JPH0968198A - 多翼遠心ファンの設計方法及び多翼遠心ファン - Google Patents
多翼遠心ファンの設計方法及び多翼遠心ファンInfo
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Abstract
舌部と羽根車の翼との干渉に起因する騒音を低減させる
ための設計指針を提供することを目的とする。 【構成】 スクロール型ケーシングの舌部の径方向位置
を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の或る径方向位
置における半値幅と該径方向位置における仮想翼間ピッ
チの比が1近傍の所定値となる位置、或いは該位置より
も外方の位置に、設定する。
Description
設計方法及び多翼遠心ファンに関するものである。
差し向けられ、ひいては翼間流路が径方向に差し向けら
れた遠心ファンは、前進翼を備えるシロッコファンや後
退翼を備えるターボファン等の他の形式の遠心ファンに
比べて構造が単純であり、家庭用機器のファンとして、
幅広い利用分野が期待される。
て配設された多数の径向き翼を有する多翼ラジアルファ
ンの静音性に大きく関与する因子として、羽根車自体
と、羽根車と羽根車を収容するスクロール型ケーシング
とのマッチングと、スクロール型ケーシングの舌部と羽
根車の翼との干渉とが挙げられる。多翼ラジアルファン
の羽根車自体の静音性を向上させるための設計指針は、
本発明の発明者により、特願平6−111747号にお
いて提案され、多翼ラジアルファンの羽根車と羽根車を
収容するスクロール型ケーシングとのマッチングを図る
ための設計指針は、本発明の発明者により、特願平7−
127544号において提案されたが、スクロール型ケ
ーシングの舌部と羽根車の翼との干渉に起因する騒音を
低減させるための設計指針は未だ提案されていない。本
発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、多翼ラ
ジアルファンのスクロール型ケーシングの舌部と羽根車
の翼との干渉に起因する騒音を低減させるための設計指
針を提供することを目的とする。また本発明は、多翼ラ
ジアルファンに限らず、広く多翼シロッコファン、多翼
ターボファン等をも含む多翼遠心ファンのスクロール型
ケーシングの舌部と羽根車の翼との干渉に起因する騒音
を低減させるための設計指針を提供することを目的とす
る。
クロール型ケーシングの舌部と羽根車の翼との干渉に起
因する騒音(以下、舌部干渉騒音と呼ぶ)は、図1に示
すように、羽根車の翼間流路から流出した周方向の流速
分布が不均一な空気流が、周期的にスクロール型ケーシ
ングの舌部に衝突することによって発生する。舌部干渉
騒音の周波数fは、f=n×z(但し、n:羽根車の翼
枚数、z:羽根車の回転数)である。図2に示すよう
に、翼間流路から流出した空気流の周方向の速度分布
は、羽根車からの距離の増加と共に均一化される。均一
化の態様は、羽根車の諸元の如何によって異なると考え
られる。本発明の発明者は、鋭意研究の結果、前記均一
化の態様と羽根車の諸元との間には一定の相関があるこ
とを見出した。本発明は上記知見に基づいてなされたも
のであり、翼間流路から流出した空気流が、周方向の速
度分布が適度に均一化された後に、スクロール型ケーシ
ングの舌部に衝突するように、羽根車の諸元とスクロー
ル型ケーシングの諸元とを決定し、舌部干渉騒音の低減
を図ろうとするものである。
ては、周方向に等間隔を隔てて配設された多数の翼を有
する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型ケーシン
グとを備える多翼遠心ファンの設計方法であって、スク
ロール型ケーシングの舌部の径方向位置を、羽根車の翼
間流路から流出する噴流の或る径方向位置における半値
幅と該径方向位置における仮想翼間ピッチとの比が1近
傍の所定値となる位置、或いは該位置よりも外方の位置
に、設定することを特徴とする多翼遠心ファンの設計方
法を提供する。スクロール型ケーシングの舌部の径方向
位置を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の或る径方
向位置における半値幅と該径方向位置における仮想翼間
ピッチの比が1近傍の所定値となる位置、或いは該位置
よりも外方の位置に、設定することにより、羽根車の翼
間流路から流出した空気流を、周方向の速度分布を適度
に均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌部に衝
突させることができる。この結果、多翼遠心ファンの舌
部干渉騒音が低減する。
隔てて配設された多数の翼を有する羽根車と、羽根車を
収容するスクロール型ケーシングとを備える多翼遠心フ
ァンの設計方法であって、スクロール型ケーシングの舌
部の径方向位置を、羽根車の翼間流路から流出する噴流
の半値幅と、羽根車の隣接する2つの翼間流路から流出
する噴流の半値幅が仮想翼間ピッチと等しくなる径方向
位置における仮想翼間ピッチの比が、1近傍の所定値と
なる位置、或いは該位置よりも外方の位置に、設定する
ことを特徴とする多翼遠心ファンの設計方法を提供す
る。スクロール型ケーシングの舌部の径方向位置を、羽
根車の翼間流路から流出する噴流の半値幅と、羽根車の
隣接する2つの翼間流路から流出する噴流の半値幅が仮
想翼間ピッチと等しくなる径方向位置における仮想翼間
ピッチの比が、1近傍の所定値となる位置、或いは該位
置よりも外方の位置に、設定することにより、羽根車の
翼間流路から流出した空気流を、周方向の速度分布を適
度に均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌部に
衝突させることができる。この結果、多翼遠心ファンの
舌部干渉騒音が低減する。
隔てて配設された多数の翼を有する羽根車と、羽根車を
収容するスクロール型ケーシングとを備える多翼遠心フ
ァンの設計方法であって、-Aτ + B<10.0(但し、τ=
b/δ3 、 b = ( δ3 - c )(Cd / X) + c、 c = C
δ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ3 = 2π(r + X)/n 、
Cd : 舌部隙間、 n:翼の枚数、 t:翼の肉厚、r :羽
根車の外半径、A 、B 、C、X : 実験により定まる定
数)の関係を満たすように、羽根車の諸元とスクロール
型ケーシングの諸元とを決定することを特徴とする多翼
遠心ファンの設計方法を提供する。-Aτ + B<10.0(但
し、τ= b/δ3 、 b = ( δ3 - c )( Cd / X) + c、 c
=Cδ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ3 = 2π(r + X)/n
、 Cd : 舌部隙間、 n:翼の枚数、 t:翼の肉厚、r
:羽根車の外半径、A 、B 、C 、X : 実験により定ま
る定数)の関係を満たすように、羽根車の諸元とスクロ
ール型ケーシングの諸元とを決定することにより、羽根
車の翼間流路から流出した空気流を、周方向の速度分布
を適度に均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌
部に衝突させることができる。この結果、多翼遠心ファ
ンの舌部干渉騒音が低減する。
隔を隔てて配設された多数の径向き翼を有する羽根車
と、羽根車を収容するスクロール型ケーシングとを備え
る多翼遠心ファンの設計方法であって、-47.09τ + 50.
77<10.0(但し、τ= b/δ3 、b = ( δ3 - c )( Cd /
X) + c、 X = 0.8δ2 、 c = 0.3δ1 、δ1 = {(2πr)
/n}-t、δ2 = (2πr)/n、δ3 = 2π(r + X)/n 、
Cd : 舌部隙間、 n:径向き翼の枚数、 t:径向き翼の
肉厚、r :羽根車の外半径)の関係を満たすように、羽
根車の諸元とスクロール型ケーシングの諸元とを決定す
ることを特徴とする多翼遠心ファンの設計方法を提供す
る。-47.09τ + 50.77<10.0(但し、τ= b/δ3 、 b
= ( δ3 - c )( Cd / X) +c、 X = 0.8δ2 、 c = 0.3
δ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ2 = (2πr)/n、δ3 =
2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:径向き翼の枚
数、 t:径向き翼の肉厚、r :羽根車の外半径)の関係
を満たすように、羽根車の諸元とスクロール型ケーシン
グの諸元とを決定することにより、羽根車の翼間流路か
ら流出した空気流を、周方向の速度分布を適度に均一化
した後に、スクロール型ケーシングの舌部に衝突させる
ことができる。この結果、周方向に互いに間隔を隔てて
配設された多数の径向き翼を有する羽根車と、羽根車を
収容するスクロール型ケーシングとを備える多翼遠心フ
ァンの舌部干渉騒音が低減する。
る。 〔I〕理論的背景 プラントル(L.Prandtl)は、図3に示すように、ノズル
から流出する2次元噴流の半値幅b(2次元噴流の中心
軸線L上の流速をum とした時に、流速uがu=um /
2となる位置の中心軸線Lからの距離の2倍)は、ノズ
ルからの距離xに比例するとしている(Prandtl,L The
mechanics of viscous fluids. In W.F.Dureand(ed.):
Aerodynamic Theory, III, 16-208(1935))。多翼ラジア
ルファンの羽根車の翼間流路から流出する空気流は、羽
根車の外周に沿って配設された、翼枚数に等しい数の、
径向きのノズルから流出する2次元噴流と見做すことが
できる。
羽根車の外周部での翼間流路の幅をδ1 とし、羽根車の
外周部での翼間ピッチをδ2 とし、翼間流路からの流出
空気流の、羽根車外周部における半値幅をcとし、翼間
流路からの流出空気流の半値幅が仮想翼間ピッチ(翼が
羽根車外周を超えて延在していると仮定した時の、該羽
根車外周を超えて延在している領域での仮想の翼間ピッ
チ)と等しくなる位置の羽根車外周部からの径方向距離
をXとし、羽根車外周部からの径方向距離がXの位置で
の仮想翼間ピッチをδ3 とし、羽根車外周部からの径方
向距離をxとすると、プラントルの理論に基づいて、多
翼ラジアルファンの羽根車の翼間流路からの流出空気流
の半値幅bは、次式により与えられる。 b = (δ3 - c )x/X + c・・・・・ また、δ1 、δ2 、δ3 はそれぞれ、次式により与えら
れる。 δ1 = {(2πr)/n}-t・・・・・・ δ2 = (2πr)/n・・・・・・・・・ δ3 = 2π(r + X)/n ・・・・・・ 但し、 n:径向き翼の枚数、 t:径向き翼の肉厚、 r:
羽根車の外半径である。b をδ3 で割って、数式を無
次元化する。 τ= b/δ3 = { (δ3 - c )x/X + c}/ δ3 ・・・・・ 無次元数τは、多翼ラジアルファンの羽根車の翼間流路
から流出した空気流の拡散の度合い、すなわち周方向の
速度分布の均一化の度合いを示すと考えられる。従っ
て、無次元数τを用いて、多翼ラジアルファンの舌部干
渉騒音を低減させるための設計指針を得ることができる
と考えられる。
について、騒音計測実験を行った。 (1)実験条件 〈1〉試供羽根車、試供ケーシング 試供羽根車 外径、内外径比、翼枚数、翼厚等の異なる39種類の羽
根車を作成し、実験に供した。各試供羽根車の仕様を、
表1と図5とに示す。
し、広がり形状は次式で与えられる対数らせん形状と
し、広がり角θZ は 4.5°とした。 rz = r[exp( Θtan θz ) rz : 羽根車の中心から計ったケーシング側壁の半径 r : 羽根車の外半径 Θ : 基準線からの角度 0 ≦Θ≦ 2π θZ : スクロール型ケーシングの広がり角 外直径が同一の複数の羽根車から成る羽根車群毎に、該
羽根車群に属する羽根車を収容するための、舌部半径
R、舌部隙間 Cd が異なる複数のケーシングを作成し、
実験に供した。試供ケーシングを図6〜図13に示す。
クロール形ケーシングとモータとを備える多翼ラジアル
ファン本体の吸込側に吸込ノズルを設置し、ファン本体
の吐出側にダブルチャンバ方式風量測定装置(理化精機
製、型式F−401)を設置した。風量測定装置には、
風量調整用ダンパと補助ファンとを設け、ファン出口の
静圧を制御した。ファンからの吐出空気流を、整流格子
により整流した。ファン吐出空気の風量を、AMCA規
格に従って取り付けられたオリフィスで測定し、ファン
出口の静圧をファン出口近傍に配設した静圧孔で測定し
た。
ズルを設置し、ファン本体の吐出側に風量測定装置と同
程度の寸法形状の静圧調整箱を設けた。静圧調整箱に
は、吸音材を内張りした。静圧調整箱には風量調整用の
ダンパを設け、ファン出口の静圧を制御した。ファン出
口の静圧をファン出口近傍に配設した静圧孔で測定し、
所定のファン出口静圧時の騒音を測定した。吸音材を内
張りしてある防音箱の中にモータを格納し、モータの騒
音を遮断した。騒音測定は、無響室にてファンの軸中心
線上で羽根車上面から1m 上流の点で行い、騒音レベル
を計測した。
る1の羽根車群に属する1の羽根車を、対応する、舌部
半径、舌部隙間が異なる複数のケーシング中の1のケー
シングに格納した。 流量係数φが0.106 となる、ファン吐出空気の風量
と羽根車回転数の複数の組合せの各々について、ファン
の騒音を測定した。流量係数φを0.106 とした理由を以
下に述べる。流量係数φ(φ=u/v、u=Q/S : 羽根車出口
半径方向速度、v= rω :羽根車外周速度、Q : 風量、S=
2πrh :羽根車出口面積、r : 羽根車外半径、h : 羽根
車高さ、ω :回転角速度)は、図16に示すように、羽
根車の流出角θのtangent 値を意味する。羽根車から流
出した空気の流れは自由渦であると考えられるので、図
17に示すように、羽根車の回転中心を中心とする同心
円と、羽根車から流出した空気流の流線との交差角は、
羽根車の回転中心からの距離に関わらず、羽根車の流出
角θ、すなわち tangent-1φに維持される。従って、ス
クロール型ケーシングの広がり角θZ (対数螺旋角)が
tangent-1φと一致した場合に、スクロール型ケーシン
グと羽根車とがマッチングし、両者のミスマッチングに
よる騒音が除去される。本実験では、舌部干渉騒音以外
の騒音は極力除去したいので、 tangent-1φを供試スク
ロール型ケーシングの広がり角θZ と一致させて4.5 °
とした。すなわち、流量係数φを0.106 とした。
関係は、風量・静圧測定により求められた風量、ファン
出口の静圧が、それぞれQ1、P1であり、騒音測定により
求められたファンの騒音、ファン出口の静圧が、それぞ
れK1、P1である場合に、風量Qとファンの騒音K1との間
には、風量がQ1の時に比騒音が K1 となる関係が成立す
るとして求めた。風量・静圧測定に用いた風量測定装置
と、騒音測定に用いた静圧調整箱の寸法形状はほぼ同一
なので、上記の関係は成立するものと考えられる。
出空気の風量と羽根車回転数の複数の組合せの各々につ
いて、騒音測定によって得られた騒音のスペクトルか
ら、目視により、舌部干渉騒音の卓越レベルを求めた。
舌部干渉騒音の卓越レベルは、舌部干渉騒音と舌部干渉
騒音近傍の周波数範囲の騒音の平均値との差として求め
た。得られた複数の舌部干渉騒音の卓越レベルを平均し
て、で述べた1の羽根車の舌部干渉騒音の卓越レベル
とした。騒音計測によって得られた騒音のスペクトルの
例を図18に示す。1の羽根車の複数の騒音計測の結果
の例を表2に示す。
述べた1の羽根車群に属する他の1の羽根車を、で述
べた1のケーシングに格納して、〜を実施し、前記
他の1の羽根車の舌部干渉騒音の卓越レベルを求めた。
同様にして、で述べた1の羽根車群に属する羽根車の
全てについて舌部干渉騒音の卓越レベルを求めた。 〜で得られた複数の舌部干渉騒音の卓越レベル
を平均して、で述べた1の羽根車群と1のケーシング
とを組み合わせた場合の舌部干渉騒音の卓越レベルを求
めた。に至る一連の手順を以て1の実験とした。 〜と同様にして、で述べた1の羽根車群と
で述べた複数のケーシング中の他の1のケーシングとを
組み合わせた場合の舌部干渉騒音の卓越レベルを求め
た。の一連の手順を以て他の1の実験とした。 と同様の実験を繰り返して、複数の羽根車群と、
複数のケーシングとの間の47種類の組合せに対して、
47の実験を行い、舌部干渉騒音の卓越レベルを求め
た。表3に実験結果を示す。表3には、各実験に対応す
る、羽根車群に含まれる羽根車番号、ケーシング番号、
羽根車の仕様、ケーシングの仕様、舌部干渉騒音の卓越
レベルが記載されている。
翼間流路からの流出空気流の半値幅bがδ3 以上となっ
ていれば、該位置において、翼間流路からの流出空気流
の速度分布はかなり均一化されており、舌部干渉騒音は
ほとんど発生しないと考えられる。すなわち、前記式
において xにスクロールケーシングの舌部隙間 Cd を代
入した時に、前式のτが1以上である場合には、舌部
干渉騒音はほとんど発生しないと考えられる。表3にお
いても、舌部干渉騒音が出現していない実験番号に対応
する羽根車群とスクロールケーシングとの組合せにおい
ては、前式の xに前記組合せにおけるスクロールケー
シングの舌部隙間 Cd を代入し、前記組合せにおける羽
根車群の外半径 r、翼枚数 n、翼厚 tを用いて前式〜
を計算し、次いで前式のτを計算すれば、τは1以
上になっていると考えられる。
ついて、対応するケーシングの舌部隙間 Cd を前式の
xに代入し、対応する羽根車群の外半径 r、翼枚数 n、
翼厚tを用いて前式〜を計算し、次いで前式のτ
を計算し、舌部干渉騒音が出現する(舌部干渉騒音の卓
越レベルが正の値となる)τの敷居値(τが所定値未満
では舌部干渉騒音が出現し、τが所定値以上では舌部干
渉騒音が出現しない、該所定値)がτ≒1となるよう
に、前式の Xと cと決めた。 X、 cは以下の通りであ
る。 X= 0.8δ2 、c= 0.3δ1
シングの舌部隙間 Cd を前式の xに代入し、前式の
X、 c、を X = 0.8δ2 、c= 0.3δ1 とし、対応する羽
根車群の外半径 r、翼枚数 n、翼厚 tを用いて前式〜
を計算し、次いで前式のτを計算した。τを表3に
示す。表3のτと、舌部干渉騒音の卓越レベルとの相関
を図19に示す。図19から判るごとく、表3のτと、
舌部干渉騒音の卓越レベルとの間には、ある程度のばら
つきはあるが、τが1以上の場合には舌部干渉騒音の卓
越レベルが略零となり、τが1未満の場合には、τの減
少と共に舌部干渉騒音の卓越レベルが直線的に増大する
相関が存在している。表3の舌部干渉騒音の卓越レベル
は、前述のごとく、多数の騒音計測結果の平均値なの
で、計測誤差は少ないと考えられる。従って、図19の
相関には十分な信頼性があると考えられる。図19の、
τが1未満の領域での、τと舌部干渉騒音の卓越レベル
との相関を、最小自乗法を用いて直線で近似すると、以
下になる。 Z = -47.09τ + 50.77 但し、 Z:舌部干渉騒音の卓
越レベル
オクターブバンドのOver All騒音値が使用される。A特
性フィルターの特性を勘案して、複数の供試羽根車につ
いて、略 2KHZ 〜 7KHZ の周波数の舌部干渉騒音が発現
した測定ケースに着目し、該測定ケースにおけるA特
性、1/3オクターブバンドのOver All騒音値と、舌部
干渉騒音がある周波数帯の1/3オクターブバンドの騒
音値が無い場合の、前記測定ケースにおけるA特性、1
/3オクターブバンドのOver All騒音値とを比較した。
前記比較の結果を表4に示す。表4には、騒音のスペク
トルから得られた舌部干渉騒音の卓越レベルも併せて記
載されている。舌部干渉騒音の卓越レベルと、舌部干渉
騒音の有無によるA特性、1/3オクターブバンドのOv
er All騒音値の差異との相関を図20に示す。
音の卓越レベルが10dB以下の場合には、舌部干渉騒音の
有無によるA特性、1/3オクターブバンドのOver All
騒音値の差異は、0.5dB 以内に納まることが判る。精密
騒音計の許容誤差が0.5dB であることからも判るよう
に、A特性、1/3オクターブバンドのOver All騒音値
にとって、0.5dB の差は、有意差ではない。従って、舌
部干渉騒音の卓越レベルを10dB以下に抑制すれば、舌部
干渉騒音はもはや聴感上問題にならないと考えられる。
また、騒音測定中に実際に聴いてみると、舌部干渉騒音
の卓越レベルが10dB以下の場合には、舌部干渉騒音は全
く気にならない。以上より、舌部干渉騒音の卓越レベル
の許容値を10dBとすれば、十分に干渉騒音の低減を図る
ことができると考えられる。
減させるための設計指針として以下が導かれる。-47.09
τ + 50.77<10.0(但し、τ= b/δ3 、 b = ( δ3 -
c )( Cd / X) +c、 X = 0.8δ2 、 c = 0.3δ1 、δ1 =
{(2πr)/n}-t、δ2 = (2πr)/n、δ3 = 2π(r + X)
/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:径向き翼の枚数、 t:径向
き翼の肉厚、r :羽根車の外半径)の関係を満たすよう
に、羽根車の諸元とスクロール型ケーシングの諸元とを
決定する。
は上記実施例に限定されない。上記実施例は周方向に等
間隔を隔てて配設された多数の径向き翼を有する羽根車
と、羽根車を収容するスクロール型ケーシングとを備え
る多翼ラジアルファンに関するものであったが、多翼ラ
ジアルファンの翼前縁部を回転方向に屈曲あるいは湾曲
させた多翼遠心ファン(径向き翼の前縁部を回転方向に
曲げることにより、流体の翼間流路への流入角が減少
し、騒音が低下する)、周方向に等間隔を隔てて配設さ
れた多数の前進翼を有する羽根車と、羽根車を収容する
スクロール型ケーシングとを備える多翼シロッコファ
ン、周方向に等間隔を隔てて配設された多数の後退翼を
有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型ケーシ
ングとを備える多翼ターボファン等においても、上述と
同様の騒音計測実験を行うことにより、式の Xと cと
を定め、図19と同様のτと舌部干渉騒音の卓越レベル
との相関を定め、係る相関線に基づいて、多翼ラジアル
ファンの場合と同様の設計指針を得ることができると考
えられる。-47.09τ + 50.77<10.0の関係を満たすとい
うことは、図19から分かるように、τ>0.866 の関係
を満たすことと等価である。従って、上述の実施例で述
べた設計指針は、「スクロール型ケーシングの舌部の径
方向位置を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の半値
幅と、羽根車の隣接する2つの翼間流路から流出する噴
流の半値幅が仮想翼間ピッチと等しくなる径方向位置に
おける仮想翼間ピッチの比が、O.866 を超える値となる
位置、或いは該位置よりも外方の位置に設定する」とい
う設計指針と等価である。前記比は、遠心ファンの種類
によって異なると考えられ、且つ実験により定める事が
できると考えられる。従って、一般に多翼遠心ファンに
おいて、「スクロール型ケーシングの舌部の径方向位置
を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の半値幅と、羽
根車の隣接する2つの翼間流路から流出する噴流の半値
幅が仮想翼間ピッチと等しくなる径方向位置における仮
想翼間ピッチの比が、1近傍の所定値となる位置、或い
は該位置よりも外方の位置に設定する」ことにより、舌
部干渉騒音を低減させることができると考えられる。更
に、羽根車の翼間流路から流出する噴流の半値幅は羽根
車の外縁からの径方向距離の増加と共に漸増し、或る径
方向位置における半値幅と該径方向位置における仮想翼
間ピッチとの比は、羽根車の外縁からの径方向距離の増
加と共に漸減すると考えられるので、「スクロール型ケ
ーシングの舌部の径方向位置を、羽根車の翼間流路から
流出する噴流の或る径方向位置における半値幅と該径方
向位置における仮想翼間ピッチとの比が1近傍の所定値
となる位置、或いは該位置よりも外方の位置に設定す
る」ことにより、羽根車の翼間流路から流出した空気流
を、周方向の速度分布を適度に均一化した後に、スクロ
ール型ケーシングの舌部に衝突させることができ、ひい
ては、多翼遠心ファンの舌部干渉騒音を低減させること
ができると考えられる。
は、多翼遠心ファンのスクロール型ケーシングの舌部の
径方向位置を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の或
る径方向位置における半値幅と該径方向位置における仮
想翼間ピッチの比が1近傍の所定値となる位置、或いは
該位置よりも外方の位置に、設定するので、羽根車の翼
間流路から流出した空気流を、周方向の速度分布を適度
に均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌部に衝
突させることができる。この結果、多翼遠心ファンの舌
部干渉騒音が低減する。本発明においては、多翼遠心フ
ァンのスクロール型ケーシングの舌部の径方向位置を、
羽根車の翼間流路から流出する噴流の半値幅と、羽根車
の隣接する2つの翼間流路から流出する噴流の半値幅が
仮想翼間ピッチと等しくなる径方向位置における仮想翼
間ピッチの比が、1近傍の所定値となる位置、或いは該
位置よりも外方の位置に、設定するので、羽根車の翼間
流路から流出した空気流を、周方向の速度分布を適度に
均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌部に衝突
させることができる。この結果、多翼遠心ファンの舌部
干渉騒音が低減する。本発明においては、-Aτ + B<1
0.0(但し、τ= b/δ3 、 b = ( δ3 - c )(Cd / X) +
c、 c = Cδ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ3 = 2π(r
+ X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:翼の枚数、 t:翼の肉
厚、r :羽根車の外半径、A 、B 、C、X : 実験により
定まる定数)の関係を満たすように、多翼遠心ファンの
羽根車の諸元とスクロール型ケーシングの諸元とを決定
するので、羽根車の翼間流路から流出した空気流を、周
方向の速度分布を適度に均一化した後に、スクロール型
ケーシングの舌部に衝突させることができる。この結
果、多翼遠心ファンの舌部干渉騒音が低減する。本発明
においては、-47.09τ + 50.77<10.0(但し、τ= b/δ
3 、 b = ( δ3 - c )( Cd / X) + c、 X = 0.8δ2 、
c = 0.3δ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ2 = (2πr)/
n、δ3 = 2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:径向
き翼の枚数、 t:径向き翼の肉厚、r :羽根車の外半
径)の関係を満たすように、周方向に互いに間隔を隔て
て配設された多数の径向き翼を有する羽根車と、羽根車
を収容するスクロール型ケーシングとを備える多翼遠心
ファンの羽根車の諸元とスクロール型ケーシングの諸元
とを決定するので、羽根車の翼間流路から流出した空気
流を、周方向の速度分布を適度に均一化した後に、スク
ロール型ケーシングの舌部に衝突させることができる。
この結果、周方向に互いに間隔を隔てて配設された多数
の径向き翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロ
ール型ケーシングとを備える多翼遠心ファンの舌部干渉
騒音が低減する。
気流の周方向速度分布を示す図である。
気流の周方向速度分布が均一化されていく様子を示す図
である。
す図である。
気流の半値幅を説明する図である。
る。(a)は平面図であり、(b)は図(a)のb−b
矢視図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
平面図である。
平面図である。
平面図である。
平面図である。
ある。
示す図である。
を示す図である。
の1例である。
相関図である。
の有無によるA特性、1/3オクターブバンドのOver A
ll騒音値の差異との相関図である。
は上記実施例に限定されない。上記実施例は周方向に等
間隔を隔てて配設された多数の径向き翼を有する羽根車
と、羽根車を収容するスクロール型ケーシングとを備え
る多翼ラジアルファンに関するものであったが、多翼ラ
ジアルファンの翼前縁部を回転方向に屈曲あるいは湾曲
させた多翼遠心ファン(径向き翼の前縁部を回転方向に
曲げることにより、流体の翼間流路への流入角が減少
し、騒音が低下する)、周方向に等間隔を隔てて配設さ
れた多数の前進翼を有する羽根車と、羽根車を収容する
スクロール型ケーシングとを備える多翼シロッコファ
ン、周方向に等間隔を隔てて配設された多数の後退翼を
有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型ケーシ
ングとを備える多翼ターボファン等においても、上述と
同様の騒音計測実験を行うことにより、式のXとcと
を定め、図19と同様のτと舌部干渉騒音の卓越レベル
との相関を定め、係る相関線に基づいて、多翼ラジアル
ファンの場合と同様の設計指針を得ることができると考
えられる。−47.09τ+50.77<10.0の関
係を満たすということは、図19から分かるように、τ
>0.866の関係を満たすことと等価である。従っ
て、上述の実施例で述ベた設計指針は、「スクロール型
ケーシングの舌部の径方向位置を、羽根車の翼間流路か
ら流出する噴流の半値幅と、羽根車の隣接する2つの翼
間流路から流出する噴流の半値幅が仮想翼間ピッチと等
しくなる径方向位置における仮想翼間ピッチの比が、
0.866を超える値となる位置、或いは該位置よりも
外方の位置に設定する」という設計指針と等価である。
前記比は、遠心ファンの種類によって異なると考えら
れ、且つ実験により定める事ができると考えられる。従
って、一般に多翼遠心ファンにおいて、「スクロール型
ケーシングの舌部の径方向位置を、羽根車の翼間流路か
ら流出する噴流の半値幅と、羽根車の隣接する2つの翼
間流路から流出する噴流の半値幅が仮想翼間ピッチと等
しくなる径方向位置における仮想翼間ピッチの比が、1
近傍の所定値となる位置、或いは該位置よりも外方の位
置に設定する」ことにより、舌部干渉騒音を低減させる
ことができると考えられる。更に、羽根車の翼間流路か
ら流出する噴流の半値幅は羽根車の外縁からの径方向距
離の増加と共に漸増し、或る径方向位置における半値幅
と該径方向位置における仮想翼間ピッチとの比は、羽根
車の外縁からの径方向距離の増加と共に漸増すると考え
られるので、「スクロール型ケーシングの舌部の径方向
位置を、羽根車の翼間流路から流出する噴流の或る径方
向位置における半値幅と該径方向位置における仮想翼間
ピッチとの比が1近傍の所定値となる位置、或いは該位
置よりも外方の位置に設定する」ことにより、羽根車の
翼間流路から流出した空気流を、周方向の速度分布を適
度に均一化した後に、スクロール型ケーシングの舌部に
衝突させることができ、ひいては、多翼遠心ファンの舌
部干渉騒音を低減させることができると考えられる。
Claims (8)
- 【請求項1】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンの設計方法であっ
て、スクロール型ケーシングの舌部の径方向位置を、羽
根車の翼間流路から流出する噴流の或る径方向位置にお
ける半値幅と該径方向位置における仮想翼間ピッチとの
比が1近傍の所定値となる位置、或いは該位置よりも外
方の位置に、設定することを特徴とする多翼遠心ファン
の設計方法。 - 【請求項2】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンの設計方法であっ
て、スクロール型ケーシングの舌部の径方向位置を、羽
根車の翼間流路から流出する噴流の半値幅と、羽根車の
隣接する2つの翼間流路から流出する噴流の半値幅が仮
想翼間ピッチと等しくなる径方向位置における仮想翼間
ピッチの比が、1近傍の所定値となる位置、或いは該位
置よりも外方の位置に、設定することを特徴とする多翼
遠心ファンの設計方法。 - 【請求項3】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンの設計方法であっ
て、-Aτ + B<10.0(但し、τ= b/δ3 、 b = ( δ3
- c )( Cd /X) + c、 c = Cδ1 、δ1 = {(2πr)/n}-
t、δ3 = 2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:翼の
枚数、 t:翼の肉厚、r :羽根車の外半径、A 、B 、C
、X :実験により定まる定数)の関係を満たすように、
羽根車の諸元とスクロール型ケーシングの諸元とを決定
することを特徴とする多翼遠心ファンの設計方法。 - 【請求項4】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の径向き翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロ
ール型ケーシングとを備える多翼遠心ファンの設計方法
であって、-47.09τ + 50.77<10.0(但し、τ= b/
δ3 、 b = ( δ3 - c )( Cd / X) + c、 X = 0.8
δ2 、 c = 0.3δ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ2 = (2
πr)/n、δ3 = 2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:
径向き翼の枚数、 t:径向き翼の肉厚、r :羽根車の外
半径)の関係を満たすように、羽根車の諸元とスクロー
ル型ケーシングの諸元とが決定することを特徴とする多
翼遠心ファンの設計方法。 - 【請求項5】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンであって、スクロ
ール型ケーシングの舌部の径方向位置が、羽根車の翼間
流路から流出する噴流の或る径方向位置における半値幅
と該径方向位置における仮想翼間ピッチとの比が1近傍
の所定値となる位置、或いは該位置よりも外方の位置
に、設定されていることを特徴とする多翼遠心ファン。 - 【請求項6】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンであって、スクロ
ール型ケーシングの舌部の径方向位置が、羽根車の翼間
流路から流出する噴流の半値幅と、羽根車の隣接する2
つの翼間流路から流出する噴流の半値幅が仮想翼間ピッ
チと等しくなる径方向位置における仮想翼間ピッチとの
比が、1近傍の所定値となる位置、或いは該位置よりも
外方の位置に、設定されていることを特徴とする多翼遠
心ファン。 - 【請求項7】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロール型
ケーシングとを備える多翼遠心ファンであって、-Aτ +
B<10.0(但し、τ= b/δ3 、 b = ( δ3 - c )( Cd
/ X) + c、 c= Cδ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ3 =
2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:翼の枚数、 t:
翼の肉厚、r :羽根車の外半径、A 、B 、C 、X : 実験
により定まる定数)の関係を満たすように、羽根車の諸
元とスクロール型ケーシングの諸元とが決定されている
ことを特徴とする多翼遠心ファン。 - 【請求項8】 周方向に等間隔を隔てて配設された多数
の径向き翼を有する羽根車と、羽根車を収容するスクロ
ール型ケーシングとを備える多翼遠心ファンであって、
-47.09τ + 50.77<10.0(但し、τ= b/δ3 、 b = (
δ3 - c )( Cd / X) + c、 X = 0.8δ2 、 c = 0.3
δ1 、δ1 = {(2πr)/n}-t、δ2 = (2πr)/n、δ3 =
2π(r + X)/n 、 Cd : 舌部隙間、 n:径向き翼の枚
数、 t:径向き翼の肉厚、r :羽根車の外半径)の関係
を満たすように、羽根車の諸元とスクロール型ケーシン
グの諸元とが決定されていることを特徴とする多翼遠心
ファン。
Priority Applications (6)
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