WO2003072948A1 - Fan - Google Patents

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WO2003072948A1
WO2003072948A1 PCT/JP2003/001825 JP0301825W WO03072948A1 WO 2003072948 A1 WO2003072948 A1 WO 2003072948A1 JP 0301825 W JP0301825 W JP 0301825W WO 03072948 A1 WO03072948 A1 WO 03072948A1
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WO
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outer peripheral
blower
edge
vortex
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PCT/JP2003/001825
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English (en)
French (fr)
Inventor
Akihiro Eguchi
Seiji Sato
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Priority to EP03703351A priority patent/EP1484510B1/en
Priority to JP2003571603A priority patent/JP3979388B2/ja
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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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • 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
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    • 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
    • F05D2240/307Characteristics 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 tip of a rotor blade
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/02Formulas of curves

Definitions

  • the present invention relates to the structure of a blower such as a propeller fan.
  • an axial flow fan such as a propeller fan is generally used as a fan of an outdoor unit for an air conditioner.
  • FIGS. 16 to 18 show the configuration of an outdoor unit for an air conditioner employing such a blower such as a propeller fan as a blower.
  • the outdoor unit for the air conditioner is provided with a blow unit (1) in the main casing (1) on the downstream side of the air flow of the heat exchanger (2) on the rear air inlet (10a) side. 3) is arranged.
  • the blower unit (3) includes a propeller fan (4) as an axial-flow type blower, and a rear suction area (X) of the propeller fan (4) which is located on the outer peripheral side of the propeller fan (4). It is composed of a bell mouth (5) that partitions off the side blowing area (Y), and a fan guard (6) located on the blowing side (front side) of the propeller fan (4).
  • the main body casing (1) has a rear air intake port (10a) formed on the rear surface thereof, and a side air intake port (10b) formed on one of its side surfaces.
  • the inside of the main body casing (1) is divided by a partition plate (7) into two rooms, a heat exchange room (8) and a machine room (9).
  • a heat exchanger (2) having an L-shaped cross section and facing the rear air inlet (10a) and the side air inlet (10b), and the heat exchanger (2).
  • the above-mentioned ventilation unit (3) is located downstream of).
  • the compressor room (11) and other parts are arranged in the machine room (9).
  • the fan motor (12) for rotatingly driving the propeller fan (4) is supported and fixed to a fan motor mounting bracket (not shown) provided on the downstream side of the heat exchanger (2).
  • the propeller fan (4) is connected and fixed to a drive shaft (12a) of the fan motor (12) as shown in FIG. 19, for example, and serves as a rotation center of the propeller fan (4). It comprises a hub (14), a plurality of blades (13, 13, 13) integrally provided on the outer peripheral surface of the hub (14), and a force. Each of the blades (13, 13, 13) has a front end (13a) and a rear edge (13b) of the blade (13), and a position of an outer peripheral end (R) is the hub side base end (S ) (I.e., the inner peripheral end) is formed on the forward wing with high ventilation performance located forward in the rotational direction F from the position of ().
  • the tip vortex (/ 3) away from the suction surface (13e) of the blade (13) interferes with the adjacent blade (13, 13) as described above.
  • the turbulence is further increased, and as a result, the air is discharged downstream of the blower. This will generate even more loud noise.
  • the present inventors have previously proposed a blower that can effectively reduce the noise of a blower such as a propeller fan (Japanese Patent Application No. 20001). — 3 8 8 9 6 6).
  • a blower such as a propeller fan
  • Japanese Patent Application No. 20001 Japanese Patent Application No. 20001
  • 3 8 8 9 6 6 the width of the blower in the radial direction gradually increases from the vicinity of the front edge to the vicinity of the rear edge of the outer periphery (13c) of the blade (13) of the blower.
  • a hap (14) serving as a rotation center and outer peripheral ends of a front edge (13a) and a rear edge (13b) provided on the outer peripheral surface of the hub (14).
  • the width W in the radial direction of the warped portion is formed so as to gradually increase from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b).
  • the blades of a blower such as a propeller fan having a so-called forward blade whose outer peripheral edge is located ahead of the inner peripheral edge in the rotational direction.
  • the air flow is convex at the outer peripheral end (R) side of the blade (13). It smoothly goes into the concave arc-shaped negative pressure surface (13e) along the pressure surface (13d). Then, the vortex diameter of the tip vortex ( ⁇ ) becomes small and stable, so that the flow of the airflow toward the outer periphery of the blade on the suction surface (13e) side does not interfere with the tip vortex ( ⁇ ).
  • the width W of the warped portion of the blade outer peripheral portion (13c) gradually increases.
  • the vortex of a wing tip vortex (/ 3) whose vortex diameter increases as the stack gradually increases from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b) of the blade (13)
  • the effect becomes smooth from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side, and the generated tip vortex (
  • the wing tip vortex ( ⁇ ) can cause mutual interference between the adjacent blades (13, 13, 13). No longer interfere It is discharged to the downstream side of the blower. As a result, the noise of the blower alone will be effectively reduced.
  • the blower is generally used as an air blower for an outdoor unit for an air conditioner as described above, a grill structure such as a fan guard is naturally provided immediately downstream of the blower. There is. Therefore, when installed in the outdoor unit, the vortex emitted from between the adjacent blades interferes with the grill structure, thereby generating noise.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and the outer peripheral portion of the blade of the blower has a portion near the leading edge thereof so as to be a starting point of airflow leakage from the pressure surface side to the negative pressure surface side. Folds gradually increasing in the radial direction from the edge to the trailing edge to reduce the tip vortex without changing the shape of the entire blade and to reliably suppress the vortex discharge to the downstream side of the blower
  • An object of the present invention is to provide a blower capable of effectively reducing noise even when incorporated in an outdoor unit for an air conditioner. Disclosure of the invention
  • the present invention has the following effective problem solving means in order to achieve the above object.
  • the blower (4) of this solution comprises a hub (14) serving as a center of rotation and an outer peripheral end (R) of a front edge (13a) and a rear edge (13b) provided on the outer peripheral surface of the hub (14).
  • a blower (4) including a plurality of blades (13, 13, 13) positioned forward in the rotation direction, wherein each of the blades (13, 13, 13) has an outer peripheral portion (13c). I It is bent toward the suction side so as to form a starting point where airflow starts to leak, and the radial width W of the bent portion is gradually increased from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b). Characterized by being formed ing.
  • each blade (13, 13, 13) is bent toward the suction side so that the air flow from the pressure side to the negative side starts to leak, and If the radial width W is formed so as to gradually increase from the vicinity of the leading edge (13a) to the vicinity of the trailing edge (13b), the pressure surface of the blade (13) becomes the same as in the case of the warped portion described above.
  • the airflow on the (13d) side smoothly flows into the tapered negative pressure surface (13e) along the tapered pressure surface (13d) on the outer peripheral side of the blade.
  • the tip vortex generated by the airflow flowing from the pressure surface (13d) side of the blade (13) to the suction surface (13e) has a small and stable vortex diameter, and the outer periphery of the blade on the suction surface (13e) side The airflow ( ⁇ ) in the direction no longer interferes with the tip vortex (] 3).
  • the edge of the blade outer peripheral portion (13c) is bent toward the suction side starting from a predetermined position Q in the radial direction. For this reason, the starting point Q of the airflow (h) leakage from the pressure surface (13d) side to the suction surface (13e) side is determined, and the amount of airflow leakage after the starting point Q becomes constant. The tip vortex ( ⁇ ) becomes stable.
  • a vertical vortex ( ⁇ ) is generated on the pressure surface (13d) side of the outer peripheral portion (13c) of the blade due to separation occurring after the starting point Q.
  • a vertical vortex ( ⁇ ) generated by a certain blade (13) and a wing tip vortex ( ⁇ ) generated by a blade (13) located adjacent to the relevant blade (13) and located in front of the blower (4) in the rotation direction. / 3) means that near the trailing edge (13b) of each blade (13), they are away from the blade surface and cancel each other. Then, the longitudinal vortex ( ⁇ ) and the wing tip vortex ( ⁇ ) cancel each other out in the downstream direction, which is a problem in the earlier application. Vortices effectively disappear.
  • the radial width W of the bent portion is set such that the width (W) of the blade (13) in the radial direction from the base end (S) on the hub side is increased. It is characterized by being less than 25% of the length La to the end (R).
  • the radial width W of the bent portion is the maximum width near the trailing edge, and the length La from the hub-side base end (S) to the outer peripheral end (R) of the blade (13) is 2
  • the above-described blade tip vortex ( ⁇ ) and discharge vortex suppression effects can be exhibited most effectively within a range that does not lower the blowing performance of the blower (4).
  • the bent portion is effective for suppressing the tip vortex (] 3) and the discharge vortex, but does not contribute to the blowing performance. Therefore, it is useless to increase the width W of the bent portion more than necessary. Therefore, the width W of the bent portion is at least the maximum width near the trailing edge (13b), and is the length La from the hub-side base end (S) of the blade (13) to the outer peripheral end (R). It is preferable to set the variation width (0 ⁇ W ⁇ 0.25La) according to the front-rear length of the outer peripheral edge (R) of the blade within a range of 25% or less.
  • the width W of the bent portion is the length La from the hub-side base end (S) to the outer peripheral end (R) of the blade (13) even at the widest portion near the trailing edge (13b). 25% or less, and it is preferable that the width is changed in the range of 0 W ⁇ 0.25 La in the forward and rearward direction of the outer peripheral edge (R) of the blade.
  • the length of the chord line C at any blade radius r is Lo
  • the length of the chord line C is Lo
  • P is an arbitrary point on the chord line C
  • L is the length from the leading edge (13a) to the arbitrary point P.
  • a radial curve passing through the arbitrary point P such that the ratio L / Lo of the length L to the length Lo is constant over the above point L is K
  • the curve K is a rotation center axis.
  • the angle between Q—R and the tangent ⁇ — ⁇ , of the curve ⁇ ′ on the inner peripheral side of the blade (13) with respect to the point Q at the point Q is 0, the bending angle is 0.
  • the angle 0 is gradually changed from near the leading edge (13a) to near the trailing edge (13b) of the outer edge (R) of the blade (13).
  • the bending angle ⁇ of the bent portion in the configuration of the first or second solving means is defined as described above, and under the above conditions, from the vicinity of the leading edge (13a) to the trailing edge (13a) of the blade outer peripheral end (R). 13b) If it is changed according to the shape of the blade (13) so as to gradually increase or decrease toward the vicinity, the tip vortex (] 3) and the discharge vortex in the above first or second solution will be considered. Effect is exhibited as effectively as possible.
  • the pressure difference between the pressure surface (13d) and the suction surface (13e) is determined by the leading edge of the blade (13).
  • a structure is adopted in which the bending angle (at the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) gradually increases from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b) (the inclination angle of the bent portion is steeper). If the above-mentioned wing tip vortex (] 3) is generated stably on the suction surface (13e) side of the bent portion formed on the outer periphery (13c) of (13), the wing tip vortex generated The scale of () can be made as small as possible, and the discharge vortex can be made small.
  • the bending angle 0 is gradually reduced from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side (the inclination angle of the bent portion is gentle), on the other hand, the trailing edge (13b) side direction As the wing tip vortex ( ⁇ ) grows larger, the bending angle 0 decreases. Therefore, in such a structure, the tip vortex ( ⁇ ) is surely held on the negative pressure surface (13e) side of the bent portion formed on the outer peripheral portion (13c) of the blade (13). Therefore, interference between the adjacent blade (13) and the tip vortex ( ⁇ ) is effectively suppressed.
  • the blower (4) according to the third aspect of the present invention is the blower according to the third aspect, wherein ,
  • a linear inner peripheral part Between the base end (S) and the outer end (R) on the hub side, a linear inner peripheral part, a central part convex on the suction side, and an outer peripheral part bent toward the suction side And is formed so as to form a hook shape as a whole.
  • the blade (13) When the blade (13) is formed so that the curve ⁇ ′ has the above-described shape, the blade (13) is formed by the centrifugal force during rotation because the shape of the inner peripheral portion is linear.
  • the airflow in the direction of the blade outer peripheral edge (R) generated on the suction surface (13e) side of ()) is stable (adhering) along the suction surface (13e) without separating from the suction surface (13e). And flow. Therefore, it becomes difficult for the same air flow to interfere with the tip vortex ( ⁇ ).
  • the shape of the central portion is convex toward the suction side, the flow velocity of the airflow that is going to flow from the pressure surface (13d) side to the negative pressure surface (13e) side on the blade pressure surface (13d) side is , Will be suppressed in advance. As a result, the scale of the tip vortex (3) itself formed by the airflow can be suppressed to a small scale.
  • the outer peripheral end is bent toward the suction side. For this reason, the airflow on the pressure surface (13d) side of the blade (13) moves along the tapered pressure surface (13d) at the outer peripheral portion (13c) of the blade and also has a tapered negative pressure surface (13e). Smoothly turns into the inside.
  • the vortex diameter of the tip vortex () is small and stable, and the airflow in the direction of the blade outer edge (R) on the suction surface (13e) side does not interfere with the tip vortex (). Become.
  • blower (4) according to the third aspect of the present invention is the blower according to the third aspect, wherein
  • the shape of the inner peripheral portion is concave toward the suction side, so that the blade (13) is formed by centrifugal force during rotation.
  • the airflow in the direction of the blade outer peripheral edge (R) generated on the negative pressure surface (13e) side of (13) does not separate from the negative pressure surface (13e), but flows along the negative pressure surface (13e). )
  • the flow will be stable. Therefore, it becomes difficult for the airflow to interfere with the tip vortex (
  • the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) is bent toward the suction side. For this reason, the air flow on the pressure surface (13d) side of the blade (13) smoothly moves along the tapered pressure surface (13d) on the outer peripheral portion (13c) of the blade smoothly. ). Since the vortex diameter of the tip vortex ( ⁇ ) is small and stable, the airflow in the direction of the blade outer edge (R) on the suction surface (13e) side interferes with the tip vortex W. It becomes difficult.
  • the action of the outer periphery of the blade is such that the width W of the bent portion of the outer periphery of the blade (13c) gradually increases from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b) of the blade (13).
  • it corresponds to the vortex diameter of the tip vortex ( ⁇ ), which gradually increases in layer from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side of the blade (13) and the vortex diameter increases.
  • the airflow guiding effect is more smoothly exerted from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side, and from the blade tip vortex (/ 3e) force generated from the blade negative pressure surface (13e). It is hard to separate.
  • the bent portion of the blade outer peripheral portion (13c) and the plane orthogonal to the rotation center axis O on the above-described curve When the angle 0 2 is made to be less than 9 0 degree and, Ki out to realize an appropriate draft, molding operation is facilitated, and the molding efficiency is improved.
  • the blade outer peripheral end (R) has a blade pressure surface (13d) side.
  • the special feature is that the radius surface is formed only in the area.
  • the blade pressure surface of the blade outer peripheral end (R) is set.
  • the size of the round surface formed on the (13d) side is not less than t and not more than 3t.
  • each blade (13, 13, 13) in the vicinity of the outer periphery of the impeller of the blower (4) is t
  • the outer peripheral end (R) of each blade is formed on the pressure surface (13d) side.
  • the pressure surface (13d) changes according to the change in the airflow direction when the airflow flows from the pressure surface (13d) side to the negative pressure surface (13e) side. If the radius of curvature r 'of the radius surface formed on the) side is changed in the range of t to 3 t as described above, the air flow from the pressure surface (13d) side to the suction surface (13e) side will be more smoothly. Wraps around, effectively suppressing tip vortices () and further reducing noise.
  • the blower (4) of this solution is the air conditioner of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh or eighth solution. It is characterized in that it is configured to be incorporated in an outdoor unit for the machine.
  • each of the first to eighth solving means the generation of the discharge vortex from the blower (4) itself is greatly reduced. Therefore, the blower (4) of each of these solutions is located below the outlet. This is optimal for reducing noise in the case of an outdoor unit for an air conditioner where an obstacle such as a fan guard that interferes with the discharge vortex is arranged on the flow side.
  • the fan (4) can reduce its own noise, and can also effectively reduce the noise when the fan (4) is installed in an outdoor unit for an air conditioner. .
  • Blades that determine air blowing performance (13) Since it is sufficient to form only a bent portion at the outer peripheral end part of the blade (13) without affecting the overall shape, molding is easy. , It can be realized at low cost.
  • the bent portion exerts a rib effect, the rigidity of the blade (13) increases. Therefore, the blade (13) can be made thinner, which makes it possible to further reduce the cost of the blade (13). At the same time, the vibration resistance of the blade (13) is improved, and the occurrence of abnormal noise due to vibration is reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of an impeller unit of the blower according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a blade portion of the blower.
  • FIG. 3 is an explanatory rear view of the hub and blades of the blower.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing three cross-sectional structures in the radial direction of the blades of the blower.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a basic shape of a blade of the blower.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a shape of a main part of a blade of the blower.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the bending angle ⁇ of the blade of the blower.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an action of determining an airflow leak starting point of a main part of a blade of the blower.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the action of reducing the tip vortex and discharge vortex of the main part of the blade of the blower.
  • FIG. 10 is an explanatory perspective view showing a discharge vortex canceling action of a blade of the blower.
  • FIG. 11 is an exploded development view showing the action of canceling the discharge vortex of the blade of the blower.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a first modified example of the blade of the blower.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic view showing a configuration of a first modified example of the blade of the blower.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of a second modified example of the blade of the blower.
  • FIG. 15 is an enlarged schematic view showing a configuration of a second modified example of the blade of the blower.
  • FIG. 16 is a front view showing a configuration of an outdoor unit for an air conditioner employing a conventional general blower.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view of the outdoor unit.
  • FIG. 18 is a horizontal sectional view of the outdoor unit.
  • Figure 19 is a rear view of a conventional general blower (propeller fan) used in the outdoor unit.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the blade portion of the conventional fan and the operation (problem) of the main portion.
  • FIG. 21 is a schematic explanatory view showing a problem (wing tip vortex generation mechanism) in relation to the structure of the outdoor unit corresponding part of the conventional blower.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing a tip vortex interference phenomenon between adjacent blades of the blade of the conventional blower.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the state of tip vortex interference between adjacent blades when the chord length of the blade of the conventional fan in FIG. 22 is reduced.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing the shape of the blade of the impeller of the prior application example in which a part of the conventional problem is improved.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing the action of reducing the tip vortex of the blade of the blower.
  • FIG. 26 is an explanatory development view of a blade showing a blade tip vortex reducing action of the blower.
  • FIG. 1 to 15 show the configuration and operation of a blower (4) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This blower (4) is a propeller fan suitable for an outdoor unit for an air conditioner.
  • Figs. 1 to 11 show the basic configuration and operation of the blades of the blower (4)
  • Figs. 12 to 15 show the shapes of the blades (13) according to some modified examples. , Respectively.
  • the blower (4) (propeller fan) includes a synthetic resin hub (14).
  • the hub (14) serves as a rotation center of the blower (4), and a plurality of (three) blades (13, 13, 13) are formed on the outer peripheral surface thereof.
  • the blades 3 , 13, 13) are arranged such that the outer peripheral end (R) of the leading edge (113a) and the outer peripheral end (R) of the trailing edge (b) are respectively closer to the inner peripheral end (S) of the hub (14). Is also located forward in the rotation direction F of the blade (13). Further, as shown in the figure, the outer peripheral portion (13c) of the blade (13, 13, 13) has a predetermined width from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b), and from the pressure surface (13d) side. It is bent to the suction side so as to form the starting point Q where the airflow starts to leak to the suction side (13e).
  • the radial width (width of the projected surface of the bent edge toward the suction side) W of the bent portion is gradually increased at a predetermined ratio from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b).
  • W 0 at leading edge (13a)
  • W maximum at trailing edge (13b): see Fig. 3).
  • the radial width W of the bent portion is determined, for example, in the trailing edge (13b).
  • the maximum width of the blade (13) is 25% or less of the radial length L a from the hub (14) side base (base) of the blade (13) to the outer periphery (R) of the blade (13). It is desirable that
  • the maximum width of the bent portion on the trailing edge (13b) side be 35 mm or less. This is for the purpose of setting a range in which the air blowing performance is not reduced and a range in which a canceling vortex ( ⁇ ) described later on the pressure surface (13d) can be generated in + minutes.
  • An angle between a straight line Q— connecting the outer peripheral end (R) and a tangent ⁇ — ⁇ ′ of the curve K ′ on the inner circumference side of the blade with respect to the point Q at the point Q is defined as a bending angle ⁇ .
  • the bending angle ⁇ gradually increases from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b) of the outer edge (R) of the blade (13). Is changing.
  • a straight line QR that connects a point Q on the curve K ′ where the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) starts to bend toward the suction side and the outer peripheral end (R) of the blade (13);
  • the angle between the blade (13) and a plane perpendicular to the rotation center axis O is ⁇ ⁇ ⁇ 2 .
  • Blades of the embodiment 1 (1 3) i.e., positive and forward inclination leading edge (13a) side of the blade (13), the forward wing to be negative at the trailing edge (13b) side, the angle theta 2 value Is constant (see Fig. 4).
  • the value of this angle theta 2 is not more than 9 0 degree.
  • the cross-sectional shape of the blade (13) obtained by rotationally projecting the curve ⁇ onto a plane passing through the rotation center axis ⁇ of the blade (13) has a hub side base, as shown in detail in FIG. 5, for example.
  • the inner peripheral part is concave (or substantially straight) on the suction side
  • the central part is convex on the suction side
  • the bent part on the suction side It is configured to be composed of three shape regions with the outer peripheral end portion having the shape.
  • the outer surface (13c) of the blade (13) is rounded only to the pressure surface (13d) side. (That is, a curved surface) is formed.
  • the outer peripheral portion (13c) formed on the pressure surface (13d) side The radius (the radius of curvature r ') of the radius surface changes within the range of t to 3 t.
  • the blower (4) such as a propeller fan according to the first embodiment of the present invention includes a hub (14) serving as a rotation center and a front edge (13a) provided on the outer peripheral surface of the hub (14). and A blower (4) comprising a plurality of blades (13, 13, 13) whose outer peripheral end (R) of the trailing edge (13b) is located forward in the rotation direction F, wherein each of the blades (13, 13 , 13) are bent substantially in a V-shape on the suction side so as to form a starting point Q at which the outer peripheral portion (13c) of the force airflow ( ⁇ ) starts to leak, and the radial portion of the bent portion is formed. It is characterized in that the width W is formed so as to gradually increase from near the leading edge (13a) to near the trailing edge (13b) (Figs.
  • the outer peripheral end (R) is located forward of the inner peripheral end (S) in the rotation direction F.
  • the outer periphery (13c) of the blade (13) of the blower (4) which is a so-called forward blade, is bent into a substantially V-shape toward the suction side so as to form an airflow (starting point Q at which c begins to leak). Therefore, for example, as shown in Fig. 9, the airflow ( ⁇ ) on the pressure surface (13d) side of the blade (13) is substantially the same as in the case of the warped portion of the earlier application example described above.
  • this action is caused by the fact that the width W of the bent portion of the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) gradually increases from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b) of the blade (13).
  • it corresponds to the vortex diameter of the wing tip vortex W, which gradually increases in lamination from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side and the vortex diameter increases.
  • the effect is smoothly exerted down to the trailing edge (13b) side. Therefore, for example, as shown in Fig. 11, the generated tip vortex (] 3) is less likely to separate from the blade negative pressure surface (13e).
  • the edge of the blade outer peripheral portion (13c) is substantially V-shaped on the suction side starting from the predetermined radial position Q. It is bent in the shape of a letter. As a result, for example, as shown in FIG.
  • the wing tip vortex (] 3) generated in the front side in the rotation direction F of (4) is separated from the blade surface near the trailing edge (13b) of each blade (13). As shown in 10, they collide in countercurrent and cancel each other out. By canceling out the longitudinal vortex ( ⁇ ) and the wing tip vortex (0) in this way, the discharge vortex in the downstream direction, which is a problem in the prior application, is effectively eliminated. Become.
  • the radial width W of the bent portion is equal to the length L from the hub side base end (S) to the outer peripheral end (R) of the blade (13). It is less than 25% of a.
  • the radial width W of the bent portion is the maximum width near the trailing edge (13b) and the length from the hub-side base end (S) to the outer peripheral end (R) of the blade (13). If it is set to 25% or less of La, the above-described canceling vortex is generated most effectively in a range that does not lower the blowing performance of the blower (4) in accordance with the hub ratio as described above, and the effect is improved. In addition, the effect of suppressing the above-mentioned wing tip vortex (] 3) and emission vortex can be exhibited.
  • the bent portion is effective in suppressing the tip vortex (/ 3) and the discharge vortex itself, but does not contribute to the blowing performance. Therefore, it is useless to make the width W of the bent portion larger than necessary. Therefore, the width W of the bent portion is at least the maximum width near the trailing edge (13b), and is the length La from the hub-side base end (S) of the blade (13) to the outer peripheral end (R). Within the range of 25% or less, the variation width (0 ⁇ W ⁇ 0.25 La) according to the front-rear length of the outer peripheral edge (R) of the blade should be maintained. This is preferable from the viewpoint of achieving compatibility with the action.
  • the width W of the bent portion the length La from the hub-side base end (S) to the outer peripheral end (R) of the blade (13) even at the widest portion near the trailing edge (13b). 25% or less, and 0 ⁇ W ⁇ 0.25 L in the front-rear direction of the blade outer peripheral end (R) It preferably changes within the range of a.
  • the bending angle 0 of the bent portion gradually changes from near the front edge (13a) to near the rear edge (13b) of the blade (13) at the outer peripheral end (R). I have. Then, the bending angle 0 of the bent portion is changed according to the shape of the blade (13) so as to gradually increase from the vicinity of the front edge (13a) to the vicinity of the rear edge (13b) of the blade outer peripheral end (R). By doing so, the effect of suppressing the above-mentioned wing tip vortex (] 3) is exhibited as effectively as possible.
  • the pressure difference between the pressure surface (13d) and the suction surface (13e) increases from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b) of the blade (13), and accordingly, the pressure surface (13d) side
  • the intensity of the air flow (change in air flow direction) from the air to the negative pressure surface (I3e) side gradually increases as it approaches the trailing edge.
  • the blade (13) by making the bending angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ at the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) gradually change from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b), for example, by increasing the bending angle ⁇ , the blade (13)
  • the tip vortex (] 3) is generated stably on the suction surface (13e) side of the outer circumference (13c) of the, the scale of the generated tip vortex () can be reduced as much as possible. it can.
  • the angle 0 2 shown in FIG. 7 is equal to or less than 9 0 degree.
  • blower (4) of Embodiment 1 for example, as shown in FIG.
  • ⁇ ⁇ is rotationally projected on a plane passing through the center of rotation ⁇ of the blade (13), and the cross-sectional shape of the blade (13) is from the hub (14) side to the blade outer peripheral end (R). It has three shape areas: an inner peripheral part that is concave (or straight), a central part that is convex on the suction side, and an outer peripheral part that has a bent part toward the suction side.
  • the outer cross section of the blade (13) has a four-sided (or straight) inner peripheral portion on the suction side, a central portion having a convex shape on the suction side, and an outer portion having a bent portion toward the suction side.
  • the shape of the inner peripheral portion is concave (or straight) on the suction side,
  • the airflow in the direction of the outer peripheral edge (R) of the blade (13) generated by the centrifugal force on the negative pressure surface (13e) side of the blade (13) does not separate from the negative pressure surface (13e) force. Along (adhering) to flow stably. Therefore, the airflow is less likely to interfere with the tip vortex ().
  • the shape of the central portion is convex toward the suction side, the flow velocity of the airflow that tends to flow from the pressure surface (13d) to the negative pressure surface (13e) on the blade pressure surface (13d) side Will be suppressed in advance. As a result, the scale of the tip vortex () itself formed by the same airflow can be suppressed to a small one.
  • the outer peripheral portion (13c) is bent toward the suction side. For this reason, the air flow on the pressure surface (13d) side of the blade (13) flows along the tapered pressure surface (13d) in the outer peripheral portion (13c) of the blade, and also within the tapered suction surface (13e). Wrap around smoothly. Then, the vortex diameter of the tip vortex (] 3) becomes small and stable, and the flow of the airflow toward the outer peripheral edge (R) of the blade on the suction surface (13e) side is changed to the tip vortex (] 3). And interfere with each other.
  • the action of the blade outer peripheral portion h) is such that the width W of the bent portion of the blade outer peripheral portion (13c) extends from near the front edge (13a) to near the rear edge (13b) of the blade (13).
  • the vortex of the blade (13) gradually increases, the vortex of the wing tip vortex ( ⁇ ) is gradually increased from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side of the blade (13) to increase the vortex diameter.
  • the airflow guide effect is more smoothly exerted from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13b) side, and the blade negative pressure surface (13e) is generated by the generated blade tip vortex ( ⁇ ) force. ).
  • the above actions are effectively combined, and the noise when incorporated in the outdoor unit for an air conditioner is particularly effectively reduced. .
  • a round surface is provided only on the pressure surface (13d) side of the blade outer peripheral end (R).
  • the blade outer peripheral end (The size of the radius on the blade pressure surface (13d) side of R) (that is, the radius of curvature r 'of the radius surface) is varied within the range of force t to 3 t.
  • each blade (13, 13, 13) near the outer periphery of the impeller of the blower (4) is t
  • the radius of the pressure surface (13d) of the outer peripheral end (R) of each blade is increased.
  • the size of the surface ie, the radius of curvature r 'of the radius of the curved surface
  • the above-described airflow guiding effect is more effectively applied from the vicinity of the leading edge (13a) to the entire region near the trailing edge (13b). Will be demonstrated.
  • the radius of curvature r 'of the radius surface formed on the pressure surface (13d) side is changed in the range of t to 3t as described above in accordance with the change in the airflow direction when the airflow wraps around the 3e) side. By doing so, the airflow flows more smoothly from the pressure surface (13d) side to the suction surface (13e) side, effectively suppressing the tip vortex ( ⁇ ) and further reducing noise.
  • the shape of the bent portion of the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) is not limited to the above-described overall linear shape.
  • only the vicinity of the tip of the bent portion formed in a substantially straight line, that is, only the vicinity of the outer peripheral end (R), is partially curled toward the suction side to have a curved surface shape.
  • Can also. By doing so, the air flow from the pressure surface (13d) side to the suction surface (13e) side is improved, and the diameter of the tip vortex ( ⁇ ) becomes smaller.
  • the shape of the bent portion of the outer peripheral portion (13c) of the blade may be, for example, a substantially S-shaped shape as shown in FIGS. 14 and 15.
  • the portion (a) once linearly bent toward the suction side is returned to the pressure surface (13d) side again to change the blade extension surface (b).
  • the bent portion is formed in a substantially S-shape as a whole by bending the outer peripheral end (c) to the suction side. Even in such a configuration, the tip vortex (3) can be effectively reduced, and the vortex emitted from between adjacent wings can be effectively eliminated.
  • Blower (4) The noise of the blower itself can be reduced, and the noise when the blower (4) is incorporated in an air conditioner can be effectively reduced.
  • Blades that determine air blowing performance (13) Since it is sufficient to form only a bent portion on the outer peripheral portion that is a part of the blade (13) without affecting the overall shape, molding is easy. , It can be realized at low cost.
  • the bent portion of the first embodiment has a radial width W gradually increasing from the front edge (13a) side to the rear edge (13b) side of the blade (13).
  • the bending angle 0 (see Fig. 7) is constant without change.
  • the bending angle 0 of the bent portion may be gradually increased (tighter) from the front edge (13a) side to the rear edge (13b) side of the blade (13). Even in such a case, it is possible to obtain exactly the same operation and effect as in the case of the first embodiment. That is, in general, the pressure difference between the pressure surface (13d) and the suction surface (13e) gradually increases from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b) of the blade (13), and accordingly, the pressure surface (13d) The strength of the air flow (change in air flow direction) from the side to the negative pressure surface (13e) side gradually increases toward the trailing edge.
  • the structure is such that the bending angle ⁇ at the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) gradually increases from the leading edge (13a) to the trailing edge (13b) (the inclination angle of the bending portion is steeper). If the above-mentioned wing tip vortex ( ⁇ ) is generated stably on the suction surface (13e) side of the bent portion formed on the outer periphery (13c) of the wing tip (13c), the generated wing tip vortex (] 3 ) Can be made as small as possible.
  • the bending angle ⁇ is changed as described above, for example, contrary to the above case, the bending angle 0 is gradually reduced from the front edge (13a) side to the rear edge (13b) side. It is also possible to make the inclination angle of the bent portion gentle.
  • the pressure difference between the pressure surface (13d) side and the suction surface (13e) side at the outer peripheral portion (13c) of the blade (13) is from the leading edge (13a) side to the trailing edge (13a).
  • 13b) The wing tip vortex () grows as it goes to the side, and the vortex diameter also increases.
  • the bending angle 0 of the above-mentioned bent portion is also gradually reduced correspondingly, the bending is made in accordance with the growth of the tip vortex ( ⁇ ) which gradually increases toward the trailing edge (13b). Angle 0 will decrease. Therefore, in the case of such a structure, it is ensured that the tip vortex (/ 3) is reliably held on the negative pressure surface (13e) side of the bent portion formed on the outer peripheral portion (13c) of the blade (13). And the interference with the adjacent blade (13) is suppressed. In addition, the next largest tip vortex ( ⁇ ) can be effectively swept from the pressure surface (13d) side of the blade (13) to the negative pressure surface (13e) side.
  • the case of the blade having the thin wing structure is described in any case.
  • the application object of the present invention is not limited to the case of such a thin wing structure, but is, for example, a general thick wing or a thick wing, and various types of the wing having further improved aerodynamic performance. It goes without saying that the same can be applied to the case of thick wings and other blades.
  • the present invention relates to a blower used in an outdoor unit for an air conditioner or the like.
  • a blower used in an outdoor unit for an air conditioner or the like.

Landscapes

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Description

糸田 » 送風機 技術分野
本願発明は、 プロペラファン等の送風機の構造に関するものである。 背景技術
例えばプロペラファン等の軸流型送風機は、空気調和機用室外機ュニットの送風機 として一般に使用されている。このようなプロペラファン等の送風機を送風機として採 用した空気調和機用室外機ュニットの構成を、 図 1 6〜図 1 8に示す。
これら各図に示すように、上記空気調和機用室外機ュニットは、本体ケーシング (1) 内における背面空気吸込口 (10a)側熱交換器 (2) の空気流下流側に、 送風ュニッ ト (3) を配設して構成されている。 この送風ユニット (3) は、 軸流型送風機としての プロペラファン (4) と、該プロペラファン (4) の外周側に位置して該プロペラファン (4) の後方側吸込領域 (X) と前方側吹出領域 (Y) とを仕切るベルマウス (5) と、 上記プロペラファン (4) の吹出側 (前方側) に位置するファンガード (6) とから構成 されている。
上記本体ケーシング (1) は、 その背面に背面空気吸込口 (10a) が形成され、 その 何れか一方の側面に側面空気吸込口 (10b)が形成されている。また、上記本体ケーシン グ (1) 内は、 仕切板 (7) によって熱交換室 (8) と機械室 (9) との 2室に区画されて いる。 上記熱交換室 (8) には、 横断面形状が L字状で背面空気吸込口 (10a) 及び側面 空気吸込口 (10b) に対向する熱交換器 (2) と、該熱交換器 (2) の下流側に位置する上 記送風ュニット (3) とが配設されている。 一方、 上記機械室 (9) には、 圧縮機 (11) その他の部品が配設されている。上記プロペラファン(4)を回転駆動するファンモータ (12) は、上記熱交換器 (2) の下流側に位置して設けられた図示しないファンモータ取 付ブラケットに支持固定されている。 "
そして、上記プロペラファン (4)は、例えば図 1 9に示すように、上記ファンモー タ (12) の駆動軸 (12a) に連結固定され、 当該プロペラファン (4) の回転中心となる ハブ (14) と、 該ハブ (14) の外周面に一体に設けられた複数枚の羽根 (13, 13, 13) と 力 ら構成されている。 該羽根(13, 13, 13) は、 それぞれ当該羽根 (13) の前縁 (13a) と 後縁(13b)部分において、その外周端(R ) の位置が同部分におけるハブ側基端(S ) (即ち内周端) の位置よりも回転方向 Fにおける前方に位置した送風性能の高い前進翼 に形成されている。
ところで、上記のような構造の室外機ュニットの場合、上記プロペラファン(4)単 体からの騒音に加え、 上記プロペラファン (4) からの吹出気流がファンガード (6) 等 の下流側構造物に衝突して発生する騒音が原因となって、運転時の騒音が高くなるとい う不具合がある。
そこで、以上のようにプロペラファン等の送風機を空気調和機用室外機ュニットの 送風機として構成した時のトータルの騒音を低減するために、これまで例えばプロペラ ファン羽根部の翼面形状の最適化や空力性能に優れた厚翼化等の対策、検討が行われて きた。 し力、し、 これらの静音化手法のみでは、 次のような問題を解決することはできな い。
すなわち、例えば図 2 0のような羽根構造のプロペラファン (4) において、該羽根
(13) が回転すると、 該羽根 (13) の外周部 (13c) 側では、 圧力の高い圧力面 (13d) 側から圧力の低い負圧面 (13e)側へ回り込む空気流 (ひ) が発生し、該空気流 (α ) に よって、 図示のような翼端渦 ( β ) 力 S形成される。 そして、 このような翼端渦 ( β ) に よる吐き出し気流の乱れは、例えば図 2 1および図 2 2に示すように、下流側に行くに 従って積層されて次第に成長増大するとともに、やがて羽根(13) の負圧面(13e) から 離れ、 醉接する羽根(13, 13) の圧力面 (13d,13d) や上記ベルマウス (5) の内周面、 あ るいは送風機下流側の構造物であるファンガード(6)などと干渉し、これによつて騒音 が更に増大する。 特に、 図 2 2に示すように、上記羽根(13) の負圧面(13e) から離れ た翼端渦(/3 ) は、上記のように隣接する羽根(13, 13) と干渉することによって更に乱 れが大きくなり、 その結果、送風機下流側に放出される。 これによつて、 さらに一層大 きな騒音が発生することになる。
このような現象は、例えば送風機の軽量化や廉価化のために上記羽根 (13, 13, 13) の翼弦長を短かくすると、 特に顕著となる。 これは、 当該羽根 (13, 13, 13) 本来の翼列 効果が小さくなるため、例えば図 2 3に示すように、 より翼端渦 ( β ) が負圧面(13e) 力 ら遠のきやすくなり、上記の場合よりも隣接する羽根(13, 13) と早期に干渉するよう になるからである。
そこで、 上記のような翼端渦を抑制するための手法として、本願発明者等は、 プロ ペラファン等送風機の騒音を有効に低減するようにした送風機を先に提案した(特願 2 0 0 1— 3 8 8 9 6 6 )。 この送風機は、 例えば図 2 4〜図 2 6に示すように、 当該送 風機の羽根 (13) の外周部(13c) に、その前縁付近から後縁付近にかけて次第に半径方 向の幅が大きくなる反り返し部を設けることによって、羽根(13) 全体の形状を変える ことなく翼端渦を確実に抑制している。
すなわち、 同発明の送風機では、 図示のように回転中心となるハプ (14) と、 該ハ ブ (14) の外周面に設けられた、 前縁 (13a) および後縁 (13b) の外周端が回転方向前 方に位置する複数枚の羽根(13, 13, 13) とを備えてなる送風機において、上記各羽根(1 3, 13, 13) は、 それぞれその外周部 (13c) が吸い込み側に反り返り、 かつ同反り返り部 の半径方向の幅 Wが、 前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に大きくなる ように形成されていることを特徴としている。
以上のように、 羽根 (13) の前縁 (13a) と後縁 (13b) において、 その外周端が内 周端よりも回転方向前方に位置した所謂前進翼よりなるプロペラファン等送風機の羽根 (13) において、その外周部 (13c)部分が吸い込み側に反り返っていると、例えば図 2 4に示すように、 当該羽根 (13) の外周端 (R ) 側では、 気流が凸円弧面状の圧力面 (13d)に沿って滑らかに凹円弧面状の負圧面(13e)内に回り込むようになる。そして、 翼端渦 ( β ) の渦径が小さく安定したものとなり、負圧面(13e)側における羽根外周方 向への気流の流れが当該翼端渦 ( β ) と干渉しなくなる。
そして、 この作用は、 上記のように羽根 (13) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて上記羽根外周部(13c)の反り返り部の幅 Wが次第に大きくなっていると、 例えば図 2 5に示されるように、 羽根 (13) の前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけ て次第に積層増大されて渦径が拡大される翼端渦 (/3 ) の渦径に対応して、 同前縁 (1 3a)側から後縁(13b)側までスムーズに効果を発揮するようになり、また発生した翼端 渦 (|3 ) が羽根負圧面 (13e) から離れにくくなる。
そのため、例えば図 2 6のように、羽根を軽量化するために翼弦長を短かくしたよ うな場合にも、 翼端渦 ( β ) が隣接する羽根 (13, 13, 13) 間で相互に干渉しなくなり、 送風機下流側に放出されるようになる。その結果、送風機単体としての騒音は有効に低 減されることになる。
一解決課題一
確かに、上記先願例の構成によると、翼端渦の低減と該翼端渦が隣接翼間で干渉す ることは避けることができた。
しかし、同構成の場合、発生した翼端渦が成長して送風機下流側に放出される点で、 未だ改良の余地が残されていることが判明した。
すなわち、 同送風機は、一般に上述のような空気調和機用室外機の送風機として使 用されるものであることを考えると、当該送風機直下流には、 当然にファンガード等グ リル構造の構造物がある。 したがって、室外機への組み込み状態においては、上記隣接 翼間からの放出渦がグリル構造の構造物と干渉し、 それによつて騒音が発生する。
本願発明は、 このような問題を解決するためになされたもので、当該送風機の羽根 の外周部に、圧力面側から負圧面側への気流の漏れの起点となるように、その前縁付近 から後縁付近にかけて次第に半径方向の幅が大きくなる折り曲げ部を設けることによつ て、羽根全体の形状を変えることなく翼端渦の低減とともに、送風機下流側への放出渦 を確実に抑制することができ、 例えば空気調和機用室外機に組み込んだ場合において も、騒音を有効に低減することができるようにした送風機を提供することを目的とする ものである。 発明の開示
本願発明は、同目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構 成されている。
< 1 ) 第 1の解決手段
この解決手段の送風機 (4) は、 回転中心となるハブ(14) と、該ハブ (14) の外周 面に設けられると共に前縁 (13a) および後縁 (13b) の外周端 (R ) が回転方向前方に 位置する複数枚の羽根(13, 13, 13) とを備えてなる送風機 (4)であって、上記各羽根(1 3, 13, 13) は、 それぞれその外周部 (13c) I 気流の漏れ始める起点を形成するように 吸い込み側に折り曲げられ、かつ該折り曲げ部め半径方向の幅 Wが、上記前縁 (13a)付 近から後縁(13b)付近にかけて次第に大きくなるように形成されていることを特徴とし ている。
このように、各羽根(13, 13, 13) の外周部 (13c) 力 圧力面側から負圧面側への気 流が漏れ始める起点となるように吸い込み側に折り曲げられ、かつ該折り曲げ部の半径 方向の幅 Wが、 前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に大きくなるように 形成されていると、前述の反り返り部の場合と同様に、 当該羽根(13) の圧力面(13d) 側の気流は、羽根外周部側のテーパ面状の圧力面(13d)に沿って同じくテーパ面状の負 圧面 (13e) 内へ滑らかに回り込むようになる。 そして、 羽根 (13) の圧力面 (13d) 側 から負圧面(13e)側に回り込む気流により生じる翼端渦 は、その渦径が小さく安 定したものとなり、負圧面(13e)側における羽根外周方向への気流の流れ(γ ) が当該 翼端渦 (]3 ) と干渉しなくなる。
そして、 この作用は、 上記のように羽根 (13) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて上記羽根外周部(13c)の折り曲げ部の幅 Wが次第に大きくなっていると、 羽根 (13) の前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて次第に積層増大されて渦径が拡 大される翼端渦 (3 ) の渦径に対応して、 同前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側までスム ーズに効果を発揮するようになり、また発生した翼端渦(|3 ) が羽根負圧面(13e) 力、ら 離れにくくなる。
そのため、例えば羽根(13) を軽量化するために翼弦長を短かくしたような場合に も、 翼端渦 ( β ) が隣接する羽根 (13, 13, 13) 間で相互に干渉しなくなくなる。
一方、 この構成では、前述の先願例の反り返り部の場合と異なり、上記羽根外周部 (13c)の縁部が半径方向における所定の位置 Qを起点として吸い込み側に折り曲げられ ている。 このため、 圧力面 (13d) 側から負圧面 (13e) 側への気流 (ひ) の漏れの起点 Qが決定されることになり、同起点 Q以降の気流の漏れ量が一定となって、上記翼端渦 ( β ) が安定するようになる。
また、 それと同時に、 上記羽根外周部 (13c) の圧力面 (13d) 側には、 上記起点 Q 以降で生じた剥離によって縦渦(δ )が生成される。ある羽根(13)で生じた縦渦 ( δ ) と、 当該羽根 (13) に隣接する羽根 (13) のうち送風機 (4) の回転方向の前方側に 位置するもので生じた翼端渦 (/3 ) とは、各羽根(13) の後縁(13b) 部付近でそれぞ れ羽根面から離れて相互に打ち消し合うようになる。 そして、 このように縦渦 ( δ ) と翼端渦 ( β ) とが互いに打ち消し合うことで、先願例で問題となっていた下流方向へ の放出渦が効果的に消滅するようになる。
したがって、送風機 (4)の羽根車から下流側への放出渦が有効に削減される。その 結果、空気調和機用室外機ュニットに組み込んだ時のファンガード等と送風機 (4)から の放出渦との干渉による騷音も有効に低減されることになる。
〈2〉 第 2の解決手段
この解決手段の送風機 (4)では、上記第 1の解決手段の構成において、上記折り曲 げ部の半径方向の幅 Wは、当該羽根(13) のハブ側基端(S )から半径方向外周端(R) までの長さ L aの 2 5 %以下であることを特徴としている。
このように、折り曲げ部の半径方向の幅 Wが、後縁付近の最大幅部分で、 当該羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下となるように すると、 当該送風機 (4) の送風性能を低下させない範囲で、 最も有効に上述の翼端渦 ( β ) および放出渦抑制効果を発揮させることができる。
すなわち、上記折り曲げ部は、翼端渦(]3 )および放出渦の抑制には有効であるが、 送風性能には寄与しない。 したがって、上記折り曲げ部の幅 Wを必要以上に大きくする ことは無駄である。そこで、 この折り曲げ部の幅 Wについては、少なくとも後縁(13b) 付近の最大幅部分で、 当該羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下の範囲で、 当該羽根外周端 (R) の前後長さに応じた変化幅 (0≤W ≤ 0 . 2 5 L a ) とすることが好ましい。つまり、 この折り曲げ部の幅 Wについては、 後縁(13b)付近の最も幅が広くなる部分でも、羽根(13) のハブ側基端(S ) から外周 端 (R ) までの長さ L aの 2 5 %以下となっており、 しかも羽根外周端 (R) の前後方 向に 0 W≤ 0 . 2 5 L aの範囲で変化しているのが好ましい。
〈3〉 第 3の解決手段
この解決手段の送風機(4)では、上記第 1又は第 2の解決手段の構成において、任 意の羽根半径 rにおける翼弦線 Cにおいて、該翼弦線 Cの長さを L o、該翼弦線 C上の 任意の点を P、 羽根前縁 (13a) から同任意の点 Pまでの長さを Lとする一方、 羽根 (1 3) のハプ側基端(S ) から外周端(R ) に亘つて上記長さ Lと長さ L oとの比 L/ L o が一定となるような上記任意の点 Pを通る半径方向の曲線を Kとし、さらに該曲線 Kを 回転中心軸 Oを含む平面に対して回転投影した曲線 において、羽根 (13) の外周部 (13c) が吸い込み側に折れ曲がり始める点 Qと羽根(13) の外周端(R) とを結ぶ直線 Q— Rと、 上記の点 Qよりも羽根(13) の内周側における曲線 Κ' の上記点 Qにおける 接線 Α— Α, とのなす角度を折れ曲げ角度 0としたときに、該折れ曲げ角度 0を、羽根 (13) 外周端 (R ) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に変化させた ことを特徴としている。
第 1又は第 2の解決手段の構成における当該折り曲げ部の折り曲げ角度 Θを、上記 のように定義し、 かつ上記の条件下で羽根外周端 (R ) の前縁 (13a) 付近から後縁 (1 3b) 付近にかけて次第に大きく、 又は小さくなるように、 当該羽根 (13) の形態に応じ て変化させるようにすると、上記第 1又は第 2の解決手段における翼端渦 (]3 ) および 放出渦の抑制効果が可及的に有効に発揮される。
すなわち、 一般に、 圧力面 (13d) と負圧面 (13e) の圧力差は、 羽根 (13) の前縁
(13a) から後縁 (13b) にかけて次第に増大し、 それに伴って、 圧力面 (13d) 側から 負圧面(13e)側への気流の回り込み(気流方向の変化) の強さは、後縁に近づくにつれ て次第に大きくなる。
これに対し、 上記羽根 (13) の外周部 (13c) における折り曲げ角度 Θが前縁 (1 3a)から後縁(13b) にかけて例えば次第に大きく (折り曲げ部の傾斜角がきつく) なる 構造とし、 羽根 (13) の外周部 (13c) に形成された折り曲げ部の負圧面 (13e) 側に上 述のような翼端渦 (]3 ) を安定的に生成せしめるようにすると、発生する翼端渦 ( ) のスケールを可及的に小さくすることができ、 放出渦も小さくすることができる。
一方、 これとは逆に、 折り曲げ角度 0が前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて 次第に小さく (折り曲げ部の傾斜角が緩やかに) なる構造とすると、後縁(13b)側方向 に次第に大きくなる翼端渦 ( β ) の成長に応じて折り曲げ角度 0が減少してゆくことに なる。 したがって、 このような構造とした場合には、 羽根 (13) の外周部 (13c) に 形成された折り曲げ部の負圧面(13e)側に翼端渦( β )が確実に保持されるようになり、 隣接する羽根 (13) と翼端渦 ( β ) の干渉が効果的に抑制される。
これらの結果、前縁(13a)側から後縁(13b)側まで羽根外周部(13c) における折 り曲げ角度 Θを次第に変化させることによって、翼端渦 (|3 ) および放出渦に起因する 空気調和機組込時の騒音の抑制をも効果的に行なうことができるようになる。
〈4〉 第 4の解決手段
この解決手段の送風機 (4)は、上記第 3の解決手段の構成において、上記曲線 Κ' ,
8 ハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの間において、 直線状である内周部と、 吸 い込み側に凸状である中央部と、吸い込み側に折り曲げられた外周部とを有し、全体と して鈎形をなすように形成されていることを特徴としている。
上記曲線 Κ' が上述した形状となるように羽根(13)が形成されていると、上記内 周部の形状が直線状となっていることにより、 回転時の遠心力によって当該羽根(1 3) の負圧面 (13e) 側で生じる羽根外周端 (R) 方向への気流は、 同負圧面 (13e) から 剥離することなく、 同負圧面(13e) に沿って (付着して)安定して流れるようになる。 したがって、 同気流が翼端渦 ( β ) と干渉しにくくなる。
また、上記中央部の形状が吸い込み側に凸状となっていることにより、羽根圧力面 (13d)側において圧力面(13d)側から負圧面(13e)側へ流れようとする気流の流速は、 事前に抑制されるようになる。 その結果、 同気流によって形成される翼端渦 (3 ) 自体 のスケールを小さなものに抑制することができるようになる。
さらに、 この解決手段では、 その外周端部が吸い込み側に折り曲げられている。 こ のため、 当該羽根 (13) の圧力面 (13d) 側の気流は、 羽根外周部 (13c) におけるテー パ面状の圧力面(13d) に沿って同じくテーパ面状の負圧面 (13e) 内へ滑らかに回り込 むようになる。 そして、 翼端渦 ( ) の渦径がー層小さく安定したものとなり、負圧面 (13e)側における羽根外周端(R)方向への気流の流れが当該翼端渦( ) と干渉しに くくなる。
< 5 > 第 5の解決手段
この解決手段の送風機 (4)は、上記第 3の解決手段の構成において、上記曲線 Κ'
,ヽ ハプ側基端 (S ) から外周端 (R) までの間において、 吸い込み側に凹状である内 周部と、吸い込み側に凸状である中央部と、吸い込み側に折り曲げられた外周部とを有 し、 全体として鉤形をなすように形成されていることを特徴としている。
上記曲線 K' が上述した形状となるように羽根(13)が形成されていると、上記内 周部の形状が吸い込み側に凹状となっていることにより、 回転時の遠心力によって当 該羽根(13) の負圧面(13e)側で生じる羽根外周端(R)方向への気流は、 同負圧面(1 3e) から剥離することなく、 同負圧面(13e) に沿って (付着して)安定して流れるよう になる。 したがって、 同気流が翼端渦 (|3 ) と干渉しにくくなる。
また、上記中央部の形状が吸い込み側に凸状となっていることにより、羽根圧力面 · - -
9
(13d)側において同圧力面(13d)側から負圧面(13e)側へ流れようとする気流の流速 は、 事前に抑制されるようになる。 その結果、 同気流によって形成される翼端渦 ( ) 自体のスケールを小さなものに抑制することができるようになる。
さらに、 この解決手段では、羽根(13) の外周部(13c) が吸い込み側に折り曲げら れている。 このため、 当該羽根 (13) の圧力面 (13d) 側の気流は、 羽根外周部 (13c) におけるテーパ面状の圧力面 (13d) に沿って滑らかに同じくテーパ面状の負圧面 (13 e) 内に回り込むようになる。 そして、 翼端渦 ( β ) の渦径がー層小さく安定したもの となるので、負圧面(13e)側における羽根外周端(R)方向への気流の流れが当該翼端 渦 W と干渉しにくくなる。
そして、 この羽根外周端部の作用は、 上述のように、羽根(13) の前縁(13a) 付近 から後縁 (13b) 付近にかけて上記羽根外周部 (13c) の折り曲げ部の幅 Wが次第に大き くなつていると、 当該羽根 (13) の前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて次第に積 層増大されて渦径が拡大される翼端渦 ( β ) の渦径に対応して、同前縁 (13a)側から後 縁(13b)側まで一層スムーズに気流ガイド効果を発揮するようになり、また発生した翼 端渦 (/3 ) 力 より羽根負圧面 (13e) から離れにくくなる。
そのため、上述のように、 例えば羽根 (13) を軽量化するために翼弦長を短かくし たような場合にも、 生じた翼端渦 ( β ) が隣接する羽根 (13, 13, 13) 間で相互に干渉し にくくなり、 送風機 (4) 下流側への放出渦も少なくなる。
これらの結果、 この解決手段の構成では、以上の各作用が効果的に糸且合わされて、 空気調和機用室外機ュニットに組み込んだ時の騒音が、特に有効に低減されることにな る。
〈6〉 第 6の解決手段
この解決手段の送風機(4)では、上記第 3,第 4又は第 5の解決手段の構成におい て、曲線 K' 上における羽根外周部(13c)の折り曲げ部と回転中心軸〇に直交する平面 とのなす角度 0 2が、 9 0度以下であることを特徴としている。
上述のような前傾角が大きい羽根(13) を合成樹脂の成形により製造する場合、型 抜きが困難となり、 成形効率が悪化する。
ところが、以上のように、 上記第 3 , 第 4又は第 5の解決手段の構成において、 上 述の曲線 上における羽根外周部(13c)の折り曲げ部と回転中心軸 Oに直交する平面 とのなす角度 0 2が 9 0度以下となるようにすると、 適切な抜き勾配を実現することがで き、 成形作業が容易となり、 成形効率も向上する。
( 7 > 第 7の解決手段
この解決手段の送風機 (4) では、上記第 1, 第 2 , 第 3, 第 4, 第 5又は第 6の解 決手段の構成において、羽根外周端(R ) の羽根圧力面(13d)側にのみアール面が形成 されていることを特敷としている。
このように、上記羽根外周端(R )の羽根圧力面(13d)側にのみアール面を設ける と、 エッジ部による流れの乱れがなくなり、 より羽根外周部 (13c) の圧力面 (13d) 側 から負圧面 (13e) 側にスムーズに気流が回り込むようになる。
( 8 ) 第 8の解決手段
この解決手段の送風機(4)では、上記第 7の解決手段の構成において、羽根車の外 周付近における羽根 (13) の厚さを tとした時に、 羽根外周端 ( R ) の羽根圧力面 (1 3d)側に形成されたアール面の大きさが、 t以上 3 t以下となっていることを特徴とし ている。
このように、上記送風機 (4) の羽根車の外周付近における各羽根(13, 13, 13) の厚 さを tとした時に、各羽根外周端(R) の圧力面(13d)側に形成されたアール面の大き さが t以上 3 t以下であると、上記第 7の解決手段の作用が、前縁(13a)付近から後縁 (13b) 付近の全域にかけて、 より有効に発揮されるようになる。
つまり、各羽根(13) の外周端(R ) において、その圧力面(13d)側から負圧面 (1 3e)側へ気流が回り込む時の当該気流方向の変化に応じて、その圧力面(13d)側に形成 されたアール面の曲率半径 r ' を上記のように t〜3 tの範囲で変化させるようにする と、 より滑らかに圧力面 (13d) 側から負圧面 (13e) 側へ気流が回り込むようになり、 効果的に翼端渦 ( ) が抑制されて、 より騒音が低減される。
〈9〉 第 9の解決手段
この解決手段の送風機 (4) は、上記第 1, 第 2, 第 3, 第 4 , 第 5, 第 6, 第 7又 は第 8の解決手段の構成において、当該送風機 (4)が空気調和機用室外機に組み込まれ るように構成されていることを特徴としている。
上述のように、上記第 1〜第 8の各解決手段では、送風機 (4) 自体からの放出渦の 発生が大きく低減される。 したがって、 これら各解決手段の送風機 (4) は、吹出口の下 流側に放出渦と干渉するファンガード等の障害物が配置される空気調和機用室外機の場 合の低騒音化に最適となる。
功果- 以上の結果、本願発明の送風機(4) によると、次のような有益な効果を得ることが できる。
〈1〉 送風機 (4) それ自体の騒音を低減することができ、 さらに該送風機 (4) を空気調和機用室外機に組み込んだ時の騒音をも有効に低減することができるようにな る。
〈2〉 羽根 (13) の軽量化や廉価化のために当該羽根 (13) の翼弦長を短かくし たような場合においても、 翼端渦 (]3 ) が負圧面から離れず、 隣接翼と干渉しない。 そ のため、 高い騒音低減効果が得られると同時に、 送風性能の劣化も抑制できる。
< 3 > 送風性能を決定する羽根 (13) 全体の形状に影響を与えることなく、 当該 羽根 (13) の一部である外周端部分に折り曲げ部を形成するのみで足りるから、成形も 容易で、 低コストに実現することができる。
〈4〉 また、 折り曲げ部がリブ作用を発揮するので、 羽根 (13) の剛性が高くな る。 そのため、' 羽根 (13) を薄翼化することができ、 これによつて羽根 (13) の更なる 低コスト化が可能となる。 同時に羽根 (13) の耐振性も向上し、振動による異音の発生 も低減される。
〈5〉 以上の効果が得られた上で、送風能力の低下も抑制あるいは防止すること ができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施形態 1に係る送風機の羽根車部の斜視図である。
図 2は、 同送風機の羽根部の一部切欠斜視図である。
図 3は、 同送風機のハブおよび羽根部の説明用背面図である。
図 4は、 同送風機の羽根の 3ケ所の半径方向の断面構造を示す断面図である。 図 5は、 同送風機の羽根の基本となる形状を示す断面図である。
図 6は、 同送風機の羽根の要部の形状を示す拡大断面図である。
図 7は、 同送風機の羽根の折り曲げ角 Θを示す説明図である。 図 8は、同送風機の羽根の要部の気流の漏れ起点の決定作用を示す説明図である。 図 9は、 同送風機の羽根の要部の翼端渦および放出渦低減作用を示す説明図であ る。
図 1 0は、 同送風機の羽根の放出渦相殺作用を示す説明用斜視図である。
図 1 1は、 同送風機の羽根の放出渦相殺作用を示す説明用展開図である。
図 1 2は、 同送風機の羽根の第 1の変形例の構成を示す概略図である。
図 1 3は、 同送風機の羽根の第 1の変形例の構成を示す拡大概略図である。
図 1 4は、 同送風機の羽根の第 2の変形例の構成を示す概略図である。
図 1 5は、 同送風機の羽根の第 2の変形例の構成を示す拡大概略図である。
図 1 6は、 従来一般の送風機を採用した空気調和機用室外機ュニットの構成を示す 正面図である。
図 1 7は、 同室外機ュニットの縦方向の断面図である。
図 1 8は、 同室外機ュニットの水平方向の断面図である。
図 1 9は、 同室外機ユニットで採用されている従来一般の送風機 (プロペラファ ン) の背面図である。
図 2 0は、同従来の送風機の羽根部の断面構造と要部の作用(問題点)を示す断面 図である。
図 2 1は、 同従来の送風機の室外機ュニット対応部の構造との関係における問題点 (翼端渦発生メカニズム) を示す概略説明図である。
図 2 2は、 同従来の送風機の羽根の隣接翼間の翼端渦干渉現象を示す概略図であ る。
図 2 3は、 同従来の送風機の羽根の図 2 2の場合の翼弦長を短かくした場合におけ る隣接翼間の翼端渦干渉状態を示す概略図である。
図 2 4は、 同従来の問題の一部を改善した先願例の羽根車の羽根の形状を示す断面 図である。
図 2 5は、 同送風機の羽根部の翼端渦低減作用を示す概略図である。
図 2 6は、 同送風機の翼端渦低減作用を示す羽根部の説明用展開図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本願発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
一実施形態 1一
図 1〜図 1 5は、本願発明の実施形態 1に係る送風機(4)の構成および作用を示し ている。 この送風機(4)は、空気調和機用室外機ュニットに適したプロペラファンであ る。
図 1〜図 1 1は、 同送風機(4) の羽根部の基本的な構成と作用を、また、図 1 2〜 図 1 5は、 その幾つかの変形例による羽根 (13) の形状を、 それぞれ示している。
《羽根部の基本構成》
図 1〜図 1 1に示すように、 当該送風機 (4) (プロペラファン) は、 合成樹脂製の ハブ(14) を備えている。 該ハブ(14) は、送風機 (4) の回転中心となるものであり、 その外周面には複数枚 (3枚) の羽根 (13, 13, 13) がー体に形成されている。
該羽根ひ3, 13, 13)は、その前縁(113a) の外周端(R) と後縁( b)の外周端(R) 力 それぞれハブ (14) 側の内周端 (S ) よりも当該羽根 (13) の回転方向 Fにおける 前方に位置している。 また、 羽根 (13, 13, 13) の外周部 (13c) 部分は、 図示のように 上記前縁(13a) 付近から後縁(13b) 付近にかけて所定の幅で、圧力面(13d)側から負 圧面(13e)側への気流の漏れ始める起点 Qを形成するように吸い込み側へ折り曲げられ ている。 該折り曲げ部の半径方向の幅 (吸込側への折り曲げ縁部の投影面の幅) Wは、 上記前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に所定の比率で拡大されたもの となっている (前縁 (13a) 部では W= 0、 後縁 (13b) 部で W=最大:図 3参照)。
この折り曲げ部の半径方向の幅 Wは、 当該羽根(13) の送風性能を低下させること なく有効に前述の翼端渦 ( β ) を抑制するためには、例えば上記後縁(13b)部における 最大幅部分で、 当該当該羽根 (13) のハブ (14) 側基端 (付け根) から上記羽根 (13) の外周端(R) までの半径方向の長さ L aの 2 5 %以下の寸法であることが望ましい。
つまり、例えばハプ比 0 . 3、ファン外径 4 0 O mmの羽根において、折り曲げ部に おける後縁(13b)側の最大幅部分は、その幅 Wが 3 5 mm以下であるのが望ましい。 これは送風性能を低下させない範囲にするとともに、圧力面(13d)での後述する相殺渦 ( δ ) を+分に発生させ得る範囲とするためである。
ここで、例えば図 3および図 7に示すように、任意の羽根半径 Rにおける翼弦線 C において、該翼弦線 Cの長さを L o、該翼弦線 C上の任意の点を P、羽根前縁(13a) か ら同任意の点 Pまでの長さを Lとする。 また、 羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周 端(R) に亘つて上記長さ Lと長さ L oとの比 LZ L oが一定となるような上記任意の 点 Pを通る半径方向の曲線を Kとする。 さらに、該曲線 Kを回転中心軸 Oを含む平面に 対して回転投影した曲線 Κ' において、羽根(13) の外周部(13c) が吸い込み側に曲が り始める点 Qと羽根 (13) の外周端 (R) とを結ぶ直線 Q— と、 上記の点 Qよりも羽 根内周側における曲線 K' の上記点 Qにおける接線 Α— Α' とのなす角を折り曲げ角度 Θとする。 この場合において、本実施形態 1の羽根(13, 13, 13) では、該折り曲げ角 度 Θが羽根 (13) 外周端 (R) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に 変化している。
また、上記曲線 K' 上における上記羽根(13) の外周部(13c) が吸い込み側に折れ 曲がり始める点 Qと上記羽根(13) の外周端(R) とを結ぶ直線 Q— Rと、上記羽根(1 3) の回転中心軸 Oに直交する平面とのなす角度を Θ 2とする。 本実施形態 1の羽根(1 3)、 即ち当該羽根 (13) の前傾角が前縁 (13a) 側で正、 後縁 (13b) 側で負となる前進 翼では、上記角度 Θ 2の値が一定となっている (図 4参照)。また、 この角度 θ 2の値は、 羽根 (13) の成形が容易となるように、 9 0度以下となっている。
また、 当該羽根 (13) の回転中心軸 Οを通る平面に対して上記曲線 Κを回転投影し た当該羽根(13) の断面形状は、例えば図 5に詳細に示されるように、ハブ側基端(S ) から羽根外周端 (R) までの間において、 吸い込み側に凹状 (又は略直線状) をなす内 周部と、吸い込み側に凸状をなす中央部と、吸い込み側への折り曲げ部を有する外周端 部との 3つの形状領域からなるように構成されている。
さらに上記羽根(13) の外周部(13c) には、例えば図 6に示す如く、その圧力面(1 3d)側のエッジ部をカツトすることにより、当該圧力面(13d)側にだけアール面(即ち 曲面) が形成されている。 ' 当該送風機 (4) の羽根車の外周付近における羽根(13) の厚さ (肉厚) を基準厚 t とした場合、 上記外周部 (13c) の圧力面 (13d) 側に形成された当該アール面は、 その 大きさ (即ちその曲率半径 r ' ) が t以上 3 t以下の範囲で変化している。
《羽根部の作用》
以上のように、この発明の実施形態 1におけるプロペラファン等の送風機 (4) は、 回転中心となるハブ (14) と、該ハブ(14) の外周面に設けられた、前縁 (13a) および 後縁(13b) の外周端(R ) が回転方向 F前方に位置する複数枚の羽根(13, 13, 13) とを 備えてなる送風機 (4) であって、 上記各羽根 (13, 13, 13) は、 それぞれその外周部 (1 3c) 力 気流 (α ) の漏れ始める起点 Qを形成するように、 吸い込み側に略 V字状に折 り曲げられ、 かつ同折り曲げ部の半径方向の幅 Wが、 前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に大きくなるように形成されていることを特徴としている(図 1〜図
6参照)。
このように、 本実施形態 1では、 羽根 (13) の前縁 (13a) と後縁 (13b) の両方で 外周端 (R ) が内周端 (S ) よりも回転方向 Fにおける前方に位置した所謂前進翼より •なる送風機 (4) の羽根 (13) において、 その外周部 (13c) 部分が気流 (c の漏れ始 める起点 Qを形成するように吸い込み側に略 V字状に折り曲げられている。 このため、 例えば図 9に示すように、すでに述べた先願例の反り返り部の場合とほぼ同じように、 当該羽根(13) の圧力面 (13d) 側の気流 (α ) は、外周端 (R ) 側のテーパ面状の圧力 面(13d)に沿って同じくテーパ面状の負圧面(13e)内へ滑らかに回り込むようになる。 その結果、発生する翼端渦 の渦径が小さく安定したものとなって、負圧面(13e) 側における羽根外周方向への気流の流れ (γ ) が当該翼端渦 ( β ) と干渉しなくなる。
し力も、 この作用は、 上記のように羽根 (13) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて、上記羽根外周部(13c)の折り曲げ部の幅 Wが次第に大きくなっているこ と力 ら、 例えば図 1 0に示すように、 前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側の全域にかけて 次第に積層増大されて渦径が拡大される翼端渦 W の渦径に対応して、後縁(13b)側 下流までスムーズに効果を発揮するようになる。 従って、例えば図 1 1に示すように、 発生した翼端渦 (]3 ) が羽根負圧面 (13e) から離れにくくなる。
ここで、 例えば羽根 (13) を軽量化するために、 羽根 (13) の翼弦長を短かくした ような場合には、 図 1 1に示されるように、発生した翼端渦 の渦中心が隣接する 羽根 (13, 13, 13) の間をそのまま通過するようになる。 これに対し、 本実施形態 1の 場合には、前述した先願例の反り返り部の場合と異なり、上記羽根外周部(13c)の縁部 が所定半径方向位置 Qを起点として吸い込み側に略 V字状に折り曲げられている。この ため、 例えば図 8に示すように、 圧力面 (13d) 側から負圧面 (13e) 側への気流 (ο の漏れ始めの起点 Qが確実に決定されることになり、 以降の気流漏れ量が一定となつ て、 生じる翼端渦 (]3 ) が安定する。 また、 それと同時に、 上記羽根外周部 (13c) の圧力面 (13d) 側には、 上記起点 Q 以降で生じた剥離によって縦渦 (δ ) が生成される。 その結果、 例えば図 1 0および図 1 1に示すように、 ある羽根 (13) で生じた縦渦 (相殺渦) (δ ) と、 当該羽根 (13) に隣接する羽根(13) のうち送風機 (4) の回転方向 Fの前方側に位置するもので生 じた翼端渦(]3 ) とは、各羽根(13) の後縁(13b) 部付近でそれぞれ羽根面から離れ、 例えば図 1 0に示すように向流状態で衝突し、 相互に打ち消し合うようになる。 そし て、 このように縦渦 ( δ ) と翼端渦 ( 0 ) とが互いに打ち消し合うことで、先願例で問 題となっていた下流方向への放出渦が効果的に消滅するようになる。
その結果、送風機 (4)の羽根車の下流側における気流の乱れも少なくなり、図 1 7 に示すようなグリル構造のファンガード (6) 等と送風機 (4) からの放出渦との干渉も 発生しなくなる。 したがって、当該送風機(4) を前述の図 1 6〜図 1 8のような空気調 和機用室外機ユニットに組み込んだ場合にも、 騒音が有効に低減されることになる。
また、 同送風機(4) では、上述のように、上記折り曲げ部の半径方向の幅 Wが、 当 該羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下となつ ている。
このように、折り曲げ部の半径方向の幅 Wが、後縁(13b)付近の最大幅部分で、 当 該羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下となる ようにすると、上述のようにハブ比に対応して、当該送風機 (4)の送風性能を低下させ ない範囲で最も有効に上述の相殺渦を発生させ、効果的に上述の翼端渦 (]3 ) および放 出渦の抑制効果を発揮させることができる。
すなわち、 上記折り曲げ部は、 翼端渦 (/3 ) および放出渦自体の抑制には有効であ るが、送風性能には寄与しない。 したがって、 上記折り曲げ部の幅 Wを必要以上に大き くすることは無駄である。 そこで、 この折り曲げ部の幅 Wについては、少なくとも後縁 (13b) 付近の最大幅部分で、 当該羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) まで の長さ L aの 2 5 %以下の範囲で、当該羽根外周端(R)の前後長さに応じた変化幅( 0 ≤W≤0 . 2 5 L a )とすること力 送風性能の維持と放出渦等の抑制作用との両立を図 る点で好ましい。つまり、 この折り曲げ部の幅 Wについては、 後縁(13b)付近の最も 幅が広くなる部分でも、 羽根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下となっており、 しかも羽根外周端(R)の前後方向に 0≤W≤0 . 2 5 L aの範囲で変化しているのが好ましい。
また、本実施形態 1の送風機(4)において、上記折り曲げ部の折り曲げ角度 0は、 羽根 (13) 外周端 (R) の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に変化し ている。 そして、 当該折り曲げ部の折り曲げ角度 0を、羽根外周端(R) の前縁(13a) 付近から後縁(13b)付近にかけて次第に大きくなるように、当該羽根(13) の形態に応 じて変化させるようにすると、 上記翼端渦 (]3 ) の抑制効果が可及的に有効に発揮され る。
すなわち、 一般に、 圧力面 (13d) と負圧面 (13e) の圧力差は、 羽根 (13) の前縁 (13a) から後縁 (13b) にかけて増大し、 それに伴って、 圧力面 (13d) 側から負圧面 (I3e)側への気流の回り込み(気流方向の変化)の強さは、後縁に近づくにつれて次第 に大きくなる。 これに対し、 上記羽根 (13) の外周部 (13c) における折り曲げ角度 Θ が前縁 (13a) から後縁(13b) にかけて次第に変化、 例えば次第に大きくなる構造とす ることにより、 羽根 (13) の外周部 (13c) における負圧面 (13e) 側に翼端渦 ( ]3 ) を 安定的に生成せしめるようにすると、発生する翼端渦 ( ) のスケールを可及的に小さ くすることができる。
このように、前縁(13a)側から後縁(13b)側まで羽根外周部 (13c) における折り 曲げ角度 0を次第に変化させることによって、翼端渦 ( β ) に起因する空気調和機組込 時の騒音の抑制をも効果的に行なうことができるようになる。
また、 本実施形態 1の送風機 (4) では、 図 7に示す角度 0 2が 9 0度以下になって いる。
例えば前傾角が大きい羽根 (13) を合成樹脂の成形により製造する場合、型抜きが 困難となり、成形効率が悪化する。これに対し、上記の角度 S 2が 9 0度以下となるよう にすると、適切な抜き勾配を実現することができ、送風機(4) の成形作業が容易となつ て成形効率も向上する。
また、本実施形態 1の送風機 (4) では、例えば図 5に示されるように、上述の曲線
Κを当該羽根 (13) の回転中心 Οを通る平面に対して回転投影した当該羽根 (13) の断 面形状が、ハブ(14)側から羽根外周端(R ) までの間において、吸い込み側に凹状(又 は直線状) をなす内周部と、吸い込み側に凸状をなす中央部と、 吸い込み側への折り曲 げ部を有する外周部との 3つの形状領域からなっている。 羽根 (13) における上記の断面形状が、 吸い込み側に四状 (又は直線状) をなす内 周部と、同吸い込み側に凸状をなす中央部と、 同吸い込み側への折り曲げ部を有する外 周端部との 3つの形状領域から形成されていると、同図 5に示されるように、内周部の 形状が吸い込み側に凹状(又は直線状) となっていることにより、 回転時の遠心力によ つて当該羽根(13) の負圧面 (13e)側で生じる羽根外周端(R )方向への気流は、 同負 圧面 (13e) 力 ら剥離することなく、 同負圧面 (13e) に沿って (付着して) 安定して流 れるようになる。 したがって、 同気流が翼端渦 ( ) と干渉しにくくなる。
また、上記中央部の形状が吸い込み側に凸状となっていることにより、羽根圧力面 (13d)側において同圧力面(13d)側から負圧面(13e)側へ流れようとする気流の流速 は、 事前に抑制されるようになる。 その結果、 同気流によって形成される翼端渦 ( ) 自体のスケールを小さなものに抑制することができるようになる。
さらに、本実施形態 1では、上述の如く、その外周部(13c) が吸い込み側に折り曲 げられている。 このため、 当該羽根 (13) の圧力面 (13d) 側の気流は、 羽根外周部 (1 3c) におけるテーパ面状の圧力面 (13d) に沿って同じくテーパ面状の負圧面 (13e) 内 へ滑らかに回り込むようになる。そして、 翼端渦(]3 ) の渦径がー層小さく安定したも のとなり、負圧面(13e)側における羽根外周端(R )方向への気流の流れが当該翼端渦 ( ]3 ) と干渉しにくくなる。
そして、 この羽根外周部 ひ ) の作用は、 上述のように、 羽根 (13) の前縁 (13 a)付近から後縁(13b)付近にかけて上記羽根外周部(13c) の折り曲げ部の幅 Wが次第 に大きくなつていると、 当該羽根 (13) の前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて次 第に積層増大されて渦径が拡大される翼端渦 ( β ) の渦径に対応して、同前縁(13a)側 から後縁(13b)側まで一層スムーズに気流ガイド効果を発揮するようになり、また発生 した翼端渦 ( β ) 力 より羽根負圧面 (13e) から離れにくくなる。
そのため、 上述のように、 例えば羽根 (13) を軽量化するために翼弦長を短かくし たような場合にも、 生じた翼端渦 ( β ) が隣接する羽根 (13,13,13) 間で相互に干渉し にくくなり、 送風機 (4) 下流側での吐き出し気流の乱れも少なくなる。
これらの結果、本実施形態 1では、以上の各作用が効果的に組合わされて、 空気調 和機用室外機ュ-ットに組み込んだ時の騒音が、 特に有効に低減されることになる。
これらの作用効果は、 上記羽根 (13) の内周部が直線状である場合にも、上記凹状 の場合と略同様に得ることができる。
また、 本実施形態 1の送風機 (4) では、 上記羽根外周端 (R) の圧力面 (13d) 側 にのみアール面を設けている。
このように、上記羽根外周端(R ) の圧力面(13d)側にのみアール面を設けると、 エッジ部による流れの乱れがなくなり、 羽根外周部 (13c) の圧力面 (13d) 側から負圧 面 (13e) 側へ一層スムーズに気流が回り込むようになる。
さらに、本実施形態 1の送風機 (4)では、例えば図 6に示すように、上記送風機(4) の羽根車の外周付近における羽根 (13) の厚さを tとした時に、 羽根外周端 (R ) の羽 根圧力面(13d)側のアールの大きさ (即ちアール面の曲率半径 r ' )力 t以上 3 t以 下の範囲で変化するようにしている。
このように、上記送風機 (4) の羽根車の外周付近における各羽根(13, 13, 13) の厚 さを tとした時に、各羽根外周端(R ) の圧力面(13d)側のアールの大きさ (即ちァー ル面の曲率半径 r ' ) を t以上 3 t以下にすると、上記気流ガイド作用が、前縁(13a) 付近から後縁 (13b) 付近の全域にかけて、 より有効に発揮されるようになる。
つまり、各羽根(13) の外周端(R ) において、その圧力面(13d)側から負圧面(1
3e)側へ気流が回り込む時の当該気流方向の変化に応じて、その圧力面(13d)側に形成 されたアール面の曲率半径 r ' を上記のように t〜3 tの範囲で変化させるようにする と、 より滑らかに圧力面 (13d) 側から負圧面 (13e) 側へ気流が回り込むようになり、 効果的に翼端渦 ( β ) が抑制されて、 より騒音が低減される。
《第 1の変形例》
上記羽根(13) の外周部(13c) の折り曲げ部の形状は、上述のような全体が直線的 な形状のものに限定されない。 例えば、 図 1 2および図 1 3に示すように、概ね直線状 に形成された折り曲げ部の先端付近、 即ち外周端 (R ) 付近のみを部分的に吸い込み側 にカールさせて曲面形状とすることもできる。 このようにすると、圧力面(13d)側から 負圧面(13e)側への気流の回り込みが良くなり、 より翼端渦( β ) の径が小さくなる。
《第 2の変形例》
また、同羽根外周部(13c)の折り曲げ部の形状は、例えば図 1 4および図 1 5に示 すような略 S字形状のものであってもよい。 この変形例では、一旦吸い込み側に直線的 に折り曲げられた部分 (a ) から先を再び圧力面(13d)側に戻して羽根延長面(b ) を 形成し、 さらに、 その外周端 (c ) を吸い込み側に曲げることにより、 折り曲げ部を全 体として略 S字形状に形成している。 このような構成の場合にも、 有効に翼端渦 ( 3 ) を小さくし、 かつ有効に隣接翼間からの放出渦を消滅させることができる。
《実施形態 1の効果》
以上の結果、 同送風機 (4) によると、次のような有益な効果を得ることができる。
〈1〉 送風機 (4) それ自体の騒音を低減することができ、 さらに該送風機 (4) を空気調和機に組み込んだ時の騒音をも有効に低減することができる。
〈2〉 羽根 (13) の軽量化や廉価化のために当該羽根 (13) の翼弦長を短かくし たような場合においても、 翼端渦 ( ) が負圧面から離れず、 翼端渦 ( β ) が隣接翼と 干渉することもなく、 隣接する羽根 (13) の間からの放出渦が有効に低減される。 その ため、 ファンガードゃグリル等外部障害物と翼端渦 ( j3 ) との干渉も低減されるので、 高い騒音低減効果が得られると同時に、 送風性能の劣化も抑制できる。
〈3〉 送風性能を決定する羽根 (13) 全体の形状に影響を与えることなく、 当該 羽根(13) の一部である外周部分に折り曲げ部を形成するのみで足りるから、成形も容 易で、 低コストに実現することができる。
〈4〉 また、 折り曲げ部がリブ作用を発揮するので、 羽根 (13) の剛性が高くな る。 そのため、 羽根 (13) を薄翼化することができ、 これによつて羽根 (13) の更なる 低コスト化が可能となる。 同時に羽根 (13) の耐振性も向上し、 振動による異音の発生 も低減される。
〈5〉 以上の効果が得られた上で、送風能力の低下も抑制あるいは防止すること ができる。
一その他の実施形態一
〈1〉 折り曲げ部の折り曲げ角度 0について
上記実施形態 1の折り曲げ部は、例えば図 2〜図 4の各々に示すように、その半径 方向の幅 Wが羽根 (13) の前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて次第に大きくなる —方、 その折り曲げ角度 0 (図 7参照) が変化することなく一定となっている。
これに対し、折り曲げ部の折り曲げ角度 0が羽根(13)の前縁(13a)側から後縁(1 3b)側にかけて次第に大きく (きつく) なるようにしてもよレ、。 そのようにした場合に も、 上記実施形態 1の場合と全く同様の作用効果を得ることができる。 すなわち、 一般に、 圧力面 (13d) と負圧面 (13e) の圧力差は、 羽根 (13) の前縁 (13a) から後縁 (13b) にかけて次第に増大し、 それに伴って、 圧力面 (13d) 側から 負圧面(13e)側への気流の回り込み(気流方向の変化) の強さは、後縁に近づくにつれ て次第に大きくなる。 これに対し、 上記羽根 (13) の外周部 (13c) における折り曲げ 角度 Θが前縁 (13a) から後縁 (13b) にかけて次第に大きく (折り曲げ部の傾斜角がき つく) なる構造とし、 羽根 (13) の外周部 (13c) に形成された折り曲げ部の負圧面 (1 3e) 側に上述のような翼端渦 ( β ) を安定的に生成せしめるようにすると、 発生する翼 端渦 (]3 ) のスケールを可及的に小さくすることができる。
さらに、上記のように折り曲げ角度 Θを変えるようにした場合において、例えば上 記の場合とは逆に、 当該折り曲げ角度 0を前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側にかけて次 第に小さく (折り曲げ部の傾斜角を緩やかに) することも可能である。
先にも述べたように、 羽根(13) の外周部 (13c) での圧力面 (13d)側と負圧面 (1 3e) 側との圧力差は、 前縁 (13a) 側から後縁 (13b) 側に行くほど大きくなり、 それに 伴って翼端渦 ( ) が成長し、 その渦径も拡大する。
そこで、それに対応して上記折り曲げ部の折り曲げ角度 0も次第に緩やかなものにす るようにすると、後縁(13b)側方向に次第に大きくなる翼端渦 ( β ) の成長に応じて折 り曲げ角度 0が減少してゆくことになる。 したがって、このような構造とした場合に は、羽根(13)の外周部(13c)に形成された折り曲げ部の負圧面(13e)側に翼端渦( /3 ) が確実に保持されるようになり、 隣接する羽根 (13) との干渉が抑制される。 また、 次 第に大きくなる翼端渦 ( β ) を、 羽根 (13) の圧力面 (13d) 側から負圧面 (13e) 側に へ効果的に回り込ませることができるようになる。
〈2〉 羽根の種類について
以上の各実施形態では、その何れにあっても薄翼構造の羽根の場合について説明し た。 し力 し、本願発明の適用対象は、 そのような薄翼構造のものの場合に限らず、 例え ば一般的な厚肉翼、 あるいは厚肉翼であって、その空力性能を一層向上させた各種の厚 翼その他の羽根の場合にも全く同様に採用できるものであることは言うまでもない。 産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、空気調和機用室外機ュニット等で利用される送風機に 対して有用である,

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 回転中心となるハブ (14) と、 該ハブ (14) の外周面に設けられると共に前縁 (1 3a)および後縁(13b) の外周端が回転方向前方に位置する複数枚の羽根(13, 13, 13) と を備えてなる送風機であって、
上記各羽根(13, 13, 13) は、それぞれその外周部(13c) 1S 気流の漏れ始める起点 を形成するように吸い込み側に折り曲げられ、かつ該折り曲げ部の半径方向の幅 Wが、 上記前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近にかけて次第に大きくなるように形成されて いる
ことを特徴とする送風機。
2 . 折り曲げ部の半径方向の幅 Wは、 当該羽根(13) のハブ側基端から半径方向外周端 (R) までの長さ L aの 2 5 %以下である
ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の送風機。
3 . 任意の羽根半径 rにおける翼弦線 Cにおいて、該翼弦線 Cの長さを L o、該翼弦線 C上の任意の点を P、羽根前縁(13a)から同任意の点 Pまでの長さを Lとする一方、羽 根 (13) のハブ側基端 (S ) から外周端 (R ) に亘つて上記長さ Lと長さ L oとの比 L oが一定となるような上記任意の点 Pを通る半径方向の曲線を とし、さらに該曲 線 Kを回転中心軸 Oを含む平面に対して回転投影した曲線 Κ' において、羽根(13) の 外周部(13c)が吸い込み側に折れ曲がり始める点 Qと羽根(13) の外周端とを結ぶ直線 Q— Rと、上記の点 Qよりも羽根 (13) 内周側における曲線 Κ' の上記点 Qにおける接 茅泉 Α— Α' とのなす角度を折り曲げ角度 0としたときに、
該折り曲げ角度 0を、 羽根 (13) 外周端の前縁 (13a) 付近から後縁 (13b) 付近に 力けて次第に変化させた
ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の送風機。
4 . 曲線 1 ハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの間において、 直線状である 内周部と、吸い込み側に凸状である中央部と、吸い込み側に折り曲げられた外周部とを 有し、 全体として鈎形をなすように形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の送風機。
5 . 曲線 ' 力 ハブ側基端 (S ) から外周端 (R) までの間において、 吸い込み側に 凹状である内周部と、吸い込み側に凸状である中央部と、吸い込み側に折り曲げられた 外周部とを有し、 全体として鉤形をなすように形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の送風機。
6 . 曲線 Κ' 上における羽根外周部 (13c) の折り曲げ部と回転中心軸 Oに直交する平 面とのなす角度 Θ 2が、 9 0度以下である
ことを特徴とする請求の範囲第 3項、 第 4項又は第 5項に記載の送風機。
7 . 羽根外周端 (R) の羽根圧力面 (13d) 側にのみアール面が形成されている ことを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 6項の何れか 1つに記載の送風機。
8 . 羽根車外径付近における羽根(13) の厚さを tとした時に、羽根外周端の羽根圧力 面 (13d) 側に形成されたアール面の大きさが、 t以上 3 t以下となっている ことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の送風機。
9 . 空気調和機用室外機に組み込まれるように構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 8項の何れか 1つに記載の送風機。
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