JP4665472B2

JP4665472B2 - 送風機

Info

Publication number: JP4665472B2
Application number: JP2004281822A
Authority: JP
Inventors: 篤長田; 和郎荻野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP2006097488A

Description

本発明は、換気扇等に使用される、送風機に関する。

従来、この種の送風機は、高静圧の条件で使用する際に、羽根径より小さいオリフィスを羽根上流側に設置し、遠心力の効果を利用していた。また、製造コストを押さえる為に、羽根車吸込み側の側板を取付けずに成型が容易な形状にすることがあった（例えば、特許文献１参照）。

以下その送風機について、図７の側断面図、図８の上面図を参照しながら説明する。図７、図８のように、内部に原動機１０１により駆動される主板１０２に取付けられた羽根１０３を有し、外周には筒状のフレーム１０４と、室内側開口１０５には吸い込み口を形成する羽根径よりも径の小さいオリフィス１０６が設けられていた。なお、羽根１０３には成型を容易にする為に主板１０２に切込みが設けられ、主板１０２と対向する羽根先端位置１０７に側板が取付けられていない。
特開平７-１９０４９３号公報（図１、図２）

このような従来の送風機では、流入する流れと羽根車と共に旋回する流れの間で乱れを生じることがある。特に、オリフィスを有する場合には、羽根車周りのオリフィス内側では軸方向成分の大きい流れ、オリフィス外側では周方向成分の大きい流れが形成され、これらの流れのオリフィス下流付近での混合の際、特に負圧面側で大きな剥離や乱れを生じる可能性があり、送風性能低下や騒音増大を招く。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、流入流れと旋回流れの混合時の剥離や乱れを抑制することができ、送風性能向上や騒音低減を可能とする送風機を提供することを目的としている。

本発明の送風装置は、羽根車と羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、羽根面上に１つ、または２つ以上の細長の突起を備え、突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の羽根負圧面上に有し、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも一つの全区間の突起半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置の一定であることを特徴としたものである。

この手段により、細長く流れに大きく逆らわないように配置された突起が、羽根面上の流れを整流し、大きな剥離や乱れを抑制することで、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、主に剥離や乱れを生じやすい負圧面上において、突起が剥離や乱れを抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、混合流れによる乱れが起こりやすいオリフィス後流の位置一定区間に突起を配置するので、乱れを原因とした送風性能低下や騒音上昇を大きく抑制する効果が得られる。また他の手段は、羽根車と前記羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、前記羽根車の羽根面上に１つ、または２つ以上の細長の突起を備え、前記突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の負圧面上に有し、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも一つの前記突起上流部の半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置である区間を有し、突起下流部では流れに沿うように前記突起上流部区間より前記羽根車外側に広がる区間を有することを特徴としたものである。この手段により、細長く流れに大きく逆らわないように配置された突起が、羽根面上の流れを整流し、大きな剥離や乱れを抑制することで、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、主に剥離や乱れを生じやすい負圧面上において、突起が剥離や乱れを抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、オリフィス下流側端部とほぼ同位置である区間ではオリフィス後流位置一定区間に突起を配置するので、乱れを原因とした送風性能低下や騒音上昇を大きく抑制する効果が得られ、かつ突起下流部では突起後流を大きく乱さないように流れに沿わせるため、突起後端で損失無く主流に導くことができる。

また他の手段は、突起のうち少なくとも１つの突起高さが、翼弦長の５％以上である十分な高さを持ち、かつオリフィスなどの送風路に接触しないことを特徴としたものである。

この手段により、翼面上の整流効果を高さ方向にいっそう大きくすることが出来、送風性能向上や騒音低減が可能となる。

また他の手段は、突起のうち少なくとも１つの羽根面からの突起高さが一定で無いことを特徴としたものである。

この手段により、面高さ方向に効率的に整流することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。

また他の手段は、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも１つの突起上端とオリフィス下流側端部との軸方向距離が、羽根径の１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間でほぼ一定であることを特徴としたものである。

この手段により、突起上流側の開始軸方向位置がオリフィス付近となり、オリフィス後流の乱れの整流ができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。

また他の手段は、負圧面側突起の少なくとも１つの突起上流部に、突起上端とオリフィス下流側端部との軸方向距離が、羽根径の１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間で一定の区間を有し、突起下流部は徐々に高さを低くして羽根面に接続されることを特徴としたものである。

この手段により、突起上流部の一定区間においては、オリフィスの影響を受けた流れと主流との合流に向けての緩和区間となり、突起下流部高さを徐々に低くすることにより大きな剥離を抑制したり乱れや渦を突起に付着させ下流へ滑らかに排出したりすることとなり、翼間での渦による損失や次の羽根への乱れの衝突を抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。

また他の手段は、主板に対向する羽根上流側端部に側板を有する羽根車において、側板が突起と接しないように隙間を設けたことを特徴としたものである。

この手段により、側板で強度の維持や漏れ流れを抑えつつ、突起の内側外側それぞれに向かう流れを側板が妨げないようにし、突起を有効的に働かせて送風性能の向上ができる。

また他の手段は、羽根車が、側板を有しないことを特徴としたものである。

この手段により、吸込みケース裏側の静圧面から負圧面への漏れ流れを積極的に突起周辺に導き、突起を有効的に働かせて送風性能の向上ができる。

また他の手段は突起側面に突起高さ以下の凸凹を有することを特徴としたものである。

この手段により、突起を伝わって突起後縁で混合される軸方向と周方向の流れの速度差による乱れを緩和し、また突起近傍での剥離も抑制することとなり、翼後端での騒音発生を抑えることができる。

また他の手段は、突起後端付近形状が突起厚み方向に鋭く尖っていることを特徴としたものものである。

この手段により、突起後端部における突起内外それぞれの流れの合流を滑らかにし、突起後流での乱れを抑制し騒音発生を抑えることができる。

また他の手段は、突起後端付近形状が高さ方向に波状、またはギザギザ形状を有することを特徴としたものである。

また他の手段は、突起が羽根車軸に対して平行の一定断面、または先細りとなっていることを特徴としたものである。

この手段により、吸込み側からの投影図と吹出し側からの投影図ともに影ができることが無いために、成型を容易にすることができ、製造コストを抑えることができる。

また他の手段は、突起を有する羽根が、後ろ向き羽根であることを特徴としたものである。

この手段により、一般的に前向き羽根よりも複雑な羽根形状を持つ後ろ向き羽根突起を設けることにより、高送風性能、低騒音に関して大きな効果を得られる。

本発明によれば、送風機内部の剥離や乱れを抑制し、高送風性能、低騒音の送風機を提供できる。

また、成型が容易でありながら送風性能向上のできる、高性能低製造コストの送風機を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、羽根車と前記羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、前記羽根面上に１つ、または２つ以上の整流手段である細長の突起を備え、前記突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の負圧面上に有し、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも一つの全区間の前記突起半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置の一定であることを特徴としたものであり、細長く流れに逆らわないよう配置された突起が、羽根面上の流れを整流し、大きな剥離や乱れを抑制することがで、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、主に剥離や乱れを生じやすい負圧面上において、突起が剥離や乱れを抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、混合流れによる乱れが起こりやすいオリフィス後流の位置一定区間に突起を配置するので、乱れを原因とした送風性能低下や騒音上昇を大きく抑制する効果が得られる。

また、請求項２記載の発明は、羽根車と前記羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、前記羽根車の羽根面上に１つ、または２つ以上の細長の突起を備え、前記突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の負圧面上に有し、負圧面側突起の少なくとも一つの突起上流部の半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置である区間を有し、突起下流部では流れに沿うように前記突起上流部区間より羽根車外側に広がる区間を有することを特徴としたものである。オリフィス下流側端部とほぼ同位置である区間ではオリフィス後流位置一定区間に突起を配置するので、乱れを原因とした送風性能低下や騒音上昇を大きく抑制する効果が得られ、かつ突起下流部では突起後流を大きく乱さないように流れに沿わせることが可能なため、突起後端で損失無く主流に導くことができる。

また、請求項６記載の発明は、負圧面側突起の少なくとも１つの突起上流部に、前記突起上端とオリフィス下流側端部との軸方向距離が、羽根径の１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間で一定の区間を有し、突起下流部は徐々に高さを低くして羽根面に接続されることを特徴としたものである。突起上流部の一定区間においては、オリフィスの影響を受けた流れと主流との合流に向けての緩和区間となり、突起下流部高さを徐々に低くすることにより突起下流側端部での大きな剥離を抑制したり、乱れや渦を突起に付着させ下流へ滑らかに排出したりでき、翼間での渦による損失や次の羽根への乱れの衝突を抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。

また、請求項１０記載の発明は、突起が羽根車軸に対して平行の一定断面、または先細りとなっていることを特徴としたものであり、吸込み側からの投影図と吹出し側からの投影図ともに影ができることが無いために、成型を容易にすることができ、製造コストを抑えることができる。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１の斜視図、図２は同上面図であって、オリフィス１０６（手前半分の描写は省略）と主板１０２に取付けられた羽根先端位置１０７に側板を持たない後ろ向き羽根１０３を有し、１つの突起Ａ１が羽根１０３の負圧面２上に備えられた構成となっている。突起Ａ１は、羽根の補強の為に備えられる突起などとは異なる翼弦長の５％以上の高さ３であり、突起上端４は突起上流部にオリフィス１０６の後流端から下流軸方向に１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間が設けられ、突起後流部は徐々に高さ低くして羽根１０３に接続されている。また、突起Ａ１の半径方向位置は、オリフィス後流に影響を与えるように突起上流部がオリフィス下流側端部位置５と同位置であり、突起後流部は流れに沿うように外側に広がる上面形状８となっている。さらに突起Ａ１は、上面図において死角となる影ができないように、外郭が羽根車軸６に対して平行、かつ上流方向に先細りとした構成となっている。

上記構成において、オリフィス１０６内側より軸方向に流入する流れが、オリフィス１０６下流において羽根１０３と共に回転する流れに偏向、または混合されるが、この偏向・混合時に特に負圧面２で剥離や乱れを生じる。このとき、オリフィス１０６近傍を突起上流側端点とした突起Ａ１を設け、オリフィスとの距離が近い突起上流部の一定区間においては突起後端での滑らかな合流の向けての緩和区間とし、突起後流部は高さを徐々に低くすることにより乱れや渦を突起に付着させ下流へ滑らかに排出することとなり、翼間での渦による損失や次の羽根への乱れの衝突を抑制することができ、送風性能向上や騒音低減が可能となる。また、羽根１０３は側板を持たないが、オリフィスと羽根先端位置１０７の間に流れを作るため有効に突起周辺に流れを導くことができ、さらなる騒音低減が可能となる。

なお、実施の形態１では、負圧面２上に１つの突起であるが、整流の補助として、正圧面負圧面上にそれぞれ増やしてもよい。また、突起Ａ１開始半径位置がオリフィス下流側端部と同一であるが、全く同一でなくてもよく、この時突起Ａ１上端とオリフィス１０６下流側端部との軸方向距離は−１０％以内の重なる構造でも、後流に影響を及ぼすオリフィス１０６近傍であればほぼ同様の効果が得られる。さらに、突起１は、成型を考慮して外郭が羽根車軸に対して平行であるが、考慮しない場合には平行でなくてもよく、突起形状の自由度が広がり、流れに最適な突起を構成できる。

（実施の形態２）
図３は実施の形態２の斜視図であって、オリフィス１０６と主板１０２に取付けられた、側板９を持つ後ろ向き羽根１０３を有し、１つの突起Ｂ１０が羽根１０３の負圧面２上に備えられた構成となっている。突起Ｂ１０は、翼弦長の５％以上の高さであり、突起上端３は羽根１０３からの高さ１１を一定に保ち、後端部は軸と平行に羽根１０３に接続され、突起Ｂ１０上面拡大図である図４のように突起後端１２は後流に向かって鋭く尖っている。また、突起Ｂ１０の半径方向位置は、突起上流側端部から下流側端部までオリフィス下流側端部位置５と同位置であり、外郭が羽根車軸６に対して平行、かつ上流方向に先細りとした構成となり、この突起Ｂ１０は側板９と接触する部分を持たない。

上記構成において、オリフィス１０６内側より軸方向に流入する流れが、オリフィス１０６下流において羽根１０３と共に回転する流れに偏向、または混合されるが、この偏向・混合時に特に負圧面２で剥離や乱れを突起Ｂ１０が抑制する。突起を複雑な形状にすることが困難な場合は、突起Ｂ１０の様に高さを一定の帯状にしたり半径位置を一定にしたりなどの簡易形状とすることで剥離や乱れの抑制効果と製造のしやすさの両立が得られる。また、突起後端１２の尖った形状は突起内外の流れの下流での合流の際の乱れを緩和する。さらに、強度不足、オリフィス近傍からの圧力漏れなどを防ぐ場合に側板９を設けるが、突起Ｂ１０との間に隙間を設けて流路を確保し、突起突起周辺に流れを導くことにより、効果的に剥離や乱れの抑制が可能となる。

（実施の形態３）
図５は実施の形態３の斜視図であって、主板１０２に取付けられた後ろ向き羽根１０３とオリフィス１０６を有し、羽根１０３上での剥離防止や後流での乱れの緩和を目的とした凸凹形状の側面である突起Ｃ１３と、突起後流の乱れの抑制を目的とした突起後端１２の形状が高さ方向にギザギザ形状である突起Ｄ１４とを負圧面２上に備え、さらに羽根面からの高さが一定である突起Ｅ１５を正圧面７に備えた構成となっている。突起Ｃ１３と突起Ｅ１５は後端部が軸と平行に羽根１０３に接続されているが、突起Ｄ１４は負圧面２と垂直に接続されている。

上記構成において、各突起は羽根１０３上での整流効果を有するが、突起Ｃ１３の凸凹形状の側面は突起を伝わって後縁で混合される軸方向と周方向の流れの速度差による乱れを緩和したり、突起近傍での剥離を抑制し翼後端での騒音発生を抑えたりすることができる。また、突起Ｄ１４後端をギザギザ形状にすることにより、突起後端部における突起内外それぞれの流れの合流を滑らかにし、翼後端での騒音発生を抑えることが、一層の低騒音化が可能となる。

（参考の形態１）
図６は参考の形態１の斜視図であって、オリフィス１０６と主板１０２に取付けられた前向き羽根１６を有し、１つの突起Ｆ１７が羽根１６の負圧面２上に備えられた構成となっている。突起Ｆ１７は、翼弦長の５％以上の高さであり、突起上流部４は羽根１６からの高さを一定に保ち、突起下流部は羽根と垂直に羽根１６に接続されている。また、突起Ｆ１７の半径方向位置は、前端をオリフィス下流側端部位置５と同位置として、上流側端部より流れに沿うように外側に広がる形状となっている。

上記構成により前向き羽根においても、突起Ｆ１７により羽根１６上での整流が可能となり、とくに前端の半径方向位置をオリフィスと同位置とすることにより、負圧面２での剥離や乱れを抑制することができる。

なお、参考の形態１では突起Ｆ１７は羽根１６からの高さが一定であるが、高さを変化させてもよく、また、Ｆ１７外側に広がる形状のため軸に平行ではないが、平行であってもよい。

本発明にかかる送風機は、送風機内部の剥離や乱れを抑制し、高送風性能、低騒音、かつ成型も容易にでき低コストとなる特徴を有し、換気扇等に使用される送風機として有用である。

本発明の実施の形態１の斜視図同上上面図本発明の実施の形態２の斜視図突起Ｂ上面拡大図本発明の実施の形態３の斜視図本発明の参考の形態１の斜視図従来の送風装置を示す断面図同上上面図

符号の説明

１突起Ａ
２負圧面
３突起Ａ高さ
４突起上端位置
５オリフィス下流側端部位置
６羽根車軸
７正圧面
８突起Ａ上面形状
９側板
１０突起Ｂ
１１突起Ｂ高さ
１２突起後端
１３突起Ｃ
１４突起Ｄ
１５突起Ｅ
１６前向き羽根
１７突起Ｆ
１０１原動機
１０２主板
１０３後ろ向き羽根
１０４フレーム
１０５室内側開口
１０６オリフィス
１０７羽根先端位置

Claims

羽根車と前記羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、前記羽根車の羽根面上に１つ、または２つ以上の細長の突起を備え、前記突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の負圧面上に有し、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも一つの全区間の前記突起半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置の一定であることを特徴とした送風機。
羽根車と前記羽根車の羽根径より小さい径であるオリフィスを備え、前記羽根車の羽根面上に１つ、または２つ以上の細長の突起を備え、前記突起のうち少なくとも１つを羽根車の羽根の負圧面上に有し、羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも一つの前記突起上流部の半径方向位置が、オリフィス後流上にあるようにオリフィス下流側端部とほぼ同位置である区間を有し、突起下流部では流れに沿うように前記突起上流部区間より前記羽根車外側に広がる区間を有することを特徴とした送風機。
突起のうち少なくとも１つの突起高さが翼弦長の５％以上かつオリフィスなどの送風路に接触しないことを特徴とした請求項１または２に記載の送風機。
突起のうち少なくとも１つの羽根面からの突起高さが一定で無いことを特徴とした請求項１から３いずれかに記載の送風機。
羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも１つの前記突起上端とオリフィス下流側端部との軸方向距離が、羽根径の１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間でほぼ一定であることを特徴とした請求項１から４いずれかに記載の送風機。
羽根車の羽根の負圧面側突起の少なくとも１つの前記突起上流部に、前記突起上端とオリフィス下流側端部との軸方向距離が羽根径の１０％以内の回転時に接触しない程度の隙間で一定の区間を有し、突起下流部は徐々に高さを低くして羽根面に接続されることを特徴とした請求項１から４いずれかに記載の送風機。
主板に対向する羽根上流側端部に側板を有する羽根車において、前記側板が突起と接しないように隙間を設けたことを特徴とした請求項１から６いずれかに記載の送風機。
羽根車が、側板を有しないことを特徴とした請求項１から６のいずれかに記載の送風機。
突起側面での剥離、乱れを抑える形状として、突起側面に凸凹を有することを特徴とした請求項１から８のいずれかに記載の送風機。
突起後端形状が、前記突起後流の乱れを小さくするような構造で、突起後端付近形状が突起厚み方向に鋭く尖っていることを特徴とした請求項１から９記載の送風機。
突起後端形状が、前記突起後流の乱れを小さくするような構造で、突起後端付近形状が高さ方向に波状、またはギザギザ形状を有することを特徴とした請求項１から９記載の送風機。
突起が羽根車軸に対して平行の一定断面、または先細りとなっていることを特徴とした、１から１１のいずれかに記載の送風機。
突起を有する羽根が、後ろ向き羽根であることを特徴とした請求項１から１２のいずれかに記載の送風機。