JP2020012461A - 羽根車、及び軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】回転に伴って発生する応力に対する強度を改善できる羽根車を提供する。【解決手段】ハブ３０と、ハブ３０の側壁３２に設けられた複数の羽根５０とを備え、ハブ３０と、各羽根５０との接続領域であって、接続領域の流体の流入側では、ハブ３０の軸方向における断面視で、各羽根５０の回転方向の前端側に位置する表面と、ハブ３０の端面とを結ぶ稜線Ｐがなだらかに連続している。【選択図】図６

Description

本発明は、羽根車と及び軸流ファンに関する。

従来、円筒状のハブと、このハブの外周面に設けられた複数の羽根とを備えた羽根車が知られている。また、この羽根車は、軸流ファン等に用いられることが知られている。このような羽根車では、回転に伴って生じる遠心力によって、ハブと、複数の羽根との各接続領域の周辺に応力が集中する。このため、羽根車の重量の増加を抑制しつつ、当該接続領域の周辺の強度を高める目的で、接続領域の周辺にリブを形成したものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。

特開２０１３−１０８４４２号公報 特開２０１１−７４８１７号公報 特開２００１−１１５９９５号公報

ここで、発明者らは、羽根車の回転時における破壊強度の解析を行った。この解析によれば、ハブと複数の羽根とのそれぞれの接続領域の周辺では、ハブの軸方向の断面視で、流体の搬送方向の上流側に位置する面の稜線に傾斜角度が大きく変化している箇所がある場合、当該箇所の周辺に応力が集中するという知見を得た。
本発明は、回転に伴って発生する応力に対する破壊強度を改善できる羽根車を提供することを目的とする。

本発明は、ハブと、前記ハブの外周面に設けられた複数の羽根とを備え、前記ハブと、前記各羽根との接続領域であって、前記接続領域の流体の流入側では、前記ハブの軸方向における断面視で、前記各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、前記ハブの端面とを結ぶ稜線がなだらかに連続していることを特徴とする。

これによれば、ハブと、各羽根との接続領域において、回転に伴って発生する応力が集中することを抑制する。

本発明によれば、回転に伴って発生する応力に対する強度を改善できる。

本発明の実施形態に係る室外機の斜視図 室外機の内部構造を示す図 羽根車の斜視図 空気の流入側から見た羽根車の平面図 ハブと各羽根の基部との平面図 図３のＶＩ−ＶＩ線における断面斜視図 図３のＶＩ−ＶＩ線における断面図 空気の流出側から見たハブの斜視図 図７の稜線の部分拡大図 流入側端面屈曲点と前縁側表面屈曲点間の傾斜角度を説明する図

第１の発明は、ハブと、ハブの外周面に設けられた複数の羽根とを備え、ハブと、各羽根との接続領域であって、接続領域の流体の流入側では、ハブの軸方向における断面視で、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、ハブの端面とを結ぶ稜線がなだらかに連続していることを特徴とする羽根車である。
これによれば、ハブと、各羽根との接続領域において、羽根車の回転駆動に伴って発生する応力が集中することを抑制し、当該羽根車の強度を改善することができる。

第２の発明は、接続領域の流体の流入側には、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面から、ハブにかけて盛り上がる肉盛り部が設けられ、肉盛り部の表面には、各羽根の前記回転方向の前端に沿って延在する第１リブが設けられ、稜線は、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、肉盛り部の表面と、第１リブの表面と、ハブの端面とを結んでおり、ハブの軸方向における断面視で、なだらかに連続していることを特徴とする羽根車である。
これによれば、接続領域の流体の流入側で、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、ハブの端面とを結ぶ稜線がなだらかに連続し、ハブと、各羽根との接続領域に、羽根車の回転駆動に伴って発生する応力が集中することを抑制できる。

第３の発明は、第１リブの外周と、肉盛り部の表面とは、なだらかに連続していることを特徴とする羽根車である。
これによれば、第１リブの周辺に大きな傾斜角度の変化が生じることを防ぎ、応力が集中することを抑制できる。

第４の発明は、第１リブは、各羽根の回転方向に複数が並べて設けられていることを特徴とする羽根車である。
これによれば、羽根車の重量の増加を抑制しつつ、回転に伴って発生する応力に対する羽根車の破壊強度を改善することができる。また、ハブと、各羽根との接続領域が羽根車の他の箇所に比べて厚くなりすぎず、羽根車の製造時における成型不良の発生を抑制することができる。

第５の発明は、ハブの流入側の端面と、肉盛り部との間には、各羽根の回転方向に沿って延びる第２リブが設けられていることを特徴とする羽根車である。
これによれば、第２リブによって、ハブの流入側の端面と、肉盛り部とがなだらかに連続し、ハブの流入側の端面と、肉盛り部との接続箇所における応力の集中を抑制することができる。

第６の発明は、ハブの外周面の内、流体の流出側には、他の羽根車を重ねた場合に、他の羽根車が備える肉盛り部と、第１リブとが係合する係合部が設けられていることを特徴とする羽根車である。
これによれば、係合部に他の羽根車が備える第１リブと肉盛り部とが係合することによって、複数の羽根車を安定して積み重ねることができ、羽根車の生産、及び保管を容易にすることができる。

第７の発明は、稜線は、前記ハブの端面の側では、各羽根の回転方向の前端側に直線状に延出して第１屈曲点で屈曲し、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面の側では、ハブの端面側に直線状に延出して第２屈曲点で屈曲し、第１屈曲点と、前記第２屈曲点との間においては、ハブの軸方向における断面視で、傾斜角度の変化量が５度以下であることを特徴とする羽根車である。
これによれば、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、ハブの端面とを結ぶ稜線の傾斜角度が大きく変化することを抑制する。これによって、ハブと、各羽根との接続領域に、羽根車の回転駆動に伴って発生する応力が集中することを抑制できる。

第８の発明は、稜線は、ハブの軸方向における断面視で、いずれの箇所も傾斜角度の変化量が２０度以下であることを特徴とする羽根車である。
これによれば、流体の流入側に位置する接続領域の稜線に、大きな傾斜角度の変化が生じることが抑制され、当該接続領域における、各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、ハブの端面とを結ぶ稜線を、なだらかに連続させることができる。

第９の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれかに記載の羽根車を備えたことを特徴とする軸流ファンである。
これによれば、回転に伴って発生する応力に対する羽根車の破壊強度が改善された軸流ファンを得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室外機１の斜視図、図２は、室外機１の内部構造を示す図である。
室外機１は、空気調和装置の冷凍サイクルに用いられるものであり、当該室外機１は、図１に示すように、筐体２を備えており、当該筐体２の前面に配置された前面パネル２Ａには、円形の吹き出し口４が設けられている。この吹き出し口４は、筐体２の内部と外部とを連通する開口であり、図１では省略しているが、図２に示すように、吹き出し口４の前面は、グリル６によって覆われている。

室外機１の内部は、図２に示すように、仕切板８によって送風室１０と、機械室１２とに分けられている。
送風室１０には、軸流ファン２０や、取り付け台２２、図示は省略するが、熱交換器等が配置されている。また、この送風室１０は、上述した吹き出し口４に連通しており、この吹き出し口４の周縁には、環状のベルマウス１６が設けられている。
機械室１２には、圧縮機１８や不図示の冷媒配管等の冷凍サイクル部品が収納されている。

軸流ファン２０は、モータ２４と、羽根車２６とを備えており、回転駆動することで筐体２の外部から空気（流体）を送風室１０に導入し、不図示の熱交換器を流れる冷媒と熱交換させた後、再び室外機１の外部に放出する装置である。
モータ２４は、羽根車２６を回転させる駆動部であり、当該モータ２４は、羽根車２６に接続された駆動軸２４Ａを備えている。
羽根車２６は、モータ２４によって回転されることで、軸流方向に空気を送り出す回転部品である。

取り付け台２２は、モータ２４と、羽根車２６とを支持する支持部材であり、当該取り付け台２２は、筐体２の底面に配置された底板２Ｂから上方に延びる一対の支柱２２Ａを備えている。これら支柱２２Ａの間には、取り付け部２２Ｂが設けられており、この取り付け部２２Ｂには、モータ２４が取り付けられている。

ベルマウス１６は、羽根車２６によって送り出される空気を吹き出し口４に誘導して漏れを抑制し、軸流ファン２０の送風の効率を高める機能を有しており、吹き出し口４の周縁に沿うように前面パネル２Ａの送風室１０の側に位置する面に接続されている。
ベルマウス１６は、羽根車２６の側、すなわち空気の流入側に位置する端部が拡径された流入部１６Ａと、吹き出し口４の側、すなわち空気の流出側に位置する端部が拡径された流出部１６Ｂと、これらをつなぐ円筒形状の連結部１６Ｃとを備えている。
また、ベルマウス１６の内側には、図３に示すように、側面視で、羽根車２６の内、空気の流出側の一部が位置している。
なお、本実施形態のベルマウス１６は、金属製で、絞り加工によって成形されている。

次いで、羽根車２６の構成について説明する。
図３は、羽根車２６の斜視図であり、図４は、空気の流入側から見た羽根車２６の平面図である。
本実施形態の羽根車２６は、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）材や、ＰＰ（ポリプロピレン）材といった樹脂が用いられており、射出成型金型を利用した、樹脂一体成型により形成されている。
羽根車２６は、図４に示すように、回転中心を備えた円筒状のハブ３０と、ハブ３０の外周面を構成する側壁３２と、側壁３２に一体成型された複数の羽根５０とを備えている。
羽根車２６は、平面視で略円形に形成されており、回転中心から各羽根５０の外端部に位置する外縁５０Ｂまでの距離を半径ｒとすると、半径ｒは、ベルマウス１６の内径寸法に対して、軸流ファン２０の風量が最適となる寸法に設定される。本実施形態の羽根車の半径は、２８０ｍｍとなっている。

ハブ３０の空気の流入側に位置する流入側端面３４は、図５に示すように、回転軸と直交する平面によって閉じられている。
ハブ３０の空気の流出側に位置する流出側端部３８は、解放されており、ハブ３０の内部には、流入側端面３４の裏面から流出側端部３８に延びるボス４０と、当該ボス４０と側壁３２とをつなぐ複数の内側リブ４２が設けられている。
ボス４０の中心には、羽根車２６の回転軸方向に沿って中心孔４０Ａが設けられている。この中心孔４０Ａは、ボス４０の流出側端部３８側に位置する端面４０Ｂから、流入側端面３４まで貫通している。
本実施形態の内側リブ４２は、９箇所に形成されており、ハブ３０を補強している。

本実施形態の羽根車２６は、３枚の羽根５０で構成され、各羽根５０は、側壁３２の側に位置する基部５０Ａがいずれも側壁３２に接続されることによって、ハブ３０に取り付けられている。各羽根５０の基部５０Ａは、いずれも側壁３２の周方向に流出側端部３８から流入側端面３４にかけ、傾斜して取り付けられている。
また、各羽根５０の基部５０Ａは、羽根車２６の回転方向Ｒの前方に位置する端部においては、いずれも側壁３２、及びハブ３０の流入側端面３４に接続されており、基部５０Ａのそれ以外の箇所では、側壁３２に接続されている。

各羽根５０の外端部に位置する外縁５０Ｂは、基部５０Ａと同様に、羽根車２６の回転方向Ｒにおける前方側から後方側にかけて、ハブ３０の流入側端面３４から流出側端部３８に向かう傾斜状に形成されている。
各羽根５０の内、羽根車２６の回転方向Ｒの前方に位置する端部を前縁５０Ｃ（前端）とし、後方に位置する端部を後縁５０Ｄとすると、前縁５０Ｃは、羽根車２６の外縁５０Ｂ側ほど回転方向Ｒの前方に延びており、かつ、空気の流入側に傾斜している。また、後縁５０Ｄは、羽根車２６の外縁５０Ｂ側ほど回転方向Ｒの前方に延びる一方で、外縁５０Ｂの後端付近では、回転方向Ｒの後方に延びている。

また、羽根車２６の回転方向Ｒにおいて、外縁５０Ｂの後端に位置する外縁後端部５２には、羽根車２６の半径方向に切り欠かれた切り欠き部５４が設けられている。
さらに、本実施形態の各羽根５０の外縁後端部５２における厚さは、いずれも各羽根５０の他の箇所よりも薄くなるように形成されている。

次いで、各羽根５０の基部５０Ａと、ハブ３０の流入側端面３４との接続構造について説明する。
図５は、ハブ３０と、各羽根５０の基部５０Ａとの平面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面斜視図である。また、図７は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
図５に示すように、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所（接続領域）には、空気の流入側に盛り上がる肉盛り部６０が設けられている。図５、及び図６において、肉盛り部６０には、説明の便宜上、網掛けを付している。
詳述すると、各肉盛り部６０は、羽根車２６の回転方向Ｒの前方側、すなわち前縁５０Ｃの側に配置されており、各羽根５０の基部５０Ａの内、ハブ３０の流入側端面３４に接続されている箇所全体を覆っている。
また、羽根車２６の半径方向においては、各肉盛り部６０は、ハブ３０の流入側端面３４から、各羽根５０の基部５０Ａの内、前縁５０Ｃの側に位置する端部、及び当該端部の付近に位置する各羽根５０の前縁側表面５０Ｅにかけて設けられている。
さらに、各肉盛り部表面６０Ａと、各前縁側表面５０Ｅとの接続箇所には、肉盛り部フィレット７０が設けられている。各肉盛り部フィレット７０は、空気の流入側に緩やかに盛り上がる形状を備え、各肉盛り部表面６０Ａと、各前縁側表面５０Ｅとは、これらの肉盛り部フィレット７０によってなだらかに接続される。

これらの肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａから、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅにかけては、前縁５０Ｃに沿って延びる複数の第１リブ６２が設けられている。本実施形態では、２つの第１リブ６２が設けられており、これらは、前縁５０Ｃに隣り合う位置に配置され、また、羽根車２６の回転方向Ｒに沿うように並べられている。
また、羽根車２６の半径方向においては、各肉盛り部表面６０Ａに設けられた一対の第１リブ６２は、羽根車２６の平面視で、ハブ３０の流入側端面３４から羽根５０の前縁側表面５０Ｅにかけて延びている。また、各第１リブ６２は、羽根車２６の回転駆動によって送り出される空気の流路を塞がない形状となっている。
また、各第１リブ６２の周囲には、リブフィレット７２が設けられている。各リブフィレット７２は、各第１リブ６２の周囲に、各第１リブ６２と、肉盛り部表面６０Ａとをなだらかに接続する傾斜形状となるように形成されている。
これによって、羽根車２６が回転駆動した場合に、第１リブ６２の周囲に応力が集中することが抑制され、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所における強度を高めることができる。

これらの第１リブ６２が設けられることによって、各羽根５０の基部５０Ａと、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所が補強され、羽根車２６の回転駆動に伴って発生する応力に対する強度を高めることができる。
また、各肉盛り部表面６０Ａに一対の第１リブ６２を設けることによって、各肉盛り部表面６０Ａの全体を覆うようなリブを設ける場合よりも、羽根車２６の重量の増加を抑制できる。このため、羽根車２６が回転駆動するときの室外機１の電力消費量を抑制することができる。
さらに、各肉盛り部表面６０Ａの全体を覆わずに、一対の第１リブ６２を設けることによって、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所が羽根車２６の他の箇所よりも過度に厚くなることを抑制できる。これによって、羽根車２６の製造時に、ヒケなどの成形不良が生じることを抑制できる。また、回転や熱によって生じる羽根車２６の変形量のばらつきを抑制できる。

ハブ３０の流入側端面３４と、肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとの接続箇所には、羽根車２６の回転方向Ｒに沿って延びる第２リブ６４が設けられている。
本実施形態の各第２リブ６４は、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとの接続箇所の内、前縁５０Ｃの側に配置された第１リブ６２に接近して設けられている。各第２リブ６４は、空気の流入側にわずかに突出しており、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとは、これらの第２リブ６４によってなだらかに接続される。
これによって、羽根車２６が回転駆動した場合に、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとの間で、応力が集中することを抑制できる。

図６、及び図７に示すように、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅと、各肉盛り部表面６０Ａと、前縁５０Ｃの側に配置された第１リブ６２の表面とハブ３０の流入側端面３４とを結ぶ稜線Ｐは、ハブ３０の軸方向における断面視で、なだらかに連続している。具体的には、稜線Ｐの各箇所の傾斜角度を所定の間隔で計測した場合、いずれの箇所においても、傾斜角度の変化量は、０度以上、２０度以下に形成されている。なお、本実施形態では、各傾斜角度の変化量は、いずれも０度以上５度以下に形成されている。
また、稜線Ｐは、ハブ３０の流入側端面３４の側から、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅの側に向かうほど、空気の流入側に傾斜している。

図９は、図７の稜線Ｐの部分拡大図であり、図１０は、流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂ間の傾斜角度を説明する図である。図９では、説明の便宜上、肉盛り部６０、第１リブ６２、及び第２リブ６４のそれぞれの位置を破線で示している。
次いで、稜線Ｐのなだらかさの定量的評価方法について説明する。
稜線Ｐにおいて、ハブ３０の流入側端面３４に沿った延長線Ｌ１０は、図９（Ａ）に示すように、前縁側表面５０Ｅの側に略直線状に延出し、稜線Ｐは、流入側端面屈曲点Ａ（第１屈曲点）で空気の流入側に屈曲している。また、稜線Ｐにおいて、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅの延長線Ｌ１１は、ハブ３０の流入側端面３４の側に略直線状に延出し、稜線Ｐは、前縁側表面屈曲点Ｂ（第２屈曲点）で空気の流入側に屈曲している。
すなわち、流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂ間において、稜線Ｐは、ハブ３０の軸方向における断面視で、空気の流出側に略凸状となるように形成されている。
稜線Ｐにおいて、ハブ３０の流入側端面３４は、前縁側表面５０Ｅ側に略直線状に延出し、流入側端面屈曲点Ａに至るまでは、傾斜角度の変化量は略０度である。各羽根５０の前縁側表面５０Ｅは、ハブ３０の流入側端面３４側に略直線状に延出し、前縁側表面屈曲点Ｂに至るまでは、傾斜角度の変化量は略０度である。

また、流入側端面屈曲点Ａと、前縁側表面屈曲点Ｂとの間において、稜線Ｐの稜線上領域Ｌ２１は、第２リブ６４の表面に対応し、稜線上領域Ｌ２２は、肉盛り部６０の表面に対応し、稜線上領域Ｌ２３は、第１リブ６２の表面に対応している。
発明者らは、従来の構成では、延長線Ｌ１０、Ｌ１１が、破線で示すように交差箇所Ｅで鋭角に交わり、該交差箇所Ｅに大きな鋭角の傾斜角度が存在したため、この交差箇所Ｅの周辺に応力が集中するという知見を得ている。

図１０に示すように、稜線Ｐにおいて、流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂとの間に位置する箇所を、所定の間隔で配置された分割点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で分割して４等分にする。そして、流入側端面屈曲点Ａと、分割点Ｃ１とを結ぶ仮想線をＬ１とし、分割点Ｃ１と、分割点Ｃ２とを結ぶ仮想線をＬ２、分割点Ｃ２と、分割点Ｃ３とを結ぶ仮想線をＬ３とし、分割点Ｃ３と、前縁側表面屈曲点Ｂとを結ぶ仮想線をＬ４とする。本実施形態では、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２とのなす角度θ１（傾斜角度の変化量という。）、仮想線Ｌ２と仮想線Ｌ３とのなす角度θ２（傾斜角度の変化量という。）、仮想線Ｌ３と仮想線Ｌ４とのなす角度θ３（傾斜角度の変化量という。）は、いずれも５度以下である。

これによって、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅと、各肉盛り部表面６０Ａと、第１リブ６２の表面と、を結ぶ稜線Ｐの傾斜角度が大きく変化することを抑制し、ハブ３０と、各羽根５０との接続箇所における応力の集中を低下させることができる。

なお、本実施形態では、稜線Ｐにおける流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂとの間に位置する箇所を３つの分割点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で４等分した例について説明した。しかしながら、これに限らず、分割点は、任意の位置、及びまたは間隔で配置してもよい。また、分割点は、３つに限らず、任意の数を配置してもよい。
すなわち、稜線Ｐにおける流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂとの間に位置する箇所では、任意の位置における傾斜角度の変化量がいずれも５度以下となるように形成されている。
また、本実施形態における稜線Ｐの傾斜角度の変化量は、０度以上５度以下としたが、稜線Ｐの各箇所の傾斜角度を所定の間隔で計測し、いずれの箇所においても、傾斜角度の変化量が０度以上、２０度以下であれば、同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、稜線Ｐにおいて、複数の傾斜角度の変化量がいずれも５度以下であれば、稜線Ｐの傾斜角度が大きく変化することを抑制できるとした。しかしながら、これに限らず、稜線Ｐにおいて、隣接する傾斜角度の変化量の差分がいずれも５度以下であれば、稜線Ｐの傾斜角度の大きな変化を抑制可能である。すなわち、稜線Ｐのなだらかさの定量的評価方法として、隣接する傾斜角度の変化量の差分を用いてもよい。
具体的には、本実施形態の角度θ１と角度θ２との差分、及び角度θ２と角度θ３との差分がいずれも５度以下であれば、稜線Ｐの傾斜角度の大きな変化が抑制される。
これによって、稜線Ｐがなだらかとなり、羽根車２６が回転駆動した場合に、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとの間に応力が集中することを抑制可能となる。
なお、隣接する傾斜角度の変化量の差分は、１０度以下であっても、５度以下の場合と同様の効果を得ることができる。

次いで、係合部６６について説明する。
図８は、空気の流出側から見たハブ３０の斜視図である。
側壁３２には、流出側端部３８から、当該側壁３２が切り欠かれることによって形成された係合部６６が３箇所に設けられている。これらの係合部６６は、羽根車２６の回転軸方向から見て、肉盛り部６０と第１リブ６２とが設けられた箇所に重なる箇所にそれぞれが設けられている。

各係合部６６には、肉盛り部係合部６６Ａと、リブ係合部６６Ｂとが形成されており、各リブ係合部６６Ｂは、ハブ３０の流入側端面３４の側に向かって、各肉盛り部係合部６６Ａよりも深く側壁３２が切り欠かれることで形成されている。一方の羽根車２６の流出側が他方の羽根車２６の流入側に接するように２つの羽根車２６を重ね合わせた場合、各肉盛り部６０は、肉盛り部係合部６６Ａに係合し、各一対の第１リブ６２は、リブ係合部６６Ｂに係合する。
これによって、肉盛り部６０や第１リブ６２が設けられていても複数の羽根車２６を容易に重ね合わせることができ、生産や保管の際に、当該羽根車２６を安定して積み上げることができる。

羽根車２６と、モータ２４とは、羽根車２６の流入側端面３４の側から、中心孔４０Ａに、モータ２４が備える駆動軸２４Ａが挿入されることで接続されている。モータ２４が駆動すると、羽根車２６は、中心孔４０Ａを回転中心として回転駆動される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
空気調和装置の暖房運転の場合、室外機１が作動を開始すると、圧縮機１８が駆動される。当該圧縮機１８は、圧縮機１８、不図示の室内熱交換器、膨張弁、熱交換器、及び冷媒配管から構成される冷凍サイクルの内部に封入された冷媒を圧縮し、冷媒配管を経由して冷媒を送り出す。
この冷媒は、室内熱交換器で熱を放出した後、配管を通って膨張弁に流入し、当該膨張弁によって減圧され、さらに配管を通って熱交換器に流入する。
室外機１は、圧縮機１８を駆動すると同時に、モータ２４を駆動し、羽根車２６を回転させる。回転駆動する羽根車２６は、空気を室外機１の背面側から吹き出し口４に送り出す。
送り出される空気は、熱交換器を通過し、熱交換器内を流れる冷媒と、空気との熱交換が促進される。空気と熱交換された冷媒は、凝縮される。その後冷媒は、熱交換器から流出し、配管を通って圧縮機１８に流入した後、再び圧縮される。
一方、冷媒と熱交換された空気は、軸流ファン２０によって、吹き出し口４から筐体２の外部に排出される。
この動作を繰り返すことで、室外機１は、室外の空気から冷凍サイクルに熱を吸収し、室内に放出する。
なお、空気調和装置の冷房運転の場合、冷凍サイクルの冷媒の循環方向は、暖房運転の場合の逆向きとなる。

ここで、羽根車２６が回転駆動すると、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所、詳しくは、当該接続箇所の空気の流入側における羽根車２６の回転方向Ｒの前方に位置する箇所に応力が発生する。
また、ハブ３０の軸方向における断面視で、当該箇所の稜線において、傾斜角度が大きく変化している箇所がある場合、その箇所には、羽根車２６の回転駆動によって発生する応力が集中する。

本実施形態では、肉盛り部６０と、一対の第１リブ６２とを、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所に設けることによって、当該接続箇所を補強することができる。
また、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅと、肉盛り部表面６０Ａと、前縁５０Ｃの側に配置された第１リブ６２の表面と、ハブ３０の流入側端面３４とを結ぶ稜線Ｐは、なだらかに連続している。これによって、羽根車２６が回転駆動した場合に、各羽根５０と、ハブ３０の流入側端面３４との接続箇所において応力が集中することを抑制できる。このため、回転駆動に伴って発生する応力に対する羽根車２６の強度を高めることができる。

次に、発明者らが本実施形態の羽根車２６の強度を解析するために行った実験について説明する。
発明者らは、従来の羽根車の強度を改善するために、形状を変更した複数のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）モデルを作成し、各モデルの強度を静解析によって計測した。具体的には、羽根車の各モデルを回転させた場合に破壊に至ると想定された回転数を羽根車の各モデルの回転破壊強度、すなわち強度とした。なお、単位は、ｒ／ｍｉｎとした。また、静解析には、株式会社アライドエンジニアリング製の構造解析ソフトウェアであるＡｄｖｅｎｔｕｒｅ Ｃｌｕｓｔｅｒを用いた。

まず、発明者らは、従来の羽根車のモデルを用いて回転破壊強度を解析した。その結果、羽根車の各羽根と、ハブとの接続箇所の空気の流入側では、羽根車の回転方向の前方に位置する箇所に、大きな応力が発生することが分かった。
さらに、これらの応力が発生する箇所における各羽根とハブとを結ぶ稜線に、ハブの軸方向の断面視で、傾斜角度が大きく変化している箇所がある場合、当該箇所の周辺に応力が集中するという知見を得た。
なお、この従来の羽根車の回転破壊強度は、２５６０ｒ／ｍｉｎとなった。

次いで、発明者らは、羽根車各羽根と、ハブとの接続箇所の内、空気の流入側における羽根車の回転方向の前方に位置する箇所の形状を変形したモデルを複数作成し、回転破壊強度を計測した。
その結果、当該箇所に肉盛り部と、一対の第１リブとを設けたモデルが最も高い回転破壊強度である３１８５ｒ／ｍｉｎを示した。

さらに、このモデルを用いて金型を作成し、実際に羽根車を成形して回転させ、回転破壊強度を計測したところ、２９６０ｒ／ｍｉｎとなった。すなわち、この羽根車のモデルの回転破壊強度は、従来の羽根車に比べて、１５％程度上昇している。
また、このモデルの各羽根の前縁側表面と、各肉盛り部表面と、第１リブの表面と、ハブの流入側端面とを結ぶ稜線の各箇所の傾斜角度を所定の間隔で計測したところ、いずれの箇所においても傾斜角度の変化量は、０度以上、２０度以下となっていた。
これらの結果から、発明者らは、稜線Ｐの任意の箇所の傾斜角度を所定の間隔で計測した場合に、いずれの箇所においても傾斜角度の変化量が２０度以下となるように、当該稜線Ｐを連続させて形成すると、羽根車２６の強度を改善できるという知見を得た。

上述した実施形態では、次のような効果を奏する。
羽根車２６のハブ３０と、各羽根５０との接続箇所には、羽根車２６の前縁５０Ｃの側に位置する前縁側表面５０Ｅから、ハブ３０の流入側端面３４にかけて盛り上がる肉盛り部６０を設けた。また、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａには、各羽根５０の前縁５０Ｃに沿って延在する第１リブ６２を設けた。そして、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅと肉盛り部表面６０Ａと、第１リブ６２の表面と、ハブ３０の流入側端面３４とを結ぶ稜線Ｐは、ハブ３０の軸方向における断面視で、なだらかに連続している構成とした。
これによって、ハブ３０と、各羽根５０との接続箇所に、羽根車２６の回転駆動に伴って発生する応力が集中することを抑制し、羽根車２６の強度を高めることができる。

また、本実施形態では、前縁５０Ｃに隣り合う位置に、一対の第１リブ６２を各羽根５０の回転方向Ｒに沿って並べて設けた。これによって、羽根車２６の重量の増加を抑制しつつ、当該羽根車２６の回転駆動に伴って発生する応力に対する羽根車２６の強度を改善することができる。また、ハブ３０と、各羽根５０との接続箇所が羽根車２６の他の箇所に比べて厚くなりすぎず、羽根車２６の製造時における成型不良の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１リブ６２の外周には、リブフィレット７２が設けられ、第１リブ６２と、肉盛り部表面６０Ａとは、このリブフィレット７２によってなだらかに連続する構成とした。これによって、第１リブ６２の周辺に大きな傾斜角度の変化が生じることを防ぎ、羽根車２６が回転駆動した場合に、応力が集中することを抑制できる。

また、本実施形態では、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部６０の肉盛り部表面６０Ａとの接続箇所には、羽根車２６の回転方向Ｒに沿って延びる第２リブ６４を設けた。これによって、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部表面６０Ａとがなだらかに連続し、ハブ３０の流入側端面３４と、各肉盛り部表面６０Ａとの接続箇所に応力が集中することを抑制できる。

また、本実施形態では、ハブ３０の側壁３２の内、流出側端部３８には、他の羽根車２６を重ねた場合に、他の羽根車２６が備える肉盛り部６０と、第１リブ６２とが係合する係合部６６を設けた。これによって、肉盛り部６０や第１リブ６２が設けられていても複数の羽根車２６を容易に重ね合わせることができ、生産や保管をするときに、当該羽根車２６を安定して積み上げることができる。

また、本実施形態では、稜線Ｐは、ハブ３０の流入側端面３４の側では、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅに略直線状に延出して流入側端面屈曲点Ａで屈曲し、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅの側では、ハブ３０の流入側端面３４に略直線状に延出して前縁側表面屈曲点Ｂで屈曲し、これら流入側端面屈曲点Ａと前縁側表面屈曲点Ｂ間においては、ハブ３０の軸方向における断面視で、稜線Ｐの傾斜角度の変化量が５度以下とした。
これによって、各羽根５０の前縁側表面５０Ｅと、ハブ３０の流入側端面３４とを結ぶ稜線Ｐの傾斜角度が大きく変化することを抑制できる。このため、ハブ３０と、各羽根５０との接続領域に、羽根車２６の回転駆動に伴って発生する応力が集中することを抑制できる。

また、本実施形態では、稜線Ｐの任意の箇所の傾斜角度を所定の間隔で計測した場合に、いずれの箇所においても傾斜角度の変化量が０度以上、２０度以下となるように、当該稜線Ｐを連続させて形成した。これによって、稜線Ｐに大きな傾斜角度の変化が生じることが抑制され、ハブ３０と、各羽根５０との接続箇所における応力の集中を抑制することができる。

上述した実施形態は、本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

例えば、本実施形態の羽根車２６の材料は、樹脂としたが、これに限らず、金属であってもよい。
また例えば、本実施形態の羽根５０の枚数は、３枚としたが、これに限らず、２枚や４枚であってもよい。
また、本実施形態では、筐体２の側面である前面パネル２Ａに吹き出し口４が開口している室外機１を用いたが、これに限らず、上方に吹き出し口が設けられた室外機であってもよい。また、複数の羽根車２６を備えた室外機であってもよい。

１ 室外機
２ 筐体
４ 吹き出し口
１６ ベルマウス
１６Ｄ 内側面
２０ 軸流ファン
２２ 取り付け台
２２Ａ 支柱
２４ モータ
２４Ａ 駆動軸
２６ 羽根車
３０ ハブ
３２ 側壁（外周面）
３４ 流入側端面
３８ 流出側端部
５０ 羽根
５０Ａ 基部
５０Ｂ 外縁
５０Ｃ 前縁（前端）
５０Ｄ 後縁
５０Ｅ 前縁側表面
６０ 肉盛り部
６０Ａ 肉盛り部表面
６２ 第１リブ
６４ 第２リブ
６６ 係合部
６６Ａ 肉盛り部係合部
６６Ｂ リブ係合部
７０ 肉盛り部フィレット
７２ リブフィレット
Ａ 流入側端面屈曲点（第１屈曲点）
Ｂ 前縁側表面屈曲点（第２屈曲点）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 分割点
Ｅ 交差箇所
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 仮想線
Ｌ１０、Ｌ１１ 延長線
Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３ 稜線上領域
Ｐ 稜線
Ｒ 回転方向
θ１、θ２、θ３ 角度（傾斜角度の変化量）

Claims (9)

1. ハブと、前記ハブの外周面に設けられた複数の羽根とを備え、
   前記ハブと、前記各羽根との接続領域であって、
   前記接続領域の流体の流入側では、前記ハブの軸方向における断面視で、前記各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、前記ハブの端面とを結ぶ稜線がなだらかに連続している
   ことを特徴とする羽根車。
2. 前記接続領域の流体の流入側には、前記各羽根の回転方向の前端側に位置する表面から、前記ハブにかけて盛り上がる肉盛り部が設けられ、
   前記肉盛り部の表面には、前記各羽根の前記回転方向の前端に沿って延在する第１リブが設けられ、
   前記稜線は、前記各羽根の回転方向の前端側に位置する表面と、前記肉盛り部の表面と、前記第１リブの表面と、前記ハブの端面とを結んでおり、前記ハブの軸方向における断面視で、なだらかに連続している
   ことを特徴とする請求項１に記載の羽根車。
3. 前記第１リブの外周と、前記肉盛り部の表面とは、なだらかに連続している
   ことを特徴とする請求項２に記載の羽根車。
4. 前記第１リブは、前記各羽根の回転方向に複数が並べて設けられている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の羽根車。
5. 前記ハブの前記流入側の端面と、前記肉盛り部との間には、前記各羽根の回転方向に沿って延びる第２リブが設けられている
   ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の羽根車。
6. 前記ハブの外周面の内、流体の流出側には、他の羽根車を重ねた場合に、前記他の羽根車が備える肉盛り部と、第１リブとが係合する係合部が設けられている
   ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の羽根車。
7. 前記稜線は、前記ハブの端面の側では、前記各羽根の回転方向の前端側に直線状に延出して第１屈曲点で屈曲し、
   前記各羽根の回転方向の前端側に位置する表面の側では、ハブの端面側に直線状に延出して第２屈曲点で屈曲し、
   前記第１屈曲点と、前記第２屈曲点との間においては、前記ハブの軸方向における断面視で、傾斜角度の変化量が２０度以下である
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の羽根車。
8. 前記稜線は、前記ハブの軸方向における断面視で、いずれの箇所も傾斜角度の変化量が２０度以下である
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の羽根車。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の羽根車を備えた
   ことを特徴とする軸流ファン。

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