(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記薄板部の厚さδと、前記段差部の高さΔδとの比Δδ／δを、０．８≦Δδ／δ≦１．５としたことを特徴とする遠心式多翼ファン。
【請求項２】
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、
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ｈ／Ｈを、０．１≦ｈ／Ｈ≦０．２５としたことを特徴とする遠心式多翼ファン。
【発明の詳細な説明】
【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って漸減させ、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からなり、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】
【発明が解決しようとする課題】
【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いという問題があった。
【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、前記薄板部の厚さδと、前記段差部の高さΔδとの比Δδ／δを、０．８≦Δδ／δ≦１．５と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から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、−０.５ｄＢ以上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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にか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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、スクロールケーシング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、スクロールケーシング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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、スクロールケーシング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。
【００１６】
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、９ｂ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。
【００１７】
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いる。
【００１８】
また、翼４は、ディスク２に固定された端部から長さｈ、厚さδ＋Δδ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Δδだけ厚くし、湾曲凸面となっている負圧面９ｂ側に高くなって厚板部４ｂと薄板部４ａの境界となる段差部１１を形成する。
【００１９】
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の外周部から矢印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。
【００２０】
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って薄板部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。
【００２１】
また、実施の形態の遠心式多翼ファン１を、樹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っているので、軸方向に樹脂成型金型を抜くことができ、遠心式多翼ファン１は、樹脂射出成型による量産性に優れている。
【００２２】
次に、段差部１１の高さ（Δδ／δ）及び段差部形成位置（ｈ／Ｈ）と騒音との関係について説明する。段差部１１の高さΔδに関しては、高さが小さすぎれば剥離渦の抑制に効果が小さく、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（Δδ／δ）が存在する。
【００２３】
薄板部４ａの厚さδと段差部１１の高さΔδとの比Δδ／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６に示す。図６に示すように、０．４≦Δδ／δとすれば、騒音を低減させる効果があり、０.８≦Δδ／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。
【００２４】
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ｈ（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ｈ／Ｈ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７に示す。図７に示すように、ｈ／Ｈ≦０.５とすれば、騒音を低減させる効果があり、０．１≦ｈ／Ｈ≦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。
【００２５】
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＋Δδ）を内縁部８ａから外縁部８ｂまで一様の厚さとしているが、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】
【００２６】
以上のように、本発明にか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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】
【００２８】
１  遠心式多翼ファン
２  ディスク
３  回転軸
５  モータ
６  スクロールケーシング
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
Δδ  段差部の高さ
δ＋Δδ  厚板部の厚さ
Ｈ  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）
【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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