JP6771562B2 - プロペラファンおよび流体送り装置 - Google Patents

プロペラファンおよび流体送り装置 Download PDF

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Description

本開示は、プロペラファンおよび流体送り装置に関する。本出願は、2016年7月27日に出願した日本特許出願である特願2016−147339号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
プロペラファンは、たとえばエアコンなどの流体送り装置に用いられている。プロペラファンがエアコンとしての流体送り装置に用いられる場合には、プロペラファンは、たとえば、室外機の中に配置される。
特許第3803184号公報(特許文献1)は、特定の構成を有するプロペラファン(軸流ファンともいう)を開示しているが、このプロペラファンによれば、翼面に発生する境界層乱れを小さくすることができ、その結果、後縁部付近に発生する後流渦を減少させることができ、送風騒音を低減できるとされている。
特開2011−236860号公報(特許文献2)も、特定の構成を有するプロペラファンを開示しているが、このプロペラファンによれば、翼外周から流入する半径方向流入を外周側直線状部とハブ側凸状部とが其の流入を促進させて自然な翼周りの流動状態を最適にすることができるため、ファン効率向上と低騒音化の効果とを充分に発揮することができ、空気調和機の期間消費電力を低減することができるとされている。
特許第3803184号公報 特開2011−236860号公報
昨今、地球環境保全の意識がますます高まり、高いレベルでの省エネ化が切望されている。特許第3803184号公報(特許文献1)や特開2011−236860号公報(特許文献2)に開示されたプロペラファンは、省エネ化という観点で改善の余地を残している。
たとえば、特許第3803184号公報(特許文献1)に開示されたプロペラファンは、翼面に発生する境界層乱れを小さくすることが仮にできたとしても、境界層乱れを無くせる訳ではない。たとえばエアコンの場合、プロペラファンの上流側に熱交換器が配置される。多くの場合、プロペラファンは何らかの抵抗体の圧力損失に打ち勝つことが求められるが、こういった要求に対して、翼面に発生する境界層乱れは、流体の性質として、簡単になくなるものではない。
境界層乱れを仮に無くせたとしても、恒久的に無くせる訳ではなく、何らかのきっかけですぐにまた境界層乱れは発生する。境界層乱れが無くなり、生じ、また無くなり、また生じ、といったように、境界層乱れの発生と消滅とが繰り返された場合には、むしろ騒音が大きくなってしまう可能性もある。
つまり、翼面に発生する境界層乱れを小さくすることを目指すという改善では、省エネ化という要求に対して十分に満足できる結果を得ることは難しい。本発明者らは、発想を変えて、たとえば、翼面に発生する境界層乱れをある程度小さくし、この境界層乱れが存在している状態でこの境界層乱れを効果的に管理し、安定させることで、境界層乱れが存在しているという状況下で騒音を抑えるといった改善課題に着目した。
また、特開2011−236860号公報(特許文献2)に開示されたプロペラファンも、翼外周部に発生する翼端渦の位置が凹状の翼面形状とのズレを仮に軽減できたとしても、翼端渦そのものを無くせる訳ではない。翼外周から流入する半径方向流入を促進させることが仮にできたとしても、十分とはいえない。上述のとおり、たとえばエアコンの場合、プロペラファンの上流側に熱交換器が配置される。多くの場合、プロペラファンは何らかの抵抗体の圧力損失に打ち勝つことが求められる。
上記のズレを仮に無くせたとしても、恒久的に無くせる訳ではなく、何らかのきっかけですくにまたズレは発生する。上記のようなズレが無くなり、生じ、また無くなり、また生じ、といったように、ズレの発生と消滅とが繰り返された場合には、翼周りの流動状態をむしろ悪化させてしまう可能性もある。
つまり、翼面に発生する上記ズレを小さくすることを目指すという改善であっても、省エネ化という要求に対して十分に満足できる結果を得ることは難しい。本発明者らは、発想を変えて、たとえば、翼面に発生する上記のズレをある程度小さくし、このズレが存在している状態でこのズレを効果的に管理し、安定させることで、ズレが存在しているという状況下で翼周りの流動状態を良好にせしめるとった改善課題に着目した。
本発明は、上述のような実情に鑑みて側索されたものであって、静音性をさらに向上し、ファンの送風効率を高め、省エネ化を図ることが可能なプロペラファン、およびそのようなプロペラファンを備えた流体送り装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面に基づくプロペラファンは、仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
上記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
上記翼部は、
回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
回転方向における上記翼部の前縁を形成する前縁部と、
回転方向における上記翼部の後縁を形成する後縁部と、
上記翼先端部と上記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における上記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
上記中心軸の位置を中心とし且つ上記前縁部および上記後縁部を通る任意半径の円弧によって上記翼部を切断して上記翼部の第1断面形状を規定し、
上記翼部の上記第1断面形状における上記前縁部の位置と上記後縁部の位置とを結ぶ線分を第1翼弦線と規定し、
上記中心軸の方向において上記翼部の上記第1断面形状から上記正圧面の側に離れた位置に、上記第1翼弦線と平行な直線を描いて第1基準線を規定したとすると、
上記翼部の上記第1断面形状の上記負圧面の側には、上記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第1凸面部と、上記第1凸面部と上記前縁部との間に位置し上記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第1凹面部と、が形成されており、
上記第1凸面部は、上記第1翼弦線の方向において上記前縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第1基準線から上記第1凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第1頂部を有しており、
上記第1頂部は、上記前縁部から上記第1頂部までの上記第1翼弦線の方向における距離が、上記第1翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている。
上記プロペラファンにおいては、上記第1凹面部は、上記第1翼弦線の方向において上記前縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第1基準線から上記第1凹面部までの距離が漸減から漸増に転じる部分である第1底部を有しており、
上記第1底部は、上記前縁部から上記第1底部までの上記第1翼弦線の方向における距離が、上記第1翼弦線の全長の5%以上15%以下となる位置に形成されている、ように構成することも可能である。
上記プロペラファンにおいては、上記翼部の上記第1断面形状の上記正圧面の側には、上記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第2凹面部と、上記第2凹面部と上記前縁部との間に位置し上記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第2凸面部と、が形成されており、
上記第2凹面部は、上記第1翼弦線の方向において上記前縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第1基準線から上記第2凹面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第2底部を有しており、
上記第2底部は、上記前縁部から上記第2底部までの上記第1翼弦線の方向における距離が、上記第1翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、ように構成することも可能である。
上記プロペラファンにおいては、上記外周縁部の全長をLAと規定し、
上記外周縁部上の任意の位置に始点を規定し、
上記翼先端部から上記始点までの上記外周縁部上の距離をLBと規定し、
上記後縁部の中央部から上記後縁部の上記外側端までの上記後縁部上の距離をDAと規定し、
上記後縁部上であって、上記後縁部の上記中央部と上記後縁部の上記外側端との間の任意の位置に終点を規定し、
上記後縁部の上記中央部から上記終点までの上記後縁部上の距離をDBと規定したとすると、
LB/LA=DB/DAの関係を満足する上記始点および上記終点を通る直線によって上記翼部を切断して上記翼部の第2断面形状を規定し、
上記翼部の上記第2断面形状における上記外周縁部の位置と上記後縁部の位置とを結ぶ線分を第2翼弦線と規定し、
上記中心軸の方向において上記翼部の上記第2断面形状から上記正圧面の側に離れた位置に、上記第2翼弦線と平行な直線を描いて第2基準線を規定したとすると、
上記翼部の上記第2断面形状の上記負圧面の側には、上記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第3凸面部と、上記第3凸面部と上記外周縁部との間に位置し上記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第3凹面部と、が形成されており、
上記第3凸面部は、上記第2翼弦線の方向において上記外周縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第2基準線から上記第3凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第3頂部を有しており、
上記第3頂部は、上記外周縁部から上記第3頂部までの上記第2翼弦線の方向における距離が、上記第2翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、ように構成することも可能である。
上記プロペラファンにおいては、上記第3凹面部は、上記第2翼弦線の方向において上記外周縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第2基準線から上記第3凹面部までの距離が漸減から漸増に転じる部分である第3底部を有しており、
上記第3底部は、上記外周縁部から上記第3底部までの上記第2翼弦線の方向における距離が、上記第2翼弦線の全長の5%以上15%以下となる位置に形成されている、ように構成することも可能である。
上記プロペラファンにおいては、上記翼部の上記第2断面形状の上記正圧面の側には、上記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第4凹面部と、上記第4凹面部と上記外周縁部との間に位置し上記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第4凸面部と、が形成されており、
上記第4凹面部は、上記第2翼弦線の方向において上記外周縁部の側から上記後縁部の側に向かうにつれて上記第2基準線から上記第4凹面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第4底部を有しており、
上記第4底部は、上記外周縁部から上記第4底部までの上記第2翼弦線の方向における距離が、上記第2翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、ように構成することも可能である。
本発明の第2の局面に基づくプロペラファンは、仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
上記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
上記翼部は、
回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
回転方向における上記翼部の前縁を形成する前縁部と、
回転方向における上記翼部の後縁を形成する後縁部と、
上記翼先端部と上記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における上記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
上記外周縁部の全長をLAと規定し、
上記外周縁部上の任意の位置に始点を規定し、
上記翼先端部から上記始点までの上記外周縁部上の距離をLBと規定し、
上記後縁部の中央部から上記後縁部の上記外側端までの上記後縁部上の距離をDAと規定し、
上記後縁部上であって、上記後縁部の上記中央部と上記後縁部の上記外側端との間の任意の位置に終点を規定し、
上記後縁部の上記中央部から上記終点までの上記後縁部上の距離をDBと規定したとすると、
LB/LA=DB/DAの関係を満足する上記始点および上記終点を通る直線によって上記翼部を切断して上記翼部の断面形状を規定し、
上記翼部の上記断面形状における上記外周縁部の位置と上記後縁部の位置とを結ぶ線分を翼弦線と規定し、
上記中心軸の方向において上記翼部の上記断面形状から上記正圧面の側に離れた位置に、上記翼弦線と平行な直線を描いて基準線を規定したとすると、
上記翼部の上記断面形状の上記負圧面の側には、上記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部と、前記凸面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部と、が形成されており、
前記凸面部は、前記翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記基準線から前記凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である頂部を有しており、
前記頂部は、前記外周縁部から前記頂部までの前記翼弦線の方向における距離が、前記翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている。
本発明の第3の局面に基づくプロペラファンは、仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
前記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
前記翼部は、
回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
回転方向における前記翼部の前縁を形成する前縁部と、
回転方向における前記翼部の後縁を形成する後縁部と、
前記翼先端部と前記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における前記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
前記外周縁部上の任意の位置と前記中心軸とを通る平面によって前記翼部を切断して前記翼部の断面形状を規定し、
前記翼部の前記断面形状における前記翼部と前記回転軸部との間の部分を接続部と規定し、
前記翼部の前記断面形状における前記外周縁部の位置と前記接続部の位置とを結ぶ線分を翼弦線と規定し、
前記中心軸の方向において前記翼部の前記断面形状から前記正圧面の側に離れた位置に、前記翼弦線と平行な直線を描いて基準線を規定したとすると、
前記翼部の前記断面形状の前記負圧面の側には、前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部と、前記凸面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部と、が形成されており、
前記凸面部は、前記翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記基準線から前記凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である頂部を有しており、
前記頂部は、前記外周縁部から前記頂部までの前記翼弦線の方向における距離が、前記翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている。
本発明のある局面に基づく流体送り装置は、上記のプロペラファンを備える。
上記のプロペラファンによれば、静音性をさらに向上し、ファンの送風効率を高め、省エネ化を図ることが可能となる。
実施の形態1における流体送り装置100を示す斜視図である。 実施の形態1におけるプロペラファン101を示す平面図である。 図2中のIII−III線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR11によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S11(第1断面形状)を示している。 図4は、図3中のIV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図2中のV−V線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR12によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S12(他の第1断面形状)を示している。 図5中のVI線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図2中のVII−VII線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR13によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S13(さらに他の第1断面形状)を示している。 図7中のVIII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 実施の形態1におけるプロペラファン101の作用および効果を説明するための平面図である。 実施の形態1におけるプロペラファン101(翼部20)の断面形状S11に関する作用および効果を説明するための図である。 比較例におけるプロペラファン(翼部)の断面形状SZを示す図である。 実施の形態1におけるプロペラファン101(翼部20)の断面形状S12に関する作用および効果を説明するための図である。 実施の形態2におけるプロペラファン102を示す平面図である。 図13中のXIV−XIV線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR21によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S21(第2断面形状)を示している。 図14中のXV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図13中のXVI−XVI線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR22によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S22(他の第2断面形状)を示している。 図16中のXVII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図13中のXVIII−XVIII線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR23によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S23(さらに他の第2断面形状)を示している。 図18中のXIX線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 実施の形態3におけるプロペラファン103を示す平面図である。 図20中のXXI−XXI線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR31によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S31(第3断面形状)を示している。 図21中のXXII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図20中のXXIII−XXIII線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR32によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S32(他の第3断面形状)を示している。 図23中のXXIV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 図20中のXXV−XXV線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR33によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S33(さらに他の第3断面形状)を示している。 図25中のXXVI線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 実験例2に関する振動測定装置を説明するための斜視図である。 実験例2に関し、測定位置F4における、回転数と振動との関係を示す図である。 実験例2に関し、測定位置F8における、回転数と振動との関係を示す図である。 実験例2に関し、測定位置F9における、回転数と振動との関係を示す図である。 実験例3に関し、実施例と比較例とについて、P−Q特性を示す図である。 実験例3に関し、実施例と比較例とについて、回転数と風量との関係を示す図である。 実験例3に関し、実施例と比較例とについて、風量と消費電力との関係を示す図である。
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
[実施の形態1]
(流体送り装置100)
図1は、実施の形態1における流体送り装置100を示す斜視図である。流体送り装置100は、たとえばエアコンの室外機であり、筺体110、通風口120(吹出口)、およびプロペラファン101を備える。
通風口120は、筺体110の正面パネルをその厚さ方向に貫通するように設けられる。プロペラファン101は、筺体110の内部に配置され、図示しないモータにより駆動されることで、通風口120を流れる気流を形成する。筺体110内には、図示しない熱交換器が設けられる。プロペラファン101によって送風が行われ、気流は通風口120を通して排出される。これにより、熱交換器は効率的に熱交換を行なうことができる。
(プロペラファン101)
図2は、実施の形態1におけるプロペラファン101を示す平面図である。プロペラファン101は、回転軸部10および複数枚の翼部20を備える。回転軸部10は、プロペラファン101を図示しない駆動モータの出力軸に接続するための部位である。回転軸部10は、駆動モータからの駆動力を受けることで、仮想の中心軸AXを中心に回転する。
翼部20は、回転軸部10の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有する。本実施の形態においては、3枚の翼部20が回転方向に沿って互いに離間するように等間隔に配置され、3枚の翼部20はいずれも同一の形状を有している。回転軸部10が中心軸AXの周りに回転することに伴って、3枚の翼部20も、回転軸部10と一体的に中心軸AXの周りに回転する。
図2に示すように、翼部20は、内側端21、前縁部22、翼先端部23、外周縁部24、外側端25、後縁部26、および内側端27を含み、これらの内側に、厚みを有する翼板が形成されている。換言すると、厚みを有する翼板の周囲に、内側端21、前縁部22、翼先端部23、外周縁部24、外側端25、後縁部26、および内側端27が順に並んで形成されている。翼部20の翼板は、流体を中心軸AXの方向に送出する(気流を生成する)という翼部20の本来的な機能を主として担う部位である。
翼部20が回転している際、翼部20の翼板の一方の主表面が正圧面20Pを形成し、翼部20の翼板の他方の主表面が負圧面20Nを形成する。正圧面20Pは、中心軸AXの方向において翼部20の噴出側に形成され、負圧面20Sは、中心軸AXの方向において翼部20の吸込側に形成される。翼部20は、負圧面20S側(吸込側)から正圧面20P側(噴出側)に向かって流れる気流を発生させる。
翼部20を図2に示すように平面視したとき、翼部20の外形形状は、内側端21から前縁部22、翼先端部23、外周縁部24、外側端25、後縁部26を順に通過して内側端27に到達するような滑らかな曲線によって形成される。
翼部20の内側端21は、互いに連続する前縁部22と後縁部26との間に形成される。内側端21は、たとえば、翼部20の外形形状を規定する上記曲線のうち、互いに連続する前縁部22と後縁部26との間で最も回転軸部10の外表面に近い位置に設けられる。翼部20の内側端21は、この翼部20に隣り合う他の翼部20の内側端27に一致する。
翼部20の前縁部22は、翼部20の回転方向における前縁を形成する部位であり、プロペラファン101を中心軸AXの方向から見た場合、前縁部22は、内側端21を起点として、回転半径方向の内側から外側に向けて略円弧状に延びている。前縁部22は、回転半径方向の内側から外側に向かうにつれて、凹状に湾曲しながらプロペラファン101の回転方向の前方側に向かって滑らかに延びている。
翼部20の後縁部26は、翼部20の回転方向における後縁を形成する部位であり、プロペラファン101を中心軸AXの方向から見た場合、後縁部26は、内側端27を起点として、回転半径方向の内側から外側に向けて略円弧状に延びている。後縁部26は、回転半径方向の内側から外側に向かうにつれて、凸状に湾曲しながらプロペラファン101の回転方向の前方側に向かって滑らかに延びている。
翼先端部23は、翼部20のうちの回転方向における最も先端に位置する部位であり、かつ、回転半径方向において前縁部22の最も外側に位置する部分である。外周縁部24は、周方向に沿って略円弧状に延びている。外周縁部24は、翼先端部23と後縁部26の外側端25とを接続しており、回転半径方向における翼部20の外周縁を形成している。本実施の形態のプロペラファン101を中心軸AXの方向から見た場合、翼部20は、翼先端部23を先端にして、鎌状に尖った形状を有している。
以上のような回転軸部10および翼部20を備えたプロペラファン101は、たとえば466mmの直径を有するように構成される。ここで、中心軸AXの位置を中心とし且つ前縁部22および後縁部26を通る任意半径の円弧として、円弧CR11,CR12,CR13を規定したとする。
円弧CR11,CR12,CR13は、いずれも中心軸AXの位置を円弧の中心としており、円弧CR11は、100mmの半径(200mmの直径)を有し、円弧CR12は、150mmの半径(300mmの直径)を有し、円弧CR13は、200mmの半径(400mmの直径)を有している。
円弧CR11,CR12,CR13によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状をそれぞれ、断面形状S11,S12,S13と規定する。断面形状S11については、図3,図4を参照して説明するものとし、断面形状S12については、図5,図6を参照して説明するものとし、断面形状S13については、図7,図8を参照して説明するものとする。
(断面形状S11)
図3は、図2中のIII−III線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR11によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S11(第1断面形状)を示している。図4は、図3中のIV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図3および図4に示すように、翼部20の断面形状S11(第1断面形状)における前縁部22の位置と後縁部26との位置とを結ぶ線分を、翼弦線BC11(第1翼弦線)と規定する。中心軸AXの方向において、翼部20の断面形状S11から正圧面20Pの側に離れた位置に、翼弦線BC11と平行な直線を描いて基準線BL11(第1基準線)を規定する。
(負圧面20Nの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン101においては、翼部20の断面形状S11の負圧面20Nの側に、中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部NC11(第1凸面部)と、凸面部NC11と前縁部22との間に位置し中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部NV11(第1凹面部)とが形成されている。
(負圧面20N上に形成された凸面部NC11の頂部NC11cの位置について)
凸面部NC11(第1凸面部)は、頂部NC11c(第1頂部)(図4参照)を有している。頂部NC11cと上記の基準線BL11とは、距離NC11yだけ離れている(ここで言う距離とは、断面形状S11を中心軸AXに対して平行な平面上に投影することで形成された投影平面内の距離であって、基準線BL11に対して直交する方向における距離である。以下同じ)。この頂部NC11cとは、凸面部NC11の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凸面部NC11までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。このような特徴を有する頂部NC11cは、前縁部22から頂部NC11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NC11xが、翼弦線BC11の全長LL11の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成されている。好適な構成として、頂部NC11cは、前縁部22から頂部NC11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NC11xが、翼弦線BC11の全長LL11の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(負圧面20N上に形成された凹面部NV11の底部NV11cの位置について)
凹面部NV11(第1凹面部)は、底部NV11c(第1底部)(図4参照)を有している。底部NV11cと上記の基準線BL11とは、距離NV11yだけ離れている。この底部NV11cとは、凹面部NV11の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凹面部NV11までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、底部NV11cは、前縁部22から底部NV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV11xが、翼弦線BC11の全長LL11の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えており、底部NV11cは、前縁部22から底部NV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV11xが、翼弦線BC11の全長LL11の10%となる位置に形成されている。
(負圧面20N上に形成された凹面部NV12、凸面部NC12について)
図3および図4を参照して、本実施の形態のプロペラファン101においては、好適な形態として、負圧面20N上に、上記の凹面部NV11および凸面部NC11に加えて、凹面部NV12および凸面部NC12がさらに形成されている。具体的には、翼部20の断面形状S11の負圧面20Nの側に、中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部NC12と、凸面部NC12と凸面部NC11(第1凸面部)との間に位置し中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部NV12とが形成されている。
(負圧面20N上に形成された凹面部NV12の底部NV12cの位置について)
凹面部NV12は、底部NV12c(第3底部)(図4参照)を有している。底部NV12cと上記の基準線BL11とは、距離NV12yだけ離れている。この底部NV12cとは、凹面部NV12の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凹面部NV12までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、底部NV12cは、前縁部22から底部NV12cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV12xが、翼弦線BC11の全長LL11の40%以上50%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(負圧面20N上に形成された凸面部NC12の頂部NC12cの位置について)
凸面部NC12は、頂部NC12c(第3頂部)(図4参照)を有している。頂部NC12cと上記の基準線BL11とは、距離NC12yだけ離れている。この頂部NC12cとは、凸面部NC12の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凸面部NC12までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。好適な構成として、頂部NC12cは、前縁部22から頂部NC12cまでの翼弦線BC11の方向における距離NC12xが、翼弦線BC11の全長LL11の60%以上70%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(正圧面20Pの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン101においては、翼部20の断面形状S11の正圧面20Pの側に、中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部PV11(第2凹面部)と、凹面部PV11と前縁部22との間に位置し中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部PC11(第2凸面部)とが形成されている。
(正圧面20P上に形成された凹面部PV11の底部PV11cの位置について)
凹面部PV11(第2凹面部)は、底部PV11c(第2底部)(図4参照)を有している。底部PV11cと上記の基準線BL11とは、距離PV11yだけ離れている。この底部PV11cとは、凹面部PV11の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凹面部PV11までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。好適な構成として、底部PV11cは、前縁部22から底部PV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離PV11xが、翼弦線BC11の全長LL11の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成される。さらに好適な構成として、底部PV11cは、前縁部22から底部PV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離PV11xが、翼弦線BC11の全長LL11の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(正圧面20P上に形成された凸面部PC11の頂部PC11cの位置について)
凸面部PC11(第2凸面部)は、頂部PC11c(第2頂部)(図4参照)を有している。頂部PC11cと上記の基準線BL11とは、距離PC11yだけ離れている。この頂部PC11cとは、凸面部PC11の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凸面部PC11までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、頂部PC11cは、前縁部22から頂部PC11cまでの翼弦線BC11の方向における距離PC11xが、翼弦線BC11の全長LL11の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えており、頂部PC11cは、前縁部22から頂部PC11cまでの翼弦線BC11の方向における距離PC11xが、翼弦線BC11の全長LL11の10%となる位置に形成されている。
(正圧面20P上に形成された凸面部PC12、凹面部PV12について)
図3および図4を参照して、本実施の形態のプロペラファン101においては、好適な形態として、正圧面20P上に、上記の凸面部PC11および凹面部PV11に加えて、凸面部PC12および凹面部PV12がさらに形成されている。具体的には、翼部20の断面形状S11の正圧面20Pの側に、中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部PV12と、凹面部PV12と凹面部PV11(第2凹面部)との間に位置し中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部PC12とが形成されている。
(正圧面20P上に形成された凸面部PC12の頂部PC12cの位置について)
凸面部PC12は、頂部PC12c(第4頂部)(図4参照)を有している。頂部PC12cと上記の基準線BL11とは、距離PC12yだけ離れている。この頂部PC12cとは、凸面部PC12の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凸面部PC12までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、頂部PC12cは、前縁部22から頂部PC12cまでの翼弦線BC11の方向における距離PC12xが、翼弦線BC11の全長LL11の40%以上50%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(正圧面20P上に形成された凹面部PV12の底部PV12cの位置について)
凹面部PV12は、底部PV12c(第4底部)(図4参照)を有している。底部PV12cと上記の基準線BL11とは、距離PV12yだけ離れている。この底部PV12cとは、凹面部PV12の一部分であって、翼弦線BC11の方向において、前縁部22の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL11から凹面部PV12までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。好適な構成として、底部PV12cは、前縁部22から底部PV12cまでの翼弦線BC11の方向における距離PV12xが、翼弦線BC11の全長LL11の60%以上70%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。
(断面形状S12)
図5は、図2中のV−V線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR12によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S12(他の第1断面形状)を示している。図6は、図5中のVI線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図5および図6に示すように、翼部20の断面形状S12(他の第1断面形状)は、上述の断面形状S11と同様に、負圧面20N上に、凹面部NV11(第1凹面部)、凸面部NC11(第1凸面部)、凹面部NV12、および凸面部NC12が形成されており、正圧面20P上に、凸面部PC11(第2凸面部)、凹面部PV11(第2凹面部)、凸面部PC12、および凹面部PV12が形成されている。断面形状S12に関するこれらの各構成については、断面形状S12と断面形状S11とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
好適な構成として、断面形状S12(他の第1断面形状)においては、前縁部22から凸面部PC11(第2凸面部)の頂部PC11c(第2頂部)までの間の正圧面20Pの表面形状NR(図6)は、翼弦線BC11に沿うように形成される。本実施の形態のプロペラファン101は、当該構成を備えている。当該構成は、上述の断面形状S11(第1断面形状)、および/または、次述する断面形状S13(さらに他の第1断面形状)に適用されていても構わない。
(断面形状S13)
図7は、図2中のVII−VII線に沿った矢視断面図であり、図2中に示す円弧CR13によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S13(さらに他の第1断面形状)を示している。図8は、図7中のVIII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図7および図8に示すように、翼部20の断面形状S13(さらに他の第1断面形状)は、上述の断面形状S11と同様に、負圧面20N上に、少なくとも凹面部NV11(第1凹面部)および凸面部NC11(第1凸面部)が形成されており、正圧面20P上に、少なくとも凸面部PC11(第2凸面部)および凹面部PV11(第2凹面部)が形成されている。これらに加えて、負圧面20N上には、凹面部NV12および凸面部NC12がさらに形成されていても構わない。これらに加えて、正圧面20P上には、凸面部PC12および凹面部PV12がさらに形成されていても構わない。断面形状S13に関するこれらの各構成については、断面形状S13と断面形状S11とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
(作用および効果)
図9は、実施の形態1におけるプロペラファン101の作用および効果を説明するための平面図である。図9に示すように、プロペラファン101が矢印AR方向に回転して気流を生成したとする。気流は、翼部20の前縁部22の近傍を通過することで、翼面上に流入する。ここで、翼部20の前縁部22の近傍を通過した気流は、前縁部22から概ね円周方向に沿うようにして(略円弧状に)翼面上を通過し、後縁部26から流出する。
(凹面部NV11)
図10は、実施の形態1におけるプロペラファン101(翼部20)の断面形状S11に関する作用および効果を説明するための図である。図10に示すように、プロペラファン101の負圧面20Nには、凹面部NV11(第1凹面部)が特定の位置に形成されている。
この構成によると、負圧面20Nの前縁部22のすぐ下流側にて発生する境界層乱れは、特に、凹面部NV11の凹状の箇所内(底部NV11cの近傍)にて発生することとなる。これは、底部NV11cが、前縁部22から底部NV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV11xが翼弦線BC11の全長LL11の5%以上15%以下となる位置に形成されている場合に、顕著に現れる。これは、底部NV11cが、前縁部22から底部NV11cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV11xが翼弦線BC11の全長LL11の10%となる位置に形成されている場合に、特に顕著に現れる。
一方、翼部20の翼面上を通過する主流は、この凹面部NV11の凹状の箇所内には流入せず、すなわち境界層乱れの上面をかすめるようにして流通する。このため、凹面部NV11の凹状の箇所内の境界層乱れは、その凹状の箇所内に固定されることとなり、凹状の箇所から外部に伝播(拡大)することは抑制される。これにより、境界層乱れを小さい状態のままで効果的に安定させることが可能となる。境界層乱れが無くなり、生じ、また無くなり、また生じ、といったように、境界層乱れの発生と消滅とが繰り返されることはほとんど生じなくなるため、境界層乱れが存在する状態で騒音をさらに抑えることができる。
(比較例)
図11は、比較例におけるプロペラファン(翼部)の断面形状SZを示す図である。この翼部の断面形状SZにおいては、負圧面20N上に、凹面部ZVおよび凸面部ZCが形成されている。しかしながら、これらの凹面部ZVの底部ZVcや凸面部ZCの頂部ZCcは、上述の実施の形態1におけるプロペラファンの構成に比べて、いずれも後縁部26寄りの方に形成されている。このため、凹面部ZVの凹状の箇所内の境界層乱れは、その凹状の箇所内に固定されることが難しくなり、凹状の箇所から外部に伝播(拡大)することを十分に抑制することができない。したがって、図11に示すプロペラファンは、実施の形態1のプロペラファン101に比べて、騒音の抑制や省エネ化を図ることが難しい。
(凹面部PV11)
図10を再び参照して、上述のとおり、プロペラファン101の正圧面20Pには、凸面部PC11(第2凸面部)および凹面部PV11(第2凹面部)が特定の位置に形成されている。この構成によると、凸面部PC11の下流に位置する凹面部PV11(凹状の箇所)に渦を効果的に生じさせるとともに、この渦を凹面部PV11内に安定的に確保することができる。
図11に示す翼部の場合、前縁部22に近い箇所(実施の形態1における凹面部PV11に相当する位置)で翼部の厚さが最大となる翼形状を有している。このような形状を有する翼部によれば、前縁部22に近い箇所で十分に大きな揚力を発生することが可能となるが、これによるデメリットとして、風と翼面とが擦れあうことによる摩擦抵抗が大きくなる。
これに対して本実施の形態のプロペラファン101によれば、この箇所に凹面部PV11が形成されており、凸面部PC11によって渦を安定的に生じさせることで、風と翼面とが直接擦れあうことを抑制できるとともに、図11に示す翼部の場合に最大厚みとなる箇所の肉厚を大幅に薄くできる。
また、本実施の形態のプロペラファン101においては、凹面部NV12や凹面部PV11等の内側に留まる渦を含めて翼形状を成す(薄肉翼に渦が付随した状態で全体として翼形状を呈する)こととなるため、薄肉で軽量にもかかわらず、揚力は厚肉翼とほぼ同等となり、前述の通り摩擦抵抗は低減されるため、設計によっては揚抗比が厚肉翼の場合の値を上回ることも可能となる。
上記のとおり、凹面部NV12の底部NV12cは、前縁部22から底部NV12cまでの翼弦線BC11の方向における距離NV12xが、翼弦線BC11の全長LL11の40%以上50%以下となる位置に形成されることが好ましい。凸面部NC12の頂部NC12cは、前縁部22から頂部NC12cまでの翼弦線BC11の方向における距離NC12xが、翼弦線BC11の全長LL11の60%以上70%以下となる位置に形成されることが好ましい。さらに、凸面部PC12の頂部PC12cは、前縁部22から頂部PC12cまでの翼弦線BC11の方向における距離PC12xが、翼弦線BC11の全長LL11の40%以上50%以下となる位置に形成されることが好ましい。凹面部PV12の底部PV12cは、前縁部22から底部PV12cまでの翼弦線BC11の方向における距離PV12xが、翼弦線BC11の全長LL11の60%以上70%以下となる位置に形成されることが好ましい。これらについては、可能な限り等間隔に配置することで、より軽量で、摩擦抵抗を低減しつつ、生成される渦を含めてより良好な翼形状を形成するように設計することが好ましい。
図12を参照して、上述したように、前縁部22から凸面部PC11(第2凸面部)の頂部PC11c(第2頂部)までの間の正圧面20Pの表面形状NR(図6)は、翼弦線BC11に沿うように形成されていることが好ましい。前縁部22の側から流入してきた流れがこの表面形状NRに沿うように流れることとなり(矢印DR)、流れの方向を定義することが可能となり、結果として、表面形状NRの下流側の位置にて渦を安定的に生成することが可能となる。
(強度確保および軽量化について)
本実施の形態のプロペラファン101によれば、次のような副次的な効果を期待することもできる。すなわち、プロペラファン101の翼部の肉厚を薄くしたとしても、厚肉翼に匹敵するような揚力を発揮しつつ、また、薄肉にもかかわらず強度が高く、結果、ファンの大幅な軽量化を図ることができる。
具体的には、一般的なプロペラファンにおいて、翼部の全体を厚肉の形状にして揚力の増大を図ったとすると、厚肉の翼形状によって確かに大きな揚力が得られ強度も向上するが、デメリットとして、翼部やファン全体の重量が増大し、必要駆動トルクが大きくなったり、材料コストが増加したりする。高速回転などによって大きな遠心力を受けた場合には、翼部の前縁部の根元に大きな応力が作用して羽根が外側に広がったり破損したりする可能性もある。
本実施の形態のプロペラファン101によれば、翼面が二回、あるいは二回以上湾曲するような形状を有していることで、翼面が波打っているような形状を呈している。したがって、単位厚みあたりの強度を向上させることが可能となっており、高速回転時の破損等の可能性も低減できる。
したがって本実施の形態のプロペラファン101によれば、材料コストの増加もほとんど無く、むしろ軽量化により材料コストの低減を図ることが可能となっており、強度や揚力だけでなく、送風性能や送風効率の向上を図ることも可能となっている。このような特性を有するプロペラファン101を備えた流体送り装置100によれば、省エネに寄与でき、静音性が向上した、商品価値の高いものとすることが期待できる。
[実施の形態2]
図13は、実施の形態2におけるプロペラファン102を示す平面図である。実施の形態1におけるプロペラファン101と実施の形態2におけるプロペラファン102とは、以下の点において相違している。
直線CR21,CR22,CR23を規定したとする。外周縁部24の全長をLAと規定し、外周縁部24上の任意の位置に始点P1を規定し、翼先端部23から始点P1までの外周縁部24上の距離をLBと規定したとする。
さらに、後縁部26の中央部26Cから後縁部26の外側端25までの後縁部26上の距離をDAと規定し、後縁部26上であって、後縁部26の中央部26Cと後縁部26の外側端25との間の任意の位置に終点P2を規定し、後縁部26の中央部26Cから終点P2までの後縁部26上の距離をDBと規定したとする。
直線CR21,CR22,CR23は、いずれも、LB/LA=DB/DAの関係を満足する始点(P1)および終点(P2)を通る直線である。これらの直線CR21,CR22,CR23は、外周縁部24から流入し後縁部26に向かって流れる空気の流線に概ね沿っている。
直線CR21,CR22,CR23によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状をそれぞれ、断面形状S21,S22,S23と規定する。断面形状S21については、図14,図15を参照して説明するものとし、断面形状S22については、図16,図17を参照して説明するものとし、断面形状S23については、図18,図19を参照して説明するものとする。
(断面形状S21)
図14は、図13中のXIV−XIV線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR21によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S21(第2断面形状)を示している。図15は、図14中のXV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図14および図15に示すように、翼部20の断面形状S21(第2断面形状)における外周縁部24の位置と後縁部26との位置とを結ぶ線分を、翼弦線BC21(第2翼弦線)と規定する。中心軸AXの方向において、翼部20の断面形状S21から正圧面20Pの側に離れた位置に、翼弦線BC21と平行な直線を描いて基準線BL21(第2基準線)を規定する。
(負圧面20Nの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン102においては、翼部20の断面形状S21の負圧面20Nの側に、中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部NC21(第3凸面部)と、凸面部NC21と外周縁部24との間に位置し中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部NV21(第3凹面部)とが形成されている。
(負圧面20N上に形成された凸面部NC21の頂部NC21cの位置について)
凸面部NC21(第3凸面部)は、頂部NC21c(第3頂部)(図15参照)を有している。頂部NC21cと上記の基準線BL21とは、距離NC21yだけ離れている(ここで言う距離とは、断面形状S21を中心軸AXに対して平行な平面上に投影することで形成された投影平面内の距離であって、基準線BL21に対して直交する方向における距離である。以下同じ)。この頂部NC21cとは、凸面部NC21の一部分であって、翼弦線BC21の方向において、外周縁部24の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL21から凸面部NC21までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。このような特徴を有する頂部NC21cは、外周縁部24から頂部NC21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NC21xが、翼弦線BC21の全長LL21の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成されている。好適な構成として、頂部NC21cは、外周縁部24から頂部NC21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NC21xが、翼弦線BC21の全長LL21の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン102は、当該構成を備えている。
(負圧面20N上に形成された凹面部NV21の底部NV21cの位置について)
凹面部NV21(第3凹面部)は、底部NV21c(第3底部)(図15参照)を有している。底部NV21cと上記の基準線BL21とは、距離NV21yだけ離れている。この底部NV21cとは、凹面部NV21の一部分であって、翼弦線BC21の方向において、外周縁部24の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL21から凹面部NV21までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、底部NV21cは、外周縁部24から底部NV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NV21xが、翼弦線BC21の全長LL21の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン102は、当該構成を備えており、底部NV21cは、外周縁部24から底部NV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NV21xが、翼弦線BC21の全長LL21の10%となる位置に形成されている。
好適な形態として、負圧面20N上には、実施の形態1のプロペラファン101の場合と同様に、上記の凹面部NV21および凸面部NC21に加えて、他の凹面部(図3,図4に示す凹面部NV12に対応する凹面部)および他の凸面部(図3,図4に示す凸面部NC12に対応する凸面部)がさらに形成されていても構わない。これらの配置についても、実施の形態1で述べたものと同様の構成をこれらに適用することが可能である。
(正圧面20Pの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン102においては、翼部20の断面形状S21の正圧面20Pの側に、中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部PV21(第4凹面部)と、凹面部PV21と外周縁部24との間に位置し中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部PC21(第4凸面部)とが形成されている。
(正圧面20P上に形成された凹面部PV21の底部PV21cの位置について)
凹面部PV21(第4凹面部)は、底部PV21c(第4底部)(図15参照)を有している。底部PV21cと上記の基準線BL21とは、距離PV21yだけ離れている。この底部PV21cとは、凹面部PV21の一部分であって、翼弦線BC21の方向において、外周縁部24の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL21から凹面部PV21までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。好適な構成として、底部PV21cは、外周縁部24から底部PV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離PV21xが、翼弦線BC21の全長LL21の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成される。さらに好適な構成として、底部PV21cは、外周縁部24から底部PV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離PV21xが、翼弦線BC21の全長LL21の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン102は、当該構成を備えている。
(正圧面20P上に形成された凸面部PC21の頂部PC21cの位置について)
凸面部PC21(第4凸面部)は、頂部PC21c(第4頂部)(図15参照)を有している。頂部PC21cと上記の基準線BL21とは、距離PC21yだけ離れている。この頂部PC21cとは、凸面部PC21の一部分であって、翼弦線BC21の方向において、外周縁部24の側から後縁部26の側に向かうにつれて、上記の基準線BL21から凸面部PC21までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、頂部PC21cは、外周縁部24から頂部PC21cまでの翼弦線BC21の方向における距離PC21xが、翼弦線BC21の全長LL21の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン102は、当該構成を備えており、頂部PC21cは、外周縁部24から頂部PC21cまでの翼弦線BC21の方向における距離PC21xが、翼弦線BC21の全長LL21の10%となる位置に形成されている。
好適な形態として、正圧面20P上には、実施の形態1のプロペラファン101の場合と同様に、上記の凹面部PV21および凸面部PC21に加えて、他の凹面部(図3,図4に示す凹面部PV12に対応する凹面部)および凸面部(図3,図4に示す凸面部PC12に対応する凸面部)がさらに形成されていても構わない。これらの配置についても、実施の形態1で述べたものと同様の構成をこれらに適用することが可能である。
(断面形状S22)
図16は、図13中のXVI−XVI線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR22によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S22(他の第2断面形状)を示している。図17は、図16中のXVII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図16および図17に示すように、翼部20の断面形状S22(他の第2断面形状)は、上述の断面形状S21と同様に、負圧面20N上に、少なくとも凹面部NV21(第3凹面部)および凸面部NC21(第3凸面部)が形成されており、正圧面20P上に、少なくとも凸面部PC21(第4凸面部)および凹面部PV21(第4凹面部)が形成されている。断面形状S22に関するこれらの各構成および好適な構成については、断面形状S22と断面形状S21とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
好適な構成として、断面形状S22(他の第2断面形状)においては、外周縁部24から凸面部PC21(第4凸面部)の頂部PC21c(第4頂部)までの間の正圧面20Pの表面形状(図6に示す表面形状NRを参照)は、翼弦線BC21に沿うように形成されている。当該構成は、上述の断面形状S21(第2断面形状)、および/または、次述する断面形状S23(さらに他の第2断面形状)に適用されていても構わない。
(断面形状S23)
図18は、図13中のXVIII−XVIII線に沿った矢視断面図であり、図13中に示す直線CR23によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S23(さらに他の第2断面形状)を示している。図19は、図18中のXIX線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図18および図19に示すように、翼部20の断面形状S23(さらに他の第2断面形状)は、上述の断面形状S21と同様に、負圧面20N上に、少なくとも凹面部NV21(第3凹面部)および凸面部NC21(第3凸面部)が形成されており、正圧面20P上に、少なくとも凸面部PC21(第4凸面部)および凹面部PV21(第4凹面部)が形成されている。断面形状S23に関するこれらの各構成および好適な構成については、断面形状S23と断面形状S21とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
(作用および効果)
図13〜図15等を参照して、プロペラファン102が回転して気流を生成したとする。気流は、翼部20の外周縁部24の近傍を通過することで、翼面上に流入する。ここで、翼部20の外周縁部24の近傍を通過した気流は、外周縁部24から、概ね、LB/LA=DB/DAの関係を満足する始点(P1)および終点(P2)を通る直線(実際には湾曲線)に沿うようにして(略円弧状に)翼面上を通過し、後縁部26から流出する。
(凹面部NV21)
プロペラファン102の負圧面20Nには、凹面部NV21(第3凹面部)が特定の位置に形成されている。この構成によると、負圧面20Nの外周縁部24のすぐ下流側にて発生する境界層乱れは、特に、凹面部NV21の凹状の箇所内(底部NV21cの近傍)にて発生することとなる。これは、底部NV21cが、外周縁部24から底部NV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NV21xが翼弦線BC21の全長LL21の5%以上15%以下となる位置に形成されている場合に、顕著に現れる。これは、底部NV21cが、外周縁部24から底部NV21cまでの翼弦線BC21の方向における距離NV21xが翼弦線BC21の全長LL21の10%となる位置に形成されている場合に、特に顕著に現れる。
一方、翼部20の翼面上を通過する主流は、この凹面部NV21の凹状の箇所内には流入せず、すなわち境界層乱れの上面をかすめるようにして流通する。このため、凹面部NV21の凹状の箇所内の境界層乱れは、その凹状の箇所内に固定されることとなり、凹状の箇所から外部に伝播(拡大)することは抑制される。これにより、境界層乱れを小さい状態のままで効果的に安定させることが可能となる。境界層乱れが無くなり、生じ、また無くなり、また生じ、といったように、境界層乱れの発生と消滅とが繰り返されることはほとんど生じなくなるため、境界層乱れが存在する状態で騒音をさらに抑えることができる。
(凹面部PV21)
図13〜図15等を参照して、上述のとおり、プロペラファン102の正圧面20Pには、凸面部PC21(第4凸面部)および凹面部PV21(第4凹面部)が特定の位置に形成されている。この構成によると、凸面部PC21の下流に位置する凹面部PV21(凹状の箇所)に渦を効果的に生じさせるとともに、この渦を凹面部PV21内に安定的に確保することができる。
外周縁部24に近い箇所(実施の形態2における凹面部PV21に相当する位置)で翼部の厚さが最大となる翼形状を有している翼部20の場合、外周縁部24に近い箇所で十分に大きな揚力を発生することが可能となるが、これによるデメリットとして、風と翼面とが擦れあうことによる摩擦抵抗が大きくなる。
これに対して本実施の形態のプロペラファン102によれば、この箇所に凹面部PV21が形成されており、凸面部PC21によって渦を安定的に生じさせることで、風と翼面とが直接擦れあうことを抑制できるとともに、上記のような場合に最大厚みとなる箇所の肉厚を大幅に薄くできる。
また、本実施の形態のプロペラファン102において、好適な形態として、負圧面20Nや正圧面20P上に、実施の形態1のプロペラファン101の場合と同様に、他の凹面部および他の凸面部がさらに形成されていても構わない。他の凹面部や他の凹面部等の内側に留まる渦を含めて翼形状を成す(薄肉翼に渦が付随した状態で全体として翼形状を呈する)こととなるため、薄肉で軽量にもかかわらず、揚力は厚肉翼とほぼ同等となり、前述の通り摩擦抵抗は低減されるため、設計によっては揚抗比が厚肉翼の場合の値を上回ることも可能となる。
負圧面20Nの側について、他の凹面部の底部は、外周縁部24から当該底部までの翼弦線BC21の方向における距離が、翼弦線BC21の全長LL21の40%以上50%以下となる位置に形成されることが好ましい。他の凸面部の頂部は、外周縁部24から当該頂部までの翼弦線BC21の方向における距離が、翼弦線BC21の全長LL21の60%以上70%以下となる位置に形成されることが好ましい。
正圧面20Pの側について、他の凸面部の頂部は、外周縁部24から当該頂部までの翼弦線BC21の方向における距離が、翼弦線BC21の全長LL21の40%以上50%以下となる位置に形成されることが好ましい。他の凹面部の底部は、外周縁部24から当該底部までの翼弦線BC21の方向における距離が、翼弦線BC21の全長LL21の60%以上70%以下となる位置に形成されることが好ましい。
これらについては、可能な限り等間隔に配置することで、より軽量で、摩擦抵抗を低減しつつ、生成される渦を含めてより良好な翼形状を形成するように設計することが好ましい。
上述したように、外周縁部24から凸面部PC21(第4凸面部)の頂部PC21c(第4頂部)までの間の正圧面20Pの表面形状(図6に示す表面形状NRを参照)は、翼弦線BC21に沿うように形成されていることが好ましい。外周縁部24の側から流入してきた流れがこの表面形状NRに沿うように流れることとなり(図6に示す矢印DRを参照)、流れの方向を定義することが可能となり、結果として、表面形状NRの下流側の位置にて渦を安定的に生成することが可能となる。
(強度確保および軽量化について)
本実施の形態のプロペラファン102によれば、次のような副次的な効果を期待することもできる。すなわち、プロペラファン102の翼部の肉厚を薄くしたとしても、厚肉翼に匹敵するような揚力を発揮しつつ、また、薄肉にもかかわらず強度が高く、結果、ファンの大幅な軽量化を図ることができる。
具体的には、一般的なプロペラファンにおいて、翼部の全体を厚肉の形状にして揚力の増大を図ったとすると、厚肉の翼形状によって確かに大きな揚力が得られ強度も向上するが、デメリットとして、翼部やファン全体の重量が増大し、必要駆動トルクが大きくなったり、材料コストが増加したりする。高速回転などによって大きな遠心力を受けた場合には、翼部の前縁部の根元に大きな応力が作用して羽根が外側に広がったり破損したりする可能性もある。
本実施の形態のプロペラファン102によれば、翼面が二回、あるいは二回以上湾曲するような形状を有していることで、翼面が波打っているような形状を呈している。したがって、単位厚みあたりの強度を向上させることが可能となっており、高速回転時の破損等の可能性も低減できる。
したがって本実施の形態のプロペラファン102によれば、材料コストの増加もほとんど無く、むしろ軽量化により材料コストの低減を図ることが可能となっており、強度や揚力だけでなく、送風性能や送風効率の向上を図ることも可能となっている。このような特性を有するプロペラファン102を備えた流体送り装置によれば、省エネに寄与でき、静音性が向上した、商品価値の高いものとすることが期待できる。
[実施の形態2の変形例]
実施の形態2として説明した上述の構成は、実施の形態1として説明した上述の構成と組み合わせて実施することも可能であるし、実施の形態1として説明した上述の構成とは切り離して実施することも可能である。
実施の形態1,2の構成を同時に備えたプロペラファンによれば、前縁部22からの空気の流入のみならず、外周縁部24からの空気の流入も促進される。プロペラファン周りの空気の流動を最適な状態にすることができるため、ファン全体の特性を大きく向上させることができる。さらに、2つの方向において、翼面が二度あるいは二度以上曲がるような翼面形状とすることによって、強度を大幅に向上させることもできる。
[実施の形態3]
図20は、実施の形態3におけるプロペラファン103を示す平面図である。実施の形態1におけるプロペラファン101と実施の形態3におけるプロペラファン103とは、以下の点において相違している。
外周縁部24上の任意の位置(Q1)と中心軸AXとを通る平面CR31,CR32,CR33を規定したとする。平面CR31,CR32,CR33によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状をそれぞれ、断面形状S31,S32,S33と規定する。断面形状S31については、図21,図22を参照して説明するものとし、断面形状S32については、図23,図24を参照して説明するものとし、断面形状S33については、図25,図26を参照して説明するものとする。
(断面形状S31)
図21は、図20中のXXI−XXI線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR31によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S31(第3断面形状)を示している。図22は、図21中のXXII線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図20に示すように、翼部20の断面形状S31(第3断面形状)における翼部20と回転軸部10との間の部分を接続部28(図20)と規定する。接続部28とは、回転軸部10の外表面を規定する円筒面上に位置し、かつ、中心軸AXの方向において翼部20の中央に位置する部分である(図23,図25参照)。翼部20の断面形状S31における外周縁部24の位置と接続部28との位置とを結ぶ線分を、翼弦線BC31(第3翼弦線)と規定する。中心軸AXの方向において、翼部20の断面形状S31から正圧面20Pの側に離れた位置に、翼弦線BC31と平行な直線を描いて基準線BL31(第3基準線)を規定する。
(負圧面20Nの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン103においては、翼部20の断面形状S31の負圧面20Nの側に、中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部NC31(第5凸面部)と、凸面部NC31と外周縁部24との間に位置し中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部NV31(第5凹面部)とが形成されている。
(負圧面20N上に形成された凸面部NC31の頂部NC31cの位置について)
凸面部NC31(第5凸面部)は、頂部NC31c(第5頂部)(図22参照)を有している。頂部NC31cと上記の基準線BL31とは、距離NC31yだけ離れている(ここで言う距離とは、断面形状S31を中心軸AXに対して平行な平面上に投影することで形成された投影平面内の距離であって、基準線BL31に対して直交する方向における距離である。以下同じ)。この頂部NC31cとは、凸面部NC31の一部分であって、翼弦線BC31の方向において、外周縁部24の側から接続部28の側に向かうにつれて、上記の基準線BL31から凸面部NC31までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。このような特徴を有する頂部NC31cは、外周縁部24から頂部NC31cまでの翼弦線BC31の方向における距離NC31xが、翼弦線BC31の全長LL31の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成されている。好適な構成として、頂部NC31cは、外周縁部24から頂部NC31cまでの翼弦線BC31の方向における距離NC31xが、翼弦線BC31の全長LL31の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン103は、当該構成を備えている。
(負圧面20N上に形成された凹面部NV31の底部NV31cの位置について)
凹面部NV31(第5凹面部)は、底部NV31c(第5底部)(図22参照)を有している。底部NV31cと上記の基準線BL31とは、距離NV31yだけ離れている。この底部NV31cとは、凹面部NV31の一部分であって、翼弦線BC31の方向において、外周縁部24の側から接続部28の側に向かうにつれて、上記の基準線BL31から凹面部NV31までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、底部NV31cは、外周縁部24から底部NV31cまでの翼弦線BC31の方向における距離NV31xが、翼弦線BC31の全長LL31の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン103は、当該構成を備えており、底部NV31cは、外周縁部24から底部NV31cまでの翼弦線BC31の方向における距離NV31xが、翼弦線BC31の全長LL31の10%となる位置に形成されている。
好適な形態として、負圧面20N上には、実施の形態1のプロペラファン101の場合と同様に、上記の凹面部NV31および凸面部NC31に加えて、他の凹面部(図3,図4に示す凹面部NV12に対応する凹面部)および他の凸面部(図3,図4に示す凸面部NC12に対応する凸面部)がさらに形成されていても構わない。これらの配置についても、実施の形態1で述べたものと同様の構成をこれらに適用することが可能である。
(正圧面20Pの表面形状について)
本実施の形態のプロペラファン103においては、翼部20の断面形状S31の正圧面20Pの側に、中心軸AXの方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部PV31(第6凹面部)と、凹面部PV31と外周縁部24との間に位置し中心軸AXの方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部PC31(第6凸面部)とが形成されている。
(正圧面20P上に形成された凹面部PV31の底部PV31cの位置について)
凹面部PV31(第6凹面部)は、底部PV31c(第6底部)(図22参照)を有している。底部PV31cと上記の基準線BL31とは、距離PV31yだけ離れている。この底部PV31cとは、凹面部PV31の一部分であって、翼弦線BC31の方向において、外周縁部24の側から接続部28の側に向かうにつれて、上記の基準線BL31から凹面部PV31までの距離が漸増から漸減に転じる部分である。好適な構成として、底部PV31cは、外周縁部24から底部PV31cまでの翼弦線BC31の方向における距離PV31xが、翼弦線BC31の全長LL31の1/3以下(約33%以下)となる位置に形成される。さらに好適な構成として、底部PV31cは、外周縁部24から底部PV31cまでの翼弦線BC31の方向における距離PV31xが、翼弦線BC31の全長LL31の20%以上30%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン103は、当該構成を備えている。
(正圧面20P上に形成された凸面部PC31の頂部PC31cの位置について)
凸面部PC31(第6凸面部)は、頂部PC31c(第6頂部)(図22参照)を有している。頂部PC31cと上記の基準線BL31とは、距離PC31yだけ離れている。この頂部PC31cとは、凸面部PC31の一部分であって、翼弦線BC31の方向において、外周縁部24の側から接続部28の側に向かうにつれて、上記の基準線BL31から凸面部PC31までの距離が漸減から漸増に転じる部分である。好適な構成として、頂部PC31cは、外周縁部24から頂部PC31cまでの翼弦線BC31の方向における距離PC31xが、翼弦線BC31の全長LL31の5%以上15%以下となる位置に形成される。本実施の形態のプロペラファン103は、当該構成を備えており、頂部PC31cは、外周縁部24から頂部PC31cまでの翼弦線BC31の方向における距離PC31xが、翼弦線BC31の全長LL31の10%となる位置に形成されている。
好適な形態として、正圧面20P上には、実施の形態1のプロペラファン101の場合と同様に、上記の凹面部PV31および凸面部PC31に加えて、他の凹面部(図3,図4に示す凹面部PV12に対応する凹面部)および凸面部(図3,図4に示す凸面部PC12に対応する凸面部)がさらに形成されていても構わない。これらの配置についても、実施の形態1で述べたものと同様の構成をこれらに適用することが可能である。
(断面形状S32)
図23は、図20中のXXIII−XXIII線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR32によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S32(他の第3断面形状)を示している。図24は、図23中のXXIV線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図23および図24に示すように、翼部20の断面形状S32(他の第3断面形状)は、上述の断面形状S31と同様に、負圧面20N上に、少なくとも凹面部NV31(第5凹面部)および凸面部NC31(第5凸面部)が形成されており、正圧面20P上に、少なくとも凸面部PC31(第6凸面部)および凹面部PV31(第6凹面部)が形成されている。断面形状S32に関するこれらの各構成および好適な構成については、断面形状S32と断面形状S31とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
好適な構成として、断面形状S32(他の第3断面形状)においては、外周縁部24から凸面部PC31(第6凸面部)の頂部PC31c(第6頂部)までの間の正圧面20Pの表面形状(図6に示す表面形状NRを参照)は、翼弦線BC31に沿うように形成されている。当該構成は、上述の断面形状S31(第3断面形状)、および/または、次述する断面形状S33(さらに他の第3断面形状)に適用されていても構わない。
(断面形状S33)
図25は、図20中のXXV−XXV線に沿った矢視断面図であり、図20中に示す平面CR33によって翼部20を仮想的に切断することで得られる翼部20の断面形状S33(さらに他の第3断面形状)を示している。図26は、図25中のXXVI線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。
図25および図26に示すように、翼部20の断面形状S33(さらに他の第3断面形状)は、上述の断面形状S31と同様に、負圧面20N上に、少なくとも凹面部NV31(第5凹面部)および凸面部NC31(第5凸面部)が形成されており、正圧面20P上に、少なくとも凸面部PC31(第6凸面部)および凹面部PV31(第6凹面部)が形成されている。断面形状S33に関するこれらの各構成および好適な構成については、断面形状S33と断面形状S31とで略同様であるため、重複する説明は繰り返さないものとする。
(作用および効果)
図20〜図22等を参照して、プロペラファン103が回転して気流を生成したとする。気流は、翼部20の外周縁部24の近傍を通過することで、翼面上に流入する。ここで、翼部20の外周縁部24の近傍を通過した気流は、外周縁部24から、概ね、LB/LA=DB/DAの関係を満足する始点(P1)および終点(P2)を通る直線(実際には湾曲線)に沿うようにして(略円弧状に)翼面上を通過し、後縁部26から流出する。
外周縁部24の付近に限って観察すると、翼部20の外周縁部24の近傍を通過した気流の挙動は、回転半径方向、すなわち、外周縁部24上の任意の位置と中心軸AXとを直線で結んだ方向に流れるという挙動と略同様であり、これと近似することが可能であり、当該思想を採用したプロペラファンであっても、実施の形態2と略同様の作用および効果を得ることができる。
[実施の形態3の変形例]
実施の形態3として説明した上述の構成は、実施の形態1として説明した上述の構成と組み合わせて実施することも可能であるし、実施の形態1として説明した上述の構成とは切り離して実施することも可能である。
実施の形態3として説明した上述の構成は、実施の形態2として説明した上述の構成と組み合わせて実施することも可能であるし、実施の形態2として説明した上述の構成とは切り離して実施することも可能である。
実施の形態3として説明した上述の構成は、実施の形態1,2として説明した上述の構成と組み合わせて実施することも可能であるし、実施の形態1,2として説明した上述の構成とは切り離して実施することも可能である。
[実験例1]
実施の形態1に関する実験例として、エアコン室外機用のプロペラファンを準備した。このプロペラファンは、466mmの直径を有するものであり、実施の形態1の構成に係る代表寸法として、前縁部22の中央部において、コード長Cが228mmであり、厚みtmaxが4.8mmであり、t/cの値が2.1%であるものとした。
同様に、実施の形態2に関する実験例として、エアコン室外機用のプロペラファンを準備した。このプロペラファンは、466mmの直径を有するものであり、実施の形態2の構成に係る代表寸法として、翼先端部のすぐ外側において、コード長Cが425mmであり、厚みtmaxが3.44mmであり、t/cの値が0.8%であるものとした。
上述の図11に示す構成(特許文献1の構成)では、t/cの値は5〜12%程度が限界であったが、実施の形態1,2に基づくプロペラファンでは、それを大きく上回るものとすることができた。
[実験例2]
図27に示すような振動測定装置を準備した。載置台の上に、箱状の形状を有する風洞を置き、その中に、「実施例」として実施の形態1,2の両方の構成を同時に備えたプロペラファンを収容し、駆動した。測定位置F4は、当該プロペラファンから見て正面上部に位置しており、測定位置F8は、当該プロペラファンから見て右側方に位置しており、測定位置F9は、当該プロペラファンから見て背面に位置している。「比較例」としては、上述の図11に示す構成(特許文献1の構成)を有するプロペラファンを使用した。
図28〜図30を参照して、ファンの回転数を増減させた時の、振動の値[μm]を各測定位置F4,F8,F9で測定したところ、いずれの測定位置においても、実施例の方が比較例に比べて小さな振動となることが分かった。したがって実施例の構成によれば、比較例の構成に比べて、振動を小さくすることができるものと考えられる。
[実験例3]
図31を参照して、上述の実験例2の場合と同様にして、「実施例」と「比較例」とについて、P−Q特性を測定した。これらのファンを、500rpmの回転数でエアコン室外機の中で回転させた。図31中に示す実線の二次曲線が通常時の動作曲線であり、点線の二次曲線が着霜時の動作曲線である。
比較例の場合、風量Qと静圧Pとは、それぞれ、通常時には、25.8m/min、10.3Paであり、着霜時には、23.5m/min、13.5Paであった。これに対して、比較例の場合、風量Qと静圧Pとは、それぞれ、通常時には、27.5m/min、11.4Paであり、着霜時には、24.5m/min、14.5Paであった。送風装置としての出力を示すP×Qの値を比較すると、通常時においては、実施例の構成は比較例の構成に比べて18%向上し、着霜時においては、実施例の構成は比較例の構成に比べて12%向上している。
図32を参照して、同様にして、「実施例」と「比較例」とについて、回転数と風量との関係を測定した。実施例の構成は、比較例の構成に比べて、おおむね6.5%向上させることができることが分かった。
図33を参照して、同様にして、「実施例」と「比較例」とについて、風量と消費電力との関係を測定した。実施例の構成は、消費電力については風量が少ないところで特に有利であることがわかる。
以上、実施の形態および実験例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示にかかるプロペラファンは、エアコン室外機、ヘアドライヤ、カールドライヤー、ペット用ドライヤー、園芸用ブロワー、および扇風機等、各種の流体送り装置に利用できるものである。
10 回転軸部、20 翼部、20N,20S 負圧面、20P 正圧面、21,27 内側端、22 前縁部、23 翼先端部、24 外周縁部、25 外側端、26 後縁部、26C 中央部、28 接続部、100 流体送り装置、101,102,103 プロペラファン、110 筺体、120 通風口、AX 中心軸、BC11,BC21,BC31 翼弦線、BL11,BL21,BL31 基準線、CR11,CR12,CR13 円弧、CR21,CR22,CR23 直線、CR31,CR32,CR33 平面、DR 矢印、F4,F8,F9 測定位置、LL11,LL21,LL31 全長、NC11x,NC11y,NC12x,NC12y,NC21x,NC21y,NC31y,NC31x,NV11y,NV11x,NV12y,NV12x,NV21y,NV21x,NV31y,NV31x,PC11x,PC11y,PC12x,PC12y,PC21x,PC21y,PC31y,PC31x,PV11x,PV11y,PV12x,PV12y,PV21x,PV21y,PV31y,PV31x 距離、NC11c,NC12c,NC21c,NC31c,PC11c,PC12c,PC21c,PC31c,ZCc 頂部、NC11,NC12,NC21,NC31,PC11,PC12,PC21,PC31,ZC 凸面部、NR 表面形状、NV11,NV12,NV21,NV31,PV11,PV12,PV21,PV31,ZV 凹面部、NV11c,NV12c,NV21c,NV31c,PV11c,PV12c,PV21c,PV31c,ZVc 底部、P 静圧、P1,P2 点、Q 風量、S11,S12,S13,S21,S22,S23,S31,S32,S33,SZ 断面形状。

Claims (8)

  1. 仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
    前記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
    前記翼部は、
    回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
    回転方向における前記翼部の前縁を形成する前縁部と、
    回転方向における前記翼部の後縁を形成する後縁部と、
    前記翼先端部と前記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における前記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
    前記中心軸の位置を中心とし且つ前記前縁部および前記後縁部を通る任意半径の円弧によって前記翼部を切断して前記翼部の第1断面形状を規定し、
    前記翼部の前記第1断面形状における前記前縁部の位置と前記後縁部の位置とを結ぶ線分を第1翼弦線と規定し、
    前記中心軸の方向において前記翼部の前記第1断面形状から前記正圧面の側に離れた位置に、前記第1翼弦線と平行な直線を描いて第1基準線を規定したとすると、
    前記翼部の前記第1断面形状の前記負圧面の側には、前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第1凸面部と、前記第1凸面部と前記前縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第1凹面部と、が形成されており、
    前記第1凸面部は、前記第1翼弦線の方向において前記前縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第1基準線から前記第1凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第1頂部を有しており、
    前記第1頂部は、前記前縁部から前記第1頂部までの前記第1翼弦線の方向における距離が、前記第1翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されており、
    前記外周縁部の全長をLAと規定し、
    前記外周縁部上の任意の位置に始点を規定し、
    前記翼先端部から前記始点までの前記外周縁部上の距離をLBと規定し、
    前記後縁部の中央部から前記後縁部の前記外側端までの前記後縁部上の距離をDAと規定し、
    前記後縁部上であって、前記後縁部の前記中央部と前記後縁部の前記外側端との間の任意の位置に終点を規定し、
    前記後縁部の前記中央部から前記終点までの前記後縁部上の距離をDBと規定したとすると、
    LB/LA=DB/DAの関係を満足する前記始点および前記終点を通る直線によって前記翼部を切断して前記翼部の第2断面形状を規定し、
    前記翼部の前記第2断面形状における前記外周縁部の位置と前記後縁部の位置とを結ぶ線分を第2翼弦線と規定し、
    前記中心軸の方向において前記翼部の前記第2断面形状から前記正圧面の側に離れた位置に、前記第2翼弦線と平行な直線を描いて第2基準線を規定したとすると、
    前記翼部の前記第2断面形状の前記負圧面の側には、前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第3凸面部と、前記第3凸面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第3凹面部と、が形成されており、
    前記第3凸面部は、前記第2翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第2基準線から前記第3凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第3頂部を有しており、
    前記第3頂部は、前記外周縁部から前記第3頂部までの前記第2翼弦線の方向における距離が、前記第2翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、
    プロペラファン。
  2. 前記第1凹面部は、前記第1翼弦線の方向において前記前縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第1基準線から前記第1凹面部までの距離が漸減から漸増に転じる部分である第1底部を有しており、
    前記第1底部は、前記前縁部から前記第1底部までの前記第1翼弦線の方向における距離が、前記第1翼弦線の全長の5%以上15%以下となる位置に形成されている、
    請求項1に記載のプロペラファン。
  3. 前記翼部の前記第1断面形状の前記正圧面の側には、前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第2凹面部と、前記第2凹面部と前記前縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第2凸面部と、が形成されており、
    前記第2凹面部は、前記第1翼弦線の方向において前記前縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第1基準線から前記第2凹面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第2底部を有しており、
    前記第2底部は、前記前縁部から前記第2底部までの前記第1翼弦線の方向における距離が、前記第1翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、
    請求項1または2に記載のプロペラファン。
  4. 前記第3凹面部は、前記第2翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第2基準線から前記第3凹面部までの距離が漸減から漸増に転じる部分である第3底部を有しており、
    前記第3底部は、前記外周縁部から前記第3底部までの前記第2翼弦線の方向における距離が、前記第2翼弦線の全長の5%以上15%以下となる位置に形成されている、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のプロペラファン。
  5. 前記翼部の前記第2断面形状の前記正圧面の側には、前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する第4凹面部と、前記第4凹面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する第4凸面部と、が形成されており、
    前記第4凹面部は、前記第2翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記第2基準線から前記第4凹面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である第4底部を有しており、
    前記第4底部は、前記外周縁部から前記第4底部までの前記第2翼弦線の方向における距離が、前記第2翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のプロペラファン。
  6. 仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
    前記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
    前記翼部は、
    回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
    回転方向における前記翼部の前縁を形成する前縁部と、
    回転方向における前記翼部の後縁を形成する後縁部と、
    前記翼先端部と前記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における前記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
    前記外周縁部の全長をLAと規定し、
    前記外周縁部上の任意の位置に始点を規定し、
    前記翼先端部から前記始点までの前記外周縁部上の距離をLBと規定し、
    前記後縁部の中央部から前記後縁部の前記外側端までの前記後縁部上の距離をDAと規定し、
    前記後縁部上であって、前記後縁部の前記中央部と前記後縁部の前記外側端との間の任意の位置に終点を規定し、
    前記後縁部の前記中央部から前記終点までの前記後縁部上の距離をDBと規定したとすると、
    LB/LA=DB/DAの関係を満足する前記始点および前記終点を通る直線によって前記翼部を切断して前記翼部の断面形状を規定し、
    前記翼部の前記断面形状における前記外周縁部の位置と前記後縁部の位置とを結ぶ線分を翼弦線と規定し、
    前記中心軸の方向において前記翼部の前記断面形状から前記正圧面の側に離れた位置に、前記翼弦線と平行な直線を描いて基準線を規定したとすると、
    前記翼部の前記断面形状の前記負圧面の側には、前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部と、前記凸面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部と、が形成されており、
    前記凸面部は、前記翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記基準線から前記凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である頂部を有しており、
    前記頂部は、前記外周縁部から前記頂部までの前記翼弦線の方向における距離が、前記翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、
    プロペラファン。
  7. 仮想の中心軸を中心に回転する回転軸部と、
    前記回転軸部の側から回転半径方向の外側に向かって延出する形状を有し、回転することによって、正圧面および負圧面を表裏面にそれぞれ形成する翼部と、を備え、
    前記翼部は、
    回転方向における最も先端に位置する翼先端部と、
    回転方向における前記翼部の前縁を形成する前縁部と、
    回転方向における前記翼部の後縁を形成する後縁部と、
    前記翼先端部と前記後縁部の外側端とを接続し、回転半径方向における前記翼部の外周縁を形成する外周縁部と、を含み、
    前記外周縁部上の任意の位置と前記中心軸とを通る平面によって前記翼部を切断して前記翼部の断面形状を規定し、
    前記翼部の前記断面形状における前記翼部と前記回転軸部との間の部分を接続部と規定し、
    前記翼部の前記断面形状における前記外周縁部の位置と前記接続部の位置とを結ぶ線分を翼弦線と規定し、
    前記中心軸の方向において前記翼部の前記断面形状から前記正圧面の側に離れた位置に、前記翼弦線と平行な直線を描いて基準線を規定したとすると、
    前記翼部の前記断面形状の前記負圧面の側には、前記中心軸の方向において凸状に湾曲する表面形状を有する凸面部と、前記凸面部と前記外周縁部との間に位置し前記中心軸の方向において凹状に湾曲する表面形状を有する凹面部と、が形成されており、
    前記凸面部は、前記翼弦線の方向において前記外周縁部の側から前記後縁部の側に向かうにつれて前記基準線から前記凸面部までの距離が漸増から漸減に転じる部分である頂部を有しており、
    前記頂部は、前記外周縁部から前記頂部までの前記翼弦線の方向における距離が、前記翼弦線の全長の1/3以下となる位置に形成されている、
    プロペラファン。
  8. 請求項1からのいずれか1項に記載のプロペラファンを備える、
    流体送り装置。
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