JP2011226410A - 多翼ファン - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜羽根を有する多翼ファンにおいて、ファン効率の低下を抑制するとともに、騒音が生じるのを抑制する。
【解決手段】各前向き羽根８３は、回転軸Ｓから後縁８５ｒまでの距離が回転軸Ｓの軸方向においてほぼ一定であり、回転軸Ｓから前縁８５ｆまでの距離が回転軸Ｓの軸方向の一方側から回転軸Ｓの軸方向の他方側に向かうにつれて小さくなる第１羽根８５と、この第１羽根８５よりも回転方向Ｄの前方に配置され、前縁８７ｆが第１羽根８５の前縁８５ｆよりも半径方向外側に位置し、後縁８７ｒが第１羽根８５の後縁８５ｒよりも半径方向外側に位置し、前縁８７ｆ側の部位が第１羽根８５の後縁８５ｒ側の部位と所定の隙間をあけた状態で回転方向Ｄに対向する第２羽根８７と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば空気調和機などに用いられる多翼ファンに関する。

従来から、例えば空気調和機の送風機として多翼ファンが用いられている。この多翼ファンは、ファンモータにより回転する羽根車と、空気吸込口及び空気吹出口を有し、前記羽根車を収容するケーシングとを備えている。羽根車は、円盤状の主板と、この主板に対して軸方向に対向する位置に配置され、羽根車内への空気の流入口となる円環状の側板と、この側板と前記主板との間に回転方向に沿って配列された複数の前向き羽根とを備えている。

この多翼ファンでは、ファンモータが駆動して羽根車が回転すると、ケーシングの空気吸込口からケーシング内に空気が吸い込まれる。ケーシングの内部に吸い込まれた空気は、羽根車の前記流入口（円環状の側板の開口）を通じて羽根車の回転軸の軸方向に沿って羽根車内に送られ、さらに半径方向外側に送られて羽根同士の隙間を通過し、前記空気吹出口からケーシングの外部に吹き出される。このような多翼ファンにおいては、ケーシング内を空気が流れる際に騒音が生じやすいという問題があるとともに、ファン効率を向上させることが望まれている。

例えば特許文献１には、回転軸から各前向き羽根の前縁（内縁）までの距離が前記側板側から前記主板側に向かうにつれて小さくなる傾斜羽根を有する羽根車が開示されている。すなわち、この羽根車では、各前向き羽根の翼弦長が前記側板側から前記主板側に向かうにつれて大きくなる。特許文献１には、この羽根車を備えていることにより、高効率で低騒音の多翼ファンを提供することができる、と記載されている。

各前向き羽根を上記のような傾斜羽根にすることにより、流速の大きな主板側において各前向き羽根の翼弦長を大きくすることができる。翼弦長が大きくなると、各前向き羽根の羽根入口角を調整する自由度が増すので、各前向き羽根の羽根入口角を各前向き羽根への空気の流入角度に近づけることも可能になる。これにより、各前向き羽根に空気を滑らかに流入させることができるので、各前向き羽根の負圧面の内縁側の部位において空気が剥離するのを抑制することができる。

特開２０００−１４５６９３号公報

しかしながら、特許文献１の羽根車のように湾曲形状を有する前向き羽根において翼弦長が大きくなると、各前向き羽根の負圧面において前縁側の部位と後縁側の部位との角度差が大きくなる。このように前記角度差が大きくなると、各前向き羽根の負圧面の後縁側の部位において空気の剥離が生じやすくなるという新たな問題が生じる。負圧面の後縁側の部位において空気の剥離が生じると、ファン効率が低下するとともに、騒音の原因にもなる。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、傾斜羽根を有する多翼ファンにおいて、ファン効率の低下を抑制するとともに、騒音が生じるのを抑制することにある。

本発明の多翼ファンは、回転方向（Ｄ）に沿って配列された複数の前向き羽根（８３）を有し、回転軸（Ｓ）の軸方向の一方側から前記軸方向に沿って空気が流入し、この空気が前記前向き羽根（８３）同士の隙間を通過して半径方向外側に流出するように構成された羽根車（１１）を備えている。各前向き羽根（８３）は、前記回転軸（Ｓ）から後縁（８５ｒ）までの距離が前記軸方向においてほぼ一定であり、前記回転軸（Ｓ）から前縁（８５ｆ）までの距離が前記回転軸（Ｓ）の軸方向の前記一方側から前記回転軸（Ｓ）の軸方向の他方側に向かうにつれて小さくなる第１羽根（８５）と、前記第１羽根（８５）よりも前記回転方向（Ｄ）の前方に配置され、前縁（８７ｆ）が前記第１羽根（８５）の前記前縁（８５ｆ）よりも半径方向外側に位置し、後縁（８７ｒ）が前記第１羽根（８５）の前記後縁（８５ｒ）よりも半径方向外側に位置し、前縁（８７ｆ）側の部位が前記第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）側の部位と所定の隙間をあけた状態で前記回転方向（Ｄ）に対向する第２羽根（８７）と、を含む。

この構成では、各前向き羽根（８３）が前記第１羽根（８５）と前記第２羽根（８７）とを含むので、ファン効率の低下を抑制できるとともに、騒音が生じるのを抑制することができる。すなわち、各前向き羽根（８３）は、第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）側の部位が第２羽根（８７）の前縁（８７ｆ）側の部位と所定の隙間をあけた状態で回転方向（Ｄ）に対向しているので、第１羽根（８５）の正圧面（８５ｐ）に沿って流れる空気の一部が前記隙間を通過する。そして、この隙間を通過した高速の空気（隙間流）は、第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）側に流れ込む。これにより、第１羽根（８５）の負圧面（８５ｎ）に沿って流れる空気（主流）は、第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）を過ぎて第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）に沿って流れる際に高速の前記隙間流によって第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）に沿って案内されるので、安定した流れとなる。その結果、第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）の後縁（８７ｒ）側の部位において空気の剥離が生じるのを抑制することができる。

また、この構成では、第１羽根（８５）を傾斜羽根としているので、回転軸（Ｓ）の軸方向の前記他方側（空気の流入口とは反対側）の流速の大きな領域において各前向き羽根の翼弦長を大きくすることができる。翼弦長が大きくなると、第１羽根（８５）の羽根入口角を調整する自由度が増すので、この羽根入口角を第１羽根（８５）への空気の流入角度に近づけることも可能になる。これにより、各第１羽根（８５）の負圧面（８５ｎ）の前縁（８５ｆ）側の部位において空気が剥離するのを抑制することもできる。

以上のことから、この構成では、前記傾斜羽根を有する多翼ファンにおいて、各前向き羽根（８３）の前縁側の部位（すなわち、第１羽根（８５）の前縁（８５ｆ）側の部位）と各前向き羽根（８３）の後縁側の部位（すなわち、第２羽根（８７）の後縁（８７ｒ）側の部位）との角度差を大きくした場合であっても、前縁側の部位及び後縁側の部位の両方において空気の剥離を抑制することができる。これにより、ファン効率の低下を抑制できるとともに、騒音が生じるのを抑制することができる。

また、本発明の好ましい構成では、前記第１羽根（８５）の翼弦長が前記第２羽根（８７）の翼弦長よりも大きい。

この構成では、第１羽根（８５）の前縁（８５ｆ）における羽根入口角を第１羽根（８５）への空気の流入角度により近づけることができる。また、第１羽根（８５）の翼弦長が大きくなることにより、羽根車１１の回転時においてより円滑な昇圧が可能になるので、ファン効率を向上させることができる。

また、本発明の好ましい構成では、前記第２羽根（８７）の前記前縁（８７ｆ）と前記第１羽根（８５）の正圧面（８５ｐ）との距離（Ｂ）は、前記第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）と前記第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）との距離（Ａ）よりも大きい。

この構成では、第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）側の部位と第２羽根（８７）の前縁（８７ｆ）側の部位との間の前記所定の隙間において、空気の入口側の開口幅である距離（Ｂ）よりも空気の出口側の開口幅である距離（Ａ）の方が小さいので、前記所定の隙間に流入した空気が前記隙間から流出するときの風速をより高めることができる。これにより、第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）側により高速の隙間流を流し込むことができるので、第１羽根（８５）の負圧面（８５ｎ）に沿って流れる空気（主流）が、第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）を過ぎて第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）に沿って流れる際に、より安定した流れとなる。

また、本発明の好ましい構成では、前記第２羽根（８７）は、負圧面（８７ｎ）が凸状に湾曲した形状を有し、前記第１羽根（８５）の前記後縁（８５ｒ）側の部位は、前記第２羽根（８７）に沿って湾曲した形状を有し、前記第１羽根（８５）の前縁（８５ｆ）側の部位は、平板状の形状を有している。

また、本発明の好ましい構成では、前記第１羽根（８５）及び前記第２羽根（８７）は、厚みがほぼ一定の薄板形状を有しているので、羽根車（１１）を軽量化することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ファン効率の低下を抑制できるとともに、騒音が生じるのを抑制することができる。

（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る多翼ファンを示す正面図であり、（Ｂ）は、前記多翼ファンの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 前記実施形態に係る多翼ファンの前向き羽根を示す図であって、（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、（Ｂ）は、図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図であり、（Ｃ）は、図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図である。 前記多翼ファンにおける前記前向き羽根と回転軸との位置関係を示している。 （Ａ）〜（Ｃ）は、前記実施形態に係る多翼ファンと従来の多翼ファンの騒音レベルを比較したグラフである。 （Ａ）は、前記実施形態の変形例１に係る多翼ファンを示す断面図であり、（Ｂ）は、前記実施形態の変形例２に係る多翼ファンを示す断面図である。 前記実施形態の変形例３に係る多翼ファンを示す断面図である。 変形例３に係る多翼ファンの羽根車を示す分解立体図である。 （Ａ）は、前記実施形態の変形例４に係る多翼ファンを示す断面図であり、（Ｂ）は、変形例４の多翼ファンにおける羽根車とベルマウスとの間の空気の流れを示す概略図であり、（Ｃ）は、図１（Ｂ）の前記実施形態の多翼ファンにおける羽根車とベルマウスとの間の空気の流れを示す概略図である。 （Ａ）は、従来の多翼ファンの一例を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＢ−ＸＢ線断面図であり、（Ｃ）は、従来の多翼ファンの他の例を示す断面図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）のＸＤ−ＸＤ線断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る多翼ファンについて図面を参照して説明する。図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示すように、本実施形態の多翼ファン１０は、渦巻形ケーシング１７と、この渦巻形ケーシング１７内に収容された羽根車１１と、この羽根車１１に接続されたモータ９３とを備えている。図２では、モータ９３の図示を省略している。

渦巻形ケーシング１７は、羽根車１１を収容するケーシング本体１７１と、このケーシング本体１７１から空気の吐出方向Ｔに突出する吐出管部１７２とを有している。吐出管部１７２は、ケーシング本体１７１と連通しており、空気の吐出方向Ｔの端部に吐出口１９を有している。渦巻形ケーシング１７は、羽根車１１の回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側及び背面Ｒ側にそれぞれ配設された一対の側板４１と、これらの側板４１の間に配設された胴板４３とを有している。

図１（Ａ）に示すように、各側板４１は、側壁部４１１と、管壁部４１２とを有している。一方の側壁部４１１は、回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側の側部を覆い、他方の側壁部４１１は、背面Ｒ側の側部を覆っている。これら一対の側壁部４１１は、ケーシング本体１７１の両側の側壁を構成している。前記軸方向の両側に位置する一対の管壁部４１２は、各側壁部４１１から吐出方向Ｔにそれぞれ延設されており、吐出管部１７２の両側の側壁を構成している。

胴板４３は、周壁部４３１と、内側管壁部４３２と、外側管壁部４３３とを有している。周壁部４３１は、一対の側壁部４１１の間において羽根車１１の周囲に沿って配設されており、ケーシング本体１７１の周壁を構成している。内側管壁部４３２は、周壁部４３１における回転方向Ｄの基端側の部位から吐出方向Ｔに延設されており、吐出管部１７２の内側の壁を構成している。外側管壁部４３３は、周壁部４３１における回転方向Ｄの先端側の部位から吐出方向Ｔに延設されており、吐出管部１７２の外側の壁を構成している。

したがって、ケーシング本体１７１は、各側板４１の側壁部４１１と、胴板４３の周壁部４３１とにより構成されており、吐出管部１７２は、各側板４１の管壁部４１２と、内側管壁部４３２と、外側管壁部４３３とにより構成されている。また、吐出口１９は、吐出方向Ｔの端部における内側管壁部４３２の縁部、外側管壁部４３３の縁部、及び一対の管壁部４１２の各縁部によって形成されている。

図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示すように、渦巻形ケーシング１７は、正面Ｆ側の側板４１に設けられたベルマウス９１を有している。このベルマウス９１は、羽根車１１に対して正面Ｆ側に対向配置されている。ベルマウス９１は、ケーシング１７内へ空気を吸い込む吸込口となる略円形の開口を有し、空気を羽根車１１に案内する役割を果たす。図２に示すように、ベルマウス９１の内周面９１ａは、その内径が正面Ｆ側から背面Ｒ側に向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。同様に、ベルマウス９１の外周面９１ｂは、その外径が正面Ｆ側から背面Ｒ側に向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。

図３（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、この断面の位置は、前向き羽根８３における回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側の端部近傍である。図３（Ｂ）は、図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図であり、この断面の位置は、前向き羽根８３における回転軸Ｓの軸方向のほぼ中央である。図３（Ｃ）は、図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図であり、この断面の位置は、前向き羽根８３における回転軸Ｓの軸方向の背面Ｒ側の端部近傍である。

図１（Ａ），（Ｂ）、図２及び図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、羽根車１１は、背面Ｒ側の側壁部４１１に対向して配置された円盤状の主板８２と、回転方向Ｄに沿って配列された複数の前向き羽根８３と、これらの前向き羽根８３の正面Ｆ側の端部に連結されたリング部８４とを有している。各前向き羽根８３の背面Ｒ側の端部は主板８２につながっている。主板８２は、円盤状の主板本体９８と、この主板本体９８の中心から正面Ｆ側に突出するハブ９７とを有している。

各前向き羽根８３は、第１羽根８５と第２羽根８７とを含む。図２に示すように、第１羽根８５は、回転軸Ｓから後縁（半径方向外側の縁）８５ｒまでの距離が前記軸方向においてほぼ一定である。すなわち、第１羽根８５の後縁８５ｒは、回転軸Ｓの軸方向にほぼ平行である。

また、第１羽根８５は、回転軸Ｓから前縁（半径方向内側の縁）８５ｆまでの距離が回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側から背面Ｒ側に向かうにつれて小さくなる傾斜羽根である。すなわち、第１羽根８５の前縁８５ｆは、回転軸Ｓに対して傾斜している。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１羽根８５における前縁８５ｆから後縁８５ｒまでの長さ（翼弦長）Ｌ１は、正面Ｆ側から背面Ｒ側に向かうにつれて大きくなっている（図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）の順に大きくなっている。）。

第２羽根８７は、第１羽根８５よりも回転方向Ｄの正面に配置されている。第２羽根８７の前縁（半径方向内側の縁）８７ｆは、第１羽根８５の前縁８５ｆよりも半径方向外側に位置している。また、第２羽根８７の後縁（半径方向外側の縁）８７ｒは、第１羽根８５の後縁８５ｒよりも半径方向外側に位置している。第２羽根８７の前縁８７ｆ側の部位は、第１羽根８５の後縁８５ｒ側の部位と所定の隙間をあけた状態で回転方向Ｄに対向している。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２羽根８７における前縁８７ｆから後縁８７ｒまでの長さ（翼弦長）Ｌ２は、回転軸Ｓの軸方向に沿ってほぼ一定である。

図２に示すように、第１羽根８５の前縁８５ｆの正面Ｆ側の端部近傍は湾曲した形状を有しており、第１羽根８５の前縁８５ｆの他の部位は平板状（断面が直線状）の形状を有している。第１羽根８５の翼弦長Ｌ１は、少なくとも第１羽根８５の背面Ｒ側の端部近傍の位置（図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線の位置）において第２羽根８７の翼弦長Ｌ２よりも大きい。また、第１羽根８５の翼弦長Ｌ１は、前向き羽根８３における回転軸Ｓの軸方向のほぼ中央の位置（図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線の位置）よりも背面Ｒ側の部位において第２羽根８７の翼弦長Ｌ２よりも大きいのが好ましい。さらに、第１羽根８５の翼弦長Ｌ１は、第１羽根８５の背面Ｒ側の端部近傍の位置において、翼弦長Ｌ２の２倍よりも大きく、翼弦長Ｌ２の４倍よりも小さい範囲のあるのがより好ましい。

図４は、前向き羽根８３と回転軸Ｓとの位置関係を示している。図４中の円弧Ａ１は、回転時に第１羽根８５の前縁８５ｆが通る位置であり、円弧Ａ２は、回転時に第２羽根８７の前縁８７ｆが通る位置であり、円弧Ａ３は、回転時に第２羽根８７の後縁８７ｒが通る位置である。円弧Ａ１，Ａ２，Ａ３は回転軸Ｓを中心としている。

図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４に示すように、第２羽根８７は、負圧面８７ｎが凸状に湾曲し、正圧面８７ｐが凹状に湾曲した形状を有している。第１羽根８５は、第２羽根８７の湾曲形状に沿って湾曲する後縁８５ｒ側の部位と、平板形状の前縁８５ｆ側の部位とを有している。第１羽根８５における湾曲形状の部位は、第２羽根８７に回転方向Ｄに対向する部位である。平板形状の前縁８５ｆ側の部位は、第２羽根８７の前縁８７ｆよりも半径方向内側の部位、すなわち図４の円弧Ａ２よりも半径方向内側の部位である。

第１羽根８５及び第２羽根８７は、厚みがほぼ一定の薄板形状を有している。第１羽根８５の後縁８５ｒ及び第２羽根８７の後縁８７ｒは、先細形状を有している。第１羽根８５の先細形状の部分は、第２羽根８７に回転方向Ｄに対向する部位の全部又は一部である。

図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２羽根８７の前縁８７ｆと第１羽根８５の正圧面８５ｐとの距離Ｂは、第１羽根８５の後縁８５ｒと第２羽根８７の負圧面８７ｎとの距離Ａよりも大きい。

図１（Ｂ）に示すように、モータ９３は、渦巻形ケーシング１７の背面Ｒ側の側壁部４１１に固定されている。側壁部４１１に設けられた図略の貫通口を通じてモータ９３のシャフト９５がケーシング本体１３内に挿通されている。このシャフト９５は、羽根車１１のハブ９７に固定されている。このようにして羽根車１１は、その回転軸Ｓを中心に回転可能に渦巻形ケーシング１７に支持されている。

羽根車１１は、例えば樹脂成形、板金加工などによって作製することができる。樹脂成形の場合、主板８２、複数の前向き羽根８３及びリング部８４を一体成形してもよく、主板８２、複数の前向き羽根８３及びリング部８４を別々に成形した後、これらを組み立てて羽根車１１を作製してもよい。

モータ９３により羽根車１１が回転すると、図２において二点鎖線で示すように、ベルマウス９１からケーシング１７内に空気が吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側から前記軸方向に沿って背面Ｒ側に向かって羽根車１１内に流入し、前向き羽根８３同士の隙間を通過して半径方向外側に羽根車１１から流出する。この流出した空気は、渦巻形ケーシング１７のケーシング本体１３の内部を回転方向Ｄに沿って移動し、吐出管部１５の吐出口１９から吐出される。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る多翼ファン１０と図１０（Ａ）及び図１０（Ｃ）に示す従来の多翼ファン１００（１００ａ，１００ｂ）の騒音レベルを比較したグラフである。これらのグラフのデータは、本実施形態の多翼ファン１０及び従来の多翼ファン１００を実際に運転してその際に生じる騒音を測定し、従来の多翼ファンの騒音値（ｄＢＡ）を基準（ゼロ）としたときの本実施形態の多翼ファン１０の騒音値（ｄＢＡ）を示している。したがって、データがマイナスである場合には、本実施形態の多翼ファンの騒音が従来の多翼ファン１００の騒音よりも低いことを示している。

図１０（Ａ）は、比較対象の従来の多翼ファン１００ａを示している。図１０（Ａ）に示すように、この多翼ファン１００ａの各前向き羽根２８３は、前縁２８３ｆから後縁２８３ｒまでの長さ（翼弦長）が回転軸Ｓの軸方向に沿ってほぼ一定である。各前向き羽根２８３は、本実施形態の多翼ファン１０の前向き羽根８３の第２羽根８７とほぼ同じ形状である。各前向き羽根２８３は、本実施形態のように第１羽根と第２羽根に分けられたものではなく、単一の羽根のみからなる。

図１０（Ｃ）は、比較対象の従来の多翼ファン１００ｂを示している。図１０（Ｃ）に示すように、この多翼ファン１００ｂの各前向き羽根２８３は、回転軸Ｓから前縁２８３ｆまでの距離が回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側から背面Ｒ側に向かうにつれて小さくなる傾斜羽根である。多翼ファン１００ｂの各前向き羽根２８３の前縁２８３ｆから後縁２８３ｒまでの長さ（翼弦長）は、本実施形態の多翼ファン１０の第１羽根８５の前縁８５ｆから第２羽根８７の後縁８７ｒまでの距離とほぼ同じである。各前向き羽根２８３は、本実施形態のように第１羽根と第２羽根に分けられたものではなく、単一の羽根のみからなる。

図５（Ａ）に示すデータは、図４に示す第１羽根８５の後縁８５ｒと第２羽根８７の負圧面８７ｎとの距離Ａと、隣り合う第２羽根８７同士の距離Ｃとの比（Ａ／Ｃ）を０．０８〜０．４０の間で変えて測定した多翼ファン１０の騒音値と、従来の多翼ファン１００ｂの騒音値とを比較したものである。図５（Ａ）に示すデータを測定する際には、多翼ファン１０の前向き羽根８３における距離Ｃは１２ｍｍとし、後述する値Φは０．７５とした。また、距離Ｃは、図４に示すように、隣り合う第１羽根８５のそれぞれの後縁８５ｒを通り、回転軸Ｓの軸方向に垂直な直線（仮想線）を引いたときに、回転方向Ｄの前方に位置する第２羽根８７の負圧面８７ｎが前記仮想線と交わる点と、回転方向Ｄの後方に位置する第２羽根８７の正圧面８７ｐが前記仮想線と交わる点との距離である。図５（Ａ）のグラフの縦軸の１目盛りは１ｄＢＡである。

図５（Ｂ）に示すデータは、値Φ（Φ＝（Ｅ−Ｄ）／（Ｆ−Ｄ））を０〜１．０の間で変えたときの多翼ファン１０の騒音値と従来の多翼ファン１００ｂの騒音値とを比較したものである。値Ｄ，Ｅ，Ｆは、図２に示している。すなわち、値Ｄは、回転軸Ｓの軸方向から羽根車１１を見たときに、回転時に第２羽根８７の前縁８７ｆが描く円の直径である。値Ｅは、回転軸Ｓの軸方向から羽根車１１を見たときに、回転時に第１羽根８５の後縁８５ｒが描く円の直径である。値Ｆは、回転軸Ｓの軸方向から羽根車１１を見たときに、回転時に第２羽根８７の後縁８７ｒが描く円の直径である。図５（Ｂ）に示すデータを測定する際には、距離Ｃは１２ｍｍとし、比（Ａ／Ｃ）は０．１６とした。図５（Ｂ）のグラフの縦軸の１目盛りは１ｄＢＡである。

図５（Ｃ）に示すデータは、多翼ファン１０の騒音値と従来の多翼ファン１００ａの騒音値と多翼ファン１００ｂの騒音値とを比較したものである。図５（Ｃ）に示すデータを測定する際には、距離Ｃは１２ｍｍとし、比（Ａ／Ｃ）は０．１６とし、値Φは０．７５とした。図５（Ｃ）のグラフの縦軸の１目盛りは１ｄＢＡである。

図５（Ａ）に示すように、従来の多翼ファン１００ｂと比較した場合、騒音抑制効果の観点では、比（Ａ／Ｃ）は０．０８〜０．３２の範囲にあるのが好ましく、比（Ａ／Ｃ）は０．０８〜０．２４の範囲にあるのがより好ましいことがわかる。また、図５（Ｂ）に示すように、従来の多翼ファン１００ｂと比較した場合、騒音抑制効果の観点では、値Φは０．２５〜０．７５の範囲にあるのが好ましく、値Φは０．５０〜０．７５の範囲にあるのがより好ましいことがわかる。また、図５（Ｃ）に示すように、従来の多翼ファン１００ａ及び多翼ファン１００ｂに比べると騒音抑制の顕著な効果が得られることがわかる。

従来の多翼ファン１００ａでは、図１０（Ｂ）に示すように、各前向き羽根２８３の前縁２８３ｆにおける羽根入口角が約９０°程度であり、空気の流入方向Ｋとの差が大きい。このため、各前向き羽根２８３の負圧面２８３ｎの前縁２８３ｆ側の部分において空気の剥離渦が誘起され、これにより生じる負圧を利用して負圧面２８３ｎの後縁２８３ｒ側の部分において空気を再付着させている。これにより、多翼ファン１００ａの性能向上を図っているが、前記剥離渦が生じることにより、騒音が大きくなる。また、前記剥離渦が生じることにより、空気の衝突損失が発生し、また、空気の流路（羽根同士の隙間）における空気の増速又は減速に伴う損失が生じることにより、各前向き羽根２８３において大きなエネルギー損失が生じるので、ファン効率が低い。

また、従来の多翼ファン１００ｂでは、各前向き羽根２８３が傾斜羽根であるので、流速の大きな主板２８２側において各前向き羽根２８３の翼弦長を大きくすることができる。翼弦長が大きくなると、各前向き羽根２８３の羽根入口角を調整する自由度が増すので、各前向き羽根２８３の羽根入口角を各前向き羽根２８３への空気の流入方向Ｋに近づけることも可能になる。これにより、各前向き羽根２８３に空気を滑らかに流入させることができるので、各前向き羽根２８３の負圧面２８３ｎの前縁２８３ｆ側の部位において空気が剥離するのを抑制することができる。

しかし、多翼ファン１００ｂでは、各前向き羽根２８３の翼弦長が大きくなると、各前向き羽根２８３の負圧面２８３ｎにおいて前縁２８３ｆ側の部位と後縁２８３ｒ側の部位との角度差が大きくなる（羽根出口角は１５０°〜１６０°程度）。このように前記角度差が大きくなると、各前向き羽根２８３の負圧面２８３ｎの後縁２８３ｒ側の部位において空気の剥離が生じやすくなる。負圧面２８３ｎの後縁２８３ｒ側の部位において空気の剥離が生じると、ファン効率が低下するとともに、騒音の原因にもなる。

（変形例１）
図６（Ａ）は、本実施形態の変形例１に係る多翼ファン１０を示す断面図である。この変形例１の多翼ファン１０は、羽根車１１の形状が図２に示す多翼ファン１０と異なっている。

図６（Ａ）に示すように、この多翼ファン１０の羽根車１１は、樹脂の一体成形に適した構造を有している。この羽根車１１は、中心にハブ９７を有する円盤状の主板８２と、複数の前向き羽根８３と、円環状の側板８６とを備えている。各前向き羽根８３は、第１羽根８５と第２羽根８７とからなる。

主板８２は、円盤状の主板本体９８と、この主板本体９８の中心から正面Ｆ側に突出するハブ９７とを有している。このハブ９７は、回転軸Sの軸方向に貫通する貫通口が設けられており、この貫通口にモータ９３のシャフト９５が挿通されて固定される。

側板８６は、円環形状を有し、各第２羽根８７の正面Ｆ側の端部に周方向に架け渡されるように配設されている。側板８６は、正面Ｆ側の端部において隣り合う第２羽根８７同士の隙間のうち、半径方向外側の領域を覆うように配設されている。側板８６は、回転軸Ｓの軸方向に略垂直な前面８６ａを有している。

主板８２と側板８６とは、羽根車１１を回転軸Ｓの軸方向に見たときに、回転軸Ｓの軸方向に重なり合わないように形成されている。すなわち、主板８２の外径は、側板８６の内径とほぼ同じ又は側板８６の内径よりも小さく設計されている。これにより、羽根車１１は、一対の金型の一方を回転軸Ｓの軸方向の正面Ｆ側に配置し、他方を背面Ｒ側に配置して樹脂の一体成形により作製することができる。

また、羽根車１１は上記のような側板８６を有しているので、環流した空気が羽根車１１に再流入するのを抑制できる。すなわち、前向き羽根８３同士の隙間を通過して半径方向外側に羽根車１１から流出した空気の大半は、吐出口１９から外部に吐出されるが、前記空気の一部は、ケーシング本体１７１内を環流し、この環流した空気が正面Ｆ側の端部において隣り合う第２羽根８７同士の隙間から羽根車１１内に再流入することがある。この変形例１では、側板８６が、正面Ｆ側の端部において隣り合う第２羽根８７同士の隙間のうち、半径方向外側の領域を覆うように配設されているので、環流した空気が羽根車１１に再流入するのを抑制できる。

（変形例２）
図６（Ｂ）は、本実施形態の変形例２に係る多翼ファン１０を示す断面図である。この変形例２の多翼ファン１０は、羽根車１１の構造が変形例１と一部相違している。この変形例２では、変形例１と同様にして樹脂の一体成形により図６（Ａ）に示す羽根車１１を作製する一方で、側板８６とほぼ同形状の第２側板８８を樹脂成形などにより作製する。この第２側板８８を図６（Ａ）に示す羽根車１１の主板８２を囲むようにして配置し、例えば溶着などにより固定する。これにより、羽根車１１の剛性がより向上する。

（変形例３）
図７は、本実施形態の変形例３に係る多翼ファン１０を示す断面図であり、図８は、この変形例６に係る多翼ファンの羽根車１１を示す分解立体図である。この変形例３の多翼ファン１０は、羽根車１１の形状が図２に示す多翼ファン１０と異なっている。

図７に示すように、この変形例３における羽根車１１は、主板８２と、複数の前向き羽根８３と、側板８６とを備えている。各前向き羽根８３は、第１羽根８５と第２羽根８７とからなる。

この羽根車１１は、例えば図７に示すように、主板８２、各第１羽根８５、各第２羽根８７及び側板８６を樹脂成形、板金加工などによって個別に成形した後、これらを組み立てることにより成形することができる。板金加工の場合、アルミニウム又はその合金、マグネシウム合金などのように軽量化が可能な材料を用いるのが好ましい。

主板８２は、円盤状の主板本体９８と、この主板本体９８の中心から正面Ｆ側に突出するハブ９７とを有している。側板８６は、回転軸Ｓの軸方向に略垂直な円環状の板材である。

図８に示すように、各第１羽根８５は、背面Ｒ側の縁部から背面Ｒに向かって突出する２つの係合突起Ｐ１，Ｐ２と、正面Ｆ側の縁部から正面Ｆに向かって突出する係合突起Ｐ３とを有している。各第２羽根８７は、背面Ｒ側の縁部から背面Ｒに向かって突出する２つの係合突起Ｐ４，Ｐ５と、正面Ｆ側の縁部から正面Ｆに向かって突出する係合突起Ｐ６とを有している。

各第１羽根８５の係合突起Ｐ１，Ｐ２は、主板本体９８に形成された係合孔Ｈ１，Ｈ２に挿入されてこれらの係合孔Ｈ１，Ｈ２に固定され、係合突起Ｐ３は、側板８６に形成された係合孔Ｈ３に挿入されてこの係合孔Ｈ３に固定される。各第２羽根８７の係合突起Ｐ４，Ｐ５は、主板本体９８に形成された係合孔Ｈ４，Ｈ５に挿入されてこれらの係合孔Ｈ４，Ｈ５に固定され、係合突起Ｐ６は、側板８６に形成された係合孔Ｈ６に挿入されてこの係合孔Ｈ６に固定される。これにより、羽根車１１の組立てが完了する。

この羽根車１１は、正面Ｆ側の端部に上記のような側板８６を有しているので、剛性が向上している。特に、各前向き羽根８３が正面Ｆ側の端部と背面Ｒ側の端部において主板８２及び側板８６にそれぞれ固定されるので、各前向き羽根８３の強度が向上している。

（変形例４）
図９（Ａ）は、本実施形態の変形例４に係る多翼ファン１０を示す断面図であり、図９（Ｂ）は、変形例４の多翼ファン１０における羽根車１１とベルマウス９１との間の空気の流れを示す概略図である。図９（Ｃ）は、図２の多翼ファン１０における羽根車１１とベルマウス９１との間の空気の流れを示す概略図である。この変形例４の多翼ファン１０は、羽根車１１の正面Ｆ側の端部の形状が図２の多翼ファン１０の羽根車１１と異なっている。

この変形例４の羽根車１１は、第２羽根８７の正面Ｆ側の縁部が半径方向外側の部位ほど背面Ｒ側に位置するように傾斜している。また、第１羽根８５の正面Ｆ側の縁部は、半径方向外側の一部が第２羽根８７の前記縁部の傾斜とほぼ同じ角度で傾斜している。

図９（Ｃ）に示すように、図２の多翼ファン１０では、前向き羽根８３同士の隙間を通過して半径方向外側に羽根車１１から流出した空気の一部が環流し、この環流した空気が、正面Ｆ側の端部において隣り合う第２羽根８７同士の隙間から羽根車１１内に再流入することがある。羽根車１１に再流入した空気は、ベルマウス９１から羽根車１１に流入する主流と干渉してファン効率が若干低下することがある。

一方、図９（Ｂ）に示すように、変形例４では、羽根車１１の正面Ｆ側の縁部が上記のように傾斜しているので、図９（Ａ）の羽根車１１に比べて、環流した空気が羽根車１１内に再流入しにくくなる。これにより、環流した空気が羽根車１１に再流入する量を低減することができるので、ファン効率の低下を抑制できる。

以上説明したように、本実施形態では、各前向き羽根８３は、第１羽根８５の後縁８５ｒ側の部位が第２羽根８７の前縁８７ｆ側の部位と所定の隙間をあけた状態で回転方向Ｄに対向しているので、第１羽根８５の正圧面８５ｐに沿って流れる空気の一部が前記隙間を通過する。そして、この隙間を通過した高速の空気（隙間流）は、第２羽根８７の負圧面８７ｎ側に流れ込む。これにより、第１羽根８５の負圧面８５ｎに沿って流れる空気（主流）は、第１羽根８５の後縁８５ｒを過ぎて第２羽根８７の負圧面８７ｎに沿って流れる際に高速の前記隙間流によって第２羽根８７の負圧面８７ｎに沿って案内されるので、安定した流れとなる。その結果、第２羽根８７の負圧面８７ｎの後縁８７ｒ側の部位において空気の剥離が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、第１羽根８５を傾斜羽根としているので、回転軸Ｓの軸方向の背面Ｒ側の流速の大きな領域において各前向き羽根８３の翼弦長を大きくすることができる。翼弦長が大きくなると、第１羽根８５の羽根入口角を調整する自由度が増すので、この羽根入口角を第１羽根８５への空気の流入角度に近づけることも可能になる。これにより、各第１羽根８５の負圧面８５ｎの前縁８５ｆ側の部位において空気が剥離するのを抑制することもできる。

また、本実施形態では、第１羽根８５の翼弦長が第２羽根８７の翼弦長よりも大きいので、第１羽根８５の前縁８５ｆにおける羽根入口角を第１羽根８５への空気の流入角度により近づけることができる。また、第１羽根８５の翼弦長が大きくなることにより、羽根車１１の回転時の仕事量を大きくすることができる。

また、本実施形態では、第１羽根８５の後縁８５ｒ側の部位と第２羽根８７の前縁８７ｆ側の部位との間の前記所定の隙間において、空気の入口側の開口幅である距離Ｂよりも空気の出口側の開口幅である距離Ａの方が小さいので、前記所定の隙間に流入した空気が前記隙間から流出するときの風速をより高めることができる。これにより、第２羽根８７の負圧面８７ｎ側により高速の隙間流を流し込むことができるので、第１羽根８５の負圧面８５ｎに沿って流れる空気（主流）が、第１羽根８５の後縁８５ｒを過ぎて第２羽根８７の負圧面８７ｎに沿って流れる際に、より安定した流れとなる。

また、本実施形態では、第１羽根８５及び第２羽根８７は、厚みがほぼ一定の薄板形状を有しているので、羽根車１１を軽量化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

例えば、前記実施形態では、各前向き羽根が第１羽根と第２羽根からなる場合を例に挙げて説明したが、各前向き羽根が３つ以上の羽根から構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、各前向き羽根は、厚みがほぼ一定の薄板形状である場合を例に挙げて説明したが、例えば滑らかに湾曲した翼形状であってもよい。

１０ 多翼ファン
１１ 羽根車
１７ 渦巻形ケーシング
１７１ ケーシング本体
１７２ 吐出管部
１９ 吐出口
４１ 側板
４１１ 側壁部
４１２ 管壁部
４３ 胴板
４３１ 周壁部
４３２ 内側管壁部
４３３ 外側管壁部
８３ 前向き羽根
８５ 第１羽根
８５ｆ 第１羽根の前縁
８５ｒ 第１羽根の後縁
８５ｐ 第１羽根の正圧面
８５ｎ 第１羽根の負圧面
８７ 第２羽根
８７ｆ 第２羽根の前縁
８７ｒ 第２羽根の後縁
８７ｐ 第２羽根の正圧面
８７ｎ 第２羽根の負圧面
９１ ベルマウス
Ｄ 回転方向
Ｆ 回転軸の軸方向の正面側
Ｒ 回転軸の軸方向の背面側
Ｓ 回転軸

Claims (5)

1. 回転方向（Ｄ）に沿って配列された複数の前向き羽根（８３）を有し、回転軸（Ｓ）の軸方向の一方側から前記軸方向に沿って空気が流入し、この空気が前記前向き羽根（８３）同士の隙間を通過して半径方向外側に流出するように構成された羽根車（１１）を備えた多翼ファンであって、
   各前向き羽根（８３）は、
   前記回転軸（Ｓ）から後縁（８５ｒ）までの距離が前記軸方向においてほぼ一定であり、前記回転軸（Ｓ）から前縁（８５ｆ）までの距離が前記回転軸（Ｓ）の軸方向の前記一方側から前記回転軸（Ｓ）の軸方向の他方側に向かうにつれて小さくなる第１羽根（８５）と、
   前記第１羽根（８５）よりも前記回転方向（Ｄ）の前方に配置され、前縁（８７ｆ）が前記第１羽根（８５）の前記前縁（８５ｆ）よりも半径方向外側に位置し、後縁（８７ｒ）が前記第１羽根（８５）の前記後縁（８５ｒ）よりも半径方向外側に位置し、前縁（８７ｆ）側の部位が前記第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）側の部位と所定の隙間をあけた状態で前記回転方向（Ｄ）に対向する第２羽根（８７）と、を含む多翼ファン。
2. 前記第１羽根（８５）の翼弦長が前記第２羽根（８７）の翼弦長よりも大きい、請求項１に記載の多翼ファン。
3. 前記第２羽根（８７）の前記前縁（８７ｆ）と前記第１羽根（８５）の正圧面（８５ｐ）との距離（Ｂ）は、前記第１羽根（８５）の後縁（８５ｒ）と前記第２羽根（８７）の負圧面（８７ｎ）との距離（Ａ）よりも大きい、請求項１又は２に記載の多翼ファン。
4. 前記第２羽根（８７）は、負圧面（８７ｎ）が凸状に湾曲した形状を有し、
   前記第１羽根（８５）の前記後縁（８５ｒ）側の部位は、前記第２羽根（８７）に沿って湾曲した形状を有し、
   前記第１羽根（８５）の前縁（８５ｆ）側の部位は、平板状の形状を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多翼ファン。
5. 前記第１羽根（８５）及び前記第２羽根（８７）は、厚みがほぼ一定の薄板形状を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多翼ファン。

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