JP6381794B2 - 軸流送風機 - Google Patents
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Description
まず、実施の形態の説明の前に一般的な軸流送風機の抱える問題について比較例に基づき説明する。図1は比較例の軸流送風機とそのまわりの流れ場の斜視図である。
図1に示すように、この比較例の軸流送風機は、円筒状のハブ1と、ハブ1の外周面に設けられた複数枚のブレード2a〜2cと、ブレード2a〜2cを取り囲むベルマウス4とを備えており、ハブ1を所定方向P(例えば反時計回り)に回転させてブレード2a〜2cを旋回させることで、空気などの流体を前方から後方(矢印Q方向)に吐出させ、送り出している。
図2に示すように、本実施の形態1に係る軸流送風機の羽根車10は、軸心まわりに回転するハブ5と、前記ハブ5の外周部に配設される複数枚のブレード20a〜20c(以下、これらをまとめて「ブレード20」という場合もある)とを有し、ベルマウス4に取り囲まれている。ベルマウス4は、吸込側と吐出側の両端が、それぞれ吸込側と吐出側に向かって滑らかに広がるような形状をなす。ブレード20は、内周縁31と外周縁(以下、「翼端」という)32と前縁33と後縁34とに囲繞されている。
各ブレード20は、図7及び図5に示すように、ハブ5に対して同心円筒状に切断したときの断面形状(以下、これを「円筒断面の翼形状」という)に関して、ブレード20の外周縁側である翼端32側とハブ5側とで下記(1)(2)に示す構成を有する。
図12は比較例の軸流送風機のa−a矢視断面における円筒断面の翼形状とそのまわりの流れ場を模式的に示す断面図である。図13は比較例の軸流送風機のd−d矢視断面における円筒断面の翼形状とブレードの負圧面上の前縁に発生する前縁剥離渦を模式的に示す断面図である。図14は比較例の軸流送風機の翼端近傍のc−c矢視断面における円筒断面の翼形状とそのまわりの流れ場を模式的に示す断面図である。図15は本実施の形態1の軸流送風機のa−a矢視断面における円筒断面の翼形状とそのまわりの流れ場を模式的に示す断面図である。図16は本実施の形態1の軸流送風機のf−f矢視断面における円筒断面の翼形状とブレードの負圧面上の流れ場を模式的に示す断面図である。図17は本実施の形態1の軸流送風機の翼端近傍のc−c矢視断面における円筒断面の翼形状とそのまわりの流れ場を模式的に示す断面図である。なお、各図中の+記号は、大気圧に対して圧力が大きい(正圧)ことを示し、−記号は、大気圧に対して圧力が小さい(負圧)ことを示す。
図18は本発明の実施の形態2に係る軸流送風機のブレードの図4のc−c矢視断面における前縁部と翼端部の交点と、従来のブレードにおける前縁部と翼端部の交点との、軸方向の距離差Δhを定義するための模式図である。なお、図中、前述の実施の形態1と同一機能部分には同一符号を付してある。また、説明にあたっては、前述の図3、図4、図7、図8及び図11を参照するものとする。
より一層の騒音低減を実現するためには、軸流送風機を以下のように構成することが望ましい。すなわち、本実施の形態2の軸流送風機は、羽根車10が、以下の(1)〜(6)の特徴を備える。ここで、(1)〜(5)に関しては、前述の実施の形態1で説明した(1)〜(5)と同じ特徴であるため説明は省略する。本実施の形態2では、翼端前縁部の軸方向位置座標を以下の(6)に示すように構成している。
図19は本発明の実施の形態2に係る軸流送風機のブレード外周部の直径Dに対する軸方向の距離差Δhの割合Δh/Dと騒音低減効果との関係を示すグラフである。
図19においては、下に凸となる曲線の頂点が最も騒音低減効果が高いことを示している。図19に示されているように、0<Δh/D<0.1の範囲で特に顕著な騒音低減効果が得られることがわかる。すなわち、0<Δh/D<0.1を満足するようにブレード20の吸込側への突出量を設定することで、ブレード20間の流路において、前縁部35の剥離渦と翼端32側の翼端渦、及びハブ5側の剥離渦の占める領域を同時に少なくすることができる。これによって、流れの有効流路幅を十分に確保し、抵抗に伴う乱れを低減する効果を最大限に発揮できるため、騒音をより一層低減し、効率をより一層向上させることができる。
より一層の騒音低減を実現するためには、以下のような構成にすることが望ましい。
すなわち、本実施の形態3の軸流送風機の羽根車10は、ブレード20とベルマウス4との相対的な位置関係が次のように構成される。
図20は本発明の実施の形態3に係る軸流送風機のベルマウスの円筒部の長さLに対する基準点から翼端後縁までの距離ΔZの割合ΔZ/Lと騒音低減効果との関係を示すグラフである。
ここで、騒音低減効果は、ブレードの翼端後縁部を、Z軸上の基準点に位置させた場合の騒音との差として示しており、下に凸となる曲線の頂点が最も騒音低減効果が高いことを示している。
Claims (3)
- 軸心まわりに回転するハブと、前記ハブの外周部に配設される複数枚のブレードとを有し、前記ブレードは、内周縁と外周縁と前縁と後縁とに囲繞されて成る軸流送風機であって、
各ブレードは、
ハブと同心軸の円筒で断面された翼形状が、
翼端側では、前縁部が吸込側に向かって凸、後縁側が吐出側に向かって凸となるように形成されて、S字状となるための2つの極値点を有し、
ハブ側では、変曲点をもたない凹面形状を成し、
半径方向の翼断面形状が、
前縁側では、吸込側に向かって凸となるように形成されて、ハブ側と翼端側とのあいだに1つの極値点を有し、
後縁側では、ハブ側で吐出側に向かって凸、翼端側では吸込側に向かって凸となるように形成されて、S字状となるための2つの極値点を有し、かつ、翼端側の極値点は翼端後縁部に存在するよう構成され、
円筒断面の翼形状に関して円筒断面の半径位置が翼端側からハブ側に近づくほど翼端上に存在する2つの極値点が、前縁側の極値点については前縁上に存在する極値点に徐々に近づいて一致し、後縁側の極値点については後縁上に存在する極値点に徐々に近づいて一致する軸流送風機。 - 前記ブレードは、円筒断面の翼形状に関して、円筒断面の半径位置が翼端側からハブ側に近づくほど翼端軸方向における2つの極値点のうち前縁側の極値点が前縁上の極値点に徐々に近づいて一致することで、翼端前縁部近傍は吸込側に向かって凸となるように形成され、その際の翼端前縁部の軸方向位置座標と、翼端上の極値点の軸方向座標との距離差Δhに対してブレード外周部の直径Dが、0<Δh/D<0.1を満足するように構成される請求項1記載の軸流送風機。
- ブレードとベルマウスとの相対的な位置関係において、ブレードの翼端後縁部を、吐出側をZ軸正方向としかつベルマウスの円筒部の吐出側終端を基準点にとった際の基準点からの距離ΔZに対してベルマウスの直管部の長さLが、−0.87<ΔZ/L<0を満足するように構成される請求項1又は2記載の軸流送風機。
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