JP4922698B2

JP4922698B2 - 軸流ファン

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Publication number: JP4922698B2
Application number: JP2006229185A
Authority: JP
Inventors: 慎次谷川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: JP2008051036A

Description

本発明は、回転中心を備えたハブ部と、ハブ部の外周に配置された翼とを備える軸流ファンの補強技術に関する。

空気調和装置の室外機、換気扇及び扇風機などには、気体を軸方向から吸い込んで軸方向に送風する軸流ファン（例えば、プロペラファン）が適用されている。軸流ファンは、回転中心を備えたハブ部と、ハブ部の外周に配置された複数枚の翼を備え、この翼が三次元の曲面形状に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７５４２４４号公報

ところで、この種の軸流ファンの構造的な剛性アップを図るためには、翼を厚くする方法がある。しかし、翼を厚くするとファン全体の重量が大きくなり、ファン自体に作用する遠心力が大きくなってしまい、遠心力に対する強度が低くなってしまう。
このファンに作用する遠心力を下げるために制御的にファンモータの回転数を抑える対策を施した場合、ファンの風量性能を大幅に減少させてしまうといった問題が生じてしまうことになる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、剛性及び遠心力に対する強度を向上した軸流ファンを提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、回転中心を備えたハブ部と、ハブ部の外周に配置された翼とを備える軸流ファンにおいて、前記翼における翼前縁部と前記ハブ部との接合部から翼前縁に沿って翼外周へ延びる肉厚補強部を設け、この肉厚補強部の幅及び肉厚を、前記ハブ部の回転中心を基準とした距離が大きくなるほど減少させ、前記肉厚補強部の肉厚及び幅を前記翼前縁上に設定した共通位置で略零とし、前記翼の翼面上に、前記共通位置から前記翼前縁に接して前記接合部側へ延びる第１曲線を設定すると共に、前記翼前縁の軌跡と一致する曲率の曲線を、前記第１曲線における前記接合部と反対側の端点から前記接合部に向けて延ばした第２曲線を設定し、前記翼面上における前記第１曲線と前記第２曲線とで形成される面領域を、前記肉厚補強部における前記翼との接合面にするように前記肉厚補強部を設計したたことを特徴とする。この構成によれば、翼における翼前縁部とハブ部との接合部から翼前縁に沿って翼外周へ延びる肉厚補強部を設け、この肉厚補強部の幅及び肉厚を、ハブ部の回転中心を基準とした距離が大きくなるほど減少させたので、翼の強度や翼とハブ部との連結強度が向上し、かつ、遠心力に対する強度が向上する。

また、肉厚補強部を前記翼の正圧面側に設けることが好ましい。

本発明は、軸流ファンの剛性及び遠心力に対する強度を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の軸流ファンの一実施形態に係るプロペラファンが適用された室外機を示す図である。室外機１０は、室外に配置され、室内の天井や壁に配置された室内機（不図示）と配管接続されて空気調和装置を構成するものであり、空気調和装置は、室外機１０と室内機とで構成される冷媒回路に冷媒を流して冷房運転及び暖房運転を行う。室外機１０は、外気と冷媒とを熱交換し、冷房運転時には冷媒を凝縮させて外気へ熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込むものである。

室外機１０は、ケーシング１１内に圧縮機１２、アキュムレータ１３、四方弁１４、熱交換器１５、及び、軸流ファンとしてのプロペラファン１６を有して構成される。このプロペラファン１６は、図２に示すようにファンモータ１７に連結され、このファンモータ１７が支持板１８に支持されて熱交換器１５の前方に配置される。このプロペラファン１６のファンモータ１７による駆動によって、空気（外気）が図２の矢印Ａの如く熱交換器１５の内側から外側へ送風されて、熱交換器１５内の冷媒と外気とが熱交換される。

さて、上記プロペラファン１６は、図３及び図４に示すように、ハブ部１９と、このハブ部１９の外周に所定ピッチで配置された複数枚（例えば３枚）の同一形状の翼２０とを有して構成される。これらのハブ部１９及び翼２０は、例えば一体に樹脂成形される。

ハブ部１９は、その回転中心１９Ａにファンモータ１７のモータシャフト２１（図２）が挿通され、ファンモータ１７の駆動により各翼２０を図３の矢印Ｎ方向に回転させる。また、このハブ部１９は、外径がほぼ三角柱形状に構成されている。

上記翼２０は、図３乃至図５に示すように、矢印Ｎ方向の回転により、その翼前縁２２側から翼後縁２３側へ向かい翼負圧面（翼裏面）２４Ｆに沿って空気（外気）を流動させ、この空気を全体として、プロペラファン１６の裏側から表側へ図２の矢印Ａ方向に送風する。

この翼２０は、図４及び図５に示すように、翼面が空間的に捻れながら、しかも翼前縁２２側が空気の吸込側に大きく前傾した３次元の曲面形状に形成される。
ところで、プロペラファン１６には、翼正圧面（翼正面）２４Ｓから翼負圧面２４Ｆに巻き込まれる流れによって生じる翼端渦などが生じることが知られている。この種の渦は騒音（送風音）の原因となるため、近年のプロペラファンには、翼後縁２３や翼外周の曲面を変化させる等の形状変更を施して騒音低減を図る場合があるが、翼形状の変更はファンの剛性を低くする場合があり、剛性アップが必要になる場合がある。
そこで、本実施形態のプロペラファン１６の翼２０には、図４及び図５に示すように、翼前縁２２部分（翼前縁部）とハブ部１９との接合部５０Ａから翼前縁２２に沿って翼外周へ延びる肉厚補強部２０Ｎが設けられ、これら肉厚補強部２０Ｎによってプロペラファン１６の強度や剛性の向上を図ると共に、騒音低減に有効な翼後縁２３や翼外周の曲面の形状変更に対応できるものとしている。

以下、この翼２０を、パーソナルコンピュータなどの演算処理が可能な演算処理装置を利用して設計する方法を説明する。この翼２０を設計する場合には、概略すると、肉厚補強部２０Ｎを設けない基本曲面のみの翼（以下、基本翼２０Ａという）を設計する基本翼設計段階と、この基本翼設計段階で設計された基本翼２０Ａに部分的に肉厚補強部２０Ｎを追加する肉厚補強部設計段階とがあり、これらの段階を経ることによって翼２０の三次元形状を示す座標データを得ることができる。
この座標データは、例えば３次元ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）に入力されることによって設計データとして利用でき、また、この設計データは、例えば、この翼２０の金型成形に利用する金型を製作する金型加工装置に入力されることによって、加工データとしても活用することが可能である。

＜基本翼設計段階＞
まず、基本翼２０Ａの設計について説明する。この基本翼２０Ａの形状（３次元形状）は、図６に示すように、プロペラファン１６の回転軸に垂直な平面において回転中心１９Ａを原点Ｏとする座標系において、周方向断面形状と半径方向断面形状の２つの断面形状を用いて定義される。具体的には、プロペラファン１６の送風性能を決定するために重要な周方向断面形状に重きを置き、原点Ｏから任意の半径ｒにおける周方向断面形状を数式で定義し、半径方向断面形状については、上記周方向断面形状を維持したままで変化させていくために、基本翼２０Ａの最大半径Ｒと上記任意の半径ｒとの差（ｒ−Ｒ）を上記周方向断面形状に加味することによって定義する。

原点Ｏから任意の半径ｒにおける基本翼２０Ａの周方向断面形状を図７に示す。この基本翼２０Ａの周方向断面形状を示す曲線２５は、翼断面形状の基本となる翼弦直線２６から曲線２７を減算して求められたものであり、この曲線２７は、２本の異なる二次曲線２８及び２９をそれぞれのピーク位置で接続して構成したものである。ここで、図７の横軸は、図６の原点Ｏを通る水平軸Ｘから時計回りに増加する基本翼２０Ａの周方向角度θであり、縦軸は基本翼２０Ａの翼高さＨである。

この曲線２５にて示される翼２０の周方向断面形状を表す数式に、基本翼２０Ａの半径方向の関係式（ｒ−Ｒ）を加味して、基本翼２０Ａの３次元形状が数式（１）、（２）のように表記される。

ここで、Ｗ₁（ｒ）は反り前半角、Ｗ₂（ｒ）は反り後半角であり、曲線２７のピーク位置を決定するパラメータであって、後述の式（８）、（９）の如く半径ｒの関数である。また、θ_S（ｒ）は基本翼２０Ａの開始角度（翼前縁２２側）を示すパラメータであり、半径ｒの関数である。

また、式（１）、（２）中のθ_L（ｒ）は基本翼２０Ａの角度範囲を示すパラメータであり、半径ｒの関数であって次式（３）により定義される。

ここで、θ_E（ｒ）は基本翼２０Ａの終了角度（翼後縁２３側）を示すパラメータであり、半径ｒの関数であって次式（４）で示される。また、ＳＳ（ｒ）は翼２０の翼前縁２２位置を示すパラメータであり、基本翼２０Ａの上面投影図から設定され、次式（５）の如く半径ｒの関数として示される。

これらの式（４）、（５）において、Ａ₁、Ａ₂、Ｂ₁、Ｂ₂、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｄ₁、Ｄ₂はそれぞれ定数である。

また、式（１）、（２）中のＨ_L（ｒ）は、基本翼２０Ａの高さ範囲を示すパラメータであり、半径ｒの関数であって次式（６）で示される。

ここで、Ｈ_E（ｒ）は、基本翼２０Ａの終了高さ（翼後縁２３側）であり、任意の値に設定される。また、Ｈ_S（ｒ）は翼２０の開始高さ（翼前縁２２側）を示すパラメータであり、ハブ部１９との接続位置を考慮して設定され、次式（７）の如く半径ｒの関数として示される。

このＡ₃、Ｂ₃、Ｃ₃、Ｄ₃も定数である。

前記Ｗ₁（ｒ）、Ｗ₂（ｒ）は、これらの反り前半角Ｗ₁（ｒ）、反り後半角Ｗ₂（ｒ）の比を決定する翼変曲点分配率をＰとすると、それぞれ次式（８）、（９）で示される。

さらに、式（１）、（２）中のＤ（ｒ）は、基本翼２０Ａの最大反り深さ（つまり、図６の翼弦直線２６と曲線２５との最大距離）を示すパラメータであり、次式（１０）に示す如く半径ｒの関数である。

ここで、Ｄ_Oは基準最大反り深さを示すパラメータであり、基本翼２０Ａの最大半径Ｒ位置における最大反り深さＤ（Ｒ）を示す。

上述の式（１）〜（１０）によって基本翼２０Ａの３次元形状が決定されるが、この決定に際しては基本翼２０Ａの最外周位置、つまり最大半径Ｒ位置が基準とされる。

また、式（４）、（５）、（７）において、基本翼２０Ａの半径方向断面形状の関係式（ｒ−Ｒ）が加味されている。そして、これら基本翼２０Ａの終了角度θ_E（ｒ）、翼前縁２２位置ＳＳ（ｒ）、基本翼２０Ａの開始高さＨ_S（ｒ）をそれぞれ規定する式（４）、（５）、（７）は、複数の基本翼２０Ａを組み合わせて一つのプロペラファン１６を形成したとき、互いの基本翼２０Ａが干渉しないように３次の多項式で定義され、基本翼２０Ａの翼前縁２２側形状と翼後縁２３側形状の制約に柔軟に対応できるよう考慮されている。

更に、基本翼２０Ａの開始角度θ_S（ｒ）は、図７に一点鎖線で示すように、基本翼２０Ａの半径方向各位置における基本翼２０Ａの周方向断面形状を示す曲線２５を定義するための開始点である。実際の基本翼２０Ａは、基本翼２０Ａの開始角度θ_S（ｒ）と終了角度θ_E（ｒ）との間で定義された上記曲線２５を、翼面の歪みを少なくするために不必要な部分を切除して形成される。この切除位置が基本翼２０Ａの翼前縁２２位置ＳＳ（ｒ）である。また、基本翼２０Ａの開始角度θ_S（ｒ）の値によって、基本翼２０Ａの半径方向の広がり方やねじれを設定することができる。

次に、上述の式（１）〜（１０）を用いて、プロペラファン１６における３次元形状の基本翼２０Ａを設計する手順を示す。

まず、基本翼２０Ａの最大半径Ｒを数値設定し（例えばＲ＝２３０（ｍｍ））、翼前縁２２側の迎え角αと空気の入射角βとを考慮して、基準最大反り深さＤ_O及び翼変曲点分配率Ｐを数値設定する。その他、翼最外周の終了角度θ_E（Ｒ）及び翼終了高さＨ_E（Ｒ）と、基本翼２０Ａの半径方向断面形状に関する関係式（ｒ−Ｒ）の項の係数Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎをそれぞれ数値設定する。更に、基本翼２０Ａの開始角度θ_S（ｒ）を零（θ_S（ｒ）＝０）と設定する。

ここで、基本翼２０Ａの迎え角αは、図５に示すように、プロペラファン１６（ハブ部１９）の回転中心１９Ａに直交する平面３０に対する翼前縁２２の角度である。また、空気の入射角βは、上記平面３０に対し空気がプロペラファン１６へ流れ込む角度である。この空気の入射角βは、プロペラファン１６の相互の翼２０における空気の干渉や各基本翼２０Ａの半径方向位置などによってバラツキがあるため、正確に把握することが困難であるが、既存のプロペラファンのデータから経験的に決定する。また、基本翼２０Ａの迎え角αは、過小である場合には空気の流れの変化に対応できず、プロペラファン１６が失速してしまうおそれがあるため、空気の入射角βよりも大きな適切な角度に設定される。

図８に示すように、基本翼２０Ａの迎え角αを例えば１２度以上とするためには、翼変曲点分配率Ｐを例えば６５％としたとき、基準最大反り深さＤ_Oの値は４０（ｍｍ）以上が望ましい。この実施の形態では、α＝１２（度）、Ｐ＝６５（％）、Ｄ_O＝４０（ｍｍ）にそれぞれ数値設定されている。

次に、上述のように数値設定されたパラメータＲ、Ｄ_O、Ｐ、θ_E（Ｒ）、Ｈ_E（Ｒ）、Ａ_n、Ｂ_n、Ｃ_n、Ｄ_n、θ_S（ｒ）の各値を式（４）、（５）、（３）、（７）、（６）にそれぞれ代入して、パラメータθ_E（ｒ）、ＳＳ（ｒ）、θ_L（ｒ）、Ｈ_S（ｒ）、Ｈ_L（ｒ）を算出し、また、式（８）、（９）にそれぞれ代入してパラメータＷ₁（ｒ）、Ｗ₂（ｒ）をそれぞれ算出し、更に式（１０）に代入してパラメータＤ（ｒ）を算出する。

次に、基本翼２０Ａの半径方向各位置（例えばｒ＝２５０、２３０、２１０、１９０、１７０、１５０、１３０、１１０、９０、７０、５０、３０・・・）における、上述のパラメータθ_E（ｒ）、ＳＳ（ｒ）、θ_L（ｒ）、Ｈ_S（ｒ）、Ｈ_L（ｒ）、Ｗ₁（ｒ）、Ｗ₂（ｒ）及びＤ（ｒ）の値を算出する。これを整理したものが図９である。この図９では、パラメータθ_S（ｒ）及びＨ_E（ｒ）の値も表示されている。

その後、この図９の数値を式（１）、（２）に代入して、基本翼２０Ａの半径方向各位置（ｒ＝２５０、２３０、２１０、・・・）での基本翼２０Ａの周方向断面形状を表示するθに関する数式を求め、次に、これらの各数式にθの数値を代入して翼２０の翼高さＨの値を算出する。これにより、基本翼２０Ａの３次元形状を表すＨ（θ、ｒ）の多数の座標データが点群として求められる。以上が基本翼２０Ａの設計方法である。

この基本翼２０Ａの設計方法によれば、プロペラファン１６の翼２０の基本形状が、周方向断面形状と半径方向断面形状とを数式（１）〜（１０）を用いて定義して構成されたことから、図７に示す異なる二次曲線２８及び２９を用いて翼２０の断面形状を設計できるので、複雑な形状の翼２０を設計して製作できる。このため、各種パラメータの数式を変更して、翼２０の翼面をスムーズな形状とし、翼面に極端に曲率変化が存在することによる抵抗の発生を防止したり、翼２０の最大反り深さＤ（ｒ）の数値を調整してプロペラファン１６による風量を適切に確保したり、翼２０の最大反り深さＤ（ｒ）の位置を、翼変曲点分配率Ｐを用いて調整して、翼２０の翼前縁２２側と翼後縁２３側の働きの相違を明確化することなどを容易に実施できる。この結果、適用範囲の広いプロペラファン１６の翼２０を実現できる。

＜肉厚補強部設計段階＞
次に、肉厚補強部２０Ｎの設計について説明する。この肉厚補強部２０Ｎは、図４に示すように、翼正圧面（翼正面）２４Ｓ側に設けられ、翼２０の翼前縁２２部分（翼前縁部）とハブ部１９との接合部５０Ａから翼前縁２２に沿って翼外周へ延び、翼正面から見て略半月形状を有するように形成される。
この肉厚補強部２０Ｎは、図１０に示すように、プロペラファン１６の回転軸に垂直な平面における回転中心１９Ａを原点Ｏとする座標系において、原点Ｏを基準とした距離（半径ｒ（ｒ＜Ｒｍ）に相当）が大きくなるほど肉厚及び幅を減少させた形状に形成される。ここで、Ｒｍは、肉厚補強部２０Ｎにおける最外周位置Ｔ１と原点Ｏとの間の距離である。

図１１は、肉厚補強部２０Ｎの形状の一例を示す図である。肉厚補強部２０Ｎを設計する場合、まず、基本翼２０Ａの翼正圧面（翼正面）２４Ｓへの接合面１００Ａが設定される。
具体的には、この接合面１００Ａを設定する場合、図１０及び図１１に示すように、翼前縁２２上に肉厚補強部２０Ｎの最外周位置Ｔ１が設定され、この最外周位置Ｔ１からハブ部１９の外周位置Ｔ２、Ｔ３へと互いに間隔を拡げながら延びる第１曲線１０１及び第２曲線１０２が設定されることにより、これら曲線１０１、１０２とで形成される面領域からなる接合面１００Ａが設定される。ここで、外周位置Ｔ２、Ｔ３は、翼２０の翼前縁２２部分（翼前縁部）とハブ部１９との接合部５０Ａに対応する位置に設定されている。

より具体的には、第１曲線１０１には、最外周位置Ｔ１から翼前縁２２に接して接合部５０Ａ側（上記外周位置Ｔ２）へ延びる曲線が適用される。
また、第２曲線１０２には、翼前縁２２の軌跡と一致する曲率の曲線であって、この曲線を、第１曲線１０１における接合部５０Ａと反対側の端点（最外周位置Ｔ１に相当）から接合部５０Ａ（上記外周位置Ｔ３）に向けて延びるように翼正圧面２４Ｓ上に配置した曲線が適用される。
このように、肉厚補強部２０Ｎの接合面１００Ａを規定する第２曲線１０２に、第１曲線１０１と同じく、翼前縁２２の軌跡と一致する曲率の曲線が適用されるので、この曲線だけで、第１曲線１０１との間の間隔を徐々に拡げながら翼外周側へ延びる第２曲線１０２を容易に設定することができる。
これによって、最外周位置Ｔ１から円弧Ｔ２−Ｔ３へ向かって幅が広くなる接合面１００Ａを容易に作成することができ、原点Ｏを基準とした距離（半径ｒ）が大きくなるほど幅を減少させた略半月形状の接合面１００Ａを容易に得ることができる。

図１２は、原点Ｏからの半径ｒ位置における肉厚補強部２０Ｎの肉厚分布形状（断面形状）を示している。この肉厚補強部２０Ｎの肉厚分布を示す曲線（肉厚分布曲線）６０は、ハブ部１９の回転中心１９Ａ（原点Ｏ）を基準とした距離（半径ｒ）を変数とする対数曲線が適用される。この対数曲線は、肉厚最小位置である最外周位置Ｔ１と、肉厚最大位置である接合部５０Ａの位置（図１１における円弧Ｔ４−Ｔ５上の位置）との二点を通るように最小二乗法により求められた曲線が適用される。
なお、図１２において、直線７０は、肉厚最小位置である最外周位置Ｔ１と、肉厚最大位置である接合部５０Ａの位置との二点間を直線で結んだ肉厚分布曲線であり、上記肉厚分布曲線６０は、この直線７０よりも上記二点間で厚さが減少した曲線となる。

実際に肉厚補強部２０Ｎを設計する場合には、最外周位置Ｔ１を変数として、例えば、肉厚補強部２０Ｎの接合面１００Ａを特定する第１曲線１０１及び第２曲線１０２を求める数式を定義し、演算処理装置を用いて、最外周位置Ｔ１を数値指定することにより、第１曲線１０１及び第２曲線１０２を求めて接合面１００Ａの座標データを求めることができる。
また、最外周位置Ｔ１と、肉厚最大値（接合部５０Ａにおける厚さ）ｈｍとを変数として、例えば、上述した肉厚分布曲線６０を求める数式を定義し、演算処理装置を用いて、肉厚分布曲線６０を求めることにより、この肉厚分布曲線６０に基づいて、求めた接合面１００Ａの座標データから肉厚補強部２０Ｎの全ての座標データを算出することができる。

この場合、図１２に示す肉厚最大値ｈｍの位置（図１１に示す円弧Ｔ４−Ｔ５に相当）は、接合部５０Ａの位置（例えば、図１１に示す円弧Ｔ２−Ｔ３の位置に相当）を予め設定しておくことで容易に特定できるため、最外周位置Ｔ１と肉厚最大値ｈｍとから接合面１００Ａの座標データを求めると共に肉厚分布曲線６０を求め、これらの結果から肉厚補強部２０Ｎの座標データを求める数式を定義することが可能であり、肉厚補強部２０Ｎの設計を容易に行うことが可能になる。以上が肉厚補強部２０Ｎの設計方法である。

本実施形態では、翼前縁部とハブ部１９との接合部５０Ａから翼前縁２２に沿って翼外周へ延びる肉厚補強部２０Ｎを設け、この肉厚補強部２０Ｎの幅及び肉厚を、ハブ部１９の回転中心１９Ａを基準とした距離（半径ｒ）が大きくなるほど減少させた形状としたので、肉厚補強部２０Ｎにより翼２０の強度や翼２０とハブ部１９との連結強度を向上することができる。
しかも、翼２０の外周側ほど肉厚補強部２０Ｎによる質量増加が低減されるので、翼全体を一様に厚くする場合に比して、全体の軽量化を図り、かつ、遠心力の増大を抑制することができ、遠心力に対する強度を向上させることができる。

また、肉厚補強部２０Ｎが、翼２０の翼前縁２２側にのみ形成されるので、騒音低減のために翼後縁２３や翼外周の曲面を変化させる等の形状変更が容易であり、この種の翼後縁２３や翼外周の曲面に変更を施すプロペラファン１６の補強（剛性及び遠心力に対する強度アップ）に好適である。
また、本実施形態では、肉厚補強部２０Ｎの接合面１００Ａを設定する場合、接合面１００Ａを特定する一方の第１曲線１０１を、最外周位置Ｔ１から翼前縁２２に接して接合部５０Ａ側へ延びる曲線にすると共に、この第１曲線１０１より翼後縁２３側に位置して接合面１００Ａを特定する他方の第２曲線１０２を、翼前縁２２の軌跡と一致する曲率の曲線を位置変更した曲線としたので、原点Ｏを基準とした距離（半径ｒ）が大きくなるほど幅を減少させた略半月形状の接合面１００Ａを容易かつ確実に得ることができる。

更に、肉厚補強部２０Ｎの肉厚をハブ部１９の回転中心１９Ａからの距離（半径ｒ）で特定する肉厚分布曲線６０を規定し、この肉厚分布曲線６０に基づいた肉厚になるように肉厚補強部２０Ｎを設計したので、肉厚の設計が容易であり、しかも、この肉厚分布曲線６０を、肉厚最小位置である最外周位置Ｔ１と、肉厚最大値ｈｍから特定される肉厚最大位置との二点を通るように最小二乗法により求めた対数曲線としたので、原点Ｏを基準とした距離（半径ｒ）が大きくなるほど肉厚が減少する肉厚分布曲線６０を容易かつ確実に設定することができる。
従って、これらの設計方法を採用することにより、最外周位置Ｔ１と肉厚最大値ｈｍとを指定するだけで、肉厚補強部２０Ｎの座標データを求める数式を含むプログラムを作成でき、肉厚補強部２０Ｎの設計や設計変更を容易に行うことが可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態では、肉厚分布曲線６０に対数曲線を適用したが、これに限らず、例えば、二次曲線を適用してもよく、要は、肉厚最小位置（最外周位置Ｔ１）と肉厚最小位置（接合部５０Ａの位置）との二点を通るように最小二乗法により得た他の近似曲線を適用してもよい。
また、上記実施形態では、３枚ファンのプロペラファン１６に本発明を適用する場合について述べたが、これに限らず、２枚ファンや４枚ファンなどの様々な軸流ファンに適用可能である。また、室外機１０に使用される軸流ファンに限らず、換気扇や扇風機などに使用される軸流ファンに広く適用が可能である。

本発明の軸流ファンの一実施形態に係るプロペラファンが適用された室外機を示す図である。室外機の主要部を示す図である。プロペラファンの斜視図である。プロペラファンを翼負圧面側から見た図である。プロペラファンの側面図である。プロペラファンの基本翼の形状を示す図である。図６の半径ｒ位置における基本翼の周方向断面形状を示す図である。基本翼における翼前縁の迎え角、翼変曲点分配率、翼の基準最大反り深さの関係を示すグラフである。基本翼の半径方向各位置におけるパラメータの値を示す図表である。プロペラファンの肉厚補強部をその周辺構成と共に示す図である。肉厚補強部の斜視図である。原点Ｏからの半径ｒ位置における肉厚補強部の肉厚分布形状を示す図である。

符号の説明

１０室外機
１６プロペラファン
１９ハブ部
１９Ａ回転中心
２０翼
２０Ａ基本翼
２０Ｎ肉厚補強部
２２翼前縁
２３翼後縁
２４Ｆ翼負圧面
２４Ｓ翼正圧面
５０Ａ接合部
６０肉厚分布曲線
１００Ａ接合面
ｒハブ部の回転中心を基準とした距離
Ｏ原点
Ｔ１最外周位置
Ｔ２、Ｔ３ハブ部の外周位置
ｈｍ肉厚最大値

Claims

回転中心を備えたハブ部と、ハブ部の外周に配置された翼とを備える軸流ファンにおいて、
前記翼における翼前縁部と前記ハブ部との接合部から翼前縁に沿って翼外周へ延びる肉厚補強部を設け、この肉厚補強部の幅及び肉厚を、前記ハブ部の回転中心を基準とした距離が大きくなるほど減少させ、
前記肉厚補強部の肉厚及び幅を前記翼前縁上に設定した共通位置で略零とし、
前記翼の翼面上に、前記共通位置から前記翼前縁に接して前記接合部側へ延びる第１曲線を設定すると共に、前記翼前縁の軌跡と一致する曲率の曲線を、前記第１曲線における前記接合部と反対側の端点から前記接合部に向けて延ばした第２曲線を設定し、前記翼面上における前記第１曲線と前記第２曲線とで形成される面領域を、前記肉厚補強部における前記翼との接合面にするように前記肉厚補強部を設計したことを特徴とする軸流ファン。
請求項１に記載の軸流ファンにおいて、
前記肉厚補強部の肉厚を前記ハブ部の回転中心からの距離で特定する肉厚分布曲線を規定し、この肉厚分布曲線に基づいた肉厚になるように前記肉厚補強部を設計したことを特徴とする軸流ファン。
請求項２に記載の軸流ファンにおいて、
前記肉厚分布曲線は、前記翼前縁部と前記ハブ部との接合部における肉厚最大位置と、前記ハブ部の回転中心から最も離れた位置に相当する肉厚最小位置との二点を通る近似曲線とされることを特徴とする軸流ファン。
請求項１乃至３のいずれかに記載の軸流ファンにおいて、
前記肉厚補強部を、前記翼の正圧面側に設けたことを特徴とする軸流ファン。