JP2758800B2

JP2758800B2 - クロスフローファン

Info

Publication number: JP2758800B2
Application number: JP4328326A
Authority: JP
Inventors: 滋規石原
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH06173886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種空気調和装置に装
備される送風機等として広く使用されているクロスフロ
ーファンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のクロスフローファン
は図６に示すように、回転軸１の軸心方向の両端に配設
された円板状の端板２、２と、該端板２とほぼ同径の無
孔、または中心に回転軸挿通孔を設けた円板からなる複
数枚の仕切板３、３…とを備えている。各仕切板３は隣
合う仕切板３、３の側面どうし、及び各端板２とこれに
隣合う仕切板３の側面どうしがそれぞれ所定間隔をおい
て対面する状態で配設されている。

【０００３】また、互いに対面する端板２と仕切板３、
及び各仕切板３、３間の周方向にそれぞれ単位枚数のブ
レード４、４…が一体的に架着されており、これによっ
て前記端板２とこれに対面する仕切板３または隣合う仕
切板３、３と、単位枚数のブレード４、４…とによりフ
ァン構体５が構成される。

【０００４】ところで、該ファンの単位構体５、つまり
端板２または仕切板３、３…で区切られた一区画は通
常、連と呼ばれており、この連５、５…が所要数、回転
軸１の軸心方向に連設されて、全体に横長なクロスフロ
ーファンＡｃが構成されるものである。

【０００５】一般的には、このクロスフローファンＡｃ
を中心として、その下方前部にスタビライザＢｃを配設
するとともに、後方から下方に亙る位置にリアガイダＣ
ｃを配設することにより横断流送風機を構成することが
できる。

【０００６】この横断流送風機は図６中、白抜き矢印で
示すように、回転駆動するクロスフローファンＡｃの軸
方向から導入した風流を該クロスフローファンＡｃのブ
レード４、４…によって前方へ流れる平面的な広がりを
もつ一方向流に変換するもので、前述のように空気調和
装置等に広く採用されている。

【０００７】上記横断流送風機は近年における空気調和
装置の薄型コンパクト化、空調性能アップの要請に基づ
き、小型化、大風量化の両立が要求されているが、これ
の実現に伴って運転時に該横断流送風機から発する騒音
が増大することが重要な問題となっている。

【０００８】この横断流送風機の駆動時に発生する騒音
としては、回転しているクロスフローファンＡｃのブレ
ード４、４…とスタビライザＢｃとの干渉によって発す
る耳障りな特異音が特に問題となる。

【０００９】この特異音はＮＺ音と通称されるもので、
前記送風機の小型、大風量化を図るために前記クロスフ
ローファンＡｃのブレード４、４…とスタビライザＢｃ
間の隙間を小さく設定すると高頻度で発生する傾向にあ
る。このＮＺ音は音の周波数が前記ファンＡｃの回転数
Ｎとブレード枚数Ｚとの積Ｎ・Ｚとして表され、一般に
ブレード４、４…の枚数の多いクロスフローファンで特
に顕著となる場合が多い。

【００１０】また、ＮＺ音の大小はクロスフローファン
Ａｃ、スタビライザＢｃ、リアガイダＣｃの各形状や相
対位置あるいは負荷等によっても相違するが、送風機を
設計するにあたって、その効率を向上させることと、Ｎ
Ｚ音の低減化を期すことはしばしば相反する課題となっ
ている。

【００１１】例えば送風機の小型化、大風量化を実現す
るために、ファンＡｃのブレード４、４…とスタビライ
ザＢｃとを近接配置することに加えて、空気調和装置の
熱交換器と送風機のクロスフローファンとの距離を短縮
した構造にすると、クロスフローファンＡｃのブレード
４、４…は前述のスタビライザＢｃのみならず、熱交換
器とも干渉することになり、このためＮＺ音はブレード
４、４…と熱交換器との間でも発生して、更に騒音が増
大するという不都合が生じる。

【００１２】ところで、上記のようなＮＺ音の発生は、
クロスフローファンＡｃにおけるブレード４、４…の配
置と大きく関係することが知られている。例えばブレー
ド配置に対策を施していないものは、図７に示すよう
に、一つのファン構体５中における周方向等分位置にブ
レード４、４…が配置され、且つ各連のファン構体５、
５…に亙ってブレード配置の位相が同一に設定されてい
るが、このような構成ではＮＺ音を低減させることは不
可能である。

【００１３】これに対し例えば図８に示したクロスフロ
ーファンＡｄは、一つの連のファン構体５中における周
方向等分位置にブレード４、４…を配置している点は図
７のファンＡｃと同様であるが、隣合う連のファン構体
５、５間でブレード４、４…の配置を周方向にブレード
間角度の１／２ずつ位相をずらせて配置している。

【００１４】このようなＮＺ音低減策を施したクロスフ
ローファンＡｄは、図７に示した対策を施していないク
ロスフローファンＡｃと比較したとき、各連のファン構
体５、５…におけるブレード４、４…の取付位相がブレ
ード間角度の１／２ずつずれた効果により、ある送風機
の設計条件下ではＮＺ音は僅かに小さくなることが判明
している。

【００１５】また、上記従来例とは異なるＮＺ音低減策
としては、特開昭６０−１７２９６号公報に開示されて
いる先行技術例のように、クロスフローファンの一つの
連中のブレードの相互ピッチ角度を乱数的に配列したも
のがある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
の高効率化を追求するにつれて、ＮＺ音の高くなる条件
下での送風機設計が要求される中では、図８に示した従
来例のように隣合う連のファン構体５、５のブレード
４、４…の取付位相をブレード間角度の１／２ずらした
だけのものでは、本来のＮＺ音が十分に下がらないばか
りか、ブレード４、４…の単位枚数が奇数のときは、位
相が１８０゜ずれた形となるため、ＮＺ音の２倍の周波
数の音が重なって２ＮＺ音が非常に大きくなり、聴感上
好ましくないものになってしまう。

【００１７】また、前記従来例の延長として、各連のブ
レード４、４…の位相を周方向にブレード間角度の１／
３、あるいは１／４ずつずらせるものが考えられるが、
１／３ずつずらせたものでは３ＮＺ音、１／４ずつずら
せたものでは２ＮＺ音、４ＮＺ音が発生する。また、当
然のことながら隣合う連のブレードの位相ずれを小さく
していくと、該ブレード配置位相をずらすことによって
得られるＮＺ音低減効果が小さくなっていく。

【００１８】更に、前記先行技術例の場合は、ブレード
の周方向の配置は乱数配列を基本とするものであるた
め、一つの連中の１枚のブレードに着目したとき、隣合
う連のブレードが同一位相角度で配置されることが起こ
り得るものであり、このような場合、各連の同じ位相位
置で音が発生することになる。従って、例え一つのファ
ン構体中のブレード間角度にばらつきをもたせたとして
も、各連のファン構体間で、回転軸の軸方向に同一位相
角度で配置されたブレードが存在するとなったときは、
ＮＺ音は十分に下がらない。

【００１９】また、隣合う連のブレードが異なる位相角
度で配置されている場合は、ＮＺ音は下がるが、いずれ
にしても乱数配列では一つの連中のブレード相互ピッチ
が変化し、送風性能上、適正なピッチから外れるため、
送風機効率が落ちることは避けられない。更に連数が多
くなるほど、ブレード配置位相角度が２以上の連で同一
となる確率が高くなるため、多連型のクロスフローファ
ンに適用することが困難である。

【００２０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、各連のブレードを周方向に可及的
に同一とならないような位置に配設することにより、Ｎ
Ｚ音の発生を極力抑制した静粛性に優れるクロスフロー
ファンを提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸の軸心
方向の両端に配設された円板状の端板間に、該端板とほ
ぼ同径の円板からなる複数の仕切板を所定間隔をおいて
前記端板と平行に配設するとともに、前記端板とこれに
対面する仕切板間及び隣合う仕切板間のそれぞれに単位
枚数のブレードを該ブレードの外端エッジが端板または
仕切板の外周端に臨む状態で架着することにより、前記
端板とこれに対面する仕切板または隣合う仕切板と、複
数のブレードとにより構成されるファン構体を複数連、
前記軸心方向に連設してなる構成を有するクロスフロー
ファンを対象としている。

【００２２】そして、上記目的を達成するために本発明
の第１の構成では、各ファン構体において周方向で隣合
うブレード中心と回転軸心間を結ぶ直線間で構成される
角度をブレード間角度としたとき、一つのファン構体の
各ブレードに対し隣合うファン構体の各ブレードが、時
計回り方向または反時計回り方向にブレード間角度のほ
ぼ３／１０だけ位相をずらした位置に取り付けられるよ
うに構成している。

【００２３】また、本発明の第２の構成では、前記ブレ
ード間角度θ＝３６０゜／ｚ（但し、ｚ：各連のブレー
ド枚数）としたとき、一つのファン構体の各ブレードに
対し隣合うファン構体の各ブレードが、時計回り方向ま
たは反時計回り方向に（３／１０）θ＋α（但しα≦
（１／２ｎ）・（３６０゜／ｚ）、ｎ：連数）だけ位相
をずらした位置に取り付けられるように構成している。

【００２４】さらに、本発明の第３の構成では、上記第
１又は第２の構成において、ファン構体の数を１０個と
している。このようにすると、各ファン構体間でブレー
ドの全部が異なる取付位相となる。

【００２５】なお、通常は、前記端板の仕切板との対向
側面、及び各仕切板の両側面にはブレード取付用溝を形
成し、これらブレード取付用溝にそれぞれブレードを溶
着するように構成する。

【００２６】

【作用】上記構成によると、各連のファン構体間のブレ
ードの取付位相角度を可及的に同一位置にならないよう
にすることができる。従って、各連において発生するＮ
Ｚ音の位相がほぼ乱数的にずれるので、該ＮＺ音の低減
を図ることができる。また、ＮＺ音の低減を実現できる
ものでありながら、一つの連中の複数のブレードを周方
向等分位置に配設して、ブレード間角度が全て最適角度
に設定することができるので、送風機効率を全く低下さ
せることなく、安価に製作することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３に示した第１実施例では、本発明を横
断流送風機に装備されたクロスフローファンに適用して
いる。図１に示した横断流送風機は、クロスフローファ
ンＡａと、その下方前部に配設されたスタビライザＢａ
と、前記ファンＡａの後方から下方に亙る位置に配設さ
れたリアガイダＣａとにより構成されている。

【００２８】前記クロスフローファンＡａは、回転軸１
１の軸心方向の両端に配設された円板状の端板１２、１
２と、該端板１２とほぼ同径の無孔円板またはドーナツ
状円板からなる複数枚の仕切板１３、１３…とを備えて
いる。各仕切板１３は隣合う仕切板１３、１３の側面ど
うし、及び各端板１２とこれに隣合う仕切板１３の側面
どうしがそれぞれ所定間隔をおいて対面する状態で配設
されている。

【００２９】また、互いに対面する端板１２と仕切板１
３、及び各仕切板１３、１３間の周方向等分位置にそれ
ぞれ同数のブレード１４、１４…が、その外端エッジが
端板１２、１２または仕切板１３、１３…の外周端縁に
臨む状態で一体的に架着されており、これによって前記
端板１２と仕切板１３または隣合う仕切板１３、１３
と、単位枚数のブレード１４、１４…とにより一つのフ
ァン構体１５が構成され、各連のファン構体１５、１５
…が回転軸１１の軸方向に連設されて、全体に横長なク
ロスフローファンＡａが構成される。

【００３０】図２は前記各連におけるブレード１４、１
４…の配置を示し、図３は一つの連のファン構体１５を
軸方向から見た断面を部分的に示している。図３に示す
ように、各端板１２の隣合う仕切板１３との対向側面、
及び各仕切板１３、１３…の両側面にはブレード取付用
溝１４ａ、１４ａ…が形成されており、各ブレード１
４、１４…はそれぞれブレード取付用溝１４ａ、１４ａ
…に溶着されている。

【００３１】図２において、ファンＡａの各連のファン
構体１５、１５…に対応して示された数字は図上、左端
に位置するファン構体１５における各ブレード１４、１
４…の位置を基準にとった場合の、左端の連のブレード
配置位相角度と、各連のそれとの相対的なずれの量を示
している。

【００３２】また、上段の数字は正方向（反時計回り方
向）に近接するブレード１４との角度、下段は負方向
（時計回り方向）に近接するブレード１４との角度、θ
は各連において周方向で隣合う各ブレード中心と回転軸
心間を結ぶ直線間で構成されるブレード間角度をそれぞ
れ示している。

【００３３】図２に示すように、本実施例では一つの連
の各ブレード１４、１４…に対し隣合う連の各ブレード
１４、１４…を、矢印ｐで示す正方向にブレード間角度
θの３／１０だけ、言い換えれば逆方向に７／１０だけ
位相をずらした角度位置に取り付けるものとしている。

【００３４】また、本実施例ではファン構体１５、１５
…の連数が１０連の場合を示しており、１０連以下であ
れば、各連のブレード位置が周方向に同一位置に来るこ
とはない。１１連以上の場合は同じブレード位置のファ
ン構体１５が２以上存在することになるが、その間に１
０連以上の距離があるため、殆ど影響はない。

【００３５】このように隣合う連のブレード１４、１４
…は（３／１０）θまたは（７／１０）θという有意な
位相差をもって位置ずれしているので、隣合う連のブレ
ードのずれが小さい場合と異なりＮＺ音の位相を効果的
にずらすことができる。これにより容易且つ簡単な構成
でもって、従来に比して大幅なＮＺ音及びその整数倍の
周波数のピーク音（２ＮＺ音、３ＮＺ音……）を低減す
ることができる。また作製時においては、一連中のブレ
ード間角度θは全て送風効率の高い最適角度に設定でき
るので、他の騒音の増大や送風効率の低下が全く現れな
い。

【００３６】図４は比較例のクロスフローファンＡｂ
と、本実施例のクロスフローファンＡａとを同一条件を
備えた送風機に用いて測定した騒音波形の結果を示して
いる。比較例としては、図８で示したような隣合う連の
ブレードが周方向にブレード間角度の１／２ずつ位相を
ずらして配置されているファンを選択した。図４におい
て、（ａ）は比較例の測定結果を、（ｂ）は本実施例の
測定結果をそれぞれ示している。

【００３７】比較例では、２次のＮＺ音が特に鋭く現れ
ており、１次のＮＺ音も高いレベルで現れている。この
ため、比較例のファンＡｄではＮＺ音により笛を吹くよ
うな耳障りな高い音が聴取される。これに対し本実施例
のファンＡａでは各連のブレード１４、１４…の位相が
全てずれていることにより、比較例に比べて明らかに滑
らかな波形となりＮＺ音が聞こえにくく聴感的に優れた
ものとなる。

【００３８】図５は本発明の第２実施例を示している。
図５において、ファンＡｂの各連に対応して示された数
字は図２の場合と同様である。本実施例では、ブレード
角度θ＝３６０゜／ｚ（但し、ｚ：各連のブレード枚
数）としたとき、一つの連１５の各ブレード１４、１４
…に対し隣合う連１５の各ブレード１４、１４…が、
（３／１０）θ＋α（但しα≦（１／２ｎ）・（３６０
゜／ｚ）、ｎ：連数）だけ位相をずらした位置に取り付
けられたものとしている。

【００３９】いま、図５に示したクロスフローファンＡ
ｂにおける各連のブレード枚数を３６枚、連数を１０連
とすると、ブレード間角度θは、θ＝３６０／３６＝１
０゜となる。また、α≦（１／２・１０）・（３６０゜
／３６）＝０．５゜であるので、αを最大値の０．５゜
に設定すると、隣合う連１５、１５のブレード１４、１
４…は、（３／１０）θ＋α＝３．５゜だけずらすこと
になる。

【００４０】この場合、図５から明らかなように、いず
れの連のファン構体１５、１５…においても、ブレード
１４、１４…が円周方向に同一角度になっておらず、ブ
レード間角度θの１／２だけ位相ずれした位置にくるフ
ァン構体１５も全く存在しないことが判る。

【００４１】前記第１実施例の場合は図３に示したよう
に、例えば左端の連のブレード４、４…（０゜）に対
し、そこから５連右側のブレード４、４…は、ブレード
間角度θの１／２だけ位相ずれした位置（５θ／１０）
となるように、５連毎にちょうど（１／２）θだけ位相
ずれした位置となる。但し、（１／２）θの位相ずれが
ある両者間には５連の隔たりが存在するため、殆ど影響
し合うことはないが、両ブレード４、４は２次のＮＺ音
が同位相となる。

【００４２】この２次のＮＺ音が発生する率まで低下さ
せたものが第２実施例の構成であり、第１実施例のもの
と同等以上のＮＺ音低減効果を奏するものである。ま
た、ファンＡｂの製作に際しても、第１実施例と同様、
容易且つ簡単に行えるという利点を有する。

【００４３】また、本発明では上記各実施例の他に、各
連に亙って取付角度位相が近接した状態で回転軸の軸心
方向に列状に並ぶ複数のブレードをそれぞれブレード列
としたとき、各ブレード列を構成する前記複数のブレー
ドの全部を異なる取付角度位相でもって配設するものと
してもよい。

【００４４】即ち、クロスフローファンの全ての仕切板
の両隣のブレードのなす角度を一定とせずに、各々異な
らせるようにし、結果的に、いずれの連においてもブレ
ードの配置位相角度が同一角度とならないようにしたも
のである。この場合、上記各実施例と比べて製作の容易
性では劣るが、各連のＮＺ音の位相を完全にずらせるの
でＮＺ音の低減効果は一層、優れたものとなる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の第１の構成によると、一つのフ
ァン構体の各ブレードに対し隣合うファン構体の各ブレ
ードを、時計回り方向または反時計回り方向に前記ブレ
ード間角度のほぼ３／１０という有意な位相差をもって
配設したものとしているので、各連のファン構体間のブ
レードの取付位相角度を可及的に同一位置にならないよ
うにすることができる上、隣合う連のブレードのずれが
小さい場合と異なりＮＺ音の位相を効果的にずらすこと
ができる。

【００４６】また、各連におけるブレード間角度を一定
位相だけずらせるだけの容易且つ簡単な構成でありなが
ら、従来に比して大幅なＮＺ音及びその整数倍の周波数
のピーク音（２ＮＺ音、３ＮＺ音……）を低減すること
ができる。

【００４７】本発明の第２の構成によると、ブレード間
角度θ＝３６０゜／ｚ（但し、ｚ：各連のブレード枚
数）としたとき、一つのファン構体の各ブレードに対し
隣合うファン構体の各ブレードが、時計回り方向または
反時計回り方向に（３／１０）θ＋α（但しα≦（１／
２ｎ）・（３６０゜／ｚ）、ｎ：連数）だけ位相をずら
した位置に配設するものとしているので、上記第１の構
成の効果に加えて、２次のＮＺ音が発生する率まで低下
させることができる。従って、該第１の構成によるクロ
スフローファンと同等以上のＮＺ音低減効果を奏するも
のである。

【００４８】また、作製時において、一連中のブレード
間角度は全て同一であることから送風効率の高い最適角
度に設定できるので、他の騒音の増大や送風効率の低下
が全く現れないという利点を有する。

【００４９】本発明の第３の構成では、上記第１又は第
２の構成において、ファン構体の数を１０個としてい
る。このようにすると、各ファン構体間でブレードの全
部が異なる取付位相で配設される。従って、優れたＮＺ
音の低減効果が期待できる。

【００５０】以上のように本発明によれば、１０連を超
えるような多連のクロスフローファンに適用しても、各
連のファン構体間のブレードの取付位相角度を可及的に
同一位置にならないようにすることができ、これによっ
てＮＺ音の低減を実現できるものでありながら、一つの
ファン構体中の複数のブレードを周方向等分位置に配設
して、ブレード間角度が全て最適角度に設定することが
できるので、送風機効率を全く低下させることなく、安
価に製作することができる等、従来に見られない優れた
効果を発揮するものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のクロスフローファンが
装備された横断流送風機の概略を示す斜視図。

【図２】本発明の第１実施例を示すクロスフローファ
ンの正面図。

【図３】ファン構体を軸方向から見た部分断面図。

【図４】比較例と第１実施例のクロスフローファンよ
り発生する騒音の周波数特性図。

【図５】本発明の第２実施例を示すクロスフローファ
ンの正面図。

【図６】従来例のクロスフローファンが装備された横
断流送風機の概略を示す斜視図。

【図７】その部分正面図。

【図８】ＮＺ音低減対策を施した従来例を示すクロス
フローファンの部分正面図。

【符号の説明】

１１回転軸１２端板１３仕切板１４ブレード１５ファン構体 θ ブレード間角度

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸の軸心方向の両端に配設された円
板状の端板間に、該端板とほぼ同径の円板からなる複数
の仕切板を所定間隔をおいて前記端板と平行に配設する
とともに、前記端板とこれに対面する仕切板間及び隣合
う仕切板間のそれぞれに単位枚数のブレードを該ブレー
ドの外端エッジが端板または仕切板の外周端に臨む状態
で架着することにより、前記端板とこれに対面する仕切
板または隣合う仕切板と、複数のブレードとにより構成
されるファン構体を複数連、前記軸心方向に連設してな
るクロスフローファンであって、前記各ファン構体にお
いて周方向で隣合うブレード中心と回転軸心間を結ぶ直
線間で構成される角度をブレード間角度としたとき、一
つのファン構体の各ブレードに対し隣合うファン構体の
各ブレードが、時計回り方向または反時計回り方向に前
記ブレード間角度のほぼ３／１０だけ位相をずらした位
置に取り付けられていることを特徴とするクロスフロー
ファン。
【請求項２】回転軸の軸心方向の両端に配設された円
板状の端板間に、該端板とほぼ同径の円板からなる複数
の仕切板を所定間隔をおいて前記端板と平行に配設する
とともに、前記端板とこれに対面する仕切板間及び隣合
う仕切板間のそれぞれに単位枚数のブレードを該ブレー
ドの外端エッジが端板または仕切板の外周端に臨む状態
で架着することにより、前記端板とこれに対面する仕切
板または隣合う仕切板と、複数のブレードとにより構成
されるファン構体を複数連、前記軸心方向に連設してな
るクロスフローファンであって、前記各ファン構体にお
いて周方向で隣合うブレード中心と回転軸心間を結ぶ直
線間で構成されるブレード間角度θ＝３６０゜／ｚ（但
し、ｚ：各連のブレード枚数）としたとき、一つのファ
ン構体の各ブレードに対し隣合うファン構体の各ブレー
ドが、時計回り方向または反時計回り方向に（３／１
０）θ＋α（但しα≦（１／２ｎ）・（３６０゜／
ｚ）、ｎ：連数）だけ位相をずらした位置に取り付けら
れていることを特徴とするクロスフローファン。
【請求項３】前記ファン構体が１０個であることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載のクロスフローファ
ン。