JP2006009669A - 遠心式送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】シュラウドの内径から外径にかけての風速の変化が直線状にして効率が向上する遠心式送風機を提供する。
【解決手段】ケーシング１２内部に羽根車２８が配され、羽根車２８は基板３０から複数枚の羽根３４が立設され、羽根３４にはリング状のシュラウド３６が配され、シュラウド３６から基板３０までの距離が中心から外周にいく程短くなるようにシュラウド３６が傾斜し、かつ、シュラウド３６の径方向の断面形状が円弧状に形成することにより、シュラウドの内径から外径にかけての風速の変化が直線状になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ターボファン装置やシロッコファン装置等の遠心式送風機に関するものである。

ボイラーの燃焼用ガスの遠心式送風機としては、ターボファン装置やシロッコファン装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

遠心式送風機は、ケーシング内部に羽根車が配され、ケーシングの表面に吸込口が開口し、その側面に排出口が開口している。羽根車は、円形の基板から複数枚の羽根が螺旋状に立設され、羽根にはリング状のシュラウドが配されている。モータが回転することによって羽根車が回転し、ケーシングの吸込口からシュラウドの中心の開口部を経て気体を吸い込み、外周方向にある排出口へ排出する。
特開２００４−２７９１９公報

図１０は、従来の羽根車１００を示すものであり、図１０（ａ）が羽根車１００の平面図であり、図１０（ｂ）が羽根車１００の縦断面図である。

上記したように羽根車１００は、基板１０２、複数枚の羽根１０４、シュラウド１０６から構成されている。

このような羽根車１００を用いた遠心式送風機においては、図９の表の点線に示すように、シュラウド１０６の内径から外径にかけての風速変化が二次曲線となり、送風機の効率が悪化するという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、シュラウドの内径から外径にかけての風速の変化が直線状になるようにした遠心式送風機を提供する。

請求項１に係る発明は、ケーシング内部に羽根車が配され、前記ケーシングの表面に吸込口が開口し、その側面に排出口が開口し、前記羽根車は、円形の基板から複数枚の羽根が立設され、前記羽根にはリング状のシュラウドが配された構造であり、モータによって回転する前記羽根車によって、前記吸込口から前記シュラウドの中心の開口部を経て軸方向に気体が吸い込まれ、この吸い込まれた気体が外周方向にある前記排出口へ排出される遠心式送風機において、前記シュラウドから前記基板までの距離が中心から外周に行くほど短くなるように前記シュラウドが傾斜し、かつ、前記シュラウドの径方向の断面形状が曲線形状であることを特徴とする遠心式送風機である。

請求項２に係る発明は、前記曲線形状が円弧状であることを特徴とする請求項１記載の遠心式送風機である。

請求項３に係る発明は、前記遠心式送風機が、ターボファン装置、または、シロッコファン装置であることを特徴とする請求項１記載の遠心式送風機である。

本出願人は、上記したシュラウドの内径から外径にかけての風速の変化が二次曲線になる理由を考察すると共に実験を行った結果、その原因がシュラウドの形状にあることを突き止めた。そのため、このシュラウドの形状を色々な形状に変化させ風速の変化が直線状になるようなシュラウドの形状を実験によって求めた。

その結果、シュラウドの形状が、シュラウドから基板までの距離が中心から外周にいく程短くなるようにシュラウドを傾斜させ、かつ、シュラウドの径方向の断面形状が曲線形状であれば、前記風速の変化が直線状になることを見い出した。特に、この曲線形状が円弧状である場合には、よりその風速の変化が直線状になることを見い出した。

これにより、本発明の遠心式送風機であると、風速の変化が直線状となり、送風機の効率を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態の遠心式送風機のひとつであるターボファン装置１０について図面に基づいて説明する。

本実施形態のターボファン装置１０はボイラや給湯器の燃焼用のガスを送風する。

（１）ターボファン装置１０の構造
ターボファン装置１０の構造について、図１から図５に基づいて説明する。

ターボファン装置１０は、ケーシング１２とモールドモータ４０とより構成されている。

ケーシング１２は略円板型の形状をなし、ケーシング１２の周面と下面とを構成するケーシング本体１４と、このケーシング本体１４に被せられる蓋体１６とより構成されている。ケーシング本体１４及び蓋体１６共に金属製である。蓋体１６、すなわち、ケーシング１２の上面には、燃焼用のガスを吸い込むための円形の吸込口１８が開口している（図１参照）。また、ケーシング本体１４の周面には、ガスの排出口２０が開口している（図３，図４，図５参照）。この排出口２０は、ケーシング本体１４の円形の周面から直線状の壁面２２が延設され、その先端部に設けられている。この蓋体１６とケーシング本体１４の上面縁部との間にはガスリークを防止するためのＯリングよりなるシール部材２４が設けられ、蓋体１６とケーシング本体１４とはネジ止めされている。さらに、貫通孔２６がケーシング本体１４の下面、すなわちケーシング１２の下面に開口している。

ケーシング１２内部には、上面の吸込口１８から流入した燃焼用のガスを、周面にある排出口２０から遠心力によって排出するための羽根車２８が設けられている（図１参照）。この羽根車２８は、円形の基板３０がありその中心にボス３２が突出している。この基板３０の上面からは複数の羽根３４が螺旋状に立設され（図２参照）、この羽根３４の上端部外周部にはリング状のシュラウド３６が取り付けられている。シュラウド３６の中心部にある円形の開口部３８から吸い込まれたガスが、羽根３４の外側端部から吹き出される。

この羽根車２８において、シュラウド３６から基板３０までの距離が、中心から外周にいく程短くなり、かつ、そのシュラウド３６の径方向の形状が、曲線状、詳しくは円弧状となっている。

吸込口１８から、シュラウド３６の中心にある開口部３８に向かって、ベルマウス４２が形成されている。

円形の基板３０の外径よりも、リング状のシュラウド３６の外径を大きい。即ち、複数枚の羽根３４の外径よりも、シュラウド３６の外径を大きくしている。

ケーシング１２の下方には、モールドモータ４０が取り付けられている。このモールドモータ４０の上面（出力側）と、ケーシング１２の下面とは密着してネジによって固定されている。モールドモータ４０は、ブラシレスＤＣモータである。

モールドモータ４０の回転軸４４は、ケーシング１２の下面にある貫通孔２６を貫通して、羽根車２８のボス３２に下面側から挿入し固定されている。

（２）ターボファン装置１０の動作
上記構成のターボファン装置１０の動作状態について説明する。

モールドモータ４０が回転すると羽根車２８も回転し、吸込口１８から燃焼用のガスが吸い込まれ排出口２０から排出される。

燃焼用のガスが吸い込み口１８からシュラウド３６の中心にある開口部３８に吸い込まれ、羽根３４の外周から排出される。

（３）本実施形態と従来例との比較
次に、本実施形態のターボファン装置１０と、従来例におけるターボファン装置の動作状態を比較した実験結果について説明する。

図６は、本実施形態のシュラウド３６と従来例のシュラウド１０６とを合成して示したものであり、軸部より上方が本実施形態のシュラウド３６を示し、軸部より下方が従来例のシュラウド１０６を示している。

従来例のシュラウド１０６は、図６に示すように基板１０２とシュラウド１０６の間の距離が中心から外周方向にいく程短くなっているが、そのシュラウド１０６の径方向の形状が直線状となっている。

一方、本実施形態のシュラウド３６においては、基板３０とシュラウド３６の距離が中心から外周にいく程従来例と同様に短くなっているが、シュラウド３６の径方向の断面形状が円弧状となっている。図６においては、その円弧状の形状がＲ１０５の円弧である。

本実施形態のシュラウド３６と従来例のシュラウド１０６とを用いて、風量Ｑと風速ｖを比較した実験結果を図７〜図９に示す。

この実験において、従来例と本実施形態の羽根車の大きさは図６に示すものを用いている。また、風速ｖの相対的な変化が分かればよいため、本実験では風量Ｑ及び風速ｖは絶対値でなく相対値で従来例と本実施形態を比較している。そのため、便宜上風量Ｑ＝１００００としている。なお、羽根の断面積は無視している。そして、面積Ａは、直径×π×羽根車の厚さとし、風速ｖは、風量Ｑを面積Ａで割ったものである。

図７は従来例における風速ｖの実験結果であり、それをグラフにしたものが図９の点線である。この実験結果によると、翼の入口、すなわち中心から、翼の出口すなわち外周方向に向かって風速ｖが二次曲線状に変化している。

図８は本実施形態の風速ｖの結果を表し、それをグラフにしたものが図９の実線である。この実験結果によると、風速ｖは略直線状に変化している。

以上により、本実施形態のターボファン装置１０であると、シュラウド３６における風速の変化が中心から外周方向に向かって直線状に変化するため送風機の効率が従来より向上する。

（変更例）
本発明は、上記実施形態に限らずその主旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。

（１）変更例１
上記実施形態では、遠心式送風機としてターボファン装置１０で説明したが、これに代えて、シロッコファン装置であってもよい。

（２）変更例２
モールドモータ４０がブラシレスＤＣモータではなく、誘導電動機であってもよい。

本発明は、ボイラー燃焼用のターボファン装置やシロッコファン装置等に好適である。

本発明の一実施形態を示すターボファン装置の縦断面図である。 羽根車、即ちシュラウドの平面図である。 ターボファン装置の側面図である。 ターボファン装置の底面図である。 ターボファン装置の平面図である。 実験に使用した本実施形態の羽根車と従来例の羽根車を表した縦断面図である。 従来例の羽根車を用いた実験結果の表である。 本実施形態の羽根車を用いた実験結果の表である。 実験結果を示すグラフである。 従来例を示し、（ａ）はターボファン装置の平面図であり、（ｂ）はターボファン装置の縦断面図である。

符号の説明

１０ 遠心式送風機
１２ ケーシング
１８ 吸込口
２０ 排出口
２６ 貫通孔
２８ 羽根車
３０ 基板
３２ ボス
３４ 羽根
３６ シュラウド
３８ 開口部
４０ モールドモータ
４２ ベルマウス
４４ 回転軸

Claims (3)

1. ケーシング内部に羽根車が配され、前記ケーシングの表面に吸込口が開口し、その側面に排出口が開口し、
   前記羽根車は、円形の基板から複数枚の羽根が立設され、前記羽根にはリング状のシュラウドが配された構造であり、
   モータによって回転する前記羽根車によって、前記吸込口から前記シュラウドの中心の開口部を経て軸方向に気体が吸い込まれ、この吸い込まれた気体が外周方向にある前記排出口へ排出される遠心式送風機において、
   前記シュラウドから前記基板までの距離が中心から外周に行くほど短くなるように前記シュラウドが傾斜し、かつ、前記シュラウドの径方向の断面形状が曲線形状である
   ことを特徴とする遠心式送風機。
2. 前記曲線形状が円弧状である
   ことを特徴とする請求項１記載の遠心式送風機。
3. 前記遠心式送風機が、ターボファン装置、または、シロッコファン装置である
   ことを特徴とする請求項１記載の遠心式送風機。
   

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