軸流羽根車
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、軸流羽根車に関し、さらに詳しくは空気調和機の室外機用として用いるに最適な送風機の軸流羽根車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、空気調和機の室外機としては、図５に示すように、ケーシング１内に断面コ字状の熱交換器２を配置し、該熱交換器２の前面側に軸流ファン３を配設して構成されたものが良く知られている。符号４はファンモータ、５はファンガイドである。上記のような構成の室外機において使用される軸流ファン３は、図５R>５に矢印で示すように軸流方向からだけでなく、外周側からもかなりの空気を吸い込んでいるという事実が良く知られている。
【０００３】前記軸流ファン３は、図６に示す構造の羽根車６を備えており、該羽根車６は、回転軸枢支用のボス７の外周に複数枚(例えば、４枚)の羽根８,８・・を備えて構成されており、各羽根８の外周翼端の断面形状は、前縁側から後縁側にかけと同じ形状とされている。例えば図７(イ)および図８(イ)に示すように、負圧面８bのみにアールを有する断面形状、あるいは図７(ロ)および図８(ロ)に示すように、圧力面８aと負圧面８bの両方にアールを有する断面形状とされていることが多い。なお、特開平３ー１３０５９７号公報には、軸流ファンの一種である斜流ファンの羽根車において羽根のチップ部の断面を円弧形状(即ち、圧力面と負圧面との両方にアールを有する断面形状)となすようにしたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、軸流羽根車６の各羽根８における前縁側での外周側からの吸込流れＦは、図７(イ)、(ロ)に示すように、軸方向の速度成分Ｆaをもって羽根車内へ流入することとなっているため、翼端部の圧力面８aにおいて流れが剥離する剥離域Ｅが生じてしまい、ファンの空力性能を劣化させたり、騒音レベルを上昇させる原因となっていた。また、各羽根８の後縁側(特に、ファンガイド５にかかっている部分)では、圧力面８a側から負圧面８b側に回り込む漏れ流れＦ′が生じるが、この部分にも図８(イ)、(ロ)に示すように、負圧面８bにアールがついた形状とされているため、負圧面８b側において流れが剥離する剥離域Ｅが生じることとなり、ファンガイド５と干渉して騒音を発生するという問題がある。
【０００５】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、軸流羽根車の外周側からの吸込流の翼端部への無衝突流入と、圧力面から負圧面へ回り込む漏れ流れの円滑な回り込みを可能ならしめることによって空力性能の向上と騒音の低減を図ることとを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、回転軸枢支用のハブ７の外周に複数枚の羽根８,８・・を有する軸流羽根車において、前記各羽根８の外周翼端における断面形状を、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成するようにしている。
【０００７】請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、前記請求項１記載の軸流羽根車において、前記片面アール形状部９を負圧面８b側に湾曲せしめるようにしている。
【０００８】請求項３の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、前記請求項１あるいは２記載の軸流羽根車において、前記片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θを１０°〜４０°の範囲に設定するようにしている。
【０００９】
【作用】請求項１の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１０】即ち、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が片面アール形状部９に案内されて圧力面８a側へ円滑に誘導されることとなるところから、ほぼ無衝突状態で翼端部へ流入することとなるとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′が円弧形状部１０に滑らかに案内されることとなる。
【００１１】請求項２の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１２】即ち、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦが圧力面８a側へより一層円滑に誘導されることとなる。
【００１３】請求項３の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１４】即ち、片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θ(＝１０°〜４０°)が羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付くこととなるため、羽根８の翼端部への無衝突流入が達成されることとなる。
【００１５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、回転軸枢支用のハブ７の外周に複数枚の羽根８,８・・を有する軸流羽根車において、前記各羽根８の外周翼端における断面形状を、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成して、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部を圧力面８a側へ円滑に誘導して無衝突状態で翼端部へ流入し得るようにするとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′を円弧形状部１０によって滑らかに案内し得るようにしたので、従来生じていた前縁側における圧力面８aでの剥離発生と、後縁側における負圧面８bでの剥離発生とがともに防止できることとなり、ファンとしての空力性能の向上および運転音の低減が図れるという優れた効果がある。
【００１６】請求項２の発明によれば、請求項１記載の軸流羽根車において、片面アール形状部９を負圧面側に湾曲せしめるようにしたので、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が圧力面８a側へより一層円滑に誘導され易くなり、負圧面８bでの剥離発生がより一層抑制されて空力性能向上効果および騒音低減効果が一層図れるという優れた効果がある。
【００１７】請求項３の発明によれば、請求項１あるいは２記載の軸流羽根車において、片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度を１０°〜４０°の範囲に設定して、前記傾き角度θ(＝１０°〜４０°)が羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付くようにしたので、羽根８の翼端部への無衝突流入が効果的に達成されることとなり、負圧面８bでの剥離発生がより一層抑制されて空力性能向上効果および騒音低減効果が一層図れるという優れた効果がある。
【００１８】
【実施例】以下、添付の図面(図１ないし図３)を参照して本願発明の幾つかの好適な実施例を説明する。
【００１９】実施例１図１および図２には、本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車における羽根外周翼端の断面形状が示されている。本実施例は、請求項２および３の発明に対応するものである。
【００２０】本実施例の軸流羽根車は、空気調和機の室外機において送風機として使用されるものであり、その全体構造は、従来技術の項において既に説明したものと同構造とされている(図５および図６参照)。
【００２１】そして、本実施例にかかる軸流羽根車の各羽根８の外周翼端における断面形状は、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成されており、前記片面アール形状部９は、負圧面８b側へ少しだけ湾曲せしめられている。
【００２２】上記のように構成したことにより、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が片面アール形状部９に案内されて圧力面８a側へ円滑に誘導され、無衝突状態で翼端部へ流入せしめられることとなるとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′が円弧形状部１０によって滑らかに案内されることとなる。従って、従来生じていた前縁側における圧力面８aでの剥離発生と、後縁側における負圧面８bでの剥離発生とがともに防止できることとなり、ファンとしての空力性能の向上および運転音の低減が図れることとなるのである。
【００２３】ちなみに、前記片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θ(°)を種々変化させて、その時の羽根車の比騒音Ｓ(dＢＡ)を調べたところ、図４に示す結果が得られた。
【００２４】これによれば、前記傾き角度θが１０°〜４０°の範囲において比騒音Ｓの低減効果が十分に得られることが判明した。このことは、傾き角度θが羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付き、羽根８の翼端部への無衝突流入が効果的に達成されたことを表している。よって、前記傾き角度θを１０°〜４０°の範囲に設定するのが望ましいのである。
【００２５】実施例２図３には、本願発明の実施例２にかかる軸流羽根車における羽根外周翼端の前縁側断面形状が示されている。本実施例は、請求項１および３の発明に対応するものである。
【００２６】本実施例の場合、羽根８における片面アール形状部９は負圧面８b側に湾曲されていない。このように構成しても、羽根８の外周側からの吸込流れＦの一部を圧力面８a側へ円滑に誘導する作用は十分に達成できる。その他の構成および作用効果は実施例１と同様なので重複を避けて説明を省略する。
【００２７】本願発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車の前縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＸ−Ｘ断面相当図)である。
【図２】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車の後縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＹ−Ｙ断面相当図)である。
【図３】本願発明の実施例２にかかる軸流羽根車の前縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＸ−Ｘ断面相当図)である。
【図４】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車における性能テスト結果を示す特性図である。
【図５】一般の空気調和機の室外機の横断平面図である。
【図６】図５の室外機に用いられている軸流ファンにおける羽根車の斜視図である。
【図７】(イ)、(ロ)は二つの従来例を示す図６のＸ−Ｘ拡大断面図である。
【図８】(イ)、(ロ)は二つの従来例を示す図６のＹ−Ｙ拡大断面図である。
【符号の説明】
７はハブ、８は羽根、８aは圧力面、８bは負圧面、９は片面アール形状部、１０は円弧形状部、Ｏは中心線、θは傾き角度。
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、軸流羽根車に関し、さらに詳しくは空気調和機の室外機用として用いるに最適な送風機の軸流羽根車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、空気調和機の室外機としては、図５に示すように、ケーシング１内に断面コ字状の熱交換器２を配置し、該熱交換器２の前面側に軸流ファン３を配設して構成されたものが良く知られている。符号４はファンモータ、５はファンガイドである。上記のような構成の室外機において使用される軸流ファン３は、図５R>５に矢印で示すように軸流方向からだけでなく、外周側からもかなりの空気を吸い込んでいるという事実が良く知られている。
【０００３】前記軸流ファン３は、図６に示す構造の羽根車６を備えており、該羽根車６は、回転軸枢支用のボス７の外周に複数枚(例えば、４枚)の羽根８,８・・を備えて構成されており、各羽根８の外周翼端の断面形状は、前縁側から後縁側にかけと同じ形状とされている。例えば図７(イ)および図８(イ)に示すように、負圧面８bのみにアールを有する断面形状、あるいは図７(ロ)および図８(ロ)に示すように、圧力面８aと負圧面８bの両方にアールを有する断面形状とされていることが多い。なお、特開平３ー１３０５９７号公報には、軸流ファンの一種である斜流ファンの羽根車において羽根のチップ部の断面を円弧形状(即ち、圧力面と負圧面との両方にアールを有する断面形状)となすようにしたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、軸流羽根車６の各羽根８における前縁側での外周側からの吸込流れＦは、図７(イ)、(ロ)に示すように、軸方向の速度成分Ｆaをもって羽根車内へ流入することとなっているため、翼端部の圧力面８aにおいて流れが剥離する剥離域Ｅが生じてしまい、ファンの空力性能を劣化させたり、騒音レベルを上昇させる原因となっていた。また、各羽根８の後縁側(特に、ファンガイド５にかかっている部分)では、圧力面８a側から負圧面８b側に回り込む漏れ流れＦ′が生じるが、この部分にも図８(イ)、(ロ)に示すように、負圧面８bにアールがついた形状とされているため、負圧面８b側において流れが剥離する剥離域Ｅが生じることとなり、ファンガイド５と干渉して騒音を発生するという問題がある。
【０００５】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、軸流羽根車の外周側からの吸込流の翼端部への無衝突流入と、圧力面から負圧面へ回り込む漏れ流れの円滑な回り込みを可能ならしめることによって空力性能の向上と騒音の低減を図ることとを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、回転軸枢支用のハブ７の外周に複数枚の羽根８,８・・を有する軸流羽根車において、前記各羽根８の外周翼端における断面形状を、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成するようにしている。
【０００７】請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、前記請求項１記載の軸流羽根車において、前記片面アール形状部９を負圧面８b側に湾曲せしめるようにしている。
【０００８】請求項３の発明では、上記課題を解決するための手段として、図面に示すように、前記請求項１あるいは２記載の軸流羽根車において、前記片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θを１０°〜４０°の範囲に設定するようにしている。
【０００９】
【作用】請求項１の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１０】即ち、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が片面アール形状部９に案内されて圧力面８a側へ円滑に誘導されることとなるところから、ほぼ無衝突状態で翼端部へ流入することとなるとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′が円弧形状部１０に滑らかに案内されることとなる。
【００１１】請求項２の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１２】即ち、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦが圧力面８a側へより一層円滑に誘導されることとなる。
【００１３】請求項３の発明では、上記手段によって次のような作用が得られる。
【００１４】即ち、片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θ(＝１０°〜４０°)が羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付くこととなるため、羽根８の翼端部への無衝突流入が達成されることとなる。
【００１５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、回転軸枢支用のハブ７の外周に複数枚の羽根８,８・・を有する軸流羽根車において、前記各羽根８の外周翼端における断面形状を、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成して、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部を圧力面８a側へ円滑に誘導して無衝突状態で翼端部へ流入し得るようにするとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′を円弧形状部１０によって滑らかに案内し得るようにしたので、従来生じていた前縁側における圧力面８aでの剥離発生と、後縁側における負圧面８bでの剥離発生とがともに防止できることとなり、ファンとしての空力性能の向上および運転音の低減が図れるという優れた効果がある。
【００１６】請求項２の発明によれば、請求項１記載の軸流羽根車において、片面アール形状部９を負圧面側に湾曲せしめるようにしたので、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が圧力面８a側へより一層円滑に誘導され易くなり、負圧面８bでの剥離発生がより一層抑制されて空力性能向上効果および騒音低減効果が一層図れるという優れた効果がある。
【００１７】請求項３の発明によれば、請求項１あるいは２記載の軸流羽根車において、片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度を１０°〜４０°の範囲に設定して、前記傾き角度θ(＝１０°〜４０°)が羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付くようにしたので、羽根８の翼端部への無衝突流入が効果的に達成されることとなり、負圧面８bでの剥離発生がより一層抑制されて空力性能向上効果および騒音低減効果が一層図れるという優れた効果がある。
【００１８】
【実施例】以下、添付の図面(図１ないし図３)を参照して本願発明の幾つかの好適な実施例を説明する。
【００１９】実施例１図１および図２には、本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車における羽根外周翼端の断面形状が示されている。本実施例は、請求項２および３の発明に対応するものである。
【００２０】本実施例の軸流羽根車は、空気調和機の室外機において送風機として使用されるものであり、その全体構造は、従来技術の項において既に説明したものと同構造とされている(図５および図６参照)。
【００２１】そして、本実施例にかかる軸流羽根車の各羽根８の外周翼端における断面形状は、前縁側に位置して圧力面８a側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部９と該片面アール形状部９に連続する後縁側の円弧形状部１０とを備えて構成されており、前記片面アール形状部９は、負圧面８b側へ少しだけ湾曲せしめられている。
【００２２】上記のように構成したことにより、羽根８の前縁側においては、羽根８の外周側から吸い込まれる軸方向速度成分Ｆaをもった吸込流れＦの一部が片面アール形状部９に案内されて圧力面８a側へ円滑に誘導され、無衝突状態で翼端部へ流入せしめられることとなるとともに、羽根８の後縁側においては、圧力面８aから負圧面８bに回り込む漏れ流れＦ′が円弧形状部１０によって滑らかに案内されることとなる。従って、従来生じていた前縁側における圧力面８aでの剥離発生と、後縁側における負圧面８bでの剥離発生とがともに防止できることとなり、ファンとしての空力性能の向上および運転音の低減が図れることとなるのである。
【００２３】ちなみに、前記片面アール形状部９における翼厚さの中心線Ｏの圧力面８aからの傾き角度θ(°)を種々変化させて、その時の羽根車の比騒音Ｓ(dＢＡ)を調べたところ、図４に示す結果が得られた。
【００２４】これによれば、前記傾き角度θが１０°〜４０°の範囲において比騒音Ｓの低減効果が十分に得られることが判明した。このことは、傾き角度θが羽根８の外周側から吸い込まれる吸込流れＦの流れ方向に近付き、羽根８の翼端部への無衝突流入が効果的に達成されたことを表している。よって、前記傾き角度θを１０°〜４０°の範囲に設定するのが望ましいのである。
【００２５】実施例２図３には、本願発明の実施例２にかかる軸流羽根車における羽根外周翼端の前縁側断面形状が示されている。本実施例は、請求項１および３の発明に対応するものである。
【００２６】本実施例の場合、羽根８における片面アール形状部９は負圧面８b側に湾曲されていない。このように構成しても、羽根８の外周側からの吸込流れＦの一部を圧力面８a側へ円滑に誘導する作用は十分に達成できる。その他の構成および作用効果は実施例１と同様なので重複を避けて説明を省略する。
【００２７】本願発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車の前縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＸ−Ｘ断面相当図)である。
【図２】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車の後縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＹ−Ｙ断面相当図)である。
【図３】本願発明の実施例２にかかる軸流羽根車の前縁側における外周翼端断面形状を示す部分断面図(即ち、図６におけるＸ−Ｘ断面相当図)である。
【図４】本願発明の実施例１にかかる軸流羽根車における性能テスト結果を示す特性図である。
【図５】一般の空気調和機の室外機の横断平面図である。
【図６】図５の室外機に用いられている軸流ファンにおける羽根車の斜視図である。
【図７】(イ)、(ロ)は二つの従来例を示す図６のＸ−Ｘ拡大断面図である。
【図８】(イ)、(ロ)は二つの従来例を示す図６のＹ−Ｙ拡大断面図である。
【符号の説明】
７はハブ、８は羽根、８aは圧力面、８bは負圧面、９は片面アール形状部、１０は円弧形状部、Ｏは中心線、θは傾き角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転軸枢支用のハブ(７)の外周に複数枚の羽根(８),(８)・・を有する軸流羽根車であって、前記各羽根(８)の外周翼端における断面形状が、前縁側に位置して圧力面(８a)側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部(９)と該片面アール形状部(９)に連続する後縁側の円弧形状部(１０)とを備えて構成されていることを特徴とする軸流羽根車。
【請求項２】 前記片面アール形状部(９)が負圧面(８b)側に湾曲せしめられていることを特徴とする前記請求項１記載の軸流羽根車。
【請求項３】 前記片面アール形状部(９)における翼厚さの中心線(Ｏ)の圧力面(８a)からの傾き角度(θ)が１０°〜４０°の範囲に設定されていることを特徴とする前記請求項１あるいは２記載の軸流羽根車。
【請求項１】 回転軸枢支用のハブ(７)の外周に複数枚の羽根(８),(８)・・を有する軸流羽根車であって、前記各羽根(８)の外周翼端における断面形状が、前縁側に位置して圧力面(８a)側にのみ凸状のアールを有する片面アール形状部(９)と該片面アール形状部(９)に連続する後縁側の円弧形状部(１０)とを備えて構成されていることを特徴とする軸流羽根車。
【請求項２】 前記片面アール形状部(９)が負圧面(８b)側に湾曲せしめられていることを特徴とする前記請求項１記載の軸流羽根車。
【請求項３】 前記片面アール形状部(９)における翼厚さの中心線(Ｏ)の圧力面(８a)からの傾き角度(θ)が１０°〜４０°の範囲に設定されていることを特徴とする前記請求項１あるいは２記載の軸流羽根車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【特許番号】特許第３０３１１１３号（Ｐ３０３１１１３）
【登録日】平成１２年２月１０日（２０００．２．１０）
【発行日】平成１２年４月１０日（２０００．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−９７９６６
【出願日】平成５年４月２３日（１９９３．４．２３）
【公開番号】特開平６−３０７３９６
【公開日】平成６年１１月１日（１９９４．１１．１）
【審査請求日】平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【登録日】平成１２年２月１０日（２０００．２．１０）
【発行日】平成１２年４月１０日（２０００．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年４月２３日（１９９３．４．２３）
【公開番号】特開平６−３０７３９６
【公開日】平成６年１１月１日（１９９４．１１．１）
【審査請求日】平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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