JPH07247999A - 多翼ファン - Google Patents

多翼ファン

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JPH07247999A
JPH07247999A JP3696794A JP3696794A JPH07247999A JP H07247999 A JPH07247999 A JP H07247999A JP 3696794 A JP3696794 A JP 3696794A JP 3696794 A JP3696794 A JP 3696794A JP H07247999 A JPH07247999 A JP H07247999A
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融 甲斐
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主板側のブレード出口部近傍で発生する乱流
騒音を低減すると共に静圧特性の低下および回転数の上
昇に伴う騒音の増加を防ぐことができる多翼ファンを提
供する。 【構成】 主板と環状の側板によって挟むように取り付
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50〜60%の部位を分割境
界1とし、前記ブレード出口部を前記分割境界1から側
板側と主板側に分割し、異なった出口角度を有する構成
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、羽根外径および羽根
内径が一定でかつブレード断面の曲率半径が一定であっ
たため、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13〜図20を
参照にしながら説明する。図に示すように、シャフト1
01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が多数挟むように羽根車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、特に高静圧状態でない限り吸込口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側に流れ込むため前記ブレード104
による気流の風速は側板103側ほど小さくなる。しか
し、前記ブレード各断面で流速が異なるにもかかわらず
同じ断面形状となっているため、特に主板102側のブ
レード入口部107bにおいて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、前記ブレード出口部108の出口角
度β2を小さく設定した時、静圧特性は向上するが転向
角が大きくなるため特に風量の多い主板102側のブレ
ード出口部108b近傍で剥離現象による乱流騒音が発
生する問題があった。
【0008】また、前記ブレード出口部108の出口角
度β2を大きく設定した時、剥離減少は防げるが舌部1
12からスクロール109の巻き始め付近で特に風量の
少ない前記ブレード104の側板103側において気流
の逆流現象による騒音の発生や等しい回転数では出口角
度が小さく設定したときよりも流出絶対速度の周方向成
分Cu2が低下するため静圧特性が低下するので、静圧
回復のための回転数上昇による騒音が増加する問題があ
った。
【0009】また、静圧特性を向上させるために羽根の
外径と内径の比を大きくしてブレード枚数を増やした場
合、互いに隣接するブレード入口部107が接近するこ
とにより通風抵抗が増加し、ブレード104間における
乱流騒音が増加する問題があった。
【0010】また、このような従来の多翼ファンを備え
た機器において、吸込側にフィルタなどの抵抗体が配設
された場合、前記抵抗体を通過した空気の流れは前記吸
込口111を経て乱れた状態でブレード入口部107に
流入するため前記ブレード107において特に負圧面側
で流れの剥離が生じ易く渦音が発生するという問題があ
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の主板102側において特に
低静圧時に前記羽根車105の通過による干渉騒音(N
Z音)が発生する問題があった。
【0012】また、特公平1−70910号公報に示す
ような羽根内径を側板103から主板102に至るまで
次第に小さくした1種類の傾きをもつテーパブレード形
状をもつ多翼ファンでは従来のブレードよりも騒音低減
の効果はあるものの風量−静圧特性が若干低下し、特に
高静圧大風量を必要とする産業用の大型多翼ファンでは
風量−静圧特性維持のため回転数を増加させる必要があ
り騒音低減の効果が少なくなるという問題や従来の多翼
ファンでは入口角度が一定となっているため、吸込流れ
が側板103側にも多く流れ込む高静圧状態で使用する
ときにおいても側板103側の入口部107aの入口角
度が流入角度と異なるため乱流騒音が発生するという問
題があった。
【0013】本発明は、上記課題を解決するもので、風
量の多い主板102側のブレード出口部108b近傍で
発生する剥離現象による乱流騒音を低減することを第1
の目的とする。
【0014】第2の目的は、静圧特性の低下および回転
数の上昇に伴う騒音の増加を防ぐことにある。
【0015】第3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。
【0016】第4の目的は、主板102側のブレード入
口部107bにおけるブレード後部への渦および渦音を
低減することにある。
【0017】第5の目的は、互いに隣接するブレード入
口部107が接近することによるブレード104におけ
る乱流騒音を低減することにある。
【0018】第6の目的は、高静圧状態での乱流騒音の
低減および大型多翼ファンなどにおける風量−静圧特性
および騒音低減の効果を維持することにある。
【0019】第7の目的は、抵抗体を通過した乱れを伴
う空気の流れがブレード入口部107に流入する際に生
じる渦音を主とした乱流騒音を低減することにある。
【0020】
【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および第2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挟むように取り付けられ
た複数のブレードを備え、前記側板から前記主板に向か
って軸方向に全羽根幅の50〜60%の部位を分割境界
とし、前記ブレードのブレード出口部を前記分割境界か
ら側板側と主板側に分割し、異なった出口角度を有する
構成とする。
【0021】また、第1および第2の目的を達成するた
めの第2の手段は、分割境界近傍のブレード出口部にお
いて、異なった出口角度を連続的に接続した連続部分を
有する構成とする。
【0022】また、第1、第2、および第3の目的を達
成するための第3の手段は、分割境界の主板側のブレー
ド出口部において、羽根外径の大小を付与することによ
り出口角度を随時変化させた構成とする。
【0023】また、第4の目的を達成するための第4の
手段は、主板と環状の側板によって挟むように取り付け
られた複数のブレードを備えたブレード入口部におい
て、前記側板から前記主板に向かって軸方向に全羽根幅
の40〜50%の部位を境界とし、前記境界から主板側
に向かうに従って羽根内径を小さくしたテーパブレード
形状を有する構成とする。
【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5の手段は、境界から主板側
に向かうに従って羽根内径を小さくしたテーパブレード
形状を有するブレードと前記テーパブレード形状の傾き
と異なった傾きのテーパブレード形状を有するブレード
を交互に配設した構成とする。
【0025】また、第1、第2、第3、第4、第5およ
び第6の目的を達成するための第6の手段は、境界から
側板側に向かうに従って羽根内径を大きくしたテーパブ
レード形状の傾きと前記境界から主板側に向かうに従っ
て羽根内径を小さくした前記テーパブレード形状の傾き
が異なった2段テーパブレード形状を有した構成とす
る。
【0026】また、第1、第2、第3、第4、第5、第
6および第7の目的を達成するための第7の手段は、2
段テーパブレードの入口部の負圧面側に曲率半径をもっ
た半円状の肉厚部ないし折り返し部を一部ないし全部配
した構成とする。
【0027】
【作用】本発明は上記した第1の手段の構成により風量
の多い主板側のブレード出口部において転向角が大きく
ならないような出口角度を設定できるので剥離現象を減
少させ乱流騒音を低減でき、側板側のブレード出口部に
おいて主板側の出口角度と異なった出口角度を設定でき
るので逆流及び静圧低下を防ぐことができる。
【0028】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流出乱れおよび乱れに伴う
乱流騒音を低減することができる。
【0029】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、舌部を通過する際ブレード主板側にお
いて干渉エネルギーが減少し干渉音(NZ音)を低減す
ることができる。
【0030】また、第4の手段の構成により風量の多い
主板側ではブレード入口部の周速が小さくなることによ
り流入空気のブレード入口部での衝突力が弱まると共に
入口角度が実際の流入角度に近づき渦および渦音を低減
することができる。
【0031】また、第5の手段の構成により第4の手段
の作用に加えて、羽根枚数を増加させた際にブレードに
隣設するブレードのテーパブレード形状の傾きを主板側
のブレード入口部が密にならないような傾きにすること
により流入速度を低減でき、静圧を増加させた状態でブ
レード枚数増加による特にブレード入口部での乱流騒音
の増加を防ぐことができる。
【0032】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、特に高静圧状態で使用する際に風量が
ブレードの側板側に多く流入することにより発生するブ
レード入口部の側板側での乱流騒音を低減でき、かつ静
圧−風量特性を維持することができる。
【0033】また、第7の手段の構成により第6の手段
の作用に加えて、抵抗体を通過した乱れた空気がブレー
ド折り返し部に流入する際、ブレード負圧面に設けた半
円状の肉厚部および折り返し部によってどの方向からも
滑らかに迎えられ、渦および渦音の発生を防ぐことがで
きる。
【0034】
【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。
【0035】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50〜60%
の部位を分割境界1としてブレード出口部108を側板
103側のブレード出口部108a(以下出口部108a
とする)と主板102側ブレード出口部108b(以下
出口部108bとする)に分割し、ブレード104のA
−Aにおける半径方向断面で示すように、側板103側
のブレード出口角度β2- Uおよび主板102側のブレー
ド出口角度β2-Lを配した構成となっている。
【0036】上記構成により、前記羽根車105を特に
高静圧状態以外で使用する時、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107b
流入し一部は前記ブレード入口部107aへ流入する。
この時、風量が多く流出する前記出口部108bにおい
て前記出口角度β2-Lが前記出口角度β2-Uよりも大きく
設定していることから転向角が小さくなり剥離現象の発
生および乱流騒音を大幅に防ぐことができる。また、前
記出口部108aでは風量の流出が少ないため前記出口
角度β2-Uを前記出口角度β2-Lより小さく設定しても剥
離現象の影響は小さく、流出状態における速度三角形よ
り流出絶対速度の周方向成分Cu2-Uが大きく得られ静
圧低下を防止できかつ逆流現象も防止できる。
【0037】なお、ブレード入口部107における入口
角度β1は風量が多く流入する前記主板102側の流入
状態の速度三角形から設定することが望ましい。
【0038】このように本発明の第1実施例の多翼ファ
ンによれば、ブレード出口部を側板側と主板側に分割
し、異なった出口角度を設定できることにより静圧の低
下を防ぎ、ブレード出口部での剥離現象および乱流騒音
の発生を大幅に防ぐことができる。
【0039】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。
【0040】図に示すように、ブレード104におい
て、分割境界1における出口部108 aの端部2および
出口部108b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。
【0041】上記構成により、前記分割境界1近傍1
a-bにおける空気の流れ5は、前記連続部分4がないと
きに懸念される前記端部2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。
【0042】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、より滑らかに流出さ
れて更に低騒音化が図れる。
【0043】このように本発明の第2実施例の多翼ファ
ンによれば、前記分割境界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。
【0044】つぎに本発明の第3実施例について図5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。
【0045】図に示すように、分割境界1から主板10
2側の出口部108bにおいて、羽根外径D2の大小を任
意に付与することにより出口角度β2-Lを最大の出口角
度βmax2-Lから最小の出口角度βmin2-Lの範囲で連続的
に変化させた構成になっている。
【0046】上記構成により、特に風量の多い主板10
2側の前記出口部108bが舌部112を通過する際、
干渉エネルギーが時間的ずれをもって分散されて発生す
るため前記舌部112とブレード104の干渉音(NZ
音)は低減されることとなる。
【0047】なお、前記羽根外径D2および前記出口角
度β2-Lの設定は風量−静圧特性を維持するために、平
均外径または平均出口角度が最大値と最小値の中間値で
あるように設計することが望ましい。
【0048】このように本発明の第3実施例の多翼ファ
ンによれば、舌部通過時のブレードとの干渉エネルギー
を分散させることで干渉音(NZ音)を低減でき、第1
実施例以上の低騒音化を図ることができる。
【0049】つぎに本発明の第4実施例について図6お
よび図7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。
【0050】図に示すように、ブレード入口部107に
おいて側板103から主板102に向かって全羽根幅の
40〜50%の部位を境界6とし、この境界6から前記
主板102側に向かうに従って羽根内径D1を小さくし
たテーパブレード形状7を有した構成となっている。
【0051】上記構成により、風量が多く流入する前記
境界6から主板102側のブレード入口部107a(以
下入口部107a)における入口角度β1-Lは側板103
側のブレード入口部107b(以下入口部107b)の入
口角度β1-U以下の大きさであり、かつ羽根内径も小さ
くしたテーパブレード形状7であることからブレード衝
突時の羽根の周速は小さくなる。よって速度三角形から
空気の流入相対速度の流入角度は前記入口角度β1-L
近づいた角度となり、流入空気の前記入口部107b
の衝突力が弱まると共にブレード背面への渦の発生およ
び渦音を低減することができる。
【0052】このように本発明の第4実施例によれば境
界6から主板側に向かって羽根内径を次第に小さくした
テーパブレード形状7を形にすることで入口部の渦によ
る乱流騒音を低減でき、第3実施例以上の低騒音化を図
ることができる。
【0053】つぎに本発明の第5実施例について図8お
よび図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。
【0054】図に示すように、テーパブレード形状7を
有したブレード104と異なった傾き(前記テーパブレ
ード形状7の最小内径よりも大きい最小内径を設定した
傾き)をもつテーパブレード形状8のブレード104が
交互に配設された構成となっている。
【0055】上記構成により、風量−静圧特性を向上さ
せるために翼枚数を増加させたときに特に風量の多い主
板102側の入口部107bでは、同じ傾きをもつ前記
テーパブレード形状7のみが配設されたときよりも前記
入口部107bが密でなくなるため通風空間9が大きく
なり、通風抵抗が軽減され流入速度が緩和されるので、
流入時の乱流騒音の増加を防ぐことができる。
【0056】なお、交互に配設されるブレードについて
は羽根の外径と内径の比が異なっても良い。
【0057】このように本発明の第5実施例によれば静
圧−風量特性を翼枚数を増やして向上させたときに懸念
される流入時の乱流騒音の増加を防ぐことができるの
で、比騒音の観点から第4実施例以上の騒音低減ができ
ることとなる。
【0058】つぎに本発明の第6実施例について図10
と図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、入口部107において境
界6から主板102側と側板103側で傾きの異なるテ
ーパブレード形状10(以下形状10とする)およびテ
ーパブレード形状11(以下形状11とする)を有した
2段テーパブレード形状13を形成する構成となってい
る。
【0060】上記構成により、特に高静圧状態で使用し
たいときブレード104に流入する軸方向での風量のア
ンバランスは緩和され境界6から側板103側にも多く
流入するようになる。このとき前記境界6から側板10
3側にも前記形状10が形成されているため入口部10
aの入口角度β1-U(10)は傾きの無いストレート形状1
2(以下形状12とする)の入口角度β1-U(12)よりも
流入角度に近づき、衝突力が弱まると共にブレード背面
への渦の発生および渦音を低減することができる。ま
た、前記形状10の傾きは前記形状11よりも傾きが小
さいため、前記入口部107が全て同一の傾きのテーパ
ブレード形状14(以下形状14とする)になっている
ときに懸念される同回転時での静圧−風量特性の低下を
防止することができる。
【0061】また、本実施例の前記形状13に対してテ
ーパブレード形状11Lと前記形状12を組み合わせた
ブレードとの静圧−風量性能差はほとんどないことを実
験により確認した。
【0062】なお、ブレード104の側断面形状におけ
る前記入口部107の稜線が、前記形状14の稜線と前
記形状11Lおよび前記形状12でなす稜線の間に位置
する曲線の稜線でなす形状13aのブレードとしてもそ
の作用効果に差異はない。
【0063】このように本発明の第6実施例によれば、
特に高静圧状態で使用する際にも風量−静圧特性を維持
した状態でブレード入口部での渦による乱流騒音を低減
でき、第5実施例以上の低騒音化を図ることができる。
【0064】つぎに本発明の第7実施例について図12
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、入口部107が負圧面側
に曲率半径をもった半円状の肉厚部15を設けた構成と
なっている。
【0066】上記構成において、フィルタを通過した流
れの乱れた空気は前記入口部107の近傍では整流化さ
れて流入していくが、前記入口部107から離れた領域
では乱れたままの状態で流入していく。このときいかな
る角度で流入しようとも前記肉厚部15により滑らかに
迎え入れられるので、前記入口部107での渦の発生お
よび乱流騒音は低減されることとなる。
【0067】なお、前記肉厚部15の曲率半径は、ブレ
ード円弧長lに対して10%以下であることが望まし
い。
【0068】また、前記肉厚部15に変えて折り返し部
16を設けてもその作用効果に差異はない。
【0069】このように本発明の第7実施例によれば、
フィルタなどの抵抗体が吸込側に配設されたときでもブ
レード入口部での渦の発生および乱流騒音を低減するこ
とができる。
【0070】
【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、風量−静圧特性を低下させずに多翼ファン
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】(a)同要部側面図 (b)同要部側面図 (c)同要部側面図
【図5】同第3実施例の側断面図および要部斜視図
【図6】同第4実施例の側断面図
【図7】同要部断面図
【図8】同第5実施例の側断面図
【図9】同要部断面図
【図10】(a)同第6実施例の側断面図 (b)同第6実施例の特性図 (c)同第6実施例の要部拡大図
【図11】同要部断面図
【図12】同第7実施例の要部断面図
【図13】従来の多翼ファンの正面図
【図14】同側断面図
【図15】同要部断面図
【図16】同要部断面図
【図17】同側断面図
【図18】同要部断面図
【図19】同要部断面図
【図20】(a)同要部側断面図 (b)同要部側断面図 (c)同特性図
【符号の説明】
1 分割境界 4 連続部分 6 境界 7 テーパブレード形状 8 テーパブレード形状 10 テーパブレード形状 11 テーパブレード形状 13 2段テーパブレード形状 15 肉厚部 16 折り返し部 102 主板 103 側板 104 ブレード 107 ブレード入口部 108 ブレード出口部 108a ブレード出口部 108b ブレード出口部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主板と環状の側板によって挟むように取
    り付けられた複数のブレードを備え、前記側板から前記
    主板に向かって軸方向に全羽根幅の50〜60%の部位
    を分割境界とし、前記ブレードのブレード出口部を前記
    分割境界から側板側と主板側に分割し、異なった出口角
    度を有する多翼ファン。
  2. 【請求項2】 分割境界近傍のブレード出口部におい
    て、異なった出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】 分割境界の主板側のブレード出口部にお
    いて、羽根外径の大小を付与することにより出口角度を
    随時変化させた請求項1または2記載の多翼ファン。
  4. 【請求項4】 主板と環状の側板によって挟むように取
    り付けられた複数のブレードを備えたブレード入口部に
    おいて、前記側板から前記主板に向かって軸方向に全羽
    根幅の40〜50%の部位を境界とし、前記境界から主
    板側に向かうに従って羽根内径を小さくしたテーパブレ
    ード形状を有する多翼ファン。
  5. 【請求項5】 境界から主板側に向かうに従って羽根内
    径を小さくしたテーパブレード形状を有するブレードと
    前記テーパブレード形状の傾きと異なった傾きのテーパ
    ブレード形状を有するブレードを交互に配設した請求項
    4記載の多翼ファン。
  6. 【請求項6】 境界から側板側に向かうに従って羽根内
    径を大きくしたテーパブレード形状の傾きと前記境界か
    ら主板側に向かうに従って羽根内径を小さくしたテーパ
    ブレード形状の傾きが異なった2段テーパブレード形状
    を有した請求項4記載の多翼ファン。
  7. 【請求項7】 2段テーパブレードのブレード入口部の
    負圧面側に曲率半径をもった半円状の肉厚部ないし折り
    返し部を一部ないし全部配してなる請求項4または請求
    項6記載の多翼ファン。
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