JP2006312912A - Axial fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動によって気体を圧送する羽根車と、この羽根車の周囲に配置されるベルマウスと、を有する軸流ファンに関する。 The present invention relates to an axial fan having an impeller that pumps gas by a rotational motion and a bell mouth arranged around the impeller.
従来、回転運動によって気体を圧送する羽根車と、この羽根車の周囲に配置されるベルマウスと、を有する軸流ファンとして、翼端渦の発生を抑制して高効率化を図る観点から、羽根車を形成する複数の羽根の外周端部が吸い込み側に反り返るよう形成されたものが知られている(特許文献1、2参照)。なお、特許文献1においては、複数の羽根の外周端部に、前縁付近から後縁付近にかけて次第に半径方向の幅が大きくなる反り返り部を設けるものが開示されている。これにより、羽根全体の形状変化への影響が大きくなってしまうことを抑制しつつ、翼端渦の発生を抑制して騒音の低減を図ることを目的としている。また、特許文献2においては、羽根の後縁部の外周端が、ベルマウスの円筒部の空気吹出口側端部に位置するように構成されているものが開示されている。これにより、羽根の後縁部外周後端付近で吹出される気流とベルマウス円筒部との干渉を防止し、吹出騒音を低減することを目的としている。
Conventionally, as an axial fan having an impeller that pumps gas by rotational movement and a bell mouth arranged around the impeller, from the viewpoint of increasing the efficiency by suppressing the generation of blade vortices, There are known ones in which outer peripheral ends of a plurality of blades forming an impeller are warped toward the suction side (see
上記の特許文献1、2に記載された軸流ファンでは、翼端渦の発生を抑制して高効率化を図る観点から羽根の外周端部が吸い込み側に反り返るよう形成するとともに、さらに羽根の形状等を限定するものが開示されている。しかしながら、このような従来の軸流ファンにおいては、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分に対しては損失が小さくなるように設計されるが、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を実現することは困難である。
In the axial fans described in
本発明は、上記実情に鑑みることにより、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる軸流ファンを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can easily realize a more optimal design that reduces the loss in consideration of the radial component in the flow of the sucked air, and can further increase the efficiency. An object of the present invention is to provide an axial fan that can be used.
本発明の第1の観点における軸流ファンは、回転運動によって気体を圧送する羽根車と、前記羽根車の周囲に配置されるベルマウスと、を有する軸流ファンに関する。
そして、本発明の軸流ファンは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。即ち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
The axial flow fan in the 1st viewpoint of this invention is related with the axial flow fan which has the impeller which pumps gas by rotary motion, and the bell mouth arrange | positioned around the said impeller.
And the axial fan of this invention has the following some features in order to achieve the said objective. That is, the present invention comprises the following features alone or in appropriate combination.
上記目的を達成するための本発明の第1の観点の軸流ファンにおける第1の特徴は、前記羽根車の回転中心となるハブの外周に設けられて、前記羽根車を形成する複数の羽根と、前記複数の羽根のそれぞれにおける外周部分を形成する翼端部の少なくとも一部に設けられて小翼をさらに形成するウィングレットと、を備え、前記ウィングレットの先端が軸流方向の上流側に向かって配向するように、当該ウィングレットが形成されていることである。 The axial flow fan according to the first aspect of the present invention for achieving the above object is characterized in that a plurality of blades that are provided on an outer periphery of a hub serving as a rotation center of the impeller and form the impeller And a winglet provided on at least a part of a blade tip portion forming an outer peripheral portion of each of the plurality of blades to further form a winglet, the tip of the winglet being upstream in the axial flow direction The winglet is formed so as to be oriented toward the surface.
この構成によると、各羽根の翼端部にウィングレットが設けられ、このウィングレットの先端が軸流方向上流側(吸い込み側)に向かって配向するように形成される。このため、ウィングレットを適宜設定することにより、容易に、羽根の形状とは独立して、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分を考慮して損失を小さくする設計を実現することができる。
したがって、本発明の構成によると、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる。
According to this configuration, the winglet is provided at the blade tip of each blade, and the tip of the winglet is formed so as to be oriented toward the upstream side (suction side) in the axial direction. For this reason, by appropriately setting the winglets, it is possible to easily realize a design in which the loss is reduced in consideration of the radial component in the flow of air sucked, independently of the shape of the blades.
Therefore, according to the configuration of the present invention, it is possible to easily realize a more optimal design for reducing the loss in consideration of the radial component in the flow of the sucked air, and further increase the efficiency.
また、本発明の第1の観点の軸流ファンにおける第2の特徴は、前記ウィングレットとして、前記各翼端部における回転方向前方側である前縁部側を少なくとも含む一部の当該翼端部に設けられるとともに、軸流方向上流側に向かって斜めに反るように形成されている前縁側ウィングレットを備えていることである。 A second feature of the axial fan according to the first aspect of the present invention is that a part of the blade tip including at least a leading edge side which is a front side in the rotation direction of each blade tip as the winglet. And a leading edge side winglet formed so as to be obliquely warped toward the upstream side in the axial flow direction.
前述のように、従来の軸流ファンにおいては、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分に対しては損失が小さくなるように設計される。しかし、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の流れに対しても迎え角が最適な角度を向いているように設計することは困難である。このため、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分(半径流)によって、軸方向の成分(軸流)に比較して大きな衝突損失が生じ易く、軸流ファンとしての効率の低下を招いてしまい易い。
しかしながら、本発明の構成によると、翼端部の前縁部側に軸流方向上流側に反った形状の前縁側ウィングレットが設けられているため、吸い込まれる空気の流れの半径方向の成分が翼面上に流れ込む際に(羽根の負圧面側から圧力面側に流れ込む際に)生じる随伴渦を低減し、吸い込み口付近における衝突損失(入口衝突損失)を低減させることができる。これにより、軸流ファンとしてのさらなる高効率化を図ることができる。
As described above, the conventional axial fan is designed so that the loss is small with respect to the axial component in the flow of the sucked air. However, it is difficult to design the angle of attack so that the angle of attack is an optimum angle with respect to the radial flow in the flow of air sucked. For this reason, the radial component (radial flow) in the flow of the sucked air tends to cause a large collision loss as compared with the axial component (axial flow), resulting in a decrease in efficiency as an axial fan. easy.
However, according to the configuration of the present invention, the leading edge side winglet having a shape warped to the upstream side in the axial flow direction is provided on the leading edge side of the blade tip portion, so that the radial component of the flow of the sucked air is reduced. The accompanying vortex generated when flowing onto the blade surface (when flowing from the suction surface side to the pressure surface side of the blade) can be reduced, and collision loss (inlet collision loss) in the vicinity of the suction port can be reduced. Thereby, further high efficiency as an axial fan can be achieved.
また、本発明の第1の観点の軸流ファンにおける第3の特徴は、前記ウィングレットとして、前記各翼端部における回転方向後方側である後縁部側を少なくとも含む一部の当該翼端部に設けられるとともに、軸流方向上流側に向かう方向と平行な方向に沿って配向するように形成されている後縁側ウィングレットを備えていることである。 Further, a third feature of the axial fan according to the first aspect of the present invention is that a part of the blade tip including at least a trailing edge side that is a rear side in the rotation direction of each blade tip as the winglet. And a trailing edge side winglet formed so as to be oriented along a direction parallel to the direction toward the upstream side in the axial flow direction.
この構成によると、羽根の圧力面側から負圧面側へと発生する翼端渦を利用して、ウィングレットに対して羽根車の回転方向と同方向の揚力を発生させることができ、これにより、羽根車回転のために必要なトルクを低減させ、軸流ファンとしてのさらなる高効率化を図ることができる。 According to this configuration, by using the tip vortex generated from the pressure surface side of the blade to the suction surface side, lift force in the same direction as the rotation direction of the impeller can be generated with respect to the winglet. The torque required for rotating the impeller can be reduced, and the efficiency of the axial fan can be further increased.
また、本発明の第1の観点の軸流ファンにおける第4の特徴は、前記複数の羽根において前記ベルマウスの端部よりも軸流方向上流側に突出している出し代部分が、当該羽根の軸流方向全長に対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分であることである。 Further, a fourth feature of the axial fan according to the first aspect of the present invention is that, in the plurality of blades, the protruding portion protruding toward the upstream side in the axial flow direction from the end portion of the bell mouth is It is a part of the dimension range of 20% or more and 40% or less with respect to the axial direction.
本願発明者は、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現できるようにするため、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分と半径方向の成分とがいずれも効率よく軸流ファン内に取り込まれるようにするための最適な羽根車とベルマウスとの配置構成を見出すことに着眼し、鋭意研究を重ねた。その結果、羽根の出し代部分を軸流方向全長に対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分とすることで、軸流ファンとして最も高い効率を確保することができることを知見した。
したがって、本発明の構成によると、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくする最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる。
なお、さらに第2の特徴も備える軸流ファンの場合は、前縁側ウィングレットが、ベルマウスの端部よりも突出している出し代部分(羽根の軸流方向全長に対する上流側の20%〜40%の部分)に配置されることが好ましい。また、さらに第3の特徴も備える軸流ファンの場合は、後縁側ウィングレットが、周囲をベルマウスに格納されている部分(羽根の軸流方向全長に対する下流側の60%〜80%の部分)に配置されることが好ましい。
The inventor of the present application considers the radial component in the air flow to be sucked in order to easily realize a more optimal design that reduces the loss, and the axial component and the radial direction in the air flow to be sucked in. We focused on finding the optimal arrangement of the impeller and bell mouth so that both components can be efficiently incorporated into the axial fan. As a result, it has been found that the highest efficiency can be secured as an axial flow fan by setting the blade allowance portion to be a portion having a dimension range of 20% to 40% with respect to the total axial length.
Therefore, according to the configuration of the present invention, it is possible to easily realize an optimum design for reducing the loss in consideration of the radial component in the flow of the sucked air, and further increase the efficiency.
In addition, in the case of the axial fan having the second feature, the leading edge side winglet protrudes beyond the end of the bell mouth (20% to 40% on the upstream side with respect to the total axial length of the blade) % Portion). Further, in the case of the axial fan having the third feature, the trailing edge side winglet is a part where the periphery is stored in the bell mouth (60% to 80% part on the downstream side with respect to the total length in the axial direction of the blade) ).
また、本発明の第2の観点における軸流ファンは、回転運動によって気体を圧送する羽根車と、前記羽根車の周囲に配置されるベルマウスと、を有する軸流ファンであって、前記羽根車の回転中心となるハブの外周に設けられて、前記羽根車を形成する複数の羽根を備え、前記複数の羽根において前記ベルマウスの端部よりも軸流方向上流側に突出している出し代部分が、当該羽根の軸流方向全長に対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分であることを特徴とする。 An axial fan according to a second aspect of the present invention is an axial fan having an impeller that pumps gas by a rotational motion, and a bell mouth that is arranged around the impeller. Provided on the outer periphery of the hub, which is the center of rotation of the vehicle, includes a plurality of blades forming the impeller, and the plurality of blades protrudes upstream in the axial direction from the end of the bell mouth. The portion is a portion having a size range of 20% to 40% with respect to the total axial length of the blade.
本願発明者は、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現できるようにするため、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分と半径方向の成分とがいずれも効率よく軸流ファン内に取り込まれるようにするための最適な羽根車とベルマウスとの配置構成を見出すことに着眼し、鋭意研究を重ねた。その結果、羽根の出し代部分を軸流方向全長に対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分とすることで、軸流ファンとして最も高い効率を確保することができることを知見した。
したがって、本発明の構成によると、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくする最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる。
The inventor of the present application considers the radial component in the air flow to be sucked in order to easily realize a more optimal design that reduces the loss, and the axial component and the radial direction in the air flow to be sucked in. We focused on finding the optimal arrangement of the impeller and bell mouth so that both components can be efficiently incorporated into the axial fan. As a result, it has been found that the highest efficiency can be secured as an axial flow fan by setting the blade allowance portion to be a portion having a dimension range of 20% to 40% with respect to the total axial length.
Therefore, according to the configuration of the present invention, it is possible to easily realize an optimum design for reducing the loss in consideration of the radial component in the flow of the sucked air, and further increase the efficiency.
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る軸流ファンは、回転運動によって気体を圧送する羽根車と、この羽根車の周囲に配置されるベルマウスと、を有する軸流ファンとして広く適用することができる。以下、第1および第2実施形態に分けて本発明の実施形態に係る軸流ファンについて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The axial fan according to the embodiment of the present invention can be widely applied as an axial fan having an impeller that pumps gas by rotational motion and a bell mouth that is arranged around the impeller. Hereinafter, the axial fan according to the embodiment of the present invention will be described by being divided into the first and second embodiments.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る軸流ファン1を示す正面図であり、図2は、図1に示す軸流ファン1の側面図である。図1および図2に示すように、軸流ファン1は、羽根車11、ベルマウス12、およびモータ13を備えた換気扇形軸流ファンとして構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view showing an
羽根車11は、ハブ15と複数の羽根14(14a、14b、14c)とを備えており、回転運動によって空気(気体)を圧送するようになっている。ハブ15は、円筒状に形成されており、羽根車11の回転中心を構成しており、モータ13のモータ出力軸13aの先端部分に取り付けられている。これにより、モータ出力軸13aの回転とともに羽根車11が回転駆動されて、図1および図2に矢印aで示す方向に、すなわち、羽根車11の正面側(モータ13とは反対側)から見て時計回りの方向に、羽根車11が回転するようになっている。
The
羽根車11を形成する複数の羽根14は、ハブ15の外周に沿って周方向に均等角度で配置されるように設けられた3枚の羽根(14a、14b、14c)で構成されている。そして、それぞれの羽根14は、回転方向の後方側から前方側にかけて且つ軸流方向(図2中の矢印b方向)の上流側から下流側に向かって滑らかに傾斜する螺旋状の翼面を構成するように形成されている。この翼面は、ハブ15に対して取り付けられた付け根部分と前縁部16と後縁部17と翼端部18とで区画された部分として形成されている。すなわち、図1に示すように、前縁部16(16a、16b、16c)は各羽根14の回転方向前方側の縁を形成し、後縁部17(17a、17b、17c)は各羽根14の回転方向後方側の縁を形成し、翼端部18(18a、18b、18c)は各羽根14の外周部分を形成している。なお、前縁部16は、羽根14のハブ15への付け根部分に対して回転方向前方側へ突出して位置するように形成されている。そして、モータ13によって羽根車11が矢印a方向に回転されることで、図2中の矢印b方向に向かって空気が圧送される流れが生じることになる。
The plurality of blades 14 forming the
図1および図2に示すように、ベルマウス12は、羽根車11の周囲に配置されている(なお、図2では、ベルマウス12については断面図を示している)。そして、羽根車11の軸方向と平行に延びる円筒部分12aと、この円筒部分12aの両端に設けられて広口になるように形成された入口部分(吸い込み口部分)12bと出口部分(吹出し口部分)12cとが備えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、羽根車11とベルマウス12との配置構成について説明する。図2に示すように、羽根車11の寸法は、直径がDで軸方向の高さ(羽根14の軸流方向全長)がHとなるように構成されている。一方、ベルマウス12の寸法は、円筒高さ方向の全長がLで羽根車11との片側あたりの隙間であるチップクリアランスがLcとなるように構成されている。そして、複数の羽根14においてベルマウス12の入口部分12bの端部よりも軸流方向上流側に出し代寸法Lfだけ突出している出し代部分が、羽根車11の高さHの3分の1の寸法範囲の部分となるように構成されている。すなわち、軸流ファン1においては、羽根車11とベルマウス12との配置関係は、下式(1)の関係が成立するように構成されている。
Next, the arrangement configuration of the
(数1)
Lf=H×(1/3) (1)
(Equation 1)
Lf = H × (1/3) (1)
図3は、図1および図2に示す羽根車11とベルマウス12との配置関係における出し代Lfを変更して軸流ファンとしての効率に及ぼす影響を確認した実験結果を示したものである。この実験においては、羽根車11の高さHに対する割合として出し代Lfの条件を変更して、それぞれ軸流ファンとしての効率を調査した。具体的には、−0.05H、0.14H、0.33H、0.43H、0.5Hの出し代Lfについて実験を行った。ここで、出し代Lfが−0.05Hとは、ベルマウス12の入口部分12bの端部から0.05H分だけ軸流方向下流側に入り込んだ状態になっている条件を示している。一方、出し代Lfが0.14Hや0.33Hなどは、ベルマウス12の入口部分12bの端部から0.14Hや0.33H分だけ突出した状態になっている条件を示している。また、実験は、出し代Lfの各実験条件に対して風量条件も適宜変更して行った。なお、図3で調査した軸流ファンの効率は、下式(2)乃至(4)に従って測定を行った。
FIG. 3 shows the experimental results for confirming the influence on the efficiency as an axial fan by changing the delivery allowance Lf in the arrangement relationship between the
(数2)
効率=軸流ファンの仕事量/モータの出力 (2)
軸流ファンの仕事量=単位時間当たりの風量×圧力 (3)
モータ出力=羽根車の回転に必要なトルク×単位時間当たりの回転数 (4)
(Equation 2)
Efficiency = work of axial fan / motor output (2)
Work volume of axial fan = air volume per unit time x pressure (3)
Motor output = Torque required for rotation of impeller x Number of rotations per unit time (4)
上式(2)乃至(4)から理解できるように、高効率化を図るためには、所定の風量を確保するために必要な羽根車11の回転に必要なトルクを減少させる必要がある。すなわち、軸流ファンにおける流動損失を低下させる必要がある。出し代Lfを変更して実験を行った結果、図3に示すように、出し代Lfが羽根車11の高さHの3分の1(0.33H)のときに、軸流ファンにおける流動損失を低下させて最も高効率化を図れることが確認できた。
As can be understood from the above formulas (2) to (4), in order to achieve high efficiency, it is necessary to reduce the torque necessary for the rotation of the
以上説明したように、本願発明者は、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現できるようにするため、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分と半径方向の成分とがいずれも効率よく軸流ファン内に取り込まれるようにするための最適な羽根車とベルマウスとの配置構成を見出すことに着眼し、鋭意研究を重ねた。その結果、図3に示す実験結果を含めた各種の検討結果から、羽根車11の出し代部分をその高さHに対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分とすることで、軸流ファンとして最も高い効率を確保することができることを知見した。
したがって、軸流ファン1によると、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくすることができるより最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる。
As described above, the inventor of the present application considers the radial component in the air flow to be sucked in order to easily realize a more optimal design that reduces the loss, so that the shaft in the air flow to be sucked in can be realized. We focused on finding the optimum arrangement of the impeller and bell mouth so that both the directional component and the radial component can be efficiently taken into the axial fan. As a result, from the various examination results including the experimental results shown in FIG. 3, the axial allowance of the
Therefore, according to the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る軸流ファンについて説明する。図4は、第2実施形態に係る軸流ファン2を示す斜視図である。図4に示す軸流ファン2は、第1実施形態に係る軸流ファン1と同様に、回転運動によって空気を圧送する羽根車と、この羽根車の周囲に配置されるベルマウスとを有する換気扇型軸流ファンとして構成されている。図4においては、ベルマウスや羽根車駆動用のモータの図示を省略している。なお、軸流ファン2においても、軸流ファン1と同様に、羽根車のベルマウスに対する出し代部分の寸法が羽根車の高さに対する3分の1の寸法となるように、羽根車とベルマウスとの配置関係が構成されている。
(Second Embodiment)
Next, an axial fan according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a perspective view showing an
図4に示すように、軸流ファン2の羽根車20は、軸流ファン1と同様に、羽根車20の回転中心となるハブ22と、このハブ22の外周に設けられて羽根車20を形成する複数(3枚)の羽根21(21a、21b、21c)とを備えている。各羽根21には、軸流ファン1の羽根14と同様に、前縁部23(23a、23b、23c)、後縁部24(24a、24b、24c)、および翼端部25(25a、25b、25c)が形成されている。この羽根車20は、図示しないモータによって図中矢印a方向に回転駆動されて、図中矢印b方向(軸流方向)に向かって空気が圧送される流れが生じることになる。
As shown in FIG. 4, the
そして、羽根車20には、複数の羽根14のそれぞれの翼端部25に設けられて小翼をさらに形成するウィングレット(26、27)が備えられている。このウィングレット(26、27)は、その先端が吸い込み側である軸流方向上流側(図中矢印b方向における上流側)に向かって配向するように形成されており、各羽根14にそれぞれ設けられる前縁側ウィングレット26(26a、26b、26c)と後縁側ウィングレット27(27a、27b、27c)とで構成されている。
The
図5は、図4におけるV−V線で囲まれた部分を抜き出して示す斜視図である。図4および図5に示すように、前縁側ウィングレット26は、各翼端部25における回転方向前方側である前縁部側を少なくとも含む一部の当該翼端部25に設けられている。そして、この前縁側ウィングレット26は、軸方向上流側に向かって斜めに反るように形成されている。一方、後縁側ウィングレット27は、各翼端部25における回転方向後方側である後縁部側を少なくとも含む一部の当該各翼端部25に設けられている。そして、後縁側ウィングレット27は、軸流方向上流側に向かう方向と平行な方向に沿って配向するように形成されている。
FIG. 5 is a perspective view showing a portion surrounded by the line V-V in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the leading
なお、軸流ファン2は、図5に示すように、前縁側ウィングレット26と後縁側ウィングレット27とが滑らかに連続するように形成されているが、必ずしもこの通りでなくてもよく、例えば不連続的に形成されているものであってもよい。図6は、ウィングレットの変形例を説明する図であって、図5に対応する斜視図を示したものである。図6の変形例に示すように、前縁側ウィングレット28と後縁側ウィングレット29とが不連続的に形成されているものであってもよい。なお、前縁側ウィングレット28は前縁側ウィングレット26と同方向に配向し、後縁側ウィングレット29は後縁側ウィングレット29と同方向に配向するように、それぞれ形成されている。
As shown in FIG. 5, the
次に、軸流ファン2の作用について説明する。なお、前縁側ウィングレット26を設けることによる作用と後縁側ウィングレット27を設けることによる作用とに分けて説明する。
Next, the operation of the
図7は、各羽根21に前縁側ウィングレット26が設けられている軸流ファンをその軸流方向上流側から見た状態を示す模式図である。また、図8は、図7のVIII−VIII線矢視位置から見た断面に相当する模式図である。なお、図9は、羽根21に前縁側ウィングレット26が設けられていない場合の模式図であって、図8に対応する図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which the axial fan in which the leading
図9に示すように、前縁側ウィングレット26が設けられていない従来の軸流ファンにおいては、羽根車が回転して矢印d方向から空気が流入してくると、翼端部25近傍における負圧面28側と圧力面29側とにそれぞれ随伴渦が生じてしまい易い。このため、随伴渦の発生による流動損失が生じて、軸流ファンとしての効率が低下してしまうことになる。
As shown in FIG. 9, in the conventional axial flow fan in which the leading
しかし、図7および図8に示す軸流ファンのように前縁側ウィングレット26が設けられている場合、翼端部25近傍における流動抵抗を減少させることができる。このため、羽根車が図7中の矢印a方向に回転駆動されて図8中の矢印c方向から空気が流入してきても、翼端部25近傍における負圧面28側と圧力面29側とに随伴渦が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、随伴渦の発生による流動損失を抑制して、軸流ファンとしての効率を向上させることができる。
However, when the leading
図10は、各羽根21に後縁側ウィングレット27が設けられている軸流ファンをその軸流方向上流側から見た状態を示す模式図である。また、図11は、図10のXI−XI線矢視位置から見た断面に相当する模式図である。図10および図11に示す軸流ファンのように後縁側ウィングレット27が設けられている場合、圧力面29側から負圧面28側へと発生する翼端渦(図中矢印e方向の流れの渦)を積極的に利用して、後縁側ウィングレット27に回転方向(図中矢印a方向)と同方向の揚力を発生させることができる。すなわち、図10に示すように、図中矢印e方向に生じる翼端渦(自由渦)による力が図中矢印f方向に作用し、流入する空気による力が図中矢印g方向に作用し、これらの合力として後縁側ウィングレット27に図中矢印h方向の力が作用することになる。そして、このh方向に作用する合力によって後縁側ウィングレット27に図中矢印i方向の揚力が作用することになる。このi方向の揚力が後縁側ウィングレット27に作用することによって、羽根車の回転に必要なトルクを低減させて軸流ファンとしての効率を向上させることができる。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which the axial fan in which the trailing
以上説明したように、軸流ファン2によると、各羽根21の翼端部25にウィングレット(26、27)が設けられ、このウィングレット(26、27)の先端が軸流方向上流側(吸い込み側)に向かって配向するように形成される。このため、ウィングレット(26、27)を適宜設定することにより、容易に、羽根21の形状とは独立して、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分を考慮して損失を小さくする設計を実現することができる。
したがって、軸流ファン2によると、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分も考慮して損失を小さくするより最適な設計を容易に実現することができ、さらなる高効率化を図ることができる。
As described above, according to the
Therefore, according to the
また、従来の軸流ファンにおいては、吸い込まれる空気の流れにおける軸方向の成分に対しては損失が小さくなるように設計される。しかし、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の流れに対しても迎え角が最適な角度を向いているように設計することは困難である。このため、吸い込まれる空気の流れにおける半径方向の成分(半径流)によって、軸方向の成分(軸流)に比較して大きな衝突損失が生じ易く、軸流ファンとしての効率の低下を招いてしまい易い。
しかしながら、軸流ファン2によると、翼端部の前縁部側に軸流方向上流側に反った形状の前縁側ウィングレット26が設けられているため、吸い込まれる空気の流れの半径方向の成分が翼面上に流れ込む際に(羽根21の負圧面28側から圧力面29側に流れ込む際に)生じる随伴渦を低減し、吸い込み口付近における衝突損失(入口衝突損失)を低減させることができる。これにより、軸流ファンとしてのさらなる高効率化を図ることができる。
In addition, the conventional axial fan is designed so that the loss is reduced with respect to the axial component in the flow of air sucked. However, it is difficult to design the angle of attack so that the angle of attack is an optimum angle with respect to the radial flow in the flow of air sucked. For this reason, the radial component (radial flow) in the flow of the sucked air tends to cause a large collision loss as compared with the axial component (axial flow), resulting in a decrease in efficiency as an axial fan. easy.
However, according to the
また、軸流ファン2によると、後縁側ウィングレット27が設けられているため、羽根の圧力面29側から負圧面28側へと発生する翼端渦を利用して、この後縁側ウィングレット27に対して羽根車20の回転方向と同方向の揚力を発生させることができ、これにより、羽根車20の回転のために必要なトルクを低減させ、軸流ファンとしてのさらなる高効率化を図ることができる。
Further, according to the
なお、前縁側ウィングレット26と後縁側ウィングレット27はいずれも備えられていることが好ましく、更にそれらの配置としては、それらの境界がベルマウスダクトの端部近傍に配置されることが好ましい。即ち、前縁側ウィングレット26が、ベルマウスの端部よりも突出している出し代部分(羽根の軸流方向全長に対する上流側の20%〜40%の部分)に配置されるとともに、後縁側ウィングレット27が、周囲をベルマウスに格納されている部分(羽根の軸流方向全長に対する下流側の60%〜80%の部分)に配置されることが好ましい。
In addition, it is preferable that both the front
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.
2 軸流ファン
20 羽根車
21、21a、21b、21c 羽根
22 ハブ
23、23a、23b、23c 前縁部
24、24a、24b、24c 後縁部
25、25a、25b、25c 翼端部
26、26a、26b、26c 前縁側ウィングレット
27、27a、27b、27c 後縁側ウィングレット
2
Claims (5)
前記羽根車の回転中心となるハブの外周に設けられて、前記羽根車を形成する複数の羽根と、
前記複数の羽根のそれぞれにおける外周部分を形成する翼端部の少なくとも一部に設けられて小翼をさらに形成するウィングレットと、
を備え、
前記ウィングレットの先端が軸流方向の上流側に向かって配向するように、当該ウィングレットが形成されていることを特徴とする軸流ファン。 An axial fan having an impeller that pumps gas by a rotational motion, and a bell mouth disposed around the impeller,
A plurality of blades provided on the outer periphery of the hub serving as the rotation center of the impeller, and forming the impeller;
A winglet provided on at least a part of a blade tip portion forming an outer peripheral portion of each of the plurality of blades to further form a winglet;
With
The axial fan according to claim 1, wherein the winglet is formed so that the tip of the winglet is oriented toward the upstream side in the axial direction.
前記羽根車の回転中心となるハブの外周に設けられて、前記羽根車を形成する複数の羽根を備え、
前記複数の羽根において前記ベルマウスの端部よりも軸流方向上流側に突出している出し代部分が、当該羽根の軸流方向全長に対する20%以上40%以下の寸法範囲の部分であることを特徴とする軸流ファン。
An axial fan having an impeller that pumps gas by a rotational motion, and a bell mouth disposed around the impeller,
Provided on the outer periphery of the hub serving as the center of rotation of the impeller, comprising a plurality of blades forming the impeller,
In the plurality of blades, the protruding portion protruding upstream in the axial flow direction from the end portion of the bell mouth is a portion having a size range of 20% or more and 40% or less with respect to the overall axial flow direction of the blade. A featured axial fan.
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- 2005-05-09 JP JP2005136386A patent/JP2006312912A/en active Pending
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