JP2014139412A - 多翼遠心ファン及びこれを備えた多翼遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく流体騒音の悪化を抑制する多翼遠心ファン及びこれを備えた多翼遠心送風機を提供する。
【解決手段】外周部が円形のハブ４と、ハブ４の中央部に形成され、駆動軸２ａが挿入される駆動軸穴３ａを有するボス部３と、ハブ４の外周部に間隔を置いて設けられた複数のブレード５ａを有する翼部５と、隣接するブレード５ａを連結するブリッジ８とを備え、ブリッジ８は、ブレード５ａ間を流れる空気の上流側に位置する丸みを帯びた前縁部８ａから、ブレード５ａ間を流れる空気の下流側に位置する後縁部８ｂに向かって次第に細くなっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、多翼遠心ファン及びこれを備えた多翼遠心送風機に関する。

従来、モータなどの駆動軸に取付けられて回転駆動されるハブと、このハブの外周部に等間隔に設けられた多数枚の細長のブレードを備えた翼部と、この翼部の端部に設けられ、ブレード間の間隔を保って補強するリングとを備えた多翼遠心ファンがあった。

しかしながら近年、モータの電磁振動が多翼遠心ファンに伝わって多翼遠心ファンの固有周波数と一致することで共振し、これにより発生する電磁振動音による騒音が問題となっていた。

このような問題を背景として、ゴムを挟んだ２枚の板材からなる防振部材で、モータの駆動軸が嵌入される駆動軸穴を有するボス部を挟んで支持し、モータの電磁振動が多翼遠心ファンへ伝播することを抑制する空調機用ファンが提案されている（例えば、特許文献１）。また、ブレード間にリングを設けて騒音の発生を抑制するものもあった（例えば、特許文献２）。

特開平７−１０３１９１号公報（［０００８］、図２） 特開２０００−３２０４９０号公報（［００２６］、図１）

しかしながら、特許文献１の空調機用ファンでは、防振ゴムを用いることで部品点数が多くなるため、複雑でコスト高になるという課題があった。また、特許文献１の空調機用ファンでは、防振ゴムの経年劣化によって、電磁振動音の発生を抑制する効果が目減りするという課題があった。
また、特許文献２の多翼送風機では、リング（ブリッジ）を設けることにより流体騒音が引き起こされるという課題があった。

本発明は、上述したような課題を背景としてなされたものであり、部品点数を増やすことなく流体騒音の悪化を抑制する多翼遠心ファン及びこれを備えた多翼遠心送風機を提供することを目的とする。

本発明に係る多翼遠心ファンは、駆動軸を有するモータに接続される多翼遠心ファンであって、外周部が円形のハブと、前記ハブの中央部に形成され、前記駆動軸が挿入される駆動軸穴を有するボス部と、前記ハブの外周部に間隔を置いて設けられた複数のブレードを有する翼部と、隣接する前記ブレードを連結するブリッジとを備え、前記ブリッジは、前記ブレード間を流れる空気の上流側に位置する丸みを帯びた前縁部から、前記ブレード間を流れる空気の下流側に位置する後縁部に向かって次第に細くなっているものである。

本発明に係る多翼遠心送風機は、本発明の多翼遠心ファンと、前記多翼遠心ファンが収容されるスクロールケーシングと、前記駆動軸穴に挿入される駆動軸を有するモータとを備えたものである。

本発明によれば、上述した構成を備えたため、部品点数を増やすことなく流体騒音の悪化を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る多翼遠心送風機の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る多翼遠心送風機の横断面図である。 本発明の実施の形態１に係る多翼遠心ファンの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る多翼遠心ファンの部分縦断面図である。 比較例に係る多翼遠心ファンの部分縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る多翼遠心ファンの部分縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る多翼遠心ファンの部分縦断面図であり、図６の変形例を示す。

以下に、本発明に係る多翼遠心ファン１００及び多翼遠心送風機３００を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る多翼遠心送風機３００の縦断面図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係る多翼遠心送風機３００の横断面図である。
図１、図２に示されるように、多翼遠心送風機３００は、スクロールケーシング１と、モータ２と、多翼遠心ファン１００とを備える。

スクロールケーシング１は、多翼遠心送風機３００の外壁を構成している。スクロールケーシング１の上壁には、ベルマウス１ａが設けられ、円形の空気吸込口１ｂが形成されている。空気吸込口１ｂは、多翼遠心送風機３００の外部の空気を多翼遠心送風機３００の内部に導入するための開口である。スクロールケーシング１の側壁には、空気吹出口１ｃが形成されている。空気吹出口１ｃは、多翼遠心送風機３００の内部に導入された空気を多翼遠心送風機３００の外部に排出するための開口である。空気吸込口１ｂは、多翼遠心ファン１００の吸引側と対向して形成されている。

多翼遠心ファン１００は、駆動軸２ａを有するモータ２が接続されるボス部３と、ハブ４と、ブレード５ａを有する翼部５と、リング６とを備え、例えば、樹脂あるいは金属で成形されている。多翼遠心ファン１００は、スクロールケーシング１内に収容されている。

ボス部３は、駆動軸２ａが挿入される駆動軸穴３ａを有し、モータ２の回転により回転駆動されるものであり、ハブ４と一体的に形成されている。ハブ４は、ボス部３近傍で軸方向に突出する中央部４ａと、中央部４ａから径方向外側に向かって延びる円板状の平板部４ｂとを備えた、例えば外周部が円形のものである。中央部４ａの中央には、駆動軸穴３ａが位置している。なお、ボス部３及びハブ４は別体で構成されていてもよい。また、中央部４ａはボス部３近傍で軸方向に突出しない平坦な形状となっていてもよい。

図２に示されるように、翼部５は、細長で湾曲した形状のブレード５ａを複数枚備えている。複数のブレード５ａは、その長尺方向が駆動軸２ａの軸方向と同一方向となる向きで、例えばハブ４の外周部に略等間隔離れて設けられている。ブレード５ａは、ブレード５ａの回転時に外周流路１ｄ側に空気を吹き出すように径方向に傾いた状態となっている。リング６は、翼部５の空気吸込口１ｂ側（上端側）に設けられ、ブレード５ａ端部の間隔を保持して補強する。これにより、各ブレード５ａはリング６を介して連結される。なお、ブレード５ａの傾き方向は、上述したような径方向に限定されず、軸方向でもよい。

以下に、多翼遠心送風機３００の動作について説明する。
モータ２の駆動により多翼遠心ファン１００が回転すると、図１の矢印Ａで示されるような空気の流れが発生する。
具体的には、多翼遠心ファン１００の回転により、外部の空気は、空気吸込口１ｂを介してスクロールケーシング１内に導入され、駆動軸２ａ方向に吸い込まれ、ブレード５ａの湾曲する圧力面により速度及び圧力が付与される。このように速度及び圧力が付与された空気は、所定の角度αだけ曲がって隣り合うブレード５ａ間から遠心方向に吹き出され、外周流路１ｄに流入し、外周流路１ｄで運動エネルギーを静圧として回収しながら、空気吹出口１ｃを介してスクロールケーシング１の外部に吹き出される。

図３は、本発明の実施の形態１に係る多翼遠心ファン１００の斜視図である。
図３に示されるように、ブリッジ８は、ブレード５ａと一体成形され、隣接するブレード５ａを連結するように設けられたものであり、例えば樹脂あるいは金属で成形される。このようにブリッジ８を設けることで、ねじり振動の固有周波数をずらすことができ、ブレード５ａの振幅を抑制することができる。なお、ブリッジ８の配置位置は、振動モードに応じて変更することが有効であるが、概ねブレード５ａの長尺方向の中央付近に設けられる。また、風量や流体騒音等を考慮して、可能な範囲でブリッジ８を大きくすることが望ましい。

図４は、本発明の実施の形態１に係る多翼遠心ファン１００の部分縦断面図である。
図５は、比較例に係る多翼遠心ファンの部分縦断面図である。
図４に示されるように、ブリッジ８は、ブレード５ａの内側方向（ブレード５ａ間を流れる空気の上流側）に位置する前縁部８ａと、ブレード５ａの外側方向（ブレード５ａ間を流れる空気の下流側）に位置する後縁部８ｂとを備えた翼型形状（流線形状）のものである。詳しくは、前縁部８ａは丸みを帯びた断面が半円形状のものであり、後縁部８ｂは前縁部８ａよりも尖った形状であり、ブリッジ８は前縁部８ａから後縁部８ｂに向かって次第に細くなっている。

以上のように、本実施の形態１に係る多翼遠心ファン１００は、ブリッジ８が、ブレード５ａ間を流れる空気の上流側に位置する丸みを帯びた前縁部８ａから、ブレード５ａ間を流れる空気の下流側に位置する後縁部８ｂに向かって次第に細くなっている。このため、図５のように幅が一定である矩形のブリッジ８に比べて、前縁部８ａにおける空気の乱れ剥離を抑制でき、後縁部８ｂにおける空気の流れ乱れを抑制でき、空気がブリッジ８の表面付近を流れるときに発生する渦を抑制できる。したがって、ブリッジ８を設けることで生じる流体騒音の悪化を抑制することができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る多翼遠心ファン１００の部分縦断面図である。
図７は、本発明の実施の形態２に係る多翼遠心ファン１００の部分縦断面図であり、図６の変形例を示す。
本実施の形態２のブリッジ８は、実施の形態１のブリッジ８とは異なる向きでブレード５ａ間に設けられたものである。

空気がブレード５ａ間のブリッジ８に流れ込む角度は、ブレード５ａの位置や、多翼遠心送風機３００を使用する環境等によっても異なるが、概ね２０°〜７０°である。なお、この角度は、駆動軸２ａの軸方向に垂直な面を基準として、前縁部８ａがハブ４から離れる方向を正の角度としたときの値である。
図６に示されるように、本実施の形態２のブリッジ８は、ブレード５ａ間のブリッジ８に流れ込む空気の流れに沿うように角度β（β＝２０°〜７０°）だけ傾けて配置されている。すなわち、角度βは、空気がブレード５ａ間のブリッジ８に流れ込む角度と同一になるように決定される。

以上のように、本実施の形態２に係る多翼遠心ファン１００は、ブリッジ８を本実施の形態１に示される翼型形状（流線形状）とし、ブリッジ８を、駆動軸２ａの軸方向に垂直な面を基準として、前縁部８ａがハブ４から離れる方向に２０°〜７０°の範囲内で傾斜させている。このため、ブレード５ａへの空気の流入が阻害されて空気の剥離が大きくなることを抑制でき、流体騒音の悪化を抑制することができる。

なお、角度βが２０°よりも小さくなって０°に近づくにつれて、または角度βが７０°よりも大きくなって９０°に近づくにつれて、ブレード５ａへの空気の流入が阻害されて空気の剥離が大きくなり、流体騒音が悪化するおそれがある。また、圧損が増えることによって圧力低下及び風量低下が生じるおそれがある。このため、角度βは２０°〜７０°の範囲内であることが望ましい。

また、図７に示されるように、ブリッジ８を矩形として上述のように角度βを２０°〜７０°としても、流体騒音の悪化を抑制することができる。

以上の本発明の実施の形態１，２に係る多翼遠心ファン１００は、ダクト用換気扇や全熱交換型換気機器等に用いる多翼遠心ファンに有用であり、特に、スクロールケーシング及びモータとともに送風機を構成する多翼遠心ファンに適している。

１ スクロールケーシング、１ａ ベルマウス、１ｂ 空気吸込口、１ｃ 空気吹出口、１ｄ 外周流路、２ モータ、２ａ 駆動軸、３ ボス部、３ａ 駆動軸穴、４ ハブ、４ａ 中央部、４ｂ 平板部、５ 翼部、５ａ ブレード、６ リング、８ ブリッジ、８ａ 前縁部、８ｂ 後縁部、１００ 多翼遠心ファン、３００ 多翼遠心送風機、α 角度、β 角度、Ａ 空気の流れ。

Claims (4)

1. 駆動軸を有するモータに接続される多翼遠心ファンであって、
   外周部が円形のハブと、
   前記ハブの中央部に形成され、前記駆動軸が挿入される駆動軸穴を有するボス部と、
   前記ハブの外周部に間隔を置いて設けられた複数のブレードを有する翼部と、
   隣接する前記ブレードを連結するブリッジとを備え、
   前記ブリッジは、
   前記ブレード間を流れる空気の上流側に位置する丸みを帯びた前縁部から、前記ブレード間を流れる空気の下流側に位置する後縁部に向かって次第に細くなっている
   ことを特徴とする多翼遠心ファン。
2. 前記ブリッジは、
   前記駆動軸の軸方向に垂直な面を基準として、前記前縁部が前記ハブから離れる方向に傾斜している
   ことを特徴とする請求項１記載の多翼遠心ファン。
3. 前記ブリッジの傾斜角度は２０°〜７０°の範囲内である
   ことを特徴とする請求項２記載の多翼遠心ファン。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の多翼遠心ファンと、
   前記多翼遠心ファンが収容されるスクロールケーシングと、
   前記駆動軸穴に挿入される駆動軸を有するモータとを備えた
   ことを特徴とする多翼遠心送風機。

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