(57)【特許請求の範囲】
【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、-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３】
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 = 0.8δ２ 、 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４】
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、０．８６６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、-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６】
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 = 0.3δ１ 、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が決定されていることを特徴とする多翼遠心ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多翼遠心ファンの設計方法及び多翼遠心ファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラジアルファン、すなわち翼が径方向に差し向けられ、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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（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。
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明においては、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。
【０００６】
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。
【０００７】
また本発明においては、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、−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。
【０００８】
また本発明においては、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  ＝  ０．３δ１  、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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下に説明する。
〔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。
【００１０】
図４に示すように、多翼ラジアルファンの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・・・・・▲１▼
また、δ１  、δ２  、δ３  はそれぞれ、次式により与えられる。
δ１  ＝  ｛（２πｒ）／ｎ｝−ｔ・・・・・・▲２▼
δ２  ＝  （２πｒ）／ｎ・・・・・・・・・▲３▼
δ３  ＝    ２π（ｒ  ＋  Ｘ）／ｎ  ・・・・・・▲４▼
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▲１▼を無次元化する。
τ＝  ｂ／δ３  
＝  ｛  （δ３  −  ｃ  ）ｘ／Ｘ  ＋  ｃ｝／  δ３  ・・・・・▲５▼
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。
【００１１】
〔ＩＩ〕騒音計測実験
内外径比の異なる種々の多翼ラジアルファン用の羽根車について、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
▲１▼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。
【００１２】
【表１】
0003632789.tif 000002
【００１３】
▲２▼試供ケーシング
スクロール型ケーシングの高さは羽根車高さ＋７ｍｍ  とし、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。
【００１４】
〈２〉実験装置
▲１▼風量・静圧測定用実験装置
実験装置を図１４に示す。羽根車と羽根車を格納するス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。
【００１５】
▲２▼騒音測定用実験装置
実験装置を図１５に示す。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。
【００１６】
（２）実験
以下の手順で実験を行った。
▲１▼  外直径、翼枚数、翼厚が同一の複数の羽根車から成る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。
▲２▼    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。
【００１７】
ファンの騒音とファン吐出空気の風量との関係は、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。
【００１８】
▲３▼  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、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、▲１▼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。
【００１９】
【表２】
0003632789.tif 000003
【００２０】
▲４▼  ▲１▼で述べた１の羽根車に代えて、▲１▼で述べた１の羽根車群に属する他の１の羽根車を、▲１▼で述べた１のケーシングに格納して、▲２▼〜▲３▼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、▲１▼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。
▲５▼  ▲３▼〜▲４▼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、▲１▼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。▲５▼に至る一連の手順を以て１の実験とした。
▲６▼  ▲１▼〜▲５▼と同様にして、▲１▼で述べた１の羽根車群と▲１▼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。▲６▼の一連の手順を以て他の１の実験とした。
▲７▼  ▲６▼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。
【００２１】
【表３】
0003632789.tif 000004
【００２２】
（３）考察
〈１〉舌部干渉騒音と無次元値τとの相関
図４において、スクロールケーシングの舌部の位置で、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▲１▼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▲５▼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▲１▼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▲２▼〜▲４▼を計算し、次いで前式▲５▼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。
【００２３】
上記推論に基づいて、表３の各実験番号について、対応するケーシングの舌部隙間  Ｃｄ  を前式▲１▼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▲２▼〜▲４▼を計算し、次いで前式▲５▼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▲１▼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  
【００２４】
表３の各実験番号について、対応するケーシングの舌部隙間  Ｃｄ  を前式▲１▼の  ｘに代入し、前式▲１▼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▲２▼〜▲４▼を計算し、次いで前式▲５▼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
【００２５】
〈２〉舌部干渉騒音の卓越レベルの許容値
騒音測定には、通常、Ａ特性（０〜２０ｋＨＺ  ）、１／３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Ｏｖｅｒ  Ａｌｌ騒音値の差異との相関を図２０に示す。
【００２６】
【表４】
0003632789.tif 000005
【００２７】
表４、図２０から、少なくとも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。
【００２８】
〔ＩＩＩ〕設計指針
上記考察から、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として以下が導かれる。
−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。
【００２９】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明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▲１▼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。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したごとく、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、０．８６６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＜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、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/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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】多翼ラジアルファンの翼間流路から流出した空気流の周方向速度分布を示す図である。
【図２】多翼ラジアルファンの翼間流路から流出した空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。
【図３】ノズルから流出した２次元噴流の速度分布を示す図である。
【図４】多翼ラジアルファンの翼間流路から流出した空気流の半値幅を説明する図である。
【図５】騒音計測に供した羽根車の構成を示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図６】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図７】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図８】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図９】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図１０】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図１１】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図１２】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図１３】騒音計測に供したスクロール型ケーシングの平面図である。
【図１４】風量・静圧測定用実験装置の概要を示す図である。
【図１５】騒音測定用実験装置の概要を示す図である。
【図１６】流量係数φと、羽根車の流出角θとの関係を示す図である。
【図１７】羽根車から流出した後の空気流の流線の形状を示す図である。
【図１８】騒音計測によって得られた騒音のスペクトルの１例である。
【図１９】無次元数τと舌部干渉騒音の卓越レベルとの相関図である。
【図２０】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Ｏｖｅｒ  Ａｌｌ騒音値の差異との相関図である。
【図１】
0003632789.tif 000006
【図２】
0003632789.tif 000007
【図３】
0003632789.tif 000008
【図４】
0003632789.tif 000009
【図５】
0003632789.tif 000010
【図６】
0003632789.tif 000011
【図７】
0003632789.tif 000012
【図８】
0003632789.tif 000013
【図９】
0003632789.tif 000014
【図１０】
0003632789.tif 000015
【図１１】
0003632789.tif 000016
【図１２】
0003632789.tif 000017
【図１３】
0003632789.tif 000018
【図１４】
0003632789.tif 000019
【図１５】
0003632789.tif 000020
【図１６】
0003632789.tif 000021
【図１７】
0003632789.tif 000022
【図１８】
0003632789.tif 000023
【図１９】
0003632789.tif 000024
【図２０】
0003632789.tif 000025