JPH05280493A - 軸流ファン及びファンのオリフィス構造 - Google Patents
軸流ファン及びファンのオリフィス構造Info
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- JPH05280493A JPH05280493A JP5022202A JP2220293A JPH05280493A JP H05280493 A JPH05280493 A JP H05280493A JP 5022202 A JP5022202 A JP 5022202A JP 2220293 A JP2220293 A JP 2220293A JP H05280493 A JPH05280493 A JP H05280493A
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- Japan
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- fan
- blade
- tip
- root
- axial
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/545—Ducts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/38—Blades
- F04D29/384—Blades characterised by form
- F04D29/386—Skewed blades
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
- Y10S416/05—Variable camber or chord length
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低消費電力かつ低騒音の軸流ファンを提供す
る。 【構成】 ファン１０は、複数個の同一ブレード１４を
有し、各ブレード１４は、その根本１７で一方に強く掃
引されるとともに、その先端１８で他方向に強く掃引さ
れる。ブレードのそり及びピッチは、ブレード根本から
先端に向かって減少する。従って、ブレードの根本部分
は、ファンの仕事の大半を行い、その先端領域では、空
気がファンを通過する際、その空気の回転は比較的小さ
く、ブレード負荷はより小さいものとなる。
る。 【構成】 ファン１０は、複数個の同一ブレード１４を
有し、各ブレード１４は、その根本１７で一方に強く掃
引されるとともに、その先端１８で他方向に強く掃引さ
れる。ブレードのそり及びピッチは、ブレード根本から
先端に向かって減少する。従って、ブレードの根本部分
は、ファンの仕事の大半を行い、その先端領域では、空
気がファンを通過する際、その空気の回転は比較的小さ
く、ブレード負荷はより小さいものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に空気移動用のフ
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、改善された軸
流ファンに関する。そのファンとしては、シュラウドす
なわち覆いで囲まれているものとそうでないものがあ
る。シュラウド付ファンを含む本発明の実施例では、そ
のファンと共に使用される固定オリフィスもまた含んで
いる。
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、改善された軸
流ファンに関する。そのファンとしては、シュラウドす
なわち覆いで囲まれているものとそうでないものがあ
る。シュラウド付ファンを含む本発明の実施例では、そ
のファンと共に使用される固定オリフィスもまた含んで
いる。
【０００２】
【従来の技術】軸流ファンはわずかな例を示すだけで
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
【０００３】ほとんどの適用において、ファンに入る空
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離とファン回転速度の関数
である線形ブレード速度とともに増加する。ファンから
の放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でなされ
る仕事量、ブレードのピッチ及びそり、及びブレードの
固さの関数である局部ブレード負荷（すなわち、ブレー
ドによって覆われるファンの掃引円の全面積）とともに
増加する。
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離とファン回転速度の関数
である線形ブレード速度とともに増加する。ファンから
の放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でなされ
る仕事量、ブレードのピッチ及びそり、及びブレードの
固さの関数である局部ブレード負荷（すなわち、ブレー
ドによって覆われるファンの掃引円の全面積）とともに
増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、静かなファン
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力がより騒音の多いフ
ァンよりも少なくてよい。材料技術及び製造技術の進歩
により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用され
るようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久性
があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との製
造コスト比較においても競争できるものになっている。
さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来製造
が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量生産
をも可能となった。
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力がより騒音の多いフ
ァンよりも少なくてよい。材料技術及び製造技術の進歩
により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用され
るようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久性
があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との製
造コスト比較においても競争できるものになっている。
さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来製造
が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量生産
をも可能となった。
【０００５】本発明は、加熱、換気及び空調システムや
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるファン
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で一方に強く掃引されるとともに、その先端で他
方向に強く掃引される。このブレード掃引の組合せによ
って、ブレード先端で大量の掃引が得られる一方、その
根本での応力が小さくなる。ブレードの先端領域におけ
る大きな掃引により、その領域に小さな乱流騒音コーヒ
レンスがもたらされる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、そのコーヒレンスは小さなものである。従って、入
口乱流によって発生される騒音は、拡散され、低減され
る。
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で一方に強く掃引されるとともに、その先端で他
方向に強く掃引される。このブレード掃引の組合せによ
って、ブレード先端で大量の掃引が得られる一方、その
根本での応力が小さくなる。ブレードの先端領域におけ
る大きな掃引により、その領域に小さな乱流騒音コーヒ
レンスがもたらされる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、そのコーヒレンスは小さなものである。従って、入
口乱流によって発生される騒音は、拡散され、低減され
る。
【０００７】ブレードのそり及びピッチは、ブレード根
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、その先端領域で
は、空気がファンを通過する際、その空気の回転は比較
的小さく、ブレード負荷はより小さいものとなる。先端
領域は、普通、ファンの主要騒音源であるので、この構
造は、一層静かなファンを与えてくれる。
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、その先端領域で
は、空気がファンを通過する際、その空気の回転は比較
的小さく、ブレード負荷はより小さいものとなる。先端
領域は、普通、ファンの主要騒音源であるので、この構
造は、一層静かなファンを与えてくれる。
【０００８】ブレードの全翼幅に沿って、ブレードの弦
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果形状ドラッグ及び後縁騒音を低減する。
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果形状ドラッグ及び後縁騒音を低減する。
【０００９】ファンは、シュラウド付であっても、なく
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
【００１０】シュラウド付実施例では、そのファンシュ
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
【００１１】本発明に従って構成されたファン上のブレ
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード強度を得るために、大
きな中間スキュー角及び大きなブレード弦長が必要とな
る（すなわち、ブレードによってカバーされるファンの
掃引の全面積）。
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード強度を得るために、大
きな中間スキュー角及び大きなブレード弦長が必要とな
る（すなわち、ブレードによってカバーされるファンの
掃引の全面積）。
【００１２】本発明のファン及びオリフィスは、適切な
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
【００１３】
【作用】本発明にかかるファンは、複数個の同一ブレー
ドを有する。各ブレードは、その根本で一方に強く掃引
されるとともに、その先端で他方向に強く掃引される。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域に小さな乱流騒音コーヒレンスがもたらされる。
いかなる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分の
みが、入口流乱流を受けるので、そのコーヒレンスは小
さなものである。従って、入口乱流によって発生される
騒音は、拡散され、低減される。
ドを有する。各ブレードは、その根本で一方に強く掃引
されるとともに、その先端で他方向に強く掃引される。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域に小さな乱流騒音コーヒレンスがもたらされる。
いかなる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分の
みが、入口流乱流を受けるので、そのコーヒレンスは小
さなものである。従って、入口乱流によって発生される
騒音は、拡散され、低減される。
【００１４】
【実施例】以下の記述において、「前方」「後方」「前
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある（前方掃引）とき、その掃引が回転と
逆方向にある（後方掃引）ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある（前方掃引）とき、その掃引が回転と
逆方向にある（後方掃引）ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
【００１５】しかし、差は小さく、騒音、容量、及び効
率による先端領域を後方掃引させるファンの性能は、一
層優れている。
率による先端領域を後方掃引させるファンの性能は、一
層優れている。
【００１６】シュラウド付ファンの実施例では、掃引方
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
【００１７】本発明の一実施例の正面及び側面立面図
が、それぞれ図１及び図２に示されている。ファン１０
は、多数のブレード１３が取り付けられているハブ１１
を有する。ハブ１１はその中心にボス１２を持つ。動作
時に、ファン１０はＲ方向に回転する。ファン１０の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図１は、
１４個のブレードを有するファン１０を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、１４は、ブレー
ドをオーバラップさせずに高剛性を与え、射出成型法を
用いてプラスチックでファンの製造を可能にするのに便
利な数である。
が、それぞれ図１及び図２に示されている。ファン１０
は、多数のブレード１３が取り付けられているハブ１１
を有する。ハブ１１はその中心にボス１２を持つ。動作
時に、ファン１０はＲ方向に回転する。ファン１０の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図１は、
１４個のブレードを有するファン１０を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、１４は、ブレー
ドをオーバラップさせずに高剛性を与え、射出成型法を
用いてプラスチックでファンの製造を可能にするのに便
利な数である。
【００１８】図３は、本発明のファンの幾つかの特徴を
表している。その図は、ファン１０の部分正立面図で、
ハブ１１及びブレード１３を示している。ブレード１３
は、根本１７を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード１３は、ブ
レードの外端である先端１８を有する。ブレード１３
は、また、前縁２０及び後縁１９を有する。線１４は、
前縁２０及び後縁１９から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード１３は翼幅
Ｓすなわちハブ１１から先端１８までの径方向距離を有
する。ブレード１３は、根本部分１５と先端部分１６に
分割される。
表している。その図は、ファン１０の部分正立面図で、
ハブ１１及びブレード１３を示している。ブレード１３
は、根本１７を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード１３は、ブ
レードの外端である先端１８を有する。ブレード１３
は、また、前縁２０及び後縁１９を有する。線１４は、
前縁２０及び後縁１９から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード１３は翼幅
Ｓすなわちハブ１１から先端１８までの径方向距離を有
する。ブレード１３は、根本部分１５と先端部分１６に
分割される。
【００１９】ブレード１３の根本部分１５では、中間弦
線１４が、掃引角Ａhでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線１４は
零掃引Ａ0を有する。ブレード１３の先端において、中
間弦線１４は掃引角Ａtで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線１４と交差すると同じ点で根本１
７と交差するファン１０の掃引した円の半径と、中間弦
線１４と交差すると同じ点で先端１８に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図１及び図２に示された１４個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは３６０°／１４すな
わち２５．７°である。
線１４が、掃引角Ａhでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線１４は
零掃引Ａ0を有する。ブレード１３の先端において、中
間弦線１４は掃引角Ａtで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線１４と交差すると同じ点で根本１
７と交差するファン１０の掃引した円の半径と、中間弦
線１４と交差すると同じ点で先端１８に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図１及び図２に示された１４個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは３６０°／１４すな
わち２５．７°である。
【００２０】図４はファン１０のブレード１３を表して
いるが、その図には、それぞれ、図５、図６及び図７に
示された円筒部を確定する円周線である線ＩＩＩＡ−Ｉ
ＩＩＡ，ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ，ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣが示
されている。
いるが、その図には、それぞれ、図５、図６及び図７に
示された円筒部を確定する円周線である線ＩＩＩＡ−Ｉ
ＩＩＡ，ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ，ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣが示
されている。
【００２１】図５は、ブレード根本１７（図３）すなわ
ち図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで取られたブレード１３
の円筒横断面を示している。その根本において、ブレー
ド１３はピッチ角Γr及び弦Ｃｈrを有する。図６は、図
４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢを介して取られたブレード１
３のその部分で、そのブレードはピッチ角Γm及び弦Ｃ
ｈmを有する。図７は、ブレード先端１８（図３）すな
わち図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで取られたブレード１
３の円筒横断面を示す。その先端で、ブレード１３はピ
ッチ角Γt及び弦Ｃｈtを持つ。
ち図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで取られたブレード１３
の円筒横断面を示している。その根本において、ブレー
ド１３はピッチ角Γr及び弦Ｃｈrを有する。図６は、図
４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢを介して取られたブレード１
３のその部分で、そのブレードはピッチ角Γm及び弦Ｃ
ｈmを有する。図７は、ブレード先端１８（図３）すな
わち図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで取られたブレード１
３の円筒横断面を示す。その先端で、ブレード１３はピ
ッチ角Γt及び弦Ｃｈtを持つ。
【００２２】図８は、ブレード１３の代表的円筒横断面
を概略的に示している。その図には、ブレードそり曲線
Ｃａ及び弦Ｃｈからのそり曲線Ｃａの偏差量である、そ
り曲線Ｃａの接線同志が交差して、そり角θを形成す
る。
を概略的に示している。その図には、ブレードそり曲線
Ｃａ及び弦Ｃｈからのそり曲線Ｃａの偏差量である、そ
り曲線Ｃａの接線同志が交差して、そり角θを形成す
る。
【００２３】図９及び図１０は、それぞれ、本発明の他
の実施例の正立面図及び側面立面図である。その実施例
は、ファンがそれに固定されたシュラウドを有し、それ
とともに回転する点において、図１及び図２に示された
実施例とは異なる。また、空気流をファン内に導入する
ために、特別に構成されたオリフィスがシュラウド付フ
ァンと一緒に取り付けられている。図９及び図１０は、
オリフィス付隔壁１３０の後方でかつそれと同軸に取り
付けられたファン１１０を示す。ファン１１０は、それ
がブレード１１３の先端を取り囲みかつそれらに固定さ
れていることを除いて、詳部にわたってファン１０（図
１及び図２）と同一である。オリフィス付隔壁１３０
は、それを通過するオリフィス１３１を有している。
の実施例の正立面図及び側面立面図である。その実施例
は、ファンがそれに固定されたシュラウドを有し、それ
とともに回転する点において、図１及び図２に示された
実施例とは異なる。また、空気流をファン内に導入する
ために、特別に構成されたオリフィスがシュラウド付フ
ァンと一緒に取り付けられている。図９及び図１０は、
オリフィス付隔壁１３０の後方でかつそれと同軸に取り
付けられたファン１１０を示す。ファン１１０は、それ
がブレード１１３の先端を取り囲みかつそれらに固定さ
れていることを除いて、詳部にわたってファン１０（図
１及び図２）と同一である。オリフィス付隔壁１３０
は、それを通過するオリフィス１３１を有している。
【００２４】図３の方法において、図１１は、ファン１
１０の部分正面立面図であって、ブレード１１３及びボ
ス１１２を付けたハブ１１１の一部分を示している。ブ
レード１１３は根本１１７を有し、そこでブレードがハ
ブ、及びブレードの外端である先端１１８に適合させら
れかつ取り付けられている。ブレード１１３はまた前縁
１２０及び後縁１１９を有する。ブレード１１３は、根
本部分１１５及び先端部分１１６に分割され得る。根本
部分１１５及び先端部分１１６の制限は、それぞれ図３
に示された根本部分１５及び先端部分１６と同一であ
る。Ｒfはファン半径すなわちファン直径Ｄfの２分の１
である。
１０の部分正面立面図であって、ブレード１１３及びボ
ス１１２を付けたハブ１１１の一部分を示している。ブ
レード１１３は根本１１７を有し、そこでブレードがハ
ブ、及びブレードの外端である先端１１８に適合させら
れかつ取り付けられている。ブレード１１３はまた前縁
１２０及び後縁１１９を有する。ブレード１１３は、根
本部分１１５及び先端部分１１６に分割され得る。根本
部分１１５及び先端部分１１６の制限は、それぞれ図３
に示された根本部分１５及び先端部分１６と同一であ
る。Ｒfはファン半径すなわちファン直径Ｄfの２分の１
である。
【００２５】図１２は、図１１に示されたシュラウド１
２５とオリフィス１３１の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド１２５の主要部１２７は、一般に断面が
円筒状であり、その内面に沿ってブレード１１３に取り
付けられている。シュラウド１２５の入口部１２６は主
要部１２７から外方向に広がっている。入口部１２６の
横断面は、ファン１１０の回転軸に平行な主軸を有する
楕円の４分の１の断面である。
２５とオリフィス１３１の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド１２５の主要部１２７は、一般に断面が
円筒状であり、その内面に沿ってブレード１１３に取り
付けられている。シュラウド１２５の入口部１２６は主
要部１２７から外方向に広がっている。入口部１２６の
横断面は、ファン１１０の回転軸に平行な主軸を有する
楕円の４分の１の断面である。
【００２６】オリフィス１３１の入口部１３２は、オリ
フィス１３１の軸を並行、したがってファン１１０の回
転軸にも並行である主軸を有する楕円の４分の１部分で
ある横断面を有する。オリフィス１３１ののど部分１３
３は、一般に円筒形であり、シュラウド１２５の主要部
１２７の内径と同じ内径を有する。シュラウド１２５と
オリフィス１３１間のクリアランスは、製造及び動作上
許される限り小さくすべきである。
フィス１３１の軸を並行、したがってファン１１０の回
転軸にも並行である主軸を有する楕円の４分の１部分で
ある横断面を有する。オリフィス１３１ののど部分１３
３は、一般に円筒形であり、シュラウド１２５の主要部
１２７の内径と同じ内径を有する。シュラウド１２５と
オリフィス１３１間のクリアランスは、製造及び動作上
許される限り小さくすべきである。
【００２７】シュラウド１２５の入口部１２６及びオリ
フィス１３１の入口部１３２の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド１２５
の入口部分１２６の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれＡMS及びＡmsで示される。同様に、オリフ
ィス１３１の入口部分１３２の輪郭の形成する楕円の主
軸及び副軸は、それぞれＡMo及びＡmoで示される。
フィス１３１の入口部１３２の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド１２５
の入口部分１２６の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれＡMS及びＡmsで示される。同様に、オリフ
ィス１３１の入口部分１３２の輪郭の形成する楕円の主
軸及び副軸は、それぞれＡMo及びＡmoで示される。
【００２８】シュラウド付ファン１０とシュラウドのな
いファン１１０の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
いファン１１０の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
【００２９】（ａ）中間弦線１４の掃引は、ブレード１
３／１１３の根本１７／１１７において２０度の３０度
の間で後向きあり、その後、根本１７／１１７からブレ
ード翼幅８の１００分の２５乃至１００分の５０の点で
緩やかに零掃引に減少し、その後、先端１８／１１８に
おいて４０度乃至７０度に緩やかに増加する。すなわ
ち、 Ａr＝２０°乃至３０° Ａ0＝（０．２５乃至０．５）Ｓにおいて０° Ａt＝４０°乃至７０° （ｂ）中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの１０
分の５乃至１０分の６である。すなわち、 Σ＝（０．５乃至０．６）Φ （ｃ）ブレードピッチ角Γは、ブレード根本１７／１１
７からブレード先端１８／１１８に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γr＞Γm＞Γt （ｄ）ブレード弦長Ｃｈは、ブレード根本１７／１１７
からブレード先端１８／１１８に向かって増加させるべ
きである。すなわち Ｃｈr＞Ｃｈm＞Ｃｈt （ｅ）ブレードそり曲線角Ｃａは、ブレード根本１７／
１１７からブレード先端１８／１１８に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θr＞θt （ｆ）ブレードそり曲線角Ｃａのブレード弦Ｃｈからの
偏差ｄは、ブレード前縁２０／１２０からブレード弦Ｃ
ｈの長さの１００分の３５乃至１００分の４５にある点
で最大となるべきである。
３／１１３の根本１７／１１７において２０度の３０度
の間で後向きあり、その後、根本１７／１１７からブレ
ード翼幅８の１００分の２５乃至１００分の５０の点で
緩やかに零掃引に減少し、その後、先端１８／１１８に
おいて４０度乃至７０度に緩やかに増加する。すなわ
ち、 Ａr＝２０°乃至３０° Ａ0＝（０．２５乃至０．５）Ｓにおいて０° Ａt＝４０°乃至７０° （ｂ）中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの１０
分の５乃至１０分の６である。すなわち、 Σ＝（０．５乃至０．６）Φ （ｃ）ブレードピッチ角Γは、ブレード根本１７／１１
７からブレード先端１８／１１８に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γr＞Γm＞Γt （ｄ）ブレード弦長Ｃｈは、ブレード根本１７／１１７
からブレード先端１８／１１８に向かって増加させるべ
きである。すなわち Ｃｈr＞Ｃｈm＞Ｃｈt （ｅ）ブレードそり曲線角Ｃａは、ブレード根本１７／
１１７からブレード先端１８／１１８に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θr＞θt （ｆ）ブレードそり曲線角Ｃａのブレード弦Ｃｈからの
偏差ｄは、ブレード前縁２０／１２０からブレード弦Ｃ
ｈの長さの１００分の３５乃至１００分の４５にある点
で最大となるべきである。
【００３０】同様に、関連オリフィス１３１を備えたフ
ァン１１０であるシュラウド付実施例について、理論的
及び実際的仕事がなされた。
ァン１１０であるシュラウド付実施例について、理論的
及び実際的仕事がなされた。
【００３１】（ａ）楕円の主軸、すなわちシュラウド１
２７の入口部１２６の輪郭を形成する４分の１部は、フ
ァン直径Ｄfの１０００分の１５乃至１０００分の５０
にある主軸、その主軸の１０分の５乃至１０分の８にあ
る副軸を持つべきである。すなわち、 ＡMS＝（０．０１５乃至０．０５）Ｄf Ａms＝（０．５乃至０．８）ＡMS （ｂ）楕円の主軸、すなわちオリフィス１３１の入口部
１３２の輪郭を形成する４分の１部は、関連ファン１１
０の直径Ｄfの１００分の５乃至１００分の１０である
主軸、及びその主軸の１０分の５乃至１０分の８である
副軸を有する。すなわち、 ＡMO＝（０．０５乃至０．１）Ｄf Ａmo＝（０．５乃至０．８）ＡMO 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が８ｄＢＡ低減し、必要なファン入力電力が２５パーセ
ント低減した。
２７の入口部１２６の輪郭を形成する４分の１部は、フ
ァン直径Ｄfの１０００分の１５乃至１０００分の５０
にある主軸、その主軸の１０分の５乃至１０分の８にあ
る副軸を持つべきである。すなわち、 ＡMS＝（０．０１５乃至０．０５）Ｄf Ａms＝（０．５乃至０．８）ＡMS （ｂ）楕円の主軸、すなわちオリフィス１３１の入口部
１３２の輪郭を形成する４分の１部は、関連ファン１１
０の直径Ｄfの１００分の５乃至１００分の１０である
主軸、及びその主軸の１０分の５乃至１０分の８である
副軸を有する。すなわち、 ＡMO＝（０．０５乃至０．１）Ｄf Ａmo＝（０．５乃至０．８）ＡMO 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が８ｄＢＡ低減し、必要なファン入力電力が２５パーセ
ント低減した。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
【図１】本発明のファンの一実施例の正面図である。
【図２】本発明のファンの一実施例の側面図である。
【図３】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
【図４】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。しかし、図３のファンブレードとは異なる特徴を示
している図である。
１個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。しかし、図３のファンブレードとは異なる特徴を示
している図である。
【図５】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで切り取られ
た図である。
【図６】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで切り取られ
た図である。
【図７】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで切り取られ
た図である。
図であって、図４の線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣで切り取られ
た図である。
【図８】本発明のファンブレードの弦とそり曲線間の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例のファン及びファンオリフ
ィスの正立面図である。
ィスの正立面図である。
【図１０】本発明の他の実施例のファン及びファンオリ
フィスの側立面図である。
フィスの側立面図である。
【図１１】図９及び図１０に示された本発明のファンの
実施例のハブ及び１個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
実施例のハブ及び１個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
【図１２】本発明の一実施例の回転シュラウド及び固定
オリフィスの断面部分立面図である。
オリフィスの断面部分立面図である。
１０…ファン １４…ブレード １７…根本 １８…先端 １９…後縁 ２０…前縁
Claims (12)
- 【請求項１】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファンであって、
上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、を有することを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項２】 請求項１に記載の軸流ファンにおいて、
上記根本での上記ブレード中間線の掃引（Ａh）が、２
０度乃至３０度（２０°乃至３０°）であり、上記先端
での上記ブレード中間線の掃引（Ａt）が、４０度乃至
７０度（４０°乃至７０°）であり、上記ブレード中間
線の零掃引点が、上記根本から上記ブレードの翼幅の１
００分の２５乃至１００分の５０倍（０．２５乃至０．
５倍）軸方向に配置されており、さらに上記ブレードの
中間弦スキュー角（Σ）が、隣接するブレード間の角度
間隔の１０分の５乃至１０分の６倍（０．５乃至０．６
倍）であることを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項３】 請求項１に記載の軸流ファンにおいて、
さらに前縁を備え、上記弦からの上記ブレードのそり曲
線（Ｃａ）の最大偏差が、上記前縁から上記弦長の１０
０分の３０乃至１００分の４５倍（０．３乃至０．４５
倍）で生ずることを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項４】 請求項１に記載の軸流ファンにおいて、
さらに上記先端で上記ブレードを取り囲んでいる周囲シ
ュラウドを備え、上記シュラウドが、入口部すなわち、
上記ファンの回転軸を通過する面によって作られる全て
の部における、楕円の４分の１部、及び円筒形主部を有
し、上記楕円が上記ファン回転軸に平行な主軸を有する
ことを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項５】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成されるシュラウド付き軸流フ
ァン、上記先端で上記ブレードを取り囲みかつそれに固
定された周囲シュラウド、及び壁構造からなるオリフィ
スから構成された軸流ファン及びファン入り口オリフィ
ス構造であって、上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、を有し、上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての部において、４分の１の楕円である入口部を有し、
上記楕円がファンの回転軸に平行な主軸を有し、上記壁
構造が、 上記ファンと組合わされるとき、上記ファンの回転軸と
一致する中心軸、 上記中心軸を通過する面によって作られるすべての部に
おいて、４分の１の楕円である入り口部分、及び、 上記周囲シュラウドの上記円筒主要部と同一の内径を有
する円筒喉部を有し、上記楕円が上記中心軸に平行な主
軸を有していることを特徴とする軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造。 - 【請求項６】 請求項５に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記根本での上記ブレー
ド中間線の掃引（Ａh）が、２０度乃至３０度（２０°
乃至３０°）であり、上記先端での上記ブレード中間線
の掃引（Ａt）が、４０度乃至７０度（４０°乃至７０
°）であり、上記ブレード中間線の零掃引点が、上記根
本から上記ブレードの翼幅の１００分の２５乃至１００
分の５０倍（０．２５乃至０．５倍）軸方向に配置され
ており、さらに上記ブレードの中間弦スキュー角（Σ）
が、隣接するブレード間の角度間隔の１０分の５乃至１
０分の６倍（０．５乃至０．６倍）であることを特徴と
する軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項７】 請求項５に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記弦からの上記ブレー
ドのそり曲線（Ｃａ）の最大偏差が、上記前縁から上記
弦長の１００分の３０乃至１００分の４５倍（０．３乃
至０．４５倍）で生ずることを特徴とする軸流ファン及
びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項８】 請求項５に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、ファン直径（Ｄf）の１
０００分の１５乃至１０００分の５０（０．０１５乃至
０．０５倍）にある主軸（ＡMf）、及び主軸（ＡMf）の
１０分の５乃至１０分の８（０．５乃至０．８倍）にあ
る副軸（Ａmf）を有する楕円の４分の１が、上記ファン
シュラウドの上記入口の輪郭を形成し、 ファン直径（Ｄf）の１００分の５乃至１００分の１０
（０．０５乃至０．１倍）にある主軸（ＡMo）、及び主
軸（ＡMo）の１０分の５乃至１０分の８（０．５乃至
０．８）にある副軸（Ａmo）を有する楕円の４分の１
が、上記オリフィス構造の上記入口部分の輪郭を形成し
ていることを特徴とする軸流ファン及びファン入口オリ
フィス構造。 - 【請求項９】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファンであって、
上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、を有し、 上記根本での上記ブレード中間線の掃引（Ａh）が、２
０度乃至３０度（２０°乃至３０°）であり、上記先端
での上記ブレード中間線の掃引（Ａt）が、４０度乃至
７０度（４０°乃至７０°）であり、上記ブレード中間
線の零掃引点が、上記根本から上記ブレードの翼幅の１
００分の２５乃至１００分の５０倍（０．２５乃至０．
５倍）軸方向に配置されており、さらに上記ブレードの
中間弦スキュー角（Σ）が、隣接するブレード間の角度
間隔の１０分の５乃至１０分の６倍（０．５乃至０．６
倍）であることを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の軸流ファンにおい
て、さらに前縁を備え、上記弦からの上記ブレードのそ
り曲線（Ｃａ）の最大偏差が、上記前縁から上記弦長の
１００分の３０乃至１００分の４５倍（０．３乃至０．
４５倍）で生ずることを特徴とする軸流ファン。 - 【請求項１１】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びてい
る複数個のブレードから構成されるシュラウド付き軸流
ファン、上記先端で上記ブレードを取り囲みかつそれに
固定された周囲シュラウド、及び壁構造からなるオリフ
ィスから構成された軸流ファン及びファン入り口オリフ
ィス構造であって、上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第１の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第１の方向と反対の第２の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
（Γ）、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦（Ｃ
ｈ）、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
（θ）、を有し、 上記根本での上記ブレード中間線の掃引（Ａh）が、２
０度乃至３０度（２０°乃至３０°）であり、上記先端
での上記ブレード中間線の掃引（Ａt）が、４０度乃至
７０度（４０°乃至７０°）であり、上記ブレード中間
線の零掃引点が、上記根本から上記ブレードの翼幅の１
００分の２５乃至１００分の５０倍（０．２５乃至０．
５倍）軸方向に配置されており、さらに上記ブレードの
中間弦スキュー角（Σ）が、隣接するブレード間の角度
間隔の１０分の５乃至１０分の６倍（０．５乃至０．６
倍）であり、上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての部において、４分の１の楕円である入口部を有し、
上記楕円がファンの回転軸に平行な主軸を有し、上記壁
構造が、 上記ファンと組合わされるとき、上記ファンの回転軸と
一致する中心軸、 上記中心軸を通過する面によって作られるすべての部に
おいて、４分の１の楕円である入り口部分、及び、 上記周囲シュラウドの上記円筒主要部と同一の内径を有
する円筒喉部を有し、上記楕円が上記中心軸軸に平行な
主軸を有していることを特徴とする軸流ファン及びファ
ン入口オリフィス構造。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の軸流ファン及びフ
ァン入口オリフィス構造において、さらに前縁を備え、
上記弦からの上記ブレードのそり曲線（Ｃａ）の最大偏
差が、上記前縁から上記弦長の１００分の３０乃至１０
０分の４５倍（０．３乃至０．４５倍）で生ずることを
特徴とする軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/836,437 US5273400A (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Axial flow fan and fan orifice |
| US836,437 | 1992-02-18 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9280979A Division JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280493A true JPH05280493A (ja) | 1993-10-26 |
| JP2746806B2 JP2746806B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=25271965
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5022202A Expired - Fee Related JP2746806B2 (ja) | 1992-02-18 | 1993-02-10 | 軸流ファン及びファンのオリフィス構造 |
| JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5273400A (ja) |
| EP (1) | EP0557239B1 (ja) |
| JP (2) | JP2746806B2 (ja) |
| KR (1) | KR970011168B1 (ja) |
| BR (1) | BR9300587A (ja) |
| ES (1) | ES2048695T3 (ja) |
| MX (1) | MX9300801A (ja) |
| TW (1) | TW245757B (ja) |
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| JP2009281392A (ja) * | 2003-06-18 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 送風機 |
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