JPH03175196A - 渦流ブロワ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉粒体などの空気輸送装置、紙などの吸着装
置、エアレーションなどの一般産業機械組込用の空気動
力源として用いられる渦流ブロワに係り、特に、渦流ブ
ロワの空力性能を大幅に向上させるのに好適な羽根車の
形状と羽根車形状に適したケーシング形状に関する。

〔従来の技術〕

従来の渦流ブロワは、羽根車を放射状に形成するのが一
般的である。しかし、渦流ブロワは小型で高い風圧がｍ
られる特徴を有し、さらに、この特徴を活かすために、
従来種々の提案や検討がなされている。

日本機械学会論文集第４５巻３９６号（昭和５４．８）
第１１０７頁〜第１１１６頁には、羽根の内側端と軸中
心を結ぶ円の半径をＲｚ、外周端と軸中心を結ぶ円の半
径をＲ２としたとき、Ｒ１／Ｒ２の値を変えることによ
り、渦流ブロワの特性（吐出流量に対する吐出圧力特性
）が変わることが示されている。これによれば、流量係
数、圧力係数ともにＲｚ／Ｒｚの値が、０．６８　のも
のの方が０．８２　のものより共に高く、０．７５　と
すると更に高くなることが示されている。現在実用化さ
れている渦流ブロワでは、Ｒ１／Ｒｚの値は０．６８程
度が最小である。

渦流ブロワを小型にするためには、Ｒ２の値を小さくす
れば良いが、次のような問題がある。すなわち、流量は
、、Ｒ２２（１−Ｒｔ／Ｒ２）の値に大きく依存し、小
型でかつ必要流量を満足するには、Ｒ１／Ｒ２の値を小
さくする必要がある。しかし、Ｒ１／Ｒ２の値を０６７
５　以下にすると上記したように、圧力係数が小さくな
り、かつ外周半径Ｒ２を小さくしているので、外周半径
Ｒ２での周速ｕ２も小さくなり、圧力特性は圧力係数と
ｕ２の２乗の積で決まるので、吐出圧力は極端に低下す
る。そのため、小形にするには、Ｒ２を小さくし、江つ
Ｒ１／Ｒ２を小さくすることに加えて、圧力係数を大幅
に上げることが必要になる。

また、渦流ブロワの寸法を変えずに高い特性を得ようと
する場合には次のような問題がある。すなわち、Ｒ２の
値が一定の場合圧力性能を上げるために、Ｒｌ　／　Ｒ
２の値を０．７５程度まで大きくしていけば、流量は少
なくなり、逆に流量を大きくするためにＲｌ　／　Ｒ２
の値を小さくすると圧力係数は低くなる。そのため１寸
法を変えずに高い特性を得ようとする場合にはＲ１／　
ＲＺを小さくすることに加えて、圧力係数を上げること
が必要になる。　渦流ブロワの空力性能を改善すること
を目的としたものには、特開昭５０−５９１４号公報、
特開昭６１−１５５６９６号公報に記載のように、羽根
の軸方向入口角度、出口角度のみを９０度より小さく、
或いは大きく一定角度傾斜させた羽根車を備えた渦流ブ
ロワ、実公昭５５−４８１５８号公報、実公昭５６−８
５０９１号公報に記載のように、その目的は明確ではな
いが、羽根を周方向入口角度および周方向出口角度の両
方、或いは一方を一定角度傾け９０度と異ならしめた羽
根車を備えた渦流ブロワが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

渦流ブロワでは、小型で、清浄な空気源を提供出来ると
いう利点のため、近年用途が拡がり、それに伴って、さ
らに高風圧なもの、あるいは吐出圧力は従来程度で、さ
らに小型化したものが強く望まれている。しかし、上記
従来の技術を含め、これまでの技術では、周方向出口角
度、入口角度。

軸方向羽根角度のいずれか一つの角度のみしか考慮して
おらず、渦流ブロワ特有の三次元的な内部流れに対応し
た羽根形状を有していないため、渦および澱みなど内部
流れの乱れが発生するものであった。そのため、（１〉
所定の圧力を保って、さらに小型化すること、（２）寸
法を大きくすることなく流量を維持してより高い吐出圧
力得ることは困難である。

又、従来の渦流ブロワは騒音の低減という点で配慮が十
分でなく、医療Ｍ＆器などのように静廣な環境で使用す
るものへ適用されにくい原因となっていた。パ 本発明は、上記した問題点を解決するためになされたも
のであって、その第工の目的は、空力性能を従来のもの
に比べて大幅に高めることができる渦流ブロワを提供す
ることにある。

本発明の第２の目的は、騒音の低い渦流ブロワを提供す
ることにある。

本発明の第３の目的は、空力性能を従来のものに比べて
大幅に高め、かつ吐出圧力を設定値に制御しうる渦流ブ
ロワを提供することにある。

本発明の第４の目的は、外形の小さい小形の渦流ブロワ
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の渦流ブロワは、第
１に少なくとも羽根車の内周側を、三次元的な内部流れ
に対応できるように、羽根車の羽根形状を適切な三次元
形状にしたものである。

すなわち、羽根の内側端と軸中心を結ぶ円の半径をＲ１
、内周端の羽根の前縁の入口角度をγｌ。

内周端と中央部との中間部の羽根の前縁入Ｉコ角度をγ
ｏ、内周端と外周端との中央の半径をＲｅ、中央での羽
根の前縁の入口角度をγＣとするとき。

少なくともγ１、γｃ、γｃを９０度より小さくγｏ＞
γｃ１あるいは、γ２〉βＣとなるように羽根形状をな
めらかな曲面で形成したものである。

さらには、γ１を９０度より小、さくγ１＞γｃとした
ものである。

又、羽根の前縁のＲｃの円周上の位置は、内周端よりも
羽根車の回転方向に対して遅れるように形成したもので
ある。

第２に羽根車の外周側および内周側を、三次元的な内部
流れに対応できるように羽根車の羽根形状を適切な三次
元形状にし、外周側羽根前縁を羽根車の回転方向に対し
て前進させて設けたものである。

第３に渦流ブロワのケーシング形状を、吸入口および吐
出口の隔壁形状を羽根形状に沿って流入および吐出する
ように形成したものである。

第４に羽根車の羽根形状を上記したように三次元形状に
形成し、Ｒ１／Ｒ２を０．７５以下で望ましくは０．３
　以上の範囲に設定したものである。

第５に外周側の羽根前縁を羽根車の回転方向に対して後
退させ、γｏを９０度より大きく形成させたものである
。

〔作用〕

渦流ブロワの環状流路の中の流れの可視化実験を行った
結果、次のことが分かった。

羽根５の内周端を５ｂ、外周端を５ａ、外周端と内周端
との中央部を５０としたとき、吸入口６ａから環状流路
８内に流入した空気の環状流路８に沿った羽根５の速度
に対する速度分布は、第７図ないし第１４図に示すごと
くとなり、特に第１０図に示すように、外周端５ａから
中央部５Ｃ付近までは羽根車の回転方向に対し正の値と
なるが、中央部５ｃ付近から内周端５ｂ間は負の値とな
る。

一方、環状流路８を回転軸方向に横切って流れる速度分
布は、第１１図に示すように、既に知られていたことで
はあるが、外周端５ａから中央部５ｃ付近まではケーシ
ング側に向かう速度ベクトルを持ち、中央部５ｃ付近か
ら内周端５ｂ間では。

羽根車側に向かう速度ベクトルを持つ。

それ故１本発明では、第１に空気が環状流路に沿う速度
ベクトルと環状流路８を回転軸方向に横切って流れる速
度ベクトルとの合成ベクトルに合うように、少なくとも
羽根内周側を羽根５の前縁の軸方向入口角度を定めてお
り、更には周方向人口角度を定め、三次元形状に羽根形
状を成型しているので、内周側に流入する空気の堝およ
び澱みなど内部流れの乱れの発生が大幅に低減され、空
力性能が従来の渦流ブロワに比べて大幅に向上する。

第２に空気が環状流路に沿う速度ベクトルと環状流路８
を径方向に横切って流れる速度ベクトルとの合成ベクト
ルに合うように、羽根５の前縁の軸方向入口角度及び出
口角度を、更には周方向人口角度及び出口角度を定め、
三次元形状に羽根形状を成型しているので、渦および澱
みなど内部流れの乱れの発生がなく、空力性能が従来の
渦流ブロワに比べて大幅に向上する。

第３に羽根形状を上記のように定めたので、渦および澱
みなど内部流れの乱れの発生がないため騒音低減となる
。又、ケーシング形状を上記のように定めたので、空気
が吸込口から羽根形状に治って流入し、羽根形状に沿っ
て吐出口からスムーズに流出するので、騒音が非常に小
さくなる。

第４に羽根車の羽根形状を上記したように三次元形状に
形成し、Ｒ１／Ｒ２を０．７５以下で望ましくは０．３
　以上の範囲に設定しているので、渦流ブロワの外形を
小さくできる。

第５に外周側の羽根前縁形状を羽根車の回転方向に対し
後退させ、γｏを９０度より大きく形成することにより
、羽根が空気に与える仕事量を小さめに抑えることがで
きる。

〔実施例〕

以下１図を参照して本発明の実施例について説明する。

本発明の一実施例を第工図から第２０図により説明する
。

第１図において、１は羽根車、２は環状流路８を形成す
るケーシング、４は羽根車１を回転駆動する原動機であ
る。羽根車１とケーシング２とは対向し、ケーシング２
に対し羽根車１が回転可能に取付けられている。原動機
４はベース部材７ａ上に、ベース部材７ａ及びケーシン
グ２に固定されている。環状流路８の一端は吸込み細通
路６ａに、他端は図示していない吐出側通路に連通され
ている。吸入側通路６ａと吐出側通路とはベース部材を
兼ねた消音器７に設けられている。環状流路８は羽根車
ｌの回転中心、つまり原動機４の回転軸３を中心として
ドーナツ状に１回転軸３の軸心を通る平面で切断したと
きの断面形状が半円弧状の形状をなすように形成されて
いる。環状流路８内に夫々連通ずる吸込み口と吐出口と
の間は、羽根車１に形成されている複数枚の羽根５が通
過できるように、微小空諒を保って吸込み口と吐出口と
が連通しないように仕切る隔壁が形成されている。羽根
車１は、原動機４の回転軸３に固定され一体になって回
転するホイール９とシュラウド１１から構成される。シ
ュラウド１１には１羽根間流路１０が形成されており、
羽根間流路１０の中には、これを横切る方向に多数の羽
根５が設けられている。

本実施例の渦流ブロワにおいては、羽根５の形状は、第
２図から第６図に示したように、少なくとも内周側は３
次元形状に形成されている。

この羽根５の形状を説明する前に環状流路８内の空気の
流れについてまず説明する。環状流路８内の空気の流れ
は、第７図から第１１図に示したようになる。吸込口６
Ｃから吸込まれた空気は。

第７図、第８図に示すように５羽根重工に形成されるケ
ーシング内流路２ａとでなる円形断面状の流路内を羽根
１の回転にともなって、該円形断面状の中心のま・わり
を旋回運動しながら、吐出口へ向かって送られ、かつ圧
力を高められて吐出口から吐出される。

この内部流れは、さらに詳しくは可視化実験および内部
流速測定により第９図から第１４図に示すようになるこ
とが分かった。

第３図及び第７図に示すように、羽根５の内周端を５ｂ
、外周端を５ｃ、外周端と内周端との中央部を５０とし
たとき、吸入口６ｃから環状流路８内に流入した空気の
環状流路８に沿った羽根５の速度に対する速度分布は、
第１Ｏ図に示すように、外周端５ａから中央部５ｃ付近
までは羽根車の回転方向に対し正の値となるが、中央部
５ｃ付近から内周端５ｂ間は負の値となる。

それ故、本実施例では、少なくとも内周端５ｂから中央
部５ｃに近づくにつれて環状流路に沿った速度成分が回
転方向とは逆向きに大きくなることから、速度の大きい
中央部５０近くも剥離させないで流入させるため、羽根
５の環状流路に面した形状は内周側から中央部に向がっ
て後退させている。

すなわち、本実施例では、内周側での羽根５を中央部５
ｃまで後退させることで内部ながれを一様に流入させる
ように１周方向角度βｌを定めている。

一方、環状流路８を回転軸方向に横切って流れる速度分
布は、第１１図に示すように、既に知られていたことで
はあるが、外周端５ａから中央部５ｃ付近まではケーシ
ング側に向かう速度ベクトルを持ち、中央部５ｃ付近か
ら内周端５ｂ間では、羽根車側に向かう速度ベクトルを
持つ。

それ故、本実施例では、第１０図に示したように、空気
が羽根に対して環状流路に沿う速度ベクトルと、第１１
図に示したように、空気が羽根に対してもつ環状流路８
を回転軸方向に横切って流れる速度ベクトルとの合成ベ
クトル、すなわち、第１４図の速度三角形のＷＩに合う
ように、羽根５の軸方向入口角度を定めている。

すなわち、合成速度ベクトルは、内周端５ｂでは羽根１
２の前縁の入口角度は９０度に近く、中央部５ｃに向か
うに従い前縁に入口角度を小さくなるように変化するた
め、これに合うように軸方向入口角度を定めている。

第２図において１羽根車１の中心部には回転軸３を取付
けるための軸孔２０が設けられている。

この羽根車■には、第３図に示すように軸孔２０の中心
から半径Ｒ１と半径Ｒ２との間にドーナツ状に羽根５と
羽根間流路１０が形成されている。羽根間流路ｌＯを軸
孔２０の中心を通る平面で切断したときの断面形状は半
円弧状の形状をなすように形成されている。

羽根５の断面形状は前記した空気の合成速度ベクトルに
適合するように形成されるが、例えば第２図から第６図
に示すようになっている。

第２図から第６図に示したように、羽根５の内周端５ｂ
と軸孔２０の中心（回転軸の回転中心）を結ぶ円の半径
Ｒ１、外周端５ａと軸孔２０の中心を結ぶ円の°半径Ｒ
２，内周端５ｂと外周端５ａとの中央の半径をＲｃとし
たとき、羽根の前縁のＲｃ点の位［５ｃは、内周端５ｂ
よりも羽根の回転方向にみたときに遅れており、且つ羽
根の内周端５ｂでの入口角度をγｘ、５ｃでの入口角度
をγＣとしたとき、γｌとγＣとは共に９０度よりも小
さく、かつγｌとγＣとは異なる値を有し、かつγ１＞
γｃとなるように、滑らかな四面で形成されている。さ
らに、中央部から外周部にかけては軸方向出口角度γを
９０度に形成している。

又１羽根５の前縁は、第３図に示すように中間点位置よ
りわずかに外周側までは羽根車上の回転方向に対して遅
れるように、それより外周側では、軸孔２０の中心に対
して放射状に形成されている。

すなわち、第３図に示すように、内周端５ｂを通って引
いた接線と中間点５ｃと内周端５ｂとを結ぶ線とのなす
角度を９０°未満のβｌに、外周端５ａを通って引いた
接線と中間点５ｃと外周端５ｂとを結ぶ線とのなす角度
を９０’のβ２に形成している。この理由は、中央部よ
りわずかに外側で空気の流れ方向が逆転するからである
。

ここで、軸方向角度γは、羽根前縁での平面に対して羽
根前縁部の回転方向側の滑らかな曲面がなす角度と定義
される。又、羽根の断面の中心線をとって定義しても良
い。

周方向角度βは、羽根車の軸心に対してなす同心円と羽
根前縁との交点において、前記円の接線と前記羽根前縁
とのなす角度のうち、回転方向と反対側の角度を言うよ
うに定義する。

このように羽根形状を形成することにより、空気はケー
シング内流路の外周側から旋回しなからケーシング内周
を通りケーシング羽根形状に沿って羽根車内周側へ流入
し、３次元的に羽根に沿って滑らかで速度減少の少ない
内部流れを形成する。

すなわち１周方向逆流酸分を含む入口流れに対応して流
入させるので抵抗を小さく抑えて流れを羽根５間に導く
ことができる。外周側に至った空気は、９０度の軸方向
出口角により内部流れを羽根間で周方向前向きに変え、
１旋回で流体に羽根５で仕事量を与え、圧力を高められ
る。このように、少なくとも内周側で三次元的に羽根に
沿って、滑らかで速度減少の少ない内部流れを形成する
ことができるので、渦、澱みの少ない流れが実現できる
。その結果、吐出圧力を高めることができ、騒音も小さ
い渦流ブロワが得られる。

第１５図は、βｌの値を１００度、９０度。

８０度、６０度、４５度、及び２０度ニジ、且つγ東の
値を１０度、２０度、４５度、７０度。

８０度、及び９０度にしたときの従来例との圧力係数の
比を示す。従来例の圧力係数ψ０を得たときの諸量はβ
１．β２．γｉ、γＣ及びγｏが全て９０度である。ま
た、本発明の実施例として圧力係数ψを得たときのγＣ
の値は、γ１よりも↓３度小さい値とした。β２の値は
９０度に、またＲ１／Ｒ２の値は０．５８　に固定した
。

枠内の数字が１．０　以上であれば従来のものよりも圧
力係数が高いことを示している。又、１．７よりも若干
大きければ、圧力係数は１４以上に相当する。

従って、βｌが４５度ないし８０度、γ１が２０度ない
し７０度、γ。がγ１よりも１３度小さいとき圧力係数
が工４以上の高圧にできる。

第１６図はβ２の値を７０度にしたときの、第１５図に
示したものと同様に圧力係数の値を示している。この表
からβ２の値を７０度にすると、β２の値を９０度にし
たときよりも得られる圧力係数は小さくなるが、それで
もβｌが４５度ないし８０度、γ、が２０度ないし７０
度、γＣがγ、よりも工３度小さいとき圧力係数は従来
のものよりも、大きな値を示すことが分かる。

即ち、羽根の前縁の軸方向入口角度、前方向入口角度の
大きさが、空力性能を大きく左右する要因であることを
示している。

第１７図は、本発明の実施例と従来の渦流ブロワの流量
係数φ対圧力係数ψの関係を示している。

これから、本発明によるものの方が、流量係数。

圧力係数井に大きいことが分かる。

第１８図は、周方向入口角度βｌを２０度と９０度に設
定したときの流量係数φ対圧力係数ψの関係を示してい
る。この図から周方向入口角度βｌを２０度に設定した
方が、流量係数、圧力係数井に大きいことが分かる。

第１９図は、周方向入口角度βｌを変えたときの圧力係
数の比を示す図である。この時の周方向出口角度β２は
９０度に固定しており、βｈβ２ともに９０度の時と比
較している。この図から分かるように、９０度から２０
度の範囲では、βｌが小さくなる程、圧力係数は大きく
なる。

第２０図は、βｌ、β２ともに９０度に設定し、羽根の
前縁の軸方向入口角度γｌを変えたときの圧力係数の比
を、γｌ、β２共に９０度に設定したときを基準として
示している。この図から分かるように、γｌの値が小さ
くなる程圧力係数比は大きくなる。

以上述べたように、空気が環状流路に沿う速度ベクトル
と環状流路８を回転方向に横切って流れる速度ベクトル
との合成ベクトルに合うように、少なくとも羽根内周側
を羽根５の前縁の軸方向入口角度を定めており、又、周
方向入口角度を定め、三次元形状に羽根形状を成型して
いるので、内周側に流入する空気の渦および澱みなど内
部流れの乱れの発生が大幅に低減され、空力性能が従来
の渦流ブロワに比べて大幅に向上する。すなわち、羽根
の内周側を流体の流れに沿った三次元形状に形成するこ
とにより、空力性能を大幅に向上できる効果がある。

その結果、渦流ブロワを小形化するために比Ｒ１／Ｒ２
を０．７５以下にすると圧力係数が小さくなるという従
来の欠点を克服できる。そのため、比Ｒ１／Ｒ２を０．
７５以下でかつ０．３　以上に設定しても吐出圧力は従
来に比べて大幅に向上できるため、羽根車の外径を小さ
くでき、渦流ブロワを小形化できる効果がある。

次に、吐出圧力をより高めた場合の他の実施例について
第２１図から第３３図により説明する。

本実施例では、羽根車５の内周側から中央部における羽
根形状は、第２図、第３図に示した形状に形成されてい
る。又、中央部５ｃ付近から外周端５ａまでは、前述し
たように、環状流路８に沿った羽根５の速度に対する空
気の速度分布は第１゜図に示すように羽根車の回転方向
に対し正の値になり、中央部５ｃから外周端５ａに向か
っては、環状流路８に沿った速度成分が回転方向前向き
に急激に大きくなることから速度の小さい中央部に澱み
をつくらないために、羽根５の環状流路８に面した形状
は中央部５ｃから外周端５ｂに向かって回転方向に前進
する。

すなわち、本実施例では、外周側での流れを羽根５を中
央部５ｃから外周端５ｂに向かって突き出すことにより
一様に流出させるように、周方向出口角度β２を９０度
以上に定めている。

一方、前述したように、第１２図の速度三角形のＷｏに
合うように軸方向出口角度γを定めている。

すなわち、半径がＲｏ＝（Ｒｚ＋Ｒｃ）／２である外周
側の中間点位置および半径がＲ１＝：（Ｒ１＋Ｒｃ）／
２である内周側の中間点の位置での羽根１２の前縁の入
口角度をそれぞれγｏ．γｉとすると、第２４図から第
２６図及び第３７図に示したように、γｏ．γムともに
９０度より小さく、かつγｏ〉γ。。

γ１＞γｃとなるように、滑らかな曲面（第２２図ない
し第２６図参照）で形成されている。周方向逆流成分を
含む入口流れに対応して流入され、外周部に至った空気
は、軸方向出口角度γｏにより内部流れを羽根間で周方
向前向きに変え、且つ周方向出口角β２を有することで
羽根間において速度の遅い羽根中間点付近 根外周端、内周端駆付の流れに同期性を持たせることが
でき、内部損失となるよどみを生じさせることなく、旋
回成分を大きくし、羽根間での速度変化を小さくできる
。軸方向出口角γｏ及び周方向出口角β２を設けること
によって、より１旋回で羽根の与える仕事量を大きくか
つ羽根内部圧力損失を大きくしないことで、得られる圧
力を大きくする作用がある。

また、β２については、羽根間において内部速度の遅い
羽根中間点付近の流れと、内部速度の早い羽根外周端、
内周端付近の流れの同期性を持たせて内部圧力損失とな
るよどみによる流れの乱れを防止する。

よって軸方向出口角γｏおよび周方向出口角β２を伴わ
せ持つ形状により、羽根は流路内で。

３次元的に滑らかで速度変化の少ない内部流れを形成す
る作用を行なう圧力大の空力性能を得る。

羽根５の外周側形状を３次元形状にしたときの実験結果
を羽根形状β１＝９０度、γｒ　＝　９０度。

βｚ＝９０度、γｏ＝９０度、　Ｒｔ／Ｒｚ＝０．５８
に設定した従来の渦流ブロワと比較して第２８図に示す
。この図から分かるように外周形状を前述のごとく３次
元形状とすることにより、圧力係数を２倍以上に向上す
ることができる。従来の２次元羽根形状を有する渦流ブ
ロワにおける周方向出口角度β２のみに着目した実験結
果では、第２９図、第３０図に示すように、β２は９０
度付近が最大の圧力係数となり良好なものであった。し
かし、軸方向出口角度γｏを変化させると圧力係数は従
来に比べて大きくなる。これらから、第２３図に示す例
では軸方向出口角度γｏを４５度９周方向出口角度β２
を１１５度と同時に変えることにより前述した理由によ
り圧力係数を大幅に向上できる。

第３２図は、軸方向出口角度γｏと周方向出口角度β２
とを変えた場合の圧力係数比のマツプを示した図である
。この図から分かるように、１００’≦β２≦１３５’
　、２０’≦γｏ≦７０’の範囲で圧力係数を大幅に向
上できることが分かる。

′ｓ３３図は１羽根５の内周側を３次元形状としたのに
加えて外周側も３次元形状としたときの実験結果を示す
図である。この図から分かるように、羽根形状全体を３
次元形状とすることにより、圧力係数をさらに向上でき
、圧力係数２５程度を得ることができる。

本実施例では、第２３図に示したように、羽根５の内周
側と外周側を結ぶ中央部５ｃを急激な角度変化を有する
ような羽根前縁形状の羽根車を示したが、第３４図に示
すように１羽根前縁形状を内周側５ａから外周端５ｂに
かけて緩やかな角度変化を有するように形成しても良い
。

以上説明した実施例では、羽根５を内周側では、羽根車
１の回転方向に対し後退させ、中間点５ｃより外周側で
は、放射状に設定する、あるいは前進させているが、羽
根を３次元形状とした場合には第２３図に示すように、
羽根前縁形状を、内周側ではｄ、ｆで示す形状に形成し
ても良く、外周側ではａ、ｃで示す形状に形成しても良
い。又。

これら、ａ”ｃ、ｄ−ｆで示す形状を組み合わせても良
い。

このように構成した本発明の他の実施例を第３６図から
第４０図に示す。本実施例では、吐出圧力を抑制するた
めに、羽根５の外周側の前縁を第３５図に示したＣの曲
線となるように形成している。すなわち、第２３図に示
した羽根５よりも第３８図に示すように羽根の外周側断
面を羽根車１の回転方向に対して後退させて形成してい
る。

すなわちｌ；軸方向角度γを内周側では第４０図に示す
ように第２６図と同様な角度γｌに設定しているが、、
中央位置では第３９図に示すように９０度より幾分小さ
めに、外周側では第３８図に示すように軸方向出口角度
を９０度より大きく形成している。

本発明のさらに他の実施例を第４１図から第４４図に示
す。本実施例では、羽根５は、内周側では、第４４図に
示すように軸方向入口角度γムを第２３図に示す軸方向
入口角度と同様な角度に設けている。又、中央値［５ｃ
では、第４３図に示すように軸方向角度γＣを有し、か
つ第４１図に示すように羽根車１の回転方向に対して後
退している中間部３２を設けている。羽根５の外周側は
第３６図に示すように９０度より大きい軸出口角度γｏ
の羽根形状を形成している。

このように、羽根の前縁を羽根車１の回転方向に対して
後退させ、γｏを９０度より大きくすることにより、羽
根が空気に与える仕事量を小さめしこ抑えることができ
、吐出圧力、所要動力を低めにも制御できる効果がある
。

次に、第３５図において、羽根５の前縁を内周側はｆの
曲線に、外周側では外周側に向かって羽根車の回転方向
に対して後退させるように形成した実施例を第４５図と
第４６図に示す、第４５図は、本実施例の羽根車の部分
的正面図である。羽根は断面として現れていないが、捩
じれの方向を分かり易くするために、斜線を付して示し
である。

図中、第３図と同一番号を付しているものは、同一部品
を示す。

第４６図は、第４５図の各半径Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆにおける羽根断面形状を示している。羽根の外周側（
Ｂ、Ｃ断面）では、羽根前縁の軸方向出口角度γ２が９
０度よりも大きく、ＧとＨを結ぶ直線に対して反回転方
向にとっ状の曲線となるように形成されている。内周側
（Ｅ、Ｆ断面）では、羽根前縁は羽根車の回転方向に対
して前進しており、Ｈと工を結ぶ直線に対して回転方向
にとっ状の曲線となるように、かつ軸方向入口角度γ１
は９０度より小さく形成されている。又、中央部のＤ断
面において、羽根前縁は軸中心を中心とした放射状線に
対してＯｔＯだけ回転方向に対して前進している。そし
て、内周側の羽根前縁の軸方向入口角度γｌを流れの入
射角γａ１とほぼ同じに形成し、羽根内周側の他の断面
（Ｄ、Ｅ断面）においても、各々大きさと方向の異なる
流れの入射角γｅ１．γｄｌに見合った羽根前縁の軸方
向入口角度γを設定しているので、渦、澱みを小さくで
きる。外周側では、第４６図Ｂ断面に示したように、軸
方向出口角度γ２を９０度よりも大幅に大きく形成して
いるので１周方向流速成分ｃｕｚが小さくなり、旋回流
の周方向進み角が小さくなり。

吸入口から吐出口までの旋回数を多くできる。又、吐出
圧力を設定値に制御することができる。

第４７図は、ケーシング２に設けた吸入口と吐出口の間
に連通しないように仕切る隔壁の形状を示した図である
。騒音を大幅に低減した隔壁形状を示す６ケーシング２
は、回転軸３の軸線と平行を威す方向に開口する断面が
半円弧状の溝状を威す円弧状流路８を有している。この
溝内は一部が羽根車１と微小空隙を介して対抗する隔壁
２５が仕切られている。そして円弧状流路８の一端は吸
込側通路６ａに、他端は吐出側通路６ｂに接続しである
。吸込側通路６ａと吐出側通路６ｂとはベース部材を兼
ねた消音器７内に平行を成すように設けである。

隔壁２５の吸込口側には吸込側ガイド２６が設けてあり
、その先端２６ａは羽根５が外周側から切る（羽根の前
縁と交差する）ように、略水平を威している。これは吸
込口６Ｃから円弧状流路８内に八った空気がスムーズに
羽根５の入口（第１１図で矢印が左方向を向いている）
側に導く働きをしているものと考えられる。また、軸線
方向からみると、吸込口６Ｃは、吸込側ガイド２６の陰
に隠れて見えないようになっている９こハは、円弧状流
路８内で発生している騒音を、直接吸込口側通路６ａに
ださないで遮音するのに役立つ。

隔壁２５の吐出口側には吐出側ガイド２８が設けてあり
、その先端２８ａは羽根５が内周側から切る（羽根の前
縁が交差する）ように、略中央部２８ｂ　（羽根の流れ
方向逆転点と一致する部分）が１羽根車１の回転方向Ｆ
の反対側に突出する形状を威している。これは円弧状流
路８から吐出口６ｂに出る空気が、羽根５の出口（第１
１図で矢印が右方向を向いている）部分からスムーズに
出るように導く働きをしているものと考えられる。

また、軸線方向から見ると、吐出口６ｂは、吐出側ガイ
ド２８の陰に大部分隠れるように成っている。これは１
円弧状流路内で発生している騒音を直接吐出通路６ｂに
出さないで遮音するのに役立つ。

第４８図は第４７図に示したケーシング２と第３６図に
示した羽根車１とを組み合わせて渦流ブロワを構威し、
運転したときの騒音の実測データである。

その組合せから吸込側ガイド２６．吐出側ガイド２８を
取り去って運転したときの第４８図に示す騒音データと
比較すれば、吸込側ガイド２８゜吐出側ガイド２８を設
けることが、騒音の低下に非常に役立つことが分かる。

なお、円弧状流路８に沿ってみた２６ｂから２８ｂ（羽
根の流れ方向逆転点、と一致する部分）迄の寸法１は。

Ｌ＝−λ　（２ｎ＋１） 但しλ＝Ｃ／ｆ ｆ＝ＺＸＮ ２は前記羽根の枚数 Ｎは前記シュラウドの回転速度 Ｃは音速 ｎは０，１，２．３・・・ に成るようにＬの値を選択して実験したところ第４８図
の最大騒音レベルが更に４ｄＢ低下した。

本発明の他の実施例を第４９図に示す。本実施例で・は
、羽根５を設けた羽根車１を原動機４に近い側に設け、
ケーシング２をそれに対向させて設けている。こうする
ことにより１羽根車のオーバーハンダ量を小さくできる
。このように、回転体である羽根車１・を軸受側に近づ
けているので、羽根車１の振動を大幅に低減させること
ができ、ラジアル荷重に対する耐久性を向上させること
ができる。

本発明の他の実施例を第５０図から第５４図に示す。第
５０図から第５４図に示した実施例では、−例として第
２３図から第２７図に示した羽根形状を両側に形成した
両羽根形羽根車に適用した場合を示している。第５０図
は、両羽根形羽根車を搭載した渦流ブロワの斜視図であ
り、第１図と同一番号を付したものは同一の部品を示し
ている。

本実施例では、ケーシング２が両羽根の両側を覆うよう
に形成されており１両羽根の両側に環状流路８が形成さ
れている。又、吐出口６ｄと吸入口６ｃが連通しないよ
うにケーシングの両側にＲＭが設けられており、原動機
４側には吸入通路６ａと吐出通路６ｂが設けられている
。

このように構成することにより、圧力係数が高く、大風
量を得ることができる渦流ブロワを提但できる。又、ケ
ーシングの外径を小さくでき、渦流ブロワを小形にでき
る効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１に少なくとも羽根の内周側を３次
元形状に形成しているので、空気の旋回速の速度ベクト
ルに対応してスムーズに流入させることができ、吐出圧
力を大幅に高めることができる効果がある。

第２に羽根形状を旋回流の速度ベクトルに対応した３次
元形状に形成しているので、渦の発生および澱みが極め
て少なくなり、騒音の低い渦流ブロワをえることができ
る効果がある。

第３に、本発明の上記隔壁によれば、この隔壁の吸込側
の先端は羽根が外周側から切り、吐出側の先端は羽根が
内周側から切れるので、吸込口がら円弧状流路内に入る
空気の流れ１円弧状流路から吐出口を通って出る空気の
流れがスムーズになり、そのため騒音が非常に小さいも
のとなる効果がある。

第４に羽根車の羽根形状を上記したように、三次元形状
に形成し、Ｒ１／ＲＺを０．７５以下でかつ０．３　以
上に設定することができきるので、７ｅｒ流ブロワを小
形にできる効果がある。

第５に羽根車１の外周の羽根形状を後退させ、軸方向出
口角度を９０°より大きく形成することにより羽根が空
気に与える仕事量を小さめに抑えることができるので、
吐出圧力、所要動力を低めにも制御できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す渦流ブロワの斜視図、
第２図は第工図に示した渦流ブロワの羽根車を示す斜視
図、第３図は第２図に示す羽根車の一部の拡大平面図、
第４図から第６図はそれぞれ第３図をＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ
線、Ｃ−Ｃ＆！に沿って切断して示す断面図、第７図か
ら第１４図は、羽根車内の内部流れを説明する図、第１
５図、第１６図は本発明の実施例の実験データを従来の
ものと比較して示す図、第１７図は本発明の実施例と従
来の渦流ブロワの流量係数対圧力係数の関係を比較して
示す図、第１８図は周方向入口角度を特定の値に選んだ
時の流量係数対圧力係数の関係を示す図、第Ｉ９図は周
方向角度を変えたときの圧力係数比を示す図、第２０図
は軸方向入口角度を変えたときの圧力係数比を示す図、
第２１図から第３３図は本発明の他の実施例を示す図で
、第２工図は羽根車の斜視図、第２２図は第２１図に示
した羽根車の形状を平面の集合体で構成して各部の角度
を視覚的に表現した斜視図、第２３図は第２１図、第２
２図に示す羽根車の一部の拡大平面図、第２４図から第
２６図はそれぞれ第２３図をＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−
Ｃ線に沿って切断して示す断面図、第２７図は第２１図
に示した羽根車の各部の軸方向人口角、出口角の推移を
示すグラフ、第２８図は本発明の実施例の実験データを
従来のものと比較して示す図５第２９図は従来技術であ
るβ２のみを変えた場合の流量係数対圧力係数の関係を
示す図、第３０図は第２９図の流量係数Ｏの時（締切時
）のβ２＝９０°を基準にした圧力比を示す図（γ１ｌ
ｌ＝９０”　）、第３１図は実験データによる軸方向出
口角γＯを変化させた時の流量係数０時（締切時）のβ
２＝９０°　　γθ＝９０°を基準にした圧力比を示す
図、第３２図は周方向出口角及び軸方向出口角を変化さ
せた時の流量係数０時のβ２＝９０゜、γθ＝９０°を
基準にした圧力比を示す図、第３３図は外周側β２．γ
Ｏに加えて第１図の実施例のように内周側βｌ、γ１に
ついて考慮した場合と、外周側のみ考慮した場合の流量
係数対圧力係数を示す図、第３４図は羽根前縁の周方向
角度を滑らかに変化させた他の実施例を示す平面図、第
３５図は、本発明の羽根の前縁の形状を変えた他の実施
例を示す図、第３６図から第４０図は本発明のさらに他
の実施例を示す図で、第３６図は羽根車の斜視図、第３
７図は第３６図に示す羽根車の一部の拡大平面図、第３
８図から第４０図はそれぞれ第３７図をＡ−Ａ線、Ｂ−
Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿って切断して示す断面図、第４１図
から第４４図は本発明のさらに他の実施例を示す図で、
第４１図は羽根車の斜視図、第４２図から第４４図はそ
れぞれ第２３図に示したＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線
に相当する線に沿って切断して示す断面図、第４５図及
び第４６図は本発明のさらに他の実施例を示す図で、第
４５図は羽根車の斜視図、第４６図はそれぞれ第４７図
に示したＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線。 Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に相当する線に沿って切
断して示す断面図、第４７図はケーシングの吸入口と吐
出口の間に形成した隔壁形状を示す正面図、第４８図は
渦流ブロワの騒音スペクトルを示す図、第４９図は本発
明の他の実施例を示す斜視図。 第５０図から第５４図は本発明のさらにめ 図 Ｆ ＴＱ　Ｉ＆１４１ｂｔｆｒ６４ｆｔ 尺’＋　ｔ（ＲＣ＋ＲＪ）／≦； 第 纜 ′ｆＪ５図 猶 図 猶 図 第 ｑ （２） 葉 ｌθ 口 囁 ３ 図 ６１４回 斥力佛教６ ’ｆ、　　ｔｓ　　図 ｖｖｆ、　　　　分局 （ｌｈ−’／〆、　’ｊ’ｔ−９１）’ｓ　ｄｚ・ｆｌ
ｙ’）〕まｔ）豐イ男（数〈；シ 虎Ｉ係縦≠ 猶 ２ 図 一一一伽Ｆ ２ 図 殆 ３ 図 ６２４図 ′ｆＪ２５図 Ｖ１２１図 猶 ７ 図 （Ｃ＜γｏ ｆｃ（ｉｉ ３ 回 纂 ｑ 回 ０ 回 葉 よ 百力簡よ口角 β２ 一方尚武口肉 葉 ３ｚ 図 築 ３ 区 シ鋲二量イ朱数 φ 猶 ４ 図 重量え０会 外ＲロイＱ・Ｊ［ｆｒｄわ千怪 べｃ’（尺／　＋　Ｒ２）／２ Ｋａ−Ｕ？２＋　Ｐｃ）／２ 内ｆｌ（Ｑ１１断面對を ノミト（Ｒｃ＋メこ１ン、く２ ５ 図 め ６ 図 □Ｆ 拓 ７ 因 〔＝ニーＮＦ ０ ４１ （２） ｚ 禎 Ｚ （２） ′ｆＪ４３図 ６４４図 拓 Ｚ 閉 ２５ め ΦＢ 因 第４９閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、吐
   出口とを備えたケーシングと、前記環状流路との間に旋
   回流を与えて流体を昇圧するための複数の羽根を具備し
   回転する羽根車と、該羽根車を回転駆動する原動機とか
   らなる渦流ブロワにおいて、前記羽根の内周端と中央部
   の羽根前縁の軸方向入口角度をそれぞれγ＿１、γ＿ｃ
   とするとき、γ＿１、γ＿ｃを共に９０度より小さく、
   かつγ＿１＞γ＿ｃとなるように少なくとも前記羽根の
   内周端から中央部にいたる羽根形状を曲面で形成したこ
   とを特徴とする渦流ブロワ。 ２、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、吐
   出口とを備えたケーシングと、前記環状流路との間に旋
   回流を与えて流体を昇圧するための複数の羽根を具備し
   回転する羽根車と、該羽根車を回転駆動する原動機とか
   らなる渦流ブロワにおいて、前記羽根の少なくとも内周
   側は流体が前記羽根車に対して中央部の方が内周端より
   傾斜して流入するように羽根曲面形状を形成したことを
   特徴とする渦流ブロワ。 ３、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、吐
   出口とを備えたケーシングと、前記環状流路との間に旋
   回流を与えて流体を昇圧するための複数の羽根を具備し
   回転する羽根車と、該羽根車を回転駆動する原動機とか
   らなる渦流ブロワにおいて、前記羽根前縁の軸方向角度
   を羽根の内周端では９０度より小さく、内周端から中央
   部へ向かつて漸次小さくなるように、かつ中央部から外
   周部へ向かつて大きくするように曲面で前記羽根形状を
   形成したことを特徴とする渦流ブロワ。 ４、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、吐
   出口とを備えたケーシングと、前記環状流路に対向して
   回転する複数の羽根を具備した羽根車と、該羽根車を回
   転駆動する原動機とからなる渦流ブロワにおいて、前記
   羽根が、内周端から中央部にかけて前記羽根車の回転方
   向に対して後退し、かつ軸方向入口角度が９０度より小
   さく漸次小さくなるように形成され、中央部から外周端
   は軸方向出口角度が漸次大きくなるように３次元形状に
   形成されていることを特徴とする渦流ブロワ。 ５、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、吐
   出口とを備えたケーシングと、前記環状流路に対向して
   回転する複数の羽根を具備した羽根車と、該羽根車を回
   転駆動する原動機とからなる渦流ブロワにおいて、前記
   羽根中央部、中央部と外周端との中間部、中央部と内周
   部との中間部の軸方向角度をそれぞれγ＿ｃ、γ＿ｏ、
   γ＿ｉとするときγ＿ｃ、γ＿ｏ、γ＿ｉがともに９０
   ゜より小さく、γ＿ｃ＜γ＿ｏ、γ＿ｃ＜γ＿ｉとなる
   羽根形状を有することを特徴とする渦流ブロワ。 ６、前記羽根の内周端での周方向入口角度β＿１と、内
   周端と中央部との中間部の軸方向角度γ＿１とを ４５゜≦β＿２≦８０゜、２０゜≦γ＿ｏ≦７０゜の範
   囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の渦流ブ
   ロワ。 ７、前記羽根の外周端での周方向出口角度β＿２と、外
   周端と中央部との中間部の軸方向角度γ＿ｏとを ０゜≦β＿２≦１３５゜、２０≦γ＿ｏ≦７０゜の範囲
   に設定したことを特徴とする請求項１に記載の渦流ブロ
   ワ。 ８、前記羽根が中央部から外周部に向かつて羽根車の回
   転方向に対して前進するように形成している請求項１に
   記載の渦流ブロワ。 ９、前記羽根が中央部から外周部に向かつて羽根車の回
   転方向に対し後退させて吐出圧力を設定値に制御してい
   る請求項２に記載の渦流ブロワ。 １０、前記羽根の外周端の出口方向角度γ＿２を９０゜
   より大きく形成し、吐出圧力を設定値に制御した請求項
   １に記載の渦流ブロワ。 １１、前記羽根の中央部が羽根車の回転方向に対して後
   退している中間部を有している請求項８に記載の渦流ブ
   ロワ。 １２、前記羽根車が前記ケーシング内に位置するように
   形成されているものであつて、両側に前記羽根を有する
   請求項１に記載の渦流ブロワ。 １３、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、
   吐出口と前記環状流路内の前記吐出口から吸込口へ至る
   間を仕切る隔壁とを具備するケーシングと、前記環状流
   路に対向して回転する複数の羽根を具備した羽根車と、
   該羽根車を回転駆動する原動機からなる渦流ブロワにお
   いて、前記羽根形状が３次元形状に形成されているもの
   であつて、前記隔壁のその先端は、前記羽根車の回転に
   ともなつて前記羽根前縁と吸込口側では外周側から、吐
   出側では内周側から漸次交差するように形成されている
   ことを特徴とする渦流ブロワ。 １４、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、
   吐出口とを備えたケーシングと、前記環状流路に対向し
   て回転する複数の羽根を具備した羽根車と、該羽根車を
   回転駆動する原動機とからなる渦流ブロワにおいて、前
   記羽根が３次元形状に形成されているものであつて、前
   記原動機に近い側に前記羽根車を、遠い側に前記ケーシ
   ングを設けたことを特徴とする渦流ブロワ。 １５、環状流路と該環状流路内に夫々連通する吸込口、
   吐出口とを備えたケーシングと、前記環状流路との間に
   旋回流を与えて流体を昇圧するための複数の羽根を具備
   し回転する羽根車と、該羽根車を回転駆動する原動機と
   からなる渦流ブロワにおいて、前記羽根の少なくとも内
   周側は流体が前記羽根車に対して中央部の方が内周端よ
   り傾斜して流入するように形成されているものであつて
   、前記羽根車の内周端の半径Ｒ＿１と外周端の半径Ｒ＿
   ２との比Ｒ＿１／Ｒ＿２を０．７５以下でかつ０．３以
   上の範囲に設定したことを特徴とする渦流ブロワ。 １６、吸込口からケーシングに形成された環状流路に流
   体を吸入し、複数の羽根を具備した羽根車を回転させる
   ことによつて、前記環状流路との間に旋回流を与えて流
   体を昇圧して吐出口から吐出するブロワ使用され、前記
   羽根の内周端と中央部の羽根前縁の軸方向入口角度をそ
   れぞれγ＿１、γ＿ｃとするとき、γ＿１、γ＿ｃを共
   に９０度より小さく、かつγ＿１＞γ＿ｃとなるように
   少なくとも前記羽根の内周端から中央部にいたる羽根形
   状を曲面で形成した羽根を具備したことを特徴とする羽
   根車。 １７、吸込口からケーシングに形成された環状流路に流
   体を吸入し、旋回流を与えて流体を昇圧して吐出口から
   吐出するブロワ使用される、羽根前縁の軸方向角度を羽
   根の内周端では９０度より小さく、内周端から中央部へ
   向かつて漸次小さくなるように、かつ中央部から外周部
   へ向かつて大きくするように曲面で形成した羽根を複数
   具備したことを特徴とする羽根車。