JP2540439Y2 - 軸流送風機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は軸流送風機の翼の形状に関し、特に従来型の
軸流送風機と同一性能の条件下で、軸流送風機から発生
する騒音を大幅に低減させることを目的とした低騒音軸
流送風機に関するものである。

「従来の技術と考案が解決しようとする課題」 第８図、第９図は従来例の翼である。ケーシング中心
に配された回転軸端の図示されないハブには翼角制御装
置の出力軸が半径方向を向いている。該出力軸には翼１
の基部６に設けた根本軸２が固定されている。翼１の軸
流送風機の正面からみた形状は基部６側の翼幅が広く、
翼端８側はややせまくなって前縁部３、後縁部４は共に
直線状である。このような翼１は翼干渉がないように節
弦比（翼の回転軸を中心とする任意の位置における円周
の長さを翼の枚数で除した値ｔを一枚の翼のその位置に
おける翼弦長ｌで除した値t/lをその位置における節弦
比という）が例えば2.2〜2.9となっている。そして一般
にケーシングの断面に関し、一様な風速が生じているも
のとして、翼１の傾角を定めてあり、翼１の半径方向に
直角な断面は翼形となっている。

ケーシング内に上記したような翼１を羽根車として有
し、気体が軸線方向に流動する構造の軸流送風機から発
生する騒音は小さくなく、該騒音はケーシングのステー
等との干渉によるもの、剥離により発生する渦、流れの
乱れによるもの等に起因する。

尚、節弦比1.2〜1.5以上では翼干渉が生じないとされ
ているから、従来は第８図の従来例に限らず、一般的に
は節弦比が1.2〜1.5以上の節弦比のものが用いられてい
る。この場合も同様に騒音が大である。

ステー等との干渉により発生する騒音は、ステー等の
障害物を翼の前縁部３が横切ることにより生ずる圧力衝
撃及びそれに誘発される剥離渦流によるものである。

そこで上記従来例を改良した軸流送風機では、その干
渉を防ぐ為に翼の前縁部３を前傾させて翼の前縁部３が
障害物を一度に横切らないような工夫がなされている。

剥離により生じる渦は、渦そのものによる騒音発生と
共に、翼後流に生じる剥離渦の乱れに次の翼の前縁部が
突入することにより生じる乱れ渦による騒音を生じさせ
る。

そこで更に従来の軸流送風機では、この剥離渦を防ぐ
為に剥離が生じにくい翼断面型を用いる手法が用いられ
ていた。これによって軸流送風機の騒音は更に低下す
る。然し翼角制御を行なう軸流送風機では、翼断面型を
翼角全域にわたり、翼後流から生ずる剥離渦の課題を解
決することは困難である。

軸流送風機は回転速度を下げて騒音対策とすることは
風量風圧が下がるため適当でない。そのため騒音を減少
させるために構造及び設計など種々研究され、概略は上
記のように改善されてきている。上記は翼角固定の軸流
送風機及び、翼角制御される軸流送風機において課題と
なる。そして翼角制御される軸流送風機では翼角が変化
するため、翼角の変化する範囲全域で騒音を低減するこ
とは一層困難である。即ち、翼角が大（ピッチ大）とな
ると剥離渦が生じ易く、剥離渦による騒音を低減するこ
とが一層困難である。

本考案は軸流送風機における騒音の課題を更に追究
し、一層低騒音の翼角制御される翼を備えた軸流送風機
を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 本考案の第１の考案は翼前縁部が前傾しており、且
つ、断面が翼形状を有し、基部後縁部側の翼を軸心側に
向って延ばしたものにおいて、基部後縁側の翼はハブか
ら離れていることを特徴とする翼角制御型軸流送風機で
ある。

本考案の第２の考案は基部後縁部側の翼をハブの正投
影面内にまで延ばした翼延長部を有することを特徴とす
る第１の考案に記載の翼角制御型軸流送風機である。

「実施例」 以下、本考案の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本考案の第１の実施例の軸流送風機の正面
図、第２図、第３図、第４図は第１図で用いられた翼の
三面図であって、第２図は正面図、第３図は第２図の側
面図、第４図は第２図の平面図である。翼１は基部６に
一体に設けた半径方向の根本軸２（中心線２′）でもっ
てハブ５に翼角を制御されるように取付けられている
（翼角制御装置の説明は省略する）。翼の前縁部３はハ
ブ５側から外周に向って離れるに従って翼１の進行方向
に進んで円弧状に前傾している。翼１の断面形状は軸心
０を中心とする円筒面で切断した形が翼形をなしてい
る。軸心０を中心とする直径Ｄの円筒が翼１を切って出
来た翼断面における翼弦長をｌとすると、該翼弦長ｌで
ある部分の円周の長さπＤを翼１の枚数Ｚ＝４で除した
πD/4＝ｔを該翼弦長ｌで除した値t/l、即ち、節弦比が
0.8〜1.3の範囲となるよう翼弦長ｌを有する位置に翼の
後縁部４がある。即ち、翼の基部６の直径D2の部分で節
弦比0.8であり、翼端８の最大直径D1の部分で節弦比1.3
であり、直径D1,D2の間において節弦比t/lを次第に変化
させてある。ここで翼弦長ｌは翼端８部では翼直径（羽
根車後）D1の円筒と翼の前縁部３、及び翼の後縁部４の
延長線が交わる角11,12間の長さであり、翼の基部６で
は翼の基部６と翼の前縁部３の交わる角13と翼の基部６
を通る直径D2の円筒と翼の後縁部４が交わる角14間の長
さである。翼の後縁部４は第１図に図示するようにほぼ
円弧状である。更に翼の基部６の後縁部４側では翼１を
ハブ５の正投影面内までのばして延長部15を設けてあ
る。翼端８とケーシング９との隙間は翼角調節用の根本
軸２の中心線２′の位置で最も小さく、前縁部３及び後
縁部４側が大きい。これは翼角制御に際して翼端８の前
縁部３及び後縁部４側がケーシング９と干渉するのを回
避するためである。延長部15は翼の後縁部４の中間から
前縁部３側へ向って次第に後退した曲線16の先を丸めて
基部６へ曲線17でつなげた形状である。延長部15は翼角
が小さい場合はハブ５の正投影面外へくるようになるこ
ともあるし、総ての翼角の範囲においてハブ５の正投影
面内に延長部15があるようになることもある。一般には
翼角が小さい場合は騒音は小さいので前者のように選択
してもよいようであるが、延長部15は翼角がよく使用さ
れる角度で且つ騒音の生ずる範囲で延長部15の形状、大
きさが騒音低減の効果のあるように選ばれるので上述し
た翼角が小さい場合にハブ５の正投影面へ延長部15が入
るか入らないかはその結果である。

上記した羽根車の翼１の節弦比0.8〜1.3は半径方向全
域で節弦比t/lが翼干渉を生ずる値であり、且つ翼面及
び翼後流に剥離渦が生じた場合、該剥離渦に対して、翼
列による整流作用が生ずる範囲となる翼弦長ｌを持つこ
とになる値である。即ち、先に述べた第８図の従来例に
関し、節弦比t/lが1.2〜1.5以上では翼干渉が生じない
ものとして取扱うことが出来ることが周知されている
が、本考案の実施例では翼干渉を生ずる範囲の節弦比t/
lを0.8〜1.3を選定しているものである。ただし、上述
の条件を満たす範囲としては節弦比0.5〜1.5をとること
ができるものと考えられる。

第７図は本考案の第１、第２の実施例及び比較例の正
面図を示し、翼の前縁部３が円弧状に前傾しており、且
つ断面が翼形状を有し、半径方向のほぼ全域で翼干渉を
生じる節弦比t/lで、且つ翼面及び翼後流に剥離渦が生
じた場合、該剥離渦に対して、翼列による整流作用が生
ずる範囲となる翼弦長ｌを有する翼１であって、翼後縁
部に軸心に向って異なる大きさの延長部を備える第１、
第２の実施例と、延長部を持たない翼（比較例）を併せ
て示してある。

第１実施例と第２の実施例及び比較例は節弦比が0.8
〜1.3で同じであり、翼の基部６と後縁部４が交わる角1
4部が異なる。

第２の実施例の延長部19は翼角が最大の場合に正面か
らみてハブ５の外周と接する位置にある。従って翼角が
最大以外では延長部19はハブのは正投影面外にある。

比較例は基部６からの延長部は存在せず基部６と後縁
部４につづく曲線16との間を曲線18で丸めてある。

次に実験による本考案の第１の実施例と従来例の騒音
値の比較を行なう。

第５図は翼角30°風量Ｑ＝29.5m³/S、風圧Ｐ＝22.2mA
q羽根車径1780mmの要項を持つ翼の最大節弦比t/lを変化
した場合の騒音値dBを、横軸に節弦比t/l、縦軸に騒音
値dB（全音域）をとり示してある。本考案の第１の実施
例は節弦比、最大（翼端）1.3、従来例を示した第９図
の翼形状の節弦比、最大2.9の場合である。本考案の第
１の実施例の騒音値は77.5dBに対して、第８図の従来例
では83dBである。

従って翼前縁部が円弧状に前傾しており、且つ、断面
が翼形状を有し、半径方向のほぼ全域で翼干渉を生じる
節弦比で、且つ、翼面及び翼後流に剥離渦が生じた場合
該剥離渦に対して、翼列による整流作用が生じる範囲と
なる翼弦長を持つように選ばれ、基部後縁部側の翼をハ
ブの正投影面内にまで延ばした翼を有することを特徴と
する翼角制御型軸流送風機は第８図に示した形状で節弦
比の大きい軸流送風機に対して騒音低減の効果が著しい
ことが分る。

このような節弦比を小さくすることの効果は、第２の
実施例、比較例の翼を採用した場合にも生ずるであろう
ことが推定される。

次に本考案の各実施例と比較例及び第８図の従来例の
騒音特性を比較する。

第６図は横軸に周波数Hz、縦軸に騒音値dB（Ａ）をと
り、従来例と比較例と本考案の翼を用いた羽根車径同一
の軸流送風機の騒音特性を比較した騒音特性曲線を示し
ている。即ち、他の条件を同一にして翼のみが異なる場
合である。図のＣは本考案の第１実施例の翼１を用いた
場合、Ａは本考案の第２実施例の翼１を用いた場合、Ｂ
は比較例の翼１を用いた場合、Ｄは第８図の翼１を用い
た場合の軸流送風機における騒音特性である。図より、
低周波域では本考案の各実施例及び比較例の軸流送風機
の騒音特性A,B,Cは騒音特性Ｄよりも大きい。然し、こ
の部分は絶対値が何れも低い値である。そして150Hz以
上8KHzまでの周波数において本考案の実施例及び比較例
の翼１の騒音特性は低い。然して、本考案の第１実施例
の騒音特性Ｃは騒音特性A,B,D何りよりも低い。然し
て、特に最も騒音として可聴される中間周波数帯域では
著しく騒音特性が改善されている。

第1,2の実施例及び比較例は、節弦比を小さくとるこ
とにより翼の前縁部３と後縁部４の位置関係を離し、翼
面及び翼の後縁部４に生じる剥離渦流と翼の前縁部３と
が干渉しないようにして翼の前縁部３が剥離渦流に突入
することによる乱れ渦の発生を防ぎ、且つ、翼列による
整流作用を生ずるようにしたものである。

更に本考案の第１実施例の翼１では、翼１に沿って流
入する流れとハブ５の後流に形成される二次流れの間に
流れの速度勾配による乱れ渦が形成されることによる騒
音の発生を抑制する為に、基部６の後縁部４側の翼１を
ハブ５の正投影面内まで延ばし、ハブ５の後流内へ積極
的に流れを拡散流入させることにより速度勾配の緩和を
はかったものである。このようなハブ５の正投影面内に
まで延ばした翼部分は翼角制御によっても、少なくとも
騒音の発生し易い翼角が大きい状態ではハブ５の正投影
面内に存在するため、翼角制御の制御角全域において有
効に作用する。

騒音特性A,B,Cをみると、ハブ５の正投影面内まで延
長部15を延ばした第１実施例、延長部19を備えるハブ５
の正投影面外に限られた第２実施例、翼の基部13の後縁
部４側に延長部を備えない比較例を比較すると、中高音
域において、比較例の騒音特性Ｂよりも、ハブ５に接す
る延長部19を有する第２の実施例の騒音大特性Ａ、ハブ
５の正投影面内まで延長部15が存在する第１の実施例騒
音特性Ｃの順に騒音が低く、延長部を備えることの有効
性が確かめられた。

〔考案の効果〕

本考案の第１の考案は翼前縁部が前傾しており、且
つ、断面が翼形状を有し、基部後縁部側の翼を軸心側に
向って延ばしたものにおいて、基部後縁側の翼はハブか
ら離れていることを特徴とする翼角制御型軸流送風機と
したため、騒音の軽減に効果があった。

本考案の第２の考案は第１の考案において、基部後縁
部側の翼をハブの正投影面内にまで延ばした翼延長部を
有することを特徴とする翼角制御型軸流送風機としたた
め、騒音の軽減に著しい効果があった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の軸流送風機の正面図、第２図乃至第４
図は第１図における翼の三面図であって、第２は正面
図、第３図は第２図の側面図、第４図は第２図の平面
図、第５図は軸流送風機における翼の節弦比を変化した
場合の騒音値を示す線図、第６図は本考案と従来例及び
比較例の軸流送風機の騒音特性線図、第７図は本考案の
他の実施例及び比較例の正面図、第８図は従来例の正面
図、第９図は第８図の平面図である。 １……翼、２……根本軸、２′……軸部中心、３……前
縁部、４……後縁部、５……ハブ、６……基部、８……
翼端、９……ケーシング、11〜14……角、15……延長
部、16,17,18……曲線、19……延長部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石川 賢一 神奈川県横浜市金沢区昭和町3175番地 日本飛行機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−62712（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−39241（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】翼前縁部が前傾しており、基部後縁部側の
   翼を軸心側に向って延ばした翼延長部を有するものにお
   いて、基部後縁部側の翼はハブから離れていることを特
   徴とする翼角制御型軸流送風機。
2. 【請求項２】基部後縁部側の翼をハブの正投影面内にま
   で延ばした翼延長部を有することを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載の翼角制御型軸流送風機。