JP2011127517A - 遠心式送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のモータを用いた場合であっても、部品点数の削減、軽量化、コンパクト化を図る上で有利な遠心式送風機を提供する。
【解決手段】ファンケーシング２６は、モータ２８側に位置する後壁２６０２と、後壁２６０２の前方に位置する前壁２６０４と、後壁２６０２の周囲と前壁２６０４の周囲とを接続する周壁２６０６とを有している。後壁２６０２の中央に、前壁２６０４側に窪んだ凹部３４が設けられている。凹部３４は、底壁３４０２と側壁３４０４とで形成されている。モータ２８は、インペラ２４を回転駆動する駆動軸２８０２と、モータケース２８０４とを有している。モータ２８は、インペラ２４側に位置するモータ２８の前部が凹部３４に収容された状態でファンケーシング２６に連結されている。
【選択図】図５

Description

本発明は遠心式送風機に関する。

遠心式送風機は、インペラと、インペラを収容するファンケーシングと、モータとを備え、モータの駆動力でインペラを回転させて送風を行うものである。
この遠心式送風機で、出力が１０ＫＷ以上となるモータを用いたものでは、モータが大型となりまた重量増となる。そのため、モータの駆動軸とインペラの軸心とを平行させた状態でモータとファンケーシングとを切り離し、モータとファンケーシングとを共通のベースプレートによって支持し、ベルト、プーリからなる動力伝達機構を用いてモータの駆動力をインペラに伝達している（特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の大型のモータを用いた遠心式送風機では、動力伝達機構を備えると共に、モータとファンケーシングとを位置決めした状態で支持するためにベースプレートを用いていることから、部品点数が多く、軽量化、コンパクト化を図る上で不利があった。

特開平３−１７５２００号公報

そこで、上記の動力伝達機構やベースプレートを用いることなく、大型のモータをファンケーシングに直接連結することが考えられる。
しかしながら、単に大型のモータをファンケーシングに連結すると、モータが大型であることからインペラの軸心方向における寸法が、上述した従来の遠心式送風機におけるインペラの軸心方向における寸法を大きく上回るものとなり、コンパクト化を図る上で不利となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型のモータを用いた場合であっても、部品点数の削減、軽量化、コンパクト化を図る上で有利な遠心式送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、旋回流を生成するインペラと、前記インペラを収容するファンケーシングと、前記インペラを回転駆動するモータとを備えた遠心式送風機であって、前記ファンケーシングは、前記モータ側に位置する後壁と、前記後壁の前方に位置する前壁と、前記後壁の周囲と前記前壁の周囲を接続し前記旋回流を吹き出す吹出口が設けられた周壁とを有し、前記後壁の中央に、前記前壁側に窪んだ凹部が設けられ、前記インペラ側に位置する前記モータの前部が前記凹部に収容された状態で前記ファンケーシングと前記モータとが連結されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記凹部の周囲の前記後壁の箇所は、前記インペラの半径方向外側に位置する前記前壁の外周部に対向する外周部となっており、前記前壁の外周部と前記後壁の外周部と前記周壁とにより前記旋回流が通る導風路が形成され、前記凹部は、前記前壁と平行して該凹部の底部を形成する円形の底壁と、前記底壁の周囲から半径方向外方に離れるにつれて次第に後方に変位する円錐面からなる側壁とで形成され、前記凹部の底壁は、前記後壁の外周部に比べて、前記インペラの軸心に平行する方向に沿った前記前壁から前記後壁の外周部までの寸法の１／２以上の寸法で前方に偏位していることを特徴とする請求項１記載の遠心送風機である。

請求項１記載の発明によれば、インペラを回転駆動するモータの前部をファンケーシングの後壁に設けた凹部に収容した状態でファンケーシングとモータとが連結されているので、インペラの軸心方向に沿った遠心式送風機のコンパクト化を図ることができる。
また、動力伝達機構およびベースプレートを不要としたので、遠心式送風機の部品点数の削減、軽量化を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、凹部の底壁は、後壁の外周部に比べて、インペラの軸心に平行する方向に沿った前壁から後壁の外周部までの寸法の１／２以上の寸法で前方に偏位しているので、モータをファンケーシングの前壁に近づけて配置でき、遠心式送風機のインペラの軸心に沿った長さの短縮化が図られる。

本実施の形態の遠心式送風機２０が適用された燃焼装置１６を用いたボイラ１０の概略構成図である。 遠心式送風機２０の斜視図である。 遠心式送風機２０の正面図である。 図３のＡ矢視図である。 図３のＢＢ線断面図である。

次に、本発明の遠心式送風機がボイラ１０の燃焼装置に適用された実施の形態について説明する。
図１に示すように、ボイラ１０は、ボイラ缶体１２と、給水ポンプ１４と、燃焼装置１６とを含んで構成されている。
ボイラ缶体１２は、下部管寄せ１２０２と、上部管寄せ１２０４と、それら管寄せ１２０２、１２０４を接続する複数の水管１２０６と、複数の水管１２０６の内側に位置する燃焼室１２０８を含んで構成されている。
給水ポンプ１４は、水を給水管１４０２、下部管寄せ１２０２を経て複数の水管１２０６へ供給する。
燃焼装置１６は、燃焼室１２０８内で燃料を燃焼させ、燃焼ガスによって水管１２０６内の水を加熱し、水管１２０６内で蒸気を生成させる。
水管１２０６内で生成された蒸気は、上部管寄せ１２０４で集められ、蒸気管１２１０から負荷側へ送り出される。

燃焼装置１６は、バーナ１６０２と、ウインドボックス１６０４と、送風ダクト１６０６と、本発明に係る遠心式送風機２０と、制御部１６０８と、インバータ１６１０とを含んで構成されている。
バーナ１６０２は、ボイラ缶体１２の上部中央に燃焼室１２０８に向けて設けられている。
バーナ１６０２には燃料が燃料供給管１６１２を介して供給され、また、バーナ１６０２には燃焼用空気が遠心式送風機２０、送風ダクト１６０６、ウインドボックス１６０４を介して供給され、燃料と燃焼用空気が混合された混合気が不図示の点火用電極棒（スパークロッド）によって点火され燃焼される。
送風ダクト１６０６には、風量を調整するダンパ１６１４が設けられている。
制御部１６０８は、バーナ１６０２の燃焼量の高低、あるいは、バーナ１６０２の動作の停止に対応して、ダンパ１６１４の開度の制御を行うと共に、インバータ１６１０を介して遠心式送風機２０のモータ２８の回転数の制御を行うものである。
すなわち、制御部１６０８は、ダンパ１６１４の開度と遠心式送風機２０のモータ２８の回転数とを制御することによりバーナ１６０２に供給される燃焼用空気の風量を制御する。
インバータ１６１０は、制御部１６０８から供給される制御信号に基づいてモータ２８に供給する交流電源の周波数を制御することでモータ２８の回転数を制御する。

次に遠心式送風機２０について説明する。
図２乃至図５に示すように、遠心式送風機２０は、インペラ２４と、ファンケーシング２６と、モータ２８とを備えている。

図５に示すように、インペラ２４は、モータ２８側に位置する主板２４０２と、主板２４０２の前方に配置された湾曲状の側板２４０４と、主板２４０２と側板２４０４との間に配置された湾曲した複数の羽根板２４０６とを有している。
インペラ２４が回転することにより、側板２４０４の前部中央の流入口２４０８から空気が吸い込まれ、主板２４０２と側板２４０４と羽根板２４０６とで形成された流路を通り、インペラ２４の径方向外側で周方向に向けて空気が送り出され、旋回流が生成される。
インペラ２４の中央には後方に突出するボス部２４１０が設けられ、ボス部２４１０の中央に取り付け孔２４１２が貫通形成されている。

ファンケーシング２６は、モータ２８側に位置する後壁２６０２と、後壁２６０２の前方に位置する前壁２６０４と、後壁２６０２の周囲と前壁２６０４の周囲とを接続する周壁２６０６とを有し、図２に示すように、周壁２６０６に吹出口２６０８が設けられている。吹出口２６０８は、図４に示すように、モータ２８側へ向かって拡開した構造とし、前壁２６０４側は垂直方向に形成して、前壁２６０４側への寸法の拡大を抑えている。
図５に示すように、前壁２６０４の中央に、インペラ２４よりも大きな内径の開口２６１０が形成され、本実施の形態では、前壁２６０４は、インペラ２４の半径方向外側に位置する外周部のみを有している。
前壁２６０４の開口２６１０に吸込口ケーシング３０が装着され、流入口２４０８は、吸込口ケーシング３０の中央の吸込口から吸込口ケーシング３０の前方に露出している。
図３、図５に示すように、インペラ２４とファンケーシング２６とモータ２８は、ファンケーシング２６の下部両側に設けられた一対の脚部３２により支持されている。一対の脚部３２はファンケーシング２６に一体に形成されている。

図５に示すように、後壁２６０２の中央に、前壁２６０４側に窪んだ凹部３４が設けられている。
凹部３４は、底壁３４０２と側壁３４０４とで形成されている。
底壁３４０２は、前壁２６０４と平行しており、円形を呈し、凹部３４の底部を形成している。
側壁３４０４は、底壁３４０２の周囲から底壁３４０２の半径方向外方に離れるにつれて次第に後方に変位する円錐面で形成されている。
底壁３４０２の中央に、モータ２８の前端を挿入するための開口３４０６が形成されている。
また、凹部３４の周囲の後壁２６０２の箇所は、前壁２６０４の外周部に対向する外周部となっている。本実施の形態では、後壁２６０２は外周部のみを有している。

モータ２８は、出力が１０ＫＷ以上で大きく、大型で重量が大きい。
モータ２８は、インペラ２４を回転駆動する駆動軸２８０２と、この駆動軸２８０２を回転可能に支持するモータケース２８０４と、駆動軸２８０２に取着されたロータ２８０６と、モータケース２８０４で支持されロータ２８０６に対向するステータ２８０８とを有している。
モータケース２８０４の前部には取り付け用フランジ２８１０が設けられ、取り付け用フランジ２８１０の内周部に環状の挿入部２８１２が設けられ、駆動軸２８０２の前部はモータケース２８０４の前面から前方に突出している。

モータ２８は、インペラ２４側に位置するモータ２８の前部が凹部３４に収容された状態でファンケーシング２６に連結されている。
すなわち、モータ２８は、挿入部２８１２が開口３４０６に挿入され、取り付け用フランジ２８１０が底壁３４０２に当て付けられてボルトにより取り付けられることで設けられている。
したがって、ファンケーシング２６とモータ２８とを確実に連結する上で有利となっている。
駆動軸２８０２は、インペラ２４の取り付け孔２４１２に挿入され、ボルト、ワッシャ、キー、ストップリングなどを介して駆動軸２８０２とインペラ２４は軸方向に移動不能にかつ一体回転可能に結合されている。

図３、図５に示すように、周壁２６０６は、インペラ２４の周方向に沿ってインペラ２４の中心からの距離が吹出口２６０８に近づくにつれて次第に大きくなるように形成され、前壁２６０４と周壁２６０６と後壁２６０２で導風路３６が形成されている。
導風路３６は、インペラ２４で生成された旋回流を昇圧しつつ吹出口２６０８に導くものである。
図５に示すように、導風路３６は、前壁２６０４の外周部と後壁２６０２の外周部との間のインペラ２４の軸心に平行する方向に沿った寸法である幅Ｗを有し、導風路３６は、前壁２６０４寄りに位置する前半部３６Ａと後壁２６０２寄りに位置する後半部３６Ｂとを有している。
本実施の形態では、凹部３４の底壁３４０２を、後壁２６０２の外周部に比べて、前壁２６０４の外周部から後壁２６０２の外周部までのインペラ２４の軸心に平行する方向に沿った寸法Ｌ３の１／２以上の寸法で前方に偏位させている。言い換えると、凹部３４の底壁３４０２を、後壁２６０２の外周部に比べて、導風路３６の幅Ｗの１／２以上の寸法で前方に偏位させ、凹部３４内で前壁２６０４に近づけてモータ２８を配置している。
また、本実施の形態では、凹部３４に収容されたモータ２８の前部の半径方向外側に、導風路３６の後半部３６Ｂのインペラ２４の軸心に沿ったほぼ全長部分が位置するように、凹部３４内で前壁２６０４に近づけてモータ２８を配置している。
また、本実施の形態では、モータケース２８０４の駆動軸２８０２の軸心に沿った長さである全長Ｌ１の１／３以上の前部部分Ｌ２を凹部３４に収容するようにし、凹部３４内で前壁２６０４に近づけてモータ２８を配置している。

本実施の形態によれば次のような作用効果が奏される。
インペラ２４を回転駆動するモータ２８の前部をファンケーシング２６の後壁２６０２に設けた凹部３４に収容した状態でファンケーシング２６とモータ２８とが連結されているので、インペラ２４の軸心方向に沿った遠心式送風機２０のコンパクト化を図ることができる。
また、動力伝達機構およびベースプレートを不要としたので、遠心式送風機２０の部品点数の削減、軽量化を図る上で有利となる。
また、インペラ２４の軸心方向において、モータ２８の重心位置をインペラ２４およびファンケーシング２６の重心位置に近づけることができるので、インペラ２４とファンケーシング２６とモータ２８とを、ファンケーシング２６に設けた脚部３２により従来のようなベースプレートを用いることなく安定して支持する上で有利となる。
また、底壁３４０２に凹部３４を設けたにも拘わらず、導風路３６の後半部３６Ｂを底壁３４０２の後方に突出させて導風路３６の幅を大きし、必要容積を確保するようにしているので、送風量を確保しつつインペラ２４の軸心方向に沿った遠心式送風機２０のコンパクト化を図ることができる。
また、本実施の形態のように、遠心式送風機２０を燃焼装置１６に用いる場合、遠心式送風機２０から送風される燃焼用空気の風量を確保しつつモータ２８の消費電力を低減するために、インバータ１６１０を用いてモータ２８の回転数を増減させることが多い。
この場合、遠心式送風機２０にベルト、プーリを用いた動力伝達機構を用いると、モータ２８の回転数が上昇するほど動力伝達機構から発生する騒音も大きなものとなる不都合がある。
これに対して本実施の形態では、動力伝達機構が不要となるため、遠心式送風機２０から発生する騒音の抑制を図る上で有利となる。

本実施の形態では、凹部３４の底壁３４０２を、後壁２６０２の外周部に比べて、インペラ２４の軸心に平行する方向に沿った前壁２６０４から後壁２６０２の外周部までの寸法Ｌ３の１／２以上の寸法で前方に偏位させている。言い換えると、凹部３４の底壁３４０２を、後壁２６０２の外周部に比べて、導風路３６の幅Ｗの１／２以上の寸法で前方に偏位させている。
これにより、遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心に沿った長さの短縮化が図られ、従来のベルト、プーリからなる動力伝達機構を用いた遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心方向に沿った寸法とほぼ同一の寸法まで短縮することが可能となる。また、重量が大きい大型のモータ２８の重心位置を、インペラ２４およびファンケーシング２６の重心位置に近づけることができるので、ファンケーシング２６の脚部３２により安定して遠心式送風機２０を支持することが可能となる。

また、本実施の形態では、凹部３４に収容されたモータ２８の前部の半径方向外側に、導風路３６の後半部３６Ｂのインペラ２４の軸心に沿ったほぼ全長部分が位置するように、凹部３４内で前壁２６０４に近づけてモータ２８を配置している。
これにより、遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心に沿った長さの短縮化が図られ、従来のベルト、プーリからなる動力伝達機構を用いた遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心方向に沿った寸法とほぼ同一の寸法まで短縮することが可能となる。また、重量が大きい大型のモータ２８の重心位置を、インペラ２４およびファンケーシング２６の重心位置に近づけることができるので、ファンケーシング２６の脚部３２により安定して遠心式送風機２０を支持することが可能となる。

また、本実施の形態では、モータ２８の駆動軸２８０２の軸心に沿った長さである全長Ｌ１の１／３以上の部分を凹部３４に収容するようにし、凹部３４内で前壁２６０４に近づけてモータ２８を配置している。
これにより、遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心に沿った長さの短縮化が図られ、従来のベルト、プーリからなる動力伝達機構を用いた遠心式送風機２０のインペラ２４の軸心方向に沿った寸法とほぼ同一の寸法まで短縮することが可能となる。また、重量が大きい大型のモータ２８の重心位置を、インペラ２４およびファンケーシング２６の重心位置に近づけることができるので、ファンケーシング２６の脚部３２により安定して遠心式送風機２０を支持することが可能となる。

なお、本実施の形態では、遠心式送風機２０がボイラ１０の燃焼装置１６に適用された場合について説明したが、本発明の遠心式送風機２０は、ＯＡ機器、映像機器、音響機器などを含む電子機器における冷却用の遠心式送風機２０として用いるなどその用途は限定されない。

２０……遠心式送風機
２４……インペラ
２６……ファンケーシング
２６０２……後壁
２６０４……前壁
２６０８……吹出口
２６０６……周壁
２８……モータ
２８０２……駆動軸
２８０４……モータケース
３２……脚部
３４……凹部
３４０２……底壁
３４０４……側壁
３４０６……開口
３６……導風路
３６Ａ……前半部
３６Ｂ……後半部

Claims (2)

1. 旋回流を生成するインペラと、
   前記インペラを収容するファンケーシングと、
   前記インペラを回転駆動するモータとを備えた遠心式送風機であって、
   前記ファンケーシングは、前記モータ側に位置する後壁と、前記後壁の前方に位置する前壁と、前記後壁の周囲と前記前壁の周囲を接続し前記旋回流を吹き出す吹出口が設けられた周壁とを有し、
   前記後壁の中央に、前記前壁側に窪んだ凹部が設けられ、
   前記インペラ側に位置する前記モータの前部が前記凹部に収容された状態で前記ファンケーシングと前記モータとが連結されている、
   ことを特徴とする遠心送風機。
2. 前記凹部の周囲の前記後壁の箇所は、前記インペラの半径方向外側に位置する前記前壁の外周部に対向する外周部となっており、
   前記前壁の外周部と前記後壁の外周部と前記周壁とにより前記旋回流が通る導風路が形成され、
   前記凹部は、前記前壁と平行して該凹部の底部を形成する円形の底壁と、前記底壁の周囲から半径方向外方に離れるにつれて次第に後方に変位する円錐面からなる側壁とで形成され、
   前記凹部の底壁は、前記後壁の外周部に比べて、前記インペラの軸心に平行する方向に沿った前記前壁から前記後壁の外周部までの寸法の１／２以上の寸法で前方に偏位している、
   ことを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。

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