JP2613272B2

JP2613272B2 - 軸流ファン

Info

Publication number: JP2613272B2
Application number: JP63212459A
Authority: JP
Inventors: 洋治関根; 秀夫五十嵐; 友通金子; 正雄茂呂; 仁志山下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH0261400A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は外周方向からネジを挿入してモータ軸に固定
する合成樹脂製油流ファンの構造に関し、特に、ファン
取付け作業、低振動化、低騒音化に適し、ブレード車体
の厚みの大きいものに適するファンに関する。

〔従来の技術〕

従来の合成樹脂製軸流ファンは、例えば特公昭61−35
397号に提示されるように、中心のボスの軸方向寸法
を、その同心外側にてブレードを支えるハブ部の軸方向
寸法よりもハブの開口部側に長く突出させ、その突出部
分に径方向に向くネジ穴を設けて、ネジによりモータ軸
に固定する構造をしていた。また、ハブの軸方向の閉鎖
面は平坦となっており、ブレード面は平坦な構造をして
いた。特公昭63−13040号には丸みをつけたハブが提示
されている。実開昭56−143594号にはブレード後方に次
第に深くなる溝が提示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特公昭61−35397号の従来技術は、モータ設置方
向との関係が配慮されておらず、モータをハブの軸方向
閉鎖面側に配置する場合にはブレード車体の軸方向厚み
が小さくてもモータ軸が長く必要となり、モーメントに
より振動が大きくなる。反対にモータを開口部側に配置
する場合には、ボスの突出部分の外周全体が解放される
ため、ほこりや水が軸表面を伝わってモータケース内に
侵入し易いという問題があった。また、従来技術は、ハ
ブの変形を防止する技術について不足していた。すなわ
ち、ファンの軸への取付け、取外しを、径方向から作業
を行なうことを前提にすると、モータ軸の長さを最小限
にするには、どうしてもボスの突出分だけハブ幅を短く
する必要があり、そのために、ブレード根元の遠心力荷
重を支えきれずにハブが、ブレード根元のハブ開口部側
端部を境にして多角形状に変形し、そのために、ファン
の生命であるところの外径が不均一に変形するほかブレ
ードのねじれ量が少くなる方向に変形して風量の減少、
振動騒音の上昇を招く恐れがあった。特に高温雰囲気に
おける樹脂製ファンでは軟化するため大きな問題であっ
た。また、ボス部にネジを用いる分アンバランスを生じ
振動騒音を増大させる問題があった。また、ハブの平坦
部は振動が生じ易いほか、平坦部の位置により風の吸込
流れの障害、あるいは、吐出流れに乱れを発生するなど
により送風量を減小させたり、騒音を増加させるなどの
問題を有していた。また、ブレードの回転後方で圧力面
側及び負圧面側の各々に速度差のある流れが自由空間に
放出される際に乱れ生じてファンの主騒音である後流騒
音が発生するという問題があった。

また、特公昭63−13040号提示の丸みのあるハブにつ
いてはボス位置がブレード位置から軸方向にずれた点に
付けられているために、ハブの開口部側からモータ軸を
入れる場合にはモータ軸が長くなって振動を生じ易いと
いう問題があるほか、開口部側がブレードの遠心力荷重
により変形してしまう恐れがあった。すなわち、ブレー
ドとハブのボス位置の関係、ハブ形状とボス及びファン
モータ軸との関係、モータ軸へ取付けるため構造等が、
振動防止、変形防止する上での考慮が不十分であった。

また、実開昭56−143594号提示のブレード部の溝は、
ブレード端部の構造が不明確であって、ファンの主騒音
であるいわゆる後流騒音を低減する配慮に欠けていた。
本発明の目的は上記問題点を除去することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、中心にボスを有する略椀状部を第１ハブ
となし、第１ハブの一部に軸方向の開口部に臨む切欠き
状部と、切欠き状部の左右縁部からボスに至る第１リブ
と、第１リブにより形成された残りの開口部に第１ハブ
とボス部を結ぶ複数本の第２リブと、切欠き状部に対向
するボス上に軸固定ネジを備え、第１ハブとボスとの間
にて少なくとも第１リブから第１リブに隣接する第２リ
ブに至る第２ハブを局部的に設け、第１ハブの中心部寄
りの頂点に外周を次第径を小になしてブレード軸方向端
部とほゞ面一となる突部を形成し、その中心の反対方向
にへこみ部と、へこみ部の前端に設置したボスを、第１
ハブの軸方向長さの中間位置となし、下流側に位置する
ブレードの端に面状部を設け、製作時の前後型のパーテ
ィングラインを負圧面と面状部の接点となし、ブレード
の圧力面側の後縁寄りから面状部にかけてファンに同心
で次第に深さの大になる多数の溝を設けることにより達
成される。

〔作用〕

上記構造にすることによって、モータを第１ハブの閉
鎖面側に配置する場合にはモータ軸を短くすることがで
き、反対にモータを開口部側に配置する場合には、ボス
部が突出せずに第１ハブによって大部分が包囲されて、
モータに第１ハブを近接させることができるため、ほこ
りや水がモータケース内に侵入するのを防止できる。強
度に関しても、ボス位置が第１バブの奥行寸法の中間に
位置し、第１リブ，第２リブを介して第１ハブ部に至
り、第１ハブの軸方向寸法は大であるために、ブレード
根元を幅広く支え、ハブ頂点の突部により強度向上と第
１リブと第２ハブにより切欠き状部による強度低下を補
って遠心力荷重による第１ハブ，ブレード外径およびブ
レードねじれ角の変形を防止できるほか、第１リブおよ
び第２ハブの肉厚さや位置により、切欠き状部の重量
減、ネジ取付による重力増しによるアンバランスの発生
を調節しながら全周にわたってブレード支持強度を均一
にできる。製作に関しても、第１バブの中心のへこみ部
により軽量化と、へこみ部の肉厚を他の部分と同一にす
ることにより成形後の冷却速度を均一にでき、製作精度
を向上でき、切欠状部を開口部に連続して開口してある
ので、軸方向にのみ分割できる型で容易に製作できる利
点がある。また、ブレード後縁の端部面状部から圧力面
側の流れを吹出すことができるので、この流れによって
負圧面側から流出する風に対して、従来負圧面のブレー
ドに極めて近い位置の雰に近い速度であったものに加速
を与え、負圧面側の速度勾配を小にして乱れを減少させ
騒音を低減できる。同時に圧力面側に対しても同様な効
果を得ることができる。この種樹脂製のファンは、ブレ
ード肉厚は樹脂の流れ、破損等の点から成形上限界があ
るが、ブレード後端に面状部を設けて圧力面側の風の一
部を溝から吹出させることにより、後縁を次第に薄くす
る場合以上の効果を得ることができる。また、パーティ
ングラインを溝のない負厚面と面状部の接点に選定する
ことにより溝周りに成形後のバリの発生をなくすことが
でき製作が容易となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図により説明
する。１はブレード、２は第１ハブ、３は第１リブ、４
は第２リブ、５は第２ハブ、６はボスであって中央の肉
厚金属管6aを埋め込み、左右分割の型で樹脂一本成形さ
れる。Ｎは回転方向を示す。1aはブレード１の吐出側と
なる圧力面、1bは吸込側となる負圧面、1cは前縁、1dは
後縁、1eは後縁の面状部、1fは溝であって、ファンの中
心に対して同心で、圧力面の後縁1d寄りから面状部1eに
かけて、同一溝幅で次第に深さを大にし径方向位置は種
に有効な軸流作用及び送風作用をする外径の40％位置か
ら90％位置の範囲（90％位置を越えるとブレードの外周
で圧力面から負圧面に移動する先端渦があり、40％より
内側では送風側のファン中心より反対に吸込む流れがあ
って軸流作用が少ない）に多数設けてある。2aは第１ハ
ブ２の切欠状部であって、吐出側に位置する開口部2bに
臨み、Ｕ字形をしている。2dは第１ハブ２の吸込側に位
置する突部であって、中心部に向って外周を次第に径を
小にしてブレード１の軸方向端部（前縁）と頂点をほぼ
面一に形成し、その頂点に反対方向に向うへこみ部2cを
設け、へこみ部2cの前端（へこみ側の裏）にはボス６が
一体に成形されている。第１リブ３は切欠き状部2aの左
右縁部から一体にボス６に至り、第２リブ４は、第１ハ
ブ２と第１リブ３とボス６により形成された空間で、第
１バブ２とボス６とを一体に連結している。4aは切欠き
状部よりも内方で連結している。７はネジであって、前
記切欠き状部に対向した位置に設け、径方向からファン
モータ軸への取付け取外しを可能にしてある。第２バブ
５は、第１ハブ２とボス６の間にて第１リブ３から第１
リブ３に隣接する第２リブ４に至り、内方では第３図に
示すように第２リブ4aとも一体に連結してある。従っ
て、全体的に見た構造は、第１ハブ２が略椀状で、深さ
が大で、椀の深さ（軸方向長さ）の中間にボス６が位置
し、第１ハブ２の外方の一部に切欠き状部2aがあって、
その内側に第２ハブ５があって補強され、径方向から軸
への固定作業が可能な構造となっている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ファンモータを第１ハブ２の閉鎖面
側すなわち、突部2d側に配置する場合にはブレード車体
の軸方向厚みが大であっても、ボス６が第１ハブ２の内
部に位置するのでモータ軸長は小でよく、しかもブレー
ド車体の遠心力による大きな応力は、ブレード根元部の
第１ハブ２の外周に加わるが、これをほぼ中心で支える
ことになり、ファン及びファンモータの振動を小さくで
きる。反対にファンモータが第１ハブ２の開口部2a側に
配置する場合には、ボス６の外周は第１ハブによって大
部分包囲されるため、ほこりや水がモータケース内に侵
入するのを防止できる。強度に関しても、第１ハブ２に
切欠き状部2aを設け、切欠き状部2aからドライバーを挿
入して軸固定用のネジ７を操作できるので第１ハブ２の
円筒部幅が大になっても問題はなく、大きい面積でブレ
ード根元を支えることができ、さらに第１ハブ２を、第
１リブ３と第２リブ４と第２ハブ５により切欠き状部2a
を中心に強度が向上するので、第１ハブ２の変形及び関
連するブレード１のねじれ角の変形を防止できる。同時
に切欠き状部2aを設けることにより生ずる重量的アンバ
ランスを、第１リブや第２ハブの肉厚等により調節でき
る。また、第１ハブの頂点のへこみ部2cを設けて、ボス
６を支持することにより軽量化とボス６の中間設置も容
易に可能となる。また、以上の如き構造にすることによ
り、能力を大きく出せるところのねじり角の大きいブレ
ードを有するファンに対して振動低減及び強度上有利に
できる。

製作に関しても、切欠き状部2aをＵ字状に開口部2bに
臨ませてあるので、軸方向にのみ分割できる型で容易に
製作できる。

ブレード１に関しては、第１図および第２図に示すよ
うに、後縁1d寄りから面状部1eにかけて、軸流作用及び
送風作用に合せた方向と位置に溝1fを設けて圧力面1a側
の風の一部を面状部1eから吹出し流れ８を生じさせ、第
７図に示すように負圧面1b側から自由空間に流出する速
度分布の悪い流れ９の負圧面1bに極めて近い流れを増速
させて、離れた点の速い速度との差を少なくして乱流の
発生を減少させ、同時に、圧力面1a側から自由空間に流
出する流れ10に対しても速度差を少なくして乱流の発生
を減少させて、騒音を低減する効果がある。

製作に関しても、溝1fであるので、第８図に示すよう
に、下型に溝1fに相当する突起を設けるのみでよいの
で、上下（又は左右）分割の型11,12で容易に製作でき
る。また、この場合大きな問題となる溝1f周りの「バ
リ」の発生に関しては、型のパーティングラインを第８
図のように、負圧面1bと面状部1eの接点1gになるよう
に、下型12を圧力面1aから面状部1eに連続させ、ブレー
ド１に関しては面状部1eを型の移動方向に合せることに
より防止できる。また、面状部1eを設けることにより、
樹脂の流れを悪くする程、後縁を導くする必要がなくな
り、溝1fを設けることにより、樹脂の流れを阻害するこ
となく、ブレード肉厚を薄くした場合以上の騒音低減効
果を得ることができる。尚、本実施例では溝1fの水平方
向とのなす角θを、どの溝に対しても同じにして型12の
加工を容易にしてある。また、第５図の軸穴6bにボス６
を貫通する構造になっているが、ファンモータの軸を開
口部2b側から挿入する場合には、へこみ部2cの奥部が閉
鎖されてもよい。

第９図は他の実施例として空気調和機に応用したもの
であって、吸込側に熱交換器15を配置し、ファンモータ
16を保護ガード17に取付け、熱交換器15と保護ガード17
の間にファン18を設けた構造である。この場合、ファン
18のハブ19は熱交換器15側に突部19aを設け、ハブ19の
開口部19bをファンモータ16側に向けて、かつファンモ
ータ16の外径よりも大きくしてファンモータ16の一部を
包囲して、軸16aの保護とほこり、水等の侵入を防止で
きるほか、ボス20がハブ19の実行方向の中間に位置する
ので、軸を短くでき、モーメンタムな振動を低減でき
る。また、図のように突部19aはブレード先端位置より
若干熱交換器15側に位置（寸法ｉ）させることにより、
速度が大で危険の大きいブレード18aの接触を防止でき
るほか熱交換器15との寸法管理ｇをハブ19の位置ｈで行
なえる利点がある。

また、切欠き状部19cがあるので、熱交換器15を移動
させずに、径方向の作業で位置決め、作業が容易に行な
える。騒音に関しても、ハブ19が強固で、モータ軸も短
いので振動が少なく、ハブ先端が流線形となるので、熱
交換器15の中央からも効率よく吸込み作用が行なわれ、
熱交換分布が良好になる分低速度にできるほか、バブ19
により、ブレードねじり角の大きいファンを支えること
ができるため、その分低速度運転ができる。加えてブレ
ード18aには乱流を制御できる溝18bを設けてあり、低騒
音で、コンパクトな空気調和機を提供できる。

第10図は溝18bの効果を実測したものである。条件は
直径425mm、ブレードねじり角30゜（取付角ともいう…
…ブレード全体の車体厚135mm）、を用い、熱交換器は
１列パイプ形波形フィン1.2mmピッチ付の500mm×800mm
の大きさのものを、高さ500mm、横幅900mm、奥行250mm
の箱体に入れ、保護ガードを用いずに、ファンを、騒音
の極めて小さい騒音装置にて運転し、風量が28m³/min得
られるときの騒音をファンの吹出前方1mの位置で測定
し、波形を10Hzピッチで分析したものであり、ａは溝の
ない場合、ｂは本発明の溝がある場合である。その結
果、主騒音である400Hz〜1400Hz域の広い領域で１〜3dB
の低減効果が見られ、Ａ特性のオーバーオール値では3
9.3dBであったものが、37.8dBと1.5dBの効果を確認でき
た。

低騒音にするには、羽根車厚みの大きくなるブレード
ねじれ角の大きなファンを、低速度で回転させるのが最
良であるので、以上で説明して来たような軸流ファン構
造にすることにより、ファンモータの軸の長さを最小限
におさえ、ハブ構造も強固にでき、作業性も良いので低
振動化、低騒音化に貢献大なる合成樹脂製軸流ファンを
提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す軸流ファンの正面図、
第２図は第１図の側面図、第３図は第１図の要部を示す
斜視図、第４図は第１図のBBからみた部分的側面図、第
５図は第１図のCC断面図、第６図は第１図の背面図、第
７図は第１図のブレード後縁の流れを説明する断面図、
第８図はブレードを成形する型の説明図、第９図は本発
明のもうひとつの実施例を示す断面図、第10図は本発明
の後縁流れの効果を説明する騒音スペクトルである。 1e……面状部 1f……溝２……第１ハブ 2a……切欠き状部３……第１リブ４……第２リブ５……第２ハブ６……ボス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茂呂正雄栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者山下仁志栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献実開昭56−143594（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−86398（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中心にボスを有する略椀状部を第１ハブと
なし、第１ハブの一部に軸方向の開口部に臨む切欠き状
部と、切欠き状部の左右縁部からボスに至る第１リブ
と、第１リブにより形成された残りの開口部に第１ハブ
とボス部を結ぶ複数本の第２リブと、切欠き状部に対向
するボス上に配された軸固定ネジと、第１ハブとボスと
の間にて、第１リブから第２リブに至る第２ハブとを備
えたことを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】第１ハブとボスとの間にて少なくとも第１
リブから、第１リブに隣接する第２リブに至る第２ハブ
を局部的に設けた特許請求の範囲第１項記載の軸流ファ
ン。
【請求項３】開口部がファンモータ側である特許請求の
範囲第１項または第２項記載の軸流ファン。
【請求項４】切欠き状部がブレード根元を中心に、ファ
ンモータ側である特許請求の範囲第１項または第２項記
載の軸流ファン。
【請求項５】第１ハブの開口部側と反対方向において、
外周の径を次第に小になした突部と、その中心を反対に
開口部に向うへこみ部と、へこみ部の端部にボスを設置
した特許請求の範囲第１項または第２項記載の軸流ファ
ン。
【請求項６】ボスの位置が第１バブの軸方向厚みの中間
位置である特許請求の範囲第１項または第２項記載の軸
流ファン。
【請求項７】第１ハブの突部位置が、ブレード車体軸方
向端部位置に比較して、ほぼ同等、または、それ以上で
ある特許請求の範囲第５項記載の軸流ファン。
【請求項８】下流に位置するブレード端に軸方向に沿う
面状部を設け、ブレード圧力面側の後縁寄りから面状部
にかけて、ファンに同心で次第に深さの大になる多数の
溝を設けた特許請求の範囲第１項または第２項記載の軸
流ファン。
【請求項９】下流に位置するブレード端に軸方向に沿う
面状部を設け、ブレード圧力面側の後縁よりから面状部
にかけて次第に深さの大になる多数の溝を設けた特許請
求の範囲第１項または第２項または第８項記載の軸流フ
ァン。