JP2977530B2 - 送風装置 - Google Patents
送風装置Info
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Description
のである。
の高密度実装が盛んに使用されるようになってきた。こ
れに伴い電子機器の発熱密度も増加するため、機器冷却
用に軸流形送風装置が使用されている。
流ファン1の翼先端から間隔をあけて環状壁2が形成さ
れており、モータ部3に通電した送風状態では、軸流フ
ァン1が軸4を中心に回転し、吸引側から吐出側に向か
う空気流5が発生する。
送風状態においては、翼先端の背圧側において空気流の
速度が速くなり、これが圧力エネルギーに変換される翼
後縁側に翼間二次流れの影響による低エネルギー領域が
発生する。
易く、空気流がプレード面より離脱してしまい、その離
脱領域には渦発生が起き、これにより乱流騒音を増加さ
せ、騒音レベルならびに静圧−風量特性(以下、P−Q
特性と称す)の悪化を招く問題がある。
ステムインピーダンス)がかかった場合、翼先端の漏れ
渦の発生が大きくなり、ファンとして失速状態を呈する
状態に陥る場合に頻繁に見られる。
の先願の特願平8−174042号に記載の送風装置の
ように、送風状態において環状壁に設けたスリットから
環状壁の内部へ空気を層流の状態で吸い込み、これによ
り翼先端に漏れ渦および旋回失速が生じることを抑制す
ることによってP−Q特性の向上と、静音化を図ること
が記載されている。
ステーション等に一般に使用される送風装置は、コスト
ダウンのために形状、寸法などの共通化がはかられてお
り、その外形寸法は60mm角〜92mm角程度であって、図1
2に示すように前記の環状壁2を形成する環状板71 〜
75 の内周形状と外周形状を共に真円形状にする様な大
幅な形状の変更は望ましくない。
には、図13の(a)(b)に示すように環状壁2の外
形形状が矩形型のケーシング本体15から上下左右の辺
の中央付近に対応する部分が、ケーシング本体15と面
一になるように構成したものが記載されているが、この
図13に示すように外形形状を矩形型にしただけでは、
各スリット6を介して内部に層流の状態で空気流を吸い
込む作用が、図12に示すように環状壁の外周部を円形
にした場合に比べて若干は低下し、P−Q特性の改善、
ならびに騒音の減少の効果が十分に得られず、また、上
記環状壁の辺の部分が他の部分より肉厚が薄くなってい
るために、機械的な強度が弱い等の問題点を有してい
る。
装置と置き換えて使用した場合にも、環状壁の外形形状
を円形にした図12に示した送風装置のような良好なP
−Q特性の向上と静音化効果を得ると共に、実使用時に
必要な強度を確保することを目的とする。
周を真円形状に、外周を非真円形状に設定した環状壁を
形成し、前記環状壁に空気流入用のスリットを形成した
送風装置であって、前記スリットの周方向における空気
の流入抵抗をほぼ一定とすべくこのスリットの形状を形
成したことを特徴とする。
は正の整数)とした場合に、 n・w3 /L = 一定 またはその近似条件を満足するように前記スリットの隙
間の幅w、スリット本数nをLに合わせて変化させるこ
とにより、スリットから環状壁内周部に流入する空気の
流量が、全周にわたって等しくなるようにしたことを特
徴とする。
従来の送風装置と置き換えて使用した場合にも、環状壁
の外形形状を真円形状にした図12に示した送風装置の
ような良好なP−Q特性の向上と静音化効果を得ること
ができる。
先端から間隔をあけて内周を真円形状に、外周を非真円
形状に設定した環状壁を形成し、前記環状壁にはファン
の翼先端と対向する部分に環状壁の内周部と外周部を連
通する空気流入用のスリットを形成した送風装置であっ
て、前記スリットの周方向における空気の流入抵抗をほ
ぼ一定とすべくこのスリットの形状を形成したことを特
徴とする。また、本発明の送風装置は、前記スリットの
周方向における空気の流量をほぼ一定とすべくこのスリ
ットの形状を形成したことを特徴とする。
風装置においてP−Q特性の向上、低騒音化を実現でき
る。具体的には、スリット付きの環状壁は複数枚の環状
板をファン回転軸の方向に間隔をあけて積層して構成さ
れる。
ットの隙間の幅をw、前記環状壁の内周から外周までの
半径方向の長さをLとした場合に、 w3 /L =
一定 またはその近似条件を満足するように前記スリ
ットの隙間の幅wをLに合わせて連続的または断続的に
変化させる。
整数)、前記環状壁の内周から外周までの半径方向の長
さをLとした場合に、 n・w3 /L = 一定
またはその近似条件を満足するように前記スリットの隙
間の幅w、スリット本数nをLに合わせて変化させて、
スリットから環状壁内周部に流入する空気の流量を、全
周にわたって等しくする。
を、ケーシング本体4辺それぞれの中央付近に配列する
ことによって、環状板を支持すると同時に環状板の強度
の弱い部分を補強できる。
を、環状壁の外周方向に突出させることによって、送風
装置を取り付ける際に環状板に傷が付いたり、必要以上
の負荷がかかり変形したりするのを防止できる。
てテーパー状に形成することによって、送風装置を取り
付ける際の作業性を改善できる。以下、本発明の各実施
の形態を図1〜図10に基づいて説明する。
(実施の形態1)を示す。図1の(a)〜(c)に示す
送風装置は、軸流ファン1の周囲を取り巻く環状壁2と
して、ケーシング本体15に環状板71 〜74 が設けら
れている。環状板71 〜74 は内周が真円形状で、外周
を非真円形状に形成されており、スペーサ8を介して積
層されており、環状板71 〜74 のうちの隣接する環状
板の間にそれぞれスリット6が形成されている。
状板71 〜74 の幅は軸流ファン1の軸方向の幅と同一
または軸流ファン1の軸方向の幅とほぼ同一に設定され
ている。また、各スリット6の隙間の幅wは、軸流ファ
ン1の周方向での各部の流入抵抗が等しくなるように連
続的に変化させている。
流ファン1の周方向で同一の幅ではなく、次のように構
成されている。図2は本発明の送風装置におけるスリッ
ト6の隙間の変化を模式的に表したものであり、図3は
スリット6の隙間の幅wが全周にわたって一定の場合を
模式的に表したものである。
wが全周にわたって一定の場合には、軸流ファン1が矢
印9方向に回転駆動されることによって翼先端背圧側に
は負の圧力が発生し、スリット外との気圧差により各ス
リット6から内側に向かって空気流の流れ込み11が発
生し、スリット6の隙間の幅wを適切な値に設定するこ
とにより、各スリット6から流れ込む空気流11は層流
となり、翼先端において正圧側から背圧側に流れる漏れ
渦10が抑制され、背圧面での空気流の離脱が無くな
る。
wが全周にわたって一定の場合には、環状板71 〜74
の外周が直線の区間7sでのスリット6の長さ(軸流フ
ァン1の半径方向の長さ)が、環状板71 〜74 の外周
が円弧状の区間7rでのスリット6の長さよりも短く
て、区間7sのスリットは、区間7rのスリットより空
気の流入抵抗が小さくなるため、区間7sの部分は区間
7rの部分より空気の流入量が大となり、この部分の空
気流が乱流となり易いと同時に、ファンには流量の大き
な部分と小さな部分が生じ、翼の振動を引き起こし、あ
るいはスリットから一度流れ込んだ空気流が次のスリッ
トから流出するディスクサーキュレーション12も発生
し易くP−Q特性の悪化、ならびに騒音増加の原因とな
る。
にスリット幅が一定の区間7rに対して、区間7sのス
リットは図1の(b)にも示すように区間7sの中央が
最もスリット幅が狭く、この最も狭い部分から両端の区
間7rにかけてスリット幅が区間7rのスリット幅まで
次第に広くなっている。
ト幅の変化は、軸流ファン1の周方向の各部の流入抵抗
が等しくなるように連続的に変化させている。この場合
には、区間7sのスリットも区間7rのスリットも空気
の流入抵抗が等しくなり、空気の流入量が全周にわたっ
て等しくなるために、翼の振動、ディスクサーキュレー
ション等を抑え、P−Q特性の悪化、ならびに騒音増加
がない。
する条件について、例を挙げて説明する。図4は各スリ
ット内の空気の速度分布を模式的に示した図である。な
お、スリット内の空気の流れは層流と仮定し、スペーサ
部の抵抗、空気の圧縮などは無視する。
Lはスリットの長さ、uは空気の流速、Qは単位時間当
たりに単位スリットから流入する空気の量、ΔPはスリ
ットの内外の気圧差を表している。スリット内の速度分
布は図4に示すように放物線状の分布となり、単位時間
当たりに単位スリットから流入する空気の量Qは、 Q = ΔP・w3 /(12・η・L) と表される。ここでηは空気の粘度である。ΔPはファ
ンの回転によるもの、ηは空気の粘度であり各部で一定
であるので、Qを一定にする条件は、 w3 /L = 一定 である。従って、Lが小さくなる4辺部分では、この式
に従いwを小さくすることにより、空気の流入量が全周
にわたって等しくなるために、翼の振動、ディスクサー
キュレーション等を抑え、P−Q特性の悪化、ならびに
騒音増加がない良好な性能の送風装置が得られることが
分かる。
を示す。(実施の形態1)では各部(区間7s,区間7
r)のスリット枚数は一定としてスリットの隙間の幅w
を各部の流入抵抗が等しくなるように連続的に変化させ
ているが、この(実施の形態2)では、スリットの隙間
の幅wとスリット本数nを同時に変化させることにより
各部の流入抵抗が等しくなるようにしている。
流れは層流と仮定したが、スリット内の空気の流れが層
流になるか否かは、スリットの形状、寸法、表面の面租
度などにより大きく異なる。
(区間7s)のスリットのように、流速uが速く、流れ
方向の寸法Lも短い場合は、スリット部分の流れが乱流
となり易い。
かわる無次元数のレイノルズ数Reは、 Re = (u・w)/ν と表せる。ここでνは空気の動粘度、uは空気の流速,
wは前記スリットの隙間の幅である。上式においてレイ
ノルズ数Reは小さいほどスリット部分の流れが層流と
なり易い。
にわたって一回り小さくすることによりスリット部分の
流れを層流にできる。しかしながら、スリットの隙間の
幅wを小さくすると、空気の流入抵抗が大きくなり、P
−Q特性の改善、ならびに騒音の低減効果が若干低下し
てしまう。
2)では、(実施の形態1)をさらに改良し、空気の流
入抵抗を小さく抑えながら、かつ空気の流入量を全周に
わたって等しくなる様にしたものである。
スリット枚数は一定としてスリットの隙間の幅wを各部
の流入抵抗が等しくなるように連続的に変化させている
が、この実施の形態では、スリットの隙間の幅wとスリ
ット本数nを同時に変化させることにより各部の流入抵
抗が等しくなるようにしている。
(区間7s)のスリットは、他の部分よりスリットの隙
間の幅wを小さくすると同時に、スリットの本数nを増
やして構成している。
りに単位スリットから流入する空気の量Qは、 Q = ΔP・w3 /(12・η・L) と表される。ここでwはスリットの隙間の幅、Lはスリ
ットの長さ、uは空気の流速、Qは単位時間当たりに単
位スリットから流入する空気の量,ΔPはスリット内外
の気圧差、ηは空気の粘度である。
本数も変化させているので、スリットの本数をnとし
て、n本の単位スリットより流入する空気の量総和ΣQ
は ΣQ = n・ΔP・w3 /(12・η・L) と表される。ここでηは空気の粘度である。ΔPはファ
ン1の回転によるもの、ηは空気の粘度であり各部で一
定であるので、ΣQを一定にする条件は、 n・w3 /L = 一定 である。
の式に従いwを小さくすると同時にnを増やすことによ
り、この実施の形態では区間7rのスリットの本数nが
3で、区間7sのスリットの本数nを4にして空気の流
入量を全周にわたって等しくしている。
増やした分、区間7sのスリットの幅wを(実施の形態
1)の場合よりも小さくすることができるため、同一流
入抵抗に設定した(実施の形態1)と比較してレイノル
ズ数Reを小さく抑えることができ、乱流の発生がない
ようにできることが分かる。
スクサーキュレーションなどを抑え、P−Q特性の悪
化、ならびに騒音の低減効果を最大限に発揮する送風装
置を実現できる。
間7rに隣接した部分)の隙間の幅は区間7sの中央付
近のそれよりも広く設定して、区間7rから区間7sお
よび区間7sから区間7rへのスリット数の変化点にお
ける空気の流入量の乱れを低減している。
(区間7sに隣接した部分)の隙間の幅は区間7rの中
央付近のそれよりも狭く設定して、区間7rから区間7
sおよび区間7sから区間7rへのスリット数の変化点
における空気の流入量の乱れを低減している。
を示す。この送風装置は、軸流ファン1の周囲を取り巻
く環状壁2にスリット6が形成されている。具体的に
は、矩形型のケーシング本体15に合わせて4角がカッ
トされた環状板71 ,72 ,73 ,74 ,75 が、隣接
する環状板との間にスペーサ8を挟んで積層されてお
り、環状板71 〜75 のうちの隣接する環状板との間に
それぞれスリット6が形成されている。
ケーシング本体15の4角の区間7rに位置する4つの
スペーサ8aと、4辺の中央付近の区間7sに位置する
4つのスペーサ8bとの、合計8個で構成されている。
方向長さLが最も小さくなる区間7sに配列することに
より、環状板の強度の弱い部分を補強している。さらに
これらのスペーサ8bは、環状板の外周方向に僅かに突
出させると共に、突出部を回転軸方向に沿ってテーパー
状に形成している。
ナルコンピュータ、ワークステーション等の筐体に用い
られている送風装置の取付治具13を示す。治具13は
全体が樹脂で成形されており、送風装置を固定するフッ
ク14が一体に形成されている。送風装置を固定する際
には、フック14,14の内側に送風装置を押し込むこ
とにより、フック14のバネ性にて送風装置を支持固定
する。
ペーサ8bを環状板71 〜75 の外周方向に僅かに突出
させることにより、送風装置を押し込む際にフック14
が環状板71 〜75 に引っかかってこの環状板を傷付け
たり、この環状板に必要以上の負荷がかかり変形をきた
したりするのを防いでいる。
状に形成することにより、送風装置を押し込む際の負荷
を低減し作業性を高めている。上記の(実施の形態1)
(実施の形態2)におけるスペーサを(実施の形態3)
に示すスペーサ8bの形状に構成することによって、P
−Q特性の向上、低騒音化と、実使用上の強度確保とを
高い次元で両立した送風装置を実現できることはいうま
でもない。
の形状が矩形状で、環状壁の外周形状が円形の環状壁の
4辺を平面状にカットした形状の場合を示しているが、
図8に示すように環状壁の外周形状を多角形状にした場
合、あるいは図9に示すように環状壁の外周形状を楕円
状に成形した場合も同様に、スリットの隙間の幅をw、
スリットの長さをLとした場合に、 w3 /L = 一定 の条件を満足するようにスリットの隙間の幅wを連続的
に変化させたことにより、各部スリットから流入する空
気の流量を全周にわたって一定にすることができ、P−
Q特性が良く、低騒音の送風装置が得られる。
周形状として3つの例を挙げたものであるが、その他の
何れの形状でも同様の条件でスリットの幅を変化させる
ことにより、P−Q特性が良く、低騒音の送風装置が得
られる。
的に変化させた場合を示しているが、図10に示すよう
に断続的に変化させた場合は、図1のように連続的に変
化させた場合に比較して若干特性が低下するものの、図
13のようにスリット幅を一定とした場合より優れた特
性を確保することができる。さらに、図10のようにス
リットの隙間の幅を断続的に変化させた場合は、スリッ
トの隙間の幅は連続的に変化させた場合に比較して形状
が単純になり加工が容易で、コストを引き下げることが
可能となるため、コストパフォーマンスに優れた送風装
置を提供することができる。
ンの翼先端から間隔をあけて内周を真円形状に、外周を
非真円形状に設定した環状壁を形成し、前記環状壁には
ファンの翼先端と対向する部分に環状壁の内周部と外周
部を連通する空気流入用のスリットを形成した送風装置
であって、前記スリットの周方向における空気の流入抵
抗をほぼ一定とすべくこのスリットの形状を形成したた
め、ファンの背圧側での空気流の剥離および渦発生を抑
制することにより送風状態を改善すると同時に、翼の振
動、ディスクサーキュレーション等を抑えることがで
き、従来の送風装置に比べてP−Q特性の改善、ならび
に騒音の減少を実現できる。
リットの周方向における空気の流量をほぼ一定とすべく
このスリットの形状を形成したため、ファンの背圧側で
の空気流の剥離および渦発生を抑制することにより送風
状態を改善すると同時に、翼の振動、ディスクサーキュ
レーション等を抑えることができ、従来の送風装置に比
べてP−Q特性の改善、ならびに騒音の減少を実現でき
る。
1または請求項2において、前記スリットの隙間の幅を
w、前記環状壁の内周から外周までの半径方向の長さを
Lとした場合に、 w3 /L = 一定 またはそ
の近似条件を満足するように前記スリットの隙間の幅w
をLに合わせて連続的または断続的に変化させて実現す
る。
リットの隙間の幅をw、回転軸方向のスリット本数をn
(nは正の整数)、前記環状壁の内周から外周までの半
径方向の長さをLとした場合に、 n・w3 /L
= 一定 またはその近似条件を満足するように前記ス
リットの隙間の幅w、スリット本数nをLに合わせて変
化させて、スリットから環状壁内周部に流入する空気の
流量を、全周にわたって等しくなるようにしたため、ス
リットの隙間の幅wとスリット本数nを同時に変化さ
せ、P−Q特性の改善、ならびに騒音の減少効果がさら
に高まる。
ファンの翼先端に対応する部分の環状壁の外周部を、矩
形状のケーシング本体形状に合わせ上下左右の辺の中央
付近に対応する部分が、ケーシング本体と略面一になる
ように平面状に形成すると共に、複数枚の環状板をファ
ン回転軸の方向に間隔をあけて積層して前記スリット付
きの環状壁を形成すると共に、スリットを形成支持する
スペーサを、ケーシング本体4辺それぞれの中央付近に
配列したため、環状板を支持すると同時に環状板の強度
の弱い部分を補強できる。
いて、ケーシング本体の4辺中央付近のスペーサを、環
状壁の外周方向に突出させたため、送風装置を取り付け
る際に環状板に傷が付いたり、必要以上の負荷がかかり
変形したりするのを防止できる。
いて、スペーサの突出寸法を、回転軸方向に沿ってテー
パー状に形成したため、スペーサの突出寸法を、回転軸
方向に沿ってテーパー状に形成することによって、実使
用上に問題となる強度を確保し、送風装置を取り付ける
際の作業性を改善でき、従来の送風装置からの置き換え
が容易になるものである。
正面図と側面図および断面図
側面図
図
図
を示す正面図と側面図
図
側面図
Claims (8)
- 【請求項1】 ファンの翼先端から間隔をあけて内周を
真円形状に、外周を非真円形状に設定した環状壁を形成
し、前記環状壁にはファンの翼先端と対向する部分に環
状壁の内周部と外周部を連通する空気流入用のスリット
を形成した送風装置であって、前記スリットの周方向に
おける空気の流入抵抗をほぼ一定とすべくこのスリット
の形状を形成した送風装置。 - 【請求項2】 ファンの翼先端から間隔をあけて内周を
真円形状に、外周を非真円形状に設定した環状壁を形成
し、前記環状壁にはファンの翼先端と対向する部分に環
状壁の内周部と外周部を連通する空気流入用のスリット
を形成した送風装置であって、前記スリットの周方向に
おける空気の流量をほぼ一定とすべくこのスリットの形
状を形成した送風装置。 - 【請求項3】 前記スリットの隙間の幅をw、前記環状
壁の内周から外周までの半径方向の長さをLとした場合
に、 w3 /L = 一定 またはその近似条件を満足するように前記スリットの隙
間の幅wをLに合わせて連続的または断続的に変化させ
た請求項1または請求項2記載の送風装置。 - 【請求項4】 ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁
を形成し、前記環状壁にはファンの翼先端と対向する部
分に環状壁の内周部と外周部を連通するスリットを形成
し、ファンの回転に伴って前記スリットから空気を環状
壁の内周部に吸い込む送風装置であって、前記スリット
の隙間の幅をw、回転軸方向のスリット本数をn(nは
正の整数)、前記環状壁の内周から外周までの半径方向
の長さをLとした場合に、 n・w3 /L = 一定 またはその近似条件を満足するように前記スリットの隙
間の幅w、スリット本数nをLに合わせて変化させて、
スリットから環状壁内周部に流入する空気の流量を、全
周にわたって等しくなるようにした送風装置。 - 【請求項5】 ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁
を形成し、前記環状壁にはファンの翼先端と対向する部
分に環状壁の内周部と外周部を連通するスリットを形成
し、ファンの回転に伴って前記スリットから空気を環状
壁の内周部に吸い込む送風装置であって、前記環状壁の
ファンの翼先端に対応する部分の環状壁の外周部を、矩
形状のケーシング本体形状に合わせ上下左右の辺の中央
付近に対応する部分が、ケーシング本体と略面一になる
ように平面状に形成すると共に、複数枚の環状板をファ
ン回転軸の方向に間隔をあけて積層して前記スリット付
きの環状壁を形成すると共に、スリットを形成支持する
スペーサを、ケーシング本体4辺それぞれの中央付近に
配列した送風装置。 - 【請求項6】 ケーシング本体の4辺中央付近のスペー
サを、環状壁の外周方向に突出させた請求項5記載の送
風装置。 - 【請求項7】 スペーサの突出寸法を、回転軸方向に沿
ってテーパー状に形成した請求項6記載の送風装置。 - 【請求項8】 ファンを、軸流ファンとした請求項1〜
請求項7のいずれかに記載の送風装置。
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JP10159769A JP2977530B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 送風装置 |
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JP9-326843 | 1997-11-28 | ||
JP9-151450 | 1997-11-28 | ||
JP32684397 | 1997-11-28 | ||
JP10159769A JP2977530B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 送風装置 |
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JPH11218098A JPH11218098A (ja) | 1999-08-10 |
JP2977530B2 true JP2977530B2 (ja) | 1999-11-15 |
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JP10159769A Expired - Fee Related JP2977530B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 送風装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8740562B2 (en) | 2007-10-30 | 2014-06-03 | Nidec Corporation | Axial fan and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (1)
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-
1998
- 1998-06-09 JP JP10159769A patent/JP2977530B2/ja not_active Expired - Fee Related
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