JP4321689B2 - 軸流送風機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和機の室外ファンや換気装置等に好適な軸流送風機に係り、特に、翼負圧面上の流れの剥離を抑制して送風性能の向上と送風音の低減とを共に図った軸流送風機に関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は従来の軸流送風機1の翼負圧面側から見た翼1枚分を図示して他の翼を省略した一部切欠正面図である。この軸流送風機1は、図示しない回転軸が中心部に固定される円筒状のボス部2の外周側面に、複数の翼3,3…を周方向に所定のピッチを置いて一体または一体的に形成している。各翼3は、図中矢印で示す送風機回転方向に対し空気流の上流側端部をなす凹弧状の前縁部3aと、空気流の下流側端部をなす後縁部3bと、凸弧状の外周端部3cと、図13でも示す流体吸込側の負圧面3dと、その裏面側の正圧面3eとを有する。図13は図12で示すようにボス部2の中心部に固定される図示しない回転軸の軸心Oから半径方向に任意の距離r離れた部分における周方向の翼断面を示している。
【0003】
図14はこれら各翼3の周方向断面における空気流れUの流れ方向を矢印で示している。この図14に示すように各翼3の負圧面3d側の前縁部3aは流線形厚肉形状に形成されているので、この翼負圧面3d側前縁部3aから流入した空気流れUが負圧面3dから剥離するのを抑制することができる。このために、後縁部3bの後方に発生する後流渦fuを縮小して送風音を低減させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の軸流送風機1では、これを例えば空気調和機用の室外機に組み込み、回転数を上昇させて送風量の増加を図った場合には、室外機内の静圧上昇が発生し、各翼3の前縁部3aに流入する空気流の流入角が変化し、翼面流れの剥離が発生し易くなり、後流渦fuが増大するので、送風音が増大してしまうという課題がある。
【0005】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、翼負圧面で発生する流れの剥離を低減して送風音を低減することができる安価で成形性の良好な軸流送風機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、ボス部外周に複数の翼を設けた軸流送風機において、上記各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設するとともに、各翼の外周端部と後縁部の両輪郭線同士の交点をAとし、各翼の後縁部輪郭線のボス部側の端点をBとしたとき、上記ほぼ平行四辺形の各突部は、各翼の外周端部と前縁部の両輪郭線の延長線同士が交わる交点Pから上記交点Aと端点Bとを結んだ線分ABまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂線の線分の長さをHとした場合に、上記交点Pから2/3H以下の範囲内で配設されていることを特徴とする軸流送風機である。
【0007】
請求項2に係る発明は、各翼の前縁部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列と、外周端部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列とは、送風機回転方向先方に向けて次第に交差するように配列されていることを特徴とする請求項1記載の軸流送風機である。
【0008】
請求項3に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部は、その一辺が上記交点Aと交点Bとを結んだ線分ABとほぼ平行をなすように配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の軸流送風機である。
【0009】
請求項4に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部は、線分ABにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをCs、線分ABとほぼ平行をなす方向に沿う平行四辺形の他方向の長さをChとしたときに、これら長さCs,Chを、Cs:Ch=1:7となる寸法に形成されていることを特徴とする請求項3記載の軸流送風機である。
【0011】
請求項5に係る発明は、ほぼ平行四辺形の各突部の翼面厚さ方向に沿う厚さは、線分ABにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをCsとしたときに、そのCsの1/6以下に設定されていることを特徴とする請求項3記載の軸流送風機である。
【0014】
これらの発明によれば、軸流送風機の回転により各翼がボス部の軸心周りに回転すると、各翼の負圧面側の前縁部と翼外周端部に、その外方から流入した空気流れは複数の平行四辺形状突部を通過して縦渦列となるので、翼負圧面上で層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので、送風音の低減と送風性能の向上とを共に図ることができる。さらに、ほぼ平行四辺形の各突部は各翼に例えば樹脂モールド成型等により簡単に一体成形できるので、成形性が良好であり、製造コストを低減できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【0018】
図2は本発明の一実施形態に係る軸流送風機11を翼負圧面側から見たときの全体構成を示す正面図、図1はその翼1枚分を図示して他の翼を図示省略して示す一部切欠正面図である。これらの図に示すように軸流送風機11は円筒状のボス部12の外周側面に、複数の翼13,13,13を例えば周方向等分位置にて一体ないし一体的に取り付けており、例えば樹脂モールド成形等により一体に成形される。
【0019】
ボス部12は有底円筒状の本体12aの内部中心部に、図示しない駆動モータの回転軸を挿入させて固定するための小円筒状のボス12bと、このボス12bから放射状に延びてボス本体12aの内周面に一体に連結するほぼ逆Y字状の連結リブ12cとを一体に連成している。
【0020】
一方、各翼13は、空気吸込側の負圧面13aと、その裏面の送風側である正圧面13bと、図1,図2中矢印で示す送風機回転方向に対し、各翼13の空気流の上流側端部をなす凹弧状の前縁部13cと、空気流の下流側端部をなす後縁部13dと、これら前縁部13cと後縁部13dの径方向外端同士を一体に連結する凸弧状の外周端部13eとを一体に形成している。
【0021】
そして、各翼13は、負圧面13a側の前縁部13c上と、外周端部13e上とに、それらの輪郭線(外形線)に沿って、正面形状がほぼ平行四辺形の複数の平行四辺形状突部14を径方向、または周方向に等間隔を置いてそれぞれ突設し、各々1列状14a,1b4に形成している。
【0022】
これら平行四辺形状突部14の各列14a,14bは、負圧面13a側の前縁部13cと外周端部13eとの交差部上で交差して図1中横方向に一体に連結されて横方向に長い1つの連結平行四辺形状突部14cに形成され、これら連結平行四辺形14cは、その横方向長さを上記交差部の幅が漸次狭くなるのに対応して漸次縮小するように形成されている。
【0023】
図3に示すように各平行四辺形状突部14は、その図3中横方向に沿うほぼ平行四辺形の上,下両辺が線分ABとほぼ平行をなすように並設されている。ここで線分ABとは、翼負圧面13a側の後縁部13dと外周端部13eの両輪郭線同士が交わる交点Aと、各翼13をボス部12の外周側面に一体ないし一体的に接続する三角状リブ15の径方向外端と後縁部13dの輪郭線とが交わる交点、すなわち、後端部13dの輪郭線のボス部12の端点Bと、を結んだ線分ABであり、後縁部13dの輪郭線(外形線)とほぼ一致または平行をなす。
【0024】
また、図3に示すように各平行四辺形状突部14は、上記線分ABに直交して前縁部13c側に延伸する垂直方向Vに沿う平行四辺形の例えば縦の長さ、すなわち、垂直方向の長さをCs(図4参照)とし、線分ABにほぼ平行の平行四辺形の例えば横の長さをChとしたときに、Cs:Ch=1:7となるように設定されている。
【0025】
さらに、図5に示すように各平行四辺形状突部14を翼負圧面13a上に設ける領域は、各翼13の外周端部13eと前縁部13cの両輪郭線の延長線同士が交わる交点Pから上記線分ABまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂直の線分の長さをHとした場合、交点P側から2/3H以下までの範囲内に設定されている。
【0026】
さらにまた、図6に示すように翼面厚さtに沿う各平行四辺形状突部14の厚さZhは、平行四辺形の垂直方向の長さCsの1/6以下の寸法に形成されている。
【0027】
図7はこのように構成された軸流送風機11の負圧面13a側の気流の状態を翼13の1枚分について図中矢印で示しており、その矢印の連続回転は気流の縦渦列を表わしている。また、図8は図9で示すようにこの軸流送風機11のボス部12の中心から半径方向に任意の距離ra離れた部分における翼13の周方向断面における空気の流れ状態を矢印により示している。
【0028】
これら図7,図8に示すように軸流送風機11が回転すると、各翼13はボス部12の軸心周りに回転するので、各翼13の負圧面13a側の外周端部13eと前縁部13cとに、その外方からそれぞれ流入した空気流れUが、複数の平行四辺形状突部14を通過して、その後方で縦渦列Uzとなる。このために、翼負圧面13a上は層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので、送風性能の向上と送風音の低減とを共に図ることができる。
【0029】
図10はこの軸流送風機11の送風量と送風音との相関関係を示すグラフである。この図10に示すように図中実線Aで示す本発明の一実施形態に係る上記軸流送風機11の騒音値は、例えば約1000〜1800m3/hの送風量の全領域において、図中破線Bで示す従来の軸流送風機1の騒音値よりも低い状態を示している。
【0030】
また、この軸流送風機11によれば、図3に示すように各平行四辺形状突部14は、その図中上下両辺が線分ABとほぼ平行をなすように翼負圧面13a上に配設されているので、その翼負圧面13a上に気流の縦渦列Uzを安定して発生させることができ、そのために、送風音をさらに低減させることができる。
【0031】
さらに、各平行四辺形状突部14の線分ABと平行をなす平行四辺形の一辺の長さChと、その垂直方向の長さCsとを、Cs:Ch=1:7に設定しているので、負圧面13a上で安定した縦渦列Uzを発生させることができ、そのために、送風音をさらに低減させることができる。
【0032】
さらにまた、図5に示すように翼負圧面13a上に各平行四辺形状突部14を配設する領域を交点P側から2/3Hの範囲内に設定しているので、この軸流送風機11を室外ファンとして室外機内に組み付けた場合、その室外機の機内静圧の上昇が発生して翼負圧面13aの前縁部13cに流入する流入角が変化するのを防止ないし低減できるので、送風音を低減させることができる。
【0033】
また、図6に示すように各平行四辺形状突部14の厚さZhを平行四辺形の垂直方向の長さCsの1/6以下の寸法にしているので、この軸流送風機11の全体を樹脂モールド成形する際の肉ひけを防止すると共に、樹脂モールド成形時の冷却時間の短縮を図ることができる。
【0034】
図11は本発明の第2の実施形態に係る軸流送風機11Aの翼13の1枚分を翼負圧面13a側から見たときの一部切欠正面図である。この軸流送風機11Aは、上記各翼13の翼負圧面13a側の前縁部13c上に設けた所定数の上記平行四辺形状突部14(連結平行四辺形状突部14cを含む)に、所定角度で交差する平面形状がほぼ長方形の複数の流線形リブ16を突設した点に特徴がある。
【0035】
これら流線形リブ16の長手方向(図11中横方向)の長さKhを上記平行四辺形状突部14(連結平行四辺形状突部14cを含まず)の長手方向の長さ(横方向の長さ)Chとほぼ等しくすることにより、翼負圧面13a上で縦渦列を安定して発生させることができる。このために、送風音をさらに低減させることができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設したので、軸流送風機の回転により各翼がボス部の軸心周りに回転すると、各翼の負圧面側の前縁部と翼外周端部に、その外方から流入した空気流れが複数の平行四辺形状突部を通過して縦渦列となるので、翼負圧面上で層流境界層から乱流境界層に遷移される。この乱流境界層は層流境界層よりも気流の流れの剥離が発生しにくいうえに、送風音の原因をなす後流渦の幅を狭くするので送風音の低減と送風性能の向上とを共に図ることができる。さらに、平行四辺形状突部は各翼に例えば樹脂モールド成型等により簡単に一体成形できるので、成形性が良好であり、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る軸流送風機の負圧面側から見た時の一部切欠正面図。
【図2】図1で示す軸流送風機の全体構成を負圧面側から見たときの正面図。
【図3】図1で示す各平行四辺形状突部と各翼の線分AB等との相関関係を示す一部切欠正面図。
【図4】図3等で示す各平行四辺形状突部の拡大図。
【図5】図1等で示す平行四辺形状突部を各翼負圧面上に配設する際の領域(範囲)を説明するための軸流送風機の一部切欠正面図。
【図6】図1等で示す平行四辺形状突部を設けた部分の翼縦断面図。
【図7】図1等で示す本発明の一実施形態の翼負圧面側における空気の流れの状態を示す一部切欠正面図。
【図8】図9のVIII−VIII線に沿う切断部の端面図。
【図9】図8の翼切断部の切断位置を示す軸流送風機の一部切欠正面図。
【図10】図1等で示す本発明の一実施形態の送風量−騒音特性図。
【図11】本発明の第2の実施形態に係る軸流送風機の一部切欠正面図。
【図12】従来の軸流送風機の一部切欠正面図。
【図13】図12のXIII−XIII線に沿う切断部の端面図。
【図14】図12で示す従来の軸流送風機の負圧面と正圧面側を流れる空気の流れの状態を示す翼縦断面図。
【符号の説明】
11,11A 軸流送風機
12 ボス部
13 翼
13a 負圧面
13c 前縁部
13d 後縁部
13e 外周端部
14 平行四辺形状突部
14a,14b 平行四辺形状突部の列
14c 連結平行四辺形状突部の列
16 流線形リブ
Claims (5)
- ボス部外周に複数の翼を設けた軸流送風機において、
上記各翼の負圧面側の前縁部と外周端部上に、ほぼ平行四辺形の複数の突部を、上記前縁部と外周端部の各輪郭線に沿ってそれぞれほぼ等間隔で列状に配設するとともに、各翼の外周端部と後縁部の両輪郭線同士の交点をAとし、各翼の後縁部輪郭線のボス部側の端点をBとしたとき、上記ほぼ平行四辺形の各突部は、各翼の外周端部と前縁部の両輪郭線の延長線同士が交わる交点Pから上記交点Aと端点Bとを結んだ線分ABまたはその延長線に垂直に下ろしたときの当該垂線の線分の長さをHとした場合に、上記交点Pから2/3H以下の範囲内で配設されていることを特徴とする軸流送風機。 - 各翼の前縁部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列と、外周端部上に配列されたほぼ平行四辺形の突部列とは、送風機回転方向先方に向けて次第に交差するように配列されていることを特徴とする請求項1記載の軸流送風機。
- ほぼ平行四辺形の各突部は、その一辺が上記交点Aと交点Bとを結んだ線分ABとほぼ平行をなすように配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の軸流送風機。
- ほぼ平行四辺形の各突部は、線分ABにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長さをCs、線分ABとほぼ平行をなす方向に沿う平行四辺形の他方向の長さをChとしたときに、これら長さCs,Chを、Cs:Ch=1:7となる寸法に形成されていることを特徴とする請求項3記載の軸流送風機。
- ほぼ平行四辺形の各突部の翼面厚さ方向に沿う厚さは、線分ABにほぼ直交する方向に沿う平行四辺形の垂直方向の長ささをCsとしたときに、そのCsの1/6以下に設定されていることを特徴とする請求項3記載の軸流送風機。
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