JP2011106428A - 軸流型の送風機およびポンプならびに斜流型の送風機およびポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】送出する流体の流れの乱れを防止して騒音を低減させるとともに、効率を向上させることができる送風機およびポンプを提供する。
【解決手段】ケーシング１０内を延びる回転軸２０に固定された羽根車３０を回転することにより、吸い込んだ気体を送風する送風機１は、回転軸２０から延びる複数の羽根３１それぞれの先端を繋ぐように円環状のシュラウドリング３２を設け、ケーシング１０は、シュラウドリング３２が収まるシュラウドリング収容部４０を有し、該シュラウドリング収容部４０の内径は、該シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径よりも大きくし、シュラウドリング３２の外径は、シュラウドリング収容部４０の内径よりも小さく、かつ、シュラウドリング３２の内径は、シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーシング内を延びる回転軸に固定された羽根車を回転することにより、吸い込んだ気体を送風する送風機および該送風機と同様の構成を有するポンプに関し、特に軸流型および斜流型のものに関する。

送風機やポンプは、極めて広範囲の産業において使用されている。したがって、送風機やポンプが消費する電力は多大なものとなっている。このことは、送風機やポンプの効率を改善すれば、それだけ省エネルギ効果が得られて総電力使用量が低減されることになる。

また、送風機やポンプの発する騒音は極めて大きく、人体等に悪影響を与える場合も有り得る。このため、送風機やポンプが発生する騒音を低減することが望まれている。

ところで、従来の送風機等としては、例えば図６や図７に示すようなものがある。
図６に示したものは軸流送風機１００であり、図７に示したものは斜流送風機２００である。これらは、回転軸１１０，２１０、該回転軸１１０，２１０に取り付けられた羽根車１２０，２２０、該羽根車１２０，２２０を収容しているケーシング１３０，２３０等から構成されるものであり、何れも流体である気体が吸い込まれる入口Ｉ側からケーシング１３０，２３０の内部に流入して、羽根車１２０，２２０の回転によって昇圧されてケーシング１３０，２３０の出口Ｏ側から外部へ送風されるものである。

図示したように何れの送風機においても、羽根車の羽根の先端部はオープンになっており、羽根の先端部とケーシングとは、接触しないようにそれらの間に間隙が設けられている。

しかし、この間隙は、羽根の先端部側の流れに渦を生じさせて、気体の流れが逆流する逆流域を発生させる原因になっている。そして、この逆流による流れの乱れが騒音の源となるとともに、送風効率の低下の原因にもなっている。

したがって、送風機の騒音を低減すると同時に効率を改善するためには、羽根の先端部の近傍での渦の発生を抑制して逆流が生じないようにすることが有効である。このような逆流の発生を防止する技術として、特許文献１に開示されているものがある。

特開２００１−２４８７３６号公報

この特許文献１に開示されている技術は、自動車ラジエータ用プロペラファンに関するものであり、羽根の先端部を繋ぐようにシュラウドリングである回転リングが取り付けられている。シュラウド７に固定した固定筒体２と回転リング１との間隙には、回転リング１から固定筒体２に向かって絞り片Ｓが延び、固定筒体２から回転リング１に向かって逆絞り片Ｒが延びている。これにより、逆流の発生を防止するための一定の効果が上がっている。

しかしながら、このような従来の技術では、ファンケーシングの内側にある回転リングが、ケーシング内を流れる気体の抵抗物になっており、逆流とは別にまた新たな渦を発生し易いという問題点があった。また、回転リングの外周面側とファンケーシングとの隙間から気体が逆流して、これが回転リングの効果を減じているという問題があった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、送出する流体の流れの乱れを防止して騒音を低減させるとともに、効率を向上させることができる軸流型および斜流型の送風機およびポンプを提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］ ケーシング（１０）内を延びる回転軸（２０）に固定された羽根車（３０）を回転することにより、吸い込んだ気体を送風する軸流型または斜流型の送風機（１）において、
前記羽根車（３０）は、前記回転軸（２０）から延びる複数の羽根（３１）と、該複数の羽根（３１）それぞれの先端を繋ぐように設けられた円環状のシュラウドリング（３２）を有し、
前記ケーシング（１０）は、前記シュラウドリング（３２）が収まるシュラウドリング収容部（４０）を有し、該シュラウドリング収容部（４０）の内径は、該シュラウドリング収容部（４０）の前後の部分の内径よりも大きく、
前記シュラウドリング（３２）の外径は、前記シュラウドリング収容部（４０）の内径よりも小さく、前記シュラウドリング（３２）の内径は、前記シュラウドリング収容部（４０）の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径であることを特徴とする軸流型または斜流型の送風機（１）。

［２］ 前記ケーシング（１０）は、前記シュラウドリング収容部（４０）の前の部分の内径が前記シュラウドリング（３２）の内径よりも小さく、
前記シュラウドリング収容部（４０）の前の部分は、前記シュラウドリング収容部（４０）の後ろの部分に向かって延びる延伸部（１１ｅ）を有し、該延伸部（１１ｅ）が前記シュラウドリング（３２）の内周面との間に間隙を取って重なっていることを特徴とする［１］に記載の軸流型または斜流型の送風機（１）。

［３］ 前記シュラウドリング収容部（４０）に該シュラウドリング収容部（４０）内での空気の流れの発生を防止するパッキン（Ｐ）またはラビリンスシールを設けたことを特徴とする［１］または［２］に記載の軸流型または斜流型の送風機（１）。

［４］ 前記ケーシング（１０）は、シュラウドリング収容部（４０）で分割可能であることを特徴とする［１］、［２］または［３］に記載の軸流型または斜流型の送風機（１）。

［５］ ［１］、［２］、［３］または［４］に記載の軸流型または斜流型の送風機（１）の構成と同様の構成を有することを特徴とする軸流型または斜流型のポンプ。

前記本発明は次のように作用する。
送風機（１）を駆動させて回転軸（２０）が回転を始めると、回転する羽根車（３０）によって羽根車（３０）の前方の気体がケーシング（１０）内に吸い込まれる。吸い込まれた気体は羽根車（３０）の回転によって昇圧されてケーシング（１０）の後方に送られてケーシング（１０）外に送風される。

羽根車（３０）のシュラウドリング（３２）は、ケーシング（１０）に設けられたシュラウドリング収容部（４０）に収容されており、該シュラウドリング収容部（４０）の内径は、該シュラウドリング収容部（４０）の前後の部分の内径よりも大きく、シュラウドリング（３２）の外径は、シュラウドリング収容部（４０）の内径よりも小さく、シュラウドリング（３２）の内径は、シュラウドリング収容部（４０）の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径であるので、シュラウドリング（３２）がシュラウドリング収容部（４０）の前後の部分からケーシング（１０）内に突出して気体の流れの抵抗物となってしまうことがない。これにより、気体の吸い込みがスムーズに行われ、逆流の発生を防止することができ、もって騒音の低減と効率の改善をすることができる。

さらに、ケーシング（１０）のシュラウドリング収容部（４０）の前の部分、すなわち吸い込まれて来る気体の上流側の部分の内径をシュラウドリング（３２）の内径よりも小さくして、シュラウドリング収容部（４０）の前の部分からシュラウドリング収容部（４０）の後ろの部分、すなわち吸い込まれて来る気体の下流側の部分に向かって延びる延伸部（１１ｅ）を設け、該延伸部（１１ｅ）がシュラウドリング（３２）の内周面との間に間隙を取って重なるようにしたものでは、シュラウドリング（３２）とシュラウドリング収容部（４０）との間隙を通って逆流する方向の気体流が発生しようとしても、その気体流は、延伸部（１１ｅ）とシュラウドリング（３２）の内周面との間に形成されている間隙を流れることにより、ケーシング（１０）に吸い込まれる気体流と同じ方向に向けられるので、吸い込まれてくる気体流に対して逆流する気体流となることがなく、より一層に騒音の低減と効率の改善をすることができる。

さらにまた、シュラウドリング収容部（４０）にパッキン（Ｐ）またはラビリンスシールを設けることにより、シュラウドリング（３２）とシュラウドリング収容部（４０）との間隙に気体流が発生しようとしても、その発生を防ぐことができるので、より一層に騒音の低減と効率の改善をすることができる。

ケーシング（１０）をシュラウドリング収容部（４０）で分割可能としたものでは、送風機（１）の組立や設置を容易にすることができる。

なお、ポンプはその構成を送風機（１）の構成と同様にすることができるので、前記の送風機（１）の構成と同様の構成とすることにより、発生する騒音を効果的に低減するとともに効率を改善することができるポンプとすることができる。

本発明にかかる送風機によれば、ケーシングに吸い込んだ気体の逆流を防止することができるので、ケーシング内で生じる逆流に起因して発生する騒音を低減することができ、同時に逆流に起因する送風効率の低下をなくして効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る送風機を側面方向から見た構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る送風機の正面図である。 図１におけるシュラウドリング収容部およびその周辺部を拡大して示す拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係る送風機を側面方向から見た構成の上半分を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る送風機を斜流型の送風機としたときの側面方向から見た構成を示す模式図である。 従来の軸流送風機の構成例を示す図である。 従来の斜流送風機の構成例を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の好適な各種の実施の形態を説明する。
なお、本発明の実施の形態として気体である空気を送風する送風機を例に挙げて説明をするが、同様の構成を有して流体の吸引・送出しをするポンプについても同様に説明できるので、ポンプについての例を挙げての具体的な説明は省略する。

図１から図３は本発明の第１の実施の形態を示している。
図１は、第１の実施の形態に係る送風機を側面方向から見た構成を示す模式図であり、図２は、第１の実施の形態に係る送風機の正面図である。図３は、図１におけるシュラウドリング収容部およびその周辺部を拡大して示す拡大図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る送風機１は軸流送風機である。
送風機１は、そのケーシング１０内を延びる回転軸２０に羽根車３０が固定されている。羽根車３０は、回転軸２０側から半径方向に等間隔で延設された複数枚の羽根３１を備えている。各羽根３１は、回転軸２０が所定方向に回転したときに、ケーシング１０の前方外部からケーシング１０内に気体である空気を吸い込むような形状に成形されている。

複数枚の羽根３１は、それぞれの先端がシュラウドリング３２によって繋がれている。シュラウドリング３２は、帯状の板材を円環状にしたものであり、各羽根３１の先端がシュラウドリング３２の内周面３２ａに固定されている。

ケーシング１０は、ケーシング１０外の空気を吸入する吸入部１１と該吸入部１１の下流側に設けた誘導部１２とから成っている。吸入部１１は、ケーシング１０の内部側から外側に向かって開口径が拡がるように形成されたものである。この吸入部１１の上流側の開口部１１ａとは反対側の下流側端部１１ｂには誘導部１２が密接して固定されている。

誘導部１２は、上流側端部１２ａを除いて全体が略同じ内径の円筒状のものである。誘導部１２の上流側端部１２ａと吸入部１１の下流側端部１１ｂは、シュラウドリング３２が収まるシュラウドリング収容部４０を形成している。誘導部１２の上流側端部１２ａは、それよりも下流側の部分より内径の大きい拡径部が形成されており、末端にはフランジ１２ｆが形成されている。また、吸入部１１の下流側端部１１ｂは、その直近の上流側の部分より内径の大きい拡径部が形成されており、末端にはフランジ１１ｆが形成されている。

下流側端部１１ｂの拡径部および上流側端部１２ａの拡径部それぞれの内径は同径に形成されている。吸入部１１と誘導部１２とは、フランジ１１ｆとフランジ１２ｆとの間にパッキンＰを介在させてフランジ１１ｆとフランジ１２ｆとをボルトなどによって固定することによって密接した状態に接合されている。これにより、シュラウドリング３２を収容するシュラウドリング収容部４０が形成される。

このように形成されているシュラウドリング収容部４０に収容されるシュラウドリング３２の外径すなわち外周面３２ｂの径は、シュラウドリング収容部４０の内径よりも小さく、シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径、すなわち、誘導部１２の上流側端部１２ａよりも下流側の部分の内径および吸入部１１の下流側端部１１ｂの直近上流側の部分の内径よりも大きくなっている。さらに、シュラウドリング３２の内径すなわち内周面３２ａの径は、シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径である。これにより、シュラウドリング３２は、回転軸２０側に突出することがないので、吸い込まれてくる空気の抵抗物となることなくシュラウドリング収容部４０内に収まる。

シュラウドリング３２全体がシュラウドリング収容部４０に収まるようにするには、さらにシュラウドリング３２の内径すなわち内周面３２ａの径も誘導部１２の上流側端部１２ａよりも下流側部分の内径および吸入部１１の下流側端部１１ｂの直近上流側部分の内径以上の大きさにすればよい。しかし、吸入部１１から誘導部１２にかけて空気の流れを極力スムーズにするためには、シュラウドリング３２の内径を誘導部１２の上流側端部１２ａよりも下流側の部分の内径と略等しくなるようにすることが好ましく、さらには吸入部１１の下流側端部１１ｂの直近上流側の部分の内径とも略等しいか僅かに小さくすることが好ましい。

次に作用を説明する。
送風機１を駆動させると回転軸２０が所定方向に回転を始める。回転軸２０が回転すると、回転する羽根車３０によって羽根車３０の前方の空気がケーシング１０内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は羽根車３０の回転によって昇圧されて、ケーシング１０の後方に送られてケーシング１０外に送風される。

ケーシング１０の吸入部１１の前方から吸引された空気は、下流側端部１１ｂから羽根車３０を通過する。羽根車３０のシュラウドリング３２の外径は、シュラウドリング収容部４０の内径よりも小さく、前記シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径よりも大きく、シュラウドリング３２の内周面３２ａの径も誘導部１２の上流側端部１２ａよりも下流側の部分の内径および吸入部１１の下流側端部１１ｂの直近上流側の部分の内径以上の大きさであり、シュラウドリング３２の内径は、シュラウドリング収容部４０の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径であるので、シュラウドリング３２が下流側端部１１ｂから羽根車３０を通過する際の空気の流れにぶつかることがなく、空気はスムーズにケーシング１０を下流へと流れる。これにより、吸い込んだ空気がスムーズに流れ、逆流の発生を防止することができるので、逆流の発生に起因する騒音の低減と効率の改善をすることができる。

シュラウドリング収容部４０内でシュラウドリング収容部４０の内周面とシュラウドリング３２との間隙を流れようとする空気は、シュラウドリング収容部４０に設けたパッキンＰによって止められるので空気流の発生を防ぐことができるので、より一層に騒音の低減と効率の改善をすることができる。また、シュラウドリング収容部４０内にラビリンスシールを設けることによっても同様の効果を得ることができる。

ケーシング１０は、シュラウドリング収容部４０で吸入部１１と誘導部１２に分割可能であるので、送風機１の組立や設置を容易にすることができる。

図４は本発明の第２の実施の形態を示している。
本実施の形態では、シュラウドリング収容部４０と羽根車３０のシュラウドリング３２との間隙を通る空気の流れが発生してしまっても、その流れの方向を変えて騒音発生と効率の低下に繋がらないようにした構成を有する点で第１の実施の形態と異なっている。

なお、第１の実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。

ケーシング１０Ａは、シュラウドリング収容部４０の前の部分の内径がシュラウドリング３２の内径よりも小さい。すなわち、吸入部１１Ａの下流側端部１１ｂは、その上流側の部分の内径がシュラウドリング３２の内径よりも小さい。この下流側端部１１ｂには、下流に向かって延びる延伸部１１ｅが形成されている。この延伸部１１ｅは、シュラウドリング３２に接触しないようにシュラウドリング３２の内周面３２ａとの間に間隙を取って重なるように形成されている。

この延伸部１１ｅにより、開口部１１ａから吸い込まれて来る空気の流れを遡る方向に空気がシュラウドリング収容部４０とシュラウドリング３２との間隙を流れても、延伸部１１ｅによってその流れは開口部１１ａから吸い込まれて来る空気の流れの方向に向けられるため、シュラウドリング収容部４０とシュラウドリング３２との間隙を遡った空気流が開口部１１ａから吸い込まれて来る空気に対して逆流することを確実に防ぐことができる。したがって、吸い込んだ空気の逆流に起因する騒音の低減と効率の改善を確実により効果的に実現することができる。

前記の本実施の形態では、ケーシング１０，１０Ａがシュラウドリング収容部４０で分割されることになるが、これによって送風機１の組立が容易に行うことができる。

また、シュラウドリング収容部４０に該シュラウドリング収容部４０内での空気の流れの発生を防止するためのラビリンスシールを設けてもよい。ポンプ等の圧力が高いものでは、特にラビリンスシールが好ましい。

なお、説明の始めに記載したように、ポンプはその構成を送風機１の構成と同様にすることができるので、送風機１の構成と同様の構成とすることにより、発生する騒音を効果的に低減するとともに効率を改善することができるポンプとすることができる。

なお、以上の説明では軸流送風機を例に挙げたが、本発明は、図５に示すように斜流送風機においても同様に実施することができる。したがって、斜流ポンプにおいても実施することができる。

軸流型の送風機１，１Ａは、それらのケーシング１０、ケーシング１０Ａが比較的シンプルであるが、斜流型の送風機１Ｂでは、誘導部１２Ｂおよび吸入部１１Ｂから成るケーシング１０Ｂの全体形状が曲線的であるので、組立を容易にするためのシュラウドリング収容部４０Ａの構成が異なる。シュラウドリング収容部４０Ａは、その内径がシュラウドリング３２Ａの外周面の径よりも大きく、シュラウドリング収容部４０Ａの内周面とシュラウドリング３２Ａの外周面との間隙の大きさが一定となるように形成されている。

図１から図４までに示した軸流型の送風機の場合は、シュラウドリング収容部４０が吸入部１１，１１Ａと誘導部１２との２つに分割されているが、図５に示した例では、シュラウドリング収容部４０Ａが３つに分割される。すなわち、吸入部１１Ｂ、誘導部１２Ｂおよび中間連結部材４１を接合させることによってシュラウドリング収容部４０Ａが形成される。この場合にも、シュラウドリング収容部４０Ａ内に収容されたシュラウドリング３２Ａの内周面は、シュラウドリング収容部４０Ａの前後の部分に対して回転軸方向に突出することなく滑らかな面となるように形成されている。

図示したように、誘導部１２Ｂの上流側端部と吸入部１１Ｂの下流側端部とは中間連結部材４１を介して接合されている。中間連結部材４１には、誘導部１２Ｂの上流側端部の末端に形成されているフランジおよび吸入部１１Ｂの下流側端部の末端に形成されているフランジと接合させて固定し、ケーシング１０Ｂとするためのフランジ４１ｆが形成されている。

これにより、斜流型の送風機１Ｂであっても、組立が容易で且つ軸流型の送風機１，１Ａと同様に、吸い込んだ空気の逆流に起因して発生する騒音を効果的に低減するとともに効率を改善することができる。

ケーシング内に組み込まれた羽根車を回転させて吸込み口側から吸い込んだ流体を送出口側から送出する構成のものであって軸流型または斜流型のものであれば、送風機やポンプ等、それらの用途に関わらず広く適用することができる。

Ｐ…パッキン
１…送風機
１Ａ…送風機
１Ｂ…送風機
１０…ケーシング
１０Ａ…ケーシング
１０Ｂ…ケーシング
１１…吸入部
１１ａ…開口部
１１ｂ…下流側端部
１１Ｂ…吸入部
１１ｅ…延伸部
１１ｆ…フランジ
１２…誘導部
１２ａ…上流側端部
１２Ｂ…誘導部
１２ｆ…フランジ
２０…回転軸
３０…羽根車
３１…羽根
３２…シュラウドリング
３２ａ…内周面
３２Ａ…シュラウドリング
３２ｂ…外周面
４０…シュラウドリング収容部
４０Ａ…シュラウドリング収容部
４１…中間連結部材
４１ｆ…フランジ

Claims (5)

1. ケーシング内を延びる回転軸に固定された羽根車を回転することにより、吸い込んだ気体を送風する軸流型または斜流型の送風機において、
   前記羽根車は、前記回転軸から延びる複数の羽根と、該複数の羽根それぞれの先端を繋ぐように設けられた円環状のシュラウドリングを有し、
   前記ケーシングは、前記シュラウドリングが収まるシュラウドリング収容部を有し、該シュラウドリング収容部の内径は、該シュラウドリング収容部の前後の部分の内径よりも大きく、
   前記シュラウドリングの外径は、前記シュラウドリング収容部の内径よりも小さく、前記シュラウドリングの内径は、前記シュラウドリング収容部の前後の部分の内径よりも小さくなく、略同径であることを特徴とする軸流型または斜流型の送風機。
2. 前記ケーシングは、前記シュラウドリング収容部の前の部分の内径が前記シュラウドリングの内径よりも小さく、
   前記シュラウドリング収容部の前の部分は、前記シュラウドリング収容部の後ろの部分に向かって延びる延伸部を有し、該延伸部が前記シュラウドリングの内周面との間に間隙を取って重なっていることを特徴とする請求項１に記載の軸流型または斜流型の送風機。
3. 前記シュラウドリング収容部に該シュラウドリング収容部内での空気の流れの発生を防止するパッキンまたはラビリンスシールを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の軸流型または斜流型の送風機。
4. 前記ケーシングは、シュラウドリング収容部で分割可能であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の軸流型または斜流型の送風機。
5. 請求項１、２、３または４に記載の軸流型または斜流型の送風機の構成と同様の構成を有することを特徴とする軸流型または斜流型のポンプ。

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