JP2013249787A - プロペラファン - Google Patents
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Abstract
【課題】Nz音を効果的に抑制することが可能なプロペラファンを提供する。
【解決手段】プロペラファン1は、モータの回転駆動軸に連結可能な形状を有するハブ2と、ハブ2の周囲に配置された2枚の羽根3、4とを備えている。第1の羽根3における後縁3aの形状は、第2の羽根4における後縁4aの形状と異なる。第1の羽根3における後縁3aには、切欠き6が形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】プロペラファン1は、モータの回転駆動軸に連結可能な形状を有するハブ2と、ハブ2の周囲に配置された2枚の羽根3、4とを備えている。第1の羽根3における後縁3aの形状は、第2の羽根4における後縁4aの形状と異なる。第1の羽根3における後縁3aには、切欠き6が形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、プロペラファンに関するものである。
従来、空調機の室外機その他の機器において送風などの用途に用いられるプロペラファンが種々提案されている。
例えば、特許文献1記載のプロペラファンは、モータの駆動軸に連結されるハブと、そのハブの周囲に連結された3枚の羽根とを備えており、それぞれの羽根の後縁には、ハブ側から羽根の外周端側へ向かう外向きの流れを抑制するために後縁ウェーブが形成されている。
しかし、プロペラファンの送風音について考えた場合、特許文献1記載のプロペラファンでは、ハブ側から羽根の外周端側へ向かう外向きの流れを抑制するための後縁ウェーブでは、羽根の枚数およびプロペラファンの回転周波数に起因するノイズ、すなわちNz音を低減することができない。このようなNz音は、人間にとって不快な異音として聞こえる。
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Nz音を効果的に抑制することが可能なプロペラファンを提供することにある。
(1)本発明の請求項1に係るプロペラファン(1,21,31,41,51,61)は、回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、前記駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の羽根(3,4,5)とを備えている。前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第2の羽根(4)における後縁(4a)の形状と異なる。
本発明者らは、プロペラファンの羽根の形状において当該羽根の後縁部分の形状がNz音の発生に最も影響を与えることを見出した。そこで、本発明では、後縁の形状が互いに異なる羽根を組み合わせてプロペラファンを構成することによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
すなわち、すべて同じ形状の羽根を有する従来のプロペラファンでは、圧力変動の周期が羽根の回転周期(すなわち、回転数N×翼枚数z)に一致しているので、Nz音を発生する特定の周波数にエネルギーが集中する原因となっている。そこで本発明では、1つのプロペラファンにおいて後縁の形状が異なる羽根を組み合わせた構成にすることによって、羽根が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
(2)前記プロペラファン(1,21,31,41,51,61)が、2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンであるのが好ましい。
2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンは、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、上記のように、2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンにおいても後縁の形状が異なる羽根を組み合わせた構成にすることによって、羽根が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
(3)前記プロペラファン(1,31,41,61)において、前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、切欠き(6)を有する形状であるのが好ましい。
この構成では、複数の羽根のうちの第1の羽根に切欠きが形成されることによって、容易かつ簡便に、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音を低減させることが可能である。しかも、型加工や切削加工などの既存の加工方法を用いて切欠きを容易に形成することが可能であり、第1の羽根を容易に加工することが可能である。さらに、プロペラファンを型成形した後に、プロペラファンの運転状況を観察しながらNz音をより低減可能な切欠きを切削加工などによって追加することが可能である。
(4)前記プロペラファン(21,51)において、前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、当該後縁(3a)が前記第1の羽根(3)の厚さ方向に曲げられた少なくとも1つの後縁側曲げ部分(22)を有する形状であるのが好ましい。
この構成では、複数の羽根のうちの第1の羽根に後縁側曲げ部分が形成されることによって、第2の羽根の後縁形状と異ならせることにより、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音を低減させることが可能である。しかも、羽根の遠心力によって発生する羽根の回転中心から羽根の外周縁に向けて流れる気流が後縁側曲げ部分に当たることが可能であり、それによって、羽根の外周縁へ向かう気流を抑制することが可能である。
(5)前記プロペラファン(41,51)において、前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、前記第2の羽根(4)の外周側の縁(4b)に沿う部分の形状と異なるのが好ましい。
この構成では、第1の羽根の外周側の縁に沿う部分の形状が他の前記羽根の外周側の縁に沿う部分の形状と異なるので、当該羽根の後縁の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根の外周側の縁に沿う部分の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。言い換えれば、羽根の外周側の縁に沿う部分の形状を互いに異ならせることによって、羽根の後縁の形状の違いが小さい場合でも、Nz音を十分に低減することが可能になる。また、羽根の後縁の形状と羽根の外周側の縁に沿う部分の形状とを互いに関連付けて設計することにより、プロペラファンの回転バランスが取りやすくなる。
(6)前記プロペラファン(41)において、前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、当該第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の少なくとも前記後縁(3a)側の部分が当該第1の羽根(3)の負圧面の側に折り曲げられた形状であるのが好ましい。
この構成では、第1の羽根(3)の外周側の縁に沿う部分の少なくとも後縁側の部分が当該第1の羽根の負圧面の側に折り曲げられているので、羽根の後縁の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根の外周側の縁に沿う部分の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。しかも、羽根の負圧面の側に折り曲げられた部分によって、羽根の圧力面側から負圧面側に回り込む気流が翼端で剥離することを防ぎ、翼端渦が負圧面に回り込む際の旋回半径を小さくすることができ、翼端渦の渦径を小さくかつ安定させることができる。その結果、翼端渦に起因する騒音を低減することが可能になる。
(7)前記プロペラファン(51)において、前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、当該第1の羽根(3)の圧力面(3c)の側に突出する複数の突条(52)が当該第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)の延びる方向に並んで形成された形状であるのが好ましい。
この構成では、第1の羽根の圧力面の側に突出する複数の突条が当該羽根の外周側の縁の延びる方向に並んで形成されているので、羽根の後縁の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根の外周側の縁に沿う部分の形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。しかも、これらの突条によって羽根の圧力面側から負圧面側に回り込む気流を分散すること可能であり、それによって翼端渦を抑え、翼端渦に起因する騒音を低減することが可能になる。
(8)前記プロペラファン(1,41,61)において、前記プロペラファンの回転バランスを調整するための調整手段(10)をさらに備えているのが好ましい。
この構成では、異なる後縁形状を有する羽根を組み合わせたプロペラファンにおいて、調整手段によってプロペラファンの回転バランスを最適に調整することが可能である。
(9)前記プロペラファンにおいて、前記調整手段は、前記駆動軸連結部(2)または前記羽根のいずれかに一体になるように形成されたバランスウェイト(10)からなるのが好ましい。
この構成では、調整手段として、バランスウェイトが駆動軸連結部または羽根のいずれかに一体になるように形成されているので、プロペラファンを樹脂などで一体成形する際にバランスウェイトを駆動軸連結部または羽根に一体になるように容易に形成すること可能になり、製造工程の増加を抑制することが可能である。
(10)前記プロペラファン(61)において、3枚羽根のプロペラファンであって、前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第3の羽根(5)の後縁(5a)の形状は、前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状と同じで且つ前記第2の羽根(4)の後縁(4a)の形状と異なるか、または前記第1の羽根(3)の後縁(3a)の形状および前記第2の羽根(4)の後縁(4a)の形状とそれぞれ異なるのが好ましい。
この構成では、3枚羽根のプロペラファンにおいても、2枚の羽根における後縁の形状が同じであるか、または3枚の羽根の後縁の形状がそれぞれ異なるようにすることにより、より確実にNz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
(11)本発明の請求項11に係るプロペラファン(71)は、回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(72)と、前記駆動軸連結部(72)の周囲に配置された複数の羽根(73,74)とを備えている。前記複数の羽根(73,74)のうちの第1の羽根(73)の形状は、前記複数の羽根(73,74)のうちの第2の羽根(74)の形状の相似形である。
この構成によれば、互いに相似形の羽根、すなわち、形状が同じで大きさが互いに異なる羽根を組み合わせることによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にすることが可能である。
(12)前記プロペラファン(71)において、2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンであるのが好ましい。
2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンは、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、上記のように、2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンにおいても互いに相似形の羽根を組み合わせた構成にすることによって、羽根が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
以上説明したように、本発明によれば、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、Nz音を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態にかかるプロペラファンについて図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1〜3に示されるように、第1実施形態にかかるプロペラファン1は、空調機の室外機の送風用のファンなどに用いられる軸流ファンであり、図略のモータの回転軸に取り付けられるハブ2と、当該ハブ2の外周に配設された2枚の羽根、すなわち、第1の羽根3および第2の羽根4と、バランスウェイト10とを備えている。
図1〜3に示されるように、第1実施形態にかかるプロペラファン1は、空調機の室外機の送風用のファンなどに用いられる軸流ファンであり、図略のモータの回転軸に取り付けられるハブ2と、当該ハブ2の外周に配設された2枚の羽根、すなわち、第1の羽根3および第2の羽根4と、バランスウェイト10とを備えている。
ハブ2は、円筒状の本体2aと、その本体2aの内部に当該本体2aの回転軸Cに直交するように設けられた円板2cとを備えている。本体2aの外周面2a1には、第1の羽根3および第2の羽根4が本体2aの回転軸Cに対して互いに点対称の位置になるように配設されている。円板2cの中央、すなわち、本体2aの回転軸Cの位置には、モータの駆動軸が嵌合可能な嵌合穴2bが形成されている。これにより、ハブ2は、モータの駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部として機能する。プロペラファン1は、嵌合穴2bにモータの駆動軸が嵌合された状態でモータによって駆動されることにより、回転軸Cを中心に回転方向Dに回転することが可能である。
第1の羽根3および第2の羽根4の形状は、後述するようにそれぞれの後縁3a、4aの形状が異なっているが、その他の部分の形状は共通している。また、第1の羽根3および第2の羽根4の大きさも同じである。
すなわち、第1の羽根3および第2の羽根4は、いずれも、図2に示すように厚さ方向の一方側が凸面で他方側が凹面である翼形を有している。プロペラファン1を回転方向Dに回転するときには、各羽根3、4における凹面(図2〜3における上面)が正圧を受ける圧力面3c、4cとなり、凸面(図2〜3における下面)が負圧を受ける負圧面3d、4dとなる。第1の羽根3および第2の羽根4は、各羽根3、4の凹面(圧力面3c、4c)が回転方向Dを向くように、ハブ2に連結されている。
第1の羽根3における後縁3aの形状は、第2の羽根4における後縁4aの形状と異なっている。具体的には、第1の羽根3における後縁3aは、切欠き6を有しているが、第2の羽根4の後縁4aには切欠きが形成されていない。
切欠き6は、第1の羽根3の後縁3aのうち、当該第1の羽根3の外周側の縁(以下、外周縁という)3bに近い位置において、後縁3aから回転方向Dへ向けて三角形状に形成された形状であり、いわゆるV字カットの形状である。なお、切欠き6は、後縁3aであればいかなる位置に形成することが可能であるが、外周縁3bに近い位置であれば気流S1による圧力変動に対する影響を効果的に与えることができるので好ましい。
なお、第1の羽根3における前縁3eの形状は、第2の羽根4における前縁4eの形状と同じである。図1に示される第1の羽根3および第2の羽根4の前縁3e、4eは、それぞれの外周縁3b、4bに対して鋭角につながるように湾曲している。
バランスウェイト10は、プロペラファン1の回転バランスを調整するための調整手段であり、具体的にはハブ2の本体2aの肉厚を部分的に厚くしたものであり、ハブ2に一体になるように形成されている。具体的には、バランスウェイト10は、第1の羽根3の後縁3aに形成された切欠き6に近い位置に配置されるように、ハブ2の本体2aの内側において当該本体2aと一体になるように形成されている。このようにバランスウェイト10が切欠き6に近い位置に配置されることにより、バランスウェイト10によってプロペラファン1の回転バランスを容易に調整することが可能になる。
上記のように、第1実施形態のプロペラファン1では、2枚羽根のプロペラファンにおいて、第1の羽根3は、その後縁3aにおいて三角形状の切欠き6を有し、一方、第2の羽根4はその後縁4aにおいて切欠きを有していないので、2つの羽根の後縁の形状が異なっている。この後縁形状の違いにより、プロペラファン1を回転させたときに羽根3、4が通過するときに生じる圧力変動を互いに異なる圧力変動になるように変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。したがって、図4の折れ線Iに示されるように、送風音の中心周波数においてほぼ全域にわたって送風音の突出量を低減させることが可能になる。一方、従来の同一形状の羽根を有するプロペラファンの場合には、図4の折れ線IIに示されるように、中心周波数f0において、Nz音の突出量が図4の折れ線Iの場合よりも顕著に大きくなる。
ここで、突出量とは、送風音の周波数分布において、ある中心周波数における音量が周辺の周波数における音量からどれだけ突出しているかを示す指標であり、具体的には、ある中心周波数よりも所定値だけ高い周波数における送風音の音量と中心周波数よりも所定値だけ低い周波数における送風音の音量の平均値を求め、上記の中心周波数における送風音の音量の大きさと上記の平均値との差分のことである。
また、図5の曲線IIIに示されるように、上記第1実施形態のプロペラファン1における各周波数における送風音の音量を足し合わせた総量(すなわち、図5のグラフの縦軸の送風音SPLA)は、風量Qとほぼ比例関係にある。したがって、風量Qを上げていけば、送風音の総量も大きくなることがわかる。このような関係は、同一形状の羽根を組み合わせた従来のプロペラファンでも同様の関係があり、図5の曲線IVのように送風音の総量と風量Qとは比例関係にある。ここで、図5のグラフより明らかなように、いずれの風量Qにおいても、第1実施形態のプロペラファン1による送風音の総量と従来のプロペラファンによる送風音の総量とはほぼ同じであることがわかる。つまり、第1実施形態のプロペラファン1は、送風音の総量は従来のプロペラファンによる送風音の総量と変わらないが、2枚の羽根の後縁形状を互いに異ならせることにより、送風音の突出量のみを効果的に低減させることが可能である。
また、第1の羽根3の外周縁3bは、図3に示されるように、負圧面3d側に折り曲げられ、負圧面側折り曲げ部7が形成されている。また、第2の羽根4の外周縁4bについても第1の羽根3の外周縁3bが負圧面3d側に折り曲げられることによって、負圧面側折り曲げ部7が形成されている。プロペラファンの1の回転時に第1の羽根3の圧力面3cに沿ってハブ2から外周縁3bに向けて外向きに流れる気流S1が負圧面3dに回りこむときに負圧面側折曲げ部7によって外向き下方に案内されることにより負圧面3dに回り込む気流S1の旋回半径が小さくなる。その結果、気流S1と気流S2とによって外周縁3bに発生する渦、いわゆる翼端渦Svの渦径を小さく且つ安定させることが可能になり、翼端渦Svに起因する騒音を低減させることが可能である。
(第1実施形態の特徴)
(1)
第1実施形態のプロペラファン1では、後縁3a、4aの形状が互いに異なる第1の羽根3および第2の羽根4を組み合わせてプロペラファン1を構成することによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
(1)
第1実施形態のプロペラファン1では、後縁3a、4aの形状が互いに異なる第1の羽根3および第2の羽根4を組み合わせてプロペラファン1を構成することによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
すなわち、すべて同じ形状の羽根を有する従来のプロペラファンでは、圧力変動の周期が羽根の回転周期(すなわち、回転数N×翼枚数z)に一致しているので、Nz音を発生する特定の周波数にエネルギーが集中する原因となっている。一方、本実施形態では、1つのプロペラファン1において後縁3a、4aの形状が異なる第1の羽根3および第2の羽根4を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根3および第2の羽根4が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
(2)
また、第1実施形態のプロペラファン1では、第1の羽根3および第2羽根4の後縁3a、4aの形状が互いに異なり、かつ他の部分の形状を同じ形状にした構成にしているので、2つの羽根3、4の形状変更が各羽根3、4の前縁から後縁3a、4aに向けて当該羽根3、4の表面に沿って流れる気流に与える影響を小さくすることが可能になる。そのため、各羽根3、4の表面における気流の流れ場が安定し、各羽根3、4の全体の流れ場の乱れを最小限に留めることが可能になり、第1の羽根3の形状を第2の羽根4の形状と異ならせることに起因する送風音の上昇を抑えることが可能である。
また、第1実施形態のプロペラファン1では、第1の羽根3および第2羽根4の後縁3a、4aの形状が互いに異なり、かつ他の部分の形状を同じ形状にした構成にしているので、2つの羽根3、4の形状変更が各羽根3、4の前縁から後縁3a、4aに向けて当該羽根3、4の表面に沿って流れる気流に与える影響を小さくすることが可能になる。そのため、各羽根3、4の表面における気流の流れ場が安定し、各羽根3、4の全体の流れ場の乱れを最小限に留めることが可能になり、第1の羽根3の形状を第2の羽根4の形状と異ならせることに起因する送風音の上昇を抑えることが可能である。
(3)
また、第1実施形態のプロペラファン1は、2枚羽根のプロペラファンであり、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、2枚羽根のプロペラファンにおいても後縁3a、4aの形状が異なる第1の羽根3および第2の羽根4を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根3および第2の羽根4が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、従来の2枚羽根や3枚羽根のプロペラファンにおいて上昇傾向にあるNz音の低減が可能になる。
また、第1実施形態のプロペラファン1は、2枚羽根のプロペラファンであり、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、2枚羽根のプロペラファンにおいても後縁3a、4aの形状が異なる第1の羽根3および第2の羽根4を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根3および第2の羽根4が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、従来の2枚羽根や3枚羽根のプロペラファンにおいて上昇傾向にあるNz音の低減が可能になる。
(4)
第1実施形態のプロペラファン1では、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3に切欠き6が形成されることによって、容易かつ簡便に、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。しかも、型加工や切削加工などの既存の加工方法を用いて切欠きを容易に形成することが可能であり、第1の羽根3を容易に加工することが可能である。さらに、プロペラファン1を型成形した後に、プロペラファン1の運転状況を観察しながらNz音をより低減可能な切欠き6を切削加工などによって追加することが可能である。
第1実施形態のプロペラファン1では、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3に切欠き6が形成されることによって、容易かつ簡便に、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。しかも、型加工や切削加工などの既存の加工方法を用いて切欠きを容易に形成することが可能であり、第1の羽根3を容易に加工することが可能である。さらに、プロペラファン1を型成形した後に、プロペラファン1の運転状況を観察しながらNz音をより低減可能な切欠き6を切削加工などによって追加することが可能である。
(5)
第1実施形態のプロペラファン1は、プロペラファン1の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト10を備えているので、異なる後縁3a、4aの形状を有する羽根3、4を組み合わせたプロペラファン1において、バランスウェイト10によってプロペラファン1の回転バランスを最適に調整することが可能である。
第1実施形態のプロペラファン1は、プロペラファン1の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト10を備えているので、異なる後縁3a、4aの形状を有する羽根3、4を組み合わせたプロペラファン1において、バランスウェイト10によってプロペラファン1の回転バランスを最適に調整することが可能である。
(6)
第1実施形態のプロペラファン1では、調整手段として、バランスウェイト10がハブ2に一体になるように形成されているので、プロペラファン1を樹脂などで一体成形する際にバランスウェイト10をハブ2に一体になるように容易に形成すること可能になり、製造工程の増加を抑制することが可能である。
第1実施形態のプロペラファン1では、調整手段として、バランスウェイト10がハブ2に一体になるように形成されているので、プロペラファン1を樹脂などで一体成形する際にバランスウェイト10をハブ2に一体になるように容易に形成すること可能になり、製造工程の増加を抑制することが可能である。
(第1実施形態の変形例)
(A)
上記第1実施形態では、バランスウェイト10がハブ2に一体になるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイトを第1の羽根3に設けてもよい。例えば、第1の羽根3における後縁3a側であってハブ2に近い位置にバランスウェイトを第1の羽根3と一体に形成してもよい。
(A)
上記第1実施形態では、バランスウェイト10がハブ2に一体になるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイトを第1の羽根3に設けてもよい。例えば、第1の羽根3における後縁3a側であってハブ2に近い位置にバランスウェイトを第1の羽根3と一体に形成してもよい。
(B)
また、上記第1実施形態では、プロペラファン1の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト10を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイト以外の他の調整手段として、例えば、切欠き6が形成された第1の羽根3以外の部位、例えば第2の羽根4またはハブ2に切欠きまたは開口を形成してもよい。その場合も、異なる後縁3a、4aの形状を有する羽根3、4を組み合わせたプロペラファン1において、これらの切欠きや開口によってプロペラファン1の回転バランスを最適に調整することが可能である。
また、上記第1実施形態では、プロペラファン1の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト10を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイト以外の他の調整手段として、例えば、切欠き6が形成された第1の羽根3以外の部位、例えば第2の羽根4またはハブ2に切欠きまたは開口を形成してもよい。その場合も、異なる後縁3a、4aの形状を有する羽根3、4を組み合わせたプロペラファン1において、これらの切欠きや開口によってプロペラファン1の回転バランスを最適に調整することが可能である。
(C)
上記第1実施形態では、2枚のプロペラファンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、3枚以上のプロペラファンについても本発明を適用することが可能である。詳細については、後段の第6実施形態で述べる。
上記第1実施形態では、2枚のプロペラファンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、3枚以上のプロペラファンについても本発明を適用することが可能である。詳細については、後段の第6実施形態で述べる。
(第2実施形態)
上記第1の実施形態では、第1の羽根3の後縁3aの形状が切欠き6を有する形状にすることにより、第1の羽根4の後縁4aの形状と異なるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の羽根3の後縁3aの形状を他の形状に変更してもよい。
上記第1の実施形態では、第1の羽根3の後縁3aの形状が切欠き6を有する形状にすることにより、第1の羽根4の後縁4aの形状と異なるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の羽根3の後縁3aの形状を他の形状に変更してもよい。
例えば、図6〜8に示されるように、第2実施形態のプロペラファン21では、第1の羽根3における後縁3aの形状は、第1実施形態における切欠き6を有する形状に代えて、当該後縁3aが第1の羽根3の厚さ方向(すなわち、図7〜8の圧力面3cおよび負圧面3dを貫通する方向)に曲げられた複数の後縁側曲げ部分22を有する形状である。
複数の後縁側曲げ部分22は、それぞれ、圧力面3c側に突出する山部22aおよび負圧面3d側に突出する山部22bが後縁3aを起点として前縁3eへ向かって互いに平行に延びるように、形成されている。複数の後縁側曲げ部分22を有する後縁3aの形状は、図8に示されるように第1の羽根3の内側端部から外周縁3bへかけて当該羽根の厚さ方向に連続的に凹凸が形成された形状、いわゆるウェーブ形状になっている。
また、このプロペラファン21では、回転バランスを調整するためのバランスウェイトは省略されている。なお、上記のような後縁側曲げ部分22を有するプロペラファン21においてもバランスウェイトを設けてもよい。
その他の点では、第2実施形態のプロペラファン21は、第1実施形態のプロペラファン1と共通しており、同一の符号で示されている部分は共通の部分である。
(第2実施形態の特徴)
第2の実施形態のプロペラファン21では、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3に複数の後縁側曲げ部分22が形成されることによって、2枚の羽根3、4の後縁3a、4aの形状を変えた構造であり、これによって、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。
第2の実施形態のプロペラファン21では、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3に複数の後縁側曲げ部分22が形成されることによって、2枚の羽根3、4の後縁3a、4aの形状を変えた構造であり、これによって、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。
しかも、第1の羽根22の遠心力によって発生する第1の羽根3の回転中心から第1の羽根3の外周縁に向けて流れる気流S3(図7〜8参照)は、当該第1の羽根3の圧力面3c側に突出する後縁側曲げ部分22に当たることが可能であり、それによって、第1の羽根3の外周縁へ向かう気流S3を抑制することが可能である。その結果、第1の羽根3の外周縁3b近傍における翼端渦の発生をさらに抑えることが可能になる。
(第2実施形態の変形例)
上記の第2実施形態では、第1の羽根3の後縁3aに複数の後縁側曲げ部分22が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つの後縁側曲げ部分22が形成されていればよい。したがって、第1の羽根3の後縁3aに1つの後縁側曲げ部分22が形成されている場合においても、Nz音の低減および翼端渦の抑制が可能である。
上記の第2実施形態では、第1の羽根3の後縁3aに複数の後縁側曲げ部分22が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つの後縁側曲げ部分22が形成されていればよい。したがって、第1の羽根3の後縁3aに1つの後縁側曲げ部分22が形成されている場合においても、Nz音の低減および翼端渦の抑制が可能である。
(第3実施形態)
また、本発明のさらに他の実施形態として、図9〜10に示される第3実施形態のプロペラファン31のように、2枚の羽根、すなわち第1の羽根3および第2の羽根4の後縁3a、4aのうちの一方、例えば第1の羽根3の後縁3aに上記第1実施形態における切欠き6を形成し、これら後縁3a、4aのうちの他方、例えば第2の羽根4の後縁4aに上記第2実施形態における後縁側曲げ部分22を形成することによって、これらの羽根3、4の後縁3a、4aの形状を異なるようにしてもよい。この場合も、2枚の羽根3、4の後縁3a、4aの形状を変えることによって、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。
また、本発明のさらに他の実施形態として、図9〜10に示される第3実施形態のプロペラファン31のように、2枚の羽根、すなわち第1の羽根3および第2の羽根4の後縁3a、4aのうちの一方、例えば第1の羽根3の後縁3aに上記第1実施形態における切欠き6を形成し、これら後縁3a、4aのうちの他方、例えば第2の羽根4の後縁4aに上記第2実施形態における後縁側曲げ部分22を形成することによって、これらの羽根3、4の後縁3a、4aの形状を異なるようにしてもよい。この場合も、2枚の羽根3、4の後縁3a、4aの形状を変えることによって、Nz音を発生するエネルギーを特定の周波数からその周辺の周波数へ分散し、Nz音の低減させることが可能である。
(第4実施形態)
また、本発明のさらに他の実施形態として、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の後縁4aの形状に異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根3bの外周縁3bの形状と異なるようにして、さらに、Nz音の低減効果を向上させてもよい。
また、本発明のさらに他の実施形態として、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の後縁4aの形状に異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根3bの外周縁3bの形状と異なるようにして、さらに、Nz音の低減効果を向上させてもよい。
例えば、図11〜13に示される第4実施形態のプロペラファン41は、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3の後縁3aに上記第1実施形態における切欠き6が形成されるとともに、その外周縁3bが負圧面3d側に折り曲げられた負圧面側折り曲げ部7が形成され,一方、第2の羽根4にはこれらの切欠きおよび負圧面側折り曲げ部が形成されていない構造を有している。
具体的には、図11〜12に示されるように、第1の羽根3における後縁3aにおける外周縁3bに近い位置には、切欠き6が後縁3aから回転方向Dへ向けて三角形状に突出するように形成されている。
また、第1の羽根3の外周縁3bは、図13(a)のように、負圧面3d側に折り曲げられ、負圧面側折り曲げ部7が形成されている。負圧面側折り曲げ部7は、第1の羽根3の外周縁3bの全長にわたって形成されている。負圧面側折り曲げ部7の幅Wは、外周縁3bにおいて前縁3eから後縁3aにいくにしたがって大きくなるように形成されている。このように負圧面側折り曲げ部7を形成することによって、プロペラファンの1の回転時に第1の羽根3の圧力面3cに沿ってハブ2から外周縁3bに向けて外向きに流れる気流S1が負圧面3dに回りこむときに負圧面側折り曲げ部7によって外向き下方に案内されることにより負圧面3dへ回り込む気流S1の旋回半径が小さくなる。その結果、気流S1と気流S2とによって外周縁3bに発生する渦、いわゆる翼端渦Svの渦径を小さく且つ安定的にすることが可能になり、翼端渦Svに起因する騒音を低減させることが可能である。
一方、第2の羽根4の後縁4aには、上記のような三角形状の切欠きが形成されていない。したがって、第1の羽根3の後縁3aの形状は第2の羽根4の後縁4aの形状と異なっている。
また、第2の羽根4の外周縁4bは、図13(b)のように、上記のような負圧側に折り曲げられた負圧面側折り曲げ部が形成されていない。したがって、第1の羽根3の外周縁3bの形状は第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なっている。しかも、第2の羽根4の外周縁4bには負圧面側折り曲げ部が形成されていないので、第2の羽根4の圧力面4c側を流れる気流S4が負圧面4d側へ回り込む旋回半径が大きくなり翼端渦Svが上記の図13(a)に示される第1の羽根3における翼端渦Svと比較して大きくなる。
(第4実施形態の特徴)
(1)
以上のように、第4の実施形態のプロペラファン41では、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の羽根4の後縁4aの形状と異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bを負圧面側に折り曲げて負圧面側折り曲げ部7を形成することによって、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なるようにしているので、当該羽根3、4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。言い換えれば、第1の羽根3および第2の羽根4の外周縁3b、4bの形状を互いに異ならせることによって、第1の羽根3の後縁3aの切欠き6が小さく、後縁3aの形状と後縁4aの形状との違いが小さい場合でも、Nz音を十分に低減することが可能になる。また、各羽根3、4の後縁3a、4aの形状と外周縁3b、4bの形状とを互いに関連付けて設計することにより、プロペラファン41の回転バランスが取りやすくなる。
(1)
以上のように、第4の実施形態のプロペラファン41では、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の羽根4の後縁4aの形状と異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bを負圧面側に折り曲げて負圧面側折り曲げ部7を形成することによって、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なるようにしているので、当該羽根3、4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。言い換えれば、第1の羽根3および第2の羽根4の外周縁3b、4bの形状を互いに異ならせることによって、第1の羽根3の後縁3aの切欠き6が小さく、後縁3aの形状と後縁4aの形状との違いが小さい場合でも、Nz音を十分に低減することが可能になる。また、各羽根3、4の後縁3a、4aの形状と外周縁3b、4bの形状とを互いに関連付けて設計することにより、プロペラファン41の回転バランスが取りやすくなる。
(2)
しかも、第4の実施形態のプロペラファン41では、第1の羽根3の外周縁3bが当該第1の羽根3の負圧面3dの側に折り曲げられて負圧面側折り曲げ部7が形成されているので、当該負圧面側折り曲げ部7によって、第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1の旋回半径が小さくなり、翼端渦Svの渦径を小さく抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
しかも、第4の実施形態のプロペラファン41では、第1の羽根3の外周縁3bが当該第1の羽根3の負圧面3dの側に折り曲げられて負圧面側折り曲げ部7が形成されているので、当該負圧面側折り曲げ部7によって、第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1の旋回半径が小さくなり、翼端渦Svの渦径を小さく抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
(第4実施形態の変形例)
なお、上記第4実施形態では、負圧面側折曲げ部7は、第1の羽根3の外周縁3bの全長にわたって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の羽根3の外周縁3bの少なくとも後縁3a側の部分に負圧面側折り曲げ部7を形成していればよい。それによって、第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1のうちとくに多く流れる後縁3a側の気流が負圧面3d側に回り込む際の旋回半径効果的に小さくすることが可能になり、翼端渦Svの渦径を小さく抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
なお、上記第4実施形態では、負圧面側折曲げ部7は、第1の羽根3の外周縁3bの全長にわたって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の羽根3の外周縁3bの少なくとも後縁3a側の部分に負圧面側折り曲げ部7を形成していればよい。それによって、第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1のうちとくに多く流れる後縁3a側の気流が負圧面3d側に回り込む際の旋回半径効果的に小さくすることが可能になり、翼端渦Svの渦径を小さく抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
(第5実施形態)
また、本発明のさらに他の実施形態として、2つの羽根3、4における後縁3a、4aの形状および外周縁3b、4bの形状をいずれも異ならせる他の態様として、図14〜16に示される第5実施形態のプロペラファン51は、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3の後縁3aに上記第2実施形態における後縁側曲げ部分22を形成するとともに、その外周縁3bに複数の突条52が形成され、一方、第2の羽根4にはこれらの後縁側曲げ部分および外周縁側の突条が形成されていない構造を有している。
また、本発明のさらに他の実施形態として、2つの羽根3、4における後縁3a、4aの形状および外周縁3b、4bの形状をいずれも異ならせる他の態様として、図14〜16に示される第5実施形態のプロペラファン51は、2枚の羽根3、4のうちの第1の羽根3の後縁3aに上記第2実施形態における後縁側曲げ部分22を形成するとともに、その外周縁3bに複数の突条52が形成され、一方、第2の羽根4にはこれらの後縁側曲げ部分および外周縁側の突条が形成されていない構造を有している。
具体的には、図14〜15に示されるように、当該後縁3aが第1の羽根3の厚さ方向(すなわち、図7〜8の圧力面3cおよび負圧面3dを貫通する方向)に曲げられた複数の後縁側曲げ部分22を有する形状である。
複数の後縁側曲げ部分22は、それぞれ、圧力面3c側に突出する山部22aおよび負圧面3d側に突出する山部22bが後縁3aを起点として前縁3eへ向かって互いに平行に延びるように、形成されている。複数の後縁側曲げ部分22によって後縁3aの形状は、第1の羽根3の内側端部から外周縁3bへかけて連続的に凹凸が形成された形状、いわゆるウェーブ形状になる。
また、第1の羽根3の外周縁3bは、図16のように、負圧面3d側に折り曲げられ、負圧面側折り曲げ部7が形成されている。負圧面側折り曲げ部7は、第1の羽根3の外周縁3bの全長にわたって形成されている。
さらに、当該第1の羽根3の外周縁3bの負圧面側折り曲げ部7には、第1の羽根3の圧力面3cの側に突出する複数の突条52が当該負圧面側折り曲げ部7に延びる方向に並んで形成されている。
このように第1の羽根3の外周縁3bに複数の突条52を形成することによって、プロペラファンの1の回転時に第1の羽根3の圧力面3cに沿ってハブ2から外周縁3bに向けて外向きに流れる気流S6が負圧面3dに回りこむときに突条52に当たることによって、気流S6が分散されるので、翼端渦Svを小さくすることが可能になる。
また、第1の羽根3の圧力面3c側の気流S6が負圧面3dに回りこむときに負圧面側折曲げ部7によって外向き下方に案内されることにより負圧面3dに回り込む気流S6の旋回半径が小さくなるので、翼端渦Svの渦径をさらに小さくすることが可能になる。
一方、第2の羽根4の後縁4aには、上記のような複数の後縁側曲げ部分22が形成されていない。したがって、第1の羽根3の後縁3aの形状は第2の羽根4の後縁4aの形状と異なっている。また、第2の羽根4の外周縁4bは、上記のように1の羽根3の外周縁3bに複数の突条52が形成されていない。したがって、第1の羽根3の外周縁3bの形状は第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なっている。しかも、第2の羽根4の外周縁4bには複数の突条が形成されていないので、第2の羽根4の圧力面4c側を流れる気流S6と負圧面4d側を流れる気流S5を分散することができないので、翼端渦Svの抑制効果が第1の羽根3と比べて低い。なお、第2の羽根4の外周縁4bにおいても複数の突条を形成してもよい。
(第5実施形態の特徴)
(1)
以上のように、第5の実施形態のプロペラファン51では、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の羽根4の後縁4aの形状と異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bに突条52を形成することによって、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なるようにしているので、当該羽根3、4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。言い換えれば、第1の羽根3および第2の羽根4の外周縁3b、4bの形状を互いに異ならせることによって、第1の羽根3の後縁3aの後縁側曲げ部分22が小さく、後縁3aの形状と後縁4aの形状との違いが小さい場合でも、Nz音を十分に低減することが可能になる。また、各羽根3、4の後縁3a、4aの形状と外周縁3b、4bの形状とを互いに関連付けて設計することにより、プロペラファン51の回転バランスが取りやすくなる。
(1)
以上のように、第5の実施形態のプロペラファン51では、第1の羽根3の後縁3aの形状が第2の羽根4の後縁4aの形状と異なるのに加えて、第1の羽根3の外周縁3bに突条52を形成することによって、第1の羽根3の外周縁3bの形状が第2の羽根4の外周縁4bの形状と異なるようにしているので、当該羽根3、4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。言い換えれば、第1の羽根3および第2の羽根4の外周縁3b、4bの形状を互いに異ならせることによって、第1の羽根3の後縁3aの後縁側曲げ部分22が小さく、後縁3aの形状と後縁4aの形状との違いが小さい場合でも、Nz音を十分に低減することが可能になる。また、各羽根3、4の後縁3a、4aの形状と外周縁3b、4bの形状とを互いに関連付けて設計することにより、プロペラファン51の回転バランスが取りやすくなる。
(2)
しかも、第5の実施形態のプロペラファン51では、第1の羽根3の圧力面3cの側に突出する複数の突条52が当該第1の羽根3の外周縁3bに並んで形成されているので、これらの突条52によって第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1を分散すること可能であり、それによって翼端渦Svを抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
しかも、第5の実施形態のプロペラファン51では、第1の羽根3の圧力面3cの側に突出する複数の突条52が当該第1の羽根3の外周縁3bに並んで形成されているので、これらの突条52によって第1の羽根3の圧力面3c側から負圧面3d側に回り込む気流S1を分散すること可能であり、それによって翼端渦Svを抑え、翼端渦Svに起因する騒音を低減することが可能になる。
(第5実施形態の変形例)
(A)
上記第5実施形態では、第1の羽根3の圧力面3cの側のみに複数の突条52が突出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力面3c側の突条52に加えて、負圧面3dの側にも複数の突条を形成してもよい。これにより、負圧面3d側を流れる気流S7を分散することが可能になり、さらに、翼端渦Svを抑制することが可能になる。
(A)
上記第5実施形態では、第1の羽根3の圧力面3cの側のみに複数の突条52が突出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力面3c側の突条52に加えて、負圧面3dの側にも複数の突条を形成してもよい。これにより、負圧面3d側を流れる気流S7を分散することが可能になり、さらに、翼端渦Svを抑制することが可能になる。
また、このように第1の羽根3の圧力面3c側および負圧面3d側にそれぞれ複数の突条を備えた構造の場合、第1の羽根3の外周縁3bの部分を圧力面3c側および負圧面3d側に連続的に凹凸を形成し、圧力面3c側の凸部および負圧面3d側の凸部を上記の突条とするようにしてもよい。このような構造では、第1羽根3の外周縁3bがウェーブ状に連続的に凹凸が形成された形状にすることが可能になるので、型成形の際に型抜けが容易になり、プロペラファン51の製造が容易になる。
(B)
なお、上記第5実施形態では、後縁側曲げ部分22と外周縁3b側の複数の突条52とを組み合わせた第1の羽根3の構造が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1実施形態における第1の羽根3の後縁3a側の切欠き6と外周縁3b複数の突条52とを組み合わせた第1の羽根3を用いてよい。その場合も、上記第5実施形態と同様に、第1の羽根3および第2の羽根4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。
なお、上記第5実施形態では、後縁側曲げ部分22と外周縁3b側の複数の突条52とを組み合わせた第1の羽根3の構造が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1実施形態における第1の羽根3の後縁3a側の切欠き6と外周縁3b複数の突条52とを組み合わせた第1の羽根3を用いてよい。その場合も、上記第5実施形態と同様に、第1の羽根3および第2の羽根4の後縁3a、4aの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果に加えて、当該羽根3、4の外周縁3b、4bの形状が互いに異なることによるNz音の低減効果を奏することが可能になり、Nz音をより効果的に低減することが可能になる。
しかも、切欠き6を有する第1の羽根3の外周縁3bに複数の突条52を備えているので、当該突条52がプロペラファンの回転バランスを調整する調整手段として機能することが可能になる。
(第6実施形態)
上記第1〜5実施形態では、2枚羽根のプロペラファンを例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3枚以上の羽根を有するプロペラファンにおいても本発明を適用することが可能である。
上記第1〜5実施形態では、2枚羽根のプロペラファンを例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3枚以上の羽根を有するプロペラファンにおいても本発明を適用することが可能である。
図17に示される第6実施形態のプロペラファン61は、3枚羽根のプロペラファンであって、ハブ2と、その周囲に配設された3枚の羽根、すなわち、第1の羽根3、第2の羽根4および第3の羽根5とを備えている。第3の羽根5の後縁5aの形状は、第2の羽根4の後縁4aの形状と同じだが、第1の羽根3の後縁3aの形状と異なっている。すなわち、第1の羽根3の後縁3aには、第1実施形態と同様に三角形状の切欠き6が形成されているが、他の2枚の羽根4、5には切欠きが形成されていない。これにより、上記第1〜5実施形態の2枚羽根のプロペラファンと同様に、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
また、バランスウェイト10がハブ2の内部において第1の羽根3の切欠き6に近い位置に配置されているので、バランスウェイト10によってプロペラファン1の回転バランスを容易に調整することが可能になる。
(第6実施形態の変形例)
(A)
また、第6実施形態の変形例として、図18に示されるように、第3の羽根5の後縁5aの形状を第1の羽根3の後縁3aの形状と同じように後縁5aに切欠き6を有する形状にしてもよい。この場合、第3の羽根5の後縁5aの形状は、第1の羽根3の後縁3aの形状と同じだが、第2の羽根4の後縁4aの形状と異なっている。このような構造においても、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
(A)
また、第6実施形態の変形例として、図18に示されるように、第3の羽根5の後縁5aの形状を第1の羽根3の後縁3aの形状と同じように後縁5aに切欠き6を有する形状にしてもよい。この場合、第3の羽根5の後縁5aの形状は、第1の羽根3の後縁3aの形状と同じだが、第2の羽根4の後縁4aの形状と異なっている。このような構造においても、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
図18に示されるように、第1の羽根3および第3の羽根5にそれぞれ切欠き6が形成されている構成において、バランスウェイト10は、ハブ2の内部において第1の羽根3の切欠き6と第3の羽根5の切欠き6との中間の位置に配置されているので、バランスウェイト10によってプロペラファン1の回転バランスを容易に調整することが可能になる。
(B)
また、第6実施形態の他の変形例として、第3の羽根5の後縁5aの形状が、第1の羽根3の後縁3aの形状および第2の羽根4の後縁4aの形状のいずれにも異なっているようにしてもよい。例えば、図17に示される3枚羽根のプロペラファン61において、第3の羽根5の後縁5aの形状を第2実施形態の後縁側曲げ部分22(図6〜8参照)を有する形状に変更すればよい。その場合、3枚の羽根3、4、5の後縁形状が互いに異なるので、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
また、第6実施形態の他の変形例として、第3の羽根5の後縁5aの形状が、第1の羽根3の後縁3aの形状および第2の羽根4の後縁4aの形状のいずれにも異なっているようにしてもよい。例えば、図17に示される3枚羽根のプロペラファン61において、第3の羽根5の後縁5aの形状を第2実施形態の後縁側曲げ部分22(図6〜8参照)を有する形状に変更すればよい。その場合、3枚の羽根3、4、5の後縁形状が互いに異なるので、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
(C)
なお、上記第6実施形態にかかる3枚羽根のプロペラファンにおいても、3枚の羽根の後縁形状が異なることに加えて、第4および第5実施形態に示されるように羽根の外周縁の形状を異なる形状にするようにしてもよい。例えば、3枚の羽根のうちのいずれか1枚または2枚の羽根の外周縁において、第4実施形態における負圧面側折り曲げ部7を形成したり、または当該外周縁に第5実施形態の複数の突条52を形成してもよい。
なお、上記第6実施形態にかかる3枚羽根のプロペラファンにおいても、3枚の羽根の後縁形状が異なることに加えて、第4および第5実施形態に示されるように羽根の外周縁の形状を異なる形状にするようにしてもよい。例えば、3枚の羽根のうちのいずれか1枚または2枚の羽根の外周縁において、第4実施形態における負圧面側折り曲げ部7を形成したり、または当該外周縁に第5実施形態の複数の突条52を形成してもよい。
(第7実施形態)
上記第1〜6実施形態では、同じ大きさの羽根を2枚または3枚有するプロペラファンにおいて、羽根の後縁の形状を異なるようにすることにより、Nz音の低減を図っているが、以下のプロペラファン71のように、羽根の大きさを異なるようにしても、Nz音の低減を達成することが可能である。
上記第1〜6実施形態では、同じ大きさの羽根を2枚または3枚有するプロペラファンにおいて、羽根の後縁の形状を異なるようにすることにより、Nz音の低減を図っているが、以下のプロペラファン71のように、羽根の大きさを異なるようにしても、Nz音の低減を達成することが可能である。
具体的には、本発明の第7実施形態かかるプロペラファン71は、2枚羽根のプロペラファンであって、ハブ72と、そのハブ2の周囲に配設された互いに相似形の2枚の羽根、すなわち、第1の羽根73および第2の羽根74とを備えている。
図19〜20に示されるように、第7実施形態にかかるプロペラファン71は、空調機の室外機の送風用のファンなどに用いられる軸流ファンであり、図略のモータの回転軸に取り付けられるハブ72と、当該ハブ72の外周に配設された2枚の羽根、すなわち、第1の羽根73および第2の羽根74と、バランスウェイト80とを備えている。
ハブ72は、円筒状の本体72aと、その本体72aの内部に当該本体72aの軸方向に直交するように設けられた円板72cとを備えている。ハブ72は、本発明の駆動軸連結部の概念に含まれる。本体72aの外周面72a1には、第1の羽根73および第2の羽根74が本体72aの回転軸Cに対して互いに点対称の位置になるように配設されている。円板72cの中央、すなわち、本体2aの回転軸Cの位置には、モータの駆動軸が嵌合可能な嵌合穴72bが形成されている。プロペラファン71は、嵌合穴72bにモータの駆動軸が嵌合された状態でモータによって駆動されることにより、回転軸Cを中心に回転方向Dに回転することが可能である。
第1の羽根73および第2の羽根74は、互いに相似形である。すなわち、第1の羽根73および第2の羽根74は、互いに形状は同じであるが、大きさが異なっている。図19〜20に示される第2の羽根74は、第1の羽根73に対して10%程度小さい。
すなわち、第1の羽根73および第2の羽根74は、いずれも、図20に示すように厚さ方向の一方側が凸面で他方側が凹面である翼形を有している。プロペラファン71を回転方向Dに回転するときには、各羽根73、74における凹面(図20における上面)が圧力面73c、74cとなり、凸面(図20における下面)が負圧面73d、74dとなる。第1の羽根73および第2の羽根74は、各羽根73、74の圧力面73c、74cが回転方向Dを向くように、ハブ72に連結されている。
第1の羽根73における後縁73aの形状は、第2の羽根74における後縁74aの形状と同じであり、いずれも回転方向Dの反対方向に突出するように湾曲した形状を有している。
また、第1の羽根73における前縁73eの形状においても、第2の羽根74における前縁74eの形状と同じである。図19に示される第1の羽根73および第2の羽根74の前縁73e、74eは、それぞれの外周縁73b、74bに対して鋭角につながるように湾曲している。
バランスウェイト80は、プロペラファン71の回転バランスを調整するための調整手段であり、ハブ72に一体になるように形成されている。具体的には、バランスウェイト80は、ハブ72の内側において2枚の羽根73、74のうち小さい方の第2の羽根74に近い位置に配置されるように、ハブ72の本体72aの内側において当該本体72aと一体になるように形成されている。このようにバランスウェイト80が小さい方の第2の羽根74に近い位置に配置されることにより、バランスウェイト80によってプロペラファン71の回転バランスを容易に調整することが可能になる。
上記のように、第7実施形態のプロペラファン71では、2枚羽根のプロペラファンにおいて、第1の羽根73と第2の羽根74の大きさが異なっているので、プロペラファン71を回転させたときに羽根73、74が通過するときに生じる圧力変動を互いに異なる圧力変動になるように変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
(第7実施形態の特徴)
(1)
第7実施形態のプロペラファン71では、互いに相似形、すなわち形状が同じで大きさ異なる1の羽根73および第2の羽根74を組み合わせてプロペラファン71を構成することによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
(1)
第7実施形態のプロペラファン71では、互いに相似形、すなわち形状が同じで大きさ異なる1の羽根73および第2の羽根74を組み合わせてプロペラファン71を構成することによって、Nz音を発生させるエネルギーを広い周波数に分散させてある特定の周波数に集中してNz音が上昇するのを防ぎ、その結果、Nz音の低減を可能にしている。
すなわち、すべて同じ形状の羽根を有する従来のプロペラファンでは、圧力変動の周期が羽根の回転周期(すなわち、回転数N×翼枚数z)に一致しているので、Nz音を発生する特定の周波数にエネルギーが集中する原因となっている。一方、本実施形態では、1つのプロペラファン71において互いに相似形の第1の羽根73および第2の羽根74を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根73および第2の羽根74が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
(2)
また、第7実施形態のプロペラファン71は、2枚羽根のプロペラファンであり、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、2枚羽根のプロペラファンにおいても互いに相似形の第1の羽根73および第2の羽根74を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根73および第2の羽根74が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、従来の2枚羽根や3枚羽根のプロペラファンにおいて上昇傾向にあるNz音の低減が可能になる。
また、第7実施形態のプロペラファン71は、2枚羽根のプロペラファンであり、羽根の枚数が少ないため、4枚羽根以上のプロペラファンと比べてNz音が上昇する傾向にあるが、2枚羽根のプロペラファンにおいても互いに相似形の第1の羽根73および第2の羽根74を組み合わせた構成にすることによって、第1の羽根73および第2の羽根74が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、従来の2枚羽根や3枚羽根のプロペラファンにおいて上昇傾向にあるNz音の低減が可能になる。
(3)
第7実施形態のプロペラファン71は、プロペラファン71の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト80を備えているので、異なる後縁73a、74aの形状を有する羽根73、74を組み合わせたプロペラファン71において、バランスウェイト80によってプロペラファン71の回転バランスを最適に調整することが可能である。
第7実施形態のプロペラファン71は、プロペラファン71の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト80を備えているので、異なる後縁73a、74aの形状を有する羽根73、74を組み合わせたプロペラファン71において、バランスウェイト80によってプロペラファン71の回転バランスを最適に調整することが可能である。
(4)
第7実施形態のプロペラファン71では、調整手段として、バランスウェイト80がハブ72に一体になるように形成されているので、プロペラファン71を樹脂などで一体成形する際にバランスウェイト80をハブ72に一体になるように容易に形成すること可能になり、製造工程の増加を抑制することが可能である。
第7実施形態のプロペラファン71では、調整手段として、バランスウェイト80がハブ72に一体になるように形成されているので、プロペラファン71を樹脂などで一体成形する際にバランスウェイト80をハブ72に一体になるように容易に形成すること可能になり、製造工程の増加を抑制することが可能である。
(第7実施形態の変形例)
(A)
上記第7実施形態では、バランスウェイト80がハブ72に一体になるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイトを第1の羽根73に設けてもよい。
(A)
上記第7実施形態では、バランスウェイト80がハブ72に一体になるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイトを第1の羽根73に設けてもよい。
(B)
また、上記第7実施形態では、プロペラファン71の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト80を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイト以外の他の調整手段として、例えば、第2の羽根74以外の部位、例えば第1の羽根73またはハブ72に切欠きまたは開口を形成してもよい。その場合も、互いに相似形の羽根73、74を組み合わせたプロペラファン71において、これらの切欠きや開口によってプロペラファン71の回転バランスを最適に調整することが可能である。
また、上記第7実施形態では、プロペラファン71の回転バランスを調整するための調整手段としてバランスウェイト80を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バランスウェイト以外の他の調整手段として、例えば、第2の羽根74以外の部位、例えば第1の羽根73またはハブ72に切欠きまたは開口を形成してもよい。その場合も、互いに相似形の羽根73、74を組み合わせたプロペラファン71において、これらの切欠きや開口によってプロペラファン71の回転バランスを最適に調整することが可能である。
(C)
上記第7実施形態では、2枚のプロペラファンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、3枚以上のプロペラファンについても本発明を適用することが可能である。すなわち、3枚以上の羽根のうちの第1の羽根を他の羽根と相似形であるようにしてもよく、その場合も複数の羽根が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
上記第7実施形態では、2枚のプロペラファンを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、3枚以上のプロペラファンについても本発明を適用することが可能である。すなわち、3枚以上の羽根のうちの第1の羽根を他の羽根と相似形であるようにしてもよく、その場合も複数の羽根が通過するときに生じる圧力変動を変化させることによって、特定の周波数に集中していたNz音を発生するエネルギーを他の周辺の周波数へ分散することが可能になり、その結果、Nz音の低減が可能なる。
1、21、31、41、51、61、71 プロペラファン
2、72 ハブ(駆動軸連結部)
3、73 第1の羽根
3a、4a、5a、73a、74a 後縁
3b、4b、73b、74b 外周縁
3c、4c、73c、74c 圧力面
3d、4d、73d、74d 負圧面
4、74 第2の羽根
5 第3の羽根
6 切欠き
7 負圧面側折り曲げ部
10、80 バランスウェイト
22 後縁側曲げ部分
52 突条
2、72 ハブ(駆動軸連結部)
3、73 第1の羽根
3a、4a、5a、73a、74a 後縁
3b、4b、73b、74b 外周縁
3c、4c、73c、74c 圧力面
3d、4d、73d、74d 負圧面
4、74 第2の羽根
5 第3の羽根
6 切欠き
7 負圧面側折り曲げ部
10、80 バランスウェイト
22 後縁側曲げ部分
52 突条
Claims (12)
- 回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、
前記駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の羽根(3,4,5)とを備えており、
前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第2の羽根(4)における後縁(4a)の形状と異なる、
ことを特徴とするプロペラファン(1,21,31,41,51,61)。 - 2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンである、
請求項1に記載のプロペラファン(1,21,31,41,51,61)。 - 前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、切欠き(6)を有する形状である、
請求項1または2に記載のプロペラファン(1,31,41,61)。 - 前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状は、当該後縁(3a)が前記第1の羽根(3)の厚さ方向に曲げられた少なくとも1つの後縁側曲げ部分(22)を有する形状である、
請求項1または2に記載のプロペラファン(21,51)。 - 前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、前記第2の羽根(4)の外周側の縁(4b)に沿う部分の形状と異なる、
請求項1から4のいずれかに記載のプロペラファン(41,51)。 - 前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、当該第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の少なくとも前記後縁(3a)側の部分が当該第1の羽根(3)の負圧面の側に折り曲げられた形状である、
請求項5に記載のプロペラファン(41)。 - 前記第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)に沿う部分の形状は、当該第1の羽根(3)の圧力面(3c)の側に突出する複数の突条(52)が当該第1の羽根(3)の外周側の縁(3b)の延びる方向に並んで形成された形状である、
請求項5に記載のプロペラファン(51)。 - 前記プロペラファンの回転バランスを調整するための調整手段(10)をさらに備えている、
請求項1から7のいずれかに記載のプロペラファン(1,41,61)。 - 前記調整手段は、前記駆動軸連結部(2)または前記羽根のいずれかに一体になるように形成されたバランスウェイト(10)からなる、
請求項8に記載のプロペラファン(1,41,61)。 - 3枚羽根のプロペラファンであって、
前記複数の羽根(3,4,5)のうちの第3の羽根(5)の後縁(5a)の形状は、前記第1の羽根(3)における後縁(3a)の形状と同じで且つ前記第2の羽根(4)の後縁(4a)の形状と異なるか、または前記第1の羽根(3)の後縁(3a)の形状および前記第2の羽根(4)の後縁(4a)の形状とそれぞれ異なる、
請求項1から9のいずれかに記載のプロペラファン(61)。 - 回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(72)と、
前記駆動軸連結部(72)の周囲に配置された複数の羽根(73,74)とを備えており、
前記複数の羽根(73,74)のうちの第1の羽根(73)の形状は、前記複数の羽根(73,74)のうちの第2の羽根(74)の形状の相似形である、
ことを特徴とするプロペラファン(71)。 - 2枚羽根または3枚羽根のプロペラファンである、
請求項11に記載のプロペラファン(71)。
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