JPH022000B2 - - Google Patents

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JPH022000B2
JPH022000B2 JP59186062A JP18606284A JPH022000B2 JP H022000 B2 JPH022000 B2 JP H022000B2 JP 59186062 A JP59186062 A JP 59186062A JP 18606284 A JP18606284 A JP 18606284A JP H022000 B2 JPH022000 B2 JP H022000B2
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JP
Japan
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blade
angle
radius
center point
chord line
Prior art date
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Application number
JP59186062A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6165096A (en
Inventor
Katsuhisa Ootsuta
Kurao Nakajima
Yoshimi Iwamura
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to KR1019850004321A priority patent/KR880000523B1/en
Publication of JPS6165096A publication Critical patent/JPS6165096A/en
Publication of JPH022000B2 publication Critical patent/JPH022000B2/ja
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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
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38Blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Air-Conditioning Room Units, And Self-Contained Units In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、換気扇やエアコン等に用いられる
軸流羽根車に係り、特にその空力騒音を極限まで
低くする事を可能にした軸流羽根車に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to an axial flow impeller used in ventilation fans, air conditioners, etc., and in particular to an axial flow impeller that makes it possible to minimize aerodynamic noise. It is related to.

[従来の技術] 軸流羽根車は、空調機や、換気扇などに幅広く
使われており、その羽根車から発生する騒音をで
きる限り低くする事は、社会的にも非常に重要で
ある。しかしながら、羽根車から発生する騒音を
極力低くし、かつ、羽根車の空力性能を落さない
ような低騒音羽根車の設計手法は確立しておらず
個々の製品に対応したその場限りの試行錯誤的な
設計手法がとられて来た。
[Prior Art] Axial flow impellers are widely used in air conditioners, ventilation fans, etc., and it is socially important to reduce the noise generated from the impellers as much as possible. However, a design method for low-noise impellers that reduces the noise generated from the impeller as much as possible and does not reduce the aerodynamic performance of the impeller has not been established, and it is only an ad-hoc trial that corresponds to each individual product. Misguided design methods have been adopted.

それらの従来技術の中で低騒音化の手法として
として、特公昭50−39241号公報に見られるよう
な羽根車の前面形状を回転方向に張り出したよう
な形状にするなどの手法が多く用いられていた。
第10図は、例えば特公昭50−39241号公報に示
された従来の軸流羽根車の要部を示す平面図で、
図において、1は羽根車の羽根、1aは羽根先端
部、1bは羽根前縁部、1cは羽根後縁部、1d
は羽根外周部、2は羽根1を取り付けるボス部、
Rtは羽根車の外径半径、Reは羽根先端部1aに
おける半径である。また、第11図は羽根1に対
する流れの相対的関係を示す羽根断面図で、第1
0図のXI−XI線断面図である。図において、5は
そり線、5aは羽根負圧面、5bは羽根圧力面、
6は回転軸平行線、7は羽根面に対する気体の流
入ベクトル、8は圧力面側剥離領域、αは抑え
角、γは無衡突流入角、εは流入角、ξは羽根く
いちがい角、θはそり角である。羽根1は羽根前
縁部1b、羽根外周部1d、羽根後縁部1cで周
を構成している。
Among these conventional techniques, many techniques are used to reduce noise, such as making the front surface of the impeller protrude in the direction of rotation, as seen in Japanese Patent Publication No. 50-39241. was.
FIG. 10 is a plan view showing the main parts of a conventional axial flow impeller disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 50-39241.
In the figure, 1 is the blade of the impeller, 1a is the tip of the blade, 1b is the leading edge of the blade, 1c is the trailing edge of the blade, and 1d is the blade of the impeller.
2 is the outer circumferential part of the blade, 2 is the boss part to which the blade 1 is attached,
Rt is the outer diameter radius of the impeller, and Re is the radius at the blade tip 1a. Moreover, FIG. 11 is a sectional view of the blade showing the relative relationship of the flow with respect to the blade 1.
0 is a sectional view taken along the line XI-XI of FIG. In the figure, 5 is a warp line, 5a is a blade negative pressure surface, 5b is a blade pressure surface,
6 is a line parallel to the rotation axis, 7 is the gas inflow vector with respect to the blade surface, 8 is the separation area on the pressure surface side, α is the suppression angle, γ is the unequilibrium inflow angle, ε is the inflow angle, ξ is the blade twist angle, θ It is the angle of curvature. The blade 1 has a circumference composed of a blade leading edge 1b, a blade outer peripheral part 1d, and a blade trailing edge 1c.

次に、動作について説明する。 Next, the operation will be explained.

従来の羽根車の場合、羽根外周部1dの位置の
決め方、及び羽根前縁部1bの決め方に関し、明
確な判断基準はなく、単に前面形状の特異性のみ
から形状を規定するなどの方法が取られていた。
第10図において、羽根先端部1aは半径比
Re/Rt=0.88程度の所にあり、羽根車の外周部
近く(即ちRe/Rt≒1.0)の所にないことによ
り、最も仕事量の大きい羽根外周部の面積を実質
上減らすことになる。この結果、風量、静圧特性
が低下し、実質的な騒音レベルが増加する。軸流
羽根車における羽根先端部1aは、空力的に見て
非常に重要であり、その形状が回転方向に対して
大きなR形状を持つという事は、流れに対して大
きな抵抗になり、羽根前縁部1bでの前縁剥離の
誘引となり、羽根面から発生する騒音を増加させ
ることになる。又、従来の羽根車では羽根に対す
る流れを単なる2次元流れと考え形状を決めてい
るため、開放点における騒音特性の改善はできる
にしても、実際の羽根車の使用形態である静圧発
生時における流れは強い3次元性を持つので、騒
音を低減させることはできない。即ち、羽根から
発生する騒音を低下させるには流れの3次元特性
を考えて羽根の翼素分布まで明確にしないと低騒
音化できない。
In the case of conventional impellers, there are no clear criteria for determining the position of the outer circumferential portion 1d of the blade and the leading edge portion 1b of the blade, and methods such as simply defining the shape based on the specificity of the front surface shape are used. It was getting worse.
In Fig. 10, the blade tip 1a has a radius ratio of
By being located at a location where Re/Rt = approximately 0.88 and not near the outer periphery of the impeller (that is, Re/Rt≈1.0), the area of the outer periphery of the impeller, where the amount of work is greatest, is substantially reduced. As a result, the air volume and static pressure characteristics decrease, and the actual noise level increases. The blade tip 1a in an axial impeller is very important from an aerodynamic point of view, and the fact that its shape has a large radius in the direction of rotation creates a large resistance to the flow and causes the front of the blade to This induces leading edge separation at the edge 1b, increasing noise generated from the blade surface. In addition, in conventional impellers, the shape is determined by considering the flow to the blades as a mere two-dimensional flow, so although it is possible to improve the noise characteristics at the open point, it is not possible to improve the noise characteristics at the open point, but when static pressure is generated, which is the actual usage of the impeller. Since the flow in has a strong three-dimensionality, the noise cannot be reduced. That is, in order to reduce the noise generated from the blades, the three-dimensional characteristics of the flow must be considered and the blade element distribution of the blades must be clarified.

又、従来より軸流羽根車の低騒音化の手法とし
て、羽根車のフローパターンを自由渦(羽根車の
ボス部から外周部までの羽根の仕事量を一定とす
る。この場合、流線の半径方向の分布は入口から
出口までほぼ一定になる。)から、周速の大きな
羽根外周部でより大きな仕事をさせる強制渦形式
のフローパターンにして、風量、静圧を落さずに
羽根車の回転数を下げ、騒音を低減させるような
方法もあつた。しかし、羽根に流入する流体は、
外部から強制力を与えない限り、自らのフローパ
ターンが全圧一定の自由渦的になつている。した
がつて、羽根車の翼間流れ状態を強制渦形式にし
ても、羽根に流入する前の流れは自由渦的(流れ
の軸流入速度が羽根の各半径位置において一定)
に流れているので、強制渦で設計した羽根車(羽
根のくいちがい角度ξが、ボス部から翼端までほ
ぼ一定)では、ボス部2近くでは第11図に示す
ように流入角εが大きくなる。羽根1に対する無
衡突流入角はγであるから、ε>γの関係が成り
立ち、羽根1に流入する流れ7は、羽根の圧力面
5bで前縁剥離を起こし、剥離域8が増大し、羽
根1から発生する広帯域騒音が増大する。この傾
向は、風量が多い開放点近くで特に顕著になる。
即ち、風量が増加することにより、流入角εがま
すます大きくなり、剥離域8が増加するからであ
る。したがつて、開放点の騒音を低減しようとし
て、羽根のくいちがい角ξを小さくすると、羽根
1に静圧がかかり風量が減つた場合、羽根先端部
1aでは逆に空気流に対する抑え角αが大きくな
り過ぎて、羽根の負圧面5aから流れが剥離し、
羽根1が失速し、騒音が急増する傾向を持つてい
た。
In addition, as a conventional method for reducing the noise of axial flow impellers, the flow pattern of the impeller has been changed to a free vortex (the amount of work of the blades from the boss to the outer circumference of the impeller is constant. (The distribution in the radial direction is almost constant from the inlet to the outlet.) Therefore, we created a forced vortex type flow pattern that does more work at the outer circumference of the impeller, where the circumferential speed is high, and the impeller can be improved without reducing the air volume or static pressure. There was also a method to reduce the noise by lowering the rotation speed of the engine. However, the fluid flowing into the blade is
Unless an external force is applied, its own flow pattern is a free vortex with a constant total pressure. Therefore, even if the flow state between the blades of the impeller is a forced vortex, the flow before entering the blade is a free vortex (the axial inflow velocity of the flow is constant at each radial position of the blade).
Therefore, in an impeller designed with forced vortices (the blade stagger angle ξ is almost constant from the boss to the blade tip), the inflow angle ε becomes large near the boss 2, as shown in Figure 11. . Since the unbalanced inflow angle with respect to the blade 1 is γ, the relationship ε>γ holds, and the flow 7 flowing into the blade 1 causes leading edge separation at the pressure surface 5b of the blade, and the separation area 8 increases, Broadband noise generated from the blade 1 increases. This tendency is particularly noticeable near the open point where the air volume is high.
That is, as the air volume increases, the inflow angle ε becomes larger and the separation area 8 increases. Therefore, if the blade stagger angle ξ is made smaller in an attempt to reduce the noise at the open point, static pressure is applied to the blade 1 and the air volume is reduced, but the suppression angle α to the airflow becomes larger at the blade tip 1a. becomes too much, and the flow separates from the negative pressure surface 5a of the blade,
Blade 1 stalled and the noise tended to increase rapidly.

[発明が解決しようとする問題点] 従来の軸流羽根車は以上のように構成されてい
るので、羽根形状に対する3次元的な扱いが全く
されておらず、静圧発生時の騒音はそれほど低下
しない。このため、騒音特性を飛躍的に向上さ
せ、超低騒音の軸流羽根車を構成することはでき
ないという問題点があつた。
[Problems to be solved by the invention] Conventional axial flow impellers are constructed as described above, so the three-dimensional shape of the blades is not treated at all, and the noise generated when static pressure is generated is not so great. Does not decrease. For this reason, there was a problem in that it was not possible to dramatically improve the noise characteristics and construct an axial flow impeller with ultra-low noise.

この発明及びこの発明の別の発明は、上記のよ
うな問題点を解消するためになされたもので、羽
根車の3次元的形状を決める必須パラメータを明
確にし、開放点はもとより、静圧発生時における
羽根車からの騒音を大幅に低下することのできる
軸流羽根車を得ることを目的とする。
This invention and other inventions of this invention have been made to solve the above-mentioned problems by clarifying the essential parameters that determine the three-dimensional shape of the impeller, and determining the opening point as well as the static pressure generation. The purpose of the present invention is to obtain an axial flow impeller that can significantly reduce noise from the impeller during operation.

[問題点を解決するための手段] (1) この発明に係る軸流羽根車は、回転軸を中心
とする半径Rの円筒面で羽根車を切断した時の
断面における翼弦線中心点PRと、羽根のボス
部を半径Rbの円筒面で切断した時の断面にお
ける翼弦線中心点Pbをとおり回転軸と直交す
る平面Scとの距離をLsとした時、気流の吸込
み側を正方向とした座標系において翼弦線中心
点PRをSc平面に対して常に正方向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値をδz =12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を
投影した時の投影面において、上記羽根のボス
部を半径Rbの円筒面で切断した時の断面にお
ける翼弦線中心点をPb′、回転軸を原点Oと
し、O点とPb′点を結ぶ直線をX軸とした座標
系で、羽根を半径Rの円筒面で切断した時の翼
弦線中心点をPR′として直線PR′−OとX軸の
なす角をδ〓とした場合、δ〓の半径方向分布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その
断面を2次元平面に展開して得られる展開図に
おいて、その羽根断面におけるそり線の形状を
円弧形状とし、その円弧を形成するための中心
角をθとした場合、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb (θt:羽根チツプでのそり角、θb:羽根ボス部
でのそり角)で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜
37゜、θt<θbとしたものである。
[Means for Solving the Problems] (1) The axial flow impeller according to the present invention has a chord line center point P in a cross section when the impeller is cut on a cylindrical surface with a radius R centered on the rotation axis. When Ls is the distance between R and a plane Sc that passes through the chord line center point Pb and perpendicularly intersects the axis of rotation in the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb, the suction side of the airflow is In the coordinate system where the chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the Sc plane, the value of δz that can be expressed as δz = tan -1 Ls / R - Rb is δz = 12.5° ~ 32.5° And, on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the center point of the chord line in the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb is Pb′, In a coordinate system where the axis of rotation is the origin O and the straight line connecting points O and Pb' is the X axis, the center point of the chord line when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is P R ', and the straight line P R If the angle between '-O and the X axis is δ, then the radial distribution of δ is as follows: δ = δ ,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by the expansion, if the shape of the warp line in the cross section of the blade is a circular arc shape, and the central angle for forming the circular arc is θ, then the radial distribution of θ is expressed as θ=(θt−θb )×(R-Rb)/(Rt-Rb)+θb (θt: Warp angle at the blade tip, θb: Warp angle at the blade boss), θt=20°~30°, θb=27°~
37°, and θt<θb.

(2) またこの発明の別の発明に係る軸流羽根車
は、回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根
車を切断した時の断面における翼弦線中心点
PRと、羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断
した時の断面における翼弦線中心点Pbをとお
り上記回転軸と直交する平面Scとの距離をLs
とした時、気流の吸込み側を正方向とした座標
系において上記翼弦線中心点PRを上記Sc平面
に対して常に正方向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値をδz= 12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を
投影した時の投影面において、上記羽根のボス
部を半径Rbの円筒面で切断した時の断面にお
ける翼弦線中心点をPb′とし、上記回転軸を原
点Oとして、上記O点とPb′点を結ぶ直線をX
軸とした座標系で、上記羽根を半径Rの円筒面
で切断した時の翼弦線中心点をPR′として直線
PR′−OとX軸のなす角をδ〓とした場合、δ〓の
半径方向分布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その
断面を2次元平面に展開して得られる展開図に
おいて、羽根の翼弦線と、上記回転軸と平行で
上記羽根の前縁部を通る直線との成す角度ξと
するとき、ξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽
根ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜
〜72゜、ξb=53゜〜63゜、ξt>ξbとしたものであ
る。
(2) An axial flow impeller according to another aspect of the present invention has a chord line center point in a cross section when the impeller is cut along a cylindrical surface with a radius R centered on the rotation axis.
Ls
Then, in a coordinate system with the suction side of the airflow in the positive direction, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and δ z = tan -1 Ls / R - Rb. Let the value of δ z that can be expressed be δ z = 12.5° to 32.5°, and in the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the boss part of the blade is a cylindrical surface with radius Rb. The center point of the chord line in the section when cut is Pb', the rotation axis is the origin O, and the straight line connecting the O point and Pb' point is X.
In the coordinate system with the axis as the axis, the center point of the chord line when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is a straight line.
If the angle between P R ′-O and the X axis is δ, then the radial distribution of δ is δ=δ boss radius,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by unfolding, when the angle ξ between the chord line of the blade and a straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade, the radial distribution of ξ is expressed as ξ=( ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt: Bite angle at the blade tip, ξb: Bite angle at the blade boss), ξt=62° to 72°, ξb= 53° to 63°, ξt>ξb.

(3) またこの発明のさらに別の発明は、上記(1)の
発明に、さらに上記展開図において、羽根の翼
弦線と、上記回転軸と平行で上記羽根の前縁部
を通る直線との成す角度をξとするとき、ξの
半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽
根ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜
〜72゜、ξb=53゜〜63゜、ξt>ξbという条件を加
えたものである。
(3) Still another invention of the present invention provides the above-mentioned invention (1), furthermore, in the developed view, the chord line of the blade and the straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade. When the angle formed by The following conditions are added: ξt = 62° to 72°, ξb = 53° to 63°, and ξt > ξb.

(4) またこの発明のさらに別の発明は、上記(3)の
発明に、さらに上記展開図において、上記羽根
の翼弦長をL、羽根と羽根との同一半径点にお
けるピツチをTとしたとき、各半径点における
TとLの比をT/L=1〜1.1という条件を加
えたものである。
(4) Still another invention of the present invention is based on the invention of (3) above, and further provides that in the developed view, the chord length of the blade is L, and the pitch between the blades at the same radius point is T. Then, the condition that the ratio of T and L at each radius point is T/L=1 to 1.1 is added.

[作用] この発明及びこの発明の別の発明における軸流
羽根車は、羽根の形状を決めるための骨子である
翼素中心の3次元的分布を明らかにしたものであ
る。さらに詳しくは、羽根の翼素中心が気体の吸
込み側に傾斜していると同時に、回転方向へ前進
しており、それぞれその分布が最適化されている
ため、特に静圧発生時において、非常に発生騒音
を低減することができる。
[Operation] The axial flow impeller of this invention and another invention of this invention clarify the three-dimensional distribution of blade element centers, which is the key point for determining the blade shape. More specifically, the blade element center of the blade is tilted toward the gas suction side, and at the same time moves forward in the rotation direction, and the distribution of each is optimized, so it is extremely difficult to use, especially when static pressure is generated. Generated noise can be reduced.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図はこの発明における軸流羽根車の一実
施例を示す斜視図で、例えば3枚羽根形状のもの
あり、動作の説明については、主に1枚の羽根1
について述べるが、他の羽根についても同様であ
る。図において、1は3次元形状をもつ羽根、2
は羽根1を取り付けるためのボス部、3は羽根1
の回転軸、4は回転方向である。この羽根1の特
徴として、羽根面が空間的にねじれながら、しか
も、気体の吸込み側に大きく前傾し、3次元的曲
面形状を形成している。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the axial flow impeller according to the present invention. For example, there is a three-blade type.
However, the same applies to other blades. In the figure, 1 is a blade with a three-dimensional shape, 2
3 is the boss part for attaching the blade 1, 3 is the blade 1
, and 4 is the rotation direction. A feature of this blade 1 is that the blade surface is spatially twisted and tilted forward greatly toward the gas suction side, forming a three-dimensional curved surface shape.

この羽根車において、羽根1を構成する諸因子
を明確にすることにより羽根1の3次元的曲面形
状を具体的に定義することができるようにしたも
のである。そこで、具体的にこの発明による軸流
羽根車を構成する因子を示す。
In this impeller, the three-dimensional curved shape of the blade 1 can be specifically defined by clarifying the various factors constituting the blade 1. Therefore, the factors constituting the axial flow impeller according to the present invention will be specifically described.

羽根1の3次元的曲面形状を決めるための重要
な因子として、この発明では、羽根1の翼素の中
心である翼弦線中心点PRを考えている。軸流羽
根車は基本的には翼素中心における羽根の迎え
角、そり角、翼弦長を決めれば、2次元翼列理論
によると羽根車の風量、静圧は一義的に決まり、
翼素中心の空間的分布は関係がない。しかし、騒
音の発生メカニズムを考えると、翼素の空間的分
布は非常に重要となつてくる。軸流羽根車から発
生する騒音は、羽根面上の境界層及び羽根面から
放出される各種渦に起因している。翼素中心の空
間的分布が変わると、羽根面上の流れが変化し、
境界層及び放出渦の状態が変化するため、発生騒
音も影響を受けることになる。即ち、翼素中心の
空間的分布は、2次元的には羽根車の風量、静圧
特性に影響を及ぼさないが、騒音特性には多大な
影響力を及ぼすことになる。そこで、翼弦線中心
点PRの位置を定義するため、まず回転方向の位
置を考える。
In this invention, as an important factor for determining the three-dimensional curved shape of the blade 1, the chord line center point P R , which is the center of the blade element of the blade 1, is considered. For axial flow impellers, basically, if the angle of attack, deflection angle, and chord length of the blades at the center of the blade element are determined, then according to the two-dimensional blade cascade theory, the air volume and static pressure of the impeller are uniquely determined.
The spatial distribution of wing element centers is irrelevant. However, when considering the mechanism of noise generation, the spatial distribution of blade elements becomes extremely important. Noise generated from an axial flow impeller is caused by a boundary layer on the blade surface and various vortices emitted from the blade surface. When the spatial distribution of the blade element center changes, the flow on the blade surface changes,
Since the conditions of the boundary layer and shedding vortices change, the generated noise will also be affected. That is, although the spatial distribution of the center of the blade element does not affect the air volume and static pressure characteristics of the impeller two-dimensionally, it has a great influence on the noise characteristics. Therefore, in order to define the position of the chord line center point P R , first consider the position in the rotational direction.

第2図は回転軸3と直交する平面に、羽根1を
投影したときの投影図で、1′は投影面上の羽根、
2はボス部、3は回転軸であり、回転軸3から半
径Rの円筒面で羽根1′を切断したときの投影面
における円弧1bR′−PR′−1cR′は羽根断面形状
となる。ここで、PR′は弧1bR′−1cR′の中点で
あり、投影面における翼弦線中心点となる。投影
面におけるPR′の位置を明確化するために、羽根
ボス半径Rbの円筒面で羽根車を切断したときの
投影面におけるボス部翼弦線中心点をPb′とし、
回転軸3の投影面における位置Oとを結ぶ直線
Pb′−OをX軸としOを原点とした座標を投影面
上に形成する。Pt′は外周部1dでの翼弦線中心
点、P〓′は翼弦線中心点PR′における翼弦線中心
点軌跡Pb′−PR′−Pt′の接線と半径Rとのなす角
度を示す。又、ダツシユ(′)の付いている符号
は投影面における各部分を示す。上記座標系にお
いて、直線PR′−OとX軸とのなす角度をδ〓とし、
距離をRとすれば、PR′の位置は(R、δ〓)とい
う極座標で表現できる。この発明では、直線
Pt′−OとX軸のなす角をδ〓tとすると、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、δ〓t
=40゜〜50゜としている。このようにして、翼弦線
中心点PRの位置を回転軸3と直交する平面上で
定義できたので、次に軸方向位置を定義する。第
3図は、第2図におけるボス部翼弦線中心点
Pb′から外周部翼弦線中心点Pt′までの半径方向へ
の軌跡Pb′−PR′−Pt′について、任意の半径Rに
おける翼弦線中心点PRを平面OX面に半径Rで回
転投影した翼弦線中心点PRの半径方向分布、及
び羽根1の同一位置での断面を示している。図に
おいて、9は羽根車回転時の遠心力、9a,9b
はそれぞれ遠心力9の負圧面法線分力、接線方向
分力、矢印Aの気体の流入方向を示す。そこで、
ボス部2の外周部における羽根1の翼弦線中心点
Pbを通り、回転軸3と直交する平面Sc面を考え
る。任意の半径Rにおける翼弦線中心点をPR
するとき、Sc平面とPR点との距離をLs、ボス部
翼弦線中心点PbとSc平面の成す角度をδzとする
と、 δz=tan-1Ls/R−Rb となる。従つて、Ls又はδzを決定し、半径Rを
与えることにより、翼弦線中心点PRの軸方向位
置を定義することができる。
Figure 2 is a projection view of the blade 1 projected onto a plane perpendicular to the rotation axis 3, where 1' is the blade on the projection plane;
2 is a boss part, 3 is a rotating shaft, and when the blade 1' is cut on a cylindrical surface with a radius R from the rotating shaft 3, the circular arc 1b R ′-P R ′-1c R ′ in the projected plane is the cross-sectional shape of the blade. Become. Here, P R ′ is the midpoint of the arc 1b R ′−1c R ′, and is the center point of the chord line in the projection plane. In order to clarify the position of P R ′ in the projection plane, when the impeller is cut on a cylindrical surface with the blade boss radius Rb, the center point of the chord line of the boss part in the projection plane is set as Pb′,
A straight line connecting the rotation axis 3 with the position O on the projection plane
Coordinates with Pb'-O as the X axis and O as the origin are formed on the projection plane. Pt' is the chord line center point at the outer circumference 1d, and P〓' is the line formed by the tangent of the chord line center point locus Pb'-P R' -Pt' at the chord line center point P R ' and the radius R. Show angle. Further, symbols with a dash (') indicate each portion on the projection plane. In the above coordinate system, let the angle between the straight line P R ′-O and the X-axis be δ〓,
If the distance is R, the position of P R ' can be expressed using polar coordinates (R, δ〓). In this invention, a straight line
If the angle between Pt'-O and the
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'-O and the X axis), δ〓 t
= 40° to 50°. In this way, the position of the chord line center point P R has been defined on the plane orthogonal to the rotating shaft 3, so next the axial position is defined. Figure 3 shows the center point of the boss chord line in Figure 2.
Regarding the radial trajectory Pb'-P R' -Pt' from Pb' to the outer chord line center point Pt', the chord line center point P R at an arbitrary radius R is plotted on the plane OX plane with a radius R. It shows the radial distribution of the rotationally projected chord line center point P R and the cross section of the blade 1 at the same position. In the figure, 9 is the centrifugal force when the impeller rotates, 9a, 9b
indicate the suction surface normal component of the centrifugal force 9, the tangential component of the centrifugal force 9, and the gas inflow direction of arrow A, respectively. Therefore,
Center point of the chord line of the blade 1 on the outer periphery of the boss portion 2
Consider a plane Sc passing through Pb and perpendicular to the rotation axis 3. When the chord line center point at an arbitrary radius R is P R , the distance between the Sc plane and the P R point is Ls, and the angle between the boss chord line center point Pb and the Sc plane is δz, then δz= tan -1 Ls/R-Rb. Therefore, by determining Ls or δz and giving the radius R, the axial position of the chord line center point P R can be defined.

羽根車を構成するためには、翼弦線中心点PR
を相対的な原点とし、そこにそりをもつた羽根断
面を形成し、羽根面全体を滑らかな曲面にすれば
よい。
To configure the impeller, the chord line center point P R
It is sufficient to set the relative origin at the relative origin, form a blade cross section with a warp there, and make the entire blade surface a smooth curved surface.

第4図は、翼弦線中心点PRを相対的な原点と
して、羽根面を形成したとき、羽根1を半径Rの
円筒面で切断し、その断面を2次元平面に展開し
て得られる展開図を示す。羽根のそり線5を円弧
とし、その円弧を形成するための中心角であるそ
り角をθ、円弧を形成する半径をPRとする。こ
の一実施例では、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb とし、この時θtは羽根チツプでのそり角、即ち羽
根チツプでのそり線の中心角、θbは羽根ボス部
でのそり角、即ち羽根ボス部でのそり線の中心角
で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜37゜、θt<θb
とし
ている。
Figure 4 shows the result obtained by cutting the blade 1 with a cylindrical surface of radius R and developing the cross section into a two-dimensional plane when the blade surface is formed using the chord line center point P R as the relative origin. A developed view is shown. Let the warp line 5 of the blade be a circular arc, the warp angle which is the central angle for forming the circular arc be θ, and the radius forming the circular arc be PR. In this embodiment, the radial distribution of θ is set as θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb, where θt is the warp angle at the vane tip, that is, at the vane tip. The central angle of the warp line, θb is given by the warp angle at the blade boss, that is, the central angle of the warp line at the blade boss, θt = 20° ~ 30°, θb = 27° ~ 37°, θt < θb
It is said that

又、羽根の取り付け位置は、その翼弦線1b−
1cと、回転軸3と平行で羽根前縁部1bを通る
直線6とのなす角度をくいちがい角ξとし、ξを
半径方向に分布を持たせることにより決定する。
即ちξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb とし、この時ξtは羽根チツプでのくいちがい角、
ξbは羽根ボス部でのくいちがい角で与え、ξt=
62゜〜72゜、ξb=53゜〜63゜、ξt>ξbとしている。
Also, the attachment position of the blade is the chord line 1b-
1c and a straight line 6 that is parallel to the rotating shaft 3 and passes through the blade leading edge 1b is defined as the stagger angle ξ, which is determined by giving ξ a distribution in the radial direction.
That is, the radial distribution of ξ is set as ξ = (ξt - ξb) x (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb, where ξt is the brushing angle at the blade tip,
ξb is given by the wedge angle at the blade boss, and ξt=
62° to 72°, ξb = 53° to 63°, and ξt > ξb.

さらに、この図におけるLは翼弦長であり、第
5図に示した羽根間の円周方向距離Tを用いT/
Lというパラメータで、半径方向の羽根の大きさ
を限定する。第5図は羽根車の平面図であり、L
は羽根1の翼弦長、Tは羽根1と羽根1との同一
半径点におけるピツチとしたとき、各半径点にお
けるTとLの比をT/L=1〜1.1としている。
Furthermore, L in this figure is the blade chord length, and using the circumferential distance T between the blades shown in Figure 5, T/
The size of the blade in the radial direction is limited by the parameter L. Figure 5 is a plan view of the impeller, and L
is the chord length of the blade 1, and T is the pitch between the blades 1 and 1 at the same radius point, and the ratio of T and L at each radius point is T/L=1 to 1.1.

このように、5つのパラメータを独自の値にす
ることにより、超低騒音の羽根車が得られる。具
体的に基本羽根形状を決める必須パラメータの一
実施例としての値を次に示し、前縁形状の違いに
よる騒音特性について述べる。
In this way, by setting the five parameters to unique values, an impeller with ultra-low noise can be obtained. Specifically, the values as an example of the essential parameters that determine the basic blade shape are shown below, and the noise characteristics due to differences in the leading edge shape will be described.

δz=22.5゜(半径方向で一定) δ〓=45゜×R−Rb/Rt−Rb θ=−7.5゜×R−Rb/Rt−Rb+32゜ ξ=9゜×R−Rb/Rt−Rb+57゜ T/L=1.05(半径方向で一定) (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径)で
与える。この基本羽根では、δ〓の半径方向分布を
半径Rに対して線形にしているので、第2図にお
ける角度P〓′はボス部2から羽根外周部1dに向
かうに従い、急激にその角度が増加し羽根外周部
1dより前進度が増加している。それに加えて、
翼弦線中心点PRをδz=22.5゜になるように配置し
たことにより、羽根前縁部1bでの流れに対し
て、羽根1の実質的そり線形状は第11図に破線
で示す仮想そり線5cのように見かけ上そり角θ
が小さくなつた状態になる。羽根1は回転してい
るので羽根1面上の流体には遠心力が働き、羽根
前縁部1bから流入する流れは実質的には半径方
向に直交する方向から流入するのではなく、第2
図の矢印7のように、やや外周方向に向く。この
ように流入すると、前傾角δz=22.5゜で構成して
いるため、羽根面における流れの軸方向移動距離
がほとんど0となる。このため、羽根1に流入す
る流れが無衡突で流入することになり、見かけ上
そり角θが小さくなる。即ち、第11図における
ε≒γとなり、圧力面での剥離領域8は消滅し、
騒音の発生が非常に小さくなる。
δz=22.5゜(constant in radial direction) δ〓=45゜×R−Rb/Rt−Rb θ=−7.5゜×R−Rb/Rt−Rb+32゜ ξ=9゜×R−Rb/Rt−Rb+57゜T/L = 1.05 (constant in the radial direction) (Rt: blade tip radius, Rb: blade boss radius). In this basic blade, the radial distribution of δ〓 is linear with respect to the radius R, so the angle P〓′ in Fig. 2 increases rapidly from the boss portion 2 toward the blade outer circumference 1d. The degree of advance increases from the blade outer peripheral portion 1d. In addition to it,
By arranging the chord line center point P R so that δz = 22.5°, the actual warp line shape of the blade 1 with respect to the flow at the blade leading edge 1b is the virtual shape shown by the broken line in Fig. 11. The apparent warp angle θ as shown by the warp line 5c
becomes smaller. Since the blade 1 is rotating, a centrifugal force acts on the fluid on the surface of the blade 1, and the flow flowing in from the blade leading edge 1b does not flow from the direction perpendicular to the radial direction, but from the second direction.
As shown by arrow 7 in the figure, it points slightly toward the outer periphery. When the flow flows in this way, since the forward inclination angle δz is 22.5°, the axial movement distance of the flow on the blade surface becomes almost zero. Therefore, the flow flowing into the blade 1 flows in an unbalanced manner, and the apparent warp angle θ becomes small. That is, ε≒γ in FIG. 11, and the peeling region 8 on the pressure surface disappears.
Noise generation becomes extremely small.

前傾角δzと前進角δ〓との組み合わせは、上記基
本形のものが最も望ましいが、羽根車を設計する
うえで軸方向寸法の制限などによつて、この値を
変更して使わなければならない場合もある。そこ
で、実験的に各々のパラメータを最適な値として
おき、他方の値を変えた羽根を数種類製作し実験
した結果、第6図、第7図に示す結果が得られ
た。第6図a,bは各々前傾角δzに対する騒音レ
ベル(ホン)、最小比騒音レベルKs(ホン)のグ
ラフ、第7図は羽根チツプでの前進角δ〓に対する
最小比騒音レベルKs(ホン)のグラフである。こ
こで、比騒音レベルKs(ホン)は、次式のように
定義する。
The most desirable combination of the forward inclination angle δz and the forward angle δ〓 is the basic form described above, but when designing the impeller, this value must be changed due to axial dimension restrictions, etc. In some cases. Therefore, as a result of experimentally manufacturing several types of blades with each parameter set to the optimum value and changing the other value, the results shown in FIGS. 6 and 7 were obtained. Figures 6a and b are graphs of the noise level (Hong) and minimum specific noise level Ks ( Hong ) against the forward inclination angle δz, respectively, and Figure 7 is the graph of the minimum specific noise level Ks (Hong) against the forward angle δ〓 of the blade tip. ). Here, the specific noise level Ks (hon) is defined as in the following equation.

Ks=SPL−10Log Q Ps2.5 SPL:騒音特性(Sound Pressure Level) Q:流量 Ps:静圧 又、図中の破線は従来装置における値を示す。 Ks=SPL−10Log Q Ps 2.5 SPL: Noise characteristics (Sound Pressure Level) Q: Flow rate Ps: Static pressure Also, the broken line in the figure shows the value in the conventional device.

第6図bから分かるように、前傾角δzの値は
12.5゜〜32.5゜の間にあれば最小比騒音レベルKsの
値は充分小さく、非常に低騒音である。又、開放
点の騒音レベルだけ見ると、前傾角δzが大きくな
ればなるほど騒音レベルは低下しているが、前傾
角δz=32.5゜以上でのその低下度は飽和しており、
強度面からみても前傾角δzの最大値は32.5゜程度が
望ましい。第7図によれば、前進角δ〓>40゜の条
件を満たせば最小比騒音レベルKsは非常に低下
する。実質的には前進角δ〓は大きいほうが比騒音
レベルは低下する傾向にあるが、曲げ強度の点か
らみて最大50゜程度が限界である。したがつて前
進角δ〓=40゜〜50゜のところに値が存在すれば、比
騒音レベルを充分低くすることができる。
As can be seen from Figure 6b, the value of the anteversion angle δ z is
If the angle is between 12.5° and 32.5°, the value of the minimum specific noise level Ks is sufficiently small, and the noise is extremely low. Also, if we look only at the noise level at the open point, the larger the forward inclination angle δ z is, the lower the noise level is, but the degree of reduction is saturated at forward inclination angles δ z = 32.5° or more.
From the viewpoint of strength, it is desirable that the maximum value of the forward inclination angle δ z is approximately 32.5°. According to FIG. 7, if the condition of advancing angle δ>40° is satisfied, the minimum specific noise level Ks is greatly reduced. Practically speaking, the larger the advancing angle δ〓, the lower the specific noise level, but from the point of view of bending strength, the maximum is about 50°. Therefore, if the advancing angle δ=40° to 50°, the specific noise level can be made sufficiently low.

又、吸込み側への前傾角δzと回転方向の前進角
δ〓を翼弦線中心点PRに与えるため、羽根面のなか
で吸込み側へ傾斜する部分が多くなる。そのた
め、羽根面上を円弧状の軌跡を描きながら通過し
ていく翼間流れによる遠心力が羽根1の負圧面に
大きく作用する。第3図において、遠心力9の負
圧面法線分力9aが負圧面5aに発達する境界層
に対して大きな圧縮力となつて働き、境界層を非
常に薄く出来る。負圧面5aから発生する空力騒
音は境界層厚さに比例して増加するので、分力9
aにより境界層が薄くなると、その分だけ発生騒
音が低下する。それに加え、境界層に負圧面側法
線分力9aのような圧縮力が作用しているため、
低風量域における羽根1の迎え角増大による境界
層の全面剥離を抑制する効果を生じ、羽根1が失
速しにくくなり、より広い動作領域を有する羽根
車を形成することができる。ここで、動作領域を
より広くできることに関して詳細に説明する。第
12図は翼弦線中心線の吸い込み方向への前傾角
δzの送風、騒音性能に対する影響を示す特性曲線
である。図において、横軸は流量係数、縦軸は全
圧係数、及び騒音(ホン)を示しており、前傾角
δzを−22.5゜〜45゜に変化した時の特性曲線である。
前傾角が大きくなるに従い、全圧係数は大きくな
りδz=22.5゜の時最大となる。一方サージング点
(流量係数=0.25付近:全圧係数の曲線が流量係
数に対して左下がりの曲線になる点)は前傾角が
大きくなると、より開放点側に移動し、有効動作
領域(開放点からサージング点)を狭くする傾向
を持つ。
Furthermore, since the forward inclination angle δz toward the suction side and the advance angle δ〓 in the rotational direction are given to the chord line center point PR , the portion of the blade surface that is inclined toward the suction side increases. Therefore, the centrifugal force caused by the flow between the blades that passes while drawing an arcuate trajectory on the blade surface greatly acts on the suction surface of the blade 1. In FIG. 3, the suction surface normal component force 9a of the centrifugal force 9 acts as a large compressive force on the boundary layer developed on the suction surface 5a, making the boundary layer extremely thin. Since the aerodynamic noise generated from the suction surface 5a increases in proportion to the boundary layer thickness, the component force 9
When the boundary layer becomes thinner due to a, the generated noise decreases by that amount. In addition, a compressive force such as the suction surface side normal component force 9a is acting on the boundary layer, so
This has the effect of suppressing the entire separation of the boundary layer due to the increase in the angle of attack of the blades 1 in a low air volume region, making it difficult for the blades 1 to stall, and making it possible to form an impeller having a wider operating range. Here, the ability to widen the operating range will be explained in detail. FIG. 12 is a characteristic curve showing the influence of the forward inclination angle δz of the chord center line in the suction direction on the air blowing and noise performance. In the figure, the horizontal axis shows the flow coefficient, the vertical axis shows the total pressure coefficient, and the noise (hon), and is a characteristic curve when the forward inclination angle δ z is changed from -22.5° to 45°.
As the anteversion angle increases, the total pressure coefficient increases and reaches its maximum when δ z =22.5°. On the other hand, as the forward inclination angle increases, the surging point (near flow coefficient = 0.25: the point where the total pressure coefficient curve becomes a downward-sloping curve to the left with respect to the flow coefficient) moves toward the open point, and the effective operating area (open point tend to narrow the surging point).

騒音性能曲線を見ると、サージング点より開放
点側では前傾角δzが大きくなるに従い騒音レベル
は減少する。開放点においてδzが−22.5゜の翼と
45゜の翼を比べると45゜の翼の方が約9ホン低い。
しかし、風量が減少し、全圧が大きくなると45゜
の翼の騒音レベルは流量係数が0.3の点で急激に
大きくなる。しかもこの騒音急増化点はサージン
グ点よりかなり開放側にあるため、有効な動作領
域を狭めている。他方前傾角を小さくすると、開
放点での騒音レベルは増加するものの騒音急増加
点は締切側に移動する傾向を持つ。即ち、翼弦線
中心線の吸い込み側への前傾は騒音を低下させる
が、一方では実質的な有効動作領域を狭めるとい
う効果も同時に持つのである。したがつて、後者
の欠点を解消できれば、翼弦線中心線に吸い込み
方向への前傾を与えて、大幅な低騒音化を図るこ
とができる。
Looking at the noise performance curve, the noise level decreases as the forward inclination angle δ z increases closer to the open point than the surging point. A wing with δ z −22.5° at the open point and
Comparing the 45° wing, the 45° wing is about 9 phons lower.
However, as the air volume decreases and the total pressure increases, the noise level of the 45° blade increases rapidly at a flow coefficient of 0.3. Moreover, this point of sharp increase in noise is located on the open side rather than the surging point, which narrows the effective operating range. On the other hand, when the forward inclination angle is made smaller, the noise level at the open point increases, but the point where the noise suddenly increases tends to move toward the closed side. In other words, forward tilting of the chord center line toward the suction side reduces noise, but it also has the effect of narrowing the effective operating range. Therefore, if the latter drawback can be eliminated, the chord center line can be tilted forward in the suction direction, thereby significantly reducing noise.

そこで、騒音が中風量域で急激に増加する現象
を考察する前に、翼弦線中心線を吸い込み側に前
傾させることにより騒音が減少する原因を考えて
みる。翼弦線中心線にこの発明で示すような吸い
込み方向への前進角を与えると騒音が減少する理
由は、前述の他に次のような原因が考えられる。
Therefore, before considering the phenomenon in which noise increases rapidly in the medium air volume range, let's consider the cause of noise reduction by tilting the chord center line forward toward the suction side. In addition to the above-mentioned reasons, the following may be considered as the reason why noise is reduced when the chord center line is given an advance angle in the suction direction as shown in the present invention.

第13図は回転するこの発明における羽根車1
を側面から見た側面図である。図において、B,
Cは翼弦線中心線21と翼端および翼スパン中央
部が交差する点である。翼1の負圧面上の圧力は
翼端および翼スパン中央部において、各々B、C
点にて最も低下する。翼弦線中心線21の吸い込
み側への前傾により、B点はC点より吸い込み側
に位置することになる。したがつて、負圧面上の
圧力はC点が存在する翼スパン中央部よりB点が
ある翼端部の方がより吸い込み側で静圧が低下す
る。そのため負圧力面上の流線22は翼を通過す
る際半径方向に傾斜し、負圧面上に半径方向の速
度成分Vrを誘起する。相対流れ場において、半
径方向の速度成分はコリオリカFcを発生させる。
第14図に翼1の負圧面上における半径方向速度
Vr23、コリオリカFc24=2Vr〓、コリオリカ
Fcの負圧面に対する法線方向分力Fc⊥25の関係
を示す。
Figure 13 shows the rotating impeller 1 of this invention.
It is a side view seen from the side. In the figure, B,
C is a point where the chord center line 21 intersects the blade tip and the center of the blade span. The pressure on the suction surface of the blade 1 is B and C at the blade tip and the center of the blade span, respectively.
It decreases the most at the point. Due to the forward inclination of the chord line center line 21 toward the suction side, point B is located on the suction side from point C. Therefore, the static pressure on the suction surface is lower on the suction side at the tip of the blade where point B is located than at the center of the blade span where point C is located. Therefore, the streamlines 22 on the suction surface are inclined in the radial direction as they pass through the blade, inducing a radial velocity component V r on the suction surface. In the relative flow field, the radial velocity component generates Coriolika F c .
Figure 14 shows the radial velocity on the suction surface of blade 1.
Vr23, Coriolika F c 24=2V r 〓, Coriolika
The relationship of normal component force F c ⊥25 to the negative pressure surface of F c is shown.

図中、矢印Dは翼1の回転方向を示す。ここで
ωは羽根車の角速度である。負圧面上にはコリオ
リカFc⊥に対抗するために、負圧面に向かう圧力
勾配PA26が発生する。このPA26により負圧
面上の境界層は層流から乱流への遷移が遅れ、翼
の後縁まで層流状態が続く。その結果、乱流境界
層が後縁を通過するときに発生する広帯域騒音
(乱流騒音)は極めて低下し、ほとんど発生しな
くなる。以上をまとめると、翼弦線中心線を吸い
込み側に前傾させることにより、負圧面の法線方
向にコリオリカが発生し、コリオリカにより乱流
境界層への発達が遅れ、後縁騒音である乱流騒音
が低下するのである。
In the figure, arrow D indicates the rotation direction of the blade 1. Here, ω is the angular velocity of the impeller. A pressure gradient P A 26 toward the suction surface is generated on the suction surface in order to counter Coriolika F c ⊥. Due to this P A 26, the transition of the boundary layer on the suction surface from laminar to turbulent flow is delayed, and the laminar flow state continues until the trailing edge of the blade. As a result, the broadband noise (turbulence noise) generated when the turbulent boundary layer passes the trailing edge is extremely reduced and almost no longer occurs. To summarize the above, by tilting the chord line center line forward toward the suction side, Coriolika is generated in the normal direction of the suction surface, which delays the development of a turbulent boundary layer, and causes turbulence, which is trailing edge noise. This reduces flow noise.

つぎに翼弦線中心線を吸い込み側に前傾させた
ことにより新たな問題点が生じることを説明す
る。翼弦線中心線を吸い込み側に傾斜させたこと
により、負圧面上の半径方向の流れが増えた結
果、その流れが翼端から流失するとき発生する翼
端渦27の量も増加する。第15図に示すよう
に、翼端渦27の量が増すと、渦が翼端から剥離
する点28が後縁部から徐々に前縁部に移動す
る。流量が減少し、静圧が増加してくると圧力バ
ランスをとるために半径方向の流れが益々増加
し、剥離点28はさらに前縁にむけて移動する。
翼端渦の剥離点28が前縁部に移動すればするほ
ど、翼端渦は翼後縁の負圧面から遠ざかり、ベル
マウスと干渉し回転方向に引き伸ばされ最終的に
は隣接する翼と干渉する。翼端渦27は非常に乱
れているため渦が衝突した隣接翼の圧力面では大
きな圧力変動が生じ、その結果低周波の騒音が急
激に大きくなる。これが第12図で示した羽根車
の有効動作領域を狭くする騒音の急激な増加の原
因と考えられる。したがつて、翼弦線中心を吸い
込み側に傾斜させると、開放点付近の騒音は低下
するものの、翼端渦の剥離点が前縁側に移動しや
すいため、流量が減少するとより開放点側で翼端
渦と隣接翼の干渉が始まり、騒音が急激に増加し
やすいという欠点を持つている。そこで、この欠
点を解消できれば羽根車の翼弦線に吸い込み方向
への前傾角を持たせて大幅な低騒音化を図ること
ができる。
Next, we will explain that a new problem arises when the chord center line is tilted forward toward the suction side. By inclining the chord line center line toward the suction side, the flow in the radial direction on the suction surface increases, and as a result, the amount of blade tip vortices 27 generated when the flow is lost from the blade tip also increases. As shown in FIG. 15, as the amount of the blade tip vortex 27 increases, the point 28 where the vortex separates from the blade tip gradually moves from the trailing edge to the leading edge. As the flow rate decreases and the static pressure increases, the radial flow increases more and more to balance the pressure, and the separation point 28 moves further toward the leading edge.
As the separation point 28 of the blade tip vortex moves toward the leading edge, the blade tip vortex moves away from the suction surface of the trailing edge of the blade, interferes with the bell mouth, is stretched in the direction of rotation, and finally interferes with the adjacent blade. do. Since the blade tip vortex 27 is extremely turbulent, large pressure fluctuations occur on the pressure surface of the adjacent blade with which the vortex collides, resulting in a sudden increase in low frequency noise. This is considered to be the cause of the rapid increase in noise that narrows the effective operating range of the impeller shown in FIG. Therefore, if the chord line center is tilted toward the suction side, the noise near the open point will be reduced, but the separation point of the blade tip vortex will tend to move toward the leading edge, so when the flow rate decreases, the noise will be closer to the open point. The disadvantage is that the noise tends to increase rapidly due to interference between the blade tip vortices and adjacent blades. Therefore, if this drawback can be resolved, the chord line of the impeller can be given a forward inclination angle in the suction direction, thereby significantly reducing noise.

流量が減少した時、翼端渦と隣接翼ができるだ
け干渉しないようにするためには、翼端から流失
する渦の量を減らせばよい。そこでこの発明では
翼弦線中心線21を回転方向へ前進させている。
第16図aに示すように、翼弦線中心線21を回
転方向に前進させると羽根の前縁からはいつた流
れの一部aだけが翼端から渦となつて流失するだ
けで、前縁から流入した大部分の流れは後縁から
流出していく。これに反して、第16図bに示す
ように翼弦線中心線21が回転方向に前進してい
ない羽根では、前縁から翼に流入した流れの大部
分であるa′からの流れが翼端から流出する。図よ
りa′≫aであるから、前進角のない羽根車では翼
端渦27の量が増加し、隣接翼との干渉がより開
放点側で発生する。したがつて、翼弦線中心線2
1に回転方向の前進角を与えると翼端から流出す
る翼端渦の量が減少し、騒音が急激に増加する動
作点をより締切側に移動することができる。
In order to prevent interference between the blade tip vortices and adjacent blades as much as possible when the flow rate decreases, the amount of vortices flowing away from the blade tips should be reduced. Therefore, in this invention, the chord line center line 21 is moved forward in the rotation direction.
As shown in Fig. 16a, when the chord line center line 21 is advanced in the rotational direction, only part a of the flow from the leading edge of the blade becomes a vortex from the blade tip and is lost. Most of the flow that enters from the edge flows out from the trailing edge. On the other hand, in a blade whose chord line centerline 21 does not move forward in the rotational direction as shown in FIG. It flows out from the edge. From the figure, since a'>a, in an impeller without an advancing angle, the amount of blade tip vortices 27 increases, and interference with adjacent blades occurs closer to the open point. Therefore, the chord line centerline 2
When the advance angle in the rotational direction is given to 1, the amount of blade tip vortices flowing out from the blade tip is reduced, and the operating point where noise rapidly increases can be moved closer to the shutoff side.

第17図に翼先端における翼弦線中心線21の
前進角δ〓と、風量減少に伴い騒音が急激に増加す
る動作点の流量係数、圧力係数との関係を示す。
図より前進角δ〓が大きくなるに従い、騒音急激増
加点が低風量、高静圧側に移動し、有効動作領域
が拡大するのが分かる。しかも、移動効果はδ〓が
15゜から45゜の範囲で大きく45゜を越えると飽和する
傾向を持つている。
FIG. 17 shows the relationship between the advance angle δ of the chord center line 21 at the blade tip and the flow rate coefficient and pressure coefficient at the operating point where the noise rapidly increases as the air volume decreases.
From the figure, it can be seen that as the advance angle δ becomes larger, the point of sharp increase in noise moves to the low air volume and high static pressure side, and the effective operating area expands. Moreover, the movement effect is δ〓
It tends to be saturated within the range of 15° to 45°, and when the angle exceeds 45°.

次に羽根の機能要素の1つであるそり角θ及び
くいちがい角ξの分布について述べる。そり角θ
は円弧翼形状の羽根車の場合、羽根の翼素が行な
う仕事量を決定する重要な量である。一般にはそ
り角θが大きければ大きいほど羽根は同一回転時
により多くの仕事をするが、そり角θが大きくな
ると騒音を増大する傾向にある。そこで、他のパ
ラメータは全て基本形のものを使い、そり角θの
分布のさせ方を変えた数種類の羽根について騒音
を測定した結果を第8図に示す。第8図はθb=
32゜としたときのθtに対する最小比騒音レベルKs
(ホン)を示すグラフである。即ち、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb という分布式において、θb=32゜として実験する
と、比騒音レベルはθt=20゜〜30゜の所で充分小さ
くなり、非常に低騒音の羽根になることが分か
る。尚、図示していないが、θbの値を27゜〜37゜ま
で変化させても、この傾向は変わらなかつた。
Next, the distribution of the warp angle θ and the stagger angle ξ, which are one of the functional elements of the blade, will be described. Warp angle θ
is an important quantity that determines the amount of work performed by the vane elements in the case of an impeller with an arcuate blade shape. Generally, the larger the warp angle θ, the more work the blade does during the same rotation, but as the warp angle θ increases, noise tends to increase. FIG. 8 shows the results of measuring the noise of several types of blades with different distributions of the warp angle θ using all other parameters of the basic type. Figure 8 shows θb=
Minimum specific noise level Ks for θt when set at 32°
This is a graph showing (Hon). In other words, in the distribution formula θ = (θt - θb) x (R - Rb) / (Rt - Rb) + θb, when performing an experiment with θb = 32°, the specific noise level is sufficient at θt = 20° to 30°. It can be seen that the blades become smaller and have extremely low noise. Although not shown, this tendency did not change even when the value of θb was changed from 27° to 37°.

羽根のくいちがい角ξの半径方向分布について
も、上記のようにδ〓とδzを最適化し、羽根前縁部
1bでのフローパターンを自由渦形式に近いもの
にしているので、流入角εに関し、羽根のくいち
がい角ξも強い影響を与える。そこでξの半径方
向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb として他のパラメータを全て基本形状としていく
つかの羽根にたいして、比騒音レベルを測定して
みると、第9図のような結果が得られた。第9図
は羽根チツプでのくいちがい角ξtに対する最小比
騒音レベルKs(ホン)を示すグラフである。図か
ら分かるように、ξt=62゜〜72゜かつ、ξb=ξt−9゜

即ちξb=53゜〜63゜とすれば非常に低騒音の羽根車
が得られることが明白である。又、この実施例で
は節弦比T/L=1.05としている。即ち同一仕事
量にたいして翼弦長Lが長ければ長いほどそり角
θを小さくできるので騒音が低下するのは第8図
からみても明らかである。しかしながら、1枚の
板からプレスなどを用いて羽根1を形成するよう
な場合、T/L=1.0が限界であり、プラスチツ
ク成形する場合でも低廉な羽根の場合、型の関係
からこの値が限界となつてくる。他方、T/Lを
大きくすることは上記したように、騒音を増大さ
せる原因となる。したがつて、T/Lの最大値と
しては騒音の悪化分が2ホン程度ですむT/L=
1.1が限界値となる。なお半径方向のT/Lの分
布については、羽根前縁部1bを上記のように特
殊形状とするため、半径方向にほぼ一定とするの
がよく、特に羽根外周部1dでT/Lを極端に大
きくすることは、騒音の増大を招く。
Regarding the radial distribution of the blade's wedge angle ξ, δ〓 and δz are optimized as described above, and the flow pattern at the blade leading edge 1b is made to be close to a free vortex type, so regarding the inlet angle ε, The blade twist angle ξ also has a strong influence. Therefore, we set the radial distribution of ξ as ξ = (ξt - ξb) x (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb, and measured the specific noise level for several blades with all other parameters as the basic shape. The results shown in Figure 9 were obtained. FIG. 9 is a graph showing the minimum specific noise level Ks (hon) with respect to the wedge angle ξt at the blade tip. As can be seen from the figure, ξt=62°~72° and ξb=ξt−9°,
That is, it is clear that if ξb=53° to 63°, an impeller with very low noise can be obtained. Further, in this embodiment, the nodal/string ratio T/L is set to 1.05. That is, it is clear from FIG. 8 that the longer the chord length L is for the same amount of work, the smaller the warp angle θ can be, and the lower the noise. However, when forming the blade 1 from a single plate using a press or the like, T/L = 1.0 is the limit, and even when plastic molding is used, this value is the limit due to the mold relationship in the case of inexpensive blades. It's coming. On the other hand, increasing T/L causes an increase in noise, as described above. Therefore, as the maximum value of T/L, the noise deterioration is only about 2 phons, T/L=
1.1 is the limit value. Regarding the distribution of T/L in the radial direction, since the leading edge portion 1b of the blade has a special shape as described above, it is best to keep it almost constant in the radial direction. Increasing the noise level will result in an increase in noise.

強度面からこの実施例による軸流羽根車を見る
と、基本的に翼弦線中心点を円錐台面上に配列し
た構造であり、そり角θの分布のさせ方を羽根外
周部で24.5゜、ボス部で32゜としたため、羽根の全
体形状は半径方向に対して湾曲した局面形状とな
り、従来の平面形状の羽根にくらべて非常に曲げ
強度が増加している。そのため、従来品では3mm
厚以上の板を使わなければいけなかつた羽根に対
しても2mm程度の板で羽根を構成すれば良いの
で、材料コストが非常に下げられる。又、羽根厚
みを薄く出来るため、羽根車の重量の軽減化が図
れ、このためモータで駆動することが可能とな
り、省エネルギ化が図れる。又、羽根負圧面の境
界層を強く圧縮できる構造にしたため、羽根面上
に生じる二次流れも抑制できるため、効率を向上
することができるなどの利点も有する。なお、こ
の実施例は羽根枚数が3枚のものについて述べた
が、必須パラメータを上記のように構成すれば、
羽根枚数によらず、同様の効果が期待できる。
Looking at the axial flow impeller of this example from the viewpoint of strength, it basically has a structure in which the center points of the chord lines are arranged on a truncated conical surface, and the distribution of the warp angle θ is 24.5° at the outer circumference of the blade. Because the angle is set at 32 degrees at the boss, the overall shape of the blade is curved in the radial direction, resulting in significantly increased bending strength compared to conventional planar blades. Therefore, the conventional product has a
In contrast to blades that would otherwise require the use of thicker plates, the blades can now be constructed from plates of approximately 2 mm, significantly reducing material costs. Furthermore, since the thickness of the blades can be reduced, the weight of the impeller can be reduced, which allows it to be driven by a motor, resulting in energy savings. Furthermore, since the structure is such that the boundary layer on the negative pressure surface of the blade can be strongly compressed, secondary flow generated on the blade surface can also be suppressed, which has the advantage of improving efficiency. Although this embodiment has been described with three blades, if the essential parameters are configured as described above,
Similar effects can be expected regardless of the number of blades.

[発明の効果] (1) 以上のように、この発明によれば、回転軸を
中心とする半径Rの円筒面で羽根車を切断した
時の断面における翼弦線中心点PRと、羽根の
ボス部を半径Rbの円筒面で切断した時の断面
における翼弦線中心点Pbをとおり回転軸と直
交する平面Scとの距離をLsとした時、気流の
吸込み側を正方向とした座標系において翼弦線
中心点PRをSc平面に対して常に正方向に位置
させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値をδz =12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、回転軸と直交する平面に羽根車を投影
した時の投影面において、羽根のボス部を半径
Rbの円筒面で切断した時の断面における翼弦
線中心点をPb′、回転軸を原点Oとし、O点と
Pb′点を結ぶ直線をX軸とした座標系で、羽根
を半径Rの円筒面で切断した時の翼弦線中心点
をPR′として直線PR′−OとX軸のなす角度をδ〓
とした場合、δ〓の半径方向分布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜ かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その
断面を2次元平面に展開して得られる展開図に
おいて、その羽根断面におけるそり線の形状を
円弧形状とし、その円弧を形成するための中心
角をθとした場合、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb (θt:羽根チツプでのそり角、θb:羽根ボス部
でのそり角)で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜
37゜、θt<θbとし、羽根の翼弦線中心点PRの空
間分布を規定する必須パラメータである吸込み
側への前傾角δz、回転方向の前進角δ〓、および
そり角θを最適化して軸流羽根車を構成したの
で、広い有効動作領域にわたり、大風量、高静
圧でしかも騒音を大幅に低減できる軸流羽根車
が得られる効果がある。
[Effects of the Invention] (1) As described above, according to the present invention, the chord line center point P Coordinates with the suction side of the airflow in the positive direction, where Ls is the distance from the plane Sc passing through the chord line center point Pb and perpendicular to the rotation axis in the cross section when the boss part of is cut by a cylindrical surface with radius Rb In the system, the chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the Sc plane, and the value of δz that can be expressed as δz = tan -1 Ls/R - Rb is set to δz = 12.5° to 32.5°, and When the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the radius of the boss part of the blade is
The center point of the chord line in the cross section when cut by the cylindrical surface of Rb is Pb', the rotation axis is the origin O, and the O point and
In a coordinate system with the straight line connecting points Pb' as the X axis, the chord line center point when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is P R ', and the angle between the straight line P R '-O and the X axis is δ〓
In the case of
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained from the developed view, if the shape of the warp line in the cross section of the blade is an arc shape, and the central angle for forming the arc is θ, then the radial distribution of θ is as follows: θ = (θt - θb) × Given by (R-Rb)/(Rt-Rb)+θb (θt: warp angle at the blade tip, θb: warp angle at the blade boss), θt=20°~30°, θb=27°~
37°, θt < θb, and the forward inclination angle δz toward the suction side, the advance angle δ〓 in the rotational direction, and the warp angle θ, which are essential parameters that define the spatial distribution of the blade chord line center point P R, are optimized. Since the axial flow impeller is configured in this manner, it is possible to obtain an axial flow impeller that can operate over a wide effective operating range, have large air volume, high static pressure, and significantly reduce noise.

(2) またこの発明の別の発明に係る軸流羽根車
は、回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根
車を切断した時の断面における翼弦線中心点
PRと、羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断
した時の断面における翼弦線中心点Pbをとお
り上記回転軸と直交する平面Scとの距離をLs
とした時、気流の吸込み側を正方向とした座標
系において上記翼弦線中心点PRを上記Sc平面
に対して常に正方向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値をδz =12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を
投影した時の投影面において、上記羽根のボス
部を半径Rbの円筒面で切断した時の断面にお
ける翼弦線中心点Pb′とし、上記回転軸を原点
Oとして、上記O点とPb′点を結ぶ直線をX軸
とした座標系で、上記羽根を半径Rの円筒面で
切断した時の翼弦線中心点をPR′として直線
PR′−OとX軸のなす角度をδ〓とした場合、δ〓
の半径方向分布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その
断面を2次元平面に展開して得られる展開図に
おいて、羽根の翼弦線と、上記回転軸と平行で
上記羽根の前縁部を通る直線との成す角度をξ
とするとき、ξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽
根ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜
〜72゜、ξb=53゜〜63゜、ξt>ξbとし、羽根の翼
弦線中心点PRの空間分布を規定する必須パラ
メータである吸込み側への前傾角δz、回転方向
の前進角δ〓およびくいちがい角ξを最適化して
軸流羽根車を構成したので、広い有効動作領域
にわたり、大風量、高静圧でしかも騒音を大幅
に低減できる軸流羽根車が得られる効果があ
る。
(2) An axial flow impeller according to another aspect of the present invention has a chord line center point in a cross section when the impeller is cut along a cylindrical surface with a radius R centered on the rotation axis.
Ls
Then, in a coordinate system with the suction side of the airflow in the positive direction, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and it is expressed as δz = tan -1 Ls / R - Rb. The value of δz that can be obtained is δz = 12.5° to 32.5°, and the boss portion of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotational axis. In a coordinate system where the center point of the chord line in the cross section is Pb', the rotation axis is the origin O, and the straight line connecting the O point and the Pb' point is the X axis, the blade is cut on a cylindrical surface with a radius R. When P R ′ is the center point of the chord line, draw a straight line.
If the angle between P R ′−O and the X axis is δ, then δ
The radial distribution of
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by unfolding, the angle formed by the chord line of the blade and a straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade is ξ
When , the radial distribution of ξ is: ξ = (ξt - ξb) x (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb (ξt: wedge angle at the blade tip, ξb: wedge angle at the blade boss) ), ξt = 62° to 72°, ξb = 53° to 63°, ξt > ξb, and the forward inclination angle toward the suction side is an essential parameter that defines the spatial distribution of the blade chord center point P R. The axial flow impeller is constructed by optimizing δz, the advance angle in the rotational direction δ〓, and the stagger angle ξ, so the axial flow impeller can span a wide effective operating range, produce large air volume, high static pressure, and significantly reduce noise. There is an effect that can be obtained.

(3) またこの発明のさらに別の発明は、上記(1)の
発明に、さらに上記展開図において、羽根の翼
弦線と、上記回転軸と平行で上記羽根の前縁部
を通る直線との成す角度をξとするとき、ξの
半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽
根ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜
〜72゜、ξb=53゜〜63゜、ξt>ξbという条件を加
え、(1)の発明に加えてそり角θ、くいちがい角
ξを最適化して軸流羽根車を構成したので、広
い有効動作領域にわたり、大風量、高静圧でし
かも騒音を大幅に低減できる軸流羽根車が得ら
れる効果を助長するものある。
(3) Still another invention of the present invention provides the above-mentioned invention (1), furthermore, in the developed view, the chord line of the blade and the straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade. When the angle formed by By adding the conditions ξt = 62° to 72°, ξb = 53° to 63°, and ξt > ξb, in addition to invention (1), the warp angle θ and the wedge angle ξ can be optimized. Since the axial flow impeller is constructed using the above-mentioned method, it is possible to obtain an axial flow impeller that can operate over a wide effective range, have a large air volume, high static pressure, and significantly reduce noise.

(4) またこの発明のさらに別の発明は、上記(3)の
発明に、さらに上記展開図において、上記羽根
の翼弦線をL、羽根と羽根との同一半径点にお
けるピツチをTとしたとき、各半径点における
TとLの比をT/L=1〜1.1という条件を加
え、(3)の発明に加えて羽根ピツチを最適化して
軸流羽根車を構成したので、大風量、高静圧で
しかも騒音を大幅に低減できる軸流羽根車が得
られる効果をより助長するものである。
(4) Still another invention of the present invention is based on the invention of (3) above, and further provides that, in the developed view, the chord line of the blades is L, and the pitch between the blades at the same radius point is T. At this time, we added the condition that the ratio of T and L at each radius point is T/L = 1 to 1.1, and in addition to invention (3), we configured an axial flow impeller by optimizing the blade pitch, resulting in a large air volume, This further enhances the effect of an axial flow impeller that can achieve high static pressure and significantly reduce noise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明における軸流羽根車の一実施
例を示す斜視図、第2図はこの発明の一実施例に
係り、回転軸と直交する平面に羽根を投影したと
きの投影図、第3図は、第2図におけるボス部翼
弦線中心点Pb′から外周部翼弦線中心点Pt′までの
半径方向への軌跡Pb′−PR′−Pt′について、任意
の半径Rにおける翼弦線中心点PRを平面OX面に
半径Rで回転投影した翼弦線中心点PRの半径方
向分布、及び羽根の同一位置での断面を示す断面
図、第4図はこの発明の一実施例に係り、翼弦線
中心点PRを相対的な原点として、羽根面を形成
したとき、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その
断面を2次元平面に展開して得られる展開図、第
5図は一実施例に係る羽根車を示す平面図、第6
図a,bは各々前傾角δzに対する騒音レベル(ホ
ン)、最小比騒音レベルKs(ホン)のグラフ、第
7図は羽根チツプでの前進角δ〓に対する最小比騒
音レベルKs(ホン)のグラフ、第8図はθb=32゜
としたときのθtに対する最小比騒音レベルKs(ホ
ン)を示すグラフ、第9図は羽根チツプでのくい
ちがい角ξtに対する最小比騒音レベルKs(ホン)
を示すグラフ、第10図は従来の軸流羽根車の要
部を示す平面図、第11図は羽根に対する流れの
相対的関係を示す羽根断面図で、第10図のXI−
XI線断面図、第12図は種々の翼弦線中心線の吸
い込み方向への前傾角δzにおいて、流量係数に対
する全圧係数及び騒音(ホン)を示す特性図、第
13図は一実施例に係る羽根の側面図、第14
図、第15図はそれぞれ羽根面での流れを説明す
る説明図、第16図a,bは前進角がある場合と
ない場合の流れを説明する説明図、第17図は
種々の前進角δ〓における流量係数と圧力係数の関
係を示す特性図である。 1……羽根、1′……平面投影図における羽根、
1a……羽根先端部、1a′……平面投影図におけ
る羽根先端部、1b……羽根前縁部、1b′……平
面投影図における羽根前縁部、1c……羽根後縁
部、1c′……平面投影図における羽根後縁部、1
d……羽根外周部、1d′……平面投影図における
羽根外周部、2……ボス部、3……回転軸。な
お、図中、同一符号は同一、又は、相当部分を示
す。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an axial flow impeller according to the present invention, and FIG. Figure 3 shows the trajectory Pb'-P R '-Pt' in the radial direction from the chord line center point Pb' of the boss section to the outer chord line center point Pt ' in Fig. 2 at an arbitrary radius R. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the radial distribution of the chord line center point P R which is rotationally projected onto the plane OX surface with a radius R , and the cross section at the same position of the blade. According to one embodiment, when a blade surface is formed with the chord line center point P R as the relative origin, the blade is cut by a cylindrical surface with a radius R, and the cross section is developed into a two-dimensional plane. A developed view, FIG. 5 is a plan view showing an impeller according to an embodiment, and FIG.
Figures a and b are graphs of the noise level (hon) and minimum specific noise level Ks (hon) as a function of the forward inclination angle δ z , respectively, and Figure 7 shows the minimum specific noise level Ks (hon) as a function of the advance angle δ〓 at the blade tip. Graph, Figure 8 is a graph showing the minimum specific noise level Ks (hon) versus θt when θb = 32°, Figure 9 is a graph showing the minimum specific noise level Ks (hon) versus the wedge angle ξt at the blade tip.
10 is a plan view showing the main parts of a conventional axial flow impeller, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the blade showing the relative relationship of the flow to the blade.
12 is a characteristic diagram showing the total pressure coefficient and noise (hon) with respect to the flow coefficient at various forward inclination angles δ z of the chord center line in the suction direction, and FIG. 13 is an example Side view of the blade according to the 14th
15 are explanatory diagrams each explaining the flow on the blade surface, FIGS. 16 a and b are explanatory diagrams explaining the flow with and without an advance angle, and FIG. 17 is an explanatory diagram explaining the flow with and without an advance angle. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the flow rate coefficient and the pressure coefficient at 1...Blade, 1'...Blade in plan projection view,
1a...Blade tip, 1a'...Blade tip in plan view, 1b...Blade leading edge, 1b'...Blade leading edge in plan view, 1c...Blade trailing edge, 1c' ...Blade trailing edge in plan projection view, 1
d...Blade outer circumference, 1d'...Blade outer circumference in plan projection, 2...Boss portion, 3...Rotation axis. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根車
を切断した時の断面における翼弦線中心点PRと、
羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断した時の
断面における翼弦線中心点Pbをとおり上記回転
軸と直交する平面Scとの距離をLsとした時、気
流の吸込み側を正方向とした座標系において上記
翼弦線中心点PRを上記Sc平面に対して常に正方
向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値を δz=12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を投
影した時の投影面において、上記羽根のボス部を
半径Rbの円筒面で切断した時の断面における翼
弦線中心点をPb′とし、上記回転軸を原点Oとし
て、上記O点とPb′点を結ぶ直線をX軸とした座
標系で、上記羽根を半径Rの円筒面で切断した時
の翼弦線中心点をPR′として直線PR′−Oと上記
X軸のなす角をδ〓とした場合、δ〓の半径方向分布
を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その断
面を2次元平面に展開して得られる展開図におい
て、その羽根断面におけるそり線の形状を円弧形
状とし、その円弧を形成するための中心角をθと
した場合、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb (θt:羽根チツプでのそり角、θb:羽根ボス部で
のそり角)で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜37゜

θt<θbとしたことを特徴とする軸流羽根車。 2 回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根車
を切断した時の断面における翼弦線中心点PRと、
羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断した時の
断面における翼弦線中心点Pbをとおり上記回転
軸と直交する平面Scとの距離をLsとした時、気
流の吸込み側を正方向とした座標系において上記
翼弦線中心点PRを上記Sc平面に対して常に正方
向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値を δz=12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を投
影した時の投影面において、上記羽根のボス部を
半径Rbの円筒面で切断した時の断面における翼
弦線中心点をPb′とし、上記回転軸を原点Oとし
て、上記0点とPb′点を結ぶ直線をX軸とした座
標系で、上記羽根を半径Rの円筒面で切断した時
の翼弦線中心点をPR′として直線PR′−Oと上記
X軸のなす角度をδ〓とした場合、δ〓の半径方向分
布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その断
面を2次元平面に展開して得られる展開図におい
て、羽根の翼弦線と、上記回転軸と平行で上記羽
根の前縁部を通る直線との成す角度をξとすると
き、ξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽根
ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜〜72゜、
ξb=53゜〜63゜、ξtξbとしたことを特徴とする軸
流羽根車。 3 回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根車
を切断した時の断面における翼弦線中心点PRと、
羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断した時の
断面における翼弦線中心点Pbをとおり上記回転
軸と直交する平面Scとの距離をLsとした時、気
流の吸込み側を正方向とした座標系において上記
翼弦線中心点PRを上記Sc平面に対して常に正方
向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値を δz=12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を投
影した時の投影面において、上記羽根のボス部を
半径Rbの円筒面で切断した時の断面における翼
弦線中心点をPb′とし、上記回転軸を原点Oとし
て、上記O点とPb′点を結ぶ直線をX軸とした座
標系で、上記羽根を半径Rの円筒面で切断した時
の翼弦線中心点をPR′として直線PR′−Oと上記
X軸のなす角度をδ〓とした場合、δ〓の半径方向分
布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その断
面を2次元平面に展開して得られる展開図におい
て、その羽根断面におけるそり線の形状を円弧形
状とし、その円弧を形成するための中心角をθと
した場合、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb (θt:羽根チツプでのそり角、θb:羽根ボス部で
のそり角)で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜37゜

θt<θbとし、 上記展開図において、羽根の翼弦線と、上記回
転軸と平行で上記羽根の前縁部を通る直線との成
す角度をξとするとき、ξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽根
ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜〜72゜、
ξb=53゜〜63゜、ξtξbとしたことを特徴とする軸
流羽根車。 4 回転軸を中心とする半径Rの円筒面で羽根車
を切断した時の断面における翼弦線中心点PRと、
羽根のボス部を半径Rbの円筒面で切断した時の
断面における翼弦線中心点Pbをとおり上記回転
軸と直交する平面Scとの距離をLsとした時、気
流の吸込み側を正方向とした座標系において上記
翼弦線中心点PRを上記Sc平面に対して常に正方
向に位置させ、 δz=tan-1Ls/R−Rbで表現できるδzの値を δz=12.5゜〜32.5゜とし、 かつ、上記回転軸と直交する平面に羽根車を投
影した時の投影面において、上記羽根のボス部を
半径Rbの円筒面で切断した時の断面における翼
弦線中心点をPb′とし、上記回転軸を原点Oとし
て、上記O点とPb′点を結ぶ直線をX軸とした座
標系で、上記羽根を半径Rの円筒面で切断した時
の翼弦線中心点をPR′として直線PR′−Oと上記
X軸のなす角度をδ〓とした場合、δ〓の半径方向分
布を、 δ〓=δ〓t×R−Rb/Rt−Rb (Rt:羽根チツプ半径、Rb:羽根ボス半径、
δ〓t:直線Pt′−OとX軸のなす角度)で与え、 δ〓t=40゜〜50゜とし、 かつ、羽根を半径Rの円筒面で切断し、その断
面を2次元平面に展開して得られる展開図におい
て、その羽根断面におけるそり線の形状を円弧形
状とし、その円弧を形成するための中心角をθと
した場合、θの半径方向分布を、 θ=(θt−θb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+θb (θt:羽根チツプでのそり角、θb:羽根ボス部で
のそり角)で与え、θt=20゜〜30゜、θb=27゜〜37゜

θt<θbとし、 上記展開図において、羽根の翼弦線と、上記回
転軸と平行で上記羽根の前縁部を通る直線との成
す角度をξとするとき、ξの半径方向分布を、 ξ=(ξt−ξb)×(R−Rb)/(Rt−Rb)+ξb (ξt:羽根チツプでのくいちがい角、ξb:羽根
ボス部でのくいちがい角)で与え、ξt=62゜〜72゜、
ξb=53゜〜63゜、ξtξbとし、上記展開図におい
て、上記羽根の翼弦長をL、羽根と羽根との同一
半径点におけるピツチをTとしたとき、各半径点
におけるTとLの比をT/L=1〜1.1としたこ
とを特徴とする軸流羽根車。
[Claims] 1. A chord line center point P R in a cross section when the impeller is cut on a cylindrical surface with a radius R centered on the rotation axis;
When the distance from the chord line center point Pb of the cross section of the blade boss section cut by a cylindrical surface with radius Rb to the plane Sc perpendicular to the axis of rotation is Ls, the suction side of the airflow is the positive direction. In the coordinate system, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and the value of δ z that can be expressed as δ z = tan -1 Ls/R-Rb is δ z = 12.5° ~32.5°, and on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the chord line center point of the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb is Pb', in a coordinate system with the rotation axis as the origin O and the straight line connecting the O point and the Pb' point as the X axis, the chord line center point when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is If the angle between the straight line P R ′-O and the above X axis is δ as P R ′, then the radial distribution of δ is δ = δ t ×R-Rb/Rt-Rb (Rt: blade Chip radius, Rb: Blade boss radius,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by the expansion, if the shape of the warp line in the cross section of the blade is a circular arc shape, and the central angle for forming the circular arc is θ, then the radial distribution of θ is expressed as θ=(θt−θb )×(R-Rb)/(Rt-Rb)+θb (θt: Warp angle at the blade tip, θb: Warp angle at the blade boss), θt=20°~30°, θb=27°~ 37°,
An axial flow impeller characterized in that θt<θb. 2 The chord line center point P R in the cross section when the impeller is cut on a cylindrical surface with radius R centered on the rotation axis,
When the distance from the chord line center point Pb of the cross section of the blade boss section cut by a cylindrical surface with radius Rb to the plane Sc perpendicular to the axis of rotation is Ls, the suction side of the airflow is the positive direction. In the coordinate system, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and the value of δ z that can be expressed as δ z = tan -1 Ls/R-Rb is δ z = 12.5° ~32.5°, and on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the chord line center point of the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb is Pb', in a coordinate system with the rotation axis as the origin O and the straight line connecting the 0 and Pb' points as the X axis, the chord line center point when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is If the angle between the straight line P R ′-O and the above X axis is δ as P R ′, then the radial distribution of δ is δ = δ t ×R-Rb/Rt-Rb (Rt: blade Chip radius, Rb: Blade boss radius,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by unfolding, when the angle formed by the chord line of the blade and a straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade is ξ, the radial distribution of ξ is expressed as ξ= Given by (ξt - ξb) x (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb (ξt: bite angle at the blade tip, ξb: bite angle at the blade boss), ξt = 62° to 72°,
An axial flow impeller characterized in that ξb=53° to 63° and ξtξb. 3 The chord line center point P R in the cross section when the impeller is cut on a cylindrical surface with radius R centered on the rotation axis,
When the distance from the chord line center point Pb of the cross section of the blade boss section cut by a cylindrical surface with radius Rb to the plane Sc perpendicular to the axis of rotation is Ls, the suction side of the airflow is the positive direction. In the coordinate system, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and the value of δ z that can be expressed as δ z = tan -1 Ls/R-Rb is δ z = 12.5° ~32.5°, and on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the chord line center point of the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb is Pb', in a coordinate system with the rotation axis as the origin O and the straight line connecting the O point and the Pb' point as the X axis, the chord line center point when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is If the angle between the straight line P R ′-O and the above X axis is δ as P R ′, then the radial distribution of δ is δ = δ t ×R-Rb/Rt-Rb (Rt: blade Chip radius, Rb: Blade boss radius,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by the expansion, if the shape of the warp line in the cross section of the blade is a circular arc shape, and the central angle for forming the circular arc is θ, then the radial distribution of θ is expressed as θ=(θt−θb )×(R-Rb)/(Rt-Rb)+θb (θt: Warp angle at the blade tip, θb: Warp angle at the blade boss), θt=20°~30°, θb=27°~ 37°,
When θt<θb and in the above development diagram, the angle between the chord line of the blade and a straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade is ξ, then the radial distribution of ξ is ξ = (ξt - ξb) × (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb (ξt: Bite angle at the blade tip, ξb: Bite angle at the blade boss), ξt = 62° to 72°,
An axial flow impeller characterized in that ξb=53° to 63° and ξtξb. 4 The chord line center point P R in the cross section when the impeller is cut on a cylindrical surface with radius R centered on the rotation axis,
When the distance from the chord line center point Pb of the cross section of the blade boss section cut by a cylindrical surface with radius Rb to the plane Sc perpendicular to the axis of rotation is Ls, the suction side of the airflow is the positive direction. In the coordinate system, the above chord line center point P R is always located in the positive direction with respect to the above Sc plane, and the value of δ z that can be expressed as δ z = tan -1 Ls/R-Rb is δ z = 12.5° ~32.5°, and on the projection plane when the impeller is projected onto a plane perpendicular to the rotation axis, the chord line center point of the cross section when the boss part of the blade is cut by a cylindrical surface with radius Rb is Pb', in a coordinate system with the rotation axis as the origin O and the straight line connecting the O point and the Pb' point as the X axis, the chord line center point when the blade is cut by a cylindrical surface with radius R is If the angle between the straight line P R ′-O and the above X axis is δ as P R ′, then the radial distribution of δ is δ = δ t ×R-Rb/Rt-Rb (Rt: blade Chip radius, Rb: Blade boss radius,
δ〓 t : Angle between the straight line Pt'- O and the In the developed view obtained by the expansion, if the shape of the warp line in the cross section of the blade is a circular arc shape, and the central angle for forming the circular arc is θ, then the radial distribution of θ is expressed as θ=(θt−θb )×(R-Rb)/(Rt-Rb)+θb (θt: Warp angle at the blade tip, θb: Warp angle at the blade boss), θt=20°~30°, θb=27°~ 37°,
When θt<θb and in the above development diagram, the angle between the chord line of the blade and a straight line parallel to the rotation axis and passing through the leading edge of the blade is ξ, then the radial distribution of ξ is ξ = (ξt - ξb) × (R - Rb) / (Rt - Rb) + ξb (ξt: Bite angle at the blade tip, ξb: Bite angle at the blade boss), ξt = 62° to 72°,
ξb = 53° to 63°, ξtξb, and in the above development diagram, when the chord length of the blade is L and the pitch between the blades at the same radius point is T, the ratio of T and L at each radius point is An axial flow impeller characterized in that T/L is 1 to 1.1.
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JPS53115911A (en) * 1977-03-19 1978-10-09 Daikin Ind Ltd Axial-flow fan
JPS53116512A (en) * 1977-03-23 1978-10-12 Hitachi Ltd Axial flow impeller

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