JP5753972B2

JP5753972B2 - 遠心送風機及びそれを用いた消音ボックス付送風機

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Publication number: JP5753972B2
Application number: JP2010263374A
Authority: JP
Inventors: 幸司新崎; 井上　大輔; 大輔井上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: JP2012112339A; CN103228929B; CN103228929A; WO2012070187A1; US9587642B2; US20130243585A1

Description

本発明は、換気送風機器などに使用される遠心送風機に関する。

羽根車の回転によって空気を送り出す送風機においては、空気中に漂っている埃などが羽根車のブレードに接触・付着することがある。特に、シロッコファンなどにおいては、ブレードとブレードとの間が狭く、埃などが付着・堆積することによって性能が低下してしまうという課題があった。

（従来例１）
この課題に対し、吸着ネットを羽根車の気流前方に配置して羽根車に接触する埃を少なくするとともに、定期的に羽根車を逆回転して埃をはがす紡機に組み込まれた遠心送風機が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、その従来例について図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、ダクト１０１の吸込気流１０２側に吸着ネット１０３を配置し、ダクト１０１の内部の羽根車１０４を覆う案内板１０５の吹き出し側に吹き出し出口１０６を形成している。羽根車１０４を正回転方向１０７で運転すると、大きな埃１０８は吸着ネット１０３で取り除かれるが、吸着ネット１０３で取り除くことができない小さな埃１０９は羽根車１０４に堆積する。堆積した小さな埃１０９が所定の量まで堆積した後に、羽根車１０４を逆回転方向１１０に運転し、羽根車１０４のブレード１１１への衝突気流を変化させて堆積させた小さな埃１０９を剥がす構造となっている。

（従来例２）
また、他には、羽根車を通常運転後に一定時間の間だけ回転速度を速くして堆積した油を剥がすレンジのフードに組み込まれた遠心送風機が知られている。（例えば特許文献２参照）。

以下、その従来例について図８を参照しながら説明する。

図８に示すように、フード本体２０１の吸気側通気路２０２に浄化部２０３を配置し、フード本体２０１の内部の羽根車２０４を覆うファンケース２０５の吹き出し側に排出口２０６を形成している。羽根車２０４を通常運転で運転すると、吸気側通気路２０２から吸い込まれた油２０７の一部は浄化部２０３で取り除かれるが、浄化部２０３で取り除くことができなかった一部の油２０８は羽根車２０４に堆積する。油２０８が羽根車２０４に堆積した通常運転後に、羽根車２０４を一定時間の間だけ回転速度を速くし、羽根車２０４のブレード２０９への衝突気流を増速させて堆積した油２０８を剥がす構造となっている。

（従来例３）
また、羽根車に回転ブラシを摺接しながらエアーを吹き付ける軌道車両の天井部に組み込まれた遠心送風機が知られている。（例えば特許文献３参照）。

以下、その従来例について図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、風向フラップ３０１の内部に羽根車３０２を配置し、風向フラップ３０１の一部の開口部を介して回転ブラシ３０３を回転しながら羽根車３０２に摺接し、さらに風向フラップ３０１の一部の開口部を介してエアーノズル３０４から風圧３０５を羽根車に３０２に衝突させる。羽根車３０２の通常運転中に堆積した埃３０６は、清掃運転として羽根車３０２の運転を停止し、回転ブラシ３０３と風圧３０５により埃３０６を剥がす構造となっている。

特開平５−５２３３号公報特開２０００−１８６８３９号公報特開平５−３９８００号公報

しかし、前述した従来例のような遠心送風機では、埃が多い環境で運転する場合、羽根車に埃が堆積しやすく、埃が付着している間は回転がアンバランスになり破損に至る恐れがある。そのため、頻繁にメンテナンスのための逆回転運転、回転速度を上げる運転、あるいは清掃運転を行う必要があるという課題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、遠心送風機の羽根車のブレード入口近傍での気流を増速しながら偏向して、ブレードに付着した埃を吹き飛ばして堆積を抑制することで、遠心送風機を通常の運転としながら、メンテナンスサイクルを長くすることができる埃堆積抑制構造の遠心送風機を提供することを目的とする。

本発明の遠心送風機は、上記目的を達成するために、モータの回転を伝達する回転軸に固定した主板と、中央を開口して羽根吸込口としたリテーニングリングと、前記主板と前記リテーニングリングの間に複数配列したブレードからなる羽根車を備え、ケーシング吸込口を開口したケーシング側板と渦巻状のスクロールと舌部とケーシング吐出口から構成したファンケーシングの内部に前記羽根車を配置した遠心送風機である。そして、前記遠心送風機の前記羽根車の内周の一部を遮蔽する気流増速部材を前記ブレードの気流入口端部の近傍に設け、前記気流増速部材は回転軸方向に伸ばした形状としたものである。

本発明によれば、モータの回転を伝達する回転軸に固定した主板と、中央を開口して羽根吸込口としたリテーニングリングと、前記主板と前記リテーニングリングの間に複数配列したブレードからなる羽根車を備え、ケーシング吸込口を開口したケーシング側板と渦巻状のスクロールと舌部とケーシング吐出口から構成したファンケーシングの内部に前記羽根車を配置した遠心送風機である。そして、前記遠心送風機の前記羽根車の内周の一部を遮蔽する気流増速部材を前記ブレードの気流入口端部の近傍に設け、前記気流増速部材は回転軸方向に伸ばした形状としたことにより、回転軸側からブレードの気流入口端部に向かう方向の気流の一部を気流増速部材にて遮蔽することにより、羽根車の内周において部分的に気流が増速しながら偏向するため、羽根車の回転中に気流増速部材の無い部分でブレードの内面に付着した埃を気流増速部材の正面で気流により吹き飛ばすという作用を有するので、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くするという効果のある遠心送風機を提供することができる。

本発明の実施の形態１の遠心送風機の側面図同遠心送風機の正面図遠心送風機の内部の気流シミュレーション図、（ａ）従来の遠心送風機の気流シミュレーション図、（ｂ）実施の形態１による気流シミュレーション図実施の形態１による遠心送風機の気流増速部材近傍の拡大図埃付着加速試験による羽根車に堆積した埃の重量の比較グラフ実施の形態２による消音ボックス付送風機の側面図従来の紡機に組み込まれた遠心送風機の側面図従来のレンジのフードに組み込まれた遠心送風機の側面図従来の軌道車両の天井部に組み込まれた遠心送風機の側面図

本発明の請求項１記載の遠心送風機は、モータの回転を伝達する回転軸に固定した主板と、中央を開口して羽根吸込口としたリテーニングリングと、前記主板と前記リテーニングリングの間に複数配列したブレードからなる羽根車を備え、ケーシング吸込口を開口したケーシング側板と渦巻状のスクロールと舌部とケーシング吐出口から構成したファンケーシングの内部に前記羽根車を配置した遠心送風機において、前記羽根車の内周の一部を遮蔽する気流増速部材を前記ブレードの気流入口端部の近傍に設け、前記気流増速部材は回転軸方向に伸ばした形状としたものであり、回転軸側から向かう方向の気流の一部を気流増速部材にて遮蔽することにより、羽根車の内周において部分的に気流が増速しながら偏向するため、羽根車の回転中に気流増速部材の無い部分でブレードの内面に付着した埃を気流増速部材の正面で気流により吹き飛ばすという作用を有するので、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができるという効果を奏する。

また、前記気流増速部材は、羽根吸込口から主板に向かって、回転軸方向に伸ばした矩形の板形状とし、その外周側の端部が内周側よりも径方向に対して前記羽根車の回転方向前方になるように設けた構成としたものであり、気流増速部材を羽根吸込口から主板に向かって回転軸方向に伸ばした矩形の板形状としながら、回転方向に前方に傾けることにより、回転軸側から外周方向へ向かう気流の一部を気流増速部材にて遮蔽する部分が、ブレードの長手方向のほぼ全体にあたるようになる。そのため、ブレードの内面に付着した埃全体を気流増速部材の正面で気流により吹き飛ばすので、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができるという効果を奏する。

また、前記気流増速部材の面の外周側の延長面を前記ブレードが通過するとき、この延長面と前記ブレードの気流入口端部と気流出口端部とでできる平面とが一致する構成としたものであり、羽根車内部において気流増速部材により増速しながら偏向する気流の向きが、羽根車のブレードとブレードの間から羽根車外周に向かって通過しやすい方向となるため、ブレードの内面に付着した埃を効率よく吹き飛ばすことができ、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができるという効果を奏する。

また、前記気流増速部材は、前記ファンケーシングに設けた舌部と回転中心を結んだ線よりも回転方向後方で、かつ、気流増速部材の面がケーシング吐出口が形成する面と平行になる位置よりも回転方向前方に設けた構成としたものである。舌部近傍は、スクロール内部空間で一般的に風量が少ないとされている。気流増速部材は、この舌部よりも回転後方に配置することにより、舌部よりも風量が多い部分にて、増速した気流をブレードにあてることになるので、より効率的に埃を吹き飛ばして、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができるという効果を奏する。

また、前記気流増速部材は、ケーシング側板側の端部をケーシング側板に固定する構成
としたものであり、簡易な構造で気流増速部材がファンケーシングと一体化することができる。

また、遠心送風機を、機体吸込口と機体吹出口を設けた箱状の機体の内部に内蔵した消音ボックス付送風機の構成としたものであり、機体内部に隠蔽されているため頻繁な点検確認が困難な消音ボックス付送風機においても、ブレードの内面に付着した埃を吹き飛ばすことによって、消音ボックス付送風機内部の遠心送風機のブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができるという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
図１および図２、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態による遠心送風機１４は、モータ１の回転軸２に備えられた羽根車７と、この羽根車７を内部に備えたファンケーシング１３から構成されている。そして、羽根車７は、モータ１の回転を伝達する回転軸２に固定した主板３と、中央を開口して羽根吸込口４としたリテーニングリング５と、主板３とリテーニングリング５の間に複数配列したブレード６から構成されている。ファンケーシング１３は、ケーシング吸込口８を開口したケーシング側板９と渦巻状のスクロール１０と舌部１１とケーシング吐出口１２から構成されている。

そして、その遠心送風機の羽根車７の内周１５の一部を遮蔽する気流増速部材１６が、羽根車７の吸込み側空間のブレード６の近傍に設けられている。この気流増速部材１６は、ケーシング吸込口８側から羽根車７の吸込口（羽根吸込口４）内に挿入するようにして所定の位置に固定される。すなわち、羽根車７が回転するのに対し、気流増速部材１６は、所定の位置に留まっている。さらに、本実施の形態の気流増速部材１６は、ほぼ長方形の板材であって、外周側の端部が内周側よりも径方向に対して羽根車７の回転方向前方になるように、板材の面が傾けて取り付けられている。（つまり、回転方向の前方の面が、回転軸２側に面している。）。

また、この気流増速部材１６は、ケーシング側板９に設けた取付部材２０を介してファンケーシング１３に取り付けられ、ファンケーシング１３と一体化している。

上記構成により、回転軸２側からブレード６に向かう方向の気流３０の一部を気流増速部材１６にて遮蔽することにより、外周に向かう気流３０は、羽根車７の回転方向前方へ曲げられることになる。そして、ブレード６の部分では、気流増速部材１６の回転軸中心に対する背面側で風速の遅い部分ができ、気流増速部材１６の面の延長上で風速の早い部分（増速偏向気流３２）ができることになる。すなわち、気流増速部材１６の面の延長上では、気流増速部材１６の面に沿って気流３０が曲げられることで気流３０が集められる部分ができ、風速が上がるのである。この現象を気流シミュレーションにより風速と風向を示す気流ベクトル表示で確認した。その結果を図３に示す。この図においては、風向を矢印の向きで、風速を矢印の長さで示している。図３（ａ）に示すように、気流増速部材を用いない場合においては、ブレード６に対してほぼ一様に気流が入射する。一方、図３（ｂ）に示すように、気流増速部材を用いた場合には、気流増速部材の近傍では、風向は気流増速部材の面に沿って曲げられ、風速も速くなることが確認できた。

この増速偏向気流３２は、羽根車７の回転中に気流増速部材１６の無い部分でブレード６の内面に付着した埃３３を、その速さで吹き飛ばすのである。

また、図４は、気流増速部材１６近傍の拡大断面図である。ここで、羽根車７の回転軸に垂直な断面において、ブレード６ａの気流入口端部１７から気流出口端部１８に向かう
直線と、回転中心とブレード６ａの気流入口端部１７とを結ぶ直線とでなす角をブレード取付角１９という。羽根車７の回転によって、気流増速部材１６の平面に沿った外周側の延長面をブレード６ａが通過するとき、この気流増速部材１６の平面の外周側延長面と、ブレード６ａの気流入口端部１７と気流出口端部１８とでできる平面とが一致するように気流増速部材１６を取り付けている。

このような構成により、気流増速部材１６により増速しながら偏向する増速偏向気流３２の向きが、羽根車７のブレード６ａとブレード６ｂの間から羽根車７の外周に向かって通過しやすい方向となる。そのため、増速偏向気流３２はその速い速度を保ったままブレード６ａ、６ｂ間を通過して、ブレード６ａの内面に付着した埃３３を効率よく吹き飛ばすことになる。

また、気流増速部材１６は、回転軸２と舌部１１とを結んだラインよりも回転方向に対し後方側に設けると良い。スクロール１０の内部空間では、舌部１１の回転方向のすぐ前方側が最も風量が少ない。気流増速部材１６は、この風量の少ない部分に増速偏向気流３２を向けるのではなく、ブレード６の間を通過する風速が速い部分、すなわち、舌部１１の回転方向に対し後方側に設けることによって、効率的に埃３３を吹き飛ばすことができる。そして、吹き飛ばした埃３３をケーシング吐出口１２から外部へ放出するために、増速偏向気流３２とケーシング吐出口１２における気流とのなす角度が９０度未満になるようにする。すなわち、気流増速部材１６の面とケーシング吐出口１２が形成する面とが平行になる位置よりも、回転方向前方に気流増速部材１６をもうけるのである。さらには、この増速偏向気流３２が、スクロール１０の内壁面に衝突しないようにするとよい。より効果的にするためには、増速偏向気流３２の風向が、ケーシング吐出口１２における風向とほぼ同じ方向になるように設けると良い。

なお、気流増速部材１６の軸方向の長さは、ブレード６の軸方向の長さに対応して、増速偏向気流３２がブレード６全体にあたるようにするとよいが、埃３３が付着しやすい主板３側だけに小さな気流増速部材１６を設けてもよい。この小さな気流増速部材１６によれば、圧力損失の増大を抑えつつ、埃３３を吹き飛ばず効果が得られることになる。

さらに、本実施の形態では、気流増速部材１６を長方形の板材としたが、外周へ向かう気流３０を曲げる作用のあるものであれば、他の形状のものでも構わない。たとえば、断面が三角形の角材、断面が翼形状の板材でも同様の効果が得られる。また、気流３０が当たる面の形状は、例えば、楕円形状などでも良い。

また、気流増速部材１６は、ブレード６に対し、所定の位置に固定できる構造であれば、ケーシング側板９に取り付ける構造としなくても良い。例えば、後述する消音ボックス付送風機４５のような例であれば、機体４２の内面に取付部材で取り付ける構造としても良い。

次に、気流増速部材を用いた本実施の形態による遠心送風機と、従来の遠心送風機による埃付着加速試験の結果比較を図５に示す。図５において、（ａ）の羽根車は、従来の遠心送風機で気流増速部材なし、塗装を施していないもの、である。（ｂ）の羽根車は、本実施の形態による気流増速部材を用いた遠心送風機で、塗装を施していないもの、である。そして、（ｃ）の羽根車は、本実施の形態による気流増速部材を用いた遠心送風機で、撥油塗装を施したものである。この埃付着加速試験は、運転する遠心送風機に所定の埃を吸い込ませて、ブレードに付着する埃の重量を比較するものである。図５は、羽根車に堆積した埃の重量の比較グラフを示している。気流増速部材を用いた本実施の形態の遠心送風機（ａ）と従来の遠心送風機（ｂ）との比較では、ブレードに堆積した埃の重量は、（ａ）８４ｇ、（ｂ）５９ｇであり、約３０％の低減が確認できた。さらに、撥油塗装をし
た（ｃ）では堆積した埃の重量は４０ｇであった。これは、撥油塗装により埃が剥がれやすくなるため、気流増速部材の効果が高まったためである。

ここで気流シミュレーションと埃付着加速試験に使用した羽根車は、モータを直結駆動した両吸込型羽根車であり、ブレード外形２４６ｍｍ、反モータ側ブレード長さ１３２ｍｍ、モータ側ブレード長さ８８ｍｍ、ブレード出口角１７４°、ブレード弦長１８．５ｍｍとし、極数４、外形１６０ｍｍのモータを気流増速部材１６の無い側のブレード側に配置し、反モータ側ブレード側に回転軸の軸中心方向に向かって長さ９５ｍｍで幅１３ｍｍの気流増速部材をブレードから回転軸に向かって１５ｍｍの距離に２枚を配置して運転した。なお、埃付着加速試験は、埃としてケイ砂、カーボンブラック、関東ロームおよびコットンリンタをブレンドしたもの２００ｇを、時間間隔をあけて投入し、合計１５０分間運転したものである。

このように本発明の実施の形態１の埃堆積抑制構造の遠心送風機によれば、ブレードへの埃の堆積を抑制し、メンテナンスサイクルを長くすることができる。

なお、遠心送風機の用途に応じて、メンテナンスサイクルを長期に設定したい場合、気流増速部材の面積や枚数を増加することで、埃の付着量をさらに効果的に抑制することができる。

（実施の形態２）
図６では、このような気流増速部材１６を用いた遠心送風機１４を備えた消音ボックス付送風機４５について説明する。この消音ボックス付送風機４５は、機体吸込口４０と機体吹出口４１を設けた箱状の機体４２の内部に遠心送風機１４を内蔵している。遠心送風機１４は、ケーシング吐出口１２を機体吹出口４１に対向して配置し、さらに、機体吸込口４０に吸込側ダクト４３を接続し、機体吹出口４１に吹出側ダクト４４を接続したものである。

このような消音ボックス付送風機４５は、遠心送風機１４が機体４２内部に隠蔽されているため、頻繁な点検確認が困難である。しかし、ブレード６の内面に付着した埃３３を気流増速部材１６の効果で吹き飛ばすことができるので、メンテナンスサイクルを長くすることができる。

また、このような消音ボックス付送風機４５においては、機体４２の内部に消音材を貼り付けることによって、遠心送風機１４から発生する騒音を外部に漏らさないようにすることができる。従って、定格風量の大きい遠心送風機１４を用いて、大きな騒音を出さずに、大きな風量を出力することができることになる。このような風量を大きくした送風機に上述した気流増速部材１６は適しており、速い風速をブレード６にあてることによってより埃の付着を抑制できることになる。

換気送風機器などの空気搬送目的以外に、排気構造を用いて設備機器の冷却ができ、コンパクトに設置できる設備機器の送風等の用途にも適用できる。

１モータ
２回転軸
３主板
４羽根吸込口
５リテーニングリング
６ブレード
７羽根車
８ケーシング吸込口
９ケーシング側板
１０スクロール
１１舌部
１２ケーシング吐出口
１３ファンケーシング
１４遠心送風機
１５内周
１６気流増速部材
１７気流入口端部
１８気流出口端部
１９ブレード取付角
４０機体吸込口
４１機体吹出口
４２機体
４５消音ボックス付送風機

Claims

モータの回転を伝達する回転軸に固定した主板と、中央を開口して羽根吸込口としたリテーニングリングと、前記主板と前記リテーニングリングの間に複数配列したブレードからなる羽根車を備え、ケーシング吸込口を開口したケーシング側板と渦巻状のスクロールと舌部とケーシング吐出口から構成したファンケーシングの内部に前記羽根車を配置した遠心送風機において、前記羽根車の内周の一部を遮蔽する気流増速部材を前記ブレードの気流入口端部の近傍に設け、前記気流増速部材は回転軸方向に伸ばした形状としたことを特徴とする遠心送風機。
前記気流増速部材は、羽根吸込口から主板に向かって、回転軸方向に伸ばした板形状とし、その外周側の端部が内周側よりも径方向に対して前記羽根車の回転方向前方になるように設けたことを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。
前記気流増速部材の面の外周側の延長面を前記ブレードが通過するとき、この延長面と前記ブレードの気流入口端部と気流出口端部とでできる平面とが一致する請求項１または２記載の遠心送風機。
前記気流増速部材は、前記ファンケーシングに設けた舌部と回転中心を結んだ線よりも回転方向後方で、かつ、気流増速部材の面がケーシング吐出口が形成する面と平行になる位置よりも回転方向前方に設けた請求項１から３のいずれかに記載の遠心送風機。
前記気流増速部材は、ケーシング側板側の端部をケーシング側板に固定する構成としたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の遠心送風機。
請求項１から５のいずれかに記載の遠心送風機を、機体吸込口と機体吹出口を設けた箱状の機体の内部に内蔵した消音ボックス付送風機。