特開 2024-92330 プラグファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092330

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】プラグファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20240701BHJP

   F04D 29/30 20060101ALI20240701BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

F04D29/28 J

F04D29/30 D

F04D29/66 M

F04D29/28 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208181

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000104836

【氏名又は名称】クボタ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高口 未来

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AB26

3H130AB46

3H130AC11

3H130BA14C

3H130BA66C

3H130CB02

3H130CB03

3H130CB05

3H130CB09

3H130CB11

3H130EA08C

3H130EB04C

3H130EC12C

(57)【要約】

【課題】騒音の低減を図るとともに、羽根をプレス曲げ加工で低コストに制作することができるプラグファンを提供する。
【解決手段】側板２がファン軸心方向前方に向けて開口する吸込み口５を有し、主板３の外周縁と側板２の外周縁の間にファン径方向外側に向けて開口する吹出し口６を有し、羽根板４は、ファン回転方向前方の気流入口側の羽根前縁７がファン径方向内側に位置し、ファン回転方向後方の気流出口側の羽根後縁８がファン径方向外側に位置し、主板３は、羽根後縁７よりもファン径方向外側に広がる外周部９を有し、外周部９にファン軸心方向後方に反った主板開口縁１０を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファン軸心方向で相対向する前方の側板と後方の主板と、主板と側板の間にファン軸心回りに配置する複数の羽根板を有し、
側板がファン軸心方向前方に向けて開口する吸込み口を有し、主板の外周縁と側板の外周縁の間にファン径方向外側に向けて開口する吹出し口を有し、
羽根板は、ファン回転方向前方の気流入口側の羽根前縁がファン径方向内側に位置し、ファン回転方向後方の気流出口側の羽根後縁がファン径方向外側に位置し、
主板は、羽根後縁よりもファン径方向外側に広がる外周部を有し、外周部にファン軸心方向後方に反った主板開口縁を有することを特徴とするプラグファン。

【請求項2】

羽根板は、羽根板全体がファン軸心に対して傾斜角を有し、主板から吸込み口に向けてファン径方向外側に広がることを特徴とする請求項１に記載のプラグファン。

【請求項3】

羽根板は、羽根前縁から羽根後縁までファン軸心に対して一定の傾斜角を有することを特徴とする請求項２に記載のプラグファン。

【請求項4】

羽根板は、ファン軸心に対する一定の傾斜角を７°から９°の範囲で定めることを特徴とする請求項３に記載のプラグファン。

【請求項5】

羽根板は、ファン径方向において側板の側が主板の側よりファン径方向外側に位置し、主板から側板までの羽根板翼幅方向で相対向する位置における主板の側の羽根内径が側板の側の羽根内径より小さいことを特徴とする請求項２に記載のプラグファン。

【請求項6】

羽根板は、主板から側板までの羽根板翼幅方向が平面状をなし、羽根前縁から羽根後縁までの羽根板弦長方向がファン回転方向前方に湾曲する曲面状をなし、主板の側と側板の側において羽根前縁の入口角と羽根後縁の出口角が相違し、側板の側の入口角が主板の側の入口角より小さく、側板の側の出口角が主板の側の出口角より小さいことを特徴とする請求項１に記載のプラグファン。

【請求項7】

羽根板は、主板から側板までの羽根板翼幅方向が平面状をなし、羽根前縁から羽根後縁までの羽根板弦長方向がファン回転方向前方に湾曲する曲面状をなし、羽根前縁の側に羽根板の反り線よりもファン径方向外側に反った迎え部を有することを特徴とする請求項１に記載のプラグファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和機等において用いられるプラグファンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に記載のラジアル・ファン・ホイールは、回転方向とは反対側に傾斜した羽根を備えており、頂部ディスクと底部ディスクの外側縁域が羽根の有効直径を超えて突出している。そして、底部ディスクと頂部ディスクの間において羽根の有効直径および外側直径によって、流体の運動エネルギーを圧力ポテンシャルに転換している。

【0003】

また、特許文献２に記載のターボファンは、モータの回転軸に固定されるボスを有する主板と、吸込み導風壁を形成するシュラウドと、複数の羽根部材を熱可塑性樹脂で別々に成形している。主板は、複数の羽根部材との嵌合部を有し、シュラウドは複数の羽根部材との嵌合部を有し、複数の羽根部材を回転軸に平行に配置して主板とシュラウドに超音波溶着にて一体化したものである。

【0004】

また、特許文献３に記載のターボファン用羽根車は、駆動源に係合される主板と、主板に対向配置された側板と、主板と側板との間に周方向に配列された複数枚の羽根を備えている。各羽根は前縁側から見たときに前縁が主板と成す入口傾斜角を７８°～８９°に設定し、羽根の出口傾斜角、すなわち各羽根を後縁側から見たときに後縁が主板と成す角度を９０°に設定している。

【特許文献1】特表２００６－５１９３６

【特許文献2】特開２０１６－８４７４３

【特許文献3】特許第４９３４４６７号

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、プラグファンは、ハウジングのない状態で高い静圧効率が得られるが、騒音面で不利となることから、空気調和機や設備の建屋側において騒音対策を行う必要がある。

【0006】

羽根断面が翼形状の羽根を使用すると、低騒音、高効率を実現できる。しかし、翼断面形状の羽根は、その製造に樹脂成型や複数回の曲げ工程を要し、製法、材質に制約があった。

【0007】

本発明は上記した課題を解決するものであり、騒音の低減を図るとともに、羽根をプレス曲げ加工で低コストに制作することができるプラグファンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のプラグファンは、ファン軸心方向で相対向する前方の側板と後方の主板と、主板と側板の間にファン軸心回りに配置する複数の羽根板を有し、側板がファン軸心方向前方に向けて開口する吸込み口を有し、主板の外周縁と側板の外周縁の間にファン径方向外側に向けて開口する吹出し口を有し、羽根板は、ファン回転方向前方の気流入口側の羽根前縁がファン径方向内側に位置し、ファン回転方向後方の気流出口側の羽根後縁がファン径方向外側に位置し、主板は、羽根後縁よりもファン径方向外側に広がる外周部を有し、外周部にファン軸心方向後方に反った主板開口縁を有することを特徴とする。

【0009】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、羽根板全体がファン軸心に対して傾斜角を有し、主板から吸込み口に向けてファン径方向外側に広がることを特徴とする。

【0010】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、羽根前縁から羽根後縁までファン軸心に対して一定の傾斜角を有することを特徴とする。

【0011】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、ファン軸心に対する一定の傾斜角を７°から９°の範囲で定めることを特徴とする。

【0012】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、ファン径方向において側板の側が主板の側よりファン径方向外側に位置し、主板から側板までの羽根板翼幅方向で相対向する位置における主板の側の羽根内径が側板の側の羽根内径より小さいことを特徴とする。

【0013】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、主板から側板までの羽根板翼幅方向が平面状をなし、羽根前縁から羽根後縁までの羽根板弦長方向がファン回転方向前方に湾曲する曲面状をなし、主板の側と側板の側において羽根前縁の入口角と羽根後縁の出口角が相違し、側板の側の入口角が主板の側の入口角より小さく、側板の側の出口角が主板の側の出口角より小さいことを特徴とする。

【0014】

本発明のプラグファンにおいて、羽根板は、主板から側板までの羽根板翼幅方向が平面状をなし、羽根前縁から羽根後縁までの羽根板弦長方向がファン回転方向前方に湾曲する曲面状をなし、羽根前縁の側に羽根板の反り線よりもファン径方向外側に反った迎え部を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

以上のように本発明によれば、主板が羽根後縁よりもファン径方向外側に広がる外周部に、ファン軸心方向後方に反った主板開口縁を有することで、吹出し口の開口が拡大し、出口幅が増加することで、大風量側において送風機効率の最高効率が改善する。よってプラグファンの使用範囲が拡大する。

【0016】

また、羽根板全体が、すなわち羽根前縁のみならず羽根前縁から羽根後縁までがファン軸心に対して傾斜角を有し、主板から吸込み口に向けてファン径方向外側に広がる形態をなすことで、吸込み口の側が開くように羽根板が広がり、羽根後縁のファン出口における圧力変動を緩和して騒音を抑制できる。

【0017】

さらに、羽根板は、羽根前縁から羽根後縁までファン軸心に対して一定の傾斜角を有する形態とすることもでき、ファン軸心に対する一定の傾斜角を７°から９°の範囲で、例えば８°とすることで騒音抑制の効果を最適化できる。

【0018】

また、主板の側の羽根内径が側板の側の羽根内径より小さいことで、送風機効率の最高効率が改善する。

【0019】

また、羽根板は、主板の側と側板の側において羽根前縁の入口角と羽根後縁の出口角が相違し、側板の側の入口角が主板の側の入口角より小さく、側板の側の出口角が主板の側の出口角より小さいことで、騒音が低減し、大風量側において静圧が改善し、プラグファンの使用範囲が拡大する。なお、ここでは、入口角は羽根前縁における反り線の接線に対する法線と、ファン軸心から羽根前縁に至る線とのなす角度であり、出口角は羽根後縁における反り線の接線に対する法線と、ファン軸心から羽根後縁に至る線とのなす角度である。

【0020】

また、羽根板は、羽根前縁の側に羽根板の反り線よりもファン径方向外側に反った迎え部を有することで、送風機効率の最高効率が改善する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施の形態におけるプラグファンの断面図

【図2】同実施の形態におけるプラグファンの一部破断正面図

【図3】同実施の形態におけるプラグファンの斜視図

【図4】同実施の形態におけるプラグファンの側板のない正面図

【図5】同実施の形態におけるプラグファンの羽根板の傾斜を示す模式図

【図6】同実施の形態におけるプラグファンの羽根板の正面図

【図7】同実施の形態におけるプラグファンの要部拡大図

【図8】同実施の形態におけるプラグファンの羽根板の要部を示す模式図

【図9】同実施の形態におけるプラグファンの羽根板の入口角および出口角を示す模式図

【図10】従来例として示すプラグファンの羽根板の入口角および出口角を示す模式図

【発明を実施するための最良の形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図９において、プラグファン１は、ファン軸心方向で相対向する前方の側板２と後方の主板３の間にファン軸心回りに複数の羽根板４を配置している。

【0023】

側板２はファン軸心方向前方に向けて開口する吸込み口５を有し、主板３の外周縁と側板２の外周縁の間にファン径方向外側に向けて開口する吹出し口６を有している。

【0024】

羽根板４は、ファン回転方向前方の気流入口側の羽根前縁７がファン径方向内側に位置し、ファン回転方向後方の気流出口側の羽根後縁８がファン径方向外側に位置している。主板３は、羽根後縁８よりもファン径方向外側に広がる外周部９に、ファン軸心方向後方に反った主板開口縁１０を有している。

【0025】

すなわち、図５に示すように、ファンの呼び径φＤ（主板３における羽根後縁８がファン軸心回りに描く軌跡の直径）に対して、主板３は外周部９の主板開口縁１０がファン軸心方向後方に反りながらφ１．１３Ｄにまで広がっている。このため、吹出し口６の開口が拡大し、出口幅が０．３Ｄから０．３１Ｄにまで増加する。

【0026】

このように、主板３が羽根後縁８よりもファン径方向外側に広がる外周部９に、ファン軸心方向後方に反った主板開口縁１０を有することで、吹出し口６の開口が拡大し、出口幅が増加して、大風量側において送風機効率の最高効率が３．４％改善する。

【0027】

送風機効率の改善の評価は、図１０に示す羽根板５０（詳細は後述する）を使用し、主板３の大きさがファンの呼び径φＤに対し１．０７Ｄであるものを比較対照のプラグファンとしておこなった。

【0028】

羽根板４は、主板３から側板２までの羽根板翼幅方向が平面状をなし、羽根前縁７から羽根後縁８までの羽根板弦長方向がファン回転方向前方に湾曲する曲面状をなし、鋼板のプレス曲げ加工により制作している。よって、従来の翼断面形状の羽根に比べて初期投資が小さく、かつ低コストで制作できる。

【0029】

また、羽根板４は、図７に示すように、羽根板全体がファン軸心に対して傾斜角θを有し、主板３から吸込み口５に向けてファン径方向外側に広がっている。図７では羽根板全体をファン軸心に対して平行に配置した場合を二点鎖線で示し、その比較において傾斜角θを示している。

【0030】

この傾斜角θは羽根前縁７から羽根後縁８までの間に変化してもよいが、ここでは、羽根板４が羽根前縁７から羽根後縁８までファン軸心に対して一定の傾斜角θを有している。傾斜角θは７°から９°の範囲で定めることができ、８°が最適である。

【0031】

このように、羽根板全体がファン軸心に対して一定の傾斜角θを有し、主板３から吸込み口５に向けてファン径方向外側に広がる形態をなすことで、吸込み口５の側が開くように羽根板４が広がり、羽根後縁８のファン出口における圧力変動を緩和して騒音を抑制でき、一定の傾斜角θを８°とすることで騒音抑制の効果を最適化できる。

【0032】

また、羽根板４は、図７に示すように、ファン径方向において側板２の側が主板３の側よりファン径方向外側に位置し、主板３から側板２までの羽根板翼幅方向で相対向する位置における主板３の側の羽根内径ｄ１が側板２の側の羽根内径ｄ２より小さくなっている。このように、主板３の側の羽根内径ｄ１が側板２の側の羽根内径ｄ２より小さいことで、送風機効率の最高効率が１．４％改善する。

【0033】

また、羽根板４は、図９に示すように、側板２の側の弦長Ｃ１が０．３７Ｄであり、主板３の側の弦長Ｃ２が０．４Ｄであり、側板２の側と主板３の側とにおいて羽根前縁７の入口角θ１、θ２と羽根後縁８の出口角θ３、θ４が相違している。

【0034】

側板２の側の入口角θ１が主板３の側の入口角θ２より小さく、側板２の側の出口角θ３が主板３の側の出口角θ４より小さくなっている。入口角θ１、θ２は羽根前縁７における反り線の接線に対する法線Ｎ１、Ｎ２と、ファン軸心から羽根前縁７に至る線Ｌ１、Ｌ２とのなす角度であり、出口角θ３、θ４は羽根後縁８における反り線の接線に対する法線Ｎ３、Ｎ４と、ファン軸心から羽根後縁に至る線Ｌ３、Ｌ４とのなす角度である。

【0035】

このように、側板２の側の入口角θ１が主板３の側の入口角θ２より小さく、側板２の側の出口角θ３が主板３の側の出口角θ４より小さいことで、騒音が低減し、大風量側において静圧が改善し、プラグファンの使用範囲が拡大する。

【0036】

ちなみに、図１０に示す比較対照の羽根板５０では、弦長Ｃ３が０．３６Ｄであり、入口角θ５が実施例の入口角θ１、θ２より小さく、出口角θ６が実施例の出口角θ３、θ４より大きくなっている。

【0037】

また、羽根板４は、図８に示すように、羽根前縁７の側に羽根板４の反り線よりもファン径方向外側に反った迎え部１１を有している。このように、羽根板４が迎え部１１を有することで、送風機効率の最高効率が０．７％改善する。

【0038】

以上のように、本実施の形態のプラグファンによれば、図１０に示す比較対照のプラグファンに比べてトータルで送風機効率の最高効率が５．５％改善し、騒音値が５ｄＢ（Ａ）低減した。

【符号の説明】

【0039】

１ プラグファン
２ 側板
３ 主板
４ 羽根板
５ 吸込み口
６ 吹出し口
７ 羽根前縁
８ 羽根後縁
９ 外周部
１０ 主板開口縁
１１ 迎え部
５０ 比較対照の羽根板
Ｄ 呼び径（直径）
θ 傾斜角
ｄ１、ｄ２ 羽根内径
θ１、θ２、θ５ 入口角
θ３、θ４、θ６ 出口角
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４ 法線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 線
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 弦長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】