JPH0849689A - 横流ファン - Google Patents

横流ファン

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JPH0849689A
JPH0849689A JP6187574A JP18757494A JPH0849689A JP H0849689 A JPH0849689 A JP H0849689A JP 6187574 A JP6187574 A JP 6187574A JP 18757494 A JP18757494 A JP 18757494A JP H0849689 A JPH0849689 A JP H0849689A
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blades
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flow fan
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低騒音で高効率、かつ翼形状やファン長の変更
が容易で信頼性が高く、安価な横流ファンを提供する。 【構成】円板状または環状の仕切板25の一面に、複数
の翼24を周方向の取付ピッチを不等間隔で環状に配し
て所定角度傾斜させて一体に立設することにより、1齣
の多翼羽根車26を一体に成形する。これら複数齣の多
翼羽根車26同士を軸方向に順次積み重ねて固着する。
その積層両端の多翼羽根車の一方の各翼24先端に端板
22を固着する一方、他方の仕切板25に、回転軸を結
合せしめるボス部27を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気調和機の室内ファン
等に好適な横流ファンに係り、特に、翼の形状と取付ピ
ッチの改良等により送風騒音の低減と送風性能の向上を
図った横流ファンに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の横流ファンを室内ファ
ンとして組み込む空気調和機の一例としては図10に示
すものがある。これは室内機1の本体ケーシング2の前
面2aに、吸込グリル3と吹出グリル4とを図中上下に
配設し、これら吸込グリル3と吹出グリル4とをファン
ケーシング5内の通風路6により連通している。
【0003】そして、この通風路6には、室内側熱交換
器7の下流側に、室内ファンとして横流ファン8を配設
し、吸込グリル3から本体ケーシング2内へ吸い込んだ
室内空気を室内側熱交換器7で熱交換して、冷風または
暖風を横流ファン8により吹出グリル4から室外へ再び
送風して冷房または暖房するようになっている。
【0004】そして、この種の従来の横流ファン8は、
例えば図11に示すように左右一対の円板状の端板8
a,8b間に、ファン軸Oに対して平行をなす複数の長
尺翼8cを周方向に所要の等ピッチ(等間隔)を置いて
横架し、軸方向中間部には環状の仕切板8dを軸方向に
所要の等ピッチで並設している。
【0005】また、横流ファン8は図10で示すファン
ケーシング5とノーズ9と共に送風機を構成し、ノーズ
9とファンケーシング5と横流ファン8との隙間の付近
では吸込み部分と吹出し部分とに分かれている。特に、
この2箇所の隙間部分では横流ファン8の長尺翼8cに
対する流速方向が逆転するために大きな圧力変動が発生
し、送風騒音の主音源となっている。
【0006】この圧力変動による騒音は横流ファン8の
長尺翼8cの枚数×回転数の周波数と、その倍音の周波
数に大きなピークをもつ回転音Pa,Pbが図14
(A)の騒音波形Nに示すように発生し、圧力変動波形
が急峻であるために、これを基本波とする高調波(倍音
Pb)が発生し易いという特性がある。
【0007】なお、図14(A)は横流ファン8の寸法
が、例えば直径が88mm,全長が593mm,長尺翼8c
の枚数が35枚であり、長尺翼8cがファン軸Oと平行
であり、回転数20回/sec で運転したときの送風機騒
音Nの分析図を示している。
【0008】そして、横流ファン8とノーズ9およびフ
ァンケーシング5との隙間は小さくするほど回転数当り
の風量が増える傾向にあるが、この部分での圧力変動も
大きくなるため、回転音Nが大きくなり、その高調波成
分も増える。この隙間はある程度までは小さい方が風量
の増分が大きいため同一風量時の騒音値が下がり、送風
性能が上がる傾向にあるが、あまりこの隙間を小さくす
ると回転音Nが相対的に大きくなり、耳障りがする等聴
感上も好ましくないため、これらの隙間はあまり小さく
できない。
【0009】また、長尺翼8cの長手方向がファン軸O
と平行に成形されている従来の横流ファン8を用いた送
風機では、横流ファン8と共に送風機を構成するノーズ
9,ファンケーシング5はファン軸Oと平行に構成され
ているため、1枚1枚の長尺翼8cはノーズ9およびフ
ァンケーシング5との各隙間付近を長尺翼8cの長さ方
向全体が同時に短時間で通過し、長尺翼8cの長さ分の
空間で同時に圧力変動が発生しようとするため、1枚の
長尺翼8cで発生する圧力変動の総和が大きく、波形の
歪みも大きいため、図14(A)に示すように高調波成
分が多く発生し易かった。この波形歪みは、ノーズ9,
ファンケーシング5と長尺翼8cの平行度によって大き
く変化し、高調波の数や大きさが変化し易い。すなわち
長尺翼8cをファン軸Oと平行に作った横流ファン8を
用いた送風機では、回転音Nの高調波成分に個体差が大
きく発生し易い。このような高調波は一般的に騒音に含
まれると、耳障りな音となり易い性質がある。また、風
量を増すためノーズ9との隙間,ファンケーシング5と
の隙間を狭めると、回転音Nが著しく大きくなたるた
め、あまり隙間を小さくできず、したがって、風量も増
やすことができなかった。
【0010】そこで、実公昭59−39196号,実開
昭56−2092号,実開昭56−45196号の各公
報でそれぞれ記載された横流ファンは図12で示す横流
ファン8eと同様に各翼8fをファン軸Oに対して非平
行に形成することによって、圧力変動を連続的に発生さ
せて前記回転騒音Nを低減させることが提案されてい
る。
【0011】これによれば、各翼8fとノーズ9,ファ
ンケーシング5の隙間が非平行になるため、これら隙間
付近での圧力変動が翼8f全体でなく、隙間の最も小さ
くなっている場所の近辺に限定され、瞬間的な圧力変動
は小さく、波形の歪みは翼を軸と平行に成形したファン
と比較して小さくなる。そのため図14(B)に示すよ
うに回転音Nの高調波成分の倍音Pb等が発生しにくい
という性質がある。
【0012】また、1枚の翼8fで発生する音圧が長手
方向に連続的に位相がずれて発生するため、それらが互
いに打ち消し合い、音圧の総和は小さくなり、回転音N
の基本波自体も小さくすることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、音圧の
位相差はある程度の距離の間で生ずるため、全音場で完
全に回転音Nを無くすことは不可能であり、また、ファ
ン軸Oと翼8fの成す角度は製造上あまり大きくするこ
とはできず、回転音Nの基本波は完全には取り除くこと
はできない。そのため、この周波数の音Paのみが相対
的に大きく存在することになる。さらにこの横流ファン
では翼8fの回転方向の取付間隔を等間隔に限定してい
る。このため回転音Nの基本波Paの周波数が単一にな
り、送風騒音の周波数特性はこの周波数に大きなピーク
を持つものとなり、耳障りな音になってしまうという欠
点があった。つまり、図14(B)に示すように2倍波
Pbは殆ど消えているが、基本波Paだけが相対的に大
きくなっている。
【0014】また、図13で示す他の従来の横流ファン
8gでは各翼8hをファン軸Oに対して平行に形成する
一方、各翼8hの周方向等間隔Pを不等間隔にすること
により回転音Nを分散させて聴感の改善を図っている。
しかし、これでは図13(C)に示すように、上記理由
により回転音Nに分散した周波数の高調波成分が発生し
易く、またその個体差が大きいため、実際には周波数を
分散しているにも拘らず、高調波成分が耳障りであるた
め、この効果を実感しにくいという欠点があった。
【0015】つまり、以上の2方法では、騒音の回転音
Nを幾分か低減できるため、ノーズ間隙を狭めることに
よって、若干風量を増し、送風性能を向上させることが
できたが、前者だけでは回転音の基本波Nが大きくな
り、後者だけでは高調波Pbの数が増えるため、あまり
ノーズ隙間を小さくすることはできず、性能向上には限
界があった。
【0016】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は、回転音とその高調波を低
減して騒音の低減とその聴感の改善とを共に図ると共
に、送風性能を向上させることができる横流ファンを提
供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の翼をフ
ァン軸に対して傾斜させて非平行に形成すると共に、翼
の周方向の取付ピッチを不等間隔にした点に特徴があ
り、次のように構成される。
【0018】本願の請求項1に記載の発明(以下、第1
の発明という)は、円板状または環状の一対の端板間
に、複数の翼を周方向に所要の取付ピッチを置いて環状
に配して横架固着し、翼の長手方向中間部に仕切板を配
設した横流ファンにおいて、前記各翼をファン軸に対し
て所定角度傾斜させると共に、前記翼の取付ピッチを不
等間隔に設定してなることを特徴とする。
【0019】また、本願の請求項2に記載の発明(以
下、第2の発明という)は、円板状または環状の仕切板
は、その一面に、複数の翼を周方向に不等間隔を置いて
環状に配して所定角度傾斜させて一体に立設することに
より、1齣の多翼羽根車を一体に成形してなり、これら
複数齣の多翼羽根車同士は、ファン軸回りに所定角度ず
らして軸方向に順次積み重ねて固着され、その積層両端
の多翼羽根車の一方の前記各翼先端に端板を固着する一
方、他方の前記仕切板に、回転軸を結合せしめるボス部
を形成してなることを特徴とする。
【0020】さらに、本願の請求項3に記載の発明(以
下、第3の発明という)は、翼は、その軸直角方向の断
面の厚さを、仕切板側よりも先端側へ行くに従って、次
第に薄くなるように形成されてなることを特徴とする。
【0021】さらにまた、本願の請求項4に記載の発明
(以下、第4の発明という)は、翼は、その長手方向に
曲線状に形成されてなることを特徴とする。
【0022】
【作用】
〈第1〜第4の発明〉複数の翼を、仕切板の一面に傾斜
して立設することによりファン軸に対して非平行に形成
しているので、この翼を有する横流ファンとノーズとフ
ァンケーシングの間隙で発生する圧力を連続的に変動さ
せることができる。このために、横流ファンの回転音を
低減することができる。
【0023】また、複数の翼を仕切板に取り付ける周方
向の取付ピッチを不等間隔に設定しているので、複数翼
の傾斜形状により低減せしめた回転音のピーク周波数を
分散させることができる。このために、耳障り感を低減
して聴感を改善することができる。
【0024】〈第2の発明〉各翼と仕切板とを一体に成
形して1齣の多翼羽根車を一体に形成するので、これら
翼と仕切板との取付角度の精度を安定的に向上させて送
風性能のばらつきを低減することができる上に、各翼を
仕切板にカシメ止めする必要がないので、翼のねじれ角
度を大きくとることができる上に、仕切板にカシメ止め
用の間隙を設ける必要がないので、この間隙に気流が流
入して発生する笛吹き音を防止することができる。
【0025】また、複数齣の多翼羽根車を軸方向に順次
積み重ねて固着して横流ファンを一体に形成するので、
製造が簡単かつ安価である上に、その多翼羽根車の積層
数を適宜選択することによりファン軸長の変更が容易で
ある。しかも、多翼羽根車同士を周方向に適宜ずらす、
いわゆる齣ずれの設定が容易であり、翼形状も任意に設
定することができる。
【0026】〈第3の発明〉各翼の軸直角断面の厚さ
を、その根元から先端へ向けて先細に形成したので、射
出成形後の多翼羽根車を型から抜く際の摩擦力を低減し
て引き抜き易くすると共に、成形性を良好にすることが
できる。
【0027】〈第4の発明〉翼自体をその長手方向に円
弧状等曲線状に形成することにより、翼をファン軸に対
して非平行に傾斜させることができるので、回転音を低
減することができると共に、翼自体に応力を残留させな
いので、強度を高めることができる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図9に基づい
て説明する。なお、図1〜図9中、同一または相当部分
には同一符号を付している。
【0029】図1は本発明の一実施例の全体構成の斜視
図、図2は図1の分解斜視図、図3(A),(B)は図
1の実施例を軸方向に2分して示す詳細斜視図であり、
これらの図において、横流ファン21は、例えば図10
で示す空気調和機の室内機1に室内ファンとして組み込
む場合等に好適な横流ファンであり、左右一対の端板2
2,23間に、横断面が円弧状の複数の翼24を同心状
に環状に配すると共に、所定角度傾斜させて横架固着し
ており、各翼24の軸方向中間部には環状(リング状)
の仕切板25を軸方向に所要のピッチで配設しており、
ファン軸O周りに回転することにより軸方向に送風する
ようになっている。
【0030】横流ファン21は図2に示すように一体成
形の複数齣の多翼羽根車26を軸方向に順次同心状に固
着してなり、図2中右端の多翼羽根車26の端板23は
円板状または環状の仕切板25の外面に、図示しないモ
ータ等の回転軸を止めねじ等により着脱自在に結合せし
めるボス部27を同心状に一体、または一体的に形成し
ている。
【0031】一方、図2中、左端の端板22は、その図
中右隣の多翼羽根車26の各翼24の先端部を各嵌合溝
22a内に嵌入固着せしめるものであり、その外面中央
部には同心状に軸28を一体、または一体的に突設して
いる。
【0032】そして、各多翼羽根車26は図2,図4に
示すように環状の仕切板25の一面に、隣り合う多翼羽
根車26の各翼24の先端部をそれぞれ嵌入させて固着
する円弧状の嵌合凹部25aを形成する一方、仕切板2
5の他面には、複数の翼24を周方向に所要の取付ピッ
チを置いて射出成型等により一体に立設している。
【0033】各翼24はその横断面形状が回転方向に対
して前向きに傾斜する円弧状をなし、その回転方向前縁
24aが回転方向へファン軸Oに対して所定角度直線的
に傾斜するように仕切板25に一体にモールド成形され
ている。但し、図5に示すように各翼24を、その回転
方向前縁24bが曲線的に傾斜するように一体に成形し
てもよい。
【0034】また、各翼24は図4の底面図である図6
に示すように、その横断面(軸直角断面)の厚さを仕切
板25側の根元部24cから翼先端部24dへ向けて次
第に薄くなるように先細に形成している。
【0035】そして、図6に示すように各多翼羽根車2
6は、各仕切板25上の各翼24の周方向の取付ピッチ
Pa,Pb,Pc…Pnを不等間隔に設定している。こ
れに加えて図7に示すように横流ファン21の軸方向で
隣り合う各多翼羽根車26を、例えば回転方向へ所定の
齣ずれ角29で順次ずらして、同心状に連結固着してい
る。
【0036】次に、まず、本実施例による騒音低減効果
を図14(A)〜(E)に基づいて説明する。なお、図
14(B)〜(E)は、従来例の騒音分布を示す同図
(A)の実験データを得た実験方法と同一の条件により
行なった結果を示している。つまり、横流ファンの寸法
と翼24の枚数、単位時間当りの回転数を従来例実験と
同一にしている。
【0037】まず、本実施例は図1等に示すように各翼
24をファン軸Oに対して傾斜させて非平行に形成して
いるので、横流ファン21と、図10で示すノーズ9お
よびファンケーシング5との間隙で発生する圧力が連続
的に変動する。このために、齣ずれ角29を設けず、さ
らに、各翼24の周方向取付ピッチPa〜Pnを不等間
隔にした場合は、図19(D)に示すように回転音ピー
ク値Paと、その倍音ピーク値Pbとを共に低減するこ
とができる。
【0038】さらに、複数の翼24の周方向の取付ピッ
チPa〜Pnを不等間隔に設定したので、齣ずれ角29
を設けない場合でも、各翼24の傾斜形状により低減し
た回転音Nのピーク周波数成分を分散させることがで
き、耳障り感を低減して聴感を改善することができる。
【0039】また、本実施例によれば、図10で示すノ
ーズ9の隙間を小さくできるので、図8,図9中、符号
Aで示すように送風量を大幅に増すことができ、送風性
能を向上させることができる。なお、図9中、非平行ま
たは平行とは翼がファン軸Oに対して非平行または平行
であることを示している。
【0040】そして、複数の翼24の周方向の取付ピッ
チPa〜Pnを不等間隔に設定すると共に、齣ずれ角2
9を設ける場合は、仕切板25を挟んで隣り合う翼24
で発生する音圧波を、齣ずれ角29により相互に打ち消
し合うように位相差をつけることができるので、図14
(E)に示すように各翼24の傾斜形状により低減した
回転音Nをさらに一段と低減し、しかも、残った翼ピッ
チ音の周波数成分を分散させることができるので、耳障
り感を改善して聴感を改善することができる。また、本
実施例によれば、図10で示すノーズ9の隙間を一段と
小さくできるので、図8,図9中、符号Bで示すように
送風量を一段と大幅に増すことができ、一段と送風性能
を向上させることができる。なお、図8,図9中、符号
C,D,Eは図11,図12,図13でそれぞれ示す横
流ファン8,8e,8gの各送風性能をそれぞれ示す。
【0041】そして、本実施例は、仕切板25と各翼2
4とを一体成形した多翼羽根車26の複数齣を軸方向に
連結固着したので、その齣数を適宜調整することによ
り、横流ファン21全体の長さの変更が容易である上
に、齣ずれ角29を適宜選択することにより翼24の形
状変更も非常に容易であり、製造コストを低減すること
ができる。
【0042】また、多翼羽根車26は翼24と仕切板2
5とを一体成形したので、次の諸効果がある。
【0043】(1)翼24を従来例のように後加工でひ
ねる必要がなく、残留歪みが生じないので、翼24と仕
切板25の強度を向上させることができる上に、翼24
と仕切板25との取付角度等の部品寸法の精度を安定し
て向上させることができるので、送風性能のばらつきを
低減することができる。
【0044】(2)翼24のねじれ角を従来の手法以上
に大きくとれ、大幅な騒音低減が図れる。これに対して
各翼を仕切板にカシメ止めする構造の従来の横流ファン
では、ねじれ角を大きく取ると、カシメ強度が落ちるの
で、翼に歪みが大きく残らないようにするためには、翼
自体を長手方向に円弧状に形成する方法があるが、この
削成によれば、材料に無駄が生じるという課題がある。
【0045】(3)本実施例では仕切板25付近で従来
生じた笛吹き音等の異常音が生じない。つまり、一般に
横流ファン21では翼24面上で軸方向の流れが必ず生
じるため、仕切板25に気流が激しく衝突する特性があ
る。このため、従来のカシメ方式では工作性を上げるた
めに、圧着点以外の部分に隙間を作るのが通常であっ
た。しかし、この隙間には軸方向の気流が流れ込み、笛
吹き音が生じるという問題があったが、本実施例では、
仕切板25には貫通する隙間がないので、これが原因と
なる笛吹音等の異常音は殆ど発生しない。
【0046】そして、本実施例は、各翼24の軸直角断
面の厚さを、その根元部24cから翼先端部24dへ向
けて先細に形成したので、射出成形後の多翼羽根車26
を金型から抜く際の摩擦力を低減して引き抜き易くする
と共に、成形性を良好にすることができる。
【0047】また、翼24自体をその長手方向に円弧状
等曲線状に形成することにより、翼24をファン軸Oに
対して非平行に傾斜させることができるので、回転音N
を低減することができると共に、翼24自体に応力を残
留させないので、強度を高めることができる。
【0048】なお、本実施例においては、翼24の周方
向の取付ピッチPa〜Pnを不等間隔と設定したが、取
付ピッチPa〜Pnが全てが異なるのではなく、例え
ば、2以上の異なるピッチの組合わせとしても良く、こ
の場合、全てのピッチが異なるものに比べピーク周波数
成分の分散による耳障り感の低減が弱いが、同一ピッチ
のものに比べてはよい結果となる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本願第1〜第4の発
明は、複数の翼を、仕切板の一面に傾斜して立設するこ
とによりファン軸に対して非平行に形成しているので、
この翼を有する横流ファンとノーズとファンケーシング
の間隙で発生する圧力を連続的に変動させることができ
る。このために、横流ファンの回転音を低減することが
できる。
【0050】また、複数の翼を仕切板に取り付ける周方
向の取付ピッチを不等間隔に設定しているので、複数翼
の傾斜形状により低減せしめた回転音のピーク周波数を
分散させることができる。このために、耳障り感を低減
して聴感を改善することができる。
【0051】また、本願第2の発明は、各翼と仕切板と
を一体に成形して1齣の多翼羽根車を一体に形成するの
で、これら翼と仕切板との取付角度の精度を安定的に向
上させて送風性能のばらつきを低減することができる上
に、各翼を仕切板にカシメ止めする必要がないので、翼
のねじれ角度を大きくとることができる上に、仕切板に
カシメ止め用の間隙を設ける必要がないので、この間隙
に気流が流入して発生する笛吹き音を防止することがで
きる。
【0052】また、複数齣の多翼羽根車を軸方向に順次
積み重ねて固着して横流ファンを一体に形成するので、
製造が簡単かつ安価である上に、その多翼羽根車の積層
数を適宜選択することによりファン軸長の変更が容易で
ある。しかも、多翼羽根車同士を周方向に適宜ずらす、
いわゆる齣ずれの設定が容易であり、翼形状も任意に設
定することができる。
【0053】本願第3の発明は、各翼の軸直角断面の厚
さを、その根元から先端へ向けて先細に形成したので、
射出成形後の多翼羽根車を型から抜く際の摩擦力を低減
して引き抜き易くすると共に、成形性を良好にすること
ができる。
【0054】本願第4の発明は、翼自体をその長手方向
に円弧状等曲線状に形成することにより、翼をファン軸
に対して非平行に傾斜させることができるので、回転音
を低減することができると共に、翼自体に応力を残留さ
せないので、強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る横流ファンの一実施例の斜視図。
【図2】図1で示す実施例の分解斜視図。
【図3】図1の詳細拡大図。
【図4】図2で示す多翼羽根車の一例の斜視図。
【図5】図2で示す多翼羽根車の他の一例の斜視図。
【図6】図4の底面図。
【図7】図1で示す実施例の横流ファンの齣ずれ角を示
す斜視図。
【図8】本発明の各実施例の送風性能を従来例のものと
比較して示すグラフ。
【図9】本発明の各実施例の送風性能を従来例のものと
比較して示す表。
【図10】従来の空気調和機における室内機の一例の縦
断面図。
【図11】図10で示す従来の横流ファンの斜視図。
【図12】他の従来の横流ファンの斜視図。
【図13】さらに他に従来の横流ファンの斜視図。
【図14】(A),(B),(C)は図11,図12,
図13でそれぞれ示す従来の横流ファンの回転音の分布
図、(D),(E)は本発明の各実施例の回転音の分布
図。
【符号の説明】
21 横流ファン 22,23 端板 24 翼 24a 翼前縁(直線) 24b 翼前縁(曲線) 24c 翼根元部 24d 翼先端部 25 仕切板 25a 円弧状嵌合凹部 26 多翼羽根車 27 ボス部 28 軸 29 齣ずれ角
フロントページの続き (72)発明者 金野 悟 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円板状または環状の一対の端板間に、複
    数の翼を周方向に所要の取付ピッチを置いて環状に配し
    て横架固着し、翼の長手方向中間部に仕切板を配設した
    横流ファンにおいて、前記各翼をファン軸に対して所定
    角度傾斜させると共に、前記翼の取付ピッチを不等間隔
    に設定してなることを特徴とする横流ファン。
  2. 【請求項2】 円板状または環状の仕切板は、その一面
    に、複数の翼を周方向に不等間隔を置いて環状に配して
    所定角度傾斜させて一体に立設することにより、1齣の
    多翼羽根車を一体に成形してなり、これら複数齣の多翼
    羽根車同士は、ファン軸回りに所定角度ずらして軸方向
    に順次積み重ねて固着され、その積層両端の多翼羽根車
    の一方の前記各翼先端に端板を固着する一方、他方の前
    記仕切板に、回転軸を結合せしめるボス部を形成してな
    ることを特徴とする請求項1記載の横流ファン。
  3. 【請求項3】 翼は、その軸直角方向の断面の厚さを、
    仕切板側よりも先端側へ行くに従って、次第に薄くなる
    ように形成されてなることを特徴とする請求項2記載の
    横流ファン。
  4. 【請求項4】 翼は、その長手方向に曲線状に形成され
    てなることを特徴とする請求項3記載の横流ファン。
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