JP3673301B2 - 電動遠心送風機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、遠心多段式の電動送風機に係り、特に集塵機やエアシュータなど空気輸送用の真空源として好適な電動遠心送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気輸送用の真空源としては、従来から遠心送風機が一般的に使用されているが、この場合、家庭用の掃除機などは例外として、工業用としては、高圧を得るため、主として多段式の遠心送風機が用いられている。
そこで、このような多段式遠心送風機の従来技術について説明すると、まず図２の従来例は、鋳物による羽根車ケーシングを用いた３段式の遠心送風機の一例で、電動機８の回転軸８ａに順次取付けられた３枚の羽根車１、１１、１２と、電動機８の負荷側のエンドブラケット６に順次取付けられた、同じく３段の羽根車ケーシング２、２１、２２と、これら羽根車ケーシング２、２１の間を隔離するための円板状のリターン部４、４１と、これらに設けられたリターンベーン４ａ、４１ａとを備え、電動機８により羽根車１、１１、１２を回転駆動することにより、吸入口２ａから軸方向に吸い込まれた空気などの流体は、羽根車１により昇圧され、羽根車１から吐き出された流体はリターン部４で転回し、リターンベーン４ａ、４１ａにより次段羽根車に案内される。そして最終段の羽根車１３で送り出された流体が吐出口６ａから排出されるように構成されている。
【０００３】
そして、この従来例では、各羽根車ケーシング２、２１、２２は、それらの接合端部の外周にフランジが設けてあり、これらのフランジにより形成される接合部２ｂ、２ｃにおいて、ボルトで組み立ててあり、メンテナンスに際して取り外しできるように構成してある。
【０００４】
ところで、このような遠心送風機では、その回転速度が高くできれば、羽根車の径が小さくでき、この結果、小型化が可能になる。
そこで、近年は、インバータ装置を用い、電動機を商用電源よりも高い周波数で駆動し、高速回転させるようにした遠心送風機が使用されているが、このような遠心送風機の従来技術の一例を図３に示す。各部の構成は、図２の従来例と同じである。
【０００５】
この場合、羽根車１、１１、１２の直径が小さくできるので、図３から明らかなように、各羽根車ケーシング２、２１、２２を、薄板金属材のプレス加工や絞り加工などの塑性変形加工で作り、各リターン部４、４１は、リターンベーン４ａ、４１ａにより下流側羽根車ケーシング２１、２２の底部分の外側にそれぞれ取付けてある。
【０００６】
そして、このとき、各羽根車ケーシング２、２１、２２の外径をブラケット６の外形に合わせてほぼ等しくし、これらを、図示のように順次圧入嵌合させて組み立てるようにしており、これにより小型化と軽量化が図られ、コストダウンが得られるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、小型軽量化と、組立時での精度保持、それにメンテナンスの容易性の全てを満足させる点について配慮がされているとはいえず、高性能化に伴うコストの増加の点で問題があった。
すなわち、このような遠心送風機では、羽根車の出口側から入口部への流体の漏れという問題があり、この漏れ流量が増加するにつれ効率が低下し、吐き出し流体の温度が増加してしまう。従って、その高性能化には、この漏れ流量を極力小さく抑える必要がある。
【０００８】
ところで、この羽根車の出口側から入口部への流体の漏れは、図４に示す寸法δと、寸法ｔによって定まり、漏れ流量を抑えるためには、寸法δと寸法ｔの比δ／ｔが充分に大きく保てるようにする必要があり、従って、製品としては、これらの寸法δ、ｔを所定の公差に維持することを要する。
この図４は、図３における破線で囲った部分Ａを拡大して示したものであり、従って、これらの寸法δ、ｔを所定の公差に維持するためには、羽根車とケーシングそれぞれ単体での寸法精度を所定の公差に保つ必要がある。
【０００９】
ここで、多段式の遠心送風機での組立精度は、軸方向に積み重ねられた部品の集積公差により決定されるので、部品個々の精度を、さらに上げる必要がある。
【００１０】
しかして、図２に示した従来技術では、羽根車ケーシング２、２１、２２が鋳物製であり、従って、切削加工されているため、精度の保持は容易であるが、反面、コストアップと重量の増加を伴う。
他方、図３に示した従来技術では、板材のプレス加工などによる羽根車ケーシングを用いているので、コストダウンの点では有利であるが、この場合、半径の大きい羽根車ケーシングの、圧入に際しての高さ方向の精度を細かく指定することは難しく、軸方向の重なり長さ寸法δを、漏れ防止に有効な長さに確保することが困難になってしまう。
【００１１】
さらに、この場合、羽根車ケーシング相互は、嵌合させたとき線接触になっているので、ケーシングの組立時での倒れや、肉厚の変化による長さの変化を考慮せねばならず、高精度化には限界がある。
また、回転軸とリターン部の軸孔との径方向の隙間が大きくなると漏れ流れも多くなるが、この部分の漏れ流れが増加すると、やはり空力性能に影響を及ぼすので、精度の良い径方向の位置決めが必要となるが、この図３の従来技術では、リターンベーンは下流側羽根車ケーシングに固定されており、リターン部の軸に対する組立精度は、下流側羽根車ケーシングの精度により決定されてしまう。
【００１２】
この結果、羽根車ケーシングに傾きが生じた場合、リターン部の軸部が軸と接触する虞れがあるので、公差を充分に小さくすることができず、性能の向上に限度が生じてしまう。
従って、上記従来技術では、小型軽量化と、組立時での精度保持、それにメンテナンスの容易性の全てを満足させる点について配慮がされているとはいえず、高性能化に伴うコストの増加の点で問題が生じてしまうのである。
【００１３】
さらに、このような、送風機での羽根車ケーシングの固定方法としては、メンテナンス性や信頼性を考慮すると、圧入方式よりも、取り外しが容易なネジ止め方式が良い。
他方、原価低減と小型軽量化のためには、鋳物羽根車ケーシングよりも板材の羽根車ケーシングを用いるのが望ましく、このためには、板材羽根車ケーシングを用いた場合でも、圧入方式に代わる固定方法を検討する必要がでてくる。
【００１４】
また、羽根車ケーシングやリータン部の固定方法についても、多段式の場合には、個々の羽根車ケーシングを固定していくなどの組立工数が多く、作業性が悪くなっている。
しかも、このとき、上記リターン部の径方向の位置決めも必要になるので、位置決めのための工数が、さらに多く掛かるようになり、作業性はさらに悪化してしまう。
【００１５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、軸方向の組立精度の向上により送風効率の向上と特性のばらつきが抑えられ、メンテナンス性の良いケーシング構造のもとで、組立性が充分に改善できるようにした多段式の遠心送風機をローコストで提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、上記筒状の部材が、上記羽根車ケーシング内に配置されているリターン部材の一部で形成されているようにして達成される。
同じく、上記目的は、それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、上記筒状の部材の内、上記エンドブラケットと上記羽根車ケーシングの間に配置されている部材が、該エンドブラケットと一体に形成されているようにしても達成される。
【００１７】
【作用】
エンドブラケットから延びるスタッドボルトは、エンドブラケットに対する羽根車ケーシングの取付けに際して、羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けることなく、軸方向の組立精度が充分に与えられるように働く。
この結果、集積部品が少なくでき、且つ軸方向の精度が比較的出し易いことから、軸方向の組立公差を小さく設定することができる。
【００１８】
前述したように、送風機の効率改善には、羽根車により昇圧された流れの漏れを少なくすることが有効であり、このときの羽根車入口部の漏れ流れは、羽根車出口から羽根車シュラウド背面を通り入口へ流れ、体積損失を増加させるだけでなく、羽根車入口での流体の流れを阻害するので、流体が剥離し易くなり、著しいファン効率の損失を招く。さらに流れが循環するので作動流体の温度上昇を招き、送風機の出力軸側軸受のグリース寿命に悪影響を及ぼす。
【００１９】
この羽根車入口部の漏れ流れを防ぐには、羽根車と羽根車ケーシングの入口部での軸方向の重なり寸法δが重要で、軸方向重なりが長い程、漏れ流量は減少する。
ここで、スタッドボルトは、羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けないので、集積公差を比較的小さくすることができ、所定のシールの重なり長さδがとれ、特性のばらつきを小さくできる。
【００２０】
一方、リターン部の軸孔部と軸との隙間からの漏れ流れについては以下の通りになる。
すなわち、このリターン部も、スタッドボルトによりエンドブラケット端面から直接位置決めされているので、羽根車ケーシングに固定したときよりも径方向の組立精度の悪化が容易に抑えられ、軸孔部と軸の隙間が小さくでき、従って、漏れ流れは少なくなる。
【００２１】
また、エンドブラケットから延びるスタッドボルトを用いているので、リターン部は羽根車ケーシングの内部で、これとは別個に固定されることになり、従って、羽根車ケーシングを板材のプレス加工品などによる薄肉ケーシング構成にしても、羽根車ケーシングの固定と、リターン部の固定が確実に行える。
このように、薄肉ケーシングが採用できることにより、原価低減と小型軽量化が得られる。
【００２２】
このとき、羽根車ケーシングの取付に必要な固定力は、スタッドボルトが受け持つので、ケーシング材質のへたりが少なく、さらにケーシングの内部固定なので小形化が図れる。
また、外部外周側で固定した場合に比して、羽根車ケーシング外形内で固定するので、羽根車ケーシングの剛性が高まり、振動しにくい構造が得られ、さらに羽根車ケーシングの取り外しが容易になり、メンテナンス性を考慮した、小形軽量な構造が得られることなっている。
【００２３】
また、同一スタッドボルトによる固定なので、作業工数が少なく、組立時は上記スタッドボルトを予め立てておいて、組立作業を行う組立工程となるので、組立の作業性は良くなる。
以上の作用により、軸方向の組立精度の向上を図り、ファン効率向上と特性のばらつきを少なくし、メンテナンス性の良い構造で、組立性を向上させることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明による電動遠心送風機について、図示の実施例により詳細に説明する。
図１は本発明の第一の実施例で、図において、５はスタッドボルト、７、７１は筒状の部材であり、その他は、２個の羽根車１、１１を有する２段式構成となっている点を除き、図３で示した従来例と同じである。
スタッドボルト５は、図示のように、電動機８の出力回転軸側のエンドブラケット６から回転軸８ａと平行に延び、羽根車１、１１の外周側を通り、羽根車ケーシング２、２１の底部２ａ、２１ａをそれぞれ貫通して、これらの外側に達するようにして、エンドブラケット６に植え込まれている。
そして、このスタッドボルト５は、図１では１本しか見えていないが、少なくとも２本は必要であり、この本数の決定には、羽根車のはねまいすう、互いに素にする必要がある。スタッドボルトの本数を羽根車数が約数あるいは倍数の関係にある時、騒音の(羽根枚数)×(回転周波数)成分が増し、騒音が高くなる為である。この実施例では３本、回転軸８ａを中心として、ほぼ等間隔でエンドブラケット６に植え込まれている。なお、スタッドボルトは、植え込みボルトとも呼ばれる。
【００２５】
筒状の部材７、７１は、その名の通り筒状に作られ、組立時、それぞれエンドブラケット６と羽根車ケーシング２１の底部２１ａの間と、羽根車ケーシング２１の底部２１ａと羽根車ケーシング２の底部２ａの間に介在されるようにして、スタッドボルト５に挿入されている。
そして、これら筒状の部材７、７１は、ディスタンスピース(位置決め片)としての機能をもつもので、その長さ寸法により、それぞれエンドブラケット６に対する羽根車ケーシング２１の底部２１ａの位置と、羽根車ケーシング１の底部２ａの位置が正確に決められるようになっている。
【００２６】
また、この実施例においては、筒状の部材７、７１の内、エンドブラケット６から離れた位置にある筒状の部材７は、それだけが単独に設けられているのではなく、図５に示すように、リターン部４と一体に作られている。なお、この図５実施例では、筒状の部材７の一部、すなわち、図５では下側の部分はリターンベーン４ａと一体に形成してあるので、図１とは、多少異なって示されている。
【００２７】
次に、この実施例による電動遠心送風機の組立順序について、図６により説明する。
ここでまず、電動機８は、エンドブラケット６を用いて完成されているものとする。
そうすると、電動機８の玉軸受８ｂがエンドブラケット６の軸受挿入部に嵌め合うことにより、その回転軸８ａのエンドブラケット６からの突出寸法が決められている状態になっている。
【００２８】
以下、図６に示すように、まず、スタッドボルト５をエンドブラケット６に植え込む。この実施例では圧入によりスタッドボルト５が植え込まれているが、ねじ込みでもよく、また、電動機８にエンドブラケット６を組み付ける前に植え込んでおいても良い。
【００２９】
次に、２段目の羽根車１１を回転軸８ａに挿入し、これと一緒に、スタッドボルト５には筒状の部材７１を挿入する。従って、この実施例では、図６に示すように、つまり、図１の左側が上を向くようにして、電動機８を立てた状態にしておいて組立作業を行なうようにすると良い。
この後、まず２段目の羽根車ケーシング２１を、その底部２１ａの周辺部に予め設けてある取付孔にスタッドボルト５が入り込むようにして、羽根車１１にかぶせる。このとき、羽根車ケーシング２１の円筒部２１ｂが、エンドブラケット６に予め形成してある嵌合部６ｂに嵌まり込むようにする。
【００３０】
次いで、リターン部４を、その筒状の部材７の孔がスタッドボルト５に挿入されるようにして、羽根車ケーシング２１の上にかぶせる。
この後、回転軸８ａに１段目の羽根車１を挿入し、図１に示すように、座金を介してナットを回転軸８ａの先端に設けてある雄ネジ部分に係合回動させ、締め付けることにより、羽根車１、１１を回転軸８ａに固定する。なお、このとき、必要に応じて、周知のキー係合、或いはスプライン係合を適用し、要求されるトルク伝達に耐えるようにしてもよい。
【００３１】
最後に、図６に示すように、１段目の羽根車ケーシング２を、その底部２ａの周辺部に予め設けてある取付孔にスタッドボルト５が入り込むようにして、羽根車１及びリターン部４にかぶせた後、図１に示すように、ナット５ａをスタッドボルト５の先端に設けてある雄ネジ部分にねじ込んで組立を完了する。なお、図示のように、ナット５ａが二重になっているのは緩み止めのためで、これは、ダブルナットと呼ばれている緩み止め技法の一種である。
【００３２】
次に、こうして図１に示すように組み上がった実施例についてみると、まず、羽根車１、１１のエンドブラケット６に対する軸方向での位置精度は、上記したように、電動機８の玉軸受８ｂがエンドブラケット６の軸受挿入部に嵌め合うことにより、その回転軸８ａのエンドブラケット６からの突出寸法が決められていることから、エンドブラケット６と回転軸８ａの加工精度に依存する。
しかして、これらエンドブラケット６と回転軸８ａは、切削加工されているので、それらの加工精度は、容易に高められる。
【００３３】
一方、２段目の羽根車ケーシング２１のエンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についてみると、これは、筒状の部材７１の長さ精度だけで決まる。従って、この場合も、この筒状の部材７１を切削加工することにより、その位置精度は、充分に高く保つことができる。
【００３４】
次に、リターン部４と１段目の羽根車ケーシング２の、エンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についてみると、これは、筒状の部材７１の長さ精度と、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度と、筒状の部材７の長さ精度との累積精度により決まる。
この場合、筒状の部材７は、筒状の部材７１と同じく切削加工されるので、これらの長さ精度の正確の保持については、上記したように、問題なく容易なことである。
【００３５】
次に、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度については、以下の通りである。
まず、一般に、金属板材は圧延加工により供給されており、従って、その厚さ精度は極めて高い。
次に、板材から羽根車ケーシング２１に加工した際での厚さ精度の変化についてみると、その形状から明らかなように、その底部２１ａには延び変形がほとんど与えられていない。従って、ここでの厚さ精度は、素材のときと同じであると言って良く、結局、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度についても、充分に高く保つことができ、この結果、リターン部４と１段目の羽根車ケーシング２の、エンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についても、充分に高く保持できることになる。
【００３６】
次に、この実施例における回転軸８ａに対する羽根車１、１１と羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４のそれぞれの、回転軸８ａと直角方向での位置精度についてみると、まず、羽根車１、１１は、回転軸８ａに挿入して取付られているだけなので、通常の加工組立技術水準からして、容易に高精度を保持することができる。
【００３７】
次に、羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４の位置精度についてみると、これらは、羽根車ケーシング２の外周部２ｂの、羽根車ケーシング２１に対する嵌合状態と、羽根車ケーシング２１の外周部２１ｂの、エンドブラケット６の嵌合部６ｂに対する嵌合状態には全く依存せず、何れも単にスタッドボルト５のエンドブラケット６に対する位置精度だけで決まるので、累積精度の問題は無くなり、従って、容易に高精度の保持を得ることができる。
【００３８】
従って、この実施例によれば、羽根車１、１１と羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４のそれぞれの位置精度は、全てエンドブラケット６を基準にして決まり、且つ、上記したように、これらについては、何れも充分に高い精度に容易に保つことができるので、図４に示す寸法ｔに累積して現われる公差を充分に小さく抑えることができる。
そして、この結果、この実施例によれば、寸法ｔを充分に小さい値にすることができ、特性のばらつきを抑え、ファン効率の向上を大きく図ることができる。
【００３９】
また、上記実施例では、第５図に示すように、筒状の部材７が、リターン部４のリターンベーン４ａと一体に形成され、これらの位置が一致しているので、筒状の部材７が単独で存在する場合に比して、流体の流れを阻害することによる損失が抑えられ、且つリターンベーン４ａの補強にも役立っている。そして、この結果、部品数の増加も無く、このとき筒状の部材７の数は、羽根車の羽根１ｂの個数と互いに素の関係をもたせることができるので、羽根車出口直後の流れの圧力変動による共振が起こらないようになっており、振動や騒音を少なくできる。さらに、第６図に示すように、スタッドボルト５による固定なので、作業工数が少なく、組立時はスタッドボルト５を予め立てておいて、羽根車ケーシング２やリターン部４の組立作業を行うので、組立の作業性が良くなっている。
【００４０】
加えて、この実施例では、スタッドボルト５を用いているので、羽根車ケーシング２、２１に大きな強度を持たせる必要が無くなり、この結果、図１に示すように、これら羽根車ケーシング２、２１を薄板の成形により作成することができるようになり、より一層の原価低減と小型軽量化を得ることができる。しかも、このとき、位置決めのために筒状の部材７、７１を用いているので、固定面積が大きく得られ、この結果、固定時の押し付け力による応力集中が原因で発生する羽根車ケーシングの当たり面のへたりが防げることになり、羽根車ケーシングの薄板化と、それによるコスト低減と軽量化を、さらに図ることができる。
【００４１】
また、この実施例によれば、羽根車ケーシング２、２１が、これらの内側に位置する複数本のスタッドボルト５により、それらの底部２ａ、２１ａで固定されているため、これら底部２ａ、２１ａの剛性が充分に高くされることになり、振動や騒音の低減が得られるという効果がある。
【００４２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
まず図７は、本発明の第２の実施例で、上記第１の実施例における筒状の部材７の断面形状を、円柱形から変えた場合の実施例であり、リターン部４を、吸い込み口の上方(図６の上方)から見た状態を示した図である。なお、その他の構成には変りはない。
羽根車１の周辺から遠心力で送り出された流体は、リターン部４内では、矢印３で示すように高速で流れる。そこで、これが筒状の部材７に当ると流れが阻害され、大きな損失が発生する虞れがある。
そこで、この実施例では、筒状の部材７の断面形状を、矢印３に沿って流線形にしたものである。
【００４３】
従って、この実施例によれば、筒状の部材７が流線形をしているので、流体の流路に存在していても流れを阻害する度合いが小さいので、大きな損失を生じる虞れが無くなり、且つガイドの役割りも得られるので流れが滑らかになるので、さらに損失を減らすことができ、大きな効率改善を得ることができる。
【００４４】
また、流線形は、流体に対抗する面積が同じでも、単なる円形の場合に比して断面積が広くなるので、羽根車ケーシング２への当たり面積が大きくでき、羽根車ケーシング２の当たり面のへたり防止に有効で、且つ、それ自体の強度を増加させ、剛性を高めるのに役立つという効果がある。
【００４５】
次に、図８は、本発明の第３の実施例で、スタッドボルト５に段付きボルトを用い、上記第１の実施例における最終段の位置決め用の筒状の部材７１に代えてこのスタッドボルト５の大径部分５１により、２段目の羽根車ケーシング２１を位置決めするようにしたものであり、その他の構成は、図１などで説明した第１の実施例と同じである。
この大径部分５１は切削加工されるので、寸法精度の保持は容易であり、従って、この第３の実施例によっても、容易に組立精度が上げられ、それによるフアン効率の向上が充分に得られることになる。
そして、この実施例によれば、筒状の部材７１が不要になるので、部品点数が削減でき、従って、作業性を改善できる。
【００４６】
また、図９は、本発明の第４の実施例で、同じく上記第１の実施例における最終段の位置決め用の筒状の部材７１に代えて、予めエンドブラケット６に２段目の羽根車ケーシング２１位置決め用の筒状突出部６１を形成させておくようにしたものであり、その他の構成には変りはない。
【００４７】
このエンドブラケット６の筒状突出部６１は、スタッドボルト５の植え込み座を兼ねており、その端面は切削加工されるので、寸法精度の保持は容易であり、従って、この第４の実施例によっても、容易に組立精度が上げられ、それによるポンプ効率の向上が充分に得られることになり、筒状の部材７１が不要になるので、部品点数が削減でき、従って、作業性を改善できる。
【００４８】
また、この第４の実施例では、エンドブラケット６がダイキャストで作られていることを利用し、筒状突出部６１の断面形状を、図１０に示すように、矢印３で示す流体の流れに沿った流線形にしてある。
従って、この第４の実施例によれば、筒状突出部６１が流体の流路に存在していても、流れを阻害する虞れが無くなり、且つガイドの役割りも得られるので、流れが滑らかになり、この結果、図７で説明した第２の実施例におけるリターン部４の吸込側の場合と同様に、さらに損失を減らすことができ、大きな効率改善を得ることができる。
【００４９】
また、流線形は、流体の流れに対抗する面積が同じでも、単なる円形の場合に比して断面積が広くなるので、これも図７で説明した第２の実施例の場合と同様に、羽根車ケーシング２１への当たり面積が大きくでき、その面でのへたり防止に有効で、且つ、それ自体の強度を増加させ、剛性を高めるのに役立つという効果が得られる。
【００５０】
次に、図１１は、本発明の第５の実施例で、第４の実施例における筒状突出部６１(図９)をエンドブラケット６の外周側に移し、図１２に示すように、羽根車ケーシング２１の円筒部２１ｂを嵌合させるため、エンドブラケット６に予め形成してある嵌合部６ｂと一体に形成した膨出部６ｃを設けたものであり、その他の構成は、図９に示した第４の実施例と同じである。
【００５１】
そして、この実施例では、エンドブラケット６の嵌合部６ｂが、図１２に示すように、その全周に渡って膨出部６ｃと同じ高さ(図１１において)になるように作られており、この嵌合部６ｂにより、全周に渡って位置決め機能が得られるようになっている。
スタッドボルト５の植え込み孔となる部分、すなわち膨出部６ｃは、図１２に示すように、嵌合部６ｂの内側に耳状に形成してある。
一方、筒状の部材７については、図１３に示すように、その断面形状を、リターン部４の外周から突出した耳状にしてある。
【００５２】
上記した第４の実施例の場合、嵌合部６ｂと筒状突出部６１の加工を個別に行なう必要が有り、工数が多く掛かるが、この第５の実施例では、嵌合部６ｂと膨出部６ｃが同じ高さなので、切削加工が一度で済むことになり、工数を減らすことができる。
さらに、この実施例では、スタッドボルト５と、膨出部６ｃの位置が羽根車１２の出口から遠ざかったことにより、流動損失の低減と、騒音の低減とを得ることができる。
【００５３】
ところで、図１から明らかなように、本発明の実施例によれば、エンドブラケット６の吐出口６ａから、矢印３で示すように、流体(空気)が噴出されてくるようになっており、この流体は、電動機８の外周面に沿って流れて行くようになっている。
従って、この実施例によれば、この流体の流れによる電動機８の冷却効果が得られることになり、この結果、電動機８の小型化と軽量化が得られるという効果が期待できることになる。
なお、このとき、吐出口６ａから噴出されてくる空気を電動機８の外周面に充分に沿って流れるように、適当なカバーを設けたり、冷却フィンを設けたりしても良く、これらによれば、さらに大きな冷却作用を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けないので、軸方向の集積公差を低く抑えることができ、且つ、各部分がスタッドボルトによりエンドブラケット端面から直接位置決めされているので、径方向の組立精度の悪化も抑えられ、軸孔部と軸の隙間が小さくでき、従って、漏れ流れの低減による送風機性能の改善を充分に得ることができる。
【００５５】
▲２▼ エンドブラケットから延びるスタッドボルトを用いているので、リターン部は羽根車ケーシングの内部で別個に固定されることになり、従って、羽根車ケーシングを板材のプレス加工品などによる薄肉ケーシング構成にしても、羽根車ケーシングの固定と、リターン部の固定が確実に行える。また、薄肉ケーシングが採用できることにより、原価低減と小型軽量化が得られる。
【００５６】
▲３▼ 羽根車ケーシングの取付に必要な固定力は、スタッドボルトが受け持つので、ケーシング材質のへたりが少なく、さらにケーシングの内部固定なので小形化が図れる。
▲４▼ 外部外周側で固定した場合に比して羽根車ケーシングの剛性が高まり、振動しにくい構造が得られ、さらに羽根車ケーシングの取り外しが容易になり、メンテナンス性を考慮した、小形軽量な構造が得られる。
【００５７】
また、同一スタッドボルトによる固定なので、作業工数が少なく、組立時は上記スタッドボルトを予め立てておいて、組立作業を行う組立工程となるので、組立の作業性は良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動遠心送風機の第１の実施例を示す一部断面による側面図である。
【図２】従来技術による電動遠心送風機の一例を示す一部断面による側面図である。
【図３】従来技術による電動遠心送風機の他の一例を示す一部断面図である。
【図４】遠心送風機の漏れを説明するための一部断面図である。
【図５】本発明の一実施例に使用するリターン部の斜視図である。
【図６】本発明による電動遠心送風機の第１の実施例を示す分解斜視図である。
【図７】本発明による電動遠心送風機の第２の実施例におけるリターン部の一部を示す拡大図である。
【図８】本発明による電動遠心送風機の第３の実施例を示す一部断面図である。
【図９】本発明による電動遠心送風機の第４の実施例を示す一部断面図である。
【図１０】本発明による電動遠心送風機の第４の実施例におけるエンドブラケットの一部を示す拡大図である。
【図１１】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例を示す一部断面図である。
【図１２】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例におけるエンドブラケットの一部を示す拡大図である。
【図１３】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例におけるリターン部の一部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１、１１ 羽根車
２、２１ 羽根車ケーシング
３ 流体の流れを示す矢印
４ リターン部
５ スタッドボルト
６ エンドブラケット
７、７１ 筒状の部材
８ 電動機
【産業上の利用分野】
本発明は、遠心多段式の電動送風機に係り、特に集塵機やエアシュータなど空気輸送用の真空源として好適な電動遠心送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気輸送用の真空源としては、従来から遠心送風機が一般的に使用されているが、この場合、家庭用の掃除機などは例外として、工業用としては、高圧を得るため、主として多段式の遠心送風機が用いられている。
そこで、このような多段式遠心送風機の従来技術について説明すると、まず図２の従来例は、鋳物による羽根車ケーシングを用いた３段式の遠心送風機の一例で、電動機８の回転軸８ａに順次取付けられた３枚の羽根車１、１１、１２と、電動機８の負荷側のエンドブラケット６に順次取付けられた、同じく３段の羽根車ケーシング２、２１、２２と、これら羽根車ケーシング２、２１の間を隔離するための円板状のリターン部４、４１と、これらに設けられたリターンベーン４ａ、４１ａとを備え、電動機８により羽根車１、１１、１２を回転駆動することにより、吸入口２ａから軸方向に吸い込まれた空気などの流体は、羽根車１により昇圧され、羽根車１から吐き出された流体はリターン部４で転回し、リターンベーン４ａ、４１ａにより次段羽根車に案内される。そして最終段の羽根車１３で送り出された流体が吐出口６ａから排出されるように構成されている。
【０００３】
そして、この従来例では、各羽根車ケーシング２、２１、２２は、それらの接合端部の外周にフランジが設けてあり、これらのフランジにより形成される接合部２ｂ、２ｃにおいて、ボルトで組み立ててあり、メンテナンスに際して取り外しできるように構成してある。
【０００４】
ところで、このような遠心送風機では、その回転速度が高くできれば、羽根車の径が小さくでき、この結果、小型化が可能になる。
そこで、近年は、インバータ装置を用い、電動機を商用電源よりも高い周波数で駆動し、高速回転させるようにした遠心送風機が使用されているが、このような遠心送風機の従来技術の一例を図３に示す。各部の構成は、図２の従来例と同じである。
【０００５】
この場合、羽根車１、１１、１２の直径が小さくできるので、図３から明らかなように、各羽根車ケーシング２、２１、２２を、薄板金属材のプレス加工や絞り加工などの塑性変形加工で作り、各リターン部４、４１は、リターンベーン４ａ、４１ａにより下流側羽根車ケーシング２１、２２の底部分の外側にそれぞれ取付けてある。
【０００６】
そして、このとき、各羽根車ケーシング２、２１、２２の外径をブラケット６の外形に合わせてほぼ等しくし、これらを、図示のように順次圧入嵌合させて組み立てるようにしており、これにより小型化と軽量化が図られ、コストダウンが得られるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、小型軽量化と、組立時での精度保持、それにメンテナンスの容易性の全てを満足させる点について配慮がされているとはいえず、高性能化に伴うコストの増加の点で問題があった。
すなわち、このような遠心送風機では、羽根車の出口側から入口部への流体の漏れという問題があり、この漏れ流量が増加するにつれ効率が低下し、吐き出し流体の温度が増加してしまう。従って、その高性能化には、この漏れ流量を極力小さく抑える必要がある。
【０００８】
ところで、この羽根車の出口側から入口部への流体の漏れは、図４に示す寸法δと、寸法ｔによって定まり、漏れ流量を抑えるためには、寸法δと寸法ｔの比δ／ｔが充分に大きく保てるようにする必要があり、従って、製品としては、これらの寸法δ、ｔを所定の公差に維持することを要する。
この図４は、図３における破線で囲った部分Ａを拡大して示したものであり、従って、これらの寸法δ、ｔを所定の公差に維持するためには、羽根車とケーシングそれぞれ単体での寸法精度を所定の公差に保つ必要がある。
【０００９】
ここで、多段式の遠心送風機での組立精度は、軸方向に積み重ねられた部品の集積公差により決定されるので、部品個々の精度を、さらに上げる必要がある。
【００１０】
しかして、図２に示した従来技術では、羽根車ケーシング２、２１、２２が鋳物製であり、従って、切削加工されているため、精度の保持は容易であるが、反面、コストアップと重量の増加を伴う。
他方、図３に示した従来技術では、板材のプレス加工などによる羽根車ケーシングを用いているので、コストダウンの点では有利であるが、この場合、半径の大きい羽根車ケーシングの、圧入に際しての高さ方向の精度を細かく指定することは難しく、軸方向の重なり長さ寸法δを、漏れ防止に有効な長さに確保することが困難になってしまう。
【００１１】
さらに、この場合、羽根車ケーシング相互は、嵌合させたとき線接触になっているので、ケーシングの組立時での倒れや、肉厚の変化による長さの変化を考慮せねばならず、高精度化には限界がある。
また、回転軸とリターン部の軸孔との径方向の隙間が大きくなると漏れ流れも多くなるが、この部分の漏れ流れが増加すると、やはり空力性能に影響を及ぼすので、精度の良い径方向の位置決めが必要となるが、この図３の従来技術では、リターンベーンは下流側羽根車ケーシングに固定されており、リターン部の軸に対する組立精度は、下流側羽根車ケーシングの精度により決定されてしまう。
【００１２】
この結果、羽根車ケーシングに傾きが生じた場合、リターン部の軸部が軸と接触する虞れがあるので、公差を充分に小さくすることができず、性能の向上に限度が生じてしまう。
従って、上記従来技術では、小型軽量化と、組立時での精度保持、それにメンテナンスの容易性の全てを満足させる点について配慮がされているとはいえず、高性能化に伴うコストの増加の点で問題が生じてしまうのである。
【００１３】
さらに、このような、送風機での羽根車ケーシングの固定方法としては、メンテナンス性や信頼性を考慮すると、圧入方式よりも、取り外しが容易なネジ止め方式が良い。
他方、原価低減と小型軽量化のためには、鋳物羽根車ケーシングよりも板材の羽根車ケーシングを用いるのが望ましく、このためには、板材羽根車ケーシングを用いた場合でも、圧入方式に代わる固定方法を検討する必要がでてくる。
【００１４】
また、羽根車ケーシングやリータン部の固定方法についても、多段式の場合には、個々の羽根車ケーシングを固定していくなどの組立工数が多く、作業性が悪くなっている。
しかも、このとき、上記リターン部の径方向の位置決めも必要になるので、位置決めのための工数が、さらに多く掛かるようになり、作業性はさらに悪化してしまう。
【００１５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、軸方向の組立精度の向上により送風効率の向上と特性のばらつきが抑えられ、メンテナンス性の良いケーシング構造のもとで、組立性が充分に改善できるようにした多段式の遠心送風機をローコストで提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、上記筒状の部材が、上記羽根車ケーシング内に配置されているリターン部材の一部で形成されているようにして達成される。
同じく、上記目的は、それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、上記筒状の部材の内、上記エンドブラケットと上記羽根車ケーシングの間に配置されている部材が、該エンドブラケットと一体に形成されているようにしても達成される。
【００１７】
【作用】
エンドブラケットから延びるスタッドボルトは、エンドブラケットに対する羽根車ケーシングの取付けに際して、羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けることなく、軸方向の組立精度が充分に与えられるように働く。
この結果、集積部品が少なくでき、且つ軸方向の精度が比較的出し易いことから、軸方向の組立公差を小さく設定することができる。
【００１８】
前述したように、送風機の効率改善には、羽根車により昇圧された流れの漏れを少なくすることが有効であり、このときの羽根車入口部の漏れ流れは、羽根車出口から羽根車シュラウド背面を通り入口へ流れ、体積損失を増加させるだけでなく、羽根車入口での流体の流れを阻害するので、流体が剥離し易くなり、著しいファン効率の損失を招く。さらに流れが循環するので作動流体の温度上昇を招き、送風機の出力軸側軸受のグリース寿命に悪影響を及ぼす。
【００１９】
この羽根車入口部の漏れ流れを防ぐには、羽根車と羽根車ケーシングの入口部での軸方向の重なり寸法δが重要で、軸方向重なりが長い程、漏れ流量は減少する。
ここで、スタッドボルトは、羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けないので、集積公差を比較的小さくすることができ、所定のシールの重なり長さδがとれ、特性のばらつきを小さくできる。
【００２０】
一方、リターン部の軸孔部と軸との隙間からの漏れ流れについては以下の通りになる。
すなわち、このリターン部も、スタッドボルトによりエンドブラケット端面から直接位置決めされているので、羽根車ケーシングに固定したときよりも径方向の組立精度の悪化が容易に抑えられ、軸孔部と軸の隙間が小さくでき、従って、漏れ流れは少なくなる。
【００２１】
また、エンドブラケットから延びるスタッドボルトを用いているので、リターン部は羽根車ケーシングの内部で、これとは別個に固定されることになり、従って、羽根車ケーシングを板材のプレス加工品などによる薄肉ケーシング構成にしても、羽根車ケーシングの固定と、リターン部の固定が確実に行える。
このように、薄肉ケーシングが採用できることにより、原価低減と小型軽量化が得られる。
【００２２】
このとき、羽根車ケーシングの取付に必要な固定力は、スタッドボルトが受け持つので、ケーシング材質のへたりが少なく、さらにケーシングの内部固定なので小形化が図れる。
また、外部外周側で固定した場合に比して、羽根車ケーシング外形内で固定するので、羽根車ケーシングの剛性が高まり、振動しにくい構造が得られ、さらに羽根車ケーシングの取り外しが容易になり、メンテナンス性を考慮した、小形軽量な構造が得られることなっている。
【００２３】
また、同一スタッドボルトによる固定なので、作業工数が少なく、組立時は上記スタッドボルトを予め立てておいて、組立作業を行う組立工程となるので、組立の作業性は良くなる。
以上の作用により、軸方向の組立精度の向上を図り、ファン効率向上と特性のばらつきを少なくし、メンテナンス性の良い構造で、組立性を向上させることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明による電動遠心送風機について、図示の実施例により詳細に説明する。
図１は本発明の第一の実施例で、図において、５はスタッドボルト、７、７１は筒状の部材であり、その他は、２個の羽根車１、１１を有する２段式構成となっている点を除き、図３で示した従来例と同じである。
スタッドボルト５は、図示のように、電動機８の出力回転軸側のエンドブラケット６から回転軸８ａと平行に延び、羽根車１、１１の外周側を通り、羽根車ケーシング２、２１の底部２ａ、２１ａをそれぞれ貫通して、これらの外側に達するようにして、エンドブラケット６に植え込まれている。
そして、このスタッドボルト５は、図１では１本しか見えていないが、少なくとも２本は必要であり、この本数の決定には、羽根車のはねまいすう、互いに素にする必要がある。スタッドボルトの本数を羽根車数が約数あるいは倍数の関係にある時、騒音の(羽根枚数)×(回転周波数)成分が増し、騒音が高くなる為である。この実施例では３本、回転軸８ａを中心として、ほぼ等間隔でエンドブラケット６に植え込まれている。なお、スタッドボルトは、植え込みボルトとも呼ばれる。
【００２５】
筒状の部材７、７１は、その名の通り筒状に作られ、組立時、それぞれエンドブラケット６と羽根車ケーシング２１の底部２１ａの間と、羽根車ケーシング２１の底部２１ａと羽根車ケーシング２の底部２ａの間に介在されるようにして、スタッドボルト５に挿入されている。
そして、これら筒状の部材７、７１は、ディスタンスピース(位置決め片)としての機能をもつもので、その長さ寸法により、それぞれエンドブラケット６に対する羽根車ケーシング２１の底部２１ａの位置と、羽根車ケーシング１の底部２ａの位置が正確に決められるようになっている。
【００２６】
また、この実施例においては、筒状の部材７、７１の内、エンドブラケット６から離れた位置にある筒状の部材７は、それだけが単独に設けられているのではなく、図５に示すように、リターン部４と一体に作られている。なお、この図５実施例では、筒状の部材７の一部、すなわち、図５では下側の部分はリターンベーン４ａと一体に形成してあるので、図１とは、多少異なって示されている。
【００２７】
次に、この実施例による電動遠心送風機の組立順序について、図６により説明する。
ここでまず、電動機８は、エンドブラケット６を用いて完成されているものとする。
そうすると、電動機８の玉軸受８ｂがエンドブラケット６の軸受挿入部に嵌め合うことにより、その回転軸８ａのエンドブラケット６からの突出寸法が決められている状態になっている。
【００２８】
以下、図６に示すように、まず、スタッドボルト５をエンドブラケット６に植え込む。この実施例では圧入によりスタッドボルト５が植え込まれているが、ねじ込みでもよく、また、電動機８にエンドブラケット６を組み付ける前に植え込んでおいても良い。
【００２９】
次に、２段目の羽根車１１を回転軸８ａに挿入し、これと一緒に、スタッドボルト５には筒状の部材７１を挿入する。従って、この実施例では、図６に示すように、つまり、図１の左側が上を向くようにして、電動機８を立てた状態にしておいて組立作業を行なうようにすると良い。
この後、まず２段目の羽根車ケーシング２１を、その底部２１ａの周辺部に予め設けてある取付孔にスタッドボルト５が入り込むようにして、羽根車１１にかぶせる。このとき、羽根車ケーシング２１の円筒部２１ｂが、エンドブラケット６に予め形成してある嵌合部６ｂに嵌まり込むようにする。
【００３０】
次いで、リターン部４を、その筒状の部材７の孔がスタッドボルト５に挿入されるようにして、羽根車ケーシング２１の上にかぶせる。
この後、回転軸８ａに１段目の羽根車１を挿入し、図１に示すように、座金を介してナットを回転軸８ａの先端に設けてある雄ネジ部分に係合回動させ、締め付けることにより、羽根車１、１１を回転軸８ａに固定する。なお、このとき、必要に応じて、周知のキー係合、或いはスプライン係合を適用し、要求されるトルク伝達に耐えるようにしてもよい。
【００３１】
最後に、図６に示すように、１段目の羽根車ケーシング２を、その底部２ａの周辺部に予め設けてある取付孔にスタッドボルト５が入り込むようにして、羽根車１及びリターン部４にかぶせた後、図１に示すように、ナット５ａをスタッドボルト５の先端に設けてある雄ネジ部分にねじ込んで組立を完了する。なお、図示のように、ナット５ａが二重になっているのは緩み止めのためで、これは、ダブルナットと呼ばれている緩み止め技法の一種である。
【００３２】
次に、こうして図１に示すように組み上がった実施例についてみると、まず、羽根車１、１１のエンドブラケット６に対する軸方向での位置精度は、上記したように、電動機８の玉軸受８ｂがエンドブラケット６の軸受挿入部に嵌め合うことにより、その回転軸８ａのエンドブラケット６からの突出寸法が決められていることから、エンドブラケット６と回転軸８ａの加工精度に依存する。
しかして、これらエンドブラケット６と回転軸８ａは、切削加工されているので、それらの加工精度は、容易に高められる。
【００３３】
一方、２段目の羽根車ケーシング２１のエンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についてみると、これは、筒状の部材７１の長さ精度だけで決まる。従って、この場合も、この筒状の部材７１を切削加工することにより、その位置精度は、充分に高く保つことができる。
【００３４】
次に、リターン部４と１段目の羽根車ケーシング２の、エンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についてみると、これは、筒状の部材７１の長さ精度と、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度と、筒状の部材７の長さ精度との累積精度により決まる。
この場合、筒状の部材７は、筒状の部材７１と同じく切削加工されるので、これらの長さ精度の正確の保持については、上記したように、問題なく容易なことである。
【００３５】
次に、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度については、以下の通りである。
まず、一般に、金属板材は圧延加工により供給されており、従って、その厚さ精度は極めて高い。
次に、板材から羽根車ケーシング２１に加工した際での厚さ精度の変化についてみると、その形状から明らかなように、その底部２１ａには延び変形がほとんど与えられていない。従って、ここでの厚さ精度は、素材のときと同じであると言って良く、結局、２段目の羽根車ケーシング２１の底部２１ａの厚さ精度についても、充分に高く保つことができ、この結果、リターン部４と１段目の羽根車ケーシング２の、エンドブラケット６に対する軸方向での位置精度についても、充分に高く保持できることになる。
【００３６】
次に、この実施例における回転軸８ａに対する羽根車１、１１と羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４のそれぞれの、回転軸８ａと直角方向での位置精度についてみると、まず、羽根車１、１１は、回転軸８ａに挿入して取付られているだけなので、通常の加工組立技術水準からして、容易に高精度を保持することができる。
【００３７】
次に、羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４の位置精度についてみると、これらは、羽根車ケーシング２の外周部２ｂの、羽根車ケーシング２１に対する嵌合状態と、羽根車ケーシング２１の外周部２１ｂの、エンドブラケット６の嵌合部６ｂに対する嵌合状態には全く依存せず、何れも単にスタッドボルト５のエンドブラケット６に対する位置精度だけで決まるので、累積精度の問題は無くなり、従って、容易に高精度の保持を得ることができる。
【００３８】
従って、この実施例によれば、羽根車１、１１と羽根車ケーシング２、２１、それにリターン部４のそれぞれの位置精度は、全てエンドブラケット６を基準にして決まり、且つ、上記したように、これらについては、何れも充分に高い精度に容易に保つことができるので、図４に示す寸法ｔに累積して現われる公差を充分に小さく抑えることができる。
そして、この結果、この実施例によれば、寸法ｔを充分に小さい値にすることができ、特性のばらつきを抑え、ファン効率の向上を大きく図ることができる。
【００３９】
また、上記実施例では、第５図に示すように、筒状の部材７が、リターン部４のリターンベーン４ａと一体に形成され、これらの位置が一致しているので、筒状の部材７が単独で存在する場合に比して、流体の流れを阻害することによる損失が抑えられ、且つリターンベーン４ａの補強にも役立っている。そして、この結果、部品数の増加も無く、このとき筒状の部材７の数は、羽根車の羽根１ｂの個数と互いに素の関係をもたせることができるので、羽根車出口直後の流れの圧力変動による共振が起こらないようになっており、振動や騒音を少なくできる。さらに、第６図に示すように、スタッドボルト５による固定なので、作業工数が少なく、組立時はスタッドボルト５を予め立てておいて、羽根車ケーシング２やリターン部４の組立作業を行うので、組立の作業性が良くなっている。
【００４０】
加えて、この実施例では、スタッドボルト５を用いているので、羽根車ケーシング２、２１に大きな強度を持たせる必要が無くなり、この結果、図１に示すように、これら羽根車ケーシング２、２１を薄板の成形により作成することができるようになり、より一層の原価低減と小型軽量化を得ることができる。しかも、このとき、位置決めのために筒状の部材７、７１を用いているので、固定面積が大きく得られ、この結果、固定時の押し付け力による応力集中が原因で発生する羽根車ケーシングの当たり面のへたりが防げることになり、羽根車ケーシングの薄板化と、それによるコスト低減と軽量化を、さらに図ることができる。
【００４１】
また、この実施例によれば、羽根車ケーシング２、２１が、これらの内側に位置する複数本のスタッドボルト５により、それらの底部２ａ、２１ａで固定されているため、これら底部２ａ、２１ａの剛性が充分に高くされることになり、振動や騒音の低減が得られるという効果がある。
【００４２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
まず図７は、本発明の第２の実施例で、上記第１の実施例における筒状の部材７の断面形状を、円柱形から変えた場合の実施例であり、リターン部４を、吸い込み口の上方(図６の上方)から見た状態を示した図である。なお、その他の構成には変りはない。
羽根車１の周辺から遠心力で送り出された流体は、リターン部４内では、矢印３で示すように高速で流れる。そこで、これが筒状の部材７に当ると流れが阻害され、大きな損失が発生する虞れがある。
そこで、この実施例では、筒状の部材７の断面形状を、矢印３に沿って流線形にしたものである。
【００４３】
従って、この実施例によれば、筒状の部材７が流線形をしているので、流体の流路に存在していても流れを阻害する度合いが小さいので、大きな損失を生じる虞れが無くなり、且つガイドの役割りも得られるので流れが滑らかになるので、さらに損失を減らすことができ、大きな効率改善を得ることができる。
【００４４】
また、流線形は、流体に対抗する面積が同じでも、単なる円形の場合に比して断面積が広くなるので、羽根車ケーシング２への当たり面積が大きくでき、羽根車ケーシング２の当たり面のへたり防止に有効で、且つ、それ自体の強度を増加させ、剛性を高めるのに役立つという効果がある。
【００４５】
次に、図８は、本発明の第３の実施例で、スタッドボルト５に段付きボルトを用い、上記第１の実施例における最終段の位置決め用の筒状の部材７１に代えてこのスタッドボルト５の大径部分５１により、２段目の羽根車ケーシング２１を位置決めするようにしたものであり、その他の構成は、図１などで説明した第１の実施例と同じである。
この大径部分５１は切削加工されるので、寸法精度の保持は容易であり、従って、この第３の実施例によっても、容易に組立精度が上げられ、それによるフアン効率の向上が充分に得られることになる。
そして、この実施例によれば、筒状の部材７１が不要になるので、部品点数が削減でき、従って、作業性を改善できる。
【００４６】
また、図９は、本発明の第４の実施例で、同じく上記第１の実施例における最終段の位置決め用の筒状の部材７１に代えて、予めエンドブラケット６に２段目の羽根車ケーシング２１位置決め用の筒状突出部６１を形成させておくようにしたものであり、その他の構成には変りはない。
【００４７】
このエンドブラケット６の筒状突出部６１は、スタッドボルト５の植え込み座を兼ねており、その端面は切削加工されるので、寸法精度の保持は容易であり、従って、この第４の実施例によっても、容易に組立精度が上げられ、それによるポンプ効率の向上が充分に得られることになり、筒状の部材７１が不要になるので、部品点数が削減でき、従って、作業性を改善できる。
【００４８】
また、この第４の実施例では、エンドブラケット６がダイキャストで作られていることを利用し、筒状突出部６１の断面形状を、図１０に示すように、矢印３で示す流体の流れに沿った流線形にしてある。
従って、この第４の実施例によれば、筒状突出部６１が流体の流路に存在していても、流れを阻害する虞れが無くなり、且つガイドの役割りも得られるので、流れが滑らかになり、この結果、図７で説明した第２の実施例におけるリターン部４の吸込側の場合と同様に、さらに損失を減らすことができ、大きな効率改善を得ることができる。
【００４９】
また、流線形は、流体の流れに対抗する面積が同じでも、単なる円形の場合に比して断面積が広くなるので、これも図７で説明した第２の実施例の場合と同様に、羽根車ケーシング２１への当たり面積が大きくでき、その面でのへたり防止に有効で、且つ、それ自体の強度を増加させ、剛性を高めるのに役立つという効果が得られる。
【００５０】
次に、図１１は、本発明の第５の実施例で、第４の実施例における筒状突出部６１(図９)をエンドブラケット６の外周側に移し、図１２に示すように、羽根車ケーシング２１の円筒部２１ｂを嵌合させるため、エンドブラケット６に予め形成してある嵌合部６ｂと一体に形成した膨出部６ｃを設けたものであり、その他の構成は、図９に示した第４の実施例と同じである。
【００５１】
そして、この実施例では、エンドブラケット６の嵌合部６ｂが、図１２に示すように、その全周に渡って膨出部６ｃと同じ高さ(図１１において)になるように作られており、この嵌合部６ｂにより、全周に渡って位置決め機能が得られるようになっている。
スタッドボルト５の植え込み孔となる部分、すなわち膨出部６ｃは、図１２に示すように、嵌合部６ｂの内側に耳状に形成してある。
一方、筒状の部材７については、図１３に示すように、その断面形状を、リターン部４の外周から突出した耳状にしてある。
【００５２】
上記した第４の実施例の場合、嵌合部６ｂと筒状突出部６１の加工を個別に行なう必要が有り、工数が多く掛かるが、この第５の実施例では、嵌合部６ｂと膨出部６ｃが同じ高さなので、切削加工が一度で済むことになり、工数を減らすことができる。
さらに、この実施例では、スタッドボルト５と、膨出部６ｃの位置が羽根車１２の出口から遠ざかったことにより、流動損失の低減と、騒音の低減とを得ることができる。
【００５３】
ところで、図１から明らかなように、本発明の実施例によれば、エンドブラケット６の吐出口６ａから、矢印３で示すように、流体(空気)が噴出されてくるようになっており、この流体は、電動機８の外周面に沿って流れて行くようになっている。
従って、この実施例によれば、この流体の流れによる電動機８の冷却効果が得られることになり、この結果、電動機８の小型化と軽量化が得られるという効果が期待できることになる。
なお、このとき、吐出口６ａから噴出されてくる空気を電動機８の外周面に充分に沿って流れるように、適当なカバーを設けたり、冷却フィンを設けたりしても良く、これらによれば、さらに大きな冷却作用を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下に列挙する効果が得られる。
▲１▼ 羽根車ケーシングの形状精度による影響を受けないので、軸方向の集積公差を低く抑えることができ、且つ、各部分がスタッドボルトによりエンドブラケット端面から直接位置決めされているので、径方向の組立精度の悪化も抑えられ、軸孔部と軸の隙間が小さくでき、従って、漏れ流れの低減による送風機性能の改善を充分に得ることができる。
【００５５】
▲２▼ エンドブラケットから延びるスタッドボルトを用いているので、リターン部は羽根車ケーシングの内部で別個に固定されることになり、従って、羽根車ケーシングを板材のプレス加工品などによる薄肉ケーシング構成にしても、羽根車ケーシングの固定と、リターン部の固定が確実に行える。また、薄肉ケーシングが採用できることにより、原価低減と小型軽量化が得られる。
【００５６】
▲３▼ 羽根車ケーシングの取付に必要な固定力は、スタッドボルトが受け持つので、ケーシング材質のへたりが少なく、さらにケーシングの内部固定なので小形化が図れる。
▲４▼ 外部外周側で固定した場合に比して羽根車ケーシングの剛性が高まり、振動しにくい構造が得られ、さらに羽根車ケーシングの取り外しが容易になり、メンテナンス性を考慮した、小形軽量な構造が得られる。
【００５７】
また、同一スタッドボルトによる固定なので、作業工数が少なく、組立時は上記スタッドボルトを予め立てておいて、組立作業を行う組立工程となるので、組立の作業性は良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動遠心送風機の第１の実施例を示す一部断面による側面図である。
【図２】従来技術による電動遠心送風機の一例を示す一部断面による側面図である。
【図３】従来技術による電動遠心送風機の他の一例を示す一部断面図である。
【図４】遠心送風機の漏れを説明するための一部断面図である。
【図５】本発明の一実施例に使用するリターン部の斜視図である。
【図６】本発明による電動遠心送風機の第１の実施例を示す分解斜視図である。
【図７】本発明による電動遠心送風機の第２の実施例におけるリターン部の一部を示す拡大図である。
【図８】本発明による電動遠心送風機の第３の実施例を示す一部断面図である。
【図９】本発明による電動遠心送風機の第４の実施例を示す一部断面図である。
【図１０】本発明による電動遠心送風機の第４の実施例におけるエンドブラケットの一部を示す拡大図である。
【図１１】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例を示す一部断面図である。
【図１２】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例におけるエンドブラケットの一部を示す拡大図である。
【図１３】本発明による電動遠心送風機の第５の実施例におけるリターン部の一部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１、１１ 羽根車
２、２１ 羽根車ケーシング
３ 流体の流れを示す矢印
４ リターン部
５ スタッドボルト
６ エンドブラケット
７、７１ 筒状の部材
８ 電動機
Claims (2)
- それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、
上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、
上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、
上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、
上記筒状の部材が、上記羽根車ケーシング内に配置されているリターン部材の一部で形成されていることを特徴とする電動遠心送風機。 - それぞれ羽根車を内包した少なくと２個の羽根車ケーシングを備え、これら少なくとも２個の羽根車ケーシングを順次重ね合わせて電動機のエンドブラケットに取付けた多段式の電動遠心送風機において、
上記エンドブラケットの電動機とは反対側の面から該電動機の回転軸と平行に延び、上記羽根車の外周側で上記羽根車ケーシングの底部を貫通する少なくとも２本のスタッドボルトを設け、
上記エンドブラケットに対する上記羽根車ケーシングの取付けが、上記少なくとも２本のスタッドボルトで行なわれ、
上記羽根車ケーシングの上記エンドブラケットに対する上記回転軸方向での位置決めが、上記スタッドボルトに挿通された筒状の部材で与えられ、
上記筒状の部材の内、上記エンドブラケットと上記羽根車ケーシングの間に配置されている部材が、該エンドブラケットと一体に形成されていることを特徴とする電動遠心送風機。
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