JP3084790B2 - プロペラファン - Google Patents

プロペラファン

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JP3084790B2
JP3084790B2 JP03145969A JP14596991A JP3084790B2 JP 3084790 B2 JP3084790 B2 JP 3084790B2 JP 03145969 A JP03145969 A JP 03145969A JP 14596991 A JP14596991 A JP 14596991A JP 3084790 B2 JP3084790 B2 JP 3084790B2
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suction
side wall
suction port
bell mouth
propeller fan
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誠司 佐藤
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Daikin Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、ベルマウスを備えた
プロペラファンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10には空気調和機用ファンとして従
来一般に用いられているプロペラファンZ0が示されて
おり、同図において符号1は複数の翼2,2,・・を備え
たファン本体1であって、該ファン本体1はこれを回転
駆動するモーター3を介して支持フレーム5に支持され
ている。また、このファン本体1の外周側には上記各翼
2,2,・・の周囲を近接状態で囲繞するような吸込口4
1を備えたベルマウス4が配置されている。
【0003】このベルマウス4の吸込口41は、上記モ
ーター3寄りに位置する吸込側壁部42と該吸込側壁部
42の空気下流側に連続する吸込側壁部42とで構成さ
れている。そして、この吸込側壁部42は空気上流側に
指向しながらその径方向外方に向けて湾曲するような断
面形状を有している。尚、この場合、吸込側壁部42の
湾曲角度範囲はほぼ90°に設定されている。
【0004】尚、この種のベルマウス構造をもつプロペ
ラファンとしては、例えば実公昭59ー16694号公
報に開示される如きものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された従来のプロペラファンにおいては、後述の如
き理由から、ファン運転騒音とファン性能の双方におい
て不満の残るものであった。
【0006】即ち、まずプロペラファンZ0を失速点よ
りも大流量域で運転した場合には、図11に矢印流線で
示すように、翼2の前方からの空気吸入に加えて該翼2
の外周側からも多くの空気が吸入されるが、この時、吸
込側壁部42の外周部に吸込空気の一部が衝突してその
内周面側に空気流れの剥離が生じ、これによって比較的
大きなファン運転騒音が生じるものである。
【0007】一方、少流量域においては、ベルマウス4
部分における通風抵抗が増大することから、図12に矢
印流線で示すように、吸込口41付近において非定常な
逆流が生じ、これが影響して吸込流れが不安定となりフ
ァン性能が低下することになる。
【0008】尚、このような不具合の抑制を目的とした
ものに例えば、特開昭64ー83898号公報に開示さ
れるようにベルマウスの空気吸込口に丸みをもたせると
ともにこれに続くアール部とを連続形成して吸込空気流
れの安定化を促進させるようにしたものがあるものの、
このものにおいては上記アール部の曲率が吸込口の口径
に対して非常に小さいため、翼径が比較的小さく低風量
で且つ吸込速度の小さいものにおいてはそれなりの効果
は期待できるものの、例えば空気調和機用ファンの如き
ものにおいてはさほどの効果は期待できないものと思わ
れる。
【0009】そこで本願発明は、ベルマウスを備えたプ
ロペラファンにおいて、ファン運転騒音の低減とファン
性能の向上とを同時に達成し得るようにしたプロペラフ
ァンを提供せんとしてなされたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項1記載の発
明では、図1に例示するように、複数の翼2,2・・を
備えたファン本体1を、吸込口41の吸込側に位置する
吸込側壁部42と該吸込口41の吹出側に位置する吹出
側壁部43と該吹出側壁部43の端部に連続し上記吸込
口41の軸方向に略直交する方向へ延出する仕切壁部4
4とからなるベルマウス4の該吸込口41内に上記各翼
2,2,・・との間に所定間隔をもった状態で配置してな
るプロペラファンにおいて、上記ベルマウス4の上記
込側壁部42を、上記吸込口41の内周面から径方向外
方に向って略半円状に湾曲する断面形状としたことを特
徴としている。
【0011】請求項2記載の発明では、図4に例示する
ように、複数の翼2,2,・・を備えたファン本体1を、
吸込口41の吸込側に位置する吸込側壁部42と該吸込
口41の吹出側に位置する吹出側壁部43と該吹出側壁
部43の端部に連続し上記吸込口41の軸方向に略直交
する方向へ延出する仕切壁部44とからなるベルマウス
4の該吸込口41内に上記各翼2,2,・・との間に所定
間隔をもった状態で配置してなるプロペラファンにおい
て、上記ベルマウス4の上記吸込側壁部42を、上記吸
込口41の内周面から空気上流側に指向しながら径方向
外方に向って湾曲する内側湾曲部42aと、該内側湾曲
部42aの外周部に連続してこれから径方向外方へ延出
する直壁部42cと、該直壁部42cの外周に連続してこ
れから空気上流側に指向しながら径方向外方に向って湾
曲する外側湾曲部42bとからなる半長円状に湾曲する
断面形状としたことを特徴としている。
【0012】請求項3記載の発明では、図1に例示する
ように請求項1において、上記ベルマウス4の上記吸込
口41の内径(D)と上記吸込側壁部42の曲率半径(r)
との比(r/D)を0.02≦r/D≦0.08に設定した
ことを特徴としている。
【0013】請求項4記載の発明では、図4に例示する
ように請求項2において、上記ベルマウス4の上記吸込
口41の内径(D)と上記吸込側壁部42の内側湾曲部4
2a及び外側湾曲部42bの曲率半径(r)との比(r/D)を
それぞれ0.02≦r/D≦0.08に設定したことを
特徴としている。
【0014】
【作用】本願各発明ではかかる構成とすることにより次
のような作用が得られる。即ち、請求項1あるいは2記
載の発明では、翼2の外周側からの空気の吸い込みがあ
る大流量域においては、図2あるいは図5に示すよう
に、外周側からの吸込空気は吸込側壁部42が大きく湾
曲していることからその外端部に衝突することなく該吸
込側壁部42の表面に沿ってスムーズに吸込口41の内
部側に吸い込まれ空気流れの剥離現象はほとんど生ぜ
ず、空気の流れ状態が改善されることになる。また一
方、流通抵抗の増大によって吸込口41部分において空
気の逆流が生じる少流量域においては、図3あるいは図
6に示すように、この逆流空気が湾曲面で構成される吸
込側壁部42の表面におけるコアンダ効果によってスム
ーズに吸込側壁部42の外周側に偏向せしめられ、該逆
流空気による吸込流れに対する影響が可及的に抑制さ
れ、吸込流れの安定化が促進されることとなる。
【0015】請求項3あるいは4記載の発明では、上記
の作用が得られることは勿論であるが、これに加えてベ
ルマウス4の吸込口41の内径Dと吸込側壁部42の曲
率半径rとの比(r/D)を適正値0.02≦(r/D)≦
0.08に設定することにより特にファン運転騒音がよ
り効果的に防止されるものであり、このことは図9の特
性図において立証されるところである。
【0016】
【発明の効果】従って、本願各発明のプロペラファンに
よれば、ベルマウス4の吸込側壁部42の形状を比較的
大きな曲率をもった湾曲形状とするという簡単且つ安価
な構成により、大流量域においてはベルマウス4の吸込
口41部分での空気の剥離が抑制されることからファン
運転騒音のより一層の低減が可能となり、また少流量域
においては空気流れの安定化が促進されこれによってフ
ァン性能の向上が図れるものであり、これによりファン
性能が高く且つ静粛運転が可能なプロペラファンを提供
することができるものである。
【0017】
【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本願
発明を具体的に説明する。
【0018】第1実施例 図1には本願の請求項1及び3記載の発明の実施例にか
かるプロペラファンZ1が示されている。この実施例の
プロペラファンZ1は、その基本構造を上記従来例(図1
0参照)と同様とするものであって、複数の翼2,2,・
・を備え且つモーター3によって回転駆動されるファン
本体1を備えている。また、このファン本体1の各翼
2,2,・・の外周側には、吸込側壁部42と吹出側壁部
43とで構成される吸込口41をもつとともに該吹出側
壁部43の端部にはこれに連続して上記吸込口41の軸
方向に略直交する方向へ延びる仕切壁部44を備えた
ルマウス4が、該吸込口41内に上記ファン本体1の各
翼2,2,・・を所定間隔をもって内装せしめた状態で配
置されており、該ファン本体1とベルマウス4とは支持
フレーム5を介して一体化されている。
【0019】そして、この実施例のプロペラファンZ1
は、上記ベルマウス4の吸込側壁部42部分の形状に特
徴を有しており、これによって従来に増して高いファン
性能と静粛運転とを実現している。即ち、この実施例の
ものにおいては、上記吸込側壁部42を、吸込口41の
内周面に連続してこれから空気上流側を指向しながら径
方向外方にほぼ半円状に湾曲する湾曲断面構造としてい
る。そして、この場合、この吸込口41の内径Dと吸込
側壁部42の曲率半径rとの比(r/D)を0.02≦(r/
D)≦0.08に設定している。
【0020】このように構成することにより、先ず第1
に、翼2の前面側からの他に該翼2の外周側からも空気
の吸込が行なわれ特にファン運転騒音が問題となる大流
量域での運転時においては、図2において矢印流線で示
すように翼2の外周側から吸い込まれる空気は上記吸込
側壁部42が大きな曲率半径をもつ半円状に形成されて
いることから、従来のように該吸込側壁部42の外周部
に衝突することなく該吸込側壁部42の表面に沿って流
れて吸込口41側に吸い込まれる。従って、該吸込口4
1部分において空気流れに剥離が生じるということがほ
とんどなくなり、吸込流れがより改善されることからフ
ァン運転騒音がより効果的に抑制され、プロペラファン
の静粛運転が実現されるものである。このようなファン
運転騒音の低減効果は、実験によって得た図7に示す
「流量係数−比騒音線図」から明らかである。
【0021】一方、吸込口41における空気の流通抵抗
が増大し空気の逆流が生じる少流量域での運転時には、
図3において矢印流線で示すように、吸込口41の吸込
側において生じた逆流は吸込側壁部42の表面でのコア
ンダ効果によって該吸込側壁部42の表面に沿ってスム
ーズにその外周側に偏向せしめられる。この結果、上記
逆流が吸込流れに及ぼす影響が効果的に防止され、該吸
込流れの安定化によりファン性能が従来のものにも増し
て向上せしめられるものである。尚、このようなファン
性能の向上効果は、実験により得た図8に示す「流量係
数−静圧係数線図」から明らかなところである。
【0022】また、この場合、上記吸込側壁部42の曲
率半径の設定が問題となるが、これはファン運転騒音を
考慮して上述のように上記(r/D)を、0.02≦(r/
D)≦0.08の範囲内に設定することで解決される。
即ち、本願発明者らは、常用流量域である流量係数φ=
0.27において(r/D)を順次変化させて各値におけ
る比騒音を測定しその結果を図9に示した。この実験デ
ーターから、0.02≦(r/D)≦0.08の範囲にお
いて良好な騒音性能が得られることが分かる。
【0023】このように、この実施例のものにおいて
は、ベルマウス4の吸込口41の吸込側壁部42を所定
曲率半径をもつ半円状の断面形状に設定するという簡単
且つ安価な構成のみによって、運転騒音が少なく且つ高
いファン性能のプロペラファンを得ることができるもの
である。
【0024】第2実施例 図4には本願の請求項2及び4記載の発明の実施例にか
かるプロペラファンZ2が示されている。この実施例の
プロペラファンZ2は、上記ベルマウス4の吸込側壁部
42部分の構造のみが上記第1実施例と異なるのみで、
その他の構成は全て第1実施例のものと同様である。即
ち、この実施例のものは、上記第1実施例のものがベル
マウス4の吸込側壁部42を半円状の湾曲断面構造とし
ていたのに対して、該吸込側壁部42を、吹出側壁部4
3に連続して空気上流側に指向しながら径方向外方へ湾
曲する内側湾曲部42aと、該内側湾曲部42aに連続し
てその径方向外方に延出する平板状の直壁部42cと、
該直壁部42cの外周部に連続して空気上流側に指向し
ながら径方向外方に湾曲する外側湾曲部42bとからな
る半長円状の湾曲断面構造としている。そして、この場
合、各湾曲部42a,42bの曲率半径rは、0.02≦(r
/D)≦0.08の範囲内において設定する。
【0025】かかる構成とすることにより、この実施例
のものにおいても上記第1実施例の場合と同様に、大流
量域での運転時には吸込側壁部42の表面での空気流れ
の剥離を抑制して高いファン運転騒音が得られ(図5参
照)、また少流量域での運転時には吸込口41部分での
空気の逆流による吸込流れへの影響を可及的に防止して
高いファン性能が得られるものである(図6参照)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1実施例にかかるプロペラファン
の縦断面図である。
【図2】図1に示すプロペラファンの大流量域における
流れ状態説明図である。
【図3】図1に示すプロペラファンの少流量域における
流れ状態説明図である。
【図4】本願発明の第2実施例にかかるプロペラファン
の縦断面図である。
【図5】図4に示すプロペラファンの大流量域における
流れ状態説明図である。
【図6】図4に示すプロペラファンの少流量域における
流れ状態説明図である。
【図7】プロペラファンの比騒音特性図である。
【図8】プロペラファンの静圧係数特性図である。
【図9】本願発明のプロペラファンにおける(r/D)に
対する比騒音特性図である。
【図10】従来構造のプロペラファンの縦断面図であ
る。
【図11】図10に示すプロペラファンの大流量域にお
ける流れ状態説明図である。
【図12】図10に示すプロペラファンの少流量域にお
ける流れ状態説明図である。
【符号の説明】
1はファン本体、2は翼、3はモーター、4はベルマウ
ス、5は支持フレーム、41は吸込口、42は吸込側壁
部、42aは内側湾曲部、42bは外側湾曲部、42cは
直壁部、43は吹出側壁部、44は仕切壁部である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−253998(JP,A) 特開 平3−96700(JP,A) 特開 昭61−190198(JP,A) 実開 平4−119395(JP,U) 実開 昭57−157795(JP,U) 特表 昭61−501463(JP,A) 実公 昭62−18720(JP,Y2) 実公 昭58−61(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 29/40 - 29/56 F04D 29/66

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の翼(2),(2),・・を備えたファン
    本体(1)を、吸込口(41)の吸込側に位置する吸込側
    壁部(42)と該吸込口(41)の吹出側に位置する
    出側壁部(43)と該吹出側壁部(43)の端部に連続
    し上記吸込口(41)の軸方向に略直交する方向へ延出
    する仕切壁部(44)とからなるベルマウス(4)の該吸
    込口(41)内に上記各翼(2),(2),・・との間に所定間
    隔をもった状態で配置してなるプロペラファンであっ
    て、 上記ベルマウス(4)の上記吸込側壁部(42)が、上記吸
    込口(41)の内周面から径方向外方に向って略半円状に
    湾曲する断面形状を有していることを特徴とするプロペ
    ラファン。
  2. 【請求項2】 複数の翼(2),(2),・・を備えたファン
    本体(1)を、吸込口(41)の吸込側に位置する吸込側
    壁部(42)と該吸込口(41)の吹出側に位置する
    出側壁部(43)と該吹出側壁部(43)の端部に連続
    し上記吸込口(41)の軸方向に略直交する方向へ延出
    する仕切壁部(44)とからなるベルマウス(4)の該吸
    込口(41)内に上記各翼(2),(2),・・との間に所定間
    隔をもった状態で配置してなるプロペラファンであっ
    て、 上記ベルマウス(4)の上記吸込側壁部(42)が、上記吸
    込口(41)の内周面から空気上流側に指向しながら径方
    向外方に向って湾曲する内側湾曲部(42a)と、該内側
    湾曲部(42a)の外周部に連続してこれから径方向外方
    へ延出する直壁部(42c)と、該直壁部(42c)の外周に
    連続してこれから空気上流側に指向しながら径方向外方
    に向って湾曲する外側湾曲部(42b)とからなる半長円
    状に湾曲する断面形状を有していることを特徴とするプ
    ロペラファン。
  3. 【請求項3】 請求項1において、上記ベルマウス(4)
    の上記吸込口(41)の内径(D)と上記吸込側壁部(42)
    の曲率半径(r)との比(r/D)が0.02≦r/D≦0.
    08に設定されていることを特徴とするプロペラファ
    ン。
  4. 【請求項4】 請求項2において、上記ベルマウス(4)
    の上記吸込口(41)の内径(D)と上記吸込側壁部(42)
    の内側湾曲部(42a)及び外側湾曲部(42b)の曲率半径
    (r)との比(r/D)がそれぞれ0.02≦r/D≦0.0
    8に設定されていることを特徴とするプロペラファン。
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