JP2024115849A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】送風能力を向上させる軸流ファンを提供する。【解決手段】軸流ファンは、羽根車と、ベルマウスと、を備える。前記羽根車は、回転部と、前記回転部に接続された羽根部と、を有する。前記ベルマウスは、前記羽根車を配置する開口部を有し、前記羽根車の回転軸の延伸方向に直交する平坦部と、前記平坦部から立ち上がり、前記開口部に沿って延在し、前記羽根車を囲む立ち上がり部と、を有する。前記ベルマウスは、前記羽根車の前記羽根部に向き合う前記立ち上がり部の内面につがなる表面側に設けられる複数の溝を有し、前記複数の溝は、少なくとも、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる角部に設けられ、前記平坦部と交差する方向に延在する。【選択図】図１

Description

実施形態は、軸流ファンに関する。

空調機などに用いられる軸流ファンには、送風能力を向上させることが求められる。

特開２０００－１１０７９０号公報

実施形態は、送風能力を向上させる軸流ファンを提供する。

実施形態に係る軸流ファンは、羽根車と、ベルマウスと、を備える。前記羽根車は、回転部と、前記回転部に接続された羽根部と、を有する。前記ベルマウスは、前記羽根車を配置する開口部を有し、前記羽根車の回転軸の延伸方向に直交する平坦部と、前記平坦部から立ち上がり、前記開口部に沿って延在し、前記羽根車を囲む立ち上がり部と、を有する。前記ベルマウスは、前記羽根車の前記羽根部に向き合う前記立ち上がり部の内面につがなる表面側に設けられる複数の溝を有し、前記複数の溝は、少なくとも、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる角部に設けられ、前記平坦部と交差する方向に延在する。

実施形態に係る軸流ファンを示す模式図である。 実施形態に係る軸流ファンの特性を示す模式図である。 実施形態に係る軸流ファンの別の特性を示す模式図である。 実施形態に係る軸流ファンの特性を示すグラフである。 実施形態に係る軸流ファンを部分的に示す模式図である。 実施形態に係る軸流ファンの特性を示す別のグラフである。 実施形態に係る軸流ファンの構造を示す模式図である。 実施形態の変形例に係る軸流ファンを部分的に示す模式図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

図１は、実施形態に係る軸流ファン１を示す模式図である。軸流ファン１は、例えば、空調機に用いられる。

軸流ファン１は、羽根車１０と、ベルマウス２０と、を備える。羽根車１０は、回転部１３と、回転部１３に接続された羽根部１５と、回転部１３の中心を通る回転軸ＲＡと、を有する。ベルマウス２０は、平坦部２３と、立ち上がり部２５と、立ち上がり部２５に囲まれた開口部２７と、を有する。開口部２７は、略円形の開口であり、羽根車１０は、開口部２７に配置される。羽根車１０およびベルマウス２０は、例えば、成形された樹脂である。なお、羽根車１０およびベルマウス２０は、樹脂に限らず、アルミニウムなどの金属であってもよい。

平坦部２３は、羽根車１０の回転軸ＲＡの延伸方向に直交する。立ち上がり部２５は、平坦部２３から立ち上がるように設けられ、開口部２７に沿って延在する。平坦部２３および立ち上がり部２５は、例えば、一体に形成される。羽根車１０の少なくとも一部は、立ち上がり部２５に囲まれる。

ベルマウス２０は、羽根車１０の羽根部１５に向き合う立ち上がり部２５の内面（図５参照）につながる表面側に設けられる複数の溝ＲＧ（図５参照）を有する。複数の溝ＲＧは、少なくとも、平坦部２３と立ち上がり部２５とがつながる角部２５Ｃに設けられ、平坦部２３と交差する方向に延在する。

図２（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る軸流ファン１Ａの特性を示す模式図である。図２（ａ）は、軸流ファン１Ａを示す模式断面図である。図２（ｂ）は、軸流ファン１Ａの断面における風速のシミュレーション結果を示す模式図である。

図２（ａ）に示すように、羽根車１０の回転により生じる風は、回転軸ＲＡに沿った方向、例えば、ベルマウス２０の立ち上がり部２５の端部２５Ｅから平坦部２３とつながる角部２５Ｃに向かう方向に流れる。すなわち、ベルマウス２０の端部２５Ｅ側を流入側とし、角部２５Ｃ側を流出側とする。

ベルマウス２０の立ち上がり部２５は、例えば、回転軸ＲＡに直交する方向において、羽根車１０の羽根部１５の少なくともその一部とオーバーラップする。以下、立ち上がり部２５の回転軸ＲＡに平行な方向の幅をラップ幅として説明する。この例では、ベルマウス２０は、ラップ幅ＷＬ１を有する。

立ち上がり部２５は、例えば、平坦部２３に直交するように設けられる。すなわち、立ち上がり部２５は、例えば、回転軸ＲＡに平行となるように設けられる。また、平坦部２３と立ち上がり部２５とがつながる角部２５Ｃは、例えば、羽根車１０に向き合う表面において、所定の曲率を有するように設けられる。

図２（ｂ）では、風速の分布を濃淡により表している。風速は、羽根部１５の回転位置において最も早く、流入側および流出側で低下する。また、流出側における羽根車１０の回転部１３の近傍、および、ベルマウス２０の立ち上がり部２５の近傍において、風速は早くなる。

図３（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る軸流ファン１Ｂの特性を示す模式図である。図３（ａ）は、軸流ファン１Ｂを示す模式断面図である。図３（ｂ）は、軸流ファン１Ｂの断面における風速のシミュレーション結果を示す模式図である。

図３（ａ）に示すように、ベルマウス２０は、ラップ幅ＷＬ２を有する。ラップ幅ＷＬ２は、ラップ幅ＷＬ１（図２（ａ）参照）よりも広い。この例でも、ベルマウス２０の立ち上がり部２５の少なくともその一部は、回転軸ＲＡに直交する方向において、羽根車１０の羽根部１５の少なくともその一部とオーバーラップする。立ち上がり部２５は、回転軸ＲＡに平行となるように設けられる。なお、実施形態はこの例に限定される訳ではなく、立ち上がり部２５は、回転軸ＲＡに対して傾斜するように設けられても良い。

図３（ｂ）でも、風速の分布は濃淡により表わされる。風速は、羽根部１５の回転位置において最も早く、流入側および流出側で低下する。また、流出側における羽根車１０の回転部１３の近傍、および、ベルマウス２０の立ち上がり部２５の近傍において、風速は早くなる。

この例では、ラップ幅ＷＬ２が広く設けられるため、立ち上がり部２５の近傍における風速が、角部２５Ｃに近づくほど速くなることがわかる。角部２５Ｃにおける風速は、羽根部１５の回転位置における風速に近い値になることがわかる。

図４は、実施形態に係る軸流ファン１の特性を示すグラフである。横軸は、風量Ｑである。縦軸は、吸い込み側の圧力を基準にした吹き出し側の静圧Ｐである。図４中には、軸流ファン１Ａおよび軸流ファン１ＢのＰＱ特性を表している。

図４に示すように、風量Ｑの増加と共に、静圧Ｐは低下する。軸流ファン１Ｂの静圧Ｐは、同風量値における軸流ファン１Ａの静圧Ｐよりも低いことが分かる。これは、軸流ファン１Ｂにおけるベルマウス２０の立ち上がり部２５の幅ＷＬ２が、軸流ファン１Ａにおけるベルマウス２０の立ち上がり部２５の幅ＷＬ１よりも広いためである。すなわち、軸流ファン１Ｂでは、立ち上がり部２５の近傍における風速が早くなり（図３（ｂ）参照）、立ち上がり部２５に沿った壁面抵抗が大きくなることに起因する。

故に、軸流ファン１では、静圧Ｐが大きくなるほど送風能力が高くなることがわかる。すなわち、立ち上がり部２５の幅ＷＬ２が幅ＷＬ１よりも広いために、軸流ファン１Ｂの送風能力は、軸流ファン１Ａの送風能力よりも低くなる。一方、安全性の観点から、立ち上がり部２５の幅を広くすることが好ましい場合もある。

図５は、実施形態に係る軸流ファン１を部分的に示す模式図である。図５は、ベルマウス２０の部分断面を示す模式図である。

図５に示すように、ベルマウス２０は、平坦部２３と立ち上がり部２５とがつながる角部２５Ｃに設けられる複数の溝ＲＧを有する。複数の溝ＲＧは、ベルマウス２０の立ち上がり部２５における羽根車１０に向き合う内面２５Ｄにつながる表面に設けられ、平坦部２３と交差する方向に延在する。詳しくは、羽根車１３の回転軸ＲＡ方向と平坦部２３とをつなぐ角部２５Ｃに沿って形成されている。複数の溝ＲＧは、平坦部２３の下面２３Ｂと交差する方向に延在し、角部２５Ｃに沿って並ぶ。複数の溝ＲＧは、所謂、リブレット構造を構成する。

図６は、実施形態に係る軸流ファン１の特性を示す別のグラフである。横軸は、風量Ｑである。縦軸は、吹き出し側の静圧Ｐである。図６中には、複数の溝ＲＧを設けない場合の特性「ＢＡ」と、複数の溝ＲＧを設ける場合の特性「ＢＢ」を示している。

図６に示すように、複数の溝ＲＧを設けることにより、軸流ファン１の静圧Ｐを高くすることができる。すなわち、ベルマウス２０の立ち上がり部２５の近傍における風速が早い角部２５Ｃにリブレット構造を形成することにより、壁面抵抗を小さくし、静圧Ｐを高くすることができる。

図２および図３に示す軸流ファン１Ａおよび軸流ファン１Ｂには、複数の溝ＲＧは設けられないが、例えば、軸流ファン１Ｂのベルマウス２０の角部２５Ｃに複数の溝ＲＧを設けることにより、静圧Ｐを大きくしながら、送風能力を向上させることができる。

図７（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る軸流ファン１の構造を示す模式図である。図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、複数の溝ＲＧを示す斜視図である。

図７（ａ）に示すように、複数の溝ＲＧは、それぞれ、ベルマウス２０に設けられた複数の凸部２０Ｐのうちの隣り合う２つの凸部の間に設けられる。複数の溝ＲＧは、例えば、一定の周期を有するように設けられる。凸部２０Ｐは、例えば、三角形の断面を有する。凸部２０Ｐは、例えば、ベルマウスの金型に複数の溝を設けることで成形しても良い。また、ベルマウス２０を選択的にエッチングすることにより設けられる。あるいは、ベルマウス２０の表面に、凸部２０Ｐとなる部材を付加しても良い。

図７（ｂ）に示すように、複数の凸部２０Ｐは、相互に離間して設けられても良い。すなわち、隣り合う２つの凸部２０Ｐの間隔を好適に設けることにより、壁面抵抗を低減することもできる。また、凸部２０Ｐの断面の形状は、三角形に限らず、例えば、四角形、五角形もしくは台形であっても良い。

図８は、実施形態の変形例に係る軸流ファン１を部分的に示す模式図である。図８は、ベルマウス２０の部分断面を示す模式図である。

図８に示すように、複数の溝ＲＧは、平坦部２３と立ち上がり部２５とがつながる角部２５Ｃから立ち上がり部２５の内面２５Ｄに延伸するように設けられても良い。複数の溝ＲＧは、立ち上がり部２５の内面２５Ｄ上に並び、羽根車１０を囲む。これにより、ベルマウス２０の壁面抵抗をさらに低減し、静圧Ｐを向上させることができる見込みである。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

（付記１）
回転部と、前記回転部に接続された羽根部と、を有する羽根車と、
前記羽根車を配置する開口部を有し、前記回転部の回転軸の延伸方向に直交する平坦部と、前記平坦部から立ち上がり、前記開口に沿って延在し、前記羽根車を囲む立ち上がり部と、を有するベルマウスと、
を備え、
前記ベルマウスは、前記羽根車の前記羽根部に向き合う前記立ち上がり部の内面につながる表面側に設けられる複数の溝であって、少なくとも、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる角部に設けられ、前記平坦部と交差する方向に延在する複数の溝を有する軸流ファン。
（付記２）
前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って並ぶ付記１記載の軸流ファン。
（付記３）
前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記立ち上がり部の前記内面上に延伸し、前記羽根車を囲む付記１または２に記載の軸流ファン。
（付記４）
前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って周期的に並ぶ付記１乃至３のいずれか１つに記載の軸流ファン。
（付記５）
前記ベルマウスの複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って並ぶ複数の凸部の間にそれぞれ設けられる付記１乃至４のいずれか１つに記載の軸流ファン。
（付記６）
前記ベルマウスの複数の溝は、リブレット構造である付記１乃至５のいずれか１つに記載の軸流ファン。

１、１Ａ、１Ｂ…軸流ファン、 １０…羽根車、 １３…回転部、 １５…羽根部、 ２０…ベルマウス、 ２０Ｐ…凸部、 ２３…平坦部、 ２３Ｂ…下面、 ２５…立ち上がり部、 ２５Ｃ…角部、 ２５Ｄ…内面、 ２５Ｅ…端部、 ２７…開口部、 ＲＡ…回転軸、 ＲＧ…溝

Claims (6)

1. 回転部と、前記回転部に接続された羽根部と、を有する羽根車と、
   前記羽根車を配置する開口部を有し、前記回転部の回転軸の延伸方向に直交する平坦部と、前記平坦部から立ち上がり、前記開口部に沿って延在し、前記羽根車を囲む立ち上がり部と、を有するベルマウスと、
   を備え、
   前記ベルマウスは、前記羽根車の前記羽根部に向き合う前記立ち上がり部の内面につながる表面側に設けられる複数の溝であって、少なくとも、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる角部に設けられ、前記平坦部と交差する方向に延在する複数の溝を有する軸流ファン。
2. 前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って並ぶ請求項１記載の軸流ファン。
3. 前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記立ち上がり部の前記内面上に延伸し、前記羽根車を囲む請求項１記載の軸流ファン。
4. 前記ベルマウスの前記複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って周期的に並ぶ請求項１記載の軸流ファン。
5. 前記ベルマウスの複数の溝は、前記平坦部と前記立ち上がり部とがつながる前記角部に沿って並ぶ複数の凸部の間にそれぞれ設けられる請求項１記載の軸流ファン。
6. 前記ベルマウスの複数の溝は、リブレット構造である請求項１記載の軸流ファン。
   
   

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