JPH10141286A - 軸流ファン - Google Patents

軸流ファン

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JPH10141286A
JPH10141286A JP8300181A JP30018196A JPH10141286A JP H10141286 A JPH10141286 A JP H10141286A JP 8300181 A JP8300181 A JP 8300181A JP 30018196 A JP30018196 A JP 30018196A JP H10141286 A JPH10141286 A JP H10141286A
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blades
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誠司 佐藤
Tadashi Onishi
正 大西
Shimei Tei
志明 鄭
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades
    • F04D29/384—Blades characterised by form

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気の羽根への流入角度が変動した場合であ
っても、羽根面からの剥離を可及的に抑制し得る軸流フ
ァンを提供する。 【解決手段】 ハブの外周に複数の羽根２，２・・を設
けてなる軸流ファンにおいて、前記各羽根２におけるフ
ァン中心から任意の距離での断面形状を、羽根前縁２ａ
から徐々に羽根厚さが厚くなり、その後羽根後縁２ｂに
かけて徐々に羽根厚さが薄くなるように設定するととも
に、前記羽根厚さが最大となる位置の前記羽根前縁２ａ
からの反り線長さをＬとし、前記任意の距離における羽
根前縁２ａから羽根後縁２ｂまでの反り線長さをＬ0と
したとき、Ｌ／Ｌ0＝０．２７〜０．３５の範囲に設定
して、空気の羽根２への流入角度が変動しても空力性能
が低下しないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、空気調和機用室
外機等に用いられる軸流ファンに関し、さらに詳しくは
羽根形状を改善した軸流ファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、軸流ファンは、空気調和機用
室外機の送風装置として用いられてきている。
【０００３】即ち、図１１および図１２に示すように、
空気調和機用室外機は、ハブ１の外周に複数枚（例え
ば、３枚）の羽根２，２，２を設けてなる軸流ファンＡ
を内蔵しており、該軸流ファンＡの吸込側には横断面Ｌ
字状の熱交換器Ｂが配設されるとともに、前記軸流ファ
ンＡの吹出側には桟形状の吹出グリルＣが配設されてい
る。符号Ｄは圧縮機、Ｅは軸流ファンＡおよび熱交換器
Ｂが配設されている熱交換室Ｆと圧縮機Ｄが配設されて
いる機械室Ｇとを仕切る仕切板である。
【０００４】一方、従来からよく知られている軸流ファ
ンの羽根２は、図１３に示すように、その前縁２ａから
後縁２ｂにかけてほぼ同一の羽根厚さを有して構成され
ているものがある（例えば、特開昭５５−１１２８９８
号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公知例のような構
成の軸流ファンの場合、羽根２の前縁２ａへ最適な角度
（即ち、実線矢印で示す角度）で空気が流入するように
羽根形状が設計されることとなっている。
【０００６】ところが、上記したような構成の空気調和
機用室外機の場合、機械室Ｇ側は閉塞されているため熱
交換器Ｂの２面から吸込空気は吸い込まれることとなっ
ており、軸流ファンＡに流入する空気の方向が変動し易
い。また、暖房運転時には蒸発器として作用している熱
交換器Ｂに着霜するため、該着霜による流通抵抗の不均
一化に起因して軸流ファンＡに流入する空気の方向が変
動する。
【０００７】従って、空気の羽根２への流入角度も変動
することとなり、羽根２の周りの流れが必ずしも最適な
状態とはならなくなる。つまり、羽根前縁２ａから流入
する空気が、図１３において点線矢印で示すように、設
計角度よりも大きい角度あるいは小さい角度で流入する
こととなり、気流が羽根面から剥離し、その結果ファン
の空力性能を低下させたり、空力騒音を増大させること
となるのである。
【０００８】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、空気の羽根への流入角度が変動した場合であって
も、羽根面からの気流剥離を可及的に抑制し得る軸流フ
ァンを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、ハブ１の外
周に複数の羽根２，２・・を設けてなる軸流ファンにお
いて、前記各羽根２におけるファン中心から任意の距離
での断面形状を、羽根前縁２ａから徐々に羽根厚さが厚
くなり、その後羽根後縁２ｂにかけて徐々に羽根厚さが
薄くなるように設定するとともに、前記羽根厚さが最大
となる位置の前記羽根前縁２ａからの反り線長さをＬと
し、前記任意の距離における羽根前縁２ａから羽根後縁
２ｂまでの反り線長さをＬ0としたとき、Ｌ／Ｌ0＝０．
２７〜０．３５の範囲に設定している。
【００１０】上記のように構成したことにより、空力特
性に優れたエアロフォイル羽根形状が得られるため、空
気の流入角度が変動したとしても、羽根面からの気流剥
離が抑制されることとなり、ファンの空力性能の向上お
よび空力騒音の低減を図ることができる。なお、Ｌ／Ｌ
0＜０．２７となると、羽根厚さが最大となる位置が羽
根前縁２ａ側に寄りすぎることとなって、流入空気の剥
離が早く起きるし、Ｌ／Ｌ0＞０．３５となると、羽根
厚さが最大となる位置が羽根後縁２ｂ側に寄りすぎるこ
ととなって、回転方向後ろ側の羽根２への空気流入通路
が制限されることとなり、空力騒音が大きくなる（図４
参照）。
【００１１】本願発明の基本構成において、前記羽根厚
さの最大値ｔｍａｘと前記反り線長さＬ0との比ｔｍａ
ｘ／Ｌ0を０．０４〜０．１２の範囲に設定した場合、
羽根２の反り線長さＬ0に対する羽根厚さの最大値ｔｍ
ａｘとの比がエアロフォイル羽根形状として最適な状態
となり、空力性能向上に大いに寄与する。
【００１２】また、前記羽根厚さの最大値ｔｍａｘと前
記反り線長さＬ0との比ｔｍａｘ／Ｌ0を、ファン中心か
らの距離Ｒの２倍とファン外径Ｄ0との比が大きくなる
にしたがって小さくなるように設定した場合、羽根２の
外周に近づくにしたがって羽根厚さの最大値ｔｍａｘが
少なくとも小さくなり、羽根２の外周端２ｅからの流入
空気の剥離が効果的に防止できる。
【００１３】また、前記各羽根２の圧力面２ｃにおける
外周側に、羽根外周端２ｅから所定寸法Ｓだけ内側に寄
った位置までの間を滑らかに削り取った湾曲面２ｇを形
成した場合、羽根外周端２ｅからの空気流入が滑らかと
なり、羽根外周側２ｅ付近での気流剥離を抑制できる。
この場合において、前記羽根２の最大厚さ位置を結ぶ羽
根付根２ｆから羽根外周端２ｅまでの曲線Ｘの長さをＷ
0としたとき、該曲線Ｘ上においてＳ／Ｗ0＝０．１６〜
０．２５の範囲に設定すれば、羽根外周側での気流剥離
をより効果的に抑制できる（図５参照）。
【００１４】また、前記湾曲面２ｇを、羽根前縁２ａよ
り所定距離だけ後縁側に寄った位置から羽根後縁２ｂに
かけて形成する場合もある。これは、エアロフォイル羽
根形状としたことにより、羽根前縁２ａ側における羽根
厚さが薄くなっているため、湾曲面を形成しなくとも気
流剥離はあまり生じないところから、当該部分には湾曲
面２ｇを形成しない方が望ましいからである。
【００１５】また、前記湾曲面２ｇを、羽根前縁２ａか
ら羽根後縁２ｂより所定距離だけ前縁側に寄った位置に
かけて形成する場合もある。これは、エアロフォイル羽
根形状としたことにより、羽根後縁２ｂ側における羽根
厚さが薄くなっているため、湾曲面を形成しなくとも気
流剥離はあまり生じないばかりでなく、湾曲面２ｇを形
成すると羽根後縁２ｂ側において気流漏れが生ずるおそ
れがあるところから、当該部分には湾曲面２ｇを形成し
ない方が望ましいからである。
【００１６】また、前記湾曲面２ｇを、羽根前縁２ａよ
り所定距離だけ後縁側に寄った位置から羽根後縁２ｂよ
り所定距離だけ前縁側に寄った位置にかけて形成する場
合もある。これは、エアロフォイル羽根形状としたこと
により、羽根前縁２ａ側および羽根後縁２ｂ側における
羽根厚さが薄くなっているため、湾曲面を形成しなくと
も気流剥離はあまり生じないばかりでなく、湾曲面２ｇ
を形成すると羽根後縁２ｂ側において気流漏れが生ずる
おそれがあるところから、当該部分には湾曲面２ｇを形
成しない方が望ましいからである。
【００１７】また、前記各羽根２の後縁側外周部であっ
て圧力面２ｃに湾曲面２ｇが形成されていない部分に、
羽根外周端２ｅにおける圧力面２ｃと負圧面２ｄとを滑
らかに削り取った円弧面２ｈを形成した場合、羽根厚さ
が薄くなっている部分での円滑な空気流入が確保できる
とともに気流漏れや気流漏れによる流れの乱れも効果的
に抑制できる。
【００１８】また、前記各羽根２に中空部３を形成した
場合、エアロフォイル羽根形状としてことによる羽根厚
さの増大にもかかわらず羽根２の重量を軽くすることが
できる。
【００１９】また、前記中空部３を、羽根本体４と該羽
根本体４に対して接合される蓋板５との間に形成した場
合、中空部３の形成を容易に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００２１】第１の実施の形態 図１ないし図３には、本願発明の第１の実施の形態にか
かる軸流ファンが示されている。
【００２２】この軸流ファンは、従来技術の項において
説明したものと同様に、円筒状のハブ１の外周に複数の
羽根２，２・・を設けて構成されている。
【００２３】前記各羽根２におけるファン中心から任意
の距離での断面形状は、羽根前縁２ａから徐々に羽根厚
さが厚くなり、その後羽根後縁２ｂにかけて徐々に羽根
厚さが薄くなるエアロフォイル形状とされている。
【００２４】そして、前記羽根厚さが最大となる位置
（即ち、曲線Ｘで示す位置）の羽根前縁２ａからの反り
線長さをＬとし、前記任意の距離における羽根前縁２ａ
から羽根後縁２ｂまでの反り線長さをＬ0としたとき、
Ｌ／Ｌ0＝０．２７〜０．３５の範囲に設定されてい
る。また、前記羽根厚さの最大値ｔｍａｘと前記反り線
長さＬ0との比ｔｍａｘ／Ｌ0は０．０４〜０．１２の範
囲に設定されている。このようにすると、羽根２の反り
線長さＬ0に対する羽根厚さの最大値ｔｍａｘとの比が
エアロフォイル羽根形状として最適な状態となり、空力
性能向上に大いに寄与する。
【００２５】さらに、前記各羽根２は、図２に示すよう
に、羽根本体４と該羽根本体４に対して接合される蓋板
５との間に形成される中空部３を有している。このよう
にすると、エアロフォイル羽根形状としたことによる羽
根厚さの増大にもかかわらず、羽根本体４と蓋板５とを
接合するという簡易な手段により羽根２の重量を軽くす
ることができる。
【００２６】上記のように構成したことにより、空力特
性に優れたエアロフォイル羽根形状が得られるため、例
えば、空気調和機用室外機のように空気の羽根２への流
入角度が変動し易いものに使用したとしても、羽根面か
らの気流剥離が抑制されることとなり、ファンの空力性
能の向上および空力騒音の低減を図ることができる。し
かも、羽根２の反り線長さＬ0に対する羽根厚さの最大
値ｔｍａｘとの比がエアロフォイル羽根形状として最適
な状態となり、空力性能向上に大いに寄与する。なお、
Ｌ／Ｌ0＜０．２７となると、羽根厚さが最大となる位
置が羽根前縁２ａ側に寄りすぎることとなって、流入空
気の剥離が早く起きるし、Ｌ／Ｌ0＞０．３５となる
と、羽根厚さが最大となる位置が羽根後縁２ｂ側に寄り
すぎることとなって、回転方向後ろ側の羽根２への空気
流入通路が制限されることとなり、空力騒音が大きくな
る（図４参照）。
【００２７】また、前記羽根厚さの最大値ｔｍａｘと前
記反り線長さＬ0との比ｔｍａｘ／Ｌ0は、図６に示す曲
線Ｙで示すように、ファン中心からの距離Ｒの２倍とフ
ァン外径Ｄ0との比が大きくなるにしたがって小さくな
るように設定されている。このようにすると、羽根２の
外周に近づくにしたがって羽根厚さの最大値ｔｍａｘが
少なくとも薄くなり、羽根２の外周端２ｅからの流入空
気の剥離が効果的に防止できる。
【００２８】また、前記各羽根２の圧力面２ｃにおける
外周側には、図３に示すように、羽根外周端２ｅから所
定寸法Ｓだけ内側に寄った位置までの間を滑らかに削り
取った湾曲面２ｇが形成されている。そして、前記羽根
２の最大厚さ位置を結ぶ羽根付根２ｆから羽根外周端２
ｅまでの曲線Ｘの長さをＷ0としたとき、該曲線Ｘ上に
おいてＳ／Ｗ0＝０．１６〜０．２５の範囲に設定され
ている。このようにすると、羽根外周端２ｅからの空気
流入が滑らかとなり、羽根外周側２ｅ付近での気流剥離
を抑制できる。羽根外周側での気流剥離をより効果的に
抑制できる（図５参照）。ところで、Ｓ／Ｗ0＜０．１
６となると、湾曲面２ｇを形成することによる効果が薄
くなり、Ｓ／Ｗ0＞０．２５となると、エアロフォイル
羽根形状を確保できなくなり、ともに空力性能を低下さ
せてしまう。
【００２９】第２の実施の形態 図７には、本願発明の第２の実施の形態にかかる軸流フ
ァンが示されている。
【００３０】この場合、羽根２の圧力面２ｃにおける外
周部には、羽根前縁２ａより所定距離Ｋ1だけ後縁側に
寄った位置から羽根後縁２ｂにかけて湾曲面２ｇが形成
されている。その他の構成および作用効果は第１の実施
の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００３１】このようにしたのは、羽根２をエアロフォ
イル羽根形状としたことにより、羽根前縁２ａ側におけ
る羽根厚さが薄くなっているため、湾曲面を形成しなく
とも気流剥離はあまり生じないところから、当該部分に
は湾曲面２ｇを形成しない方が望ましいからである。な
お、前記所定距離Ｋ1は、羽根厚さがあまり厚くならな
い位置まで（羽根外周端２ｅの長さの７％程度）とする
のが望ましい。
【００３２】第３の実施の形態 図８および図９には、本願発明の第３の実施の形態にか
かる軸流ファンが示されている。
【００３３】この場合、羽根２の圧力面２ｃにおける外
周部には、羽根前縁２ａから羽根後縁２ｂより所定距離
Ｋ2だけ前縁側に寄った位置にかけ湾曲面２ｇが形成さ
れている。そして、前記各羽根２の後縁側外周部であっ
て圧力面２ｃに湾曲面２ｇが形成されていない部分に
は、図９に示すように、羽根外周端２ｅにおける圧力面
２ｃと負圧面２ｄとを滑らかに削り取った円弧面２ｈが
形成されている。その他の構成および作用効果は第１の
実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００３４】このようにしたのは、エアロフォイル羽根
形状としたことにより、羽根後縁２ｂ側における羽根厚
さが薄くなっているため、湾曲面を形成しなくとも気流
剥離はあまり生じないばかりでなく、湾曲面２ｇを形成
すると羽根後縁２ｂ側において気流漏れが生ずるおそれ
があるところから、当該部分には湾曲面２ｇを形成しな
い方が望ましいからである。しかも、羽根厚さが薄くな
っている部分（即ち、羽根後縁側における外周側）での
円滑な空気流入が確保できるとともに気流漏れや気流漏
れによる流れの乱れも効果的に抑制できる。なお、前記
所定距離Ｋ2は、羽根厚さがあまり厚くならない位置ま
で（羽根外周端２ｅの長さの２５％程度）とするのが望
ましい。
【００３５】第４の実施の形態 図１０には、本願発明の第４の実施の形態にかかる軸流
ファンが示されている。
【００３６】この場合、羽根２の圧力面２ｃにおける外
周部には、羽根前縁２ａより所定距離Ｋ1だけ後縁側に
寄った位置から羽根後縁２ｂより所定距離Ｋ2だけ前縁
側に寄った位置にかけて湾曲面２ｇが形成されている。
つまり、第２の実施の形態と第３の実施の形態とを併用
しているのである。その他の構成および作用効果は第１
〜第３の実施の形態におけると同様なので説明を省略す
る。
【００３７】
【発明の効果】本願発明によれば、軸流ファンの各羽根
２におけるファン中心から任意の距離での断面形状を、
羽根前縁２ａから徐々に羽根厚さが厚くなり、その後羽
根後縁２ｂにかけて徐々に羽根厚さが薄くなるように設
定するとともに、前記羽根厚さが最大となる位置の前記
羽根前縁２ａからの反り線長さをＬとし、前記任意の距
離における羽根前縁２ａから羽根後縁２ｂまでの反り線
長さをＬ0としたとき、Ｌ／Ｌ0＝０．２７〜０．３５の
範囲に設定して、空力特性に優れたエアロフォイル羽根
形状が得られるようにしているので、空気の羽根２への
流入角度が変動したとしても、羽根面からの気流剥離が
抑制されることとなり、ファンの空力性能の向上および
空力騒音の低減を図ることができるという優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる軸流ファ
ンの正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ拡大断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ拡大断面図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかる軸流ファ
ンにおけるＬ／Ｌ0と比騒音との関係を示す特性図であ
る。
【図５】本願発明の第１の実施の形態にかかる軸流ファ
ンにおけるＳ／Ｗ0と比騒音との関係を示す特性図であ
る。
【図６】本願発明の第１の実施の形態にかかる軸流ファ
ンにおける２Ｒ／Ｄ0とｔｍａｘ／Ｌ0との関係を示す特
性図である。
【図７】本願発明の第２の実施の形態にかかる軸流ファ
ンの正面図である。
【図８】本願発明の第３の実施の形態にかかる軸流ファ
ンの正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ拡大断面図である。
【図１０】本願発明の第４の実施の形態にかかる軸流フ
ァンの正面図である。
【図１１】一般の空気調和機用室外機の横断平面図であ
る。
【図１２】一般の空気調和機用室外機の正面図である。
【図１３】従来の軸流ファンの羽根断面図である。
【符号の説明】
１はハブ、２は羽根、２ａは羽根前縁、２ｂは羽根後
縁、２ｃは圧力面、２ｄは負圧面、２ｅは羽根外周端、
２ｆは羽根付根、２ｇは湾曲面、２ｈは円弧面、３は中
空部、４は羽根本体、５は蓋板、Ｘは曲線。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハブ（１）の外周に複数の羽根（２），
    （２）・・を設けてなる軸流ファンであって、前記各羽
    根（２）におけるファン中心から任意の距離での断面形
    状を、羽根前縁（２ａ）から徐々に羽根厚さが厚くな
    り、その後羽根後縁（２ｂ）にかけて徐々に羽根厚さが
    薄くなるように設定するとともに、前記羽根厚さが最大
    となる位置の前記羽根前縁（２ａ）からの反り線長さを
    Ｌとし、前記任意の距離における羽根前縁（２ａ）から
    羽根後縁（２ｂ）までの反り線長さをＬ0としたとき、
    Ｌ／Ｌ0＝０．２７〜０．３５の範囲に設定したことを
    特徴とする軸流ファン。
  2. 【請求項２】 前記羽根厚さの最大値ｔｍａｘと前記反
    り線長さＬ0との比ｔｍａｘ／Ｌ0を０．０４〜０．１２
    の範囲に設定したことを特徴とする前記請求項１記載の
    軸流ファン。
  3. 【請求項３】 前記羽根厚さの最大値ｔｍａｘと前記反
    り線長さＬ0との比ｔｍａｘ／Ｌ0を、ファン中心からの
    距離Ｒの２倍とファン外径Ｄ0との比が大きくなるにし
    たがって小さくなるように設定したことを特徴とする前
    記請求項２記載の軸流ファン。
  4. 【請求項４】 前記各羽根（２）の圧力面（２ｃ）にお
    ける外周側には、羽根外周端（２ｅ）から所定寸法Ｓだ
    け内側に寄った位置までの間を滑らかに削り取った湾曲
    面（２ｇ）を形成したことを特徴とする前記請求項１な
    いし請求項３のいずれか一項記載の軸流ファン。
  5. 【請求項５】 前記羽根（２）の最大厚さ位置を結ぶ羽
    根付根（２ｆ）から羽根外周端（２ｅ）までの曲線
    （Ｘ）の長さをＷ0としたとき、該曲線（Ｘ）上におい
    てＳ／Ｗ0＝０．１６〜０．２５の範囲に設定したこと
    を特徴とする前記請求項４記載の軸流ファン。
  6. 【請求項６】 前記湾曲面（２ｇ）を、羽根前縁（２
    ａ）より所定距離だけ後縁側に寄った位置から羽根後縁
    （２ｂ）にかけて形成したことを特徴とする前記請求項
    ４および請求項５のいずれか一項記載の軸流ファン。
  7. 【請求項７】 前記湾曲面（２ｇ）を、羽根前縁（２
    ａ）から羽根後縁（２ｂ）より所定距離だけ前縁側に寄
    った位置にかけて形成したことを特徴とする前記請求項
    ４および請求項５のいずれか一項記載の軸流ファン。
  8. 【請求項８】 前記湾曲面（２ｇ）を、羽根前縁（２
    ａ）より所定距離だけ後縁側に寄った位置から羽根後縁
    （２ｂ）より所定距離だけ前縁側に寄った位置にかけて
    形成したことを特徴とする前記請求項４および請求項５
    のいずれか一項記載の軸流ファン。
  9. 【請求項９】 前記各羽根（２）の後縁側外周部であっ
    て圧力面（２ｃ）に湾曲面（２ｇ）が形成されていない
    部分には、羽根外周端（２ｅ）における圧力面（２ｃ）
    と負圧面（２ｄ）とを滑らかに削り取った円弧面（２
    ｈ）を形成したことを特徴とする前記請求項６ないし請
    求項８のいずれか一項記載の軸流ファン。
  10. 【請求項１０】 前記各羽根（２）には中空部（３）を
    形成したことを特徴とする前記請求項１ないし請求項９
    のいずれか一項記載の軸流ファン。
  11. 【請求項１１】 前記中空部（３）を、羽根本体（４）
    と該羽根本体（４）に対して接合される蓋板（５）との
    間に形成したことを特徴とする前記請求項１０記載の軸
    流ファン。
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