JP3422850B2 - 多翼回転体 - Google Patents
多翼回転体Info
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- JP3422850B2 JP3422850B2 JP21229194A JP21229194A JP3422850B2 JP 3422850 B2 JP3422850 B2 JP 3422850B2 JP 21229194 A JP21229194 A JP 21229194A JP 21229194 A JP21229194 A JP 21229194A JP 3422850 B2 JP3422850 B2 JP 3422850B2
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- blades
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Air-Conditioning Room Units, And Self-Contained Units In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多数の翼を有するファ
ン、ブロア、水車、ポンプや圧縮機等の多翼回転体に関
する。
ン、ブロア、水車、ポンプや圧縮機等の多翼回転体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多数の翼を有するファンやブロア
等の多翼回転体は翼ピッチ角が一般に等配に形成されて
おり、これら翼ピッチ角が等配のものでは（回転数×翼
枚数）を基本周波数とする周期的な騒音が発生し、この
騒音は羽根切り音と呼ばれ問題となることがあった。そ
して羽根切り音は翼の周囲の流路に局部的に流れを絞る
舌部などがある場合は大きくなって聴感上好ましくなく
なり、その対策が必要とされていた。
等の多翼回転体は翼ピッチ角が一般に等配に形成されて
おり、これら翼ピッチ角が等配のものでは（回転数×翼
枚数）を基本周波数とする周期的な騒音が発生し、この
騒音は羽根切り音と呼ばれ問題となることがあった。そ
して羽根切り音は翼の周囲の流路に局部的に流れを絞る
舌部などがある場合は大きくなって聴感上好ましくなく
なり、その対策が必要とされていた。
【０００３】例えば多翼回転体である横流ファンが設け
られた空気調和機の室内機においては、横流ファンによ
って作り出された空気の流れが入口側に戻らないように
横流ファンの回りに設けられたケースに舌部が設けられ
ている。このような舌部があることによって、この舌部
に生じている渦を翼が周期的に横切り羽根切り音を大き
くすると一般に言われている。このため、舌部を翼から
離すようにすることで羽根切り音を小さくすることがで
きるが、入口側に戻る空気の流れが多くなり、横流ファ
ンの送風効率が低下するという問題があった。
られた空気調和機の室内機においては、横流ファンによ
って作り出された空気の流れが入口側に戻らないように
横流ファンの回りに設けられたケースに舌部が設けられ
ている。このような舌部があることによって、この舌部
に生じている渦を翼が周期的に横切り羽根切り音を大き
くすると一般に言われている。このため、舌部を翼から
離すようにすることで羽根切り音を小さくすることがで
きるが、入口側に戻る空気の流れが多くなり、横流ファ
ンの送風効率が低下するという問題があった。
【０００４】これに対し舌部を翼が周期的に通過するこ
とによって羽根切り音が起こるのであるから、翼ピッチ
角を等配からずらし、翼が非周期的に舌部を通過するよ
うにする手法が従来から用いられている。これによって
形成された翼はランダムピッチ翼と呼ばれ、そのランダ
ムピッチ翼の設計方法は、先ず翼ピッチ角の等配からの
最大ずれ量を決めておき、続いてその最大ずれ量の範囲
内で乱数を用いて各翼におけるずれ量を計算するように
している。
とによって羽根切り音が起こるのであるから、翼ピッチ
角を等配からずらし、翼が非周期的に舌部を通過するよ
うにする手法が従来から用いられている。これによって
形成された翼はランダムピッチ翼と呼ばれ、そのランダ
ムピッチ翼の設計方法は、先ず翼ピッチ角の等配からの
最大ずれ量を決めておき、続いてその最大ずれ量の範囲
内で乱数を用いて各翼におけるずれ量を計算するように
している。
【０００５】しかしながら上記の従来技術においては、
乱数を用いて翼ピッチ角のずれ量をそれぞれの翼毎に設
定するようにしているために、次のような２つの問題が
主に生じていた。すなわち１つは製造上の問題で、乱数
を用いているので各翼における翼ピッチ角は全て異な
り、設計図面の製図や翼の加工、ファンの製造上におい
ても煩雑なものとなり、製作までに時間がかかると共
に、乱数の計算を用いることは設計を簡単に行う上では
手間がかかりすぎるものとなっていた。
乱数を用いて翼ピッチ角のずれ量をそれぞれの翼毎に設
定するようにしているために、次のような２つの問題が
主に生じていた。すなわち１つは製造上の問題で、乱数
を用いているので各翼における翼ピッチ角は全て異な
り、設計図面の製図や翼の加工、ファンの製造上におい
ても煩雑なものとなり、製作までに時間がかかると共
に、乱数の計算を用いることは設計を簡単に行う上では
手間がかかりすぎるものとなっていた。
【０００６】他の１つは評価の問題で、設計した翼ピッ
チ角のパターンの現れ方は乱数に依存するので、同じフ
ァンの設計でも計算する度に異なる値となる。そして計
算する都度何通りもの翼ピッチ角のパターンが得られる
が、どれが最も良いのか評価することが難しい。そのた
め、幾つものパターンを計算して試作あるいはシミュレ
ーションで最も良いと思われるものを選び出すことにな
り、このための時間と労力もまた追加して必要となって
いた。
チ角のパターンの現れ方は乱数に依存するので、同じフ
ァンの設計でも計算する度に異なる値となる。そして計
算する都度何通りもの翼ピッチ角のパターンが得られる
が、どれが最も良いのか評価することが難しい。そのた
め、幾つものパターンを計算して試作あるいはシミュレ
ーションで最も良いと思われるものを選び出すことにな
り、このための時間と労力もまた追加して必要となって
いた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
翼ピッチ角の設定や製作、評価が簡単に行えながら、周
期的な騒音を低減することができる多翼回転体を提供す
ることにある。
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
翼ピッチ角の設定や製作、評価が簡単に行えながら、周
期的な騒音を低減することができる多翼回転体を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の多翼回転体は、
多数の翼を有する多翼回転体において、翼の全枚数が奇
数であり、該翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持
つよう設定された２つのピッチ角でなると共に、各翼ピ
ッチ角を０、１もしくは−１、１の２値に対応させてな
る該翼ピッチ角の配列パターンが回転周期ごとに自己相
関関数が略デルタ関数となる翼の全枚数を周期とした周
期的疑似ランダム系列をなすものであることを特徴とす
るものであり、さらに、翼の全枚数が（２n −１）枚
（ただしｎは正の整数）であり、翼ピッチ角の配列パタ
ーンがＭ系列をなすものであることを特徴とするもので
あり、さらに、翼の全枚数が（４ｐ−１）の素数（ただ
しｎは正の整数）であり、翼ピッチ角の配列パターンが
平方剰余系列をなすものであることを特徴とするもので
あり、さらに、翼の全枚数をｎとするとｐ、（ｐ＋２）
をともに素数（ただしｎは正の整数）としてｎ＝ｐ（ｐ
＋２）枚であり、翼ピッチ角の配列パターンが双子素数
系列をなすものであることを特徴とするものであり、ま
た、多数の翼を有する多翼回転体において、翼の翼ピッ
チ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２つの
ピッチ角でなると共に、各翼ピッチ角を０、１もしくは
−１、１の２値に対応させてなる該翼の翼ピッチ角の配
列パターンが、翼の全枚数に近い周期を有する周期的疑
似ランダム系列の２値による配列に翼の全枚数と同数と
なるよう該２値を加えもしくは減らして形成したパター
ンとなっていることを特徴とするものである。
多数の翼を有する多翼回転体において、翼の全枚数が奇
数であり、該翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持
つよう設定された２つのピッチ角でなると共に、各翼ピ
ッチ角を０、１もしくは−１、１の２値に対応させてな
る該翼ピッチ角の配列パターンが回転周期ごとに自己相
関関数が略デルタ関数となる翼の全枚数を周期とした周
期的疑似ランダム系列をなすものであることを特徴とす
るものであり、さらに、翼の全枚数が（２n −１）枚
（ただしｎは正の整数）であり、翼ピッチ角の配列パタ
ーンがＭ系列をなすものであることを特徴とするもので
あり、さらに、翼の全枚数が（４ｐ−１）の素数（ただ
しｎは正の整数）であり、翼ピッチ角の配列パターンが
平方剰余系列をなすものであることを特徴とするもので
あり、さらに、翼の全枚数をｎとするとｐ、（ｐ＋２）
をともに素数（ただしｎは正の整数）としてｎ＝ｐ（ｐ
＋２）枚であり、翼ピッチ角の配列パターンが双子素数
系列をなすものであることを特徴とするものであり、ま
た、多数の翼を有する多翼回転体において、翼の翼ピッ
チ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２つの
ピッチ角でなると共に、各翼ピッチ角を０、１もしくは
−１、１の２値に対応させてなる該翼の翼ピッチ角の配
列パターンが、翼の全枚数に近い周期を有する周期的疑
似ランダム系列の２値による配列に翼の全枚数と同数と
なるよう該２値を加えもしくは減らして形成したパター
ンとなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】上記のように構成された多翼回転体は、翼の翼
ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２
つのピッチ角でなり、各翼ピッチ角が周期的疑似ランダ
ム系列もしくは周期的疑似ランダム系列を含む配列パタ
ーンとなっているので、等配の翼ピッチ角での周波数で
ある羽根切り音の周波数スペクトルがランダムノイズに
近い信号による位相変調を受けてスペクトルが拡散し、
スペクトルのピーク値が低減し、簡単な翼ピッチ角の設
定や製作、評価のもとに周期的な騒音の低減を実現する
ことができる。
ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２
つのピッチ角でなり、各翼ピッチ角が周期的疑似ランダ
ム系列もしくは周期的疑似ランダム系列を含む配列パタ
ーンとなっているので、等配の翼ピッチ角での周波数で
ある羽根切り音の周波数スペクトルがランダムノイズに
近い信号による位相変調を受けてスペクトルが拡散し、
スペクトルのピーク値が低減し、簡単な翼ピッチ角の設
定や製作、評価のもとに周期的な騒音の低減を実現する
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。先ず、具体的な実施例の説明に先立って本発明の
基本となる考え方について図１及び図２により説明す
る。図１は周期的疑似ランダム系列の配列パターンを示
す図であり、図２は自己相関関数を示す図である。
する。先ず、具体的な実施例の説明に先立って本発明の
基本となる考え方について図１及び図２により説明す
る。図１は周期的疑似ランダム系列の配列パターンを示
す図であり、図２は自己相関関数を示す図である。
【００１１】本発明では、翼ピッチ角が等配のファンで
は翼が周期的に流れを通過するために周期的な騒音の羽
根切り音が発生することから、翼ピッチ角をランダムに
ずらし周期性をなくすために、周期的疑似ランダム系列
を用いて翼ピッチ角の設定を行うことを基本としてい
る。
は翼が周期的に流れを通過するために周期的な騒音の羽
根切り音が発生することから、翼ピッチ角をランダムに
ずらし周期性をなくすために、周期的疑似ランダム系列
を用いて翼ピッチ角の設定を行うことを基本としてい
る。
【００１２】このような翼ピッチ角の設定をスペクトル
的に考えると、翼ピッチ角をランダムにずらした時に
は、翼ピッチ角を等配にした時の周波数、すなわち羽根
切り音の周波数スペクトルが位相変調を受けることにな
ってスペクトルが拡散し、スペクトルのピーク値が低減
したものになる。この点からは位相変調を行う周波数は
なるべく広い周波数に分布し、ランダムノイズに近い方
が有利である。
的に考えると、翼ピッチ角をランダムにずらした時に
は、翼ピッチ角を等配にした時の周波数、すなわち羽根
切り音の周波数スペクトルが位相変調を受けることにな
ってスペクトルが拡散し、スペクトルのピーク値が低減
したものになる。この点からは位相変調を行う周波数は
なるべく広い周波数に分布し、ランダムノイズに近い方
が有利である。
【００１３】しかし、ランダムノイズと言っても、ファ
ンは回転体なので１回転すると必ずもとの状態に戻るか
ら、位相変調を行う周波数も回転の周期を基本周期とす
る周波数になる。このことから、位相変調を行うには、
周期性を持ちながら、ランダム信号に近い性質を持つ系
列、すなわち周期的疑似ランダム系列を用いるのが最も
良いことになる。
ンは回転体なので１回転すると必ずもとの状態に戻るか
ら、位相変調を行う周波数も回転の周期を基本周期とす
る周波数になる。このことから、位相変調を行うには、
周期性を持ちながら、ランダム信号に近い性質を持つ系
列、すなわち周期的疑似ランダム系列を用いるのが最も
良いことになる。
【００１４】このような周期的疑似ランダム系列として
は、Ｍ系列、平方剰余系列（Ｌ系列）、双子素数系列
（ＴＰ系列）が知られている。この作り方については、
例えば東京大学出版会から著者が磯部隆で１９６８年２
月初版発行、１９７１年１月第２刷が発行された「相関
関数とスペクトル −その測定と応用−」の１７０頁〜
１７５頁に記載されている。そして、周期的疑似ランダ
ム系列の配列パターンは周期が４０以下のものでは図１
に示す通りとなっている。
は、Ｍ系列、平方剰余系列（Ｌ系列）、双子素数系列
（ＴＰ系列）が知られている。この作り方については、
例えば東京大学出版会から著者が磯部隆で１９６８年２
月初版発行、１９７１年１月第２刷が発行された「相関
関数とスペクトル −その測定と応用−」の１７０頁〜
１７５頁に記載されている。そして、周期的疑似ランダ
ム系列の配列パターンは周期が４０以下のものでは図１
に示す通りとなっている。
【００１５】次に、このような周期的疑似ランダム系列
を用いた翼の設計方法のやり方を疑似ランダム系列の一
つであるＭ系列での例によって説明する。
を用いた翼の設計方法のやり方を疑似ランダム系列の一
つであるＭ系列での例によって説明する。
【００１６】Ｍ系列は普通、２n −１の周期を持つ０と
１の２値の数列であって、１つの周期の中の数列の数は
奇数で、０の数と１の数の差が１となっている。例えば
ｎ＝３で周期７の数列では図１に示されるように、０、
１、０、１、１、０、１となり、０の数が３つであり１
の数が４つであり両者の差が１である。そして対象とす
る翼枚数に一致する周期の配列パターンを選定する。
１の２値の数列であって、１つの周期の中の数列の数は
奇数で、０の数と１の数の差が１となっている。例えば
ｎ＝３で周期７の数列では図１に示されるように、０、
１、０、１、１、０、１となり、０の数が３つであり１
の数が４つであり両者の差が１である。そして対象とす
る翼枚数に一致する周期の配列パターンを選定する。
【００１７】なお、０と１とを１と−１に対応させ、ｔ
0 毎にその値を保持した時間関数を考えると自己相関関
数は図２に示すようにデルタ関数の繰り返しに近くな
る。そしてＭ系列に繰り返し周期以外の周期性が残って
いる場合には自己相関関数にその周期性が現れるが、そ
れがないことから繰り返し周期以外はランダムな性質を
Ｍ系列が持っていることがわかる。
0 毎にその値を保持した時間関数を考えると自己相関関
数は図２に示すようにデルタ関数の繰り返しに近くな
る。そしてＭ系列に繰り返し周期以外の周期性が残って
いる場合には自己相関関数にその周期性が現れるが、そ
れがないことから繰り返し周期以外はランダムな性質を
Ｍ系列が持っていることがわかる。
【００１８】ここでＭ系列が０と１の２値の数列なの
で、０の時は翼ピッチ角が小さく、１の時は翼ピッチ角
が大きくなるように設計するものとする。そして、それ
ぞれの角度をθ1 、θ2 とし、 θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ……（１） とおく。ただし、Δは適当な正の値で、等配からのずれ
の大きさを表すものである。
で、０の時は翼ピッチ角が小さく、１の時は翼ピッチ角
が大きくなるように設計するものとする。そして、それ
ぞれの角度をθ1 、θ2 とし、 θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ……（１） とおく。ただし、Δは適当な正の値で、等配からのずれ
の大きさを表すものである。
【００１９】Ｍ系列では１となる個数は０の個数より１
つ多いから、θ2 の個数は２n-1 、θ1 の個数は２n-1
−１である。したがって ２n-1 θ2 ＋（２n-1 −１）θ1 ＝３６０（度） ……（２） 式（１）と式（２）から θ1 ＝３６０／｛（２n −１）＋２n-1 Δ｝（度） …（３−１） と簡単に求められる。θ2 の方は式（２）から求められ
る。
つ多いから、θ2 の個数は２n-1 、θ1 の個数は２n-1
−１である。したがって ２n-1 θ2 ＋（２n-1 −１）θ1 ＝３６０（度） ……（２） 式（１）と式（２）から θ1 ＝３６０／｛（２n −１）＋２n-1 Δ｝（度） …（３−１） と簡単に求められる。θ2 の方は式（２）から求められ
る。
【００２０】この後、Ｍ系列の０と１の配列パターン、
すなわち、周期７のものでは、０、１、０、１、１、
０、１にしたがってθ1 とθ2 を順次配列し翼ピッチを
設定していく。なお、ここで０と１とを入れ替えても構
わないので、角度の大きなものと小さいものとを交換し
ても良い。
すなわち、周期７のものでは、０、１、０、１、１、
０、１にしたがってθ1 とθ2 を順次配列し翼ピッチを
設定していく。なお、ここで０と１とを入れ替えても構
わないので、角度の大きなものと小さいものとを交換し
ても良い。
【００２１】もし、０のときをピッチ角が大きく、１の
ときをピッチ角が小さくなるように設定し、それぞれθ
2 とθ1 とすると、その場合は θ1 ＝３６０／｛（２n −１）＋（２n-1 −１）Δ｝（度） …（３−２） となる。
ときをピッチ角が小さくなるように設定し、それぞれθ
2 とθ1 とすると、その場合は θ1 ＝３６０／｛（２n −１）＋（２n-1 −１）Δ｝（度） …（３−２） となる。
【００２２】上述のＭ系列の場合には周期は２n −１だ
から翼枚数も２n −１に限定される。Ｍ系列とほぼ同じ
性質を持つ周期疑似ランダム信号として平方剰余系列と
双子素数系列が知られている。どちらも相関関数はＭ系
列と同じ形をしているので、それらを利用すればＭ系列
とは異なる多くの翼枚数でランダムな翼のずらし方をす
ることができる。
から翼枚数も２n −１に限定される。Ｍ系列とほぼ同じ
性質を持つ周期疑似ランダム信号として平方剰余系列と
双子素数系列が知られている。どちらも相関関数はＭ系
列と同じ形をしているので、それらを利用すればＭ系列
とは異なる多くの翼枚数でランダムな翼のずらし方をす
ることができる。
【００２３】平方剰余系列は、ｐを
ｐ＝４ｔ−１ ……（４）
となる素数とし、ルジャンドルの記号
【数１】
としてｘi を並べた数列である。
【００２４】ここで、ｍｏｄ．ｐは整数論における合同
に現れる記号で、ａ−ｂがｐで割り
に現れる記号で、ａ−ｂがｐで割り
【外１】
く。
【００２５】
【外２】
うなａのことを法ｐの平方剰余ともいう。上の式（５）
で、ｉが平方剰余となる
で、ｉが平方剰余となる
【外３】
【外４】
例えば、ｐ＝１９とし、０から１８までの数について調
べてみると、平方剰余は１、４、５、６、７、９、１
１、１６、１７であるから、数列ｘi は−１、１、−
１、−１、１、１、１、１、−１、１、−１、１、−
１、−１、−１、−１、１、１、−１となる。ここで、
−１を１に、１を０に対応させればＭ系列と同様にして
翼ピッチ角を決めていくことができる。
べてみると、平方剰余は１、４、５、６、７、９、１
１、１６、１７であるから、数列ｘi は−１、１、−
１、−１、１、１、１、１、−１、１、−１、１、−
１、−１、−１、−１、１、１、−１となる。ここで、
−１を１に、１を０に対応させればＭ系列と同様にして
翼ピッチ角を決めていくことができる。
【００２６】また、双子素数系列とは、ｐとｐ＋２が共
に素数として、周期ｎがｎ＝ｐ（ｐ＋２）である数列ｘ
i において、
に素数として、周期ｎがｎ＝ｐ（ｐ＋２）である数列ｘ
i において、
【数２】
となる数列である。
【００２７】ここで、［ｉ／ｎ］はヤコビの記号で、ｎ
をｎ＝ｐ1 ｐ2 ・・・ｐs の様に素数の積に分けた時、 ［ｉ／ｎ］＝（ｉ／ｐ1 ）（ｉ／ｐ2 ）・・・（ｉ／ｐs ） ……（７） である。また（ｉ／ｐ1 ）はルジャンドルの記号であ
る。
をｎ＝ｐ1 ｐ2 ・・・ｐs の様に素数の積に分けた時、 ［ｉ／ｎ］＝（ｉ／ｐ1 ）（ｉ／ｐ2 ）・・・（ｉ／ｐs ） ……（７） である。また（ｉ／ｐ1 ）はルジャンドルの記号であ
る。
【００２８】例えば、ｎ＝３×５＝１５のとき、０から
１４までの数列を調べると、ヤコビの記号に従って、ｘ
1 ＝ｘ2 ＝ｘ4 ＝ｘ8 ＝１、ｘ7 ＝ｘ11＝ｘ13＝ｘ14＝
−１、また０、５、１０はｍｏｄ．５で０と合同だから
ｘ0 ＝ｘ5 ＝ｘ10＝１、ｘ3＝ｘ6 ＝ｘ9 ＝ｘ12＝−１
である。従って数列ｘi は１、１、１、−１、１、１、
−１、−１、１、−１、１、−１、−１、−１、−１と
なる。
１４までの数列を調べると、ヤコビの記号に従って、ｘ
1 ＝ｘ2 ＝ｘ4 ＝ｘ8 ＝１、ｘ7 ＝ｘ11＝ｘ13＝ｘ14＝
−１、また０、５、１０はｍｏｄ．５で０と合同だから
ｘ0 ＝ｘ5 ＝ｘ10＝１、ｘ3＝ｘ6 ＝ｘ9 ＝ｘ12＝−１
である。従って数列ｘi は１、１、１、−１、１、１、
−１、−１、１、−１、１、−１、−１、−１、−１と
なる。
【００２９】一方、実際に翼ピッチ角の設計を広範の多
翼回転体で行おうとした場合、本来の周期的疑似ランダ
ム系列の周期は奇数の値を取り、多翼回転体の翼枚数が
偶数の場合には対応できなくなる。また翼枚数が奇数の
場合においても全ての値に対応しているわけではない。
翼回転体で行おうとした場合、本来の周期的疑似ランダ
ム系列の周期は奇数の値を取り、多翼回転体の翼枚数が
偶数の場合には対応できなくなる。また翼枚数が奇数の
場合においても全ての値に対応しているわけではない。
【００３０】そこで翼枚数に対応する周期が周期的疑似
ランダム系列に無い場合、あるいはある場合でも疑似ラ
ンダム系列の他の系列を用いようとする場合には、その
翼枚数をＮとしたとき、Ｎの値に近い周期の所望の疑似
ランダム系列を選択し、その疑似ランダム系列の周期が
Ｎより小さいときにはその差の数だけ０と１（あるいは
１と−１）のパターンを配列パターに追加し、Ｎより大
きいときにはその差の数だけ０と１（あるいは１と−
１）を配列パターンから切り捨てることにする。
ランダム系列に無い場合、あるいはある場合でも疑似ラ
ンダム系列の他の系列を用いようとする場合には、その
翼枚数をＮとしたとき、Ｎの値に近い周期の所望の疑似
ランダム系列を選択し、その疑似ランダム系列の周期が
Ｎより小さいときにはその差の数だけ０と１（あるいは
１と−１）のパターンを配列パターに追加し、Ｎより大
きいときにはその差の数だけ０と１（あるいは１と−
１）を配列パターンから切り捨てることにする。
【００３１】次に上記の基本となる考え方に基づいた本
発明の第１の実施例を図３乃至図６を参照して説明す
る。図３は空気調和機の室内機の概略構成を示す縦断面
図であり、図４は翼ピッチ角設定方法の説明図で、図４
（ａ）はフローチャート、図４（ｂ）は翼ピッチ角の配
列パターン図であり、図５は実施例における周波数スペ
クトル図であり、図６は従来技術における周波数スペク
トル図である。
発明の第１の実施例を図３乃至図６を参照して説明す
る。図３は空気調和機の室内機の概略構成を示す縦断面
図であり、図４は翼ピッチ角設定方法の説明図で、図４
（ａ）はフローチャート、図４（ｂ）は翼ピッチ角の配
列パターン図であり、図５は実施例における周波数スペ
クトル図であり、図６は従来技術における周波数スペク
トル図である。
【００３２】図３乃至図６において、空気調和機の室内
機１は本体ケース２の前面上部に室内空気の取込み口３
が設けられ、前面下部に調和された空気の吹出し口４が
設けられている。また本体ケース２内には取込み口３か
ら吹出し口４に至る流通路５が設けられていて、この流
通路５を横断するように上流部には室内熱交換器６が配
置されており、下流部には翼枚数が３１枚の横流ファン
７が配置され、横流ファン７の近傍には流通路５の舌部
８が設けられている。なお、９は吹出し口４に設けられ
調和空気の吹き出し方向を変えるための偏向板である。
機１は本体ケース２の前面上部に室内空気の取込み口３
が設けられ、前面下部に調和された空気の吹出し口４が
設けられている。また本体ケース２内には取込み口３か
ら吹出し口４に至る流通路５が設けられていて、この流
通路５を横断するように上流部には室内熱交換器６が配
置されており、下流部には翼枚数が３１枚の横流ファン
７が配置され、横流ファン７の近傍には流通路５の舌部
８が設けられている。なお、９は吹出し口４に設けられ
調和空気の吹き出し方向を変えるための偏向板である。
【００３３】そして横流ファン７は、その翼ピッチ角が
次のように設定されている。すなわち、図４（ａ）のフ
ローチャートの第１のステップＳ1 で横流ファン７の翼
枚数Ｎ＝３１枚が決定される。
次のように設定されている。すなわち、図４（ａ）のフ
ローチャートの第１のステップＳ1 で横流ファン７の翼
枚数Ｎ＝３１枚が決定される。
【００３４】続いて第２のステップＳ2 で等配からのず
れΔが適当な正の値として０．５に決定される。
れΔが適当な正の値として０．５に決定される。
【００３５】第３のステップＳ3 で、翼枚数Ｎ＝３１と
ずれΔ＝０．５の値により２種類の翼ピッチ角θ1 、θ
2 が式（３−１）を一般化した次式により算出される。
すなわち、 θ1 ＝３６０／｛Ｎ＋（Ｎ±１）Δ／２｝ （度） ……（８） ここで式中における±の符号の意味は、ピッチ角の広い
方の角度θ2 が狭い方の角度θ1 より１つ多く設定した
場合が＋、１つ少なく設定した場合が−となる。今、＋
の符号をとった場合、 θ1 ＝９．２３（度） また、θ2 は式（１）によって θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ＝１３．８５（度） が得られる。
ずれΔ＝０．５の値により２種類の翼ピッチ角θ1 、θ
2 が式（３−１）を一般化した次式により算出される。
すなわち、 θ1 ＝３６０／｛Ｎ＋（Ｎ±１）Δ／２｝ （度） ……（８） ここで式中における±の符号の意味は、ピッチ角の広い
方の角度θ2 が狭い方の角度θ1 より１つ多く設定した
場合が＋、１つ少なく設定した場合が−となる。今、＋
の符号をとった場合、 θ1 ＝９．２３（度） また、θ2 は式（１）によって θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ＝１３．８５（度） が得られる。
【００３６】一方、第４のステップＳ4 で翼枚数Ｎが３
１枚であることから、これに対応して疑似ランダム系列
から周期３１のＭ系列の配列パターン、０、０、０、
０、１、０、１、０、１、１、・・・・・、１が選定さ
れる。
１枚であることから、これに対応して疑似ランダム系列
から周期３１のＭ系列の配列パターン、０、０、０、
０、１、０、１、０、１、１、・・・・・、１が選定さ
れる。
【００３７】そして、第５のステップＳ5 で図４（ｂ）
の翼ピッチ角の配列パターン図に示されるように、同一
円周上に配列された配列パターンに沿ってθ1 ＝９．２
３（度）、θ2 ＝１３．８５（度）のピッチ角で翼を配
列する。
の翼ピッチ角の配列パターン図に示されるように、同一
円周上に配列された配列パターンに沿ってθ1 ＝９．２
３（度）、θ2 ＝１３．８５（度）のピッチ角で翼を配
列する。
【００３８】このように構成された室内機１では、室内
熱交換器６に冷媒を流すと共に横流ファン７を回転させ
ることによって取込み口３から室内空気を取り込み、室
内熱交換器６を通過する間に熱交換を行わせて吹出し口
４から室内に吹き出させるように運転が行われる。この
運転において横流ファン７の周期的な騒音である羽根切
り音は低減された。
熱交換器６に冷媒を流すと共に横流ファン７を回転させ
ることによって取込み口３から室内空気を取り込み、室
内熱交換器６を通過する間に熱交換を行わせて吹出し口
４から室内に吹き出させるように運転が行われる。この
運転において横流ファン７の周期的な騒音である羽根切
り音は低減された。
【００３９】因みに、翼枚数Ｎ＝３１枚で翼ピッチ角を
上述の実施例のようにθ1 ＝９．２３度、θ2 ＝１３．
８５度に設定して配列した本発明と、翼ピッチ角を等配
のθ＝１１．６１度に設定して配列した従来例とについ
てシミュレーションした結果は図５及び図６の羽根切り
音の周波数スペクトル図の通りとなった。それによる
と、図６に示されている純音のピークが図５の本発明で
はなくなり、スペクトルはランダムノイズに近くなり、
耳障りな音が消えていることがわかる。同様の効果は、
他の平方剰余系列や双子素数系列の場合でも得られる。
上述の実施例のようにθ1 ＝９．２３度、θ2 ＝１３．
８５度に設定して配列した本発明と、翼ピッチ角を等配
のθ＝１１．６１度に設定して配列した従来例とについ
てシミュレーションした結果は図５及び図６の羽根切り
音の周波数スペクトル図の通りとなった。それによる
と、図６に示されている純音のピークが図５の本発明で
はなくなり、スペクトルはランダムノイズに近くなり、
耳障りな音が消えていることがわかる。同様の効果は、
他の平方剰余系列や双子素数系列の場合でも得られる。
【００４０】また、疑似ランダム系列の配列パターンそ
のものを求める方法は簡単ではないが、予め算出してお
くか、また算出され一覧になっているものを利用するこ
とで簡単に翼ピッチ角を設定することができ、製作や評
価も簡単に行えることとなって低騒音化された翼の設計
が容易となる。
のものを求める方法は簡単ではないが、予め算出してお
くか、また算出され一覧になっているものを利用するこ
とで簡単に翼ピッチ角を設定することができ、製作や評
価も簡単に行えることとなって低騒音化された翼の設計
が容易となる。
【００４１】次に同じく空気調和機の室内機に設けられ
た横流ファンの第２の実施例を図４により説明する。本
実施例は第１の実施例とは横流ファンの翼枚数のみが異
なるもので、横流ファンの翼枚数Ｎ＝３５で疑似ランダ
ム系列の双子素数系列（ＴＰ系列）に周期が一致するも
があるが、一致する周期のないＭ系列を流用することに
よって翼ピッチ角の設定が行われている。
た横流ファンの第２の実施例を図４により説明する。本
実施例は第１の実施例とは横流ファンの翼枚数のみが異
なるもので、横流ファンの翼枚数Ｎ＝３５で疑似ランダ
ム系列の双子素数系列（ＴＰ系列）に周期が一致するも
があるが、一致する周期のないＭ系列を流用することに
よって翼ピッチ角の設定が行われている。
【００４２】そして横流ファンの翼ピッチ角が次のよう
に設定されている。すなわち、図４（ａ）のフローチャ
ートの第１のステップＳ1 で横流ファンの翼枚数Ｎ＝３
５枚が先ず決定される。
に設定されている。すなわち、図４（ａ）のフローチャ
ートの第１のステップＳ1 で横流ファンの翼枚数Ｎ＝３
５枚が先ず決定される。
【００４３】続いて第２のステップＳ2 で等配からのず
れΔが適当な正の値として０．３に決定される。
れΔが適当な正の値として０．３に決定される。
【００４４】第３のステップＳ3 で、翼枚数Ｎ＝３５と
ずれΔ＝０．３の値により２種類の翼ピッチ角θ1 、θ
2 が式（３−１）を一般化した次式により算出される。
すなわち、 θ1 ＝３６０／｛Ｎ＋（Ｎ−１）Δ／２｝ （度） ……（８） ＝８．９８（度） また、θ2 は式（１）によって θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ＝１１．６７（度） が得られる。ここでは翼ピッチ角θ1 の数がθ2 の数よ
り１つ多く設定してある。
ずれΔ＝０．３の値により２種類の翼ピッチ角θ1 、θ
2 が式（３−１）を一般化した次式により算出される。
すなわち、 θ1 ＝３６０／｛Ｎ＋（Ｎ−１）Δ／２｝ （度） ……（８） ＝８．９８（度） また、θ2 は式（１）によって θ2 ＝（１＋Δ）θ1 ＝１１．６７（度） が得られる。ここでは翼ピッチ角θ1 の数がθ2 の数よ
り１つ多く設定してある。
【００４５】一方、第４のステップＳ4 で翼枚数Ｎが３
５枚であることから、これに近い周期の周期３１のＭ系
列の配列パターン、０、０、０、０、１、０、１、０、
１、１、・・・・・、１が疑似ランダム系列から選定さ
れる。そして、これに翼枚数Ｎの３５と周期３１の差の
数４だけの０、１の配列を加え、０、０、０、０、１、
０、１、０、１、１、・・・・・、１、０、１、０、０
を翼の配列パターンとする。
５枚であることから、これに近い周期の周期３１のＭ系
列の配列パターン、０、０、０、０、１、０、１、０、
１、１、・・・・・、１が疑似ランダム系列から選定さ
れる。そして、これに翼枚数Ｎの３５と周期３１の差の
数４だけの０、１の配列を加え、０、０、０、０、１、
０、１、０、１、１、・・・・・、１、０、１、０、０
を翼の配列パターンとする。
【００４６】続いて、第５のステップＳ5 で図４（ｂ）
の翼ピッチ角の配列パターン図に示されるように、同一
円周上に配列された配列パターンに沿ってθ1 ＝８．９
８（度）、θ2 ＝１１．６７（度）のピッチ角で翼を配
列する。
の翼ピッチ角の配列パターン図に示されるように、同一
円周上に配列された配列パターンに沿ってθ1 ＝８．９
８（度）、θ2 ＝１１．６７（度）のピッチ角で翼を配
列する。
【００４７】このように構成され室内機に設けられた横
流ファンでも、運転に際して発生する周期的な騒音であ
る羽根切り音は低減された。この場合には疑似ランダム
系列からは若干ずれたものであるが、翼ピッチ角が
θ1 、θ2 の２種類からなり、かつ自己相関関数も略デ
ルタ関数に近い特徴を持つようにすることができるの
で、疑似ランダム系列の優れた特徴を生かし、翼ピッチ
角の設定や製作、評価を簡単に行うことができる。
流ファンでも、運転に際して発生する周期的な騒音であ
る羽根切り音は低減された。この場合には疑似ランダム
系列からは若干ずれたものであるが、翼ピッチ角が
θ1 、θ2 の２種類からなり、かつ自己相関関数も略デ
ルタ関数に近い特徴を持つようにすることができるの
で、疑似ランダム系列の優れた特徴を生かし、翼ピッチ
角の設定や製作、評価を簡単に行うことができる。
【００４８】なお、第２の実施例で横流ファンの翼枚数
Ｎ＝３５に対し疑似ランダム系列の双子素数系列（ＴＰ
系列）を用いなかったが、この双子素数系列を用いたも
のにおいてもずれΔを適正に設定することによって第１
の実施例と同様の効果が得られる。
Ｎ＝３５に対し疑似ランダム系列の双子素数系列（ＴＰ
系列）を用いなかったが、この双子素数系列を用いたも
のにおいてもずれΔを適正に設定することによって第１
の実施例と同様の効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設
定された２つのピッチ角でなり、各翼ピッチ角が周期的
疑似ランダム系列もしくは周期的疑似ランダム系列を含
む配列パターンとなるように構成したことにより、簡単
に翼ピッチ角の設定や製作、評価が行え、且つ周期的な
騒音を低減することができる等の効果が得られる。
は、翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設
定された２つのピッチ角でなり、各翼ピッチ角が周期的
疑似ランダム系列もしくは周期的疑似ランダム系列を含
む配列パターンとなるように構成したことにより、簡単
に翼ピッチ角の設定や製作、評価が行え、且つ周期的な
騒音を低減することができる等の効果が得られる。
【図１】本発明に係る周期的疑似ランダム系列の配列パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図２】本発明に係る自己相関関数を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る空気調和機の室内
機の概略構成を示す縦断面図である。
機の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る翼ピッチ角設定方法の説明図で、
図４（ａ）はフローチャート、図４（ｂ）は翼ピッチ角
の配列パターン図である。
図４（ａ）はフローチャート、図４（ｂ）は翼ピッチ角
の配列パターン図である。
【図５】本発明の第１の実施例における周波数スペクト
ル図である。
ル図である。
【図６】従来技術における周波数スペクトル図である。
１…室内機
５…流通路
６…室内熱交換器
７…横流ファン
８…舌部
Claims (5)
- 【請求項１】 多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の全枚数が奇数であり、該翼の翼ピッチ角が互い
に所定のずれ角を持つよう設定された２つのピッチ角で
なると共に、前記各翼ピッチ角を０、１もしくは−１、
１の２値に対応させてなる該翼ピッチ角の配列パターン
が回転周期ごとに自己相関関数が略デルタ関数となる前
記翼の全枚数を周期とした周期的疑似ランダム系列をな
すものであることを特徴とする多翼回転体。 - 【請求項２】 翼の全枚数が（２n −１）枚であり、翼
ピッチ角の配列パターンがＭ系列をなすものであること
を特徴とする請求項１記載の多翼回転体。 - 【請求項３】 翼の全枚数が（４ｐ−１）の素数であ
り、翼ピッチ角の配列パターンが平方剰余系列をなすも
のであることを特徴とする請求項１記載の多翼回転体。 - 【請求項４】 翼の全枚数をｎとするとｐ、（ｐ＋２）
をともに素数としてｎ＝ｐ（ｐ＋２）枚であり、翼ピッ
チ角の配列パターンが双子素数系列をなすものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の多翼回転体。 - 【請求項５】 多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設
定された２つのピッチ角でなると共に、前記各翼ピッチ
角を０、１もしくは−１、１の２値に対応させてなる該
翼の翼ピッチ角の配列パターンが、前記翼の全枚数に近
い周期を有する周期的疑似ランダム系列の前記２値によ
る配列に前記翼の全枚数と同数となるよう該２値を加え
もしくは減らして形成したパターンとなっていることを
特徴とする多翼回転体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21229194A JP3422850B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 多翼回転体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21229194A JP3422850B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 多翼回転体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0874783A JPH0874783A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3422850B2 true JP3422850B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=16620166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21229194A Expired - Fee Related JP3422850B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 多翼回転体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422850B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004029463A1 (ja) * | 2002-09-24 | 2006-01-26 | 東芝キヤリア株式会社 | 横流ファンおよびそれを備えた空気調和機 |
| KR100743609B1 (ko) * | 2006-06-20 | 2007-07-27 | 한국전력공사 | 회전기기 블레이드의 배열위치 산출방법 |
| JP5052332B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2012-10-17 | 東芝キヤリア株式会社 | 多翼回転体及び空気調和機の室内機 |
| JP6601994B2 (ja) * | 2013-09-06 | 2019-11-06 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 空気調和機の室内機及びこれを用いた空気調和機 |
| JP5804044B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2015-11-04 | ダイキン工業株式会社 | 多翼ファン |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP21229194A patent/JP3422850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0874783A (ja) | 1996-03-19 |
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