WO2007138673A1 - 遠心式多翼ファン - Google Patents

Abstract

　モータ５により回転駆動されるディスク２と、前記ディスク２の正面側が開口する円筒状の籠を形成するように、該ディスク２の外周部に周方向に多数配置された湾曲長方形板状の翼４と、を備え、回転により前記ディスク２の正面側の開口から回転軸方向に空気を吸込み、外周部の翼４間から空気を遠心方向に吹出す遠心式多翼ファン１において、前記翼４を、前記ディスクに近い厚板部４ｂと、前記厚板部４ｂよりも薄く前記ディスク２から遠い薄板部４ａとで構成し、湾曲凸面となっている前記翼４の負圧面９ａ、９ｂ側に、前記厚板部４ｂと薄板部４ａの境界となる段差部１１を形成した。

Description

明 細 書

遠心式多翼ファン

技術分野

[0001] 本発明は、換気装置、空調装置等に用いられる遠心式多翼ファンに関するもので ある。

背景技術

[0002] 従来の遠心式多翼ファンとして、中心部が一方に膨出した円盤状のディスクと、一 端が前記ディスクの膨出側面に固着され、前記ディスクの外周に等間隔で筒面状に 配列された多数の翼とからなる遠心式多翼ファンにおいて、前記各翼の翼型が、揚 力線付近の肉厚が前記ディスクへの付根部で大きく、前記ディスクから離れるに従つ て漸減させ、騒音を低減し、かつ、送風効率を良くしたものがある（例えば、特許文献 1参照)。

[0003] また、他の従来の遠心式多翼ファンとして、ディスクと多数の翼力 なり、各翼は、前 記ディスクにより回転軸を中心とする円周方向に沿って略放射状に配列した遠心式 多翼ファンを備え、前記ファンを回転させることにより遠心方向の空気流を発生させる 送風機において、前記各翼は、少なくとも内径側端部に、前記ディスク側の弦長が長 くなるようテーパを形成し、かつ該テーパの縁部に、型抜きが可能な角度で複数個の 切り込み、窪み、階段状の段差のいずれか一つを施し、空気流れの剥離あるいは乱 流渦の発生を抑え騒音を低減したものがある (例えば、特許文献 2参照)。

[0004] 特許文献 1 :特開昭 60— 156997号公報 (第 2頁、第 5図〜第 7図）

特許文献 2：特開 2001— 234888号公報 (第 3頁〜第 4頁、第 1図〜第 3図） 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかしながら、上記特許文献 1に記載された遠心式多翼ファンでは、翼の長さ方向 の肉厚の変化が緩やかであり、渦の剥離を抑制する空気流の乱れを発生させるよう な構造とはなっておらず、騒音の低減が十分でな 、と 、う問題があった。

[0006] また、上記特許文献 2に記載された遠心式多翼ファンでは、翼の内径側端部に施 した切込、窪み又は階段状の段差に、空気が流入するときに生じる流れの乱れにより 、剥離渦の発達を抑制して騒音を低減しているが、翼をテーパ状とする必要があり、 一般的な、テーパ形状を持たない翼には適用することができない。

[0007] 翼をテーパ形状に変更すると、翼の長さ方向位置によって翼断面の弦長が変わる ため、ストレート翼としたときに比べて、風量、静圧などの送風特性が変化してしまい、 同一の送風特性を得ようとすれば、駆動電動機の出力を変更しなければならず、開 発期間やコストの面で不利になるという問題があった。

[0008] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ストレート翼の送風特性を変えず に騒音を低減させることができる遠心式多翼ファンを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータにより回転駆動 されるディスクと、前記ディスクの正面側が開口する円筒状の籠を形成するように、該 ディスクの外周部に周方向に多数配置された湾曲長方形板状の翼と、を備え、回転 により前記ディスクの正面側の開口から回転軸方向に空気を吸込み、外周部の翼間 力も空気を遠心方向に吹出す遠心式多翼ファンにおいて、前記翼を、前記ディスク に近い厚板部と、前記厚板部よりも薄く前記ディスク力 遠い薄板部とで構成し、湾 曲凸面となっている前記翼の負圧面側に、前記厚板部と薄板部の境界となる段差部 を形成したことを特徴とする。

発明の効果

[0010] この発明によれば、翼の長さ方向位置によって翼断面の弦長を変えずに、翼の負 圧面側に形成された段差部力 局所的に発生する空気の乱れにより、剥離渦の発 達を抑制し、送風特性を変えずに騒音を低減させた遠心式多翼ファンが得られる、と いう効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は、本発明にかかる遠心式多翼ファンを装備した送風機の縦断面図である [図 2]図 2は、本発明にかかる遠心式多翼ファンの実施の形態を示す縦断面図である [図 3]図 3は、本発明にかかる遠心式多翼ファンの翼の実施の形態を示す斜視図で ある。

[図 4]図 4は、実施の形態の翼の厚板部の横断面図である。

[図 5]図 5は、実施の形態の翼の薄板部の横断面図である。

[図 6]図 6は、翼の段差部の高さと騒音との関係を示す図である。

[図 7]図 7は、翼の厚板部の長さと騒音との関係を示す図である。

符号の説明

1 遠心式多翼ファン

2 ディスク

3 回転軸

5 モータ

6 スクローノレケーシング

6a 空気吸込口

6b 空気吹出口

7 リング

4 翼

4a 薄板部

4b 厚板部

8a 内縁部

8b 外縁部

9a, 9b 負圧面

10 圧力面

11 段差部

20 送風機

A, B, C 空気の流れ

D ファン回転方向

δ 薄板部の厚さ

Δ δ 段差部の高さ δ + Δ δ 厚板部の厚さ

Η 翼の有効長

h 厚板部の長さ (ディスクから段差部までの距離）

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下に、本発明に力かる遠心式多翼ファンの実施の形態を図面に基づいて詳細に 説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[0014] 実施の形態

図 1は、本発明にかかる遠心式多翼ファンを装備した送風機の縦断面図であり、図 2は、本発明にかかる遠心式多翼ファンの実施の形態を示す縦断面図であり、図 3は 、本発明にかかる遠心式多翼ファンの翼の実施の形態を示す斜視図であり、図 4は、 実施の形態の翼の厚板部の横断面図であり、図 5は、実施の形態の翼の薄板部の 横断面図であり、図 6は、翼の段差部の高さと騒音との関係を示す図であり、図 7は、 翼の厚板部の長さと騒音との関係を示す図である。

[0015] 図 1に示すように、実施の形態の送風機 20は、正面に円形の空気吸込口 6aが形 成され外周部に空気吹出口 6bが形成されたスクロールケーシング 6と、スクロールケ 一シング 6内に空気吸込口 6aに対向して配置された遠心式多翼ファン 1と、スクロー ルケ一シング 6に取付けられ、遠心式多翼ファン 1を回転駆動するモータ 5とを備えて いる。

[0016] 図 1及び図 2に示すように、遠心式多翼ファン 1は、モータ 5の回転軸 3に取付けら れて回転駆動されるディスク 2と、厚板部 4bの端部がディスク 2に固定され、ディスク 2 の正面側が開口する円筒状の籠を形成するように、ディスク 2の外周部に周方向に 等間隔に配置された多数の湾曲長方形板状の翼 4とを備えている。翼 4の先端外周 部にはリング 7が取付けられ、翼 4の先端部は、リング 7により周方向に等間隔に固定 されている。

[0017] モータ 5を駆動してファン 1を回転させると、図 1の矢印 Aで示すように、スクロールケ 一シング 6の空気吸込口 6aから吸込まれ、ディスク 2の正面側の開口から回転軸 3方 向に吸込まれた空気は、矢印 B、 Bで示すように、ファン 1の翼 4の圧力面 10 (図 4及 び図 5参照）により速度と圧力が付与され、ファン 1の外周部の翼 4間から遠心方向に 吹出してスクロールケーシング 6の外周流路に流入し、外周流路で運動エネルギー を静圧へ回収しながら、矢印 Cで示すように空気吹出口 6bから吹出される。

[0018] このとき、翼 4のファン回転方向（図 3〜図 5の矢印 D方向）と反対側の負圧面 9a、 9 b側には、負圧面 9a、 9bに沿って翼 4の軸方向（長さ方向）に広がる空気の剥離渦が 生じ、この剥離渦がファン 1の広帯域騒音の原因となる。

[0019] 図 3〜図 5に示すように、翼 4は、圧力面 10が凹面となるように、一定の曲率半径で 湾曲させた、軸方向に長い有効長 Hの長方形板状に形成され、内縁部 8aは、半径 が板厚の 1/2の円弧状に形成され、外縁部 8bは、半径がディスク 2の半径と同一の 半径の円弧状に形成されて 、る。

[0020] また、翼 4は、ディスク 2に固定された端部力 長さ h、厚さ δ + Δ δに形成された厚 板部 4bと、長さ H— h、厚さ δに形成されたディスク 2から遠い薄板部 4aとで構成され ている。図 3及び図 4に示すように、厚板部 4bの厚さを、薄板部 4aに対して負圧面 9b 側に Δ δだけ厚くし、湾曲凸面となっている負圧面 9b側に高くなつて厚板部 4bと薄 板部 4aの境界となる段差部 11を形成する。

[0021] 次に、上記のように構成した実施の形態の遠心式多翼ファン 1の作用について説 明する。ファン 1を矢印 D方向に回転させると、図 1の矢印 Aで示すように、スクロール ケーシング 6の空気吸込口 6aから吸込まれてファン 1の正面の開口から軸方向に流 入した空気は、回転するファン 1の翼 4により、矢印 Bで示すように速度と圧力が付与 され、ファン 1の外周部力も矢印 Cで示すように空気吹出口 6bへ吹出される。その際 、段差部 11近傍を空気が通過するときに、段差部 11近傍の空気流中に局所的な乱 れが発生し、その空気の乱れにより剥離渦の発達を抑制し、騒音を低減する。

[0022] 厚板部 4b側の圧力面 10と、薄板部 4a側の圧力面 10とは連続していて同一の形状 であり、弦長も同一であるので、実施の形態の遠心式多翼ファン 1の送風性能は、段 差部 11を設けずに全長に亘つて薄板部 4aの横断面形状を有するファンと同一となり 、風量、静圧等の送風特性が変わらないので、モータ 5の仕様を変更する必要もなく 、製品の開発期間やコストの面で有利となる。また、翼 4の根元側の横断面積を大き くしているので、翼 4のディスク 2への取付強度が増すという効果がある。

[0023] また、実施の形態の遠心式多翼ファン 1を、榭脂射出成型により成形する場合には 、翼 4の横断面形状が、ディスク 2から軸方向に遠い方が小さくなつているので、軸方 向に榭脂成型金型を抜くことができ、遠心式多翼ファン 1は、榭脂射出成型による量 産性に優れている。

[0024] 次に、段差部 11の高さ（Δ δ / δ )及び段差部形成位置 (hZH)と騒音との関係 について説明する。段差部 11の高さ Δ δに関しては、高さが小さすぎれば剥離渦の 抑制に効果力 、さぐ高さが大きすぎれば段差部 11から発生する空気の乱れにより 騒音が発生するため、騒音を低減させる最適な高さ（ Δ δ Ζ δ )が存在する。

[0025] 薄板部 4aの厚さ δと段差部 11の高さ Δ δとの比 Δ δ Ζ δをパラメータとして、翼 4 の全長に亘り横断面形状が薄板部 4aと同一となっている翼との騒音の差を図 5に示 す。図 5に示すように、 0. 4≤Δ δ / δとすれば、騒音を低減させる効果があり、 0.8 ≤Δ δ / δ≤ 1.5の範囲とすれば、—0.5dB以上の大きな騒音低減効果が得られる

[0026] 遠心式多翼ファン 1の翼 4、 4間の空気の流れは、ディスク 2に近いほど流れが速い 流速分布となるので、段差部 11のディスク 2からの距離 M図 2及び図 3参照）につい ても、最適な距離 hが存在する。段差部 11のディスク 2からの距離 hと翼 4の有効長 H の比 hZHをパラメータとして、翼 4の全長に亘り横断面形状が薄板部 4aと同一となつ ている翼との騒音の差を図 6に示す。図 6に示すように、 hZH≤ 0.5とすれば、騒音 を低減させる効果があり、 0. l≤hZH≤0.25の範囲とすれば、— 0.5dB以上の大き な騒音低減効果が得られる。

[0027] 以上説明した実施の形態の遠心式多翼ファン 1では、翼 4の厚さ（ δ又は δ + Δ δ )を内縁部 8aから外縁部 8bまで一様の厚さとしている力 翼 4の厚さは、一様の厚さ でなくてもよい。

産業上の利用可能性

[0028] 以上のように、本発明に力かる遠心式多翼ファンは、静粛性が要求される住宅、学 校、病院、事務所等に設置する換気装置、空調装置等のファンとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] モータにより回転駆動されるディスクと、

前記ディスクの正面側が開口する円筒状の籠を形成するように、該ディスクの外周 部に周方向に多数配置された湾曲長方形板状の翼と、

を備え、回転により前記ディスクの正面側の開口から回転軸方向に空気を吸込み、 外周部の翼間から空気を遠心方向に吹出す遠心式多翼ファンにおいて、

前記翼を、前記ディスクに近い厚板部と、前記厚板部よりも薄く前記ディスクから遠 い薄板部とで構成し、湾曲凸面となっている前記翼の負圧面側に、前記厚板部と薄 板部の境界となる段差部を形成したことを特徴とする遠心式多翼ファン。

[2] 前記薄板部の厚さ δと、前記段差部の高さ Δ δとの比 Δ δ Ζ δを、 0. 4≤ Δ δ Ζ

δとしたことを特徴とする請求項 1に記載の遠心式多翼ファン。

[3] 前記薄板部の厚さ δと、前記段差部の高さ Δ δとの比 Δ δ Ζ δを、 0. 8≤ Δ δ Ζ δ≤1. 5としたことを特徴とする請求項 1に記載の遠心式多翼ファン。

[4] 前記ディスクから前記段差部までの距離 hと、前記翼の有効長 Hとの比 hZHを、 h

ZH≤0. 5としたことを特徴とする請求項 1に記載の遠心式多翼ファン。

[5] 前記ディスクから前記段差部までの距離 hと、前記翼の有効長 Hとの比 hZHを、 0

. I≤h/H≤0. 25としたことを特徴とする請求項 1に記載の遠心式多翼ファン。