JP2002221192A - ターボファン - Google Patents

ターボファン

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JP2002221192A JP2001018588A JP2001018588A JP2002221192A JP 2002221192 A JP2002221192 A JP 2002221192A JP 2001018588 A JP2001018588 A JP 2001018588A JP 2001018588 A JP2001018588 A JP 2001018588A JP 2002221192 A JP2002221192 A JP 2002221192A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低速回転（低回転数）で使用しても翼通過周波
数音、２倍周波数音、３倍周波数音の周波数を高くかつ
小さくし、低速回転、すなわち低風量の送風音でもマス
キングして聴感上、翼通過周波数音が強く特徴的に聞こ
えにくくすることができる。 【解決手段】回転方向に対し後向きに湾曲傾斜している
複数の後向き翼を備えたターボファンにおいて、上記後
向き翼の枚数を、ＥｃｋｅｒｔまたはＰｆｌｅｉｄｅｒ
ｅｒの翼枚数算出式により求めた翼枚数Ｚ１の２倍以上
に設定してなることを特徴とするターボファン。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ファンの一例
である複数の後向き翼を備えたターボファンに係り、特
に、これら翼がノーズを通過する際に発生する翼通過周
波数音の低減を図ったターボファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のターボファンの翼枚数
は、少な過ぎると気流が翼面に沿わずに剥離を起こして
送風効率の低下と剥離騒音を発生させる一方、多過ぎる
と摩擦損失が増加して送風効率の低下と乱流騒音の発生
を引き起こすとされ、従来より翼枚数の最適値を与える
式が幾つか提案されている。
【０００３】
【外１】
【０００４】Ｅｃｋｅｒｔの式は以下の通りである。
【０００５】
【数３】
【０００６】また、Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒの式は以下の
通りである。
【０００７】
【数４】
【０００８】したがって、これらの数式によると、最適
な翼枚数Ｚ１，Ｚ２はファン内径Ｄ１，ファン外径Ｄ
２，翼車流路の翼入口角β１，翼出口角β２の４つの要
素でおおよそ決まる。そして求まる翼枚数は、同じ遠心
ファンではあるが前向き翼を備えたシロッコファン（多
翼ファン）に比べてかなり少なく、十数枚以下となるこ
とが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ターボファ
ンを回転させると、翼がファンケースのノーズを通過す
る際に、これらの間で圧力干渉が発生するために、後向
き翼の翼枚数と単位時間あたりの回転数（Ｎ［ｒｐｍ］
／６０）によって周波数（ｆ［Ｈｚ］＝Ｚ×Ｎ／６０）
の決まる翼通過周波数音が発生し、しばしば２倍周波数
音や３倍周波数音、それ以上の倍数音が発生する。しか
しながら、通常ターボファンは先に述べたように翼枚数
が少ない分、高速回転で使用されるため基本翼通過周波
数が高くなり、また高速回転すなわち高風量ゆえの送風
音では、それら翼通過周波数音をカバーできなくなる。
このとき、これらの周波数音は極めて高いピーク値をも
ち、しばしばターボファンのオーバオール騒音値（騒音
積分値）との差が小さいため、耳障りな音として強く特
徴的に聞こえてしまう。このような耳障りな音が顕著に
なると、このターボファンを空気調和機等の家庭用機器
に組み込む場合には商品性を大きく損うという課題があ
った。
【００１０】図６は上記数式により求められた最適翼枚
数Ｚ１の後向き翼を有する従来のターボファン１を具備
した送風機の一部切欠概略平面図である。このターボフ
ァン１はファンケーシング２内に収容され、ファンケー
シング２は空気吸込口２ａと吹出口２ｂとノーズ２ｃと
を具備している。
【００１１】ターボファン１は円板状の主板３上に、図
中矢印で示す回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した複
数の後向き翼４，４，…を、周方向に所定の間隔を置い
て立設し、主板３の中心部には図示しないモータの回転
軸を固定するためのボス部を設けており、主板３をこの
モータにより回転駆動するようになっている。
【００１２】そして、ターボファン１は、例えばファン
内径Ｄ１が６０ｍｍ、ファン外径Ｄ２が１３５ｍｍ、翼
車流路５の翼入口角β１が６０°、同翼出口角β２が４
０°のときに、後向き翼４の枚数を上記Ｅｃｋｅｒｔの
翼枚数算出式（１）より求め、この式より推奨される翼
枚数Ｚ１として１３〜１７枚に設定している。そこで、
このターボファン１は、例えば翼枚数Ｚ１を１３枚に設
定したときには、ターボファン１の回転数が４０００ｒ
ｐｍならば、基本翼通過周波数音１ｆが８６７Ｈｚ、２
倍周波数音の２ｆが１７３３Ｈｚ、３倍周波数音の２ｆ
が２６００Ｈｚとなり、これら周波数音は、図７の騒音
の周波数分析（ＦＦＴ）結果に示すように、いずれも際
立って高い周波数音となっている。このとき基本翼通過
周波数音１ｆと送風機のオーバオール騒音との騒音差が
約５ｄＢ、２倍周波数音２ｆが約７ｄＢ、３倍周波数音
３ｆが約１８ｄＢとなり、特に差が１０ｄＢよりも小さ
い基本翼通過周波数音とその２倍周波数音は、際立って
特徴的な音として聴感されてしまうという課題がある。
【００１３】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は低速回転（低回転数）で使
用しても基本翼通過周波数音、２倍周波数音、３倍周波
数音の周波数を高くかつ小さくし、低速回転、すなわち
低風量の送風音でもマスキングして聴感上、翼通過周波
数音が強く特徴的に聞こえにくくすることができるター
ボファンを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本願請求項１に係る発明
は、回転方向に対し後向きに湾曲傾斜した複数の後向き
翼を備えたターボファンにおいて、上記後向き翼の枚数
を、下記（１）式により求めた翼枚数Ｚ１の２倍以上に
設定してなることを特徴とするターボファンである。
【００１５】
【数５】
【００１６】この発明によれば、後向き翼の枚数を、Ｅ
ｃｋｅｒｔの数式である（１）式により求めた枚数の２
倍以上に設定しているので、このターボファンを低回転
数（低速回転）で使用した場合でも基本翼通過周波数音
と、２倍周波数音や３倍周波数音等の倍数音周波数を高
くかつ小さくし、低回転数すなわち低風量の送風音でも
マスキングできるので、聴感上、翼通過周波数音が強く
特徴的には聞こえにくくすることができる。
【００１７】請求項２に係る発明は、回転方向に対し後
向きに湾曲傾斜した複数の後向き翼を備えたターボファ
ンにおいて、上記後向き翼の枚数を、下記（２）式によ
り求めた翼枚数Ｚ２の２倍以上に設定してなることを特
徴とするターボファンにある。
【００１８】
【数６】
【００１９】この発明によれば、後向き翼の枚数を、Ｐ
ｆｌｅｉｄｅｒｅｒの数式である（２）式により求めた
枚数の２倍以上に設定しているので、このターボファン
を低回転数（低速回転）で使用した場合でも基本翼通過
周波数音と、２倍周波数音や３倍周波数音等の倍数音周
波数を高くかつ小さくし、低回転数すなわち低風量の送
風音でもマスキングできるので、聴感上、翼通過周波数
音が強く特徴的には聞こえにくくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図５に基づいて説明する。なお、図１，図２中同一また
は相当部分には同一符号を付している。
【００２１】図１はファンケーシングとターボファンと
を具備した送風機の一部切欠概略平面図、図２は図１の
ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。これらの図に示すよ
うにターボファン１１は渦巻状のファンケーシング１２
内に回転自在に収容され、ファンケーシング１２はその
一面（図２では上面）の中央部に、ほぼ円形の空気吸込
口１２ａを形成すると共に、その開口端縁部を内方へ折
曲してベルマウスに形成する一方、渦巻端部に空気吹出
口１２ｂを形成し、その近傍にノーズ１２ｃを形成して
いる。
【００２２】ターボファン１１は円板状の主板１３の一
面（図２では上面）上に、図１で示すターボファン１１
の回転方向に対して後向きに湾曲傾斜する複数の後向き
翼１４，１４，…を周方向に所定の間隔を置いて立設
し、各後向き翼１４の内端縁を空気吸込口１２ａのベル
マウス状開口先端縁にほぼ一致させている。ターボファ
ン１１は主板１３の周方向で隣り合う後向き翼１４，１
４同士の間隙を、空気を通す翼車流路１４ａに形成し、
この翼車流路１４ａの空気吸込口１２ａ側端部を翼入口
１４ｂに、その反対側は翼出口１４ｃに形成している。
【００２３】また、主板１３のほぼ中心部にはファンモ
ータ１５の回転軸１５ａを固定するボス等の固定部を設
けており、ファンモータ１５によりターボファン１１を
例えば図１中矢印で示す方向へ回転させることにより図
中矢印に示すように空気吸込口１２ａから空気を吸込
み、周方向で隣り合う各後向き翼１４同士間の翼車流路
１４ａを翼入口１４ｂから翼出口１４ｃへ通して空気吹
出口１２ｂから外部へ吹き出すようになっている。ま
た、このターボファン１１の回転により各後向き翼１４
がノーズ１２ｃを通過する際に、この後向き翼１４とノ
ーズ１２ｃとの間に圧力干渉が発生するために上述した
翼通過周波数音が発生し、その基本周波数音とその倍数
の周波数音が発生する。
【００２４】そして、図１に示すようにこのターボファ
ン１１のファン内径Ｄ１が６０ｍｍ、ファン外径Ｄ２が
１３５ｍｍ、各後向き翼１４の翼入口１４ｂ側端部とそ
の接線とがなす角度である翼入口角β１が６０°、各後
向き翼１４の翼出口１４ｃ側端部とその接線とがなす角
度である翼出口角β２が４０°であるときに後向き翼１
４の枚数を３１枚に設定している。すなわち、上記後向
き翼１４の枚数は、上記Ｅｃｋｅｒｔの翼枚数算出式
（１）により推奨翼枚数Ｚ１を求め、さらに、その推奨
翼枚数Ｚ１の２倍の２６〜３４枚のうちの３１枚に設定
している。
【００２５】図３はこの後向き翼１４の枚数が３１枚の
ターボファン１１の低速回転時の翼通過周波数音の周波
数分析（ＦＦＴ）結果を示すグラフである。この図３に
示すように、基本翼通過周波数音ｆが２０６７Ｈｚ、２
倍周波数音２ｆが４１３３Ｈｚ、３倍周波数音３ｆが６
２００Ｈｚであるが、２倍周波数音２ｆが大きく減衰し
てピークすら消滅している。また、２０６７Ｈｚの基本
翼通過周波数音と送風機のオーバオール騒音（騒音積分
値）との騒音差が約１２ｄＢであり、送風機全体騒音よ
りも十分に低いので、この基本翼通過周波数音が送風機
全体騒音に紛れてマスキングされる。このために、この
基本翼通過周波数音として送風機全体騒音から際立って
特徴的な音として聞こえることが殆どなくなった。
【００２６】また、上記後向き翼１４の枚数は、３１枚
に限定されるものではなく、上記Ｅｃｋｅｒｅｔ式の推
奨翼枚数Ｚ１の２倍以上の例えば４１枚でもよい。この
場合は図４で示すように基本翼通過周波数の２７３３Ｈ
ｚの音と送風機のオーバオール騒音との騒音差が約１６
ｄＢで十分に大きいので、基本翼通過周波数音が聴感上
殆ど気にならないレベルまで低下する。
【００２７】さらに、上記後向き翼１４の枚数は、上記
Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒの翼枚数算出式により求めた推奨
枚数の２倍以上でもよい。例えばターボファン１１の上
記ファン内径Ｄ１が１３５ｍｍ、ファン外径Ｄ２が６０
ｍｍ、翼車流路１４ａの翼入口角β１が６０°、翼出口
角β２が４０°であるときに、上記Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅ
ｒの翼枚数算出式（２）により求められる推奨翼枚数は
１０〜１６枚である。そこで、これをさらに２倍の２０
〜３２枚以上に選定してもよく、この場合も聴感上問題
となる翼通過周波数音を低減することができる。
【００２８】図５は上記ターボファン１１の後向き翼１
４の翼枚数と翼通過周波数音の騒音レベルとの相対関係
を示すグラフであり、後向き翼１４の翼枚数を増して行
くと、翼通過周波数音のピーク騒音値が減衰していく傾
向にあることが図６に示されている。さらにこの翼枚数
を漸次増やしていく過程で、まず３倍周波数音３ｆが減
衰し、次に２倍周波数音２ｆが減衰していくことが示さ
れている。つまり後向き翼１４の翼枚数を増やす効果と
は、周波数音が高周波数側へシフトしていきながら３倍
周波数音３ｆ、２倍周波数音２ｆが聞こえなくなった上
で、なおかつ基本翼通過周波数１ｆも小さくなって行
き、結果としてこれら周波数音が低回転数すなわち低風
量の送風音で紛れて聞こえなくなる点にある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ターボフ
ァンの後向き翼の枚数を、ＥｃｋｅｒｔまたはＰｆｌｅ
ｉｄｅｒｅｒの翼枚数算出式で求めた枚数の２倍以上に
設定したので、このターボファンを低速回転で使用する
場合でも基本翼通過周波数音と、２倍周波数音や３倍周
波数音等の倍数音周波数を高くかつ小さくし、低回転数
すなわち低風量の送風音でもマスキングできるので、聴
感上、翼通過周波数音が強く特徴的には聞こえにくくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボファンを具備
した送風機の一部切欠概略平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１で示す翼枚数が３１枚のターボファンが４
０００ｒｐｍで回転したときの周波数分析（ＦＦＴ）結
果を示すグラフ。
【図４】翼枚数が４１枚のターボファンが４００ｒｐｍ
で回転したときのＦＦＴ結果を示すグラフ。
【図５】翼枚数と翼通過周波数音の騒音レベルとの相対
関係を示すグラフ。
【図６】従来のターボファンを具備した送風機の一部切
欠概略平面図。
【図７】図６で示す従来のターボファンの４０００ｒｐ
ｍで回転したときのＦＦＴ結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１１ ターボファン １２ ファンケーシング １２ａ 空気吸込口 １２ｂ 空気吹出口 １２ｃ ノーズ １３ 主板 １４ 後向き翼 １４ａ 翼車流路 １５ ファンモータ １５ａ ファンモータの回転軸 Ｄ１ ファン内径 Ｄ２ ファン外径 β１ 翼入口角 β２ 翼出口角

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転方向に対し後向きに湾曲傾斜した複
    数の後向き翼を備えたターボファンにおいて、 上記後向き翼の枚数を、下記（１）式により求めた翼枚
    数Ｚ１の２倍以上に設定してなることを特徴とするター
    ボファン。 【数１】
  2. 【請求項２】 回転方向に対し後向きに湾曲傾斜した複
    数の後向き翼を備えたターボファンにおいて、 上記後向き翼の枚数を、下記（２）式により求めた翼枚
    数Ｚ２の２倍以上に設定してなることを特徴とするター
    ボファン。 【数２】
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100439718C (zh) * 2005-06-02 2008-12-03 本田技研工业株式会社 用于气冷式内燃机的多叶式风扇
JP2013019288A (ja) * 2011-07-08 2013-01-31 Oriental Motor Co Ltd 遠心型羽根車
KR20190020619A (ko) 2017-08-21 2019-03-04 린나이코리아 주식회사 원심식 팬

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KR20190020619A (ko) 2017-08-21 2019-03-04 린나이코리아 주식회사 원심식 팬
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