WO2016117413A1 - プロペラファン、流体送り装置および成形用金型 - Google Patents

プロペラファン、流体送り装置および成形用金型 Download PDF

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WO2016117413A1
WO2016117413A1 PCT/JP2016/050688 JP2016050688W WO2016117413A1 WO 2016117413 A1 WO2016117413 A1 WO 2016117413A1 JP 2016050688 W JP2016050688 W JP 2016050688W WO 2016117413 A1 WO2016117413 A1 WO 2016117413A1
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WO
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blade
propeller fan
guide portion
rear edge
edge
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PCT/JP2016/050688
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English (en)
French (fr)
Inventor
ゆい 公文
大塚 雅生
Original Assignee
シャープ株式会社
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Publication date
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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
    • F04D29/384Blades characterised by form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • 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
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade

Definitions

  • the present invention relates to a propeller fan that feeds fluid, a fluid feeding device including such a propeller fan, and a molding die used when molding such a propeller fan with a resin.
  • the propeller fan generates a fluid that mainly flows along the axial direction (direction parallel to the rotation axis).
  • the propeller fan disclosed in Japanese Patent No. 4132826 includes a wing having a U-shaped indentation at the rear edge. This propeller fan suppresses the fluctuation and development of vortices generated at the blade tip and the blade tip due to the presence of the U-shaped dent, and also prevents the airflow from separating from the blade surface.
  • the propeller fan disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-121392 includes a wing provided with a twist plate on the front peripheral portion on the rear side in the rotational direction. This propeller fan generates a wind close to a natural wind with a wide range of changes due to the presence of the swaying plate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a propeller fan having a configuration capable of defining the behavior of a fluid when fluid is delivered from a blade, and such a propeller fan. It is an object of the present invention to provide a fluid feeder and a molding die used when molding such a propeller fan with a resin.
  • a propeller fan includes a boss portion that rotates around a rotation axis, and a wing provided on an outer surface of the boss portion, and the wing is a front edge portion positioned forward in the rotation direction. And connecting a rear edge located rearward in the rotation direction, a front edge outermost part that is the outermost peripheral part of the front edge part, and a rear edge outermost part that is the outermost peripheral part of the rear edge part, An outer peripheral edge having a shape extending in an arc along the circumferential direction, and the outermost peripheral portion of the trailing edge is located when the blade is viewed from a direction parallel to the rotation axis When the angle between the tangent to the trailing edge and the straight line connecting the position where the trailing edge outermost peripheral part is located and the position of the rotating shaft is defined as ⁇ , the trailing edge outermost part is , Located at a position where the angle ⁇ is 60 ° and outside the rotational radius most In addition, at the inner position in the rotational radius
  • the guide portion extends from the rear edge portion so that a tip end portion of the guide portion faces an outer side in a rotational radius direction rather than a circumferential direction.
  • the guide portion has a curved shape such that the pressure surface side of the guide portion is convex in the axial direction and the suction surface side of the guide portion is concave in the axial direction.
  • an angle formed by the extending direction of the guide portion with respect to a plane perpendicular to the rotation axis is represented by ⁇ 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °.
  • the blade root portion when a portion of the blade that is connected to the outer surface of the boss portion is a blade root portion, the blade root portion has a positive pressure surface side of the blade root portion protruding in the axial direction and is negative of the blade root portion.
  • the pressure side is warped so as to be concave in the axial direction.
  • the guide part is provided at a position closer to the outer peripheral part than half of the rear edge part.
  • the outer peripheral edge portion has a cutout portion formed such that a part of the outer peripheral edge portion is recessed inward in the rotational radial direction.
  • a propeller fan includes a boss portion that rotates around a rotation axis, and a wing provided on an outer surface of the boss portion, and the wing is a front edge positioned forward in the rotation direction.
  • a rear edge portion positioned rearward in the rotational direction, a front edge outermost peripheral portion that is the outermost peripheral portion of the front edge portion, and a rear edge outermost peripheral portion that is the outermost peripheral portion of the rear edge portion.
  • a guide portion having a shape in which a part of the guide portion extends in a tongue-like shape is provided, and a portion connected to the outer peripheral edge portion of the outer edge in the radial direction of the guide portion is the outer portion. It is formed to be continuous with the outer peripheral edge with the same radius as the peripheral edge.
  • Guide portion has a shape that positive pressure surface side suction side of and the guide portion becomes convex in the axial direction is warped so as to be concave in the axial direction of the guide portion.
  • the fluid feeder based on this invention is equipped with said propeller fan based on this invention.
  • the molding die based on this invention is used in order to shape
  • the tongue-shaped guide portion is provided on the trailing edge side of the wing. According to the guide portion, the behavior of the airflow generated on the blade surface by the rotation of the blade can be effectively defined when the fluid leaves the blade.
  • FIG. 3 is an exploded side view showing the fluid feeder in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the propeller fan in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the propeller fan as viewed from the suction surface side (suction side) in the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing the blades of the propeller fan as viewed from the suction surface side (suction side) in the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the blades of the propeller fan as viewed from the pressure surface side (the ejection side) in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows a mode that the blade
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a blade of a propeller fan as viewed from the suction surface side (suction side) in the second embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged plan view showing a blade of a propeller fan as viewed from the suction surface side (suction side) in the third embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged plan view showing a blade of a propeller fan viewed from the suction surface side (suction side) in the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a blade of a propeller fan in a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a blade of a propeller fan in a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a propeller fan in a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a propeller fan viewed from the suction surface side (suction side) in the seventh embodiment.
  • FIG. 38 is a plan view showing a propeller fan in a modification of the seventh embodiment.
  • FIG. 20 is a side view showing a propeller fan in an eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a propeller fan as viewed from the suction surface side (suction side) in the eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a blade of a propeller fan in a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a propeller fan in a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a propeller fan viewed from the suction surface side (suction side) in the seventh embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view showing a state viewed from the suction surface side (suction side) of a propeller fan employed in Example 1 of an experimental example related to Embodiment 8.
  • FIG. 20 is a plan view showing a state viewed from the suction surface side (suction side) of a propeller fan employed in Comparative Example 1 of an experimental example related to Embodiment 8.
  • FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a radial position of a propeller fan and a wind speed in each of Example 1 and Comparative Example 1 as a result of an experimental example regarding the eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the propeller fan and the air volume in each of Example 1 and Comparative Example 1 as a result of an experimental example related to the eighth embodiment. It is a figure which shows the relationship between the air volume and the noise of a propeller fan in each of Example 1 and Comparative Example 1 as a result of the experimental example regarding Embodiment 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a molding die in a ninth embodiment.
  • the fluid feeder 100 includes a propeller fan 30 and a drive motor (not shown).
  • FIG. 2 is a side view showing the propeller fan 30.
  • FIG. 3 is a plan view showing the propeller fan 30 viewed from the suction surface 20S side (suction side).
  • Propeller fan 30 includes boss portion 10 and seven blades 20 (FIG. 3) provided on the outer surface of boss portion 10.
  • Propeller fan 30 is configured as one resin molded product in which boss portion 10 and seven blades 20 are integrally molded using a synthetic resin such as an AS (acrylonitrile-styrene) resin.
  • Propeller fan 30 has a diameter of, for example, 200 mm, and an overall height of, for example, 50 mm.
  • the boss part 10 is a part for connecting the propeller fan 30 to an output shaft of a drive motor (not shown). Using a screw cap (not shown), the boss 10 is attached to the output shaft of the motor. The boss portion 10 receives the driving force from the driving motor and rotates around the rotation shaft 11 in the direction indicated by the arrow 12.
  • the blade 20 is formed so as to extend outward from the outer surface of the boss portion 10 in the rotational radius direction.
  • the seven blades 20 are arranged at equal intervals so as to be separated from each other along the rotational direction, and these shapes are all the same.
  • the blade 20 also rotates around the rotation shaft 11 integrally with the boss portion 10.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing the blade 20 of the propeller fan 30 as viewed from the suction surface side (suction side).
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the blade 20 of the propeller fan 30 as seen from the pressure surface side (spout side).
  • 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
  • the blade 20 includes a leading edge portion 21, a trailing edge portion 22, a blade root portion 23, and an outer peripheral edge portion 24. Inside these, a blade plate portion 25 and a guide portion having a thickness. 26 is formed. In other words, the front edge portion 21, the rear edge portion 22, the blade root portion 23, and the outer peripheral edge portion 24 of the blade 20 are formed around the blade plate portion 25 and the guide portion 26 having a thickness.
  • the blade plate part 25 is a part mainly responsible for the original function of the blade 20, that is, fluid delivery (air flow generation).
  • a part of the rear edge portion 22 (guide portion 26) has a shape that protrudes in a substantially U shape in the direction opposite to the rotation direction.
  • a guide portion 26 is formed inside the shaped portion.
  • the guide part 26 is located behind the blade part 25 in the rotational direction, and has a shape that extends in a tongue-like shape in a direction opposite to the rotational direction.
  • the guide part 26 is a part for defining the behavior of the fluid (the direction in which the fluid travels and the flow rate of the fluid) when the air flow generated on the blade plate part 25 leaves the blade 20.
  • the behavior of the fluid is defined according to the surface shape of the guide portion 26.
  • the blade 20 of the propeller fan 30 will be described in more detail with reference mainly to FIGS.
  • the blade root portion 23 of the wing 20 corresponds to the base portion of the wing 20 and connects the wing 20 to the outer surface of the boss portion 10.
  • the leading edge portion 21 of the blade 20 is a portion of the blade 20 that is located on the front side in the rotation direction (arrow 12 direction).
  • the front edge portion 21 extends from the inner side to the outer side in the rotational radius direction, starting from the front end portion of the blade root portion 23 in the rotational direction.
  • the front edge 21 extends smoothly toward the front side in the rotational direction of the propeller fan 30 while curving in a concave shape as it goes from the inner side to the outer side in the rotational radius direction.
  • the trailing edge portion 22 of the blade 20 is a portion of the blade 20 that is located on the rear side in the rotation direction (arrow 12 direction).
  • the rear edge portion 22 (the portion of the rear edge portion 22 excluding the portion where the guide portion 26 is provided) is the rear end portion of the blade root portion 23 in the rotation direction. As a starting point, it extends from the inner side to the outer side in the rotational radius direction.
  • the rear edge portion 22 (the portion of the rear edge portion 22 excluding the portion where the guide portion 26 is provided) rotates the propeller fan 30 while curving in a convex shape from the inner side to the outer side in the rotational radius direction. It smoothly extends toward the front side in the direction.
  • the outer peripheral edge portion 24 connects a front edge outermost peripheral portion 21T (also referred to as a blade tip portion) which is the outermost peripheral portion of the front edge portion 21 and a rear edge outermost peripheral portion 22T which is the outermost peripheral portion of the rear edge portion 22. , And has a shape extending in an arc shape along the circumferential direction.
  • a tangent line L10 to the trailing edge portion 22 can be drawn at a position where the trailing edge outermost peripheral portion 22T is located. it can.
  • a straight line L ⁇ b> 11 is drawn so as to connect the position where the trailing edge outermost peripheral portion 22 ⁇ / b> T is located and the position of the rotation axis 11. it can. If the angle formed by the tangent line L10 and the straight line L11 is defined as ⁇ , the rear edge outermost peripheral portion 22T is located at a position where the angle ⁇ is 60 ° and the outermost side in the rotational radius direction.
  • the blade 20 When the propeller fan 30 is viewed from the axial direction, the blade 20 has a sickle-pointed shape with the front edge outermost peripheral portion 21T of the front edge portion 21 as a tip.
  • the blade part 25 and the guide part 26 are formed inside the leading edge part 21, the leading edge outermost peripheral part 21 ⁇ / b> T, the outer peripheral edge part 24, the trailing edge outermost peripheral part 22 ⁇ / b> T, the trailing edge part 22, and the blade root part 23.
  • the surface of the blade 20 (that is, the surface of the blade plate portion 25 and the surface of the guide portion 26) has a smoothly curved shape as a whole.
  • one surface of the blade 20 forms a pressure surface 20P
  • the other surface of the blade 20 forms a suction surface 20S.
  • the positive pressure surface 20P is formed on the ejection side of the blade 20 in the axial direction
  • the negative pressure surface 20S is formed on the suction side of the blade 20 in the axial direction.
  • the blade 20 generates an airflow that flows from the suction surface 20S side (suction side) toward the pressure surface 20P side (ejection side).
  • a pressure distribution is formed around the blade 20 such that the pressure surface 20P is relatively large and the suction surface 20S is relatively small.
  • the portion near the outer peripheral edge portion 24 of the blade portion 25 of the blade 20 has a so-called positive camber structure.
  • the portion near the outer peripheral edge portion 24 of the blade portion 25 of the blade 20 has a stagger angle ⁇ A.
  • ⁇ A As shown in FIG. 6, by connecting a point on the front edge 21 and a point on the rear edge 22 with respect to the cross-sectional shape of the portion near the outer peripheral edge 24 of the blade plate portion 25 of the blade 20, A virtual straight line L1 is formed.
  • the discrepancy angle ⁇ A is an angle formed between the virtual straight line L1 and the rotation axis 11 therebetween.
  • the portion near the outer peripheral edge 24 of the blade plate portion 25 of the blade 20 has the front edge portion 21 and the rear edge portion 22 as both ends, and the middle portion thereof is directed from the virtual straight line L1 toward the suction surface 20S side (suction side). Curved away.
  • a portion of the blade plate portion 25 of the blade 20 near the outer peripheral edge portion 24 has a curved shape such that the pressure surface 20P side is concave in the axial direction and the suction surface 20S side is convex in the axial direction. ing.
  • a portion of the blade plate portion 25 of the blade 20 near the blade root portion 23 has a so-called reverse camber structure.
  • a portion near the blade root portion 23 of the blade portion 25 of the blade 20 has a stagger angle ⁇ B.
  • a virtual A straight line L3 is formed for the cross-sectional shape of the portion near the blade root portion 23 of the blade plate portion 25 of the blade 20, by connecting a point on the leading edge portion 21 and a point on the trailing edge portion 22, a virtual A straight line L3 is formed.
  • the discrepancy angle ⁇ B is an angle formed between the virtual straight line L3 and the rotation axis 11 therebetween.
  • the misalignment angle ⁇ A (FIG. 6) is configured to be larger than the misalignment angle ⁇ B.
  • the portion near the blade root portion 23 has the front edge portion 21 and the rear edge portion 22 as both ends, and the abdominal portion thereof moves away from the virtual straight line L3 toward the pressure surface 20P side (spouting side). Is so curved.
  • the portion near the blade root portion 23 of the blade portion 25 of the blade 20 has a curved shape such that the pressure surface 20P side is convex in the axial direction and the suction surface 20S side is concave in the axial direction. Yes.
  • the guide portion 26 located rearward in the rotational direction from the blade plate portion 25 has a so-called reverse camber structure.
  • blade 20 is provided in the inner position in the rotation radial direction rather than the trailing-edge outermost peripheral part 22T.
  • the guide portion 26 of the present embodiment is formed so as to be continuous with the rear end portion of the wing plate portion 25 near the outer peripheral edge portion 24 (the portion having the positive camber structure).
  • the pressure surface 20P side is convex in the axial direction, and the negative pressure surface 20S side is warped so as to be concave in the axial direction.
  • the guide portion 26 has a trailing edge so that the distal end portion 26 d of the guide portion 26 faces the outer side in the rotational radial direction than the circumferential direction CR. It is preferable to extend from the portion 22.
  • the central position (position of the point 26c) of the root portion of the guide portion 26 (the portion located between the points 26a and 26b) and the position of the distal end portion 26d in the extending direction of the guide portion 26
  • the arrow A1 is drawn by connecting the two lines with a straight line
  • the arrow A1 extends from the position of the point 26c toward the outer side in the rotational radial direction than the circumferential direction CR.
  • the circumferential direction CR is a circumferential direction drawn by a perfect circle centered on the position of the rotary shaft 11 and passing through the point 26c.
  • the guide part 26 When the guide part 26 is viewed from a direction perpendicular to the rotation axis 11 (or when the cross-sectional shape of the guide part 26 at the position indicated by the arrow A1 in FIG. 4 is viewed), just below the guide part 26. It is assumed that a surface SS that is perpendicular to the rotation axis 11 is defined.
  • the guide portion 26 When the angle formed by the extending direction of the guide portion 26 (the direction indicated by the dotted line L2) with respect to the surface SS is ⁇ , the guide portion 26 has a relationship of ⁇ 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °. Preferably it is. In the present embodiment, the angle ⁇ is about 10 °.
  • the extending direction of the guide portion 26 is a direction defined by the lower surface (positive pressure surface 20P) of the portion of the guide portion 26 near the distal end portion 26d.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the blade 20 of the propeller fan 30 is operating (as viewed from the suction surface 20S side).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing how the blades 20 of the propeller fan 30 are operating.
  • the airflow as shown by arrows DR ⁇ b> 1 and DR ⁇ b> 2 (FIG. 9) is generated by the rotation of blade 20.
  • the fluid feeder 100 (FIG. 1) can implement
  • the arrow DR1 schematically shows the behavior of the airflow flowing on the suction surface 20S
  • the arrow DR2 (FIG. 9) schematically shows the behavior of the airflow flowing on the pressure surface 20P.
  • the guide portion 26 is located on the rear side in the rotation direction with respect to the blade plate portion 25 and has a shape that extends in a tongue-like shape in a direction opposite to the rotation direction.
  • the guide portion 26 is provided at a position on the inner side in the rotational radius direction from the outermost peripheral portion 22T of the rear edge, and a portion (a portion having a positive camber structure) near the outer peripheral edge portion 24 of the blade plate portion 25. ) Having a shape that is curved so that the pressure surface 20P side is convex in the axial direction and the suction surface 20S side is concave in the axial direction (that is, a reverse camber structure). Yes.
  • the behavior of the airflow generated on the blade surface by the rotation of the blade 20 (the direction in which the fluid travels or the flow rate of the fluid) is determined when the fluid leaves the blade 20. It can be defined effectively.
  • the behavior of the fluid is defined (defined) according to the surface shape of the guide portion 26.
  • the tongue-shaped guide portion 26 having the reverse camber structure is provided on the rear edge portion 22, it is possible to turn the wind pushed from the blade surface of the blade 20 toward the ejection side (front side). It is possible to widen the range, narrow the air blowing range, increase the air blowing amount, decrease the air blowing amount, increase the maximum wind speed, or decrease the maximum wind speed.
  • FIGS. 10 and 11 are a side view and a plan view for explaining the behavior of the blade tip vortex generated by the rotation of the blade 20 of the propeller fan 30.
  • the blade 20 generates an airflow that flows from the suction surface 20S side (suction side) toward the pressure surface 20P side (ejection side).
  • a pressure distribution is formed around the blade 20 such that the pressure surface 20P is relatively large and the suction surface 20S is relatively small.
  • a blade tip vortex is generated in the vicinity of the outer peripheral edge 24 of the blade 20.
  • the diffusion direction of a part of the blade tip vortex is turned so as to face outward (see arrow DR3).
  • the shape of the guide portion 26 not only the diffusion direction of the blade tip vortex (wind) but also the degree of blade tip vortex diffusion (air volume) can be adjusted. Such a phenomenon also applies to the blade tip vortex.
  • the tip vortex generated in the vicinity of the outer peripheral edge 24 of the blade 20 overcomes the centrifugal force due to the Coanda effect and flows while continuing from the front in the rotational direction of the outer peripheral edge 24 toward the rear in the rotational direction. Can do.
  • the blade tip vortex approaching the rearmost rotation direction of the outer peripheral edge portion 24 tends to flow along the rear edge portion 22 as it is due to the Coanda effect.
  • the edge shape of the blade 20 around the outermost peripheral portion 22T of the rear edge is circumferential.
  • the point at which separation starts is generally that the angle ( ⁇ ) between the tangent (L10) of the edge of the blade 20 and the radial direction is 60 ° or less. is there. This point at 60 ° is defined as the trailing edge outermost peripheral portion 22T.
  • the point at which the flow along the blade surface separates from the blade surface also depends on the physical properties of the fluid (for example, temperature and viscosity). Therefore, the peeling point may be slightly deviated from the 60 ° point. However, experience shows that it is possible to obtain a generally appropriate blowing performance by designing the blade 20 with the peeling point being a 60 ° point. is doing.
  • FIG. 12 and 13 are a side view and a plan view for explaining the behavior of the blade tip vortex generated by the rotation of the blade 20 of the propeller fan 30.
  • FIG. 12 and 13 are a side view and a plan view for explaining the behavior of the blade tip vortex generated by the rotation of the blade 20 of the propeller fan 30.
  • FIG. 12 and 13 When the blade 20 is rotating, a blade tip vortex that flows toward the downstream side in the rotational direction is generated around the blade 20 starting from the outermost peripheral portion 21T (blade tip portion) of the leading edge 21 in the rotation direction. .
  • the diffusion direction of a part of the blade tip vortex is also turned so as to face outward (see arrow DR4).
  • the shape of the guide portion 26 not only the diffusion direction of the blade tip vortex (wind) but also the degree of diffusion of the blade tip vortex (air volume) can be adjusted.
  • the propeller fan 30 may include a plurality of blades 20 other than the seven blades, or may include only one blade 20 without being limited to the above-described configuration.
  • the propeller fan 30 is not limited to the fluid feeder 100 as a fan or a circulator, but is a hair dryer, curl dryer, pet dryer, air conditioner, blower, air purifier, humidifier, dehumidifier, fan heater, cooling device or ventilation. It can also be used in various fluid delivery devices, such as devices. In any of these cases, it is possible to define (define) the behavior of the fluid delivered from the blade 20 by appropriately setting the shape, size, and direction of the guide portion 26. .
  • the guide portion 26 of the present embodiment extends from the rear edge portion 22 such that the distal end portion 26d of the guide portion 26 faces the outer side in the rotational radius direction than the circumferential direction CR. (See FIG. 4). That is, for example, in recent electric fans, the usage has begun to change from the conventional one. In the past, electric fans have been used alone in the summer, and they have given the user a cool feeling by blowing wind on them. It has been demanded to converge a wind having a large air volume and a fast wind speed on a user.
  • the temperature of the air is lowered by the air conditioner. Therefore, when the air with a large air volume and high wind speed is converged and blown to the user as in the conventional case, the body temperature may be excessively lowered. . This not only impairs comfort, but can also cause colds. Therefore, there is a demand for widening the wind over a wide range and creating a gentle wind, instead of converging a wind having a large air volume and a fast wind speed. Centrifugal fans, mixed flow fans, etc. can respond to similar requests, but since the air volume is smaller than propeller fans, these fans respond to the desire to “blow large amounts of wind over a wide area”. It is difficult to respond. In order to sufficiently satisfy such a demand, it is necessary to give not only the axial direction but also a strong radial component to the air flow of the propeller fan.
  • the propeller fan disclosed in Japanese Patent No. 4132826 includes a wing provided with a U-shaped dent at the rear edge. Since the vicinity of the U-shaped dent has a positive camber structure, the same effect as the other parts of the wing is produced. In the flow around the vicinity of the U-shaped dent, the tip vortex becomes dominant and only the tip vortex is released downstream in the circumferential direction. In the propeller fan disclosed in Patent Document 1, it is not possible to discharge the blade tip vortex generated in the peripheral portion with the direction bent radially outward.
  • the guide part 26 in the above-described first embodiment is continuous with the rear end part of the wing plate part 25 near the outer peripheral edge part 24 (the part having the positive camber structure). It is formed and has a shape (that is, a reverse camber structure) warped so that the pressure surface 20P side is convex in the axial direction and the suction surface 20S side is concave in the axial direction. Further, in the guide portion 26, the guide portion 26 extends from the rear edge portion 22 so that the tip end portion 26 d of the guide portion 26 faces the outer side in the rotational radius direction than the circumferential direction CR.
  • the guide portion 26 having such a structure can apply a strong radial force to the blade tip vortex generated in the vicinity of the outer peripheral edge portion 24 of the blade 20, and in particular, a centrifugal force is applied to the guide portion 26.
  • a strong flow of a radial component due to force can be generated, and this flow can be applied to the blade tip vortex generated at the outer peripheral edge 24 of the blade 20 from the inner side in the radial direction.
  • the resulting blade tip vortex can be discharged radially outward.
  • the guide portion 26 of the present embodiment is configured such that the angle formed by the extending direction of the guide portion 26 (direction indicated by the dotted line L2) with respect to the surface SS perpendicular to the rotation shaft 11 is ⁇ .
  • the part 26 has a relationship of ⁇ 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °. In the present embodiment, the angle ⁇ is about 10 °. According to this structure, since the direction of the guide part 26 provided in the rear edge part 22 is directed in the lateral direction as compared with the downward direction (axial direction), the flow toward the outside in the radial direction is strengthened. It becomes possible to spread the wind more greatly.
  • the portion near the blade root portion 23 of the blade plate portion 25 of the blade 20 has a so-called reverse camber structure, and the blade plate portion of the blade 20.
  • a portion of 25 close to the blade root 23 has a curved shape so that the pressure surface 20P side is convex in the axial direction and the suction surface 20S side is concave in the axial direction.
  • the diffusion performance of the blade 20 having the guide portion 26 can be improved. That is, if the portion near the blade root portion 23 of the blade plate portion 25 of the blade 20 has a reverse camber structure, the air blowing capability near the center of the blade plate portion 25 of the blade 20 is increased. When the air blowing capability in the vicinity of the center of the blade plate portion 25 of the blade 20 is high, it is possible to sufficiently obtain the effect of turning the fluid by the guide portion 26, and as a result, the wind can be sufficiently diffused.
  • a propeller fan 30Z in a comparative example of the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 14 and 15, the blade 20 of the propeller fan 30 ⁇ / b> Z is different from the propeller fan 30 of the first embodiment in that it does not include a portion corresponding to the guide portion 26 in the first embodiment. Yes.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a state in which the blades 20 of the propeller fan 30Z are operating (as viewed from the suction surface 20S side).
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing how the blades 20 of the propeller fan 30Z are operating. As shown in FIGS. 16 and 17, when the guide portion 26 is not provided at the trailing edge portion 22, the airflow generated around the blade 20 by the rotation of the blade 20 reaches the trailing edge portion 22 of the blade 20. However, it is not specifically defined as it is (without changing the course up to that point) and leaves the blade 20 while being affected by the blade surface.
  • FIG. 18 and 19 are a side view and a plan view for explaining the behavior of the blade tip vortex generated by the rotation of the blade 20 of the propeller fan 30Z. As shown in FIG. 18 and FIG. 19, such a phenomenon also applies to the blade tip vortex (see arrow DR3). That is, in the propeller fan 30Z of the comparative example, since the guide portion 26 is not provided, the diffusion direction of the blade tip vortex is not turned.
  • FIG. 20 and 21 are a side view and a plan view for explaining the behavior of the blade tip vortex generated by the rotation of the blade 20 of the propeller fan 30Z. As shown in FIG. 20 and FIG. 21, such a phenomenon also applies to the blade tip vortex (see arrow DR4). That is, in the propeller fan 30Z of the comparative example, since the guide portion 26 is not provided, the diffusion direction of the blade tip vortex is not turned.
  • the tongue-shaped guide portion 26 having the reverse camber structure is provided on the rear edge portion 22, so that the blade surface of the blade 20 faces the ejection side (front side).
  • the wind that is pushed out can be diverted, so the range of airflow is widened, the range of airflow is narrowed, the air volume is increased, the air volume is decreased, the maximum wind speed is increased, the maximum wind speed is It is possible to slow down.
  • FIG. 22 is an enlarged plan view showing the blade 20 of the propeller fan 30A viewed from the suction surface side (suction side).
  • the guide portion 26 extends from the rear edge portion 22 so that the tip portion 26d of the guide portion 26 faces the circumferential direction CR.
  • the center position (position of the point 26c) of the root portion of the guide portion 26 (the portion located between the points 26a and 26b) and the tip of the guide portion 26 in the extending direction.
  • the arrow A2 extends from the position of the point 26c in the same direction as the tangential direction of the circumferential direction CR.
  • the tangential direction in the circumferential direction CR is a tangential direction passing through the point 26c on the circumferential direction CR.
  • FIG. 23 is an enlarged plan view showing the blade 20 of the propeller fan 30B viewed from the suction surface side (suction side).
  • the guide portion 26 extends from the rear edge portion 22 so that the tip portion 26d of the guide portion 26 faces the inner side in the rotational radial direction than the circumferential direction CR. Yes.
  • the center position (position of the point 26c) of the root portion of the guide portion 26 (the portion located between the points 26a and 26b) and the tip of the guide portion 26 in the extending direction.
  • the arrow A3 extends from the position of the point 26c toward the inner side in the rotational radius direction than the circumferential direction CR.
  • the tangential direction in the circumferential direction CR is a tangential direction passing through the point 26c on the circumferential direction CR.
  • FIG. 24 is an enlarged plan view showing the blade 20 of the propeller fan 30C viewed from the suction surface side (suction side).
  • the guide portion 26 is preferably provided at a position closer to the outer peripheral portion than half of the rear edge portion 22.
  • the rear edge 22 is formed between a true circle with a radius R2 and a true circle with a radius R3.
  • a perfect circle CR2 having a radius R2 is a circle passing through the rearmost outermost peripheral portion 22T of the rear edge portion 22, and a true circle having a radius R3 is a circle defining the outer peripheral portion of the boss portion 10.
  • the radius R1 is a half value of (radius R2 + radius R3).
  • the guide portion 26 is preferably formed between a perfect circle CR1 having a radius R1 and a perfect circle CR2 having a radius R2.
  • the position 26a of the base portion of the guide portion 26 is outside the rotational radius direction than the position of the perfect circle. It is good to be located.
  • the distal end portion 26d of the guide portion 26 is configured to be positioned on a regular circle having a radius of 0.82 ⁇ radius R2.
  • the traveling direction of the blade tip vortex can be more appropriately turned, and the turning effect can be enhanced.
  • the radially outer portion of the wing 20 has a higher air blowing capacity than the inner portion thereof, and therefore the effect of turning is improved by providing the outer guide portion 26 rather than the inner guide portion 26. be able to.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing blade 20 of propeller fan 30D in the fifth embodiment.
  • a surface SS that is perpendicular to the rotation shaft 11 is defined immediately below the guide portion 26.
  • the guide portion 26 preferably has a relationship of ⁇ 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °. In the present embodiment, the angle ⁇ is 0 °. According to the said structure, the big spreading
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing blade 20 of propeller fan 30E in the sixth embodiment.
  • a surface SS that is perpendicular to the rotation shaft 11 is defined immediately below the guide portion 26.
  • the guide portion 26 has a relationship of ⁇ 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 45 °.
  • the angle ⁇ is ⁇ 10 °.
  • the extending direction of the guide portion 26 is a direction defined by the lower surface (positive pressure surface 20P) of the portion of the guide portion 26 near the distal end portion 26d. Even with this configuration, it is possible to expect a large diffusion effect of the wind toward the outside in the rotational radius direction.
  • FIG. 27 is a side view showing propeller fan 30F in the seventh embodiment.
  • FIG. 28 is a plan view showing the propeller fan 30F viewed from the suction surface side (suction side).
  • the guide portion 26 is provided at the rearmost position in the rotation direction of the outer peripheral edge portion 24 so as to be continuous with the rear edge outermost peripheral portion 22T.
  • the guide portion 26 is provided at a position away from the rear edge outermost peripheral portion 22T of the rear edge portion 22.
  • a portion of the outer edge in the radial direction of the guide portion 26 that is connected to the outer peripheral edge portion 24 is continuous to the outer peripheral edge portion 24 with substantially the same radius as the outer peripheral edge portion 24. It is formed to do.
  • the guide portion 26 has a curved shape such that the pressure surface 20P side of the guide portion 26 is convex in the axial direction and the negative pressure surface 20S side of the guide portion 26 is concave in the axial direction. Also according to the configuration of the seventh embodiment, the same operations and effects as those of the above-described embodiments can be obtained.
  • the guide portion 26 of the seventh embodiment is directly connected to the outer peripheral edge portion 24 on the outer side in the radial direction, the blade tip vortex and the blade tip vortex are discharged outward in the radial direction.
  • the wing tip vortex and the wing tip vortex may merge and collide with each other and become large, and there is a high probability that the vortex will hit one wing behind and noise may be generated. Therefore, the configuration of the seventh embodiment may be adopted as necessary.
  • the guide portion 26 is provided at a position away from the rearmost outermost peripheral portion 22T of the rear edge portion 22 as in the above-described embodiments.
  • FIG. 29 is a plan view showing propeller fan 30Fa in a modification of the seventh embodiment.
  • the guide portion 26 of the propeller fan 30Fa is also provided at the rearmost position in the rotation direction of the outer peripheral edge portion 24 so as to be continuous with the outermost peripheral portion 22T of the trailing edge.
  • the propeller fan 30Fa and the propeller fan 30F of the seventh embodiment described above have a position where the angle ⁇ is 60 ° as in the first to sixth embodiments, and the trailing edge is located at this position.
  • the outermost peripheral portion 22T is formed, and the guide portion 26 is formed so as to be continuous with the rearmost outermost peripheral portion 22T. Also with this configuration, the same operations and effects as those of the above-described embodiments can be obtained.
  • FIG. 30 is a side view showing propeller fan 30G in the eighth embodiment.
  • FIG. 31 is a plan view showing the propeller fan 30G viewed from the suction surface side (suction side).
  • the outer peripheral edge 24 has a notch 28 formed so that a part of the outer peripheral edge 24 is recessed inward in the rotational radius direction. ing.
  • a tangent line L20 can be drawn at a location where the notch 28 is formed.
  • a straight line L ⁇ b> 21 can be drawn so as to connect the location where the notch 28 is located and the position of the rotation axis 11. If the angle formed by the tangent line L20 and the straight line L21 is defined as ⁇ , the cutout portion 28 is located at a position where the angle ⁇ is other than 60 ° (for example, 64 °). That is, the notch 28 does not constitute the rear edge outermost peripheral part 22T.
  • the propeller fan 30Ga shown in FIG. 32 has substantially the same characteristics as the propeller fan 30G (FIG. 31) in the eighth embodiment, and its size is about 320 mm in diameter and about 55 mm in total height. is there.
  • the propeller fan 30Gz shown in FIG. 33 is different from the propeller fan 30Ga (FIG. 32) in that it does not have the guide portion 26.
  • FIG. 34 shows the results of determining the relationship between the radial position and the air volume for each of the propeller fans 30Ga and 30Gz.
  • the position where the value on the horizontal axis is 0 (zero) indicates the center position in the radial direction of the propeller fans 30Ga and 30Gz, and the value indicated on the horizontal axis is equal to the distance from the center position.
  • the vertical axis indicates the wind speed measured immediately before the fan guard. According to the measurement results shown in FIG. 34, in the case of Example 1, the wind is blown out so as to spread outward than in the case of Comparative Example 1, and the direction in which the wind is blown out can be controlled. Recognize.
  • FIG. 35 shows the results of determining the relationship between the rotational speed and the air volume for each of the propeller fans 30Ga and 30Gz.
  • the air volume at a rotational speed of 660 rpm increases from 45 m 3 / min to 57 m 3 / min
  • the air volume at a rotational speed of 890 rpm increases from 69 m 3 / min to 81 m 3 / min.
  • the wind spreads outward in the radial direction by the action of the guide portion 26 than in the case of the first comparative example, and a larger air volume (increased by about 20%) can be obtained at the same rotational speed. Recognize.
  • the air volume shown here is the value measured based on Japanese Industrial Standard (JIS) C9601.
  • FIG. 36 shows the results of obtaining the relationship between the air volume and the noise for each of the propeller fans 30Ga and 30Gz. It can be seen that when the air volume is the same, the noise can be reduced by about 3 dB. For example, when the air volume is 69 m 3 / min (this is obtained when the rotational speed of the comparative example is 890 rpm and the rotational speed of the first embodiment is 770 rpm), the noise of the comparative example 1 is 44 dB. On the other hand, the noise of Example 1 is 41 dB. That is, in the case of Example 1, it can be seen that noise can be reduced.
  • the noise shown here is a value measured based on the Japan Electrical Manufacturers' Association Standard (JEMA) HD-130.
  • JEMA Japan Electrical Manufacturers' Association Standard
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing a molding die used for manufacturing a propeller fan.
  • the molding die 40 has a fixed side die 42 and a movable side die 41.
  • the fixed-side mold 42 and the movable-side mold 41 define a cavity 43 that has substantially the same shape as the propeller fan and into which a fluid resin is injected.
  • the molding die 40 may be provided with a heater (not shown) for enhancing the fluidity of the resin injected into the cavity.
  • a heater for enhancing the fluidity of the resin injected into the cavity.
  • the installation of such a heater is particularly effective when, for example, a synthetic resin with increased strength such as an AS resin containing glass fiber is used.
  • Some propeller fans use metal as a material and are integrally formed by drawing by press working.
  • a thin metal plate is generally used because it is difficult to draw with a thick metal plate and the mass becomes heavy. In this case, it is difficult to maintain strength (rigidity) with a large propeller fan.
  • a thin metal plate having a certain thickness is used, there is a problem in that the cross-sectional shape of the wing portion cannot be a wing shape.
  • these problems can be solved collectively by forming the propeller fan using a resin.

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Abstract

 プロペラファン(30)は、回転軸(11)の周りに回転するボス部(10)と、ボス部の外表面に設けられた翼(20)とを備える。翼(20)は、前縁部(21)と、後縁部(22)と、前縁部(21)の前縁最外周部(21T)と後縁部(22)の後縁最外周部(22T)とを接続する外周縁部(24)とを含む。後縁最外周部(22T)よりも回転半径方向における内側の位置には、回転方向とは反対の方向に向かって後縁部(22)の一部が舌片状に延出したような形状を有するガイド部(26)が設けられている。プロペラファン(30)によれば、翼(20)から流体が送出される際の流体の挙動を規定できる。

Description

プロペラファン、流体送り装置および成形用金型
 この発明は、流体を送り出すプロペラファンと、そのようなプロペラファンを備えた流体送り装置と、そのようなプロペラファンを樹脂により成形する際に用いられる成形用金型とに関する。
 プロペラファンは、軸方向(回転軸に対して平行な方向)に沿って主として流れるような流体を生成する。特許第4132826号公報(特許文献1)に開示されたプロペラファンは、後縁部にU字型のへこみが設けられた翼を備えている。このプロペラファンは、U字型のへこみの存在によって、翼先端部および翼端部において発生した渦の変動および発達を抑制し、翼面から気流が剥離してしまうことも抑制する。
 特開平08-121392号公報(特許文献2)に開示されたプロペラファンは、回転方向における後ろ側の前面周辺部に煽り板が設けられた翼を備えている。このプロペラファンは、煽り板の存在によって、広範囲に変化に富んだ自然の風に近い風を生成する。
特許第4132826号公報 特開平08-121392号公報
 従来のプロペラファンは、翼面上における渦の挙動や、ファン全体の送風効率等に着目しているのみであり、翼から流体が送出される時点での流体の挙動(たとえば、流体が翼から離れる際にその流体が進む方向やその流体の流量)についてまではほとんど配慮されていなかった。したがって、翼の回転によって翼の周囲で発生した気流は、翼の後縁部に到達したとしてもそのまま特段規定されることなく(それまでの成り行きを変えることなく)、翼面の影響を受けた状態のままで翼面から離れていた。
 本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであって、翼から流体が送出される際の流体の挙動を規定可能な構成を備えたプロペラファン、そのようなプロペラファンを備えた流体送り装置、および、そのようなプロペラファンを樹脂により成形する際に用いられる成形用金型を提供することを目的とする。
 本発明のある局面に基づくプロペラファンは、回転軸周りに回転するボス部と、前記ボス部の外表面に設けられた翼とを備え、上記翼は、回転方向における前方に位置する前縁部と、回転方向における後方に位置する後縁部と、上記前縁部の最外周部である前縁最外周部と上記後縁部の最外周部である後縁最外周部とを接続し、周方向に沿って円弧状に延びる形状を有する外周縁部と、を含み、上記回転軸に対して平行な方向から上記翼を見た場合に、上記後縁最外周部が位置している箇所での上記後縁部に対する接線と、上記後縁最外周部が位置している上記箇所と上記回転軸の位置とを結ぶ直線とのなす角度をαと定義すると、上記後縁最外周部は、角度αが60°となる位置であってかつ最も回転半径方向の外側にある箇所に位置しており、上記後縁最外周部よりも回転半径方向における内側の位置には、回転方向とは反対の方向に向かって上記後縁部の一部が舌片状に延出したような形状を有するガイド部が設けられている。
 好ましくは、上記ガイド部は、上記ガイド部の先端部が周方向よりも回転半径方向の外側を向くようにして上記後縁部から延出している。
 好ましくは、上記ガイド部は、上記ガイド部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ上記ガイド部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。
 好ましくは、上記回転軸に対して垂直な方向から上記ガイド部を見た場合に、上記回転軸に垂直な面に対して上記ガイド部の延出方向がなしている角度をθとすると、-10°≦θ≦45°である。
 好ましくは、上記翼のうち、上記ボス部の上記外表面に接続している部分を翼根部とすると、上記翼根部は、上記翼根部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ上記翼根部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。
 好ましくは、上記ガイド部は、上記後縁部のうちの半分よりも外周部寄りの位置に設けられている。
 好ましくは、上記外周縁部は、上記外周縁部の一部が回転半径方向の内側に向かって凹むようにして形成された切り欠き部を有している。
 本発明の他の局面に基づくプロペラファンは、回転軸周りに回転するボス部と、上記ボス部の外表面に設けられた翼とを備え、上記翼は、回転方向における前方に位置する前縁部と、回転方向における後方に位置する後縁部と、上記前縁部の最外周部である前縁最外周部と上記後縁部の最外周部である後縁最外周部とを接続し、周方向に沿って円弧状に延びる形状を有する外周縁部と、を含み、上記外周縁部の回転方向における最後方の位置には、回転方向とは反対の方向に向かって上記後縁部の一部が舌片状に延出したような形状を有するガイド部が設けられており、上記ガイド部の半径方向における外側縁のうちの上記外周縁部に接続している部分は、上記外周縁部と略同一の半径で上記外周縁部に連続するように形成されており、上記ガイド部は、上記ガイド部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ上記ガイド部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。
 本発明に基づく流体送り装置は、本発明に基づく上記のプロペラファンを備える。
 本発明に基づく成形用金型は、樹脂成形品からなる本発明に基づく上記のプロペラファンを成形するために用いられる。
 上記のプロペラファンによれば、翼の後縁部側に舌片状のガイド部が設けられる。ガイド部によれば、翼の回転によって翼面上で発生した気流の挙動は、流体が翼から離れる際に効果的に規定されることが可能となる。
実施の形態1における流体送り装置を分解して示す側面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンを示す側面図である。 実施の形態1に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 実施の形態1に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンの翼を示す拡大平面図である。 実施の形態1に関し、正圧面側(噴出側)から見たプロペラファンの翼を示す拡大斜視図である。 図5中のVI-VI線に沿った矢視断面図である。 図5中のVII-VII線に沿った矢視断面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子(負圧面側から見た様子)を示す斜視図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示す断面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼端渦の挙動を説明するための側面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼端渦の挙動を説明するための平面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼先端渦の挙動を説明するための側面図である。 実施の形態1におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼先端渦の挙動を説明するための平面図である。 比較例におけるプロペラファンを示す側面図である。 比較例に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子(負圧面側から見た様子)を示す斜視図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示す断面図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼端渦の挙動を説明するための側面図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼端渦の挙動を説明するための平面図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼先端渦の挙動を説明するための側面図である。 比較例におけるプロペラファンの翼が動作している様子を示しており、翼先端渦の挙動を説明するための平面図である。 実施の形態2に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンの翼を示す拡大平面図である。 実施の形態3に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンの翼を示す拡大平面図である。 実施の形態4に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンの翼を示す拡大平面図である。 実施の形態5におけるプロペラファンの翼を示す断面図である。 実施の形態6におけるプロペラファンの翼を示す断面図である。 実施の形態7におけるプロペラファンを示す側面図である。 実施の形態7に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 実施の形態7の変形例におけるプロペラファンを示す平面図である。 実施の形態8におけるプロペラファンを示す側面図である。 実施の形態8に関し、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 実施の形態8に関する実験例の実施例1で採用されたプロペラファンの負圧面側(吸込側)から見た様子を示す平面図である。 実施の形態8に関する実験例の比較例1で採用されたプロペラファンの負圧面側(吸込側)から見た様子を示す平面図である。 実施の形態8に関する実験例の結果として、実施例1および比較例1のそれぞれにおけるプロペラファンの径方向の位置と風速との関係を示す図である。 実施の形態8に関する実験例の結果として、実施例1および比較例1のそれぞれにおけるプロペラファンの回転数と風量との関係を示す図である。 実施の形態8に関する実験例の結果として、実施例1および比較例1のそれぞれにおけるプロペラファンの風量と騒音との関係を示す図である。 実施の形態9における成形用金型を示す断面図である。
 本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、各実施の形態に示す構成に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。
 [実施の形態1]
 図1~図7を参照して、実施の形態1における流体送り装置100およびプロペラファン30の構成について説明する。図1に示すように、流体送り装置100は、プロペラファン30と、駆動モータ(図示せず)とを備える。
 (プロペラファン30)
 図2は、プロペラファン30を示す側面図である。図3は、負圧面20Sの側(吸込側)から見たプロペラファン30を示す平面図である。プロペラファン30は、ボス部10と、ボス部10の外表面に設けられた7枚の翼20(図3)とを含む。プロペラファン30は、たとえばAS(acrylonitrile-styrene)樹脂等の合成樹脂を用いて、ボス部10と7枚の翼20とが一体的に成形された1つの樹脂成形品として構成される。プロペラファン30の直径はたとえば200mmであり、全高はたとえば50mmである。
 ボス部10は、プロペラファン30を、駆動モータ(図示せず)の出力軸に接続するための部位である。図示しないスクリューキャップを用いて、ボス部10はモータの出力軸に取り付けられる。ボス部10は、駆動モータからの駆動力を受けて、回転軸11の周りに矢印12に示す方向に回転する。
 翼20は、ボス部10の外表面から回転半径方向の外側に延出するように形成されている。本実施の形態においては、7枚の翼20が回転方向に沿って互いに離間するように等間隔に配置されており、これらの形状はいずれも同一である。ボス部10が回転軸11の周りに回転することに伴って、翼20も、ボス部10と一体的に回転軸11の周りに回転する。
 図4は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30の翼20を示す拡大平面図である。図5は、正圧面側(噴出側)から見たプロペラファン30の翼20を示す拡大斜視図である。図6は、図5中のVI-VI線に沿った矢視断面図である。図7は、図5中のVII-VII線に沿った矢視断面図である。
 (翼20の詳細構成)
 図2~図7に示すように、翼20は、前縁部21、後縁部22、翼根部23および外周縁部24を含み、これらの内側に、厚みを有する翼板部25およびガイド部26が形成されている。換言すると、厚みを有する翼板部25およびガイド部26の周囲に、翼20の前縁部21、後縁部22、翼根部23および外周縁部24が形成されている。
 翼板部25は、流体の送出(気流の生成)という、翼20の本来的な機能を主として担う部位である。一方で、後縁部22の一部(ガイド部26)は、回転方向とは反対の方向に向かって略U字状に突出したような形状を有しており、後縁部22のU字状部分の内側に、ガイド部26が形成されている。
 ガイド部26は、翼板部25よりも回転方向における後ろ側に位置し、回転方向とは反対の方向に向かって舌片状に延出したような形状を有する。ガイド部26は、翼板部25上で発生した気流が翼20から離れる際に、その流体の挙動(その流体が進む方向やその流体の流量)を規定するための部位である。翼20から流体が離れる際、流体の挙動は、ガイド部26の表面形状に応じて規定されることになる。
 図4~図6を主として参照しながら、プロペラファン30の翼20に関してより詳細に説明する。翼20の翼根部23は、翼20の付け根部分に相当し、翼20をボス部10の外表面に接続している。
 翼20の前縁部21は、翼20のうち、回転方向(矢印12方向)の前方側に位置する部位である。プロペラファン30を軸方向から見た場合、前縁部21は、回転方向における翼根部23の前端部を起点として、回転半径方向の内側から外側に向けて延びている。前縁部21は、回転半径方向の内側から外側に向かうにつれて、凹状に湾曲しながらプロペラファン30の回転方向の前方側に向かって滑らかに延びている。
 翼20の後縁部22は、翼20のうち、回転方向(矢印12方向)の後方側に位置する部位である。プロペラファン30を軸方向から見た場合、後縁部22(後縁部22のうち、ガイド部26が設けられている部分を除いた部分)は、回転方向における翼根部23の後端部を起点として、回転半径方向の内側から外側に向けて延びている。後縁部22(後縁部22のうち、ガイド部26が設けられている部分を除いた部分)は、回転半径方向の内側から外側に向かうにつれて、凸状に湾曲しながらプロペラファン30の回転方向の前方側に向かって滑らかに延びている。
 外周縁部24は、前縁部21の最外周部である前縁最外周部21T(翼先端部ともいう)と後縁部22の最外周部である後縁最外周部22Tとを接続し、周方向に沿っておおよそ円弧状に延びる形状を有している。ここで、回転軸11に対して平行な方向(軸方向)から翼20を見た場合、後縁最外周部22Tが位置している箇所には、後縁部22に対する接線L10を描くことができる。同様に、回転軸11に対して平行な方向から翼20を見た場合、後縁最外周部22Tが位置している箇所と回転軸11の位置とを結ぶように、直線L11を描くことができる。接線L10と直線L11とのなす角度をαと定義すると、後縁最外周部22Tは、角度αが60°となる位置であってかつ最も回転半径方向の外側にある箇所に位置している。
 プロペラファン30を軸方向から見た場合、翼20は、前縁部21の前縁最外周部21Tを先端にして、鎌状に尖った形状を有している。翼板部25およびガイド部26は、前縁部21、前縁最外周部21T、外周縁部24、後縁最外周部22T、後縁部22および翼根部23の内側に形成される。翼20の表面(つまり、翼板部25の表面およびガイド部26の表面)は、全体として滑らかに曲成された形状を有している。
 翼20が矢印12に示す方向に回転している際、翼20の一方の表面は正圧面20Pを形成し、翼20の他方の表面は負圧面20Sを形成する。正圧面20Pは、軸方向において翼20の噴出側に形成され、負圧面20Sは、軸方向において翼20の吸込側に形成される。翼20は、負圧面20S側(吸込側)から正圧面20P側(噴出側)に向かって流れる気流を発生させる。翼20の周囲で気流が発生することに伴って、翼20の周囲には、正圧面20Pで相対的に大きく、負圧面20Sで相対的に小さいという圧力分布が形成される。
 図6を参照して、翼20の翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分は、いわゆる正キャンバー構造を有する。具体的には、翼20の翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分は、食い違い角θAを有している。図6に示すように、翼20の翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分の断面形状について、前縁部21上の点と後縁部22上の点とを結ぶことにより、仮想直線L1が形成される。食い違い角θAとは、仮想直線L1と回転軸11とがこれらの間になす角度のことである。
 翼20の翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分は、前縁部21および後縁部22を両端としてその中腹部が仮想直線L1から負圧面20S側(吸込側)に向かって遠ざかるように湾曲している。換言すると、翼20の翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分は、正圧面20P側が軸方向に凹となり且つ負圧面20S側が軸方向に凸となるように反った形状を有している。
 図7に示すように、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、いわゆる逆キャンバー構造を有していることが好ましい。具体的には、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、食い違い角θBを有している。図7に示すように、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分の断面形状について、前縁部21上の点と後縁部22上の点とを結ぶことにより、仮想直線L3が形成される。食い違い角θBとは、仮想直線L3と回転軸11とがこれらの間になす角度のことである。本実施の形態では、食い違い角θBよりも、食い違い角θA(図6)の方が大きくなるように構成される。
 翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、前縁部21および後縁部22を両端としてその中腹部が仮想直線L3から正圧面20P側(噴出側)に向かって遠ざかるように湾曲している。換言すると、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、正圧面20P側が軸方向に凸となり且つ負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。
 一方、翼板部25よりも回転方向における後方に位置するガイド部26(図6参照)は、いわゆる逆キャンバー構造を有する。翼20のガイド部26は、後縁最外周部22Tよりも回転半径方向における内側の位置に設けられている。本実施の形態のガイド部26は、翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分(正キャンバー構造を有している部分)の後端部に連続するように形成されるとともに、正圧面20P側が軸方向に凸となり且つ負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。
 図4に示すように、以上のような構成を有するガイド部26においては、ガイド部26の先端部26dが周方向CRよりも回転半径方向の外側を向くようにして、ガイド部26が後縁部22から延出していることが好ましい。本実施の形態では、ガイド部26の根元部分(点26a,26b間に位置する部分)の丁度中央の位置(点26cの位置)と、ガイド部26の延出方向における先端部26dの位置とを直線で結んで矢印A1を描いたとすると、この矢印A1は、点26cの位置を起点として周方向CRよりも回転半径方向の外側を向いて延びている。周方向CRとは、回転軸11の位置を中心とし、かつ点26cを通る正円によって描かれる周方向である。
 回転軸11に対して垂直な方向からガイド部26を見た場合において(または、図4中の矢印A1に示す位置におけるガイド部26の断面形状を見た場合において)、ガイド部26のすぐ下に、回転軸11に対して垂直となる面SSを規定したとする。この面SSに対して、ガイド部26の延出方向(点線L2に示す方向)がなしている角度をθとすると、ガイド部26は、-10°≦θ≦45°の関係を具備していることが好ましい。本実施の形態においては、角度θは約10°である。ガイド部26の延出方向とは、ガイド部26のうちの先端部26d寄りの部分の下面(正圧面20P)によって規定される方向である。
 (作用および効果)
 図8は、プロペラファン30の翼20が動作している様子(負圧面20S側から見た様子)を示す斜視図である。図9は、プロペラファン30の翼20が動作している様子を示す断面図である。図8および図9を参照して、翼20の回転によって、矢印DR1,DR2(図9)に示すような気流が生成される。これにより、流体送り装置100(図1)はたとえば扇風機として送風を実現することが可能となる。
 矢印DR1は、負圧面20S上を流れる気流の挙動を模式的に示しており、矢印DR2(図9)は、正圧面20P上を流れる気流の挙動を模式的に示している。本実施の形態では、ガイド部26が、翼板部25よりも回転方向における後ろ側に位置し、回転方向とは反対の方向に向かって舌片状に延出したような形状を有する。ガイド部26は、後縁最外周部22Tよりも回転半径方向における内側の位置に設けられており、翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分(正キャンバー構造を有している部分)の後端部に連続するように形成されるとともに、正圧面20P側が軸方向に凸となり且つ負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状(つまり逆キャンバー構造)を有している。
 したがってこのような形状を有するガイド部26によれば、翼20の回転によって翼面上で発生した気流の挙動(その流体が進む方向やその流体の流量)は、流体が翼20から離れる際に効果的に規定されることが可能となる。翼20から流体が離れる際、流体の挙動は、ガイド部26の表面形状に応じて規定される(定義される)ことになる。
 逆キャンバー構造を有する舌片状のガイド部26を後縁部22に設けることによって、翼20の翼面から噴出側(正面側)に向かって押し出される風を転向させることができるため、送風の範囲を広げたり、送風の範囲を狭くしたり、送風量を増加させたり、送風量を減少させたり、最大風速を速くしたり、最大風速を遅くしたりすることが可能となる。
 図10および図11は、プロペラファン30の翼20の回転によって発生する翼端渦の挙動を説明するための側面図および平面図である。上述のとおり、翼20は、負圧面20S側(吸込側)から正圧面20P側(噴出側)に向かって流れる気流を発生させる。翼20の周囲で気流が発生することに伴って、翼20の周囲には、正圧面20Pで相対的に大きく、負圧面20Sで相対的に小さいという圧力分布が形成される。これにより、翼20の外周縁部24の付近には翼端渦が発生する。本実施の形態においては、ガイド部26の存在によって、翼端渦の一部の拡散方向が、外側を向くように転向される(矢印DR3参照)。ガイド部26の形状を適切に設計することによって、翼端渦(風)の拡散方向のみならず、翼端渦の拡散の程度(風量)を調整することも可能となる。このような現象は、翼先端渦についてもあてはまる。
 ここで、翼20の外周縁部24の付近で発生した翼端渦は、コアンダ効果により、遠心力に打ち勝って、外周縁部24の回転方向前方から回転方向後方に向かって沿い続けながら流れることができる。外周縁部24の回転方向最後方にさしかかった翼端渦は、コアンダ効果によりそのまま後縁部22に沿って流れようとするが、後縁最外周部22Tの近辺で翼20の縁形状が周方向の向きから半径方向の向きに急激に変化しているため、コアンダ効果による力に対して遠心力が打ち勝ち、翼端渦が翼20の縁から剥離し、ファンの下流側へと押し流される。剥離の起点になるポイント(コアンダ効果による力に対して遠心力が打ち勝つポイント)は概ね、翼20の縁の接線(L10)と半径方向とのなす角度(α)が60°以下になる点である。この60°になる点を、後縁最外周部22Tと定義している。
 なお、翼面に沿う流れが翼面から剥離する要因は、物体の形状、表面粗さ、圧力や遠心力など、様々なものがある。また、翼面に沿う流れが翼面から剥離するポイントは、流体の物性値(たとえば温度や粘性など)によっても左右される。したがって、剥離点は上記60°の点から多少ずれる場合があるが、剥離点を60°の点であるとして翼20を設計することで、おおむね適切な送風性能を得ることができることが経験上判明している。
 図12および図13は、プロペラファン30の翼20の回転によって発生する翼先端渦の挙動を説明するための側面図および平面図である。翼20が回転している際、翼20の周りには、前縁部21の前縁最外周部21T(翼先端部)を起点として回転方向の下流側に向かって流れる翼先端渦が発生する。本実施の形態においては、ガイド部26の存在によって、翼先端渦の一部の拡散方向も、外側を向くように転向される(矢印DR4参照)。ガイド部26の形状を適切に設計することによって、翼先端渦(風)の拡散方向のみならず、翼先端渦の拡散の程度(風量)を調整することも可能となる。
 上述のような構成に限られず、プロペラファン30は、7枚以外の複数枚の翼20を備えていてもよいし、1枚のみの翼20を備えていてもよい。プロペラファン30は、扇風機やサーキュレータとしての流体送り装置100に限られず、ヘアドライヤ、カールドライヤ、ペット用ドライヤ、エアーコンディショナ、ブロアー、空気清浄機、加湿機、除湿機、ファンヒータ、冷却装置または換気装置などの、様々な流体送り装置に用いられることもできる。これらいずれの場合においても、ガイド部26の形状や大きさ、指向方向を適切に設定することによって、翼20から送出される流体の挙動を所望の値に規定(定義)することが可能となる。
 翼20から送出される流体の挙動を規定できるということは、たとえば次のような効果を得ることが可能となる。上述のとおり、本実施の形態のガイド部26においては、ガイド部26の先端部26dが周方向CRよりも回転半径方向の外側を向くようにして、ガイド部26が後縁部22から延出している(図4参照)。すなわち、たとえば近年の扇風機においては、使い方が従来のものから変わり始めている。過去、扇風機は夏期に単独で用いられ、風を使用者に吹き付けることで使用者に涼感を与えるものであった。風量が大きくかつ風速も早い風を収束させて使用者に吹き付けることが求められていた。
 その後、夏期にはエアコンが単独で用いられることが主流になり、扇風機は初夏または秋といった、エアコンを運転するほど暑くない時期に補助的に用いられるようになった。但し、扇風機に求められる要件ないし仕様は過去のものから変わっておらず、補助的な使用用途に合致するものではなかった。近年、地球環境保全および省エネルギーの観点から、夏期に、エアコンと扇風機とを併用することがある。併用により、部屋の温度ムラ(足元が冷たく、頭上が暑いといった状況)を解消できるとともに、風の吹き付けによって体感温度を下げることで、エアコンの設定温度を緩め(高め)に設定することが可能となる。
 しかしながら、併用の場合、空気の温度がエアコンにより低くなっているため、従来のように風量が大きくかつ風速の早い風を収束させて使用者に吹き付けると、体温の過度な低下を招く場合がある。このことは、快適性を損なわせるだけでなく、風邪などを引き起こす可能性も考えられる。したがって、風量が大きくかつ風速も早い風を収束させて使用者に吹き付けるのではなく、風を広範囲に広げ、優しい風を作りたいという要望が存在している。遠心ファンや斜流ファンなどはこれに似たような要望に応えることができるが、風量がプロペラファンに比べて小さいため、これらのファンは「大風量の風を広範囲に送風したい」という要望に応えることは難しい。これのような要望に十分に応えるためには、プロペラファンの送風に対し、軸方向だけではなく強い半径方向成分を与える必要がある。
 冒頭で述べたように、特許第4132826号公報(特許文献1)に開示されたプロペラファンは、後縁部にU字型のへこみが設けられた翼を備えている。U字型のへこみの近傍部分は、正キャンバー構造を有しているため、翼の他の部分と同じ作用効果を生じることになる。U字型のへこみの近傍部分の周り流れにおいては、翼端渦が支配的になり、周方向下流側に翼端渦を放出するのみとなる。特許文献1に開示されたプロペラファンでは、周縁部に生ずる翼端渦を半径方向外側に方向を曲げて放出することはできない。
 これに対し、上述の実施の形態1におけるガイド部26は、翼板部25のうちの外周縁部24寄りの部分(正キャンバー構造を有している部分)の後端部に連続するように形成されるとともに、正圧面20P側が軸方向に凸となり且つ負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状(つまり逆キャンバー構造)を有している。さらに、ガイド部26においては、ガイド部26の先端部26dが周方向CRよりも回転半径方向の外側を向くようにして、ガイド部26が後縁部22から延出している。
 このような構造を有するガイド部26は、翼20の外周縁部24の付近に生じていた翼端渦に強い半径方向の力を作用させることができるとともに、特に、ガイド部26の箇所に遠心力による半径方向成分の強い流れを生じさせることができ、この流れを半径方向内側から、翼20の外周縁部24に生ずる翼端渦に作用させることができるため、外周縁部24の付近に生ずる翼端渦を半径方向外側に方向を曲げて放出することができる。
 さらに、本実施の形態のガイド部26は、回転軸11に垂直となる面SSに対して、ガイド部26の延出方向(点線L2に示す方向)がなしている角度をθとすると、ガイド部26は、-10°≦θ≦45°の関係を具備している。本実施の形態においては、角度θは約10°である。この構成によると、後縁部22に設けられたガイド部26の向きが、下方向(軸方向)と比較してより横方向に指向することになるため、半径方向の外側に向かう流れが強まり、より大きく風を拡散することが可能となる。
 また上述のとおり、本実施の形態のプロペラファン30においては、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、いわゆる逆キャンバー構造を有しており、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分は、正圧面20P側が軸方向に凸となり且つ負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。この構成によると、ガイド部26を有する翼20の拡散性能を高めることが可能となる。すなわち、翼20の翼板部25のうちの翼根部23寄りの部分が逆キャンバー構造を有していれば、翼20の翼板部25の中央付近での送風能力が増加する。翼20の翼板部25の中央付近での送風能力が高いと、ガイド部26による流体の転向の効果を十分に得ることが可能となり、ひいては風を十分に拡散することが可能となる。
 [比較例]
 図14~図21を参照して、実施の形態1の比較例におけるプロペラファン30Zについて説明する。図14および図15に示すように、プロペラファン30Zの翼20は、実施の形態1におけるガイド部26に相当する部位を備えていないという点で、実施の形態1のプロペラファン30とは異なっている。
 図16は、プロペラファン30Zの翼20が動作している様子(負圧面20S側から見た様子)を示す斜視図である。図17は、プロペラファン30Zの翼20が動作している様子を示す断面図である。図16および図17に示すように、ガイド部26を後縁部22に設けない場合には、翼20の回転によって翼20の周囲で発生した気流は、翼20の後縁部22に到達したとしてもそのまま特段規定されることなく(それまでの成り行きを変えることなく)、翼面の影響を受けた状態のままで翼20から離れる。
 図18および図19は、プロペラファン30Zの翼20の回転によって発生する翼端渦の挙動を説明するための側面図および平面図である。図18および図19に示すように、このような現象は、翼端渦についてもあてはまる(矢印DR3参照)。すなわち、比較例のプロペラファン30Zにおいては、ガイド部26が設けられていないため、翼端渦の拡散方向が転向されることもない。
 図20および図21は、プロペラファン30Zの翼20の回転によって発生する翼先端渦の挙動を説明するための側面図および平面図である。図20および図21に示すように、このような現象は、翼先端渦についてもあてはまる(矢印DR4参照)。すなわち、比較例のプロペラファン30Zにおいては、ガイド部26が設けられていないため、翼先端渦の拡散方向が転向されることもない。
 これに対して上述の実施の形態1によれば、逆キャンバー構造を有する舌片状のガイド部26を後縁部22に設けることによって、翼20の翼面から噴出側(正面側)に向かって押し出される風を転向させることができるため、送風の範囲を広げたり、送風の範囲を狭くしたり、送風量を増加させたり、送風量を減少させたり、最大風速を速くしたり、最大風速を遅くしたりすることが可能となる。
 [実施の形態2]
 図22は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30Aの翼20を示す拡大平面図である。本実施の形態のプロペラファン30Aの翼20においては、ガイド部26の先端部26dが周方向CRを向くようにして、ガイド部26が後縁部22から延出している。具体的には、本実施の形態では、ガイド部26の根元部分(点26a,26b間に位置する部分)の丁度中央の位置(点26cの位置)と、ガイド部26の延出方向における先端部26dの位置とを直線で結んで矢印A2を描いたとすると、この矢印A2は、点26cの位置を起点として周方向CRの接線方向と同一の方向を向いて延びている。周方向CRの接線方向とは、周方向CR上の点26cを通る接線の方向である。翼20から流体が離れる際、流体の挙動は、ガイド部26の表面形状に応じて規定されることになるため、実施の形態2の構成は、実施の形態1の場合に比べて風の拡散の程度を小さくできる。
 [実施の形態3]
 図23は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30Bの翼20を示す拡大平面図である。本実施の形態のプロペラファン30Bの翼20においては、ガイド部26の先端部26dが周方向CRよりも回転半径方向の内側を向くようにして、ガイド部26が後縁部22から延出している。具体的には、本実施の形態では、ガイド部26の根元部分(点26a,26b間に位置する部分)の丁度中央の位置(点26cの位置)と、ガイド部26の延出方向における先端部26dの位置とを直線で結んで矢印A3を描いたとすると、この矢印A3は、点26cの位置を起点として周方向CRよりも回転半径方向の内側を向いて延びている。周方向CRの接線方向とは、周方向CR上の点26cを通る接線の方向である。翼20から流体が離れる際、流体の挙動は、ガイド部26の表面形状に応じて規定されることになるため、実施の形態3の構成は、実施の形態1,2の場合に比べて風の拡散の程度を小さくできる。
 [実施の形態4]
 図24は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30Cの翼20を示す拡大平面図である。図24に示すように、ガイド部26は、後縁部22のうちの半分よりも外周部寄りの位置に設けられていることが好ましい。
 具体的には、回転軸11を中心とする正円を考えた場合、後縁部22は、半径R2の正円と半径R3の正円との間に形成されている。半径R2の正円CR2とは、後縁部22の後縁最外周部22Tを通る円であり、半径R3の正円とは、ボス部10の外周部分を規定する円である。半径R1は、(半径R2+半径R3)の半分の値である。ガイド部26は、半径R1の正円CR1と半径R2の正円CR2との間に形成されていることが好ましい。より好ましくは、0.8×半径R2の半径を有する正円を描いた場合、ガイド部26は、ガイド部26の付け根部分の位置26aが、この正円の位置よりも回転半径方向の外側に位置しているとよい。本実施の形態では、ガイド部26の先端部26dが0.82×半径R2の半径を有する正円上に位置するように構成されている。
 これらの構成を採用した場合、翼端渦の進行方向をより適切に転向させることが可能となり、転向の効果を高めることができる。また、翼20の半径方向外側の部分は、その内側の部分と比較して送風能力の高いため、内側にガイド部26を設けるよりも外側ガイド部26に設けた方が、転向の効果を高めることができる。
 [実施の形態5]
 図25は、実施の形態5におけるプロペラファン30Dの翼20を示す断面図である。上述のとおり、ガイド部26のすぐ下に、回転軸11に対して垂直となる面SSを規定したとする。この面SSに対して、ガイド部26の延出方向がなしている角度をθとすると、ガイド部26は、-10°≦θ≦45°の関係を具備していることが好ましい。本実施の形態においては、角度θは0°である。当該構成によれば、回転半径方向の外側への風の大きな拡散効果を期待できる。
 [実施の形態6]
 図26は、実施の形態6におけるプロペラファン30Eの翼20を示す断面図である。上述のとおり、ガイド部26のすぐ下に、回転軸11に対して垂直となる面SSを規定したとする。この面SSに対して、ガイド部26の延出方向(点線L4に示す方向)がなしている角度をθとすると、ガイド部26は、-10°≦θ≦45°の関係を具備していることが好ましい。本実施の形態においては、角度θは-10°である。ガイド部26の延出方向とは、ガイド部26のうちの先端部26d寄りの部分の下面(正圧面20P)によって規定される方向である。当該構成によっても、回転半径方向の外側への風の大きな拡散効果を期待できる。
 [実施の形態7]
 図27は、実施の形態7におけるプロペラファン30Fを示す側面図である。図28は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30Fを示す平面図である。本実施の形態においては、ガイド部26が、外周縁部24の回転方向における最後方の位置で、後縁最外周部22Tに連続するように設けられている。一方で、上述の各実施の形態においては、ガイド部26は、後縁部22の後縁最外周部22Tから離れた位置に設けられている。
 実施の形態7におけるガイド部26は、ガイド部26の半径方向における外側縁のうちの外周縁部24に接続している部分は、外周縁部24と略同一の半径で外周縁部24に連続するように形成されている。ガイド部26は、ガイド部26の正圧面20P側が軸方向に凸となり且つガイド部26の負圧面20S側が軸方向に凹となるように反った形状を有している。実施の形態7の構成によっても、上述の各実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
 ただし、実施の形態7のガイド部26は、半径方向の外側において外周縁部24にそのまま接続しているため、翼端渦と翼先端渦とが並行しながら半径方向外側に放出される。翼端渦と翼先端渦とは、互いに融合して(衝突して)大きくなることがあり、渦が一つ後ろにある翼にぶつかる確率が高く、騒音が生ずるが場合ある。したがって実施の形態7の構成は、必要に応じて採用されるとよい。騒音の懸念がある場合には、上述の各実施の形態のように、ガイド部26は、後縁部22の後縁最外周部22Tから離れた位置に設けられていることが好ましい。
 (変形例)
 図29は、実施の形態7の変形例におけるプロペラファン30Faを示す平面図である。プロペラファン30Faのガイド部26も、実施の形態7の場合と同様に、外周縁部24の回転方向における最後方の位置で、後縁最外周部22Tに連続するように設けられている。プロペラファン30Faと上述の実施の形態7のプロペラファン30Fとは、実施の形態1~6の場合と同様に、角度αが60°となるような位置が存在しており、この位置に後縁最外周部22Tが形成され、この後縁最外周部22Tに連続するようにガイド部26が形成されているという点において相違している。当該構成によっても、上述の各実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
 [実施の形態8]
 図30は、実施の形態8におけるプロペラファン30Gを示す側面図である。図31は、負圧面側(吸込側)から見たプロペラファン30Gを示す平面図である。図30および図31に示すように、プロペラファン30Gにおいては、外周縁部24が、外周縁部24の一部が回転半径方向の内側に向かって凹むようにして形成された切り欠き部28を有している。
 回転軸11に対して平行な方向(軸方向)から翼20を見た場合、切り欠き部28が形成されている箇所には、接線L20を描くことができる。同様に、回転軸11に対して平行な方向から翼20を見た場合、切り欠き部28が位置している箇所と回転軸11の位置とを結ぶように、直線L21を描くことができる。接線L20と直線L21とのなす角度をβと定義すると、切り欠き部28は、角度βが60°以外(たとえば64°)となる箇所に位置している。すなわち、切り欠き部28は、後縁最外周部22Tを構成するものではない。
 この構成によると、一枚の翼20によって小さな二枚分の翼20が存在するかのような擬似的な効果が得られる。すなわち、あたかも翼枚数を増やしたかのような効果が得られ、圧力変動も小さくなる。小さく軽い翼20によって送風が実現されるため、いわゆるバサバサ感といった大きな翼20が生成するような雰囲気も小さくなる。このような構成は、半径方向外側に拡散した風が、内側の風と比較してなお強すぎるような場合に、切り欠き部28を設けることでより快適性を高めることが可能となる。
 (実験例)
 図32~図36を参照して、実施の形態8に関して行なった実験例について説明する。当該実験例では、図32に示すプロペラファン30Ga(実施例1)と、図33に示すプロペラファン30Gz(比較例1)との性能を比較した。
 図32に示すプロペラファン30Gaは、上記の実施の形態8におけるプロペラファン30G(図31)と略同様の特徴を有しており、その大きさは直径が約320mmであり、全高が約55mmである。一方で、図33に示すプロペラファン30Gzは、プロペラファン30Ga(図32)と比較して、ガイド部26を有していないという点において相違している。
 図34は、プロペラファン30Ga,30Gzのそれぞれについて、径方向の位置と風量との関係を求めた結果を示している。横軸の値が0(ゼロ)の位置は、プロペラファン30Ga,30Gzの径方向における中心位置を示しており、横軸で示される値はこの中心位置からの距離に等しい。縦軸は、ファンガード直近で測定した風速を示している。図34に示される測定結果からすれば、実施例1の場合は、比較例1の場合よりも風が外側に向けて広がるように吹き出されており、風の吹き出す方向を制御できていることがわかる。
 図35は、プロペラファン30Ga,30Gzのそれぞれについて、回転数と風量との関係を求めた結果を示している。たとえば、回転数660rpmにおける風量は、45m/minから57m/minに上昇しており、回転数890rpmにおける風量は、69m/minが81m/minに上昇している。実施例1の場合は、比較例1の場合よりもガイド部26のはたらきによって風が径方向外側に広がっており、同一回転数においてはより大きな(約20%上昇した)風量が得られることがわかる。なおここで示している風量とは、日本工業規格(JIS)C9601に基づいて測定した値である。
 図36は、プロペラファン30Ga,30Gzのそれぞれについて、風量と騒音との関係を求めた結果を示している。風量が同一である場合には、騒音が約3dB低減できていることがわかる。たとえば、風量が69m/minである場合には(これは、比較例の回転数が890rpmであり、実施例1の回転数が770rpmである場合に得られる)、比較例1の騒音は44dBであるのに対して、実施例1の騒音は41dBである。すなわち、実施例1の場合は、騒音も小さくできることがわかる。なおここで示している騒音とは、日本電機工業会基準(JEMA)HD-130に基づいて測定した値である。
 [実施の形態9]
 (成形用金型)
 本実施の形態では、上述の各実施の形態における各種のプロペラファンを樹脂を用いて成形するための成形用金型40について説明する。
 図37は、プロペラファンの製造に用いられる成形用金型を示す断面図である。成形用金型40は、固定側金型42および可動側金型41を有する。固定側金型42および可動側金型41により、プロペラファンと略同一形状であって、流動性の樹脂が注入されるキャビティ43が規定されている。
 成形用金型40には、キャビティに注入された樹脂の流動性を高めるための図示しないヒータが設けられてもよい。このようなヒータの設置は、たとえば、ガラス繊維入りAS樹脂のような強度を増加させた合成樹脂を用いる場合に特に有効である。
 プロペラファンとして、材料に金属を用い、プレス加工による絞り成形により一体に形成するものがある。これらの成形は、厚い金属板では絞りが困難であり、質量も重くなるため、一般的には薄い金属板が用いられる。この場合、大きなプロペラファンでは、強度(剛性)を保つことが困難である。これに対して、翼部分より厚い金属板で形成したスパイダーと呼ばれる部品を用い、翼部分を回転軸に固定するものがあるが、質量が重くなり、ファンバランスも悪くなるという問題がある。また、一般的には、薄く、一定の厚みを有する金属板が用いられるため、翼部分の断面形状を翼型にすることができないという問題がある。これに対して、プロペラファンを樹脂を用いて形成することにより、これらの問題を一括して解決することができる。
 以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 10 ボス部、11 回転軸、12,A1,A2,A3,DR1,DR2,DR3,DR4 矢印、20 翼、20P 正圧面、20S 負圧面、21 前縁部、21T,22T 最外周部、22 後縁部、23 翼根部、24 外周縁部、25 翼板部、26 ガイド部、26a 位置、26c 点、26d 先端部、28 切り込み部、30,30A,30B,30C,30D,30E,30F,30Fa,30G,30Ga,30Gz,30Z プロペラファン、40 成形用金型、41 可動側金型、42 固定側金型、43 キャビティ、100 流体送り装置、CR 周方向、CR1,CR2 正円、L1,L3 仮想直線、L2,L4 線、L10,L20 接線、L11,L21 直線、R1,R2,R3 半径、SS 面。

Claims (10)

  1.  回転軸周りに回転するボス部と、
     前記ボス部の外表面に設けられた翼とを備え、
     前記翼は、
     回転方向における前方に位置する前縁部と、
     回転方向における後方に位置する後縁部と、
     前記前縁部の最外周部である前縁最外周部と前記後縁部の最外周部である後縁最外周部とを接続し、周方向に沿って円弧状に延びる形状を有する外周縁部と、を含み、
     前記回転軸に対して平行な方向から前記翼を見た場合に、前記後縁最外周部が位置している箇所での前記後縁部に対する接線と、前記後縁最外周部が位置している前記箇所と前記回転軸の位置とを結ぶ直線とのなす角度をαと定義すると、前記後縁最外周部は、角度αが60°となる位置であってかつ最も回転半径方向の外側にある箇所に位置しており、
     前記後縁最外周部よりも回転半径方向における内側の位置には、回転方向とは反対の方向に向かって前記後縁部の一部が舌片状に延出したような形状を有するガイド部が設けられている、
    プロペラファン。
  2.  前記ガイド部は、前記ガイド部の先端部が周方向よりも回転半径方向の外側を向くようにして前記後縁部から延出している、
    請求項1に記載のプロペラファン。
  3.  前記ガイド部は、前記ガイド部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ前記ガイド部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している、
    請求項1または2に記載のプロペラファン。
  4.  前記回転軸に対して垂直な方向から前記ガイド部を見た場合に、前記回転軸に垂直な面に対して前記ガイド部の延出方向がなしている角度をθとすると、
    -10°≦θ≦45°である、
    請求項3に記載のプロペラファン。
  5.  前記翼のうち、前記ボス部の前記外表面に接続している部分を翼根部とすると、
     前記翼根部は、前記翼根部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ前記翼根部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している、
    請求項1から4のいずれかに記載のプロペラファン。
  6.  前記ガイド部は、前記後縁部のうちの半分よりも外周部寄りの位置に設けられている、請求項1から5のいずれかに記載のプロペラファン。
  7.  前記外周縁部は、前記外周縁部の一部が回転半径方向の内側に向かって凹むようにして形成された切り欠き部を有している、
    請求項1から6のいずれかに記載のプロペラファン。
  8.  回転軸周りに回転するボス部と、
     前記ボス部の外表面に設けられた翼とを備え、
     前記翼は、
     回転方向における前方に位置する前縁部と、
     回転方向における後方に位置する後縁部と、
     前記前縁部の最外周部である前縁最外周部と前記後縁部の最外周部である後縁最外周部とを接続し、周方向に沿って円弧状に延びる形状を有する外周縁部と、を含み、
     前記外周縁部の回転方向における最後方の位置には、
     回転方向とは反対の方向に向かって前記後縁部の一部が舌片状に延出したような形状を有するガイド部が設けられており、
     前記ガイド部の半径方向における外側縁のうちの前記外周縁部に接続している部分は、前記外周縁部と略同一の半径で前記外周縁部に連続するように形成されており、
     前記ガイド部は、前記ガイド部の正圧面側が軸方向に凸となり且つ前記ガイド部の負圧面側が軸方向に凹となるように反った形状を有している、
    プロペラファン。
  9.  請求項1から8のいずれかに記載のプロペラファンを備える、
    流体送り装置。
  10.  樹脂成形品からなる請求項1から9のいずれかに記載のプロペラファンを成形するために用いられる、
    成形用金型。
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