JPH02173396A - 軸流ファンのブレード構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば空気調和機の室外ユニットにおいて
、吸込側に熱交換器が配置され熱交換風を外部に吹出す
送風機であり、特にそのファンを構成する軸流ファンに
おけるブレード構造の改良に関する。

（従来の技術） たとえば空気調和機の室外ユニットは、その内部が仕切
り板にて略２分され、一方の室に平面略直角状に屈曲さ
れる熱交換器が配置される。これと離間対向するように
して送風機か配置されていて、上記送風機は、そのファ
ン吸込側を上記熱交換器に対向し、吹出側をユニット本
体前面に設けられる吹出口に対向する。その構成は、架
台に取付固定される電動モータおよびこの電動モータの
回転軸に嵌着されるファンとからなる。

上記ファンの形状構造の選択にあたっては、室外ユニッ
トの薄形化か促進されて内部スペースが狭く、かつ熱交
換器に対する熱交換効率を確保するために、ふつう軸流
ファンが多用される。

従来、上記軸流ファンは、第９図あるいは第１０図に示
すように、上記電動モータの回転軸に直接嵌着固定され
る円筒状のボスハブａと、このボスハブａの周面に沿っ
てその根元部ｂ１を一体に設けてなる複数枚の翼である
ブレードｂ・・・とからなり、回転軸方向に沿って風が
流れるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような空気調和機の室外ユニットは、文
字通り室外に配置されるものであり、隣家と接する場合
が多い環境下では、ぞの静粛化が大きな問題となってい
る。上記送風機において騒音を発生する音源としては、
電動モータとファンの二つだけである。上記電動モータ
の駆動音の発生レベルは比較的低く抑制されているか、
ファンの回転送風にともなう騒音の発生レベルはこれよ
り高いので、低減化のために従来から種々の試みがなさ
れている。

第９図に示す軸流ファンのブレードｂ・・・は３枚羽根
であり、第１０図に示す軸流ファンのブレードｂ・・・
は４枚羽根の相違があるか、いずれも翼であるブレード
ｂ・・・の周端部ｂ２側が、ボスハブａに一体に設けら
れる根元部ｂ１に比べて大きく回転方向に突出した形状
となっている。通常形状のブレード、すなわちブレード
の半径方向の両側縁がその中心から左右対称に開いたも
のであると、回転にともなう遠心力によって、いわゆる
境界層の流れが外側に吹き寄せられ、厚くなってしまう
。

上記騒音レベルの大小は上記境界層の厚さに比例するの
で、これを薄くしなければならない。しかるに、第９図
および第１０図に示したような軸流ファン形状であれば
、翼面上の圧力が回転中心から遠くなるにともなって増
大することとなり、したがって境界層の発達を抑制し薄
くするのに役立つ０ ところでこのようなブレードｂは、その根元部ｂ１から
周端部ｂ２にかけて全体的に３次元的に曲成する、いわ
ゆる「ひねり」か加えられた状態で成形される。その突
出力向は風の吸込側であり、突出量は比較的小さい。そ
のため、最大突出点である極大点を連ねた曲線である極
大点曲線Ｒ１Ｒ１およびＲ２−Ｒ２は、ブレードｂの前
縁吸込側から後縁吹出側に近い周端部に亘って延出され
る。

しかしながら、このような極大点曲線Ｒ１Ｒ０およびＲ
２−Ｒ２の位置であると、ブレードｂの半径方向略中央
部から周端部ｂ２に亘る部分においては、その周速度が
速いこともあって流体性能かよい反面、特に根元部ｂ】
とその付近においては、極大点曲線Ｒ，−Ｒ，およびＲ
２−Ｒ２と遠く離間するとともに周速度が遅いこともあ
り、部分的に流体性能が悪いとともに騒音が高い欠点が
あった。

さらにまた、たとえば台風通過中のような極めて強い逆
風が上記軸流ファンに吹付けた場合、上記電動モータに
電源が通電されておらず、軸流ファンとしては停止状態
にあるにも拘らず、このファンが逆回転するのは避けら
れない。このとき、各軸流ファンは特に逆風の抵抗とな
るような形状ではないので、円滑に回転してしまう。風
速の程度によって極めて高速の逆回転数となり、損傷破
壊の恐れが生じる。すなわぢ、耐風性能が劣り、信頼性
が低いものである。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その
目的とするところは、ブレードの略中央部から周端部に
亘る流体性能を確保するとともに、特に根元部およびそ
の付近における流体性能の向上化と、低騒音化を図り、
よって大風量を得るとともに耐風性能に優れた軸流ファ
ンのブレード構造を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決する手段） すなわち本発明は、円筒状のボスハブの周面に沿って複
数枚の翼であるブレードの根元部を一体に設けてなる軸
流ファンであり、上記ブレードは、その翼面全体を３次
元的に曲成し、その半径方向に沿い吸込方向に突出成形
し、かつその最大突出点である極大点を連ねた曲線は、
上記根元部に近接するとともにその前縁吸込側から後縁
吹出側に亘って延出したことを特徴とする軸流ファンの
ブレード構造である。

（作用） このようにして構成することにより、ブレードの半径方
向略中央部から周端部に亘る外周側で軸流翼作用をなし
、極大点を連ねた曲線の内周側である根元部およびその
付近において遠心翼作用をなす、いわゆるミックスブレ
ード効果を得る。

また逆風が吹付けた状態で、極大点を連ねた曲線の内周
側である根元部およびその付近が極めて大なる抵抗とな
って逆回転を抑制する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図および第２図に示すように、空気調和機の室外ユ
ニットが構成される。すなわち、ユニット本体１内は仕
切り板２にて略２分され、その一方の室１ａの背面側お
よび側部に沿って平面略直角状に屈曲される熱交換器３
が配置される。

これと離間対向するようにして、後述する送風機４が配
置される。上記送風機４は、そのファン吸込側を上記熱
交換器３に対向し、吹出側をユニット本体１前面に設け
られるファンガード５によって覆われる吹出口６に対向
する。また、仕切り板２で区画される他方の室１ｂには
、圧縮機７．サクションカップ８などが収容されてなる
。

上記送風機４は、電動モータ９とファン１０とから構成
され、上記ファン１０は後述するような軸流ファンか用
いられる。

すなわち、上記軸流ファン１０は第３図ないし第５図に
示すようになっていて、円筒状のボスハブ１１の周面に
翼である複数枚のブレード１２・・・のそれぞれ根元部
１２ａ・・が、所定間隔を存して一体に固着される。さ
らに述べれば、上記ボスハブ１１の周面には、複数の半
径方向リブ１３・・・がボスハブ１１の接線どは直交す
る方向に突設され、これら半径方向リブ１３・・・のそ
れぞれ先端部とボスハブ１１周面との間に、それぞれ補
助翼リブ］４・・・が略三角状をなすよう架設される。

そして、半径方向リブ１３と補助翼リブ１４とがなす吸
込側の開口側面を傾斜面ボスプレート］５が閉成するよ
う取着される。上記ブレード１２の根元部１２ａは、そ
の大部分か上記傾斜面ボスプレート１５に一体に固着さ
れ、かつこれより突出する部分１２ａ　　は上記ボスハ
ブ］コの周面に直接に固着される。

各ブレード１２・・・の全体的な翼面形状としては、そ
の周端部１２ｂを回転方向側に突出した形状としている
。そしてさらに、翼面全体に亘って３次元的に曲成した
、いわゆる「ひねり」が加えられていることは従来と同
一であるが、その曲成具合は後述するようになる。

すなわち、ブレード］２の半径方向に沿う断面形状が吸
込側に突出するよう曲成される。そして第３図に示すよ
うに、１枚のブレード１２をその中心点０から半径方向
に沿い周端部１２ｂに亘って切断する切断線ＯＡないし
ＯＱを５″毎に描き、これら切断線ＯＡないしＯＱとブ
レード１２の吸込側に突出する最大突出点である極大点
とを交差させて描く極大点曲線Ｒ−Ｒは、同図に二点鎖
線で示す曲線となる。この極大点曲線Ｒ−Ｒは、ブレー
ド１２の根元部１．２　ａに近接し、かつ前縁吸込側か
ら後縁吹出側に亘って延出される。第６図は、第３図で
示したブレードの切断線ＯＡないしＯＱの重ね図を側面
図上に表したものであり、上記極大点曲線Ｒ−Ｒはブレ
ード１２の前縁吸込側から後縁吹出側に延出するのがわ
かる。

なお第５図に示すように、上記ボスハブ１］を吸込側か
ら見ると、その中心部である回転軸嵌着部１　］、　ａ
から周面に亘って複数のボスリブ１６・・・が放射状に
架設されていて、充分な強度が保証される。

つぎに、このようにして構成される軸流ファン１０の作
用について説明する。上記ブレード１２の周端部１２ｂ
を根元部１２ａに比べて回転方向側に大きく突出したか
ら、特にブレード１２の外周側における翼面上の圧力が
回転中心Ｏから遠くなるにともなって増大することとな
り、したがって境界層の発達を抑制し薄くするのに役立
つ。

また、ブレード１２を半径方向に沿って吸込側に突出す
るように成形したので、翼面上の流線での遠心方向成分
か減少し、翼面に垂直な遠心力の成分が圧縮力として作
用することとなり、この回転にともない吸込側から流入
した空気が翼面上で昇圧する。したがって翼面に境界層
を押し付ける作用をなし、この発達を抑制して特にブレ
ード１２の後縁から発生する送風騒音を低減する。

さらにまた特に第３図に示すように、ブレード１２翼面
上における流線の流入角をβ１．流出角をβ２としたと
き、上記極大点曲線Ｒ−Ｒとの関係から、その内周側に
おける流線は流入角β、と流出角β２が大きく、逆に、
極大点曲線Ｒ−Ｒから外周側における流線は流入角β１
と流出角β２が小さくなる。たとえば内周側において、
β１＝３０〜４０°、β２−４０〜６００としたとき、
外周側においては、β１＝２５〜１５°、β２＝４０〜
２５°となる。このように、極大点曲線ＲＲから内周側
と外周側とで流入角β１と流出角β２を大きく変化させ
ることができるとともに、上記極大点曲線Ｒ−Ｒの位置
か根元部１２ａに近接し、かつ前縁吸込側から後縁吹出
側に亘るので、特にこの線より内周側にある根元部１２
ａおよびその付近において風の速度エネルギが上昇する
とともに圧力上昇効果が顕著となり、吹出速度が上昇し
て風量が増大する。すなわちブレード１２の周速度の低
い内周側では遠心翼作用を得、外周側では従来と同様の
軸流翼作用を得る、ミックスブ１ノード効果を奏する。

なお、」二記ボスハブ］−１周面とブレード］２の根元
部１２ａとの間に設けられる上記補助翼リブ１４は、ブ
レード１２の回転方向に対して後向き羽根になるよう取
付られているところから、これかブレード１２の内周側
において風に対する遠心流れを発生させ、さらに速度エ
ネルギ上昇および昇圧作用をなす。先に説明したブレー
ド１２の極大点曲線Ｒ−Ｒ内周側における作用効果と併
せて、比較的低回転数であっても、大風量が得られるこ
ととなる。

つぎに第７図に示すように、上述した室外ユニットの吹
出口６に対して、たとえば台風通過中のような極めて大
なる風速の逆風か吹付ける場合における、上記軸流ファ
ン１０の状態について説明する。当然、送風機４を構成
する電動モータ９には電源が通電されておらず、軸流フ
ァン］Ｏとしては停止状態にある。ここで軸流ファン］
０の吹出側正面に向って逆風か風速Ｖで吹付けると、こ
のファン１０は逆回転する。しかしなから、」二連した
ように極大点曲線Ｒ−Ｒの内周側における流入角β】お
よび流出角β２を従来ファンと比較して大きくし、特に
流出角β２を４０〜６０°と大きく設定したので、ファ
ンの逆回転時には極めて大なる抵抗となる。このことか
ら、たとえ強い逆風か吹付けても、この軸流ファン１０
としての逆回転数を従来のものよりも抑制でき、耐風性
能に優れ、信頼性を向」ニする。

第８図に、本発明による構成の軸流ファンと従来構造の
軸流ファンとの、風速に対する逆回転数の特性の実測結
果を示す。図からも明らかなように、本発明の軸流ファ
ン変化（実線Ａて示す）は、従来構造の軸流ファン変化
（破線Ｂで示す）と同じ風速Ｖに対して略半分程度の逆
回転数Ｎ　Ｒてしかない。ふつう、ファンの高速破壊逆
回転数は、ＮＲ＝３５０Ｏｒｐｍで設計されていて、本
発明の軸流ファンによれば極めて過大な風速を受けても
破壊に至らないことがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、極大点曲線の内周
側を遠心翼に近い流入角と流出角を有する形状とするこ
とかでき、特にブレードの根元部およびその付近での風
に対する速度エネルギと圧力の上昇をなし、従来構造の
ものと同一回転数における風量を比較すると、本発明の
ものは遥かに風量が増大する。また、ブレードの後縁か
ら発生する騒音の低減化を得るとともに、吹田側から吹
付ける逆風に対する耐風性能が上昇して信頼性の向上化
を図れるなどの種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す軸流ファンを備えた空
気調和機室外ユニットの一部省略した正面図、第２図は
その概略横断平面図、第３図は軸流ファンの吹田側正面
図、第４図はその一部を省略した縦断面図、第５図はそ
の吸込側要部の正面図、第６図はブレードの側面図、第
７図は上記室外ユニットに逆風が吹付けた状態の図、第
８図は風速と逆回転数との特性を示す図、第９図および
第１０図は互いに異なる構成の本発明の従来例を示す軸
流ファンの正面図である。 ・・・ボスハブ、 ２・・・ブレ ド、 （ブレ ドの） 根元部、 ］ （ブレ ドの） 周端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状のボスハブの周面に沿って複数枚の翼であるブレ
   ードの根元部を一体に設けてなる軸流ファンであり、上
   記ブレードは、その翼面全体を３次元的に曲成するとと
   もに、その半径方向に沿って吸込側に突出成形し、かつ
   その最大突出点である極大点を連ねた曲線は、上記根元
   部に近接するとともにブレードの前縁吸込側から後縁吹
   出側に亘って延出してなることを特徴とする軸流ファン
   のブレード構造。