JPWO2015140963A1 - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

モータ３０により回転駆動される主板２１と、前記主板２１の上面側が開口する円筒状の籠を形成するように前記主板２１の外周部に周方向に間隔を隔てて多数配置された湾曲長方形板状の翼２２とを有する羽根車２０と、吸込口１２及び吹出口を有し、前記吸込口１２に対向するように前記羽根車２０が内部に収納されるスクロールケーシング１０と、を備え、前記羽根車２０の回転により前記主板２１の上面側の開口から前記モータ３０の回転軸３１方向に空気を吸込み、前記翼２２と翼２２の間から空気を遠心方向に送り出し、前記吹出口から吹出す遠心送風機９０において、前記羽根車２０の外周部に、前記主板２１と平行に円環状の整流板２３が取付けられ、該整流板２３は、前記羽根車２０の主板２１から翼２２上端部までの高さＨに対して、前記主板２１からの高さｈが、Ｈ／５≦ｈ≦Ｈ／３の範囲内に取付けられる。

Description

本発明は、換気装置、空気調和機等に用いられ所定の拡大率を有するスクロールケーシングを備える遠心送風機に関するものである。

遠心送風機は、軸方向に吸込んだ空気を遠心方向に吹出すので、吸込流れに慣性力が作用し、羽根車内を通ってスクロールケーシング内に吹出される空気の流れは、スクロールケーシングの底面側に偏った速度分布になる。スクロールケーシング内に吹出された空気の一部は、底面に沿って流れた後に、スクロールケーシングの内壁面に沿うように羽根車の主板側から翼端部方向へ巻き上がる流れを形成する。このスクロールケーシング内を巻き上がる流れは、羽根車から吹出される流れと衝突あるいは干渉し、流れの乱れが増加し、騒音を発生させる。

また、遠心送風機は、所定の拡大率を有するスクロールケーシングを備え、羽根車から吹出された空気を、スクロールケーシングで回収し、吹出口に向かって風路断面積を徐々に拡大させることにより、動圧を静圧へと変換させている。スクロールケーシング内を流れる空気は、吹出口と送風機内風路を仕切る舌部によって、吹出口方向と送風機内方向とに流れが分離される。送風機内方向に分離された流れは、送風機内風路が急に狭くなるので、特に、流れが衝突あるいは干渉して乱れ易い。

さらに、遠心送風機は、使用ポイントによって、羽根車内及びスクロールケーシング内の流れの方向が変化する。例えば、大風量となる開放側の使用ポイントでは、吸込流れに対して強い慣性力が作用するため、羽根車から吹出される流れは、吸込口に近いほど主板側に傾斜した流れとなる。一方、ある程度静圧を必要とする中風量の使用ポイントでは、吸込流れに作用する慣性力が弱まり、羽根車から吹出される流れは、主板と比較的平行な流れとなる。

従来、渦巻形ケーシングに多翼羽根車を収めた遠心送風機において、前記多翼羽根車又は前記ケーシングの内壁面に、該羽根車の回転軸と直交方向に扁平な円環状整流板が取付けられている遠心送風機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、周方向に互いに隙間を有して配置された複数の羽根板を備える遠心送風機の羽根車において、前記複数の羽根板の外周部に、該複数の羽根板から放出される気流を軸方向に区切ってその速度の均等化を行う複数の整流素子を小間隔で配置した遠心送風機の羽根車が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

上記特許文献１，２に開示された従来の遠心送風機においては、羽根車の外周部に整流板を取付け、羽根車から吹出される流れの速度分布を均一化して流れの乱れを低減させている。

特開昭６１−１２９４９９号公報 特開平１０−３０６７９５号公報

上述したように、スクロールケーシングを備える遠心送風機は、大風量となる開放側の使用ポイントでは、吸込流れに対して強い慣性力が作用するため、羽根車から吹出される流れは、吸込口に近いほど主板側に傾斜した流れとなる。上記特許文献１，２に開示された従来の遠心送風機では、羽根車の外周部に整流板を複数取付けるか、あるいは、羽根車の軸方向中央部に一つ取付けており、整流板が、翼から吹出される流れを阻害して、騒音が増大し、送風性能が低下するおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、翼から吹出される流れを阻害することなく、騒音を低減し送風性能を向上させた遠心送風機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータにより回転駆動される主板と、前記主板の上面側が開口する円筒状の籠を形成するように前記主板の外周部に周方向に間隔を隔てて多数配置された湾曲長方形板状の翼とを有する羽根車と、吸込口及び吹出口を有し、前記吸込口に対向するように前記羽根車が内部に収納されるスクロールケーシングと、を備え、前記羽根車の回転により前記主板の上面側の開口から前記モータの回転軸方向に空気を吸込み、前記翼と翼の間から空気を遠心方向に送り出し、前記吹出口から吹出す遠心送風機において、前記羽根車の外周部に、前記主板と平行に円環状の整流板が取付けられ、該整流板は、前記羽根車の主板から翼上端部までの高さＨに対して、前記主板からの高さｈが、Ｈ／５≦ｈ≦Ｈ／３の範囲内に取付けられることを特徴とする。

この発明によれば、整流板を羽根車の外周部の主板近くに取付けることにより、翼から吹出される流れを阻害せず、スクロールケーシングの内壁面に沿って羽根車の主板から翼端方向へ巻き上がる流れを抑制して、騒音を低減し、送風性能を向上することができる。

図１は、本発明にかかる遠心送風機の実施の形態を示す上面図である。 図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。 図３は、図２のＹ−Ｙ線に沿う横断面図である。 図４は、実施の形態の羽根車の側面図である。 図５は、実施の形態の羽根車の斜視図である。 図６は、比較例として示す従来の遠心送風機の縦断面図である。 図７は、実施の形態の遠心送風機の変形例１を示す縦断面図である。 図８は、実施の形態の遠心送風機の変形例１を示す横断面図である。 図９は、実施の形態の遠心送風機の変形例２を示す羽根車の部分斜視図である。 図１０は、実施の形態の遠心送風機の変形例３を示す羽根車の部分斜視図である。 図１１は、実施の形態の遠心送風機の変形例４を示す羽根車の斜視図である。 図１２は、実施の形態の遠心送風機の整流板取付高さとファン効率の関係を示す図である。 図１３は、図１２の領域Ａの使用ポイントにおける整流板取付高さとファン効率改善幅の関係を示す図である。 図１４は、実施の形態の遠心送風機の整流板取付高さと比騒音の関係を示す図である。 図１５は、図１４の領域Ｂの使用ポイントにおける整流板取付高さと比騒音低減幅の関係を示す図である。

以下に、本発明にかかる遠心送風機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかる遠心送風機の実施の形態を示す上面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図であり、図３は、図２のＹ−Ｙ線に沿う横断面図であり、図４は、実施の形態の羽根車の側面図であり、図５は、実施の形態の羽根車の斜視図であり、図６は、比較例として示す従来の遠心送風機の縦断面図である。

図１〜図５に示すように、実施の形態１の遠心送風機９０は、上面に、ベルマウス１１が形成された円形の吸込口１２が設けられ、外周部に吹出口１３及び吹出口１３と送風機内風路を仕切る舌部１４が設けられたスクロールケーシング１０と、スクロールケーシング１０内に、吸込口１２に対向して配置された羽根車２０と、スクロールケーシング１０に取付けられ、羽根車２０を回転駆動するモータ３０とを備えている。

羽根車２０は、モータ３０の回転軸３１に取付けられて回転駆動される主板２１と、下端部が主板２１に固定され、主板２１の上面側が開口する円筒状の籠を形成するように、主板２１の外周部に周方向に間隔を隔てて所定の取付角度で固定された多数の湾曲長方形板状の翼２２とを備えている。主板２１の外周部に上面視で円環状に配置された多数の翼２２の外周部には、主板２１と平行に円環状の整流板２３が取付けられている。整流板２３の外周部とスクロールケーシング１０の内壁面との間には、間隙が設けられている。

モータ３０を駆動して羽根車２０を回転させると、図２の破線矢印で示すように、吸入空気は、スクロールケーシング１０の吸込口１２から吸込まれ、主板２１の上面側の開口から回転軸３１方向に吸込まれ、羽根車２０の翼２２により速度と圧力が付与され、羽根車２０の外周部の翼２２と翼２２の間から遠心方向に吹出してスクロールケーシング１０の外周流路１５に流入し、外周流路１５で運動エネルギーを静圧へ回収しながら、吹出口１３から吹出される。

遠心送風機９０の使用ポイントが大風量側、すなわち、開放側である場合、入り込んだ空気には強い慣性力が作用する。このとき、羽根車２０から吹出される空気の流れは、吸込口１２に近いほど、主板２１側に傾斜したものとなる。

実施の形態の遠心送風機９０は、図２に示すように、整流板２３が羽根車２０の主板２１近くに取付けられている。主板２１付近の空気の流れの向きは、水平方向に近くなるため、整流板２３の空気の流れに対する投影面積は小さくなり、整流板２３が羽根車２０から吹出される空気の流れを阻害しにくくなる。また、整流板２３は、羽根車２０の外周部に取付けられているので、羽根車２０から吹出される空気の流れを整流し、スクロールケーシング１０の内壁面に沿って羽根車２０の主板２１から翼２２の上端部方向へ巻き上がる流れが形成されるのを抑制する。

また、吸込口１２から吸込まれた空気は慣性力を有するので、羽根車２０からスクロールケーシング１０内に吹出された空気の流れは、スクロールケーシング１０の底面側で高速となり、羽根車２０の主板２１から翼２２の上端部方向へ巻き上がる流れも底面側から発生し易い。それ故、図２及び図３に示すように、整流板２３を主板２１の近くに取付けることにより、整流板２３を羽根車２０の軸方向中央部に取付けた場合よりも整流効果が大きくなる。

図６に示すように、従来の遠心送風機１００は、整流板１２３が羽根車２０の軸方向中央部に取り付けられている。羽根車２０の軸方向中央部付近の空気の流れは、主板２１側に傾斜しているため、空気の流れに対する整流板１２３の投影面積は大きくなる。それ故、整流板１２３が羽根車２０から吹出される空気の流れを阻害し、流れが乱れ易い。また、スクロールケーシング１０の内壁面に沿って羽根車２０の主板２１から翼２２の上端部方向へ巻き上がる流れは、スクロールケーシング１０の中央部ではなく、底面側から発生し易い。それ故、整流板１２３を羽根車２０の軸方向中央部に取付けた場合、空気の流れの整流効果は、整流板１２３を主板２１の近くに取付けた場合よりも小さくなる。

以上説明したように、実施の形態の遠心送風機９０は、翼２２と翼２２の間から吹出される空気の流れを阻害せず、スクロールケーシング１０の内壁面に沿って羽根車２０の主板２１から翼２２の上端部方向へ巻き上がる流れを、整流板２３によって抑制するため、騒音が低減され、送風性能が向上する。

次に、羽根車２０の外周部に整流板２３を取付けることによる、遠心送風機９０の騒音低減や送風性能の向上の他に期待できる効果について説明する。図７は、実施の形態の遠心送風機の変形例１を示す縦断面図であり、図８は、実施の形態の遠心送風機の変形例１を示す横断面図である。図７及び図８に示すように、一般的に、羽根車２０の主板２１には、モータ３０を冷却するため、複数の開口２５が設けられている。主板２１に開口２５を設けると、主板２１の背面側と吸込口側の圧力差により、開口２５を通って主板２１の背面側から吸込口側に向かう空気の流れが発生し、モータ３０が冷却される。

このとき、吸込口１２から羽根車２０内に吸込まれた空気の流れと、開口２５を通って主板２１の背面側から吸込口１２側に向かう空気の流れが、衝突あるいは干渉し、羽根車２０から吹出される空気の流れを撹乱するおそれがある。実施の形態の遠心送風機９０は、羽根車２０の主板２１の近くに整流板２３を取付けているので、羽根車２０から吹出される空気の流れが整流され、流れの乱れが低減されていて空気が流れ易く、モータ３０の冷却効果が高い。

図９は、実施の形態の遠心送風機の変形例２を示す羽根車の部分斜視図であり、図１０は、実施の形態の遠心送風機の変形例３を示す羽根車の部分斜視図である。図９及び図１０に示すように、整流板２３に羽根車２０の回転バランスを調整するバランスピース２６や切欠き２７を設けてもよい。整流板２３は、羽根車２０の最外周部であり、羽根車２０の回転バランスの調整が容易になる。

図１１は、実施の形態の遠心送風機の変形例４を示す羽根車の斜視図である。整流板２３を羽根車２０の主板２１の近くに取付けると、翼２２の上端部の強度がおちるので、図１１に示すように、翼２２の上端部に補強リング２８を設けてもよい。

図１２は、実施の形態の遠心送風機の整流板取付高さとファン効率の関係を示す図であり、図１３は、図１２の領域Ａの使用ポイントにおける整流板取付高さとファン効率改善幅の関係を示す図であり、図１４は、実施の形態の遠心送風機の整流板取付高さと比騒音の関係を示す図であり、図１５は、図１４の領域Ｂの使用ポイントにおける整流板取付高さと比騒音低減幅の関係を示す図である。

ファン効率ηは、次の（１）式から算出し、比騒音Κは、次の（２）式から算出した。

ただし、P：全圧[Pa]、Q：風量[m³/min]、L：軸出力[W]、SPL：騒音レベル[dB]、g：重力加速度。

図１２及び図１４に示されるように、整流板２３を羽根車２０の軸方向中央部（ｈ＝Ｈ／２；図４参照；Ｈは、翼２２の高さ、ｈは、整流板２３の取付高さ）に取付けた遠心送風機９０は、開放側においてファン効率η及び比騒音Κが悪化している。一方、整流板２３を主板近く（ｈ＝Ｈ／４）に取付けた遠心送風機９０は、ファン効率η及び比騒音Κが向上している。本発明を実施するための最良の形態は、整流板２３の取付高さｈ≒Ｈ／４の条件であり、整流板２３の取付高さｈ＝Ｈ／２の遠心送風機９０に対して、ファン効率で＋４ｐｔ、比騒音で−０．５ｄｂ、特性が向上している。

図１３及び図１５に示すように、整流板２３を羽根車２０の軸方向中央部に取付けると、整流作用が弱まり、ファン効率η及び比騒音Κの改善効果が少ない。整流板２３によりファン効率η及び比騒音Κを向上させるためには、整流板２３の取付高さｈを、Ｈ／５≦ｈ≦Ｈ／３とするのがよい。

以上説明したように、整流板２３を羽根車２０の外周部の主板２１の近くに取付けることにより、羽根車２０から吹出される空気の流れを阻害せず、スクロールケーシング１０の内壁面に沿って羽根車２０の主板２１から翼２２の上端部方向へ巻き上がる空気の流れを抑制することができ、遠心送風機９０の騒音低減及び送風性能の向上を図ることができる。

上述の実施の形態では、本発明を片吸込式の遠心送風機に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、両吸込式の遠心送風機にも適用することができる。さらに、本発明を換気、空調機器の遠心送風機に適用したが、その他の機器の遠心送風機にも適用することができる。

１０ スクロールケーシング、１１ ベルマウス、１２ 吸込口、１３ 吹出口、１４ 舌部、１５ 外周流路、２０ 羽根車、２１ 主板、２２ 翼、２３ 整流板、２５ 開口、２６ バランスピース、２７ 切欠き、２８ 補強リング、３０ モータ、３１ 回転軸、９０ 遠心送風機。

Claims (3)

1. モータにより回転駆動される主板と、前記主板の上面側が開口する円筒状の籠を形成するように前記主板の外周部に周方向に間隔を隔てて多数配置された湾曲長方形板状の翼とを有する羽根車と、
   吸込口及び吹出口を有し、前記吸込口に対向するように前記羽根車が内部に収納されるスクロールケーシングと、
   を備え、前記羽根車の回転により前記主板の上面側の開口から前記モータの回転軸方向に空気を吸込み、前記翼と翼の間から空気を遠心方向に送り出し、前記吹出口から吹出す遠心送風機において、
   前記羽根車の外周部に、前記主板と平行に円環状の整流板が取付けられ、該整流板は、前記羽根車の主板から翼上端部までの高さＨに対して、前記主板からの高さｈが、Ｈ／５≦ｈ≦Ｈ／３の範囲内に取付けられることを特徴とする遠心送風機。
2. 前記整流板は、前記主板からの高さｈが、Ｈ／４となる位置に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記羽根車の主板に、複数の開口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。

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