JPH0227199A - 鎌形プロペラ羽根及び特に自動車のモータ付きフアンへの応用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に自動車工業において用いられるモータ付
きのプロペラ羽根に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）７０ベラは多
くの技術分野、特にファンにおいて用いられる。自動車
工業における場合、モータ付きのファンか熱機関の冷却
用放熱器に組み合わされる。

知られているように、プロペラ羽根の各々、特にモータ
付きファンユニットの羽根の各々は、プロペラの回転速
度で回転するあと流れ（ｓｌｉｐ−ｓｔｒｅａｍ）を生
しる。このあと流れは、それが固定された障害物に遭遇
するとき強められる音響を生しる。これは、例えはあと
流れが千〜り付きファンユニットの支持アームに遭遇す
る場合てあり、支持アムは、モータ付きファンユニット
を支持し、それを関連する放熱器に関して固定された位
置に保持する。

そのような軸方向ファンは、大きな騒音を発生する高度
に撹乱されたあと流れを発生する。実際、羽根のあと流
れか支持アームの前を通るとき、あと流れは、特別の騒
音を生しる機械的衝撃を発生する。その特別の騒音は、
空気力学的騒音又は駆動モータの騒音に加わる。

支持アームの前を通るそのような回転するあと流れによ
って発生される騒音を減少する利益は、より静かな運転
が得られるならば、勿論理解されるであろう。

羽根によって発生されるあと流れの構造は、羽根の空気
力学的定義の関数であり、特に２個の隣合う羽根の間に
形成される通路における速度範囲の発展の関数である。

より詳しくは、これらのあと流れか支持アームの回りに
非定常系（ｎｏｎｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ
ｓ）を創造し得ることが発見された。非定常系は、羽根
の後縁と支持アームの間の間隙が比較的小である場合に
騒音源になる。羽根の後縁の延長に位置されるあと流れ
は、空気の粘性による減衰の故に後縁から下流方向にあ
る距離において比較的急速に消えること、及びこのあと
流れは次に一般的な流れの乱流の中において失われるこ
とか発見された。

従って、もしプロペラ羽根の後縁とそれを支持する支持
アームの間の距離を組立体の全体の軸方向寸法を増加す
ることなく増加することが可能であるならば、あと流れ
が固定アーム等に遭遇したときあと流れによって発生さ
れる騒音は、減少され得るであろうこ゛とが、わかるで
あろう。

本発明の目的は、特に自動車用のモータ付きファンユニ
ットのプロペラ羽根であって、その形状寸法か、比較的
高回転区域において、高度の空気力学的性能及びかなり
のレベルの静寂を与えるプロペラ羽根を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段） この結果を達成するために、音響騒音を発生する羽根の
少なくとも主要な部分は、できるだけ支持アーム等の固
定障害物から離れるように配置される。

本発明は、それ故、特に自動車のファンのプロペラ羽根
にして、少なくとも２個の羽根の脚部が固着される円筒
形中央ハブ、羽根に鎌形（ａｆａｌｃｉｌｏｒｍ　ｃｏ
ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を与えるように共に湾曲する
と共に互いに関して配置される前縁及び後縁を有する該
羽根であって、この鎌形が脚部から周囲へ狭くなり、湾
曲した前縁及び後縁の各々の凹部か流体の流れの方向に
関して下流の方向を向く羽根、及び湾曲した該後縁であ
って２個の弓形（ａ「ｃｓ）によって形成され該２個の
弓形の各々の平均曲率半径が異なっておりそして角の尖
った点なしに連結される該後縁がら成る羽根を提供する
。　好ましくは、そのような羽根は、プロペラてあって
羽根頭部か固着される周囲のスリーブから成る外方カウ
リングから成る。

この形式の羽根は、自動車の熱機関の放熱器と協働する
モータ付きファンのプロペラに特に適する。

本発明のその他の特徴は、単に事例として示される添付
の図面を参照する説明及び羽根請求の範囲から明らかに
されるであろう。

（実施例） 第１図は本発明のプロペラ羽根の部分的図解的軸方向断
面図である。第２図Ａは本発明のプロペラによって発生
する騒音を示し、第２図Ｂは従来技術のプロペラによっ
て発生する騒音を示す。それらの速度及び流量の特性並
びに寸法はほぼ等しい。

モータ付きファンのプロペラ羽根は技術者に周知である
ので、本発明に関連するところのみか記述されるであろ
う。残りの構造については、当業者は遭遇する特定の問
題を解決するための装置を自己に利用可能な従来の解決
方法から推論するであろう。

以下の記載において本発明のプロペラ羽根は自動車の熱
機関の冷却用放熱器のファンのためのプロペラを作るた
めに用いられるように適合されるものとされる。しかし
ながら、プロペラのあと流れがプロペラの後縁から短い
距離に位置する固定された障害物に遭遇するときプロペ
ラのあと流れによってプロペラのあと流れ内に発生する
騒音を減少するそのような羽根は、その他の用途におい
ても用いられ得ることか明らかであろう。

第１図に見られるように、羽根１ｏは、中央のハブ２０
及び周囲のスリーブ３ｏがら成るプロペラの一部分であ
る。羽根の脚部１２及び頭部１３は、ハブ及びスリーブ
にそれぞれ固着される。

羽根１０は、前縁ｌＯ及び後縁１５を有する。

モータイ」きファンを支持するようにされる支持腕等は
図示されない。

図において見られるように、前縁１ｏ及び後縁１５は、
共に湾曲しており、そして羽根の脚部から頭部へ狭くな
る鎌形の構成を与えるように相互に配置される。凹面に
見られるように、前縁１゜及び後縁１５の各々の凹部は
、矢印により図解的に表される流体の流れの方向に関し
て下流方向に面する。

後縁１５か２個の弓形１５２．１５３によって形成され
ることに注意が要る。弓形１５２．１５３の各々の平均
曲率半径Ｐ２及びρ３は異なっており角の尖った点なし
で連結される。これらの弓形１５２及び１５３は、それ
ぞれ例えば中心０２及び０３を有する円弧又は円錐の弧
（ａｒｃｓ　ｏｆ　ａ　ｃｏｎｅ）である。

従来のプロペラの効率の損失なく騒音の最大の減少を得
るために、羽根の脚部１２の付近に位置される弓形１５
２の平均曲率半径Ｐ２は、羽根の頭部１３の付近に位置
される弓形１５３の平均曲率半径Ｐ３より小でなければ
ならないことが発見された。好ましくは、この弓形１５
２の平均曲率半径Ｐ２は、羽根の脚部で測ったハブ２０
の外径Ｄ２のほぼ４分の１と３分の１の間である。

例えば、軸方向長さ又は厚さが５５ｍｍの程度であるハ
ブ２０に対して、羽根の脚部１２の付近に位置される弓
形１５２の平均曲率半径Ｐ２は、羽根の頭部において測
定されたスリーブ３０の直径の４分の１と３分の１間に
近い値が採用される。

軸方向の長さか３８ｍｍを越えないハブ２０に対して弓
形１５２の平均曲率半径Ｐ２はこのスリーブの直径の約
半分に等しい値に選定される。

このことは、音響放射の観点から最大エネルギを発生す
る羽根の中間区域に特に関連する。これらの区域は、羽
根の脚部と頭部の間にほぼ平均に分布しそして羽根の約
４分の３を越えて延びる領域を占める。

本発明によると、羽根の鎌形の構成は、羽根の脚部１２
と頭部１３のそれぞれの長さＬ２、Ｌ３の間の比が、約
０４の程度であるようにされる。

図示の大きさは大きさの程度である。例えば、知られて
いるように、羽根頭部１３に近接して位置される弓形１
５３の平均曲率半径ρ３は、ハブ２０の軸方向長さしの
関数である。

本発明によるプロペラ羽根によって提供される改良を図
示するために、本発明によるプロペラ羽根の音響特性か
、第１図において点鎖線で図解的に描かれた従来の羽根
の音響特性と比較される。

本発明によるプロペラ羽根と従来技術のプロペラ羽根は
、流量及び静圧に関し類似の空気力学的性能を有するよ
うにする慣用の技術に従って計算された形状寸法を有す
る。本発明による湾曲した前縁及び後縁の形状及び従来
技術による直線状の前縁及び後縁のみが変わる。

例えば、これらのプロペラは、羽根頭部の直径が３０５
ｍｍ、羽根脚部の直径が１２４ｍｍであり、従来のプロ
ペラが２５８０ｒｐｍで回転され、本発明のプロペラが
２６５Ｏｒｐｍで回転されるとき、１５ｍｍ水柱の静圧
で毎時１７００立法メートルの流量を生じる。これらの
２つのプロペラは、同じ形状を有する支持アームによっ
て同しモータ及び同じ車両用放熱器に関連付けられる。

これらの２つのプロペラの性能は、本発明のプロペラに
関して第２図Ａに、従来のプロペラに関して第２図Ｂに
別々に図示される。これらのグラフにおいて、ｋＨｚで
表した音響振動数が横座標に表され、ｄＢで表した音響
レベルが縦座標で表される。本発明のプロペラの全般の
音響レベルにおける減少か、直ちに明らかである。何故
なら、本発明のプロペラの全般の音響レベルが６１．５
ｄＢであるに対して従来のプロペラの全般の音響レベル
が６６．５ｄＢであるからである。

第２図において、音響圧力レベルは、１オクターブの第
３番目（ｔｈｉｒｄｓ　Ｏｆ　ａｎ　ｏｃｔａｖｅ）で
あると分析され、全般の騒音のレベルは、Ａ基準（ｓｔ
ａｎｄａｒｄ　Ａ）に従って重みを付加されて示される
。

また、最大値は、本発明の羽根の低い振動数において達
せられることがわかるであろう。

本発明により、プロペラの羽根の後縁と固定障害物の間
の軸方向距離を増加することが可能である。固定障害物
はモータ付きのファン等の支持アムによって形成され騒
音を発生する。本発明は、音響エネルギの振動数範囲（
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を人間の耳に
少なく感じる振動数の方向へ移動することによって比較
的低い音響レベルを生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプロペラ羽根の部分的図解的軸方向断
面図である。第２図Ａは本発明のプロペラによって発生
する騒音を示し、第２図Ｂは従来技術のプロペラによっ
て発生する騒音を示す。それらの速度及び流量の特性並
びに寸法はほぼ等しい。 １０・・羽根、　　　１２・・・脚部、　　　１３・・
・頭部、１４・・・前縁、　　　１５・・・後縁、　　
　２０・・・ハブ、３０・・・スリーブ、　　１５２．
１５３・・・弓形。 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロペラ羽根にして、羽根脚部が固定される中央ハ
   ブを有し、羽根が前縁及び後縁を有し、羽根の前縁及び
   後縁の両者が湾曲すると共に羽根に鎌形を与えるように
   相互に関連して配置され、該鎌形は脚部から周囲へ向か
   って狭くなり、湾曲した前縁及び後縁の各々の凹部が流
   体の流れの方向に関して下流に面し、後縁が２個の弓形
   により形成され、該弓形の各々の曲率半径が異なりそし
   て角の尖った点なしに相互に連結されることを特徴とす
   る羽根。 ２、請求項１に記載のプロペラ羽根にして、少なくとも
   １個の弓形が円弧であることを特徴とする羽根。 ３、請求項１又は２に記載のプロペラ羽根にして、少な
   くとも１個の弓形が円錐の弧であることを特徴とする羽
   根。 ４、請求項１乃至３のいずれかに記載のプロペラ羽根に
   して、羽根頭部が周囲のスリーブに固着されることを特
   徴とする羽根。 ５、請求項１乃至４のいずれかに記載のプロペラ羽根に
   して、羽根脚部の長さと羽根頭部の長さの比が約０．４
   程度であることを特徴とする羽根。 ６、請求項１乃至５いずれかに記載のプロペラ羽根にし
   て、羽根脚部の近くに位置される弓形の平均曲率半径が
   羽根頭部の近くに位置される弓形の平均曲率半径より小
   さいことを特徴とする羽根。 ７、請求項１乃至６いずれかに記載のプロペラ羽根にし
   て、羽根脚部の近くに位置される弓形の平均曲率半径が
   羽根脚部におけるハブの直径の約４分の１と約３分の１
   のほぼ間であることを特徴とする羽根。 ８、請求項１乃至７のいずれかに記載のプロペラ羽根に
   して、羽根頭部の近くに位置される弓形の平均半径がハ
   ブの軸方向長さの関数であることを特徴とする羽根。 ９、請求項１乃至８のいずれかに記載のプロペラ羽根に
   して、モータ付きのファンのプロペラとして用いられる
   ことを特徴とする羽根。