５とは反対側と後縁６ｃのハブ５とは反対側とに連結される。

翼６全体は、接続縁６ａから外周縁６ｄにかけて回転方向へ前進させた前進翼形状をなす。各翼６の一面は、負圧面６ｅとなる。各翼６の他面は、圧力面６ｆとなる。各翼６の外周縁６ｄ近傍には、線６ｇを起点として上反り部６ｈが形成される。

次に、図３を用いて、翼６の上反り部６ｈを説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。

図３に示すように、翼６の断面形状は、外周に向かうにつれて負圧面６ｅ側に傾斜する。翼６の断面形状は、上反り部６ｈの基点Ｐを境に圧力面６ｆ側から負圧面６ｅ側に反る。この結果、負圧面６ｅ側は凹状となる。これに対し、圧力面６ｆ側は凸状となる。

次に、図４を用いて、翼６の高さ方向の関係を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。

図４において、７ａは接続縁投影線である。接続縁投影線７ａは、回転軸３を含む同一平面に、回転軸３を中心として接続縁６ａを回転投影させたものである。７ｂは前縁投影線である。前縁投影線７ｂは、回転軸３を含む同一平面に、回転軸３を中心として前縁６ｂを回転投影させたものである。７ｃは後縁投影線である。後縁投影線７ｃは、回転軸３を含む同一平面に、回転軸３を中心として後縁６ｃを回転投影させたものである。７ｄは外周縁投影線である。外周縁投影線７ｄは、回転軸３を含む同一平面に、回転軸３を中心として外周縁６ｄを回転投影させたものである。

Ｈ１は、ハブ５及び前縁投影線７ｂの交点とハブ５及び後縁投影線７ｃの交点との中間点である。Ｒ２は、上反り部６ｈを含まない翼６の最大半径である。Ｈ２は、最大半径Ｒ２における前縁投影線７ｂと後縁投影線７ｃとの中間点である。本実施の形態においては、中間点Ｈ１よりも中間点Ｈ２の方が後縁投影線７ｃ側にある。

次に、図１を再び用いて、ベルマウス２と羽根車４との位置関係を説明する。
図１に示すように、翼６の外周縁投影線７ｄの後縁投影線７ｃ側は、所定間隔をあけてベルマウス２に覆われる。

次に、図５と図６とを用いて、上反り部６ｈを具体的に説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における送風機の要部平面図である。図６はこの発明の実施の形態１における送風機の羽根車の要部断面図である。

図５は、ハブ５と一つの翼６を上流側から見た図である。図５の矢印は、ハブ５の回転方向を示す。図５の一点鎖線のＡ１〜Ａ９は、回転軸３を含む平面を示す。図６のＢ１〜Ｂ９は、平面Ａ１〜Ａ９における翼６の断面を示す。

図６に示すように、翼６の断面Ｂ１〜Ｂ９の外周部の略全ては、圧力面６ｆ側から負圧面６ｅ側に反るような形状となる。すなわち、上反り部６ｈは、前縁６ｂ近傍から後縁６ｃ近傍の全域に渡って形成される。

Ｂ１〜Ｂ６に示すように、ベルマウス２よりも軸方向上方においては、上反り部６ｈの基点Ｐ（図６においては図示せず）と外周縁６ｄ（図６においては図示せず）との距離は略一定である。すなわち、上反り部６ｈの径方向の幅はほぼ一定である。

これに対し、Ｂ７〜Ｂ９に示すように、ベルマウス２の絞り部２ｂの下流端Ｑよりも下方においては、後縁６ｃに近づくにつれ、上反り部６ｈの基点Ｐが外周縁６ｄに近づく。すなわち、上反り部６ｈの径方向の幅は、後縁６ｃに向かうにつれて小さくなる。

また、翼６のハブ５側よりもベルマウス２側の方が下流側に設定される。このため、前縁６ｂ付近を除き、上反り部６ｈの基点Ｐの内周側においては、圧力面６ｆは、上反り部６ｈの基点Ｐに向かうにつれて下方に傾く。

次に、図１を用いて、羽根車４を回転させた際の空気の流れの概要を説明する。
モータ等の回転駆動装置（図示せず）の駆動力により、回転軸３が所定方向に回転する。この回転に追従して、ハブ５も回転する。この回転に追従して、翼６も回転する。

この回転により、空気は、白抜矢印で示すように、上流側から羽根車４内に流入する。この際、ベルマウス２付近の空気は、絞り部２ｂに沿って滑らかに羽根車４内に流入する。その後、当該空気は、羽根車４から下流側へ吹き出される。この際、ベルマウス２付近の空気は、ベルマウス２の拡大に沿って滑らかに広がるように吹き出される。

次に、図７を用いて、翼６の外周縁６ｄ付近の空気の流れを説明する。
図７はこの発明の実施の形態１における送風機の要部断面図である。

翼６の表面の空気には、遠心力が働く。この遠心力により、当該空気には、翼６の半径方向の速度成分が付加される。さらに、負圧面６ｅにかかる圧力よりも圧力面６ｆにかかる圧力の方が高い。このため、圧力面６ｆ側の空気は、漏れ流れ８として、外周縁６ｄを回り込むように負圧面６ｅへ流れ込む。この漏れ流れ８によって、翼端渦９と呼ばれる縦渦が生成される。

絞り部２ｂの下流端Ｑよりも上流側においては、翼端渦９は、外周縁６ｄ側からの気流も巻き込む。このため、翼端渦９は、下流に向かうにつれて大きくなる。

本実施の形態においては、前縁６ｂ付近を除き、上反り部６ｈの基点Ｐの内周側の圧力面６ｆは、上反り部６ｈの基点Ｐに向かって下流側に傾く。このため、圧力面６ｆ側の空気は、内周に傾いた方向に押される。このため、漏れ流れ８が低減する。

しかしながら、圧力面６ｆと負圧面６ｅとの圧力差が大きくなりやすい。このため、漏れ流れ８の速度は大きくなりやすい。また、漏れ流れ８の速度や方向の変動も大きくなりやすい。

これに対し、本実施の形態においては、翼６の外周部に上反り部６ｈが設けられる。このため、漏れ流れ８は、上反り部６ｈの負圧面６ｅ側に反って外周縁６ｄに向かう。これにより、漏れ流れ８の速度やベクトルの変動が抑制される。さらに、負圧面６ｅにおいては、上反り部６ｈの基点Ｐの周囲が凹形状となっている。このため、翼端渦９は、上反り部６ｈの負圧面６ｅ側において小さな形状で安定する。

その結果、絞り部２ｂ近傍において、翼６の外側から流入する空気が低減し、翼端渦９に内周向きにかかる力が低減したとしても、翼端渦９の位置の変動が抑制される。この抑制により、翼端渦９とベルマウス２の内壁との衝突回数が低減する。翼端渦９の崩壊回数が低減する。翼６から離脱した翼端渦９とベルマウス２の内壁との干渉回数が低減する。翼端渦９と隣接する翼６との衝突回数が低減する。このため、騒音が小さくなる。

これに対し、絞り部２ｂの下流端Ｑよりも下方の直管部２ａの内側においては、漏れ流れ８が少ない。また、直管部２ａの内側においては、翼６の外周からの空気の吸い込みも少ない。このため、直管部２ａの内側においては、翼端渦９はほとんど成長しない。すなわち、翼端渦９は、絞り部２ｂの下流端Ｑを負圧面６ｅに沿ったまま通過する。当該翼端渦９は、ベルマウス２や隣接する翼６と大きく干渉することなく、翼６の間を通って下流に放出される。

以上で説明した実施の形態１によれば、前縁６ｂ付近を除き、上反り部６ｈの基点Ｐの内周側の圧力面６ｆが上反り部６ｈの基点Ｐに向かって下流側に傾く。このため、漏れ流れ８を低減することができる。これにより、高い昇圧能力を得ることができる。さらに、上反り部６ｈの径方向の幅は、ベルマウス２に覆われた範囲において翼６の前縁６ｂ側から後縁６ｃ側に向かうにつれて狭くなる。このため、送風機の空力仕事の低下が抑制される。その結果、必要仕事量を得るための羽根車４の回転数増加を抑制することができる。このため、消費電力の増加と騒音の増加とを抑制することができる。

また、中間点Ｈ１よりも中間点Ｈ２の方が後縁６ｃ側にある。このため、漏れ流れ８をより確実に低減することができる。

また、上反り部６ｈは、翼６の外周付近において、前縁６ｂ近傍から後縁６ｃ近傍に渡って形成される。このため、翼端渦９をより確実に安定させることができる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における送風機の断面図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１においては、上反り部６ｈの径方向の幅は、ベルマウス２に覆われていない範囲においてほぼ一定であった。一方、実施の形態２においては、上反り部６ｈの径方向の幅は、ベルマウス２に覆われていない範囲において後縁６ｃ側から前縁６ｂ側に向かうにつれて狭くなっている。

翼端渦９は、外周縁６ｄの前縁６ｂ付近の漏れ流れ８を生成の基点として成長する。前縁６ｂ付近においては、直管部２ａと重なり始める付近と比べて、翼端渦９が小さい。また、圧力面６ｆと負圧面６ｅとの圧力差も小さい。このため、相対的に小さい上反り部６ｈであっても、本来の機能を果たすことができる。

以上で説明した実施の形態２によれば、上反り部６ｈの径方向の幅は、ベルマウス２に覆われていない範囲において後縁６ｃ側から前縁６ｂ側に向かうにつれて狭くなる。このため、実施の形態１よりも送風機の昇圧能力を高めることができる。

なお、実施の形態１及び２の翼６は、空気調和機の室外機、ヒートポンプ式給湯機の室外機、その他、送風機が設置される各種の装置（例えば、換気扇）や設備に利用することができる。

１ 正面板
２ ベルマウス
２ａ 直管部
２ｂ 絞り部
２ｃ 拡大部
３ 回転軸
４ 羽根車
５ ハブ
６ 翼
６ａ 接続縁
６ｂ 前縁
６ｃ 後縁
６ｄ 外周縁
６ｅ 負圧面
６ｆ 圧力面
６ｇ 線
６ｈ 上反り部
７ａ 接続縁投影線
７ｂ 前縁投影線
７ｃ 後縁投影線
７ｄ 外周縁投影線
８ 漏れ流れ
９ 翼端渦

Claims (4)

1. 回転駆動装置に連結するためのハブと、
   前記ハブの周囲に設けられ、外周縁付近に圧力面側から負圧面側に反る上反り部を有する翼と、
   を備え、
   前記上反り部の径方向の幅は、前記翼の外周縁の後縁寄りがベルマウスに覆われた際に、前記ベルマウスに覆われた範囲において前記翼の前縁側から後縁側に向かうにつれて狭くなるように設定された送風機。
2. 前記翼は、前記ハブ及び前記前縁の交点と前記ハブ及び前記後縁の交点との中間点の軸方向の位置よりも、前記上反り部を含まない最大半径位置における前記前縁と前記後縁との中間点の軸方向の位置の方が前記後縁側になるように形成された請求項１記載の送風機。
3. 前記上反り部は、前記翼の外周付近において、前記前縁近傍から前記後縁近傍に渡って形成された請求項１又は請求項２に記載の送風機。
4. 前記上反り部の径方向の幅は、前記翼の外周縁の後縁寄りがベルマウスに覆われた際に、前記ベルマウスに覆われていない範囲において前記後縁側から前記前縁側に向かうにつれて狭くなるように設定された請求項１〜請求項３のいずれかに記載の送風機。

Images