JPH06331169A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、ターボファンの吸込側
に発生する騒音が小さくかつ圧力損失を生じないように
することにある。 【構成】送風装置１５のケーシング２３の内部にハウジ
ングレスのターボファン４０が収容されている。このタ
ーボファン４０は、吸込口から吸入した空気をケーシン
グ２３の内部のチャンバ４９に吐出するようになってい
る。そしてこのファン吸込口側に前面板９５が設けられ
ている。前面板９５にはファン吸込口と対向する位置に
円形の開口部９６が設けられている。開口部９６の径は
ファン吸込口のインレット口径よりも若干大きくしてあ
る。前面板９５とファン吸込口周りの壁面との間に空気
室９７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気調和設備や
空気清浄設備などの送風手段として使われる送風装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】建物の空気調和を行うための設備にシロ
ッコファン（多翼ファン）やターボファンなどの遠心フ
ァンが使われているが、その発生騒音は少ない方が望ま
しいことは言うまでもない。遠心ファンによって発生す
る騒音は、翼通過周波数（毎秒回転数Ｎ×翼枚数Ｚ）お
よびその整数倍の高次周波数の特定周波数騒音（回転騒
音）と、空気流の乱れなどによって誘起される広帯域周
波数の騒音（乱流騒音）とに大別される。

【０００３】エアロフォイル形のブレードをもつ翼型タ
ーボファンは、シロッコファンに比べて翼入口部での空
気流の剥離が少なく、翼通路内の相対速度の変化率が滑
らかである。このため剥離が少なく乱流騒音も小さく、
回転音が比較的静かである。しかしながら、コンパクト
型空気調和機のように短辺側壁面の幅が小さい薄形ケー
シング内にターボファンを収容したものにおいては、上
述したＮＺ騒音あるいは２ＮＺ騒音等が顕著に現れる。
これに対し、シロッコファンの場合には翼枚数がターボ
ファンよりも多いため、ターボファンよりも高い周波数
でＮＺ騒音が生じるが、空気流の剥離も多く乱流騒音が
大きく、ＮＺ騒音は目立たない。

【０００４】このような回転音の発生原因として、翼の
揚力，抗力等が音源になるものと、不均一な流れの中を
翼が相対的に回転することによる翼面上の圧力変動が音
源になるものとがある。こうした回転音を減少させるた
めの対策として、支柱やケーシング舌部とのすきまの干
渉を避けるようにしたり、翼を不等間隔ピッチで配列す
ることによってエネルギーの分散を図るなどの手段があ
るが、必ずしも有効なものではない。また、実公昭５５
−４８７４２号公報に開示されているように、ファンの
吸込口側にエアフィルタを装着するとともに、ダクト内
部に吸音材や反射板を設けることも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術（実公昭
５５−４８７４２号公報）のようにファンの吸込口の直
前にエアフィルタや吸音材を設けると、空気の流通を妨
げる要因になるため、かなりの圧力損失を生じる。こう
した圧力損失分を補うためにファンの回転数を上げると
騒音レベルが上昇してしまい、動力損失も大きくなるな
どの問題がある。このため、ファンの性能を悪化させる
ことなく効果的に消音できるような送風装置の開発が望
まれていた。従って本発明の目的は、圧力損失を生じる
ことなくファン吸込側に発生する騒音を効果的に低減さ
せることができるような送風装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明の送風装置は、内部に送風チャンバを
有しかつこの送風チャンバ内の空気を送り出す空気吐出
口を有するケーシングと、上記ケーシングの内部に収容
されかつ吸込口から吸入した空気をケーシング内に吐出
するターボファンと、上記ターボファンの吸込口から離
れた位置に設けられかつこのファン吸込口のインレット
口径よりも大きい開口部を有するとともにファン吸込口
周りの壁面（例えばファンセクション板）との間に空気
室を形成する前面板とを具備している。

【０００７】

【作用】上記送風装置のケーシング内部においてターボ
ファンが回転すると、ファンに吸込まれる空気が前面板
の開口部を通ってファン吸込口よりファンの内部に導入
されるとともに、ファンを通って遠心力によりケーシン
グ内部の送風チャンバに高速度で吐出される。ファンの
吸込側に設けられた上記前面板は、開口部を有するだけ
の簡単な構造であるが、後述するように吸込側の騒音を
低減する上できわめて大きな効果を発揮する。しかもこ
の前面板は空気流を妨げることがなく、圧力損失の要因
にならない。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１，２に示したコンパクト型空気調
和機１０は、空気取入口１１を有する吸入ユニット１２
と、吸入ユニット１２の下方に設けられたフィルタユニ
ット１３と、熱交換ユニット１４と、本発明に係る送風
装置１５とを組合わせたものである。送風装置１５の上
部に吐出口１６が設けられている。各ユニット１２〜１
４と送風装置１５は、それぞれ互いに独立したケーシン
グ２０，２１，２２，２３を有しており、要求仕様に応
じて各種容量のものに交換可能としてある。吐出口１６
に、必要に応じて、給気ダクト（図示せず）が接続され
る。

【０００９】吸入ユニット１２の内部は吸気チャンバ２
５となっている。フィルタユニット１３の内部には周知
のフィルタ要素２６，２７が収容されており、吸入ユニ
ット１２から送り込まれてくる空気を清浄なものにして
熱交換ユニット１４に送り出すようにしている。熱交換
ユニット１４は、ケーシング２２の内部に設けられた冷
水コイル３０や温水コイル３１、加湿器３２などを含ん
でいる。

【００１０】送風装置１５は、直方体形状（箱形）のケ
ーシング２３と、ケーシング２３の下部に設けられたハ
ウジングレスのターボファン４０と、このターボファン
４０を回転させるためのモータ４１と、モータ４１を支
える架台組立体４２などを備えて構成されている。この
送風装置１５のケーシング２３は、上方から見て互いに
対向する左右一対の短辺側壁面４５，４６と、これら短
辺側壁面４５，４６をつなぐ前後一対の長辺側壁面４
７，４８とを有している。このケーシング２３の内部空
間は送風チャンバ４９として使用される。

【００１１】送風装置１５の上部に位置している吐出口
１６は、ケーシング２３の短辺側壁面４５，４６と平行
関係にある短辺側開口縁部５５，５６と、長辺側壁面４
７，４８と平行関係にある長辺側開口縁部５７，５８と
を有している。そして吐出口１６の内側には、短辺側壁
面４５，４６の上下方向中間部と吐出口１６の開口縁部
５５，５６との間に、一対の風案内板６０が設けられて
いる。これらの案内板６０は、吐出口１６に近付くにつ
れて開口幅が次第に狭まるように斜めに配置されてい
る。風案内板６０の傾斜角度θの一例は２５°である。

【００１２】図７に示されるように、ケーシング２３の
内面側に、アングル材等を用いた中間フレーム６１が設
けられており、この中間フレーム６１によって風案内板
６０が支持されている。風案内板６０は、パンチングメ
タル等の孔あき板の裏面側にグラスウール等の吸音部材
６２を設けたものであり、風案内板６０の内面側に空気
層６３が形成されている。ケーシング２３の内面にも、
グラスウール等のように断熱と吸音効果を有する断熱・
吸音材６５が設けられている。なお、グラスウールの代
りに発泡スチロールや発泡ウレタン等の合成樹脂の発泡
多孔体が用いられてもよい。図２に示されるように、ケ
ーシング２３の長辺側壁面４７，４８にも風案内板６７
が設けられている。

【００１３】ターボファン４０は、図３ないし図５に示
されるような複数の後退翼形のブレード７０を、上下の
環状ガイド板７１，７２に固定したものである。このタ
ーボファン４０は、スクロール流路をもたないハウジン
グレスタイプであるから、ブレード７０がそのまま送風
装置ケーシング２３の内部に露出している。ブレード７
０はアルミニウム合金等の型材からなり、ガイド板７
１，７２の間に円周方向に等ピッチで配されている。上
側のガイド板７１は中央側が下方に凹む谷形をなしてお
り、このガイド板７１の中心に設けられた軸取付部７３
に、モータ４１の軸７５の先端部が固定されている。

【００１４】図５に示されるように、ブレード７０の断
面はエアロフォイル形状をなしており、軸７５を中心と
して図中の矢印Ｆ方向（反時計回り）に回転するように
なっている。ファン４０の下面側中央部に吸込口７６が
開口し、ファン４０の外周側に空気出口７７が開口して
いる。このターボファン４０が矢印Ｆ方向に回転する
と、ブレード７０の回転によって吸込口７６から吸入さ
れた空気が遠心力によって空気出口７７から吐出され、
ケーシング２３の内部空間（送風チャンバ４９）に吐出
される。

【００１５】架台組立体４２は、矩形に枠組みされたフ
レーム架台８０の上に、防振用インシュレータ８１を介
して防振架台８２を設置したものであり、防振架台８２
の上にモータ架台８３が設けられている。モータ架台８
３には門形のフレーム８５，８６が設けられており、こ
のフレーム８５，８６の上部に取付けられたブラケット
８７に、モータ４１の端板８８が位置決めされた状態で
固定されている。従ってモータ４１の軸７５は下を向い
てファン４０を吊下げる格好となっている。このため重
心が安定しており、防振対策等も容易となる。

【００１６】ターボファン４０の吸込口７６を囲むよう
にしてインレットリング９１が設けられている。インレ
ットリング９１はモータ架台８３に固定されている。防
振架台８２とモータ架台８３はフレーム架台８０に対し
て防振用インシュレータ８１の高さ分だけ浮くため、そ
の隙間を埋めるために適宜のシール材９２が防振架台８
２とフレーム架台８０との間に設けられる。

【００１７】上述の送風装置１５を備えた空気調和機１
０は、モータ４１の回転によってターボファン４０が回
転すると、ファン４０の吸込口７６から吸入された空気
がケーシング２３の内部の送風チャンバ４９に吐出さ
れ、減速して吐出口１６に向かうため、吸入ユニット１
２の空気取入口１１から導入された戻り空気が、フィル
タユニット１３と熱交換ユニット１４を通ることによっ
て所望の空気調和がなされる。ケーシング２３の内部で
減速した空気は風案内板６０，６７による流路に沿って
吐出口１６から出て所望の空調ゾーンへと導かれる。

【００１８】上記送風装置１５においては、図８に示さ
れるように風案内板６０の傾斜角度θと発生騒音の大き
さとの間に相関があり、θが１５°から３５°の範囲に
おいて騒音レベルが著しく低くなることが本発明者らの
研究により判明した。なお、騒音の測定は、吐出口１６
の中心から斜め上方に４５°の角度で０．５ｍ離れた位
置にマイクロフォンを設置して行った。ファン４０の外
径Ｄ₀ は５００mmである。

【００１９】また、ターボファン４０の吸入側に前面板
９５が設けられている。前面板９５の材料は、例えば板
厚が１．２mm程度の鉄板である。この前面板９５には、
ファン４０の吸込口７６と対向する位置に円形の開口部
９６が設けられている。そして前面板９５の内面とファ
ン吸込口周りの壁面７６ａ（ファンセクション板）との
間に空気室９７が設けられている。後述するように、こ
の前面板９５はファン４０の吸入側の騒音を減少させる
効果があり、特に、開口部９６の内径Ｄ₂ を吸込口７６
のインレット口径Ｄ₁ よりも若干大きくした時に高い消
音効果が得られている。前面板９５の下方に、開口部９
６を囲むようにして入口側延長板９８が設けられてい
る。

【００２０】図９，図１０，図１１に模式的に示すよう
な前面板９５を備えた送風装置１５において前面板９５
から吸込口周りの壁面７６ａまでの距離Ｈを１１０mm、
前面板９５の開口径Ｄ₂ を４１０mm、ファン４０の回転
数２０５０rpm 、風量１００ｍ³ ／min 、全静圧８１mm
Ａｑの条件で騒音を計測したところ、図１２に示す測定
結果のように、特にＮＺ騒音の発生レベルがきわめて低
いことが判った。騒音の測定は図１および図２に示す位
置Ｍにマイクロフォンを設置して行った。

【００２１】これに対し、前面板９５を設けない比較例
（図２１）に発生する騒音を測定したところ、図２２に
示すように、特にＮＺ騒音とその周辺周波数域の騒音レ
ベルが高いことが確認された。この比較例の場合もファ
ン回転数が２０５０rpm 、風量１００ｍ³ ／min 、全静
圧８１mmＡｑである。

【００２２】また、前面板９５の開口径Ｄ₂ とＮＺ騒音
の大きさとの関係を調べたところ、図１３に示すよう
に、インレット口径（Ｄ₁ ＝３２５mm）よりも２０％程
度大きい開口径（Ｄ₂ ＝４００mm前後）の時に最も消音
効果が高いことが判った。この場合の風量は６０００Ｃ
ＭＨ、全静圧８１mmＡｑ、ケーシング２３の長辺内幅Ｃ
＝１０３５mm、短辺内幅Ｗ＝６７０mm、ファン吸込口７
６から前面板９５までの距離Ｈ＝３００mm、ファン外径
Ｄ₀ ＝５００mm、インレット口径Ｄ₁ ＝３２５mmであ
る。

【００２３】また、前面板９５から吸込口７６までの距
離ＨとＮＺ騒音の大きさとの関係について、前面板９５
の開口径Ｄ₂ が４１０mmのものを対象にして調べたとこ
ろ、図１４に示すようにＨが３００mm前後で最も騒音レ
ベルが低いことが判った。Ｈの最適値は入口側気流分布
により異なるが、実用的には１００〜３００mm位が適し
ている。

【００２４】図１５に示すように、吸込口周りの壁面７
６ａと前面板９５との間に縦仕切板９９（図１６参照）
を設けた場合は、図１７に示すようにＮＺ騒音以外に２
ＮＺ騒音を更に低くする上で顕著な効果が認められた。
なお、ファン吸込口７６から前面板９５までの距離Ｈ＝
１１０mm、開口径Ｄ₂ ＝４１０mm、回転数＝２０５０rp
m 、風量１００ｍ³ ／min 、全静圧８１mmＡｑである。
前面板９５の材料は板厚１．２mmの鉄板である。左右の
縦仕切板９９，９９間の距離Ｓは、前面板９５の短辺方
向の幅すなわちケーシング２３の短辺側壁面４５，４６
間の内幅Ｗと同等の６７０mmである。

【００２５】なお、図１８に示すように円筒形の縦仕切
板９９ａを採用してもよい。この場合、縦仕切板９９ａ
の外径Ｄ₃ をケーシング２３の短辺側壁面４５，４６間
の内幅Ｗと同程度にすることによって、縦仕切板９９ａ
の内側に円柱状の空気室９７が形成され、理由は不明で
あるが消音効果が更に向上することも判明した。

【００２６】図１９に示したように、縦仕切板９９の下
方に縦仕切板９９と同一形状の入口側延長板９８を設け
た場合には、入口側空気流分布が悪い状況の時に好まし
い消音効果が得られる。前面板９５の外周部すなわち縦
仕切板９９よりも外側に位置する部分９５ａは消音効果
に寄与しないため、省略してもよい。また、図２０に示
すように、円筒体１１０の内側に円環状の前面板９５を
設けることにより、入口側延長板９８と縦仕切板９９を
共通の円筒体１１０で兼用するようにしてもよい。

【００２７】ファン４０の吸入側にケーシング２２と前
面板９５を設けない比較例（図２３参照）の騒音は、図
２４に示すように、ＮＺ騒音と２ＮＺ騒音のレベルが高
いものとなる。この比較例もファン回転数２０５０rpm
、風量１００ｍ³ ／min 、全静圧８１mmＡｑで測定を
行った。また図２５に示すように、ファン４０の吸込口
７６にメガホン状に広がる拡大導風板１１１を設けた比
較例の騒音は、図２６に示すように、ＮＺ騒音と２ＮＺ
騒音およびその周辺周波数域での騒音レベルが高く、消
音効果がほとんど得られなかった。

【００２８】図２７に示されるように、前面板９５に角
形の開口部９６ａを設けた場合について騒音を測定した
ところ、図２８に示すように、ＮＺ騒音と２ＮＺ騒音お
よびその周辺周波数域での騒音が大きく、消音効果が少
なかった。この比較例の開口部９６ａは一辺の長さが４
００mmの正方形であり、前面板９５は厚さ１．２mmの鉄
板を用いた。また図２９に示すように、縦仕切板９９，
９９間の内幅（有効幅）Ｄ₄ を、前面板９５の開口部９
６の径とほぼ同一にした比較例の場合も、十分な消音効
果が得られなかった。

【００２９】以上の結果から、本発明の目的を達成する
には、前面板９５の開口部９６を円形とし、しかもその
開口径Ｄ₂ をファン４０のインレット口径Ｄ₁ よりも大
きくすればよいことがわかる。更に好ましくは前面板９
５と吸込口周りの壁面７６ａとの間に縦仕切板９９を設
け、この縦仕切板９９の内幅Ｓを開口径Ｄ₂ よりも大き
くするとよい。前面板９５の材料については、理由は不
明であるが比較的薄く硬い板、例えば厚さが１mm前後の
鉄板が適しており、板厚があまり厚くなると消音効果が
悪化することも判った。

【００３０】また前記実施例において、前面板９５と縦
仕切板９９とで囲まれる空気室９７の内面に、例えばグ
ラスウール等の消音材を貼付けることにより、ＮＺ，２
ＮＺ以外の広帯域周波数の騒音の低減を図るようにして
もよい。なお本発明を実施するに当って、前面板９５の
サイズや開口部９６の内径Ｄ₂あるいはＨ寸法等の諸元
を、送風装置１５の容量やファン４０の仕様あるいはケ
ーシング２３の大きさ、吸込側気流状況等に応じて種々
に変更することは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ファンの吸込側に簡単
な構造の前面板を設けることにより、ファンの吸込側に
生じる騒音を大幅に低減させることができ、しかも圧力
損失等の性能低下を全く生じることのない送風装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す送風装置を備えた空気
調和機の正面図。

【図２】図１に示された空気調和機の側面図。

【図３】図１に示された空気調和機に使われる送風装置
の一部の正面図。

【図４】図３に示された送風装置に使われるターボファ
ンの斜視図。

【図５】図３に示された送風装置のターボファンとイン
レットリングの底面図。

【図６】図１に示された空気調和機に使われる送風装置
の一部の側面図。

【図７】図１に示された空気調和機の吐出口付近を示す
断面図。

【図８】案内板の傾斜角度θと騒音レベルとの関係を示
す図。

【図９】本発明の一実施例の送風装置の内部を模式的に
示す縦断正面図。

【図１０】図９に示された送風装置の縦断側面図。

【図１１】図９に示された送風装置の前面板の斜視図。

【図１２】図９に示された送風装置の騒音レベルを示す
図。

【図１３】前面板の開口径と騒音レベルとの関係を示す
図。

【図１４】前面板からファン吸込口までの距離と騒音レ
ベルとの関係を示す図。

【図１５】本発明の他の実施例の送風装置の内部を模式
的に示す縦断正面図。

【図１６】図１５に示された送風装置に使われる前面板
の斜視図。

【図１７】図１５に示された送風装置の騒音レベルを示
す図。

【図１８】前面板の変形例を示す斜視図。

【図１９】本発明の更に別の実施例の送風装置の内部を
模式的に示す縦断正面図。

【図２０】前面板と縦仕切板の変形例を示す斜視図。

【図２１】前面板を用いない比較例の送風装置を模式的
に示す縦断正面図。

【図２２】図２１に示された送風装置の騒音レベルを示
す図。

【図２３】ファンの吸込側にケーシングを設けない比較
例を示す縦断正面図。

【図２４】図２３に示された送風装置の騒音レベルを示
す図。

【図２５】ファンの吸込側に拡大導風板を設けた比較例
を示す縦断正面図。

【図２６】図２５に示された送風装置の騒音レベルを示
す図。

【図２７】角形の開口部を有する前面板の斜視図。

【図２８】図２７に示された前面板を用いた比較例の騒
音レベルを示す図。

【図２９】前面板開口部と同等の内径の縦仕切板を用い
た比較例を示す縦断正面図。

【符号の説明】

１０…空気調和機、１１…空気取入口、１５…送風装
置、１６…吐出口、２３…送風装置のケーシング、４０
…ターボファン、４９…送風チャンバ、７６…ファンの
吸込口、９５…前面板、９６…開口部、９７…空気室、
９８…入口側延長板、９９…縦仕切板。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 彦司郎 神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号 東プレ株式会社相模原事業所内 (72)発明者 杉山 英也 神奈川県相模原市南橋本３丁目２番25号 東プレ株式会社相模原事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に送風チャンバを有しかつこの送風チ
   ャンバ内の空気を送り出す空気吐出口を有するケーシン
   グと、上記ケーシングの内部に収容されかつ吸込口から
   吸入した空気をケーシング内に吐出するターボファン
   と、上記ターボファンの吸込口から離れた位置に設けら
   れかつこのファン吸込口のインレット口径よりも大きい
   開口部を有するとともにファン吸込口周りの壁面との間
   に空気室を形成する前面板とを具備したことを特徴とす
   る送風装置。
2. 【請求項２】上記前面板の開口部が円形でかつこの開口
   部の径がファン吸込口のインレット口径よりも大きくか
   つ上記ケーシングの短辺側の壁面間の内幅よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１記載の送風装置。
3. 【請求項３】上記ファンの吸込口周りの壁面と上記前面
   板との間に、上記前面板の開口部の径よりも大きな内幅
   の縦仕切板を設けたことを特徴とする請求項１記載の送
   風装置。