JP2019090368A - 多翼遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】主流となる空気の流れＷがスクロールケーシング２の内周に衝突したのちに、一部が羽根５の間の空気の圧力が低い部分に誘引されることで生じる循環流Ｗ‘が、羽根５の軸方向端部から流入して羽根５の間に戻る際に発生する、羽根５の軸方向端部の羽根側部５ｃでの気流の剥離を抑制し、騒音を低減できる多翼遠心ファンを提供すること。【解決手段】負圧側接続面５ｄ、または、正圧側接続面５ｅの少なくともいずれか一方を、第１負圧側接続部と第２負圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角、または、第１正圧側接続部と第２正圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように構成した。【選択図】 図６

Description

本発明は、たとえば空気調和機等に用いられる多翼遠心ファンであるシロッコファンに関するものである。

従来、この種の多翼遠心ファンは図１０、図１１、図１２に示すように、スクロールケーシング１０１と羽根車１０２とで構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

空気吹出口１０３と空気吸込口となるベルマウス１０４とを備えたスクロールケーシング１０１と、スクロールケーシング１０１内にあって、軸受１０５と一体となった主板１０６から多数の羽根１０７を環状に配置してなり且つベルマウス１０４と対向する回転軸方向端に形成された吸込口１０８から吸い込んだ空気を羽根１０７の間から遠心方向に吹き出す（図中Ｗ）多翼遠心型の羽根車１０２とにより構成された多翼遠心ファンであって、羽根車１０２の外周における軸方向端部には、羽根１０７を保持するための保持リング１０９を設けるとともに、保持リング１０９の軸方向外端には、筒状体１１０をベルマウス１０４の出口側端縁１０４ａと略同一位置あるいは出口側端縁１０４ａと相互に重なり合う位置にまで達するように一体に延設し且つ筒状体１１０の外周面を、保持リング１０９の軸方向外端における外周面から徐々に径が拡大するように円弧状に延設したことで、羽根車１０２から遠心方向に吹出された気流の一部がベルマウス１０４と筒状体１１０との隙間を通り、吸込口１０８から再度吸い込まれる循環流Ｗ'を抑制することとなり、この循環流Ｗ’に起因する騒音を低減することができる。

特許第４７３６７４８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、図１２に示すように羽根１０７の軸方向端部１０７ａが略平坦形状であり、循環流Ｗ'が羽根１０７の軸方向端部から流入して羽根１０７の間に戻る際に、羽根１０７の軸方向端部の角で気流の剥離が生じて騒音が増大するという課題を有していた。

前記従来の課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンは、主板と、前記主板の中心軸に対して放射状に前記主板の外周に配設された複数の羽根と、前記羽根と前記主板とが接合された部分とは反対側において前記複数の羽根の外周を固定する保持リングを備えた羽根車と、空気吹出口と空気吸込口となるベルマウスと、前記羽根車を取り囲むように配設されたスクロールケーシングとを備えた多翼遠心ファンにおいて、前記羽根は、前記主板から前記保持リングの方向へ延伸され、前記羽根車の回転時に負圧となる負圧面と、前記羽根車の回転時に正圧となる正圧面と、前記羽根車の軸方向端部となる羽根側部と、前記負圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの負圧側接続面と、前記正圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの正圧側接続面とを備え、前記羽根側部と前記負圧側接続面との接続部である第１負圧側接続部および前記負圧面と前記負圧側接続面との接続部である第２負圧側接続部を結んだ線、または、前記羽根側部と前記正圧側接続面との接続部である第１正圧側接続部と、前記正圧面と前記正圧側接続面との
接続部である第２正圧側接続部を結んだ線のいずれか一方と、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように構成したものである。

これによって、第１負圧側接続部と、第２負圧側接続部を結んだ線、または、第１正圧側接続部と、第２正圧側接続部を結んだ線のいずれか一方と、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように構成したことで、接続部が略直角の角形と比べて鈍角に形成されることとなり、羽根側部に衝突する気流の剥離を小さくする。従って、羽根側部に衝突して剥離した気流が、接続面に再付着し、負圧側接続面、または、正圧側接続面に沿って負圧面および正圧面に流入することとなる。

本発明の多翼遠心ファンは、羽根車から遠心方向に吹出された気流の一部がベルマウスと保持リングとの隙間を通り、羽根側部から羽根の間に再度吸い込まれる循環流の乱れを抑制することとなり、この循環流に起因する騒音を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの斜視図 本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンのＡ-Ａ’断面図 本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンのＢ-Ｂ’断面図 本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの羽根車の斜視図 本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの羽根の斜視図 本発明の第１の実施の形態における羽根のＣ-Ｃ’断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態における羽根のＣ-Ｃ’断面図（ｂ）本発明の第１の実施の形態における羽根のＤ-Ｄ’断面図 本発明の第１の実施の形態における羽根の断面の多辺形状の図 本発明の第１の実施の形態における羽根と保持リングとの接続部の斜視図 従来の多翼遠心ファンの軸中心での水平断面図 従来の多翼遠心ファンの羽根の斜視図 従来の多翼遠心ファンの羽根のＸ-Ｘ’断面図

第１の発明は、主板と、前記主板の中心軸に対して放射状に前記主板の外周に配設された複数の羽根と、前記羽根と前記主板とが接合された部分とは反対側において前記複数の羽根の外周を固定する保持リングを備えた羽根車と、空気吹出口と空気吸込口となるベルマウスと、前記羽根車を取り囲むように配設されたスクロールケーシングとを備えた多翼遠心ファンにおいて、前記羽根は、前記主板から前記保持リングの方向へ延伸され、前記羽根車の回転時に負圧となる負圧面と、前記羽根車の回転時に正圧となる正圧面と、前記羽根車の軸方向端部となる羽根側部と、前記負圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの負圧側接続面と、前記正圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの正圧側接続面とを備え、前記羽根側部と前記負圧側接続面との接続部である第１負圧側接続部および前記負圧面と前記負圧側接続面との接続部である第２負圧側接続部を結んだ線、または、前記羽根側部と前記正圧側接続面との接続部である第１正圧側接続部と、前記正圧面と前記正圧側接続面との接続部である第２正圧側接続部を結んだ線のいずれか一方と、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように構成したものである。

これによって、第１負圧側接続部と、第２負圧側接続部を結んだ線、または、第１正圧
側接続部と、第２正圧側接続部を結んだ線のいずれか一方と、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように構成したことで、接続部が略直角の角形と比べて鈍角に形成されることとなり、羽根側部に衝突する気流の剥離を小さくする。従って、羽根側部に衝突して剥離した気流が、接続面に再付着し、負圧側接続面、または、正圧側接続面に沿って負圧面および正圧面に流入することとなる。

よって、羽根車から遠心方向に吹出された気流の一部がベルマウスと保持リングとの隙間を通り、羽根側部から羽根の間に再度吸い込まれる循環流の乱れを抑制することとなり、この循環流に起因する騒音を低減することができる。

第２の発明は、前記負圧側接続面、または、前記正圧側接続面の少なくともいずれか一方を、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図において弧形としたものである。

これによって、負圧側接続面、または、正圧側接続面の少なくともいずれか一方を前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図において弧形としたことで、辺を有する多角形と比べて羽根側部に衝突する気流の剥離を小さくする。
また、一般的に気流の速度が遅い方が、気流の剥離は大きくなる。

従って、ベルマウスと保持リングとの間の空間の圧力との差が比較的小さく、循環流の速度が遅い場合でも、羽根側部に衝突して剥離した気流が、弧形の接続面に再付着し、負圧側接続面、または、正圧側接続面に沿って負圧面および正圧面に流入することとなる。

よって、羽根車が低回転で循環流が比較的遅くなる、低負荷運転時でも、乱れを抑制することとなり、この循環流に起因する騒音を低減することができる。

第３の発明は、前記負圧側接続面、または、前記正圧側接続面の弧形は、前記羽根車の内周から外周に向かって曲率を小さくしたものである。

一般的に弧形の曲率が大きい方が、気流が衝突した際の剥離が小さくなる。
従って、ベルマウスと保持リングとの間の空気の圧力と、羽根車内周側の羽根の間の空気の圧力との差が比較的小さく、循環流の速度が遅くなる場合でも、羽根車の内周側での羽根側部に衝突した気流の剥離を小さくすることとなり、弧形の接続面に再付着し、接続面に沿って負圧面および正圧面に流入することとなる。

よって、羽根車の回転が最小となり、循環流が遅くなる、静音運転時でも、羽根車内周側の接続面での気流の剥離を抑制し、この循環流に起因する騒音を低減することができる。

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。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの斜視図を示すものである。また、図２は本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンのＡ-Ａ’断面を示すものである。図３は本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンのＢ-Ｂ’断面を示すものである。図４は本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの羽根車の斜視図を示すものである。図１〜図４において多翼遠心ファンは、羽根車１と、スクロールケーシング２から構成される。

羽根車１は、主板３と、主板３の略中心に配設され、主板３と一体となった軸受４と、主板３の中心軸に対して放射状に主板３の外周に回転方向Ｍに対して前傾となるように配設された複数の羽根５と、羽根５と主板３とが接合された部分と反対側で複数の羽根５の外周を固定する保持リング６とを備えている。軸受４にはファンモータ（図示せず）の回転軸が枢着される。

スクロールケーシング２は、空気吹出口７と、空気吸込口となるベルマウス８と、羽根車１の外周とスクロールケーシング２の内周との隙間が最小となる位置に配設された円弧形状の舌部９とを備えている。

図５は本発明の第１の実施の形態における多翼遠心ファンの羽根の斜視図を示すものである。また、図６は本発明の第１の実施の形態における羽根のＣ-Ｃ’断面を示すものである。

図５において羽根５は、主板３と保持リング６との間で軸方向に延伸され、羽根車１が回転方向Ｍに回転する場合に空気の圧力が低くなる負圧面５ａと、羽根車１が回転方向Ｍに回転する場合に空気の圧力が高くなる正圧面５ｂと、羽根車１の軸方向端部となる羽根側部５ｃと、負圧面５ａと羽根側部５ｃとで構成された負圧側接続面５ｄと、正圧面５ｂと羽根側部５ｃとで構成された正圧側接続面５ｅと、羽根側部５ｃと負圧側接続面５ｄとの接続部となる第１負圧側接続部５ｆと、負圧面５ａと負圧側接続面５ｄとの接続部となる第２負圧側接続部５ｇと、羽根側部５ｃと正圧側接続面５ｅとの接続部となる第１正圧側接続部５ｈと、正圧面５ｂと正圧側接続面５ｅとの接続部となる第２正圧側接続部５ｉとで構成されている。

また図６において、負圧側接続面５ｄと正圧側接続面５ｅは、第１負圧側接続部と第２負圧側接続部とを結んだ線とＣ−Ｃ‘断面視図における略中心線とのなす角、および、第１正圧側接続部と第２正圧側接続部とを結んだ線とＣ−Ｃ‘断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように、Ｃ−Ｃ’断面において弧形状に形成されている。

以上のように構成された多翼遠心ファンについて、以下その動作、作用を説明する。
まず図２に示すように、羽根車１が回転方向Ｍに回転することで、複数の羽根５の間にある空気Ｗが、羽根５によって羽根車１の外周へ吐き出され、スクロールケーシング２の内周に衝突したのちに、回転方向Ｍと同じ方向にスクロールケーシング２の内周に沿って流れ、空気吹出口７から吹き出される。そして、羽根車１の内周の空気の圧力が低下し、大気圧との圧力差によってベルマウス８から羽根車１へ空気が流入する。

この一連の流れによって送風を行っており、特に本実施の形態のような多翼遠心ファンでは、羽根車１の外周へ吐き出されて速度の速い空気が、羽根車１とスクロールケーシング２との隙間が舌部９から拡大していくのに伴って速度が低下する際に圧力に変換されて、高い風量と静圧の両立を実現している。

主流となる空気の流れＷがスクロールケーシング２の内周に衝突したのちに、一部が羽根５の間の空気の圧力が低い部分に誘引され、羽根側部５ｃから流入する循環流Ｗ‘が生じるが、負圧側接続面５ｄと正圧側接続面５ｅは、第１負圧側接続部と第２負圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角、および、第１正圧側接続部と第２正圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように、Ｃ−Ｃ’断面において弧形状に構成したことで、各接続部５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉが略直角の角形と比べて鈍角に形成されることとなり、羽根側部５ｃに衝突
する気流の剥離を小さくする。

従って、羽根側部５ｃに衝突して剥離した気流が、負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅに再付着し、そのまま壁面に沿って負圧面５ａおよび正圧面５ｂに流入することとなる。

以上のように、本実施の形態では負圧側接続面５ｄと正圧側接続面５ｅは、第１負圧側接続部と第２負圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角、および、第１正圧側接続部と第２正圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように弧形状に構成したことにより、羽根側部５ｃに衝突する気流の剥離を小さくなり、羽根側部５ｃに衝突して剥離した気流が、負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅに再付着してそのまま壁面に沿って負圧面５ａおよび正圧面５ｂに流入することとなる為、羽根車１から遠心方向に吹出された気流の一部がベルマウス８と保持リング６との隙間を通り、羽根側部５ｃから羽根５の間に再度吸い込まれる循環流Ｗ‘の乱れを抑制することとなり、この循環流Ｗ’に起因する騒音を低減することができる。

また図７は、本発明の第１の実施の形態における羽根の断面における曲率の比較図を示したものである。
本実施の形態の負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅの弧形状の曲率を、図７に示すように羽根５の内周側にあたるＣ−Ｃ’断面より、羽根５の外周側にあたるＤ−Ｄ’断面で小さくすることで、ベルマウス８と保持リング６との間の空気の圧力と、羽根車１の内周側の羽根５の間の空気の圧力との差が比較的小さく、循環流Ｗ’の速度が遅くなる場合でも、羽根車１の内周側での羽根側部５ｃに衝突した気流の剥離を小さくすることとなり、弧形の負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅに再付着し、そのまま壁面に沿って負圧面５ａおよび正圧面５ｂに流入することとなる。

よって、羽根車１の回転が最小となり、循環流Ｗ’が遅くなる、静音運転時でも、羽根車１の内周側の負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅでの気流の剥離を抑制し、この循環流Ｗ’に起因する騒音を低減することができる。

また、本実施の形態では、負圧側接続面５ｄと正圧側接続面５ｅの両方を、第１負圧側接続部と第２負圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角、および、第１正圧側接続部と第２正圧側接続部とを結んだ線と羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように、羽根５の軸方向断面において弧形状で形成されているが、いずれか一方でも同様の効果を得ることができる。

また図８は、本発明の第１の実施の形態における羽根の断面の多辺形状の図を示すものである。

本実施の形態では、負圧側接続面５ｄと正圧側接続面５ｅの形状を、羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図において弧形状としたが、図８に示すように、二辺形などの多辺形状とした場合でも同様の効果を得ることができるが、特に気流の剥離が大きくなりやすい、循環流Ｗ’速度が遅い場合には、弧形状とすることで、負圧側接続面５ｄおよび正圧側接続面５ｅでの循環流Ｗ’の剥離を小さく抑えることができ、循環流Ｗ’起因する騒音を抑制することができる。

また図９は、本発明の第１の実施の形態における羽根と保持リングとの接続部の斜視図
を示すものである。

本実施の形態の羽根５と保持リング６との接続部を、図９に示すように、負圧面５ａ側、または、正圧面５ｂ側の少なくともいずれか一方を、羽根５の任意位置で羽根車１の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満となるように溝部１０を構成することで保持リング６と羽根５との接続部での循環流Ｗ’の剥離を抑制し、多翼遠心ファンの騒音を更に低減することもできる。

以上のように、本発明にかかる多翼遠心ファンは、羽根車外周から吐き出された気流の一部が、羽根の間から流入する循環流の羽根側部での剥離を抑制するもので、空気調和機、空気清浄機、乾燥機、カーエアコン等の用途に適用できる。

１ 羽根車
２ スクロールケーシング
３ 主板
５ 羽根
５ａ 負圧面
５ｂ 正圧面
５ｃ 羽根側部
５ｄ 負圧側接続面
５ｅ 正圧側接続面
５ｆ 第１負圧側接続部
５ｇ 第２負圧側接続部
５ｈ 第１正圧側接続部
５ｉ 第２正圧側接続部
６ 保持リング
７ 空気吹出口
８ ベルマウス

Claims (3)

1. 主板と、前記主板の中心軸に対して放射状に前記主板の外周に配設された複数の羽根と、前記羽根と前記主板とが接合された部分とは反対側において前記複数の羽根の外周を固定する保持リングを備えた羽根車と、空気吹出口と空気吸込口となるベルマウスと、前記羽根車を取り囲むように配設されたスクロールケーシングとを備えた多翼遠心ファンにおいて、
   前記羽根は、前記主板から前記保持リングの方向へ延伸され、前記羽根車の回転時に負圧となる負圧面と、前記羽根車の回転時に正圧となる正圧面と、前記羽根車の軸方向端部となる羽根側部と、前記負圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの負圧側接続面と、前記正圧面と前記羽根側部との間に構成された少なくとも１つの正圧側接続面とを備え、
   前記羽根側部と前記負圧側接続面との接続部である第１負圧側接続部および前記負圧面と前記負圧側接続面との接続部である第２負圧側接続部を結んだ線、または、前記羽根側部と前記正圧側接続面との接続部である第１正圧側接続部と、前記正圧面と前記正圧側接続面との接続部である第２正圧側接続部を結んだ線のいずれか一方と、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図における略中心線とのなす角が９０°未満であることを特徴とする多翼遠心ファン。
2. 前記負圧側接続面、または、前記正圧側接続面の少なくともいずれか一方を、前記羽根を任意位置で前記羽根車の中心軸方向に切った断面視図において弧形としたことを特徴とする請求項１に記載の多翼遠心ファン。
3. 前記負圧側接続面、または、前記正圧側接続面の弧形は、前記羽根車の内周から外周に向かって曲率を小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の多翼遠心ファン。