JPH10311296A

JPH10311296A - 送風機

Info

Publication number: JPH10311296A
Application number: JP12371197A
Authority: JP
Inventors: Kiminobu Yamamoto; 公伸山本
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で高静圧、大風量を得て軸流羽根車また
は斜流羽根車の騒音を低減でき、サージング現象を抑制
できる騒音の低い送風機の提供を目的とする。【解決手段】複数枚の翼２が取り付けられた軸流羽根
車１の回転軸３を含む平面Ｓで切断される任意の翼断面
４の最も吸込側６に位置する点を頂点５とし、任意の翼
断面４における複数の頂点５を結ぶ曲線７が、翼２の前
縁部８またはその前縁部８と外周部９との交点１０か
ら、後縁部１１またはその後縁部１１と内周部１２との
交点１３まで通る軸流羽根車１で、翼２の負圧面１４の
外周端１６から正圧面１５までを、直線または略円弧状
２９に滑らかに削った形状の軸流羽根車１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、換気送風機器およ
び空気調和機器に使用される送風機において、特に高静
圧時での発生騒音を低減することを可能にし、軸流また
は斜流羽根車の使用範囲を広くすることを可能にした送
風機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、居住および非居住空間で使用され
る換気送風機器および空気調和機器に使用される送風機
は、静圧をあまり必要としない中低静圧で大風量の換気
送風機器および空気調和機器として使用され、これまで
種々の設計手法により低騒音の軸流羽根車や斜流羽根車
が設計されてきた。

【０００３】しかし、機器の小型化、機器性能の使用範
囲の拡大が求められ、静圧を必要とする高静圧で大風量
の換気送風機器および空気調和機器が必要となってきた
が、これまでの送風機では、高静圧時に騒音が急上昇
し、ファン効率も低く消費電力が大きいという問題があ
った。

【０００４】そこで運転時の騒音が低く、ファン効率の
良い軸流羽根車または斜流羽根車を用いた送風機が求め
られている。

【０００５】従来、この種の送風機は、図１９〜図２４
に示す構成が一般的であった。以下、その構成について
図を参照しながら説明する。

【０００６】図に示すように、軸流羽根車１０１または
斜流羽根車１４１の翼１０２の回転軸１０３を含む平面
Ｓ’で切断される翼１０２の半径方向の翼断面１０４
は、フラットまたはフラットに近い曲率の大きい略円弧
状１２９で、かつ任意の半径方向の翼断面１０４の遠心
方向１２４に外周端１１６と接する線分１２５が、外周
部１０９の前縁側１０８の一部または外周部１０９の全
体で、外周端１１６を通り回転軸１０３に垂直な平面
Ｔ’より吸込側１０６を向いており、また、軸流羽根車
１０１の翼１０２の内周部１１２から外周部１０９まで
の仕事量を一定とする自由渦、翼１０２の内周部１１２
から外周部１０９までの取付角Ｃθ’をほぼ一定とする
強制渦という流れ分布で設計され、原点Ｏ’を中心とす
る任意の直径ＤＤ’の円筒面で切断される翼１０２の周
方向断面１３０における中心線１３４は略円弧形状で周
方向断面１３０の翼弦長Ｌ’と反りＤ’で反り率Ｑ’
は、Ｑ’＝Ｄ’／Ｌ’で与えられ、外周部１０９より内
周部１１２の反り率Ｑ’が少しずつ大きくなる形状であ
り、また、外周部１０９より内周部１１２の取付角Ｃ
θ’が大きくなるかあるいは、取付角Ｃθ’が内周部１
１２から外周部１０９までほぼ一定であり、また、斜流
羽根車１４１の翼１０２の形状は、回転軸１０３の軸方
向に斜流羽根車１４１を投影したときに回転軸１０３に
垂直な平面に映し出される投影図において、回転軸１０
３を原点Ｏ’とし、翼１０２とハブ１１９と接する翼１
０２の内周部１１２と前縁部１０８の交点Ｉｈ’と原点
Ｏ’を結ぶ直線を直線Ｌ’とするとき、外周部１０９と
後縁部１１１の交点ＯＴ’が、回転方向１４２の反対側
に位置しており、また、斜流羽根車１４１の翼１０２の
前縁部１０８または後縁部１１１の形状は、半径方向に
直線または曲率の大きい略一円弧の形状をしている。

【０００７】上記構成において、機器の小型化、機器性
能の使用範囲の拡大をするために非常に高い静圧を必要
とし、小型で高静圧、大風量を得るためには、軸流羽根
車１０１または斜流羽根車１４１を高回転する必要があ
る。

【０００８】これにより翼１０２の１枚当たりの仕事量
も増大し、翼１０２の負圧面１１４の境界層の発達によ
り渦の発生も顕著になる。

【０００９】また、軸流羽根車１０１または斜流羽根車
１４１を用いた場合の翼１０２の回転軸１０３を含む平
面Ｓ’で切断される翼１０２の半径方向の翼断面１０４
は、フラットまたはフラットに近い曲率の大きい略円弧
状１２９で、かつ任意の半径方向の翼断面１０４の遠心
側１２６に外周端１１６と接する線分１２５が、外周部
１０９の前縁側１０８の一部または外周部１０９の全体
で、外周端１１６を通り回転軸１０３に垂直な平面より
吸込側１０６を向いており、軸流羽根車１０１または斜
流羽根車１４１の隣り合う翼１０２と翼１０２との間の
流路１１８の流れは、ハブ１１９とケーシング１２０の
境界層付近１２２では、主流１２１より小さく、翼１０
２の反りＤ’による遠心力も小さいので、圧力こう配１
３５により翼１０２の正圧面１１５から負圧面１１４に
向かう流れ１２３を生じ、一対の流路渦１２７を形成す
る。そして後縁部１１１付近では隣り合う流路１１８の
流路渦が接し、随伴渦を生じ、下流で巻き込んで一対の
大きな渦になり騒音が増大する。

【００１０】また、軸流羽根車１０１の翼１０２の半径
方向における翼断面１０４の形状は自由渦や強制渦とい
う流れ分布で設計され、外周部１０９より内周部１１２
の取付角Ｃθ’が大きくなるかあるいは、取付角Ｃθ’
が内周部１１２から外周部１０９までほぼ一定である。
これにより軸流羽根車１０１の作動時には外周部１０９
から内周部１１２へ圧力こう配１３５が生じる。また小
型で高静圧、大風量を得るために、軸流羽根車１０１の
高回転化による大きな遠心力がはたらき、翼１０２の負
圧面１１４の境界層内で内周部１１２から外周部１０９
に向かって強い二次流れ１３６が誘起される。しかし、
二次流れ１３６と軸流羽根車１０１の翼１０２の仕事に
よる圧力こう配１３５とのバランスが合う翼１０２の設
計（反り率Ｑ’、取付角Ｃθ’）がなされておらず、流
れに乱れが生じ騒音が上昇する。

【００１１】また、高静圧時には正圧面１１５と負圧面
１１４との圧力差が増大し、翼１０２の外周部１０９の
正圧面１１５から負圧面１１４にかけて戻り流れ１２８
が発生し、翼端渦の発生し騒音が上昇する。

【００１２】また、斜流羽根車１４１の翼１０２の形状
は、回転軸１０３の軸方向に斜流羽根車１４１を投影し
たときに回転軸１０３に垂直な平面に映し出される投影
図において、回転軸１０３を原点Ｏ’とし、翼１０２と
ハブ１１９と接する翼１０２の内周部１１２と前縁部１
０８の交点Ｉｈ’と原点Ｏ’を結ぶ直線を直線Ｌ’とす
るとき、外周部１０９と後縁部１１１の交点ＯＴ’が、
回転方向１４２の反対側に位置する形状をしている。つ
まり、内周部１１２から外周部１０９までの任意の周方
向断面１３０の回転方向１４２の位置の差が小さく、質
量をｍ、回転半径をｒ、角速度をωとしたとき遠心力ｆ
は、ｆ＝ｍ・ｒ・ω²で与えられ、回転数が上昇すると角
速度ωだけが大きくなるため、高回転時には低回転時よ
り矢印Ｆ’の方向に大きな遠心力がはたらき、この大き
な遠心力により、翼１０２の負圧面１１４の境界層内で
内周部１１２から外周部１０９に向かって二次流れ１４
３が誘起され、外周部１０９付近では低エネルギー流体
が集積する。よって負圧面１１４の外周部１０９付近で
乱れが生じ騒音が上昇する。

【００１３】また、二次流れ１４３により翼１０２の外
周部１０９の吸込側１０６付近で逆流１４４の発生を促
進し、サージング現象を引き起こす。サージング領域で
は斜流羽根車１４１の翼１０２の流れ場が不安定になり
変動を起こし、また斜流羽根車１４１の回転も不安定に
なり、騒音が急上昇すると共にファン効率も低下し、消
費電力も増大する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の送風
機では、小型で高静圧、大風量を得る際の軸流羽根車ま
たは斜流羽根車の高回転による騒音の上昇が非常に大き
く、また高静圧時でサージング現象の発生による騒音が
急上昇するという課題があり、小型で高静圧、大風量を
得ることができる軸流羽根車または斜流羽根車の騒音を
低減し、サージング現象の発生を最小限にするととも
に、低騒音の軸流羽根車の設計手法を確立することが要
求されている。

【００１５】本発明は従来の課題を解決するものであ
り、小型で高静圧、大風量を得ることができる軸流羽根
車または斜流羽根車の騒音を低減することができ、サー
ジング現象の発生を最小限にし、使用範囲を広くするこ
とができるとともに、その設計手法を確立した軸流羽根
車または斜流羽根車を有する送風機を提供することを目
的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の送風機は上記目
的を達成するために第１の手段は、複数枚の翼が取り付
けられた軸流羽根車の回転軸を含む平面で切断される任
意の翼断面の最も吸込側に位置する点を頂点とし、任意
の翼断面における複数の頂点を結ぶ曲線が、翼の前縁部
またはその前縁部と外周部との交点から、後縁部または
その後縁部と内周部との交点まで通る軸流羽根車で、翼
の負圧面の外周端から正圧面までを、直線または略円弧
状に滑らかに削った形状の軸流羽根車を有する送風機と
したものである。

【００１７】また第２の手段は、複数枚の翼が取り付け
られた軸流羽根車の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤ
の円筒面で翼を切断して、断面を２次元に展開してでき
る周方向断面で、翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を
通る直線である翼列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外
周部の周方向断面における取付角が、外周部より内周側
の任意の取付角Ｃθより大きな値をとり、かつ、周方向
断面における中心線は略円弧形状とし、周方向断面の翼
弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、Ｑ＝Ｄ／Ｌで与え、反り
率Ｑの最小値の周方向断面が、軸流羽根車の羽根径Ｄｔ
とハブ径Ｄｈとの差で表される翼幅ＢＤの内周部を基点
とする２０％から８０％に位置する軸流羽根車を有する
送風機としたものである。

【００１８】また第３の手段は、複数枚の翼が取り付け
られた軸流羽根車の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤ
の円筒面で翼を切断して、断面を２次元に展開してでき
る周方向断面で、翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を
通る直線である翼列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外
周部の周方向断面における外周部取付角Ｃθｔが、外周
部より内周側の任意の取付角Ｃθより大きな値をとり、
かつ、周方向断面における中心線は略円弧形状とし、周
方向断面の翼弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、Ｑ＝Ｄ／Ｌ
で与え、外周部の周方向断面における外周部反り率Ｑｔ
が、外周部より内周側の任意の反り率Ｑより大きな値の
翼の内周側にフラップを取り付けた軸流羽根車を有する
送風機としたものである。

【００１９】また第４の手段は、複数枚の翼が取り付け
られた斜流羽根車の回転軸の軸方向に斜流羽根車を投影
したときに回転軸に垂直な平面に映し出される投影図に
おいて、回転軸を原点Ｏとし、翼とハブと接する翼の内
周部と前縁部の交点Ｉｈと原点Ｏを結ぶ直線を直線Ｌと
するとき、外周部と後縁部の交点ＯＴが、回転方向側に
位置する翼の斜流羽根車を有する送風機としたものであ
る。

【００２０】また第５の手段は、複数枚の翼が取り付け
られた斜流羽根車の回転軸の軸方向に斜流羽根車を投影
したときに回転軸に垂直な平面に映し出される投影図に
おいて、回転軸を原点Ｏ、翼とハブと接する翼の内周部
を２等分する点をハブ円弧中心点ｈとして、原点Ｏとハ
ブ円弧中心点ｈを通る直線を直線Ｘ、原点Ｏと翼の前縁
部の任意の点ＩＰを結ぶ直線を直線Ｉ、直線Ｘと直線Ｉ
のなす角を前縁前進角Ａθｉとし、斜流羽根車の回転方
向を正方向とすると、点ＩＰが内周部と前縁部の交点Ｉ
ｈと、出口ハブ円弧ｈｏと前縁部の交点Ｉｈｏとの間で
前縁前進角Ａθｉは最小値をとり、かつ、交点Ｉｈｏよ
り外周側の前縁部は、回転方向側の隣り合う翼の後縁部
と同心円で形成する翼の斜流羽根車を有する送風機とし
たものである。

【００２１】そして本発明によれば、小型で高静圧、大
風量を得ることができる軸流羽根車または斜流羽根車の
騒音を低減することができ、サージング現象の発生を最
小限にし、使用範囲を広くすることができるとともに、
その設計手法を確立した軸流羽根車または斜流羽根車を
有する送風機が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、複数枚の翼が取り付け
られた軸流羽根車の回転軸を含む平面で切断される任意
の翼断面の最も吸込側に位置する点を頂点とし、任意の
前記翼断面における複数の頂点を結ぶ曲線が、前記翼の
前縁部またはその前縁部と外周部との交点から、後縁部
またはその後縁部と内周部との交点まで通る前記軸流羽
根車で、前記翼の負圧面の外周端から正圧面までを、直
線または略円弧状に滑らかに削った形状の前記軸流羽根
車を有する送風機としたものであり、小型で高静圧、大
風量を得ることができる軸流羽根車の騒音を低減するこ
とができ、サージング現象の発生を最小限にし、使用範
囲を広くすることができる。

【００２３】また、複数枚の翼が取り付けられた軸流羽
根車の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤの円筒面で翼
を切断して、断面を２次元に展開してできる周方向断面
で、翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を通る直線であ
る翼列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外周部の周方向
断面における外周部取付角Ｃθｔが、前記外周部より内
周側の任意の前記取付角Ｃθより大きな値をとり、か
つ、前記周方向断面における中心線は略円弧形状とし、
前記周方向断面の翼弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、Ｑ＝
Ｄ／Ｌで与え、前記反り率Ｑの最小値の前記周方向断面
が、前記軸流羽根車の羽根径Ｄｔとハブ径Ｄｈとの差で
表される翼幅ＢＤの内周部を基点とする２０％から８０
％に位置する前記軸流羽根車を有する送風機としたもの
であり、小型で高静圧、大風量を得ることができる軸流
羽根車の騒音を低減することができ、サージング現象の
発生を最小限にし、使用範囲を広くすることができる。

【００２４】また、複数枚の翼が取り付けられた軸流羽
根車の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤの円筒面で翼
を切断して、断面を２次元に展開してできる周方向断面
で、翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を通る直線であ
る翼列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外周部の周方向
断面における外周部取付角Ｃθｔが、前記外周部より内
周側の任意の前記取付角Ｃθより大きな値をとり、か
つ、前記周方向断面における中心線は略円弧形状とし、
前記周方向断面の翼弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、Ｑ＝
Ｄ／Ｌで与え、前記外周部の前記周方向断面における外
周部反り率Ｑｔが、前記外周部より内周側の任意の前記
反り率Ｑより大きな値の前記翼の後縁部の内周側にフラ
ップを取り付けた前記軸流羽根車を有する送風機とした
ものであり、小型で高静圧、大風量を得ることができる
軸流羽根車の騒音を低減することができ、サージング現
象の発生を最小限にし、使用範囲を広くすることができ
る。

【００２５】また、複数枚の翼が取り付けられた斜流羽
根車の回転軸の軸方向に前記斜流羽根車を投影したとき
に前記回転軸に垂直な平面に映し出される投影図におい
て、前記回転軸を原点Ｏとし、翼とハブと接する前記翼
の内周部と前縁部の交点Ｉｈと前記原点Ｏを結ぶ直線を
直線Ｌとするとき、外周部と後縁部の交点ＯＴが、回転
方向側に位置する前記翼の前記斜流羽根車を有する送風
機としたものであり、小型で高静圧、大風量を得ること
ができる斜流羽根車の騒音を低減することができ、サー
ジング現象の発生を最小限にし、使用範囲を広くするこ
とができる。

【００２６】また、複数枚の翼が取り付けられた斜流羽
根車の回転軸の軸方向に前記斜流羽根車を投影したとき
に前記回転軸に垂直な平面に映し出される投影図におい
て、前記回転軸を原点Ｏ、翼とハブと接する前記翼の内
周部を２等分する点をハブ円弧中心点ｈとして、前記原
点Ｏと前記ハブ円弧中心点ｈを通る直線を直線Ｘ、前記
原点Ｏと前記翼の前縁部の任意の点ＩＰを結ぶ直線を直
線Ｉ、前記直線Ｘと前記直線Ｉのなす角を前縁前進角Ａ
θｉとし、斜流羽根車の回転方向を正方向とすると、前
記点ＩＰが前記内周部と前記前縁部の交点Ｉｈと、出口
ハブ円弧ｈｏと前記前縁部の交点Ｉｈｏとの間で前記前
縁前進角Ａθｉは最小値をとり、かつ、前記交点Ｉｈｏ
より外周側の前記前縁部は、回転方向側の隣り合う翼の
後縁部と同心円で形成する前記翼の前記斜流羽根車を有
する送風機としたものであり、小型で高静圧、大風量を
得ることができる斜流羽根車の騒音を低減することがで
き、サージング現象の発生を最小限にし、使用範囲を広
くすることができる。

【００２７】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２８】

【実施例】

（実施例１）図１〜図５または図１５に示すように、複
数枚の翼２が取り付けられた軸流羽根車１の回転軸３を
含む平面Ｓで切断される任意の翼断面４の最も吸込側６
に位置する点を頂点５とし、任意の翼断面４における複
数の頂点５を結ぶ曲線７が、翼２の前縁部８またはその
前縁部８と外周部９との交点１０から、後縁部１１また
はその後縁部１１と内周部１２との交点１３まで通る軸
流羽根車１で、翼２の負圧面１４の外周端１６から正圧
面１５までを、直線または略円弧状２９に滑らかに削っ
た形状の軸流羽根車１を有する構成にされている。

【００２９】上記構成により、静圧、風量を得るために
電動機１７により軸流羽根車１が回転するとき、隣り合
う翼２と翼２との間の流路１８の流れは、ハブ１９とケ
ーシング２０の境界層付近２２では、主流２１より小さ
く、翼２の反りＤによる遠心力も小さいので、圧力こう
配により翼２の正圧面１５から負圧面１４に向かう流れ
２３を生じる。しかし、軸流羽根車１の翼２の前縁部８
と外周部９との交点１０、後縁部１１と内周部１２との
交点１３を含まない、回転軸３を含む平面Ｓで切断され
る任意の翼断面４において、最も吸込側６に位置する頂
点５が、翼断面４の外周部９または内周部１２に存在し
ない吸込側６に凸形状で、遠心方向２４に外周端１６で
接する線分２５が、外周部９の前縁側２６の一部または
外周部９の全体で、外周端１６を通り回転軸３に垂直な
平面Ｔより吐出側２７を向いているために流れ２３は、
翼断面４の外周部９または内周部１２で止められ、一対
の流路渦の形成を防ぐことができる。また、流路渦が形
成されにくいため随伴渦の形成を防ぐことができ、騒音
の低減が可能となる。また、正圧面１５と負圧面１４と
の圧力差により、翼２の外周部９の正圧面１５から負圧
面１４にかけて戻り流れ２８が発生しようとするが、回
転軸３を含む平面Ｓで切断される任意の翼断面４は、吸
込側６に凸形状であり、戻り流れ２８の発生を高静圧時
まで抑制でき、騒音の上昇を防ぐことができる。さらに
静圧を必要とする状態でも、翼２の負圧面１４の外周端
１６から正圧面１５まで直線または略円弧状２９に滑ら
かに削った形状であり、戻り流れ２８をスムースに流れ
翼端渦の発生を抑制できるため、騒音の増大を防ぐこと
ができる。

【００３０】ここで、比騒音レベルＫｓ(ｄＢ(Ａ))を、
Ｋｓ＝ＳＰＬ−１０・Ｌｏｇ((Ｐｓ＋Ｐｖ)²・Ｑ) のよう
に定義する。

【００３１】ＳＰＬ：騒音レベルＱ：風量Ｐｓ：静圧Ｐｖ：動圧図１５に示すように、軸流羽根車１の翼２の負圧面１４
の外周端１６から正圧面１５までの円弧の大きさを翼２
の厚みに近づけることで比騒音レベルＫｓが小さくなっ
ていることがわかる。

【００３２】なお、実施例１では送風機の羽根車を軸流
羽根車１としたが、斜流羽根車４１としても、同等の効
果を得ることができる。

【００３３】（実施例２）図１、図６、図７または図１
６に示すように、複数枚の翼２が取り付けられた軸流羽
根車１の回転軸３を中心とする任意の直径ＤＤの円筒面
で翼２を切断して、断面を２次元に展開してできる周方
向断面３０で、翼弦３１と、回転軸３と垂直で翼２の前
縁部８を通る直線である翼列線３２とのなす角を取付角
Ｃθとし、外周部９の周方向断面３０における取付角
が、外周部９より内周側３３の任意の取付角Ｃθより大
きな値をとり、かつ、周方向断面３０における中心線３
４は略円弧形状とし、周方向断面３０の翼弦長Ｌと反り
Ｄで反り率Ｑは、Ｑ＝Ｄ／Ｌで与え、反り率Ｑの最小値
の周方向断面３０が、軸流羽根車１の羽根径Ｄｔとハブ
径Ｄｈとの差で表される翼幅ＢＤの内周部１２を基点と
する２０％から８０％に位置する軸流羽根車１を有する
構成にされている。

【００３４】上記構成により、静圧、風量を得るために
電動機１７により軸流羽根車１が回転するとき、外周部
９の周方向断面３０における外周部取付角Ｃθｔが、外
周部９より内周側３３の任意の取付角Ｃθより大きな値
であるため、内周部１２より外周部９の取付角Ｃθによ
る仕事量が大きく、外周部９から内周部１２へ圧力こう
配３５が生じる。これにより、翼２の負圧面１４の境界
層内で内周部１２から外周部９に向かう遠心力による二
次流れ３６を止めることができ、外周部９での低エネル
ギー流体の集積を防ぎ、騒音を低減することができる。

【００３５】さらに、外周部反り率Ｑｔが、反り率Ｑの
最小値の周方向断面３０が、軸流羽根車１の羽根径Ｄｔ
とハブ径Ｄｈとの差で表される翼幅ＢＤの内周部１２を
基点とする２０％から８０％に位置している。メリジア
ン速度の大きい代表半径ＤＲ付近は、反り率Ｑが小さい
ため渦３７の幅３８も大きくならず、またメリジアン速
度の小さいため外周部９または内周部１２付近は反り率
Ｑを大きくしても渦３７の幅３８が大きくならず、翼全
体で効率良く仕事ができ、騒音の上昇を抑制できる。

【００３６】ここで、比騒音レベルＫｓ(ｄＢ(Ａ))を、
Ｋｓ＝ＳＰＬ−１０・Ｌｏｇ((Ｐｓ＋Ｐｖ)²・Ｑ) のよう
に定義する。

【００３７】ＳＰＬ：騒音レベルＱ：風量Ｐｓ：静圧Ｐｖ：動圧図１６に示すように、軸流羽根車１の翼２の外周部取付
角Ｃθｔが外周部９より内周側３３の任意の取付角Ｃθ
より大きな値の翼２において、反り率Ｑの最小値の周方
向断面３０が、翼幅ＢＤの内周部１２を基点とする２０
％から８０％の位置で比騒音レベルＫｓが小さくなって
いることがわかる。

【００３８】なお、実施例２では送風機の羽根車を軸流
羽根車１としたが、斜流羽根車４１としても、同等の効
果を得ることができる。

【００３９】（実施例３）図１、図７〜図１０または図
１７に示すように、複数枚の翼２が取り付けられた軸流
羽根車１の回転軸３を中心とする任意の直径ＤＤの円筒
面で翼２を切断して、断面を２次元に展開してできる周
方向断面３０で、翼弦３１と、回転軸３と垂直で翼２の
前縁部８を通る直線である翼列線３２とのなす角を取付
角Ｃθとし、外周部９の周方向断面３０における外周部
取付角Ｃθｔが、外周部９より内周側３３の任意の取付
角Ｃθより大きな値をとり、かつ、周方向断面３０にお
ける中心線３４は略円弧形状とし、周方向断面３０の翼
弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、Ｑ＝Ｄ／Ｌで与え、外周
部９の周方向断面３０における外周部反り率Ｑｔが、外
周部９より内周側３３の任意の反り率Ｑより大きな値の
翼２の後縁部１１の内周側３３にフラップ３９を取り付
けた軸流羽根車１を有する構成にされている。

【００４０】上記構成により、静圧、風量を得るために
電動機１７により軸流羽根車１が回転するとき、外周部
９の周方向断面３０における外周部取付角Ｃθｔが、外
周部９より内周側３３の任意の取付角Ｃθより大きな値
であるため、内周部１２より外周部９の取付角Ｃθによ
る仕事量が大きく、外周部９から内周部１２へ圧力こう
配３５が生じる。これにより、翼２の負圧面１４の境界
層内で内周部１２から外周部９に向かう遠心力による二
次流れ３６を止めることができ、外周部９での低エネル
ギー流体の集積を防ぎ、騒音を低減することができる。

【００４１】さらに、外周部反り率Ｑｔが外周部９より
内周側３３の任意の反り率Ｑより大きな値の翼２の後縁
部１１の内周側３３にフラップ３９を取り付けているた
め、翼２の内周側３３の仕事が大きくなり、戻り流れの
発生しやすい内周側３３の吐出部でも確実な吐出方向へ
の流れ４０を生み、回転が不安定になり騒音が急上昇し
ファン効率が低下するサージング現象を発生しにくく、
高静圧側へ移動できるために軸流羽根車１の使用領域を
増やすことができ、騒音を低くすることができる。

【００４２】ここで、比騒音レベルＫｓ(ｄＢ(Ａ))を、
Ｋｓ＝ＳＰＬ−１０・Ｌｏｇ((Ｐｓ＋Ｐｖ)²・Ｑ) のよう
に定義する。

【００４３】ＳＰＬ：騒音レベルＱ：風量Ｐｓ：静圧Ｐｖ：動圧図１７に示すように、軸流羽根車１の翼２の外周部取付
角Ｃθｔが外周部９より内周側３３の任意の取付角Ｃθ
より大きな値の翼２において、内周側３３にフラップ３
９を取り付けているため、比騒音レベルＫｓが小さくな
っていることがわかる。

【００４４】なお、内周部１２を基点とする翼幅ＢＤの
２０から４０％までのフラップ幅ＦＤの比騒音レベルＫ
ｓが最小であり、騒音低減の効果が大きい。

【００４５】また、実施例３では送風機の羽根車を軸流
羽根車１としたが、斜流羽根車４１としても、同等の効
果を得ることができる。

【００４６】（実施例４）図１１、図１２または図１８
に示すように、複数枚の翼２が取り付けられた斜流羽根
車４１の回転軸３の軸方向に斜流羽根車４１を投影した
ときに回転軸３に垂直な平面Ｕに映し出される投影図に
おいて、回転軸３を原点Ｏとし、翼２とハブ１９と接す
る翼２の内周部１２と前縁部８の交点Ｉｈと原点Ｏを結
ぶ直線を直線Ｍとするとき、外周部９と後縁部１１の交
点ＯＴが、回転方向４２側に位置する翼２の斜流羽根車
４１を有する構成にされている。

【００４７】上記構成により、静圧、風量を得るために
電動機１７により斜流羽根車４１が回転し、質量をｍ、
回転半径をｒ、角速度をωとしたとき遠心力ｆは、ｆ＝
ｍ・ｒ・ω²で与えられる。回転数が上昇すると角速度ω
だけが大きくなるため、高回転時には低回転時より矢印
Ｆの方向に大きな遠心力がはたらく。この大きな遠心力
により、翼２の負圧面１４の境界層内で内周部１２から
外周部９に向かって二次流れ３６が誘起される。しかし
斜流羽根車４１の翼２は、回転方向４２に大きく前進し
た形状であるため二次流れ３６は後縁部１１より放出す
ることができ、外周部９での低エネルギー流体の集積を
防ぎ、騒音を低減することができる。

【００４８】また、翼２の前縁部８は回転方向４２に大
きく前進した形状であるために、前縁部８の外周部９は
内周側３３の二次流れ３６の影響を受けることはないの
で、外周部９の吸込側６付近での逆流４４の発生も起こ
りにくい。よって、回転が不安定になり騒音が急上昇し
ファン効率が低下するサージング現象を発生しにくく、
高静圧側へ移動できるために斜流羽根車４１の使用領域
を増やすことができ、騒音の低減もできる。

【００４９】ここで、比騒音レベルＫｓ(ｄＢ(Ａ))を、
Ｋｓ＝ＳＰＬ−１０・Ｌｏｇ((Ｐｓ＋Ｐｖ)²・Ｑ) のよう
に定義する。

【００５０】ＳＰＬ：騒音レベルＱ：風量Ｐｓ：静圧Ｐｖ：動圧図１８に示すように、斜流羽根車４１の翼２は、回転方
向４２に大きく前進した形状であるため、比騒音レベル
Ｋｓが小さくなっていることがわかる。

【００５１】（実施例５）図１１、図１３または図１４
に示すように、複数枚の翼２が取り付けられた斜流羽根
車４１の回転軸３の軸方向に斜流羽根車４１を投影した
ときに回転軸３に垂直な平面Ｕに映し出される投影図に
おいて、回転軸３を原点Ｏ、翼２とハブ１９と接する翼
２の内周部１２を２等分する点をハブ円弧中心点ｈとし
て、原点Ｏとハブ円弧中心点ｈを通る直線を直線Ｘ、原
点Ｏと翼２の前縁部８の任意の点ＩＰを結ぶ直線を直線
Ｉ、直線Ｘと直線Ｉのなす角を前縁前進角Ａθｉとし、
斜流羽根車４１の回転方向４２を正方向とすると、点Ｉ
Ｐが内周部１２と前縁部８の交点Ｉｈｏと、出口ハブ円
弧ｈｏと前縁部８の交点Ｉｈｏとの間で前縁前進角Ａθ
ｉは最小値をとり、かつ、交点Ｉｈｏより外周側４３の
前縁部８は、回転方向４２側の隣り合う翼２の後縁部１
１と同心円で形成する翼２の斜流羽根車４１を有する構
成にされている。

【００５２】上記構成により、斜流羽根車４１の製造技
術または製造コストを考慮し、斜流羽根車４１の回転軸
３の軸方向に斜流羽根車４１を投影したときに回転軸３
に垂直な平面Ｕに映し出される投影図において、翼２と
隣り合う翼２が重ならず、翼面つまり翼２の任意の周方
向断面３０の翼弦長Ｌをできるだけ大きくした形状であ
り、静圧、風量を得るために電動機１７により斜流羽根
車４１が回転するとき、翼面上の流速が一定の翼弦長Ｌ
の異なる翼２において、翼２の反り率Ｑが等しければ翼
弦長Ｌを大きくとることで、翼面上の流れ４５は剥離し
にくいことより、騒音の発生を抑制できる。

【００５３】また、翼２の前縁部８は回転方向４２に前
進した形状であるために、前縁部８の外周部９は内周側
３３の二次流れ３６の影響を受けることはないので、外
周部９の吸込側６付近での逆流４４の発生も起こりにく
い。よって、回転が不安定になり騒音が急上昇しファン
効率が低下するサージング現象を発生しにくく、高静圧
側へ移動できるために斜流羽根車４１の使用領域を増や
すことができ、騒音の低減もできる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように実施例から明らかなよう
に、本発明によれば、小型で高静圧、大風量を得ること
ができる軸流羽根車１または斜流羽根車４１の騒音を低
減でき、サージング現象の発生を高静圧側へ移行すると
共に範囲を最小限でき、軸流羽根車１または斜流羽根車
４１の設計手法を確立した騒音の低い送風機を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１、実施例２および実施例３の
軸流羽根車を示す正面投影図

【図２】同要部側断面図

【図３】同要部断面図

【図４】同要部側面図

【図５】同要部断面図

【図６】同実施例２の軸流羽根車を示す要部投影図

【図７】同実施例２および実施例３の軸流羽根車を示す
要部断面図

【図８】同実施例３の軸流羽根車を示す要部投影図

【図９】同要部断面図

【図１０】同要部側面図

【図１１】同実施例４および実施例５の斜流羽根車を示
す側面投影図

【図１２】同要部投影図

【図１３】同実施例５の斜流羽根車を示す要部投影図

【図１４】同要部断面図

【図１５】同実施例１の外周部の円弧半径における比騒
音レベルＫｓを示す性能特性図

【図１６】同実施例２の反り率Ｑが最小値の翼断面の位
置における比騒音レベルＫｓを示す性能特性図

【図１７】同実施例３のフラップ幅ＦＤにおける比騒音
レベルＫｓを示す性能特性図

【図１８】同実施例４の直線Ｍから交点ＯＴと原点Ｏを
結ぶ線分との前進角における比騒音レベルＫｓを示す性
能特性図

【図１９】従来の軸流羽根車を示す正面投影図

【図２０】同要部側断面図

【図２１】同要部断面図

【図２２】同要部断面図

【図２３】同要部側面図

【図２４】同斜流羽根車を示す正面投影図

【符号の説明】

１軸流羽根車２翼３回転軸Ｓ平面４翼断面５頂点６吸込側７曲線８前縁部９外周部１０交点１１後縁部１２内周部１３交点１４負圧面１５正圧面１６外周端ＤＤ直径３０周方向断面３１翼弦３２翼列線３３内周側Ｃθ 取付角３４中心線Ｌ翼弦長Ｄｔ羽根径Ｄｈハブ径ＢＤ翼幅３９フラップ４１斜流羽根車Ｕ平面Ｏ原点Ｉｈ交点Ｍ直線ＯＴ交点４２回転方向Ｆ矢印４３外周側ｈハブ円弧中心点Ｘ直線ＩＰ点Ｉ直線Ａθｉ前縁前進角ｈｏ出口ハブ円弧Ｉｈｏ交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の翼が取り付けられた軸流羽根車
の回転軸を含む平面で切断される任意の翼断面の最も吸
込側に位置する点を頂点とし、任意の前記翼断面におけ
る複数の頂点を結ぶ曲線が、前記翼の前縁部またはその
前縁部と外周部との交点から、後縁部またはその後縁部
と内周部との交点まで通る前記軸流羽根車で、前記翼の
負圧面の外周端から正圧面までを、直線または略円弧状
に滑らかに削った形状の前記軸流羽根車を有する送風
機。
【請求項２】複数枚の翼が取り付けられた軸流羽根車
の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤの円筒面で翼を切
断して、断面を２次元に展開してできる周方向断面で、
翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を通る直線である翼
列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外周部の周方向断面
における外周部取付角Ｃθｔが、前記外周部より内周側
の任意の前記取付角Ｃθより大きな値をとり、かつ、前記周方向断面における中心線は略円弧形状と
し、前記周方向断面の翼弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、
Ｑ＝Ｄ／Ｌで与え、前記反り率Ｑの最小値の前記周方向
断面が、前記軸流羽根車の羽根径Ｄｔとハブ径Ｄｈとの
差で表される翼幅ＢＤの内周部を基点とする２０％から
８０％に位置する前記軸流羽根車を有する送風機。
【請求項３】複数枚の翼が取り付けられた軸流羽根車
の回転軸を中心とする任意の直径ＤＤの円筒面で翼を切
断して、断面を２次元に展開してできる周方向断面で、
翼弦と、回転軸と垂直で翼の前縁部を通る直線である翼
列線とのなす角を取付角Ｃθとし、外周部の周方向断面
における外周部取付角Ｃθｔが、前記外周部より内周側
の任意の前記取付角Ｃθより大きな値をとり、かつ、前記周方向断面における中心線は略円弧形状と
し、前記周方向断面の翼弦長Ｌと反りＤで反り率Ｑは、
Ｑ＝Ｄ／Ｌで与え、前記外周部の前記周方向断面におけ
る外周部反り率Ｑｔが、前記外周部より内周側の任意の
前記反り率Ｑより大きな値の前記翼の後縁部の内周側に
フラップを取り付けた前記軸流羽根車を有する送風機。
【請求項４】複数枚の翼が取り付けられた斜流羽根車
の回転軸の軸方向に前記斜流羽根車を投影したときに前
記回転軸に垂直な平面に映し出される投影図において、
前記回転軸を原点Ｏとし、翼とハブと接する前記翼の内
周部と前縁部の交点Ｉｈと前記原点Ｏを結ぶ直線を直線
Ｌとするとき、外周部と後縁部の交点ＯＴが、回転方向
側に位置する前記翼の前記斜流羽根車を有する送風機。
【請求項５】複数枚の翼が取り付けられた斜流羽根車
の回転軸の軸方向に前記斜流羽根車を投影したときに前
記回転軸に垂直な平面に映し出される投影図において、
前記回転軸を原点Ｏ、翼とハブと接する前記翼の内周部
を２等分する点をハブ円弧中心点ｈとして、前記原点Ｏ
と前記ハブ円弧中心点ｈを通る直線を直線Ｘ、前記原点
Ｏと前記翼の前縁部の任意の点ＩＰを結ぶ直線を直線
Ｉ、前記直線Ｘと前記直線Ｉのなす角を前縁前進角Ａθ
ｉとし、斜流羽根車の回転方向を正方向とすると、前記
点ＩＰが前記内周部と前記前縁部の交点Ｉｈと出口ハブ
円弧ｈｏと前記前縁部の交点Ｉｈｏとの間で前記前縁前
進角Ａθｉは最小値をとり、かつ、前記交点Ｉｈｏより
外周側の前記前縁部は、回転方向側の隣り合う翼の後縁
部と同心円で形成する前記翼の前記斜流羽根車を有する
送風機。