JP6229141B2 - 送風装置 - Google Patents

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Description

本発明は、天井埋込型換気扇等に使用される送風装置に関するものである。
従来、この種の送風装置は、ベルマウス状の流入口を有するオリフィスを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
以下、その送風装置について図４を参照しながら説明する。
図４に示すように、多翼送風機１１０は羽根車１１３とベルマウス１１２を備え、回転軸線Ｏ−Ｏ方向から気体を吸入して回転軸線Ｏ−Ｏに交差する方向に流体を吹出すものであり、ベルマウス１１２は、羽根車１１３に対向するように配置された吸入口１１２ａと、吸入口１１２ａの周囲に羽根車１１３側に向かって凹み負圧空間を形成する凹部１１２ｄとを有し、吸入口１１２ａ近傍における吸入される気体の流れの乱れを抑制することと、一度、羽根車１１３から吹出された流れが再度、羽根車１１３に吸入される循環流れの乱れを抑制することで騒音を低減するものである。
特許第３６９８１５０号公報
このような従来の送風装置においては、凹部の負圧空間が羽根車と重なる位置に設けられた構成となっていたので羽根車のブレードを凹部の湾曲部１１２ｂに沿って削るため、羽根車の吐出口が狭くなり送風効率が低下するという課題を有していた。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、羽根車のブレードを削り羽根車の吐出口を狭めることなく、羽根車に流入する流れの乱れを抑制し騒音を抑制した送風装置を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために、本発明は、ベルマウス状の流入口を有する螺旋状のスクロールケーシングと、前記スクロールケーシング内部に遠心羽根車とこれを駆動する電動機を備え、前記遠心羽根車は、前記電動機の回転軸に固定される主板と、前記主板に環状に配設された複数のブレードと、前記ブレードの前記主板と反対側の外周にリング状で前記ブレードを固定する側板と、前記側板側の前記ブレード内周側に吸込口と、前記主板と前記側板間であって前記ブレード間の開口部の吐出口を備え、前記スクロールケーシングは、前記スクロールケーシングの前記流入口の周囲に前記遠心羽根車と同心円状に凹部を設け、前記スクロールケーシングの前記遠心羽根車側に向かって突出し、前記凹部の内周側の内周側平坦部と、前記凹部の外周側の外周側平坦部を備え、前記凹部の前記スクロールケーシングに最も突出した最底面は、前記ブレードの側板側の端面と同一平面上にあり、前記凹部は、側板の外径よりも外周側に側板から所定の間隔をあけて設けられ、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記スクロールケーシングの外側の前記内周側平坦部と前記凹部の内周側の内面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１２０°以下であり、前記側板の前記主板側で外周側は傾斜面で形成され、遠心羽根車の半径方向断面において、前記傾斜面の前記遠心羽根車と反対側への延長線が、前記凹部の最底面と交差することを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、ベルマウス状の流入口を有する螺旋状のスクロールケーシングと、前記スクロールケーシング内部に遠心羽根車とこれを駆動する電動機を備え、前記遠心羽根車は、前記電動機の回転軸に固定される主板と、前記主板に環状に配設された複数のブレードと、前記ブレードの前記主板と反対側の外周にリング状で前記ブレードを固定する側板と、前記側板側の前記ブレード内周側に吸込口と、前記主板と前記側板間であって前記ブレード間の開口部の吐出口を備え、前記スクロールケーシングは、前記スクロールケーシングの前記流入口の周囲に前記遠心羽根車と同心円状に凹部を設け、前記スクロールケーシングの前記遠心羽根車側に向かって突出し、前記凹部の内周側の内周側平坦部と、前記凹部の外周側の外周側平坦部を備え、前記凹部の前記スクロールケーシングに最も突出した最底面は、前記ブレードの側板側の端面と同一平面上にあり、前記凹部は、側板の外径よりも外周側に側板から所定の間隔をあけて設けられ、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記スクロールケーシングの外側の前記内周側平坦部と前記スクロールケーシングの前記凹部の内周側の内面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１２０°以下という構成にしたことにより、スクロールケーシング外側の内周側平坦部と凹部の内周側の内面との接続部分から細かい渦が発生しベルマウスまでの表面を覆うことで、ベルマウス状の流入口に沿って流入する気流（壁面流れ）の剥離が抑制され、剥離からの大きな乱れの発生が抑制され、遠心羽根車に流入する乱れが抑制されることとなり、さらに、遠心羽根車の吐出口から吐き出された流れが凹部の最底面に沿って流れることで、再び吸込口へ戻る循環流れが抑制されるので、遠心羽根車に流入する乱れを抑制し、騒音を抑制することが可能となるという効果を得ることができる。
（ａ）本発明の実施の形態１の送風装置を示す斜視図（ｂ）断面を示す構成図 図１の拡大図であって、送風装置の流入口近傍の断面を示す構成図 本発明の実施の形態２の送風装置の流入口近傍の断面を示す構成図 従来技術の一例を示す断面を示す構成図
本発明の請求項１記載の送風装置は、ベルマウス状の流入口を有する螺旋状のスクロールケーシングと、前記スクロールケーシング内部に遠心羽根車とこれを駆動する電動機を備え、前記遠心羽根車は、前記電動機の回転軸に固定される主板と、前記主板に環状に配設された複数のブレードと、前記ブレードの前記主板と反対側の外周にリング状でブレードを固定する側板と、前記側板側の前記ブレード内周側に吸入口と、前記主板と前記側板間であってブレード間の開口部の吐出口を備え、前記スクロールケーシングは、前記スクロールケーシングの前記流入口の周囲に前記遠心羽根車と同心円状に凹部を設け、前記スクロールケーシングの前記遠心羽根車側に向かって突出し、前記凹部の内周側の内周側平坦部と、前記凹部の外周側の外周側平坦部を備え、前記凹部の前記スクロールケーシングに最も突出した最底面は、前記ブレードの側板側の端面と同一平面上にあり、前記凹部は、側板の外径よりも外周側に側板から所定の間隔をあけて設けられ、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記スクロールケーシング外側の前記内周側平坦部と前記凹部の内周側の内面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１２０°以下という構成を有する。これにより、スクロールケーシング外側の内周側平坦部と凹部の内周側の内面との接続部分から細かい渦が発生しベルマウスまでの表面を覆うことで、ベルマウス状の流入口に沿って流入する気流（壁面流れ）の剥離が抑制され、剥離からの大きな乱れの発生が抑制され、遠心羽根車１４に流入する乱れが抑制されることとなり、さらに、遠心羽根車の吐出口から吐き出された流れが凹部の最底面に沿って流れることで、再び吸込口へ戻る循環流れが抑制されるので、遠心羽根車に流入する乱れを抑制されるので、騒音を低減することが可能となるというという効果を奏する。
また、最底面の半径方向長さが突出高さと同じかそれよりも大きい構成にしてもよい。これにより、遠心羽根車の吐出口から吐き出された流れが凹部の最底面に沿って流れやすくなることで、再び吸込口へ戻る循環流れが抑制され、遠心羽根車へ吸込まれる気流の乱れが抑制されるので、騒音を低減することが可能となるという効果を奏する。
また、前記内周側平坦部と前記外周側平坦部が回転軸方向に同じ高さにあるという構成にしてもよい。これにより、スクロールケーシングの高さが十分に取れないときでも、スクロールケーシング内への凹部の突出による風路の体積減少を最小限に抑えスクロールケーシングを広く使うことが可能となるので、騒音を低減しつつ、前記遠心羽根車の送風効率の悪化を最小限に抑えることが可能となるという効果を奏する。
また、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記スクロールケーシング内側の前記外周側平坦部と、前記凹部の外周側の外面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１５０°以下であるという構成にしてもよい。これにより、遠心羽根車の吐出口から吐き出され、前記凹部の最低面に沿って流れた気流が、最底面から離れる際に気流に乱れが発生しにくくなるので、騒音を低減することが可能となるという効果を奏する。
また、側板の主板側で外周側は傾斜面で形成され、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記傾斜面の遠心羽根車と反対側への延長線が、前記凹部の最底面と交差するという構成にしてもよい。これにより、遠心羽根車から吐き出された気体が、側板の外形に沿って流れることで、凹部の最底面に沿って流れやすくなり、循環流れが抑制されるので、騒音を低減することが可能とな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は送風装置１１の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す構成図である。
図１および図２に示すように、送風装置１１は、ベルマウス状の流入口１２を有する螺旋状のスクロールケーシング１３と、スクロールケーシング１３内部に遠心羽根車１４とこれを駆動する電動機１５を備えている。
遠心羽根車１４は、電動機１５の回転軸に固定される主板１６と、主板１６に環状に配設された複数のブレード１７と、ブレード１７の主板１６と反対側の外周にリング状でブレード１７を固定する側板１８と、側板１８側のブレード１７内周側に吸込口１９と、主板１６と側板１８間であってブレード１７間の開口部の吐出口２０を備えている。
スクロールケーシング１３は、ベルマウス状の流入口１２の周囲に遠心羽根車１４と同心円状に、底部が遠心羽根車１４側に突出した凹部２１を設け、凹部２１よりスクロールケーシング１３内周側の内周側平坦部２３と、凹部２１よりスクロールケーシング１３外周側の外周側平坦部２４を備えている。
凹部２１の遠心羽根車１４側に最も突出した最底面２２は、ブレード１７の側板１８側の端面と同一平面上にあり、凹部２１は、側板１８の外径よりも外周側に側板１８から所定の間隔をあけて設けられ、遠心羽根車１４の半径方向断面において、スクロールケーシング外側の内周側平坦部２３と凹部２１の内周側の内面とが接続部分においてなす角度θａが９０°という構成を有する。
また、図２に示すように、側板１８の主板側で外周側は傾斜面で形成されている。
このような構成によれば、スクロールケーシング外側の内周側平坦部２３と凹部２１の内周側の内面との接続部分から細かい渦が発生し流入口１２までの表面を覆うことで、ベルマウス状の流入口１２に沿って流入する気流（壁面流れ）の剥離が抑制され、剥離からの大きな乱れの発生が抑制され、遠心羽根車１４に流入する乱れが抑制されることとなり、騒音を低減することができる。
さらに、スクロールケーシング１３の内側では、遠心羽根車１４の吐出口２０から吐き出された気流が凹部２１の最底面２２に沿って流れることで、再び吸込口１９へ戻る循環流れが抑制されることで、遠心羽根車１４に流入する乱れを抑制することとなり、騒音を低減することができる。
なお、本実施の形態では、凹部２１のスクロールケーシング１３内側の内周面と、側板１８の外径との距離を、側板１８の外径の約３％としているが、この距離は可能な限り小さい方が良く、遠心羽根車１４が回転したときに側板１８とスクロールケーシング１３内側に突出した凹部２１が接触しないような距離で決められる。
なお、本実施の形態では、スクロールケーシング１３外側の内周側平坦部２３と凹部２１の内周側の内面とが接続部分においてなす角度θａを９０°としているが、角度θａは製造と性能から決定されるものであり、９０°以上１２０°以下が好ましい。９０°よりも角度が小さくなると、樹脂等で成形する際に、型抜きが困難になり、１２０°よりも角度が大きくなると、スクロールケーシング１３外側の内周側平坦部２３と凹部２１の内周側の内面との接続部分から細かい渦が発生しにくくなるためである。
また、最底面２２の半径方向長さＬは突出高さＨと同じかそれよりも大きく構成されている。
このような構成により、遠心羽根車１４の吐出口２０から吐き出された気体が凹部２１の最底面２２に沿って流れやすくなり、循環流れを抑制できる。
また、内周側平坦部２３と外周側平坦部２４が回転軸方向に同じ高さに構成されている。
このような構成により、スクロールケーシング１３の高さを十分に取れない構成となったときでも、凹部２１のスクロールケーシング１３の内側への突出による風路圧損の増加を最低限に抑えることができ、遠心羽根車１４の送風効率の低下を最低限に抑えつつ騒音を低減することが可能となる。
（実施の形態２）
図３において、図１および図２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図３は、遠心羽根車１４の半径方向断面において、スクロールケーシング１３内側の外周側平坦部２４と、凹部２１の外周側の外面との接続部分の角度θｂが大きくなったときの断面を示す構成図である。
上記構成により、凹部２１の最底面２２に沿って流れた気流が、最底面２２を離れる際に乱れを最小限に抑えることができ、騒音増加を抑制することが可能となる。
なお、本実施の形態では、角度θｂは９０°としているが、角度θｂは騒音と送風効率のバランスから決定されるものであり、９０°以上１５０°以下が好ましい。角度θｂが大きいほど最底面２２を離れる流れの乱れが小さくなり騒音の増加を抑制できるが、角度θｂが小さいほどスクロールケーシング１３内側の体積を有効に使えるため、スクロールケーシング１３の風路圧損増加による遠心羽根車１４の送風効率の悪化を最小限に抑えることが可能となるためである。
また、側板１８の主板１６側で外周側は傾斜面で形成され、遠心羽根車１４の半径方向断面において、傾斜面の遠心羽根車１４と反対側への延長線が、凹部２１の最底面２２と交差する構成をしている。
上記構成により、遠心羽根車１４の吐出口２０から吐き出された気体が、側板１８の外形に沿って流れることで、凹部２１の最底面２２に沿って流れやすくなり、循環流れが抑制されることで、騒音を低減することが可能となる。
本発明にかかる送風装置は、遠心送風機の低騒音化を可能とするものであるので、換気送風機器や空気調和機器等に使用される送風装置として有用である。
１１ 送風装置
１２ 流入口
１３ スクロールケーシング
１４ 遠心羽根車
１５ 電動機
１６ 主板
１７ ブレード
１８ 側板
１９ 吸込口
２０ 吐出口
２１ 凹部
２２ 最底面
２３ 内周側平坦部
２４ 外周側平坦部
１１０ 多翼送風機
１１２ ベルマウス
１１２ａ 吸入口
１１２ｂ 湾曲部
１１２ｄ 凹部
１１３ 羽根車

Claims (4)

  1. ベルマウス状の流入口と、流出口を有する螺旋状のスクロールケーシングと、前記スクロールケーシング内部に遠心羽根車とこれを駆動する電動機を備え、前記遠心羽根車は、前記電動機の回転軸に固定される主板と、前記主板に環状に配設された複数のブレードと、前記ブレードの前記主板と反対側の外周にリング状でブレードを固定する側板と、前記側板側の前記ブレード内周側に吸入口と、前記主板と前記側板間であってブレード間の開口部の吐出口を備え、前記スクロールケーシングは、前記スクロールケーシングの前記流入口の周囲に前記遠心羽根車と同心円状に凹部を設け、前記スクロールケーシングの前記遠心羽根車側に向かって突出し、前記凹部より内周側の内周側平坦部と、前記凹部より外周側の外周側平坦部を備え、前記凹部の前記スクロールケーシングに最も突出した最底面は、前記ブレードの前記側板側の端面と同一平面上にあり、前記凹部は、前記側板の外径よりも外周側に前記側板から所定の間隔をあけて設けられ、前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記内周側平坦部と前記凹部の内周側の内面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１２０°以下であり、前記側板の前記主板側で外周側は傾斜面で形成され、遠心羽根車の半径方向断面において、前記傾斜面の前記遠心羽根車と反対側への延長線が、前記凹部の最底面と交差することを特徴とする送風装置。
  2. 前記凹部の最底面の半径方向長さが前記凹部の突出高さと同じかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
  3. 前記内周側平坦部と前記外周側平坦部が回転軸方向に同じ高さにあることを特徴とする請求項１または２に記載の送風装置。
  4. 前記遠心羽根車の半径方向断面において、前記スクロールケーシング内側の前記外周側平坦部と、前記凹部の外周側の外面とが接続部分においてなす角度が９０°以上、１５０°以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送風装置。
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