JP6252018B2 - インペラ、および、送風機 - Google Patents

Description

本発明は、軸流式のインペラ、および、送風機に関する。

従来、羽根の回転により気流を生じさせる扇風機、サーキュレータ、ディフューザ等の軸流式の送風機が知られている。従来の軸流式の送風機については、例えば、特開２０１１−５１３６１８号公報に記載されている。
特開２０１１−５１３６１８号公報

近年、空調設備において、空調効率向上や快適度向上の観点から、サーキュレータや、ディフューザの役割が重要視されている。すなわち、発生させる風の直進性および拡散性の調節機能を有する送風機に対する需要が高まっている。このような状況において、家庭内で手軽に空調効率や快適度を向上させるために、サーキュレータやディフューザ等の機能を持たせた扇風機についても注目されている。

特開２０１１−５１３６１８号公報に記載された冷却ファンなどの従来の送風機では、羽根（ブレード）が発生させた風を径方向内側または外側にガイドする機構を有していない。このため、従来の送風機では、羽根（ブレード）の形状のみにより、発生する風の直進性または拡散性を調節していた。しかしながら、直進性または拡散性を高めるべく、羽根本体の形状を設計すると、剛性や抵抗力等の問題が生じる虞がある。そのため、羽根本体の形状を大きく変えることなく、羽根が発生させる風の直進性または拡散性を調節する技術が求められている。

本発明の目的は、羽根により発生した回転軸方向の風の直進性または拡散性を調節することにより、目的に応じた直進性または拡散性を有する気流を発生させることができるインペラ、および送風機を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、回転軸を中心に回転する、軸流式のインペラであって、周方向に配列された、複数の羽根と、前記羽根の翼面から突出し、周方向に延びる、補助翼と、を有し、前記補助翼は、前記羽根の少なくとも加圧面側に配置され、前記補助翼の最も回転方向前方に位置する最前端から前記回転軸までの距離と、前記補助翼の最も回転方向後方に位置する最後端から前記回転軸までの距離とが異なり、前記補助翼の回転軸方向一方側の端部は、前記羽根の回転軸方向一方側の端部よりも回転軸方向他方側に位置し、前記補助翼の回転軸方向他方側の端部は、前記羽根の回転軸方向他方側の端部よりも回転軸方向一方側に位置する、インペラ。

本願の例示的な第１発明によれば、羽根により発生した回転軸方向の風を、補助翼が径方向内側または外側にガイドする。これにより、羽根により発生した風の直進性または拡散性を調節できる。

本願の例示的な第１発明は、回転軸を中心に回転する、軸流式のインペラであって、周方向に配列された、複数の羽根と、前記羽根の翼面から突出し、周方向に延びる、補助翼と、を有し、前記補助翼は、前記羽根の少なくとも加圧面側に配置され、前記補助翼の最も回転方向前方に位置する最前端から前記回転軸までの距離と、前記補助翼の最も回転方向後方に位置する最後端から前記回転軸までの距離とが異なり、前記補助翼の回転軸方向一方側の端部は、前記羽根の回転軸方向一方側の端部よりも回転軸方向他方側に位置する、インペラ。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、回転軸と平行な方向を「回転軸方向」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、回転軸方向の一方側であるインペラの加圧面側を正面側、回転軸方向の他方側であるインペラの負圧面側を背面側として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この正面側および背面側の定義により、本発明に係る送風装置の使用時の向きを限定する意図はない。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．扇風機の全体構造＞
図１は、本発明の送風機の第１実施形態に係る扇風機１の側面図である。図２は、扇風機１のインペラ３の斜視図である。図３は、インペラ３の正面図である。図４は、インペラ３の背面図である。図１〜図４の各図には、回転方向が矢印で示されている。

この扇風機１は、モータ２の動力によりインペラ３を回転させて、インペラ３の正面側に風を送る装置である。扇風機１は、例えば、ユーザに直接風を当て、ユーザが涼をとるために用いられる。また、扇風機１は、エアコンディショナー等と共に用いられるサーキュレータとして、用いられてもよい。図１に示すように、本実施形態の扇風機１は、モータ２と、軸流式のインペラ３と、を有する。

モータ２は、インペラ３に対して、回転のための動力を供給する機構である。本実施形態では、モータ２にブラシレスＤＣモータが用いられる。ブラシレスＤＣモータは、ブラシの摩耗による性能の劣化が無いため、ブラシ付きモータより長寿命である。また、ブラシレスＤＣモータは、ＡＣモータより変速させやすく、かつ、消費電力を低減しやすい。

モータ２は、静止部２１と、回転軸９を中心として回転する回転部２２とを有する。静止部２１は、モータの電機子とロータ等の回転部２２の一部とを収容するモータケーシング２１１を有する。

回転部２２は、電機子との間でトルクを発生させるロータと、回転軸９に沿って延びるシャフト２２１とを有する。シャフト２２１は、モータケーシング２１１の内部において、ロータに固定されている。シャフト２２１の正面側の端部は、モータケーシング２１１より正面側へ突出し、インペラ３の後述する中央部３０に固定されている。このため、モータ２の駆動時には、インペラ３は、モータ２の回転部２２と共に、回転軸９を中心として回転する。なお、本実施形態では、シャフト２２１の正面側の端部がインペラ３に固定されているが、シャフト２２１の正面側の端部以外の部分が、インペラ３に固定されていてもよい。すなわち、シャフト２２１の一部と、インペラ３とが固定されていればよい。

インペラ３は、モータ２の静止部２１に対して回転可能に支持される。インペラ３は、図１〜図４中、実線矢印で示す回転方向に回転することにより、背面側から正面側へ向かう気流を生じさせる。図１および図２に示すように、インペラ３は、中央部３０、複数の羽根４０、および複数の補助翼５０，６０を有する。本実施形態のインペラ３は、樹脂製であり、射出成型にて成型される。このため、中央部３０、複数の羽根４０、および複数の補助翼５０，６０は、単一の部材として形成される。なお、インペラ３は金属等の他の材料により形成されてもよい。また、インペラ３は、複数の部品を組み合わせて形成されてもよい。

中央部３０は、図２および図４に示すように、回転軸９を中心とした円板状の円板部３０１と、円板部３０１の端縁から回転軸方向背面側へ延びる壁部３０２とを有する。すなわち、中央部３０は、有蓋円筒形状である。また、図４に示すように、中央部３０は、筒状部３０３と、リブ３０４とをさらに有する。筒状部３０３は、円板部３０１から背面側へ突出する。当該形状により、中央部３０は、背面側の略中央に、筒状部３０３の内部空間であるシャフト穴３１を有する。シャフト穴３１にはモータ２のシャフト２２１が挿入され、固定される。このため、モータ２が駆動すると、シャフト２２１とともに、回転軸９を中心としてインペラ３が回転する。壁部３０２と筒状部３０３とは、放射状に延びる複数のリブ３０４により接続される。これにより、筒状部３０３が回転軸９に対して歪むことが抑制される。すなわち、インペラ３がシャフト２２１に対して歪むことが抑制される。

なお、本実施形態では、中央部３０は、略円筒形状であったが、本発明はこれに限られない。中央部３０は、正面側から見て、五角形や六角形などの多角形であってもよい。また、本実施形態では、シャフト２２１の正面側の端部が中央部３０の内部に配置されるが、シャフト２２１と中央部３０とが固定されていれば、シャフト２２１の正面側の端部が中央部３０より正面側に突出してもよい。また、中央部３０は、正面側へ突出する略円錐形状や略半球形状であってもよい。

図３および図４に示すように、複数の羽根４０は、それぞれ、中央部３０の側面から径方向外側に延びる。複数の羽根４０は、周方向に略等間隔に配列される。ただし、複数の羽根４０の周方向の間隔は、必ずしも一定でなくてもよい。図２および図３に示すように、各羽根４０の加圧面４１側には、補助翼５０が配置されている。また、図２および図４に示すように、各羽根４０の負圧面４２側には、補助翼６０が配置されている。補助翼５０，６０の詳細な構成および作用については、後述する。

図１および図２に示すように、各羽根４０は、前縁４０１から後縁４０２に向かうにつれ、背面側から正面側へと傾いている。ここで、前縁４０１は、羽根４０の回転方向前方側の端縁部であり、後縁４０２は、羽根４０の回転方向後方側の端縁部である。当該形状により、インペラ３が回転すると、羽根４０の正面側の翼面である加圧面４１の付近の気圧が高くなり、羽根４０の背面側の翼面である負圧面４２の付近の気圧が低くなる。これにより、羽根４０の周辺において、背面側から正面側へ向かう気流が発生する。

＜１−２．補助翼について＞
次に、補助翼５０，６０の詳細な構成および作用について、説明する。図５は、インペラ３の補助翼５０付近における部分正面図である。図６は、最前端５１および最後端５２を通る、加圧面４１に沿って切断された断面における補助翼５０の断面図である。図７は、インペラ３の部分側面図である。以下では、図１〜図４とともに、図５〜図７も適宜に参照する。

図３に示すように、補助翼５０は、羽根４０の加圧面４１から正面側へ向けて突出する。また、補助翼５０は、径方向の位置を変えつつ、周方向に延びる。回転軸方向からの平面視において、補助翼５０の最も回転方向前方に位置する最前端５１から回転軸９までの径方向の距離Ｄ１は、補助翼５０の最も回転方向後方に位置する最後端５２から回転軸９までの径方向の距離Ｄ２よりも大きい。

このように、最前端５１から回転軸９までの距離Ｄ１が、最後端５２から回転軸９までの距離Ｄ２よりも大きいことにより、補助翼５０は、羽根４０の加圧面４１側で発生した回転軸方向の風を、径方向内側にガイドする。図５に示すように、羽根４０が回転すると、破線矢印で表す相対気流Ｗ１が、回転方向前方から、補助翼５０の最前端５１側に入射する。すると、相対気流Ｗ１の一部と、羽根４０により発生した回転軸方向の風とが混合した気流Ｗ２は、一点鎖線矢印で表すように、補助翼５０によって径方向内側へとガイドされる。これにより、羽根４０により発生した風を径方向内側へ集中させて、その直進性を高めることができる。すなわち、距離Ｄ１と距離Ｄ２とを調節することにより、羽根４０により発生した風の直進性の程度を調節できる。

図６に示すように、補助翼５０の翼弦線５０１に垂直な厚みである翼厚５０２は、回転方向前方から回転方向後方に向かって大きくなり、その後小さくなる。ここで、翼弦線５０１は、補助翼５０の最前端５１と最後端５２とを繋いだ直線である。補助翼５０の翼厚５０２が最大となる翼厚最大部５３と最前端５１との距離５３１は、翼厚最大部５３と最後端５２との距離５３２より小さい。また、補助翼５０の中心線５０３は、最前端５１付近および最後端５２付近を除いて、翼弦線５０１よりも径方向外側に位置する。なお、中心線５０３は、補助翼５０の径方向外側の縁および径方向内側の縁の、翼弦線５０１に垂直な直線との交点の中点を順々に結んで得られる曲線である。

本実施形態の補助翼５０は、このようないわゆる翼型の形状を有する。このため、図５に示すように、補助翼５０に相対気流Ｗ１が入射すると、白抜き矢印で示す径方向内側への加圧力が発生する。したがって、気流Ｗ２は、当該加圧力により、さらに径方向内側へとガイドされる。これにより、回転方向に対する補助翼５０の翼弦線５０１の角度を抑えながら、補助翼５０による気流Ｗ２の径方向内側へのガイド力を、さらに大きくできる。すなわち、回転方向に対する補助翼５０の抵抗を抑えながら、羽根４０により発生した風の直進性をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、羽根４０の加圧面４１側だけでなく、負圧面４２側にも、さらに補助翼６０が配置される。図７に示すように、補助翼６０は、羽根４０の負圧面４２から背面側へ向けて突出する。また、図４に示すように、補助翼６０は、径方向の位置を変えつつ、周方向に延びる。補助翼６０の最も回転方向前方に位置する最前端６１から回転軸９までの径方向の距離Ｄ３は、補助翼６０の最も回転方向後方に位置する最後端６２から回転軸９までの径方向の距離Ｄ４よりも大きい。したがって、補助翼６０は、羽根４０が負圧面４２側から取り込む風を、径方向内側にガイドする。これにより、羽根４０が背面側から取り込む風を径方向内側へ集合させて、その直進性を高めることができる。

補助翼５０，６０は、羽根４０の翼面のうち、主として補助翼５０，６０より径方向内側の部分によって生じた風を、径方向内側にガイドする。したがって、補助翼５０，６０の機能を高めるためには、各補助翼５０，６０を、羽根４０の径方向外側に偏った位置に配置することが好ましい。例えば、補助翼５０，６０の全体を、羽根４０の径方向の中央よりも、径方向外側に配置することが好ましい。特に、本実施形態のように、各羽根４０の周方向の幅が、径方向外側へ向かうにつれて大きくなる場合、補助翼５０，６０を径方向外側に偏った位置に配置すれば、各補助翼５０，６０の周方向の長さを確保しやすいというメリットもある。

本実施形態では、図１に示すように、加圧面４１側に配置された補助翼５０と、負圧面４２側に配置された補助翼６０とが、回転軸方向に重なる位置に配置されているが、本発明はこれに限られない。補助翼６０と補助翼５０とは、互いに回転軸方向に重ならない位置に配置されていてもよい。また、加圧面４１側に配置された補助翼５０の数と、負圧面４２側に配置された補助翼６０の数とが異なっていてもよい。

図３および図４に示すように、補助翼５０，６０の最前端５１，６１は、羽根４０の前縁４０１よりも回転方向後方に位置する。すなわち、羽根４０の前縁４０１と、補助翼５０，６０の最前端５１，６１とが、回転軸方向に重ならない。したがって、羽根４０の前縁と補助翼５０，６０の最前端５１，６１とに、同一の相対気流Ｗ１が同時に当たることがない。これにより、羽根４０の前縁４０１と、補助翼５０，６０の最前端５１，６１とが回転軸方向に重なる場合と比べて、羽根４０および補助翼５０，６０が風を切り裂く際の干渉音が低減される。

また、補助翼５０，６０の最後端５２，６２は、羽根４０の後縁４０２よりも回転方向前方に位置する。すなわち、補助翼５０，６０の最前端５１，６１および最後端５２，６２はいずれも、回転軸方向から見て、羽根４０の内側に配置されている。このため、インペラ３が射出成型により成型された場合に、補助翼５０，６０の最前端５１，６１付近および最後端５２，６２付近にパーティングラインが発生しない。したがって、補助翼５０，６０を有していない場合と比べて、インペラ３全体のパーティングラインが増加しない。

また、図５に示すように、補助翼５０の最前端５１を含む一部分は、角のない曲面状の表面を有する。補助翼５０の最前端５１付近が丸みを帯びていることにより、風を切り裂く最前端５１付近における干渉音が抑制される。また、最前端５１付近が尖った形状と比べて、補助翼５０の強度が高い。

また、図７に示すように、補助翼５０，６０の回転軸方向正面側の端部５４，６４はそれぞれ、羽根４０の回転軸方向正面側の端部４３よりも回転軸方向背面側に位置する。また、補助翼５０，６０の回転軸方向背面側の端部５５，６５はそれぞれ、羽根４０の回転軸方向背面側の端部４４よりも回転軸方向正面側に位置する。すなわち、補助翼５０，６０の回転軸方向の存在領域５６，６６は、羽根４０の回転軸方向の存在領域４５の範囲内に位置する。これにより、インペラ３が補助翼５０，６０を有していない場合と比べて、インペラ３とインペラ３周辺に配置された静止部材との距離が縮まない。したがって、静止部材との干渉による騒音の増大が抑制される。なお、インペラ３周辺に配置された静止部材としては、例えば、モータ２や、インペラ３を収容するハウジングなどが想定される。

また、補助翼５０は、羽根４０の加圧面４１から正面側に離れるにつれて、漸減する。同様に、補助翼６０は、羽根４０の負圧面４２から背面側に離れるにつれて、漸減する。すなわち、補助翼５０，６０は、羽根４０の翼面から回転軸方向に離れるにつれて、漸減する。これにより、補助翼５０，６０付近における乱流の発生を抑制できる。

具体的形状については、図７に側方からの様子を示すように、加圧面４１との接触面における補助翼５０の断面Ｓ１は、加圧面４１より回転軸方向正面側に位置し、かつ断面Ｓ１と平行な補助翼５０の断面Ｓ２より大きい。また、断面Ｓ２は、回転軸方向から見て、断面Ｓ１の内側に位置する。同様に、断面Ｓ２は、断面Ｓ２からより回転軸方向正面側に位置し、かつ断面Ｓ２と平行な補助翼５０の断面Ｓ３より大きい。断面Ｓ３は、回転軸方向から見て、断面Ｓ２の内側に位置する。補助翼６０についても、同様である。したがって、インペラ３を射出成型にて成型する際に、補助翼５０周辺では回転軸方向正面側に、補助翼６０周辺では回転軸方向背面側に、金型を引き抜くことができる。これにより、金型の引き抜く方向を、正面側および背面側の２方向のみとすることができる。その結果、射出成型が容易となり、複雑な金型を用いることによるパーティングラインの増加を抑制できる。

＜２．第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係るインペラ３Ａの正面図である。インペラ３Ａは、回転軸９Ａを中心に回転する、軸流式のインペラである。インペラ３Ａは、図８中実線矢印で示す回転方向に回転することにより、背面側から正面側へ向かう気流を生じさせる。

インペラ３Ａは、複数の羽根４０Ａ、および、複数の補助翼５０Ａを有する。複数の羽根４０Ａは、周方向に略等間隔に配列される。各羽根４０Ａの加圧面４１Ａ側には、補助翼５０Ａが配置されている。

補助翼５０Ａは、羽根４０Ａの加圧面４１Ａから正面側へ向けて突出する。また、補助翼５０Ａは、径方向の位置を変えつつ、周方向に延びる。図８に示すように、補助翼５０Ａの最も回転方向前方に位置する最前端５１Ａから回転軸９Ａまでの径方向の距離Ｄ１Ａは、補助翼５０Ａの最も回転方向後方に位置する最後端５２Ａから回転軸９Ａまでの距離径方向のＤ２Ａよりも小さい。

このように、最前端５１Ａから回転軸９Ａまでの距離Ｄ１Ａが、最後端５２Ａから回転軸９Ａまでの距離Ｄ２Ａよりも小さいことにより、補助翼５０Ａは、羽根４０Ａの加圧面４１Ａ側で発生した回転軸方向の風を、径方向外側にガイドする。これにより、羽根４０Ａにより発生した風の拡散性を高めることができる。

また、補助翼５０Ａの中心線５０３Ａは、最前端５１Ａ付近および最後端５２Ａ付近を除いて、翼弦線５０１Ａよりも径方向内側に位置する。これにより、インペラ３Ａが回転すると、補助翼５０Ａの径方向外側の面付近において、径方向外側に向かう加圧力が発生する。したがって、羽根４０Ａにより発生した風は、さらに径方向外側へとガイドされる。これにより、回転方向に対する補助翼５０Ａの翼弦線５０１Ａの角度を抑えながら、補助翼５０Ａによる気流のガイド力を、さらに大きくできる。すなわち、回転方向に対する補助翼５０Ａの抵抗を抑えながら、羽根４０Ａにより発生した風の拡散性をさらに高めることができる。

なお、本実施形態において、補助翼が、羽根４０Ａの負圧面側にさらに配置されてもよい。その場合、負圧面側の補助翼についても、加圧面４１Ａ側の補助翼５０Ａと同様に、最前端から回転軸９Ａまでの距離が、最後端から回転軸９Ａまでの距離よりも小さいことが好ましい。これにより、羽根４０Ａが背面側から取り込む風の拡散性も、高めることができる。

上記の第１実施形態および第２実施形態にて説明したように、補助翼の最前端から回転軸までの距離が、補助翼の最後端から回転軸までの距離と異なることにより、補助翼は、羽根の翼面で発生した回転軸方向の風を、径方向外側または径方向内側にガイドする。これにより、羽根により発生した風の直進性または拡散性を高めることができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図９は、一変形例に係るインペラ３Ｂの正面図である。図９の例では、補助翼５０Ｂは、最前端５１Ｂ付近および最後端５２Ｂ付近を除いて、翼厚が一定の平板状である。このように、補助翼の翼厚は、略一定であってもよい。

図９の例では、補助翼５０Ｂの最前端５１Ｂから回転軸９Ｂまでの距離は、補助翼５０Ｂの最後端５２Ｂから回転軸９Ｂまでの距離よりも大きい。このため、補助翼５０Ｂは、羽根４０Ｂの翼面から発生した回転軸方向の風を、径方向内側にガイドする。これにより、羽根４０Ｂにより発生した風の直進性を高めることができる。このように、補助翼が、最前端５１Ｂ付近および最後端５２Ｂ付近を除いて翼厚が一定の平板状であっても、羽根により発生した風の直進性または拡散性を高めることができる。

図１０は、他の変形例に係るインペラ３Ｃの正面図である。図１０の例では、補助翼５０Ｃは、最前端５１Ｃ付近および最後端５２Ｃ付近を除いて翼厚が一定であり、かつ、径方向外側にふくらむ曲板状である。このように、補助翼は、最前端５１Ｃ付近および最後端５２Ｃ付近を除いて翼厚が一定の曲板状であってもよい。このようにすると、インペラ３Ｃが回転した際、補助翼５０Ｃに対する相対風Ｗ１Ｃの入射角度が小さくなる。したがって、回転方向に対する補助翼５０Ｃの抵抗を抑制できる。また、補助翼５０Ｃの最前端５１Ｃ付近における干渉音を低減できる。

また、図１０の例では、翼弦線５０１Ｃと中央線５０３Ｃとの距離が最大となる点５４Ｃと最前端５１Ｃとの間における補助翼５０Ｃの回転軸方向の平均高さは、点５４と最後端５２Ｃとの間における補助翼５０Ｃの回転軸方向の平均高さよりも小さい。これにより、点５４Ｃと最前端５１Ｃとの間では、干渉音がさらに低減されるとともに、径方向外側へガイドされる風の量が低減される。一方、点５４と最後端５２Ｃとの間では、補助翼５０Ｃにより、羽根により発生した風の直進性を高めることができる。

図１１は、他の変形例に係るインペラ３Ｄの正面図である。図１１の例では、補助翼５０Ｄは、翼弦線５０１Ｄに対して線対称の形状を有している。インペラ３Ｄが回転し、補助翼５０Ｄに対して相対風が入射すると、補助翼５０Ｄの付近において、径方向内側向きの加圧力が発生する。これにより、羽根４０Ｄの翼面から発生した回転軸方向の風を、補助翼５０Ｄと、加圧力とにより径方向内側にガイドする。その結果、羽根４０Ｄにより発生した風の直進性を高めることができる。図１１の例のように、補助翼が翼弦線に対して線対称の形状をしていても、羽根により発生した風の直進性または拡散性を高めることができる。

図１２は、他の変形例に係るインペラ３Ｅの正面図である。図１２の例では、補助翼５０Ｅの最前端５１Ｅと最後端５２Ｅとの距離Ｄ５Ｅは、羽根４０Ｅの径方向内端部の周方向の長さＤ６Ｅよりも大きい。このように、補助翼５０Ｅの長さを長くとることにより、補助翼５０Ｅによる風の方向調節機能を、より高めることができる。

図１３は、他の変形例に係るインペラ３Ｆの正面図である。図１３の例では、１つの羽根４０Ｆの加圧面４１Ｆに、２つの補助翼５０Ｆが径方向に並んで配置される。２つの補助翼５０Ｆが径方向に並ぶことにより、羽根４０Ｆの翼面から発生した回転軸方向の風のうち、径方向外側付近の風と径方向内側付近の風とを、それぞれの補助翼５０Ｆがガイドする。これにより、補助翼５０Ｆによる風の方向調節機能が、より高められる。

図１４は、他の変形例に係るインペラ３Ｇの正面図である。図１４の例では、１つの羽根４０Ｇの加圧面４１Ｇに、２つの補助翼５０Ｇが周方向に並んで配置される。２つの補助翼５０Ｇが周方向に周方向に並ぶことにより、各補助翼５０Ｇの径方向の幅を広げることなく、補助翼５０Ｇの周方向の幅を確保できる。これにより、回転方向の抵抗の増加を抑制しつつ、補助翼５０Ｇによる風の方向調節機能を確保できる。

図１３および図１４のように、１つの羽根の加圧面から、複数の補助翼が突出していてもよい。また、１つの羽根の負圧面から、複数の補助翼が突出していてもよい。また、１つのインペラの中に、単一の補助翼を有する羽根と、複数の補助翼を有する羽根とが、混在していてもよい。

図１５は、他の変形例に係るインペラ３Ｈの正面図である。図１５の例では、補助翼５０Ｈの最後端５２Ｈは、羽根４０Ｈの後縁４０２Ｈよりも回転方向後方に位置する。図１５の例では、羽根４０Ｈの翼面から発生した回転軸方向の風が、羽根４０Ｈの後縁４０２Ｈから回転方向後方へ離れた後においても、補助翼５０Ｈにより径方向内側にガイドされる。したがって、羽根４０Ｈにより発生した風の補助翼５０Ｈによる方向調節機能を高めることができる。このように、補助翼５０Ｈの最後端５２Ｈ付近が、回転軸方向から見て、羽根４０Ｈの外側に配置されてもよい。

図１６は、他の変形例に係るインペラ３Ｊの正面図である。図１６の例では、補助翼５０Ｊの最前端５１Ｊが、１つの羽根４０Ｊの負圧面４２Ｊに配置される。また、補助翼５０Ｊの最後端５２Ｊは、最前端５１Ｊが配置された羽根４０Ｊの回転方向後方に隣接する羽根４０Ｊの加圧面４１Ｊに配置される。すなわち、１つの補助翼５０Ｊが隣接する２つの羽根４０Ｊに跨がっている。

これにより、補助翼５０Ｊは、羽根４０Ｊにより発生した回転軸方向の風を、回転方向に広い範囲においてガイドできる。すなわち、補助翼５０Ｊによる風の方向調節機能を、さらに高めることができる。また、隣接する羽根４０Ｊ同士を補助翼５０Ｊが接続することにより、羽根４０Ｊの強度が高まる。

図１７は、他の変形例に係るインペラ３Ｋの正面図である。図１７の例では、インペラ３Ｋは、周方向に隣り合う２つの羽根４０Ｋを接続する、接続部７０Ｋをさらに有する。図１７の例では、隣接する羽根４０Ｋ同士を接続部７０Ｋが接続することにより、羽根４０Ｋの強度が高まる。また、接続部７０Ｋは、回転軸方向に見て、回転軸９Ｋを中心とする円弧状の曲板形状である。これにより、インペラ３Ｋが回転した際に、回転方向に対する接続部７０Ｋの抵抗が最小限に抑えられている。

図１８は、他の変形例に係るインペラ３Ｌの正面図である。図１８の例では、インペラ３Ｌは、周方向に隣り合う２つの羽根４０Ｌを接続する、接続部７０Ｌをさらに有する。また、接続部７０Ｌの回転方向後方端部と、補助翼５０Ｌの最前端５１Ｌとが、一繋がりに形成される。図１８の例では、接続部７０Ｌと補助翼５０Ｌとが繋がることにより、羽根４０Ｌの強度がさらに高まる。

図１９は、他の変形例に係るインペラ３Ｍの正面図である。図１９の例では、羽根４０Ｍと補助翼５０Ｍとが、別部材となっている。そして、補助翼５０Ｍの配置位置を、実線で示した第１方位Ｐ１と、二点鎖線で示した第２方位Ｐ２とに切替可能となっている。補助翼５０Ｍは、第１方位Ｐ１において、最前端５１Ｍと回転軸９Ｍとの距離が、最後端５２Ｍと回転軸９Ｍとの距離よりも大きい。すなわち、補助翼５０Ｍが第１方位Ｐ１に配置された場合、補助翼５０Ｍは、羽根４０Ｍにより発生する回転軸方向の風の直進性を高めることができる。一方、補助翼５０Ｍは、第２方位Ｐ２において、最前端５１Ｍと回転軸９Ｍとの距離が、最後端５２Ｍと回転軸９Ｍとの距離よりも小さい。すなわち、補助翼５０Ｍが第２方向Ｐ２に配置された場合、補助翼５０Ｍは、羽根４０Ｍにより発生する回転軸方向の風の拡散性を高めることができる。

図１９の例によれば、補助翼５０Ｍを第１方位Ｐ１と第２方位Ｐ２とに切り替えることにより、羽根４０Ｍにより発生した風の直進性または拡散性を、用途に応じて選択的に高めることができる。

図２０は、他の変形例に係るインペラ３Ｎの正面図である。図２０の例では、インペラ３Ｎが、付加部８０Ｎを有する。付加部８０Ｎは、羽根４０Ｎの翼面から突出する。また、付加部８０Ｎの最も回転方向前方に位置する前方端部８１Ｎは、補助翼５０Ｎの最後端５２Ｎと繋がる。また、付加部８０Ｎの周方向の長さは、補助翼５０Ｎの周方向の長さより短い。

図２０の例では、補助翼５０Ｎの最前端５１Ｎから回転軸９Ｎまでの距離Ｄ１Ｎは、補助翼５０Ｎの最後端５２Ｎから回転軸９Ｎまでの距離Ｄ２Ｎよりも大きい。これにより、羽根４０Ｎが回転すると、羽根４０Ｎの補助翼５０Ｎより径方向内側の部分で発生した回転軸方向の風が、径方向内側へとガイドされる。このとき、補助翼５０Ｎの径方向外側では、補助翼５０Ｎの径方向内側に比べて気圧が低くなっている。

一方、付加部８０Ｎの前方端部８１Ｎから回転軸９Ｎまでの距離Ｄ２Ｎは、付加部８０Ｎの最も回転方向後方に位置する後方端部８２Ｎから回転軸９Ｎまでの距離Ｄ７Ｎよりも小さい。そのため、補助翼５０Ｎの径方向外側付近における気流が、付加部８０Ｎにより径方向外側へとガイドされ、拡散される。しかしながら、上述の通り、補助翼５０Ｎの径方向外側では、補助翼５０Ｎの径方向内側に比べて気圧が低いため、その影響は小さい。なお、図２０の例では、距離Ｄ７Ｎは、距離Ｄ１Ｎと略同一であるが、これに限られない。距離Ｄ７Ｎは、距離Ｄ１Ｎよりも小さくてもよいし、大きくてもよい。図２０の例のように、インペラが、補助翼の最前端または最後端と繋がる付加部を有していてもよい。

上記の実施形態の扇風機１では、インペラ３を回転させるための動力として、ＤＣモータであるモータ２を用いていた。しかしながら、本発明の送風機は、ＤＣモータに代えて、ＡＣモータを用いてもよい。また、本発明の送風機は、モータに変えて、エンジン等の他の駆動源をインペラに接続することにより、インペラを回転させてもよい。

また、本発明の送風機は、必ずしも、涼をとることを目的とした扇風機でなくてもよい。例えば、シーリングファン、サーキュレータ、自動車用の冷却ファン等の、他の用途に用いる送風機であってもよい。

また、送風機を構成する各部材の細部の形状は、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。例えば、上記の実施形態のインペラ３は羽根４０を５枚有していたが、インペラの有する羽根が３枚、４枚、７枚など他の枚数であってもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、インペラ、および、送風機に利用できる。

１ 扇風機
２ モータ
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｊ，３Ｋ，３Ｌ，３Ｍ，３Ｎ インペラ
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｋ，９Ｍ，９Ｎ 回転軸
３０ 中央部
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ，４０Ｊ，４０Ｋ，４０Ｌ，４０Ｍ，４０Ｎ 羽根
４１，４１Ａ，４１Ｆ，４１Ｇ，４１Ｊ 加圧面
４２，４２Ｊ 負圧面
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ，５０Ｊ，５０Ｌ，５０Ｍ，５０Ｎ，６０ 補助翼
５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｅ，５１Ｊ，５１Ｌ，５１Ｍ，５１Ｎ，６１ 最前端
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｅ，５２Ｈ，５２Ｊ，５２Ｍ，５２Ｎ，６２ 最後端
５３ 翼厚最大部
７０Ｋ，７０Ｌ 接続部
８０Ｎ 付加部
４０１ 前縁
４０２，４０２Ｈ 後縁
５０１，５０１Ａ，５０１Ｃ，５０１Ｄ 翼弦線
５０２ 翼厚
５０３，５０３Ａ，５０３Ｃ 中心線

Claims (21)

1. 回転軸を中心に回転する、軸流式のインペラであって、
   周方向に配列された、複数の羽根と、
   前記羽根の翼面から突出し、周方向に延びる、補助翼と、
   を有し、
   前記補助翼は、前記羽根の少なくとも加圧面側に配置され、
   前記補助翼の最も回転方向前方に位置する最前端から前記回転軸までの距離と、前記補助翼の最も回転方向後方に位置する最後端から前記回転軸までの距離とが異なり
   前記補助翼の回転軸方向一方側の端部は、前記羽根の回転軸方向一方側の端部よりも回転軸方向他方側に位置し、
   前記補助翼の回転軸方向他方側の端部は、前記羽根の回転軸方向他方側の端部よりも回転軸方向一方側に位置する、インペラ。
2. 請求項１に記載のインペラであって、
   前記補助翼の翼厚が、回転方向前方から後方に向かって大きくなり、その後小さくなる、インペラ。
3. 請求項２に記載のインペラであって、
   前記補助翼の最前端と前記補助翼の翼厚が最大となる前記翼厚最大部との距離は、前記補助翼の最後端と前記翼厚最大部との距離より小さい、インペラ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のインペラであって、
   前記最前端と前記回転軸との距離は、前記最後端と前記回転軸との距離よりも大きい、インペラ。
5. 請求項４に記載のインペラであって、
   前記補助翼の中心線は、前記最前端付近および前記最後端付近を除いて、前記補助翼の翼弦線よりも径方向外側に位置する、インペラ。
6. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のインペラであって、
   前記最前端と前記回転軸との距離は、前記最後端と前記回転軸との距離よりも小さい、インペラ。
7. 請求項６に記載のインペラであって、
   前記補助翼の中心線は、前記最前端付近および前記最後端付近を除いて、前記補助翼の翼弦線よりも径方向内側に位置する、インペラ。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載のインペラであって、
   前記補助翼は、前記羽根の前記翼面から回転軸方向に離れるにつれて、漸減する、インペラ。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のインペラであって、
   １つの前記羽根から複数の前記補助翼が突出する、インペラ。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼は、前記羽根の負圧面側にさらに配置される、インペラ。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最前端は、前記羽根の前縁よりも回転方向後方に位置する、インペラ。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最後端は、前記羽根の後縁よりも回転方向前方に位置する、インペラ。
13. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最後端は、前記羽根の後縁よりも回転方向後方に位置する、インペラ。
14. 請求項１３に記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最後端は、前記最前端が配置された前記羽根の回転方向後方に隣接する前記羽根に、配置される、インペラ。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最前端と前記最後端との距離は、前記羽根の径方向内端部の周方向の長さよりも大きい、インペラ。
16. 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記インペラは、
    周方向に隣り合う２つの前記羽根を接続する、接続部をさらに有する、インペラ。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記補助翼の前記最前端を含む一部分は、角の無い曲面状の表面を有する、インペラ。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記インペラは、前記補助翼の配置位置を、第１方位と第２方位とに切替可能であり、
    前記補助翼は、
    前記第１方位において、前記最前端と前記回転軸との距離が、前記最後端と前記回転軸との距離よりも大きく、
    前記第２方位において、前記最前端と前記回転軸との距離が、前記最後端と前記回転軸との距離よりも小さい、インペラ。
19. 請求項１から請求項１８までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記インペラは、
    前記羽根の翼面から突出し、前記補助翼の前記最前端または前記最後端と繋がる、付加部をさらに有し、
    前記付加部の周方向の長さは、前記補助翼の周方向の長さより短い、インペラ。
20. 請求項１から請求項１９までのいずれかに記載のインペラであって、
    前記インペラは、樹脂製であり、射出成型にて成型される、インペラ。
21. 静止部と、前記回転軸を中心に回転する回転部と、を有するモータと、
    前記回転部とともに回転する、請求項１から請求項２０までのいずれかに記載のインペラと、
    を有する送風機。

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