JP4020104B2 - 多翼ファン - Google Patents

Description

本発明は、換気送風機器、空気調和機器、除湿器、加湿器、または空気清浄機に使用される多翼ファンに関するものである。

従来、この種の多翼ファンは家庭や事務所で使用されているものがあった（例えば特許文献１参照）。

以下、この種の多翼ファンについて、図１６、図１７を参照しながら説明する。

図に示すように、多翼ファン２０のブレード２１は、背面２２が凸部２５を有する形状となっている。

上記構成により、多翼ファン２０が回転すると、吸込口２４より空気が流入し吐出口２３にでるが、このとき多翼ファン２０のブレード２１に空気が流入したときとき発生したブレード２１の背面２２側での剥離渦は、凸部２５によって抑制され、発生渦が小さく乱流騒音が小さくなる。
特開２００２−１６８１９４号公報

このような従来の多翼ファンでは、羽根車のブレードからの発生渦がまだ大きく、羽根車の発生騒音が大きく発生するという課題があり、上記従来例のブレード形状では、さらに騒音を低減することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、環状の側板と、この側板側に凸となる略円錐台形状の絞り部を有する主板によって挟むように取り付けられた複数のブレードを備え、このブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって急に細くなる段差部を有するファンとし、静かな多翼ファンを提供することを目的としている。

本発明の多翼ファンは、上記目的を達成するために、片側にベルマウス状のオリフィスを形成し、吸込口と吐出口を有する渦巻き状のケーシング内部に、羽根車を有し、前記羽根車は、複数のブレードを備え、このブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、ブレード背面に主流をより沿わすよう回転方向への偏りを急激に行なうためには、段差部７と凸部８とは同直径とするのが効果が大きく、そのため前記段差部と同程度の直径のブレード腹面を凸形状とした多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、課題となっているブレード発生騒音をより低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、前記段差部は太い方の肉厚の１／２から１／１０とした多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、課題となっているブレード発生騒音をさらに低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、軸方向に部分的に前縁方向から後縁方向に向かって急に細くなる段差部を１個または複数個有する多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、課題となっているブレードで発生する最も騒音の大きな個所の騒音を低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を複数有し、１個は内径と外径の差の１／５以内の内径側にあり、もう１個は１／５以内の外径側に位置する遠心ファンとしたものである。

本発明によれば、課題となっているブレードで発生する最も騒音の大きな個所の騒音を低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、かつ段差部には曲率を有する形状とした多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、課題となっている背面ブレードで発生する渦をより小さく低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、かつ段差部には三角部の肉盛を有する形状とした多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、ブレードで発生した渦により発生する渦をより低減し、多翼ファン全体の騒音を低減することができる多翼ファンが得られる。

また、他の手段は、羽根車の主板の外径は、ブレードの段差部の外径より小さい形状とした多翼ファンとしたものである。

本発明によれば、樹脂製羽根車の場合に、ブレードと主板および側板とブレードを別々に作り組み立てることなく、一体成型で作製が可能となる多翼ファンが得られる。

本発明によれば、ブレードでの発生渦を小さくし、発生騒音を低減し、より騒音の低い遠心ファンを提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（参考例１）
図１および図２は参考例１における多翼ファンの断面図である。

図１および図２において、片側にベルマウス状のオリフィス１を形成した吸込口２と、吐出口３を有する渦巻き状のケーシング４を有し、ケーシング４の中に多翼ファン５を設置している。多翼ファン５が回転させられると、前記多翼ファン５のブレード６の背面は、途中から剥離し、外周に近づくにつれて剥離渦が大きくなり、ブレード吐出口では、最大となっており、このため発生する乱流音が大きい。しかし、ブレード６の背面は、前縁方向から後縁方向に向かって主流がブレード背面に沿うようにするために、ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状を変化させた形状（図２参照）では、急に細くなる段差部７を有しているので、背面での流れが回転方向に偏り、背面で剥離する渦が小さくなる。これにより、ブレード６の吐出側での渦が小さくなり、発生騒音が押さえることができる。

（実施の形態１）
図３は本発明の実施の形態１における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図３に示すように、多翼ファン５が回転させられると、前記多翼ファン５のブレード６の背面は、途中から剥離し、外周に近づくにつれて剥離渦が大きくなり、ブレード６の吐出側では、最大となっており、このため発生する乱流音が大きい。しかし、ブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって急に細くなる段差部７を有し、ブレード背面に主流をより沿わすよう回転方向への偏りを急激に行なうためには、段差部７と凸部８とは同直径とするのが効果が大きく、そのため前記段差部７と凸部８とは同程度の直径のブレード６の腹面部を凸形状としているので、腹面での流れが背面側に押され、回転方向に偏り、背面に設けられた段差部７で、さらに流れが回転方向に大きく偏り、剥離する渦が小さくなる。

これにより、ブレード吐出口での渦が小さくなり、発生騒音を押さえることができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１または実施の形態１と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図４に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、前記背面段差部ａは太い方の肉厚部ｂの例えば１／２から１／１０としている。

これにより、効果的に背面流れがブレードの沿わすことができ、剥離渦を抑えることができ、発生騒音を抑えることができる。

（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１、実施の形態１または２と同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、多翼ファンのブレード６は、回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部７を複数有している。

これにより、発生するブレード背面の乱流渦を、流れを大きく回転方向に転向させることにより、より抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１または実施の形態１乃至３のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図６に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を複数有し、１個は内径Ｄ１と外径Ｄ２の差の１／５以内の内径側にあり内径からａの位置にあり、もう１個は１／５以内の外径からｂの位置に設置している。

これにより、通常乱流渦の発生場所は、入口側と吐出側にあるので、発生するブレード背面の乱流渦を、より効果的に抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（参考例２）
図７は参考例２における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１または実施の形態１乃至４のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図７に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、軸方向に部分的に前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を１個または複数個有したものである。図において多翼ファン５の側板９と主板１０との間に挟まれたブレード６は、側板９側のみがブレード背面に段差部を有する。

これにより、通常多翼ファンに圧力がかからない状態では主板１０側より側板９側が流れが遅く、ブレード背面の剥離も大きいので、ブレード背面乱流渦を側板側のみ部分的に抑制する。そのためブレード全面設置するよりも安価となる。

（参考例３）
図８は参考例３における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１または２または実施の形態１乃至４のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図８に示すように、ブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、ブレード背面に主流をより沿わすよう回転方向への偏りを急激に行なうためには、段差部７と凸部８とは同直径とするのが効果が大きく、そのため前記段差部と同程度の直径のブレード腹面を凸形状とした凸部８を1個または複数個有するものである。

これにより、1個凸部を有するときより、大きく流れを回転方向に転向させ、背面での乱流渦を抑えることができ、発生騒音が小さくなる。

（参考例４）
図９は参考例４における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至３のいずれか、または本実施の形態１乃至４のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、ブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、ブレードの軸方向の主板側のみに前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有する多翼ファンとしたものである。

これにより、通常多翼ファンに圧力がかかる状態では側板９側より主板１０側が流れが遅く、ブレード背面の剥離も大きいので、ブレード背面乱流渦を主板側のみ部分的に抑制する。そのためブレード全面設置するよりも安価となる。

（参考例５）
図１０は参考例５における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至４のいずれか、または実施の形態１乃至４のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、ブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、ブレード背面に主流をより沿わすよう回転方向への偏りを急激に行なうためには、段差部７と凸部８とは同直径とするのが効果が大きく、そのため前記段差部と同程度の直径のブレード腹面を凸形状とし、ブレード６の軸方向の主板側のみに前記段差部と凸部をつけた多翼ファン。

これにより、通常多翼ファンに圧力がかかる状態では側板９側より主板１０側が流れが遅く、ブレード背面の剥離も大きいので、ブレード背面乱流渦を主板側のみ部分的に大きく抑制する。そのためブレード全面設置するよりも安価となる。

（実施の形態５）
図１１は本発明の実施の形態５における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至５のいずれか、または実施の形態１乃至４のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部７を有し、かつ段差部７には曲率部１１を有する多翼ファンとしたものである。
これにより、ブレード背面の段差部７の尖った角で流れの渦が起こりことを防止し、円滑に主流の転向を推進させ、ブレード背面乱流渦を抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（実施の形態６）
図１２は本発明の実施の形態６における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至５のいずれか、または実施の形態１乃至５のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部７を有し、かつ段差部には三角部の肉盛１２を有する形状とした多翼ファンとしたものである。

これにより、ブレード背面の段差部７の隅で流れの渦が起こりことを防止し、円滑に主流の転向を推進させ、ブレード背面乱流渦を抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（参考例６）
図１３は参考例６における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至５のいずれか、または実施の形態１乃至６のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部７を有し、前記段差部７は段差部の直径Ｄ３の線より内径側にへこみ部Ａ１３を有する形状とした多翼ファンとしたものである。
これにより、ブレード６の背面の段差部７がより負圧となり、主流を転向させる効果を大きく推進させ、ブレード背面乱流渦を抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（参考例７）
図１４は参考例７における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至６のいずれか、または実施の形態１乃至６のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１４に示すように、多翼ファンのブレード６の回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部７を有し、前記段差部７は段差部の直径Ｄ３で腹面側にへこみ部Ｂ１４を有する形状とした多翼ファンとしたものである。

これにより、ブレード６の背面の段差部７がより負圧となり、主流を転向させる効果を大きく推進させ、ブレード背面乱流渦を抑制することができ、発生騒音を抑えることができる。

（実施の形態７）
図１５は本発明の実施の形態７における多翼ファンの断面図である。

なお、参考例１乃至７のいずれか、または実施の形態１乃至６のいずれかと同一部分については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

図１５に示すように、多翼ファン２０の羽根車の主板Ａ１５の外径は、ブレード６の段差部７の外径より小さい形状となっており、かつ側板Ａ１６の内径は前記主板Ａ１５の外形より大きい形状となっており、樹脂製羽根車を作製する場合に、一方方向から抜くことが可能となり、ブレードと多翼ファン２０の羽根車の主板Ａ１５および多翼ファン２０の羽根車の側板Ａ１６とブレードを別々に作り組み立てることがなくなる。

これにより、一体成型で作製が可能となり、発生騒音を抑制するのみでなく、コストが安価になる多翼ファンが得られる。

本発明の多翼ファンは、ブレードの背面上の剥離渦を抑制し、発生騒音が小さい効果を有し、換気送風機器用のファンとして有用である。

参考例１の遠心ファンおよびケーシングの側断面図 同遠心ファンのブレード断面図 本発明の実施の形態１の遠心ファンのブレード断面図 同実施の形態２の遠心ファンのブレード断面図 同実施の形態３の遠心ファンのブレード断面図 同実施の形態４の遠心ファンのブレード断面図 参考例２の遠心ファンの矢視図 同参考例３の遠心ファンのブレード断面図 同参考例４の遠心ファンの矢視図 同参考例５の遠心ファンの矢視図 本発明の実施の形態５の遠心ファンのブレード断面図 同実施の形態６の遠心ファンのブレード断面図 参考例６の遠心ファンのブレード断面図 参考例７の遠心ファンのブレード断面図 同実施の形態７の遠心ファンの矢視図 従来の遠心ファンおよびケーシングの側断面図 従来の遠心ファンのブレード断面図

符号の説明

１ オリフィス
２ 吸込口
３ 吐出口
４ ケーシング
５ 多翼ファン
６ ブレード
７ 段差部
８ 凸部
９ 側板
１０ 主板
１１ 曲率部
１２ 三角部の肉盛
１３ へこみ部Ａ
１４ へこみ部Ｂ
１５ 主板Ａ
１６ 側板Ａ
２０ 多翼ファン
２１ ブレード
２２ 背面
２３ 吐出口
２４ 吸込口
２５ 凸部

Claims (7)

1. 片側にベルマウス状のオリフィスを形成し、吸込口と吐出口を有する渦巻き状のケーシング内部に、羽根車を有し、前記羽根車は、複数のブレードを備え、このブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、前記段差部と同程度の直径のブレード腹面を凸形状とした多翼ファン。
2. ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、前記段差部は太い方の肉厚の１／２から１／１０とした請求項１記載の多翼ファン。
3. ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を複数有する請求項１または２記載の多翼ファン。
4. ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を複数有し、１個は内径と外径の差の１／５以内の内径側にあり、もう１個は１／５以内の外径側に位置する請求項１または２記載の多翼ファン。
5. ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、かつ段差部には曲率を有する形状とした請求項１〜４いずれか記載の多翼ファン。
6. ブレードの回転軸に垂直な断面における背側の形状が、前縁方向から後縁方向に向かって肉厚の薄くなる段差部を有し、かつ段差部には三角部の肉盛を有する形状とした請求項１〜４いずれか記載の多翼ファン。
7. 羽根車の主板の外径は、ブレードの段差部の外径より小さい形状とした請求項１〜６いずれか記載の多翼ファン。

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