WO2015004750A1 - 多翼送風機 - Google Patents

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加藤　康明
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三菱電機株式会社
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    • F04D29/38—Blades
    • F04D29/384—Blades characterised by form

Definitions

  • the present invention relates to a multiblade fan.
  • a multiblade blower is a blower designed to obtain a large flow rate based on a centrifugal blower.
  • the inner / outer diameter ratio of the blade is relatively large. Since the inner / outer diameter ratio is large, the length of the blade viewed in a cross section horizontal to the rotating shaft is shortened, so the number of blades is increased to prevent separation.
  • the impeller provided in the multiblade blower has a plurality of elongated blades arranged in the circumferential direction, and becomes a cylindrical shape as a whole when viewed from the rotation trajectory.
  • the circular end surface region on one side or both sides of the cylinder serves as a suction port, and the airflow from the suction port passes between the blades and flows out from the cylindrical side region called a columnar shape.
  • Non-Patent Document 1 In order to obtain a larger flow rate at a predetermined impeller diameter and rotation speed, it is necessary to increase the dimension in the direction of the rotation axis. When the dimension in the direction of the rotation axis is increased, there arises a problem that a sufficient flow rate is not supplied to a region of the blade far from the suction port. Therefore, in the technical document of Non-Patent Document 1, it is considered that the dimensional ratio in the direction of the rotation axis with respect to the outer diameter of the impeller is around 0.5.
  • an axial fan is provided inside an impeller of a multiblade blower as a device for supplying a flow to a blade away from the suction port in the rotation axis direction.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multiblade fan capable of obtaining a high flow rate while suppressing noise.
  • a multiblade fan includes a casing having a suction port, a first impeller provided rotatably in the casing, and rotatable in an internal space of the first impeller.
  • the first impeller is a centrifugal fan having a plurality of first impeller blades positioned so as to form a cylindrical shape
  • the second impeller includes: An axial-flow fan having a plurality of second impeller blades extending radially from a rotating shaft, wherein the plurality of second impeller blades is a wake of an outer peripheral side region in an internal space of the first impeller.
  • the swirl direction component is configured to be smaller than the swirl direction component of the wake of the inner peripheral side region in the internal space.
  • the stagger angle of the outer peripheral region in each of the second impeller blades may be configured to be larger than the stagger angle of the inner peripheral region of the second impeller blade.
  • the chord length of the outer peripheral region of each of the second impeller blades may be configured to be smaller than the chord length of the inner peripheral region of the second impeller blade.
  • the number of the second impeller blades in the outer peripheral region in the inner space of the first impeller is smaller than the number of the second impeller blades in the inner peripheral region in the inner space.
  • the first impeller has a main plate fixed to a drive shaft, and the plurality of first impeller blades are arranged around the main plate, and the plurality of second impellers
  • the blades connect the drive shaft and the first impeller blades, and the plurality of first impeller blades are held by the main plate, and the second impeller blades It is preferable that it is also held by a wing.
  • the distance from the suction port side end of the first impeller to the connection position of the second impeller is 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the first impeller. is there.
  • the dimension of the first impeller in the rotation axis direction is 1.0 to 1.5 times the outer diameter of the first impeller.
  • the multiblade fan of the present invention a high flow rate can be obtained while suppressing noise.
  • FIG. 1 It is an external view of the multiblade fan which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the cross section by the II-II line of FIG. It is sectional drawing for demonstrating the shape of the 2nd impeller blade
  • FIG. 9 is a view showing a cross section of a first impeller blade taken along line IX-IX in FIG. 2 in relation to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a cross section of a first impeller blade taken along line XX of FIG. 2 in the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an external view of a multiblade blower according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state when a suction port, which will be described later, is a paper surface side and is viewed toward the suction port.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the multiblade blower taken along line II-II in FIG.
  • the multiblade blower 1 is a blower used for, for example, an air conditioner or a ventilation fan, and includes a casing 2, an impeller 3, and a drive motor 4 as a drive source.
  • the drive motor 4 and the impeller 3 share the rotation shaft 5.
  • a direction parallel to the rotation axis 5 is referred to as a rotation axis direction
  • a linear radial direction with the rotation axis 5 as an end point is referred to as a radial direction.
  • the side closer to is the inner peripheral side, and the far side is the outer peripheral side.
  • the casing 2 is, for example, a scroll-type casing, and has a suction port 6, a scroll wall 7, and a blowout port 8.
  • the scroll wall 7 forms a scroll shape that becomes an enlarged air passage in a cross section perpendicular to the rotation shaft 5.
  • the suction port 6 is an opening formed by a bell mouth-like annular portion.
  • the suction port 6 is on one side surface of the casing 2, and the rotating shaft 5 extends so as to pass through the center of the opening.
  • the outlet 8 is formed on the scroll-shaped surface of the casing 2 in the turning direction.
  • the drive motor 4 is disposed outside the side surface of the casing 2 opposite to the suction port 6.
  • a motor shaft 9 of the drive motor 4 extends through the casing 2 and along the rotary shaft 5 in the casing 2.
  • the motor shaft 9 that is a drive shaft protrudes toward the suction port 6.
  • the impeller 3 includes a first impeller 3 a that is a centrifugal fan such as a sirocco fan and a second impeller 3 b that is an axial flow fan, and is housed in the casing 2.
  • the first impeller 3a has a substantially disc-shaped main plate 10 and a plurality of first impeller blades 11.
  • the main plate 10 is fixed to the motor shaft 9 in the vicinity of the inner wall surface of the casing 2 opposite to the suction port 6.
  • the plurality of first impeller blades 11 are elongated along the direction of the rotation axis 5 and are positioned so as to form a cylindrical shape.
  • the plurality of first impeller blades 11 are arranged along the periphery of the main plate 10 and are arranged so as to form an annular shape with an equal angular interval.
  • a reinforcing annular member 12 is fitted to the end of the plurality of first impeller blades 11 on the suction port 6 side. Since the outer ring 15 is shaped to cover the outer peripheral side of the first impeller blade 11, the outer diameter of the outer ring 15 is larger than the outer diameter of the first impeller blade 11.
  • the 2nd impeller 3b is arrange
  • the second impeller 3 b has an annular hub 13, a plurality of second impeller blades 14, and an outer ring 15.
  • the hub 13 is fixed near the tip of the motor shaft 9, and the plurality of second impeller blades 14 extend radially from the rotary shaft 5, and more specifically, are provided radially on the outer periphery of the hub 13. It has been.
  • the outer peripheral ring 15 is provided so as to connect the radially outer sides of the plurality of second impeller blades 14.
  • the shape of the second impeller blade 14 is changed from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
  • the swirl direction component c2 ⁇ (see FIG. 3 described later) of the absolute outlet flow generated in the wake of the second impeller blade 14 on the outer peripheral side is reduced. Yes.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the shape of the second impeller blade 14 on the outer peripheral side, and shows an arc-shaped cross section centered on the rotating shaft 5 in a flat shape. 3 corresponds to a cross-section at the position indicated by reference numeral III in FIG.
  • the left side [case A] in FIG. 3 is the case where the stagger angle ⁇ on the outer peripheral side is the same as that on the inner peripheral side, and the right side [case B] in FIG. This is the case. That is, the first embodiment corresponds to [case B].
  • the upper side of the paper surface is the suction port 6 side
  • the lower side of the paper surface is the main plate 10 side
  • the direction from the right side to the left side of the paper surface is the rotation direction of the impeller 3.
  • the end in the rotational direction is referred to as the front edge 16, and the end in the counter rotation direction is referred to as the rear edge 17.
  • a straight line connecting the leading edge 16 and the trailing edge 17 is called a chord line 18.
  • An angle formed by the straight line 19 parallel to the rotation axis 5 and the chord line 18 is referred to as a stagger angle ⁇ .
  • the arrow shown below the trailing edge 17 in the drawing is a speed triangle schematically showing the speed component of the flow downstream of the axial fan blades.
  • the outer peripheral side Since the outlet peripheral speed u2 is proportional to the distance from the rotating shaft 5, the outer peripheral side has a higher peripheral speed than the inner peripheral side, and the turning direction component c2 ⁇ of the outlet absolute speed c2 increases.
  • the stagger angle ⁇ As can be seen from the comparison between [case A] and [case B], by increasing the stagger angle ⁇ , the outflow angle ⁇ 2 related to the outlet relative speed w2 is increased, and the swirl direction component of the absolute speed can be kept low.
  • the operation of the multiblade fan 1 will be described.
  • the multiblade blower 1 when the drive motor 4 is operated, the first impeller blade 11 and the second impeller blade 14 are rotated via the motor shaft 9, the main plate 10, and the hub 13. Thereby, outside air is sucked into the inside of the impeller 3 from the suction port 6, blown into the casing 2 by the pressure increasing action of the impeller 3, and decelerated by the enlarged air passage formed by the scroll wall 7 of the casing 2, The static pressure is recovered and the air is blown out from the blowout port 8. Thereby, ventilation is performed.
  • the multiblade blower 1 of Embodiment 1 has the axial impeller type second impeller 3b inside the first impeller 3a, it has the ability to carry external air from the suction port 6 to the main plate 10 side. Even when the dimensions of the impeller 3 in the direction of the rotation axis are large, air can be supplied to a region near the main plate 10 in the first impeller blade 11.
  • the broken line arrow in FIG. 4 schematically shows the meridional flow from the suction port 6 toward the first impeller blade 11.
  • the air that has passed through the outer peripheral side of the second impeller blade 14 flows into a portion of the first impeller blade 11 that is close to the second impeller blade 14.
  • the stagger angle ⁇ on the outer peripheral side of the second impeller blade 14 is made larger than the stagger angle on the inner peripheral side, and the swirl direction component c2 ⁇ of the wake is made smaller. Therefore, the change in the angle of the flow flowing into the first impeller blade 11 is suppressed to be smaller than that on the upstream side of the second impeller 3b. Therefore, the deterioration of the air blowing performance due to an inappropriate angle incident on the first impeller blade 11 is reduced. As a result, it is possible to obtain the multiblade blower 1 with a large flow rate and low noise.
  • the outer diameter of the first impeller 3a is D1
  • the dimension of the impeller 3 in the direction of the rotation axis 5 is L1
  • the distance from the end of the first impeller 3a on the suction port 6 side to the connection position of the second impeller 3b is L2
  • the distance from the connection position of the second impeller 3b in the first impeller 3a to the connection position of the main plate 10 is L3.
  • the size of the conventional general multi-blade fan that does not have the second impeller 3b is about 0.5 times as large as D1 as described in the technical literature described above.
  • the distance L2 from the end of the first impeller 3a on the suction port 6 side to the connection position of the second impeller 3b. Is about 0.5 to 1.0 times D1.
  • the distance from the connection position of the second impeller 3b to the connection position of the main plate 10 in the first impeller 3a is approximately 0.5 times D1.
  • the dimension L1 in the rotation axis direction of the impeller is suitably about 1.0 to 1.5 times D1.
  • the size of the impeller 3 in the multiblade blower 1 in the direction of the rotation shaft 5 can be increased by the action of the second impeller 3b. If it is large, there is a problem that the shake of the impeller at the time of rotation tends to increase due to the centrifugal force generated on the blade by rotation, the deviation between the center of gravity of the impeller and the rotation shaft, or the like.
  • the multiblade fan 1 of the first embodiment at least a plurality of second impeller blades 14 (all in the first embodiment as a preferred example) are used for the motor shaft 9 and the first impeller.
  • the first impeller blade 11 can be held by the second impeller 3b at a distance from the main plate 10 in addition to the main plate 10. Therefore, since the second impeller 3b that contributes to an increase in flow rate and noise reduction also contributes to the support of the first impeller 3a, there is an advantage that vibration during rotation can be suppressed to the above problem. Has been obtained.
  • FIGS. 6 and FIG. 7 are diagrams of the same mode as FIG. 1 and FIG. That is, FIG. 6 is an external view of the multiblade fan of the second embodiment viewed in the same direction as FIG. 1, and FIG. 7 corresponds to a cross section at the position of reference numeral VII in FIG.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the second impeller blade, and is the same as the first embodiment except for the parts described below. To do.
  • the shape of the second impeller blade 114 also changes, that is, the chord length LB in the outer peripheral region of the second impeller blade 114 is set to the inner peripheral region. It is to make it smaller than the chord length.
  • FIG. 7 shows a case where the outer chord length LB is the same as the inner peripheral side as [caseC] and a case where the outer chord length LB is made smaller than the inner peripheral side as [caseD].
  • [caseD] corresponds to the second embodiment.
  • the arrow shown below the trailing edge 17 on the paper surface is a speed triangle schematically showing the speed component of the flow downstream of the axial fan blades, and the inlet relative speed w1 is superimposed.
  • the change in angle from the inlet relative speed w1 to the outlet relative speed w2 is the turning angle ⁇ , and the turning angle ⁇ increases when the energy applied to the airflow by the blades is large.
  • the swirl direction component c2 ⁇ of the outlet absolute flow also increases.
  • the swirl direction component of the wake in the region on the outer peripheral side of the second impeller blades 114 is made smaller, so the first blade than the upstream of the second impeller 3b.
  • the change in the angle of the flow flowing into the impeller blade 11 is kept small. Therefore, the deterioration of the air blowing performance due to an inappropriate angle incident on the first impeller blade 11 is reduced. As a result, it is possible to obtain the multiblade fan 101 that has a large flow rate and low noise.
  • FIG. 8 is a view of the same mode as FIG. 1 regarding the third embodiment, and is an external view of the multiblade fan of the third embodiment viewed in the same direction as FIG.
  • the third embodiment is the same as the first or second embodiment except for the parts described below.
  • the number of second impeller blades present in the outer peripheral side region and the inner peripheral side region in the inner space of the first impeller 3a is different. That is, as an example, as shown in FIG. 8, there are a total of five second impeller blades 214 a in the outer peripheral side region (substantially annular region in FIG. 8), and the inner peripheral side region ( There are a total of ten second impeller blades 214a and 214b in a substantially circular region in FIG. That is, in the third embodiment, the number of second impeller blades in the outer peripheral region in the inner space of the first impeller 3a is less than the number of second impeller blades in the inner peripheral region. is doing.
  • the number of sheets related to each of the above regions is merely an example, and the present invention is not limited to this.
  • a second impeller blade 214a and a second impeller blade 214b are prepared, and the second impeller blade is prepared.
  • 214a has a relatively large radial dimension, and the radially outer end of the second impeller blade 214a reaches the first impeller 3a.
  • the second impeller blade 214b has a relatively small radial dimension, and the radially outer end of the second impeller blade 214b is separated from the first impeller 3a as a free end.
  • the two types of second impeller blades 214a and second impeller blades 214b are alternately arranged at equal angular intervals in the circumferential direction.
  • wing of the 2nd impeller 3b gives to air reduces by the reduction
  • the flow turning angle ⁇ decreases and the applied swirl direction component c2 ⁇ also decreases.
  • the air that has passed through the outer peripheral side region of the second impeller blade 214a flows into the region of the first impeller blade 11 near the second impeller blade 214a.
  • the swirl direction component of the wake in the region on the outer peripheral side of the second impeller blade 214a is made smaller, so that the first blade blade 3b is upstream of the second impeller 3b.
  • the change in the angle of the flow flowing into the impeller blade 11 is kept small. For this reason, a decrease in the blowing performance due to an inappropriate angle incident on the blade is reduced. As a result, it is possible to obtain the multiblade blower 1 with a large flow rate and low noise.
  • FIG. 9 and FIG. 10 are views showing the blade shape related to the first impeller blade related to the fourth embodiment. More specifically, FIGS. 9 and 10 show cross sections of the first impeller blade along the arrows IX and X in FIG. 2, respectively.
  • the fourth embodiment is the same as any one of the first to third embodiments except for the parts described below.
  • the shapes of the first impeller blades 11 of the first impeller 3a are the upstream region (shown in FIG. 9) and the downstream region (shown in FIG. 9). This is different from that shown in FIG.
  • the end point on the inlet side (inner peripheral side) of the first impeller blade 311 is referred to as a front edge 320.
  • a straight line 321 passing through the rotation axis 5 and the leading edge 320 is considered, and a straight line 322 that intersects the straight line 321 at a right angle at the leading edge 320 and extends to the rear side in the rotation direction 317 is considered.
  • An angle formed by the tangent 323 at 320 and the straight line 322 is referred to as a blade inlet angle ⁇ b1.
  • the inlet angle ⁇ b1 (illustrated in FIG. 10) of the region on the downstream side of the second impeller 3b in the first impeller blade 311 is the same as that in the first impeller blade 311. It is larger than the inlet angle ⁇ b1 (shown in FIG. 9) in the upstream region of the two impeller 3b.
  • the arrow below the front edge 320 of the blade cross section (rotating shaft side) in each blade section is a velocity triangle for explaining the flow state on the inlet side.
  • the absolute flow into the first impeller blade 311 is affected by the swirl direction component c2 ⁇ provided from the second impeller blade.
  • the relative flow w1 flowing into the first impeller blade 311 is also different, and in the region downstream of the second impeller 3b, the relative flow w1 flows into the first impeller blade 311 in such a manner that the inflow angle ⁇ 1 decreases.
  • the inlet angle ⁇ b1 of the region on the downstream side of the second impeller 3b in the first impeller blade 311 is set to the upstream side of the second impeller 3b in the first impeller blade 311. Therefore, the incident angle to the first impeller blade 11 can be made appropriate both on the upstream side and the downstream side of the second impeller 3b. This also has the effect of increasing the flow rate and reducing noise.
  • Multi-blade blower 2 casing, 3a first impeller, 3b second impeller, 5 rotary shaft, 6 suction port, 9 motor shaft (drive shaft), 10 main plate, 11, 311 first impeller Wing, 14, 114, 214a, 214b Second impeller wing.

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Abstract

　多翼送風機１は、吸込み口６を有するケーシング２内に設けられた第一羽根車３ａと、第一羽根車の内部空間に設けられた第二羽根車３ｂとを備え、第一羽根車は、複数の第一羽根車用翼１１を有する遠心式ファンであり、第二羽根車は、回転軸５から放射状に延びる複数の第二羽根車用翼１４を有する軸流式ファンであり、第二羽根車用翼は、第一羽根車の内部空間における外周側領域の後流の旋回方向成分が当該内部空間における内周側領域の後流の旋回方向成分よりも小さい。

Description

多翼送風機
　本発明は、多翼送風機に関するものである。
　多翼送風機は、遠心送風機を基に多くの流量を得ようとして工夫された送風機である。吸込み口径を大きくするために翼の内外径比が、比較的大きい。内外径比が大きいために回転軸に水平な断面で見た翼の長さが短くなるので、剥離を防ぐために翼枚数を多くしている。また一定周速で有効ヘッドを大きくするために、前向き羽根を採用して、出口絶対速度を高め、高い動圧を静圧に変化するためにスクロールケーシングを備えるのが一般的である。構造が簡単で製作費が低いため、一般産業用、空調用などに広く使用されている。
　多翼送風機に設けられた羽根車は、複数の細長い翼を周方向に配列し、回転軌跡でみると全体として円柱状となる。円柱の片側または両側の円形状の端面領域が吸込み口となり、吸込み口からの気流が翼間を通り円柱状でいう円筒状の側面領域から流出する。
　所定の羽根車径、回転数でより多くの流量を得るためには回転軸方向の寸法を大きくする必要がある。回転軸方向の寸法を大きくした場合に、翼における吸込み口から遠い領域に十分な流量が供給されない問題が生ずる。そのため、非特許文献１の技術文献においては、羽根車の外径に対する回転軸方向の寸法比は、０．５前後が妥当とされている。
　また、従来の多翼送風機では、モータを羽根車の内部に挿入した形状において、モータが流れを阻害してしまう問題に対応したものがある。特許文献１には、吸込み口から回転軸方向に離れた翼に対し流れを供給するための工夫として、多翼送風機の羽根車の内部に軸流ファンを設けている。
特開２００７－２３１８６３号公報（第２頁、第３図）
生井武文の著作、株式会社コロナ社出版による「ターボ送風機と圧縮機」、昭和６３年８月２５日、Ｐ２９５
　上記の先行技術を応用し、回転軸方向の寸法の大きい多翼送風機の中に軸流ファンを備えることによって、翼における吸込み口から遠い領域への供給流量の増加を図ることは可能である。
　しかしながら、軸流ファンを通過する流れは、軸流ファンから旋回成分を付与されるため、軸流ファンの前後で流れのベクトルが異なる。そのため、軸流ファンの上流側において、翼への流入と翼形状とが適切であっても、軸流ファンの下流側では、翼への流入と翼形状とが適切にならず、多翼送風機の回転軸方向の寸法に応じた流量が得られないという課題が生じる。さらに、翼への流入と翼形状とが適切でないために、翼入口部での剥離が大きくなり騒音が大きくなるという課題も生じる。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、騒音を抑えつつ高い流量を得ることができる、多翼送風機を提供することを目的とする。
　上述した目的を達成するため、本発明の多翼送風機は、吸込み口を有するケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられた第一羽根車と、前記第一羽根車の内部空間に回転可能に設けられた第二羽根車とを備え、前記第一羽根車は、円筒状をなすように位置した複数の第一羽根車用翼を有する遠心式ファンであり、前記第二羽根車は、回転軸から放射状に延びる複数の第二羽根車用翼を有する軸流式ファンであり、前記複数の第二羽根車用翼は、前記第一羽根車の内部空間における外周側領域の後流の旋回方向成分が当該内部空間における内周側領域の後流の旋回方向成分よりも小さくなるように構成されている。
　また、前記第二羽根車用翼それぞれにおける外周側の領域の食違い角は、該第二羽根車用翼における内周側の領域の食違い角よりも大きくなるように構成してもよい。
　また、前記第二羽根車用翼それぞれにおける外周側の領域の弦長は、該第二羽根車用翼における内周側の領域の弦長よりも小さくなるように構成してもよい。
　また、前記第一羽根車の内部空間における外周側領域にある前記第二羽根車用翼の枚数は、当該内部空間における内周側領域にある前記第二羽根車用翼の枚数よりも少なくなるように構成してもよい。
　前記第一羽根車は、駆動軸に固定された主板を有しており、前記複数の第一羽根車用翼は、前記主板の周囲に沿って配置されており、前記複数の第二羽根車用翼は、前記駆動軸と前記第一羽根車用翼とを接続しており、前記複数の第一羽根車用翼は、前記主板によって保持されていることに加え、前記第二羽根車用翼によっても保持されていると好適である。
　好適には、前記第一羽根車における前記吸込み口側の端部から前記第二羽根車の接続位置までの距離は、前記第一羽根車の外径の０．５倍から１．０倍である。
　好適には、前記第一羽根車の回転軸方向の寸法は、該第一羽根車の外径の１．０倍から１．５倍である。
　本発明の多翼送風機によれば、騒音を抑えつつ高い流量を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る多翼送風機の外観図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線による断面を示す図である。 外周側の第二羽根車用翼の形状を説明するための断面図である。 羽根車内部の子午面流れを示す図である。 羽根車の寸法を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る多翼送風機の外観図である。 外周側の第二羽根車用翼の形状を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態３に係る多翼送風機の外観図である。 本発明の実施の形態４に関し、図２のＩＸ－ＩＸ線による第一羽根車用翼の断面を示す図である。 本実施の形態４に関し、図２のＸ－Ｘ線による第一羽根車用翼の断面を示す図である。
　以下、本発明に係る多翼送風機の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る多翼送風機の外観図であり、後述する吸込み口を紙面表面側とし吸込み口に向かって見た状態を示している。図２は、かかる図１のＩＩ－ＩＩ線による多翼送風機の断面を示す図である。
　多翼送風機１は、例えば空調機や換気扇等に使用される送風機であり、ケーシング２と、羽根車３と、駆動源である駆動モータ４とを備える。駆動モータ４と羽根車３とは、回転軸５を共有する。説明においては、回転軸５と平行な方向を回転軸方向と呼び、回転軸５を垂線とする面において回転軸５を端点とした直線の放射方向を径方向と呼び、径方向の回転軸５に近い側を内周側、遠い方を外周側とする。
　ケーシング２は、例えばスクロール型ケーシングであり、吸込み口６と、スクロール壁７と、吹出し口８とを有している。スクロール壁７は、回転軸５に垂直な断面において拡大風路となるスクロール形状を形成する。吸込み口６は、ベルマウス状の環状部により形成された開口である。吸込み口６は、ケーシング２の一方の側面にあり、その開口の中心を通るように回転軸５が延びている。吹出し口８は、ケーシング２のスクロール形状の旋回方向の面に形成される。
　駆動モータ４は、ケーシング２における吸込み口６と反対側の側面の外に配置されている。駆動モータ４のモータシャフト９は、ケーシング２を貫通して、ケーシング２内を回転軸５に沿って延びている。また、駆動軸であるモータシャフト９は、吸込み口６に向けて突出している。
　羽根車３は、シロッコファン等の遠心式ファンである第一羽根車３ａと、軸流式ファンである第二羽根車３ｂとを有しており、ケーシング２に収納されている。第一羽根車３ａは、略円盤状の主板１０と、複数の第一羽根車用翼１１とを有している。主板１０は、吸込み口６と反対側のケーシング２の内壁面の近傍において、モータシャフト９に固定されている。
　複数の第一羽根車用翼１１は、回転軸５方向に沿って細長く延びており、円筒状をなすように位置している。また、複数の第一羽根車用翼１１は、主板１０の周囲に沿って配置されており、等角度間隔で離隔して環状をなすように配列されている。複数の第一羽根車用翼１１における、吸込み口６側の端部には、補強用の環状部材１２が嵌め合わされている。外周リング１５が第一羽根車用翼１１の外周側を覆う形状となっているから、外周リング１５の外径は、第一羽根車用翼１１の外径よりも大きい。
　第二羽根車３ｂは、円筒状をなす第一羽根車３ａの内部空間（径方向内側空間）に配置されており、第一羽根車３ａの主板１０と、吸込み口６との間に位置しており、さらに、モータシャフト９に支持されている。第二羽根車３ｂは、環状のハブ１３と、複数の第二羽根車用翼１４と、外周リング１５とを有している。ハブ１３は、モータシャフト９の先端近傍に固定されており、複数の第二羽根車用翼１４は、回転軸５から放射状に延びており、より詳細には、ハブ１３の外周に放射状に設けられている。外周リング１５は、複数の第二羽根車用翼１４の径方向外側を接続するように設けられている。
　第二羽根車用翼１４の形状は、その内周側から外周側にかけて変化させている。内周側と外周側とで異なる翼形状にすることにより、外周側において第二羽根車用翼１４の後流に生ずる出口絶対流れの旋回方向成分ｃ２θ（後述する図３参照）を小さくしている。
　本実施の形態１の特徴の一つである、第二羽根車用翼１４における外周側の領域の食違い角γを内周側の領域の食違い角よりも大きくした態様を説明する。
　図３は、外周側の第二羽根車用翼１４の形状を説明するための断面図であり、回転軸５を中心とした弧状断面を平面状に展開して示している。また、図３は、図１の参照符号ＩＩＩの位置の断面に相当する。図３の左側［ｃａｓｅＡ］が、外周側の食違い角γを内周側と同じとした場合であり、図３の右側［ｃａｓｅＢ］が、外周側の食違い角γを内周側よりも大きくした場合である。すなわち、本実施の形態１は、［ｃａｓｅＢ］に該当する。
　図３の紙面上方が吸込み口６側、紙面下方が主板１０側となり、紙面右側から左側に向かう向きが羽根車３の回転方向である。
　第二羽根車用翼１４の断面において回転方向の端部を前縁端１６、反回転方向の端部を後縁端１７と呼ぶ。前縁端１６と後縁端１７とを結ぶ直線を弦線１８と呼ぶ。回転軸５と平行な直線１９と弦線１８とがなす角を食違い角γと呼ぶ。なお、紙面において後縁端１７の下方に示した矢印は、軸流ファン用羽根の下流の流れの速度成分を模式的に示す速度三角形である。
　出口周速ｕ２は回転軸５からの距離に比例するので外周側は内周側よりも周速が大きくなり、出口絶対速度ｃ２の旋回方向成分ｃ２θが大きくなる。［ｃａｓｅＡ］と［ｃａｓｅＢ］との比較から分かるように、食違い角γを大きくすることにより、出口相対速度ｗ２に関する流出角β２が大きくなり、絶対速度の旋回方向成分を低く抑えられる。
　次に多翼送風機１の動作について説明する。
　この多翼送風機１では、駆動モータ４が運転されると、モータシャフト９、主板１０、ハブ１３を介して第一羽根車用翼１１及び第二羽根車用翼１４が回転する。それにより、外部の空気が吸込み口６から羽根車３の内部に吸込まれ、羽根車３の昇圧作用によりケーシング２内に吹出され、ケーシング２のスクロール壁７で形成される拡大風路により減速、静圧回復して、吹出し口８から外部に吹出される。これにより送風が行われる。
　本実施の形態１の多翼送風機１は、第一羽根車３ａの内部に軸流形式の第二羽根車３ｂを有するので、外部の空気を吸込み口６から主板１０の側に搬送する能力が高く、羽根車３の回転軸方向寸法が大きい場合でも、第一羽根車用翼１１における、主板１０の近くの領域にまで空気を供給できる。
　図４の破線矢印は、吸込み口６から第一羽根車用翼１１へ向かう子午面流れを模式的に示したものである。第二羽根車用翼１４における外周側を通過した空気は、第一羽根車用翼１１の部分のうちの、第二羽根車用翼１４に近い領域の部分に流入する。
　本実施の形態１の多翼送風機１は、第二羽根車用翼１４の外周側の食違い角γを内周側の食違い角よりも大きくして、後流の旋回方向成分ｃ２θを小さくしているので、第二羽根車３ｂの上流側と比べて第一羽根車用翼１１に流入する流れの角度変化が小さく抑えられている。そのため、第一羽根車用翼１１へ入射する角度が不適当になることによる送風性能の低下が小さくなる。その結果、流量が大きく確保され、騒音が小さい多翼送風機１を得ることができる。
　図５を用いて羽根車の寸法、位置に関し補足する。第一羽根車３ａの外径をＤ１、羽根車３の回転軸５方向の寸法をＬ１、第一羽根車３ａにおける吸込み口６側の端部から第二羽根車３ｂの接続位置までの距離をＬ２、第一羽根車３ａにおける第二羽根車３ｂの接続位置から主板１０の接続位置までの距離をＬ３とする。
　第二羽根車３ｂを有しない従来の一般的な多翼送風機の回転軸方向の寸法は、前述した技術文献にも記載があるようにＤ１の０．５倍程度までが適正とされている。本実施の形態１の多翼送風機１は、第二羽根車３ｂの昇圧能力が加わるため、第一羽根車３ａにおける吸込み口６側の端部から第二羽根車３ｂの接続位置までの距離Ｌ２は、Ｄ１の約０．５から１．０倍までが妥当である。また、第一羽根車３ａにおける第二羽根車３ｂの接続位置から主板１０の接続位置までの距離はＤ１の約０．５倍までが妥当である。よって羽根車の回転軸方向の寸法Ｌ１は、Ｄ１の約１．０倍から１．５倍が適当である。
　また、上記のように、第二羽根車３ｂの作用により、多翼送風機１における羽根車３の回転軸５方向の寸法を大きくすることができるが、一般的には、回転軸方向の寸法が大きい場合には、回転により翼に生じる遠心力や、羽根車の重心と回転軸とのずれ等により、回転時の羽根車のぶれが大きくなり易いという問題がある。しかしながら、本実施の形態１の多翼送風機１では、少なくとも複数枚の（好適な一例として本実施の形態１では全ての）第二羽根車用翼１４が、モータシャフト９と第一羽根車用翼１１とを接続しており、つまり、主板１０に加え、主板１０と距離をおいて、第二羽根車３ｂによっても第一羽根車用翼１１を保持することができる。よって、流量増加や騒音低減に貢献する第二羽根車３ｂが第一羽根車３ａの支持にも寄与するため、上記のような問題に対し、回転時のぶれを小さく抑えることができるという利点も得られている。
　実施の形態２．
　次に、本発明の実施の形態２について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７はそれぞれ、本実施の形態２に関する、図１及び図３と同態様の図である。すなわち、図６は、図１と同一方向視の本実施の形態２の多翼送風機の外観図であり、図７は、図６の参照符号ＶＩＩの位置の断面に相当する。また、本実施の形態２は、第二羽根車用翼の形状が実施の形態１の場合と異なるものであり、以下に説明する部分を除いては、実施の形態１と同様であるものとする。
　本実施の形態２の多翼送風機１０１もまた、第二羽根車用翼１１４の形状が変化し、すなわち、第二羽根車用翼１１４における外周側の領域の弦長ＬＢを内周側の領域の弦長よりも小さくするものである。
　図７には、［ｃａｓｅＣ］として、外周側の弦長ＬＢを内周側と同じとした場合と、［ｃａｓｅＤ］として、外周側の弦長ＬＢを内周側よりも小さくした場合とを示すが、［ｃａｓｅＤ］が本実施の形態２に該当する。
　紙面において後縁端１７の下方に示した矢印は、軸流ファン用羽根の下流の流れの速度成分を模式的に示す速度三角形であり、入口相対速度ｗ１を重ねて示している。入口相対速度ｗ１から出口相対速度ｗ２への角度変化が転向角Δβであり、翼が気流に与えたエネルギーが大きいと転向角Δβが大きくなる。転向角Δβが大きいと出口絶対流れの旋回方向成分ｃ２θも大きくなる。
　［ｃａｓｅＣ］と［ｃａｓｅＤ］との比較で示すように、弦長ＬＢを短くすると翼から空気へ与えられるエネルギーが低下し、転向角Δβが小さくなる。転向角Δβが小さくなると出口絶対流れの旋回方向成分ｃ２θを小さくできる。
　第二羽根車用翼１１４における外周側の領域を通過した空気は、第一羽根車用翼１１における第二羽根車用翼１１４の近傍の領域に流入する。本実施の形態２の多翼送風機１０１は、第二羽根車用翼１１４における外周側の領域の後流の旋回方向成分を小さくしているので、第二羽根車３ｂの上流と比べて第一羽根車用翼１１に流入する流れの角度変化が小さく抑えられている。そのため、第一羽根車用翼１１へ入射する角度が不適当になることによる送風性能の低下が小さくなる。その結果、流量が大きく確保され、騒音が小さい多翼送風機１０１を得ることができる。
　実施の形態３．
　次に、本発明の実施の形態３について、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態３に関する、図１と同態様の図であり、図１と同一方向視の本実施の形態３の多翼送風機の外観図である。また、本実施の形態３は、以下に説明する部分を除いては、実施の形態１又は２と同様であるものとする。
　本実施の形態３に係る多翼送風機２０１は、第一羽根車３ａの内部空間における外周側領域と内周側領域とで、そこに存在する第二羽根車用翼の枚数が異なる。すなわち、一例であるが、図８に示されるように、外周側領域（図８においてみて概ね環状の領域）には、合計５枚の第二羽根車用翼２１４ａがあり、内周側領域（図８においてみて概ね円形の領域）には、合計１０枚の第二羽根車用翼２１４ａ，２１４ｂがある。つまり、本実施の形態３では、第一羽根車３ａの内部空間における外周側領域にある第二羽根車用翼の枚数を、内周側領域にある第二羽根車用翼の枚数よりも少なくしている。なお、上記領域それぞれに関する枚数は、あくまでも一例であり、本発明としては、これに限定されない。
　図８の例に関する具体的構成について説明すると、第二羽根車３ｂを構成する翼として、第二羽根車用翼２１４ａと、第二羽根車用翼２１４ｂとを用意し、第二羽根車用翼２１４ａは、相対的にみて径方向寸法が大きく、第二羽根車用翼２１４ａの径方向外側端部は、第一羽根車３ａに達している。一方、第二羽根車用翼２１４ｂは、相対的にみて径方向寸法が小さく、第二羽根車用翼２１４ｂの径方向外側端部は、自由端として第一羽根車３ａから離れている。そして、これら２種類の第二羽根車用翼２１４ａと、第二羽根車用翼２１４ｂとは、周方向に等角度間隔で且つ交互に配列される。
　第一羽根車３ａの内部空間における外周側領域の第二羽根車３ｂの翼枚数の低減により、第二羽根車３ｂの翼が空気へ与えるエネルギーが減少する。空気へ与えるエネルギーが減少すると、流れの転向角Δβが小さくなり、付与される旋回方向成分ｃ２θも小さくなる。
　第二羽根車用翼２１４ａにおける外周側の領域を通過した空気は、第一羽根車用翼１１における第二羽根車用翼２１４ａの近傍の領域に流入する。本実施の形態３の多翼送風機２０１は、第二羽根車用翼２１４ａにおける外周側の領域の後流の旋回方向成分を小さくしているので、第二羽根車３ｂの上流と比べて第一羽根車用翼１１に流入する流れの角度変化が小さく抑えられている。そのため、翼へ入射する角度が不適当になることによる送風性能の低下が小さくなる。その結果、流量が大きく確保され、騒音が小さい多翼送風機１を得ることができる。
　実施の形態４．
　次に、本発明の実施の形態４について、図９及び図１０を用いて説明する。図９及び図１０は、本実施の形態４に関する第一羽根車用翼に関する翼形状を示す図である。より詳細には、図９及び図１０はそれぞれ、図２の矢印ＩＸ及び矢印Ｘに沿う第一羽根車用翼の断面を示す。また、本実施の形態４は、以下に説明する部分を除いては、実施の形態１～３の何れかと同様であるものとする。
　本実施の形態４に係る多翼送風機では、第一羽根車３ａの第一羽根車用翼１１それぞれの形状が、第二羽根車３ｂの上流側領域（図９に図示）と下流側領域（図１０に図示）とで異なる。
　第一羽根車用翼３１１の入口側（内周側）の端点を前縁端３２０と呼ぶ。回転軸５と前縁端３２０とを通る直線３２１を観念し、さらに、前縁端３２０においてその直線３２１と直角に交わり且つ回転方向３１７の後方側に延びる直線３２２を観念したとき、前縁端３２０における接線３２３と、前述の直線３２２とが成す角を翼入口角βｂ１と呼ぶ。
　本実施の形態３の多翼送風機では、第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの下流側の領域の入口角βｂ１（図１０に図示）を、第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの上流側の領域の入口角βｂ１（図９に図示）よりも大きくしている。
　図９及び図１０それぞれの翼断面の前縁端３２０の下方（回転軸側）の矢印は、入口側の流れの状態を説明するための速度三角形である。第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの下流側の領域では、第二羽根車用翼から付与される旋回方向成分ｃ２θの影響を受け、第一羽根車用翼３１１へ流入する絶対流れｃ１における、入口周速ｕ１と平行な旋回方向成分ｃ１θが、第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの上流側の領域での、第一羽根車用翼３１１へ流入する絶対流れｃ１の旋回方向成分ｃ２θよりも大きくなる。そのため、第一羽根車用翼３１１へ流入する相対流れｗ１も異なり、第二羽根車３ｂよりも下流側の領域では、流入角β１が小さくなる態様で第一羽根車用翼３１１へ流入する。
　このように本実施の形態４では、第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの下流側の領域の入口角βｂ１を、第一羽根車用翼３１１における第二羽根車３ｂの上流側の領域の入口角βｂ１よりも大きくしているため、第二羽根車３ｂの上流側においても下流側においても、第一羽根車用翼１１への入射する角度を適正にすることができる。これによっても、流量を大きくし、且つ、騒音を小さくする効果が得られている。
　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
　１，１０１，２０１　多翼送風機、２　ケーシング、３ａ　第一羽根車、３ｂ　第二羽根車、５　回転軸、６　吸込み口、９　モータシャフト（駆動軸）、１０　主板、１１，３１１　第一羽根車用翼、１４，１１４，２１４ａ，２１４ｂ　第二羽根車用翼。

Claims (7)

  1. 　吸込み口を有するケーシングと、
    　前記ケーシング内に回転可能に設けられた第一羽根車と、
    　前記第一羽根車の内部空間に回転可能に設けられた第二羽根車とを備え、
    　前記第一羽根車は、円筒状をなすように位置した複数の第一羽根車用翼を有する遠心式ファンであり、
    　前記第二羽根車は、回転軸から放射状に延びる複数の第二羽根車用翼を有する軸流式ファンであり、
    　前記複数の第二羽根車用翼は、前記第一羽根車の内部空間における外周側領域の後流の旋回方向成分が当該内部空間における内周側領域の後流の旋回方向成分よりも小さくなるように構成されている、
    多翼送風機。
  2. 　前記第二羽根車用翼それぞれにおける外周側の領域の食違い角は、該第二羽根車用翼における内周側の領域の食違い角よりも大きい、
    請求項１の多翼送風機。
  3. 　前記第二羽根車用翼それぞれにおける外周側の領域の弦長は、該第二羽根車用翼における内周側の領域の弦長よりも小さい、
    請求項１又は２の多翼送風機。
  4. 　前記第一羽根車の内部空間における外周側領域にある前記第二羽根車用翼の枚数は、当該内部空間における内周側領域にある前記第二羽根車用翼の枚数よりも少ない、
    請求項１～３の何れか一項の多翼送風機。
  5. 　前記第一羽根車は、駆動軸に固定された主板を有しており、
    　前記複数の第一羽根車用翼は、前記主板の周囲に沿って配置されており、
    　前記複数の第二羽根車用翼は、前記駆動軸と前記第一羽根車用翼とを接続しており、
    　前記複数の第一羽根車用翼は、前記主板によって保持されていることに加え、前記第二羽根車用翼によっても保持されている、
    請求項１～４の何れか一項の多翼送風機。
  6. 　前記第一羽根車における前記吸込み口側の端部から前記第二羽根車の接続位置までの距離は、前記第一羽根車の外径の０．５倍から１．０倍である、
    請求項１～５の何れか一項の多翼送風機。
  7. 　前記第一羽根車の回転軸方向の寸法は、該第一羽根車の外径の１．０倍から１．５倍である、
    請求項６の多翼送風機。
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