JP6782666B2 - 渦流ブロワ - Google Patents

Description

本発明は、羽根車の回転により空気を圧送する渦流ブロワに関する。

渦流ブロワは、サイドカバー内に設けられた羽根車を回転させることにより、取り込んだ空気に連続的に運動エネルギーを与えて渦流を形成し、外部に空気を圧送する渦流送風機である。

渦流ブロワの一例として、特開平４−１２４４９５号公報（特許文献１）にその構造が開示されている。上記渦流ブロワは、主に、隣接して設けられた吸込口から吐出口に至る環状の流路を有するケーシングと、ケーシング内に格納され上記環状の流路に渦流を発生させる羽根車と、羽根車の駆動手段と、羽根車を覆うカバーと、を有している。

特開平４−１２４４９５号公報

上述の渦流ブロワでは、羽根車を回転させ、流路内に空気を流すことにより、空気の摩擦が起こり、これにより、大きな音が発生し騒音となる。この騒音を抑えるためには、騒音が発生する部分に吸音材を張り付けることが有効とされている。

しかしながら、渦流ブロワにおいて騒音が発生するカバー部は空気の摩擦による発熱も大きく、カバー部に吸音材を張り付けた場合、カバー部での放熱フィンによる放熱効果が低減され、発熱がさらに大きくなって渦流ブロワの故障の原因となる。

本発明の目的は、渦流ブロワの性能を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態における渦流ブロワは、電動機と、円弧状の静止流路が設けられたケーシングと、上記静止流路に対応させて円周方向に所定の間隔毎に複数のブレードが設けられ、上記電動機によって駆動される環状の羽根車と、上記羽根車を覆う第１カバーと、上記第１カバーを覆う第２カバーと、上記羽根車の環状の内側に回転自在に配置された送風部と、を有する。さらに、上記ケーシングは、上記静止流路の一端部に連通して設けられ、外部から上記静止流路に空気を案内する吸込流路と、上記静止流路の他端部に連通して設けられ、上記静止流路から外部に加圧空気を案内する吐出流路と、を備え、上記送風部の回転により取り込んだ空気を上記第１カバーと上記第２カバーとの間に流す。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

渦流ブロワの性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態の渦流ブロワの構造の一例を一部破断して示す側面図である。 図１に示す渦流ブロワの背面図である。 図１に示す渦流ブロワの渦流形成原理を示す模式図である。 図３に示す渦流形成原理を一部断面にして示す模式図である。 図１に示す渦流ブロワにおける冷却用空気の流路の一例を一部破断して示す部分拡大側面図である。 図１に示す渦流ブロワの第２カバーを外した構造の一例を示す背面図である。 図１に示す渦流ブロワの羽根車の構造の一例を示す背面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿って一部切断した羽根車の構造の一例を示す部分断面図である。 比較例の渦流ブロワの構造を一部破断して示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態の渦流ブロワの構造の一例を一部破断して示す側面図、図２は図１に示す渦流ブロワの背面図、図３は図１に示す渦流ブロワの渦流形成原理を示す模式図、図４は図３に示す渦流形成原理を一部断面にして示す模式図である。また、図５は図１に示す渦流ブロワにおける冷却用空気の流路の一例を一部破断して示す部分拡大側面図である。

図１〜図５を用いて本実施の形態の渦流ブロワ１について説明する。渦流ブロワ１は、台座１０に取り付けられるモータ（電動機）１１を有しており、モータ１１にはケーシング１２が組み付けられるようになっている。モータ１１は、例えば、誘導電動機が使用されており、インバータにより回転数が制御される。

具体的な渦流ブロワ１の構成について説明すると、台座１０と、台座１０に取り付けられたモータ１１と、円弧状の静止流路２０が設けられたケーシング１２と、静止流路２０に対応させて円周方向に所定の間隔毎に複数のブレード１７が設けられ、かつモータ１１によって駆動される環状の羽根車１４と、を備えている。さらに、渦流ブロワ１は、羽根車１４を覆う第１カバーである内側カバー１９と、内側カバー１９を覆う第２カバーである外側カバー２５と、羽根車１４の環状の内側に回転自在に配置されたファン（送風部）１５と、を備えている。

なお、ケーシング１２は、図３および図４に示すように、静止流路２０の一端部に連通して設けられ、かつ外部から静止流路２０に空気を案内する吸込流路２１と、静止流路２０の他端部に連通して設けられ、かつ静止流路２０から外部に加圧空気を案内する吐出流路２２と、を備えている。

そして、本実施の形態の渦流ブロワ１では、ファン１５の回転により渦流ブロワ１内に取り込んだ空気を内側カバー１９と外側カバー２５との間に流し、これにより、取り込んだ空気を内側カバー１９に当てて内側カバー１９をその外側から冷却する。

次に、渦流ブロワ１の各部を、図１〜図５を用いてさらに詳細に説明する。ケーシング１２は、モータ１１の回転軸１３が回転自在に装着されるディスク部１２ａと、ディスク部１２ａの外側に一体に設けられた湾曲部１２ｂと、湾曲部１２ｂの外側に一体に設けられた円筒部１２ｃとを有している。回転軸１３には羽根車１４が取り付けられており、羽根車１４はモータ１１により回転駆動される。

また、羽根車１４には、回転軸１３に固定される送風部であるファン１５と、湾曲部１２ｂに対向する湾曲部１４ａとが設けられ、湾曲部１４ａの内面には環状溝１６が形成されている。この環状溝１６は、湾曲部１４ａ内に円周方向に所定の間隔毎に設けられる複数の羽根つまりブレード１７により区画されており、図３に示すブレード１７相互間は遠心溝１８となっている。図５に示すように、ケーシング１２の円筒部１２ｃには内側カバー１９が取り付けられ、羽根車１４の湾曲部１４ａによる環状部分は内側カバー１９によって覆われている。

また、ケーシング１２の湾曲部１２ｂの内面には、図５に示すように、円弧状の静止流路２０が形成されている。そして、図３および図４に示すように、この静止流路２０の一端部に連通させて吸込流路２１がケーシング１２に設けられ、静止流路２０の他端部に連通させて吐出流路２２がケーシング１２に設けられている。そして、吸込流路２１は静止流路２０の一端部に連通する連通開口部２１ａを有しており、一方、吐出流路２２は静止流路２０の他端部に連通する連通開口部２２ａを有しており、それぞれの連通開口部２１ａ，２２ａの間には、吸込流路２１と吐出流路２２とを仕切る隔壁２３が設けられている。

また、図３および図４に示すように、吸込流路２１は回転軸１３にほぼ平行となってモータ１１に沿って伸びており、吸込流路２１の先端部には図示しない吸込配管を接続するための吸込口が設けられ、吸込配管を介して吸込流路２１には外部から空気が供給される。一方、吐出流路２２は吸込流路２１とほぼ平行となってモータ１１に沿って伸びており、先端部には図示しない吐出配管を接続するための吐出口が設けられている。

図１に示すように、図３の吸込流路２１には吸音材２４が組み込まれており、吐出流路２２にも図示しない吸音材が組み込まれている。なお、吸音材２４は、吸込流路２１や吐出流路２２の内壁に貼り付けられており、渦流ブロワ１の定められた周波数の音を吸収する材料からなるとともに、耐熱性も考慮して耐熱温度が高い材料から選択されることが好ましい。

また、ブレード１７は、羽根車１４の回転方向の前方側が凹面となるように湾曲した湾曲型となっており、ブレード１７の先端面は、径方向の中央部から径方向の両端部に向けて回転方向の前方側に迫り出すように屈曲している。そして、羽根車１４をモータ１１によって回転駆動すると、図３の吸込流路２１により案内されて静止流路２０から羽根車１４内に流入した空気は、羽根車１４のブレード１７相互間の遠心溝１８を内周から外周に向かって増速されて静止流路２０に流入する。その後、静止流路２０に流入した空気は、静止流路２０内を円周方向に案内されて減速、昇圧される過程と、再度遠心溝１８内に流入する過程とが繰り返される。

これにより、図３および図４に示すように、渦流ブロワ１における空気の流れは、静止流路２０と羽根車１４内を見かけ上では螺旋状に進んで行く。つまり、渦を形成しながら空気は進行して行く。

詳細には、渦流ブロワ内において、空気は螺旋状に流れながら（渦流を形成しながら）、繰り返して運動エネルギーが羽根車１４により与えられて加圧される。加圧された空気は、吐出流路２２を介して外部に案内される。図４においては、羽根車１４内における空気の流れが実線Ｐで示され、静止流路２０内における空気の流れが実線Ｑで示されている。

次に、本願発明者が検討を行った比較例の渦流ブロワについて説明する。図９は比較例の渦流ブロワの構造を一部破断して示す側面図である。図９に示す比較例の渦流ブロワ１００は、モータ１１の駆動により羽根車１４が回転すると、ケーシング１２内の流路に空気が流入する。そして、流路内では、空気の渦流が形成されるが、その際、空気の摩擦が起こり、その結果、大きな音が発生し騒音となる。この騒音を抑える手段として、カバー１０１の外側に吸音材を張り付けることが考案されている。

しかしながら、渦流ブロワ１００において騒音が発生するカバー１０１の部分は空気の摩擦による発熱も大きく、この発熱対策としてカバー１０１の外側に複数の放熱フィン１０２が設けられている。したがって、カバー１０１の外側に吸音材を張り付けると、カバー１０１の放熱フィン１０２による放熱効果が低減され、発熱がさらに大きくなって渦流ブロワ１００が故障する原因となる。

なお、カバー１０１の内側に吸音材を付けたとしても、カバー１０１の内部に熱がこもってしまうため、同様に、渦流ブロワ１００は故障に至る可能性がある。

そこで、本実施の形態１の渦流ブロワ１では、図１および図５に示すように、羽根車１４の中央部に羽根車１４と一体に形成されたファン１５を備え、羽根車１４の回転によりファン１５も回転することで渦流ブロワ１内に空気を取り込み、さらにこの空気を内側カバー１９と外側カバー２５との間に流すことで、取り込んだ空気を内側カバー１９に当てて内側カバー１９をその外側から冷却する。

次に、本実施の形態の渦流ブロワ１の特徴部分について詳細に説明する。図６は図１に示す渦流ブロワの第２カバーを外した構造の一例を示す背面図、図７は図１に示す渦流ブロワの羽根車の構造の一例を示す背面図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿って一部切断した羽根車の構造の一例を示す部分断面図である。

本実施の形態の渦流ブロワ１は、その羽根車１４の中央部に回転自在にファン１５が羽根車１４と一体に設けられている。つまり、羽根車１４の中央部にファン１５が羽根車１４と一体に形成されている。そして、羽根車１４の回転軸１３とファン１５の回転軸１３は、モータ１１の回転軸１３と同一である。すなわち、モータ１１の回転軸１３に対して、羽根車１４が回転自在に取り付けられ、さらに、羽根車１４の中央部に、羽根車１４と一体にファン１５が回転自在に設けられている。

したがって、本実施の形態の渦流ブロワ１では、モータ１１の駆動により、羽根車１４が回転するとともに、羽根車１４の中央部に設けられたファン１５も回転し、このファン１５の回転により、渦流ブロワ１内に冷却用の空気を取り込む。なお、ファン１５の回転により取り込まれる空気は、図１に示すように、モータ１１の配置側から取り込まれる。言い換えると、ケーシング１２側から冷却用の空気が取り込まれる。

これにより、内側カバー１９の外側（羽根車側と反対側）に配置された外側カバー２５に開口部を設ける必要がなく、内側カバー１９で起こる音（浸透音）の外部への漏れを抑制することができる。

つまり、図６に示すように、内側カバー１９の中央部には円形の開口部（第１開口部）１９ａが形成されており、この開口部１９ａにファン１５が配置されている。そして、図１および図２に示すように、外側カバー２５は、ファン１５と内側カバー１９とを覆っている。すなわち、外側カバー２５は、その１枚のカバーによって、ファン１５と内側カバー１９とからなる領域全体を覆っている。

これにより、外側カバー２５から音が漏れることを抑制できる。

また、外側カバー２５は、図５に示すように、内側カバー１９と接合するケーシング１２の一部も覆っている。

したがって、ファン１５の回転によって取り込まれた空気は、図５に示すように、内側カバー１９と外側カバー２５との間の流路であるカバー間流路２８に流れ、さらに内側カバー１９に沿って流れた後、ケーシング１２の一部と外側カバー２５との間の空間から外部に排出される（図５に示す冷却用の空気の流れＲ参照のこと）。

その際、カバー間流路２８に取り込まれた空気は、内側カバー１９の略全周の外側部分から外部に排出される。

これにより、外部から取り込まれた空気（冷却風）を内側カバー１９に接触させることができ、内側カバー１９をその外側から冷却するとともに羽根車１４を冷却することができる。さらに、内側カバー１９の略全周の外側部分に空気（冷却風）を流すことで、より効率良く内側カバー１９を冷却することができ、その結果、羽根車１４を冷却することができる。

なお、内側カバー１９の外側カバー２５と対向する外周面（外側部分）には、図６に示すように、複数の放熱用のフィン１９ｂが所望の間隔で設けられている。したがって、複数のフィン１９ｂが設けられた内側カバー１９の外側部分に、外部から取り込んだ空気（冷却風）を接触させることで、より高い効率で内側カバー１９を冷却することができ、その結果、内側カバー１９の内部に配置された羽根車１４を効率良く冷却することができる。

また、羽根車１４の中央部に羽根車１４と一体に設けられたファン（送風部）１５は、図７に示すように所定の間隔で複数のリブ１５ａを備えている。そして、隣り合うリブ１５ａとリブ１５ａの間には、図８に示すような通風路である開口部（第２開口部）１５ｂが形成されている。

これにより、図５に示すファン１５が回転すると、隣り合うリブ１５ａ間に形成された開口部（第２開口部）１５ｂからカバー間流路２８に空気が取り込まれ、ブロワ内部すなわち内側カバー１９と外側カバー２５との間の領域に冷却風の流れ（図５に示す空気の流れＲ）が発生する。

なお、図５に示すように、羽根車１４に設けられたファン１５のモータ１１の配置側で、かつ環状のケーシング１２の内側の位置には、ケーシング１２と結合されたディスク部１２ａが設けられ、さらにディスク部１２ａの横には、モータ１１とケーシング１２とを連結する連結板２６が設けられている。そして、ディスク部１２ａには、回転軸１３にほぼ沿って開口部１２ａａが形成され、連結板２６には、同じく回転軸１３にほぼ沿って開口部２６ａが形成されている。

したがって、羽根車１４の回転と一緒にファン１５が回転すると、ファン１５の羽であるリブ１５ａの回転により、リブ１５ａ間の開口部１５ｂから外部の空気を取り込む。その際、連結板２６の開口部２６ａとディスク部１２ａの開口部１２ａａを介して外部から渦流ブロワ１内に空気が流入し、その後、ファン１５の開口部１５ｂを介して内側カバー１９と外側カバー２５との間の領域に空気が流入し、冷却風の流れ（空気の流れＲ）が形成される。

すなわち、ファン１５の回転により、外部の空気が連結板２６の開口部２６ａを介して渦流ブロワ１内に取り込まれ、さらにディスク部１２ａの開口部１２ａａを通り抜けて、ファン１５まで到達する。そして、取り込まれた空気は、回転中のファン１５の通風路である開口部１５ｂを通り、さらに内側カバー１９の開口部１９ａを通り抜けて内側カバー１９と外側カバー２５の間の空間であるカバー間流路２８に流れる。

その後、カバー間流路２８を内側カバー１９に沿って流れ、ケーシング１２側に回り込んだ後、ケーシング１２の一部と外側カバー２５との間の空間を通り抜けて外部に排出される。

なお、冷却風である空気が、内側カバー１９の外側部分を内側カバー１９に沿って流れる際には、内側カバー１９の全周に亘って回り込んだ後、内側カバー１９の全周に亘って拡散された状態で外部に出て行く。

以上のように本実施の形態の渦流ブロワ１では、ブロワ内に取り込んだ空気である冷却風を内側カバー１９に接触させることで、その内部で発熱が起こる内側カバー１９を冷却することができる。そして、内側カバー１９が冷却されることで内部の羽根車１４を冷却することができる。

したがって、渦流ブロワ１では、図５に示すように、外側カバー２５の内側カバー１９と対向する内壁面２５ａに吸音材２７を設ける（貼り付ける）ことができる。

すなわち、図９の比較例の渦流ブロワ１００に示すように、騒音が発生するカバー１０１の内側の部分は空気の摩擦による発熱も大きく、この発熱対策としてカバー１０１の外側に複数の放熱フィン１０２が設けられており、したがって、この放熱フィン１０２が設けられた箇所に吸音材を貼り付けることは好ましくない。

これに対して本実施の形態の渦流ブロワ１では、羽根車１４による発熱で高温状態となる内側カバー１９に、ファン１５によって取り込んだ空気（冷却風）を当てることで、内側カバー１９を冷却することができ、これにより、内側カバー１９を介して羽根車１４で起こる発熱を抑制することができる。すなわち、内側カバー１９の内部での発熱を抑制することができる。

その結果、渦流ブロワ１の故障を起こりにくくすることができ、渦流ブロワ１の性能を向上させることができる。

また、渦流ブロワ１では、内側カバー１９に吸音材を設けるのではなく、内側カバー１９の外側に配置された外側カバー２５の内壁面２５ａに吸音材２７を設けている。これにより、外側カバー２５の内壁面２５ａで吸音することができるため、内側カバー１９で発生する騒音（浸透音）の渦流ブロワ１の外部への漏れを抑えることができる。すなわち、渦流ブロワ１の騒音を低減することができる。

その結果、渦流ブロワ１の性能を向上させることができる。

つまり、本実施の形態の渦流ブロワ１は、羽根車１４を冷却しながら騒音を低く抑えることができる。

また、渦流ブロワ１では、図５に示す外側カバー２５の内壁面２５ａに設けられる（貼り付けられる）吸音材２７が、内壁面２５ａの全体に亘って設けられている。すなわち、ケーシング１２の円筒部１２ｃと対向する領域まで吸音材２７が配置されている。

これにより、内側カバー１９で発生する騒音を外側カバー２５の内壁面２５ａの全周で吸音することができ、さらに渦流ブロワ１の騒音を低減化することができる。その結果、渦流ブロワ１の性能をさらに向上させることができる。

なお、吸音材２７は、外側カバー２５の内壁面２５ａだけでなく、例えば、内壁面２５ａと併せて内側カバー１９の外側部分にも貼り付けてもよい。つまり、渦流ブロワ１では、内側カバー１９に対して冷却用の空気を当てて羽根車１４を冷却しているため、内側カバー１９の外側部分に吸音材２７を貼り付けることも可能である。

この場合、複数のフィン１９ｂのうちの一部が放熱の働きを阻害されることになるが、内側カバー１９の外側部分に外部から取り込んだ空気（冷却風）を当てているため、羽根車１４の冷却については確保されている。

したがって、本実施の形態の渦流ブロワ１では、内側カバー１９の外側部分の限られた範囲（一部分）程度であれば吸音材２７を貼り付けることも可能であり、これにより、渦流ブロワ１の騒音をさらに低減することができる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。

上記実施の形態では、羽根車１４の中央部に羽根車１４と一体にファン（送風部）１５が設けられている場合を説明したが、ファン１５は、羽根車１４の中央部に羽根車１４と別体で設けられていてもよい。ファン１５が羽根車１４と別体で設けられている場合には、ファン１５の回転軸は、羽根車１４の回転軸と同一であってもよいし、あるいは別の回転軸であってもよい。

１ 渦流ブロワ
１１ モータ（電動機）
１２ ケーシング
１３ 回転軸
１４ 羽根車
１５ ファン（送風部）
１５ａ リブ
１５ｂ 開口部（第２開口部）
１７ ブレード
１９ 内側カバー（第１カバー）
１９ａ 開口部（第１開口部）
１９ｂ フィン
２０ 静止流路
２１ 吸込流路
２１ａ 連通開口部
２２ 吐出流路
２２ａ 連通開口部
２５ 外側カバー（第２カバー）
２５ａ 内壁面
２７ 吸音材
２８ カバー間流路

Claims (11)

1. 電動機と、
   円弧状の静止流路が設けられたケーシングと、
   前記静止流路に対応させて円周方向に所定の間隔毎に設けられるとともに環状に配置された複数のブレードを備え、前記電動機によって駆動される羽根車と、
   前記羽根車を覆う第１カバーと、
   前記第１カバーを覆う第２カバーと、
   環状に配置された前記複数のブレードの内側に回転自在に配置された送風部と、
   を有し、
   前記ケーシングは、前記静止流路の一端部に連通して設けられ、外部から前記静止流路に空気を案内する吸込流路と、前記静止流路の他端部に連通して設けられ、前記静止流路から外部に加圧空気を案内する吐出流路と、を備え、
   前記第２カバーは、前記羽根車の前記電動機配置側と反対側に配置される面に開口部を有しておらず、
   前記送風部の回転により取り込んだ空気を前記第１カバーと前記第２カバーとの間に流し、さらに前記電動機配置側に排出する、渦流ブロワ。
2. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記送風部は、前記羽根車と一体に形成されている、渦流ブロワ。
3. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記羽根車の回転軸と前記送風部の回転軸は、前記電動機の回転軸と同一である、渦流ブロワ。
4. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記第２カバーの前記第１カバーと対向する内壁面に吸音材が設けられている、渦流ブロワ。
5. 請求項４に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記吸音材は、前記第２カバーの前記内壁面の全体に貼り付けられている、渦流ブロワ。
6. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記第１カバーの中央部に第１開口部が形成され、前記第１開口部に前記送風部が配置されている、渦流ブロワ。
7. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記送風部は、複数のリブを備え、前記送風部の回転により、隣り合うリブ間に形成された第２開口部から空気を取り込む、渦流ブロワ。
8. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記第２カバーは、前記送風部と前記第１カバーとを覆う、渦流ブロワ。
9. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
   前記第２カバーは、前記第１カバーと接合する前記ケーシングの一部を覆っており、
   前記送風部の回転により取り込まれた空気は、前記第１カバーに沿って流れ、前記ケーシングの前記一部と前記第２カバーとの間の空間から外部に排出される、渦流ブロワ。
10. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
    前記送風部の回転により取り込まれる空気は、前記電動機の配置側から取り込まれる、渦流ブロワ。
11. 請求項１に記載の渦流ブロワにおいて、
    前記第１カバーの前記第２カバーと対向する外周面に、複数のフィンが設けられている、渦流ブロワ。

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