JP2746806B2 - 軸流ファン及びファンのオリフィス構造 - Google Patents
軸流ファン及びファンのオリフィス構造Info
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/545—Ducts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/38—Blades
- F04D29/384—Blades characterised by form
- F04D29/386—Skewed blades
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S416/05—Variable camber or chord length
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に空気移動用のフ
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、主に騒音が改
善された軸流ファンに関する。このファンとしては、シ
ュラウドで周囲が囲まれているものと、シュラウドを具
備しないものとがある。シュラウド付ファンを含む本発
明の実施例では、さらにそのファンとともに使用される
固定したオリフィスを含んでいる。
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、主に騒音が改
善された軸流ファンに関する。このファンとしては、シ
ュラウドで周囲が囲まれているものと、シュラウドを具
備しないものとがある。シュラウド付ファンを含む本発
明の実施例では、さらにそのファンとともに使用される
固定したオリフィスを含んでいる。
【０００２】
【従来の技術】軸流ファンはわずかな例を示すだけで
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
【０００３】ほとんどの場合において、ファンに入る空
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離と、ファン回転速度の関
数であるブレードの直線速度とともに増加する。ファン
からの放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でな
される仕事量、ブレードのピッチ及びそり、の関数であ
る局部ブレード負荷、及び、ブレードの容積（ｓｏｌｉ
ｄｉｔｙ）（すなわち、ブレードによって覆われるファ
ンの掃引円の全面積）とともに増加する。
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離と、ファン回転速度の関
数であるブレードの直線速度とともに増加する。ファン
からの放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でな
される仕事量、ブレードのピッチ及びそり、の関数であ
る局部ブレード負荷、及び、ブレードの容積（ｓｏｌｉ
ｄｉｔｙ）（すなわち、ブレードによって覆われるファ
ンの掃引円の全面積）とともに増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、静かなファン
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力が、より騒音の多い
ファンよりも少なくて済む。材料技術及び製造技術の進
歩により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用さ
れるようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久
性があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との
製造コスト比較においても競争できるものになってい
る。さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来
製造が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量
生産をも可能となった。
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力が、より騒音の多い
ファンよりも少なくて済む。材料技術及び製造技術の進
歩により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用さ
れるようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久
性があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との
製造コスト比較においても競争できるものになってい
る。さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来
製造が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量
生産をも可能となった。
【０００５】本発明は、加熱、換気及び空調システムや
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるファン
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で回転方向の一方の方向に強く掃引されていると
ともに、その先端で他方の方向に強く掃引されている。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域における乱流騒音干渉性が低いものとなる。いか
なる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分のみ
が、入口流乱流を受けるので、その干渉性は低いものと
なる。従って、入口乱流によって発生される騒音は、拡
散され、低減される。
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で回転方向の一方の方向に強く掃引されていると
ともに、その先端で他方の方向に強く掃引されている。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域における乱流騒音干渉性が低いものとなる。いか
なる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分のみ
が、入口流乱流を受けるので、その干渉性は低いものと
なる。従って、入口乱流によって発生される騒音は、拡
散され、低減される。
【０００７】ブレードのそり及びピッチは、ブレード根
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、ブレードの先端
領域では、空気がファンを通過する際、その空気の回転
は比較的小さく、ブレード負荷はより小さいものとな
る。先端領域は、普通、ファンの主要騒音源であるの
で、この構造は、一層静かなファンを与えてくれる。
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、ブレードの先端
領域では、空気がファンを通過する際、その空気の回転
は比較的小さく、ブレード負荷はより小さいものとな
る。先端領域は、普通、ファンの主要騒音源であるの
で、この構造は、一層静かなファンを与えてくれる。
【０００８】ブレードの全翼幅に沿って、ブレードの弦
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果、形状抵抗及び後縁騒音を低減する。
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果、形状抵抗及び後縁騒音を低減する。
【０００９】ファンは、シュラウド付であっても、なく
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
【００１０】シュラウド付実施例では、そのファンシュ
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
【００１１】本発明に従って構成されたファン上のブレ
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード容積（すなわち、ブレ
ードによってカバーされるファンの掃引円の全面積）を
得るために、大きな中間スキュー角及び大きなブレード
弦長が必要となる。
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード容積（すなわち、ブレ
ードによってカバーされるファンの掃引円の全面積）を
得るために、大きな中間スキュー角及び大きなブレード
弦長が必要となる。
【００１２】本発明のファン及びオリフィスは、適切な
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
【００１３】
【作用】本発明にかかるファンは、複数個の同一ブレー
ドを有する。各ブレードは、その根本で回転方向の一方
に強く掃引されているとともに、その先端で回転方向の
他方の方向に強く掃引されている。このブレード掃引の
組合せによって、ブレード先端で大量の掃引が得られる
一方、その根本での応力が小さくなる。ブレードの先端
領域における大きな掃引により、その領域における乱流
騒音干渉性が低くなる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、その干渉性は低いものとなる。従って、入口乱流に
よって発生される騒音は、拡散され、低減される。
ドを有する。各ブレードは、その根本で回転方向の一方
に強く掃引されているとともに、その先端で回転方向の
他方の方向に強く掃引されている。このブレード掃引の
組合せによって、ブレード先端で大量の掃引が得られる
一方、その根本での応力が小さくなる。ブレードの先端
領域における大きな掃引により、その領域における乱流
騒音干渉性が低くなる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、その干渉性は低いものとなる。従って、入口乱流に
よって発生される騒音は、拡散され、低減される。
【００１４】
【実施例】以下の記述において、「前方」「後方」「前
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある（前方掃引）とき、その掃引が回転と
逆方向にある（後方掃引）ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある（前方掃引）とき、その掃引が回転と
逆方向にある（後方掃引）ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
【００１５】しかし、その差は小さく、ブレード先端部
分を後方に掃引させたファンも、騒音、容量、及び効率
についてのファンの性能が、十分に優れている。
分を後方に掃引させたファンも、騒音、容量、及び効率
についてのファンの性能が、十分に優れている。
【００１６】シュラウド付ファンの実施例では、掃引方
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
【００１７】本発明の一実施例の正面及び側面立面図
が、それぞれ図１及び図２に示されている。ファン１０
は、多数のブレード１３が取り付けられているハブ１１
を有する。ハブ１１はその中心にボス１２を持つ。動作
時に、ファン１０はＲ方向に回転する。ファン１０の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図１は、
１４個のブレードを有するファン１０を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、１４個というの
は、ブレードをオーバラップさせずに高剛性を与え、射
出成型法を用いてプラスチックでファンの製造を可能に
するのに便利な数である。
が、それぞれ図１及び図２に示されている。ファン１０
は、多数のブレード１３が取り付けられているハブ１１
を有する。ハブ１１はその中心にボス１２を持つ。動作
時に、ファン１０はＲ方向に回転する。ファン１０の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図１は、
１４個のブレードを有するファン１０を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、１４個というの
は、ブレードをオーバラップさせずに高剛性を与え、射
出成型法を用いてプラスチックでファンの製造を可能に
するのに便利な数である。
【００１８】図３は、本発明のファンの幾つかの特徴を
表している。その図は、ファン１０の部分正立面図で、
ハブ１１及びブレード１３を示している。ブレード１３
は、根本１７を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード１３は、ブ
レードの外端である先端１８を有する。ブレード１３
は、また、前縁２０及び後縁１９を有する。線１４は、
前縁２０及び後縁１９から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード１３は翼幅
Ｓすなわちハブ１１から先端１８までの径方向距離を有
する。ブレード１３は、根本部分１５と先端部分１６に
分割される。
表している。その図は、ファン１０の部分正立面図で、
ハブ１１及びブレード１３を示している。ブレード１３
は、根本１７を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード１３は、ブ
レードの外端である先端１８を有する。ブレード１３
は、また、前縁２０及び後縁１９を有する。線１４は、
前縁２０及び後縁１９から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード１３は翼幅
Ｓすなわちハブ１１から先端１８までの径方向距離を有
する。ブレード１３は、根本部分１５と先端部分１６に
分割される。
【００１９】ブレード１３の根本部分１５では、中間弦
線１４が、掃引角Ａｈでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線１４は
零掃引Ａｏを有する。ブレード１３の先端において、中
間弦線１４は掃引角Ａｔで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線１４と交差すると同じ点で根本１
７と交差するファン１０の掃引した円の半径と、中間弦
線１４と交差すると同じ点で先端１８に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図１及び図２に示された１４個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは３６０°／１４すな
わち２５．７°である。
線１４が、掃引角Ａｈでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線１４は
零掃引Ａｏを有する。ブレード１３の先端において、中
間弦線１４は掃引角Ａｔで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線１４と交差すると同じ点で根本１
７と交差するファン１０の掃引した円の半径と、中間弦
線１４と交差すると同じ点で先端１８に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図１及び図２に示された１４個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは３６０°／１４すな
わち２５．７°である。
【００２０】図４はファン１０のブレード１３を表して
いるが、その図には、それぞれ、図５、図６及び図７に
示された円筒部を確定する円周線である線ＩＩＩＡ−Ｉ
ＩＩＡ，ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ，ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣが示
されている。
いるが、その図には、それぞれ、図５、図６及び図７に
示された円筒部を確定する円周線である線ＩＩＩＡ−Ｉ
ＩＩＡ，ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ，ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣが示
されている。
【００２１】図５は、ブレード根本１７（図３）すなわ
ち図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡに沿って切り取られたブ
レード１３の円筒横断面を示している。この根本におい
て、ブレード１３はピッチ角Γｒ及び弦Ｃｈｒを有す
る。図６は、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿って切り
取られたブレード１３の中間部分の円筒横断面で、この
断面において、ブレードはピッチ角Γｍ及び弦Ｃｈｍを
有する。図７は、ブレード先端１８（図３）すなわち図
４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣに沿って切り取られたブレー
ド１３の円筒横断面を示す。この先端で、ブレード１３
はピッチ角Γｔ及び弦Ｃｈｔを持つ。
ち図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡに沿って切り取られたブ
レード１３の円筒横断面を示している。この根本におい
て、ブレード１３はピッチ角Γｒ及び弦Ｃｈｒを有す
る。図６は、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿って切り
取られたブレード１３の中間部分の円筒横断面で、この
断面において、ブレードはピッチ角Γｍ及び弦Ｃｈｍを
有する。図７は、ブレード先端１８（図３）すなわち図
４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣに沿って切り取られたブレー
ド１３の円筒横断面を示す。この先端で、ブレード１３
はピッチ角Γｔ及び弦Ｃｈｔを持つ。
【００２２】図８は、ブレード１３の代表的円筒横断面
を概略的に示している。同図において、ｄは、ブレード
そり曲線Ｃａの弦Ｃｈからの偏差である。ブレードそり
曲線Ｃａと弦Ｃｈの交点におけるブレードそり曲線Ｃａ
の接線同志が交差して、そり角θを形成する。
を概略的に示している。同図において、ｄは、ブレード
そり曲線Ｃａの弦Ｃｈからの偏差である。ブレードそり
曲線Ｃａと弦Ｃｈの交点におけるブレードそり曲線Ｃａ
の接線同志が交差して、そり角θを形成する。
【００２３】図９及び図１０は、それぞれ、本発明の他
の実施例の正立面図及び側面立面図である。この実施例
は、ファンが該ファンに固定されたシュラウドを有し、
このシュラウドとともに回転する点において、図１及び
図２に示された実施例とは異なる。また、空気流をファ
ン内に導入するために、特別に構成されたオリフィスが
シュラウド付ファンと一緒に組み合わされている。図９
及び図１０は、オリフィス付隔壁１３０の後方でかつそ
れと同軸に取り付けられたファン１１０を示す。ファン
１１０は、シュラウド１２５がブレード１１３の先端を
取り囲みかつそれらに固定されていることを除いて、詳
部にわたってファン１０（図１及び図２）と同一であ
る。オリフィス付隔壁１３０は、それを通過するオリフ
ィス１３１を有している。
の実施例の正立面図及び側面立面図である。この実施例
は、ファンが該ファンに固定されたシュラウドを有し、
このシュラウドとともに回転する点において、図１及び
図２に示された実施例とは異なる。また、空気流をファ
ン内に導入するために、特別に構成されたオリフィスが
シュラウド付ファンと一緒に組み合わされている。図９
及び図１０は、オリフィス付隔壁１３０の後方でかつそ
れと同軸に取り付けられたファン１１０を示す。ファン
１１０は、シュラウド１２５がブレード１１３の先端を
取り囲みかつそれらに固定されていることを除いて、詳
部にわたってファン１０（図１及び図２）と同一であ
る。オリフィス付隔壁１３０は、それを通過するオリフ
ィス１３１を有している。
【００２４】図３と同様に、図１１は、ファン１１０の
部分正面立面図であって、ブレード１１３及びボス１１
２を付けたハブ１１１の一部分を示している。ブレード
１１３は根本１１７を有し、そこでブレードがハブ、及
びブレードの外端である先端１１８に適合させられかつ
取り付けられている。ブレード１１３はまた前縁１２０
及び後縁１１９を有する。ブレード１１３は、根本部分
１１５及び先端部分１１６に分けることができる。根本
部分１１５及び先端部分１１６の限界は、それぞれ図３
に示された根本部分１５及び先端部分１６と同一であ
る。Ｒｆはファン半径すなわちファン直径Ｄｆの２分の
１である。
部分正面立面図であって、ブレード１１３及びボス１１
２を付けたハブ１１１の一部分を示している。ブレード
１１３は根本１１７を有し、そこでブレードがハブ、及
びブレードの外端である先端１１８に適合させられかつ
取り付けられている。ブレード１１３はまた前縁１２０
及び後縁１１９を有する。ブレード１１３は、根本部分
１１５及び先端部分１１６に分けることができる。根本
部分１１５及び先端部分１１６の限界は、それぞれ図３
に示された根本部分１５及び先端部分１６と同一であ
る。Ｒｆはファン半径すなわちファン直径Ｄｆの２分の
１である。
【００２５】図１２は、図１１に示されたシュラウド１
２５とオリフィス１３１の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド１２５の主要部１２７は、断面が略円筒
状であり、その内面に沿つてブレード１１３に取り付け
られている。シュラウド１２５の入口部１２６は主要部
１２７から外方向に広がっている。入口部１２６の横断
面は、ファン１１０の回転軸に平行な主軸を有する楕円
の４分の１の断面である。
２５とオリフィス１３１の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド１２５の主要部１２７は、断面が略円筒
状であり、その内面に沿つてブレード１１３に取り付け
られている。シュラウド１２５の入口部１２６は主要部
１２７から外方向に広がっている。入口部１２６の横断
面は、ファン１１０の回転軸に平行な主軸を有する楕円
の４分の１の断面である。
【００２６】オリフィス１３１の入口部１３２は、オリ
フィス１３１の軸と平行、したがってファン１１０の回
転軸にも平行である主軸を有する楕円の４分の１の部分
である横断面を有する。オリフィス１３１の喉部分１３
３は、略円筒形であり、シュラウド１２５の主要部１２
７の内径と同じ内径を有する。シュラウド１２５とオリ
フィス１３１間のクリアランスは、製造及び動作上許さ
れる限り小さくすべきである。
フィス１３１の軸と平行、したがってファン１１０の回
転軸にも平行である主軸を有する楕円の４分の１の部分
である横断面を有する。オリフィス１３１の喉部分１３
３は、略円筒形であり、シュラウド１２５の主要部１２
７の内径と同じ内径を有する。シュラウド１２５とオリ
フィス１３１間のクリアランスは、製造及び動作上許さ
れる限り小さくすべきである。
【００２７】シュラウド１２５の入口部１２６及びオリ
フィス１３１の入口部１３２の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド１２５
の入口部分１２６の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれＡＭｓ及びＡｍｓで示される。同様に、オ
リフィス１３１の入口部分１３２の輪郭の形成する楕円
の主軸及び副軸は、それぞれＡＭＯ及びＡｍｏで示され
る。
フィス１３１の入口部１３２の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド１２５
の入口部分１２６の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれＡＭｓ及びＡｍｓで示される。同様に、オ
リフィス１３１の入口部分１３２の輪郭の形成する楕円
の主軸及び副軸は、それぞれＡＭＯ及びＡｍｏで示され
る。
【００２８】シュラウド付ファン１０とシュラウドのな
いファン１１０の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
いファン１１０の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
【００２９】 （ａ）中間弦線１４の掃引は、ブレード１３／１１３の
根本１７／１１７において、２０度〜３０度の間の角度
で後退方向であり、その後、緩やかに減少して、根本１
７／１１７からブレード翼幅８の１００分の２５〜１０
０分の５０の点で零掃引となり、その後、緩やかに増加
して、先端１８／１１８において４０度〜７０度とな
る。すなわち、 Ａｒ＝２０°〜３０° Ａｏ＝（０．２５〜０．５）Ｓにおいて０゜ Ａｔ＝４０゜〜７０° （ｂ）中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの１０
分の５〜１０分の６である。すなわち、 Σ＝（０． ５〜０． ６）Φ （ｃ）ブレードピッチ角Γは、ブレード根本１７／１１
７からブレード先端１８／１１８に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γｒ＞Γｍ＞Γｔ （ｄ）ブレード弦長Ｃｈは、ブレード根本１７／１１７
からブレード先端１８／１１８に向かって増加させるべ
きである。すなわち Ｃｈｒ＞Ｃｈｍ＞Ｃｈｔ （ｅ）ブレードそり曲線角Ｃａは、ブレード根本１７／
１１７からブレード先端１８／１１８に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θｒ＞θｔ （ｆ）ブレードそり曲線角Ｃａのブレード弦Ｃｈからの
偏差ｄは、ブレード前縁２０／１２０からブレード弦Ｃ
ｈの長さの１００分の３５〜１００分の４５にある点で
最大となるべきである。
根本１７／１１７において、２０度〜３０度の間の角度
で後退方向であり、その後、緩やかに減少して、根本１
７／１１７からブレード翼幅８の１００分の２５〜１０
０分の５０の点で零掃引となり、その後、緩やかに増加
して、先端１８／１１８において４０度〜７０度とな
る。すなわち、 Ａｒ＝２０°〜３０° Ａｏ＝（０．２５〜０．５）Ｓにおいて０゜ Ａｔ＝４０゜〜７０° （ｂ）中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの１０
分の５〜１０分の６である。すなわち、 Σ＝（０． ５〜０． ６）Φ （ｃ）ブレードピッチ角Γは、ブレード根本１７／１１
７からブレード先端１８／１１８に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γｒ＞Γｍ＞Γｔ （ｄ）ブレード弦長Ｃｈは、ブレード根本１７／１１７
からブレード先端１８／１１８に向かって増加させるべ
きである。すなわち Ｃｈｒ＞Ｃｈｍ＞Ｃｈｔ （ｅ）ブレードそり曲線角Ｃａは、ブレード根本１７／
１１７からブレード先端１８／１１８に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θｒ＞θｔ （ｆ）ブレードそり曲線角Ｃａのブレード弦Ｃｈからの
偏差ｄは、ブレード前縁２０／１２０からブレード弦Ｃ
ｈの長さの１００分の３５〜１００分の４５にある点で
最大となるべきである。
【００３０】同様に、シュラウド付実施例つまりオリフ
ィス１３１を関連して備えたファン１１０について、理
論的及び実際的な研究がなされた。
ィス１３１を関連して備えたファン１１０について、理
論的及び実際的な研究がなされた。
【００３１】 （ａ）シュラウド１２７の入口部１２６の輪郭を形成す
る４分の１部分の楕円は、ファン直径Ｄｆの１０００分
の１５〜１０００分の５０にある主軸、その主軸の１０
分の５〜１０分の８にある副軸を持つべきである。すな
わち、 ＡＭＳ＝（０．０１５〜０．０５）Ｄｆ Ａｍｓ＝（０．５〜０．８）ＡＭＳ （ｂ）オリフィス１３１の入口部１３２の輪郭郭を形成
する４分の１部分の楕円は、関連するファン１１０の直
径Ｄｆの１００分の５〜１００分の１０である主軸、及
びその主軸の１０分の５〜１０分の８である副軸を有す
る。すなわち、 ＡＭＯ＝（０．０５〜０．１）Ｄｆ Ａｍｏ＝（０．５〜０．８）ＡＭＯ 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が８ｄＢＡ低減し、必要なファン入力電力が２５パーセ
ント低減した。
る４分の１部分の楕円は、ファン直径Ｄｆの１０００分
の１５〜１０００分の５０にある主軸、その主軸の１０
分の５〜１０分の８にある副軸を持つべきである。すな
わち、 ＡＭＳ＝（０．０１５〜０．０５）Ｄｆ Ａｍｓ＝（０．５〜０．８）ＡＭＳ （ｂ）オリフィス１３１の入口部１３２の輪郭郭を形成
する４分の１部分の楕円は、関連するファン１１０の直
径Ｄｆの１００分の５〜１００分の１０である主軸、及
びその主軸の１０分の５〜１０分の８である副軸を有す
る。すなわち、 ＡＭＯ＝（０．０５〜０．１）Ｄｆ Ａｍｏ＝（０．５〜０．８）ＡＭＯ 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が８ｄＢＡ低減し、必要なファン入力電力が２５パーセ
ント低減した。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
【図１】本発明のファンの一実施例の正面図である。
【図２】本発明のファンの一実施例の側面図である。
【図３】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
【図４】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
り、図３とは異なる特徴を説明している図である。
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
り、図３とは異なる特徴を説明している図である。
【図５】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで切り取られ
た図である。
【図６】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで切り取られ
た図である。
【図７】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで切り取られ
た図である。
【図８】本発明のファンブレードの弦とそり曲線間の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例のファン及びファンオリフ
ィスの正立面図である。
ィスの正立面図である。
【図１０】本発明の他の実施例のファン及びファンオリ
フィスの側立面図である。
フィスの側立面図である。
【図１１】図９及び図１０に示された本発明のファンの
実施例のハブ及び１個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
実施例のハブ及び１個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
【図１２】本発明の一実施例の回転シュラウド及び固定
オリフィスの断面部分立面図である。
オリフィスの断面部分立面図である。
１０…ファン １４…ブレード １７…根本 １８…先端 １９…後縁 ２０…前縁
Claims (7)
- 【請求項１】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファンであって、
上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て少なくとも２０度の掃引（Ａｈ）でもって第１の方向
に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、 を有し、 さらに上記先端で上記ブレードを取り囲んでいるととも
に該ブレードに固定された周囲シュラウドを備え、上記
シュラウドが、上記ファンの回転軸を通過する面によっ
て作られる全ての断面において楕円の４分の１の部分か
らなる入口部と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円が
上記ファン回転軸に平行な主軸を有することを特徴とす
る軸流ファン。 - 【請求項２】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファン、上記ブレ
ードを取り囲みかつ該ブレードの先端に固定された周囲
シュラウド、及び壁構造からなるオリフィス、から構成
された軸流ファン及びファン入り口オリフィス構造であ
って、 上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、 を有し、 上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての断面において楕円の４分の１の部分からなる入口部
と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円がファン回転軸
に平行な主軸を有し、 上記壁構造が、 上記ファンと組合わされたときに上記ファンの回転軸と
一致する中心軸と、上記中心軸を通過する面によって作
られるすべての断面において楕円の４分の１の部分から
なる入り口部分と、上記周囲シュラウドの上記円筒形主
要部と同一の内径を有する円筒喉部と、を有し、上記楕
円が上記中心軸に平行な主軸を有していることを特徴と
する軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項３】 請求項２に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記根本での上記ブレー
ド中間線の掃引（Ａｈ）が、２０度乃至３０度（２０°
〜３０°）であり、上記先端での上記ブレード中間線の
掃引（Ａｔ）が、４０度乃至７０度（４０゜〜７０゜）
であり、上記ブレード中間線の零掃引点が、上記根本か
ら上記ブレードの翼幅の１００分の２５乃至１００分の
５０倍（０．２５〜０．５倍）の距離に配置されてお
り、さらに上記ブレードの中間弦スキュー角（Σ）が、
隣接するブレード間の角度間隔の１０分の５乃至１０分
の６倍（０．５〜０．６倍）であることを特徴とする軸
流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項４】 請求項２に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記弦からの上記ブレー
ドのそり曲線（Ｃａ）の最大偏差が、上記ブレードの前
縁から上記弦長の１００分の３０乃至１００分の４５倍
（０．３〜０．４５倍）で生ずることを特徴とする軸流
ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項５】 請求項２に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、ファン直径（Ｄｆ）の１
０００分の１５乃至１０００分の５０（０．０１５〜
０．０５倍）にある主軸（ＡＭｆ）、及びこの主軸（Ａ
Ｍｆ）の１０分の５乃至１０分の８（０．５〜０．８
倍）にある副軸（Ａｍｆ）を有する楕円の４分の１が、
上記ファンシュラウドの上記入口部の輪郭を形成し、 ファン直径（Ｄｆ）の１００分の５乃至１００分の１０
（０．０５〜０．１倍）にある主軸（ＡＭＯ）、及びこ
の主軸（ＡＭＯ）の１０分の５乃至１０分の８（０．５
〜０．８）にある副軸（Ａｍｏ）を有する楕円の４分の
１が、上記オリフィス壁構造の上記入口部分の輪郭を形
成していることを特徴とする軸流ファン及びファン入口
オリフィス構造。 - 【請求項６】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファン、上記ブレ
ードを取り囲みかつ該ブレードの先端に固定された周囲
シュラウド、及び壁構造からなるオリフィス、から構成
された軸流ファン及びファン入り口オリフィス構造であ
って、 上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、 を有し、 上記根本での上記ブレード中間線の掃引（Ａｈ）が、２
０度乃至３０度（２０゜〜３０゜）であり、上記先端で
の上記ブレード中間線の掃引（Ａｔ）が、４０度乃至７
０度（４０゜〜７０゜）であり、上記ブレード中間線の
零掃引点が、上記根本から軸方向に上記ブレードの翼幅
Ｓの１００分の２５乃至１００分の５０倍（０．２５〜
０．５倍）の距離に配置されており、さらに上記ブレー
ドの中間弦スキュー角（Σ）が、隣接するブレード間の
角度間隔の１０分の５乃至１０分の６倍（０．５〜０．
６倍）であり、 上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての断面において楕円の４分の１の部分からなる入口部
と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円がファンの回転
軸に平行な主軸を有し、 上記壁構造が、 上記ファンと組合わされたときに上記ファンの回転軸と
一致する中心軸と、上記中心軸を通過する面によって作
られるすべての断面において楕円の４分の１の部分から
なる入り口部分と、上記周囲シュラウドの上記円筒形主
要部と同一の内径を有する円筒喉部と、を有し、上記楕
円が上記中心軸に平行な主軸を有していることを特徴と
する軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項７】 請求項６に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記弦からの上記ブレー
ドのそり曲線（Ｃａ）の最大偏差が、ブレードの前縁か
ら上記弦長の１００分の３０乃至１００分の４５倍
（０．３〜０．４５倍）で生ずることを特徴とする軸流
ファン及びファン入口オリフィス構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US836,437 | 1992-02-18 | ||
| US07/836,437 US5273400A (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Axial flow fan and fan orifice |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9280979A Division JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280493A JPH05280493A (ja) | 1993-10-26 |
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ID=25271965
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5022202A Expired - Fee Related JP2746806B2 (ja) | 1992-02-18 | 1993-02-10 | 軸流ファン及びファンのオリフィス構造 |
| JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
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| KR (1) | KR970011168B1 (ja) |
| BR (1) | BR9300587A (ja) |
| ES (1) | ES2048695T3 (ja) |
| MX (1) | MX9300801A (ja) |
| TW (1) | TW245757B (ja) |
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