(57)【要約】【課題】  換気送風機器、空気調和機器等に使用される遠心ファンにおいて、大流量・低静圧域の動作点において、ブレード表面の剥離を抑制し、剥離に伴う全圧効率の低下及び、騒音の増大を抑制する遠心ファンを提供することを課題がある。【解決手段】  ブレード出口部１の一部または全部を、主板２側のブレード出口部が側板３側のブレード出口部１よりも回転方向に前進した状態で主板２側から側板３側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度β２を有することにより、全圧効率の向上及び騒音を抑制した遠心ファンが得られる。【選択図】  図１ 
2005036732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側に吸込口を形成するベルマウス状で、ファン内径と同等の内径を有するオリフィスと吐出口を有する渦巻き状のケーシング内部に、環状の側板と、この側板側に凸となる略円錐台形状の絞り部を有する主板によって挟むように取り付けられた複数のブレードを備え、ブレード出口部の一部または全部を、主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進した状態で前記主板側から前記側板側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度を有する遠心ファン。
【請求項２】
ブレードのひねりの開始位置と回転軸との距離：Ｘ、ファン内径：Ｄ１、ファン外径：Ｄ２がＤ１／２＜Ｘ≦Ｄ１／２＋０．９（Ｄ２−Ｄ１）／２、側板からの軸方向における、ひねりの開始位置：Ｙ、ブレード高さ：Ｈが０．２Ｈ＜Ｙ≦Ｈとなるように構成される請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
遠心ファンのブレードのひねり開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有する請求項１〜２のいずれかに記載の遠心ファン。
【請求項４】
主板の外径：Ｄ０、ブレードのひねりの開始位置と回転軸との距離：Ｘ、ファン内径：Ｄ１がＤ１＜Ｄ０＜２Ｘとなるように構成される請求項３に記載の遠心ファン。
【請求項５】
ブレードの内径が主板から側板に向かって大きくなるようなテーパ形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載の遠心ファン。
【請求項６】
ブレードの背側の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有する請求項１〜５のいずれかに記載の遠心ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気送風機器、空気調和機器、除湿器、加湿器、または空気清浄機に使用される遠心ファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の遠心ファンはブレードの入口角度、出口角度の異なる２種類のブレードを備えたものが知られている。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、この種の遠心ファンについて、図１０から図１５を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように片側にベルマウス状の吸込口１０１を形成し、ファン内径と同等の内径を有するオリフィス１０２と吐出口１０３を有する渦巻き状のケーシング１０４内部に、回転軸に垂直で平らな主板１０５と、この主板１０５の上方と下方に配設された複数のブレード１０６と、このブレードの両側端部にリング状の側板１０７と、主板１０５に上部ブレード１０６ａ側から下部ブレード１０６ｂ側に空気が流通するための通風穴１０８とを備え、上部ブレード１０６ａと下部ブレード１０６ｂのブレード入口角θ１、上部ブレード１０６ａと下部ブレード１０６ｂのブレード出口角θ２の両方が異なる形状を有する構成となっている。
【０００５】
上記構成により、シャフト１０９にモータ１１０から駆動力を与えて遠心ファン１１１を回転させることにより、吸込空気１１２は、オリフィス１０２の吸込口１０１を通過し、ブレード入口部１１３へ流入しブレード１０６間で昇圧され、ブレード出口部１１４から流出して更に渦巻き状のケーシング１０４を通る際に徐々に動圧が静圧に変換され、吐出口１０３へ吐出されることになる。そして、この遠心ファン１１１は、吐出口１０３に連結される吐出ダクトの長さによって、遠心ファン１１１に対する負荷（静圧）が変化し、大風量・低静圧域から小風量・高静圧域まで様々な動作点を有することとなる。
【特許文献１】特開２００１−２７１７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の遠心ファンでは、大流量・低静圧域の動作点では、主板に偏る主流範囲を側板側へ拡大するために主板の上部と下部にブレードの入口角、出口角の異なるブレードを配置する構成であったが、主流が通風穴を通って下部ブレードに流れるため、主流が通風穴を通過する際、主板との衝突、主流速度の増加が発生し、下部ブレードのブレード間での流速が早くなり、ブレード表面の剥離が発生しやすく、全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が主板側のブレードから側板側のブレードへ移行するが、上部ブレードの出口角度が主板側から側板側まで同一の場合、流出角度との差が大きくなり、ブレード出口部付近の剥離領域が拡大し、それに伴う騒音が発生しやすいという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大流量・低静圧域の動作点において、主板に偏る主流範囲を側板側へ拡大し、主板側のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減することができ、また小流量・高静圧域の動作点において、側板側のブレード出口部の出口角度と流出角度の差を小さくすることで、ブレード出口部の剥離領域を減少させ、それに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。
【０００８】
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流が主板側に偏って流れるため、主板側のブレード間の流速が早くなりブレード表面の剥離が発生しやすく全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が主板側のブレードから側板側のブレードへ移行するため、主板側のブレードの全周域において、ブレードから流出した流れが、主板の裏側に逆流し、よどんだ状態で滞留するので、主板側のブレードが有効な仕事をせず空力性能が低下する。
【０００９】
また、遠心ファンの製作に際し、ブレードの外径が主板の外径に比べ同等以下であると、型抜きが複雑となりコスト高になり、製作時間が掛かるという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大風量・低静圧域の動作点において、主板側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減する。ことができ、また、小流量・高静圧域の動作点において、主板側のブレードの仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファンを作成可能にすることができる遠心ファンを提供することを目的としている。
【００１１】
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流が吸込口から離れた領域に偏って流れるため、込口から離れた領域のブレード間の流速が早くなりブレード表面の剥離が発生しやすく全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が吸込口から離れた領域から吸込口に近い領域へ移行するが、ブレードの入口角度が主板側から側板側まで同一の場合、流入角度とブレードの入口角度との差が大きくなり、ブレード入口部での衝突および剥離現象とそれに伴う騒音が発生しやすいという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大流量・低静圧域の動作点において、ブレード入口部での衝突・剥離現象を軽減すると共に吸込口から離れた領域に偏る主流範囲を吸込口に近い領域まで拡大し、吸込口から離れた領域のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減することができ、また小流量・高静圧域の動作点において、吸込口に近い領域のブレード入口部の入口角度と流入角度の差を小さくすることで、ブレード入口部での衝突・剥離現象およびそれに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。
【００１３】
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流がブレード腹側の領域に偏って流れるため、ブレード背側での剥離が発生しやすく、全圧効率が低下し、乱流騒音騒音が発生するという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ブレード間において、ブレード腹側に偏る主流範囲をブレード背側領域まで拡大し、ブレード間の流れを均一にし剥離に伴う乱流騒音、および効率低下を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の遠心ファンは、上記目標を達成するためブレード出口部の一部または全部を、主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進した状態で前記主板側から前記側板側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば大流量・低静圧域の動作点において、主板に偏る主流範囲を側板側へ拡大し、主板側のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、側板側のブレード出口部の出口角度と流出角度の差を小さくすることで、ブレード出口部の剥離領域を減少させ、それに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンが得られる。
【００１７】
また、遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば大風量・低静圧域の動作点において、主板側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、主板側のブレードの仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファンを作成可能にすることができる。
【００１９】
また、ブレードの内径が主板から側板に向かって大きくなるようなテーパ形状を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば大流量・低静圧域の動作点において、ブレード入口部での衝突・剥離現象を軽減すると共に吸込口から離れた領域に偏る主流範囲を吸込口に近い領域まで拡大し、吸込口から離れた領域のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、吸込口に近い領域のブレード入口部の入口角度と流入角度の差を小さくすることで、ブレード入口部での衝突・剥離現象およびそれに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンが得られる。
【００２１】
また、ブレードの背側の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によればブレード間において、ブレード腹側に偏る主流範囲をブレード背側領域まで拡大し、ブレード間の流れを均一にし剥離に伴う乱流騒音、および効率低下を低減することができる遠心ファンが得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によればブレード出口部の一部または全部を、主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進した状態で前記主板側から前記側板側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度を有することによりブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上するとともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制するという効果のある遠心ファンを提供できる。
【００２４】
また、遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有する遠心ファンことによりブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上する。とともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制する。
【００２５】
また、短時間、低コストで遠心ファンを作成することができるという効果のある遠心ファンを提供できる。
【００２６】
また、ブレードの内径が主板から側板に向かって大きくなるようなテーパ形状を有することによりブレード入口部およびブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上するとともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制するという効果のある遠心ファンを提供できる。
【００２７】
また、ブレードの背側の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有することによりブレード背側での剥離・境界層発達を抑制し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上するとともにブレード背側からの剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制するという効果のある遠心ファンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
ブレード出口部の一部または全部を、主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進した状態で前記主板側から前記側板側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度を有するものであり、大風量・低静圧域において、主板側のブレード入口部に傾斜して流入する主流は、ブレード出口部が主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進しているので、ブレード間において径方向速度成分が増加し、ブレード出口部での有効仕事領域が拡大し、ブレード間の流速を相対的に低減でき、ブレード表面上の剥離および境界層発達を抑制できる。
【００２９】
また、小風量・高静圧域において、側板側のブレード出口部へ小さい流入角度で流出する主流に対してもブレードの出口角度を大きく設定できるので、流出角度に対する差異は少なくブレード出口部での剥離領域を低減できる。
【００３０】
遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有する遠心ファンものであり、大風量・低静圧域において、主板近傍の通風路が拡大され、主板側のブレードに流入しやすくなると共に流速が減速されるのでブレード入口部およびブレード表面での衝突、剥離現象とそれに伴う騒音発生の促進を防ぐことができる。
【００３１】
また、小風量・高静圧域において、主板の裏側に滞留するよどみを低減させることで、主板側のブレードの仕事量を増加させることができる。
【００３２】
また、ブレードのヒネリ部分に主板が無いため、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で遠心ファンを作成することができる。
【００３３】
ブレードの内径が主板から側板に向かって大きくなるようなテーパ形状を有するものであり、側板側の羽根内径および吸込オリフィスの内径が大きくなるので、特に大風量・低静圧域において、吸込オリフィスの吸込口を通過する際の軸方向流速が減速され、ブレード入口部に流入する際の径方向流れが促進され、主板側のブレードの有効仕事領域が側板側へ拡大される。
【００３４】
したがって、ブレード間の流速を相対的に低減でき、ブレード表面上の剥離および境界層発達をより抑制できる。
【００３５】
遠心ファンのブレードの背側の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有するものであり、ブレードの背側において、表面の多数の傷、または、多数の凹凸によって生じる微小な渦によって前記ブレード背側からの境界層の発達を抑制し、ブレードより剥離した流れを再付着させ、ブレード出口から放出される渦を最小限に抑えることができる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における遠心ファンおよびケーシングの側断面図、図２は遠心ファンのブレード形状の要部断面図と、空気の流れを示す図、図３（ａ）（ｂ）はブレードの諸元を示す図、図４および図５は本実施形態における性能特性図である。
【００３８】
なお、従来例（図１０〜図１２）と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００３９】
図１、図２において、ブレード出口部１の一部または全部を、主板２側のブレード出口部が側板３側のブレード出口部１よりも回転方向に前進した状態で主板２側から側板３側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度β２を有する。上記構成により、大流量・低静圧域の動作点において、主板２に偏る主流範囲４を側板３側へ拡大し、主板２側のブレード５におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに、小流量・高静圧域の動作点において、側板３側のブレード出口部１の出口角度β２と流出角度δの差を小さくすることで、ブレード出口１部の剥離領域を減少させ、それに伴う乱流騒音を低減することができるという作用を有する。
【００４０】
また、このブレード５の詳細な諸元を図３（ａ）（ｂ）により説明する。このブレード５のひねりの開始位置と回転軸との距離：Ｘ、ファン内径：Ｄ１、ファン外径：Ｄ２がＤ１／２＜Ｘ≦Ｄ１／２＋０．９（Ｄ２−Ｄ１）／２、軸方向ひねり開始位置の側板３からの距離：Ｙ、ブレード高さ：Ｈが０．２Ｈ＜Ｙ≦Ｈとなるように構成されている。
【００４１】
また、図４は本実施例と従来例の性能特性の比較を示している。本実施例において、風量−静圧特性の全領域に亘って騒音特性、全圧効率が改善されている。また、図５は０Ｐａ−４１０ｍ3／ｈ時の騒音の周波数分析の比較を示している。本実施例において、２０００Ｈｚ近傍の音圧レベルが大幅に低減している。
【００４２】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における遠心ファンおよびケーシングの側断面図、図７はブレードおよび主板の諸元を示す図である。
【００４３】
なお、従来例（図１０〜図１２）と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００４４】
図６、図７において、ブレード５のヒネリ開始点の位置と回転軸の距離：Ｘと、同等以下の外径：Ｄ０の主板２を有し、ブレード５の主板２側は主板２の反側板側端面６まで有する。
【００４５】
上記の構成により、大風量・低静圧域の動作点において、主板２側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、主板２側のブレード５の仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファン７を作成可能にすることができる。
【００４６】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における遠心ファンとケーシングの側断面を示す図である。
【００４７】
なお、従来例（図１０〜図１２）同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００４８】
図８において、ブレード５の内径が主板２から側板３に向かって大きくなるようなテーパ形状８を有するものであり、側板３側のファン内径Ｄ１およびオリフィス１０２の内径が大きくなるので、特に大風量・低静圧域において、オリフィス１０２を通過する際の軸方向流速が減速され、ブレード入口部９に流入する際の径方向流れが促進され、主板２側のブレード５の有効仕事領域が側板２側へ拡大される。したがって、ブレード間の流速を相対的に低減でき、ブレード表面上の剥離および境界層発達をより抑制できるという作用を有する。
【００４９】
（実施の形態４）
図９はブレードの背側表面の状態を示す図である。
【００５０】
図９において、ブレード５の背側１０の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有するものである。上記構成により、ブレード間において、ブレード５の腹側１１に偏る主流範囲をブレード５の背側１０領域まで拡大し、ブレード間の流れを均一にし剥離に伴う乱流騒音、および効率低下を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる遠心ファンは、ブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上するとともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制し、ブレード背側からの剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制するという効果を有し、換気送風機器、空気調和機器、除湿器、加湿器、または空気清浄機等に使用される遠心ファンとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１の遠心ファンおよびケーシングの側断面図
【図２】同遠心ファンのブレード形状の要部断面図
【図３】（ａ）同遠心ファンのブレード諸元を示す説明要部断面図（ｂ）同ブレード諸元を示す説明要部側断面図
【図４】同遠心ファンの性能特性図
【図５】同遠心ファンの性能特性図
【図６】本発明の実施形態２の遠心ファンおよびケーシングの側断面図
【図７】同遠心ファンのブレードおよび主板の諸元を示す説明要部側断面図
【図８】本発明の実施形態３の遠心ファンおよびケーシングの側断面図
【図９】本発明の実施形態４のブレードの背側表面の図
【図１０】従来例の遠心ファンおよびケーシングの側断面図
【図１１】同要部断面図
【図１２】同要部上面図
【符号の説明】
【００５３】
１        ブレード出口部
２        主板
３        側板
４        主流範囲
５        ブレード
６        反側板側端面
７        遠心ファン
８        テーパ形状
９        ブレード入口部
１０      ブレード背側
β１      入口角度
β２      出口角度
δ        流出角度
Ｄ１      ファン内径
Ｄ２      ファン外径
Ｘ        ひねりの開始位置と回転軸との距離
Ｈ        ブレード高さ
Ｙ        軸方向ひねり開始位置の側板からの距離
１０１    吸込口
１０２    オリフィス
１０３    吐出口
１０４    ケーシング
１０５    主板
１０６    ブレード
１０６ａ  上部ブレード
１０６ｂ  下部ブレード
１０７    側板
１０８    通風穴
θ１      入口角度
１０９    シャフト
θ２      出口角度
１１０    モータ
１１１    遠心ファン
【図１】
2005036732.tif 000003
【図２】
2005036732.tif 000004
【図３】
2005036732.tif 000005
【図４】
2005036732.tif 000006
【図５】
2005036732.tif 000007
【図６】
2005036732.tif 000008
【図７】
2005036732.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005036732.tif 000011
【図１０】
2005036732.tif 000012
【図１１】
2005036732.tif 000013
【図１２】
2005036732.tif 000014