JPH06299994A - 多翼ファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主板側のブレード入口部および側板側のブレ
ード入口部において発生する流入時の乱流騒音を低減す
ることのできる多翼ファンを提供する。 【構成】 主板１０２と環状の側板１０３によってはさ
むように取り付けられた複数のブレード１０４を備え、
側板１０３から主板１０２に向かって軸方向に全羽根幅
の３０〜４０％の部位を境界とし、境界から側板側と主
板側でブレード入口部１０７を分割し、異なった入口角
度を設定できる構成としたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、換気送風機器および空
気調和機器に使用される多翼ファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、居住および非居住空間で使用され
る換気送風機器および空気調和機器において、多翼ファ
ンを使用する機器が増加し、より低騒音のものが要求さ
れている。

【０００３】従来、この種の多翼ファンは、羽根車の主
板と側板に挟むように配設されたブレードの軸方向にお
ける入口部および出口部において、入口角度および出口
角度を一種類有する構成が一般的であった。

【０００４】以下、その構成について図１４から図１７
を参照にしながら説明する。図に示すように、シャフト
１０１に連結された主板１０２と、環状の側板１０３と
で、断面形状が主板１０２側から側板１０３側まで同一
で、かつ入口角度β ₁および出口角度β₂が同一であるブ
レード１０４が多数はさむように羽根車１０５を構成し
ている。

【０００５】上記構成において、前記シャフト１０１に
駆動力を与えて前記ブレード１０４を回転させることに
より吸込側空気１０６は、ブレード入口部１０７へ吸い
込まれ、前記ブレード１０４で昇圧され、ブレード出口
部１０８からスクロール１０９を通って吐出口１１０へ
吐出されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の多翼
ファンでは、低静圧もしくは大風量域において使用する
とき、吸込口１１１から前記ブレード１０４への前記吸
込側空気１０６の曲がりを伴う流れは、前記主板１０２
から前記側板１０３における前記ブレード入口部１０７
に均一に流れ込まず大部分は主板１０２側に流れ込み一
部が側板１０３側に流れ込む問題や、この時側板１０３
側のブレード入口部１０７_aにおいて、側板側流入相対
速度Ｗ_1ーaの流入角度と前記入口角度β₁の差が大きくな
り、ブレード後部への渦および渦音が発生する問題があ
った。

【０００７】また、前記ブレード入口部１０７_aで発生
した渦は側板１０３側のブレード出口部１０８_aの負圧
面１０８_a-nにおいて一部は再付着し、この時の圧力変
動の増大により騒音が発生するという問題や、前記負圧
面１０８_a-nで再付着せずに流出した渦により前記ブレ
ード出口部１０８_aの後方において乱流騒音が増加する
問題があった。

【０００８】また、前記ブレード入口部１０７_aにおい
て発生する渦を防ぐためにブレード入口角度β₁を前記
側板側流入相対速度Ｗ_1ーaの流入角度に合致させると、
主流領域であるブレード入口部１０７_bにおける主板側
流入相対速度Ｗ_1ーbの流入角度と前記ブレード入口角度
β₁の差が大きくなり主流領域の前記ブレード入口部１
０７_bにおいて渦および渦音が発生する問題があった。

【０００９】また、ブレード入口角度β₁を前記側板側
流入相対速度Ｗ_1ーaの流入角度に合致させ、ブレード入
口部１０７_aでの渦の発生を防いでもブレード出口角β₂
が小さければ、ブレード断面における転向角が大きくな
り、前記ブレード入口部１０７ _aからブレード出口部１
０８_aに流れが進む途中の負圧面側で剥離現象が起こり
前記ブレード出口部１０８_aおよび後方で渦および渦音
が発生する問題があった。

【００１０】また、ブレード出口角度β₂を大きくする
と、前記ブレード出口部１０８_aの後方において発生す
る渦を防ぐことができるが、特に有効仕事領域である主
流領域のブレード出口部１０８_bにおいて絶対速度の周
方向成分Ｃ_u2が減少し仕事量も減少するので、等しい風
量を得ようとすると回転数を上昇させなければならな
い。従って回転数上昇による騒音が発生する問題があっ
た。

【００１１】また、羽根車１０５とスクロール１０９の
最接近部である舌部１１２において前記羽根車１０５の
通過による干渉騒音（ＮＺ音）が発生する問題があっ
た。

【００１２】本発明は、上記課題を解決するもので、ブ
レード入口部１０７_aまたはブレード入口部１０７_bにお
いて発生する渦および渦音を低減することを第１の目的
とする。

【００１３】第２の目的は、大部分がブレード入口部１
０７_bに流れ込む吸込側空気１０６の曲がりを伴う流れ
をブレード入口部１０７に対して均一に流れ込ませ、有
効作動羽根幅を増加させることにある。

【００１４】第３の目的は、ブレード入口部１０７_aか
らブレード出口部１０８_aにおいて、流れが進む途中の
負圧面側で起こる剥離現象による前記ブレード出口部１
０８_aおよび後方での渦および渦音を低減することにあ
る。

【００１５】第４の目的は、ブレード出口角β₂を大き
くしたときの主流領域であるブレード出口部１０８_bに
おける絶対速度の周方向成分Ｃ_u2の減少による仕事量の
減少を防ぎ、回転数の上昇に伴う騒音上昇を防ぐことに
ある。

【００１６】第５の目的は、羽根車１０５が舌部１１２
を通過するときに発生する干渉騒音（ＮＺ音）を低減す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の多翼ファンは上
記第１の目的を達成するための第１の手段は、主板と環
状の側板によってはさむように取り付けられた複数のブ
レードを備え、前記側板から主板に向かって軸方向に全
羽根幅の３０〜４０％の部位を境界とし、前記境界から
側板側と主板側で前記ブレード入口部を分割し、異なっ
た入口角度を有する構成とする。

【００１８】また、第１の目的を達成するための第２の
手段は、前記ブレード入口部の境界において、異なった
入口角度を連続的に接続した連続部分を配した構成とす
る。

【００１９】また、第１、第２、第３および第４の目的
を達成するための第３の手段は、境界において、ブレー
ドを主板側と側板側に分離し固着する中間側板を配し、
ブレード出口部において、主板側と側板側で異なった出
口角度を有する構成とする。

【００２０】また、第１、第２、第３および第４の目的
を達成するための第４の手段は、羽根車の外径および内
径を羽根車の主板から側板に向かうに従って大きくした
構成とする。

【００２１】また、第１、第２、第３および第４の目的
を達成するための第５の手段は、中間側板のブレード入
口部側の端部を延長し側板側に屈曲させた延長屈曲部を
配した構成とする。

【００２２】また、第１、第２、第３、第４および第５
の目的を達成するための第６の手段は、中間側板により
分離された主板側および側板側のブレードにおいて、一
方の側のブレードの配列に対して他方の側のブレードの
配列を半ピッチずらして配列させた構成とする。

【００２３】また、第１、第２、第３、第４および第５
の目的を達成するための第７の手段は、中間側板により
分離された主板側および側板側のブレードにおいて、一
方の側のブレードの枚数に対して他方の側のブレードの
枚数を変えて配設した構成とする。

【００２４】また、第１、第２、第３、第４および第５
の目的を達成するための第８の手段は、中間側板により
分離された主板側および側板側のブレードを周方向に傾
斜させて配設した構成とする。

【００２５】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により分割
されたブレード入口部において、分割境界から側板側の
流入相対速度と主板側の流入相対速度にそれぞれ合致し
たブレード入口角度を設定でき、ブレード入口部におけ
る渦および渦音の発生を防ぐことができる。

【００２６】また、第２の手段の構成により第１の手段
による作用に加えて、分割境界に配した連続部分によっ
て、分割境界近傍に発生する空気の流入の乱れを少なく
することができる。

【００２７】また、第３の手段の構成により第１の手段
の作用に加えて、中間側板から側板側と主板側のブレー
ド出口角を異なって設定できるので、適切な出口角度の
設定によって、ブレード入口部からブレード出口部に流
れが進む途中の負圧面側で起こる剥離現象および剥離防
止のために全羽根幅にわたって出口角度を大きく設定し
たときの仕事量の減少による必要風量での回転数上昇を
防ぐことができる。

【００２８】また、第４の手段の構成により第１の手段
の作用に加えて、主板から側板に向かって羽根外径が同
一の従来のファンよりも吸込口径が大きくなるので吸込
側空気の軸方向流入速度は減少しブレード入口部に流入
する主板側への流れは緩和され側板側にも流れるように
なる。従って、有効作動羽根幅が増加し効率が良くなり
等しい風量での回転数を低減でき騒音の絶対量を低減す
ることができる。

【００２９】また、第５の手段の構成により第３の手段
の作用に加えて、延長屈曲部により境界付近の流れは滑
らかに迎えられ、中間側板付近の流れの乱れを防ぎ騒音
を低減することができる。

【００３０】また、第６の手段の構成により第５の手段
の作用に加えて、舌部を通過するときの羽根車との干渉
音（ＮＺ音）の発生量は従来の２／３〜１／２となり低
減することができる。

【００３１】また、第７の手段の構成により第５の手段
の作用に加えて、舌部を通過するときの羽根車との干渉
音（ＮＺ音）の発生周波数は分散し発生量を低減するこ
とができる。

【００３２】また、第８の手段の構成により第５の手段
の作用に加えて、舌部を通過するときの羽根車との干渉
音（ＮＺ音）の発生量を大幅に低減することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１お
よび図２を参照しながら説明する。なお、従来例と同一
箇所には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００３４】図に示すように、羽根車１０５の側板１０
３から主板１０２に向かって全羽根幅Ｗの３０〜４０％
の部位を境界１としてブレード入口部１０７を側板１０
３側のブレード入口部１０７_aと主板１０２側ブレード
入口部１０７_bに分割し、ブレード１０４のＡ−Ａにお
ける半径方向断面において、側板１０３側のブレード入
口角度β_1-Uおよび主板１０２側のブレード入口角度β
_1-Lを配した構成となっている。

【００３５】上記構成により、前記羽根車１０５を低静
圧または大風量域で使用する時、吸込側空気１０６の曲
がりを伴う流れは大部分が前記ブレード入口部１０７_b
（以下入口部１０７_bとする）へ流入し一部は前記ブレ
ード入口部１０７_a（以下入口部１０７_aとする）へ流入
する。この時、流入時における半径方向の流入絶対速度
Ｃ_m1-aは、前記入口部１０７_aの方が前記入口部１０７_b
よりも明らかに小さくなることにより速度三角形から流
入相対速度Ｗ_1-aおよびＷ_1-bの流入角度も前記入口部１
０７_aの方が前記入口部１０７_bよりも明らかに小さくな
る。ところが前記入口角度β_1-Uおよびβ_1-Lを各々の流
入角度に合致させることができるので特に前記入口部１
０７_aで発生する渦の発生を大幅に防ぐことができ、ま
た前記入口部１０７_bの渦の発生も適切な入口角度の設
定により防ぐことができるので渦に伴う騒音も低減でき
る。

【００３６】このように本発明の第１実施例の多翼ファ
ンによれば、ブレード入口部を側板側と主板側に分割
し、側板側と主板側の流入相対速度に合うように異なっ
た入口角度を設定できることによりブレード入口部での
渦および渦音の発生を大幅に防ぐことができる。

【００３７】つぎに本発明の第２実施例について図１、
図３および図４を参照しながら説明する。なお、第１実
施例と同一箇所には同一番号を付し、詳細な説明は省略
する。

【００３８】図に示すように、ブレード１０４におい
て、境界１における入口部１０７_aの端部２および入口
部１０７_bの端部３を接続する連続部分４を配した構成
になっている。

【００３９】上記構成により、前記境界１近傍１_a-bに
おける空気の流れは、前記連続部分４がないときに懸念
される前記端部２および前記端部３における正圧面から
負圧面へ流れる２次的な流れ５を遮断し圧力変動の増加
を防ぎ騒音を低減できる。

【００４０】なお、前記連続部分４が前記端部２および
前記端部３をブレード１０４の軸方向に若干の連続幅を
もって滑らかに連続形成されれば、前記連続部分４にお
ける２次的な空気の前記流れ５は、より滑らかに迎えら
れて更に低騒音化が図れる。

【００４１】このように本発明の第２実施例の多翼ファ
ンによれば、前記境界１近傍１_a-bにおける空気の流れ
は、前記連続部分４がないときに懸念される前記端部２
と前記端部３における流れの乱れおよび圧力変動の増加
による騒音の発生を防ぐことができ、第１実施例以上の
低騒音化を図ることができる。

【００４２】つぎに本発明の第３実施例について図５お
よび図６を参照しながら説明する。なお、第１実施例と
同一箇所には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００４３】図に示すように、側板１０３から主板１０
２に向かって全羽根幅Ｗの３０〜４０％の部位を境界と
してブレード１０４を側板１０３側および主板１０２側
に完全に分離して固着した中間側板６を配設した構成と
なっている。

【００４４】上記構成において、前記ブレード１０４は
前記中間側板６により側板１０３側と主板１０２側に完
全に分離しているので入口角度β_1-Uとβ_1-Lおよび出口
角度β_2-Uとβ_2-Lを独立して設定できる。羽根車１０５
を低静圧または大風量域で使用するとき、吸込側空気１
０６の曲がりを伴う流れは大部分が入口部１０７_bへ流
入し一部は入口部１０７_aへ流入するので前記入口部１
０７_aにおける流入角度は、前記入口部１０７_bの流入角
度よりも明らかに小さくなる。従って、側板１０３側の
前記入口角度β_1-Uおよび主板１０２側の前記入口角度
β_1-Lをそれぞれの流入角度に合致した設定にすること
により前記入口部１０７_aおよび前記入口部１０７_bでの
渦および渦音の発生を防ぐことができる。一方、ブレー
ド出口部１０８_a（以下出口部１０８_a）では、前記入口
部１０７_aの前記入口角度β_1-Uが小さく設定されている
のでブレード転向角が大きくならないように前記出口部
１０８_aの前記出口角度β_2-Uを大きく設定することによ
りブレード負圧面での剥離現象を防止することができ
る。またブレード出口部１０８_b（以下出口部１０８_bと
する）では、前記入口部１０７ｂでの前記入口角度β
_1-Lが前記入口角度β_1-Uよりも大きく設定されているの
で転向角を考慮しても前記出口角度β_1-Lは前記出口角
度β_1-Uよりも小さく設定できる。従って、全羽根幅Ｗ
において出口角度を前記出口角度β_1-Uに設定したとき
よりも仕事量が増加し、回転数の低下ができる。

【００４５】このように本発明の第３実施例の多翼ファ
ンによれば、前記入口角度β_1-U、β_1-Lおよび前記出口
角度β_1-U、β_1-Lを流入角度、転向角および仕事量の低
下防止を考慮して適切な設定にすることにより騒音の発
生を防ぐことができ第２実施例以上の低騒音化を図るこ
とができる。

【００４６】つぎに本発明の第４実施例について図７お
よび図８を参照しながら説明する。なお、第１実施例と
同一箇所には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００４７】図に示すように、羽根外径Ｄが主板１０２
から側板１０３に向かうにしたがって大きい構成となっ
ている。

【００４８】上記構成において、吸込側空気１０６の曲
がりを伴う流れは前記羽根外径Ｄの増加に伴い羽根車１
０５の吸込口径および吸込断面積も増加するので前記吸
込側空気１０６の軸方向流入速度は従来の羽根車よりも
減少し、入口部１０７_bに流入する主板１０２側への流
れは緩和され側板１０３側の入口部１０７_aにも流れる
ようになる。従って、有効作動羽根幅が増加し効率が良
くなり等しい風量での回転数を低減でき騒音の絶対量を
低減することができる。

【００４９】このように本発明の第４実施例によれば羽
根外径Ｄが主板１０２側から側板１０３側に向かうに従
って大きくすることにより有効作動羽根幅を増加させる
ことができ、第３実施例以上の低騒音化を図ることがで
きる。

【００５０】つぎに本発明の第５実施例について図９を
参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一箇所に
は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５１】図に示すように、中間側板６のブレード入
口部１０７側の端部７を延長し軸方向の側板１０３側に
屈曲した延長屈曲部８を設けた構成となっている。

【００５２】上記構成において、前記中間側板６付近に
流入する流れは、前記延長屈曲部８により滑らかに迎え
られるので前記延長屈曲部８が無いときに懸念される前
記端部７における流れの乱れによる渦の発生を防ぐこと
ができる。

【００５３】このように本発明の第５実施例によれば、
前記延長屈曲部８を設けることにより前記端部７での渦
を防ぎ、第３実施例以上の低騒音化を図ることができ
る。

【００５４】つぎに本発明の第６実施例について図１０
を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一箇所
には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５５】図に示すように、中間側板６によって側板
１０３側および主板１０２側に分離されたブレード１０
４_Uおよびブレード１０４_Lの配列が互いに１／２ピッチ
ずれた配列をなした構成となっている。

【００５６】上記構成において、動作回転中の羽根車１
０５が舌部１１２を通過するとき、最接近部９において
ブレードが全羽根幅の長さで同時に通過せず前記ブレー
ド１０４_Uが前記最接近部９を通過するときは、前記ブ
レード１０４_Lは半ピッチずれているので通過せず、同
様に前記ブレード１０４_Lが前記最接近部９を通過する
ときは、前記ブレード１０４_Uは通過しない。従って、
前記舌部１１２の前記最接近部９におけるブレードとの
干渉騒音（ＮＺ音）の発生量は、前記舌部１１２の同時
通過ブレード長さを短くできるため従来の約２／３〜１
／２に低減することができる。

【００５７】このように本発明の第６実施例によれば、
舌部１１２通過時のブレード羽根幅を短くすることによ
って羽根車１０５と舌部１１２の干渉騒音の発生量を低
減することができ、第５実施例以上の低騒音化を図るこ
とができる。

【００５８】つぎに本発明の第７実施例について図１１
を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一箇所
には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５９】図に示すように、中間側板６によって分離
固着された側板１０３側のブレード１０４_Uの枚数Ｚ_a、
主板１０２側のブレード１０４_Lの枚数Ｚ_bおよび従来の
羽根枚数Ｚの関係を

【００６０】

【数１】

【００６１】として配設した構成になっている。

【００６２】上記構成において、側板１０３側における
ブレード１０４_Uの配列ピッチＰ_aおよび主板側１０２側
におけるブレード１０４_Lの配列ピッチＰ_bは、それぞれ
一定であるが前記ブレード１０４_Uとブレード１０４_Lの
ピッチは、不等ピッチであるため舌部１１２の最接近部
９を通過する際の同時通過ブレード長さは一定でないた
め前記舌部１１２における前記羽根車１０５との干渉騒
音の発生周波数は分散され発生量も減少する。

【００６３】このように本発明の第７実施例によれば、
ブレードの前記枚数Ｚ_aとＺ_b異なって配設することによ
り舌部１１２における羽根車との干渉騒音（ＮＺ音）を
低減することができ、第５実施例以上の低騒音化が図れ
る。

【００６４】つぎに本発明の第８実施例について図１２
および図１３を参照しながら説明する。なお、第１実施
例と同一箇所には同一番号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００６５】図に示すように、中間側板６によって分離
されたブレード１０４_Uとブレード１０４_Lが周方向（回
転方向）に傾斜して配設された構成となっている。

【００６６】上記構成において、舌部１１２を通過する
際の同時通過ブレード長さは微小長さであるため、前記
舌部１１２の最接近部９における羽根車１０５との干渉
騒音の発生量は大幅に低減できる。

【００６７】このように本発明の第８実施例によれば、
ブレード１０４_Uおよびブレード１０４_Lを周方向に傾斜
させることによって前記舌部１１２における前記羽根車
１０５との干渉騒音を大幅に低減でき、実施例５以上の
低騒音化を図ることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば多翼ファンから発生する流体騒音の中で特に
渦音を主とした乱流騒音および舌部におけるブレード通
過騒音を低減できる効果のある多翼ファンが提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の多翼ファンの側断面図

【図２】同要部断面図

【図３】同第２実施例の要部断面図

【図４】同要部側面図

【図５】同第３実施例の側断面図

【図６】同要部断面図

【図７】同第４実施例の側断面図

【図８】同要部断面図

【図９】同第５実施例の側断面図

【図１０】同第６実施例の要部断面図

【図１１】同第７実施例の要部断面図

【図１２】同第８実施例の要部断面図

【図１３】同側面図

【図１４】従来の多翼ファンの正面図

【図１５】同側断面図

【図１６】同要部断面図

【図１７】同要部断面図

【符号の説明】

１ 境界 ４ 連続部分 ６ 中間側板 ７ 端部 ８ 延長屈曲部 １０２ 主板 １０３ 側板 １０４ ブレード １０４_U ブレード １０４_L ブレード １０７ ブレード入口部 １０７_a ブレード入口部 １０７_b ブレード入口部 １０８ ブレード出口部 １０８_a ブレード出口部 １０８_b ブレード出口部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主板と環状の側板によってはさむように
   取り付けられた複数のブレードを備え、前記側板から主
   板に向かって軸方向に全羽根幅の３０〜４０％の部位を
   境界とし、前記ブレード入口部を前記境界から側板側と
   主板側に分割し、異なった入口角度を有する多翼ファ
   ン。
2. 【請求項２】 前記ブレード入口部の境界において、異
   なった入口角度を連続的に接続した連続部分を有する請
   求項１記載の多翼ファン。
3. 【請求項３】 境界において、ブレードを主板側と側板
   側に分離し固着する中間側板を配し、ブレード出口部に
   おいて主板側と側板側で異なった出口角度を有する請求
   項１記載の多翼ファン。
4. 【請求項４】 羽根車の外径および内径を羽根車の主板
   から側板に向かうに従って大きくした請求項３記載の多
   翼ファン。
5. 【請求項５】 中間側板のブレード入口部側の端部を延
   長し側板側に屈曲させた延長屈曲部を配してなる請求項
   ３記載の多翼ファン。
6. 【請求項６】 中間側板により分離された主板側および
   側板側のブレードにおいて、一方の側のブレードの配列
   に対して他方の側のブレードの配列を半ピッチずらして
   配列させた請求項５記載の多翼ファン。
7. 【請求項７】 中間側板により分離された主板側および
   側板側のブレードにおいて一方の側のブレードの枚数に
   対して他方の側のブレードの枚数を変えて配設した請求
   項５記載の多翼ファン。
8. 【請求項８】 中間側板により分離された主板側および
   側板側のブレードを周方向に傾斜させて配設した請求項
   ５記載の多翼ファン。