JP2014109201A - 遠心式送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない風量で高い静圧が求められる場合に、ケーシングの空気流路内の空気が吸込口へ逆流するのを効果的に抑制するとともに、ケーシングの吸込口とは反対側へ周り込む空気も十分に減少させて送風効率を高める。
【解決手段】ケーシング２０の側壁２５には、羽根車１０へ向けて突出するケーシング側第１環状凸部３１が形成され、ケーシングの側壁２６には、羽根車１０へ向けて突出するケーシング側第２環状凸部３３が形成されている。羽根車１０には、ケーシング２０の側壁２５に向けて突出する羽根車側環状凸部１２ｂが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、乾燥機、集塵機、選別機などの通風用、機器の冷却用、その他、一般の送風用に用いられる遠心式送風機に関するものである。

従来から、遠心式送風機は、例えば特許文献１、２に開示されているように、羽根車と羽根車を収容するケーシングとを備えており、ケーシングの側壁に形成された空気吸込口から吸い込んだ空気をケーシング内の空気流路に流して静圧を高めてから吐出させるように構成されている。

特許文献１の遠心式送風機の羽根車は、モーターの駆動力が伝達される主板と、主板の側面に固定された複数枚の羽根とを有している。羽根におけるケーシングの吸込口側の縁部には切欠部が設けられている。一方、ケーシングの吸込口側の側壁の内面には、羽根の凹部に挿入される環状凸部が吸込口を囲むように形成されている。

また、特許文献２の遠心式送風機の羽根車は、主板の他に、主板と反対側の側面に設けられる環状側板も備えており、主板と環状側板との間に複数枚の羽根を設けている。ケーシングの吸込口の周縁部は、羽根車の環状側板の内方へ挿入されるように湾曲形成されている。さらに、ケーシングにおける吸込口とは反対側の側壁には、羽根車の外周部が挿入される凹部が形成されている。

特許第５００５１８１号公報 特許第４４９２７４３号公報

ところで、各種送風機においては、少ない風量で高い静圧が求められる場合がある。この場合は、ケーシングの空気流路内における静圧が高まって、空気流路の空気がケーシングの側壁と羽根車との間に漏れやすくなるので、そのような空気漏れを防止する構造が必要になる。

特許文献１では、ケーシングの吸込口側の環状凸部を羽根の凹部に挿入することで、羽根車からケーシングの空気流路に一旦吹き出した空気が羽根車とケーシングの側壁との間から吸込口に逆流するのを抑制するようにしているが、羽根車の空気吸込口側には側板が無く、開放されているので、静圧が高まった場合には、逆流を効果的に抑制することが困難であると考えられる。

また、特許文献１では、ケーシングの空気流路の空気が、ケーシングの吸込口と反対側の側壁と、羽根車の主板との隙間に入り込んでしまい、このことによっても効率の低下が懸念される。

そこで、特許文献２のように、ケーシングの吸込口の周縁部を羽根車の環状側板の内方へ挿入することにより、ケーシングの空気流路の空気が吸込口へ逆流するのを抑制するとともに、ケーシングの吸込口とは反対側の側壁に羽根車の外周部を挿入する凹部を設けることにより、ケーシングの空気流路の空気が、ケーシングの吸込口と反対側の側壁と羽根車の主板との隙間に入り込みにくくすることが考えられる。

しかしながら、より高い静圧を求めた場合には、特許文献２の構成でも十分でない場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少ない風量で高い静圧が求められる場合に、ケーシングの空気流路内の空気が吸込口へ逆流するのを効果的に抑制するとともに、ケーシングの吸込口とは反対側へ周り込む空気も十分に減少させて送風効率を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ケーシングの両側壁に環状凸部を設けるとともに、羽根車の回転中心線方向両側に第１板及び第２板を設け、第１板にも環状凸部を設けるようにした。

第１の発明は、羽根車と、
上記羽根車を収容するケーシングとを備え、
上記羽根車を回転駆動して上記ケーシングの側壁の空気吸込口から吸い込んだ空気を、該ケーシング内で上記羽根車の周囲を囲むように形成された空気流路に流出させて該ケーシングから吐出するように構成された遠心式送風機において、
上記羽根車は、回転中心線と直交する方向に延びる第１板と、該第１板に対し回転中心線方向に離れて配置され、該回転中心線と直交する方向に延びる第２板と、上記第１板と上記第２板との間に配置される羽根とを備え、上記第１板側から該第１板と上記第２板との間に空気を吸い込むように構成されており、
上記ケーシングにおける上記羽根車の第１板と対向する第１側壁には、上記羽根車へ向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第１環状凸部が形成され、
上記ケーシングにおける上記羽根車の第２板と対向する第２側壁には、上記羽根車へ向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第２環状凸部が形成され、
上記羽根車の第１板には、上記ケーシングの第１側壁に向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びる羽根車側環状凸部が形成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、羽根車が回転してケーシングの空気吸込口から吸い込まれた空気は羽根車の第１板側から第１板と第２板との間に吸い込まれてからケーシングの空気流路に流出してケーシングから吐出する。空気流路内の空気は、静圧によって羽根車の第１板とケーシングの第１側壁との間や、羽根車の第２板とケーシングの第２側壁との間に流入しようとする。羽根車の第１板とケーシングの第１側壁との間に流入しようとする空気は、ケーシング側第１環状凸部と羽根車側第１環状凸部とが回転中心線方向に突出しているので、両環状凸部によって羽根車の回転中心方向への流れが阻止される。

また、羽根車の第２板とケーシングの第２側壁との間に流入しようとする空気は、ケーシング側第２環状凸部が回転中心線方向に突出しているので、このケーシング側第２環状凸部によって羽根車の回転中心方向への流れが阻止される。

第２の発明は、第１の発明において、
上記ケーシングの第１側壁には、上記ケーシング側第１環状凸部の内側に、上記羽根車へ向けて突出して回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第１小径環状凸部が形成され、
上記ケーシングの第２側壁には、上記ケーシング側第２環状凸部の内側に、上記羽根車へ向けて突出して回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第２小径環状凸部が形成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、ケーシングの第１側壁及び第２側壁にそれぞれ多重の環状凸部が形成されることになるので、空気流路内の空気が羽根車の回転中心方向へ流れるのをより効果的に阻止することが可能になる。

第３の発明は、第２の発明において、
上記ケーシング側第１環状凸部と、上記ケーシング側第１小径環状凸部との間に、上記羽根車側環状凸部が挿入されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、ケーシング側第１環状凸部と、ケーシング側第１小径環状凸部との間に羽根車側環状凸部を挿入しているので、羽根車の第１板とケーシングの第１側壁との間に流入しようとする空気が空気吸込口へ流れるのをより効果的に阻止することが可能になる。

第１の発明によれば、羽根車に羽根車側環状凸部を形成し、ケーシングの第１側壁と第２側壁とにケーシング側環状凸部を形成したので、少ない風量で高い静圧が求められる場合に、ケーシング内の空気が空気吸込口へ逆流するのを効果的に抑制することができるとともに、空気吸込口とは反対側へ周り込む空気も十分に減少させて送風効率を高めることができる。

第２の発明によれば、ケーシングの第１側壁及び第２側壁に多重の環状凸部を形成したので、空気流路内の空気が羽根車の回転中心方向へ流れるのをより効果的に阻止することができる。

第３の発明によれば、ケーシング側第１環状凸部とケーシング側第１小径環状凸部との間に羽根車側環状凸部を挿入するようにしたので、空気流路内の空気が空気吸込口へ向けてより一層流れにくくなり、送風効率を高めることができる。

実施形態に係る遠心式送風機を空気吸込口側から見た側面図である。 図１のII−II線断面図である。 羽根車の側面図である。 ケーシングの吸込側部材を内側から見た図である。 本発明に係る遠心式送風機と比較例との静圧を比較したグラフである。 本発明に係る遠心式送風機と比較例との効率を相対比較したグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心式送風機１を空気の吸い込み側から見た側面図である。この遠心式送風機１は、例えば乾燥機、集塵機、選別機などの通風用、機器の冷却用、その他、一般の送風用に用いられるものであり、少ない風量で高い静圧が要求される用途に使用される。

図２にも示すように、遠心式送風機１は、羽根車１０と、羽根車１０を収容するケーシング２０とを備えている。羽根車１０は、図２に仮想線で示す電動機Ａによって同図に示す水平な回転中心線Ｘ周りに回転駆動される。尚、遠心式送風機１は、電動機Ａを備える構成としてもよいし、電動機Ａを備えない構成としてもよい。また、遠心式送風機１は、図２に示すように羽根車１０の回転中心線Ｘが水平に向く状態で使用することもできるが、回転中心線Ｘが傾斜した状態や、鉛直に向く状態で使用することもできる。

羽根車１０は、電動機Ａ側に配置される主板（第２板）１１と、空気の吸い込み側に配置される側板（第１板）１２と、複数の羽根１３と、ボス１４とを備えている。主板１１は、羽根車１０の回転中心線Ｘに直交する方向に延びる平板状に形成されており、例えば鋼板等を用いて構成することができる。図３に示すように、主板１１の外形は円形であり、図２に示すように、主板１１の中心部には、貫通孔１１ａが形成されている。この貫通孔１１ａには、ボス１４が嵌っている。

ボス１４は、略円筒状に形成されている。ボス１４の中心部には、電動機Ａの出力軸（図示せず）が挿入される中心孔１４ａが形成されている。ボス１４の本体部分には、径方向に貫通して中心孔１４ａに達するねじ孔１４ｂが形成されている。このねじ孔１４ｂにロック用のねじ（図示せず）をねじ込むことで電動機Ａの出力軸をボス１４に締結することができるようになっている。

尚、電動機Ａの出力軸と羽根車１０との固定方法は上記した方法に限られるものではなく、例えば、図示しないが、ボルトと、ボス１４の端面に当接する座金とを用い、ボルトを、電動機Ａの出力軸の先端面に開口するねじ孔に螺合させて座金を出力軸の先端面に押し付けることによって羽根車１０を出力軸に締結固定するようにしてもよい。

ボス１４の主板１１側にはフランジ部１４ｃが形成されている。フランジ部１４ｃは、主板１１の貫通孔１１ａ周縁部に沿って延びており、リベット等の締結部材Ｂによって主板１１に締結されている。

側板１２は、主板１１に対し回転中心線Ｘ方向に所定寸法だけ離れて配置されている。側板１２は、回転中心線Ｘに直交する方向に延びる平板状に形成されており、例えば鋼板等を用いて構成することができる。主板１１と側板１２とは略平行である。

側板１２の外形は主板１１と同じ形状である。側板１２の中心部には、空気流入口１２ａが形成されている。空気流入口１２ａは、主板１１の貫通孔１１ａやボス１４の外径よりも大きな円形とされている。側板１２における空気流入口１２ａの周縁部には、ケーシング２０の空気吸込口２４が形成された側壁（第１側壁）２５に向けて突出するとともに、回転中心線Ｘ周りに環状に延びる羽根車側環状凸部１２ｂが形成されている。この羽根車側環状凸部１２ｂは、プレス成形法を用いて側板１２に一体成形されている。羽根車側環状凸部１２ｂの突出方向基端側は、滑らかに湾曲しており、その基端側において先端へ行くほど回転中心線Ｘに近づくように形成されている。一方、羽根車側環状凸部１２ｂの突出方向先端部は、回転中心線Ｘと略平行に延びている。

羽根１３は、回転中心線Ｘの周方向に所定の間隔をあけて配置されており、例えば鋼板等を用いて構成することができる。各羽根１３は、主板１１と側板１２とを所定寸法だけ離した状態で同心状に連結する連結部材としての機能も有している。すなわち、羽根１３は、主板１１における側板１２側の内面から側板１２における主板１１側の内面まで延びている。羽根１３の主板１１側の縁部には、主板側かしめ部１３ａが形成され、また、羽根１３の側板１２側の縁部には、側板側かしめ部１３ｂが形成されている。主板側かしめ部１３ａは、主板１１を貫通して主板１１にかしめられる。側板側かしめ部１３ｂは、側板１２を貫通して側板１２にかしめられる。これにより、主板１１と側板１２とが羽根１３を介して一体化する。

尚、羽根１３の固定方法は上記した方法に限られるものではなく、例えば、スポット溶接等の溶接を用いた固定方法や、リベット等の締結部材を用いた固定方法であってもよい。

羽根１３は、主板１１の外縁部から回転中心線Ｘに接近する方向に延びており、緩やかに湾曲している。羽根１３の回転中心線Ｘ側の縁部は、ボス１４のフランジ部１４ｃ近傍に達しているが、このフランジ部１４ｃとの間には隙間を確保している。また、羽根１３の回転中心線Ｘ側の縁部は、側板１２の空気流入口１２ａよりも回転中心線Ｘに接近するまで延びており、図３に示すように羽根車１０を側板１２側から見たとき、羽根１３の回転中心線Ｘ側が側板１２の空気流入口１２ａよりも内側に見える。

ケーシング２０は、空気吸込口２４が形成された吸込側の側壁２５と、電動機Ａ側の側壁（第２側壁）２６と、羽根車１０の外周を囲むように形成された周壁部２７と、空気吐出部２８とを備えている。吸込側の側壁２５と、電動機Ａ側の側壁２６とは、互いに平行である。また、周壁部２７は、図４に示すノーズ部２７ａが羽根車１０に最も接近し、ノーズ部２７ａから周方向に離れるに従って羽根車１０の外周部から徐々に離れていくように形成されており、下流側は空気吐出部２８に連続している。周壁部２７と羽根車１０との間に、羽根車１０の周囲を囲むように空気流路Ｒが形成されている。

ケーシング２０における羽根車１０の側板１２と対向する吸込側の側壁２５には、羽根車１０へ向けて突出するとともに、回転中心線Ｘ周りに環状に延びるケーシング側第１環状凸部３１（図４にも示す）が形成されている。このケーシング側第１環状凸部３１は、羽根車１０の羽根車側環状凸部１２ｂよりも大径である。また、ケーシング２０の吸込側の側壁２５には、羽根車１０へ向けて突出するとともに、回転中心線Ｘ周りに環状に延びるケーシング側第１小径環状凸部３２が形成されている。ケーシング側第１小径環状凸部３２は、羽根車１０の羽根車側環状凸部１２ｂよりも小径である。さらに、ケーシング２０の吸込側の側壁２５の外面には、空気吸込口２４の周囲に環状の凹部２５ａが形成されている。吸込側の側壁２５の外面は、凹部２５ａよりも外周側が略平坦に形成されている。

ケーシング側第１環状凸部３１及びケーシング側第１小径環状凸部３２の突出高さは、同じに設定されており、具体的には、羽根車１０を組み付けた状態で、ケーシング側第１環状凸部３１と、ケーシング側第１小径環状凸部３２との間に、羽根車側環状凸部１２ｂが挿入された状態となるように高さが設定されている。また、ケーシング側第１環状凸部３１と、羽根車側環状凸部１２ｂとの径方向の離間距離は、ケーシング側第１小径環状凸部３２と、羽根車側環状凸部１２ｂとの径方向の離間距離よりも長く設定されている。

ケーシング２０における羽根車１０の主板１１と対向する電動機Ａ側の側壁２６には、羽根車１０へ向けて突出するとともに、回転中心線Ｘ周りに環状に延びるケーシング側第２環状凸部３３が形成されている。このケーシング側第２環状凸部３３は、ケーシング側第１環状凸部３１と同じ形状である。また、ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６には、羽根車１０へ向けて突出するとともに、回転中心線Ｘ周りに環状に延びるケーシング側第２小径環状凸部３４が形成されている。ケーシング側第２小径環状凸部３４は、ケーシング側第１小径環状凸部３２と同じ形状である。さらに、ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６には、空気吸込口２４と同じ形状の開口部２９が形成されている。この開口部２９に電動機Ａの出力軸を挿入することができるようになっている。

ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６の外面には、開口部２９の周囲に環状の凹部２６ａが形成されている。電動機Ａ側の側壁２６の外面は、凹部２６ａよりも外周側が略平坦に形成されている。

ケーシング２０は、回転中心線Ｘ方向の略中央部において、吸込側部材２１と、電動機側部材２２とに２分割されている。吸込側部材２１は、吸込側の側壁２５と、吸込側の周壁部２７と、吸込側の空気吐出部２８とが一体成形されている。電動機側部材２２は、電動機Ａ側の側壁２５と、電動機Ａ側の周壁部２７と、電動機Ａ側の空気吐出部２８とが一体成形されている。

尚、吸込側部材２１の空気吸込口２４と、電動機側部材２２の開口部２９とは同じであり、また、吸込側部材２１のケーシング側第１環状凸部３１及びケーシング側第１小径環状凸部３２は、それぞれ、電動機側部材２２のケーシング側第２環状凸部３３及びケーシング側第２小径環状凸部３４と同じであるので、ケーシング２０は左右関係なく使用することができる。

羽根車１０は、電動機Ａの出力軸によって所定位置に保持されて回転駆動される。羽根車１０が回転すると、ケーシング２０の空気吸込口２４からケーシング２０内に吸い込まれた空気が、羽根車１０の側板１２の空気流入口１２ａから主板１１と側板１２との間に流入する。このとき、空気流入口１２ａの周縁部には、羽根車側環状凸部１２ｂが湾曲形成されているので、空気の流入がスムーズになる。

主板１１と側板１２との間の空気は、羽根１３の間を通ってケーシング２０の空気流路Ｒに流出して集合する。空気流路Ｒにおいてノーズ部２７ａから周方向に離れるに従って静圧が高まっていき、静圧が高まった空気は空気吐出部２８から吐出される。

空気流路Ｒ内の空気は、静圧が高まると、羽根車１０の側板１２と、ケーシング２０の吸込側の側壁２５との間から空気吸込口２４へ向けて流れようとする。このとき、ケーシング２０の吸込側の側壁２５には、ケーシング側第１環状凸部３１が形成されているので、ケーシング側第１環状凸部３１が空気吸込口２４へ向かう空気の流れを阻止する。また、羽根車１０の側板１２には、羽根車側環状凸部１２ｂが形成されているので、羽根車側環状凸部１２ｂも空気吸込口２４へ向かう空気の流れを阻止する。さらに、ケーシング２０の吸込側の側壁２５には、ケーシング側第１小径環状凸部３２が形成されているので、ケーシング側第１小径環状凸部３２も空気吸込口２４へ向かう空気の流れを阻止する。

また、羽根車側環状凸部１２ｂがケーシング側第１環状凸部３１及びケーシング側第１小径環状凸部３２の間に挿入されているので、空気吸込口２４へ向かう空気の流れが効果的に阻止される。

また、空気流路Ｒ内の空気は、羽根車１０の主板１１と、ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６との間へ流れようとする。このとき、ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６には、ケーシング側第２環状凸部３３が形成されているので、ケーシング側第２環状凸部３３がその空気の流れを阻止する。さらに、ケーシング２０の電動機Ａ側の側壁２６には、ケーシング側第２小径環状凸部３４が形成されているので、ケーシング側第２小径環状凸部３４も空気の流れを阻止する。

次に、図５及び図６に基づいて、本発明に係る遠心式送風機１と、比較例としての遠心式送風機との性能の相違について説明する。比較例は、羽根車側環状凸部、ケーシング側第１環状凸部、ケーシング側第１小径環状凸部、ケーシング側第２環状凸部、ケーシング側第２小径環状凸部が省略されている点で本発明に係る遠心式送風機１とは異なっており、他の部分は同じである。

図５は横軸が風量であり、縦軸が静圧である。本発明に係る遠心式送風機１は、風量が約３ｍ^３／ｍｉｎ以上になると、１５ｍ^３／ｍｉｎまで比較例に比べて高い静圧が得られることが分かる。

また、図６は、横軸が風量であり、縦軸が効率である。最高効率付近において、比較例を１００％としたとき、本発明に係る遠心式送風機１は比較例に比べて約２％程度、高い効率が得られることが分かる。

以上説明したように、この実施形態に係る遠心式送風機１によれば、羽根車１０の側板１２に羽根車側環状凸部１２ｂを形成し、ケーシング２０の側壁２５と側壁２６とにケーシング側環状凸部３１，３３を形成したので、少ない風量で高い静圧が求められる場合に、ケーシング２０内の空気が空気吸込口２４へ逆流するのを効果的に抑制することができるとともに、空気吸込口２４とは反対側の電動機Ａ側へ周り込む空気も十分に減少させて送風効率を高めることができる。

また、ケーシング２０の側壁２５及び側壁２６に多重の環状凸部３１，３２，３３，３４を形成したので、空気流路Ｒ内の空気が羽根車１０の回転中心方向へ流れるのをより効果的に阻止することができる。

また、ケーシング側第１環状凸部３１とケーシング側第１小径環状凸部３２との間に羽根車側環状凸部１２ｂを挿入するようにしたので、空気流路Ｒ内の空気が羽根車１０の回転中心方向へ向けてより一層流れにくくなり、送風効率を高めることができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る遠心式送風機は、例えば、乾燥機、集塵機、選別機などの通風用、機器の冷却用、その他、一般の送風用に用いることができる。

１ 遠心式送風機
１０ 羽根車
１１ 主板（第２板）
１２ 側板（第１板）
１３ 羽根
２０ ケーシング
２４ 空気吸込口
２５ 吸込側の側壁（第１側壁）
２６ 電動機側の側壁（第２側壁）
３１ ケーシング側第１環状凸部
３２ ケーシング側第１小径環状凸部
３３ ケーシング側第２環状凸部
３４ ケーシング側第２小径環状凸部
Ｒ 空気流路
Ｘ 回転中心線

Claims (3)

1. 羽根車と、
   上記羽根車を収容するケーシングとを備え、
   上記羽根車を回転駆動して上記ケーシングの側壁の空気吸込口から吸い込んだ空気を、該ケーシング内で上記羽根車の周囲を囲むように形成された空気流路に流出させて該ケーシングから吐出するように構成された遠心式送風機において、
   上記羽根車は、回転中心線と直交する方向に延びる第１板と、該第１板に対し回転中心線方向に離れて配置され、該回転中心線と直交する方向に延びる第２板と、上記第１板と上記第２板との間に配置される羽根とを備え、上記第１板側から該第１板と上記第２板との間に空気を吸い込むように構成されており、
   上記ケーシングにおける上記羽根車の第１板と対向する第１側壁には、上記羽根車へ向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第１環状凸部が形成され、
   上記ケーシングにおける上記羽根車の第２板と対向する第２側壁には、上記羽根車へ向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第２環状凸部が形成され、
   上記羽根車の第１板には、上記ケーシングの第１側壁に向けて突出するとともに、回転中心線周りに環状に延びる羽根車側環状凸部が形成されていることを特徴とする遠心式送風機。
2. 請求項１に記載の遠心式送風機において、
   上記ケーシングの第１側壁には、上記ケーシング側第１環状凸部の内側に、上記羽根車へ向けて突出して回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第１小径環状凸部が形成され、
   上記ケーシングの第２側壁には、上記ケーシング側第２環状凸部の内側に、上記羽根車へ向けて突出して回転中心線周りに環状に延びるケーシング側第２小径環状凸部が形成されていることを特徴とする遠心式送風機。
3. 請求項２に記載の遠心式送風機において、
   上記ケーシング側第１環状凸部と、上記ケーシング側第１小径環状凸部との間に、上記羽根車側環状凸部が挿入されていることを特徴とする遠心式送風機。

Images