JP3649815B2 - 遠心送風機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風性能向上、および、低騒音化を図った遠心送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の遠心送風機として、最も一般的な遠心多翼送風機の構造を図１２、図１３に示す。図１２は従来例の外観斜視図であり、図１３は図１２に示したＡ−Ａ断面図である。
この遠心送風機では、ハウジング１の上部に空気取り入れ口２が設けられ、空気取り入れ口２にベルマウス４が取りつけられている。ハウジング１内には送風通路１０が形成されている。
【０００３】
遠心多翼ファンロータ５は、複数のブレード７と、複数のブレード７をそのブレードの上下端で保持するためのロータインレットリング６およびロータ底部８とから構成されている。図１３に示す例では、モーター９はロータ底部８に取り付けられており、モーター９を駆動することにより遠心多翼ファン５が回転し、空気取り入れ口２から吸い込んだ空気を送風通路１０へ送出する。
【０００４】
送風通路１０に送出された風はファンの回転方向に沿って送風通路１０内を流れ、送風口１３を経て送風機本体の外へ吹き出される。つまり、遠心多翼ファン５の回転に伴い、図１２の太線矢印で示したような空気の流れを生じさせる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術にあっては、図１３に符号２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２で示す送風通路内の気流の模式図に示すように、遠心多翼ファン５から流線２０に沿って送出された気流はハウジング１の側面に衝突し、上向きの気流２１と下向きの気流２２とに分流し、上向きの気流２１は次いで２１ａ、２１ｂの流線で示すように分流し、以下で述べるような現象を引き起こす。
【０００６】
流線２１ａに沿う風はベルマウス４とロータインレットリング６との間の隙間を通って遠心多翼ファン５の籠内に流れ込み、ファンブレード７と干渉し、効率低下および騒音発生の原因となる。
【０００７】
流線２１ｂに沿う気流は送風通路１０のコーナー近くを通過する際に流線２１ｃに沿う渦流を生ずる。この流れがハウジング１と衝突して騒音が発生するとともに送風通路内の空気の流れを阻害し、効率低下を招く。
【０００８】
これに対し、特開平５‐２９６１９４号公報には、図１４に示すようにベルマウス４１とシュラウド６１との隙間を少なくかつ長くし、さらに風の折り返し部４２を設けることにより、流線２１ａに沿う風の流れを低減させるようにした遠心送風機が開示されている。この遠心送風機では、図１５に示すように、ベルマウス４１とシュラウド６１とで形成される隙間を流線２１ａに沿って流れる風はスムーズな流れとなっているため、この流線２１ａに沿う風の流れを抑制するためには、隙間を極力詰めるか、あるいはベルマウス４１とシュラウド６１とで形成される隙間部をできるだけ長くする必要がある。
【０００９】
ところが、ベルマウス４１とシュラウド６１との隙間を詰めようとした場合には、遠心多翼ファンロータ５の回転時にこれらベルマウス４１とシュラウド６１とが当たることのないように部品の加工精度を上げ、かつ組立精度も良くする必要があり、部品の製造や遠心送風ファンの組立に要するコストの上昇を招く。
【００１０】
また、上記のコスト上昇を避けるため、ベルマウス４１とシュラウド６１との隙間を広げる代わりにこの隙間部を伸ばそうとした場合、ハウジング１を大きくしなくてはならず、限られた設置スペースに送風ファンを収める際に問題を生じることがあった。
【００１１】
本発明の目的は、コスト上昇やハウジングの大型化を招くことなく、ハウジング内部に発生する不必要な空気の流れを軽減して騒音や効率の面で性能を向上させた遠心送風機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１） １実施の形態を示す図９〜図１１を参照して説明をすると、請求項１の発明は、ハウジング１内に遠心多翼ファン５を設け、ハウジング１上面の空気取り入れ口２から遠心多翼ファン５内部に吸い込んだ空気を遠心多翼ファン５の外周面側へ送出し、さらにハウジング１内に設けた送風通路１０を経てハウジング１の側面に開設した送風口１３へ送出するようにした遠心送風機に適用される。そして遠心多翼ファン５の空気取り入れ側の全周に所定の長さにわたって設けられた円筒状の遮蔽板１２と；ハウジング１の上面において遠心多翼ファン５の外周側に立設され、遮蔽板１２の上端との間でラビリンスシールを構成する円筒状のリブ１１と；円筒状のリブ１１とハウジング１の内周面との間において、遠心多翼ファン５の回転方向に沿ってハウジング１内を略一周する間にその円弧半径を漸増せしめ、終端がハウジングの送風口１３に至るように、ハウジングの１上面に立設された渦巻形状のリブ１１ｈとを備えることにより上記問題点を解決する。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、遠心多翼ファンロータに遮蔽板を設けるとともに、遠心多翼ファンの外周側において遮蔽板との間でラビリンスシールを構成する円筒状のリブと、このリブとの間に螺旋状の通風通路を形成する螺旋状のリブとをハウジング上面に立設させることにより、遠心送風機の送風通路内で発生する、遠心送風機の作動に好ましくない方向に流れる風による遠心多翼ファンロータの篭内への吹き込み、送風口隅部に発生する定在渦流、および送風通路内でファンブレードに吹き返す風により引き起こされる送風効率の低下及び騒音の発生を防止した。したがって、特別な装置を使うことなしに送風効率が高く、発生騒音の少ない高性能の遠心送風機を安価に提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による遠心送風機の第１の実施の形態を図１、図２、図３により説明する。なお、図１２および図１３に示した送風機と同様の箇所には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図２は本発明による遠心送風機の具体的構造を示すもので、図１におけるＡ−Ａ線断面を表している。ここで説明する遠心送風機は図１２および図１３に示した遠心送風機と同様に、ハウジング１で囲まれた送風通路内にモータ９で回転駆動される遠心多翼ファンロータ５を配設し、遠心多翼ファンロータ５の回転により、図１２に示すとおり空気取り入れ口２から空気を吸い込み送風口１３よりその空気を送出するものである。
【００１５】
図３は図２のＢ部を拡大して示した簡略図である。
図３において、ハウジング１の上部には、遠心多翼ファンの軸心を中心とする同心円筒状にリブ１１ａ、１１ｂが２列に設けられている。
遮蔽板１２は遠心多翼ロータファン５の吸入側端に高さＬの円筒形状をなして設けられていて、ファンブレード７の空気吸い込み側端のそれぞれを連結して固定する。この遮蔽板１２の端部はファンブレード７の上端面から上方に突出して２列のリブ１１ａ、１１ｂの間に挿入され、遮蔽板１２の内周面とリブ１１ｂの外周面との間、遮蔽板１２の外周面とリブ１１ａの内周面との間にはそれぞれ間隔ｄ２、ｄ１だけ隙間が設けられている。この隙間ｄ２、ｄ１は、遠心多翼ファンロータ５の回転時に遮蔽板１２がリブ１１ａ、１１ｂと接触しない範囲で小さな値に設定される。
【００１６】
以上に述べた第１の実施の形態において、モータ９によって遠心多翼ファン５が回転して送風するときの風の流れについて、図３、図４を用いて説明する。
複数のファンブレード７の間から流線２０に沿って送出された風はハウジング１の側壁に衝突した後、流線２１、流線２２に沿う方向に分流する。送風通路１０の上側に分流して流線２１に沿う風はハウジング１の内壁に衝突してその風向を変え、流線２１ａに沿う流れとなり、また、一部は流線２１ｄに沿う流れとなる。
【００１７】
流線２１ａに沿う風の流れはリブ１１ａ、１１ｂおよび遮蔽板１２によって阻止される。これにより、流線２１ａに沿う風が再び遠心多翼ファン５の空気吸い込み側とベルマウス４との間を通って再び遠心多翼ファンロータ５の籠内に戻るのが防止されるとともに、流線２１ｄに沿う風がファンブレード７に当たるのも防止される。この結果、従来例で問題となっていた送風効率の低下や騒音の増大といった不具合が抑制される。
【００１８】
さらに、第１の実施の形態の遠心送風機は、遮蔽板１２をリブ１１ａ、１１ｂ間に挿入してラビリンス構造を採用しており、これにより、流線２１ａに沿う風が送風通路１０から遮蔽板１２の上端部を通ってベルマウス４側へ流れる空気の流量を効果的に抑制する。以下、この点を詳細に説明する。
【００１９】
図４は、図３に示した第１の実施の形態の要部を流れる気流を説明した図である。送風通路１０からベルマウス４側に流れ込む逆流ａはハウジング１の上面に設けられた円筒状のリブ１１ａ、１１ｂの隅部に渦流ｂ、ｄを形成するとともに遮蔽板１２の上端付近に渦流ｃを形成する。これらの渦流ｂ、ｃ、ｄにより逆流ａの実際の送風通路面積は減少する。また、これらの渦流ｂ、ｃ、ｄを形成するためのエネルギは、逆流ａから供給される。これらの理由により、逆流ａの流通抵抗が増大する。
【００２０】
一方、図１６は例えば特開平５−２９６１９４号公報に開示されているように断面形状が半円状の突環部４１ａをベルマウス４１の周囲に設け、この半円状突環部４１ａの間にシュラウド６１が位置するようにした場合の空気流を説明する図である。このような構造の場合、逆流ａは渦流ｅを形成するが、図４に示すような渦流ｂ、ｄは形成しない。従って図１６に示す例は、図４に示す第１の実施の形態に比べて、逆流ａの実際の送風通路面積は大きく、かつ、逆流ａが渦流形成に分配するエネルギーも少ない。これらの理由により、寸法ｄが同じ場合、図４に示す第１の実施の形態は、図１６に示す例に比べて逆流ａを減少させることができる。
【００２１】
なお、図３において、リブ１１ａ、１１ｂと遮蔽板１２とのオーバーラップ量を示すｃ１、ｃ２は等しくした例が示されているが、必ずしも等しくする必要はない。同様に、遮蔽板１２とリブ１１ａ、１１ｂとの隙間ｄ１、ｄ２も必ずしも等しくする必要はない。
【００２２】
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明による第２〜第４の実施の形態の要部を説明する簡略図である。第１の実施の形態を示す図３では、送風通路１０の上下方向のほぼ全域にわたって延在するファンブレード７の上端側を遮蔽板１２により覆うようにしたが、第２〜第４の実施の形態を示す図５（ａ）〜（ｃ）では、遮蔽板１２を遠心多翼ファンロータ５の吸入側端面から上方に突設している。
【００２３】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれは遮蔽板１２がブレード７の送風通路側、中間、吸い込みロ側にぞれぞれ位置している場合を示しており、さらに図５（ｂ）、（ｃ）では、ハウジング１に設けた２列のリブ１１ａ、１１ｂのうち、中心側のリブ１１ｂを省略し、ベルマウス４によつてリブ１１ｂの機能を置き換えた例を示している。このようにしても第１の実施の形態と同様の作用効果を期することができる。
【００２４】
図６は本発明による第５の実施の形態の要部を説明する簡略図である。この図６に示す第５の実施の形態においては、遠心多翼ファンロータ５の軸心近傍を中心とした同心円筒状に３つのリブ１１ｃ〜ｅをハウジング１上部に設け、２つの遮蔽板１２ａ、１２ｂを遠心多翼ファンロー夕５の空気吸い込み側端面に設けている。第１の発明の実施の形態のラビリンス構造を２段設けることで、流線２１ａに沿う風が再び遠心多翼ファンロータ５の空気吸い込み側とベルマウス４との間を通って再び遠心多翼ファンロータ５の籠内に戻るのを、図２、図３、図４に示した第１の発明の実施の形態に比べてさらに効果的に防止することができ、よりいっそうの送風効率の向上および発生騒音の低下が可能となる。
【００２５】
図７は本発明による第６の実施の形態を説明する簡略図である。この例では、遠心多翼ファンロータ５に遮薮板１２を設ける代わりに、ロータインレツトリング６によりファンブレード７の吸入側端を保持する一般的なファン構造を用いている。そして、ハウジング１上部に、遠心多翼ファンロータ５の軸心近傍を中心とする同心円状に２つの円弧状リブ１１ｆ及び１１ｇを設け、このリブ１１ｆ、１１ｇの間にロータインレットリング６およびファンブレード７が入り込むように構成されている。リブ１１ｆは図２〜図５で説明してきた流線２１ｄに沿う風の流れを防ぐのに十分な長さを有し、これにより、第１から第５の実施の形態で得られるものと同様の作用効果を得ることができる。さらにリブ１１ｆの長さを延長することにより図７中に示す、流線２１ｄに沿う風の遠心多翼ファンロータ５への吹き戻しを防ぐことができ、さらに騒音の低減および効率の改善を期することができる。
【００２６】
図８は本発明による第７の実施の形態を説明する簡略図である。この例では第６の実施の形態におけるリブ１１ｇを省略し、その機能をベルマウス４で代替している。これによっても、第６の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
以上では、流線２１ａ、２１ｄに沿う風の吹き返しによる効率低下、および騒音の発生を抑制する場合について説明してきたが、次に図１３の流線２１ｃで示す渦流について説明する。流線２１ｃに沿って流れる渦流は送風通路１０のコーナー近くを通過する流線２１ｂに沿う風によって発生し、この渦流がハウジング１と衝突するときに騒音を発生するとともに送風通路１０を流れる風との間に衝突が起こって送風効率が低下することは先に述べたとおりである。以下この渦流を解消するための実施の形態について説明する。
【００２８】
図９および図１０は本発明による第８の実施の形態を説明する簡略図である。この実施の形態は、図２に示す第１の実施の形態で説明した構造に、さらに第３のリブ１１ｈをハウジング１の上面に設置した例である。第３のリブは、図９の破線で示すように、遠心多翼ファンロータ５回転に伴う風の主流方向を示す流線２３、流線２４に沿う形で、ファン１２の回転軸を中心として、送風通路１０内を螺旋状にその曲率半径を漸増させ、最後は送風口１３に沿うように設けられている。
【００２９】
図９および図１０において、流線２１ｂに従う風の流れは、第３のリブ１１ｈによりその方向を変え、流線２３、流線２４に沿う風の流れとなる。図の×印は紙面垂直で紙面表から裏方向に、また●印はその逆方向に流線が向いていることを示す。
【００３０】
第３のリブ１１ｈで阻止されずに流れる流線２１ａ、流線２１ｄに沿う風は遮蔽板１２、および、リブ１１ａにより流れを阻止され、流線２３、流線２４に沿う風によって送風口１３に向かう風に転換される。ハウジング１内の上方向へ向かった流線２１に沿う流れはこのようにリブ１１ｈや遮蔽板１２、およびリブ１１ａによって流線２３、流線２４に沿う方向へ逐次変換され、送風口１３へ導かれる。
【００３１】
このようにして第８の実施の形態による遠心送風機では、流線２１ａに沿う風が再び遠心多翼ファンロータ５の空気吸い込み側とベルマウス４との間を通って再び遠心多翼ファンロータ５の籠内に戻るのを防止するとともに、流線２１ｄに沿う風がファンブレード７に当たるのを防止し、さらには送風口の上隅部に発生する定在渦流を防止して、送風効率の低下や騒音増大などの不具合が発生することを防止し、遠心送風機の送風効率の向上及び低騒音化が達成できる。
【００３２】
図１１は本発明による第９の実施の形態を説明する簡略図である。この実施の形態は図７に示す第６の実施の形態で説明した構造に、さらに第８の実施の形態と同様のリブ１１ｈをハウジング１に設置したものである。これによっても第８の実施の形態で得られるものと同一の作用効果を得ることを期することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による遠心送風機の外観斜視図
【図２】図１の遠心送風機のＡ−Ａ線断面図
【図３】図２におけるＢ部の詳細図
【図４】図２におけるＢ部の詳細図
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の第２〜第４の実施の形態による遠心送風機の要部断面図
【図６】本発明の第５の実施の形態による遠心送風機の要部断面図
【図７】本発明の第６の実施の形態による遠心送風機の要部断面図
【図８】本発明の第７の実施の形態による遠心送風機の要部断面図
【図９】本発明の第８の実施の形態による遠心送風機の外観斜視図
【図１０】図９の遠心送風機のＡ−Ａ線断面図
【図１１】本発明の第９の実施の形態による遠心送風機の要部断面図
【図１２】従来の遠心多翼送風機の外観斜視図
【図１３】従来の遠心送風機の中を流れる空気の流線を示す図１２のＡ−Ａ線断面図
【図１４】従来の遠心多翼送風機の要部を示す断面図
【図１５】従来の遠心多翼送風機の要部を示す断面図
【図１６】従来の遠心多翼送風機のベルマウス付近の断面図
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 空気取り入れ口
４、４１ ベルマウス
５ 遠心多翼ファンロータ
６ ロータインレットリング
７ ファンブレード
８ ロータ底部
９ モータ
１０ 送風通路
１１ リブ
１２ 遮蔽板
１３ 送風口
２０、２１、２２、２３、２４ 流線
６１ シュラウド

Claims (1)

1. ハウジング内に遠心多翼ファンを設け、該ハウジング上面の空気取り入れ口から前記遠心多翼ファン内部に吸い込んだ空気を前記遠心多翼ファンの外周面側へ送出し、さらに前記ハウジング内に設けた送風通路を経て前記ハウジングの側面に開設した送風口へ送出するようにした遠心送風機において、
   前記遠心多翼ファンの空気取り入れ側の全周に所定の長さにわたって設けられた円筒状の遮蔽板と、
   前記ハウジング上面において、前記遠心多翼ファンの外周側に立設され、前記遮蔽板の上端との間でラビリンスシールを構成する円筒状のリブと、
   前記円筒状のリブと前記ハウジングの内周面との間において、前記遠心多翼ファンの回転方向に沿って前記ハウジング内を略一周する間にその円弧半径を漸増し、終端が前記ハウジングの送風口に至るように、前記ハウジング上面に立設された渦巻形状のリブとを備えることを特徴とする遠心送風機。

Images