JPH062699A

JPH062699A - 低騒音型送風機

Info

Publication number: JPH062699A
Application number: JP15840992A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Shibata; 聡柴田; Teruo Tanaka; 輝夫田中; Hironobu Uchiyama; 寛信内山; Akifumi Nakajima; 章文中嶋
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】低流量域で高吐出圧が得られ、しかも騒音の
大幅な引き下げを可能とした送風機を提供する。【構成】羽根車とケーシングとこれに連通する吐出通
路を備えた送風機に於いて、前記ケーシング用側板の基
端部と吐出通路用側板との境界部から成る主舌部に、板
状の補助舌部を突設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押込通風用多翼ファン
の騒音特性の改良に係り、ケーシング用側板の基端部と
吐出通路側板の境界部から成る主舌部に補助舌部を設け
ることにより、低流量域に於いて高吐出圧が得られ、し
かも騒音の大幅な引き下げを可能とした送風機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】小型ボイラのバーナ等で使用する押込通
風用多翼ファンでは、汎用ファンに要求されるファン性
能の他に、低流量域に於いても高吐出圧を保持できると
云う性能が要求される。そのため、一般的には図１４に
示す如く、吐出通路Ａを形成する側板Ｂとケーシング用
側板の基端部との境界部（主舌部）Ｃと羽根車Ｄとの間
隙Ｌｃを狭く設定することにより、上述のような吐出性
能が得られるようにしている。しかし、主舌部Ｃと羽根
車Ｄ間の間隙Ｌｃを小さくした場合には、ファン運転時
の騒音が著しく増大することとなる。即ち、所謂乱流騒
音に比較して回転騒音が高レベルとなり、翼通過周波数
騒音が大幅に増大することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、押込通風機
多翼ファン等に於ける上述の如き問題、即ち、低流量域
に於ける吐出圧を上昇しようとすると、ファン運転時に
於ける回転騒音が増大すると云う問題を解決せんとする
ものであり、吐出通路用側板とケーシング用側板の境界
部から成る主舌部の形態に改良を加えることにより、低
流量域で高吐出圧が得られ、しかも回転騒音を大幅に引
き下げ得るようにした低騒音型送風機を提供するもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本件発明者は送風機の回
転騒音、特に翼通過周波数騒音の低減に関する基礎的知
見を得るために、騒音とファンの主舌部の幾何学的な形
態との関係について、多くの試験を行った。図１５は、
前記各試験から得られた羽根車Ｄに対する主舌部Ｃの位
置と騒音レベルとの関係を示すものであり、ここで、Ｌ
ｃは主舌部Ｃと羽根車Ｄとの間隔、Ｌｓは羽根車Ｄの軸
心Ｏと側板Ｂとのずれ距離、Ｒは羽根車Ｄの外半径、Ｒ
ｉは羽根車Ｄの内半径である。

【０００５】尚、前記図１５の騒音レベルは、他の形状
因子による影響を除去するため、図１６の如き羽根車Ｄ
と側板（舌部板）Ｂとからなる簡略化したファンモデル
を用いて測定されたものであり、羽根車Ｄの外半径Ｒ＝
７０ｍｍ、内半径Ｒｉ＝５５ｍｍ、羽根車の幅Ｗ＝６５
ｍｍ、羽根車のブレード数Ｎ＝３０ｍｍ、側板Ｂの長さ
Ｌｍ＝８５ｍｍ、側板Ｂの高さＨ＝１００ｍｍ、羽根車
回転数Ｎ＝３４００ｒｐｍとした時のデータである。

【０００６】前記図１５の騒音量には、翼通過周波数騒
音成分と羽根外周部流体の旋回による乱流騒音成分との
両方が含まれており、間隔Ｌｃが小さいと騒音レベルは
著しく上昇し、またＬｃを大きくすると、騒音レベルは
乱流騒音成分のレベルにまで低下する。また、ずれ間隔
Ｌｓを減少させると、図１５からも明らかなように騒音
は著しく減少し、図１５のａ及びｂ位置に於ける騒音レ
ベル差は約１０ｄＢとなる。

【０００７】尚、この間隔Ｌｓの減少による騒音の大幅
な低下は、Ｌｓの減少によって羽根の吐出流線と側板Ｂ
（舌部板）の接触角が鈍角化する現象が起り、これによ
って干渉域部（主舌部）近傍の流れが羽根の吐出風量を
抑制し、その結果騒音の発生が緩和されるものと想定さ
れており、このことは、干渉域部近傍の流れ状態を可視
化可能とした顔料液点法による流れ状態の観測試験や、
主舌部近傍のケーシング側板上の圧力分布測定試験等の
結果から確認されている。換言すれば、送風機に於ける
翼通過周波数騒音を低減するには、吐出特性の面からの
許容範囲内に於いてずれ間隔Ｌｓをより小さくするか、
又は、小さな間隔Ｌｓと同等の効果を有する主舌部Ｃの
形態とする必要のあることが、前記図１５の騒音試験の
結果から判る。

【０００８】本件発明は、上述の如き送風機の吐出通路
用側板とケーシング用側板の基端部との境界部である主
舌部Ｃの羽根車Ｄに対する取付位置と、騒音レベルとの
関係についての各種試験の結果を基礎として創作された
ものであり、主舌部Ｃの形態に改良を加えることによっ
て、騒音低減の面で主舌部Ｃのずれ間隔Ｌｓを小さくし
たのと同等の効果を保持せしめるようにしたことを、発
明の要部とするものである。

【０００９】即ち、本件請求項１に記載の発明は、羽根
車１とケーシング２とこれに連通する吐出通路３を備え
た送風機に於いて、前記ケーシング用側板２ａの基端部
と吐出通路用側板３ａとの境界部から成る主舌部４に、
板状の補助舌部５を突設したことを発明の基本構成とす
るものである。

【００１０】また、本件請求項３に記載の発明は、前記
主舌部４の内側近傍に、当該主舌部４と並行状に円柱状
の補助舌部５を立設したことを発明の基本構成とするも
のである。

【００１１】更に、本件請求項４に記載の発明は、前記
主舌部４の近傍に、前記通路用側板３ａと一定の間隔を
置いてこれと平行に板状の補助舌部５を配設したことを
発明の基本構成とするものである。

【００１２】本件請求項５に記載の発明は、前記主舌部
４に、断面形状が半円状で且つ外側へ突出した膨出部か
ら成る補助舌部５を形成したことを発明の基本構成とす
るものである。

【００１３】

【作用】送風機の吐出流路を形成する側板の先端の主舌
部４に補助舌部５を設けることにより、主舌部４と羽根
間（即ち舌部干渉域部）に於いて生じていた流体の流れ
が補助舌部５によって偏向され、羽根流れの剥離現象が
緩和される。即ち、補助舌部５を設けることにより、主
舌部４の位置を羽根流れの下流側へ移行させ、主舌部４
と羽根車中心軸Ｏとのずれ距離Ｌｓを大きくした場合と
同等の現象となり、これにより、翼通過周波数騒音を主
成分とする回転騒音が大幅に低下する。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明に係る送風機の断面概略図であり、
図２は補助舌部の廻りを示す拡大図である。図に於い
て、１は羽根車、２はケーシング、２ａはケーシング用
側板、３は吐出通路、３ａは吐出通路用側板、４は吐出
通路用側板３ａとケーシング用側板２ａとの境界部から
成る主舌部、５は補助舌部、θは補助舌部５の取付角
度、Ｌａは補助舌部５の吐出長さ、Ｌｃは補助舌部５と
羽根車１との間隔、Ｌｓは主舌部４と羽根車軸芯Ｏとの
ずれ距離である。

【００１５】前記羽根車１は通常の多翼形回転羽根であ
り、本実施例では外径１４０ｍｍ、内径１１０ｍｍ、羽
根数３０枚（前傾円弧翼形状）の羽根車が使用されてい
る。また、ケーシング２は通常のインボリュート形のケ
ーシングに形成されており、最大内径はＲ₁＝１５２．
５ｍｍに選定されている。尚、ケーシング用側板２ａの
基端部と吐出通路用側板３ａとの境界部が主舌部４とな
っている。更に、吐出通路３は長さＸ＝２００ｍｍ、幅
Ｙ＝１００ｍｍに選定されており、通常の鋼板（ｔ＝
１．２ｍｍ）により形成されている。

【００１６】前記補助舌部５は側板３ａと同等の矩形状
の鋼板により形成されている。本実施例では、前記補助
舌部５は吐出通路用側板３ａに対してθ＝１００°の取
付角度でもって、且つ先端部を吐出通路３内へ突出せし
めた状態で、側板３ａへ固設されており、突出長さＬａ
は２０ｍｍ、羽根車１との間隔Ｌｃは７ｍｍ、羽根車１
の軸芯Ｏとのずれ距離Ｌｓ＝５５ｍｍに夫々設定されて
いる。尚、本実施例では羽根車１やケーシング２、吐出
通路３、補助舌部５等の各部寸法を前述の如き値として
いるが、これ等の値が送風機の容量に応じて変わって
も、当該補助舌部５の騒音低減効果が有効に発揮される
ことは勿論である。

【００１７】次に、本発明に係る送風機に於ける騒音の
低減について説明をする。図３は、補助舌部５の騒音低
減効果の基礎特性を得るための試験装置の概要を示すも
のであり、背板ケーシング２などを除外した主舌部４と
補助舌部５と羽根車１等によりファンモデルが形成され
ている。前記主舌部４は、長さＬ＝８５ｍｍ、幅Ｌｗ＝
１００ｍｍの主舌部板４ａの先に形成されており、主舌
部の先端半径はＬｏ＝１．５ｍｍに形成されている。ま
た、その取付位置はＬｃ＝７ｍｍ、Ｌｓ＝５５ｍｍに設
定されている。更に、羽根車１は外径１４０ｍｍ、内径
１１０ｍｍ、羽根数３０（前傾円弧翼状）に形成されて
おり、且つその回転数は３４００ｒｐｍに設定されてい
る。尚、図３に於いて６はマイクロホーン、７は騒音
計、８は騒音信号分析計、９はモータ、１０は速度調整
器、１１は回転計、１２は電力計であり、騒音特性の測
定はＪＩＳＢ８３４６の規定に準じて行われている。

【００１８】図４は、前記ファンモデルにより得られた
騒音試験の結果を示すものであり、補助舌部５の突出長
さＬａと取付角度θとノイズレベルＮ（ｄＢ）との関係
を示すものである。図４からも明らかなように、取付角
度θが７０〜１３０°（望ましくは約１００°近傍）の
間に於いて、騒音レベルＮが最小となることが判る。ま
た、図５は、所謂顔料液点法によって可視化した補助舌
部近傍に於ける流体の流れの状態を示すものであり、更
に、図６は補助舌部５と羽根車１の間隙部におけるハブ
側の側板上の圧力Ｐ₁，Ｐ₂と風速ｖの変動状態であ
る。これらの結果より、騒音の低下現象は舌部干渉域部
の流れが補助舌部５により偏向し、羽根流れの剥離現象
が緩和されるためであると説明できる。これは、主舌部
４の位置Ｌｓを羽根流れの後流部に移行した場合と同等
の現象である。

【００１９】次に、前記図３のファンモデルにケーシン
グを付加した場合の騒音特性試験の結果を説明する。図
７は実験に使用したインボリュート型ケーシング２の形
態を示すものであり、θｔ＝５（ｄｅｇ）、Ｌｓ／Ｒ＝
０．７８、Ｌｂ／Ｒ＝１．３に形成されている。上記ケ
ーシング２を使用し、これに補助舌部５（θ＝１００
°、Ｌａ＝２０ｍｍ）を取り付けた場合と、補助舌部５
の無い場合について、騒音レベルを測定した。図８はそ
の測定結果を示すものであり、羽根車１との間隙Ｌｃと
吐出通路３の流体抵抗をパラメータにして、羽根車１の
回転数と騒音レベルＮとの関係を実測したものである。
尚、図８において、Ｐ／Ｐｃ＝１は吐出通路３の出口を
全閉にした場合を示すものであり、Ｐ／Ｐｃ＝０. ２は
吐出通路３に流体抵抗を設けた場合を示すものである
（Ｐは全開の場合の吐出口に於ける流体圧、Ｐｃは全閉
の場合の吐出口における流体圧）。

【００２０】図８からも明らかなように、補助舌部５が
無い場合、低負荷時（例えばＰ／Ｐｃ＝０．２、回転数
３０００ｒｐｍ）の騒音は、吐出通路３へ流出する風量
が増加するため低下する（Ｎ＝約７５ｄＢ）。一方、高
負荷時（例えばＰ／Ｐｃ＝１、回転数３０００ｒｐｍ）
の騒音は、干渉域部（舌部近傍）の再循環流が増加する
ため大きくなる（Ｎ≒約８３ｄＢ）。その結果、両者の
騒音レベル差はほぼ８ｄＢにも達することになる。これ
に対して、補助舌部５を設けた場合には、騒音そのもの
のレベルが大幅に低下すると共に、高・低両負荷時の騒
音レベルに差異が殆ど発生せず、優れた騒音抑制効果が
得られることが判る。

【００２１】また、図９は、補助舌部（θ＝１００°、
Ｌａ＝２０ｍｍ）５を設けた場合と、設けない場合との
騒音の周波数分析の結果を示すものであり、高負荷時
（Ｐ／Ｐｃ＝１）で且つ羽根車回転数が３４００ｒｐｍ
の時の測定結果を示すものである。図９からも明らかな
ように、補助舌部５が無い場合には、高負荷時に共鳴に
類似した現象が発生して翼通過周波数騒音がピーク状に
増大する。これに対して、補助舌部５を設けた場合に
は、前述の翼通過周波数騒音のピーク値が大幅に減少す
ることになり、優れた騒音低減効果が発揮される。

【００２２】更に、図１０は、補助舌部（θ＝１００
°、Ｌａ＝２０ｍｍ）５を設けた場合と設けない場合の
流量Ｑと吐出圧Ｐの関係を測定したものである。図１０
からも明らかなように、Ｌｃ／Ｒ＝０. １に設定して補
助舌部（θ＝１００°、Ｌａ＝２０ｍｍ）５を設けた場
合でも、低流量域に於ける吐出圧力が補助舌部５のない
場合（Ｌｃ／Ｒ＝０．１）に比較して大幅に低下するこ
とはなく、しかも騒音の方は、約１０ｄＢ分引き下げる
ことが出来る。これに対して、間隙Ｌｃを大きくして騒
音の引き下げを図った場合（Ｌｃ／Ｒ＝０．２）には、
吐出圧が大幅に低下することになり、低流量域に於ける
流量特性が大幅に悪化する。

【００２３】図１１は本発明の第２実施例を示すもので
あり、第１実施例に於ける板状の補助舌部５に替えて主
舌部４の近傍に、適宜の直径を有する断面円形の柱状体
を補助舌部５として配設したものである。また、図１２
は本発明の第３実施例を示すものであり、補助舌部５と
して板状体を主舌部４と一定の間隙を置いてこれに平行
に配設するようにしたものである。更に図１３は本発明
の第４実施例を示すものであり、吐出通路用側板３ａと
ケーシング用側板の基端部との境界部に、断面が半円状
の外方へ突出した膨出部を形成し、当該膨出部を補助舌
部５とするものである。尚、前記図１１〜図１３の実施
例については、その騒音低減効果の測定値の記載を省略
しているが、実施例１の場合と同様に、何れも優れた騒
音低減効果が得られると共に、低流量域に於いて高い吐
出圧力性能を有するものであることが、確認されてい
る。

【００２４】

【発明の効果】本件発明に於いては、ケーシング用側板
２ａの基端部と吐出通路用側板３ａとの境界部から成る
主舌部４に、板状の補助舌部５を固設した構成としてい
るため、舌部近傍に於ける流体の流れが補助舌部５によ
って偏向され、羽根流れの剥離現象が緩和されることに
なる。その結果、送風機の回転騒音が大幅に低減され、
しかも低流量域に於いても低騒音と高い吐出圧力を保持
することができ、バーナー用送風機等の低流量・高吐出
圧を必要とする送風機に於いては、高い効用を奏するも
のである。また、本発明に於いては、極く構成の簡単な
補助舌部５の付加により多翼型ファンの大幅な騒音低下
を図ることが出来、ファンの一層の小形化が可能とな
る。本発明は上述の通り、簡単な構造にも拘わらず優れ
た実用的効用を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る送風機の横断面概要
図である。

【図２】図１の補助舌部廻りの拡大図である。

【図３】騒音低減特性の測定装置の概要説明図である。

【図４】補助舌部の長さＬａと取付角度θと騒音レベル
Ｎとの関係を示す線図である。

【図５】補助舌部近傍に於ける流体の流れを顔料液点法
により可視化したものである。

【図６】補助舌部の取付角度θと吐出圧Ｐ及び流体速度
Ｖとの関係を示す線図である。

【図７】騒音低減特性試験等に使用したケーシングの断
面概要図である。

【図８】羽根車の回転数と騒音レベルＮとの関係を示す
線図である。

【図９】騒音の周波数スペクトラムを示す線図である。

【図１０】流体の流量Ｑと吐出圧Ｐの関係を示す線図で
ある。

【図１１】本発明の第２実施例に係る送風機の要部を示
す横断面概要図である。

【図１２】本発明の第３実施例に係る送風機の要部を示
す横断面概要図である。

【図１３】本発明の第４実施例に係る送風機の要部を示
す横断面概要図である。

【図１４】従来の送風機の主舌部近傍を示す横断面概要
図である。

【図１５】送風機に於ける羽根車と主舌部の相互位置と
騒音との関係を示す線図である。

【図１６】図１５の測定に使用した簡略化したファンモ
デルの概要説明図である。

【符号の説明】

１は羽根車、２はケーシング、２ａはケーシング用側
板、３は吐出通路、３ａは吐出通路用側板、４は主舌
部、５は補助舌部、６はマイクロホン、７は騒音計、８
は騒音信号分析計、９はモータ、１０は速度調整器、１
１は回転計、１２は電力計、θは補助舌部の取付角度、
Ｌａは補助舌部の突出長さ、Ｌｃは補助舌部と羽根車と
の間隔、Ｌｓは主舌部と羽根車軸芯とのずれ距離、Ｏは
羽根車の軸芯、Ｎは騒音レベル（ｄＢ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中嶋章文大阪府吹田市山手町３丁目３番35号関西大学工学部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車（１）とケーシング（２）とこれ
に連通する吐出通路（３）を備えた送風機に於いて、前
記ケーシング用側板（２ａ）の基端部と吐出通路用側板
（３ａ）との境界部から成る主舌部（４）に、板状の補
助舌部（５）を突設したことを特徴とする低騒音型送風
機。
【請求項２】補助舌部（５）を、横断面視に於いて通
路用側板（３ａ）に対して７０〜１３０度の取付角度で
もって主舌部（４）へ固設すると共に、その内方への突
出長さを１０〜４０ｍｍとした請求項１に記載の低騒音
型送風機。
【請求項３】羽根車（１）とケーシング（２）とこれ
に連通する吐出通路（３）を備えた送風機に於いて、前
記ケーシング用側板（２ａ）の基端部と吐出通路用側板
（３ａ）との境界部から成る主舌部（４）の内側近傍
に、当該主舌部（４）と並行状に円柱状の補助舌部
（５）を立設したことを特徴とする低騒音型送風機。
【請求項４】羽根車（１）とケーシング（２）とこれ
に連通する吐出通路（３）を備えた送風機に於いて、前
記ケーシング用側板（２ａ）の基端部と吐出通路用側板
（３ａ）との境界部から成る主舌部（４）の近傍に、前
記通路用側板（３ａ）と一定の間隔を置いてこれと平行
に板状の補助舌部（５）を配設したことを特徴とする低
騒音型送風機。
【請求項５】羽根車（１）とケーシング（２）とこれ
に連通する吐出通路（３）を備えた送風機に於いて、前
記ケーシング用側板（２ａ）の基端部と吐出通路用側板
（３ａ）との境界部から成る主舌部（４）に、断面形状
が半円状で且つ外側へ突出した膨出部から成る補助舌部
（５）を形成したことを特徴とする低騒音型送風機。