WO2007108342A1 - 多翼ファン - Google Patents

Abstract

　吸込口と吐出口とを備えた渦巻状のケーシングと、このケーシング内部に配設された電動機と、この電動機の回転軸に垂直で通風穴を有する主板と、この主板の吸込口側に配設された第１のブレードと、主板の吸込口と反対側に配設された第２のブレードとを含む多翼ファンである。ここで、主板の直径は、第１のブレードおよび第２のブレードの外径より小さく、且つそれらの内径より大きく、さらに、第１のブレードと第２のブレードのいずれか一方または両方の出口角は、軸方向に順次変化するように構成する。

Description

明 細 書

多翼ファン

技術分野

[0001] 本発明は、主に天井に設置され、換気送風機器として使用される多翼ファンに関す るものである。

背景技術

[0002] 従来、この種の多翼ファンは、ベルマウス状の吸込み口を有するオリフィスを備えた ものが知られている。例えば、特許文献 1に開示されている。以下、その多翼ファンに ついて図 16、図 17を参照しながら説明する。

[0003] 図に示すように、多翼ファン 101は、主板 102に開口部 103を設け、前記主板 102 の側板 104側の上部ブレード 105と、前記主板 102の側板 104と反対側の下部ブレ ード 106とは断面形状が異なる。

[0004] 上記構成において、多翼ファン 101が回転すると、吸込空気は、オリフィス 107の吸 込孔 108を通り、低圧高風量時には、下部ブレード 106で昇圧され、高圧少風量時 には上部ブレード 105で昇圧される。このとき、下部ブレード 106は、上部ブレード 1 05と入口角および出口角の一方または両方が異なっている。これにより、高性能な 多翼ファンが得られる。

[0005] このような従来の多翼ファンで、ファンの特性を利用し風量一定制御を行う場合に は、低圧高風量時と高圧少風量の回転数や回転数に依存する電圧や電流などを検 知して行うのが通常であるが、低圧高風量時と高圧少風量時の回転数の差が大きく なぐ風量一定制御を行うには適していない。またファン効率も悪いという課題があり 、回転数差を大きくすることと、ファン効率を良くすることが要求されている。

特許文献 1 :日本特許第 3507758号公報

発明の開示

[0006] 本発明の多翼ファンは、片側にベルマウス状の吸込口と吐出口とを備えた渦巻状 のケーシングと、このケーシング内部に配設された電動機と、この電動機の回転軸に 垂直に備えられ通風穴を有する主板と、この主板の吸込口側に配設された第 1のブ レードと、主板の吸込口と反対側に配設された第 2のブレードとを含む。ここで、主板 の直径は、第 1のブレードの外径および第 2のブレードの外径より小さぐ第 1のブレ ードの内径および第 2のブレードの内径より大きぐさらに、第 1のブレードと第 2のブ レードのいずれか一方または両方の出口角は、軸方向に順次変化するように構成す る。

[0007] この構成により、本発明は、低圧高風量時と高圧少風量の回転数の差を大きくし、 風量一定制御を容易にする多翼ファンを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における多翼ファンの側面概略図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における多翼ファンの斜視図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1における多翼ファンのブレード詳細図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1における多翼ファンの正面図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 2における多翼ファンの側面概略図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 2における多翼ファンの斜視図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 2における多翼ファンのブレード詳細図である。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 3における多翼ファンの側面概略図である。

[図 9]図 9は本発明の実施の形態 3における多翼ファンの斜視図である。

[図 10]図 10は本発明の実施の形態 3における多翼ファンのブレード詳細図である。

[図 11]図 11は本発明の実施の形態 4における多翼ファンの側面概略図である。

[図 12]図 12は本発明の実施の形態 4における多翼ファンの斜視図である。

[図 13]図 13は本発明の実施の形態 4における多翼ファンのブレード詳細図である。

[図 14]図 14は本発明の実施の形態 5における多翼ファンのブレード詳細図である。

[図 15]図 15は本発明の実施の形態 5における多翼ファンの正面図である。

[図 16]図 16は従来の多翼ファンの側面概略図である。

[図 17]図 17は従来の多翼ファンの正面図である。

符号の説明

[0009] 1 多翼ファン 4 ケーシング

5 電動機

6 回転軸

7 主板

8 第 1のブレード

8a 高速時における第 1のブレード

9 第 2のブレード

9a 高速時における第 2のブレード

10 側板

11 通風穴

β 1 第 1のブレードの入口角

j8 2 第 1のブレードの吸込口側の出口角

β θ 第 1のブレードの平均出口角

j8 0a 第 1のブレードの高速時における平均出口角

β 3 第 2のブレードの入口角

j8 4 第 2のブレードの出口角

j8 4a 第 2のブレードの高速時における出口角

j8 6 第 1のブレードの主板側の出口角

D 主板の直径

D1 第 1のブレードおよび第 2のブレードの内径

D2 第 1のブレードおよび第 2のブレードの外径

D3 第 2のブレードの内径

D8 第 1のブレードの内径

R 回転方向

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

[0011] (実施の形態 1) 図 1は本発明の実施の形態 1の多翼ファンを示す側面概略図、図 2はその斜視図、 図 3はそのブレードの詳細図、図 4はその正面図である。

[0012] 図 1から図 4に示すように、多翼ファン 1は、渦巻状のケーシング 4を有し、このケー シング 4は片側にベルマウス状の吸込口 2と吐出口 3とを備えている。この多翼ファン 1は、更に、ケーシング 4の内部に駆動装置としての電動機 5を有し、この電動機 5の 回転軸 6に垂直な主板 7と、この主板 7の吸込口 2側に配設された複数の吸込ロ側ブ レード (第 1のブレードと称す) 8と、吸込口 2側と反対側に配設された複数のブレード (第 2のブレードと称す） 9とを有する。そして、この第 1のブレード 8の外周部の吸込口 2側にリング状の側板 10が配設されている。また、主板 7には、第 1のブレード 8側か ら第 2のブレード 9側に空気流が流通するために扇型の形状にして設けた通風穴 11 を備えている。本実施の形態においては、第 1のブレード 8と第 2のブレード 9の内外 径は、共に同一としている。そして、主板 7の直径 Dは、第 1のブレード 8および第 2の ブレード 9の外径 D2より小さくその内径 D1より大きく設定されている。

[0013] なお、上述のリング状の側板 10は、第 1のブレード 8の吸込口 2側に配置されるもの に限定されるものではない。第 2のブレード 9に配置される場合、または第 1のブレー ド 8および第 2のブレード 9の両方に配置される場合もある。

[0014] ここで、各ブレードの出口角について、下記の通り定義する。出口角とは、回転軸 に垂直な面による断面上で、ブレード外周円とブレードの中心線の交点での、ブレー ドの中心線の延長直線と外周円の回転方向下手側との角度である。

[0015] そして、第 1のブレード 8の出口角は軸方向に順次変化させ、吸込口 2側では出口 角 β 2であり、主板 7側では出口角 β 6であり、出口角 j8 6は出口角 β 2より大きく設 定されている。吸込口 2側の出口角 β 2と主板 7側の出口角 β 6の平均である平均出 口角 j8 0は、ブレードの出口角が軸方向に一定な通常の多翼ファンに一般的に採用 される 150度より 160度の範囲である。

[0016] また、第 2のブレード 9の出口角 |8 4は軸方向に変化させず一定である。この出口角 β 4は、主板 7側での第 1のブレード 8の出口角 β 6より小さく設定されている。

[0017] 上記構成において、電動機 5により第 1のブレード 8および第 2のブレード 9が回転 方向 Rの方向に回転すると、空気流は吸込口 2より吸込まれ、第 1のブレード 8および 第 2のブレード 9により昇圧される。低圧高風量時には吸込んだ空気流は、第 1のブ レード 8の主板 7の側部に流れ、高圧少風量時には、第 1のブレード 8の吸込側に近 い部分に流れる。通風穴 11の形状は扇型に限定されるものではなぐ開口部があれ ば、空気流はブレードの働きに応じて、通風穴 11を通過することができる。

[0018] 通常、ファンを小型の電動機 5にて同じ電圧で運転したとき、低圧時にはファンから 受ける負荷は大きいので回転数が下がり、高圧時にはファン力も受ける負荷は小さ いので回転数が低圧時より上昇する。この回転数を検知して、ファンにかかる圧力状 態を判断し、低圧時と判断した場合には、電動機 5の電圧を低下させ、高圧時と判断 した場合には、電動機 5の電圧を上昇させる。これにより圧力の状態にかかわらず、 希望の風量となるように設定する。このように圧力の状態を回転数でセンシングする ので、低圧時と高圧時の回転数の差は、できるだけ大きい方が、風量一定制御がし やすい。なお、検知対象が回転数でなぐ回転数に依存する電圧や電流の場合もあ る。

[0019] 一方、多翼ファン 1内に吸い込んだ空気流は、通常、高圧時には側板 10側に流れ 、低圧高風量には主板 7側に流れる。し力し主板 7の通風穴 11は、空気流が通りにく いので、主板 7の吸込口側部が最も空気流が多く流れることになる。

[0020] 次に、第 1のブレード 8の出口角 j8 2、 j8 6、及び第 2のブレード 9の出口角 j8 4につ いて考察する。低圧時に空気流が吸込口と反対側に流れたとき、第 1のブレード 8の 主板 7側での出口角 β 6は平均出口角 β 0より大きいので、負荷は大きくなる。従つ て、電動機 5を平均出口角 β 0で一定のファンと同じ電圧で回転させた時の回転数 は、平均出口角 j8 0で一定のファンより小さくなる。また、高圧時に空気流が側板 10 側に流れたとき、第 1のブレード 8の出口角 /3 2は平均出口角 /3 0より小さいので、負 荷は小さくなる。従って、電動機 5を平均出口角 β 0で一定のファンと同じ電圧で回 転させた時の回転数は平均出口角 β 0で一定のファンの回転数より大きくなる。

[0021] 低圧力時に空気流が吸込口と反対側に流れたとき、主板 7の通風穴 11を通過して 第 2のブレード 9に達する空気流は少なぐそれに応じて、第 2のブレードの出口角 β 4は、第 1のブレード 8の出口角 /3 6より小さくしている。これにより、最も空気流の多い ところでは負荷の大きいブレード出口角とし、空気流の少ないところでは、小さいブレ ード出口角としているので効率のよい多翼ファンとなる。ここで、電動機 5の駆動電圧 は、通常の商用電圧であり、例えば 100V、あるいは 200Vである。

[0022] この結果、低圧時と高圧時とで、同一電圧、同一電動機で駆動したときの回転数差 は大きくなり、風量一定制御が容易となり、かつ効率の良い多翼ファンとすることがで きる。

[0023] なお、第 2のブレード 9の出口角 |8 4は一定とした力 第 1のブレード 8と同様に軸方 向に順次変化させる構成とすれば、さらに回転数の差が大きくなり、風量一定制御が 容易となり、かつ効率の良 ヽ多翼ファンとすることができる。

[0024] またなお、第 1のブレード 8の出口角が一定で、第 2のブレード 9の出口角 13 4を軸 方向に順次変化させる構成とすれば、効果は劣るが、回転数の差が大きくなり、風量 一定制御が容易となり、かつ効率の良 、多翼ファンとすることができる。

[0025] (実施の形態 2)

図 5は本発明の実施の形態 2における多翼ファンを示す側面概略図、図 6はその斜 視図、図 7はそのブレード詳細図である。実施の形態 1と同一の構成要素は同一の 参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

[0026] ここで、各ブレードの入口角につ 、て、下記の通り定義する。入口角とは、回転軸 に垂直な面による断面上で、ブレード内周円とブレードの中心線の交点での、ブレー ドの中心線の延長直線と内周円の回転方向上手側との角度である。

[0027] 図 5から図 7に示すように、吸込口側に配設された第 1のブレード 8の入口角 β 1お よび吸込口側と反対側に配設された第 2のブレード 9の入口角 β 3はどちらも軸方向 に変化なく一定としている。また、第 1のブレードの入口角 13 1より第 2のブレード 9の 入口角 β 3の方が小さく設定している。その他は、実施の形態 1と同じである。

[0028] 上記構成において、電動機 5により第 1のブレード 8および第 2のブレード 9が回転 方向 Rの方向に回転すると、吸込口 2より吸込まれた空気流は、多翼ファン 1に入り、 第 1のブレード 8および第 2のブレード 9により昇圧される。低圧高風量時には吸込ん だ空気流は、第 1のブレード 8の主板 7の側部に流れ、高圧少風量時には、第 1のブ レード 8の吸込側に近い部分に流れる。通風穴 11の形状は、扇型でなくても開口部 があれば、空気流はブレードの働きに応じて、通風穴 11を通過することができる。し 力し主板 7の通風穴 11は、空気流が通りにくいので、主板 7の吸込口側部が最も空 気流が多く流れることになる。

[0029] ここで、第 1のブレード 8の入口角 13 1は、 70度から 90度の範囲に設定されている。

また、第 2のブレード 9の入口角 13 3は、 50度から 80度の範囲であり入口角 13 1より小 さく設定されている。前述の通り、入口角 β 1も入口角 β 3も軸方向に変化なく一定な ので、軸方向に成型することが可能となる。

[0030] 主板 7の通風穴 11より第 2のブレード 9に達する空気流は、低圧および高圧のいず れの場合にも少なぐそれに応じて、第 2のブレード 9の出口角 |8 4と入口角 /3 3は、 それぞれ第 1のブレード 8の主板 7側での出口角 β 6と入口角 β 1より小さい。従って 、最も流れの多 、第 1のブレード 8の主板 7側では負荷の大き!/、ブレードの入口角、 出口角とし、流れの少ない第 1のブレード 8の吸込側に近い部分や第 2のブレードで は、負荷の小さいブレード出口角とし、さらに第 2のブレードでは負荷の小さい入口 角として 、るので効率のょ ヽ多翼ファンとなる。

[0031] ここで、同電圧の電圧は、通常の商用電圧であり、例えば 100V、あるいは 200Vで ある。

[0032] この結果、低圧時と高圧時の同一電圧、同一電動機での回転数差は大きくなり、風 量一定制御が容易となり、かつ効率の良 、多翼ファンとすることができる。

[0033] (実施の形態 3)

図 8は本発明の実施の形態 3における多翼ファンを示す側面概略図、図 9はその斜 視図、図 10はそのブレード詳細図である。実施の形態 1または実施の形態 2と同一 の構成要素は同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

[0034] 図 8から図 10に示すように、吸込口と反対側の第 2のブレード 9の枚数は、吸込口 側の第 1のブレード 8の枚数より少なくしている。その他は、実施の形態 1と同じである

[0035] 上記構成において、電動機 5により第 1のブレード 8および第 2のブレード 9が回転 方向 Rの方向に回転すると、空気流は、吸込口 2より多翼ファン 1に入り、第 1のブレ ード 8および第 2のブレード 9により昇圧される。低圧高風量時には吸込んだ空気流 は、第 1のブレード 8の主板 7の側部に流れ、高圧少風量時には、第 1のブレード 8の 吸込側に近い部分に流れる。通風穴 11の形状は扇型に限定されるものではなぐ開 口部があれば、空気流はブレードの働きに応じて、通風穴 11を通過することができる

[0036] 一方、多翼ファン 1内に吸込まれた空気流は、通常、高圧時には側板 10側に流れ 、低圧高風量には主板 7側に流れる。し力し主板 7の通風穴 11は、空気流が通りにく いので、主板 7の吸込口側部が最も空気流が多く流れることになる。

[0037] ここで、第 2のブレード 9の枚数は通常の一般的な枚数 40から 60枚より小さく 20か ら 40枚に設定されている。従って、空気流の量に応じて、低圧時も高圧時も負荷は 小さくなり、ファン効率がよくなる。低圧時と高圧時とで、同一電動機での回転数差は 大きくなり、風量一定制御が容易となる効果は、第 1のブレード 8が軸方向にひねられ ているので、同じである。

[0038] (実施の形態 4)

図 11は本発明の実施の形態 4における多翼ファンを示す側面概略図、図 12はそ の斜視図、図 13はそのブレード詳細図である。実施の形態 1乃至実施の形態 3と同 一の構成要素は同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

[0039] 図 11力ら図 13に示すように、第 1のブレード 8と第 2のブレード 9とで、ブレード内径 を、主板 7の軸方向の上下で異なった大きさとしている。即ち、第 2のブレード 9の内 径 D3は、第 1のブレード 8の内径 D8より大きくしている。その他は、実施の形態 1と同 じである。

[0040] 上記構成において、電動機 5により第 1のブレード 8および第 2のブレード 9が回転 方向 Rの方向に回転すると、吸込口 2より吸込んだ空気流は多翼ファン 1に入り、第 1 のブレード 8および第 2のブレード 9により昇圧される。低圧高風量時には吸込んだ空 気流は、吸込側より下部の第 2のブレード 9に流れようとし、高圧少風量時には、吸込 側に近い第 1のブレード 8に流れようとする。

[0041] しかし、第 2のブレード 9の中央部には、電動機 5が配設されているので、吸込口 2 力 の流れは、第 2のブレード 9に流れにくい。し力し、第 2のブレード 9の内径 D3は 通常の一般的な外径に対する内径の割合 0. 85の内径より大きいので、空気流が、 スムーズに第 2のブレード 9に入ってくる。 [0042] この結果、特に、空気流が下部に流れ易い低圧高風量時には、第 2のブレード 9も 、有効に作用し、効率の良い多翼ファンとすることができる。

[0043] (実施の形態 5)

図 14は本発明の実施の形態 5における多翼ファンのブレード詳細図、図 15はその 多翼ファンを示す正面図である。なお図 15の第 1のブレード 8は、説明容易とするた め、出口角が平均出口角 j8 0となる部分のみの断面を図示したものである。実施の形 態 1乃至実施の形態 4と同一の構成要素は同一の参照符号を付し、詳細な説明は省 略する。

[0044] 図 14および図 15に示すように、第 1のブレード 8と第 2のブレード 9は、その外形側 の主板 7の直径以上の部分で、容易に変形する材質を使用している。これにより第 1 のブレード 8と第 2のブレード 9は、回転数が高速になるほど遠心力または風圧で橈 み、出口角が小さくなる。その他は、実施の形態 1と同じである。

[0045] 多翼ファン 1は、通常、低圧高風量時には、負荷は大きくなり、高圧低風量時には、 負荷は小さくなる、この結果、同一電圧、同一電動機では、低圧高風量時には、回転 数が小さくなり、高圧低風量時には、回転数が大きくなる。ここで、電動機の駆動電圧 は、通常の商用電圧であり、例えば 100V、あるいは 200Vである。

[0046] 上記構成において、電動機 5により第 1のブレード 8および第 2のブレード 9が回転 方向 Rの方向に回転すると、当初低圧高風量のときには、回転数が低いが、多翼ファ ン 1に圧力が力かりだすと回転数が上昇する。このとき、第 1のブレード 8と第 2のブレ ード 9は、遠心力または風圧で橈み、第 1のブレード 8、第 2のブレード 9がそれぞれ 破線で示す 8a、 9aの位置に移動する。これにより第 1のブレード 8の平均出口角 j8 0 と第 2のブレード 9の出口角 |8 4は、それぞれ破線で示す平均出口角 j8 0a、出口角 i8 4aのように小さくなる。出口角が小さくなると負荷が小さくなり、ますます回転数が 上昇する。高圧になればなるほど回転数が上昇するので遠心力と風圧も上昇し、第 1 のブレード 8の平均出口角 13 Oaや第 2のブレード 9の出口角 13 4aはますます小さくな り、ますます負荷が減少し、回転数の上昇が大きくなる。ブレード材質としては、強度 を維持して遠心力と風圧により出口角が小さくなるように変形すればよぐ例えば、 0. 3mm程度の薄肉のアルミなどの金属、あるいは、 0. 3mm程度のポリプロピレンなど の榭脂などが好適である。

[0047] この結果、低圧時と高圧時の同一電圧、同一電動機での回転数差はますます大き くなり、風量一定制御がより容易となる。

[0048] なお、第 1のブレード 8と第 2のブレード 9のどちらか一方のみが回転数が高速にな るほど遠心力または風圧で橈み、出口角が小さくなる構成としても、効果は劣るが、 低圧時と高圧時の同一電圧、同一電動機での回転数差はますます大きくなり、風量 一定制御がより容易となる。

産業上の利用可能性

[0049] 本発明は、主に天井に設置され、換気送風機器として使用される多翼ファンであつ て、風量一定制御を容易にすることが求められる用途に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 片側にベルマウス状の吸込口と吐出口とを備えた渦巻状のケーシングと、前記ケー シング内部に配設された電動機と、前記電動機の回転軸に垂直に備えられ通風穴を 有する主板と、前記主板の前記吸込口側に配設された第 1のブレードと、前記主板 の前記吸込口と反対側に配設された第 2のブレードとを含み、前記主板の直径は、 前記第 1のブレードの外径および前記第 2のブレードの外径より小さぐ前記第 1のブ レードの内径および第 2のブレードの内径より大きぐ前記第 1のブレードと前記第 2 のブレードのいずれか一方または両方の出口角は、軸方向に順次変化することを特 徴とする多翼ファン。

[2] 前記第 1のブレードと前記第 2のブレードは、少なくともいずれか一方の外周部にリン グ状の側板を備えた請求項 1記載の多翼ファン。

[3] 前記第 2のブレードの出口角は、軸方向に一定である請求項 1記載の多翼ファン。

[4] 前記第 1のブレードの出口角は、軸方向に前記主板の方向に順次大きくなる請求項

1記載の多翼ファン。

[5] 前記第 1のブレードの前記主板側の出口角は、前記第 2のブレードの出口角より大き

V、請求項 1記載の多翼ファン。

[6] 前記第 1のブレードの前記主板側の入口角は、前記第 2のブレードの入口角より大き

V、請求項 1記載の多翼ファン。

[7] 前記第 2のブレードの枚数は、前記第 1のブレードの枚数と同数または少ない請求項 1記載の多翼ファン。

[8] 前記第 2のブレードの内径は、前記第 1のブレードの内径と同一または小さい請求項 1記載の多翼ファン。

[9] 前記第 1のブレードと前記第 2のブレードのいずれか一方または両方は、高速になる ほど遠心力または風圧の作用により、出口角が小さくなる請求項 1記載の多翼ファン