(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ケーシング内部に、羽根車とその後流側にモータ及びモータの保持と風の整流を目的とした整流翼からなる構造の軸流ファンにおいて、羽根車を回転軸方向から見て、回転軸中心を原点Ｏとし、羽根の回転方向側端面である前縁部と羽根車外周との交点をＰｔ、回転軸外周と前縁部との交点をＰｂとし、さらに直線Ｏ−Ｐｔと直線Ｏ−Ｐｂのなす角度をθｐとし、羽根の回転方向の反対側端面である後縁部と羽根車外周部との交点をＱｔ、回転軸外周と後縁部との交点をＱｂとし、さらに直線Ｏ−Ｑｔと直線Ｏ−Ｑｂのなす角度をθｑとした場合、θｐの値をθｑの値よりも大きくし、軸方向から見た羽根表面の流れが、回転方向だけでなく外周方向に向かっているとき、さらに点Ｑｔを通る流れと前縁との交点をＰｓ、点Ｐｂを通る流れと後縁との交点をＱｓとした場合、（面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積）と（面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積）＋（面Ｑｓ−Ｐｂ−Ｑｂの面積）の比が最大となるようにθｐとθｑを定義し、羽根車の外径を１００ｍｍ以下に形成すると共に、θｐを３５度から４５度、θｑを１５度から２５度に設定して成ることを特徴とする軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、毛髪乾燥用ドライヤー等に用いられる軸流ファンに関するものであり、特に軸流ファンの低騒音化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より軸流ファンにおいて、羽根車から発生する騒音を低減するために、特公平５−１４１１８号公報等に見られるように羽根車の羽根を回転方向に前進させる手法が取られてきた。
これらの軸流ファンにおいて、羽根車の羽根を回転方向に前進させることが騒音低減できる理由を図８、図９に基づいて詳述する。１１は羽根車の羽根、１１ｔは羽根外周部、１１ｐは羽根前縁部、１１ｑは羽根後縁部、６は羽根１１を取付けるための回転軸としてのボス部である。
【０００３】
ここで、軸流ファンの騒音の主な原因となる翼端渦の発生メカニズムについて説明すると軸流ファンにおける流れ２０（図８、図９中矢印）は軸方向から見た場合、羽根車後流部の抵抗物のため、羽根１１面上を回転軸と同心円でなく外周方向に向くようになる。そのため、図８、図９中においてクロスハッチングに示される領域Ａの流れが羽根外周部１１ｔから漏れることになり、この漏れた流れが翼端渦２１となって後流に流れて騒音の原因となる。
【０００４】
図８において羽根が前進していない場合、領域Ａの流れが翼端渦２１になる。しかし、図９のように羽根１１を回転方向に前進させることにより領域Ａが小さくなることが分かる。つまり、羽根１１を回転方向に前進させることにより翼端渦２１の発生を少なくし、騒音を低減していると言える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転軸付近において流れ２０が外周部に向いている場合、図８、図９において破線のクロスハッチングにて示される領域Ｂの低流量域が発生しており、この領域Ｂと、図８、図９においてハッチングにて示される領域Ｃとの間には流量差による乱れ２２が存在して騒音発生の原因となる。
【０００６】
この様に後縁部と前縁部とを同じように前進させた場合、領域Ａが減少すると同時に領域Ｂが増加することになり翼端渦２１の発生は減少するが、領域Ｂと領域Ｃの流量差による乱れ２２が増加する欠点も持っている。
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくし流量差による流れの乱れを抑えて低騒音の軸流ファンを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、円筒形ケーシング内部に、羽根車とその後流側にモータ及びモータの保持と風の整流を目的とした整流翼からなる構造の軸流ファンにおいて、羽根車を回転軸方向から見て、回転軸中心を原点Ｏとし、羽根の回転方向側端面である前縁部と羽根車外周との交点をＰｔ、回転軸外周と前縁部との交点をＰｂとし、さらに直線Ｏ−Ｐｔと直線Ｏ−Ｐｂのなす角度をθｐとし、羽根の回転方向の反対側端面である後縁部と羽根車外周部との交点をＱｔ、回転軸外周と後縁部との交点をＱｂとし、さらに直線Ｏ−Ｑｔと直線Ｏ−Ｑｂのなす角度をθｑとした場合、θｐの値をθｑの値よりも大きくし、軸方向から見た羽根表面の流れが、回転方向だけでなく外周方向に向かっているとき、さらに点Ｑｔを通る流れと前縁との交点をＰｓ、点Ｐｂを通る流れと後縁との交点をＱｓとした場合、（面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積）と（面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積）＋（面Ｑｓ−Ｐｂ−Ｑｂの面積）の比が最大となるようにθｐとθｑを定義し、羽根車の外径を１００ｍｍ以下に形成すると共に、θｐを３５度から４５度、θｑを１５度から２５度に設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
しかして、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくして流量差による流れの乱れを抑えることができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図示された実施例に基づいて詳述する。
図３に示される軸流ファンは、円筒形のケーシング１内部に羽根車２と羽根車駆動用のモータ３、モータ３の固定と風の整流を目的とした整流翼４を配置してある。この構造において羽根車２の回転によりケーシング１内に風を発生させるようになっている。この羽根車２は、図２に示されるように羽根１１とそれを固定する回転軸としてのボス部６から形成されている。
【００１１】
羽根車２を回転軸方向から見た図１において、回転軸中心を原点Ｏとし、羽根１１の回転方向側端面である前縁部１１ｐと羽根車外周１１ｔとの交点をＰｔ、回転軸外周１１ｂと前縁部１１ｐとの交点をＰｂとし、さらに直線Ｏ−Ｐｔと直線Ｏ−Ｐｂのなす角度をθｐとし、また、回転方向反対側端面である後縁部１１ｑと羽根車外周部１１ｔとの交点をＱｔ、ボス部外周１１ｂと後縁部１１ｑとの交点をＱｂとし、さらに、直線Ｏ−Ｑｔと直線Ｏ−Ｑｂのなす角度をθｑとする。
【００１２】
羽根１１表面の流れ２０は図１に示されるように円周に沿った流れではなく、後流の抵抗物のため外周方向に向いている。このとき、点Ｑｔを通る流れ２０ａと前縁部１１ｐとの交点をＰｓ、点Ｐｂを通る流れ２０ｂと後縁部１１ｑとの交点をＱｓとすると、面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの流れは羽根外周部１１ｔから流れ出し、翼端渦２１となって後流に流れる。その渦が騒音の原因となる。
【００１３】
また、ボス部６付近においては面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓに流れ込む風は少なく面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔとの流量に差ができて流れの乱れの原因となり騒音が発生する。つまり、面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔと面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの面積に対して面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積が大きいと騒音発生防止に有効であることが分かる。一般に面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積を小さくする手段として、羽根１１を全体を回転方向に前進する形状がとられる。このとき前進形状を示す図９と、前進していない図８を比較すると明らかなように羽根１１が前進すると面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積が減少することが分かる。しかし、逆に面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓは前進と共に増加し、そのために面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの減少による騒音減少効果を最大限いかせていない。
【００１４】
そこで、図１に示される本実施例ではθｐに対してθｑを小さくすることにより面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔに対する面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの増加の割合を少なくしている。
図７にθｐ＝θｑ及びθｐ＞θｑのときの面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの差が分かるように、２つの場合の羽根１１を重ねた状態を示す。
【００１５】
しかしながら、点Ｑｔを基準に小さくした場合、θｑを小さくしすぎると有効に仕事をする面である面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積まで狭くなる欠点がある。また、点Ｑｂを基準にθｑを小さくした場合、面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔは増加するが、面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔが増加してしまう欠点がある。
そのため（面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔ）の面積と（面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積）＋（面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの面積）の比が最大となるようにθｐとθｑを決定するのが最も良い。
【００１６】
流れ２０が図１のように羽根１１面上をきれいな円弧として流れている場合、面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積と面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔ＋面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの面積の比が最大となるのは、０．４θｐ＜θｑ＜０．６θｐの範囲であり、この範囲にてθｐ及びθｑを決めるのが良い。
本実施例の羽根車外径６０ｍｍ、採光効率点における騒音を、θｐ、θｑをパラメータにしたグラフを図４に示す。
【００１７】
θｐ＝θｑのとき３５度付近を最小値にして騒音が変化しているのが分かる。これは３５度付近までは（面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔ）の面積が減し翼端渦２１の発生の減少効果が、面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓの増加の乱れ２２による騒音増大要因よりも大きいためである。また、それ以上に前進角θｐ、θｑを大きくすると（面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓ）が大きくなる割合が大きく、逆に騒音が増加している。図５にθｐを一定にして、θｑのみ減らした場合の騒音を示す。θｐ＝４３度の時θｑが２０度前後にて騒音が最も小さくなる。θｐを３５度のままθｑを変化させた場合は、面Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓがそれほど大きくならないため、騒音の変化は小さい。
【００１８】
以上の結果から、小型の軸流ファンにおいて、θｐ＝３４度から４５度、θｑ＝１５度から２５度のとき最も騒音を小さくできる。
次に本発明を毛髪乾燥用のドライヤーに応用した実施例を図６に基づき示す。ヘアードライヤーの本体ハウジング３１は円筒形をしており、本体ハウジング３１の一端の開口部を吸い込み口３２、他端の開口部を吹き出し口３３とする。本体ハウジング３１内には羽根車２と羽根車２を駆動するモータ３と、モータ３の固定と風の整流を目的とした整流翼４を配置してある。羽根車２の後流にはヒータ３４を設置し、風を温風にする働きを持つ。本体ハウジング３１からは下方にハンドル３５を一体に垂下してある。
【００１９】
本実施例における羽根車２の外径は６０ｍｍ、本体ハウジング３１と羽根車２の外周部との間の隙間は１ｍｍ以下に設定してある。
上記構造のドライヤーを動作した場合、羽根車後流側にヒータ３４等の抵抗物があるため、羽根車２の羽根１１表面の流れは図１に示されるように外周方向に向く。そのため、羽根車外周部から翼端渦２１が発生し、ボス部６付近にては流量差が大きくなることによる騒音が大きくなる。
【００２０】
そのため、本実施例においては、吸い込み側軸方向から羽根車２を見た場合、図１に示すように回転方向に羽根１１が前進しており、前進角θｐ、θｑはそれぞれ４３度及び２０度に設定してある。それにより翼端渦２１の発生を少なくし、さらにボス部付近の低流量領域Ｐｂ−Ｑｂ−Ｑｓを小さくして乱れ２２を小さくできる。
【００２１】
上記構造のドライヤーにより、θｐ、θｑとも２０度の場合と比較して約３ｄＢ（Ａ）、θｐ、θｑとも４３度の場合と比較して約１．５ｄＢ（Ａ）騒音低減効果が見られる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、円筒形ケーシング内部に、羽根車とその後流側にモータ及びモータの保持と風の整流を目的とした整流翼からなる構造の軸流ファンにおいて、羽根車を回転軸方向から見て、回転軸中心を原点Ｏとし、羽根の回転方向側端面である前縁部と羽根車外周との交点をＰｔ、回転軸外周と前縁部との交点をＰｂとし、さらに直線Ｏ−Ｐｔと直線Ｏ−Ｐｂのなす角度をθｐとし、羽根の回転方向の反対側端面である後縁部と羽根車外周部との交点をＱｔ、回転軸外周と後縁部との交点をＱｂとし、さらに直線Ｏ−Ｑｔと直線Ｏ−Ｑｂのなす角度をθｑとした場合、θｐの値をθｑの値よりも大きくし、軸方向から見た羽根表面の流れが、回転方向だけでなく外周方向に向かっているとき、さらに点Ｑｔを通る流れと前縁との交点をＰｓ、点Ｐｂを通る流れと後縁との交点をＱｓとした場合、（面Ｐｓ−Ｐｂ−Ｑｓ−Ｑｔの面積）と（面Ｐｔ−Ｐｓ−Ｑｔの面積）＋（面Ｑｓ−Ｐｂ−Ｑｂの面積）の比が最大となるようにθｐとθｑを定義し、羽根車の外径を１００ｍｍ以下に形成すると共に、θｐを３５度から４５度、θｑを１５度から２５度に設定しているので、ファン外周部の翼端渦の発生を少なくするとともに、回転軸付近の低流量域を小さくし流量差による流れの乱れを抑えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の羽根車の軸方向正面図である。
【図２】同上の斜視図である。
【図３】同上の設置状態を示す断面図である。
【図４】前縁と後縁の前進角が同じ場合の前進角の変化による騒音変化を説明する説明図である。
【図５】前縁の前進角を一定にした場合の後縁の前進角による騒音の変化を説明する説明図である。
【図６】本発明の第２実施例の断面図である。
【図７】後縁の前進角が前縁の前進角と同じ場合と、後縁の前進角が前縁の前進角より小さい場合の比較を説明する説明図である。
【図８】従来例の前進していない羽根車の説明図である。
【図９】従来例の前縁と後縁を同じ角度前進した羽根車の説明図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  羽根車
３  モータ
４  整流翼
６  ボス部
１１  羽根
１１ｐ  羽根前縁部
１１ｔ  羽根外周部
１１ｑ  羽根後縁部
１１ｂ  回転軸外周
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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