JP3557679B2 - Axial fan - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、毛髪乾燥用ドライヤー等に用いられる軸流ファンに関するものであり、特に軸流ファンの低騒音化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より軸流ファンにおいて、羽根車から発生する騒音を低減するために、特公平5−14118号公報等に見られるように羽根車の羽根を回転方向に前進させる手法が取られてきた。
これらの軸流ファンにおいて、羽根車の羽根を回転方向に前進させることが騒音低減できる理由を図8、図9に基づいて詳述する。11は羽根車の羽根、11tは羽根外周部、11pは羽根前縁部、11qは羽根後縁部、6は羽根11を取付けるための回転軸としてのボス部である。
【0003】
ここで、軸流ファンの騒音の主な原因となる翼端渦の発生メカニズムについて説明すると軸流ファンにおける流れ20(図8、図9中矢印)は軸方向から見た場合、羽根車後流部の抵抗物のため、羽根11面上を回転軸と同心円でなく外周方向に向くようになる。そのため、図8、図9中においてクロスハッチングに示される領域Aの流れが羽根外周部11tから漏れることになり、この漏れた流れが翼端渦21となって後流に流れて騒音の原因となる。
【0004】
図8において羽根が前進していない場合、領域Aの流れが翼端渦21になる。しかし、図9のように羽根11を回転方向に前進させることにより領域Aが小さくなることが分かる。つまり、羽根11を回転方向に前進させることにより翼端渦21の発生を少なくし、騒音を低減していると言える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転軸付近において流れ20が外周部に向いている場合、図8、図9において破線のクロスハッチングにて示される領域Bの低流量域が発生しており、この領域Bと、図8、図9においてハッチングにて示される領域Cとの間には流量差による乱れ22が存在して騒音発生の原因となる。
【0006】
この様に後縁部と前縁部とを同じように前進させた場合、領域Aが減少すると同時に領域Bが増加することになり翼端渦21の発生は減少するが、領域Bと領域Cの流量差による乱れ22が増加する欠点も持っている。
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくし流量差による流れの乱れを抑えて低騒音の軸流ファンを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、円筒形ケーシング内部に、羽根車とその後流側にモータ及びモータの保持と風の整流を目的とした整流翼からなる構造の軸流ファンにおいて、羽根車を回転軸方向から見て、回転軸中心を原点Oとし、羽根の回転方向側端面である前縁部と羽根車外周との交点をPt、回転軸外周と前縁部との交点をPbとし、さらに直線O−Ptと直線O−Pbのなす角度をθpとし、羽根の回転方向の反対側端面である後縁部と羽根車外周部との交点をQt、回転軸外周と後縁部との交点をQbとし、さらに直線O−Qtと直線O−Qbのなす角度をθqとした場合、θpの値をθqの値よりも大きくし、軸方向から見た羽根表面の流れが、回転方向だけでなく外周方向に向かっているとき、さらに点Qtを通る流れと前縁との交点をPs、点Pbを通る流れと後縁との交点をQsとした場合、(面Ps−Pb−Qs−Qtの面積)と(面Pt−Ps−Qtの面積)+(面Qs−Pb−Qbの面積)の比が最大となるようにθpとθqを定義し、羽根車の外径を100mm以下に形成すると共に、θpを35度から45度、θqを15度から25度に設定したことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】
しかして、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくして流量差による流れの乱れを抑えることができる。
【0010】
【実施例】
以下、本発明を図示された実施例に基づいて詳述する。
図3に示される軸流ファンは、円筒形のケーシング1内部に羽根車2と羽根車駆動用のモータ3、モータ3の固定と風の整流を目的とした整流翼4を配置してある。この構造において羽根車2の回転によりケーシング1内に風を発生させるようになっている。この羽根車2は、図2に示されるように羽根11とそれを固定する回転軸としてのボス部6から形成されている。
【0011】
羽根車2を回転軸方向から見た図1において、回転軸中心を原点Oとし、羽根11の回転方向側端面である前縁部11pと羽根車外周11tとの交点をPt、回転軸外周11bと前縁部11pとの交点をPbとし、さらに直線O−Ptと直線O−Pbのなす角度をθpとし、また、回転方向反対側端面である後縁部11qと羽根車外周部11tとの交点をQt、ボス部外周11bと後縁部11qとの交点をQbとし、さらに、直線O−Qtと直線O−Qbのなす角度をθqとする。
【0012】
羽根11表面の流れ20は図1に示されるように円周に沿った流れではなく、後流の抵抗物のため外周方向に向いている。このとき、点Qtを通る流れ20aと前縁部11pとの交点をPs、点Pbを通る流れ20bと後縁部11qとの交点をQsとすると、面Pt−Ps−Qtの流れは羽根外周部11tから流れ出し、翼端渦21となって後流に流れる。その渦が騒音の原因となる。
【0013】
また、ボス部6付近においては面Pb−Qb−Qsに流れ込む風は少なく面Ps−Pb−Qs−Qtとの流量に差ができて流れの乱れの原因となり騒音が発生する。つまり、面Pt−Ps−Qtと面Pb−Qb−Qsの面積に対して面Ps−Pb−Qs−Qtの面積が大きいと騒音発生防止に有効であることが分かる。一般に面Pt−Ps−Qtの面積を小さくする手段として、羽根11を全体を回転方向に前進する形状がとられる。このとき前進形状を示す図9と、前進していない図8を比較すると明らかなように羽根11が前進すると面Pt−Ps−Qtの面積が減少することが分かる。しかし、逆に面Pb−Qb−Qsは前進と共に増加し、そのために面Pt−Ps−Qtの減少による騒音減少効果を最大限いかせていない。
【0014】
そこで、図1に示される本実施例ではθpに対してθqを小さくすることにより面Ps−Pb−Qs−Qtに対する面Pb−Qb−Qsの増加の割合を少なくしている。
図7にθp=θq及びθp>θqのときの面Pb−Qb−Qsの差が分かるように、2つの場合の羽根11を重ねた状態を示す。
【0015】
しかしながら、点Qtを基準に小さくした場合、θqを小さくしすぎると有効に仕事をする面である面Ps−Pb−Qs−Qtの面積まで狭くなる欠点がある。また、点Qbを基準にθqを小さくした場合、面Ps−Pb−Qs−Qtは増加するが、面Pt−Ps−Qtが増加してしまう欠点がある。
そのため(面Ps−Pb−Qs−Qt)の面積と(面Pt−Ps−Qtの面積)+(面Pb−Qb−Qsの面積)の比が最大となるようにθpとθqを決定するのが最も良い。
【0016】
流れ20が図1のように羽根11面上をきれいな円弧として流れている場合、面Ps−Pb−Qs−Qtの面積と面Pt−Ps−Qt+面Pb−Qb−Qsの面積の比が最大となるのは、0.4θp<θq<0.6θpの範囲であり、この範囲にてθp及びθqを決めるのが良い。
本実施例の羽根車外径60mm、採光効率点における騒音を、θp、θqをパラメータにしたグラフを図4に示す。
【0017】
θp=θqのとき35度付近を最小値にして騒音が変化しているのが分かる。これは35度付近までは(面Pt−Ps−Qt)の面積が減し翼端渦21の発生の減少効果が、面Pb−Qb−Qsの増加の乱れ22による騒音増大要因よりも大きいためである。また、それ以上に前進角θp、θqを大きくすると(面Pb−Qb−Qs)が大きくなる割合が大きく、逆に騒音が増加している。図5にθpを一定にして、θqのみ減らした場合の騒音を示す。θp=43度の時θqが20度前後にて騒音が最も小さくなる。θpを35度のままθqを変化させた場合は、面Pb−Qb−Qsがそれほど大きくならないため、騒音の変化は小さい。
【0018】
以上の結果から、小型の軸流ファンにおいて、θp=34度から45度、θq=15度から25度のとき最も騒音を小さくできる。
次に本発明を毛髪乾燥用のドライヤーに応用した実施例を図6に基づき示す。ヘアードライヤーの本体ハウジング31は円筒形をしており、本体ハウジング31の一端の開口部を吸い込み口32、他端の開口部を吹き出し口33とする。本体ハウジング31内には羽根車2と羽根車2を駆動するモータ3と、モータ3の固定と風の整流を目的とした整流翼4を配置してある。羽根車2の後流にはヒータ34を設置し、風を温風にする働きを持つ。本体ハウジング31からは下方にハンドル35を一体に垂下してある。
【0019】
本実施例における羽根車2の外径は60mm、本体ハウジング31と羽根車2の外周部との間の隙間は1mm以下に設定してある。
上記構造のドライヤーを動作した場合、羽根車後流側にヒータ34等の抵抗物があるため、羽根車2の羽根11表面の流れは図1に示されるように外周方向に向く。そのため、羽根車外周部から翼端渦21が発生し、ボス部6付近にては流量差が大きくなることによる騒音が大きくなる。
【0020】
そのため、本実施例においては、吸い込み側軸方向から羽根車2を見た場合、図1に示すように回転方向に羽根11が前進しており、前進角θp、θqはそれぞれ43度及び20度に設定してある。それにより翼端渦21の発生を少なくし、さらにボス部付近の低流量領域Pb−Qb−Qsを小さくして乱れ22を小さくできる。
【0021】
上記構造のドライヤーにより、θp、θqとも20度の場合と比較して約3dB(A)、θp、θqとも43度の場合と比較して約1.5dB(A)騒音低減効果が見られる。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、円筒形ケーシング内部に、羽根車とその後流側にモータ及びモータの保持と風の整流を目的とした整流翼からなる構造の軸流ファンにおいて、羽根車を回転軸方向から見て、回転軸中心を原点Oとし、羽根の回転方向側端面である前縁部と羽根車外周との交点をPt、回転軸外周と前縁部との交点をPbとし、さらに直線O−Ptと直線O−Pbのなす角度をθpとし、羽根の回転方向の反対側端面である後縁部と羽根車外周部との交点をQt、回転軸外周と後縁部との交点をQbとし、さらに直線O−Qtと直線O−Qbのなす角度をθqとした場合、θpの値をθqの値よりも大きくし、軸方向から見た羽根表面の流れが、回転方向だけでなく外周方向に向かっているとき、さらに点Qtを通る流れと前縁との交点をPs、点Pbを通る流れと後縁との交点をQsとした場合、(面Ps−Pb−Qs−Qtの面積)と(面Pt−Ps−Qtの面積)+(面Qs−Pb−Qbの面積)の比が最大となるようにθpとθqを定義し、羽根車の外径を100mm以下に形成すると共に、θpを35度から45度、θqを15度から25度に設定しているので、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくし流量差による流れの乱れを抑えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の羽根車の軸方向正面図である。
【図2】同上の斜視図である。
【図3】同上の設置状態を示す断面図である。
【図4】前縁と後縁の前進角が同じ場合の前進角の変化による騒音変化を説明する説明図である。
【図5】前縁の前進角を一定にした場合の後縁の前進角による騒音の変化を説明する説明図である。
【図6】本発明の第2実施例の断面図である。
【図7】後縁の前進角が前縁の前進角と同じ場合と、後縁の前進角が前縁の前進角より小さい場合の比較を説明する説明図である。
【図8】従来例の前進していない羽根車の説明図である。
【図9】従来例の前縁と後縁を同じ角度前進した羽根車の説明図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 羽根車
3 モータ
4 整流翼
6 ボス部
11 羽根
11p 羽根前縁部
11t 羽根外周部
11q 羽根後縁部
11b 回転軸外周[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an axial fan used for a hair dryer or the like, and more particularly to a reduction in noise of an axial fan.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to reduce the noise generated from the impeller in an axial fan, a technique has been adopted in which the blade of the impeller is advanced in the rotational direction as disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-14118.
The reason why advancing the blades of the impeller in the rotational direction in these axial fans can reduce noise will be described in detail with reference to FIGS.
[0003]
Here, the generation mechanism of the blade tip vortex, which is a main cause of the noise of the axial fan, will be described. The flow 20 (arrows in FIGS. 8 and 9) in the axial fan is a wake behind the impeller when viewed from the axial direction. Because of the resistance of the portion, the
[0004]
In FIG. 8, when the blade is not advanced, the flow in the area A becomes the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the
[0006]
When the trailing edge and the leading edge are advanced in the same manner, the area A decreases and the area B increases at the same time, and the generation of the
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems. In addition to reducing the generation of blade tip vortices on the outer periphery of the fan, the low flow rate region near the rotation axis is reduced, and the flow disturbance due to the flow rate difference is suppressed. It is intended to provide a noise axial fan.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0009]
[Action]
Thus, it is possible to reduce the generation of blade tip vortices on the outer periphery of the fan and to reduce the low flow rate region near the rotation axis to suppress the flow disturbance due to the flow rate difference.
[0010]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
The axial flow fan shown in FIG. 3 has an
[0011]
In FIG. 1 in which the
[0012]
The
[0013]
In the vicinity of the
[0014]
Thus, in the present embodiment shown in FIG. 1, the ratio of the increase of the plane Pb-Qb-Qs to the plane Ps-Pb-Qs-Qt is reduced by making θq smaller than θp.
FIG. 7 shows a state where the
[0015]
However, when the point Qt is reduced based on the point Q, if θq is too small, there is a disadvantage that the area of the surface Ps-Pb-Qs-Qt, which is a surface on which work is effectively performed, is reduced. When θq is reduced with reference to the point Qb, the plane Ps-Pb-Qs-Qt increases, but there is a disadvantage that the plane Pt-Ps-Qt increases.
Therefore, θp and θq are determined so that the ratio of the area of (plane Ps-Pb-Qs-Qt) to the area of (plane Pt-Ps- Qt ) + (area of plane Pb-Qb-Qs) is maximized. Is the best.
[0016]
If the
FIG. 4 is a graph in which the noise at the impeller outer diameter of 60 mm and the lighting efficiency point of the present embodiment is set with θp and θq as parameters.
[0017]
When θp = θq, it can be seen that the noise changes with the minimum value around 35 degrees. This is because up to around 35 degrees, the area of (plane Pt-Ps-Qt) is reduced, and the effect of reducing the generation of the
[0018]
From the above results, in a small axial fan, the noise can be minimized when θp = 34 ° to 45 ° and θq = 15 ° to 25 °.
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a hair dryer is shown based on FIG. The
[0019]
In this embodiment, the outer diameter of the
When the dryer having the above structure is operated, the flow on the surface of the
[0020]
Therefore, in this embodiment, when the
[0021]
With the dryer having the above structure, a noise reduction effect of about 3 dB (A) is obtained as compared with the case where both θp and θq are 20 degrees, and a noise reduction effect of about 1.5 dB (A) as compared with the case where both θp and θq are 43 degrees.
[0022]
【The invention's effect】
The present invention relates to an axial flow fan having a structure including a cylindrical casing, an impeller and a rectifying blade for the purpose of holding the motor and rectifying the wind on the downstream side with respect to the motor, and the impeller viewed from the rotation axis direction. , The center of the rotation axis as the origin O, the intersection of the leading edge, which is the end face on the rotation direction side of the blade, with the outer periphery of the impeller, Pb, the intersection of the periphery of the rotation shaft and the leading edge with Pb, and a straight line O-Pt. The angle formed by the straight line O-Pb is θp, the intersection of the trailing edge, which is the end face opposite to the rotation direction of the blade, and the outer periphery of the impeller is Qt, the intersection of the rotation shaft outer periphery, and the trailing edge is Qb, When the angle between the straight line O-Qt and the straight line O-Qb is θq, the value of θp is set to be larger than the value of θq, and the flow on the blade surface viewed from the axial direction is directed not only in the rotational direction but also in the outer circumferential direction. The point of intersection between the flow passing through the point Qt and the leading edge is denoted by Ps and the point P When the intersection of the trailing edge and the flows Qs through, the (surface Ps-Pb-Qs-Qt area) and (the area of the surface Pt-Ps -qt) + (area of the surface Qs-Pb-Qb) Since θp and θq are defined so that the ratio is maximized , the outer diameter of the impeller is formed to be 100 mm or less, θp is set to 35 to 45 degrees, and θq is set to 15 to 25 degrees. In addition to reducing the occurrence of tip vortices on the outer periphery, the low flow rate region near the rotation axis can be reduced to suppress flow disturbance due to the flow rate difference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial front view of an impeller of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the same.
FIG. 3 is a sectional view showing an installation state of the above.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a noise change due to a change in the advance angle when the leading edge and the trailing edge have the same advance angle.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a change in noise due to the advance angle of the trailing edge when the advance angle of the leading edge is constant.
FIG. 6 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a comparison between a case where the advancing angle of the trailing edge is the same as the advancing angle of the leading edge and a case where the advancing angle of the trailing edge is smaller than the advancing angle of the leading edge.
FIG. 8 is an explanatory view of a non-advancing impeller of a conventional example.
FIG. 9 is an explanatory view of an impeller in which the leading edge and the trailing edge of the conventional example are advanced by the same angle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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