JP4233359B2 - 空気調和機用送風機羽根車 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の送風機に用いられる斜流羽根を備えた送風機羽根車に関するもので、特に、同羽根車の羽根の断面形状に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1にあるように従来の軸流送風機は、第8および9図に示すような構成になっていた。すなわち、円筒状のハブ12に複数枚の厚翼の翼型をした羽根11を放射状に設けて軸流送風機羽根車10を構成していた。
【0003】
軸流送風機羽根車10を円筒座標Bで切断して展開した厚翼の翼型をした羽根は、第9図の羽根13のような形状をしていた。すなわち、反り線14の最大反り高さの位置は前縁から弦長の40%から50%の位置にしていた。また、その反り線14を2つの2次曲線にて構成していた。また、翼型の最大厚みを、前縁から弦長の30%から40%の位置にするというものである。
【0004】
この軸流送風機10を適当なケ−シングに納めて回転させることにより送風作用を生じるようにしていた。
また斜流送風機の羽根車については例えば特許文献2に開示されているものがある。通常の斜流羽根車の構成と異なり、剥離点をより後縁寄りにずらすため、反り線の最大反り高さの位置が前縁と後縁の中央よりも後縁側に寄った反り形状に構成されたものである。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−234893号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平1−96499号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の軸流送風機の構成では、羽根11の反り線14の最大反り高さの位置と、厚翼の翼型の最大厚みの位置を規定しただけである。これでは、反り線を円弧翼として最大反り高さの位置のみをずらしたものであり、且つ、羽根の半径方向の分布に関しては、何の記載もないものである。また、羽根13の翼型の最大厚み位置を規定したに過ぎない。
【0008】
そもそも、反り線は送風機の空力性能を規定する重要な要因である。最大反り高さの位置を前縁から弦長の40%から50%にしただけで、羽根の半径方向への分布を規定していなければ、充分な空力性能の向上、即ち、ファン効率の向上は望めない。
【0009】
羽根13の翼型の最大厚み位置は、送風機の騒音性能に影響を与える要因である。この位置を前縁から弦長の30%から40%位置にすると言うことは、NACAの翼列デ−タにも開示されていることであり、低騒音への効果も薄いものであることが、既知の事柄として我々の実験より判明している。
【0010】
また上記従来の斜流送風機の構成においても、前縁から後縁までの翼断面についての形状特徴のみの開示であり、羽根の半径方向への分布については一切記載されていない。
【0011】
【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は、略円錐台状のハブに複数枚の羽根を設けてなる斜流送風機羽根車型の空気調和機用送風機羽根車において、前記羽根の外周側弦長が前記羽根のハブ側弦長より長くて、前記ハブの中心線上に頂点を有して中心線を回転軸とする円錐で前記羽根を切断して展開した円錐座標で前記羽根の断面形状を示した場合において、前記羽根断面における反り線の最大反り高さが前記羽根断面に対応する円弧翼の最大反り高さより低く、且つ、前記羽根の半径方向に渡って、反り線の最大反り高さと円弧翼の最大反り高さとの比が一定である空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。
【0012】
上記構成によって、セパレ−ト型空気調和機の室外機で定常運転されている時の斜流送風機羽根車に対する、流入空気の状態は定常状態で一定である。そこで、円弧翼の場合より反り高さが低いので、流入空気に対して反り線が円弧翼の場合より流線型の度合いが強まる。このことによって、羽根への抗力が低くなり、ファン効率が向上する。この効果が、羽根の半径方向に渡って成立する。
【0013】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、略円錐台状のハブに複数枚の羽根を設けてなる斜流送風機羽根車型の空気調和機用送風機羽根車において、前記羽根の外周側弦長が前記羽根のハブ側弦長より長くて、前記ハブの中心線上に頂点を有して中心線を回転軸とする円錐で前記羽根を切断して展開した円錐座標で前記羽根の断面形状を示した場合において、前記羽根断面における反り線の最大反り高さが前記羽根断面に対応する円弧翼の最大反り高さより低く、且つ、前記羽根の半径方向に渡って、反り線の最大反り高さと円弧翼の最大反り高さとの比が一定である空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。なおここでいう前記羽根断面に対応する円弧翼とは、専門家にはよく知られているように、前記円錐座標における羽根断面において、前縁点と前縁における入口角と後縁における出口角とを与えて決定される単一円弧翼のことを意味する。
【0014】
そして、この構成によれば、セパレ−ト型空気調和機の室外機で定常運転されている時の斜流送風機羽根車に対する、流入空気の状態は定常状態で一定である。そこで、円弧翼の場合より反り高さが低いので、流入空気に対して反り線が円弧翼の場合より流線型の度合いが強まる。このことによって、羽根への抗力が低くなり、ファン効率(静圧効率)が向上する。この効果が、羽根の半径方向に渡って成立する。
【0015】
請求項2に記載の発明は、反り線の最大反り高さの位置が、前記羽根の半径方向に渡って、すべて、円弧翼の場合より、すなわち弦長の中央点より前縁寄りに存在する空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。そして、この構成により次の効果を奏する。一般に、羽根は前縁から最大反り高さ位置までで徐々に圧力が低下し、最大反り高さ位置を過ぎた部分から逆に圧力が上昇する。そこで、騒音よりファン効率(静圧効率)の観点から、羽根のどの半径方向によっても、この構成なので、羽根での昇圧部分の弦長と範囲を大きくとることができる。これにより、空気調和機用送風機羽根車の仕事としての回転数当たりのヘッドを大きくできるので、結果的にファン効率が向上することになる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、反り線に厚翼の翼型を重畳して、その最大厚みtと弦長Cとの比t/Cが、5%から12%の範囲となるように前縁側が尖った翼型の羽根形状とし、且つ、最大厚みが前記羽根の半径方向に渡って一定である或いは外周に向かうにしたがって厚みが減少する空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。そして、この構成によって、厚さが一定の薄翼に比較して、厚翼の翼型形状をした羽根により、流れの剥離が防止されて、低騒音効果を発揮する事ができて、ファン効率の向上と両立できることになる。さらに、翼型の最大厚みが半径方向に渡って一定か、もしくは、外周よりほど細くなるので、回転時の強度に対しても安全性が高い。
【0017】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例の斜流送風機羽根車について、図面を参照して説明する。
【0018】
(実施例1)
本発明の第1の実施例を図1から図4を用いて説明する。
図1は空調用の斜流送風機羽根車の斜視図、図2は、同羽根車の平面図、図3は同羽根車の子午面、図4は同羽根車を図3のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図である。
【0019】
図に示すように、略円錐台状のハブ3に複数枚の薄翼の羽根2を設けてなる斜流送風機羽根車1において、羽根2の外周側弦長が羽根2のハブ側弦長より長くて、ハブ3の中心線O1−O2上に頂点を有して中心線O 1 −O 2 を回転軸とする円錐O1−Aで羽根2を切断して展開した円錐座標7で羽根2の断面形状を示した場合において、反り線6の最大反り高さhが円弧翼の最大反り高さより低く、且つ、羽根2の半径方向に渡って、反り線6の最大反り高さと円弧翼の最大反り高さとの比rが一定である。
【0020】
なお従来の円弧翼およびこの円弧翼の最大反り高さを確認のために図10を使用して次に定義する。一般に翼弦長Lが決まり、前縁における反り線の接線と前縁の回転軌跡線の接線との間に形成される入口角αと、後縁における反り線の接線と後縁の回転軌跡線の接線との間に形成される出口角βとが求まると、円弧翼は一義的に定義される。そして円弧翼の最大反り高さh1とは、翼弦長Lの50%位置における反り線の高さである。
【0021】
斜流送風機羽根車1のハブ3にモ−タシャフトを固定して、適切なケ−シングに納め、モ−タにより回転させることで送風作用を生じることは、勿論である。このとき、空気の殆どは、羽根2の前縁4より流入し、後縁5より流出して、空力仕事を行う。
【0022】
そして、上記構成によって、セパレ−ト型空気調和機の室外機で定常運転されている時の斜流送風機羽根車1に対する、流入空気の状態は定常状態で一定である。そこで、円弧翼の場合より反り高さが低いので、流入空気に対して反り線6が円弧翼の場合より流線型の度合いが強まる。このことによって、羽根への抗力が低くなり、ファン効率が向上する。この効果が、羽根の半径方向に渡って成立する。
【0023】
外径Φ415の薄翼の斜流送風機をセパレ−ト型空気調和機の室外機で、実験したところ、反り線が円弧翼の場合に比較して、r=最大反り高さ/円弧翼の最大反り高さ=0.6の反り線を用いた斜流送風機羽根車1は、効率比で6%優れ、同一風量当たりの回転数比は、約5%増加する。しかし、騒音は、0.4dB増加することが判明している。
【0024】
また、この構成と効果は空調用の軸流送風機においても成立する。
(実施例2)
本発明の第2の実施例を図5を用いて説明する。
【0025】
図5は、同羽根車を図2のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図である。
図に示すように、ハブ3の中心線O 1 −O 2 上に頂点を有して中心線O 1 −O 2 を回転軸とする円錐O 1 −Aで羽根2を切断して展開した円錐座標7で羽根2の断面形状を示した場合において、反り線6の最大反り高さの位置Lが、羽根2の半径方向に渡って、すべて、円弧翼の場合より前縁寄りに存在する。即ち、L/C<0.5である。ただし、Cは羽根の弦長である。
【0026】
そして、上記構成によって、次の効果を奏する。一般に、羽根2は前縁4から最大反り高さ位置までで徐々に圧力が低下し、最大反り高さ位置を過ぎた部分から逆に圧力が上昇する。そこで、騒音よりファン効率の観点から、羽根2のどの半径方向によっても、この構成なので、羽根での昇圧部分の弦長と範囲を大きくとることができる。これにより、空気調和機用送風機の斜流送風機羽根車1の仕事としての回転数当たりのヘッドを大きくできるので、結果的にファン効率が向上することになる。
【0027】
外径Φ415の薄翼の斜流送風機をセパレ−ト型空気調和機の室外機で、実験したところ、反り線が円弧翼の場合に比較して、L/C=0.3の反り線を用いた斜流送風機羽根車1は、効率比で3%優れ、同一風量当たりの回転数比は、約3%増加する。しかし、騒音は、0.4dB増加する事が、判明している。
【0028】
また、この構成と効果は空調用の軸流送風機においても成立する。
(実施例3)
本発明の第3の実施例を図6および7を用いて説明する。
【0029】
図6は、同羽根車を図3のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図である。図7は、翼型の最大厚みtと弦長Cの比と、騒音低減効果を記した、外径Φ415の斜流送風機羽根車1をセパレ−ト型空気調和機の室外機で実験した時の、デ−タである。
【0030】
図に示すように、ハブ3の中心線O1−O2上に頂点を有して中心線O 1 −O 2 を回転軸とする円錐O1−Aで羽根2を切断して展開した円錐座標7で羽根2の断面形状を示した場合において、反り線6に厚翼の翼型8を重畳して、その最大厚みtと弦長Cとの比t/Cが、5%から12%の範囲となるように前縁4側が尖った翼型8の羽根形状とし、且つ、最大厚みが羽根2の半径方向に渡って一定である或いは外周に向かうにしたがって厚みが減少する。
【0031】
そして、この構成によって、厚さが一定の薄翼に比較して、厚翼の翼型形状をした羽根により、流れの剥離が防止されて、低騒音効果を発揮する事ができて、ファン効率の向上と両立できることになる。図7より、t/Cが5%から低騒音効果を発揮し始め、約12%でその効果が飽和しているのが判る。
【0032】
さらに、翼型8の最大厚みtが半径方向に渡って一定か、もしくは、外周よりほど細くなるので、回転時の強度に対しても安全性が高い。
また、この構成と効果は空調用の軸流送風機においても成立する。
【0033】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項1に記載の発明は、略円錐台状のハブに複数枚の羽根を設けてなる斜流送風機羽根車型の空気調和機用送風機羽根車において、前記羽根の外周側弦長が前記羽根のハブ側弦長より長くて、前記ハブの中心線上に頂点を有して中心線を回転軸とする円錐で前記羽根を切断して展開した円錐座標で前記羽根の断面形状を示した場合において、前記羽根断面における反り線の最大反り高さが前記羽根断面に対応する円弧翼の最大反り高さより低く、且つ、前記羽根の半径方向に渡って、反り線の最大反り高さと円弧翼の最大反り高さとの比が一定である空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。そして、この構成によれば、セパレート型空気調和機の室外機で定常運転されている時の斜流送風機羽根車に対する、流入空気の状態は定常状態で一定である。そこで、円弧翼より反り高さが低いので、流入空気に対して反り線が円弧翼より流線型の度合いが強まる。このことによって、羽根への抗力が低くなり、ファン効率が向上する。この効果が、羽根の半径方向に渡って成立する。
【0034】
請求項2に記載の発明は、反り線の最大反り高さの位置が、前記羽根の半径方向に渡って、すべて、円弧翼の場合より前縁寄りに存在する空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。そして、この構成により次の効果を奏する。一般に、羽根は前縁から最大反り高さ位置までで徐々に圧力が低下し、最大反り高さ位置を過ぎた部分から逆に圧力が上昇する。そこで、騒音よりファン効率の観点から、羽根のどの半径方向によっても、この構成なので、羽根での昇圧部分の弦長と範囲を大きくとることができる。これにより、空気調和機用送風機羽根車の仕事としての回転数当たりのヘッドを大きくできるので、結果的にファン効率が向上することになる。
【0035】
請求項3に記載の発明は、反り線に厚翼の翼型を重畳して、その最大厚みtと弦長Cとの比t/Cが、5%から12%の範囲となるように前縁側が尖った翼型の羽根形状とし、且つ、最大厚みが前記羽根の半径方向に渡って一定である或いは外周に向かうにしたがって厚みが減少する空気調和機用送風機羽根車を提供するものである。そして、この構成によって、厚さが一定の薄翼に比較して、厚翼の翼型形状をした羽根により、流れの剥離が防止されて、低騒音効果を発揮する事ができて、ファン効率の向上と両立できることになる。さらに、翼型の最大厚みが半径方向に渡って一定か、もしくは、外周よりほど細くなるので、回転時の強度に対しても安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の斜流送風機羽根車の斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例の斜流送風機羽根車の平面図。
【図3】本発明の第1の実施例の斜流送風機羽根車の子午面。
【図4】本発明の第1の実施例の斜流送風機羽根車を図3のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図。
【図5】本発明の第2の実施例の斜流送風機羽根車を図3のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図。
【図6】本発明の第3の実施例の斜流送風機羽根車を図3のO1−Aの円錐で切断して展開した円錐座標上の反り線の図。
【図7】本発明の第3の実施例の斜流送風機羽根車の羽根に用いた翼型の最大厚みtと弦長Cの比と、騒音低減効果を記した、外径Φ415の羽根車のセパレ−ト型空気調和機の室外機における実験デ−タ。
【図8】従来の軸流送風機羽根車の平面図。
【図9】従来の軸流送風機羽根車の子午面。
【図10】従来の円弧翼の斜流送風機羽根車において図6に対応する反り線の図。
【符号の説明】
1 斜流送風機羽根車
2 羽根
3 ハブ
4 前縁
5 後縁
6 反り線
7 円錐座標
8 翼型
C 弦長
Claims (3)
- 略円錐台状のハブに複数枚の羽根を設けてなる斜流送風機羽根車型の空気調和機用送風機羽根車において、前記羽根の外周側弦長が前記羽根のハブ側弦長より長くて、前記ハブの中心線上に頂点を有して中心線を回転軸とする円錐で前記羽根を切断して展開した円錐座標で前記羽根の断面形状を示した場合において、前記羽根断面における反り線の最大反り高さが前記羽根断面に対応する円弧翼の最大反り高さより低く、且つ、前記羽根の半径方向に渡って、反り線の最大反り高さと円弧翼の最大反り高さとの比が一定である空気調和機用送風機羽根車。
- 反り線の最大反り高さの位置が、前記羽根の半径方向に渡って、すべて、円弧翼の場合より前縁寄りに存在する請求項1に記載の空気調和機用送風機羽根車。
- 反り線に厚翼の翼型を重畳して、その最大厚みtと弦長Cとの比t/Cが、5%から12%の範囲となるように前縁側が尖った翼型の羽根形状とし、且つ、最大厚みが前記羽根の半径方向に渡って一定である或いは外周に向かうにしたがって厚みが減少する請求項1または2に記載の空気調和機用送風機羽根車。
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