JP2016098715A - 羽根車および羽根車を備える送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】製作コストや部品点数を増加させることなく、流体の送風量を向上する。【解決手段】この羽根車は、回転子軸の軸方向から流入した気体を、方向を変えて流出させる羽根車において、中央部に配置された固定軸によって前記回転子軸と軸方向で固定され、この回転子軸を中心に回転する回転基板と、前記回転基板に固定される一辺と、前記一辺と前記軸方向に対向する他辺とをそれぞれ有し、この回転基板の前記中央部から半径方向外側へ放射状に、かつ前記中央部を中心として周方向に一定間隔で配列される複数の仕切板と、前記回転基板と対向し、かつ前記仕切板の他辺側に配置されるとともに、前記回転基板の中央部側から半径方向外側に傾斜する傾斜面を有するリング状のリング基板と、を備え、前記リング基板の中央部側から前記軸方向に流入した気体を前記傾斜面に沿って前記半径方向から流出させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、例えば羽根車および羽根車を備える送風機に関する。

近年、回転子軸と固定するためのボスを中央部に有し、この回転子軸を中心に回転する円盤状の基板と、基板上に一定間隔で放射状に配列される複数の翼と、これら翼の上辺を締結するリング状の直板形状からなる上板とから構成される羽根車を備えた送風機が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような送風機では、回転子軸を中心に回転して、たとえば上板の上方から流体を取り込み、複数の翼によって基板の半径方向に流体を流出している。
送風機を備えたガス絶縁静止誘導電器では、製作コストを抑える手段として、ガス送風機取付台数の削減、この送風機に取り付ける配管などの部品点数の削減が要求されている。このガス送風機取付台数を削減するためには、ガスの冷却機能を満足するだけの送風量が得られるガス送風機が必要である。

特開２００７−２３９６７５号公報

しかしながら、直板形状の上板を有する羽根車では、上板の上方から基板の半径方向への流体の誘導能力が悪くなって流れ損失が大きく発生し、羽根車の最大送風量が制限されるため、流体の冷却機能を満足する送風量を得ることができないという問題がある。

本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、製作コストや部品点数を増加させることなく、流体の送風量を向上する羽根車および羽根車を備える送風機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の羽根車は、回転子軸の軸方向から流入した気体を、方向を変えて流出させる羽根車において、中央部に配置された固定軸によって前記回転子軸と軸方向で固定され、この回転子軸を中心に回転する回転基板と、前記回転基板に固定される一辺と、前記一辺と前記軸方向に対向する他辺とをそれぞれ有し、この回転基板の前記中央部から半径方向外側へ放射状に、かつ前記中央部を中心として周方向に一定間隔で配列される複数の仕切板と、前記回転基板と対向し、かつ前記仕切板の他辺側に配置されるとともに、前記回転基板の中央部側から半径方向外側に傾斜する傾斜面を有するリング状のリング基板と、を備え、前記リング基板の中央部側から前記軸方向に流入した気体を前記傾斜面に沿って前記半径方向から流出させることを特徴とする。

本発明の送風機は、前記羽根車と、前記羽根車を内部に配置するとともに、前記羽根車のリング基板が取り付けられる枠体と、を備える。

本発明の実施形態１の羽根車の構成を示す斜視図である。 同じく羽根車の構成を示す平面図である。 同じく羽根車の構成を示す分解図である。 本発明の実施形態２の羽根車の構成を示す分解図である。 本発明の実施形態３の羽根車の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態４の羽根車の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態５の羽根車の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態６の送風機の構成を示す断面図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態１の羽根車１の構成を示す斜視図である。図２は、同じく羽根車１の構成を示す平面図である。図３は、同じく羽根車１の構成を示す分解図である。なお、以下の図において、同一の部位に関しては、同一の符号を付記するものとする。

図１、図２に示すように、羽根車１は、固定軸（以下、「ボス」という）２、回転基板３、仕切板４、リング基板５、蓋６を備えている。この羽根車１は、たとえば図示しないガス絶縁静止誘導電器の送風機に取り付けられている。この羽根車１は、図示しないモータなどの回転子軸１０の軸方向から内部に流入した気体（ガス）Ｓを、たとえば図１に示す回転基板３およびリング基板５の半径方向に変えて、外部に流出させている。

ボス２は、回転基板３を回転子軸１０に接続するためのもので、羽根車１の中央部に配置され、かつ回転子軸１０に軸方向で固定されている。

回転基板３は、この回転子軸１０を中心に回転するもので、円盤形状に構成されている。この回転基板３は、内面（図２中の上面）３ａが円盤の周縁部から中央部３ｂに向かって凸型に湾曲している。この実施形態では、ボス２と蓋６がこの回転基板３の中央部３ｂを挟み、ボス２に回転基板３を固定することによって、回転基板３が回転子軸１０を中心に回転可能としている。

図３に示すように、仕切板４は、複数の板形状からなり、一辺４ａと、この一辺４ａと回転子軸１０の軸方向に対する背側の他辺４ｂとをそれぞれ有している。
この一辺４ａは、回転基板３の内面３ａに固定されている。
この他辺４ｂは、後述するリング基板５の傾斜面５ａに固定されている。

複数の仕切板４は、回転基板３の中央部を中心として周方向に一定間隔で放射状に配列される。これら仕切板４は、回転基板３の半径よりも短い長さに形成されている。

リング基板５は、中空のリング形状からなる。このリング基板５は、回転基板３の内面３ａと対向し、かつ仕切板４の他辺４ｂに固定される傾斜面（図２中の下面）５ａを有する。この傾斜面５ａは、回転基板３の中央部３ｂ側から半径方向外側に向けて傾斜している。この傾斜面５ａの傾斜は、回転基板３の内面３ａと同様に、リング外周の周縁部から中央部３ｂに向って凸型に湾曲している。

蓋６は、ボス２の先端（図２中の上側の先端）に、たとえば螺合などによって回転基板３の中央部３ｂを挟むようにして嵌合することでボス２に固定されている。

このように構成される羽根車１をモータなどで回転させることによって、図１の上方のガスＳをリング基板５の中央部側から軸方向に吸い込み、羽根車１の内部に流入したガスＳの流れ方向をリング基板５の傾斜面に沿って半径方向に変えて流出させることができる。

このような羽根車１を図示しないガス絶縁静止誘導電器の送風機に取り付けると、ガスＳが湾曲した回転基板３の内面３ａとリング基板５の傾斜面５ａ間を通過するので、気体（ガス）の流れ損失が大幅に減少する。このため、この羽根車１は、流体の冷却機能を満足できる送風機の送風量の増加と低損失化を可能とする。この結果、たとえば従来の送風機の取付台数の冷却機能を維持したまま、送風機の取付台数やその他送風機に取り付ける部品の点数の削減などが可能となる。さらに、これに伴って、ガス絶縁静止誘導電器にかかる製作コストを削減することができる。

このような構成の羽根車１は、回転基板３やリング基板５が湾曲した複雑な形状のため、鋳造方法を用いて一体物として製作される。しかし、その構造の複雑さから鋳造方法を用いると、製作コストが高くなる場合があり、この結果ガス送風機全体の製作コストを引き上げる要因ともなる。

そこで、図３に示すように、羽根車１の構成部品（ボス２、回転基板３、仕切板４、リング基板５、蓋６）をそれぞれ単品で製作してから、たとえば溶接などで接合して組み立てることも可能である。すなわち、羽根車１の構成部品のうち、回転基板３、仕切板４、リング基板５は薄板の切断加工または鋳造方法でそれぞれ製作し、ボス２、蓋６は切削加工でそれぞれ製作し、それぞれを溶接などで接合することで羽根車１を組み立てる。

この実施形態では、羽根車１を同一の構成部品毎に製作することができるので、製作が容易かつ迅速にできるとともに、製作コストを低減することが可能となる。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２の羽根車１の構成を示す分解図である。
図４に示すように、この実施形態２の羽根車１は、同一形状の複数の分割部材２１を備える。

この分割部材２１は、第１の分割板２２と、第２の分割板２３と、仕切板２４とからなり、この第１の分割板２２、第２の分割板２３、仕切板２４が一体に構成されている。
第１の分割板２２は、回転基板を中央部から半径方向に放射状に、かつ周方向に沿って等間隔に、たとえば８分割した部位である。この第１の分割板２２の内面（図２中の「内面３ａ」と同様）には、仕切板２４の一辺（図３中の「一辺４ａ」と同様）が一体に形成されている。

また、第２の分割板２３は、リング基板を中央部から半径方向に放射状に、かつ周方向に沿って等間隔に、たとえば第１の分割板２２と同様に、８分割した部位である。この第２の分割板２３の傾斜面（図２中の「傾斜面５ａ」と同様）は、第１の分割板２２の内面と対向するとともに、仕切板２４の他辺（図３中の「他辺４ｂ」と同様）が一体に形成されている。

仕切板２４は、実施形態１の仕切板４と同様の構成で、第１の分割板２２の中央部（図３中の「中央部３ｂ」と同様）側から周方向に沿い、たとえば第１の分割板２２および第２の分割板２３の周を２分する中央に配置されている。

この分割部材２１は、たとえば鋳造などにより製作し、ボス２、蓋６は、たとえば切削加工などによりそれぞれ単品で製作することができる。

そして、組み立て時に、たとえば隣り合う第１の分割板２２同士および第２の分割板２３同士を溶接などで一体に接合することで、実施形態１の回転基板およびリング基板と同様の構成の基板を製作することができる。また、仕切板２４は、組み立て時に実施形態１と同様に、回転基板の中央部を中心として周方向に一定間隔で放射状に配列されることとなる。

これにより、この実施形態では、複数の第１の分割板２２で構成される回転基板は、実施形態１と同様に、内面（図２に示す「内面３ａ」と同様）が中央部に向って凸型に湾曲することとなる。また、複数の第２の分割板２３で構成されるリング基板も、実施形態１と同様に、傾斜面（図２中の「傾斜面５ａ」と同様）が中央部に向って凸型に湾曲することとなる。このように製作された分割部材２１（第１の分割板２２）の集合体の中央部（図２中の「中央部３ｂ」と同様）をボス２と蓋６で挟むようにして嵌合することでボス２に固定することができる。

この実施形態では、このように構成される羽根車１をモータなどで回転させることによって、実施形態１と同様の効果を奏するとともに、構成の単純な同一形体の分割部材２１を複数製作して後に組み立てるので、実施形態１よりも製作が容易で、かつ製作コストを低減することができる。

なお、この実施形態では、回転基板およびリング基板を８つに分割したが、これに限らず、たとえば仕切板の数などに応じていくつに分割してもよい。また、１つの分割部材２１に複数の仕切板２４を含ませることも可能である。

また、各第１の分割板２２は、扇形の平板で構成され、組み合わせて回転基板を構成した場合、円形の平板にすることも可能である。

（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３の羽根車の構成を示す斜視図である。
仕切板４は、一辺４ａが回転基板３の内面を貫通し、かつ他辺４ｂがリング基板５の傾斜面５ａを貫通している。

すなわち、回転基板３には、貫通用の複数の切欠き３ｃが中央部側から半径方向外側に放射状に形成されている。これら切欠き３ｃは、仕切板４の一辺４ａの長さおよび幅とほぼ等しい長さおよび幅からなり、仕切板４の一辺４ａがこの切欠き３ｃを貫通している。これら切欠き３ｃと一辺４ａ側の仕切板４は、溶接などで接合されて固定される。

また、リング基板５には、貫通用の複数の切欠き５ｃが中央部側から半径方向外側に放射状に形成されている。これら切欠き５ｃは、仕切板４の他辺４ｂの長さおよび幅とほぼ等しい長さおよび幅からなり、仕切板４の他辺４ｂがこの切欠き５ｃを貫通している。これら切欠き５ｃと他辺４ｂ側の仕切板４は、溶接などで接合されて固定される。

このように、この実施形態では、仕切板４の一辺４ａおよび他辺４ｂが、回転基板３およびリング基板５を貫通して配置されるので、回転基板３の外面（図５中の下面）側およびリング基板５の外面（図５中の上面）側から接合することが可能となり、この結果溶接作業が容易となる。このため、作業性が向上するとともに、作業時間の短縮が図られる。さらに、溶接欠陥が生じにくくなるため、品質が向上し、かつ製作コストを低減できるという効果も奏する。

なお、この実施形態では、仕切板４の一辺４ａおよび他辺４ｂを、回転基板３およびリング基板５に貫通させたが、これに限らず、たとえば一辺４ａのみを回転基板３に貫通させて溶接などで接合してもよい。この場合には、鋳造方法を用いて仕切板４をリング基板５と一体に形成することが可能である。

また、たとえば他辺４ｂのみをリング基板５に貫通させて溶接などで接合してもよい。この場合には、鋳造方法を用いて仕切板４を回転基板３と一体に形成することが可能である。

この実施形態では、このような構成の羽根車１は、回転基板３と仕切板４の一辺４ａのみ、またはリング基板５と仕切板４の他辺４ｂのみが鋳造方法を用いて一体物として製作されるので、回転基板３やリング基板５が複雑な形状をしていても、鋳造が容易となり、さらに作業性が向上するとともに、作業時間の短縮が図られる。

（実施形態４）
図６は、本発明の実施形態４の羽根車１の構成を示す斜視図である。
図６において、図５と異なる点は、回転基板３の内面３ａの背側である外面（図６中の下面）３ｄに切欠き３ｃに沿って突出する第１の突出部材１１をそれぞれ配置させた点である。

第１の突出部材１１は、切欠き３ｃとほぼ同じ長さに形成され、回転基板３の外面３ｄと、たとえば鋳造方法でそれぞれ一体に形成されている。
そして、第１の突出部材１１は、回転基板３を貫通した仕切板４の一辺４ａ側と接触して固定される。

また、この実施形態では、リング基板５の傾斜面５ａの背側である外面（図６中の上面）５ｄに切欠き５ｃに沿って突出する第２の突出部材１２をそれぞれ配置させた点が異なる。

第２の突出部材１２は、切欠き５ｃとほぼ同じ長さに形成され、リング基板５の外面５ｄと、たとえば鋳造方法でそれぞれ一体に形成されている。
そして、第２の突出部材１２は、リング基板５を貫通した仕切板４の他辺４ｂ側と接触して固定される。

この固定方法としては、第１の突出部材１１と仕切板４の一辺４ａ側および第２の突出部材１２と仕切板４の他辺４ｂ側を、たとえばボルトやピンなどの締結部材で貫通させてそれぞれ締結することで固定する。
なお、図６では、第２の突出部材１２と仕切板４の他辺４ｂ側を、２本の締結部材１３で貫通してそれぞれ締結する状態を示しているが、第１の突出部材１１と仕切板４の一辺４ａ側もこれと同様に、図示しない２本の締結部材で貫通してそれぞれ締結することができる。

このように、この実施形態では、回転基板３およびリング基板５と仕切板４を締結部材１３などで締結して固定するので、溶接作業が不要となり、溶接歪みの影響を考慮せずに羽根車１を製作することができる。この結果、羽根車１の形状変化がなくなり、その形状変化による送風効率の低下を防ぐことができる。

したがって、この実施形態では、溶接歪みの修正の手間が省けることとなり、さらに羽根車１の製作性が向上し、製作コストを低減でき、品質を向上できる。

（実施形態５）
図７は、本発明の実施形態５の羽根車１の構成を示す断面図である。
なお、上述した実施形態１では、回転基板３の内面３ａとリング基板５の傾斜面５ａを湾曲させた構成とした。
しかし、この実施形態では、図７に示すように、たとえばリング基板５の傾斜面５ａのみ湾曲させ、回転基板３を円形の平板で構成することもできる。

このように、この実施形態では、回転基板３を平板で構成することで、気体（ガス）の流れ損失の増加を最小限に抑えつつ、ガス送風機の送風量を増加できる。この結果、たとえば従来の送風機の取付台数の冷却機能を維持したまま、送風機の取付台数やその他送風機に取り付ける部品の点数の削減などが可能となる。さらに、これに伴って、ガス絶縁静止誘導電器にかかる製作コストを削減することができる。

（実施形態６）
図８は、本発明の実施形態６の送風機３０の構成を示す断面図である。
図８に示すように、送風機３０は、枠体（ケーシング）３１、ガス流入口３２、ガス流出口３３を備える。

ガス流入口３２は、図８中、ケーシング３１の上部に取り付けられ、上方向から流入したガスＳをケーシング３１内部に導いている。
ガス流出口３３は、図８中、ケーシング３１の右部に取り付けられ、ケーシング３１内に流入したガスＳを右方向の外部に導いている。

ケーシング３１は、羽根車１を内部に配置するとともに、羽根車１のリング基板５が取り付けられ、固定されている。
このリング基板５は、実施形態１〜５と同様に、回転基板３の中央部３ｂ側から半径方向外側に傾斜する傾斜面５ａを有する。この傾斜面５ａは、この回転基板３の中央部３ｂに向って凸型に湾曲している。

また、仕切板４の他辺４ｂとリング基板５の傾斜面５ａとの間には、隙間９が形成されている。この隙間９が形成されていることで、回転基板３および仕切板４は回転子軸１０を介して、図示しないモータにより回転が可能となる。

このように、この実施形態では、送風機３０のケーシング３１にリング基板５を取り付けるので、羽根車１本体の構造がリング基板５を除いて単純化が図られる。この結果、この実施形態では、羽根車１本体の製作が容易となって、製作性が向上でき、これに伴い製作コストを低減することができる。

また、この実施形態では、隙間９の幅、すなわち仕切板４の他辺４ｂとリング基板５の傾斜面５ａとの間の距離を小さくすれば、実施形態１〜５と同様、流体の冷却機能を満足できるように送風機３０の送風効率を高めることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…羽根車、２…ボス、３…回転基板、３ａ…内面、３ｂ…中央部、３ｄ…外面、４…仕切板、４ａ…一辺、４ｂ…他辺、５…リング基板、５ａ…傾斜面、５ｃ…切欠き、５ｄ…外面、６…蓋、９…隙間、１０…回転子軸、１１…第１の突出部材、１２…第２の突出部材、１３…締結部材、２１…分割部材、２２…第１の分割板、２３…第２の分割板、２４…仕切板、３０…送風機、３１…ケーシング、３２…ガス流入口、３３…ガス流出口、Ｓ…ガス。

Claims (8)

1. 回転子軸の軸方向から流入した気体を、方向を変えて流出させる羽根車において、
   中央部に配置された固定軸によって前記回転子軸と軸方向で固定され、この回転子軸を中心に回転する回転基板と、
   前記回転基板に固定される一辺と、前記一辺と前記軸方向に対向する他辺とをそれぞれ有し、この回転基板の前記中央部から半径方向外側へ放射状に、かつ前記中央部を中心として周方向に一定間隔で配列される複数の仕切板と、
   前記回転基板と対向し、かつ前記仕切板の他辺側に配置されるとともに、前記回転基板の中央部側から半径方向外側に傾斜する傾斜面を有するリング状のリング基板と、
   を備え、前記リング基板の中央部側から前記軸方向に流入した気体を前記傾斜面に沿って前記半径方向から流出させる羽根車。
2. 前記回転基板は、平板または周縁部から前記中央部に向かって凸型に湾曲している請求項１記載の羽根車。
3. 前記リング基板の傾斜面は、周縁部から前記中央部に向かって凸型に湾曲している請求項１または２記載の羽根車。
4. 前記リング基板の傾斜面は、前記複数の仕切板の他辺とそれぞれ固定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の羽根車。
5. 前記仕切板は、前記一辺が前記回転基板を貫通して、前記回転基板に固定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の羽根車。
6. 前記仕切板は、前記他辺が前記リング基板の傾斜面を貫通して、前記リング基板に固定される請求項１〜５のいずれか１項に記載の羽根車。
7. 前記回転基板は、前記中央部から半径方向に放射状に、かつ前記周方向に沿ってそれぞれ等間隔に分割されるとともに、一体に結合可能となるように前記回転子軸に固定される複数の第１の分割板からなり、
   前記リング基板は、前記第１の分割板の内面と対向し、中央部から半径方向に放射状に、かつ前記周方向に沿ってそれぞれ等間隔に分割されるとともに、一体に結合可能となる複数の第２の分割板からなり、
   少なくとも１つの仕切板は、前記一辺が前記第１の分割板の内面に一体に固定され、前記他辺が前記第２の分割板の傾斜面に一体に固定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の羽根車。
8. 前記請求項１〜３，５〜７のいずれか１項に記載の羽根車と、
   前記羽根車を内部に配置するとともに、前記羽根車のリング基板が取り付けられる枠体と、
   を備える送風機。

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