JP2012013066A - 遠心式多翼ファン - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式多翼ファンの羽根車の羽根の形状を最適化することによって風量特性を改善した遠心式多翼ファンを提供する。
【解決手段】円板状の主板と環状のシュラウドとの間に円周方向に多数の羽根を配設した羽根車を渦巻き状の流路を形成したケーシング内に格納し、吸込み口から吸入した空気を前記羽根車の回転に伴う遠心作用によって前記羽根車の径外方に向けて噴出し、前記ケーシングの吐出し口から噴出するようにした遠心式多翼ファンにおいて、前記羽根車の羽根６の入口角（α）が７０°〜９０°の範囲で、前記羽根６の出口角（β）が４０°〜７０°の範囲であって、前記ケーシングの吐出し口の内側の側壁が前記羽根車の外周の接線方向となるように形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、遠心式多翼ファンに係り、特に送風性能を向上させた遠心式多翼ファンに関する。

この種の遠心式多翼ファンはモータの回転軸周りに多数の羽根を配置した羽根車を吸込み口と吐出し口を有するスクロールケーシング内に格納した構成からなり、吸込み口から吸入された空気を羽根車の中心から羽根の間に流入させ、羽根車の回転に伴う遠心作用によって羽根車の径外方に向けて噴出させる。そして羽根車の外周外側から噴出された空気はスクロールケーシング内部を通過し、高圧の空気となって吐出し口から吹き出される。

この遠心式多翼ファンは、家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の送風機などに広く用いられているが、この遠心式多翼ファンはその構造から、送風性能と騒音は、羽根車の羽根形状とスクロールケーシング形状に大きく影響される。

このため、騒音を低減させ、送風性能の向上を図るために、羽根車の形状やスクロールケーシング構造を最適化することが行われており、いろいろな提案がなされている。羽根車においては、従来から羽根の形状を最適化することによって低騒音化を図る多翼ファンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は特許文献１に記載の多翼ファンの羽根形状を示す図である。羽根車の羽根６０の入口角度β１を９０°とし、 出口角度をβ２としたとき、圧力面側の出口角度β２Ｐを１４０°〜１６０°、負圧面側の出口角度β２Ｎ を１７０°〜１８０°とすることによりファン効率の向上および騒音低減を図るものである。

また、高圧損時および低圧損時においても低周波異音の低減を図る多翼ファンが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図１１は、特許文献２に記載の多翼ファンの羽根形状を示す図である。羽根車の羽根７２の背面７２ａの内、内径縁Ｌｉ側端部に回転の向きと反対側に向けて突出する突起部７２ｂを設け、入口角β１を２０°以上７５°以下（特に、４５°）、出口角β２を２５°以上８０°以下とすることが望ましいことが記載されている。

特開平０４−１５９４９８号公報 特開２００２−１１５６９４号公報

しかしながら、近年、機器に組み込まれる多翼ファン自体の低騒音化のみならず、さらなる送風特性の向上が求められているが、多翼ファンの羽根形状の最適化がいろいろ提案されているにも関わらず、必ずしも満足すべき多翼ファンが得られていないのが実情である。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたもので、遠心式多翼ファンの羽根の形状を改良することにより、さらに送風特性を改善した遠心式多翼ファンを提供することを目的とする。

本発明者は、多翼ファンにおける羽根形状と多翼ファンの風量特性との関係について鋭意検討した。その結果、特に羽根の形状をさらに最適化することによって多翼ファンの風量特性の向上を図ることができることを知見した。

具体的には、円板状の主板と環状のシュラウドとの間に円周方向に多数の羽根を配設した羽根車を渦巻き状の流路を形成したケーシング内に格納し、吸込み口から吸入した空気を前記羽根車の回転に伴う遠心力によって前記羽根車の径外方に向けて吹き出し、前記ケーシングの吐出し口から吹き出すようにした遠心式多翼ファンにおいて、前記羽根車の羽根の入口角（α）が７０°〜９０°の範囲で、前記羽根の出口角（β）が４０°〜７０°の範囲であって、前記ケーシングの吐出し口の内側の側壁は前記羽根車の外周の接線方向となるように形成されていることを特徴とする遠心式多翼ファン。

本願請求項１に係る発明によれば、遠心式多翼ファンの羽根の形状を最適化すると共に、スクロールケーシングの吐出し口の内側の側壁を羽根車の外周の接線方向となるように形成した構成としたことにより送風特性を向上することができる遠心式多翼ファンを提供できる。

このため、家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の送風機に用いた場合には、効率的に冷却、換気、空調、送風を行なうことができる。さらに風量特性に優れているため、風量特性が異なった複数の遠心式多翼ファンを用いる場合であっても、本発明の遠心式多翼ファンを用いた場合、一つの種類でその風量特性をカバーできる結果、複数の遠心式多翼ファンを用いる必要がないため、部品点数を削減でき、機器のコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態に係る遠心式多翼ファンを示す斜視図である。 図１に示す遠心式多翼ファンにおける上ケーシングを取り除いた状態を示した図である。 図１に示す遠心式多翼ファンの羽根車を示す斜視図である。 図１に示す羽根車の羽根形状を説明する図である。 本発明の遠心式多翼ファンにおける羽根の出口角βと風量の関係、及び出口角βとモータトルクの関係を示した図である。 本発明の遠心式多翼ファンにおける羽根の入口角αと騒音との関係を示した図である。 本発明の遠心式多翼ファンにおける羽根の枚数と騒音との関係を示した図である。 本発明の実施形態の遠心式多翼ファンと比較例の遠心式多翼ファンにおける緒元を示した図表である。 本発明の実施形態の遠心式多翼ファンと比較例の遠心式多翼ファンにおける静圧−風量特性を示した図である。 従来の遠心式多翼ファンの羽根形状を示した図である。 他の従来の遠心式多翼ファンの羽根形状を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る遠心式多翼ファンを示す斜視図、図２は図１におけるスクロールケーシングの上ケーシングを取り外した状態を示した図、図３は図１の羽根車の斜視図である。

遠心式多翼ファン１は多数の羽根を配置した羽根車２と羽根車２を格納したスクロールケーシング１０により構成されており、モータによって羽根車２が回転駆動される。

羽根車２は、円周方向に等間隔で、多数の羽根６を配置し、これらの羽根６の一端側を主板３で支持し、羽根６の他端側を環状のシュラウド５で支持したもので、羽根６は主板３とシュラウド５とで挟持された構成となっている。主板３は円板状でその中央にカップ状のボス部４を有している。羽根６は所定の曲率で湾曲した形状であって、すべて同じ形状に形成されている。そして、カッブ状のボス部４の内側にモータのロータ部を接合し、モータの回転に伴って羽根車２が回転する。この羽根車２における主板３、ボス部４、羽根６およびシュラウド５は合成樹脂による射出成形にて一体成形で形成されている。

なお、羽根車２は金属材料にて一体成形しても勿論よい。

スクロールケーシング１０は合成樹脂製の上ケーシング１１と合成樹脂製の下ケーシング１２から構成されており、スクロールケーシング１０の内部に羽根車２を格納し、羽根車２から吹き出される空気を導く渦巻き状の流路１３が形成され、渦巻き状の流路１３の終わり側には吐出し口１４が設けられている。スクロールケーシング１０は渦巻き状の流路１３が形成されているため、スクロールケーシング１０の側壁１５から羽根車２の中心までの距離は巻き始めから巻き終わり側に向かうにしたがって大きくなるように設定されている。

このため、渦巻き状の流路１３の断面積は巻き始め側から巻き終わり側に向かうにしたがって増加している。上ケーシング１１の上面の中央には吸込み口１６が形成され、吸込み口１６の周縁には吸入する空気を羽根車２に案内するベルマウス１７が一体成形されている。モータの回転に伴って羽根車２が回転することにより、吸込み口１６から吸入された空気は羽根車２の回転に伴う遠心力によって羽根車２の径外方に向けて吹き出され、渦巻き状の流路１３に案内されて吐出し口１４から吹き出される。スクロールケーシング１０における流路１３の終わり側には吐出し口１４が設けられており、吐出し口１４の内側の側壁１８は羽根車２の外周の接線Ａ方向となるように形成されており、吐出し口１４の側壁１８の一端には舌部１８ａが形成され、舌部１８ａは所定の曲率半径を有するＲ面にて形成されている。このように、吐出し口１４の内側の側壁１８は羽根車２の外周の接線Ａ方向となるように形成することによって、吐出し口１４から吹き出される空気が吐出し口１４付近での渦の発生を解消する結果、吐出し口１４から吹き出される空気の風量低下を防止することができる。

図４は羽根車２の羽根６の形状を説明した図で、羽根６の出口角βは羽根６の外径端におけるＮとで成す角度βを出口角と定義し、羽根６の入口角αは羽根６の内径端における羽根６の圧力面６ａ側での接線Ｇと羽根６の内径円における接線Ｈとで成す角度αを入口角と定義している。

図５は羽根６の出口角βと風量の関係、及び出口角βとモータトルクの関係を示した図である。図５に示すように、羽根６の出口角βが５０°のときに風量が最も高く、モータトルクも最小の値を示し、出口角βが３０°〜７０°の範囲では風量に大きな変化はないが、出口角βが５０°より小さくなると、羽根６の負圧面６ｂにおいて空気の剥離が生じ易く、その結果、モータトルクが増加し始め、出口角βが４０°より小さくなるとモータトルクが大きく増加する。

また、出口角βが７０°より大きい場合には、吹き出した空気が流路１３となるスクロールケーシング１０の側壁１５に衝突する際の抵抗が大きくなって所定の風圧を得ることができない。このため、羽根６の出口角βは４０°〜７０°の範囲とすることが良く、好ましくは、羽根６の出口角βは５０°〜７０°の範囲とすることによって風量を低下させることなく、かつモータトルクを小さい状態にできる。

図６は羽根６の入口角αと騒音との関係を示した図である。図６に示すように、羽根６の入口角αが７０°〜９０°の範囲での騒音に大きな差は認められないが、入口角αが略８０°より大きくなると騒音が低下することを示している。このため、羽根６の入口角αは７０°〜９０°の範囲で良いが、好ましくは、羽根６の入口角αが８０°〜９０°の範囲にすることによって騒音を更に抑制することができる。

図７は羽根の枚数と騒音との関係を示した図である。図７に示すように、羽根６の枚数が６０枚より小さくなると、騒音が増加するため、羽根車２における羽根６の枚数は６０枚〜８０枚の範囲とすることで、遠心式多翼ファンの騒音の増加を抑制できる。

図９は本実施形態における多遠心式翼ファンの送風特性として、本実施形態の遠心式多翼ファンと比較の遠心式多翼ファンの静圧−風量特性（Ｐ−Ｑ）特性を示した図であり、図８はその緒元を示す図表である。

図９は縦軸に静圧Ｐ、横軸に風量Ｑをとっている。図９に示すように、本実施形態における遠心式多翼ファンは比較の遠心式多翼ファンに比べて静圧および風量共に高い値を有していることがわかる。このため、高い風量特性を有した遠心式多翼ファンを提供できる。

したがって、本実施形態の遠心式多翼ファンの用途として特に限定するものではないが、家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両などに用いた場合には、効率的に冷却、換気、空調および送風を行なうことができる。さらに高い風量特性を備えているため、部位ごとに風量特性が異なった複数の遠心式多翼ファンを用いる場合であっても、本発明の遠心式多翼ファンを用いた場合、一つの種類でその風量特性をカバーできる結果、複数の遠心式多翼ファンを用いる必要がないため、部品点数を削減でき、ひいては機器のコストダウンを図ることができる。

１ 遠心式多翼ファン
２ 羽根車
３ 主板
４ ボス部
５ シュラウド
６ 羽根
１０ スクロールケーシング
１１ 上ケーシング
１２ 下ケーシング
１３ 流路
１４ 吐出し口
１５ 側壁
１６ 吸込み口
１７ ベルマウス
１８ 側壁
１８ａ 舌部

Claims (1)

1. 円板状の主板と環状のシュラウドとの間に円周方向に多数の羽根を配設した羽根車を渦巻き状の流路を形成したケーシング内に格納し、吸込み口から吸入した空気を前記羽根車の回転に伴う遠心作用よって前記羽根車の径外方に向けて吹き出し、前記ケーシングの吐出し口から吹き出すようにした遠心式多翼ファンにおいて、前記羽根車の羽根の入口角（α）が７０°〜９０°の範囲で、前記羽根の出口角（β）が４０°〜７０°の範囲であって、前記ケーシングの吐出し口の内側の側壁は前記羽根車の外周の接線方向となるように形成されていることを特徴とする遠心式多翼ファン。