JP3130089U - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの送風機において風量・風圧を広範囲に設定することが可能で、したがって要求に合致する性能を発揮しやすい遠心送風機を提供する。
【解決手段】 羽根車１におけるそれぞれの羽根を、入口翼４と主翼５と出口翼６とがこの順に連なった３部分により構成する。入口翼４および出口翼６のそれぞれを、主翼５に対して角度変更可能であるよう羽根車１に取り付けて、羽根の入口角β１および出口角β２がそれぞれ変更可能であるようにする。
【選択図】 図１

Description

請求項に係る考案は、遠心送風機、とくに性能を広範囲に設定することのできる遠心送風機に関するものである。

遠心送風機は、周知のように、円周方向に複数の羽根が配列された羽根車を回転させ、それによる遠心力の作用で圧力を上昇させて空気等の気体を送り出す装置である。遠心送風機においては一般に、風量は回転数の１乗、形状比（サイズ）の３乗に比例し、風圧は回転数の２乗、形状比の２乗に比例する。

従来の遠心送風機では、風量・風圧を個々に設定する要素がないため、風量や風圧についてのユーザーの種々の要求に対応するためには、僅かずつサイズの異なる送風機を用意してそれらの中から最適のものを選定する必要があった。一つの送風機においては風量・風圧といった性能について変更可能な範囲がせまいため、要求される性能を得るには、回転数を変更するか送風機のサイズを変更するかしか対応をとり得ないからである。

要求性能に合致する送風機がない場合には、やや高めの性能を持つ送風機を選定したうえ、入口と出口のダンパ等で流量を絞ることにより性能を調整して、要求に合わせるのが一般的であった。

なお、下記の特許文献１には、羽根の角度を位置によって異なるように定め、もって送風効率を改善した遠心送風機が記載されている。
特開平１０−５４３９０号公報

上記のようにダンパ等で流量を絞ることにより送風機の性能を調整する方法は、その送風機がもつ本来の効率が大幅に低下してしまう可能性がある。また、上記の特許文献１に記載された遠心送風機を採用するとしても、一つの送風機において羽根および羽根車の形状（大きさや角度など）は一定であり、性能の変更可能な範囲はせまいため、サイズの異なる多数種類の送風機の中から選定するのでない限り、要求に合致する性能を得ることは難しい。

請求項に係る考案は、一つの送風機において風量・風圧を広範囲に設定することが可能で、したがって要求に合致する性能を発揮しやすい遠心送風機を提供するものである。

請求項に係る考案の遠心送風機は、羽根車における羽根の入口角および出口角がそれぞれ変更可能であるよう構成したものである。入口角・出口角とは、羽根の入口側端部および出口側端部が、回転軌跡に相当する円周の接線方向に対してなす角度で、図１（Ｂ）に例示する角度β１およびβ２をそれぞれ示す。

遠心送風機では、羽根車における羽根の入口角が風量に対して顕著に影響を及ぼし、その出口角が風圧に対してやはり顕著に影響する。したがって、それぞれの角度を変更可能にしたこの考案の遠心送風機によれば、羽根の入口角を変更することにより風量を中心に送風機の性能を設定でき、羽根の出口角を変更することにより風圧を中心に送風機の性能を設定することができる。入口や出口のダンパ等で流量を絞らなくとも、送風性能を広い範囲で調整できる。そのため、考案の遠心送風機によれば、送風効率を低下させることなく、要求される性能を適切に発揮させることが可能になる。
なお、考案の遠心送風機は、少なくとも出荷前の設計段階や試運転等の段階で入口角・出口角を変更できるように構成したものをさす。したがって、商業運転の段階で入口角・出口角がすでに変更不能にされたものであっても、本件考案の遠心送風機と異なるものとは限らない。

とくに、上記羽根車におけるそれぞれの羽根は、入口翼と主翼と出口翼とがこの順に（内周寄りの部分から外周寄りの部分にかけて）連なった３部分より構成し、入口翼および出口翼のそれぞれを、主翼に対して角度変更可能であるように羽根車に取り付けるのがよい。

そのようにすれば、上記のとおり羽根の入口角および出口角のそれぞれを容易に変更することができる。主翼を角度変更する必要がないので、羽根車に対して羽根の主要部を安定した状態にしっかりと取り付けるうえでも有利である。

また、とくに、
a) 羽根車の主板（ハブ）に主翼を固定するとともに、主翼における入側（吸込み側）および出側の各端部の位置で上記主板に固定ピン（位置の固定されたピン）を立て、
b) 入口翼の出側寄り端部および出口翼の入側寄り端部を当該各固定ピンに取り付けることにより、各固定ピンを中心に入口翼および出口翼がそれぞれ角度変更可能となるようにし、
c) 入口翼の入側端部（端部付近を含む）と出口翼の出側端部（端部付近を含む）とのそれぞれに可動ピン（位置変更可能なピン）を設けたうえ、
d) 上記の主板に、入口翼および出口翼の各可動ピンの位置を（個々にまたは一括して）変更し固定できる角度変更部材を取り付ける
こととするのも好ましい。

こうした遠心送風機では、固定した主翼の入側および出側において、入口翼および出口翼のそれぞれを円滑に角度変更することができる。入口翼および出口翼のそれぞれは、上記a)のとおり設けた固定ピンを中心にb)のとおり角度変更可能であり、c)に示す各可動ピンの位置をd)の角度変更部材にて変更・固定すると当然に角度が変わり、かつその角度に保たれるようになるからである。可動ピンを動かすことによって上記の入口角および出口角を容易に変更でき、可動ピンを固定することによって入口角および出口角をしっかり固定できるという有利な作用効果がある。

入口翼および出口翼それぞれのための上記d)の角度変更部材としては、
・ 主板に沿って羽根車の周方向に位置を変更し固定でき、
・ 半径方向（羽根車の半径方向）に延びた複数の長穴を有し、
・ それらの長穴内にすべての入口翼またはすべての出口翼の上記可動ピンが挿入されることにより、入口翼または出口翼のすべての可動ピンの位置を同時に定める
----こととなる可変リング（すなわち周方向位置を変更可能な環状体）を取り付けるのがよい。

そうした角度変更部材を備えた遠心送風機なら、可変リングの位置によって、すべての入口翼または出口翼の角度を一括して変更・固定することができる。それは、たとえば図３（Ｂ）・（Ｃ）に基づいてつぎのように説明できる。
・ 主板に沿って羽根車の周方向に可変リングの位置を変更すると、すべての入口翼またはすべての出口翼の可動ピンは、長穴に挿入された状態で可変リングとともに周方向に変位しながら、長穴の長さ方向である半径方向にも変位する。そうしてすべての入口翼またはすべての出口翼の可動ピンが変位すると、入口翼または出口翼の全数が円滑に角度変更することになる。
・ 可変リングを固定すると、すべての入口翼またはすべての出口翼の可動ピンは、長穴の周方向位置と、各翼における固定ピン・可動ピン間の間隔とによって一意的に決まる位置に固定され、もって入口翼または出口翼の全数について角度が固定される。

このような点から、可変リングにおける長穴の位置精度等を高めておけば、複数ある羽根の入口翼または出口翼についての角度やその変更量を精度よく一律に定めることができる。なお、可変リングは、設計段階や試運転の段階で最適位置（要求性能に合致する位置）を定めたうえ主板等に固定するとよいが、一旦固定したのちもさらに位置変更ができる状態に取り付けておくのもよい。

上記の遠心送風機においては、さらに、上記の固定ピンを主板の外側（羽根のない側）に突出させるとともに、上記の可変リングに、固定ピンの当該突出部分が挿入される周方向に延びた溝または穴を形成するのが好ましい。

そのようにすると、可変リングを主板に沿わせた状態では、可変リングに形成した溝または穴に固定ピンの突出部分が入り込むので、位置を変更しようとするときの可変リングは、主板上に設けられた固定ピンに案内されて移動し得る状態となる。そのため、入口翼または出口翼の角度を変更するための可変リングの周方向位置の変更を、きわめて容易にかつ正確に行うことができ、その位置が半径方向にずれることが避けられる。

請求項に係る考案の遠心送風機によれば、送風効率を低下させることなく送風性能を広い範囲で調整することができ、ユーザーの要求に合致した性能を発揮することができる。それにより、僅かずつサイズの異なる多数種類の送風機を用意する必要性が緩和され、送風機の製造コストを低下させることも可能になる。送風機を大型にすることなく性能を上げることもできる。

可変リングを有する構成を採用して、上記のような性能の調整を可能にする入口翼または出口翼の角度変更を一括して実施できるようにすることも可能である。また、当該可変リングの位置の変更を、きわめて容易にかつ正確に行えるようにすることもできる。

考案の実施形態を図１〜図４に紹介する。まず図１は、遠心送風機の要部を概念的に示す図であって、図１（Ａ）は遠心送風機の羽根車１についての縦断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図２は上記要部をより具体的に示す図で、図２（Ａ）は羽根車１の縦断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図３は、羽根車１における入口翼４および出口翼６の角度変更の機構を示す図であって、図３（Ａ）は図２（Ａ）におけるIII−III矢視図、図３（Ｂ）は同（Ａ）のうち入口翼可変リング１１の一部を示す詳細図、同（Ｃ）は同（Ａ）のうち出口翼可変リング１２の一部を示す詳細図である。そして図４は、実施例としての遠心送風機と比較例である羽根固定型の遠心送風機とについての性能比較図である。

図１等に示す羽根車１は、主板（ハブ）２に対して複数の羽根と側板（シュラウド）３とを取り付けたもので、主板２に一体化したボス部７をモータ等（図示省略）の軸（同）に取り付けて回転させることにより、内周側の開口から空気等を吸い込み、昇圧して外周側へ送り出す。図示を省略したが、羽根車１の外周側にはディフューザーや渦室、吐出管を組み付け、それら全体によって遠心送風機を構成する。

考案による遠心送風機の羽根車１は、図１（Ａ）・（Ｂ）のように、入口翼４と主翼５と出口翼６とを、内周側よりこの順に連続的に配置することによりそれぞれの羽根を構成している。入口翼４および出口翼６のそれぞれを主翼５に対して角度変更させ得るようにして、各羽根の入口角β１および出口角β２をそれぞれ変更可能にしたのである。

入口翼４と出口翼６とを主翼５に対して角度変更させる構成は、図２および図３に示すとおりである。すなわち、まず図２（Ａ）・（Ｂ）のように、
a) 羽根車１の主板２に主翼５を溶接等で固定するとともに、主翼５における入側（吸込み側）および出側の各端部の位置で、上記主板２に対し固定ピン４ａおよび６ａを立てて固定する。固定ピン４ａ・６ａは、主板２を直角に貫通させて、その外側（羽根のない側）に端部を突出させておく。
b) 入口翼４の出側寄り端部および出口翼６の入側寄り端部をそれぞれ固定ピン４ａ・６ａに取り付けることにより、入口翼４および出口翼６がそれぞれ固定ピン４ａ・６ａを中心に角度変更し得るようにする。
c) 入口翼４の入側端部と出口翼６の出側端部とのそれぞれに、主板２に対して直角な可動ピン４ｂおよび６ｂを取り付けて主板２の外側へ突出させる。可動ピン４ｂまたは６ｂの位置を変更すると、それぞれの入口翼４または出口翼６の角度を変更できることになる。
d) 主板２の外側に、主板２に沿って羽根車１の周方向に位置を変更し固定できる入口翼可変リング１１および出口翼可変リング１２を取り付ける。入口翼可変リング１１は主板２の内周寄りに設ける一方、出口翼可変リング１２は主板２の外周付近に設けることとし、それらの取り付けは、周方向位置を変更できるよう、たとえば、主板２と各可変リング１１または１２とをボルト等（図示省略）ではさみ付けるなどするとよい。

入口翼可変リング１１および出口翼可変リング１２は、入口翼４および出口翼６の各可動ピン４ｂ・６ｂの位置を一括して変更・固定できる角度変更部材として取り付けるものである。各可変リング１１・１２の構成とそれらの機能は図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すとおりである。

すなわち、入口翼可変リング１１には、半径方向に延びた複数の長穴１１ａを設けていて、それら長穴１１ａの中にすべての入口翼４の可動ピン４ｂの突出端を挿入している。一方の出口翼可変リング１２にも、半径方向に延びた複数の長穴１２ａを設け、それらの中にすべての出口翼６の上記可動ピン６ｂの突出端を挿入する。可変リング１１または１２の周方向における位置を変更すれば、図３（Ｂ）・（Ｃ）に示すように、長穴１１ａ・１２ａ内で可動ピン４ｂ・６ｂが半径方向にも移動しながら変位し、もってすべての入口翼４または出口翼６の角度を同時に一律に変更することができる。そして可変リング１１または１２を主板２に対して固定すれば、すべての入口翼４または出口翼６の角度を同時に固定できることとなる。

なお、可変リング１１・１２のそれぞれには、図３の各図に示すように溝１１ｂ・１２ｂを形成し、それぞれが、主板２の外側に突出した固定ピン４ａ・６ａの端部に被さるようにしている。このようにすると、可変リング１１・１２の周方向位置を変更するとき、誤って半径方向に可変リング１１・１２の位置をずらせてしまう恐れがなくなる。

以上のような羽根車１を組み込んだ遠心送風機では、可変リング１１・１２を介して入口翼４・出口翼６の角度すなわち入口角β１および出口角β２を変更することにより、風量および風圧を広い範囲で調整することができる。ユーザー等から要求される風量・風圧を得るために設定すべき入口角β１および出口角β２は、考案者らの研究によれば下記の式によって定めることができる。すなわち、まず入口角β１については、

また、出口角β２については、

で定めることができる。ただし、上の二式において、
Ｑ：送風機の風量 Ｐ：送風機の風圧
Ｎ：送風機の回転数 γ：気体密度
Ｄ１，Ｄ２：羽根の入口および出口の直径
ｂ１，ｂ２：羽根の入口および出口の幅
β１，β２：羽根の入口および出口の角度
ｋ１，ｋ２：羽根の直径・幅等に関する補正係数
である。

なお、上記によって事前に定めた入口角β１・出口角β２は、遠心送風機をその後に試運転等して風量・風圧を実測したうえ再度調整するのも好ましい。

図４には、羽根車１の外径Ｄ２が７５０ｍｍである遠心送風機に関して、従来どおりの羽根固定型の送風機（比較例）と、考案の実施例である上記送風機（図１〜図３のもの）との性能範囲を比較した結果を示している。実線の範囲は、入口角β１＝２５°、出口角β２＝４１．５°の従来の送風機における、１０００〜１８００ｍｉｎ^−１回転数での性能である。破線の範囲は、同じ回転数において入口角β１＝２０〜６０°、出口角β２＝３０〜８５°で変更した上記送風機の性能範囲である。入口角β１を大きくすると風量が増し、出口角β２を大きくすると風圧が増大する。この図４から、考案による送風機では従来のものに比べて広い性能範囲が得られることが分かる。

考案の一実施形態である遠心送風機の要部を概念的に示す図であって、図１（Ａ）は遠心送風機の羽根車１についての縦断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 図１の要部を具体的に示す図であって、図２（Ａ）は羽根車１の縦断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 羽根車１における入口翼４および出口翼６の角度変更の機構を示す図であって、図３（Ａ）は図２（Ａ）におけるIII−III矢視図、図３（Ｂ）は同（Ａ）のうち入口翼可変リング１１の一部を示す詳細図、同（Ｃ）は同（Ａ）のうち出口翼可変リング１２の一部を示す詳細図である。 実施例としての遠心送風機と比較例である羽根固定型の遠心送風機とについての性能比較図である。

符号の説明

１ 羽根車
２ 主板
３ 側板
４ 入口翼
５ 主翼
６ 出口翼
４ａ・６ａ 固定ピン
４ｂ・６ｂ 可動ピン
７ ボス
１１ 入口翼可変リング
１２ 出口翼可変リング
１１ａ・１２ａ 長穴
１１ｂ・１２ｂ 溝
β１ 入口角
β２ 出口角

Claims (5)

1. 羽根車における羽根の入口角および出口角がそれぞれ変更可能であるよう構成されていることを特徴とする遠心送風機。
2. 羽根車におけるそれぞれの羽根が、入口翼と主翼と出口翼とがこの順に連なった３部分よりなり、入口翼および出口翼のそれぞれが、主翼に対して角度変更可能であるよう羽根車に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
3. 羽根車の主板に主翼が固定され、主翼における入側および出側の各端部の位置で上記主板に固定ピンが立てられ、
   入口翼の出側寄り端部および出口翼の入側寄り端部が当該各固定ピンに取り付けられることにより、入口翼および出口翼が各固定ピンを中心にそれぞれ角度変更可能とされ、
   入口翼の入側端部と出口翼の出側端部とのそれぞれに可動ピンが設けられていて、
   上記の主板に、入口翼および出口翼の各可動ピンの位置を変更し固定できる角度変更部材が取り付けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の遠心送風機。
4. 入口翼および出口翼それぞれのための上記の角度変更部材として、
   主板に沿って羽根車の周方向に位置を変更し固定できる可変リングであって、半径方向に延びた複数の長穴を有し、それらの長穴内にすべての入口翼またはすべての出口翼の上記可動ピンが挿入されることにより、入口翼または出口翼のすべての可動ピンの位置を同時に定めるもの
   が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の遠心送風機。
5. 上記の固定ピンが主板の外側に突出していて、その突出した部分が挿入される周方向に延びた溝または穴を、上記の可変リングが有していることを特徴とする請求項４に記載の遠心送風機。

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