JP4358965B2 - 遠心型羽根車および空気清浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、後ろ向き羽根を備えた遠心型羽根車に係り、特に羽根車の高効率化及び、大風量、低騒音の空気清浄装置、空調機器、送風及び換気用ファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、後ろ向き羽根の遠心型羽根車は、例えば、特開平６−２５７５９５号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の後ろ向き羽根の遠心型羽根車において、処理風量を増加させる目的で、羽根角度を増分すると、羽根入り口で羽根圧力面に流入気流が衝突し、騒音が大きくなる傾向がある。また、羽根出口気流の旋回部分が増加し、羽根効率が低下するという現象が生じることになる。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、ほぼ同一の羽根外径としたとき、羽根効率を低下せず、処理風量を増加させることができる後ろ向き羽根を備えた遠心型羽根車並びに空気洗浄装置やファンの室外機などを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、モータ軸に連結した心板と、この心板に対向して設けた側板とを備え、さらに前記心板と前記側板の間に、反回転方向側に傾斜している後ろ向き羽根を円周方向に間隔を置いて設けた遠心型羽根車において、前記側板の外周から羽根の長さの１／２程度〜１／（３．５）程度の位置で、前記後ろ向き羽根を折り曲げて出口部分を羽根回転方向側に傾斜させ、前記出口部分の前記側板の外周の接線方向に対する出口角度を４０度程度〜６０度程度とし、後ろ向き羽根の入り口部分を翼型にしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記遠心型羽根車を備えたことを特徴とする空気清浄装置である。また、本発明は、前記遠心型羽根車を備え、該遠心型羽根車の出口側の本体ケースに静圧回収ベーンを取付けたことを特徴とする空気清浄装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本発明に係る後ろ向き羽根を備えた遠心型羽根車を示す斜視図である。
［第１実施の形態］
本発明に係る遠心型羽根車の第１実施の形態について、図２および図３を用いて説明する。図２は、図1に示す遠心型羽根車の第1の実施の形態を示す上面図、図３は、本発明に係る遠心型羽根車の第１実施の形態における後ろ向き羽根を示す斜視図である。
本発明に係る遠心型羽根車は、例えば図７に示すモータ１０のモータ軸に連結され、金属平板の素材から例えばモータ１０が設置できるように張り出し成形されて形成された心板１と、この心板１に対向して設けられ、金属平板の素材から側板開口部２ａを有するように成形されて形成された側板２とを備え、上記心板１と側板２の間に、円周方向に一定の間隔を置いて反回転方向に傾斜している、図3に示すように、例えば金属平板の素材を圧力面を平面或いはなだらかな凸面で成形して形成された後ろ向き羽根３を複数枚設けて構成する。そして、これら心板１と側板２と複数枚の羽根３との間には空気流路が形成される。このように構成された遠心型羽根車を回転させることにより、側板開口部２ａから流入した空気流が後ろ向き羽根３の羽根圧力面１１で押し出されて処理風量を得ることができる。
本発明に係る第１実施の形態では、上記後ろ向き羽根３において、背圧面を延長した面と側板２の外周の交点８ａから羽根の長さ（側板２の外周から内周までの鎖線部分の長さ）Ｌの１／２程度〜１／（３．５）程度の位置８ｂで、羽根回転方向に折り曲げ形状にして、交点４ａにおける側板２の接線方向に対する羽根の出口角度６を４０度程度〜６０度程度に傾斜させたものである。
【０００９】
ところで、図９に示す従来の後ろ向き羽根３’を有する遠心型羽根車において、処理風量を増加させるには、羽根入り口角度７と羽根出口角度６を大きくすれば良い。しかし、羽根入り口部分５の形状は主に羽根車の騒音と関係し、羽根入り口角度７を増分すると、羽根入り口部分５における気流の流入速度の相対流入速度成分(Ｗ₁)１７が増加し、次に示す（数１）の関係式に示されるように騒音（ＳＬ）が大きくなる傾向がある。
【００１０】
ＳＬ∝ＬＯＧ₁₀×Ｗ₁ ⁶ （数１）
また、羽根の出口の形状は、主に羽根車の効率に関係し、羽根出口角度６を増分すると、羽根の出口における気流の流出速度の流出速度の損失分（動圧分）である旋回流出速度成分１６も増加する。これにより遠心型羽根車の全圧力における動圧分の割合が増え、効率が低下するという現象が生じることになる。
しかしながら、上記第1の実施の形態によれば、後ろ向き羽根３の背圧面を延長させた面と側板２の外周との交点８ａから羽根の長さＬの１／２程度から１／（３．５）程度の位置８ｂで羽根回転方向側に折り曲げ、羽根３ａの出口部分４の側板２の外周の接線方向に対する出口角度６を４０度程度から６０度程度とすることで、遠心型羽根車の効率を低下させずに処理風量を増加させることが可能となる。
【００１１】
ところで、後ろ向き羽根３において、圧力面１１の気流の状態を見ると、流速が入り口で急激に上がり、後ろ向き羽根３の凸面の頂点付近（ほぼ羽根の長さＬの１／２付近）より、徐々に減速していく関係で、羽根の出口角度６を増大させる位置８ｂが先端８ａよりあまり離れると、流速が急減速することになり、騒音に影響することから、交点８ａから位置８ｂまでの長さを羽根の長さＬの１／２〜１／（３．５）程度とした。また、羽根３の出口部分４における出口角度６が６０度程度以上では、羽根３の出口部分４における気流の流出速度の流出速度の損失分（動圧分）である旋回流出速度成分１６が増加し、効率が低下することになるため、出口角度６を６０度程度以下にした。
【００１２】
図４には、本発明に係る遠心型羽根車（出口角度４０度、および６０度）と図９に示す従来の遠心型羽根車（出口角度２９度）とを、風量−静圧特性、風量−効率特性で比較した線図を示す。
図４から明らかなように、本発明に係る遠心型羽根車によれば、後ろ向き羽根３において羽根の長さＬの１／２〜１／３程度の位置８ｂで、羽根回転方向側に折り曲げ、その出口部分４の出口角度６を４０度程度〜６０度程度の範囲にしたことにより、従来に比べて、遠心型羽根車の効率を維持しつつ、処理風量を増加させることができる。
【００１３】
さらに、本発明の遠心型羽根車によれば、多くの風量が得られるため、従来の遠心型羽根車に対して同一風量で比較した場合、回転数を低く設定することができ、遠心型羽根車の低騒音化に貢献することができる。
【００１４】
［第２実施の形態］
次に、本発明に係る遠心型羽根車の第２実施の形態について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、図1に示す遠心型羽根車の第２の実施の形態を示す上面図、図６は、本発明に係る遠心型羽根車の第２実施の形態における後ろ向き羽根を示す斜視図である。
本第２実施の形態は、第１の実施の形態の後ろ向き羽根３において、羽根の入り口部分５の羽根先端形状を例えば金属平板素材を折り曲げ成形することにより翼型に形成したものである。このように、羽根３の入り口部分５において、背面側を翼型にすることにより、側板開口部２ａより流入してくる空気流が剥離を起こさずに遠心型羽根車の空気流路へ進入させることができる。
この結果、空気流の剥離による騒音発生の防止を図ることができ、さらに第１の実施の形態による低騒音化を図った遠心型羽根車を実現させることができる。
【００１５】
［第３実施の形態］
次に、本発明に係る遠心型羽根車の第１および第２の実施の形態を備えた空気清浄装置についての第３の実施の形態について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、第３実施の形態である空気清浄装置の構造断面図を示す図、図８は、図７の縦断面図である。
この第３実施の形態の空気清浄装置は、空気流を発生させる第１実施の形態あるいは第２実施の形態の遠心型羽根車９と、この遠心型羽根車９を回転させるモ−タ１０と、これら遠心型羽根車９およびモ−タ１０を固定するモ−タベ−ス１２と、これらを格納する本体ケ−ス１４と、遠心型羽根車９から吹き出された空気流を清浄化するフィルタ１５とから構成される。さらに、本体ケ−ス１４の上面には、吸い込み空気流を整流にするベルマウス８を備えている。
【００１６】
さらに、上記空気清浄装置には、先端を曲面形状に施した静圧回収ベ−ン１３をモ−タベ−ス１２と本体ケ−ス１４との間に垂直に、且つ遠心型羽根車９の外周より一定の間隔に配置する。この静圧回収ベ-ン１３を設けることにより、遠心型羽根車９の羽根の出口４における気流の流出速度の損失分（動圧分）である旋回流出速度成分１６からなる旋回気流１８を静圧回復べ−ン１３で妨げることにより静圧を回収することができる。これにより、空気洗浄装置において、処理風量を増加させることが可能となり、遠心型羽根車９の効率向上を実現することが可能となる。
なお、上記第１及び第２の実施の形態の遠心型羽根車をファンの室外機等に適用することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、羽根効率を低下せず、処理風量を増加させる後ろ向き羽根を備えた遠心型羽根車を実現することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、空気洗浄装置としても、遠心型羽根車の効率向上を図って風量を増加させることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠心型羽根車の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す遠心型羽根車の第１の実施の形態を示す略示上面図である。
【図３】本発明に係る遠心型羽根車の第１実施の形態における後ろ向き羽根を示す略示斜視図である。
【図４】本発明に係る遠心型羽根車と図９に示す従来の遠心型羽根車とを、風量−静圧特性、風量−効率特性で比較した線図である。
【図５】図１に示す遠心型羽根車の第２の実施の形態を示す略示上面図である。
【図６】本発明に係る遠心型羽根車の第２実施の形態における後ろ向き羽根を示す略示斜視図である。
【図７】本発明の第３実施の形態である空気清浄装置の構造断面図を示す断面構造図である。
【図８】図７の縦断面構造図である。
【図９】従来の後ろ向き羽根を備えた遠心型羽根車を示す図である。
【符号の説明】
１…心板、２…側板、２ａ…側板開口部、３…後ろ向き羽根、４…羽根の出口部分、５…羽根の入り口部分、６…羽根出口角度、７…羽根入り口角度、８…ベルマウス、９…遠心型羽根車、１０…モータ、１１…羽根圧力面、１２…モ−タベ−ス、１３…静圧回収ベーン、１４…本体ケース、１５…フィルタ、１６…旋回流出速度成分、１７…相対流入速度成分、１８…旋回気流。

Claims (3)

1. モータ軸に連結した心板と、この心板に対向して設けた側板とを備え、さらに前記心板と前記側板の間に、反回転方向側に傾斜している後ろ向き羽根を円周方向に間隔を置いて設けた遠心型羽根車において、
   前記側板の外周から羽根の長さの１／２程度〜１／（３．５）程度の位置で、前記後ろ向き羽根を折り曲げて出口部分を羽根回転方向側に傾斜させ、前記出口部分の前記側板の外周の接線方向に対する出口角度を４０度程度〜６０度程度とし、
   後ろ向き羽根の入り口部分を翼型にしたことを特徴とする遠心型羽根車。
2. 請求項１項記載の遠心型羽根車を備えたことを特徴とする空気清浄装置。
3. 請求項１記載の遠心型羽根車を備え、該遠心型羽根車の出口側の本体ケースに静圧回収ベーンを取付けたことを特徴とする空気清浄装置。

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