JP2746806B2 - 軸流ファン及びファンのオリフィス構造 - Google Patents
軸流ファン及びファンのオリフィス構造Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/545—Ducts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/38—Blades
- F04D29/384—Blades characterised by form
- F04D29/386—Skewed blades
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S416/05—Variable camber or chord length
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に空気移動用のフ
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、主に騒音が改
善された軸流ファンに関する。このファンとしては、シ
ュラウドで周囲が囲まれているものと、シュラウドを具
備しないものとがある。シュラウド付ファンを含む本発
明の実施例では、さらにそのファンとともに使用される
固定したオリフィスを含んでいる。
ァンに係り、さらに詳細には、本発明は、主に騒音が改
善された軸流ファンに関する。このファンとしては、シ
ュラウドで周囲が囲まれているものと、シュラウドを具
備しないものとがある。シュラウド付ファンを含む本発
明の実施例では、さらにそのファンとともに使用される
固定したオリフィスを含んでいる。
【0002】
【従来の技術】軸流ファンはわずかな例を示すだけで
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
も、ビル暖房、換気及び冷房システム、さらにはエンジ
ン冷却システムなど、広範囲の適用において空気移動を
起こさせるのに使用される。
【0003】ほとんどの場合において、ファンに入る空
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離と、ファン回転速度の関
数であるブレードの直線速度とともに増加する。ファン
からの放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でな
される仕事量、ブレードのピッチ及びそり、の関数であ
る局部ブレード負荷、及び、ブレードの容積(soli
dity)(すなわち、ブレードによって覆われるファ
ンの掃引円の全面積)とともに増加する。
気流は一定ではなく、乱流となっている。このため、フ
ァンブレードの前縁に不安定な空気流が生じたり、ブレ
ード表面に圧力変動が発生する。これらの圧力変動は、
ファンから発せられる騒音のもとになる。ブレードによ
って作られる騒音の音量レベルは、空気とファンとの間
の相対速度の関数である。その相対速度は、ファンの回
転中心からのブレード上の距離と、ファン回転速度の関
数であるブレードの直線速度とともに増加する。ファン
からの放射騒音は、また、ブレード上の特定の位置でな
される仕事量、ブレードのピッチ及びそり、の関数であ
る局部ブレード負荷、及び、ブレードの容積(soli
dity)(すなわち、ブレードによって覆われるファ
ンの掃引円の全面積)とともに増加する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、静かなファン
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力が、より騒音の多い
ファンよりも少なくて済む。材料技術及び製造技術の進
歩により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用さ
れるようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久
性があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との
製造コスト比較においても競争できるものになってい
る。さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来
製造が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量
生産をも可能となった。
は効率的なファンでもあり、その入力電力は、所定量の
空気を移動させるために要する電力が、より騒音の多い
ファンよりも少なくて済む。材料技術及び製造技術の進
歩により、プラスチックが広範囲の新しい用途に使用さ
れるようになった。最近のプラスチックは、強く、耐久
性があり、傷がつきにくく、軽量で、かつ他の材料との
製造コスト比較においても競争できるものになってい
る。さらに、プラスチック材の成型が簡単になり、従来
製造が困難かつ不経済であった複雑な形状の部品の大量
生産をも可能となった。
【0005】本発明は、加熱、換気及び空調システムや
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
装置における空気移動を含む様々な用途で使用できる軸
流ファンである。その軸流ファンは、従来技術のファン
と較べて同じ量の空気を動かすのに必要な入力電力が少
なくて済み、放射される騒音レベルが小さい。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるファン
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で回転方向の一方の方向に強く掃引されていると
ともに、その先端で他方の方向に強く掃引されている。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域における乱流騒音干渉性が低いものとなる。いか
なる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分のみ
が、入口流乱流を受けるので、その干渉性は低いものと
なる。従って、入口乱流によって発生される騒音は、拡
散され、低減される。
は、複数個の同一ブレードを有する。各ブレードは、そ
の根本で回転方向の一方の方向に強く掃引されていると
ともに、その先端で他方の方向に強く掃引されている。
このブレード掃引の組合せによって、ブレード先端で大
量の掃引が得られる一方、その根本での応力が小さくな
る。ブレードの先端領域における大きな掃引により、そ
の領域における乱流騒音干渉性が低いものとなる。いか
なる場合もブレード先端領域の比較的小さな部分のみ
が、入口流乱流を受けるので、その干渉性は低いものと
なる。従って、入口乱流によって発生される騒音は、拡
散され、低減される。
【0007】ブレードのそり及びピッチは、ブレード根
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、ブレードの先端
領域では、空気がファンを通過する際、その空気の回転
は比較的小さく、ブレード負荷はより小さいものとな
る。先端領域は、普通、ファンの主要騒音源であるの
で、この構造は、一層静かなファンを与えてくれる。
本から先端に向かって減少する。従って、ブレードの根
本部分は、ファンの仕事の大半を行い、ブレードの先端
領域では、空気がファンを通過する際、その空気の回転
は比較的小さく、ブレード負荷はより小さいものとな
る。先端領域は、普通、ファンの主要騒音源であるの
で、この構造は、一層静かなファンを与えてくれる。
【0008】ブレードの全翼幅に沿って、ブレードの弦
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果、形状抵抗及び後縁騒音を低減する。
線からのブレードそり曲線の偏差として表される最大の
そりは、ブレードの先端に一層近いところにあるのが良
い。この構造は、後縁の領域内に付加流量を与え、その
結果、形状抵抗及び後縁騒音を低減する。
【0009】ファンは、シュラウド付であっても、なく
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
とも良い。シュラウドのない実施例は、ファンがダクト
すなわち固定オリフィスによって囲まれていない場合、
またはブレード先端とダクトすなわち固定オリフィスと
の間のクリアランスが正確に制御され、かつ先端漏洩を
低減するように小さく作られ得る場合の用途に適する。
シュラウド付の実施例は、ファン設備と関連した固定オ
リフィスが存在し、ファンとオリフィス間のクリアラン
スを比較的大きく取る必要がある用途に適している。
【0010】シュラウド付実施例では、そのファンシュ
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
ラウドは、楕円形の内部断面を有する入口部分を有す
る。最適な結果を得るために、固定オリフィスがファン
構造を充填するように構成される。本発明の固定オリフ
ィスは、ファンシュラウドの内径と同じ喉径を有すると
ともに、楕円形の内部断面を有する入口部分を有する。
そのオリフィスとシュラウドは、組み合わさって、ファ
ンに入る空気流の乱れを最小化するよう働く。
【0011】本発明に従って構成されたファン上のブレ
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード容積(すなわち、ブレ
ードによってカバーされるファンの掃引円の全面積)を
得るために、大きな中間スキュー角及び大きなブレード
弦長が必要となる。
ードの数は、ファン効率、騒音及び全体性能に対して重
要な要素ではない。しかし、ブレード数が少なくなれば
なる程、ファンが所定の回転速度で所定の容量を発生す
るために要求されるピッチが大きくなる。ブレード数が
少ないと、また、所望のブレード容積(すなわち、ブレ
ードによってカバーされるファンの掃引円の全面積)を
得るために、大きな中間スキュー角及び大きなブレード
弦長が必要となる。
【0012】本発明のファン及びオリフィスは、適切な
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
プロセスによって適切な材料から作ることができる。し
かし、特に、ブレードがオーバラップしないとすれば、
適切な成型プロセスによって適切なプラスチックで作ら
れるときのみ適している。
【0013】
【作用】本発明にかかるファンは、複数個の同一ブレー
ドを有する。各ブレードは、その根本で回転方向の一方
に強く掃引されているとともに、その先端で回転方向の
他方の方向に強く掃引されている。このブレード掃引の
組合せによって、ブレード先端で大量の掃引が得られる
一方、その根本での応力が小さくなる。ブレードの先端
領域における大きな掃引により、その領域における乱流
騒音干渉性が低くなる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、その干渉性は低いものとなる。従って、入口乱流に
よって発生される騒音は、拡散され、低減される。
ドを有する。各ブレードは、その根本で回転方向の一方
に強く掃引されているとともに、その先端で回転方向の
他方の方向に強く掃引されている。このブレード掃引の
組合せによって、ブレード先端で大量の掃引が得られる
一方、その根本での応力が小さくなる。ブレードの先端
領域における大きな掃引により、その領域における乱流
騒音干渉性が低くなる。いかなる場合もブレード先端領
域の比較的小さな部分のみが、入口流乱流を受けるの
で、その干渉性は低いものとなる。従って、入口乱流に
よって発生される騒音は、拡散され、低減される。
【0014】
【実施例】以下の記述において、「前方」「後方」「前
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある(前方掃引)とき、その掃引が回転と
逆方向にある(後方掃引)ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
縁」及び「後縁」の用語は、本発明のファンブレードの
掃引及びある特徴を説明するために使用されている。フ
ァンが逆方向に回転した場合には、その用語は逆にな
る。例えば「前方掃引」は、新しい回転方向に関して
「後方掃引」になる。ブレード先端掃引のほとんどは、
回転方向に関する掃引方向に関係なく得られることは、
容易に理解される。ブレードとそれらの構造が対称的で
ないファンでは、放射騒音は、ブレード先端掃引がファ
ン回転方向にある(前方掃引)とき、その掃引が回転と
逆方向にある(後方掃引)ときよりも幾分小さい。本発
明のファンは、ブレードの先端部分が回転方向に関して
前方に掃引するとき幾分良好な性能を示す。
【0015】しかし、その差は小さく、ブレード先端部
分を後方に掃引させたファンも、騒音、容量、及び効率
についてのファンの性能が、十分に優れている。
分を後方に掃引させたファンも、騒音、容量、及び効率
についてのファンの性能が、十分に優れている。
【0016】シュラウド付ファンの実施例では、掃引方
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
向に関係なく、ファンシュラウドの楕円部分が、入口空
気流に面するシュラウドの側部にある。
【0017】本発明の一実施例の正面及び側面立面図
が、それぞれ図1及び図2に示されている。ファン10
は、多数のブレード13が取り付けられているハブ11
を有する。ハブ11はその中心にボス12を持つ。動作
時に、ファン10はR方向に回転する。ファン10の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図1は、
14個のブレードを有するファン10を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、14個というの
は、ブレードをオーバラップさせずに高剛性を与え、射
出成型法を用いてプラスチックでファンの製造を可能に
するのに便利な数である。
が、それぞれ図1及び図2に示されている。ファン10
は、多数のブレード13が取り付けられているハブ11
を有する。ハブ11はその中心にボス12を持つ。動作
時に、ファン10はR方向に回転する。ファン10の全
てのブレードは、同一である。各ブレードは、その根本
部分において、ファンの回転方向に関して後方に掃引さ
れ、その先端部分において前方に掃引される。図1は、
14個のブレードを有するファン10を示している。ブ
レード数は、目的性能を達成するのに重要ではない。し
かし、各ブレードの構造を考慮すると、14個というの
は、ブレードをオーバラップさせずに高剛性を与え、射
出成型法を用いてプラスチックでファンの製造を可能に
するのに便利な数である。
【0018】図3は、本発明のファンの幾つかの特徴を
表している。その図は、ファン10の部分正立面図で、
ハブ11及びブレード13を示している。ブレード13
は、根本17を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード13は、ブ
レードの外端である先端18を有する。ブレード13
は、また、前縁20及び後縁19を有する。線14は、
前縁20及び後縁19から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード13は翼幅
Sすなわちハブ11から先端18までの径方向距離を有
する。ブレード13は、根本部分15と先端部分16に
分割される。
表している。その図は、ファン10の部分正立面図で、
ハブ11及びブレード13を示している。ブレード13
は、根本17を有し、そこでそれらのブレードがハブに
適合させ、取り付けられる。また、ブレード13は、ブ
レードの外端である先端18を有する。ブレード13
は、また、前縁20及び後縁19を有する。線14は、
前縁20及び後縁19から周方向に等距離にある点の軌
跡であるブレード中間弦線である。ブレード13は翼幅
Sすなわちハブ11から先端18までの径方向距離を有
する。ブレード13は、根本部分15と先端部分16に
分割される。
【0019】ブレード13の根本部分15では、中間弦
線14が、掃引角Ahでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線14は
零掃引Aoを有する。ブレード13の先端において、中
間弦線14は掃引角Atで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線14と交差すると同じ点で根本1
7と交差するファン10の掃引した円の半径と、中間弦
線14と交差すると同じ点で先端18に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図1及び図2に示された14個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは360°/14すな
わち25.7°である。
線14が、掃引角Ahでハブを後方に掃引する。ブレー
ドの根本部分から先端部分への移行で、中間弦線14は
零掃引Aoを有する。ブレード13の先端において、中
間弦線14は掃引角Atで前方掃引を持つ。中間弦スキ
ュー角Σは、中間弦線14と交差すると同じ点で根本1
7と交差するファン10の掃引した円の半径と、中間弦
線14と交差すると同じ点で先端18に交差する掃引し
た円の他の半径との間の角度である。ブレード離隔角Φ
は、ブレード上の所定点を通過するファン半径との間の
角度変位である。図1及び図2に示された14個のブレ
ードの付いたファンに対して、Φは360°/14すな
わち25.7°である。
【0020】図4はファン10のブレード13を表して
いるが、その図には、それぞれ、図5、図6及び図7に
示された円筒部を確定する円周線である線IIIA−I
IIA,IIIB−IIIB,IIIC−IIICが示
されている。
いるが、その図には、それぞれ、図5、図6及び図7に
示された円筒部を確定する円周線である線IIIA−I
IIA,IIIB−IIIB,IIIC−IIICが示
されている。
【0021】図5は、ブレード根本17(図3)すなわ
ち図4の線IIIA−IIIAに沿って切り取られたブ
レード13の円筒横断面を示している。この根本におい
て、ブレード13はピッチ角Γr及び弦Chrを有す
る。図6は、図4の線IIIB−IIIBに沿って切り
取られたブレード13の中間部分の円筒横断面で、この
断面において、ブレードはピッチ角Γm及び弦Chmを
有する。図7は、ブレード先端18(図3)すなわち図
4の線IIIC−IIICに沿って切り取られたブレー
ド13の円筒横断面を示す。この先端で、ブレード13
はピッチ角Γt及び弦Chtを持つ。
ち図4の線IIIA−IIIAに沿って切り取られたブ
レード13の円筒横断面を示している。この根本におい
て、ブレード13はピッチ角Γr及び弦Chrを有す
る。図6は、図4の線IIIB−IIIBに沿って切り
取られたブレード13の中間部分の円筒横断面で、この
断面において、ブレードはピッチ角Γm及び弦Chmを
有する。図7は、ブレード先端18(図3)すなわち図
4の線IIIC−IIICに沿って切り取られたブレー
ド13の円筒横断面を示す。この先端で、ブレード13
はピッチ角Γt及び弦Chtを持つ。
【0022】図8は、ブレード13の代表的円筒横断面
を概略的に示している。同図において、dは、ブレード
そり曲線Caの弦Chからの偏差である。ブレードそり
曲線Caと弦Chの交点におけるブレードそり曲線Ca
の接線同志が交差して、そり角θを形成する。
を概略的に示している。同図において、dは、ブレード
そり曲線Caの弦Chからの偏差である。ブレードそり
曲線Caと弦Chの交点におけるブレードそり曲線Ca
の接線同志が交差して、そり角θを形成する。
【0023】図9及び図10は、それぞれ、本発明の他
の実施例の正立面図及び側面立面図である。この実施例
は、ファンが該ファンに固定されたシュラウドを有し、
このシュラウドとともに回転する点において、図1及び
図2に示された実施例とは異なる。また、空気流をファ
ン内に導入するために、特別に構成されたオリフィスが
シュラウド付ファンと一緒に組み合わされている。図9
及び図10は、オリフィス付隔壁130の後方でかつそ
れと同軸に取り付けられたファン110を示す。ファン
110は、シュラウド125がブレード113の先端を
取り囲みかつそれらに固定されていることを除いて、詳
部にわたってファン10(図1及び図2)と同一であ
る。オリフィス付隔壁130は、それを通過するオリフ
ィス131を有している。
の実施例の正立面図及び側面立面図である。この実施例
は、ファンが該ファンに固定されたシュラウドを有し、
このシュラウドとともに回転する点において、図1及び
図2に示された実施例とは異なる。また、空気流をファ
ン内に導入するために、特別に構成されたオリフィスが
シュラウド付ファンと一緒に組み合わされている。図9
及び図10は、オリフィス付隔壁130の後方でかつそ
れと同軸に取り付けられたファン110を示す。ファン
110は、シュラウド125がブレード113の先端を
取り囲みかつそれらに固定されていることを除いて、詳
部にわたってファン10(図1及び図2)と同一であ
る。オリフィス付隔壁130は、それを通過するオリフ
ィス131を有している。
【0024】図3と同様に、図11は、ファン110の
部分正面立面図であって、ブレード113及びボス11
2を付けたハブ111の一部分を示している。ブレード
113は根本117を有し、そこでブレードがハブ、及
びブレードの外端である先端118に適合させられかつ
取り付けられている。ブレード113はまた前縁120
及び後縁119を有する。ブレード113は、根本部分
115及び先端部分116に分けることができる。根本
部分115及び先端部分116の限界は、それぞれ図3
に示された根本部分15及び先端部分16と同一であ
る。Rfはファン半径すなわちファン直径Dfの2分の
1である。
部分正面立面図であって、ブレード113及びボス11
2を付けたハブ111の一部分を示している。ブレード
113は根本117を有し、そこでブレードがハブ、及
びブレードの外端である先端118に適合させられかつ
取り付けられている。ブレード113はまた前縁120
及び後縁119を有する。ブレード113は、根本部分
115及び先端部分116に分けることができる。根本
部分115及び先端部分116の限界は、それぞれ図3
に示された根本部分15及び先端部分16と同一であ
る。Rfはファン半径すなわちファン直径Dfの2分の
1である。
【0025】図12は、図11に示されたシュラウド1
25とオリフィス131の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド125の主要部127は、断面が略円筒
状であり、その内面に沿つてブレード113に取り付け
られている。シュラウド125の入口部126は主要部
127から外方向に広がっている。入口部126の横断
面は、ファン110の回転軸に平行な主軸を有する楕円
の4分の1の断面である。
25とオリフィス131の部分の横断面の拡大図であ
る。シュラウド125の主要部127は、断面が略円筒
状であり、その内面に沿つてブレード113に取り付け
られている。シュラウド125の入口部126は主要部
127から外方向に広がっている。入口部126の横断
面は、ファン110の回転軸に平行な主軸を有する楕円
の4分の1の断面である。
【0026】オリフィス131の入口部132は、オリ
フィス131の軸と平行、したがってファン110の回
転軸にも平行である主軸を有する楕円の4分の1の部分
である横断面を有する。オリフィス131の喉部分13
3は、略円筒形であり、シュラウド125の主要部12
7の内径と同じ内径を有する。シュラウド125とオリ
フィス131間のクリアランスは、製造及び動作上許さ
れる限り小さくすべきである。
フィス131の軸と平行、したがってファン110の回
転軸にも平行である主軸を有する楕円の4分の1の部分
である横断面を有する。オリフィス131の喉部分13
3は、略円筒形であり、シュラウド125の主要部12
7の内径と同じ内径を有する。シュラウド125とオリ
フィス131間のクリアランスは、製造及び動作上許さ
れる限り小さくすべきである。
【0027】シュラウド125の入口部126及びオリ
フィス131の入口部132の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド125
の入口部分126の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれAMs及びAmsで示される。同様に、オ
リフィス131の入口部分132の輪郭の形成する楕円
の主軸及び副軸は、それぞれAMO及びAmoで示され
る。
フィス131の入口部132の輪郭を形成する楕円の軸
間、及びこれらの軸及び他のパラメータ間には最適な関
係が存在する。以下の記述において、シュラウド125
の入口部分126の輪郭を形成する楕円の主軸及び副軸
は、それぞれAMs及びAmsで示される。同様に、オ
リフィス131の入口部分132の輪郭の形成する楕円
の主軸及び副軸は、それぞれAMO及びAmoで示され
る。
【0028】シュラウド付ファン10とシュラウドのな
いファン110の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
いファン110の両方の好適な実施例について、理論的
作業及び研究試験が行われた。
【0029】 (a)中間弦線14の掃引は、ブレード13/113の
根本17/117において、20度〜30度の間の角度
で後退方向であり、その後、緩やかに減少して、根本1
7/117からブレード翼幅8の100分の25〜10
0分の50の点で零掃引となり、その後、緩やかに増加
して、先端18/118において40度〜70度とな
る。すなわち、 Ar=20°〜30° Ao=(0.25〜0.5)Sにおいて0゜ At=40゜〜70° (b)中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの10
分の5〜10分の6である。すなわち、 Σ=(0. 5〜0. 6)Φ (c)ブレードピッチ角Γは、ブレード根本17/11
7からブレード先端18/118に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γr>Γm>Γt (d)ブレード弦長Chは、ブレード根本17/117
からブレード先端18/118に向かって増加させるべ
きである。すなわち Chr>Chm>Cht (e)ブレードそり曲線角Caは、ブレード根本17/
117からブレード先端18/118に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θr>θt (f)ブレードそり曲線角Caのブレード弦Chからの
偏差dは、ブレード前縁20/120からブレード弦C
hの長さの100分の35〜100分の45にある点で
最大となるべきである。
根本17/117において、20度〜30度の間の角度
で後退方向であり、その後、緩やかに減少して、根本1
7/117からブレード翼幅8の100分の25〜10
0分の50の点で零掃引となり、その後、緩やかに増加
して、先端18/118において40度〜70度とな
る。すなわち、 Ar=20°〜30° Ao=(0.25〜0.5)Sにおいて0゜ At=40゜〜70° (b)中間弦スキュー角Σは、ブレード離隔角Φの10
分の5〜10分の6である。すなわち、 Σ=(0. 5〜0. 6)Φ (c)ブレードピッチ角Γは、ブレード根本17/11
7からブレード先端18/118に向かって減少させる
べきである。すなわち、 Γr>Γm>Γt (d)ブレード弦長Chは、ブレード根本17/117
からブレード先端18/118に向かって増加させるべ
きである。すなわち Chr>Chm>Cht (e)ブレードそり曲線角Caは、ブレード根本17/
117からブレード先端18/118に向かって減少さ
せるべきである。すなわち、 θr>θt (f)ブレードそり曲線角Caのブレード弦Chからの
偏差dは、ブレード前縁20/120からブレード弦C
hの長さの100分の35〜100分の45にある点で
最大となるべきである。
【0030】同様に、シュラウド付実施例つまりオリフ
ィス131を関連して備えたファン110について、理
論的及び実際的な研究がなされた。
ィス131を関連して備えたファン110について、理
論的及び実際的な研究がなされた。
【0031】 (a)シュラウド127の入口部126の輪郭を形成す
る4分の1部分の楕円は、ファン直径Dfの1000分
の15〜1000分の50にある主軸、その主軸の10
分の5〜10分の8にある副軸を持つべきである。すな
わち、 AMS=(0.015〜0.05)Df Ams=(0.5〜0.8)AMS (b)オリフィス131の入口部132の輪郭郭を形成
する4分の1部分の楕円は、関連するファン110の直
径Dfの100分の5〜100分の10である主軸、及
びその主軸の10分の5〜10分の8である副軸を有す
る。すなわち、 AMO=(0.05〜0.1)Df Amo=(0.5〜0.8)AMO 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が8dBA低減し、必要なファン入力電力が25パーセ
ント低減した。
る4分の1部分の楕円は、ファン直径Dfの1000分
の15〜1000分の50にある主軸、その主軸の10
分の5〜10分の8にある副軸を持つべきである。すな
わち、 AMS=(0.015〜0.05)Df Ams=(0.5〜0.8)AMS (b)オリフィス131の入口部132の輪郭郭を形成
する4分の1部分の楕円は、関連するファン110の直
径Dfの100分の5〜100分の10である主軸、及
びその主軸の10分の5〜10分の8である副軸を有す
る。すなわち、 AMO=(0.05〜0.1)Df Amo=(0.5〜0.8)AMO 上述の構造を有するプロトタイプのファンが製作され、
試験された。そのプロトタイプは、現在広範囲の用途で
使用されている従来技術のファンと比較して、放射騒音
が8dBA低減し、必要なファン入力電力が25パーセ
ント低減した。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
低消費電力かつ低騒音の軸流ファンが得られる。
【図1】本発明のファンの一実施例の正面図である。
【図2】本発明のファンの一実施例の側面図である。
【図3】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
1個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
1個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
る。
【図4】本発明のファンの一実施例のハブの一部分及び
1個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
り、図3とは異なる特徴を説明している図である。
1個のブレードを示している部分切欠き正立面図であ
り、図3とは異なる特徴を説明している図である。
【図5】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図4の線IIIA−IIIAで切り取られ
た図である。
図であって、図4の線IIIA−IIIAで切り取られ
た図である。
【図6】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図4の線IIIB−IIIBで切り取られ
た図である。
図であって、図4の線IIIB−IIIBで切り取られ
た図である。
【図7】本発明の一実施例のファンブレードの円筒断面
図であって、図4の線IIIC−IIICで切り取られ
た図である。
図であって、図4の線IIIC−IIICで切り取られ
た図である。
【図8】本発明のファンブレードの弦とそり曲線間の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例のファン及びファンオリフ
ィスの正立面図である。
ィスの正立面図である。
【図10】本発明の他の実施例のファン及びファンオリ
フィスの側立面図である。
フィスの側立面図である。
【図11】図9及び図10に示された本発明のファンの
実施例のハブ及び1個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
実施例のハブ及び1個のブレードの一部分の正立面図で
あって、部分的に切欠いた図である。
【図12】本発明の一実施例の回転シュラウド及び固定
オリフィスの断面部分立面図である。
オリフィスの断面部分立面図である。
10…ファン 14…ブレード 17…根本 18…先端 19…後縁 20…前縁
Claims (7)
- 【請求項1】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファンであって、
上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て少なくとも20度の掃引(Ah)でもって第1の方向
に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第1の方向と反対の第2の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
(Γ)、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦(C
h)、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
(θ)、 を有し、 さらに上記先端で上記ブレードを取り囲んでいるととも
に該ブレードに固定された周囲シュラウドを備え、上記
シュラウドが、上記ファンの回転軸を通過する面によっ
て作られる全ての断面において楕円の4分の1の部分か
らなる入口部と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円が
上記ファン回転軸に平行な主軸を有することを特徴とす
る軸流ファン。 - 【請求項2】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファン、上記ブレ
ードを取り囲みかつ該ブレードの先端に固定された周囲
シュラウド、及び壁構造からなるオリフィス、から構成
された軸流ファン及びファン入り口オリフィス構造であ
って、 上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第1の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第1の方向と反対の第2の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
(Γ)、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦(C
h)、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
(θ)、 を有し、 上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての断面において楕円の4分の1の部分からなる入口部
と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円がファン回転軸
に平行な主軸を有し、 上記壁構造が、 上記ファンと組合わされたときに上記ファンの回転軸と
一致する中心軸と、上記中心軸を通過する面によって作
られるすべての断面において楕円の4分の1の部分から
なる入り口部分と、上記周囲シュラウドの上記円筒形主
要部と同一の内径を有する円筒喉部と、を有し、上記楕
円が上記中心軸に平行な主軸を有していることを特徴と
する軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項3】 請求項2に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記根本での上記ブレー
ド中間線の掃引(Ah)が、20度乃至30度(20°
〜30°)であり、上記先端での上記ブレード中間線の
掃引(At)が、40度乃至70度(40゜〜70゜)
であり、上記ブレード中間線の零掃引点が、上記根本か
ら上記ブレードの翼幅の100分の25乃至100分の
50倍(0.25〜0.5倍)の距離に配置されてお
り、さらに上記ブレードの中間弦スキュー角(Σ)が、
隣接するブレード間の角度間隔の10分の5乃至10分
の6倍(0.5〜0.6倍)であることを特徴とする軸
流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項4】 請求項2に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記弦からの上記ブレー
ドのそり曲線(Ca)の最大偏差が、上記ブレードの前
縁から上記弦長の100分の30乃至100分の45倍
(0.3〜0.45倍)で生ずることを特徴とする軸流
ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項5】 請求項2に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、ファン直径(Df)の1
000分の15乃至1000分の50(0.015〜
0.05倍)にある主軸(AMf)、及びこの主軸(A
Mf)の10分の5乃至10分の8(0.5〜0.8
倍)にある副軸(Amf)を有する楕円の4分の1が、
上記ファンシュラウドの上記入口部の輪郭を形成し、 ファン直径(Df)の100分の5乃至100分の10
(0.05〜0.1倍)にある主軸(AMO)、及びこ
の主軸(AMO)の10分の5乃至10分の8(0.5
〜0.8)にある副軸(Amo)を有する楕円の4分の
1が、上記オリフィス壁構造の上記入口部分の輪郭を形
成していることを特徴とする軸流ファン及びファン入口
オリフィス構造。 - 【請求項6】 中央ハブ、及び上記ハブから伸びている
複数個のブレードから構成される軸流ファン、上記ブレ
ードを取り囲みかつ該ブレードの先端に固定された周囲
シュラウド、及び壁構造からなるオリフィス、から構成
された軸流ファン及びファン入り口オリフィス構造であ
って、 上記ブレードのそれぞれが、 根本、 先端、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て第1の方向に掃引している根本部分、 上記ブレードの中間線が、上記ファンの回転方向に関し
て上記第1の方向と反対の第2の方向に掃引している先
端部分、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変ピッチ
(Γ)、 上記根本から上記先端に向かって増加する可変弦(C
h)、及び、 上記根本から上記先端に向かって減少する可変そり角
(θ)、 を有し、 上記根本での上記ブレード中間線の掃引(Ah)が、2
0度乃至30度(20゜〜30゜)であり、上記先端で
の上記ブレード中間線の掃引(At)が、40度乃至7
0度(40゜〜70゜)であり、上記ブレード中間線の
零掃引点が、上記根本から軸方向に上記ブレードの翼幅
Sの100分の25乃至100分の50倍(0.25〜
0.5倍)の距離に配置されており、さらに上記ブレー
ドの中間弦スキュー角(Σ)が、隣接するブレード間の
角度間隔の10分の5乃至10分の6倍(0.5〜0.
6倍)であり、 上記シュラウドが、 上記ファンの回転軸を通過する面によって作られるすべ
ての断面において楕円の4分の1の部分からなる入口部
と、円筒形主要部と、を有し、上記楕円がファンの回転
軸に平行な主軸を有し、 上記壁構造が、 上記ファンと組合わされたときに上記ファンの回転軸と
一致する中心軸と、上記中心軸を通過する面によって作
られるすべての断面において楕円の4分の1の部分から
なる入り口部分と、上記周囲シュラウドの上記円筒形主
要部と同一の内径を有する円筒喉部と、を有し、上記楕
円が上記中心軸に平行な主軸を有していることを特徴と
する軸流ファン及びファン入口オリフィス構造。 - 【請求項7】 請求項6に記載の軸流ファン及びファン
入口オリフィス構造において、上記弦からの上記ブレー
ドのそり曲線(Ca)の最大偏差が、ブレードの前縁か
ら上記弦長の100分の30乃至100分の45倍
(0.3〜0.45倍)で生ずることを特徴とする軸流
ファン及びファン入口オリフィス構造。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/836,437 US5273400A (en) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | Axial flow fan and fan orifice |
US836,437 | 1992-02-18 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9280979A Division JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05280493A JPH05280493A (ja) | 1993-10-26 |
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Family
ID=25271965
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9280979A Expired - Fee Related JP2837665B2 (ja) | 1992-02-18 | 1997-10-15 | 軸流ファン |
Country Status (8)
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---|---|
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EP (1) | EP0557239B1 (ja) |
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BR (1) | BR9300587A (ja) |
ES (1) | ES2048695T3 (ja) |
MX (1) | MX9300801A (ja) |
TW (1) | TW245757B (ja) |
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