JPS6255499A - 軸流フアン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は扇風機、換気扇、空気調和機の室外機冷却用送
風機等に用いられる軸流ファンに関する。

（ロ）従来の技術 従、来より軸流ファンは多くの機器及び分野で用いられ
ており、その空気力学的な性能が良好であることの外に
、空気力学的に発生する騒音についてもできる限り低く
することが要求されている。

しかしながら、この空力性能の向上騒音の低減を同時に
特に騒音の低減を効果的に行なえることのできる根本的
かつ普遍的な対策法がなかったために、従来研究者、設
計者は試行錯誤的に種々の対策を行なってきた。また風
洞を有する換気扇、機器冷却用送風機等においては風洞
形状を試行錯誤的に変えるなどの対策もなされてきた。

しかしながらこれらはいずれも効果は十分ではなく根本
的な対策法といえるものではなく、基本的には軸流ファ
ンの改良が望まれていた。

上記同様の観点に立脚してなされた発明としては特公昭
５０−３９２４１号公報及び特公昭５９−２２０８０号
公報に記載の軸流ファンがある。前者の公報に記載の軸
流ファンは性能を低下させることなく低騎音化が図れる
ように翼片の回転面に投影したときの前面形状を一定範
囲内に設定したものである。だが空気を受けるのは翼片
の面であり、翼片の前縁による風切音対策としては一つ
の方法であるが面にて空気を押す時に発生する音への対
策としては十分なものとはいえなかった。１１η記後者
公報の軸流ファンは翼片による空気抑圧時に発生する音
を低減性しめるために翼片を湾曲せしめる曲率を一定範
囲の部分で変化せしめる手段で行なっている。だが翼片
の曲率を変化せしめるため設計及び製作が難かしく金型
も複雑化するものであった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は翼片の曲率を一定として翼片の設計製作を容易
とすると共に性能を低下せしめることなり、騒音の低下
も図った軸流ファンを提供するものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、一定曲率にて湾曲汗しぬられた複数枚の翼片
をボス部外側に突設せしめた軸流ファンにおいて、翼片
とボス部との接続端と翼片の外縁端とを通ると共に回転
中心軸に直交する基準線に平行な仮想基準線は接続端と
外縁端とを通り、前記翼片の曲率中心軸に並行な翼片−
トの接線は前記基準線より反回転方向に遅れていると共
に、前記回転中心軸との排気側角度をほぼ７８度以上９
０度未満とする手段でもって問題点を解決するものであ
る。

（ホ）　作用 本発明は前述の手段の如く構成されたことでボス部後方
に向う分力を得られ、軸流ファン後方空間を有効に吸込
側より大きく使用でき、軸流ファンの負荷の低減と排気
抵抗の低下により軸流ファンと空気との接触をなめらか
なものとできる。

くべ）実施例 第１図は本発明軸流ファン（１）を用いた換気扇く２）
の使用状態の断面図、第２図は軸流ファン（１）の正面
図、第３図は第２図におけるＡ−〇−Ｐ−Ｆ−Ｒ点を通
る部分で切断した断面底面図、第４図は第２図における
Ａ−０−Ｐ−Ｑ−Ｂ点を通る部分で切断した断面底面図
、第５図は第２図におけるＡ−Ｆ−Ｒ点を結んだ延長上
より見た右側面図、第６図は軸流ファン（１）の翼片く
３）を第２図に示すＤ−Ｅ線にて切断した部分の断面図
、第７図は第２図に示した軸流ファン（１）と異なる形
状の翼片（３）を有する軸流ファンの正面図である。

前記換気扇く２）は室壁（Ｗ）に形成した開口に挿入装
着される枠体（４）と、該枠体（４）内に架設された支
持杆（５〉中央に装着される電動機（６）と、前記枠体
（４）の室外側開口に開閉自在に装着されるシルツタ一
体く７）と、前記電動機（６）の回転軸にスピンナ（８
）にて着脱自在に装着される軸流ファン（１）と、前記
枠体く４）の室内側開口に着脱自在に装着される前パネ
ル（９）とを備え工いる。

前記枠体（４）は板金を折曲接合して形成される。

前記前パネル（９〉は合成樹脂にて形成され、その弾性
を利用して前記枠体（４〉の鍔部に装着する。

前記前パネル（９〉には前記軸流ファン（１）の周囲を
被う風洞（１０〉を形成している。第１図に示す如く該
風洞（１０）の吸込側曲面の曲率をＮとし、最小内径を
Ｊとし、深きをＫとする。また前記前パネル（９）の前
面と軸流ファン（１〉の最前縁との寸法、いわゆる該軸
流ファン（１）の風洞り１０）内への沈み込み寸法をＬ
とする。

前記軸流ファン（１）は前記電動機（６）を被う如く回
転軸に装着されるカップ状ボス部（１１〉と、該ボス部
（１１）の外側面に突設せしめた？！数の翼片（３）と
を備えている０本実施例において前記翼片（３）は９０
度間隔で４枚形吠している。第１図に示す如く前記ボス
部（１１）の外径をＭとし、第２図に示す如く前記軸流
ファン（１）の外径をＳとし、第５図に示す如く前記軸
流ファン（１）の高さをｈとする。前記翼片（３）は一
定曲率ｒにて湾曲せしめられた曲板を扇状に切り取った
形状に形成きれ、前記ボス部（１１）と一体に合成樹脂
にて成型される。前記翼片く３）は第６図に示す如く曲
率ｒの中心Ｇ゛より開き角Ｈを最大とした一定曲率の曲
面にて形成きれる。これから説明する前記翼片（３）の
構成は第２図において左回転し、紙面に向う方向、第１
図において右から左に、第３図と第４区において上から
下に空気が送られる場合であり、前記翼片（３）の排気
側（室外に面する側）の面が不発明に基づき形成された
翼片〈３）となり、吸気側の面は翼片（３）の強度を得
るために必要な肉厚を盛った後におのずと形成された面
である。前記翼片（３）の肉厚は前記ボス部（１１）へ
の接続端から翼片（３）の外縁端に向い薄く形成してい
る。

前記翼片（３）に本発明を実施するに必要な基準線（Ｘ
）と接１ｇＩ（Ｙ）を設定し、本発明の必須の構成を説
明する。前記基準線（Ｘ）は前記軸流ファン（１）の回
転中心０を通る回転中心軸（Ｕ）と直交し、前記翼片（
３）のボス部（１１）との接続端上の一点と、外縁端上
の一点とを通る。前記接続端上の一点をＰとし、外縁端
上の一点をＱとする。前記点Ｐと点Ｑとは回転中心軸（
Ｕ）に直交する基準線（Ｘ）上にあり、前記軸流ファン
（１）の高さ方向に見た同一面内に位置することになる
。また前記基準線（Ｘ）に並行な線を仮想基準線（Ｘｎ
）とすると、該仮想基準線（Ｘｎ）は前記接続端上の点
Ｐｎを通ると同時に前記外縁端上の点Ｑｎを通る。たと
えば第２図に示す如く仮想基準線（Ｘｌ）と（Ｘｌ）は
前記接続端上の点Ｐｌ、Ｐ２及び前記外縁端上の点Ｑ１
．Ｑ２を通る。前記翼片（３）は前記仮想基準線（Ｘ　
ｎ）に対し、前記点Ｐｎを有きない点Ｑｎが前記翼片（
３）の回転方向に対し上手側と下手側にあるが、これは
前記翼片〈３〉のボス部〈１１）側を適宜形状に切欠し
たことによるものである。前記翼片（３）の切欠は前記
軸流ファン（１）の性能向上及び騒音低下を本発明の実
施以上に行なうためのもので、たとえば特公昭５０−３
９２４１号を実施する場合等である。

前記接線（Ｙ）は一定曲率にて形成された翼片（３）を
形成した曲率中心軸（第６図の曲率ｒの中心Ｇを通り紙
面に直交する線）に並行な前記翼片（３）上の線のうち
前記点Ｐを通る線である。従って、第６図は接線（Ｙ）
に点Ｆにて直交するＤ−Ｅ線にて切断した部分の断面図
である。前記接線（Ｙ）が通る前記翼片（３）の外縁端
上の点をＲとする。前記接線（Ｙ）は前記基準線（Ｘ）
より反回転方向に角度Ｔだけ遅れている。また第３図に
示す如く前記回転中心軸（Ｕ）との排気側角度をθとす
る。前記角度ＴはｍＩ記基準線（Ｘ）が点ＰとＱを通る
と同時に排気側角度θを設定することで、おのずと設定
きれる。前記角度Ｔが反回転方向に設定されることで、
前記排気側角度θは９０度より小さくなる。前記排気側
角度θが９０度より大きくなると前記角度Ｔは回転方向
に設定きれることになる。

前述の軸流ファン（１）等の各部に具体的数値を与え、
排気側角度θと騒音との関係を測定する。

まず、軸流ファン（１）の外径Ｓを２０９．５閣、高さ
ｈを６９１１翼片（３）の曲率ｒを２２０ｍ、風洞（１
０）の最小内径Ｊを２１８１１１１１１．風Ｍ（１０）
（７）深さＫを６５ｍｍ、風洞（１０）の吸込側曲率Ｎ
を３４ｍｍ、翼片（３）の曲率ｒの中心Ｇよりの開き角
Ｈを３０度、ボス部（１１）の外径Ｍを１０２ｍｍ、軸
流ファン〈１）の風洞（１０）内への沈み込み寸法りを
１．５膿と設定した第１図に示す換気Ｍ（２）において
、風量が９．８ｍ　’／ｗｉｎ以上で静圧が２．７ｍｍ
　Ｈ２０以上となる如く運転せしめた状態で排気側角度
Ｏと騒音との関係を測定した。また排気側角度θを変化
せしめても基準線（Ｘ）上に接続端と外縁端は位置する
。その結果が第８図と第９図に示す特性曲線（２０）で
ある、該特性曲線（２０）について解析する。排気側角
度０が９０度は従来軸流ファンの特性であるといえる。

排気側角度θが９０度以上においては角度Ｔが負となり
、接線（Ｙ）が基準線（Ｘ）より回転方向に進んでいる
ことになり、騒音値も大きくなり本発明対象外となる。

排気側角度θを９０度より小さくしていくと８４度で騒
音値が最低となる。排気側角度θを８４度より小さくし
ていくと７８度ｆす近で９０度と同程度の騒音値となる
。従って、排気側角度θを７８度と９０度との間に設定
すると、性能を低下させることな〈従来より騒音値を下
げることができる。なお軸流ファン（１）の製品化にお
いてはその他成型上、デザイン上等の問題を考慮して排
気側角度θは８７度前後にするのが望ましい、また前記
翼片（３）は第２図における基準線（Ｘ）より反回転方
向に４５度及び回転方向に５度といった５０度程度の範
囲内において接続端と外縁端を有し、前記基準線（Ｘ）
より回転方向に５度よりさらに２５度程度の範囲におい
ては外縁端しか形成しない形状としている。

第９図において・点で示した特性曲線（２１）は軸流フ
ァン（１）の外径Ｓを２０８ｍとした場合の特性である
。６点で示した特性曲線〈２２〉は軸流ファン（１）の
高さｈを７５ｆｆｌｎとした特性である。・点で示した
特性曲線（２３）は風洞最小内径Ｊを２１６１１０とし
た特性である。☆点で示した特性曲線（２４）は開き角
Ｈを２７度とした特性である。各特性は数値を変えであ
るが、その他の条件数値は同一となるように変えたもの
である。ム点で示した特性曲線（２５）は第７図に示す
形状にした軸流ファン（１）による特性である。第７図
の軸流ファン（１）は翼片（３）形状が前述の各軸流フ
ァンく１）の翼片（３）とは反転させた形状となってお
り、反回転方向に大きく突出しているものである。各特
性曲線を解析すると排気側角度θが９０度未満において
、９０度における騒音値を越えない排気側角度θは軸流
ファン（１）を形成する他の要因及び風ｆｉ（１０）と
の兼ね合いにより適確な数値が定まるものではないが、
はぼ７８度が共通した数値である。はぼの範囲は７６〜
７８度と見ることができる。ｆｉｇ騒音値が下がるのは
８４度の前後であるといえる。

前記軸流ファン（１）による騒音低下の要因を考察する
に、従来軸流ファンと比べ風量を一定とすると本発明軸
流ファン（１）は回転数が増加し、電圧が低下するとい
った現象が見られる。従って翼片（３）による単位当り
の風の量は低下しているものの、それを回転数でカバー
していることになり、ファン負荷が低下していることに
なる。また翼片（３）により従来まっすぐ後方に送られ
ていた風に中心に向おうとする分力が付与され、従来風
の巻き込みにて乱流の発生していた電動機（６）の後方
空間に送風されることで、乱流が防止されると同時に排
気側有効空間が大きくなることで排気流の風速低下が生
じ騒音の低減となる。

前述の本発明の構成及び構造、それに伴なう特性と解析
から判断するに、騒音低下の最も大きな要因は排気側角
度θが９０度より小さくなり軸流ファン（１）の負荷の
低減と中央後方への分力が付与きれたことによる。そし
て補助要因として接線（Ｙ）を基準線（Ｘ）より反回転
方向に遅らせることで、基準線（Ｘ）方向及び軸流ファ
ン（１）の直径方向には中央部が少し吸気側に膨出して
いることから空気を翼片（３〉上をすべらせるのではな
く、はりなげろ感じに押し出し、その押し出しが中央後
方だけでなく接線方向へのスムーズな軸流ファン（１）
の回転にさかられない移動となることによる。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、特許請求の範囲に記載の構成を備えつつ軸流ファン（
１）の性能向と及び騒音低下のための公知技術を組み合
わすことで、種々の構造の軸流ファン（１）を本発明の
範囲内において行なえるものである。

（ト）発明の効果 本発明は一定曲率の翼片を基準線より接線が反回転方向
に遅れ、回転中心軸と接線との排気側角度をほぼ７８度
以上９０度未満としたことで、設計成型を簡単に行なえ
性能を低下せしめることなく騒音を低減できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明軸流ファンを用いた換気扇の断面図、第
２図は軸流ファンの正面図、第３図は第２図におけるＡ
−〇−Ｐ　−Ｒを結ぶ線での断面図、第４図は第２図に
おけるＡ−０−Ｐ−Ｑを結ぶ線での断面図、第５図は第
２図の基準線（Ｘ）の延長上より見た側面図、第６図は
第２図におけるＤ−Ｅを結ぶ線での翼片の断面図、第７
図は他の実施構造の正面図、第８図と第９図は特性図で
ある。 （１）・・・軸流ファン、（３）・・・翼岸、（１１）
・・・ボス部、（Ｘ）・・・基準線、（ＸＩ）（Ｘ２）
・・・仮想基準線、（Ｙ）・・・接線、（Ｕ）・・・回
転中心軸、（θ）・・・排気側角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一定曲率にて湾曲せしめられた複数枚の翼片をボス
   部外側に突設せしめた軸流ファンにおいて、翼片とボス
   部との接続端と翼片の外縁端とを通ると共に回転中心軸
   に直交する基準線に平行な仮想基準線は接続端と外縁端
   とを通り、前記翼片の曲率中心軸に並行な翼片上の接線
   は前記基準線より反回転方向に遅れていると共に、前記
   回転中心軸との排気側角度をほぼ７８度以上９０度未満
   としてなる軸流ファン。