JP3598900B2 - 送風機用羽根車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、送風機用の羽根車の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に軸流ファン又は斜流ファン等の送風機用の羽根車は、モータの駆動軸に固定されるハブの外周面に複数枚の羽根を所定の角度で一体化して構成されているが、最近では該送風機用の羽根車の騒音低減対策に対する要求が厳しくなっている。
【０００３】
送風機の羽根車からの発生騒音は、一般に広帯域騒音と離散周波数騒音とに分けられるが、例えば空調機用などの低圧送風機では前者の方が支配的である。この広帯域騒音は、上流乱れ、羽根面上の圧力変動及び羽根の後縁から放出される渦などにより発生する。従って、この広帯域騒音を低減するには、できるだけ羽根の翼弦長を長くして翼負荷の低減・分散を図るのがよく、また前傾化して後縁における境界層の集積を少なくするのがよい。これらの方法は、古くから採用されている。
【０００４】
ところが、最近のように低騒音化に対する要求レベルが高くなってくると、そのような方法による対応だけでは不十分であり、より一層の低騒音化を図るための対策が必要となってきている。
【０００５】
そこで、これに対する１つの対策として、広帯域騒音発生の主原因である前述の（ａ）上流乱れ、（ｂ）後流渦、（ｃ）羽根面上の圧力変動のうち、（ａ）の上流乱れが小さい場合には、（ｂ）の後流渦が騒音に大きく寄与することに着目し、例えば図７および図８に示すように、羽根３の後縁部３ｂに凹部１０ａ，１０ａ・・・と凸部１０ｂ，１０ｂ・・・よりなるノコギリ歯状のセレーション部１０を設け、羽根３の負圧面３ｄ側の気流と圧力面３ｃ側の気流との後縁部３ｂ側での合流が徐々に起こって、両者の流れの合流（混合）がスムーズに行われるようにしたものが提案されている（特開平８−１８９４９７号公報参照）。このような構成によると、上記合流によって後縁部３ｂ側で発生する後流渦が分割されて細かくなり、かつ後流の速度欠損が小さくなって、それらにより発生していた騒音が低下するとともに、ファン効率が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記セレーション構造の場合、薄翼構造の羽根の場合に限らず、図示のような厚翼構造の羽根の場合にも、必要な羽根後縁部３ｂの強度（剛性）を維持するために、同部分を所定レベルの厚さに形成する必要があり、セレーション部１０を設けない場合に比べて必然的に肉厚が厚くなる。
【０００７】
そのため、例えば図９に示すように、上記羽根両面側の空気の流れがセレーション部１０の凹溝部１０ａ，１０ａ・・・を十分に通過しなくなるので、後流渦の分割細分化ができにくくなり、上述したセレーション部による消音作用が低減される問題がある。
【０００８】
本願各発明は、この問題を解決するためになされたもので、上記セレーション部の凸部を羽根正圧面側に所定の角度だけ傾斜させて設けることにより、特に正圧面側の流れが凹部を通りやすくなるようにすることによって後流渦の細分化を容易にして、セレーション部の消音作用を有効に向上させた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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願各発明は、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。
【００１０】
（１） 請求項１の発明
この発明の送風機用羽根車は、モータの駆動軸に固定されるハブ２の外周面に複数枚の羽根３，３・・・を所定の角度で一体化してなる送風機用羽根車において、上記羽根３，３・・・の後縁部３ｂ，３ｂ・・・にセレーション部４を設けるとともに、該セレーション部４の凸部４ｂ，４ｂ・・・を正圧面３ｃ，３ｃ・・・側に傾斜させたことを特徴としている。
【００１１】
このように、羽根３，３・・・の後縁部３ｂ，３ｂ・・・に設けたセレーション部４の凸部４ｂ，４ｂ・・・を羽根３，３・・・の正圧面３ｃ，３ｃ・・・側に所定の角度だけ傾斜させて設けると、羽根正圧面３ｃ，３ｃ・・・側の流れがセレーション部４の凸部４ｂ，４ｂ・・・間の凹部４ａ，４ａ・・・を有効に通過して後流渦を分割細分化するようになり、セレーション部４の消音作用を有効に向上させることが可能となる。
【００１２】
（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の発明の構成における羽根３，３・・・が、薄翼構造の羽根よりなることを特徴としている。
【００１３】
該構成のような薄翼構造の羽根の場合、厚翼構造の羽根の場合に比べて、全体としての騒音低減機能が低いので、上記請求項１の発明のセレーション部４による消音作用が特に有効となる。
【００１４】
（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の発明の構成における羽根３，３・・・が、厚翼構造の羽根よりなることを特徴としている。
【００１５】
この発明の構成のように、厚翼構造の羽根に上記請求項１の発明のセレーション構造が採用されると、該羽根の前縁部３ａで負圧面側へのコアンダ効果が生じ、羽根両面上の流れの変動（圧力変動）をなくして騒音を低減できることに加え、さらに、後縁部３ｂのセレーション部４により後縁部３ｂからの放出渦を有効に低減して騒音を低減することができるので、一層消音効果が向上する。
【００１６】
（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３の発明の構成における厚翼構造の羽根３，３・・・が、中実体よりなることを特徴としている。
【００１７】
このように上記請求項３の発明の厚翼構造の羽根３，３・・・が、中実体によれ形成されていると、さらに羽根３，３，・・・の強度（剛性）が高くなる。
【００１８】
（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３の発明の構成における厚翼構造の羽根３，３・・・が、中空体よりなることを特徴としている。
【００１９】
このように上記請求項３の発明の厚翼構造の羽根３，３・・・が、中空体によれ形成されていると、さらに羽根３，３・・・の材料コストを節減できるとともに、羽根３，３・・・自体の軽量化が可能となる。
【００２０】
（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１，２，３，４又は５の発明の構成における送風機が、軸流送風機よりなることを特徴としている。
【００２１】
したがって、この発明の構成では、送風機として、例えばプロペラファン等の軸流送風機を採用した場合に、上記請求項１，２，３，４又は５の発明と同様の作用を有効に得ることができる。
【００２２】
（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又は５の発明の構成における送風機が、斜流型の送風機よりなることを特徴としている。
【００２３】
したがって、この発明の構成では、送風機として、例えば斜流送風機を採用した場合に、上記請求項１，２，３，４又は５の発明と同様の作用を有効に得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の結果、本願各発明の送風機用羽根車によると、羽根後縁部のセレーション部による騒音低減効果が、さらに向上することになり、より静粛性の高い送風機をコスト増大を招くことなく提供することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本願発明の実施の形態１に係る送風機用羽根車およびその羽根部の構成と作用並びに効果を示している。
【００２６】
図１は、送風機として例えばプロペラファン等の軸流型送風機を採用した場合の羽根車１部分の全体的な構成を示している。図１中、符号２はハブ、３は羽根、３ａは羽根３の前縁部、３ｂは羽根３の後縁部であり、羽根車１は、モータの駆動軸に固定されるハブ２の外周面に上記複数枚の羽根３，３・・・を所定の角度で一体化して構成されている。
【００２７】
そして、各羽根３は、例えば図２のような中実体よりなる厚翼構造（エアフォイル構造）を有して構成されている。そして、その後縁部３ｂ，３ｂ・・・には、図３に詳細に示すように、凹部４ａ，４ａ・・・と凸部４ｂ，４ｂ・・・とよりなるノコギリ歯のセレーション部４が、当該羽根３の正圧面３ｃ側に所定角θ_１傾斜させて設けられている。なお、符号３ｄは同羽根３の負圧面である。
【００２８】
すなわち、該構成の羽根３の場合には、所定肉厚の厚翼構造をなし、その前縁部３ａには所定曲率半径の円弧面が形成されることになることから、同羽根３の前縁部３ａで上記正圧面３ｃおよび負圧面３ｄ両面側へのコアンダ効果が生じ、羽根３の両面上の流れの変動（圧力変動）をなくして騒音を低減することができる。しかも、該構成の場合には、上記図３に詳細に示すように、羽根３の後縁部３ｂにノコギリ歯状のセレーション部４を設けて、羽根３の負圧面３ｄ側の気流と正圧面３ｃ側の気流との後縁部３ｂ側での合流を徐々に起させて、両者の流れの合流（混合）がスムーズに行われるようにする一方、同セレーション部４の凸部４ｂ，４ｂ・・・を特に羽根３，３・・・の正圧面３ｃ，３ｃ・・・側に所定の角度θ_１だけ傾斜させて設けているので（θ_２＜１８０°）、図４に示すように、羽根正圧面３ｃ，３ｃ・・・側の流れがセレーション部４の凸部４ｂ，４ｂ・・・間の凹部４ａ，４ａ・・・を有効に通過して後流渦を分割細分化する。
【００２９】
したがって、上記後縁部３ｂ側で発生する後流渦が効果的に分割されて細かくなり、かつ後流の速度欠損が小さくなって、それらにより発生していた騒音が一層有効に低下するようになるとともに、さらにファン効率が向上する。
【００３０】
したがって、上記のようなセレーション構造を採用した場合、本例のような後縁部３ｂの肉厚が大きな厚翼構造の場合にも、後縁部３ｂのセレーション部４により後縁部３ｂからの放出渦を有効に低減して効率良く騒音を低減することができるようになるので、従来のセレーション構造の場合に比べて一層消音効果が向上する（図５のグラフを参照）。
【００３１】
（実施の形態２）
次に図６は、本願発明の実施の形態２に係る送風機用羽根車の羽根部の断面構成を示している。
【００３２】
この実施の形態のものは、例えば図６に示すように、上記実施の形態１における厚翼構造の羽根３，３・・・として、羽根３本体の内部を全体として必要な剛性が得られる可及的に広い範囲で中空部５に形成し、可及的な軽量化を図った中空厚翼羽根を採用したことを特徴としている。
【００３３】
このような中空体よりなる厚翼羽根の場合には、上記実施の形態１自体の作用効果に加えて、さらに羽根材料を節減することができ、より軽量化することが可能であるため、モータの駆動力が小さくて済み、電力消費量を節減することができメリットを生じる。
【００３４】
（実施の形態３）
以上のように、本願発明のセレーション構造は、全体の肉厚が厚く、セレーション部の肉厚も厚くなりやすい厚翼構造の羽根の場合に特に有効である。
【００３５】
しかし、上記セレーション構造による騒音低減作用は、上述のような前縁部でのコアンダ効果を有しない薄翼構造の羽根の場合にも必要性が高く、その意義は大きい。そして、該薄翼構造の羽根にセレーション部を設けようとすると、必要な羽根後縁部の強度（剛性）を維持するために、同部分を所定レベルの厚さに形成する必要があり、セレーション部の肉厚も厚くなるので、上記厚翼構造の羽根の場合と同様の問題を生じる。
【００３６】
したがって、該薄翼構造の羽根の場合にも、上述のような正圧面側に所定角傾斜させた本願発明のセレーション構造は有効となる。
【００３７】
（他の実施の形態）
なお、以上の実施の形態では、本願発明をプロペラファン等軸流送風機の羽根車に適用した場合について説明したが、本願発明は斜流ファン等斜流型送風機の羽根車に対して適用した場合にも全く同様の作用効果を得ることができる。
【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構成を示す正面図である。
【図２】同羽根車の羽根部の断面図（図１のＡ−Ａ）である。
【図３】同羽根部のセレーション部分の斜視図である。
【図４】同羽根部のセレーション部分の作用を示す説明図である。
【図５】同羽根部のセレーション部分の効果を従来構造のものと対比して示すグラフである。
【図６】本願発明の実施の形態２に係る送風機用羽根車の羽根部の構成を示す断面図である。
【図７】従来の送風機用羽根車の羽根部の構成を示す断面図である。
【図８】同従来の羽根車の羽根前縁部に設けられたセレーション部の構成を示す斜視図である。
【図９】同従来のセレーション部の作用上の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１は送風機用羽根車、２はハブ、３は羽根、３ａは前縁部、３ｂは後縁部、３ｃは正圧面、３ｄは負圧面、４はセレーション部、４ａは凹部、４ｂは凸部、５は中空部である。

Claims (7)

1. モータの駆動軸に固定されるハブ（２）の外周面に複数枚の羽根（３），（３）・・・を所定の角度で一体化してなる送風機用羽根車において、上記羽根（３），（３）・・・の後縁部（３ｂ），（３ｂ）・・・にセレーション部（４）を設けるとともに、該セレーション部（４）の凸部（４ｂ），（４ｂ）・・・を正圧面（３ｃ），（３ｃ）・・・側に傾斜させたことを特徴とする送風機用羽根車。
2. 羽根（３），（３）・・・が、薄翼構造の羽根よりなることを特徴とする請求項１記載の送風機用羽根車。
3. 羽根（３），（３）・・・が、厚翼構造の羽根よりなることを特徴とする請求項１記載の送風機用羽根車。
4. 厚翼構造の羽根（３），（３）・・・が、中実体よりなることを特徴とする請求項３記載の送風機用羽根車。
5. 厚翼構造の羽根（３），（３）・・・が、中空体よりなることを特徴とする請求項３記載の送風機用羽根車。
6. 送風機が、軸流送風機であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の送風機用羽根車。
7. 送風機が、斜流送風機であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の送風機用羽根車。

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