JPH06317295A - 軸流ファン - Google Patents
軸流ファンInfo
- Publication number
- JPH06317295A JPH06317295A JP10839993A JP10839993A JPH06317295A JP H06317295 A JPH06317295 A JP H06317295A JP 10839993 A JP10839993 A JP 10839993A JP 10839993 A JP10839993 A JP 10839993A JP H06317295 A JPH06317295 A JP H06317295A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blades
- blade
- fan
- boss
- blade area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】同一径の羽根及びボスにおいて、供試羽根の枚
数を基準枚数Ｎ1 より少なくしたＮ2 枚における全翼面
積Ａ2 が、基準枚数の全翼面積Ａ1 に対し、Ａ2≦Ａ1×
(Ｎ2／Ｎ1)×１.１以内に、また、基準となる羽根に対
し径が異なる場合には、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×(ｒ1／
ｒ0)となるように羽根の全翼面積Ａ2 、すなわち、羽根
枚数を設定しまた、ボス内側を補強用リブを残しモータ
冷却風の通風路として開けた。 【効果】騒音や空力性能の低下を最低限に押さえ、羽根
の全翼面積を小さくし羽根枚数を少なくすることが出来
る。生じる羽根根元とボス間の循環流でモータを強制冷
却させ、モータの温度上昇を許容値以内に押さえること
ができ、よりモータの小型，共用化が可能となる。
数を基準枚数Ｎ1 より少なくしたＮ2 枚における全翼面
積Ａ2 が、基準枚数の全翼面積Ａ1 に対し、Ａ2≦Ａ1×
(Ｎ2／Ｎ1)×１.１以内に、また、基準となる羽根に対
し径が異なる場合には、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×(ｒ1／
ｒ0)となるように羽根の全翼面積Ａ2 、すなわち、羽根
枚数を設定しまた、ボス内側を補強用リブを残しモータ
冷却風の通風路として開けた。 【効果】騒音や空力性能の低下を最低限に押さえ、羽根
の全翼面積を小さくし羽根枚数を少なくすることが出来
る。生じる羽根根元とボス間の循環流でモータを強制冷
却させ、モータの温度上昇を許容値以内に押さえること
ができ、よりモータの小型，共用化が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機等に使用さ
れる軸流ファンに係り、特に、流体騒音及び空力性能を
維持し、かつ、コスト低減を可能とした軸流ファンに関
する。
れる軸流ファンに係り、特に、流体騒音及び空力性能を
維持し、かつ、コスト低減を可能とした軸流ファンに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、羽根径の異なるファンは、径の相
似則によって一般的に設計を行ってきたが、この方法に
よる従来例は見当らない。この相似則による方法では、
ファンを設計する上で騒音や効率に影響する揚力係数Ｃ
１は、元の羽根の値と等しい。羽根の仕事量は揚力係数
に比例するので、これを余り小さくすることはできな
い。しかし、揚力係数は一般的に小さい程騒音が低く、
効率は良くなる傾向にある。一方、揚力係数Ｃ１は、
１.０ を越えると羽根面上に流れの剥離が発生し、特性
が悪化する。これらの制約の中で騒音を低減するために
揚力係数Ｃ１を小さくする必要がある。このためには羽
根弦長を増すか、羽根枚数を増すことを従来行ってきた
が、強度あるいはコストの面からの制限がある。また、
羽根を構成するボス部において、ファン駆動用モータの
冷却には、ファン主流の吸い込み流によってモータ表面
を冷却してモータの温度上昇を許容値内に押さえていた
が、近年のモータの小型化や共用化等により従来以上に
発熱量が増し、吸い込み流だけではモータの温上を許容
値内に押さえることが出来なくなってきた。
似則によって一般的に設計を行ってきたが、この方法に
よる従来例は見当らない。この相似則による方法では、
ファンを設計する上で騒音や効率に影響する揚力係数Ｃ
１は、元の羽根の値と等しい。羽根の仕事量は揚力係数
に比例するので、これを余り小さくすることはできな
い。しかし、揚力係数は一般的に小さい程騒音が低く、
効率は良くなる傾向にある。一方、揚力係数Ｃ１は、
１.０ を越えると羽根面上に流れの剥離が発生し、特性
が悪化する。これらの制約の中で騒音を低減するために
揚力係数Ｃ１を小さくする必要がある。このためには羽
根弦長を増すか、羽根枚数を増すことを従来行ってきた
が、強度あるいはコストの面からの制限がある。また、
羽根を構成するボス部において、ファン駆動用モータの
冷却には、ファン主流の吸い込み流によってモータ表面
を冷却してモータの温度上昇を許容値内に押さえていた
が、近年のモータの小型化や共用化等により従来以上に
発熱量が増し、吸い込み流だけではモータの温上を許容
値内に押さえることが出来なくなってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】径の相似則によってフ
ァンの設計を行う上記従来手法は、多機種への展開を図
る場合にファン設計が簡単に出来るため頻繁に用いられ
ている。ここで、騒音やファンの効率向上に影響する揚
力係数は、羽根枚数や翼弦長の比率が変わらないため等
しい。このためファン騒音及び空力性能は、径変化によ
る回転数分しか変わらない。一方、羽根翼面積は相似的
に変えたのでは材料使用量の増加分だけコスト上昇につ
ながる。なかでも羽根径が大きくなつた場合には、もろ
にコストに係わる。
ァンの設計を行う上記従来手法は、多機種への展開を図
る場合にファン設計が簡単に出来るため頻繁に用いられ
ている。ここで、騒音やファンの効率向上に影響する揚
力係数は、羽根枚数や翼弦長の比率が変わらないため等
しい。このためファン騒音及び空力性能は、径変化によ
る回転数分しか変わらない。一方、羽根翼面積は相似的
に変えたのでは材料使用量の増加分だけコスト上昇につ
ながる。なかでも羽根径が大きくなつた場合には、もろ
にコストに係わる。
【０００４】本発明は、ファンの相似設計を進めるに当
り、揚力係数の取りうる範囲で羽根枚数を従来より少な
くすることが可能な方法であり、本設計法により従来の
設計法に比べ材料コスト上昇分の低減が可能となる。一
方、モータの温度上昇を低下するために従来は余り考慮
していなかったファン取り付け用ボス部に通風口を設け
て、この通風口を通る循環流でモータを強制冷却させ
る。
り、揚力係数の取りうる範囲で羽根枚数を従来より少な
くすることが可能な方法であり、本設計法により従来の
設計法に比べ材料コスト上昇分の低減が可能となる。一
方、モータの温度上昇を低下するために従来は余り考慮
していなかったファン取り付け用ボス部に通風口を設け
て、この通風口を通る循環流でモータを強制冷却させ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、同一径の羽根
及びボスにおいて、供試羽根の枚数を基準枚数Ｎ1 より
少なくしたＮ2 枚における全翼面積Ａ2 が、基準枚数の
全翼面積Ａ1 に対し、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×１.１ と
なるように羽根の全翼面積Ａ2 、すなわち、羽根枚数を
設定したこと、または、基準羽根外径Ｄ1 及び基準枚数
Ｎ1 の全翼面積Ａ1 に対し、供試羽根径Ｄ2 及び羽根枚
数Ｎ2 枚の全翼面積Ａ2 が、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×
(Ｄ2／Ｄ1)となるように供試羽根の全翼面積Ａ2 、すな
わち羽根枚数を設定したものであり、また、羽根を構成
し外部より動力を受けるためのボス部において、ボス内
側を補強用リブを残してモータ冷却風の通風路として開
けたもの及び、ボス部内側を補強用リブを残しモータ冷
却風の通風路として開けたボスにおいて、ボス補強用リ
ブを主羽根と同じ回転方向に傾けてボス内周部に取り付
けたことを特徴とする軸流ファンである。
及びボスにおいて、供試羽根の枚数を基準枚数Ｎ1 より
少なくしたＮ2 枚における全翼面積Ａ2 が、基準枚数の
全翼面積Ａ1 に対し、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×１.１ と
なるように羽根の全翼面積Ａ2 、すなわち、羽根枚数を
設定したこと、または、基準羽根外径Ｄ1 及び基準枚数
Ｎ1 の全翼面積Ａ1 に対し、供試羽根径Ｄ2 及び羽根枚
数Ｎ2 枚の全翼面積Ａ2 が、Ａ2≦Ａ1×(Ｎ2／Ｎ1)×
(Ｄ2／Ｄ1)となるように供試羽根の全翼面積Ａ2 、すな
わち羽根枚数を設定したものであり、また、羽根を構成
し外部より動力を受けるためのボス部において、ボス内
側を補強用リブを残してモータ冷却風の通風路として開
けたもの及び、ボス部内側を補強用リブを残しモータ冷
却風の通風路として開けたボスにおいて、ボス補強用リ
ブを主羽根と同じ回転方向に傾けてボス内周部に取り付
けたことを特徴とする軸流ファンである。
【０００６】
【作用】ファンの相似設計を行う上で羽根径を大きくす
る場合に騒音や空力性能の低下を最低限に押さえるとと
もに、羽根の全翼面積を小さくすること、すなわち、羽
根枚数を少なくすることで材料費を従来と同等に押さえ
ることが可能となる。また、モータの温度上昇を低下さ
せるために従来は一般的に考慮していなかったファン取
り付け用ボス部に通風口を設けて、この通風口を開けた
ことで生じる羽根根元とボス間の循環流でモータを強制
冷却させ、温度上昇を許容値以内に押さえる。
る場合に騒音や空力性能の低下を最低限に押さえるとと
もに、羽根の全翼面積を小さくすること、すなわち、羽
根枚数を少なくすることで材料費を従来と同等に押さえ
ることが可能となる。また、モータの温度上昇を低下さ
せるために従来は一般的に考慮していなかったファン取
り付け用ボス部に通風口を設けて、この通風口を開けた
ことで生じる羽根根元とボス間の循環流でモータを強制
冷却させ、温度上昇を許容値以内に押さえる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１から図
１０に基づいて詳細に説明する。図１は、空調機に軸流
ファンを取り付けた一例である。ユニット１の筐体に
は、モータ４を支持するためのクランプ９とファンへの
吸い込み流れを整流するためのベルマウス６と抵抗体２
が取り付けられている。一方、モータ４のシャフト先端
には、羽根取付用の動力伝達用ボス５を介してファン３
が取り付けられている。ここで、抵抗体２をへて吸い込
まれた風７は、モータと筐体の空間を通りベルマウス６
で整流されてモータ４で駆動するファン３に吸い込ま
れ、その後吐き出し流れ８となってユニット８外へ吐出
する。
１０に基づいて詳細に説明する。図１は、空調機に軸流
ファンを取り付けた一例である。ユニット１の筐体に
は、モータ４を支持するためのクランプ９とファンへの
吸い込み流れを整流するためのベルマウス６と抵抗体２
が取り付けられている。一方、モータ４のシャフト先端
には、羽根取付用の動力伝達用ボス５を介してファン３
が取り付けられている。ここで、抵抗体２をへて吸い込
まれた風７は、モータと筐体の空間を通りベルマウス６
で整流されてモータ４で駆動するファン３に吸い込ま
れ、その後吐き出し流れ８となってユニット８外へ吐出
する。
【０００８】図２は、本発明のファン径ｒ1 で３枚羽根
のプランフォーム形態の一実施例を示す。また、図３は
従来の基本となるファン径ｒ0 で４枚羽根におけるプラ
ンフォーム形態を示す。ここで、大口径のファンを新し
く設計する場合には従来からある、例えば、図３に示す
ようなファン径ｒ0 の物をそのまま相似的に大きくし、
所定のユニット１内に収まるように羽根の取付角度を若
干修正した方法が一般的に用いられてきた。このような
従来手法では、ファン径を大きくする場合には、騒音や
効率に影響する揚力係数Ｃ１は、元の羽根径の基準値と
等しくなる。ここで、羽根の仕事量は揚力係数に比例す
るので、これを余り小さくすることはできない。一方、
揚力係数は一般的に小さい程騒音が低く、効率は良くな
る傾向にある。しかし、揚力係数Ｃ１は、１.０ を越え
ると羽根面上に流れの剥離が急激に発生し、特性が悪化
する。これらの制約の中で騒音を低減するために揚力係
数Ｃ１を小さくすることは、羽根弦長を増すか、羽根枚
数を増すことになるが、強度あるいはコストの面から何
れも制限がある。
のプランフォーム形態の一実施例を示す。また、図３は
従来の基本となるファン径ｒ0 で４枚羽根におけるプラ
ンフォーム形態を示す。ここで、大口径のファンを新し
く設計する場合には従来からある、例えば、図３に示す
ようなファン径ｒ0 の物をそのまま相似的に大きくし、
所定のユニット１内に収まるように羽根の取付角度を若
干修正した方法が一般的に用いられてきた。このような
従来手法では、ファン径を大きくする場合には、騒音や
効率に影響する揚力係数Ｃ１は、元の羽根径の基準値と
等しくなる。ここで、羽根の仕事量は揚力係数に比例す
るので、これを余り小さくすることはできない。一方、
揚力係数は一般的に小さい程騒音が低く、効率は良くな
る傾向にある。しかし、揚力係数Ｃ１は、１.０ を越え
ると羽根面上に流れの剥離が急激に発生し、特性が悪化
する。これらの制約の中で騒音を低減するために揚力係
数Ｃ１を小さくすることは、羽根弦長を増すか、羽根枚
数を増すことになるが、強度あるいはコストの面から何
れも制限がある。
【０００９】本発明は、騒音や効率に影響する揚力係数
Ｃ１をファンの仕事量の低下を最小限に留めるなかで最
も最適な値に導く設計手法を示す。図２の羽根３は、図
３に示す羽根３を基に、従来羽根半径ｒ0 及び従来枚数
（３枚）の全翼面積Ａ1 に対し、供試羽根半径ｒ1 及び
羽根枚数（４枚）の全翼面積Ａ2 が、Ａ2≦Ａ1×（３／
４)×(ｒ1／ｒ0）となるように供試羽根３の全翼面積Ａ
2 を設定したファンの形態を示す。ここで、ボス５は従
来の径に対し相似に変えている。図４は、図２及び図３
に示す１枚の羽根を展開したもので、この図より各羽根
の翼面積が求まる。ここで、翼弦長をＣｉとすれば、θ
ｉ＝(Ｃｉ×３６０)／２πｒｉ、羽根面積はＳ＝｛７.
９４×θ1＋１.８３（θ1−θ2）｝ｒ1 2×１０3(ｍ2）
で求まる。図５は、図３の羽根の翼面積を１.１倍とし
たもので次式で示される。Ａ2＝Ａ1×(３／４)×(ｒ1／
ｒ0)×１.１、一方、図６は、Ａ2＝Ａ1×(１／２)×(ｒ
1／ｒ0)とした場合の軸流ファンを示す。このファンの
場合はバランス取りが困難であるが、騒音面から音源が
２枚と少ないことから有利である。図７は、図２の本発
明による軸流ファンにおいて、羽根を構成するボス部５
の内側を補強用リブ１１を残してモータ冷却風の通風路
１０として開けた物を示す。この場合、図１０に示すよ
うに通風口を開けたことで生じる羽根３の根元とボス５
の間の循環流１２によってモータ表面を強制冷却する流
れが生じ、モータの温度上昇を許容値以内に押さえるこ
とが出来る。この補強用リブ１１は、羽根と同じ角度ま
たは反対側に傾けてやることで径方向のリブに対してよ
り積極的に循環流を作り出すことが可能である。図８
は、図３と図４の性能を示したものである。この時ユニ
ットやベルマウスその他の試験の組合せ条件は同じであ
る。羽根枚数３枚と４枚では、最高効率点は若干３枚羽
根が優れており圧力，流量係数では４枚羽根の方が若干
優れていることが分かる。また、騒音的には相似則で求
めた４枚羽根の値と大差内ことが実験的に明らかにされ
ており、材料費などのコスト面から考えて図２や図５及
び図６に示す本発明の軸流ファンは、有利であることが
分かる。図９は、図７のファンとボス部を周方向から見
たものである。この場合リブ１１は径方向に向いている
場合を示している。
Ｃ１をファンの仕事量の低下を最小限に留めるなかで最
も最適な値に導く設計手法を示す。図２の羽根３は、図
３に示す羽根３を基に、従来羽根半径ｒ0 及び従来枚数
（３枚）の全翼面積Ａ1 に対し、供試羽根半径ｒ1 及び
羽根枚数（４枚）の全翼面積Ａ2 が、Ａ2≦Ａ1×（３／
４)×(ｒ1／ｒ0）となるように供試羽根３の全翼面積Ａ
2 を設定したファンの形態を示す。ここで、ボス５は従
来の径に対し相似に変えている。図４は、図２及び図３
に示す１枚の羽根を展開したもので、この図より各羽根
の翼面積が求まる。ここで、翼弦長をＣｉとすれば、θ
ｉ＝(Ｃｉ×３６０)／２πｒｉ、羽根面積はＳ＝｛７.
９４×θ1＋１.８３（θ1−θ2）｝ｒ1 2×１０3(ｍ2）
で求まる。図５は、図３の羽根の翼面積を１.１倍とし
たもので次式で示される。Ａ2＝Ａ1×(３／４)×(ｒ1／
ｒ0)×１.１、一方、図６は、Ａ2＝Ａ1×(１／２)×(ｒ
1／ｒ0)とした場合の軸流ファンを示す。このファンの
場合はバランス取りが困難であるが、騒音面から音源が
２枚と少ないことから有利である。図７は、図２の本発
明による軸流ファンにおいて、羽根を構成するボス部５
の内側を補強用リブ１１を残してモータ冷却風の通風路
１０として開けた物を示す。この場合、図１０に示すよ
うに通風口を開けたことで生じる羽根３の根元とボス５
の間の循環流１２によってモータ表面を強制冷却する流
れが生じ、モータの温度上昇を許容値以内に押さえるこ
とが出来る。この補強用リブ１１は、羽根と同じ角度ま
たは反対側に傾けてやることで径方向のリブに対してよ
り積極的に循環流を作り出すことが可能である。図８
は、図３と図４の性能を示したものである。この時ユニ
ットやベルマウスその他の試験の組合せ条件は同じであ
る。羽根枚数３枚と４枚では、最高効率点は若干３枚羽
根が優れており圧力，流量係数では４枚羽根の方が若干
優れていることが分かる。また、騒音的には相似則で求
めた４枚羽根の値と大差内ことが実験的に明らかにされ
ており、材料費などのコスト面から考えて図２や図５及
び図６に示す本発明の軸流ファンは、有利であることが
分かる。図９は、図７のファンとボス部を周方向から見
たものである。この場合リブ１１は径方向に向いている
場合を示している。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、騒音低減とファンの効
率向上に影響する揚力係数Ｃｌが両因子のほぼ最適な値
に設定する可能であり、この結果、従来よく用いられて
きた相似的ファンの設計法に比べ羽根枚数が少なくなり
コスト面で有利である。また、羽根を取り付けるボス部
をリブを残して開けたことから、ここを流れる循環流に
よりモータ表面の温度上昇を強制的に冷却することが出
来るのでより一層の小型，共用化に貢献できる。
率向上に影響する揚力係数Ｃｌが両因子のほぼ最適な値
に設定する可能であり、この結果、従来よく用いられて
きた相似的ファンの設計法に比べ羽根枚数が少なくなり
コスト面で有利である。また、羽根を取り付けるボス部
をリブを残して開けたことから、ここを流れる循環流に
よりモータ表面の温度上昇を強制的に冷却することが出
来るのでより一層の小型，共用化に貢献できる。
【図１】本実施例のファンを組み込んだ空調機の説明
図。
図。
【図２】本発明に基づくファンの正面図。
【図３】基準となる従来のファンの正面図。
【図４】本実施例のファンの羽根面積を計算する展開説
明図。
明図。
【図５】図２と別の本発明に基づくファンの正面図。
【図６】図２及び図５と別のファンの正面図。
【図７】ボス部をモータ冷却用に開けたファンの一実施
例の正面図。
例の正面図。
【図８】図２及び図３の性能を比べた一実施例の特性
図。
図。
【図９】図７のａ−ａ矢視図。
【図１０】図７のボス部を開けたファンを組み込んだ空
調機の説明図。
調機の説明図。
１…ユニット、３…羽根、４…モータ、５…ボス、１１
…リブ。
…リブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 誠 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 米山 ▲裕▼康 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 佐久間 康治 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 出石 峰敏 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 下出 新一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 渡辺 昌俊 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】同一径の羽根及びボスにおいて、供試羽根
の枚数を基準枚数Ｎ1 より少なくしたＮ2 枚における全
翼面積Ａ2 が基準枚数の全翼面積Ａ1 に対し、Ａ2≦Ａ1
×（Ｎ2／Ｎ1)×１.１となるように羽根の全翼面積Ａ
2 、すなわち羽根枚数を設定したことを特徴とする軸流
ファン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10839993A JPH06317295A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 軸流ファン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10839993A JPH06317295A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 軸流ファン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317295A true JPH06317295A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14483778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10839993A Pending JPH06317295A (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 軸流ファン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06317295A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013249787A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Daikin Industries Ltd | プロペラファン |
| WO2016121144A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 三菱電機株式会社 | プロペラファン、送風機および冷凍サイクル装置の室外機 |
-
1993
- 1993-05-10 JP JP10839993A patent/JPH06317295A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013249787A (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Daikin Industries Ltd | プロペラファン |
| WO2016121144A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 三菱電機株式会社 | プロペラファン、送風機および冷凍サイクル装置の室外機 |
| JPWO2016121144A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2017-06-22 | 三菱電機株式会社 | プロペラファン、送風機および冷凍サイクル装置の室外機 |
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