JP2001082383A

JP2001082383A - 羽根車、遠心送風機および遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2001082383A
Application number: JP25569599A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hasegawa; 勇二長谷川
Original assignee: SOWA DENKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: SOWA DENKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】流体の圧送能力を維持しつつ小形化を図るこ
とが可能な羽根車を提供する。【解決手段】遠心送風機１および遠心ポンプのいずれ
かに用いられて流体を圧送するための羽根車であって、
円盤状の主板２１と、主板２１の中央部側から外縁部に
向けて放射状にそれぞれ延設された複数の羽根２２，２
２・・とを備えている羽根車３において、羽根２２は、
外縁部側の端部２２ａが羽根車３の回転方向側に折り曲
げ形成され、かつ、その端部２２ａと主たる部分とで回
転方向とは逆向き方向に対して窪んだ凹部Ｒが形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器、ボイラ
ー、冷暖房器および複写機などに用いられて空気を圧送
する遠心送風機に用いられる羽根車およびその遠心送風
機と、揚水装置などに用いられて液体を圧送する遠心ポ
ンプに用いられる羽根車およびその遠心ポンプとに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばボイラーに燃焼用の空気を圧送す
る遠心送風機（以下、「送風機」ともいう）は、燃料の
霧化および燃焼に必要な空気を適切な静圧で適量だけ圧
送する必要がある。この場合、羽根車の回転数を一定に
した場合、圧送される空気の静圧は、送風機に用いられ
る羽根車の直径にほぼ比例して増減し、その風量は回転
方向に対する羽根車の羽根幅にほぼ比例して増減するこ
とが知られている。したがって、この種の送風機では、
送風対象体としてのボイラーにおいて必要とされる静圧
および風量に応じた直径および羽根幅の羽根車が用いら
れている。

【０００３】この種の送風機として、図７に示す送風機
３１が従来から知られている。この送風機３１は、いわ
ゆるターボファンであって、ケーシング３２、羽根車３
３、および羽根車３３を回転させるためのモータＭを備
えている。また、ケーシング３２は、鉄板を所定形状に
打ち抜いた底板４１と、底板４１の外周に沿って折り曲
げられて固定された周板４２と、ケーシング３２の外部
から空気を吸気するための吸入口４５が中心部位に形成
されると共に底板４１に対向配置されて底板４１と相俟
って周板４２を固定する天板４３とを備えている。この
場合、周板４２の一部が開口されることにより、羽根車
３３から排出される空気を吐出するための吐出口４７が
形成されている。また、図１０に示すように、ケーシン
グ３２の内部に羽根車３３を収納した状態では、羽根車
３３から排出される空気を吐出口４７に向けて案内する
案内路４６が羽根車３３の外周および周板４２によって
形成されている。

【０００４】一方、図８，９に示すように、羽根車３３
は、いわゆる後傾き翼型の羽根車であって、円盤状の主
板５１と、主板５１の中心部位から外縁部に向けて放射
状に配設された複数の羽根５２，５２・・と、主板５１
に対向配置されて主板５１と相俟って羽根５２，５２・
・を固定する側板５３とを備えている。この羽根車３３
は、送風対象体のボイラーにおいて必要とされる静圧お
よび風量（以下、両者を総称して「圧送能力」ともい
う）を満足するように、例えば、その直径Ｌ１１が１３
４ｍｍ、その羽根幅Ｗ１１が１８ｍｍで形成されてい
る。この場合、各羽根５２，５２・・は、図１０に示す
ように、主板５１のの外縁部寄りが矢印Ａで示す羽根車
３３の回転方向に対して後傾するように、全体として湾
曲状態で固定されている。さらに、図８，９に示すよう
に、側板５３の中央部には、圧送する空気を羽根車３３
の内部空間Ｓに吸気するための吸入口５４が形成されて
いる。

【０００５】この送風機３１では、図１０に示す矢印Ａ
の向きで羽根車３３を回転させると、羽根車３３の内部
空間Ｓ内の空気は、回転に伴って生じる遠心力によって
所定の静圧に加圧されつつ、矢印Ｄ，Ｄ・・で示すよう
に、各羽根５２，５２・・の間隙からケーシング３２内
の案内路４６に排出される。この際に、羽根車３３から
排出される空気の向きは、遠心力によって案内路４６側
に排出される際のベクトルと、羽根車３３の回転速度に
応じた大きさでその回転の向きのベクトルとの合成ベク
トルで表される向きとなる。このため、羽根車３３から
排出される空気は、矢印Ｃで示す向きで案内路４６を移
動して吐出口４７から吐出される。これに伴い、ケーシ
ング３２の外側の空気は、吸入口４５を介してケーシン
グ３２の内部に吸気され、さらに、吸入口５４を介して
羽根車３３の内部空間Ｓに吸気される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の送風
機３１には以下の問題点がある。すなわち、従来の送風
機３１では、送風対象体のボイラーで必要とされる圧送
能力を満足するように羽根車３３の直径Ｌ１１および羽
根幅Ｗ１１が規定されている。したがって、小型化が要
求されている今日にあって、送風機３１をただ単に小型
化するだけでは、羽根車３３の直径Ｌ１１または羽根幅
Ｗ１１が小さくなるため、圧送能力の低下を招いてしま
う。このため、送風機３１の小形化が困難であるという
問題が存在する。一方、供給電圧を高電圧にして羽根車
３３の回転数を上げれば、風量の低下を招くことなく小
型化することは可能である。しかし、かかる場合には、
静圧が低下すると共に消費電力が増大し、加えて、騒音
が大きくなるという他の問題が生じる。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、流体の圧送能力を維持しつつ小形化を図る
ことが可能な羽根車、遠心送風機および遠心ポンプを提
供することを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の羽根車は、遠心送風機および遠心ポンプの
いずれかに用いられて流体を圧送するための羽根車であ
って、円盤状の主板と、主板の中央部側から外縁部に向
けて放射状にそれぞれ延設された複数の羽根とを備えて
いる羽根車において、羽根は、外縁部側の端部が羽根車
の回転方向側に折り曲げ形成され、かつ、その端部と主
たる部分とで回転方向とは逆向き方向に対して窪んだ凹
部が形成されていることをことを特徴とする。なお、本
発明における「流体」は、気体および液体を含む概念で
ある。また、「羽根車」には、前傾き翼型、半径方向翼
型、後傾き翼型、およびリミットロードファンに用いら
れるＳ字状の羽根車などが含まれる。

【０００９】この羽根車では、羽根車の回転に伴って生
じる遠心力によって羽根車の内部空間の流体が羽根車の
中心部位から外縁部に向けて加圧されつつ移動して各羽
根の間隙から排出される。この場合、この羽根車では、
各羽根における主板の外縁部側の端部（以下、「外縁部
側端部」ともいう）が羽根車の回転方向側に折り曲げて
形成され、かつ、その端部と主たる部分とで回転方向と
は逆向き方向に対して窪んだ凹部が形成されている。こ
のため、流体は、凹部またはその近傍に一瞬留まった状
態で外縁部側端部の延設方向の向きに加圧されるため、
その静圧が高められる。また、より羽根車の排出口方向
に向けて圧送されるため、案内路内で淀むことなく、排
出口に向けて排出される。この結果、流体の流量が増大
する。したがって、この羽根車を遠心送風機または遠心
ポンプに用いることにより、従来の羽根車を用いた遠心
送風機や遠心ポンプと比較して、流体を圧送する際の静
圧および風量を共に向上させることが可能となる。ま
た、圧送能力が同等の遠心送風機や遠心ポンプを製造す
る場合には、その小形化を図ることが可能となる。

【００１０】請求項２記載の羽根車は、請求項１記載の
羽根車において、端部は、所定の曲率をもって折り曲げ
形成されていることを特徴とする。

【００１１】前述したように、羽根の外縁部側端部を折
り曲げることにより、流体に対する圧送能力を向上させ
ることが可能となる。しかし、折り曲げ部位が角張って
いる場合、流体の流れに淀みが生じる結果、作動時にお
ける異音の発生や、圧送能力の若干の低下を招くおそれ
がある。一方、この羽根車では、羽根の端部が所定の曲
率で折り曲げて形成されているため、流体が滑らかに流
れる結果、流動抵抗を小さくでき、これにより、異音の
発生を防止することが可能になると共に、圧送能力のさ
らなる向上を図ることが可能になる。

【００１２】請求項３記載の羽根車は、請求項１または
２記載の羽根車において、端部は、その延設方向の延長
線および主板の外周上の交点における接線と、その延長
線との交差角が２５゜から６５゜までの角度範囲内とな
るように折り曲げ形成されていることを特徴とする。

【００１３】例えば、端部の折り曲げ角度が小さ過ぎる
と、羽根車から流体が排出される際に、排出口方向に向
けて流体に働く力が弱まる結果、圧送能力の大幅な向上
が困難となるおそれがある。逆に、端部の折り曲げ角度
が大き過ぎると、折り曲げた外縁側端部によって羽根車
３３の排出口が塞がれることになり、圧送能力の大幅な
向上が困難となるおそれがある。一方、この羽根車で
は、羽根の外縁部側端部の延設方向の延長線および主板
の外周上の交点における接線と、その延長線との交差角
が２５゜から６５゜までの角度範囲内となるように、各
羽根の外縁部側端部を折り曲げる。この場合、発明者に
よる実験によれば、その交差角が２５゜から６５゜まで
の角度範囲内の場合、流体に対する圧送能力が飛躍的に
向上することが確認されている。

【００１４】請求項４記載の遠心送風機は、請求項１か
ら３のいずれかに記載の羽根車を備えていることを特徴
とする。

【００１５】請求項５記載の遠心ポンプは、請求項１か
ら３のいずれかに記載の羽根車を備えていることを特徴
とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る羽根車を用いた送風機１の実施の形態について
説明する。

【００１７】最初に、送風機１の構成について、各図を
参照して説明する。

【００１８】送風機１は、ターボファンであって、図１
に示すように、ケーシング２、羽根車３、および回転軸
Ｍａ（図５参照）を介して羽根車３を回転させるモータ
Ｍを備えている。また、ケーシング２は、鉄板を所定形
状に打ち抜いた底板１１と、底板１１の外周に沿って折
り曲げられて固定された周板１２と、吸入口１５が中心
部位に形成されると共に底板１１に対向配置されて底板
１１と相俟って周板１２を固定する天板１３とを備えて
いる。この場合、周板１２の一部を開口することによ
り、羽根車３から排出される空気を吐出するための吐出
口１７が形成されている。また、図５に示すように、ケ
ーシング２の内部に羽根車３を収納した状態では、羽根
車３から排出される空気を吐出口１７に向けて案内する
案内路１６が羽根車３の外周および周板１２によって形
成される。

【００１９】一方、羽根車３は、後述するように、従来
の羽根車３３よりも圧送能力に優れているため、送風機
３１と同等以上の圧送能力を有しつつ、羽根車３の直径
Ｌ１（図２参照）が送風機３１における羽根車３３の直
径Ｌ１１よりも小径の１２５ｍｍで、かつ、その羽根幅
Ｗ１が羽根車３３の羽根幅Ｗ１１よりも狭幅の９ｍｍに
形成されている。このため、ケーシング２全体として
も、送風機３１のケーシング３２よりも十分に小型化さ
れている。また、羽根車３は、図２，３に示すように、
モータＭの回転軸Ｍａを挿通可能な回転軸挿通用孔２１
ａが中央に形成された円盤状の主板２１と、主板２１の
中心部位から外縁部に向けて放射状に配設された複数の
羽根２２，２２・・と、中央部に吸入口２４が形成され
て主板２１に対向配置されると共に主板２１と相俟って
羽根２２，２２・・を固定する側板２３とを備えてい
る。

【００２０】また、羽根車３は、後傾き翼型の羽根車で
あって、図４に示すように、各羽根２２，２２・・は、
その主たる部分が矢印Ａで示す羽根車３の回転方向に対
して後傾するように湾曲状態で固定されている。また、
各羽根２２，２２・・の外縁部側の端部２２ａ，２２ａ
・・は、羽根車３の回転方向側に例えばＲ５ｍｍの曲率
で折り曲げられている。この場合、この羽根車３では、
端部２２ａ，２２ａ間の開口幅Ｗが、従来の羽根車３３
と等しく形成されている。また、端部２２ａは、折り曲
げた状態における端部２２ａの延設方向の延長線Ｆおよ
び主板２１の外周上の交点Ｅ１における接線Ｇと、延長
線Ｆとのなす交差角θが例えば約４５゜となるように折
り曲げられている。したがって、羽根２２の主たる部分
と端部２２ａとで、羽根車３の回転方向とは逆向きに窪
んだ凹部Ｒが形成される。この場合、発明者の実験によ
れば、後傾き翼型の羽根車では、延長線Ｆおよび接線Ｇ
のなす交差角θが２５゜から６５゜までの角度範囲内で
あることが好ましく、交差角４５゜近辺となるように折
り曲げたときに最も圧送能力が向上することが確認され
ている。

【００２１】次に、送風機１の動作原理について、図５
を参照して説明する。

【００２２】この送風機１では、モータＭに所定の電力
を供給して図５に示す矢印Ａの向きで羽根車３を回転さ
せると、羽根車３の内部空間Ｓにおける中心部位の空気
は、その回転によって生じる遠心力によって所定の静圧
まで加圧されつつ、同図の矢印Ｂ，Ｂ・・で示す向きで
羽根２２，２２間を端部２２ａ側に向けて移動し、凹部
Ｒ，Ｒにおいて一瞬留まった状態で端部２２ａの延設方
向の向きに加圧されるため、その静圧が高められる。ま
た、より吐出口１７の方向に向けて圧送されるため、案
内路１６内で淀むことなく、吐出口１７に向けて排出さ
れる。この結果、気体は、従来の羽根車３３よりも高速
に案内路１６内を矢印Ｃで示す向きで移動して吐出口１
７から吐出される。このため、吐出口１７から吐出され
る空気の静圧および風量は、送風機１が小型化されてい
るにも拘わらず、従来の羽根車３３と同等以上に維持さ
れている。この後、ケーシング３２の外側の空気が、吸
入口１５からケーシング２の内部に吸気された後、吸入
口２４を介して羽根車３の内部空間Ｓに吸気される。

【００２３】このように、送風機１では、排出空気に対
する静圧および風量について、従来の送風機３１と同等
以上の性能を維持しつつ、小形化が図られている。ま
た、羽根車３における羽根２２の端部２２ａを半径５ｍ
ｍ程度の円弧状に折り曲げたことにより、凹部Ｒに気流
の淀みが生じないため、異音の発生を防止することがで
きると共に、圧送能力のさらなる向上を図ることができ
る。

【００２４】次いで、本発明の実施の形態に係る送風機
１と従来の送風機３１との圧送能力の差異について、図
６を参照して説明する。

【００２５】例えば、羽根車３における羽根２２と同形
状に折り曲げられた羽根を備え、直径１３４ｍｍ、羽根
幅９ｍｍに形成された羽根車（以下、「羽根車Ａ」とい
う）と、羽根車３３における羽根５２と同形状の羽根を
備え、直径および羽根幅が羽根車Ａと同じく形成された
羽根車（以下、「羽根車Ｂ」という）とを、それぞれ毎
分３０００回転で回転させる。この状態で送風機におけ
るケーシングの吐出口を閉塞状態から徐々に開口するこ
とにより、吐出口から吐出される空気の風量を変化さ
せ、この際に、各送風量当りの空気の静圧をそれぞれ測
定する。この実験によれば、吐出口の一部を開口して例
えば０．５ｍ^３／分の空気を吐出させた場合には、羽
根車Ｂによって圧送される空気の静圧が図６の特性曲線
ＰＢで示すように約２０ｍｍＡｑとなる。これに対し
て、羽根車Ａによって圧送される空気の静圧は、同図の
特性曲線ＰＡで示すように約２８ｍｍＡｑと格段に高い
値となる。

【００２６】また、実験から得られたデータによれば、
例えばボイラーなどで燃料の霧化に必要な２５ｍｍＡｑ
の空気を圧送する場合には、羽根車Ｂでは０．３７ｍ
^３／分程度の空気しか圧送できないのに対し、羽根車
Ａでは０．６３ｍ^３／分の空気を圧送することができ
る。このため、静圧に関しては１ｍｍＡｑ単位で、風量
に関しては０．１ｍ^３／分単位で圧送能力の向上を競
い合っている今日において、この羽根車Ａは、画期的な
羽根車であるといえる。

【００２７】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、揚水ポンプ
や循環ポンプなどの遠心ポンプにも、本発明における羽
根車を好適に用いることができる。この場合にも、本発
明の実施の形態で示した動作原理に従い、液体の圧送能
力に優れた遠心ポンプを構成することができる。また、
本発明の実施の形態では、後傾き翼型の羽根車を例に挙
げて説明したが、前傾き翼型および半径方向翼型の羽根
車などにも適用が可能であり、シロッコファンやＳ字状
の羽根車を有するリミットロードファンにも適用が可能
である。発明者の実験によれば、これらの場合にも圧送
能力の向上が図られることが確認されている。さらに、
本発明の実施の形態では、それぞれ別体に形成した主板
２１、羽根２２，２２・・および側板２３を組み立てた
羽根車３を例に挙げて説明したが、本発明における羽根
車は、これに限定されず、成形加工または切削加工によ
って各部を一体的に形成することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の羽根車、
請求項４記載の遠心送風機、および請求項５記載の遠心
ポンプによれば、羽根車における各羽根の外縁部側端部
を羽根車の回転方向に折り曲げ、かつ、その外縁側端部
と主たる部分とで回転方向とは逆向き方向に窪んだ凹部
を形成したことにより、従来の羽根車と比較して、静圧
および流量に関する性能を向上させることができる。ま
た、圧送能力が同程度の羽根車を製造する場合には、そ
の直径を小さくでき、かつ羽根幅を狭幅にすることがで
きるため、消費電力を大きくすることなく、遠心送風機
や遠心ポンプを全体として小形化することができる。

【００２９】また、請求項２記載の羽根車によれば、所
定の曲率で羽根の端部を折り曲げたことにより、流体が
滑らかに流れるため、流動抵抗を小さくできる結果、異
音の発生を防止することができると共に、圧送能力のさ
らなる向上を図ることができる。

【００３０】さらに、請求項３記載の羽根車によれば、
所定の角度範囲内となるように羽根の外縁部側端部を折
り曲げたことにより、流体を羽根車の回転方向に効率よ
く排出することができるため、圧送能力を格段に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る送風機１の外観斜視
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る羽根車３の外観斜視
図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る羽根車３の分解斜視
図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る羽根車３の平面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態に係る送風機１を作動させ
た際の空気の流れを示す断面図である。

【図６】本発明に係る羽根車および従来の羽根車の圧送
能力の差異を示す特性曲線図である。

【図７】従来の送風機３１の外観斜視図である。

【図８】従来の羽根車３３の外観斜視図である。

【図９】従来の羽根車３３の分解斜視図である。

【図１０】従来の送風機３１を作動させた際の空気の流
れを示す断面図である。

【符号の説明】

１送風機３羽根車２１主板２２羽根２２ａ端部Ｅ１交点Ｅ２交点Ｆ延長線Ｇ接線Ｒ凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠心送風機および遠心ポンプのいずれか
に用いられて流体を圧送するための羽根車であって、円
盤状の主板と、当該主板の中央部側から外縁部に向けて
放射状にそれぞれ延設された複数の羽根とを備えている
羽根車において、前記羽根は、前記外縁部側の端部が当該羽根車の回転方
向側に折り曲げ形成され、かつ、その端部と主たる部分
とで前記回転方向とは逆向き方向に対して窪んだ凹部が
形成されていることをことを特徴とする羽根車。
【請求項２】前記端部は、所定の曲率をもって折り曲
げ形成されていることを特徴とする請求項１記載の羽根
車。
【請求項３】前記端部は、その延設方向の延長線およ
び前記主板の外周上の交点における接線と、その延長線
との交差角が２５゜から６５゜までの角度範囲内となる
ように折り曲げ形成されていることを特徴とする請求項
１または２記載の羽根車。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の羽根
車を備えていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項５】請求項１から３のいずれかに記載の羽根
車を備えていることを特徴とする遠心ポンプ。