JP7666166B2 - Fan Unit - Google Patents
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Description
本開示は、空気を送り出すファン装置に関する。 This disclosure relates to a fan device that blows air.
例えば車両には、ラジエータ等の熱交換器を通るように空気を送り出すためのファン装置が設けられる。下記特許文献１に示されるように、ファン装置は、複数のブレードを有するファンと、ファンを回転させるためのモータとを備えている。
For example, a vehicle is provided with a fan device for blowing air through a heat exchanger such as a radiator. As shown in the following
ブレードの形状としては、これまでに様々なものが提案されている。ブレードは、大きくは後退翼と前進翼のいずれかに分類することができる。「後退翼」とは、内周側から外周側に行くに従って、ブレードがその回転方向とは逆側に傾斜して伸びるような形状を有するブレードである。下記特許文献１には、このような後退翼のブレードを有するファン装置の一例が記載されている。
Various blade shapes have been proposed so far. Blades can be broadly classified as either swept-back or forward-swept. A "swept-back blade" is a blade that has a shape in which it extends at an angle opposite to the direction of rotation as it moves from the inner circumference to the outer circumference.
「前進翼」とは、内周側から外周側に行くに従って、ブレードがその回転方向側に傾斜して伸びるような形状を有するブレードである。下記特許文献２には、このような前進翼のブレードを有するファン装置の一例が記載されている。 A "forward-swept blade" is a blade that has a shape in which the blade extends at an angle in the direction of rotation as it moves from the inner circumference to the outer circumference. The following Patent Document 2 describes an example of a fan device that has such forward-swept blades.
ブレードを後退翼とした場合には、ファン装置から送り出される風量を十分に確保することができる一方で、一般的に、前進翼とした場合に比べて、ファン装置の動作に伴う騒音が生じやすくなる傾向があることが知られている。また、ブレードを前進翼とした場合には、一般的に、後退翼とした場合に比べて、ファン装置の動作に伴う騒音を抑えることができる一方で、ファン装置から送り出される風量が小さくなってしまう傾向があることが知られている。 When the blades are forward-swept, it is generally known that while it is possible to ensure a sufficient volume of airflow from the fan device, there is a tendency for noise to be generated more easily during operation of the fan device than when the blades are forward-swept. It is also known that when the blades are forward-swept, it is generally known that while it is possible to reduce noise during operation of the fan device than when the blades are backward-swept, there is a tendency for the volume of airflow to be reduced.
本開示は、風量を確保しながらも、騒音の発生を抑制することのできるファン装置を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a fan device that can reduce noise while still ensuring sufficient airflow.
本開示に係るファン装置は、空気を送り出すファン装置（１０）であって、複数のブレード（２００）を有するファン（２０）と、ファンを回転させるモータ（３０）と、を備える。ファンをその回転中心軸（ＡＸ）に沿って見た場合において、ブレードのうち、ファンの回転方向に沿った前方側もしくは後方側のいずれか一方の縁を形状特定縁（２１０）とし、形状特定縁の上の各位置について、当該位置に対応する点と回転中心軸とを結ぶ直線の傾斜角度を、当該位置についてのスキュー角度としたときに、形状特定縁のうち、最も内周側にある第１領域、及び最も外周側にある第３領域のそれぞれにおいては、形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、形状特定縁の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向とは逆側へと次第に変化して行き、形状特定縁のうち、第１領域と第３領域の間にある第２領域においては、形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、形状特定縁の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向側へと次第に変化して行くように、それぞれのブレードが形成されている。 The fan device according to the present disclosure is a fan device (10) that blows out air, and includes a fan (20) having a plurality of blades (200) and a motor (30) that rotates the fan. When the fan is viewed along its central axis of rotation (AX), the blade is formed such that either the front or rear edge along the rotation direction of the fan is the shape-specific edge (210), and the inclination angle of the straight line connecting the point corresponding to each position on the shape-specific edge and the central axis of rotation is the skew angle for each position. In the first region on the innermost side of the shape-specific edge and the third region on the outermost side, the skew angle at each position on the shape-specific edge gradually changes to the opposite side to the direction of rotation as one moves from the inner circumference side to the outer circumference side along the shape-specific edge, and in the second region of the shape-specific edge between the first region and the third region, the skew angle at each position on the shape-specific edge gradually changes to the direction of rotation as one moves from the inner circumference side to the outer circumference side along the shape-specific edge.
このような構成のファン装置のブレードは、内周側の第１領域、及び、外周側の第３領域のそれぞれにおいて、スキュー角度が、外周側に行くに従って回転方向とは逆側へと次第に変化して行くような形状となっている。このようなブレードの形状は、全体では後退翼といえるものである。従って、上記ファン装置では、送り出される風量を十分に確保することができる。 The blades of a fan device configured in this way are shaped so that the skew angle gradually changes in the opposite direction to the rotational direction in both the first region on the inner circumference and the third region on the outer circumference as they move toward the outer circumference. The overall shape of this blade can be said to be a swept-back blade. Therefore, the fan device can ensure a sufficient volume of air being blown out.
上記ファン装置のブレードのうち、第１領域と第３領域の間にある第２領域においては、スキュー角度が、外周側に行くに従って回転方向側へと次第に変化して行くような形状となっている。この第２領域は、従来のような前進翼としての特性を有している部分、ということができる。このため、第２領域の近傍では、従来の前進翼と同様に、ブレードの表面に沿って外周側へと送り出されるような空気の流れが抑制される一方で、ファンの回転中心軸に沿って送り出されるような空気の流れが増加する。その結果、騒音の原因となる空気流の乱れが低減されるので、従来に比べて騒音の発生を抑制することができる。 In the second region of the blades of the fan device, which is between the first and third regions, the skew angle is shaped so that it gradually changes in the direction of rotation as it approaches the outer periphery. This second region can be said to have the characteristics of a conventional forward-swept wing. Therefore, in the vicinity of the second region, as with conventional forward-swept wing, the air flow that is blown out along the surface of the blade to the outer periphery is suppressed, while the air flow that is blown out along the central axis of the fan increases. As a result, the turbulence of the air flow that causes noise is reduced, making it possible to suppress noise generation compared to conventional techniques.
本開示によれば、風量を確保しながらも、騒音の発生を抑制することのできるファン装置が提供される。 This disclosure provides a fan device that can ensure sufficient airflow while suppressing noise generation.
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 The present embodiment will be described below with reference to the attached drawings. To facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and duplicate descriptions will be omitted.
本実施形態に係るファン装置１０は、図１に示されるように車両ＭＶに搭載される装置であって、熱交換器ＨＴを通るように空気を送り出すための装置として構成されている。
The
先ず車両ＭＶの構成について説明する。車両ＭＶは、ファン装置１０の他に、エンジンＥＧと、熱交換器ＨＴと、を備えている。エンジンＥＧは、車両ＭＶの駆動力を生じさせるための内燃機関である。ファン装置１０及び熱交換器ＨＴは、車両ＭＶの内部空間のうち、エンジンＥＧよりも前方側となる位置に配置されている。
First, the configuration of the vehicle MV will be described. In addition to the
熱交換器ＨＴは、エンジンＥＧとの間で循環する冷却水を、空気との熱交換によって冷却するための熱交換器、すなわちラジエータである。熱交換器ＨＴにおける熱交換に供される空気は、車両ＭＶの前方側に設けられたフロントグリルＦＧから、車両ＭＶの内側へと導入された空気である。図１では、フロントグリルＦＧから熱交換器ＨＴへと向かう空気の流れが矢印で示されている。 The heat exchanger HT is a heat exchanger, or radiator, for cooling the coolant circulating between the engine EG and the engine by exchanging heat with the air. The air used for heat exchange in the heat exchanger HT is air introduced into the inside of the vehicle MV from the front grill FG located at the front side of the vehicle MV. In FIG. 1, the flow of air from the front grill FG toward the heat exchanger HT is indicated by arrows.
尚、熱交換器ＨＴは、上記とは異なる熱交換器であってもよい。例えば、熱交換器ＨＴは、車両用空調装置の一部をなすコンデンサ等であってもよい。また、熱交換器ＨＴが、複数の熱交換器を組み合わせたものであってもよい。 The heat exchanger HT may be a heat exchanger different from the above. For example, the heat exchanger HT may be a condenser that is part of an air conditioning system for a vehicle. The heat exchanger HT may also be a combination of multiple heat exchangers.
本実施形態に係るファン装置１０は、空気の流れる方向に沿って熱交換器ＨＴよりも下流側となる位置であり、且つエンジンＥＧよりも上流側となる位置に配置されている。ファン装置１０は、車両ＭＶの前方側から後方側に向かって空気を送り出すことにより、熱交換器ＨＴを通る空気の流れを作り出すものである。
The
図１乃至図３を参照しながら、ファン装置１０の構成について説明する。ファン装置１０は、ファン２０と、モータ３０と、シュラウド部材４０と、を備えている。
The configuration of the
ファン２０は、回転することによって空気の流れを作り出すための部材である。図２には、ファン２０を、空気の送り出される方向に沿って下流側（つまり、車両ＭＶの後方側）から見た状態が示されている。ファン２０の回転方向は、図２においては矢印ＡＲ１で示されるような反時計回り方向である。図２に示されるように、ファン２０は、ハブ２１と、ブレード２００と、リング部２２と、を有している。
The
ハブ２１は、概ね円筒形状に形成された部材である。ハブ２１は、その中心軸を車両ＭＶの前後方向に沿わせた状態で配置されている。当該中心軸は、ファン２０の回転中心軸ＡＸとなっている。
The
ブレード２００は、空気を送り出すための翼として機能する部分である。ブレード２００は、ファン２０において複数枚設けられている。それぞれのブレード２００は、その根元がハブ２１の側面に接続されており、ファン２０の回転方向に沿って等間隔又は不等間隔で並ぶように形成されている。それぞれのブレード２００は、ハブ２１の側面から外周側に向かって伸びている。それぞれのブレード２００の形状は互いに同一である。ブレード２００の具体的な形状については後に説明する。
The
リング部２２は、それぞれのブレード２００の先端（つまり外周側の端部）を繋ぐように設けられた円環状の部材である。それぞれのブレード２００は、ハブ２１からリング部２２まで伸びるように形成されている。このようなリング部２２が設けられることにより、ファン２０の全体の剛性が高められている。
The
モータ３０は、ファン２０を回転中心軸ＡＸの周りに回転させるための回転電機である。図１に示されるように、モータ３０は、ファン２０に対して車両ＭＶの前方側から接続されており、後述のステー４３によって支持されている。
The
シュラウド部材４０は、熱交換器ＨＴとファン２０との間における空気の流れを案内し、且つ、モータ３０を支持するために設けられた部材である。図３には、シュラウド部材４０を、空気の送り出される方向に沿って、車両ＭＶの前方側から見た状態が示されている。シュラウド部材４０は、導風板４１と、ステー４３と、を有している。
The
導風板４１は、ファン２０を覆うように設けられた板状の部材である。導風板４１は、空気の送り出される方向に沿って見た場合の外形が、概ね長方形となるように形成されている。ファン装置１０は、導風板４１の長辺を車両ＭＶの左右方向に沿わせ、導風板４１の短辺を上下方向に沿わせた状態で、車両ＭＶに搭載されている。
The
導風板４１には、空気を通すための円形の開口４２が形成されている。空気の送り出される方向に沿って見た場合には、開口４２は、ファン２０と重なる位置に形成されている。このとき、開口４２の中心は、ファン２０の回転中心軸ＡＸと一致している。尚、開口４２の直径は、ファン２０が有するリング部２２の直径と概ね同一となっているのであるが、それぞれの直径が互いに異なっている構成としてもよい。
The
空気の送り出される方向に沿って見た場合には、導風板４１の外形は、前方側にある熱交換器ＨＴの外形と概ね一致している。導風板４１には、突出壁４５が形成されている。突出壁４５は、導風板４１の外周側端部から、前方側の熱交換器ＨＴに向かって突出するように設けられた環状の壁である。ファン装置１０は、突出壁４５の先端を、全周に亘って熱交換器ＨＴに当接させた状態で設置されている。このため、導風板４１と熱交換器ＨＴとの間の空間は、突出壁４５によって外部から仕切られた状態となっている。
When viewed along the direction in which the air is blown out, the outer shape of the
ステー４３は、開口４２の縁から、内側にあるモータ保持部４４に向かって伸びるように形成された棒状の部材である。ステー４３は複数設けられており、これらが開口４２の縁に沿って並ぶように配置されている。モータ保持部４４は、その内側においてモータ３０を収容し保持するための部分である。モータ保持部４４は、概ね円筒状の容器となっており、図３における紙面奥側の部分が開放されている。モータ３０は、このように開放された部分から、モータ保持部４４の内側に挿入され保持されている。それぞれのステー４３の端部はモータ保持部４４の側面に繋がっている。
The stays 43 are rod-shaped members formed to extend from the edge of the
このように、モータ３０は、モータ保持部４４の内側に保持された状態で、それぞれのステー４３によって支持されている。図１に示されるように、ステー４３は、空気の送り出される方向に沿って、ファン２０よりも上流側となる位置に配置されている。
In this way, the
ファン２０が備えるブレード２００の具体的な形状について、図４を参照しながら説明する。図４は、図３に示されるファン２０の一部を拡大して示す図である。
The specific shape of the
図４のように、ファン２０を回転中心軸ＡＸに沿って見た場合において、ブレード２００のうち、ファン２０の回転方向に沿って後方側となる縁（つまり、回転方向とは逆側の縁）のことを、以下では「縁２１０」とも称する。また、ブレード２００のうち、ファン２０の回転方向に沿って前方側となる縁（つまり、回転方向側の縁）のことを、以下では「縁２２０」とも称する。
As shown in FIG. 4, when the
以下においては、ブレード２００が有する一対の縁２１０、２２０のうち、縁２１０の形状について詳細に説明し、これによりブレード２００の具体的な形状を特定して行くこととする。縁２１０は、本実施形態における「形状特定縁」に該当する。
Below, the shape of
図４に示される点Ｐ０は、形状特定縁である縁２１０のうち、最も内周側となる位置（つまり、回転中心軸ＡＸ側の端部）を示す点である。また、同図に示される点Ｐ１０は、形状特定縁である縁２１０のうち、最も外周側となる位置を示す点である。縁２１０は、点Ｐ０からＰ１０までの範囲において曲線状に伸びている。
Point P0 shown in FIG. 4 is the point that indicates the innermost position of
説明の便宜上、図４において回転中心軸ＡＸと点Ｐ０とを結ぶ直線のことを、以下では「基準線Ｌ０」とも称する。また、形状特定縁である縁２１０の上の各位置について、当該位置に対応する点と回転中心軸ＡＸとを結ぶ直線の、基準線Ｌ０に対する傾斜角度のことを、当該位置についての「スキュー角度」と定義する。基準線Ｌ０は、スキュー角度が０度となる線、ということもできる。
For ease of explanation, the straight line connecting the rotation center axis AX and point P0 in FIG. 4 is also referred to as the "reference line L0" below. Furthermore, for each position on
例えば図４では、縁２１０の上の点Ｐ１と、回転中心軸ＡＸとを結ぶ直線が、線Ｌ１として示されている。基準線Ｌ０に対する線Ｌ１の傾斜角度であるθ１が、点Ｐ１の位置についてのスキュー角度ということになる。同様に、図４では、縁２１０の上の点Ｐ２と、回転中心軸ＡＸとを結ぶ直線が、線Ｌ２として示されている。基準線Ｌ０に対する線Ｌ２の傾斜角度であるθ２が、点Ｐ２の位置についてのスキュー角度ということになる。
For example, in Figure 4, the straight line connecting point P1 on
本実施形態では、スキュー角度を、基準線Ｌ０に対する線Ｌ１等の傾斜角度として定義している。しかしながら、スキュー角度の基準となるのは、上記のような基準線Ｌ０とは異なる線としてもよい。例えば、縁２１０の上の位置に対応する点と回転中心軸ＡＸとを結ぶ直線の、水平面に対する傾斜角度のことを、スキュー角度と定義してもよい。どのような線を基準としてスキュー角度を定義した場合であっても、以下に説明する縁２１０の形状は同様に表現されることとなる。
In this embodiment, the skew angle is defined as the inclination angle of a line L1, etc., relative to a reference line L0. However, the reference for the skew angle may be a line other than the reference line L0 described above. For example, the skew angle may be defined as the inclination angle of a line connecting a point corresponding to a position on the
スキュー角度は、図４に示される点Ｐ１や点Ｐ２の位置に限らず、形状特定縁である縁２１０の上の各位置について得ることができる。図５は、各位置におけるスキュー角度の分布をグラフとして描いたものである。当該グラフの横軸に示される「ｘ」は、縁２１０の上の各位置を示す座標である。具体的には、ハブ２１の側面から縁２１０上の各位置までの距離（径方向に沿った直線距離）が、当該各位置の座標ｘとして表されている。図５におけるｘ＝０の位置は、図４の点Ｐ０に対応する位置である。図５におけるｘ＝ｘ３の位置は、図４の点Ｐ１０に対応する位置である。
The skew angle can be obtained for each position on
図５の縦軸では、縁２１０の上の各位置に対応するスキュー角度が、基準線Ｌ０に対して回転方向とは逆側に向かって傾斜するような方向が正とされている。スキュー角度の方向をこのように定義した場合には、例えば、図４のθ１及びθ２はいずれも正値となる。
On the vertical axis in FIG. 5, the direction in which the skew angle corresponding to each position on
図５に示されるように、形状特定縁である縁２１０のうち、ｘ座標が０からｘ１までの範囲においては、縁２１０に沿って内周側から外周側へ行くに従って、縁２１０の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向とは逆側へと次第に変化して行く。当該範囲は、縁２１０のうち最も内周側にある領域であり、本実施形態における「第１領域」に該当する。
As shown in FIG. 5, in the x-coordinate range of
また、形状特定縁である縁２１０のうち、ｘ座標がｘ２からｘ３までの範囲においても上記と同様に、縁２１０に沿って内周側から外周側へ行くに従って、縁２１０の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向とは逆側へと次第に変化して行く。当該範囲は、縁２１０のうち最も外周側にある領域であり、本実施形態における「第３領域」に該当する。
Also, in the shape-
形状特定縁である縁２１０のうち、ｘ座標がｘ１からｘ２までの範囲においては、縁２１０に沿って内周側から外周側へ行くに従って、縁２１０の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向側へと次第に変化して行く。当該範囲は、縁２１０のうち第１領域と第３領域との間にある領域であり、本実施形態における「第２領域」に該当する。
In the x-coordinate range of
このように、形状特定縁である縁２１０のうち、最も内周側にある第１領域、及び最も外周側にある第３領域のそれぞれにおいては、縁２１０に沿って内周側から外周側へ行くに従って、縁２１０の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向とは逆側へと次第に変化して行くように、それぞれのブレード２００が形成されている。また、縁２１０のうち、第１領域と第３領域の間にある第２領域においては、縁２１０に沿って内周側から外周側へ行くに従って、縁２１０の上の各位置におけるスキュー角度が、回転方向側へと次第に変化して行くように、それぞれのブレード２００が形成されている。
In this way, in the first region on the innermost side and the third region on the outermost side of the
このようなブレード２００の形状は、第１領域及び第３領域においては後退翼としての特性を有しており、その間の第２領域においては前進翼としての特性を有している形状、とも表現することができる。尚、図５の例においては、ｘ座標がｘ２となる部分の近傍において、スキュー角度が負値となっている。つまり、形状特定縁である縁２１０の一部が、図４の基準線Ｌ０を超えて回転方向側へと入り込んでいる。このような態様に替えて、形状特定縁である縁２１０の全体が、基準線Ｌ０よりも回転方向とは反対側に収まっているような形状としてもよい。
The shape of the
ブレード２００をこのような形状としたことの利点について説明する。図６には、比較例に係るファン装置１０Ａの、動作中における空気の流れが模式的に表されている。この比較例では、ファン２０Ａに設けられたブレード２００Ａの形状においてのみ本実施形態と異なっている。図８には、ファン２０Ａの形状が、図２と同様の視点で描かれている。図８に示されるように、ブレード２００Ａのうち回転方向に沿って後方側となる縁２１０Ａ、及び回転方向に沿って前方側となる縁２２０Ａは、いずれも、内周側から外周側に行くに従って、回転方向とは逆側に傾斜して伸びている。つまり、この比較例では、それぞれのブレード２００Ａが従来と同様の後退翼として形成されている。換言すれば、この比較例のブレード２００Ａには、本実施形態における第２領域に対応する部分が設けられていない。
The advantages of forming the
図６に示される面Ｓ１及び面Ｓ２は、いずれも、ファン装置１０Ａの近傍における空気の流れを図示するための仮想的な平面である。面Ｓ１及び面Ｓ２は、いずれも回転中心軸ＡＸを含む平面となっており、回転中心軸ＡＸにおいて互いに垂直に交差している。図６の矢印ＡＲ２１及び矢印ＡＲ２２は、面Ｓ１及び面Ｓ２における空気の流れを模式的に表している。
The planes S1 and S2 shown in FIG. 6 are both imaginary planes for illustrating the air flow in the vicinity of the
図６に示される矢印ＡＲ１０は、回転するブレード２００Ａから、回転中心軸ＡＸに沿う方向に送り出される空気の流れを表している。当該流れのことを、以下では「主流」とも称する。よく知られているように、ブレード２００Ａが後退翼として形成されている場合には、矢印ＡＲ１０で示されるような主流の流量が大きくなるので、ファン装置１０Ａから送り出される風量を十分に確保することができる。
The arrow AR10 in FIG. 6 represents the flow of air sent out from the
図６に示される矢印ＡＲ１１は、ブレード２００Ａの表面に沿って外周側へと送り出されるような空気の流れを表している。当該流れのことを、以下では「斜流」とも称する。ブレード２００Ａが後退翼として形成されている場合には、矢印ＡＲ１１で示されるような斜流の流量も大きくなる。
The arrow AR11 in FIG. 6 represents the flow of air that is sent out along the surface of the
回転しているブレード２００Ａの近傍においては、矢印ＡＲ２１で示されるように、回転中心軸ＡＸに沿ってハブ２１に向かうような空気の逆流が生じる。このような状況の下で、矢印ＡＲ１１で示されるような上記の斜流が生じると、矢印ＡＲ２２で示されるような渦が生じたり、一部における空気の滞留が生じたりすることにより、空気の流れに乱れが生じやすくなる。その結果として、後退翼として形成されたブレード２００Ａからは、ファン装置１０Ａの動作に伴って比較的大きな騒音が生じてしまう傾向がある。
In the vicinity of the
この比較例のように、従来と同様の後退翼としてブレード２００Ａを形成した場合には、風量を十分に確保することができる一方で、騒音が大きくなるという問題が生じやすくなる。そこで、本実施形態に係るファン装置１０では、このような騒音を低減するために、ブレード２００の形状を、先に述べた第１領域、第２領域、及び第３領域を有する形状としている。
If the
図７には、本実施形態に係るファン装置１０の動作中における空気の流れが、図６と同様の方法により模式的に表されている。
Figure 7 shows a schematic representation of the air flow during operation of the
先に述べたように、ファン装置１０が有するブレード２００の形状は、内周側の第１領域、及び、外周側の第３領域においては、いずれも後退翼としての特性を有している。このため、ブレード２００は、全体としては概ね後退翼といえるものである。従って、ファン装置１０の動作中においては、図７の矢印ＡＲ１０で示されるように、比較例の場合と同程度に主流が大きくなる。このため、本実施形態でも、ファン装置１０から送り出される風量を十分に確保することができる。
As mentioned above, the shape of the
図７において点線ＤＬ１で囲まれている部分は、ブレード２００のうち、第２領域に対応する部分である。先に述べたように、当該部分の形状は、前進翼としての特性を有している形状となっている。このため、当該部分では、図６の矢印ＡＲ１１で示されるような斜流が生じにくくなっており、図７の矢印ＡＲ１２で示されるような主流が生じやすくなっている。
The portion surrounded by dotted line DL1 in FIG. 7 corresponds to the second region of
図７の例においても、矢印ＡＲ３１で示されるように、回転中心軸ＡＸに沿ってハブ２１に向かうような空気の逆流が生じる。しかしながら、本実施形態では、第２領域を設けることによって斜流が抑制されているので、斜流に起因した渦や空気の滞留が生じにくい。矢印ＡＲ３１で示されるように逆流する空気は、矢印ＡＲ１２で示される主流と合流しながら、矢印ＡＲ３２で示されるようにスムーズにその流れ方向を変化させる。その結果、本実施形態に係るファン装置１０では、従来における前進翼の場合と同様に風量を確保しながらも、騒音の発生を抑制することが可能となっている。
In the example of FIG. 7, as shown by arrow AR31, a reverse flow of air occurs along the central axis of rotation AX toward the
尚、図６を参照しながら説明したような、斜流に起因した渦や空気の滞留は、本実施形態のように、ステー４３がファン２０よりも上流側となる位置に配置された構成において特に生じやすい。従って、ステー４３が、空気の送り出される方向に沿ってファン２０よりも上流側となる位置に配置されている構成のファン装置１０においては、本実施形態のようなブレード２００の形状を採用することの効果が特に大きくなる。ただし、ステー４３が、空気の送り出される方向に沿ってファン２０よりも下流側となる位置に配置されている構成のファン装置においても、本実施形態のようなブレード２００の形状を採用し得ることは言うまでもない。
As described with reference to FIG. 6, vortexes and air stagnation caused by diagonal flow are particularly likely to occur in a configuration in which the
本実施形態では、ブレード２００が有する一対の縁２１０、２２０のうち、回転方向に沿った後方側の縁２１０を形状特定縁としており、当該形状特定縁の形状を、第１領域、第２領域、及び第３領域を有する形状としている。
In this embodiment, of the pair of
ブレード２００のうち、回転方向に沿って形状特定縁とは反対側にある縁２２０の形状は、図４等に示されるように、縁２１０と概ね同様の形状となっている。ただし、縁２２０のうち外周側の端部近傍となる部分には、複数の凹凸からなるセレーション２２１が形成されている。これにより、ファン２０の回転中における騒音が更に抑制されている。仮に、縁２２０にセレーション２２１が形成されていない場合には、縁２２０の形状も、縁２１０と同様に第１領域、第２領域、及び第３領域を有する形状となる。このように、縁２１０及び縁２２０の両方が形状特定縁となるような、ブレード２００の形状としてもよい。
The shape of the
セレーションが、縁２２０ではなく縁２１０に形成されている構成としてもよい。この場合、縁２２０が、第１領域、第２領域、及び第３領域を有する形状特定縁ということになる。このように、形状特定縁は、回転方向に沿った後方側の縁２１０、及び、前方側の縁２２０のうち、少なくともいずれか一方の縁であればよい。
The serrations may be formed on
ブレード２００の更なる具体的な形状について説明する。説明の便宜上、以下では、回転中心軸ＡＸに沿って見た場合における形状特定縁の上の各位置について、形状特定縁のうち回転中心軸ＡＸ側の端部から当該位置までの径方向に沿った距離を、形状特定縁の一端から他端までの径方向に沿った距離、で除して得られる値のことを、当該位置についての「スパン値」と定義する。
The specific shape of the
上記における「形状特定縁のうち回転中心軸ＡＸ側の端部」とは、図４の例では、点Ｐ０のことである。「形状特定縁の一端から他端までの径方向に沿った距離」とは、図４の例では、点Ｐ０から点Ｐ１０までの径方向に沿った距離のことである。つまり、回転中心軸ＡＸから点Ｐ１０までの距離から、回転中心軸ＡＸから点Ｐ０までの距離を差し引いた距離である。 In the above, "the end of the shape-specific edge on the side of the rotational axis AX" refers to point P0 in the example of FIG. 4. "The radial distance from one end of the shape-specific edge to the other end" refers to the radial distance from point P0 to point P10 in the example of FIG. 4. In other words, it is the distance obtained by subtracting the distance from the rotational axis AX to point P0 from the distance from the rotational axis AX to point P10.
上記のスパン値は、ハブ２１の側面から縁２１０の上の各位置までの径方向に沿った距離を、０から１までの範囲の値となるように無次元化して表した座標、ということもできる。図４の例では、点Ｐ０のスパン値は０であり、点Ｐ１０のスパン値は１である。
The above span values can also be thought of as coordinates that represent the radial distance from the side of the
本発明者らは、第１領域と第２領域との境界となる位置（図５のｘ１）のスパン値、第２領域と第３領域との境界となる位置（図５のｘ２）のスパン値、及び、各位置におけるスキュー角、のそれぞれを個別に変化させながら、様々な形状のブレード２００についてその性能の検証を行った。その結果、ファン装置１０の騒音を従来よりも抑制し、且つ、ファン装置１０の風量を従来よりも多く確保するためには、各パラメータを以下の範囲に抑えることが望ましい、という知見を得ている。尚、以下の説明における「スキュー角度」の数値は、スキュー角度を、図４の基準線Ｌ０に対する角度とした場合における数値である。
The inventors verified the performance of
（１）第１領域と第２領域との境界となる位置（図５のｘ１）のスパン値：０．１から０．４の範囲内。
（２）第２領域と第３領域との境界となる位置（図５のｘ２）のスパン値：０．４から０．６の範囲内。
（３）第１領域と第２領域との境界となる位置（図５のｘ１）のスキュー角：４度から１２度の範囲内。
（４）第２領域と第３領域との境界となる位置（図５のｘ２）のスキュー角：２度から７度の範囲内。
（５）形状特定縁のうち、回転中心軸ＡＸから遠い方の端部となる位置（図５のｘ３）のスキュー角度：１６度から２０度の範囲内。
(1) Span value at the boundary position between the first and second regions (x1 in FIG. 5): within the range of 0.1 to 0.4.
(2) Span value at the boundary position between the second and third regions (x2 in FIG. 5): within the range of 0.4 to 0.6.
(3) Skew angle at the boundary between the first and second regions (x1 in FIG. 5): within the range of 4 degrees to 12 degrees.
(4) Skew angle at the boundary between the second and third regions (x2 in FIG. 5): within the range of 2 degrees to 7 degrees.
(5) The skew angle of the shape-specifying edge at the end position (x3 in FIG. 5) farther from the rotation center axis AX: within the range of 16 degrees to 20 degrees.
以下においては、「第１領域と第２領域との境界となる位置（図５のｘ１）」のことを「位置Ｘ１」とも表記し、「第２領域と第３領域との境界となる位置（図５のｘ２）」のことを「位置Ｘ２」とも表記し、「形状特定縁のうち、回転中心軸ＡＸから遠い方の端部となる位置（図５のｘ３）」のことを「位置Ｘ３」とも表記する。 In the following, the "position at the boundary between the first and second regions (x1 in Figure 5)" will also be referred to as "position X1", the "position at the boundary between the second and third regions (x2 in Figure 5)" will also be referred to as "position X2", and the "position at the end of the shape-specific edge farther from the rotation center axis AX (x3 in Figure 5)" will also be referred to as "position X3".
図９には、位置Ｘ２のスパン値（横軸）と、ファン装置１０の性能指標（縦軸）との関係が示されている。「性能指標」とは、ファン装置１０から送り出される風量を示す指標であって、風量が大きいほど性能指標も大きくなる。
Figure 9 shows the relationship between the span value (horizontal axis) at position X2 and the performance index (vertical axis) of the
図９の線Ｌ１は、位置Ｘ１におけるスキュー角度が４度である場合の性能指標を示している。図９の線Ｌ２は、位置Ｘ１におけるスキュー角度が１２度である場合の性能指標を示している。図９に示されるように、位置Ｘ１におけるスキュー角度が大きくなる程、ファン装置１０の性能指標は大きくなっている。
Line L1 in FIG. 9 shows the performance index when the skew angle at position X1 is 4 degrees. Line L2 in FIG. 9 shows the performance index when the skew angle at position X1 is 12 degrees. As shown in FIG. 9, the performance index of the
図９の「Ｔｈ１」は、図８の比較例のような従来品における性能指標を表している。位置Ｘ１におけるスキュー角度が４度である場合（線Ｌ１）であっても、位置Ｘ２のスパン値が０．４から０．６の範囲であれば、従来よりも性能指標が向上することがわかる。このため、上記の（２）に示されるように、位置Ｘ２のスパン値は０．４から０．６の範囲内であることが好ましく、且つ、上記の（３）に示されるように、位置Ｘ１のスキュー角度は４度以上とすることが好ましい。 "Th1" in Figure 9 represents the performance index of a conventional product such as the comparative example in Figure 8. It can be seen that even when the skew angle at position X1 is 4 degrees (line L1), if the span value at position X2 is in the range of 0.4 to 0.6, the performance index is improved compared to the conventional product. For this reason, as shown in (2) above, it is preferable that the span value at position X2 is in the range of 0.4 to 0.6, and as shown in (3) above, it is preferable that the skew angle at position X1 is 4 degrees or more.
図１０には、位置Ｘ１におけるスキュー角度（横軸）と、ファン装置１０の騒音指標（縦軸）との関係が示されている。「騒音指標」とは、ファン装置１０の静音性能を示す指標であって、ファン装置１０の動作中における音が小さいほど騒音指標は大きくなる。
Figure 10 shows the relationship between the skew angle (horizontal axis) at position X1 and the noise index (vertical axis) of the
図１０の線Ｌ３は、位置Ｘ１のスパン値が０．４である場合の騒音指標を示している。図１０の線Ｌ４は、位置Ｘ１のスパン値が０．１である場合の騒音指標を示している。図１０に示されるように、位置Ｘ１のスパン値が小さくなる程、ファン装置１０の騒音指標は大きくなっている。
Line L3 in FIG. 10 shows the noise index when the span value at position X1 is 0.4. Line L4 in FIG. 10 shows the noise index when the span value at position X1 is 0.1. As shown in FIG. 10, the smaller the span value at position X1, the larger the noise index of the
図１０の「Ｔｈ２」は、図８の比較例のような従来品における騒音指標を表している。位置Ｘ１のスパン値が０．４である場合（線Ｌ３）であっても、位置Ｘ１におけるスキュー角度が１２度以下の範囲であれば、従来よりも騒音指標が向上することがわかる。このため、上記の（１）に示されるように、位置Ｘ１のスパン値は０．４以下とすることが好ましく、且つ、上記の（３）に示されるように、位置Ｘ１のスキュー角度は１２度以下とすることが好ましい。 "Th2" in Figure 10 represents the noise index for a conventional product such as the comparative example in Figure 8. It can be seen that even when the span value at position X1 is 0.4 (line L3), if the skew angle at position X1 is in the range of 12 degrees or less, the noise index is improved compared to the conventional product. For this reason, as shown in (1) above, it is preferable that the span value at position X1 is 0.4 or less, and as shown in (3) above, it is preferable that the skew angle at position X1 is 12 degrees or less.
以上においては、上記の（１）乃至（５）で示される各パラメータの数値範囲のうち、一部の値についてのみその根拠を説明している。尚、上記各パラメータは複雑に絡み合っており、一部のパラメータの数値が、他のパラメータの適正範囲に影響を及ぼす。例えば図９の例において、位置Ｘ１におけるスキュー角度が４度よりも小さい場合には、性能指標を示すグラフは線Ｌ１よりも下方側となるので、位置Ｘ２のスパン値の適正範囲は、上記の（２）で示される範囲よりも狭くなってしまう。 The above explains the basis for only some of the numerical ranges of the parameters shown in (1) to (5) above. Note that the parameters are intricately intertwined, and the numerical values of some parameters affect the appropriate ranges of other parameters. For example, in the example of Figure 9, if the skew angle at position X1 is smaller than 4 degrees, the graph showing the performance index will be below line L1, and the appropriate range of the span value at position X2 will be narrower than the range shown in (2) above.
上記の（１）乃至（５）で示される各パラメータの根拠を全て示そうとすると、本発明者らが行った全通りの形状の組み合わせによるデータの全てを列挙する必要があり現実的ではないため、上記で説明された以外のパラメータについてはデータの提示を割愛する。いずれにしても、本発明者らは、上記の（１）乃至（５）で示される数値範囲に収まっているのであれば、各パラメータの値をどのように選択したとしても、性能指標及び騒音指標の両方が従来以上となることを確認している。 If we were to show all the reasons for each parameter shown in (1) to (5) above, it would be necessary to list all the data for all possible shape combinations performed by the inventors, which is not realistic, so we will not present data for parameters other than those described above. In any case, the inventors have confirmed that as long as the values of each parameter are within the numerical ranges shown in (1) to (5) above, both the performance index and the noise index will be higher than before, regardless of how the values of each parameter are selected.
尚、位置Ｘ１のスパン値及び位置Ｘ２のスパン値のうち、一方を０．４とした場合には、他方を０．４とは異なる値とすることで、第２領域を確保しておくことが好ましい。 When one of the span values of position X1 and position X2 is set to 0.4, it is preferable to secure the second region by setting the other to a value different from 0.4.
図１１には、形状特定縁である縁２１０の各位置（横軸）と、当該位置におけるブレード２００の周方向に沿った幅（縦軸）との関係が示されている。ただし、図１１に示されるのは、縁２１０にセレーション２２１が形成されていない場合におけるブレード２００の形状である。
Figure 11 shows the relationship between each position (horizontal axis) of
図１１に示されるブレード２００の形状においては、上記位置のスパン値が大きくなるに従って、ブレード２００の周方向に沿った幅も大きくなっている。つまり、ブレード２００の周方向に沿った幅が、外周側に行く程大きくなっている。このような構成とすることで、ファン装置１０の性能指標を更に向上させることができる。
In the shape of the
本実施形態のように、ブレード２００にセレーション２２１が形成されている構成においては、セレーション２２１が形成されている部分を除く範囲（セレーション２２１よりも内周側の範囲）において、ブレード２００の周方向に沿った幅が、外周側に行く程大きくなっている構成とすればよい。
In a configuration in which the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples made by a person skilled in the art are also included within the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. The elements of each of the above-mentioned specific examples, as well as their arrangement, conditions, shape, etc., are not limited to those exemplified and can be modified as appropriate. The elements of each of the above-mentioned specific examples can be combined in different ways as appropriate, as long as no technical contradictions arise.
１０：ファン装置
２０：ファン
２００：ブレード
２１０，２２０：縁
３０：モータ
ＡＸ：回転中心軸
10: Fan device 20: Fan 200:
Claims (7)
複数のブレード（２００）を有するファン（２０）と、
前記ファンを回転させるモータ（３０）と、
前記モータを支持するための複数のステー（４３）と、を備え、
前記ステーは、空気の送り出される方向に沿って前記ファンよりも上流側となる位置に配置されており、
前記ファンをその回転中心軸（ＡＸ）に沿って見た場合において、
前記ブレードのうち、前記ファンの回転方向に沿った前方側もしくは後方側のいずれか一方の縁を形状特定縁（２１０）とし、
前記形状特定縁の上の各位置について、当該位置に対応する点と前記回転中心軸とを結ぶ直線の傾斜角度を、当該位置についてのスキュー角度としたときに、
前記形状特定縁のうち、最も内周側にある第１領域、及び最も外周側にある第３領域のそれぞれにおいては、前記形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、前記形状特定縁の上の各位置における前記スキュー角度が、前記回転方向とは逆側へと次第に変化して行き、
前記形状特定縁のうち、前記第１領域と前記第３領域の間にある第２領域においては、前記形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、前記形状特定縁の上の各位置における前記スキュー角度が、前記回転方向側へと次第に変化して行くように、それぞれの前記ブレードが形成されており、
前記形状特定縁の上の各位置について、前記形状特定縁のうち前記回転中心軸側の端部から当該位置までの径方向に沿った距離を、前記形状特定縁の一端から他端までの径方向に沿った距離、で除して得られる値のことを、当該位置についてのスパン値としたときに、
前記第１領域と前記第２領域との境界となる位置の前記スパン値が、０．１から０．４の範囲内であり、且つ、
前記第２領域と前記第３領域との境界となる位置の前記スパン値が、０．４から０．６の範囲内であるファン装置。 A fan device (10) for blowing air, comprising:
A fan (20) having a plurality of blades (200);
A motor (30) for rotating the fan;
A plurality of stays (43) for supporting the motor ;
the stay is disposed at a position upstream of the fan along a direction in which air is blown out,
When the fan is viewed along its central axis of rotation (AX),
The blade has an edge on either the front side or the rear side along the rotation direction of the fan as a shape-specific edge (210);
For each position on the shape specifying edge, when the inclination angle of a straight line connecting a point corresponding to the position and the rotation central axis is defined as the skew angle for the position,
In each of the first region located on the innermost side and the third region located on the outermost side of the shape-specifying edge, the skew angle at each position on the shape-specifying edge gradually changes to the opposite side to the rotation direction as going from the inner periphery side to the outer periphery side along the shape-specifying edge,
In a second region of the shape-specifying edge between the first region and the third region, each of the blades is formed such that the skew angle at each position on the shape-specifying edge gradually changes toward the rotation direction as the skew angle moves from the inner periphery side to the outer periphery side along the shape-specifying edge ,
When the value obtained by dividing the radial distance from the end of the shape-specifying edge on the side of the rotation center axis to the position on each position on the shape-specifying edge by the radial distance from one end to the other end of the shape-specifying edge is defined as the span value for the position,
The span value at the boundary between the first region and the second region is within a range of 0.1 to 0.4, and
A fan device , wherein the span value at the boundary between the second region and the third region is within a range of 0.4 to 0.6 .
複数のブレード（２００）を有するファン（２０）と、
前記ファンを回転させるモータ（３０）と、
前記モータを支持するための複数のステー（４３）と、を備え、
前記ステーは、空気の送り出される方向に沿って前記ファンよりも上流側となる位置に配置されており、
前記ファンをその回転中心軸（ＡＸ）に沿って見た場合において、
前記ブレードのうち、前記ファンの回転方向に沿った前方側もしくは後方側のいずれか一方の縁を形状特定縁（２１０）とし、
前記形状特定縁の上の各位置について、当該位置に対応する点と前記回転中心軸とを結ぶ直線の傾斜角度を、当該位置についてのスキュー角度としたときに、
前記形状特定縁のうち、最も内周側にある第１領域、及び最も外周側にある第３領域のそれぞれにおいては、前記形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、前記形状特定縁の上の各位置における前記スキュー角度が、前記回転方向とは逆側へと次第に変化して行き、
前記形状特定縁のうち、前記第１領域と前記第３領域の間にある第２領域においては、前記形状特定縁に沿って内周側から外周側へ行くに従って、前記形状特定縁の上の各位置における前記スキュー角度が、前記回転方向側へと次第に変化して行くように、それぞれの前記ブレードが形成されており、
前記回転中心軸に沿って見た場合において、
前記回転中心軸と、前記形状特定縁のうち前記回転中心軸側の端部と、を結ぶ直線を、前記スキュー角度が０度となる基準線としたときに、
前記第１領域と前記第２領域との境界となる位置の前記スキュー角度が、４度から１２度の範囲内であり、且つ、
前記第２領域と前記第３領域との境界となる位置の前記スキュー角度が、２度から７度の範囲内であるファン装置。 A fan device (10) for blowing air, comprising:
A fan (20) having a plurality of blades (200);
A motor (30) for rotating the fan;
A plurality of stays (43) for supporting the motor;
the stay is disposed at a position upstream of the fan along a direction in which air is blown out,
When the fan is viewed along its central axis of rotation (AX),
The blade has an edge on either the front side or the rear side along the rotation direction of the fan as a shape-specific edge (210);
For each position on the shape specifying edge, when the inclination angle of a straight line connecting a point corresponding to the position and the rotation central axis is defined as the skew angle for the position,
In each of the first region located on the innermost side and the third region located on the outermost side of the shape-specifying edge, the skew angle at each position on the shape-specifying edge gradually changes to the opposite side to the rotation direction as going from the inner periphery side to the outer periphery side along the shape-specifying edge,
In a second region of the shape-specifying edge between the first region and the third region, each of the blades is formed such that the skew angle at each position on the shape-specifying edge gradually changes toward the rotation direction as the skew angle moves from the inner periphery side to the outer periphery side along the shape-specifying edge,
When viewed along the central axis of rotation,
When a straight line connecting the rotation axis and an end of the shape specifying edge on the rotation axis side is defined as a reference line where the skew angle is 0 degrees,
The skew angle at the boundary between the first region and the second region is within a range of 4 degrees to 12 degrees, and
A fan device, wherein the skew angle at a boundary between the second region and the third region is within a range of 2 degrees to 7 degrees.
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