JP2018529885A - インペラ、及び、そのインペラを備えた軸流ファン - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明のインペラは、ハブと、前記ハブの外周上に設けられる複数の羽根と、を備え、前記羽根の圧力面は、少なくとも一部が負圧面側から圧力面側に向かって膨らんだ出っ張り面とされており、前記出っ張り面は、前記羽根の前記ハブ側の所定の領域内の前記圧力面に設けられている。
(2)上記(1)の構成において、前記所定の領域が前記羽根の径方向幅の50%以内の範囲である。
(3)上記(2)の構成において、前記所定の領域が前記羽根の径方向幅の45%以内の範囲である。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの構成において、前記所定の領域が前記インペラの回転方向の前記羽根の最前方側となる前縁部及び最後方側となる後縁部から前記羽根の周方向幅の5%以上周方向内側の範囲である。
(5)上記(4)の構成において、前記所定の領域が前記インペラの回転方向の前記羽根の最前方側となる前縁部及び最後方側となる後縁部から前記羽根の周方向幅の10%以上周方向内側の範囲である。
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つの構成において、前記出っ張り面は、前記ハブ側から径方向外側に向かって膨らまないように出っ張り量が少なくなる。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つの構成において、前記出っ張り面は、前記出っ張り面を通るように前記羽根を回転中心からの距離が等しい距離で周方向に円弧状に切断したときの円弧の長さをLとし、前記円弧上に位置する前記出っ張り面の出っ張り高さをHとしたときに、最も前記出っ張り高さHが高くなるところでも、前記円弧の長さLの5%以内の高さに収まる出っ張り状態である。
(8)本発明の軸流ファンは、上記(1)から(7)のいずれか1つの構成を有するインペラを備える。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
なお、図1の状態は、インペラ1が軸流ファンに用いられた場合に空気を吸込む吸込み口側に面することになるインペラ1の負圧面40aを正面に見たものになっている。
図1に示すように、インペラ1は、ハブ10と、3枚(複数)の羽根20と、を備え、羽根20がハブ10の外周上に周方向で略均等間隔に設けられるように、取付部30のところでハブ10に一体になるように、例えば、射出成型などによって一体形成されている。
ハブ10は、有底円筒状の形状をしており、その内部にインペラ1を回転させるためのモータが配置される。
例えば、図示しない軸流ファンのケーシングのベース部上に設けられるモータがハブ10内に設けられ、そのモータによって回転軸Oを中心としてインペラ1が反時計回りに回転する。
羽根20は、インペラ1が回転すると、図1の紙面で上側から紙面奥側に向かって流れる空気の流れを形成する。
この出っ張り面は、図1に示す羽根20のハブ10側の所定の領域21内に設けられており、以下、具体的に説明する。
なお、図1では、1枚の羽根20についてのみ領域21を明示しているが、残る2枚の羽根20についても同様である。
まず、図2を参照しながら、所定の領域21が、羽根20におけるどのような範囲になっているのかについて説明する。
なお、図2は基本的に図1と同じ羽根20の正面図であるが、領域21などを説明するときに図が見やすいように、図1における符号の一部を省略している。
つまり、所定の領域21の周方向の一端を規定する領域境界線23は、前縁部20aから羽根20の周方向幅で約5%羽根20の内側(周方向内側)とされることが好ましく、より好ましくは約10%羽根20の内側とされることが好ましい。
つまり、所定の領域21の周方向の他端を規定する領域境界線24は、後縁部20bから羽根20の周方向幅で約5%羽根20の内側(周方向内側)とされることが好ましく、より好ましくは約10%羽根20の内側とされることが好ましい。
このようにして規定される所定の領域21内の圧力面40bに設けられている出っ張り面の出っ張り状態に関して図を参照しながら、詳細に説明する。
また、図3(a)から(d)の左図において、M軸は羽根20の前縁部20aと後縁部20bとを結ぶ軸を示しており、X軸とM軸の間の角度θ(鋭角側角度)は、ほぼハブ10に対する羽根20の取付角度になっている(なお、取付角度は24度から27度の範囲内である。)。
別の表現をすれば、出っ張り面は、ハブ10側から径方向外側に向かって膨らまないように出っ張り量が少なくなり、フラットな状態に近づいていくようになっている。
つまり、上述した所定の領域21は、羽根20自体で見ても、負圧面40a側から圧力面40b側に向かって出っ張る形状に形成されている。
図4は、図3(a)及び(d)の右側の図を示し、インペラ1を反時計回りに回転させたときの羽根20の圧力面40bを流れる空気の流れを矢印で模式的に示したものである。
しかしながら、空気を押出す時のインペラ1への負荷は大きくなるため、本来であれば、消費電力の面からすると幾分不利になることが予想される。
図6は、本実施形態の羽根20と比較例の羽根20’との断面形状を比較するための図であり、図6(a)は、図3(a)及び(c)の右図に示す羽根20の断面、つまり、ハブ10側から羽根20の径方向幅で10%(図上側)と50%(図下側)の位置の断面である。
なお、図6(b)では、前縁部を20a’、後縁部を20b’、負圧面を40a’、及び、圧力面を40b’として示している。
なお、図5の横軸は風量[m3/min]、左縦軸は静圧[Pa]、右縦軸は消費電力[W]であり、本実施形態のインペラ1及び比較例のインペラを有する軸流ファンにおける風量と静圧の関係を実線のグラフで示しており、風量と消費電力の関係を点線のグラフで示している。
また、インペラ1にかかる負荷は、回転中心(回転軸O)から離れた羽根20の部分が空気を押す方が、回転中心(回転軸O)に近い羽根20の部分が空気を押すときよりも大きくなると考えられる。
この2つの点の間の高さ方向の距離、つまり、例えば、点Sを点Qの直上に移動させたときの、点Q−S間の距離が、出っ張り面における出っ張り量となる。
したがって、出っ張り面において最も出っ張り高さがHが高くなる出っ張り高さHがその点を通る切断面の円弧の長さLに対する5%を超えていても依然として効果が得られるものの、一応の目安としては5%以内が好ましい。
の領域、40a…負圧面、40b…圧力面
Claims (8)
- インペラ(1)を備える軸流ファンであって、
前記インペラ(1)は、
ハブ(10)と、
前記ハブ(10)の外周上に設けられる複数の羽根(20)と、を備え、
前記羽根(20)の圧力面(40b)は、少なくとも一部が負圧面(40a)側から圧力面(40b)側に向かって膨らんだ出っ張り面とされており、
前記出っ張り面は、前記羽根(20)の前記ハブ(10)側の所定の領域(21)内の前記圧力面(40b)に設けられており、
前記所定の領域(21)は前記羽根(20)の径方向幅の途中までの範囲であることを特徴とする軸流ファン。 - 前記所定の領域(21)が前記羽根(20)の径方向幅の50%以内の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の軸流ファン。
- 前記所定の領域(21)が前記羽根(20)の径方向幅の45%以内の範囲であることを特徴とする請求項2に記載の軸流ファン。
- 前記所定の領域(21)が前記インペラ(1)の回転方向の前記羽根(20)の最前方側となる前縁部(20a)及び最後方側となる後縁部(20b)から前記羽根(20)の周方向幅の5%以上周方向内側の範囲であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の軸流ファン。
- 前記所定の領域(21)が前記インペラ(1)の回転方向の前記羽根(20)の最前方側となる前縁部(20a)及び最後方側となる後縁部(20b)から前記羽根(20)の周方向幅の10%以上周方向内側の範囲であることを特徴とする請求項4に記載の軸流ファン。
- 前記出っ張り面は、前記ハブ(10)側から径方向外側に向かって膨らまないように出っ張り量が少なくなることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の軸流ファン。
- 前記出っ張り面は、前記出っ張り面を通るように前記羽根(20)を回転中心からの距離が等しい距離で周方向に円弧状に切断したときの円弧の長さをLとし、前記円弧上に位置する前記出っ張り面の出っ張り高さをHとしたときに、最も前記出っ張り高さHが高くなるところでも、前記円弧の長さLの5%以内の高さに収まる出っ張り状態であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の軸流ファン。
- 前記インペラ(1)の回転軸(O)に直交する軸と、前記羽根(20)の同一の径方向幅における前縁部(20a)と後縁部(20b)とを結ぶ軸との間の角度は、24度〜27度の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項記載の軸流ファン。
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