WO2014147952A1 - 片吸込み型遠心送風機 - Google Patents

Abstract

片吸込み型遠心送風機（１）は、ケーシング（２）と、羽根車（３）と、 主板（１７）とを備えている。ケーシング（２）は側板（５）とモータ固定側板（８）とを備え、側板（５）とモータ固定側板（８）とは平行に配置されている。そしてモータ固定側板（８）と主板（１７）との間に整流板（１５）を備え、整流板（１５）はモータ（７）の回転軸（１４）を中心として羽根車（３）に向けて回転軸（１４）と直交する断面積が小さくなる傾斜面（１５ａ）から構成されている。また整流板（１５）の羽根車（３）の側の整流板第１直径（１５ｂ）が、羽根車（３）の羽根車直径（３ａ）より小さい。

Description

片吸込み型遠心送風機

　本発明は、片吸込み型遠心送風機に関する。

　スクロールケーシングを備えた片吸込み型遠心送風機は、舌部より羽根車の回転方向に向って流路断面積が徐々に羽根車の径方向に拡大している。羽根車から吹き出された気体は、ケーシング内において動圧から静圧へと変換されている。このような片吸込み型遠心送風機では、ケーシングの小型化のため、流路断面積の拡大方向は羽根車の径方向ではなく、モータの軸方向である。

　以下、その従来の片吸込み型遠心送風機について図５Ａ、図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａは従来の片吸込み型遠心送風機の側面図、図５Ｂは同片吸込み型遠心送風機の正面図である。

　図５Ａ、図５Ｂに示すように片吸込み型遠心送風機１０１は、ケーシング１０２と、ケーシング１０２に内蔵された羽根車１０３とから構成される。ケーシング１０２は、吸込口１０４を備えた側板１０５と、スクロール１０６と、モータ１０７を固定したモータ固定側板１０８とから構成されている。ケーシング１０２は、舌部１０９から羽根車１０３の回転方向１１０に向って流路断面積を徐々に拡大する螺旋形状をしている。ここで流路断面積とは、羽根車１０３の外周側と、スクロール１０６の内側と、モータ固定側板１０８とにより囲まれた領域の径方向断面積である。

　羽根車１０３は、モータ１０７に固定されている。モータ１０７の駆動により羽根車１０３が回転すると、吸込気流１１１が吸込口１０４より羽根車１０３を介してケーシング１０２内に流入する。羽根車１０３から吹き出した空気は、螺旋形状のケーシング１０２内において昇圧され、動圧から静圧へと変換されて吐出口１１２から吐出気流１１３となって流出される。

　ここで、一般的な片吸込み型遠心送風機１１６においては、スクロールの形状によって羽根車１０３の径方向に流路断面積が拡大している。しかし、特許文献１記載の片吸込み型遠心送風機１０１においては、舌部１０９から回転方向１１０に向ってモータ１０７の回転軸１１４方向（領域Ａの部分）に流路断面積を拡大するモータ固定側板１０８が形成されている。なお図５Ａ、図５Ｂには一般的な片吸込み型遠心送風機１１６の外形も破線にて示している。

　すなわち特許文献１の片吸込み型遠心送風機１０１は、一般的な片吸込み型遠心送風機１１６に対して、回転軸１１４方向に流路を確保することによって径方向の拡大率を抑え、ケーシング１０２の縦寸法Ｈ、横寸法Ｙを小さくしている。片吸込み型遠心送風機１０１の場合、羽根車１０３の主板側からケーシング１０２内に吹き出される気流１１５は、外周側（スクロール１０６側）へ向かうとともに、モータ固定側板１０８側へ拡がる。すなわち気流１１５は、スクロール１０６面に沿いながら領域Ａにスムーズに流れ込み、流路断面積の拡大による効果（動圧から静圧への変換）を得られる。モータ１０７の回転軸１１４方向に拡大した部分（領域Ａ）は、モータ１０７がケーシング１０２から突出したデッドスペースである。このデッドスペースが有効活用され、片吸込み型遠心送風機１０１の小型化が実現されている。その結果、ケーシングが小型化された場合においても性能（静圧）の低下が抑えられている。

特開２００６－８３７７２号公報

　このような従来の片吸込み型遠心送風機１０１では、性能（静圧）の低下を抑えながらケーシング１０２を小型化できる。しかしモータ１０７の回転軸１１４方向に、螺旋状に流路断面積の拡大部分が形成されるため、モータ１０７側のモータ固定側板１０８の形状が複雑になる。このような複雑な形状のモータ固定側板１０８は、加工が難しい。ケーシング１０２が樹脂成型等により形成される場合、複雑な形状のモータ固定側板１０８の加工は可能である。しかし、片吸込み型遠心送風機１０１が特に内部静圧が高く設定され、ケーシング１０２の強度確保のためケーシング１０２が鋼板により形成する必要がある場合、特許文献１に記載された技術の適用は困難である。すなわち従来の片吸込み型遠心送風機１０１では、ケーシング１０２の形状が複雑になることなく、性能（静圧）低下が抑えられながらのケーシング１０２の小型化は困難であった。

　そこで本発明の片吸込み型遠心送風機は、スクロールを備えたケーシングと、ケーシングに内蔵した複数のブレードを有する羽根車と、モータと羽根車との間に配置されるとともにモータの回転軸に固定された主板とを備えている。ケーシングは、吸込口を有した側板と、モータを固定したモータ固定側板とを備えている。側板とモータ固定側板とは平行に配置され、モータに羽根車が固定されている。またモータ固定側板と主板との間に、回転軸を囲む整流板を備えている。そして整流板は、回転軸を中心として羽根車に向けて回転軸と直交する断面積が小さくなる傾斜面から構成されている。また整流板の羽根車の側の整流板第１直径が、羽根車の羽根車直径より小さい。

　このような片吸込み型遠心送風機では、羽根車からケーシング内に吹き出された気体は、スクロールに沿いながら整流板とスクロールとの間に形成された通風路部分にスムーズに流れ込む。通風路部分に流れ込んだ気体は、モータ固定側板から直径が縮小された傾斜面を通り、通風路部分内を旋回しながら羽根車に向かう気流となる。その気流は主板のモータ固定側板側に当り、羽根車からケーシング内に吹き出される気流と衝突することなく、主板に沿ってスムーズに吐出口まで流出される。そして側板とモータ固定側板とは平行に配置されているため、スクロールのモータの回転軸の方向と同方向の寸法が一定になる。そのため、ケーシングが小型化されてもモータ固定側板の形状、すなわちケーシングの形状が複雑になることなく、性能（静圧）低下が抑えられる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１の片吸込み型遠心送風機の側面図である。 図１Ｂは、同片吸込み型遠心送風機の正面図である。 図２は、同片吸込み型遠心送風機と一般的な片吸込み型遠心送風機との流路断面積の変化の比較グラフである。 図３Ａは、同片吸込み型遠心送風機の異なる例の側面図である。 図３Ｂは、同片吸込み型遠心送風機の異なる例の正面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態２の片吸込み型遠心送風機の側面図である。 図４Ｂは、同片吸込み型遠心送風機の正面図である。 図５Ａは、従来の片吸込み型遠心送風機の側面図である。 図５Ｂは、同片吸込み型遠心送風機の正面図である。

　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１Ａは本発明の実施の形態１の片吸込み型遠心送風機の側面図、図１Ｂは同片吸込み型遠心送風機の正面図である。図１Ａ、図１Ｂに示すように片吸込み型遠心送風機１は、ケーシング２と、ケーシング２に内蔵された複数のブレード２４を有する羽根車３と、モータ７と羽根車３との間に配置されるとともにモータ７の回転軸１４に固定された主板１７とから構成される。ケーシング２は、吸込口４を備えた側板５と、スクロール６と、モータ７を固定したモータ固定側板８とから構成されている。ケーシング２は、舌部９から羽根車３の回転方向１０に向って流路断面積を徐々に拡大する渦巻形状をしている。羽根車３は、モータ７に固定されている。

　羽根車３は、主板１７と、複数枚のブレード２４と、補助リング２５とから構成されている。ここで複数枚のブレード２４は、主板１７の外周側に配置されている。補助リング２５は、主板１７に固定された端部と反対側のブレード２４の先端に固定されている。補助リング２５は、その名前の通り中心部分が開口し、この開口は吸込口４と連通した羽根車吸込口となっている。主板１７は、ブレード２４のモータ７側に設けられている。

　そしてモータ７の駆動により羽根車３が回転すると、吸込気流１１が吸込口４より羽根車３を介してケーシング２内に流入する。吸込気流１１は、渦巻形状のケーシング２内において昇圧され、動圧から静圧へと変換されて吐出口１２から吐出気流１３となって流出される。

　側板５とモータ固定側板８とは、略平行に配置されている。ケーシング２内には整流板１５が、モータ固定側板８と主板１７との間に、モータ７の回転軸１４を囲むように備えられている。整流板１５は、回転軸１４と直交する面が、回転軸１４を中心とした円となっている。整流板１５のこの断面の円は、羽根車３に向かってその直径を縮小していく形状、すなわち整流板１５の外形は円錐台形状となっている。また整流板１５の羽根車３の側の整流板第１直径１５ｂは、羽根車３の羽根車直径３ａより小さくなっている。このように整流板１５は、回転軸１４を中心として羽根車３に向けて回転軸１４と直交する断面積が小さくなる傾斜面１５ａから構成されている。

　上記の片吸込み型遠心送風機１の作用、効果について説明する。整流板１５とスクロール６との間に形成された通風路部分（領域Ｂ）により、流路断面積は羽根車３の径方向ではなく、モータ７の回転軸１４方向に拡大されている。

　図２は、本発明の実施の形態１の片吸込み型遠心送風機と一般的な片吸込み型遠心送風機との流路断面積の変化の比較グラフである。図２の縦軸は流路断面積、横軸はケーシングの位置を表している。図１Ａに示すようにケーシング２の位置は、舌部９の位置が拡大開始位置ａ、スクロール６の円弧が終わる部分が拡大終了位置ｃ、拡大開始位置ａと拡大終了位置ｃとの中間の位置が拡大中間位置ｂである。片吸込み型遠心送風機１は、スクロール６と羽根車３の回転軸１４との距離の拡大率が抑えられることによりケーシング２が小型化されている。すなわち、図１Ａの拡大開始位置ａにおける回転軸１４とスクロール６との距離と、拡大終了位置ｃにおける回転軸１４とスクロール６との距離との比は、従来の一般的な片吸込み型遠心送風機よりも本発明の片吸込み型遠心送風機１は小さくなっている。

　一方、図１Ａ、図１Ｂの本発明の片吸込み型遠心送風機１における流路断面積は、モータ７の回転軸１４方向にケーシング２が拡大され、拡大開始位置ａから拡大中間位置ｂまでは従来の一般的な片吸込み型遠心送風機と同面積の流路断面積が確保されている。拡大開始位置ａから拡大中間位置ｂまでの部分において、一般的な片吸込み型遠心送風機に対して、羽根車３とスクロール６との距離が小さくなる。しかし、一般的に拡大開始位置ａから拡大中間位置ｂまでの部分は、羽根車３よりケーシング２に吹き出される気流の速度が遅くなる。そのため、気流はスクロール６面に衝突して乱れることなく、整流板１５とスクロール６との間に形成された通風路部分（領域Ｂ）に流入される。

　また、拡大中間位置ｂから拡大終了位置ｃまでは一般的な片吸込み型遠心送風機に対して片吸込み型遠心送風機１は、大きい流路断面積となっている。そのため、流路断面積の羽根車３の径方向の拡大率が抑えられてケーシング２が小型化された場合、およびスクロール６の巻き角（＝拡大開始位置ａから拡大終了位置ｃまでの角度）が小さくされケーシング２の小型化が図られた場合においても十分な流路断面積の拡大が図られる。

　一般的に片吸込み型遠心送風機においては、図１Ｂに示す吸込口４から流入した気体は主板１７側に多く流れ、羽根車３は主板１７側から多くの気体を吹き出す。本実施の形態１の片吸込み型遠心送風機１は、主板１７側（モータ固定側板８側）に流路断面積の拡大部分が確保されている。そのため、羽根車３の主板１７側からケーシング２内に吹き出される気流１６は、外周側（スクロール６側）へ向かうとともに、モータ固定側板８側へ拡がる。

　そして気流１６は、スクロール６面に沿いながら整流板１５とスクロール６との間に形成された通風路部分（領域Ｂ）にスムーズに流れ込む。通風路部分（領域Ｂ）に流れ込んだ気流１６ａは、モータ固定側板８から外径を縮小して形成された傾斜面１５ａに沿って、通風路部分（領域Ｂ）内を旋回しながら羽根車３に向かう。領域Ｂを流れる気流１６ａは、羽根車３の主板１７のモータ固定側板８側に当り、羽根車３からケーシング２内に吹き出される気流１６または気流１６ｂと衝突することなく、羽根車３の主板１７に沿ってスムーズに吐出口１２まで流出される。

　従って片吸込み型遠心送風機１は、ケーシング２内の気流の乱れが抑えられ、圧力損失が低減されるとともに、気流が衝突することにより発生する乱流騒音も低減され、流路断面積の拡大による効果（動圧から静圧への変換）が得られる。

　また、図１Ｂに示すように側板５とモータ固定側板８とが略平行に配置されたことにより、スクロール６のモータ７の回転軸１４方向と同方向の寸法が一定にされる。そのためモータ固定側板８の形状が複雑になることなく、モータ７の回転軸１４方向にケーシング２の流路断面積が拡大される。

　なお図１Ｂに示す本実施の形態１では、整流板１５のモータ固定側板８側の外径寸法が、羽根車３の中心から拡大開始位置ａまでの距離より小さく、整流板１５とスクロール６とは接触していない。しかし、整流板１５のモータ固定側板８側の外径寸法が大きくされて、整流板１５とスクロール６とが接触しても良い。その場合、整流板１５のスクロール６と接触する部分は、切り欠かれる。

　なお本実施の形態１では、主板１７は平板とした。しかし、主板１７の回転軸１４への固定部分が補助リング２５側に突出され、この突出部分に整流板１５の羽根車３側がもぐりむようにしてもよい。

　図３Ａは本発明の実施の形態１の片吸込み型遠心送風機の異なる例の側面図、図３Ｂは同片吸込み型遠心送風機の異なる例の正面図である。図３Ｂに示すように整流板１５のモータ固定側板８側の整流板第２直径１５ｃは、羽根車直径３ａと同じ寸法にするとよい。舌部９と整流板１５との距離は、羽根車３側は大きく、モータ固定側板８側に向かうに従って小さくなる。すなわち、三角形のケーシング２内へと続く開口（領域Ｃ）ができている。

　図３Ａ、図３Ｂに示すように羽根車吐出気流１８は、拡大終了位置ｃより吐出口１２側の舌部９近傍において羽根車３から吹き出され、モータ７側に流れる。その後、羽根車吐出気流１８は整流板１５と舌部９との間にできた開口（領域Ｃ）を通り、ケーシング２内の領域Ｂ部分へ流入する。そして羽根車吐出気流１８は再度、ケーシング２内において十分に流速を落とし、静圧に変換されて、吐出口１２より吹き出される。

　一方、ケーシング２内において通風路部分（領域Ｂ）に流入した気体は、傾斜面１５ａに沿って旋回し、十分に流速を落として通風路吐出気流１９となり吐出口１２より吹き出される。すなわち舌部９近傍において羽根車３から流出された羽根車吐出気流１８と、領域Ｂの通風路部分において十分流速を落とした通風路吐出気流１９とが衝突することなく吐出口１２より吹き出される。

　なお本実施の形態では、整流板１５の断面積が羽根車３に向って順次縮小する形状となっているが、モータ固定側板８から羽根車３に向かう中間部分から縮小させてもよい。

　また本実施の形態１では、回転軸１４と直交する断面は、回転軸１４を中心とした円となっているが、この断面の円の中心は舌部９側にずらしてもよい。すなわち、スクロール６の流路断面積が拡大開始位置ａに近づけられることによって、領域Ｂにおける流路断面積は拡大される。

　また本実施の形態１では、整流板１５は回転軸１４と直交する断面が円となる円錐台形状としたが、この断面は、だ円、あるいは卵形の形状でもよい。

　このように本発明の実施の形態１の片吸込み型遠心送風機１によれば、流路断面積の羽根車３の径方向の拡大率が抑えられてケーシング２が小型化される。そして、ケーシング２の形状が複雑になることなく、性能（静圧）の低下が抑えられる。

　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成要素については同一の番号を付してその詳細な説明を省略し、異なる点のみを説明する。図４Ａは本発明の実施の形態２の片吸込み型遠心送風機の側面図、図４Ｂは同片吸込み型遠心送風機の正面図である。

　図４Ａ、図４Ｂに示すように片吸込み型遠心送風機１は、羽根車３の主板１７に数箇所の円形の開口２１が設けられている。開口２１は、整流板１５が回転軸１４に沿って主板１７に投影されたとき、整流板第１直径１５ｂの範囲内に設けられている。また整流板１５の羽根車３側は、開放端となっている。すなわち整流板１５の羽根車３側において、整流板１５内（モータ７側空間）と整流板１５外（羽根車３側空間）とが連通している。

　上記の片吸込み型遠心送風機１の作用、効果について説明する。吸込口４から羽根車３に流入した気体の一部は、開口２１を通って、整流板１５の内側まで流入する（整流板内気流２２）。整流板内気流２２は、整流板１５の内側に配置されているモータ７まで到達し、モータ７を冷却する。従ってモータ７の温度上昇が抑えられ、温度上昇による軸受けグリスの劣化が抑制される。

　なお、本実施の形態２では、開口２１は円形としたが、だ円、または多角形であってもよい。

　本発明の片吸込み型遠心送風機は、ダクトファンなどの換気送風機器、空気調和機などに使用される換気送風機器などの空気搬送目的以外に、機体吹出口からの送風による設備機器の冷却にも適用できる。

１　　片吸込み型遠心送風機
２　　ケーシング
３　　羽根車
３ａ　　羽根車直径
４　　吸込口
５　　側板
６　　スクロール
７　　モータ
８　　モータ固定側板
９　　舌部
１０　　回転方向
１１　　吸込気流
１２　　吐出口
１３　　吐出気流
１４　　回転軸
１５　　整流板
１５ａ　　傾斜面
１５ｂ　　整流板第１直径
１５ｃ　　整流板第２直径
１６，１６ａ，１６ｂ　　気流
１７　　主板
１８　　羽根車吐出気流
１９　　通風路吐出気流
２１　　開口
２２　　整流板内気流
２４　　ブレード

Claims (3)

1. スクロールを備えたケーシングと、
   前記ケーシングに内蔵した複数のブレードを有する羽根車と、
   モータと前記羽根車との間に配置されるとともに前記モータの回転軸に固定された主板と、を備え
   前記ケーシングは吸込口を有した側板と、
   前記モータを固定したモータ固定側板と、を備え、
   前記側板と前記モータ固定側板とは平行に配置され前記モータに前記羽根車が固定された片吸込み型遠心送風機であって、
   前記モータ固定側板と前記主板との間に前記回転軸を囲む整流板を備え、
   前記整流板は前記回転軸を中心として前記羽根車に向けて前記回転軸と直交する断面積が小さくなる傾斜面から構成され、
   前記整流板の前記羽根車の側の整流板第１直径が前記羽根車の羽根車直径より小さいことを特徴とする片吸込み型遠心送風機。
2. 前記整流板の前記モータ固定側板の側の整流板第２直径と、前記羽根車直径とが同じであることを特徴とする請求項１記載の片吸込み型遠心送風機。
3. 前記主板には、前記整流板が前記回転軸に沿って前記主板に投影されたとき、前記整流板第１直径の範囲内に開口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の片吸込み型遠心送風機。

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