JPH01155098A - ターボ型の遠心ファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はターボ型の遠心ファンにおける運転時の騒音
対策に関し、ロータ羽根の配置形態を改善することによ
り騒音の低下を図ったものである。

（従来の技術） 従来、例えば特開昭６０−１８２４３号公報に開示され
ているようなターボ型の遠心ファンにおいては、その運
転時にロータ羽根が空気を擾乱することによって特有の
騒音を発生ずる。この騒音の多くはロータ羽根が高速度
で空気を切ることに伴い発生する渦音（シャーという音
）と、ロータ羽根の枚数とファン回転数との積に相当す
る周波数の音（以下動翼騒音と言う）およびその２次高
調音あるいは３次高調音等である。

ところでターボ型の遠心ファンでは、ロータ羽根の枚数
によって気流のスリップ率が大小に変化し、その送風効
率を左右するが、８ないし２４枚、より好ましくは９な
いし１５枚の羽根数の範囲内では、スリップ率に大きな
変化がな（送風効率が殆ど同じであることが実験的、経
験的に知られている。また、ファン駆動回転数は１００
０ないし１８００　ｐｐｍの範囲内で選定されることが
多く、これらの条件から１秒当りのファン回転数と羽根
数との積により動翼騒音をの出現範囲を算出すると、（
１０００÷６０Ｘ９）ないしく１８００÷６０Ｘ１５）
即ち１５０ないし４５０Ｈｚの範囲にあり、また２次高
調音は３００ないし９００１−１２、さらに３次高調音
は４５０ないし１３５０　Ｈ２の範囲にあることが分る
。

そして、このターボ型遠心ファンにおける従来の騒音対
策は、例えばロータ羽根の断面形を翼形にしたり、その
傾きや羽根の表面状態を改善する等、主としてロータ羽
根による渦音の発生を抑止することか眼目となっており
、人間の聴感感度が高い比較的高い周波数帯域での騒音
低下を実現しようとしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、ロータ羽根による渦音の音圧レベルが低
下され、あるい（ま低周波数域での基調す音の低下が実
現されて（ると、動翼騒音やその２次あるいは３次高調
音が際立って目立つようになり、とくに比較的聴感感度
の高い周波数帯に位置する２次高調音や３次高調音が耳
障りに感じられることとなってきたつしかし、動翼騒音
の発生自体を防止することは不可能であり、静粛性が向
上された遠心ファンにおいては動ｍ騒音とこの騒音に伴
う高次高調音かファン騒音を低減するうえで大きな問題
となってきている。

この発明は上記に鑑み提案されたものであって、ロータ
羽根の配置形態を改善することにより、動翼騒音あるい
はその２次高調音や３次高調音等の騒音量を低減し、全
体として静粛性に優れたターボ型の遠心ファンを得るこ
とを目的とする。

この発明の他の目的は、遠心ファンの大きさやロータ羽
根の構造とは無関係に、あらゆる形態のターボ型遠心フ
ァンに適用できる汎用性の高い騒音低減化対策を１ｑる
ことにある。

（問題点を解決するための手段） この発明では、隣接するロータ羽根（１６）の配設角度
（θＮ）を異ならせることにより、動翼騒音やその２次
高調音あるい（ま３次高調音を分散状に発生させ、各ル
Ｉ音が個々に集中して大きな音圧レベルを発生するのを
阻止し、ファン騒音を低下できるものとする。

具体的には、第２図に示すように、ロータ羽根（１Ｇ）
の配設角度（θＮ・）が隣接するロータ羽根（１Ｇ）ご
とに異なり、しかもこの配設角度（θＮ）が非周期的に
変化するよう全てのロータ羽根（１６）を配設する。ロ
ータ羽根（１６）の配設角度（θＮ）は、羽根枚数によ
ってファンごとに異なるが、好ましい羽根枚数は９ない
し１５枚とする。また、配設角度（θＮ）の変化幅は、
隣接するロータ羽根（１６）の送風性能が損われない範
囲内にあるものとする。例えば、全周角３６０度をロー
タ羽根（１６）の枚数で除した角度を基準角として、こ
の基準角に対して送風性能を損うことなく一定割合で増
減する最大角と最小角とを設定し、これら両角度範囲内
で配設角度（θＮ）が非周期的に変化づるようロータ羽
根（１６）を配設する。

（作用） このことにより、この発明では、隣り合うロータ羽根（
１６）の配設角度（θＮ）を非周期的に変化するよう異
ならせることで、ロータ羽根（１６）の羽根ピッチが非
周期的に変化する。これにより、ある空間位置に対する
各ロータ羽根（１６）の出現周期が連続的に変化するこ
とにより、動翼騒音は特定周波数をピークとして一定範
囲内に分散した状態で発生し、ロータ羽根（１６）の配
置形態によってはビーク圃を示す特定周波数値が変動し
ながら分散状に発生する。従って、２次高調音あるいは
３次高調音も分散状に発生ずることとなり、各騒音が一
個所に束中して発生ずるのを阻止できる。にた、動翼騒
音を分散させることにより、ピーク値の音圧レベルを低
減でき、同様に２次、３次高調音の音圧レベルも低減で
きる。

〈実施例） 第１図ないし第３図は本発明を空気調和装置用のターボ
型遠心ファンに適用した実施例を示す。

第２図ｄ３よび第３図において、天井ｖ（１）に埋込状
に設置された室内ユニット（２）を示して−６＝ いる。室内ユニツ１−（２＞は、ケース（３）内のは（
ま中火にターボ型の遠心ファン（４）を配置し、これを
ケース土壁に防振支持したモータ（５）に連結し、ファ
ン（４）の周囲に補助ヒータ（６）と熱交換ユニット（
７）とを内から順に配置し、ケース（３）の下面開口を
化粧パネル（８）で覆ってなる。化被パネル（８）の中
央には吸口グリル（９）が、また吸口グリル（９）を囲
む４辺部には吹出しグリル（１０）がそれぞれ配設され
ており、前記遠心ファン（４）が吸口グリル（９）およ
びベルマウス状のサクションコーン〈１１）を介して室
内空気を吸い込んで加圧した後、熱交換ユニツｌ−＜７
＞を通過させて各吹出しグリル（１０）から室内へ調和
空気を吹出すようｍ成されている。第３図ｔこ示すよう
に、補助ヒータ（６）および熱交換ユニット（７）は平
面視で０字状にファン（／Ｉ〉の周囲を囲むよう配置さ
れている。

前記遠心ファン（４）（よ、中央に吸込口（１３）が間
口されたベルマウス形状の吸口プレート（１４）と、帽
子状１こ中央が膨出されたエンドプレー１へ（１５）と
を有し、両プレート（１４）、（１５）間の周縁に沿っ
て１０枚のロータ羽根（１６）を放射状に配置固定して
なる。第１図に示すように、ロータ羽根（１６）はアル
ミニウム板材を翼断面形に折曲げた中空体として構成さ
れ、その前縁か吸込口〈１３）側に臨む状態で、矢印（
、へ）で示すファン回転方向に対して一定角度（例えば
４２．５度）で後傾するよう配設される。ｔｄ、お、吸
込口直径とファン外径との比、いわゆる内外径比はおよ
そ０．７に設定されている。

運転時におけるファン騒音を低下させるために、各ロー
タ羽根（１Ｇ）の配設角度（θＮ）を隣接するロータ羽
根（１６）ごとに異ならせ、しかも、配設角度（θＮ）
が非周期的に変化するよう設定するっこのとき、配設角
度（θＮ）は、ファン（４）の全周角３６０度をロータ
羽根（１６）の枚数１０で除した角度を基準角（３６度
）として、この基準角に対して±５度ずつ増減する最大
角（３６エ５＝４１＞と最小角（３６−５＝３１　）と
を設定し、この角度範囲内で変化させるものとした。具
体的には、第１図に符号（Ｂ）で示すロータ羽根（１６
）を基準とするとき、時計回転方向に順に隣接するロー
タ羽根（１６）との配設角度θ１．θ２．θ３・・・・
・・θ１ｃのそれぞれを、下表のように設定した。

上記のようにロータ羽根（１６）の配設角度（θＮ）を
非周期的に異ならせて設定した場合、回転バランスが問
題となる。つまり、個々のロータ羽根（１６）の隣接間
隔が異なるため、ファン（４）全体の重心位置が回転中
心外に位置し、この重心に作用する遠心力によってモー
タ（５）の出力軸に回転モーメントが作用し摂動等を生
じる。

この回転モーメントを除去づ゛るｔこは、ロータ羽根（
１６）の後縁やエンドプレート（１５）に調整用の錘り
を付加して、重心位置を回転中心に位置させるとよい。

しかし、この調整作業は面倒であリ、とくに羽根枚数の
少ないターボ型の遠心ファン（４）においては、バラン
スがとりにくい。

そこで、この実施例では、重心位置がファン（４）の回
転中心にほぼ位置するようなロータ羽根（１６）の配置
をコンピュータによって計算し、羽根位置の最適化を図
った。つまり、前述の最大角と最小角の角度範囲内で配
設角度（θＮ）を変化させながらロータ羽根（１６）の
配置を仮設定し、このとき重心位置がファン（４）の回
転中心にほぼ位置することを条件にして羽根配置を求め
るものとした。これにより得られた配設角度（θＮ）は
前出の表に示す通りであるが、その粗合わせ例は多数あ
る。なお、重心がファン（４）の回転中心にほぼ位置す
るとは、ロータ羽根（１６）を等ピッチで配置したとき
の重心のバラツキと同じ程度であることを意味しており
、従って、最終的な微調整を行うために、前記のように
調整用の錘りを付加する場合もあり得る。

（試験例） 上記のようないわば不等ピッチファンの騒音低−１〇　
　− 減効果を確認するために、以下の要領で比較試験を行っ
た。

本発明に係るターボ型の遠心ファンと、従来のロータ羽
根が等ピッチで配設された遠心ファンとを、それぞれ第
２図に示す室内ユニットに交互に組み込み、室内ユニッ
トを実際の使用状態と同様に運転して、双方の騒音を計
測した。なお、ロータ羽根の羽根枚数はいずれも９枚、
ファン回転数は１１２　Ｏｒ＋）ｍ　、　ｌ１ｌｌｌは
１９イ、静圧は１０ｍｍＨｑに設定し、騒音の測定方法
はＪＩＳＢ８６１５に準じて行った。

以上により得られた騒音の周波数特性曲線を第４図に示
している。図中、太線は本発明の遠心ファンを、細線は
従来の等ピッチファンをそれぞれ示している。また、本
発明の遠心ファンのピーク騒音を英大文字で、従来ファ
ンのピーク騒音を英小文字で示している。

上記特性曲線から明らかな通り、本発明の遠心ファンで
は、動翼騒音がＡ１としてピークを示し、さらに動翼騒
音Ａ１に付随して２００〜３００）１ｚ　（Ｊ近にＡ２
　、Ａｃのピークが分散して現われている。しかし、Ａ
ｉ　、　Ａ２　、△Ｓのいずれも６０数デシベル以下に
あるので異音として感じられることはない。Ｂ＋　、Ｂ
２．Ｂ３は前記各ピーク音の２次高調音を、またＣ＋　
、Ｃ，！、Ｃつはその３次高調音をそれぞれ示しており
、いずれも問題となる音圧レベルを示さず異音として感
じられるものではないことが判る。

従来ファンでは、動翼騒音ａが本発明ファンの場合より
やや低い音圧レベルで現われている。ところが、その２
激高調音１〕は異音として明確に識別できる鋭い立ち上
がりを示しており、７０数デシベルもの音圧レベルに達
している。３次高調音は現われていない。これ以外に、
１００Ｈ２付近と４００Ｈｚ付近にピーク音がｅおよび
ｆとして現われているが、この場合、４００Ｈｚ付近の
ピーク音ｆは、基調騒音からの立ち上がりが鋭いため異
音として感じられる。

（別実施例） 第５図はロータ羽根（１６）が１３枚である場合の羽根
配置を示している。この場合も、羽根配置によって重心
を回転中心に一致させるものとした。隣り合う各ロータ
羽根（１６）の配設角度（θＮ）は下表の通りである。

この実施例では基準角度を２７．５度とし、これにプラ
スマイナス５．５度の幅を設けて最大角（３３度）と最
小角（２２度）を設定した。

上記以外に、本発明は実施例で示した後傾湾曲型の遠心
ファン以外の、前傾湾曲型や直線後傾型あるいは単純放
射型等の他型式の遠心ファンにも適用できる。もちろん
、空気調和装置以外の空気機械に適用される遠心ファン
であってもよい。

ロータ羽根（１６）の配置形態は実施例で示したものに
限られず、例えば同−配設角ｒｇ、（θＮ）の出現数は
いくつあってもよく、配設角度（θＮ）は小数値であっ
てもよい。いずれにしても、配設角度くθＮ）が羽根数
の範囲内で非周期的に変化するものでありさえすればよ
い。

（発明の効果） 以上のように、本発明の遠心ファン（４）によれば、フ
ァンが一回転するときの固定空間に対するロータ羽根（
１６）の出現周期が連続的に変化するので、動翼騒音を
分散状に発生させて特定周波数に集中するのを阻止して
、動翼す音の基調騒音からの立ち上がりが目立つのを解
消し、そのピーク値の音圧レベルを低下できることとな
った。

これにより、比較的高い聴感感度の周波数帯域に出現す
る２次高調音、あるいは３次高調音の分散でき、同時に
それぞれの音圧レベルも低下できるものとなった。従っ
て、動ｌＪｉ騒音やその２次、３次高調音が異音として
感じられるのを解消して、遠心ファンの静粛性を向上で
きることとなった。

また、ロータ羽根（１６）の配設角度（θＮ）を非周期
的に異ならせて騒音低減を行うので、遠心ファンの大き
さや、ロータ羽根（１Ｇ）の構造等とは一切無関係に、
あらゆる形態の遠心ファンに本発明を適用でき、騒音低
減化対策として汎用性が高い点て有利であり、しかも、
新規部材の追加や構造が複雑化することがないので、コ
スト増を招くことなく騒音を低減できる点でも有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明を空気８１和装置の遠心フ
ァンに適用した実施例を示しており、第１図は一部を切
欠いた遠心ファンの平面図、第２図は空気調和装置の縦
断正面図、第３図は第２図におけるＣ−Ｃ線断面図であ
る。 第４図は本発明ファンと従来のファンとの騒音を比較し
て示す周波数特性曲線図である。 第５図は本発明の別実施例を示す遠心ファンの平面図で
ある。 〈４）・・・遠心ファン、（１４）・・・吸口プレート
、（１５）・・・エンドプレート、（１６）・・・ロー
タ羽根、（θ＼１）・・・配設角度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸口プレート（１４）とエンドプレート（１５）
   との間に多数枚のロータ羽根（１６）が放射状に配置さ
   れたターボ型の遠心ファンであつて、前記ロータ羽根（
   １６）の配設角度（θ＿Ｎ）が隣接するロータ羽根（１
   ６）ごとに異なり、かつ非周期的に変化するよう設定さ
   れていることを特徴とするターボ型の遠心ファン。
2. （２）全周角３６０度をロータ羽根（１６）の枚数で除
   した角度を基準角として、この基準角に対して一定割合
   で増減する最大角と最小角を設定し、前記配設角度（θ
   ＿Ｎ）をこの最大角と最小角との範囲で変化させている
   特許請求の範囲第（１）項記載のターボ型の遠心ファン
   。