JP6458248B2 - 送風機羽根車 - Google Patents

Description

本発明は、送風機羽根車に関するものである。

従来技術を以下に示す。図１４は従来の送風機羽根車の斜視図である。図１５は同送風機羽根車の側面図、図１６は同送風機羽根車の正面図、図１７および図１８は同送風機羽根車の羽根上の等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った円周方向の断面形状を示したものである。

図１４〜図１６に示すように、送風機羽根車１０２は、略円柱状のハブ１０３に羽根１０４が複数枚（３枚）備えられている。

羽根１０４はそれぞれ、風上側である前縁１０５から風下側の後縁１０６に向けて位置１０５Ｍ（１０５Ｍ（５０％）や、１０５Ｍ（８５％））まで厚肉で厚みが変化する翼型形状に形成し、位置１０５Ｍより後縁１０６までは一定の肉厚形状に形成して構成されている。なお、図１６に示すように、前縁１０５の外周側で前方に突出して形成された三角チップ部１０４ａは無視して前縁１０５を直線と考え、位置１０５Ｍを羽根１０４の内周側から外周側まで同じ比率で形成している。

具体的な断面を図１７，図１８に示す。図１７に示すように、羽根１０４の前縁１０５から後縁１０６までの翼弦長の５０％の位置を位置１０５Ｍ（５０％）として、位置１０５Ｍ（５０％）までの領域において最大肉厚ｔｍａｘを有した翼型形状に形成している。また、図１８に示すように、羽根１０４の前縁１０５から後縁１０６までの翼弦長の８５％の位置を位置１０５Ｍ（８５％）として、位置１０５Ｍ（８５％）までの領域において最大肉厚ｔｍａｘを有した翼型形状に形成している。位置１０５Ｍから後縁１０６まではいずれも一定の肉厚形状（ｔ１＝ｔ２）に形成している。

特開２０１０−２４２６６５号公報

従来技術による送風機羽根車は、ある条件で風量性能が向上し、低騒音化を図ることができる。しかしながら、これらの翼型形状は、前縁剥離を抑制する十分な形状ではない。そのため、通常の条件下では前縁剥離の発生による乱れにより風量性能が悪化し、さらには騒音上昇にも繋がる。また、チップ部近傍を翼型にすると、重量アップに繋がり強度の低下を招く事になる。

本発明は、次の効果を有する送風機羽根車を提供することを目的とする。つまり、さまざまな条件下で、前縁剥離を抑制することができ風量性能の向上と低騒音化を図ることができる。さらに、チップ部近傍を一定肉厚の薄肉にすることにより、軽量化と強度向上を図ることができる。

本発明は、前縁を楕円または円形状にして、さらにその後縁方向に翼型を呈することにより、剥離を極力抑制することができる。そのため、さまざまな条件下で円滑な流れ場を
形成して、風量性能が向上でき、さらには低騒音化に繋げることができる。

本願発明の送風機羽根車は、送風性能の向上と低騒音化を図ることにより、風量性能が劣化したり乱流騒音が増加したりすることを抑制できる。また、生産性の劣化も抑制することができる。

本発明の実施の形態１における送風機羽根車の斜視図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の側面図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の正面図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の断面図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の断面図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の肉厚分布図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の肉厚分布図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の断面図 本発明の実施の形態１における送風機羽根車の羽根の肉厚分布図 本発明の実施の形態２における送風機羽根車の正面図 本発明の実施の形態２における送風機羽根車の羽根の断面図 本発明の実施の形態３における送風機羽根車の斜視図 本発明の実施の形態３における送風機羽根車の側面図 従来の送風機羽根車の斜視図 従来の送風機羽根車の側面図 従来の送風機羽根車の平面図 従来の送風機羽根車の断面図 従来の送風機羽根車の断面図

第１の発明は、外部より回転力を受けて回転駆動されるハブと、前記ハブの周囲に放射状に延び出してなる複数枚の羽根を有し、前記羽根の円周方向の断面形状において、前縁を楕円または円形状にして、さらにその後縁方向に翼型を呈することにより、剥離を極力抑制することができ乱れが減少して風量性能が向上し、さらに流体騒音が低減され低騒音化に繋がる。後縁側においては、羽根が一定な肉厚形状を成しており、安定した成型及び生産が可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、ハブ近傍辺りは翼形状を呈しており、チップ近傍辺りは一定肉厚を呈しており、翼形状から一定肉厚に徐々に変化する。この形状により、チップ部近傍領域は、薄肉形状により軽量化を図ることができ強度向上を図ることができる。

第３の発明は、特に第１及び第２の発明において、前縁側の翼型形状の最大肉厚となる位置が、羽根の前縁から０％〜２０％の位置である。このような形状にすることにより、さらに前縁剥離を抑制することになり、風量性能の向上と低騒音化に繋げることができる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明において、羽根の後縁近傍の断面形状を、徐々に薄くなる形状に形成することにより、後縁剥離を抑制することにより、風量性能の向上と低騒音化に繋げることができる。

第５の発明は、特に第１から第４の発明において、羽根の前縁側の翼型形状部分におい
て、ハブとの接合部の羽根の付け根の肉厚を大きく形成したことにより強度アップが図られる。

以下に本発明の実施の形態を図１から図１３までに沿って説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における送風機羽根車の斜視図である。図２は同送風機羽根車の側面図、図３は同送風機羽根車の正面図、図４および図５は同送風機羽根車の羽根において、図３に記載の等流量ラインＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２にほぼ沿った円周方向の断面形状を示したものである。

図１〜図３において、送風機羽根車２は、略円柱状のハブ３に羽根４が複数枚（２枚）備えられている。なお、本実施の形態ではハブを円柱状としたが、これに限定するものではなく、円錐台状のハブとしたり、円柱状と円錐台状とを組み合わせたりしてもよい。

羽根４はそれぞれ、風上側である前縁５と風下側の後縁６とを備えている。また、羽根４は、反ハブ側の端部としてチップ部７を備えている。

図４は、羽根４のハブ側における等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った、円周方向の断面図である。この位置での羽根４の断面形状について説明する。前縁先端は楕円形状を呈している。その下流方向は翼型が形成されており、後縁付近は肉厚が一定となっている。つまり、前縁５の先端近傍（以下、前縁部１５と称する）では、楕円形状である。また、後縁６の近傍（以下、後縁部１６と称する）では、肉厚が一定である。そして、前縁部１５と後縁部１６との間に設けられた中間部１７では、前縁部１５と後縁部１６とをなめらかにつなぐように、厚肉が変化する翼型形状である。

図５は、羽根４の半径方向における中央部の等流量ラインＢ１−Ｂ２にほぼ沿った、円周方向の断面図である。この位置での羽根４の断面形状について説明する。前縁先端は円弧形状を呈している。その下流方向は翼型が形成されており、後縁６付近は肉厚が一定となっている。つまり、前縁部１５では、円弧形状である。また、後縁部１６では、肉厚が一定である。そして、中間部１７では、前縁部１５と後縁部１６とをなめらかにつなぐように、厚肉が変化する翼型形状である。

つまり、羽根４の半径方向における中央部の円周方向の断面における前縁部１５の前縁側は、羽根４の半径方向におけるハブ側の円周方向の断面における前縁部１５の前縁側より真円に近い円弧形状である。換言すると、羽根４の半径方向におけるハブ側の円周方向の断面における前縁部１５の前縁側は、羽根４の半径方向における中央部の円周方向の断面における前縁部１５の前縁側より、羽根４の肉厚方向に偏平した円弧形状である。

図６、図７は、それぞれ、等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った断面、等流量ラインＢ１−Ｂ２にほぼ沿った断面における、肉厚分布を表した図である。図６に示されるように、等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った断面では、前縁先端が楕円形状を呈している。その下流方向は翼型が形成されており、後縁付近は肉厚が一定となっている。そして、望ましくは、等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った断面では、前縁５から後縁６までの羽根４の長さを１００％とすると、最大肉厚：Ｔｍａｘとなる位置が、羽根４の前縁５から０％〜２０％の位置である。より望ましくは、最大肉厚：Ｔｍａｘとなる位置が、羽根４の前縁５から１８％の位置である。

なお、楕円形状の前縁部１５に最大肉厚となる位置がある場合でも、翼型形状の中間部
１７に最大肉厚となる位置がある場合でも、最大肉厚となる位置は、羽根の前縁から０％〜２０％の位置であることが望ましい。これは、前縁剥離が前縁から０％〜２０％の領域で発生する傾向にあるため、それを抑制する働きとなり、乱れの少ない円滑な流れ場を形成でき、送風性能の向上と低騒音化が得られるためである。

また、図７に示されるように、等流量ラインＢ１−Ｂ２にほぼ沿った断面では、前縁先端が円弧形状を呈している。その下流方向は翼型が形成されており、後縁付近は肉厚が一定となっている。そして、望ましくは、等流量ラインＢ１−Ｂ２にほぼ沿った断面では、前縁５から後縁６までの羽根４の長さを１００％とすると、最大肉厚：Ｔｍａｘとなる位置が、羽根４の前縁５から０％〜２０％の位置である。より望ましくは、最大肉厚：Ｔｍａｘとなる位置が、羽根４の前縁５から１８％の位置である。

なお、円弧形状の前縁部１５に最大肉厚となる位置がある場合でも、翼型形状の中間部１７に最大肉厚となる位置がある場合でも、最大肉厚となる位置は、羽根の前縁から０％〜２０％の位置であることが望ましい。これは、前縁剥離が前縁から０％〜２０％の領域で発生する傾向にあるため、それを抑制する働きとなり、乱れの少ない円滑な流れ場を形成でき、送風性能の向上と低騒音化が得られるためである。

このような形状によって、翼先端での前縁剥離を抑制することができ、乱れの少ない円滑な流れ場を形成することができるため、送風性能の向上と低騒音化が得られる。また、後縁部１６の肉厚が、薄肉で一定の肉厚を呈している。これにより、樹脂などによる成型部品の場合、生産性が向上する。また、軽量化にも繋がり回転数に対しての強度アップとなる。

図８は、同送風機羽根車の羽根において、図３に記載の等流量ラインＣ１−Ｃ２にほぼ沿った円周方向の断面図である。図９は、等流量ラインＣ１−Ｃ２のほぼ沿った断面における、肉厚分布を表した図である。チップ部７の近傍においては、下流域の大部分の領域を薄肉で一定の肉厚を呈している。また、上流域においても、ゆるやかな翼形状であり、薄肉の一定肉厚に類似する。より具体的には、図９に示すように、等流量ラインＣ１−Ｃ２にほぼ沿った断面では、前縁５から後縁６までの羽根４の長さの略１／２の領域を薄肉の翼型形状とし、残りの略１／２の領域を一定の肉厚としている。そして、前縁側と後縁側の間の中間部では、翼型形状から一定肉厚に徐々に変化する肉厚としている。

このように、チップ部７の近傍を、薄肉による略一定の肉厚とすることにより、遠心力による負荷が軽減され回転破壊に対しての強度アップとなる。また、成型性が安定して、生産性も向上する。また、ハブ３の近傍の断面形状は翼型を呈しているため、ハブ３近傍の翼型から徐々に変化して性能を確保する。

（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２における送風機羽根車の正面図である。図１１は、同送風機羽根車の羽根において、図１０に記載のハブ側における等流量ラインＤ１−Ｄ２にほぼ沿った円周方向の断面図である。

本実施の形態では、実施の形態１と異なる点のみ説明する。本実施の形態では、等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った断面では、羽根４の後縁６近傍の断面形状を、徐々に薄くなる形状に形成する。特に、後縁６の負圧面８側から、徐々に薄くなり圧力面９側に接続する形を成型する。換言すると、等流量ラインＡ１−Ａ２にほぼ沿った断面では、圧力面９は略平面である。または、圧力面９は、曲率が負圧面８の曲率より大きい面である。

このような形状にすることにより、後縁剥離が抑制され風量性能の向上と低騒音化に繋
げることができる。

（実施の形態３）
図１２、図１３は、本発明の実施の形態３における送風機羽根車の斜視図、側面図である。本実施の形態では、実施の形態１または２と異なる点のみ説明する。本実施の形態では、図１２、図１３に示すように、羽根４の翼型形状に形成された部分のハブ３への付け根部分４ｂの肉厚を大きくする。羽根４の前縁５の付け根部分４ｂは、送風機羽根車２の回転によって羽根４に大きな遠心力が加わった時に、最も破壊を起こし易い部分である。従って、付け根部分４ｂの肉厚を大きくして補強することによって、翼型にすることによる重量増加、すなわち回転時の遠心力の増大による破壊を抑制することができる。

なお、羽根４の付け根部分４ｂの補強については、図１２、図１３のように前縁５近傍だけでも大きな効果が得られるが、付け根部分４ｂ全体を補強しても良い。

以上のように、本発明にかかる送風機羽根車は、斜流送風機及び軸流送風機の送風機羽根車において、羽根の前縁先端を楕円または円形状にして、さらにその後縁方向に翼型を呈することにより、送風性能の向上と乱流騒音の低減が図れる。また、後縁部の肉厚が、薄肉で一定の肉厚を呈している。これにより、樹脂などによる成型部品の場合、生産性が向上する。また、軽量化にも繋がり回転数に対しての強度アップとなる。さらに、荷重が大きくかかる箇所のみの強度アップにより、軽くて強い斜流型羽根車等の用途に適用することができる。

以上のように、本発明にかかる送風機羽根車は、送風性能の向上と乱流騒音の低減が図れる。また、生産性が向上する。また、軽量化にも繋がり回転数に対しての強度アップとなる。このため、斜流型羽根車や軸流型羽根車等の用途に適用することができる。そして、このような斜流型羽根車や軸流型羽根車等は、家庭用の空気調和機や、業務用の空気調和機の送風機として適用することができる。

２、１０２ 送風機羽根車
３、１０３ ハブ
４、１０４ 羽根
１０４ａ 三角チップ部
４ｂ 付け根部分
５、１０５ 前縁
６、１０６ 後縁
７ チップ部
８ 負圧面
９ 圧力面
１５ 前縁部
１６ 後縁部
１７ 中間部

Claims (5)

1. 外部より回転力を受けて回転駆動されるハブと、前記ハブの周囲に放射状に延び出してなる複数枚の羽根を有し、前記羽根の円周方向の断面形状は、前記ハブ側では、前縁側は翼型形状であり、前記前縁側の先端部は楕円形状であり、後縁側は一定肉厚であって、前記羽根の半径方向における中央部では、前縁側は翼型形状であり、前記前縁側の先端部は円弧形状であり、後縁側を一定肉厚である送風機羽根車。
2. 前記羽根の円周方向の断面形状において、チップ部近傍では、前縁側は翼型形状であり、後縁側は一定肉厚であり、中間部は前記翼型形状から一定肉厚に徐々に変化する形状である請求項１に記載の送風機羽根車。
3. 前記羽根は、前縁から前記後縁までの円周方向における長さを１００％とすると、最大肉厚となる位置が、前記前縁から０％〜２０％の位置である請求項１または２に記載の送風機羽根車。
4. 前記羽根の円周方向の断面形状は、後縁近傍では、徐々に薄くなる形状である請求項１から３のいずれか一項に記載の送風機羽根車。
5. 前記ハブと前記羽根の接合部近傍では、前縁側の肉厚が後縁側の肉厚より大きい請求項１から４のいずれか一項に記載の送風機羽根車。