JP2006125229A - シロッコファン - Google Patents

Abstract

【課題】ブレード枚数の増加に伴い、ＮＺ音（回転数×ブレード枚数）に起因する騒音が増大する傾向にある。また、回転数の小さい領域では逆効果となり、送風性能の低下、騒音上昇に繋がることになる。
【解決手段】シロッコファンのブレード７の吸込み部（上部）において、反り線（キャンバーライン）の先端（リーディング・エッジ）をある断面から（吸込み面）最上面に向い徐々に短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としたことによるものである。もう１つの手段として、シロッコファンにあって、ブレードの肉厚分布が、途中に段差または折れ曲がり面１５を設けたものであり、ブレードの肉厚が、最大肉厚位置から外側に向かって徐々に細くなる途中で、急激に細くなる部分（段差または折れ曲がり面）を有する事である。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば空気調和機等に用いられる多翼遠心ファンであるシロッコファンに関するものである。

従来のシロッコファンのブレード形状について、特許文献１に記載の内容を図１２から図１３を用いて説明する。吸込口を形成するベルマウス状の吸込オリフィス２と吹出口４を有する渦巻き状のスクロールケース３の内部に、回転軸１２に垂直な主板５と環状の側板６によって挟むように取り付けられた複数のブレード７を備え、インデューサ内径Ｄｉｉがファン外径に比０．６以下であり、ブレード７の枚数より少ないインデューサ部８を備えた多翼ファン１を有する構成にされている。

静圧、風量を得るためにモーター１１により多翼ファン１が回転するとき、スクロールケース３に備えられた吸込口を形成するベルマウス状の吸込オリフィス２より流入した気流９は、多翼ファン１のインデューサ部８、ブレード７を通り多翼ファン１より流出し、渦巻き状の渦巻き状のスクロールケース３を介して吹出口４より吹出される。そこで多翼ファン１にインデューサ部８を設けることで、吸込みオリフィス２より流入した気流９を、ブレード流入部１０まで乱れを抑制しながら導くことができシロッコファンの騒音が低減できるとともに、多翼ファン１の限られた空間の中で、インデューサ内径Ｄｉｉがファン外径Ｄに比し０．６以下になるようインデューサ部８の形状を大きくすることで、気流９のインデューサ部８への負荷を大きくし仕事量の増大が図れる。

もう１つの従来のシロッコファンについて、特許文献２に記載の内容を図１４及び図１５を用いて説明する。各々の従来のシロッコファンの送風羽根７の斜視図及びその断面図である。突起１３が逆風羽根７の正圧面側の表面７ａに、回転軸と略平行に配置されている。シロッコファンの羽根車が回転している時、送風羽根７の表面を気流９がながれている。気流９は突起１３を回り込むように流れ、この時突起後方に微小な剥離渦流れ１４が発生する。この渦流れは多数発生するが、単独の大きな剥離渦の発生を防ぐことができ、広帯域周波数騒音を低下させることができる。
特許第３５１６９０９号公報 特開２００１−２６３２９５号公報

しかしながら、特許文献１の従来の形状では、インデューサ部８がブレード７の機能を有する事になり、ブレード枚数の増加する作用がなされる。そのため、ＮＺ音（回転数×ブレード枚数）に起因する騒音が増大する傾向にある。

また、特許文献２の従来の形状では、遠心ファンの回転数の小さい領域においては、突起１３による剥離が大きくなり全体の乱れに影響を及ぼすことがある。すなわち、回転数の小さい領域（風量の小さい領域）では逆効果となり、送風性能の低下、騒音上昇に繋がることになる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ブレード上部での基本断面形状を正確に規定しすると同時に、ブレード面での剥離を抑制して風量性能の向上と騒音の低減を図るシロッコファンを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のシロッコファンは、電動機のシャフトと契合するボスと、前記ボスを中央部に配置した主板と、吸い込み部を規定するとオリフィスと、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンにあって、前記主板に配設された前記ブレードの上部において、反り線（キャンバーライン）の先端（リーディング・エッジ）をある断面から最上面に向い徐々に短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としたものである。すなわち、スクロールケーシングで囲まれており、羽根枚数を多く有する遠心ファンで、ブレード形状の内周側、吸込み側において、吸込み方向に向けて徐々に弦長を短くしていく形状である。

もう１つの手段として、上記シロッコファンにあって、ブレードの肉厚分布が、途中に段差または折れ曲がり面を設けたものである。すなわち、ブレードの肉厚が、最大肉厚位置から外側に向かって徐々に細くなる途中で、急激に細くなる部分（段差または折れ曲がり面）を有する事である。

本発明のシロッコファンは、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンにあって、前記主板に配設された前記ブレードの上部において、反り線（キャンバーライン）の先端（リーディング・エッジ）をある断面から最上面に向い徐々に弦長を短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としたことを特徴とする、シロッコファンである。このブレードの内周側、吸込み側において、吸込み方向に向けて徐々に短くしていく形状である。すなわち、ブレード先端からの吸込み風量を向上させることにより、ファンとして送風性能が向上する。また、吸込み部での衝突が減少して、騒音低減に繋がる。

第１の発明は、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンにあって、前記主板に配設された前記ブレードの上部において、反り線（キャンバーライン）の先端（リーディング・エッジ）をある断面から最上面に向い徐々に弦長を短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としたことを特徴とする、シロッコファンである。このブレードの内周側、吸込み側において、吸込み方向に向けて徐々に短くしていく形状である。すなわち、ブレード先端からの吸込み風量を向上させることにより、ファンとして送風性能が向上する。また、吸込み部での衝突が減少して、騒音低減に繋がる。

第２の発明は、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードにおいて、縦断面形状すなわちブレードの最上面を円弧または略楕円のアール形状にすることにより、吸込み流れの抵抗低減して、さらなる送風性能の向上を得る。また、前縁部での剥離を抑制して低騒音化を図ることができる。

第３の発明は、吸込み部を規定するオリフィス部において、その内径を前記シロッコファンのブレードの最上面の先端（リーディング・エッジ）の径に合わせることにより、吸込み流れを円滑な状態でファンに流れ込み、乱流騒音を低減して低騒音化を図ることができる。

第４の発明は、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンに
あって、前記ブレードの肉厚分布が、途中に段差または折れ曲がり面を設ける。すなわち、ブレードの肉厚が、最大肉厚位置から外側に向かって徐々に細くなる途中で、急激に細くなる部分（段差または折れ曲がり面）を有する事である。この段差にあって、ブレード面上に小さな乱れを生成して大きな剥離を起こさず、失速領域を減少させることができ、風量性能を向上させることができる。

第５の発明は、前記ブレードの肉厚が、最大肉厚位置から外側に向かって徐々に細くなる途中で、急激に細くなる部分（段差または折れ曲がり面）を圧力面と負圧面に設けることにより、両者で発生する剥離を抑制することができる。これによって、ブレード両面での失速領域を減少させることができ、風量性能を向上させることができる。

第６の発明は、前記ブレードの肉厚が、ブレードの段差または折り曲がり面を弦長の内側から６０％〜９５％の箇所（最も剥離の発生し易い領域）に設けることにより、著しく失速領域を抑制させて、顕著に風量性能を向上させることができる。

第７の発明は、前記シロッコファンのブレードの外周端がアール形状であることを特徴とするものであり、羽根後縁から発生する後流乱れを抑制するものである。すなわち、ブレード面上の段差または折り曲がり面で剥離を抑制するが、逆に小さな乱れが発生するため、その乱れを外終端で円滑に合流させることにより失速を抑制して風量性能を向上させる。

第８の発明は、前記シロッコファンのブレードの最上面の外周部を囲むリングを、各ブレードの外周の内側、各ブレードの高さの内側に入れ込むことにより、実質最大直径及び高さを小さくする事ができる。すなわち、送風機本体のコンパクト化を図ることができる。また、逆に同じ大きさのケーシングであれば、直径と高さを大きくすることができる。すなわち、同じサイズのケーシング（送風機）、大風量及び低騒音化を図ることができる。

（実施の形態１）
本願発明の第１の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるシロッコファンの羽根車の正面図を、図１（ｂ）は同シロッコファンの羽根車の平面図、図２は同シロッコファンの羽根車のブレードであり図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図を重ねて描いた模式図である。

図１の主板３の外周部に垂直に取り付けたブレード７において、反り線（キャンバーライン）の先端ＬＥ（リーディング・エッジ）をＡ−Ａ断面から最上面（Ｄ−Ｄ断面図）に向い徐々に短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としている。

図３に示すように、静圧、風量を得るためにモーター１１により多翼ファン１が回転するとき、スクロールケース３に備えられた吸込口を形成するベルマウス状の吸込オリフィス２より流入した気流９は、多翼ファン１のインデューサ部１４、ブレード７を通り多翼ファン１より流出し、渦巻き状のスクロールケース３を介して吹出口４より吹出される。

オリフィス２より流入した気流９はファン１に流入する時、吸込み部は大きく風量性能は向上する。また、オリフィス２より流入した気流９は乱れが大きいため、ブレード７の前縁までの距離を延長する事により、乱れを減衰させて低騒音化を図ることができる。さらに、その他の領域では静圧を向上させるため、ブレード７の弦長を通常の通り長くしておく。

（実施の形態２）
本願発明の第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。図４は本発明の第２の実施の形態におけるシロッコファンの羽根車のブレードの縦断面図である。図４に示すように、ブレード７の最上面を円弧または略楕円のアール形状１５にすることにより、吸込み流れの抵抗を低減して、さらなる送風性能の向上を得る。また、前縁部での剥離を抑制して低騒音化を図ることができる。

（実施の形態３）
本願発明の第３の実施の形態について、シロッコファンとオリフィスの関係を示した図５を用いて説明する。オリフィス２の吸込み部の内径を、ブレード７の最上部の前縁先端の内径に合わせる。すなわち、オリフィス２から吸込まれ空気は、上から見た投影面において、すべて前記インデューサ部１４を通過することになる。これにより、吸込み流れを円滑な状態でファンに流れ込み、乱流騒音を低減させて低騒音化を図ることができる。

（実施の形態４）
本願発明の第４の実施の形態について、図６の斜視図、図７（ａ）の側面図、図７（ｂ）の断面図、図８のブレード１個の断面図、を用いて説明する。ここで、図７（ｂ）は図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
シロッコファン前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレード７と、ブレード７の外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシング５で構成されているシロッコファン１にあって、図８に示すようにブレード７の前縁からの肉厚分布が、途中に段差または折れ曲がり面１５を設ける。すなわち、ブレード７の肉厚が、最大肉厚位置から外側に向かって徐々に細くなる途中で、急激に細くなる部分（段差または折れ曲がり面）１５を有する事である。これは、図６の斜視図、図７の正面図では、段差１５が直線として指示されている。この段差１５によって、翼面に沿う流れが大きな剥離を起こさず、失速領域を減少させることができ風量性能を向上させることができる。

（実施の形態５）
本願発明の第５の実施の形態について、第４の実施の形態の段差１５を翼の負圧面、圧力面の両者に設けるものであり、図面及び説明は第４の実施の形態に類似するため省略する。

（実施の形態６）
本願発明の第６の実施の形態について、図９に示すようにブレード断面の段差または折り曲がり面１５を弦長の内側から６０％〜９５％の箇所（最も剥離の発生し易い領域）に設ける。これは、この領域において剥離が最も起こりる頻度が高いためである。このことにより、著しく失速領域を抑制させて、顕著に風量性能を向上させることができる。

（実施の形態７）
本願発明の第７の実施の形態について、図１０に示すようにブレード断面の段差または折り曲がり面を有すると同時に、ブレードの外周端１０をアールにすることを特長とする。これは、ブレード面上の段差または折り曲がり面１５で剥離を抑制するが、逆に小さな乱れが発生するため、その乱れを外終端（後縁）１０で円滑に合流させることにより失速を抑制して風量性能を向上させる。

（実施の形態８）
本願発明の第８の実施の形態について、図１１（ａ）（ｂ）の正面図、側面図に示すように羽根車のブレード７を保持するため、上部にリング６を設けて固定する。このリング６を羽根車の外周１０の内部に入れ込み、羽根車の外径を最大限に大きくすることができ
る。また、リング６をブレード７の最上端１６より下部に入れ込むことにより、羽根高さを最大限に高くすることができる。すなわち、リング６による羽根車の外径と高さの制約を取り除くことができ、ケーシング内で最大限の外径と高さを有する羽根車を用いることができ、送風性能を向上することができる。

以上のように、本発明にかかるシロッコファンは、送風性能の向上及び騒音の低減が可能となる空気調和機に搭載されている遠心型送風機等の用途に適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるシロッコファンにおける羽根車の正面図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるシロッコファンにおける羽根車の平面図 本発明の実施の形態１におけるシロッコファンにおけるブレードのＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図を重ねた模式図 本発明の実施の形態１におけるシロッコファンとケーシングの平面図 本発明の実施の形態２におけるシロッコファンのブレードの縦断面図 本発明の実施の形態３におけるシロッコファンとオリフィスの関係を示す平面図 本発明の実施の形態４におけるシロッコファンの斜視図 （ａ）本発明の実施の形態４におけるシロッコファンの側面図（ｂ）本発明の実施の形態４におけるシロッコファンのＦ−Ｆ断面図 本発明の実施の形態４におけるシロッコファンのブレード１個の断面図 本発明の実施の形態６におけるシロッコファンのブレード１個の断面図 本発明の実施の形態７におけるシロッコファンのブレード１個の断面図 （ａ）本発明の実施の形態８におけるシロッコファンの正面図（ｂ）本発明の実施の形態８におけるシロッコファンの平面図 従来のシロッコファンの断面図 従来のシロッコファンの平面図 従来のシロッコファンにおけるブレードの斜視図 従来のシロッコファンにおけるブレードの模式図

符号の説明

１ 多翼ファン
２ 吸込オリフィス
３ スクロールケース
４ 吹出し口
５ 主板
６ 側板（リング）
７ ブレード
８ インデューサ
９ 気流
１０ 外周
１１ モータ
１２ 主板
１３ 突起
１４ ブレード・インデューサ
１５ 段差
１６ ブレード最上端

Claims (8)

1. 電動機のシャフトと係合するボスと、前記ボスを中央部に配置した主板と、吸い込み部を規定するとオリフィスと、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンにあって、前記主板に配設された前記ブレードの上部において、反り線（キャンバーライン）の先端（リーディング・エッジ）をある断面から最上面に向い徐々に短くして、側面からみた上部前縁先端形状を略円弧または略楕円形状としたことを特徴とするシロッコファン。
2. 前記シロッコファンのブレードの縦断面形状において、ブレードの最上面を円弧または略楕円のアール形状としたことを特徴とする請求項１記載のシロッコファン。
3. 前記吸込み部を規定するオリフィス部において、その内径を前記シロッコファンのブレードの最上面の先端（リーディング・エッジ）の径に合わせることを特徴とする、請求項１及び２に記載のシロッコファン。
4. 電動機のシャフトと契合するボスと、前記ボスを中央部に配置した主板と、吸い込み部を規定するとオリフィスと、前記主板の外周部に垂直に取り付けたブレードと、ブレードの外周部を取り囲み吹きだし部を規定するスクロールケーシングで構成されているシロッコファンにあって、前記主板に配設された前記ブレードの肉厚分布が、途中に段差または折れ曲がり面を設けたことを特徴とするシロッコファン。
5. 前記段差または折り曲がり面を前記各ブレードの両面に設けたことを特徴とする請求項４記載のシロッコファン。
6. 前記シロッコファンのブレードの段差または折り曲がり面を、弦長の内側から６０％〜９５％の箇所にあることを特徴とする請求項４または５に記載のシロッコファン。
7. 前記シロッコファンのブレードの外周端がアール形状であることを特徴とする請求項４から６いずれか１項に記載のシロッコファン。
8. 前記シロッコファンのブレードの最上面の外周部を囲むリングを、各ブレードの外周の内側、各ブレードの高さの内側に入れ込むことを特徴とする請求項４から７いずれか１項に記載のシロッコファン。

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