JPH0772559B2

JPH0772559B2 - 軸流ファン構造

Info

Publication number: JPH0772559B2
Application number: JP63326131A
Authority: JP
Inventors: 知史樋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH02173395A

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
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
して送風機が配置されていて、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
トの薄形化で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７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、そ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制御されているが、
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。

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」が加えられた状態で成形される。しかも、翼である
ブレードｂ…の周端部b₂側は、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、同
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。

ところでこのような軸流ファンのファン直流をD₀とした
とき、ブレードｂの吹出側後縁のファン内径D₁は、すな
わち根元部β_１の端末全てがボスハブａに固着されると
ころから、ボスハブａ自体の直径と同じである。そのた
め、このような軸流ファンにおける吸込側と吹出側にお
けるファン内外径比D₁/D₀を変えることができない。上
記ファン内外径比は、流体性能および送風騒音と密接な
関係にあり、ファン自体の性能向上および騒音低下を図
るため、あるいは室外ユニット内に配置した状態で熱交
換器など他の構成部品との相対配置，据付けスペース他
の条件によっては必ずしもその設定比が最適とは限らな
い。不適のものであれば、当然、流体性能の低下による
電動モータの消費電力増大や送風騒音の増大などの不具
合を招いてしまう。

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、種々のファン内外径比を実測した
結果、最適範囲内に設定でき、大風量を確保するととも
に低騒音化を図り、電動モータの消費電力が少なくてす
む軸流ファン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、円筒状のボスハブと、このボスハブ
の周面に沿って突設される複数の半径方向リブと、これ
ら半径方向リブの先端部と上記ボスハブの周面との間に
略三角状をなすように架設される補助翼リブと、これら
半径方向リブと補助翼リブとがなす開口側面を開成する
傾斜面ボスプレートと、その根元部の前側が上記ボスハ
ブの周面に、中間部が上記傾斜面ボスプレートに沿い、
かつ後側が上記半径方向リブの先端部に連なるように固
着される複数枚の翼であるブレードとを具備し、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、ファン直径をD₀,ファン全高をＨとしたとき、H/D₀
＝0.25〜0.3であり、かつ上記傾斜面ボスプレートの先
端部直径である吹出側後縁のファン内径をD₁としたと
き、ファン内外径比D₁/D₀＝0.35〜0.45の範囲内にある
ことを特徴とする軸流ファン構造である。

（作用）このようにして構成することにより、騒音レベルおよび
電動モータの消費電力レベルが低下する。

（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が用いら
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の接線と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、それぞ補助翼リブ14……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15が閉成
するよう取着される。上記ブレード12の根元側12aは、
その大部分をなす中間部が上記傾斜面ボスプレート15に
一体に固着され、かつこれより前側へ突出する部分12
a′は上記ボスハブ11の周面に直接固着される。そして
根元部12aの後側は、上記半径方向ブ13の先端部と連な
るよう固着される。

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」が加えられていて、ブレード12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12a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。

なおここで、第３図および第４図に示すように、ファン
直径をD₀（mm），ファン全高をＨ（mm）としたとき、H/
D₀＝0.25〜0.3の範囲内となるよう設定する。一方、上
記傾斜面ボスプレート15の先端部直径であるブレード12
の吹出側後縁のファン内径をD₁（mm）としたとき、ファ
ン内外径比がD₁/D₀＝0.35〜0.45の範囲内となるよう設
定する。好ましくは、ファン内外径比をD₁/D₀＝0.375〜
0.435の範囲内となるよう設定するとよい。

なお第５図に示すように、上記ボスハブ11を吸込側から
見ると、その中心部である回転軸嵌着部11a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
０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が
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
た空気が覆面上で昇圧する。したがって表面に境界層を
押し付ける作用をなし、この発明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β_２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_１と流出角β_２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β_１と流
出角β_２が小さくなる。たとえば内周側において、β_１
＝30〜40゜β_２＝40〜60゜としたとき、外周側において
は、β_１＝25〜15゜，β_２＝40〜25゜となる。このよう
に、極大点曲線Ｒ−Ｒから内周側と外周側とで流入角β
_１と流出角β_２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の位置が根元部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12a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ある根元部12a
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、ミックスブレード効果を奏する。

なお、上述した構成の室外ユニットに軸流ファン10を備
えた送風機４を駆動し、上記吹出口６における軸流ファ
ン10の吹出風量が常に1600m³/hを保持し、かつファン直
径をD₀（mm），ファン全高をＨ（mm）としたとき、H/D₀
＝0.25〜0.3の範囲内となるよう設定する。そしてこの
ような基本条件の他に、上記ブレード12の吹出側におけ
るファン内外径比D₁/D₀を種々変えたものを用意し、そ
のときの騒音発生程度および電動モータの消費電力量を
実測した。その結果は第６図に示すようになった。図か
らも明らかなように、ファン内外径比D₁/D₀＝0.35〜0.4
5の範囲内にあるとき、送風騒音が低下するとともに上
記電動モータ９の消費電力が少なくてすむことが判明し
た。さらに好ましくは、ファン内外径比D₁/D₀＝0.375〜
0.435の範囲内にあるとき、より良い結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ブレードの根元部
を、ボスハブと傾斜面ボスプレートおよび半径方向リブ
に連なるように固着し、かつブレードの翼面全体を３次
元的に曲成するとともに、ファン直径とファン全高との
比および吹出側のファン内外径比を最適範囲内に設定し
たので、ブレードの根元部においても遠心翼作用を得
て、送風機として機能する。そして、翼面での昇圧作用
を確保して吹出面積の増大を得、しかも従来と同一外径
のファンと比較して遥かに低騒音化を図れるとともに、
ファンを駆動する電動モータと消費電力の低減化を図れ
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出側正面
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図はファン内外径比に対す
る騒音レベルおよび電動モータ消費電力レベルの特性
図、第７図は本発明の従来例を示す軸流ファンの正面図
である。 11……ボスハブ、12……ブレード、12a……（ブレード
の）根元部、15……傾斜面ボスプレート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のボスハブと、このボスハブの周面
に沿って突設される複数の半径方向リブと、これら半径
方向リブの先端部と上記ボスハブの周面との間に略三角
状をなすように架設される補助翼リブと、これら半径方
向リブと補助翼リブとがなす開口側面を閉成する傾斜面
ボスプレートと、その根元部の前側が上記ボスハブの周
面に、中間部が上記傾斜面ボスプレートに沿い、かつ後
側が上記半径方向リブの先端部に連なるように固着され
る複数枚の翼であるブレードとを具備し、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、ファン直径をD₀,ファン全高Ｈとしたとき、H/D
＝0.25〜0.3であり、かつ上記傾斜面ボスプレートの先
端部直径である吹出側後縁のファン内径をD₁としたと
き、ファン内外径比D₁/D₀＝0.35〜0,45の範囲内にある
ことを特徴とする軸流ファン構造。