JP2004353665A - 多翼遠心送風機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 多翼遠心送風機の羽根車において、その空気吸込側端部付近に生じる逆流領域を低減し、かつベルマウス内壁と羽根車の空気吸込み側翼端部との隙間における干渉渦の発生を抑制し、送風音を低減する。
【解決手段】 多翼遠心送風機では、ファンハウジング4に収納される羽根車3において、軸芯周りに回転駆動されるハブ31に対し、多数の翼33,33・・・が周方向に所定の間隔を保って配設・固定される。また、翼33,33・・・のハブ31と反対側には、補強用の環状部材32が設けられる。ファンハウジング4の空気吸込口5の周囲には、凹部7aを有するベルマウス7が設けられる。各翼33,33・・・の上記ハブ31と反対側に位置する空気吸込口側端部33d,33d・・・は、シュラウドを有することなく、ベルマウス7の凹部7aに挿入される。
【選択図】 図2

Description

本願発明は、多翼遠心送風機の構造に関するものである。
多翼遠心送風機の中には、例えば、図7〜図9に示すようなものがある。この多翼遠心送風機は、羽根車103とファンハウジング104とを備える。
羽根車103は、ハブ131、多数枚の翼133,133・・・、および環状部材132で構成されている。羽根車103では、軸芯周りに回転可能なハブ131に対して、多数枚の翼133,133・・・の一端133cが周方向に所定の間隔を保って配設固定されている。また、羽根車103では、多数枚の翼133,133・・・の反対側端部133dの外周に、補強用の環状部材132が嵌合固定されている。この羽根車103は、ファンハウジング104の内部に収納される。
ファンハウジング104には、図7に示すような空気吸込方向に円弧状のアール部105aで囲われた空気吸込口105が形成されている。また、ファンハウジング104は、遠心方向への空気吹出口141を有するスクロール構造となっている。このファンハウジング104内に、羽根車駆動モータ102のモータ軸102aを介して羽根車103が収納支持される。羽根車駆動モータ102によってモータ軸102aが回転駆動されると、図7の仮想線(2点鎖線)の矢印で示すように、空気吸込口105から吸い込まれた空気が各翼133,133・・・間の翼通路を介してファンハウジング104内の渦室140内に吹き出され、その後、空気吹出口141から外部に空気が吹き出される。
上記のような多翼遠心送風機は、ファンハウジング104の空気吸込口105の周囲に形成されるアール部105aを含む環状のベルマウスを有しているが、羽根車103は、このベルマウスに対向する面を持った部材(いわゆるシュラウド)を備えないシュラウドレス構造になっている。このようなシュラウドレス構造のシロッコファンが、特許文献1に開示されている。
このようなシュラウドレス構造を採ると、特許文献2に開示されているようなシュラウドを有する構造を採る場合に較べて、シュラウドがなくなる分だけ部品点数が減少し、多翼遠心送風機の軽量化が可能になる。
実開昭59−182698号公報(第2−6頁、第1図−5図) 特開平7−27097号公報
シュラウドレス構造の多翼遠心送風機の場合、例えば図9に示すように、翼133の翼幅W1が、空気入口側縁部133a(軸芯側の部分)から空気出口側縁部133b(軸芯と反対側の部分)にかけて一定である。また、空気吸込口105側の端部133dの形状も、ハブ131側の部分と同様にフラットである。したがって、空気吸込口105の近傍におけるシール性能が低い。このため、例えば、図7に示すように、翼133の空気出口側縁部133bの空気吸込口105側の端部133d(図9参照)の近傍において逆流領域Rが発生し、翼133の空気出口側縁部133b付近における吹出気流の相対速度が大きくなって、空力騒音が大きくなる問題がある。
また、空気吸込口105の円弧状のアール部105aの内面と羽根車103との間の隙間において、干渉による乱れが生じる。これも、空力騒音の原因となる。
本願発明は、このような課題を解決するためになされたもので、上述のようなシュラウドのない多翼遠心送風機において、所定の深さの凹部を有するベルマウスを空気吸込口の周囲に設けるとともに、各翼の空気吸込口側の端部をベルマウスの凹部の断面形状に対応してシール可能な形状に構成する。これによって、上述の問題を確実に解決し、可及的に運転音を低減するようにした多翼遠心送風機を提供する。
本願発明に係る多翼遠心送風機は、羽根車と、ファンハウジングとを備えている。羽根車は、ハブと、多数の翼と、補強用の環状部材とからなる。ハブは、軸芯周りに回転駆動される。多数の翼は、ハブの周方向に所定の間隔を保って、ハブに対して配設固定されている。環状部材は、多数の翼のハブと反対側に設けられている。ファンハウジングは、その内部に羽根車を回転可能に収納する。また、ファンハウジングには、空気吸込口が形成されている。さらに、ファンハウジングには、空気吸込口の周囲に、所定の深さの凹部を有するベルマウスが設けられる。そして、多数の翼の空気吸込口側端部(ハブと反対側に位置する部分)が、シュラウドを有することなく、ベルマウスの凹部内に回転可能に挿入されている。
ここでは、凹部を有するベルマウスを設ける一方、各翼の空気吸込口側端部をベルマウスの凹部に挿入しているため、シール性能が高くなっている。すなわち、翼の空気出口側部分の空気吸込口側端部の近傍における空気の逆流が抑制され、羽根車の空気出口側の全域における流速分布が均一に近づく。これにより、空力騒音が低減される。
また、各翼の空気吸込口側端部とベルマウスとの間の隙間を小さくしておけば、干渉が少なくなり、それによる空力騒音も低減される。
また、各翼の空気吸込口側端部とベルマウスとの間の隙間を小さくする場合において、各翼の空気吸込口側端部の形状を、ベルマウスの凹部の断面形状に対応させたシール可能な形状としておくことが望ましい。
また、例えば従来の翼幅一定の構成の翼を前提とし、その翼の空気吸込口側端部の一部を切り欠くことによってベルマウスの凹部に挿入する部分を翼に形成するようにすると、その分だけ翼の重量が軽くなり、モータ負荷が軽減されるとともに、翼の破壊強度が高くなる。
また、多数の翼の軸芯方向の長さである翼幅は、空気入口側よりも空気出口側の方を小さくし、空気入口側から空気出口側にかけて所定の変化パターンで次第に小さくなるようにすることが望ましい。このようにすれば、ベルマウス付近において、より良好なシール性能を実現することができる。
また、空気入口側から空気出口側にかけて翼幅を小さくする所定の変化パターンとしては、空気吸込口側端部の形状が空気入口側から空気出口側にかけて曲線状に変化するパターン、空気吸込口側端部の形状が空気入口側から空気出口側にかけて所定の曲率を有して円弧状に変化するパターン、あるいは空気吸込口側端部の形状が空気入口側から空気出口側にかけて直線的に変化するリニアな変化パターンが望ましい。
このような変化パターンとすれば、各翼の空気入口側部分の翼幅を広く取りながら、空気出口側部分の翼幅を小さくすることになるので、空気吸込口から吸い込まれた空気を、よりスムーズに遠心方向に吹き出すことができる。
また、環状部材は、多数の翼の軸芯方向の長さである翼幅が最も小さくなる多数の翼の空気出口側であって空気吸込口側の部分に位置して設けられることが望ましい。このような構成によれば、空気吸込口を上方側に向けて設置した場合に、羽根車の重心が下方に移動し、その回転状態がより安定する。
別の本願発明に係る多翼遠心送風機は、羽根車と、ファンハウジングとを備えている。羽根車は、ハブと、多数の翼と、補強用の環状部材とからなる。ハブは、軸芯周りに回転駆動される。多数の翼は、ハブに対し、ハブの周方向に所定の間隔を保って配設固定されている。環状部材は、多数の翼よりも径方向外側に配置されており、多数の翼のハブと反対側の端部と一体となっている。ファンハウジングは、その内部に羽根車を回転可能に収納する。羽根車は、隣接する翼により挟まれた空間が、軸芯方向でハブと反対側の方向に完全に開いている。ファンハウジングには、空気吸込口が形成されるとともに、その空気吸込口の周囲に、所定の深さの凹部を有するベルマウスが設けられている。そして、多数の翼のハブと反対側に位置する空気吸込口側端部が、ベルマウスの凹部内に挿入されている。
ここでは、凹部を有するベルマウスを設ける一方、各翼の空気吸込口側端部をベルマウスの凹部に挿入しているため、シール性能が高くなっている。すなわち、翼の空気出口側部分の空気吸込口側端部の近傍における空気の逆流が抑制され、羽根車の空気出口側の全域における流速分布が均一に近づく。これにより、空力騒音が低減される。
また、環状部材を翼よりも径方向外側に配置し、隣接する翼により挟まれた空間が軸芯方向でハブと反対側の方向に完全に開く羽根車としているため、環状部材と翼とを一体成形により形成させることが容易である。
本発明に係る多翼遠心送風機では、凹部を有するベルマウスを設ける一方、各翼の空気吸込口側端部をベルマウスの凹部に挿入しているため、シール性能が高くなっている。すなわち、翼の空気出口側部分の空気吸込口側端部の近傍における空気の逆流が抑制され、羽根車の空気出口側の全域における流速分布が均一に近づく。これにより、空力騒音が低減される。
また、各翼の空気吸込口側端部とベルマウスとの間の隙間を小さくしておけば、干渉が少なくなり、それによる空力騒音も低減される。
また、別の本願発明に係る多翼遠心送風機では、環状部材を翼よりも径方向外側に配置し、隣接する翼により挟まれた空間が軸芯方向でハブと反対側の方向に完全に開く羽根車としているため、環状部材と翼とを一体成形により形成させることが容易である。
<第1実施形態>
図1〜図3は、本願発明の第1実施形態に係る多翼遠心送風機の構成を示している。この多翼遠心送風機1は、図1および図2に示されるように、羽根車駆動モータ2、羽根車3、およびファンハウジング4から構成されている。羽根車3は、羽根車駆動モータ2の回転軸2aに支持され、羽根車駆動モータ2により回転駆動される。ファンハウジング4は、羽根車駆動モータ2の回転軸2aを介して羽根車3を回転可能に収納する。このファンハウジング4は、空気吸込口形成プレート6やベルマウス7から構成されている。空気吸込口形成プレート6は、空気吸込口5を形成している。空気吸込口5は、羽根車3の回転中心軸O−O(軸芯)と同軸位置にあり、羽根車3の内径に対応した大きさとなっている。ベルマウス7は、空気吸込口5の周囲に位置している。
羽根車3は、ハブ31と、多数の翼33,33・・・と、補強用の環状部材32とから構成されている。円板状のハブ(主板)31は、回転中心軸O−O周りに回転可能である。多数の翼33,33・・・は、所定の翼幅/翼外径の比を持つものである。多数の翼33,33・・・は、ハブ31の回転方向に応じた所定の翼角、所定の翼間隔で、ハブ31に対して周方向に配設され固定されている。補強用の環状部材32は、それぞれ翼33のうちハブ31と反対側(空気吸込口5側)の外周部分において、嵌合固定あるいは一体成形されている。なお、環状部材32は、多数の翼33,33・・・よりも径方向外側に配置されている。
そして、第1実施形態の羽根車3の場合、各翼33,33・・・は、ハブ31側の端部33cが、フラットとなっていて、ハブ31の表面に対して直交状態で配設固定されている。一方、各翼33,33・・・のハブ31と反対側の空気吸込口側端部(空気吸込口5側の端部)33dは、湾曲している。図4に詳細に示されているように、各翼33,33・・・の空気入口側縁部(回転中心軸O−O側の端部)33aの翼幅は、前述した従来の羽根車の翼(図9参照)の翼幅と同一の翼幅W1になっている。これに対し、各翼33,33・・・の空気出口側縁部(回転中心軸O−O側と反対側の端部)33bの翼幅は、翼幅W1よりも所定寸法W3だけ小さい翼幅W2となっている。そして、空気吸込口側端部33dは、各翼33,33・・・の翼端形状が内側に凹んだ所定の曲率の円弧形状となるように、空気出口側(回転中心軸O−O側と反対側)が切り欠かれている。このように、各翼33,33・・・は、空気入口側縁部33aから空気出口側縁部33bにかけて所定曲率の円弧状パターンで次第に翼幅が小さくなるように構成されている。
この円弧形状は、後述するように、空気吸込口5の周囲に設けられたベルマウス7の所定の深さの凹部7aの断面形状に対応して形成されている。図2に示すように凹部7a内に遊嵌された状態において、各翼33,33・・・の空気吸込口側端部33dは、その前縁面部A、先端面部B、もしくは円弧状の端面部Cの何れかの部分が、その他の部分よりもベルマウス7の凹部7aの内周面との間の隙間(クリアランス)が小さくなるようにされている。これにより、前述したような逆流域Rの発生を抑制するとともに、翼33の空気吸込口側端部33dとベルマウス7の凹部7aの内周面との間の隙間の存在に起因して生じる干渉や漏れ流れを抑制し、それらの漏れ流れや干渉による乱れを抑え、送風音の低減を図っている。
補強用の環状部材32は、翼33,33・・・の空気吸込口側端部33dであり且つ空気出口側縁部33b,33b・・・である部分に嵌合・固着され、翼33,33・・・と一体化している。空気出口側縁部33b,33b・・・は、図4に示すように、最小翼幅W2の部分になっている。
ファンハウジング4は、図1に示すように、全体としてスクロール構造をなし、その断面が、各々半径を異にする複数個の円弧の連続になっている。ファンハウジング4の空気吹出口41を形成する通路形状は、スクロール部分の最下流側に位置する円弧面から所定の空気吹出し方向に接線を延ばした形となっており、略等径である。
ベルマウス7には、凹部7aが形成されている。所定の深さを持つ凹部7aは、図4に示すように先が細い翼33,33・・・の空気吸込口側端部(環状部材32から先端の部分)33dを、漏れ流れを生じさせないレベルの小さなクリアランスで回転可能に遊嵌するのに適した断面形状となっている。具体的には、凹部7aは、図2に示すように、空気吸込口形成プレート6よりも上方に(空気流上流側方向に)突出している。その突出の程度は、翼33,33・・・の空気吸込口側端部33d,33d・・・の先細部分の幅W3に対応している。幅W3の空気吸込口側端部33d,33d・・・の先細部分の形状と、凹部7aの形状とは、図2に示すように関連するものになっている。
空気吸込口形成プレート6とベルマウス7との相互に連続する部分(境界部分)には、図2に示すように、環状部材32の幅(厚み)に対応した幅(段差)の段部6aが設けられている。これにより、環状部材32からハブ31までの翼幅W2の部分が、ファンハウジング4の内部の渦室40および空気吹出口41の通路幅に対応するようになる。
上述のように、翼33,33・・・の先端が細くなった空気吸込口側端部33d,33d・・・とファンハウジング4のベルマウス7の凹部7aの内面との間の間隔は、所定値以下に狭く形成されている。このため、環状のベルマウス7に対向する環状のシュラウドを羽根車3に設けることなく、羽根車3の翼33,33・・・の空気出口側縁部33bの空気吸込口側端部33dに近い領域における空気の逆流の発生を抑えることができている。これにより、流速分布が均一に近づき、多翼遠心送風機1を低騒音で運転することができる。
以下に、第1実施形態に係る多翼遠心送風機の特徴を列挙する。
ここでは、ファンハウジング4のベルマウス7に所定の深さの凹部7aを形成し、羽根車3の各翼33,33・・・の空気吸込口側端部33dを凹部7aの断面形状に対応するものとしているため、シュラウドがなくても十分にシール性能が高くなっている。これにより、シュラウドレス構造のメリット(部品点数削減、軽量化、円板摩擦の低減)を享受しながら、翼33,33・・・の空気出口側端部33b,33b・・・の空気吸込口側端部33d付近での逆流が抑制されるため、翼33,33・・・の空気出口側の空間全域における流速分布が均一に近づき、相対速度が低下する。この結果、空力騒音が低減されている。
また、各翼33,33・・・の空気吸込口側端部33d,33d・・・とベルマウス7の凹部7aの内周面との間の隙間が小さいため、干渉が少なくなっており、干渉による空力騒音も低減されている。
また、図4と図9とを比較すればわかるように、ベルマウス7の凹部7aの断面形状に対応した翼33,33・・・のシールに適した形状を、図9に示す従来の翼幅がW1で一定である翼133の形状を前提とし、その空気吸込口側端部133dの一部を切り欠くことによって形成するようにすると、その分だけ翼33の重量が軽くなり、羽根車駆動モータ2の負荷が軽減されるとともに、翼33,33・・・の破壊強度が高くなる。
また、第1実施形態の多翼遠心送風機1では、各翼33,33・・・の翼幅は、空気入口側縁部33aよりも空気出口側縁部33bの方が小さく、空気入口側縁部33aから空気出口側縁部33bにかけて所定曲率を有して円弧状に変化するパターンで次第に小さくなるように構成されている。このように構成することにより、ベルマウス7付近において、より良好なシール性能を実現することができている。
また、各翼33,33・・・の空気入口側縁部33aの翼幅W1を広く取りながら、空気出口側縁部33bの翼幅W2を小さくしているため、空気吸込口5からファンハウジング4の内部に吸い込まれた空気を、よりスムーズに遠心方向に吹き出すことができるようになっている。
また、第1実施形態の多翼遠心送風機1では、補強用の環状部材32が、翼33の翼幅が最も小さくなる空気出口側縁部33bであり且つ空気吸込口側端部33dである部分に配置され設けられている。このような構成にしているため、図2に示すように空気吸込口5を上方側に向けて設置した場合において、図7に示す従来の多翼遠心送風機に較べ、羽根車3の重心が下方に移動し、その回転状態がより安定している。
<第2実施形態>
図5は、本願発明の第2実施形態に係る多翼遠心送風機の翼部分の構成を示している。
ここでは、上記第1実施形態の構成における空気吸込口側端部33dの切り欠き部の形状を、図5に示すように、空気入口側縁部33aから空気出口側縁部33b,33b・・・にかけてリニアに翼幅がW1からW2に縮小する形状に変更している。
このような形状にしても、翼33,33・・・の空気吸込口側端部33d,33d・・・とベルマウス7の凹部7aとの間のクリアランスを小さくすることができ、シール性能を確保して逆流を抑えることができる、これにより、ここでも、ベルマウス7付近における漏れ流れを抑制し、送風音を低減することができるようになる。
<第3実施形態>
図6は、本願発明の第3実施形態に係る多翼遠心送風機の翼部分の構成を示している。
ここでは、上記第1実施形態の構成における空気吸込口側端部33dの切り欠き部の形状を、図6に示すように、空気入口側縁部33aから空気出口側縁部33b,33b・・・にかけて曲線状(より具体的には、S字形状の曲線状)に縮小変化させている。
空気吸込口側端部33dの切り欠き部は、空気入口側縁部33aから空気出口側縁部33b,33b・・・にかけて種々の曲線形状に変更することができるが、特に上記のような略S字形状にした場合には、空気吸込口側端部33dの全体をベルマウス7の凹部7aの断面形状に対応したものにすることができる。
このように、ここでは、空気吸込口側端部33dの全体に亘ってベルマウス7の凹部7aとのクリアランスを小さくすることができるので、よりシール性能が高くなり、空気出口側縁部33bであり且つ空気吸込口側端部33dである部分の近傍における逆流を有効に抑制することができる。また、漏れ流れも生じにくくなる。
本発明に係る多翼遠心送風機によれば、ファン効率を低下させることなく、運転音を有効に低減することができるようになる。
本願発明の第1実施形態に係る多翼遠心送風機の構成を示す水平断面図。 多翼遠心送風機の構成を示す縦断面図。 多翼遠心送風機の羽根車の構成を示す斜視図。 羽根車の各翼の構成を示す正面図。 第2実施形態の羽根車の各翼の構成を示す正面図。 第3実施形態の羽根車の各翼の構成を示す正面図。 従来の多翼遠心送風機の構成を示す断面図。 従来の多翼遠心送風機の羽根車の構成を示す斜視図。 従来の多翼遠心送風機の羽根車における各翼の構成を示す正面図。
符号の説明
3 羽根車
4 ファンハウジング
5 空気吸込口
7 ベルマウス
7a 凹部
31 ハブ
32 環状部材
33 翼
33a 空気入口側縁部
33b 空気出口側縁部
33d 空気吸込口側端部

Claims (7)

  1. 軸芯周りに回転駆動されるハブ(31)と、
    前記ハブ(31)に対し、前記ハブ(31)の周方向に所定の間隔を保って配設固定された多数の翼(33),(33)・・・と、
    前記多数の翼(33),(33)・・・の前記ハブ(31)と反対側に設けられた補強用の環状部材(32)と、
    からなる羽根車(3)と、
    空気吸込口(5)が形成され、内部に前記羽根車(3)を回転可能に収納するファンハウジング(4)と、
    を備え、
    前記ファンハウジング(4)には、前記空気吸込口(5)の周囲に、所定の深さの凹部(7a)を有するベルマウス(7)が設けられ、
    前記多数の翼(33),(33)・・・の前記ハブ(31)と反対側に位置する空気吸込口側端部(33d),(33d)・・・が、シュラウドを有することなく、前記ベルマウス(7)の凹部(7a)内に回転可能に挿入されている、
    多翼遠心送風機。
  2. 前記多数の翼(33),(33)・・・の軸芯方向の長さである翼幅は、空気入口側(33a)よりも空気出口側(33b)の方が小さく、空気入口側(33a)から空気出口側(33b)にかけて所定の変化パターンで次第に小さくなるように構成されていることを特徴とする、
    請求項1に記載の多翼遠心送風機。
  3. 前記翼幅が小さくなる所定の変化パターンは、前記空気吸込口側端部(33d)の形状が、空気入口側(33a)から空気出口側(33b)にかけて曲線状に変化するパターンであることを特徴とする、
    請求項2に記載の多翼遠心送風機。
  4. 前記翼幅が小さくなる所定の変化パターンは、前記空気吸込口側端部(33d)の形状が、空気入口側(33a)から空気出口側(33b)にかけて所定の曲率を有して円弧状に変化するパターンであることを特徴とする、
    請求項2記載の多翼遠心送風機。
  5. 前記翼幅が小さくなる所定の変化パターンは、前記空気吸込口側端部(33d)の形状が、空気入口側(33a)から空気出口側(33b)にかけて直線的に変化するリニアな変化パターンであることを特徴とする、
    請求項2記載の多翼遠心送風機。
  6. 前記環状部材(32)は、前記多数の翼(33),(33)・・・の軸芯方向の長さである翼幅が最も小さくなる前記多数の翼(33),(33)・・・の前記空気出口(33b)側であって前記空気吸込口(5)側の部分に位置して設けられていることを特徴とする、
    請求項2,3,4又は5に記載の多翼遠心送風機。
  7. 軸芯周りに回転駆動されるハブ(31)と、
    前記ハブ(31)に対し、前記ハブ(31)の周方向に所定の間隔を保って配設固定された多数の翼(33),(33)・・・と、
    前記多数の翼(33),(33)・・・よりも径方向外側に配置され、前記多数の翼(33),(33)・・・の前記ハブ(31)と反対側の端部と一体となっている補強用の環状部材(32)と、
    からなる羽根車(3)と、
    空気吸込口(5)が形成され、内部に前記羽根車(3)を回転可能に収納するファンハウジング(4)と、
    を備え、
    前記羽根車(3)は、隣接する翼(33),(33)により挟まれた空間が、軸芯方向で前記ハブ(31)と反対側の方向に完全に開いており、
    前記ファンハウジング(4)には、前記空気吸込口(5)の周囲に、所定の深さの凹部(7a)を有するベルマウス(7)が設けられ、
    前記多数の翼(33),(33)・・・の前記ハブ(31)と反対側に位置する空気吸込口側端部(33d),(33d)・・・が、前記ベルマウス(7)の凹部(7a)内に挿入されている、
    多翼遠心送風機。
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