JP3420420B2 - 軸流ファン - Google Patents

軸流ファン

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JP3420420B2
JP3420420B2 JP03366396A JP3366396A JP3420420B2 JP 3420420 B2 JP3420420 B2 JP 3420420B2 JP 03366396 A JP03366396 A JP 03366396A JP 3366396 A JP3366396 A JP 3366396A JP 3420420 B2 JP3420420 B2 JP 3420420B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/306Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the suction side of a rotor blade

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機や換気
扇などに用いられる軸流ファンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】回転中心の周囲に複数枚の羽根を配備し
た軸流ファンにおいて、羽根自体の強度を向上させるた
めには、羽根全体の肉厚を一様に厚くすることが有効で
ある。図4は全体の肉厚を一様に厚くした羽根1の端面
を示す図であり、同図中、破線aは薄肉の羽根の負圧側
表面を示す輪郭部である。
【0003】一方、特開平2−119699号公報およ
び実開平5−69400号公報には、羽根の負圧側表面
の所定箇所に所定形状のリブを設けることにより、羽根
厚を増加することなく羽根自体の強度向上を図れるのに
加えて、さらに羽根の負圧側表面での気流剥離を抑制
し、空力特性や騒音特性を改善することが記載されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、羽根1
の肉厚を増大させて強度向上を図ると、羽根の重量が増
大し、材料コストも高くなる。また、図5に示すよう
に、羽根1自体の負圧側表面の輪郭形状は薄肉の場合と
変わりがないので、回転時における気流剥離の状態も薄
肉の場合に比べてはとんど変化がない。図5において、
Aは回転方向、Fは気流、F1は渦流発生領域を示す。
【0005】また、羽根にリブを設けることによって強
度向上を図る場合、上記特開平2−119699号公報
によると、羽根の負圧側表面における回転方向前縁から
弦長の0〜5%の位置に、曲率半径が弦長の1〜5%に
設定された断面視円形状のリブを設けたときに、気流剥
離が抑制される旨、記載されている。また、上記実開平
5−69400号公報によると、図6及び図7に示すよ
うに、羽根1の負圧側表面における回転方向前縁1aか
ら弦長Lの10〜20%の位置lに、曲率半径Rが羽根
厚tの1.5〜3倍に設定された断面視半円形状のリブ
2を設けたとき、気流剥離が抑制される旨、記載されて
いる。なお、図6は該公報による軸流ファンの正面図で
あり、図7は図6に示す羽根の周方向の切断線に沿う端
面図である。図6中、Aは回転方向を示す。
【0006】しかしながら、上記実開平5−69400
号公報の軸流ファンは、前記リブ2を羽根長の全域に帯
状に設けているので、羽根1全体の騒音特性が悪くなっ
ていた。
【0007】具体的に説明すると、羽根1の中心部に近
い部分における気流は渦が発生し易く、また羽根1の外
周部に近い部分における気流は大部分が羽根1の外側に
流れてしまうために、これらの部分にリブ2を設けても
効果的な気流剥離抑制作用を得ることができず、逆に渦
の発生や外に流れる気流が多くなるために羽根1全体の
騒音特性が悪くなっていた。
【0008】本発明は、上記課題に鑑み、羽根にリブを
設けることによって羽根自体の強度向上を図ることを基
本とし、そのリブを設ける箇所やリブの形状に工夫を講
じることによって気流剥離を抑制し、空力特性や騒音特
性を改善できる軸流ファンの提供を目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
軸流ファンは、回転中心の周囲に複数枚の羽根が配備さ
れ、前記羽根の負圧側表面に気流剥離抑制用リブが設け
られてなる軸流ファンにおいて、前記気流剥離抑制用リ
は、柱状に形成され、前記羽根の負圧側表面における
羽根長の25〜75%の範囲の位置で、且つ羽根の回転
方向に対する前縁より弦長の10%未満の位置に設けら
れたことを特徴とするものである。
【0010】
【0011】さらに、本発明の請求項記載の軸流ファ
ンは、前記気流剥離抑制用リブの厚みが前記羽根厚の
1.0〜1.5倍に設定されてなることを特徴とするも
のである。
【0012】上記構成によれば、本発明の請求項1記載
の軸流ファンは、柱状を成す気流剥離抑制用リブを、前
記羽根の負圧側表面における羽根長の25〜75%の位
置に設けたので、前記気流剥離抑制用リブによって羽根
の強度アップが図れ、また回転時に気流剥離抑制用リブ
の後方に生じる沿面過流が羽根の負圧側表面に付着し易
くなり、そのために気流剥離が生じにくくなる。しか
も、前記気流剥離抑制用リブを羽根長の25〜75%の
位置に設けているので、前記羽根長の25%未満の位置
で渦が発生することを防止できるとともに、前記羽根長
の75%を越える位置で外に流れる気流が多くなること
を防止することができる。また、前記気流剥離抑制用リ
ブを、羽根の回転方向に対する前縁より弦長の10%未
満の位置に設けたので、気流剥離抑制作用を顕著に得る
ことができる。
【0013】
【0014】さらに、本発明の請求項記載の軸流ファ
ンは、前記気流剥離抑制用リブの厚みが前記羽根厚の
1.0〜1.5倍に設定されてなるので、気流剥離抑制
作用を顕著に得ることができるとともに、気流剥離抑制
用リブを設けた羽根の製作が容易にできる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施の形態か
らなる軸流ファンの正面図であり、図2は軸流ファンに
おける羽根の周方向の切断線に沿う端面図であり、図1
の矢符Aは回転方向を示している。
【0016】回転中心3の周囲に複数枚の羽根1が配備
されてなる軸流ファンにおいて、前記羽根1の負圧側表
面に、その羽根1の回転方向前縁1aに沿って、羽根1
の回転方向前縁1aから羽根1の弦長Lの0〜10%
(0L〜0.1L)の位置lで、且つ羽根長rの25〜
75%(0.25r〜0.75r)の位置に、気流剥離
抑制用リブ(以下、単に「リブ」と称す。)2が設けら
れており、このリブ2によって羽根1が厚肉化されるこ
となく補強されている。
【0017】ここで、リブ2を設ける位置を羽根1の回
転方向前縁1aから羽根1の弦長Lの10%の位置に限
定した理由は、リブ2の位置lが羽根1の回転方向前縁
1aから羽根1の弦長Lの10%を越えると、気流剥離
抑制作用が低下していき、気流剥離抑制作用を顕著に得
ることができないためである。
【0018】なお、実開平5−69400号公報によれ
ば、リブ2の位置lが羽根1の弦長Lの10%よりも小
さいと、リブ2が前縁1aに近過ぎて羽根1を製作する
上で技術上の困難を伴うと記載されているが、上記位置
としても羽根1を製作する技術としては従来と殆ど変わ
らず、該公報に記載されたような問題が生じないことに
よるものである。
【0019】また、リブ2を設ける位置を羽根長rの2
5〜75%の位置に限定した理由は、ここを通過する気
流が空力特性および騒音特性に最も影響を及ぼし、この
部分の気流剥離を抑えることが空力特性および騒音特性
を改善するのに最も有効であることによるものである。
また、羽根長の25%未満の位置では渦が発生し易く、
また羽根長の75%を越える位置では外に流れる気流が
多くなり、これらの部分にリブを設けても25〜75%
の部分の様な効果的な気流剥離抑制作用は得られず、逆
に渦の発生や外に流れる気流が多くなるために羽根全体
の騒音特性が悪くなるからである。
【0020】前記リブ2について具体的に説明すると、
直方体の側面の角部を面取りしてなる柱状に形成され、
該リブ2の上面と羽根1の負圧側表面とが平行に設定さ
れている。また、その厚さが羽根厚tの1.0〜1.5
倍(1.0t〜1.5t)に設定されてなる。
【0021】ここで、前記リブ2の形状を柱状とした理
由は、上面の角部を面取りして半円状の形状とすると、
気流の剥離はリブ2を設けていない状態と同等になり、
気流剥離抑制作用が薄れることによるものである。
【0022】また、前記リブの厚さを上記範囲に限定し
た理由は、リブ2の厚さが羽根厚tの1.0より小さい
と、リブ2高さと羽根1の負圧側表面との段差が小さく
気流剥離抑制作用が顕著にあらわれないためであり、ま
た1.5倍を越えるとリブ2高さと羽根1の負圧側表面
との段差が大き過ぎて気流剥離抑制作用が良くならない
上に、リブ2を設けた部分のみが厚肉化しすぎるため
に、リブ2を設けた羽根1の製作が困難になるからであ
る。
【0023】上述したように、それぞれを上記範囲及び
形状に設定しておくと、羽根1の回転に伴って、図3に
示すように、リブ2よりも回転方向後方側における符号
F1で示した領域に羽根1の負圧側表面に付着した沿面
渦流が発生し、その結果、気流Fの剥離が生じにくくな
り、軸流ファンの空力特性や騒音特性を改善することが
できる。図3は、本実施の形態よりなる軸流ファンの回
転時の羽根1端面における気流状態を示す図である。
【0024】このように、本実施の形態よりなる軸流フ
ァンは、リブ2を、前記羽根1の負圧側表面における羽
根長の25〜75%の位置に設けたので、前記リブ2に
よって羽根1の強度アップが図れ、また回転時にリブ2
の後方に生じる沿面過流が羽根1の負圧側表面に付着し
易くなり、そのために気流剥離が生じにくく、空力特性
や騒音特性が改善される。しかも、前記リブ2を羽根長
の25〜75%の位置に設けているので、前記羽根長の
25%未満の位置で渦が発生することを防止できるとと
もに、前記羽根長の75%を越える位置で外に流れる気
流が多くなることを防止することができる。したがっ
て、渦の発生や外に流れる気流が多くなることにより発
生する騒音発生を防止でき、さらなる騒音特性の改善を
図ることができる。
【0025】また、前記リブ2を、羽根1の回転方向に
対する前縁1aより弦長の10%未満の位置に設けたの
で、気流剥離抑制作用を顕著に得ることができる。
【0026】さらに、前記リブ2が柱状からなり、その
厚みが前記羽根厚の1.0〜1.5倍に設定されてなる
ので、気流剥離抑制作用を顕著に得ることができるとと
もに、リブ2を設けた羽根1の製作が容易にできる。ま
た、前記リブ2の形状を柱状に構成しているので、高回
転時においても効果的な気流剥離抑制作用を得ることが
できる。
【0027】
【発明の効果】上記構成によれば、本発明の請求項1記
載の軸流ファンは、柱状を成す気流剥離抑制用リブを、
前記羽根の負圧側表面における羽根長の25〜75%の
位置に設けたので、前記気流剥離抑制用リブによって羽
根の強度アップが図れ、また回転時に気流剥離抑制用リ
ブの後方に生じる沿面過流が羽根の負圧側表面に付着し
易くなり、そのために気流剥離が生じにくくなる。しか
も、前記気流剥離抑制用リブを羽根長の25〜75%の
位置に設けたので、前記羽根長の25%未満の位置で渦
が発生することを防止できるとともに、前記羽根長の7
5%を越える位置で外に流れる気流が多くなることを防
止することができる。したがって、渦の発生や外に流れ
る気流が多くなることにより発生する騒音発生を防止で
き、さらなる騒音特性の改善が図れる。また、前記気流
剥離抑制用リブを、羽根の回転方向に対する前縁より弦
長の10%未満の位置に設けたので、気流剥離抑制作用
を顕著に得ることができる。
【0028】
【0029】さらに、本発明の請求項記載の軸流ファ
ンは、前記気流剥離抑制用リブの厚みが前記羽根厚の
1.0〜1.5倍に設定されてなるので、気流剥離抑制
作用を顕著に得ることができるとともに、気流剥離抑制
用リブを設けた羽根の製作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態よりなる軸流ファンの正面
図である。
【図2】図1に示す軸流ファンにおける羽根の周方向の
切断線に沿う端面図である。
【図3】図1に示す軸流ファンの作用説明図である。
【図4】従来の軸流ファンにおける羽根の周方向の切断
線に沿う端面図である。
【図5】従来例による軸流ファンの作用説明図である。
【図6】他の従来の軸流ファンの正面図である。
【図7】図6に示す羽根の周方向の切断線に沿う端面図
である。
【符号の説明】
1 羽根 1a 回転方向前縁 2 リブ 3 回転中心 L 弦長 r 羽根長 t 羽根厚

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転中心の周囲に複数枚の羽根が配備さ
    れ、前記羽根の負圧側表面に気流剥離抑制用リブが設け
    られてなる軸流ファンにおいて、前記気流剥離抑制用リ
    は、柱状に形成され、前記羽根の負圧側表面における
    羽根長の25〜75%の範囲の位置で、且つ羽根の回転
    方向に対する前縁より弦長の10%未満の位置に設けら
    れたことを特徴とする軸流ファン。
  2. 【請求項2】 前記気流剥離抑制用リブの厚みが前記羽
    根厚の1.0〜1.5倍に設定されてなることを特徴と
    する請求項1記載の軸流ファン。
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