JPH10306795A - 遠心ファンの羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で大量の風を効率良く発生させることが
でき、更には比較的製造が容易な低騒音の遠心ファンの
羽根車を提供する。 【解決手段】 周方向に互いに隙間を有して配置された
複数の羽根板１２を備える遠心ファンの羽根車１０にお
いて、複数の羽根板１２の外周部に、複数の羽根板１２
から放出される気流を軸方向に区切ってその速度の均等
化を行う複数の整流素子１４を小間隔で配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ファンの羽根
車の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール型のケーシングとその中で回
転駆動される羽根車とを備えるシロッコファン、ターボ
ファン、ラジアルファン等の遠心ファンは、比較的構造
が簡単で大量の風を効率良く発生できるので、送風を必
要とする家庭用又は業務用の電気製品等において広く使
用されている。図６に一般的な遠心ファンの動作原理を
示すが、周方向に均等配置された複数の羽根板６０を備
える羽根車６１をモータによって高速回転すると、遠心
力によって羽根車６１の中央から径方向に気流が発生
し、羽根車６１の周囲から放出される。この場合、羽根
車６１から放出された直後では隣り合う羽根板６０の中
央部分の風速が大きくなり、羽根板６０近傍では風速が
小さくなるので、矢印で示すように、周方向に流速分布
が疎密な空気流が発生する。この不均一な空気流が、図
７に示すようにスクロール型のケーシング６２の舌部６
３に衝突することによって干渉騒音が発生する。ここ
で、羽根車６１から放出された気流の周方向の速度分布
は、図６に矢印の長さで示すように、羽根車６１からの
距離の増加と共に均一化されるので、羽根車６１とケー
シング６２の舌部６３との距離を離せば騒音は減少する
ことになるが、ケーシング６２が大きくなって装置自体
が大型化するという問題がある。なお、図６、図７にお
いて、６４は羽根板６０間の気流通路を示す。このよう
な問題を解決するために、例えば、特開昭４８−９５６
０４号公報に記載のように軸方向に少しの距離をおいて
配置された多数の環状薄板を羽根板の先部に取付けた摩
擦型ファンや、特再平８−８００８５４号（ＷＯ９６／
００８５４）公報に記載のように、羽根板の径方向内側
に微小間隔を隔てて円環板を軸方向に積層した多翼遠心
ファンが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭４８−９５
６０４号公報に記載のファンは、内側に設けられた複数
枚の羽根板によって径方向外向きの気流を発生させ、更
に、この気流を外側に設けられた多層の環状薄板によっ
て外側に加速して吹き出させ、周方向により均一な空気
の流れを発生させて低騒音化を図るものであるが、各環
状薄板の隙間が極めて小さくしかも環状薄板の径方向の
幅が広いので、通気抵抗が大きく、複数の羽根板を備え
た同一サイズの遠心ファンに比較して発生風量が大幅に
落ちるという問題がある。更に、前記公報記載のファン
は、径方向に幅が広くしかも僅少距離で配置された多数
の環状薄板と、その内側に周方向に隙間を設けて配置さ
れる複数の羽根板とが合体された構造となっているの
で、その素材をプラスチック等で構成する場合にはその
製作が困難であるという問題がある。また、前記特再平
８−８００８５４号公報記載の多翼遠心ファンにおいて
も、周方向に並べられた多数の羽根板の径方向内側に幅
広の多数の円環板を僅少間隔で配置して、周方向に並べ
られた羽根板の前縁部における流体の剥離に伴う騒音の
低減化を図っているが、僅少間隔で多層に配置された円
環板を用いているので、基本的には、前記特開昭４８−
９５６０４号公報記載のファンと同様に発生風量が落ち
る等の問題がある。本発明はかかる事情に鑑みてなされ
たもので、小型で大量の風を効率良く発生させることが
でき、更には比較的製造が容易な低騒音の遠心ファンの
羽根車を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の遠心ファンの羽根車は、周方向に互いに隙間を有
して配置された複数の羽根板を備える遠心ファンの羽根
車において、前記複数の羽根板の外周部に、該複数の羽
根板から放出される気流を軸方向に区切ってその速度の
均等化を行う複数の整流素子を小間隔で配置している。
請求項２記載の遠心ファンの羽根車は、請求項１記載の
遠心ファンの羽根車において、前記整流素子は径方向に
幅狭の環状板からなっている。請求項３記載の遠心ファ
ンの羽根車は、請求項１又は２記載の遠心ファンの羽根
車において、前記整流素子は、軸方向に均等に配置され
ている。請求項４記載の遠心ファンの羽根車は、請求項
１〜３のいずれか１項に記載の遠心ファンの羽根車にお
いて、前記整流素子は、径方向にその断面が流線形又は
近似流線形となっている。請求項５記載の遠心ファンの
羽根車は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠心フ
ァンの羽根車において、前記整流素子の取付けピッチ
は、隣り合う前記複数の羽根板の外周部の間隔より小さ
くなっている。そして、請求項６記載の遠心ファンの羽
根車は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の遠心ファ
ンの羽根車において、前記遠心ファンは多数の羽根板が
周方向に均等配置された多翼型の遠心ファンであって、
前記羽根板の軸方向一端部は、回転動力が伝達される円
形駆動板に固定されていると共に、前記羽根板の軸方向
他端部は前記円形駆動板と軸心を合わせて配置される円
環板に固定されている。

【０００５】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１、図２に示すように、本発明の
一実施の形態に係る遠心ファンの羽根車１０は、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネイト等の合成樹脂素材からなっ
て、円形駆動板１１と、円形駆動板１１にその軸方向一
端部が固着され、周方向にそれぞれ隙間を有して均等に
配置される複数の羽根板１２と、複数の羽根板１２の軸
方向他端部に固着されている円環板１３と、複数の羽根
板１２の外周部に軸方向に小間隔を有して均等に設けら
れている整流素子の一例である環状板１４とを有してい
る。以下、これらについて詳しく説明する。

【０００６】前記円形駆動板１１は、図示しないモータ
からこの羽根車１０に回転動力を伝えるもので、取付け
用の３つのビス孔１５を備えている。この実施の形態に
係る羽根車１０においては、円形駆動板１１には７２枚
の羽根板１２の一端部が固着され、羽根板１２の他端部
には、中央が開口して空気流入口１６を形成する円環板
１３が軸心を合わせて固着されている。

【０００７】前記各羽根板１２は、周方向に互いに一定
の隙間を有して均等に配置され、それぞれの羽根板１２
は、図１に示すように断面略円弧状の板からなり、羽根
板１２の径方向両端部は、羽根車１０の回転方向ａに対
して鋭角、即ち前進翼となって、空気の流入角と羽根板
１２の取付け角との差等に起因する流体の剥離による騒
音を減少する構造となっている。また、周方向に並べて
配置された羽根板１２が形成する内側円の直径Ｄ１と、
外側円の直径Ｄ２との比Ｄ２／Ｄ１は１．３〜１．６程
度となって、羽根車１０の直径に対する羽根板１２の長
さを短くして、隣り合う羽根板１２間の流路の拡大に伴
う流体の剥離に伴う騒音を減少させている。ここで、Ｄ
２／Ｄ１が１．３未満とすることも可能であるが、羽根
車１０の直径に対する羽根板１２の長さが短すぎて必要
な風圧及び風量と、特に静音が得られ難くなる。なお、
羽根板１２は回転中には風圧がかかるので、十分な強度
を有する厚みとなっている。

【０００８】前記羽根板１２の外側に、軸方向に小間隔
で配置されている複数の環状板１４は、それぞれ径方向
に幅狭の薄板部材によって構成され、環状板１４の厚み
ｔは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度となっている。これ
は、環状板１４の材質にポリプロピレン等のプラスチッ
クを使用しているので、厚みｔを０．１ｍｍ未満にする
ことは強度的に問題があり、厚みｔを大きくすると、そ
の部分が抵抗になって風量が減少するからである。この
環状板１４は羽根板１２に比較して大きな荷重はかから
ないので、十分な支持強度を有する範囲で薄い肉厚にす
るのが好ましく、場合によっては使用材料に十分強度を
有する金属等を用いて、更に薄くすることもできる。ま
た、環状板１４の径方向の幅ｗは、環状板１４の厚みｔ
の１〜６倍で１ｍｍ以下とするのが好ましい。これは幅
ｗが余り小さいと強度的に弱くなるだけでなく、気流の
十分な整流効果を期待できないからであり、１ｍｍを超
えて長くすると、放出される空気流に対して抵抗となっ
て、送風量が大きく減少するからである。従って、この
実施の形態においては、整流素子として環状板１４を使
用したが、場合によっては、整流素子を断面円形の丸
線、断面正方形の角線とすることも可能であり、この場
合には、羽根板１２の外側に全体の重心を取りながらス
パイラル状に巻き付ける場合も本発明は適用される。

【０００９】前記環状板１４の取付けピッチｐは、図３
に示すように、環状板１４の板厚ｔの５倍以上で、隣り
合う羽根板１２の径方向外部の間隔ｂより小さくなって
いる。ここで、取付けピッチｐを環状板１４の板厚ｔの
５倍未満とすると、羽根板１２から放出される気流の開
口度が８０％より小さくなり、この環状板１４が抵抗と
なって風量が著しく減少する。また、取付けピッチｐを
隣り合う羽根板１２の径方向外側の間隔ｂ以上とする
と、隣り合う羽根板１２の間から吹き出される疎密流か
らなる空気をより均等に分割して整流することが困難と
なって、図１に示すケーシング１７の舌部１８に衝突す
ることによって発生する干渉騒音を減少することができ
ない。従って、干渉騒音の軽減の目的からすれば、環状
板１４の取付けピッチｐは小さい程好ましいが、小さく
すると風量が減少するので、隣り合う羽根板１２の径方
向外側の間隔ｂの０．２〜０．５倍程度を選定するのが
より好ましい。

【００１０】前記実施の形態においては、図２に示すよ
うに、環状板１４の断面は径方向に長辺を有する幅狭の
長方形であったが、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、近似流線形又は流線形の環状板１９、２０とするこ
ともできる。この場合は、環状板１９、２０の径方向長
さを多少長くしても、羽根板１２の間から吹き出す気流
が円滑に流れ、放出される風量の減少を抑えることがで
きる。なお、この遠心ファンの羽根車１０の製造にあっ
ては、環状板１４の径方向の幅を極めて短くしているの
で、全体を一つの分割金型を用いて射出成形を行うこと
も可能であるが、円形駆動板１１、複数の羽根板１２及
び円環板１３からなる羽根車本体を従来方法と同じ方法
で成形し、複数の環状板１４を別に成形して組み立てる
ことによって遠心ファンの羽根車１０を構成することも
できる。この場合、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
複数の環状板１４を所定のピッチで連結する３本以上の
複数本のリブ２１を設けた環状板１４の積層体２２を別
に製造し、最終工程で環状板１４の積層体２２を羽根車
本体に冷し嵌め及び／又は加熱嵌め等の技法を適用して
嵌入固定することもできる。また、別の製造方法として
は、羽根車本体の外周に僅少のテーパーを形成しておく
と共に、前記積層体２２の内側にも羽根車本体のテーパ
ーに符合するテーパーを設けて、積層体２２を羽根車本
体に一方から装着した後、これらを接合することも可能
であり、これらの方法を用いて更に比較的簡単に羽根車
１０を製造することができる。

【００１１】この実施の形態に係る遠心ファンの羽根車
１０を回転駆動すると、図１、図２に示すように、羽根
車１０の中央の空気流入口１６から空気が吸い込まれ、
羽根板１２間の径方向流路を通り、羽根車１０の外周か
ら放出されて、ケーシング１７の放出口２３から噴出さ
れる。羽根車１０は多翼のシロッコファンとなっている
ので、周方向に並べれらた羽根板１２の径方向外側から
排出される気流の疎密状態のピッチ（波長）が狭くなっ
てより平均化されるが、更に、周方向に並べられた複数
の羽根板１２の周囲には、複数の環状板１４が軸方向に
小間隔で設けられているので、羽根板１２の隙間から放
出される気流の疎密状態は更に緩和されてケーシング１
７の舌部１８との干渉騒音が減少する。ここで、環状板
１４は厚みが薄く、更には径方向に幅狭となっているの
で空気抵抗が小さく、発生する空気の風量及び風圧の減
少が極めて小さくて済む。

【００１２】前記実施の形態は、遠心ファンとして羽根
板が前進翼であるシロッコファンに適用した場合につい
て説明したが、羽根板が直線状の径向き翼であるラジア
ルファン（より好ましくは、多翼ラジアルファン）や、
羽根板が後退翼であるターボファンについても本発明は
適用される。

【００１３】

【実施例】続いて、本発明の遠心ファンの羽根車の作
用、効果を確認するために行った具体的実施例について
説明する。本発明の実施例に係る遠心ファンの羽根車１
０は、図１に示すように、各羽根板１２が前進翼のシロ
ッコファンからなって、周方向に並べられた７２枚の羽
根板１２によって形成される内側円の直径Ｄ１は５０ｍ
ｍ、外側円の直径Ｄ２は７０ｍｍで、その軸方向の幅Ｌ
は２０ｍｍであった。そして、環状板１４の厚みｔは
０．１５ｍｍ、径方向の幅ｗは０．８５ｍｍとなってい
る。このような構造となった羽根車１０を所定のケーシ
ング１７に収納したモータによって３０００ｒｐｍで回
転駆動した場合の遠心ファン（以下、遠心ファンＡとす
る）の発生騒音レベルと、同一条件で環状板１４のみを
除去した場合の遠心ファン（以下、遠心ファンＢとす
る）の発生騒音レベルとを比較すると、本発明の実施例
に係る遠心ファンＡの羽根車１０の方が遠心ファンＢよ
り騒音レベルが３〜３．５ｄＢ小さくなっていることが
確認された。また、風量の減少は１％程度であった。従
って、環状板１４を羽根板１２の外側に設けることによ
って、騒音レベルが下がることになり、特に、多翼遠心
ファンの羽根板の周囲に環状板を設けることによって従
来の遠心ファンより著しく低騒音の遠心ファンを提供で
きる。なお、前記遠心ファンＢは、同一大きさ及び同一
条件で運転した通常のシロッコファン（従って、多翼で
ない）に比較すると、騒音レベルが６〜７ｄＢ下がるの
で、本発明に係る羽根車１０を用いた遠心ファンＡは、
通常のシロッコファンに比較して約９〜１０．５ｄＢ発
生騒音が下がることになる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜６記載の遠心ファンの羽根車
においては、気流の発生は周方向に隙間を有して配置さ
れた複数の羽根板によってなされるので、従来型の遠心
ファンと同様に小型で大きな風量を得ることができる。
そして、複数の羽根板の外周部には放出される気流を軸
方向に区切る複数の整流素子を小間隔で配置しているの
で、これによって、各羽根板の間から放出される気流が
より均一化され、結果として、周方向に隣り合う羽根板
の中央部と周辺部の風速の差が小さくなって疎密が緩和
され、スクロール型のケーシングの舌部に気流が衝突す
ることによって生じる干渉騒音のレベルが小さくなり、
全体として低騒音の遠心ファンの羽根車を提供できる。
特に、請求項２記載の遠心ファンの羽根車においては、
整流素子は径方向に幅狭の環状板からなっているので、
整流素子の流体抵抗が小さくなり、周方向に隙間を有し
て配置される複数の羽根板を有する遠心ファンの特性を
そのまま生かすことができる。そして、整流素子が径方
向に幅狭の環状板からなっているので、製造が容易とな
る。請求項３記載の遠心ファンの羽根車においては、整
流素子は、軸方向に均等に配置されているので、隣り合
う羽根板の中央部と周辺部の風速の差をより均一に均す
ことができ、ケーシングの舌部によって発生する干渉騒
音のレベルを最小限にすることができる。

【００１５】請求項４記載の遠心ファンの羽根車におい
ては、整流素子が径方向にその断面が流線形又は近似流
線形となっているので、羽根板の外周に設けた整流素子
の風抵抗が小さくなって、複数の羽根板によって発生す
る気流に対する抵抗を最小限にすることができ、これに
よってより効率的な遠心ファンの羽根車となる。請求項
５記載の遠心ファンの羽根車においては、整流素子の取
付けピッチは、隣り合う複数の羽根板の外周部の間隔よ
り小さくなっているので、隣り合う羽根板の間で発生す
る気流をより小さく分割して整流及び風速の均等化を行
うことができ、これによって、より静かな遠心ファンの
羽根車となる。そして、請求項６記載の遠心ファンの羽
根車においては、遠心ファンは多数の羽根板が周方向に
均等配置された多翼型の遠心ファンであるので、基本的
に隣り合う羽根板の間から放出される気流の速度の周方
向の疎密のピッチが小さくなり、結果として放出口から
少し離れた位置における気流の速度差が減少する。そし
て、このような多翼型の遠心ファンの羽根板の外側に複
数の整流素子が設けられているので、全体として羽根車
の放出口から放出される気流が更に均等化されて羽根車
の放出口から少し離れた位置における気流の速度差が減
少して騒音レベルが低下し、更には、周方向に隙間を有
して配置された多数の羽根板の一端部は回転動力が伝達
される円形駆動板に固定され、羽根板の他端部側は円環
板に固定されているので、円環板の中央が空気流入口と
なって、効率的で構造も強固な遠心ファンの羽根車とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る遠心ファンの羽根
車及びそのケーシングの断面図である。

【図２】同遠心ファンの羽根車の一部省略断面図であ
る。

【図３】同遠心ファンの羽根車の部分拡大図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ他の実施の形態に係
る遠心ファンの羽根車の整流素子の部分断面図である。

【図５】同遠心ファンの羽根車の製造方法の説明図であ
って、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図６】従来例に係る遠心ファンの羽根板の動作説明図
である。

【図７】従来例に係る遠心ファンの動作説明図である。

【符号の説明】

１０ 遠心ファンの羽根車 １１ 円形駆動
板 １２ 羽根板 １３ 円環板 １４ 環状板（整流素子） １５ ビス孔 １６ 空気流入口 １７ ケーシン
グ １８ 舌部 １９ 環状板 ２０ 環状板 ２１ リブ ２２ 積層体 ２３ 放出口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に互いに隙間を有して配置された
   複数の羽根板を備える遠心ファンの羽根車において、 前記複数の羽根板の外周部に、該複数の羽根板から放出
   される気流を軸方向に区切ってその速度の均等化を行う
   複数の整流素子を小間隔で配置したことを特徴とする遠
   心ファンの羽根車。
2. 【請求項２】 前記整流素子は、径方向に幅狭の環状板
   からなることを特徴とする請求項１記載の遠心ファンの
   羽根車。
3. 【請求項３】 前記整流素子は、軸方向に均等に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心フ
   ァンの羽根車。
4. 【請求項４】 前記整流素子は、径方向にその断面が流
   線形又は近似流線形となっていることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の遠心ファンの羽根車。
5. 【請求項５】 前記整流素子の取付けピッチは、隣り合
   う前記複数の羽根板の外周部の間隔より小さくなってい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
   の遠心ファンの羽根車。
6. 【請求項６】 前記遠心ファンは多数の羽根板が周方向
   に均等配置された多翼型の遠心ファンであって、前記羽
   根板の軸方向一端部は、回転動力が伝達される円形駆動
   板に固定されていると共に、前記羽根板の軸方向他端部
   は前記円形駆動板と軸心を合わせて配置される円環板に
   固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載の遠心ファンの羽根車。