JP2007107530A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、翼後縁部の形状を複雑化することなく翼面積を小さく形成でき、成形性の向上とコストの低減化を図れ、回転数を上昇して風量の増加を図った際に、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えて、省エネ性の向上化を得る軸流ファンを提供する。
【解決手段】軸流ファンのブレード２は、空気の流出方向にある翼後縁部２ｃと、空気の導入方向にある翼前縁部２ｂと、外周を形成する翼外周部２ｄを備え、翼後縁部の輪郭線αは、空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥する逆円弧状の凹状に形成され、翼後縁部の輪郭線αと翼外周部の輪郭線βとの交点をＱとし、翼前縁部の輪郭線γと翼外周部の輪郭線βの交点をＳとし、交点Ｑを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＱＹとし、交点Ｓを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＳＹとしたとき、平面ＱＹと平面ＳＹとの間に亘る垂直線Ｈｆに対して、平面ＱＹと翼後縁部の輪郭線αまでの垂直最大距離Ｈｋが１０〜２０％の範囲となるように設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ボスハブの周面に沿って複数枚の翼であるブレードを備え、回転にともなって軸方向に送風する軸流ファンに関する。

送風機のファン形態として種々のものがあるが、そのなかで、ファンの軸方向から吸込んだ空気を軸方向に吹出す軸流ファンがある。この軸流ファンを備えた送風機は、たとえば空気調和機を構成する室外機に配置されていて、室外熱交換器に外気を送風する作用をなす。

上記送風機の構成は、架台に取付け固定される駆動電動機と、この駆動電動機の回転軸に嵌着される軸流ファンとからなる。この軸流ファンを選択することにより、室外ユニットの薄形化が促進され、かつ熱交換器に対する熱交換効率を確保できる。

従来の、軸流ファンの形態を図９に示す。ボスハブ１の周面に沿って所定間隔を存して複数枚のブレード２Ａ（図では、１枚のみ示す）が設けられている。（［特許文献１］に記載のものと酷似）
特開平７−７７１９８号公報

上記軸流ファンにおいて、ブレード２Ａのボスハブ１と一体に連設される部分を根元部ａと呼び、回転方向を時計回り方向としたとき、回転前側を翼前縁部ｂと呼び、回転後側を翼後縁部ｃと呼び、これら翼前縁部ｂ外周端と翼後縁部ｃ外周端を結ぶ端部を翼外周部ｄと呼ぶ。このような軸流ファンの回転にともなって軸方向に送風されるが、上記翼前縁部ｂが空気の導入方向となり、翼後縁部ｃが空気の流出方向になる。
構造上の特徴として、翼前縁部ｂの先端ｂ１が根元部ａの回転側端部よりも回転方向側へ大きく突出する一方で、翼後縁部ｃの輪郭線ｃ１が回転方向と直交する方向に直線状に形成されている。

このため、翼前縁部ｂの先端ｂ１における剛性向上と騒音低減を得られるが、翼後縁部ｃにおいては、軸流ファンの回転数を上昇させて風量の増加を図った際に、翼後縁部ｃの輪郭線ｃ１がほぼ直線状をなすことから、翼後流渦、すなわち、翼の正圧面および負圧面に沿う空気流の流れが翼後縁部下流部で衝突することにより生じる渦が大きく、流れのロスが増大してしまい送風機を構成する駆動電動機に与える負荷が大きくなるという不具合があった。

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、翼後縁部の形状を複雑化することなく翼面積を小さく形成でき、成形性の向上とコストの低減化を図れ、回転数を上昇して風量の増加を図った際に、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えて、省エネ性の向上化を得る軸流ファンを提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明は、ボスハブの周面に沿って複数枚の翼であるブレードを設けてなり、その回転にともなって軸方向に送風する軸流ファンにおいて、上記ブレードは空気の流出方向にある翼後縁部と空気の導入方向にある翼前縁部と外周を形成する翼外周部を備え、上記翼後縁部の輪郭線は空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥する逆円弧状の凹状に形成され、翼後縁部の輪郭線αと翼外周部の輪郭線βとの交点をＱとし、翼前縁部の輪郭線γと翼外周部の輪郭線βの交点をＳとし、交点Ｑを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＱＹとし、交点Ｓを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＳＹとしたとき、平面ＱＹと平面ＳＹとの間に亘る垂直線Ｈｆに対して、平面ＱＹと翼後縁部の輪郭線αまでの垂直最大距離Ｈｋが、１０〜２０％の範囲となるように設定される。

本発明によれば、ファン回転数を上昇させ風量の増加を図った場合においても、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができるため、省エネ性の向上を図れるとともに、翼後縁部の形状を複雑にすることなく翼面積を小さくでき、成形性の向上とコストの低減化を図れるなどの効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、軸流ファンを翼正圧面側から見た図であり、図２は、ファン一部を翼正圧面側から見た図であって、第１の実施の形態を説明するものである。
すなわち、軸流ファンの基本構成として、ボスハブ１周面に、複数枚（ここでは３枚）の翼であるブレード２が所定間隔を存して一体に設けられていて、ファンの回転にともなって軸方向に送風するようになっている。

上記ブレード２のボスハブ１と一体に連設される部分を根元部２ａと呼び、回転前側を翼前縁部２ｂと呼び、回転後側を翼後縁部２ｃと呼び、これら翼前縁部２ｂ外周端と翼後縁２ｃ部外周端を結ぶ端部を翼外周部２ｄと呼ぶ。
また、ファンの回転にともなうブレード２上の空気の流れを基準にすると、上記翼前縁部２ｂが空気の導入方向であり、翼後縁部２ｃが空気の流出方向になる。上記翼前縁部２ｂの先端が根元部２ａの回転側端部よりも回転方向側へ大きく突出することは変わりがない。

特に、翼前縁部２ｂを形成する輪郭線をγ、翼後縁部２ｃを形成する輪郭線をα、翼外周部２ｄを形成する輪郭線をβと呼ぶとすると、ここでの特徴として、翼後縁部２ｃを形成する輪郭線αが、空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥して、逆円弧状の凹状に形成されることである。
このような翼後縁部２ｃの輪郭線αを形成する逆円弧状は、図において１つの曲線から形成されている。なお、これに限定されるものではなく、２つの異なる曲率の曲線を連ねて形成するようにしてもよい。

上述の翼後縁部２ｃの輪郭線αが逆円弧状に形成されるブレード２を備えた軸流ファンを回転駆動すると、回転数を上げて風量の増加を図った場合においても、翼後流渦がより小さくなり、空気流れのロスが低減し、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができ、空気調和機の省エネ性が向上する。

図３は、軸流ファンの一部を翼正圧面側から見た図であって、第２の実施の形態を説明するものである。
すなわち、軸流ファンを回転軸と垂直な平面から見て、回転中心点Ｏと、翼後縁部２ｃの輪郭線αと翼外周部２ｄの輪郭線βとの交点Ｑを結んだ線をＯＱとする。また、回転中心点Ｏと、翼前縁部２ｂの輪郭線γと翼外周部２ｄの輪郭線βとの交点Ｓを結んだ線をＯＳとする。そして、上記線分ＯＱと線分ＯＳとのなす角度をθｔとする。

また、翼後縁部２ｃの輪郭線αを形成する逆円弧状の中心点Ｐから、逆円弧状の２つの端点Ｇ１、Ｇ２へ各々結んだ線分をそれぞれＰＧ１，ＰＧ２とする。これら、線分ＰＧ１と線分ＰＧ２とのなす角度θｋは、上記角度θｔに対して、０．７〜０．８倍の大きさになるように設定した。
このことにより、より翼後流渦が小さくなって、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができる。

図４は、軸流ファンの一部を翼正圧面側から見た図であって、第３の実施の形態を説明するものである。
すなわち、翼後縁部２ｃの輪郭線αが逆円弧状であることは変わりがないが、ここではその輪郭線が２つの異なる曲率の曲線で形成されている。

回転中心点Ｏと、翼後縁部２ｃの輪郭線αと翼外周部２ｄの輪郭線βとの交点Ｑを結んだ線をＯＱとし、回転中心点Ｏと、翼前縁部２ｂの輪郭線γと翼外周部２ｄの輪郭線βとの交点Ｓを結んだ線をＯＳとして、上記線分ＯＱと線分ＯＳとのなす角度をθｔとする。

そして、各々の円弧状の中心点を翼外周部２ｄ側からＴ，Ｕとし、各々の逆円弧状の端点を翼外周部側からそれぞれＪ１、Ｊ２、Ｊ３としたうえで、上記角度θｔは、線分ＴＪ１と線分ＴＪ２のなす角度θｍと線分ＵＪ２と線分ＵＪ３のなす角度θｎを加えた角度θｍ＋ｎに対して、１．３〜１．５倍の大きさになるように設定した。
このことにより、より翼後流渦が小さくなって、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができる。

図５は、軸流ファンの一部を翼負圧面側から見た外形図であって、第４の実施の形態を説明するものである。
すなわち、翼後縁部２ｃの輪郭線αが逆円弧状に形成されることを前提として、この輪郭線αと上記翼外周部２ｄを形成する輪郭線βとの交点をＱとし、上記翼前縁部２ｂの輪郭線γと翼外周部２ｄの輪郭線βとの交点をＳとする。また、上記交点Ｑを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＱＹとし、交点Ｓを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＳＹとする。

このとき、平面ＱＹと平面ＳＹの垂直線Ｈｆに対して、平面ＱＹと上記翼後縁部２ｃの輪郭線αａまでの垂直最大距離Ｈｋが、１０〜２０％の範囲となるように設定した。
このことにより、より翼後流渦が小さくなって、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができる。

図６は、軸流ファンの一部を翼正圧面側から見た図であって、第５の実施の形態を説明するものである。
すなわち、上記翼後縁部２ｃを形成する輪郭線αは、逆円弧状部分α１と、この逆円弧状部の両側部をなすファン内周側と外周側の２カ所の曲線部α２、α３が連設されてなる。

上記内周側の曲線部α２の長さをＬ１とし、外周側の曲線部α３の長さをＬ２としたとき、 Ｌ１≧Ｌ２ となるように設定した。
このことにより、より翼後流渦が小さくなって、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができる。

図７は、軸流ファンの一部を翼正圧面側から見た図であって、第６の実施の形態を説明するものである。
すなわち、円筒状のボスハブ１の周面に沿って複数枚（ここでは１枚のみ示す）の翼であるブレード２を設けてなり、その回転にともなって軸方向に送風する軸流ファンである。

上記ブレード２は、空気の導入方向にある翼前縁部２ｂと、空気の流出方向にある翼後縁部２ｃと、外周を形成する翼外周部２ｄを備えていて、それぞれの輪郭線をγ、αａ、βと呼ぶ。
ここでの特徴として、上記翼後縁部２ｃの輪郭線αａは、空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥する略Ｖ字状の凹状に形成されることである。このような形状にしても、前記逆円弧状のものと同等の効果が得られる。

図８は、軸流ファンの一部を翼正圧面側から見た図であって、第７の実施の形態を説明するものである。
すなわち、円筒状のボスハブ１の周面に沿って複数枚（ここでは１枚のみ示す）の翼であるブレード２を設けてなり、その回転にともなって軸方向に送風する軸流ファンである。

上記ブレード２は、空気の導入方向にある翼前縁部２ｂと、空気の流出方向にある翼後縁部２ｃと、外周を形成する翼外周部２ｄを備えていて、それぞれの輪郭線をγ、αｂ、βと呼ぶ。
ここでの特徴として、上記翼後縁部２ｃの輪郭線αｂは、空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥する台形状の凹状に形成されることである。このような形状にしても、前記逆円弧状のものと同等の効果が得られる。

なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明における第１の実施の形態を示す、翼正圧面側から見た軸流ファン全体の外形図。 同実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第２の実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第３の実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第４の実施の形態を示す、負圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第５の実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第６の実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 本発明における第７の実施の形態を示す、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。 従来の、翼正圧面側からみた軸流ファン一部の外形図。

符号の説明

１…ボスハブ、２…ブレード（翼）、２ｃ…翼後縁部、α、αａ、αｂ…（翼後縁部の）輪郭線、２ｂ…翼前縁部、γ…（翼前縁部の）輪郭線、２ｄ…翼外周部、β…（翼外周部の）輪郭線。

Claims (5)

1. ボスハブの周面に沿って複数枚の翼であるブレードを設けてなり、その回転にともなって軸方向に送風する軸流ファンにおいて、
   上記ブレードは、空気の流出方向にある翼後縁部と、空気の導入方向にある翼前縁部と、外周を形成する翼外周部を備え、
   上記翼後縁部の輪郭線は、空気の流出方向とは反対の導入方向に凹陥する逆円弧状の凹状に形成され、
   上記翼後縁部の輪郭線αと上記翼外周部の輪郭線βとの交点をＱとし、上記翼前縁部の輪郭線γと翼外周部の輪郭線βの交点をＳとし、上記交点Ｑを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＱＹとし、交点Ｓを通りファン回転軸Ｙに垂直な平面をＳＹとしたとき、
   平面ＱＹと平面ＳＹとの間に亘る垂直線Ｈｆに対して、平面ＱＹと上記翼後縁部の輪郭線αまでの垂直最大距離Ｈｋが、１０〜２０％の範囲となるように設定されることを特徴とする軸流ファン。
2. 上記翼後縁部の輪郭線をなす逆円弧状は、１つの曲線から形成され、もしくは２つの異なる曲率の曲線が連なって形成されることを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。
3. ファン回転軸に対して垂直な平面を基準として、ファン回転中心点Ｏと、翼後縁部の輪郭線αと翼外周部の輪郭線βとの交点Ｑを結んだ線をＯＱとし、ファン回転中心点Ｏと、翼前縁部の輪郭線γと翼外周部の輪郭線βとの交点Ｓを結んだ線をＯＳとし、上記ＯＱとＯＳとのなす角度をθｔとし、翼後縁部の輪郭線の逆円弧状中心点Ｐから逆円弧状の２つの端点Ｇ１、Ｇ２へ各々結んだ線分をそれぞれＰＧ１，ＰＧ２としたとき、
   線分ＰＧ１と線分ＰＧ２とのなす角度θｋは、上記角度θｔに対して、０．７〜０．８倍の大きさになるように設定されることを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。
4. 上記翼後縁部の輪郭線をなす逆円弧状は、２つの異なる曲率の曲線から形成され、
   各々の逆円弧状中心点をＴ，Ｕとし、各々の逆円弧状の端点をＪ１、Ｊ２、Ｊ３としたとき、
   上記ＯＱとＯＳとのなす角度θｔは、
   中心点Ｔと端点Ｊ１とを結ぶ線分ＴＪ１と、中心点Ｔと端点Ｊ２とを結ぶ線分ＴＪ２とのなす角度θｍと、
   中心点Ｕと端点Ｊ２とを結ぶ線分ＵＪ２と、中心点Ｕと端点Ｊ３とを結ぶ線分ＵＪ３とのなす角度θｎとを加えた角度（θｍ＋θｎ）に対して、
   １．３〜１．５倍の大きさになるように設定されることを特徴とする請求項２記載の軸流ファン。
5. 上記翼後縁部の輪郭線は、上記凹状部と、ファン内周側と外周側との２カ所に形成される肩部とが連設されてなり、上記内周側の肩部長さをＬ１とし、外周側の肩部長さをＬ２としたとき、 Ｌ１≧Ｌ２ となるように設定されることを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。

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