JP4158393B2 - プロペラファン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などの送風ファンに適用するプロペラファンに関し、詳しくはブレードの構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
頭記のプロペラファンには、ファン性能の向上化，および静粛性を確保する上からも低騒音性が求められている。
次に、従来のプロペラファンに採用されている流れの剥離防止，低騒音化対策の例を図２，図３に示す。なお、図中で１は駆動モータ（図示せず）に連結したハブ、２はハブ１の外周から張り出したブレード（３枚羽根）である。
【０００３】
まず、図２に例示するプロペラファンにおいて、ブレード２はハブ側の根元部から外周部に向けて翼弦長が増大し、かつ外周部の先端２ａが回転方向Ａに向けて尖った形状としている。このブレード形状により、ファンの運転時にはブレード２の外周部先端２ａの尖った前縁で生じた縦渦がブレード２の翼面（負圧面）における表面層流境界層の剥離発生を抑制するとともに、翼端で生じる翼端渦の渦度の集中化を抑えることでファンの騒音が低減すると考えられている。
【０００４】
また、図３の例においては、ブレード２の翼面（負圧面側）全域にフィン状の突起（あるいは溝）３を分散形成し、このフィン状突起（あるいは溝）３により流れに擾乱を与えて乱流遷移を促進し、乱流の混合作用によりブレード表面に乱流境界層を形成して剥離の発生を防ぐようにしている。
そのほか、特開平８−１７７７９２号公報に開示されているように、ブレードの回転方向Ａに対する後縁側に三角錐状の凸状ガイドあるいはくぼみを設け、翼面（負圧面）に生じた流れの剥離による大きな渦（剥離点には下流側に逆流が生じて大きな渦を発生し、これが基で騒音（空気振動）が大きくなる）を微小にして騒音を低減するようにした低騒音対策も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来構成のプロペラファンでは次記のような課題が残る。すなわち、図２に示したプロペラファンのブレード形状では、ブレードの尖った先端から生じる縦渦の広がる範囲がブレードの外周部に限られ、特にファンの静圧上昇が必要とされる環境下では半径方向に離れたブレードの根元側範囲に流れの剥離が生じ易く、ブレード表面の全体での剥離防止機能を確保することが困難である。
【０００６】
また、図３の構成では、ファンに流入する流れの変動が大きい環境下では、剥離防止，低騒音機能を十分に確保できないほか、フィン状突起あるいは溝を形成するためにファンの製作費がコスト高となる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、製造コストを大幅に高めることなく、かつファンに流入する流れの変動が大きい環境下においても、ブレード翼面上での剥離を効果的に抑制してファン性能の向上，および低騒音化が達成できるように改良したプロペラファンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、ハブの外周に複数枚のブレードを備えたプロペラファンにおいて、各ブレードの回転方向に対する前縁にその回転方向に向けて突出する鋸歯状の小ウイングを設けるとともに、この小ウイングの面上の負圧面側に***する三角錐状の凸部を設ける（請求項１）ものとし、具体的には次記のような態様で構成する。
【０００８】
(1) ブレードを樹脂製として、小ウイングおよび三角錐状の凸部をブレードと一体に成形する（請求項２）。
(2) ブレードを鋼板製として、小ウイングの板面に三角錐状の凸部をプレス加工して形成する（請求項３）。
上記のように、ブレードの前縁に、その回転方向に向けて突き出す鋸歯状の小ウイング，および小ウイングの面上（負圧面側）に***する三角錐状の凸部を設けることにより、この凸部付き小ウイングがボルテックスジェネレータ（渦発生器）として機能すると同時に、ファンの運転時には小ウイングの先端から生じた縦渦が三角錐状凸部の側面に沿ってブレード表面上に広がる。これにより、主流の変動による影響やブレード表面上の層流境界層の剥離による影響が回避されて流れの剥離に起因する圧力抵抗，騒音が低減する。しかも、小ウイングの翼面に三角錐状の凸部を設けることで、小ウイングの先端から生じる縦渦の強さ，大きさが助長され、ブレード表面上での縦渦の崩壊を遅延させることかでき、ファンに流入する流れの変動が大きい環境下でも安定した層流境界層の剥離防止機能を確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１(a),(b) に示す実施例に基づいて説明する。図示実施例においては、ブレード２に対する境界層制御手段として、各ブレード２の前縁に沿って回転方向に突き出す鋸歯状の小ウイング４を分散して形成するとともに、小ウイング４の翼面上にはその負圧面側に***する三角錐状の凸部５が形成されている。
【００１０】
ここで、ブレード２が樹脂製である場合には、前記の小ウイング４および凸部５をブレード２と一体に成形する。また、ブレード２が鋼板製である場合には、プレス加工により小ウイング４の裏面側から凸部５を押出し形成する。
上記構成により、ファンの運転時にはブレード２の前縁に形成した鋸歯状の小ウイング４がボルテックスジェネレータとして機能すると同時に、その尖った先端から生じた縦渦が三角錐状の凸部５をガイドとして下流側に広がり、翼面上で下向きの二次流れを作りだすことでブレード翼面（負圧面）の境界層の厚さを薄くすることができる。これにより、ファンに流入する主流の変動による影響やブレード表面上における層流境界層の剥離発生の影響を効果的に回避できる。
【００１１】
この場合に、図示例のように鋸歯状の小ウイング５に三角錐状の凸部５を組合せることで、小ウイング４の尖った先端から生じる縦渦をより安定に発生，分散させることができ、ファンに流入する流れの変動が大きい環境下においても、安定した剥離防止機能を発揮する。しかも、小ウイング４，三角錐状凸部５はブレード２の前縁に設けるだけでよく、かつ前述のように樹脂成形，プレス加工により簡単に形成できるので製造コストが大幅にアップすることもない。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば、ハブの外周に複数枚のブレードを備えたプロペラファンにおいて、各ブレードの回転方向に対する前縁に、流れの剥離を防止する境界層制御手段として負圧面側に三角錐状の凸部が***する鋸歯状の小ウイングを設けたことにより、簡易の構成でファンの性能向上，および低騒音化が達成でき、特に空気調和機の送風ファンとして静粛性改善に優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるプロペラファンの構成図で、(a) はファン全体の正面図、(b) は(a) における小ウイング部分の拡大斜視図
【図２】従来例のブレード形状を示すプロペラファンの正面図
【図３】ブレードの翼面上に凸部（ないし溝）を形成した従来例のプロペラファンの正面図
【符号の説明】
１ ハブ
２ ブレード
４ 鋸歯状の小ウイング
５ 三角錐状の凸部
Claims (3)
- ハブの外周に複数枚のブレードを備えたプロペラファンにおいて、各ブレードの回転方向に対する前縁にその回転方向に向けて突出する鋸歯状の小ウイングを設けるとともに、この小ウイングの面上の負圧面側に***する三角錐状の凸部を設けることを特徴とするプロペラファン。
- 請求項１記載のプロペラファンにおいて、ブレードが樹脂製であり、小ウイングおよび三角錐状の凸部をブレードと一体に成形したことを特徴とするプロペラファン。
- 請求項１記載のプロペラファンにおいて、ブレードが鋼板製であり、小ウイングの板面に三角錐状の凸部をプレス加工して形成したことを特徴とするプロペラファン。
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