JP2019113037A - 多翼遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車１から遠心方向に吹出された気流Ｗの一部がベルマウス８と保持リング６との隙間を通り、羽根車１に再度吸い込まれる循環流Ｗ‘が、保持リング６に沿って羽根５の間から再流入する際の気流の剥離を抑制し、この気流の剥離に起因する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】羽根車１と、羽根車１を取り囲むように配設されたスクロールケーシング２とを備えた多翼遠心ファンにおいて、羽根車１の保持リング６は、羽根車１の中心軸と略垂直で羽根車１の最端部となる保持リング第１端面６ａと、羽根車１の中心軸と略並行で羽根５と接続される保持リング内面６ｃと、保持リング第１端面６ａと保持リング内面６ｃとの間に接続面６ｅを構成した。【選択図】 図５

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８、図９、図１０、図１１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）。

図８は、前記公報に記載された従来の多翼遠心ファンの斜視図を示すものである。

また図９は、従来の多翼遠心ファンの羽根車の中心軸と空気吹出口の高さ方向の略中央を通る平面での断面視図（図８におけるＸ-Ｘ’断面図）を示すものである。

図１０は、従来の多翼遠心ファンの羽根車の斜視図を示すものである。

図１１は、従来の多翼遠心ファンの羽根車の図１０におけるＹ-Ｙ‘断面の部分断面図を示すものである。

図８、図９に示すように、空気吹出口１０３と、空気吸込口となるベルマウス１０４と、渦巻き状の空気流路１０５と、空気吹出口１０３の下部と空気流路１０５とを繋ぐ略円弧形状の舌部１０６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１０７と一体となった主板１０８から多数の羽根１０９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１１０から吸い込んだ空気を羽根１０９の間から遠心方向に吹き出す多翼遠心型の羽根車１０２とから構成されている。羽根車１０２の外周における軸方向端部には、羽根１０９を保持するための保持リング１１１を設けるとともに、保持リング１１１と対向するスクロールケーシング１０１内面の舌部１０６近傍に、保持リング１１１より広い幅を有する凹部１１２を設けたことで、スクロールケーシング１０１と羽根車１０２との隙間寸法を従来よりも近接させることが可能となり、従来と同一風量時の騒音および消費電力を小さくすることができる。

特開２０１３-５００３１号公報

図９に示すように、一般的にスクロールケーシングを有する多翼遠心ファンでは、羽根車から吹き出された空気Ｗの一部がベルマウスの内側を通って吸込口から羽根車へ再流入する循環流Ｗ'が生じる。

しかしながら、前記従来の構成では、図１１に示すように保持リング１１１の部分断面視図において、保持リング１１１近傍を流れる循環流Ｗ'が羽根１０９の間に戻る際に、羽根車１０２の中心軸Ｚと略垂直で羽根車１０２の最端部となる保持リング第１端面１１１ａと、羽根車１０２の中心軸Ｚと略並行で羽根１０９と接続される保持リング内面１１１ｂとが略直角に接続された接続部１１１ｃ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、羽根車と、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、羽根車の保持リングは、羽根車の中心軸と略垂直で羽根車の最端部となる保持リング第１端面と、羽根車の中心軸と略並行で羽根と接続される保持リング内面と、保持リング第１端面と保持リング内面との間に構成された接続面とを備えたものである。

これによって、保持リング第１端面と接続面との接続部や、接続面と保持リング内面との接続部で気流が剥離しても、接続面または保持リング内面に再付着して壁面に沿う流れを形成する。

従って、保持リング第１端面と接続面との接続部と、接続面と保持リング内面との接続部とが鈍角に接続されている為、略直角に接続された接続部と比べて気流の剥離を小さくすることとなる。

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、羽根車に再度吸い込まれる循環流が、保持リングに沿って羽根の間から再流入する際の接続面と保持リング内面との接続部での気流の剥離を抑制することとなり、この気流の剥離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羽根車のＣ-Ｃ’断面の部分断面図 本発明の第１の実施の形態における弧形の接続面の保持リングのＣ−Ｃ‘断面の部分断面図 本発明の第１の実施の形態における羽根車の斜視拡大図 従来の多翼遠心ファンの斜視図 従来の多翼遠心ファンの多翼遠心ファンのＸ-Ｘ’断面図 従来の多翼遠心ファンの羽根車の斜視図 従来の多翼遠心ファンの羽根車のＹ-Ｙ’断面の部分断面図

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反対側で前記複数の羽根の外周を固定する保持リングとを備えた羽根車と、空気吹出口と、空気吸込口となるベルマウスとを備え、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、前記保持リングは、少なくとも、前記羽根車の中心軸と略垂直で前記羽根車の最端部となる保持リング第１端面と、前記羽根車の中心軸と略垂直で前記保持リング第１端面と対向位置となる保持リング第２端面と、前記羽根車の中心軸と略並行で前記羽根と接続される保持リング内面と、前記羽根車の中心軸と略並行で前記羽根車の最外周となる保持リング外面と、前記保持リング第１端面と前記保持リング内面との間に構成された接続面とを備えたものである。

これによって、保持リング第１端面と接続面との接続部や、接続面と保持リング内面と
の接続部で気流が剥離しても、接続面または保持リング内面に再付着して壁面に沿う流れを形成する。

従って、保持リング第１端面と接続面との接続部と、接続面と保持リング内面との接続部とが鈍角に接続されている為、略直角に接続された接続部と比べて気流の剥離を小さくすることとなる。

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、羽根車に再度吸い込まれる循環流が、保持リングに沿って羽根の間から再流入する際の接続面と保持リング内面との接続部での気流の剥離を抑制することとなり、この気流の剥離に起因する騒音を低減することができる。

第２の発明は、前記接続面を、前記保持リング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、多角形の接続部と比べて保持リング第１端面と保持リング内面との接続部での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、接続面での気流の剥離を抑制することとなる。

よって、低回転で循環流が比較的遅くなる、低負荷運転時でも、羽根の間から再流入する際の接続面と保持リング内面との接続部での気流を抑制することとなり、この気流の剥離に起因する騒音を低減することができる。

第３の発明は、前記羽根を、前記接続面と接する位置まで延伸したものである。これによって、保持リングに沿った流れの一部を羽根へとガイドすることとなる。

従って、羽根車の回転数が高く、保持リングに沿った流れが羽根の端部に対向する角度で流入する場合でも、羽根への衝突による気流の乱れを抑制することとなる。

よって、羽根車の回転数が最も高くなる、高負荷運転の場合でも、保持リングに沿って流れる気流が、羽根の端部に対向する角度で流入する際の羽根への衝突による気流の剥離を抑制し、この気流の剥離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空気吸込口となるベルマウスと羽根車の主板との間の任意位置での縦断面を、ベルマウス側から羽根車の中心側にみた断面視図（図１におけるＡ-Ａ’断面図）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羽根車の中心軸と空気吹出口の高さ方向の略中央を通る平面での断面視図（図２におけるＢ-Ｂ’断面図）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羽根車のＣ-Ｃ’断面の部分断面図を示すものである。

図５において、保持リング６は羽根車１の中心軸と略垂直で羽根車１の最端部となる保持リング第１端面６ａと、羽根車１の中心軸と略垂直で保持リング第１端面６ａと対向位置となる保持リング第２端面６ｂと、羽根車１の中心軸と略並行で羽根５と接続される保持リング内面６ｃと、羽根車１の中心軸と略並行で羽根車１の最外周となる保持リング外面６ｄと、保持リング第１端面６ａと保持リング内面６ｃとの間に構成された接続面６ｅとで構成されており、保持リング第１端面６ａと接続面６ｅとの接続部の第１接続部６ｆと、接続面６ｅと保持リング内面６ｃとの接続部の第２接続部６ｇを有する。

なお接続面６ｅは、第１接続部６ｆと第２接続部６ｇとを結んだ線と羽根車１の中心軸Ｚとのなす角で、保持リング６に近い側の角度Ｄが２０°から７０°程度が望ましい。

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て循環流Ｗ‘が生じるが、その際図３に示すように、ベルマウス８の内面と羽根車１との隙間にできた流路から保持リング６を迂回したのちに、羽根５の間より羽根車１に再流入する。

本実施の形態では、保持リング第１端面６ａと保持リング内面６ｃとの間に接続面６ｅが構成されていることで、保持リング第１端面６ａと接続面６ｅとの接続部６ｆと、接続面６ｅと保持リング内面６ｃとの接続部６ｇとが鈍角に接続されている為、略直角に接続された接続部を有する羽根車と比べて、羽根車１に再流入する気流の剥離を小さくする。

従って、保持リング６に沿って流れる循環流Ｗ‘が接続面６ｅおよび保持リング内面６
ｃに再付着し、主流Ｗとスムーズに合流することが可能となる。

以上のように、本実施の形態では保持リング第１端面６ａと保持リング内面６ｃとの間に接続面６ｅが構成されていることにより、保持リング第１端面６ａと接続面６ｅとの接続部６ｆと、接続面６ｅと保持リング内面６ｃとの接続部６ｇとが鈍角に接続されている為、略直角に接続された接続部と比べて気流の剥離を小さくし、この気流の剥離に起因する騒音を低減することができる。

また図６は、本発明の第１の実施の形態における弧形の接続面の保持リングのＣ−Ｃ‘断面の部分断面図を示したものである。

本実施の形態の接続面を、図６に示すように弧形の接続面６ｈとすることで、多辺形の接続面６ｅと比べて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８と保持リング６との間の空間の圧力との差が比較的小さく、循環流Ｗ‘の速度が遅い場合でも、弧形の接続面６ｈでの気流の剥離を抑制することとなる。

よって、低回転で循環流Ｗ‘が比較的遅くなる、低負荷運転時でも、羽根５の間から再流入する際の孤形の接続面６ｈと保持リング内面６ｃとの接続部での気流を抑制することとなり、この気流の剥離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車の斜視拡大図を示したものである。

図７に示すように、本実施の形態では、羽根５の保持リング６との接合部を、弧形の接続面６ｈと接する位置まで延伸した羽根延伸部５ａを設けたことで、保持リング第１端面６ａから弧形の接続面６ｈに沿った流れの一部を羽根５へとガイドすることとなる。

従って、羽根車１の回転数が高く、保持リング６に沿った流れが羽根５の端部に対向する角度で流入する場合でも、羽根５への衝突による気流の乱れを抑制することとなる。

よって、羽根車１の回転数が最も高くなる、高負荷運転の場合でも、保持リング６に沿って流れる気流が、羽根５の端部に対向する角度で流入する際の羽根５への衝突による気流の剥離を抑制し、この気流の剥離に起因する騒音を低減することができる。

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保持リング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 羽根延伸部
６ 保持リング
６ａ 保持リング第１端面
６ｂ 保持リング第２端面
６ｃ 保持リング内面
６ｄ 保持リング外面
６ｅ 接続面
６ｈ 弧形の接続面
７ 空気吹出口
８ ベルマウス（空気吸込口）

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反対側で前記複数の羽根の外周を固定する保持リングとを備えた羽根車と、空気吹出口と、空気吸込口となるベルマウスとを備え、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、
   前記保持リングは、少なくとも、前記羽根車の中心軸と略垂直で前記羽根車の最端部となる保持リング第１端面と、前記羽根車の中心軸と略垂直で前記保持リング第１端面と対向位置となる保持リング第２端面と、前記羽根車の中心軸と略並行で前記羽根と接続される保持リング内面と、前記羽根車の中心軸と略並行で前記羽根車の最外周となる保持リング外面と、前記保持リング第１端面と前記保持リング内面との間に構成された接続面とを備えたことを特徴とする多翼遠心ファン。
2. 前記接続面を、前記保持リング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. 前記羽根を、前記接続面と接する位置まで延伸したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多翼遠心ファン。