JP2002250298A

JP2002250298A - プロペラファン

Info

Publication number: JP2002250298A
Application number: JP2001047784A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kondo; 文男近藤; Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】チップ渦の発生を原因とする騒音を極力低減
できるプロペラファンの提供を課題とする。【解決手段】各羽根４４の外周縁部４４ｂに、これら
羽根４４をボスの軸線を含む断面で見た場合に、下流側
で凸曲面５１かつ上流側で凹曲面５２をなすチップ渦防
止部を、外周縁部４４ｂに沿って形成する構成を採用し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調装置の
熱交換器内を流動する作動ガスの冷却または加熱を行う
空気等の媒体をポンプする送風機あるいは換気装置等に
用いられる送風装置の低騒音化に好適なプロペラファン
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の送風装置１００の要部斜
視図であり、この送風装置１００は、プロペラファン１
０及びベルマウス２０をその主要構成要素としている。
なお、同図において、符号Ａはプロペラファン１０の上
流側、符号Ｂは下流側を示している。プロペラファン１
０は、円筒状のボス１１と複数枚の羽根１２からなり、
これら羽根１２は、ボス１１の外周表面の円周方向に沿
って一体に設けられている。また、各羽根１２は、ボス
１１の中心軸１１２回りの正方向を矢印方向Ｐに決めた
場合に左捻れ曲面をなし、その外形が、前縁１２１、外
周縁１２２、後縁１２３、これらを滑らかに連結する前
連結部１２４ａ及び後連結部１２４ｂによって形成さ
れ、概略前縁１２１側が尖った形態をなしている。な
お、外周縁１２２がなす半径の大きさは一定であり、直
径方向の大きさで外径ｄ１をなしている。

【０００３】ベルマウス２０は、プロペラファン１０の
外径ｄに対して所定の隙間εをなす内径ｄ２，厚さｔの
円弧状オリフィス２１を有する板状体である（中実部
品、または、薄板による中空部品として成形される）。
ベルマウス２０とプロペラファン１０とは適宜手段で同
軸上に固定され、プロペラファン１０が図示しない電動
機，内燃機関等の駆動手段で駆動される構成となってい
る。そして、プロペラファン１０が白抜き矢印Ｒに示す
方向に回転すると、上流Ａから下流Ｂに向かう流れが生
じる。

【０００４】この種のプロペラファン１０は、送風性能
向上のために、オリフィス２１の厚さｔを薄くして羽根
１２を上流Ａ側に突き出させる構造が一般に用いられ
る。これを、プロペラファン１０の外周よりその中心を
向く視線で見た展開図として図５に示す。同図におい
て、符号２１ａはオリフィス２１の前縁であり、符号２
１ｂはオリフィス２１の後縁を示している。そして、オ
リフィス２１は、幅ｔの帯状をなしており、各羽根１２
の外周縁１２２の投影が羽根枚数に応じて等間隔あるい
は不等間隔に並んでいる。符号Ｌf，Ｌbは、それぞれオ
リフィス２１の前縁２１ａ及び後縁２１ｂに対する突出
量であり、各羽根１２が前縁２１ａに対して大きく突出
している。

【０００５】プロペラファン１０は、樹脂製の場合はボ
ス１１と各羽根１２が一体に成形されるのが一般的であ
るが、ボス１１と羽根１２を別体に加工した後で一体に
組み立てる場合もある。いずれの場合においても、各羽
根１２の外周縁１２２の厚み方向断面は、バリ取りを施
した程度の鋭い形状をなしている。この様子を図６に示
す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記説明の従来のプロ
ペラファン１０を備えた送風装置１００では、各羽根１
２の外周縁１２２の大部分がベルマウス２１の厚みから
はみだしていることや、図６に示すように各羽根１２の
流れに対する迎え角ψが大きいことなどから、各羽根１
２の半径方向に沿う流れの剥離が起こり、図５に示すい
わゆるチップ渦３０が発生しやすい。

【０００７】このチップ渦３０の発生状況を模式的に図
５及び図７に示す。図７に示す如く各羽根１２の外周縁
１２２の上流で発生したチップ渦３０は、下流に流され
てベルマウス２０に衝突する。また、図５に示すよう
に、羽根１２の外周縁１２２の上流で発生したチップ渦
３０が翼間を流れて次の羽根１２に衝突することもあ
る。以上説明のように、チップ渦３０が発生すると、こ
れが騒音発生の原因になるという問題があった。すなわ
ち、（１）このチップ渦３０自体が騒音を発したり、
（２）このチップ渦３０がベルマウス２０と衝突するこ
とにより騒音を発したり、（３）このチップ渦３０が隣
の（次の）羽１２と衝突することにより騒音を発したり
するという問題である。

【０００８】このチップ渦３０を原因とする騒音の低減
を目的として、例えば特開平６−１７３８９５号公報の
プロペラファンでは、図８に示すように、各羽根１２の
外周縁部に、流体主流方向傾斜した小翼ｗを設ける構成
が開示されている。このプロペラファンによれば、羽根
１２の半径方向に沿った流れの剥離を生じにくくしてチ
ップ渦の発生を抑えられるので、騒音の低減を可能とし
ている。しかしながら、大風量化に対応するには更なる
大幅な低騒音化が強く切望されている。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、チップ渦の発生を原因とする騒音を極力低減できる
プロペラファンの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項
１記載のプロペラファンは、ボスの周囲に複数枚の羽根
を備え、前記各羽根の回転により上流側の流体を下流側
に送り出すプロペラファンであり、前記各羽根の外周縁
部には、これら羽根を前記ボスの軸線を含む断面で見た
場合に、前記下流側で凸曲面かつ前記上流側で凹曲面を
なすチップ渦防止部が、前記外周縁部に沿って設けられ
ていることを特徴とする。

【００１１】上記請求項１記載のプロペラファンによれ
ば、下記理由（ａ）及び（ｂ）により、チップ渦の発生
を極力低減させることができるようになる。すなわち、（ａ）各羽根の下流側においては、上流側から各羽根を
通過する際の流体流れが、チップ渦防止部の凸曲面に沿
って各羽根の下流側面に緩やかに回り込む付着流れとな
るので、各羽根の外周縁部より剥離するチップ渦を生じ
にくくなる。（ｂ）また、各羽根の上流側においては、各羽根の上流
側面に沿って外周縁部側に向かう流体流れを、チップ渦
防止部の凹曲面内に閉じこめることにより、この流体流
れが外周縁部の外側へと逃げ出すチップ渦を生じにくく
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のプロペラファンの一実施
形態について、図１〜図３を参照しながら以下に説明を
行う。しかしながら、本発明がこれのみに限定解釈され
るものでないことは、もちろんである。なお、図１は、
本実施形態のプロペラファンを示す図であって、その上
流側から見た正面図である。また、図２は、同プロペラ
ファンを図１のＥ−Ｅ線より見た断面図である。また、
図３は、同プロペラファンの要部を示す図であって、図
２のＦ部拡大図である。

【００１３】図１に示すように、本実施形態のプロペラ
ファン４１は、送風装置４０の構成要素の一部であり、
ベルマウス４２と同軸配置されている。なお、同図にお
いて、紙面手前側がプロペラファン４１の上流側、紙面
裏側がプロペラファン４１の下流側である。

【００１４】プロペラファン４１は、円筒状のボス４３
とその周囲の複数枚の羽根４４からなり、これら羽根４
４は、ボス４３の外周表面の円周方向に沿って一体に設
けられている。また、各羽根４４は、ボス４３の中心軸
４３ａ回りの回転方向を同図の矢印Ｒ方向に決めた場合
に左捻れ曲面をなし、その外形が、前縁４４ａ、外周縁
部４４ｂ、後縁４４ｃ、これらを滑らかに連結する前連
結部４４ｄ及び後連結部４４ｅによって形成されてい
る。なお、外周縁部４４ｂがなす半径の大きさは一定で
あり、直径方向の大きさで外径ｄ３をなしている。ま
た、プロペラファン４１は、樹脂製の場合はボス４３と
各羽根４４が一体に成形されるのが一般的であるが、ボ
ス４３と各羽根４４を別体に加工した後に一体に組み立
てる場合もある。

【００１５】そして、本実施形態のプロペラファン４１
では、各羽根４４の外周縁部４４ｂに、これら羽根４４
をボス４３の中心軸４３ａ（軸線）を含む断面（図２に
示す断面）で見た場合に、下流側で凸曲面５１かつ上流
側で凹曲面５２をなすチップ渦防止部５０が、外周縁部
４４ｂに沿って形成されている。凸曲面５１は、図３に
示す断面で見た場合、羽根４４の下流側面４４ｆより半
径ｒ１の半円形状に大きく膨らんだ主凸曲面５１ａと、
この主凸曲面５１ａと下流側面４４ｆとの間を緩やかに
つなぐ曲面である連続曲面５１ｂとから構成されてい
る。そして、この主凸曲面５１ａの端縁５１ａ１は、上
流側から下流側に向かう流れの導入口となっており、ス
ムーズに流れを主凸曲面５１ａに導けるように、流れの
方向に略平行となっている。そして、この凸曲面５１
は、何れの箇所においてもボス４３の中心軸４３ａを中
心とする半径上に位置する凸曲線状に形成されている。

【００１６】凹曲面５２は、図３に示す断面で見た場
合、羽根４４の上流側面４４ｇより半径ｒ２の半円形状
に大きく膨らんだ主凹曲面５２ａと、この主凹曲面５２
ａと上流側側面４４ｇとの間を緩やかにつなぐ曲面であ
る連続曲面５２ｂとから構成されている。連続曲面５２
ｂは、上流側面４４ｇに沿ってボス４３側から外周縁部
４４ｂ側に向かって流れる流れをスムーズに主凹曲面５
２ａ内に導くべく緩やかに連続した曲面形状をなしてい
る。そして、この主凹曲面５２ａの外側の端縁５２ａ１
は、主凹曲面５２ａ内に取り込んだ流れが更に外周側に
漏れるのを低減すべく、上流側からの流れの方向に略平
行となっている。そして、この凹曲面５２は、図１に示
すように、何れの箇所においてもボス４３の軸心を中心
とする半径上に位置する凹曲線状に形成されている。

【００１７】図１及び図２に示す前記ベルマウス４２
は、プロペラファン４１の外径ｄ３に対して所定の隙間
εをなす直径ｄ４，厚さｔの円弧状オリフィス４２ａを
有する板状体である。ベルマウス４２とプロペラファン
４１とは適宜手段で同軸上に固定され、プロペラファン
４１が図示しない電動機，内燃機関等の駆動手段で駆動
される構成となっている。そして、プロペラファン４１
が矢印Ｒ方向に回転すると、上流側から下流側に向かう
流れが生じる。

【００１８】この時、図３に示すように、（ａ）各羽根
４４の下流側においては、上流側から各羽根４４を通過
する際の流体流れが、チップ渦防止部５０の凸曲面５１
に沿って各羽根４４の下流側面４４ｆに緩やかに回り込
む付着流れとなるので、各羽根４４の外周縁部４４ｂよ
り剥離するチップ渦を生じにくくなる。また、（ｂ）各
羽根４４の上流側においては、各羽根４４の上流側面４
４ｇに沿って外周縁部４４ｂ側に向かう流体流れを、チ
ップ渦防止部５０の凹曲面５２内に取り込むことによ
り、この流体流れが外周縁部４４ｂの外側へと逃げ出す
チップ渦を生じにくくなる。上記（ａ）及び（ｂ）の作
用により、チップ渦の発生を極力低減させることができ
るようになる。

【００１９】以上説明の本実施形態のプロペラファン４
１によれば、各羽根４４の外周縁部４４ｂに沿ってチッ
プ渦防止部５０を備えたことにより、各羽根４４の下流
側では、上流側からの流体流れを凸曲面５１に付着させ
る付着流れとし、同時に、各羽根４４の上流側では、各
羽根４４の上流側面４４ｇに沿って外周縁部４４ｂ側に
向かう流体流れをチップ渦防止部５０の凹曲面５２内に
閉じこめることができるので、チップ渦の発生を低減さ
せることができるようになる。したがって、チップ渦の
発生を原因とする騒音を極力低減することが可能とな
る。

【００２０】なお、本実施形態のプロペラファン４１の
用途としては、カーエアコン，空調装置，換気扇など、
低騒音が望まれる各種の流体圧送装置に適用可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のプロペラファン
によれば、各羽根の外周縁部に沿ってチップ渦防止部を
備えたことにより、各羽根の下流側では、上流側からの
流体流れを凸曲面に付着させる付着流れとし、同時に、
各羽根の上流側では、各羽根の上流側の面に沿って外周
縁部側に向かう流体流れをチップ渦防止部の凹曲面内に
閉じこめることができるので、チップ渦の発生を低減さ
せることができるようになる。したがって、チップ渦の
発生を原因とする騒音を極力低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロペラファンの一実施形態を示す
図であって、その上流側から見た正面図である。

【図２】同プロペラファンを示す図であって、図１の
Ｅ−Ｅ線より見た断面図である。

【図３】同プロペラファンの要部を示す図であって、
図２のＦ部拡大図である。

【図４】従来のプロペラファンをその下流側より見た
斜視図である。

【図５】同プロペラファンの各羽根をその外周側より
見た場合の展開図である。

【図６】同プロペラファンの翼端の部分拡大図であ
る。

【図７】同プロペラファンからベルマウスに向かって
生じるチップ渦の状態を示す斜視図である。

【図８】従来の他のプロペラファンを示す図であっ
て、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、
（ｃ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。

【符号の説明】

４３・・・ボス４４・・・羽根４１・・・プロペラファン４４ｂ・・・外周縁部４３ａ・・・中心軸（軸線）５１・・・凸曲面５２・・・凹曲面５０・・・チップ渦防止部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボスの周囲に複数枚の羽根を備え、前記
各羽根の回転により上流側の流体を下流側に送り出すプ
ロペラファンであり、前記各羽根の外周縁部には、これら羽根を前記ボスの軸
線を含む断面で見た場合に、前記下流側で凸曲面かつ前
記上流側で凹曲面をなすチップ渦防止部が、前記外周縁
部に沿って設けられていることを特徴とするプロペラフ
ァン。