JP2003184791A

JP2003184791A - 遠心型羽根車及びそれを用いた流体機械

Info

Publication number: JP2003184791A
Application number: JP2001387789A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Honda; 武史本多; Shigesaburo Komatsu; 茂三郎小松; Makoto Yokoyama; 誠横山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心型羽根車において、羽根車の効率を確保し
た状態で、羽根卓越音等騒音を低減化できるようにす
る。【解決手段】周方向に略同一の外内径をもって配した複
数の羽根のうち一部の羽根につき、出口角度が他の羽根
の出口角度と異なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心型羽根車の構
成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、遠心型羽根車を利用した流体機械
においては、遠心型羽根車の高効率化と低騒音化が技術
課題となっている。遠心型羽根車の高効率化のために
は、羽根車で生じる各損失の低減及び羽根車下流での静
圧回収効果（動圧エネルギーを静圧エネルギーに変換し
て回収する効果）の向上が必要であり、従来から数値解
析を用いた手法等も利用され開発が進められている。さ
らに、低騒音化に関しては、羽根車が回転することによ
って生じる羽根卓越音（羽根枚数と回転数との積を周波
数とした騒音）の低減化、及び、羽根車下流の突起等と
流体の流れとが衝突する際に生ずる騒音の低減化が進め
られている。図1に従来の遠心型羽根車の構造例を示
す。遠心型羽根車１は、吸込口５を形成するドーナツ状
の側板３と、該側板３に対向して置かれた主板２との間
に周方向に羽根４を等間隔に設置し、軸方向から流体を
吸込み、半径方向へ、昇圧して吐出す構成である。複数
の羽根４全部の出口角度βは互いに等しい。遠心型羽根
車の高効率化のためには、羽根車直下には流れを妨げる
突起等は設けずに、静圧回収効果を有するスクロールを
設けることが望ましい。しかし、遠心型羽根車では、製
造コストや構造上の制約から、理想的構成ではないスク
ロールを設けたり、羽根車下流に流れを妨げるような突
起等の部位を設けたりする場合があるが、かかる場合に
も、高効率であることと低騒音であることを要求される
ことが多い。特に、低騒音に関しては、羽根の回転によ
って生じる羽根卓越音（羽根枚数と回転数の積の周波数
成分の騒音）の低減化と音色の改善が必要となる。

【０００３】例えば、特開平１１−２０１０９３号公報
や特開平９−２８７９３号公報や特開平８−１９３５９
６号公報には、遠心型羽根車の高効率化や低騒音化に関
する技術が記載されている。該特開平１１−２０１０９
３号公報には、遠心型羽根車を用いた電動送風機とし
て、ファンケーシングと羽根車との間に生じる隙間をシ
ールして循環流れの発生を防止し送風性能を向上させる
ために、ファンケーシングの吸込口の内面側に、延伸多
孔質のポリテトラフロロエチレン樹脂による環状のシー
ル部材を設け、遠心型羽根車の前面シュラウドと摺接す
るようにした構成が記載されている。かかる構成によ
り、遠心羽根車に摺接しても摩擦損失を増加させること
なく、確実に循環流れを防止でき、送風性能を向上させ
ることができるとともに、循環流れの抑制による低騒音
化も図れる、とされる。また、特開平９−２８７９３号
公報には、遠心ポンプの構成として、前シュラウドと後
シュラウドの間に周方向に沿って設けられた複数の渦巻
状羽根の回転方向前面に、突出部を形成し、小水量運転
時に剥離渦が発生する領域における渦巻き流路面積を狭
くするようにした構成が記載され、これによって、ファ
ンケーシングと羽根車との間の隙間に発生する循環流れ
を防止し、低流量のときの羽根入口角と羽根流入角との
不一致による羽根入口部での剥離を抑えることができる
とされる。また、特開平８−１９３５９６号公報には、
遠心送風機において、吐出圧力及び効率向上のために、
各主翼の圧力面に隣接して補助翼を設け、該主翼と該補
助翼との間で羽根の出口角度を互いに異ならせた構成が
記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、羽根が回転することによって生じる羽根卓越音の低
減化と音色の改善は難しく、該従来技術の範囲内でこれ
らの低減化・改善を図るには、回転数の低減または羽根
車の小形化が必要となり、所定風量を確保できなくなる
おそれがある。また、羽根車下流にスクロールを設ける
構成の場合は、羽根車出口とスクロールとの距離を短く
すると羽根車の効率を向上させ得るが、全体的騒音レベ
ルや羽根卓越音も増えてしまう方向にある。羽根車下流
に流れを妨げる突起等の部位を設けた場合も、大きな羽
根卓越音を発生し、耳障りな音色となる可能性がある。
上記公報記載の構成を含め、従来の遠心型羽根車におい
ては、羽根の出口角度が同じである複数の羽根を有して
いる。このため、各羽根の羽根出口の絶対速度と吹出角
度が変わらないため、１回転する間に、羽根から出る主
流が一定のタイミングで吹出す。図３は、従来の遠心型
羽根車と羽根車下流に突起状の部位７が存在する場合に
おける羽根車出口の絶対速度Ｃ_２と吹出角度αを示す。
図３からも明らかなように、羽根車下流に、スクロール
や羽根車下流の流れを妨げるような突起等の部位７を有
している場合には、羽根車の羽根の出口角度βが同じで
あるため、羽根車が回転する際に、各羽根から出る主流
が羽根車下流にある突起状の部位７に衝突する角度と速
度とが、各羽根で同じである。このため、上記主流が一
定のタイミングで吹出され、羽根車が回転することによ
って生じる羽根卓越音が大きくなり、耳障りな音色とな
る。特に、羽根車下流にスクロールを有する場合、羽根
車出口とスクロールとの距離を小さくすると羽根車効率
は向上するが、羽根の出口角度βが同じであるために、
羽根車出口の絶対速度Ｃ_２と吹出角度αが各羽根で同じ
となり、流れがスクロールに衝突する角度と速度とが各
羽根で同じとなる。このため、羽根卓越音が増大して耳
障りな音色となる。本発明の課題点は、上記従来技術の
状況に鑑み、遠心型羽根車において、羽根車の効率を確
保した状態で、羽根卓越音の低減化、全体的な低騒音化
及び耳障りな音色の除去等を行えるようにすることであ
る。本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題点を解決するた
めに、本発明では、遠心型羽根車において、（１）回転
羽根車を、略同一の外内径で羽根車の周方向に配された
複数の羽根（例えば、主翼または補助翼のいずれか一
方）、または、略同じ寸法もしくは略同じ形状を有し羽
根車の周方向に配された複数の羽根（例えば、主翼また
は補助翼のいずれか一方）のうち一部の羽根につき、そ
の出口角度が他の羽根の出口角度と異なるようにする。
（２）回転羽根車を、略同一の外内径で羽根車の周方向
に配された複数の羽根（例えば、主翼または補助翼のい
ずれか一方）、または、略同じ寸法もしくは略同じ形状
を有し羽根車の周方向に配された複数の羽根（例えば、
主翼または補助翼のいずれか一方）のうち、出口角度が
互いに異なる第１、第２の羽根を、互いに交互に、また
は、一方が他方に対し複数個おきになるように配する。
（３）回転羽根車を、全ての羽根（例えば、主翼または
補助翼のいずれか一方または両方）につき、その出口角
度が異なるようにする。（４）回転羽根車を、略同一の
外内径で羽根車の周方向に配された複数の羽根（例え
ば、主翼または補助翼のいずれか一方）、または、略同
じ寸法もしくは略同じ形状を有し羽根車の周方向に配さ
れた複数の羽根（例えば、主翼または補助翼のいずれか
一方）のうち一部の羽根につき、その出口角度を他の羽
根の出口角度と異ならせるとともに、周方向配列間隔を
変える。（５）回転羽根車を、全ての羽根（例えば、主
翼または補助翼のいずれか一方または両方）につき、そ
の出口角度を異ならせるとともに、周方向の配列間隔を
変える。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき、図
面を用いて説明する。図２は、本発明の遠心型羽根車の
第１の実施例を示す。図２（ａ）は平面図、（ｂ）は側
面図である。図２において、１は遠心型羽根車、２は主
板、３は側板、４は羽根（主翼）、５は吸込口、βは羽
根４の出口角度である。吸込口５を形成するドーナツ状
の側板３と該側板３に対向して置かれた主板２との間
に、略同じ寸法及び形状の複数の羽根（主翼）４が、略
同一の外内径をもって周方向に略等間隔に配置され、軸
方向から吸引した流体を、径方向に昇圧して吐出すよう
になっている。遠心型羽根車１の複数の羽根４は、それ
ぞれの羽根の出口角度が、羽根車の回転方向に順に、β
_１、β_２、β_３（β_１>β_２>β_３）とされた配列部と、
β_１、β_２とされた配列部と、β_１、β_３とされた配列
部とを有して配列されている。このように、羽根車１
は、複数の羽根４のうち一部の羽根が、出口角度が他の
羽根の出口角度と異なる構成を有しているため、図３に
示した羽根車出口の絶対速度Ｃ_２及び吹出角度αが、該
出口角度に対応して異なり、羽根車下流のスクロールや
突起等の部位に衝突する速度と角度とが、該出口角度が
異なる羽根相互間で異なる。このため、１回転する間
に、羽根から出る流体主流と、スクロールや突起等との
衝突タイミングが変わり、羽根車の回転によって生じる
羽根卓越音が分散され低減化される。該羽根卓越音の低
減化は、羽根車出口と、スクロールや突起等との間の距
離の短縮化を可能とし、該距離の短縮化は、羽根車の高
効率化を可能とする。上記のように、上記第１の実施例
構成によれば、羽根卓越音を増加させず、耳障りな音の
発生を抑えた状態で、羽根車効率を高く維持することが
可能となる。また、羽根車の回転数を下げたり、羽根車
外径を小さくしたりする必要もないため、所定風量も容
易に確保できる。

【０００７】図４は、本発明の第２の実施例を示す。本
第２の実施例は、出口角度βが異なる羽根を、互いに交
互に（１つおきに）、または、複数おきに設置した場合
の構成例である。複数の羽根４は、出口角度が回転方向
に順に、β_１とβ_２（β_１>β_２）が互いに交互に配列
された部分と、β_１がβ_２の２つおきに配された部分
（β_１−β_２−β_２−β_１の配列部）を有する。このよ
うに、羽根の出口角度βが異なる羽根を、互いに交互に
（１つおきに）、または、複数個おきに設置する本構成
においても、羽根車出口の絶対速度Ｃ_２及び吹出角度α
が、出口角度βが異なる羽根相互間で異なるため、羽根
車が１回転する間に、羽根車からの流体主流が羽根車下
流のスクロールや突起等の部位に衝突する速度と角度と
が、該出口角度が異なる羽根相互間で異なる。このた
め、羽根車が１回転する間に、羽根車から出る流体主流
と、スクロールや突起等との衝突のタイミングが変わ
り、羽根車の回転によって生じる羽根卓越音が分散され
低減化される。羽根卓越音の低減化は、羽根車出口と、
スクロールや突起等との間の距離の短縮化を可能とし、
該距離の短縮化は、羽根車の高効率化を可能とする。上
記のように、上記第２の実施例構成によっても、羽根卓
越音を増加させず、耳障りな音の発生を抑えた状態で、
羽根車効率を高く維持することができる。また、羽根車
の回転数を下げたり、羽根車外径を小さくしたりする必
要もないため、所定風量も容易に確保することができ
る。

【０００８】図５は、本発明の第３の実施例を示す。本
第３の実施例は、全部の羽根につき出口角度βが異なる
ようにした場合の構成例である。複数の羽根４はそれぞ
れ、出口角度が、羽根車の回転方向に対し順に、β_１、
β_２、β_３、β_４、β_５、β_６、β_７（β_１、β_２、β
_３、β_４、β _５、β_６、β_７は互いに異なるとする）と
されている。本構成における作用・効果も、上記第１、
第２の実施例の場合とほぼ同じである。

【０００９】上記各実施例を含む本発明の遠心型羽根車
を用いてポンプや送風機等の流体機械を構成することが
できる。本発明の技術によるこれら流体機械において
も、高効率状態の確保と、羽根卓越音の低減化、耳障り
な音色の改善等が可能となる。なお、上記各実施例で
は、羽根枚数が７枚の場合の構成例を示したが、本発明
はこれには限定されず、羽根枚数はこれより多くてもま
たは少なくてもよい。また、複数の羽根の出口角度の配
列も、実施例の構成に限定されず、角度が小さいものか
ら大きいものの順に並べてもよいし、ランダムに配列す
るなどしてもよいし、角度が異なるものを複数おきに配
列する場合も、３個以上おきに配列などしてもよい。ま
た、上記実施例では、複数（７枚）の羽根４が、略同じ
寸法及び形状を有し、かつ、略同一の外内径をもって周
方向に略等間隔に配置される構成としたが、本発明はこ
れにも限定されず、複数の羽根が、羽根車の周方向に異
なる間隔で配されていてもよいし、異なる寸法や異なる
形状を有するものであってもよい。また、略同じ寸法や
形状を有する羽根が、異なる外内径位置に配されてもよ
い。周方向間隔を変える構成は、羽根の出口角度を異な
らせる構成と同様、羽根卓越音の低減効果が大きい。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、遠心型羽根車におい
て、簡単な構成下で、効率確保と併せ、羽根卓越音の低
減や音色の改善などを含めた騒音改善とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の遠心型羽根車の構成例を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図３】羽根車下流に突起状の部位を設けた場合の効果
の説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…遠心型羽根車、２…主板、３…側板、４…羽
根、５…吸込口、β、β_１、β_２、β_３、β_４、
β_５、β_６、β_７…羽根の出口角度、７…突起等の部
位、 α…羽根車出口の吹出角度、Ｃ_２…羽根車出口
の絶対速度。

フロントページの続き (72)発明者横山誠新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１株式会社日立中条テクノロジー内Ｆターム(参考） 3H033 AA02 BB02 BB06 CC01 DD03 DD17 EE06 EE08 EE19 3H035 CC02 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転羽根車により流体を略回転軸方向から
吸込み略回転半径方向に吐出す遠心型羽根車において、上記回転羽根車が、略同一の外内径で羽根車の周方向に配された複数の羽
根、または、略同じ寸法もしくは略同じ形状を有し羽根
車の周方向に配された複数の羽根のうち、一部の羽根の
出口角度が他の羽根の出口角度と異なるようにされてい
ることを特徴とする遠心型羽根車。
【請求項２】回転羽根車により流体を略回転軸方向から
吸込み、略回転半径方向に吐出す遠心型羽根車におい
て、上記回転羽根車が、略同一の外内径で羽根車の周方向に配された複数の羽
根、または、略同じ寸法もしくは略同じ形状を有し羽根
車の周方向に配された複数の羽根のうち、出口角度が互
いに異なる第１、第２の羽根が、互いに交互に、また
は、一方が他方に対し複数個おきに配されていることを
特徴とする遠心型羽根車。
【請求項３】回転羽根車により流体を略回転軸方向から
吸込み、略回転半径方向に吐出す遠心型羽根車におい
て、上記回転羽根車が、羽根車の周方向に配された全ての羽根の出口角度が互い
に異なるようにされていることを特徴とする遠心型羽根
車。
【請求項４】回転羽根車により流体を略回転軸方向から
吸込み略回転半径方向に吐出す遠心型羽根車において、上記回転羽根車が、略同一の外内径で羽根車の周方向に配された複数の羽
根、または、略同じ寸法もしくは略同じ形状を有し羽根
車の周方向に配された複数の羽根のうち、一部の羽根の
出口角度が他の羽根の出口角度と異なるようにされ、か
つ、周方向配列間隔が変えられていることを特徴とする
遠心型羽根車。
【請求項５】回転羽根車により流体を略回転軸方向から
吸込み、略回転半径方向に吐出す遠心型羽根車におい
て、上記回転羽根車が、羽根車の周方向に配された全ての羽根が、その出口角度
が互いに異なるようにされ、かつ、周方向配列間隔を変
えられていることを特徴とする遠心型羽根車。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の遠心型
羽根車を備えて成ることを特徴とする流体機械。