JP4736253B2

JP4736253B2 - 多翼送風機の羽根車及びそれを備えた多翼送風機

Info

Publication number: JP4736253B2
Application number: JP2001196179A
Authority: JP
Inventors: 匡史東田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003013887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
多翼送風機の羽根車及びそれを備えた多翼送風機、特に、主板から延びる複数の翼の端部が環状の側板により結ばれた多翼送風機の羽根車及びそれを備えた多翼送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体清浄機やエアコンなどの気体調和機（以下、空調機という。）においては、送風を行うために、多翼送風機が用いられている。図１〜図３に、従来例の多翼送風機を示す。ここで、図１は、従来例の多翼送風機の側面図を示し、図２は、従来例の多翼送風機の羽根車の斜視図を示し、図３は、従来例の多翼送風機の羽根車の平面図を示している。
【０００３】
多翼送風機１０は、羽根車１３、羽根車１３を覆うケーシング１１、羽根車１３を回転するためのモータ１４等から構成されている。羽根車１３は、円板状の主板３１の外周縁に多数枚の翼３３の一端が固定され、それらの翼３３の他端が環状の側板３２で結ばれている。ケーシング１１には、気体の吹出口１１ａと、ベルマウス１２により囲われる気体の吸込口１１ｂとが形成されている。吸込口１１ｂは、羽根車１３の側板３２に対向している。また、吹出口１１ａは、羽根車１３の回転軸Ｏ−Ｏに対して略直交する向きに気体を吹き出すように、吸込口１１ｂに直交する方向に形成されている。
【０００４】
モータ１４を回転して多翼送風機１０を作動させると、羽根車１３が、ケーシング１１に対して、図３の回転方向Ｒの向きに回転する。これにより、羽根車１３の各翼３３が内周側の空間から外周側の空間へと気体を掻き出し、吸込口１１ｂから羽根車１３の内周側の空間に気体が吸い込まれるとともに、羽根車１３の外周側に押し出された気体が吹出口１１ａを通って送出される。すなわち、多翼送風機１０は、吸込口１１ｂから気体を吸い込み、吹出口１１ａから気体を送出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような多翼送風機１０においては、主板３１近傍において生じる乱れ渦に起因する騒音がある。具体的には、以下のような発生機構によって生じている。
【０００６】
羽根車１３の内部において、吸込口１１ｂから吸い込まれた気体は、主に、図１（ａ）に示すように、主板３１に向かう方向から徐々に外周に向かうように流れている（気体流れＷ参照）。ところで、図１（ｂ）に示すように、吸込口１１ｂから吸い込まれた気体の一部は、主板３１近傍において、主板３１に衝突した後、外周側に向かうように流れるものがある（気体流れＸ参照）。この気体流れＸには、主板３１への衝突による乱れ渦が発生している。この乱れ渦は、気体流れＸが外周方向に向かうとともに、主板３１に衝突する流れがさらに合流するため、徐々に乱れ渦が発達し翼３３の内周側縁部において最大の乱れ渦を形成する。この発達した乱れ渦が翼３３によって外周側に向かって掻き出されて、騒音が生じている。
【０００７】
空調機に用いられる多翼送風機に対しては、さらに低騒音化が求められている。
【０００８】
本発明の課題は、羽根車の主板近傍に生じる乱れ渦に起因する騒音が低減可能な羽根車の提供、及び低騒音の多翼送風機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の多翼送風機の羽根車は、回転軸を中心として回転する主板と、回転軸を中心として環状に配置され、それぞれ一端が前記主板に固定されている複数の翼と、複数の翼の他端を結ぶ環状の側板とを備えている。そして、主板の複数の翼の間に位置する翼間部は、翼の回転方向前方が、翼の外周側縁部から内周側縁部の全体にわたって切り欠かれるとともに、回転方向前方に隣接する他の翼の回転方向後方まで達しないように円周方向に部分的に切り欠かれている。
【００１０】
この多翼送風機の羽根車では、主板の複数の翼の間に位置する翼間部の回転方向前方が切り欠かれているため、気体流れの主板への衝突と流れの合流とによって発達した乱れ渦は、翼によって掻き出される直前に切り欠かれた翼間部から主板の軸方向外側に向かってその一部が逃がされる。これにより、翼によって気体流れを掻き出す際に発生する騒音を小さくできる。
【００１１】
また、この多翼送風機の羽根車では、翼間部は、主板の少なくとも回転方向前方が円周方向に部分的に切り欠かれており、翼間部の回転方向後方までは切り欠かれていない。
【００１２】
ところで、翼間部の回転方向後方を切り欠くと、気体流れとともに乱れ渦を回転方向後方から主板の軸方向外側に向かって逃がす効果を有するが、一方で、翼間部の回転方向後方は翼の負圧面であるため、気体流れのはくりが大きくなる。これにより、気体流れのはくりが生じ、騒音低減の効果が小さくなるおそれがある。従って、この多翼送風機の羽根車では、翼間部の回転方向後方は切り欠かれていないため、気体流れのはくりを増大することがない。これにより、翼間部の回転方向前方を切り欠くことによる騒音低減の効果を損なうことがない。
【００１３】
さらに、この多翼送風機の羽根車では、翼間部が翼の外周側縁部から内周側縁部まで切りかかれているため、乱れ渦が、翼の外周側縁部まで到達する前に、切り欠かれた翼間部から逃がされやすい。これにより、翼の外周側縁部まで到達する乱れ渦をさらに減少させて、騒音を小さくできる。
【００１４】
請求項２に記載の多翼送風機は、請求項１に記載の羽根車と、主板を回転させる駆動手段と、側板の内周側の開口部に対向する吸込口と羽根車の外周側に設けられ回転軸に略直交する方向に気体を送出する吹出口とを有し羽根車を覆うケーシングとを備えている。
【００１５】
この遠心送風機では、駆動手段によって主板を回転させると、ケーシングに対して羽根車が回転する。すると、羽根車の各翼が内周側の空間から外周側の空間へと気体を掻き出し、吸込口から羽根車の外周側に押し出された気体が吹出口を通って送り出される。すなわち、多翼送風機は、吸込口から気体を吸い込み、吹出口から気体を送り出す。
【００１６】
このとき、請求項１〜３のいずれかに記載の羽根車を採用しているため、気体流れの主板への衝突と流れの合流とによって生じる乱れ渦を主板の切り欠かれた翼間部から逃がすことができる。これにより、羽根車の外周側縁部に到達する乱れ渦を減少させ、騒音を小さくできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（１）多翼送風機の構成
本発明の一実施形態にかかる多翼送風機（遠心送風機）は、図１〜図３に示す従来例の多翼送風機１０の羽根車１３において、主板３１の複数の翼の内周側縁部の近傍に凹凸形の波形形状を有し、側板３２の主板３１側に凹凸形の波形形状を有し、主板３１の複数の翼間部３５の回転方向前方が切り欠かれた形状を有している点のみが異なる。
【００１８】
図４は、本実施形態の多翼送風機４０の側面図を示し、図５及び図６は、多翼送風機４０の羽根車４３の側面図及び平面図を示す。
【００１９】
多翼送風機４０は、主として、羽根車６３と、羽根車６３を覆うケーシング１１と、羽根車４３を回すモータ１４とから構成されている。
【００２０】
羽根車４３は、円板状の主板６１の外周縁に複数の翼３３が固定され、複数の翼３３の他端が環状の側板６２で結ばれている。この羽根車４３の詳細は後述する。
【００２１】
ケーシング１１には、気体の吹出口１１ａと、ベルマウス１２により囲まれている気体の吸込口１１ｂとが形成されている。吸込口１１ｂは、羽根車４３の側板６２に対向するように配置されている。この吸込口１１ｂを通って羽根車４３の内周部の空間へ流れる気体は、概ね羽根車４３の回転軸Ｏ−Ｏに沿った形で流入し、羽根車４３の回転によって回転軸Ｏ−Ｏから離れる方向（羽根車４３の外周方向）に流れていく。また、吹出口１１ａは、羽根車４３の回転軸Ｏ−Ｏに対して略直交する向きに気体を吹き出すよう、吸込口１１ｂに直交するように形成されている。
【００２２】
モータ１４は、その回転シャフトが主板６１の中心孔６１ａ（図６参照）に装着されており、主板６１を回転させることによって羽根車４３全体を回転させる。モータ１４の本体部分は、ケーシング１１に固定されている。
【００２３】
次に羽根車４３について説明する。
【００２４】
羽根車４３は、図５及び図６に示すように、主板６１と、複数の翼３３と、環状の側板６２とから構成されている。この羽根車４３は、本実施形態においては、金型を使って、主板６１、複数の翼３３及び側板６２のすべてが一体成形される樹脂製品である。
【００２５】
主板６１は、図６に示すように、中心孔６１ａが形成された円板形状の部材であり、中心孔６１ａには、モータ１４の回転シャフトが固定される。
【００２６】
主板６１の外周縁には、後述の複数の翼３３が回転方向に等間隔に形成されており、これらの複数の翼３３の内周側縁部の近傍には内周側縁部の周囲に沿って凹凸形状の波形形状６４が成形されている。ここで、波形形状６４は、三角波状を有し、波ピッチＰが３ｍｍ、波高さＨが２ｍｍの三角波状である（図７（ａ）参照）。尚、波形形状は、三角波状に制限されるものではなく、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるような正弦波状や矩形波状でもよい。また、波形形状の寸法についても、本実施形態の寸法に制限されるものではなく、ピッチＰは２ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲であり、波高さＨは１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲であればよい。
【００２７】
また、主板６１の複数の翼３３の間に位置する翼間部６５は、回転方向前方が切り欠かれている。これらの複数の翼間部６５は、円周方向には、翼３３の円周方向厚みよりも大きく、かつ、回転方向前方に隣接する他の翼３３の回転方向後方に達しない長さに切り欠かれている。また、翼間部６５の径方向は、翼３３の形状に沿って、外周側縁部から内周側縁部まで達する長さに切り欠かれている。
【００２８】
翼３３は、回転方向前方に凹面形を有し、回転軸Ｏ−Ｏを中心として環状に複数配置された部材である。翼３３は、一端が主板６１の外周縁に固定され、そこから回転軸Ｏ−Ｏに沿ってねじれ無く長く延びている。そして、翼３３の他端は、図５及び図６に示すように、環状の側板６２で連結されている。
【００２９】
環状の側板６２は、翼３３の他端の外周側に配置され、各翼３３を連結している。この側板６２も、主板６１及び複数の翼３３とともに一体成形されている。そして、側板６２の主板６１側の面には、凹凸形状の波形形状６６が成形されている。ここで、波形形状６６は、主板６１の波形形状６４と同様に、波ピッチＰが３ｍｍ、波高さＨが２ｍｍの三角波状である（図７（ａ）参照）。尚、波形形状は、三角波状に制限されるものではなく、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示されるように、正弦波状や矩形波状でもよい。また、波形形状の寸法についても、本実施形態の寸法に制限されるものではなく、ピッチＰは２ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲であり、波高さＨは１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲であればよい。
【００３０】
（２）多翼送風機の動作
モータ１４を回して多翼送風機４０を作動させると、羽根車４３が、ケーシング１１に対して、図６に示す回転方向Ｒの向きに回転する。すなわち、多翼送風機４０では、主として翼３３の凹面となっている回転方向前方の面によって、気体を掻き出す。これにより、羽根車４３の翼３３が羽根車４３の内周側の空間から外周側の空間へと気体を掻き出し、吸込口１１ｂから羽根車４３の内周側の空間に気体が吸い込まれるとともに、羽根車４３の外周側に掻き出された気体が吹出口１１ａに集められて吹き出される（図４の気体流れＺを参照）。すなわち、多翼送風機４０は、吸込口１１ｂから回転軸Ｏ−Ｏに沿った形で気体を吸い込み、吹出口１１ａから回転軸Ｏ−Ｏに直交する方向に気体を送り出す。尚、図４では回転軸Ｏ−Ｏの右側における気体流れＺのみを表示しているが、回転軸Ｏ−Ｏの左側において羽根車１３の外周側に掻き出された気体は、ケーシング１１に沿って吹出口１１ａまで流れ、そこから吹き出される。
【００３１】
（３）羽根車の輸送
羽根車４３を輸送する際、複数の羽根車４３を回転軸Ｏ−Ｏ方向に積載する。
【００３２】
ここで、本実施形態の羽根車４３の主板６１の翼間部６５は、前述のように、円周方向には、翼３３の円周方向厚さよりも大きく、また、径方向には、翼３３の曲がり形状に沿って翼３３の外周側縁部から内周側縁部まで達する長さに切り欠かれている。この形状を利用して、二つの羽根車４３を回転軸Ｏ−Ｏ方向から重ねる。一方の羽根車４３の複数の翼間部６５の切り欠きに、他方の羽根車４３の対応する翼３３を嵌め込むことができる。このようにして嵌合した二つの羽根車４３は、さらに所定の積載高さまで積載された後、輸送される。
【００３３】
（４）実験例
本実施形態の羽根車を使用した多翼送風機について、騒音測定実験を行った結果について説明する。
【００３４】
本実験は、図２及び図３に示す従来例のものと、図５及び図６に示される本実施形態のものとについての測定実験を行った。尚、本実施形態においては、騒音低減を目的として、主板６１に成形された波形形状６４と、側板６２に成形された波形形状６６と、主板６１の翼間部６５を切り欠いたものとが同時に成形されている。そこで、これら３つの形状のそれぞれについての騒音低減の効果を確認するために、これら３つの形状の各一つのみを成形した羽根車を準備し、騒音測定実験を行った。以下に騒音測定実験の結果を示す。
【００３５】
＜１＞主板６１に波形形状６４のみが成形された羽根車の場合
従来例に比べて、騒音値が０．８ｄＢ減少した。
【００３６】
＜２＞側板６２に波形形状６６のみが成形された羽根車の場合
従来例に比べて、騒音値が０．５ｄＢ減少した。
【００３７】
＜３＞主板６１の翼間部６５を切り欠いた形状のみを有する羽根車の場合
従来例に比べて、騒音値が０．５ｄＢ減少した。
【００３８】
以上の結果より、本実施形態において騒音低減を目的として適用された３つの形状のいずれにおいても騒音値の低減が確認された。
【００３９】
（５）多翼送風機の特徴
本実施形態の多翼送風機の特徴には、以下のようなものがある。
【００４０】
＜１＞羽根車の主板に成形された波形形状による騒音低減
従来例の多翼送風機１０においては、主板３１近傍において生じる乱れ渦に起因する騒音がある。具体的には、以下のような発生機構によって生じている。
【００４１】
羽根車１３の内部において、図１（ｂ）に示すように、吸込口１１ｂから吸い込まれた気体の一部は、主板３１近傍において、主板３１に衝突した後、外周側に向かうように流れているものがある（気体流れＸ参照）。この気体流れＸには、主板３１への衝突による乱れ渦が発生している。この乱れ渦は、気体流れＸが外周方向に向かうとともに、主板３１に衝突する流れがさらに合流する。そして、気体流れＸの乱れ渦が徐々に発達し、翼３３の内周側縁部において最大の乱れ渦を形成する。この発達した乱れ渦が翼３３によって外周側に向かって掻き出されて、騒音が生じている。
【００４２】
一方、本実施形態の多翼送風機４０の羽根車４３では、主板６１の側板６２側の面の少なくとも翼３３の内周側縁部の近傍に凹凸形の波形形状６４が成形されているため、図８（ａ）に示すように、気体流れＺ１の主板６１への衝突と流れの合流とによって発達した乱れ渦は、翼３３に到達する直前につぶされて小さくなる。これにより、翼３３によって気体流れＺ１を掻き出す際に発生する騒音を小さくできる。
【００４３】
＜２＞羽根車の側板に成形された波形形状による騒音低減
従来例の多翼送風機１０においては、側板３２の外周端近傍を渦中心とした旋回渦が生じている。この旋回渦は、羽根車１３の送風仕事に寄与しないため、結果として、送風機効率の低下や騒音の原因となっている。具体的には、以下のような発生機構によって生じている。
【００４４】
図１（ｃ）に示すように、ケーシング１１内の気体の一部は、側板３２近傍において、羽根車１３の外周に掻き出された後、羽根車１３のベルマウス１２近傍から羽根車１３の内周側に再度吸い込まれるような旋回渦Ｙを生じている。このため、羽根車１３において、羽根車１３の軸方向全長Ｂに対する旋回渦Ｙが生じている部分の軸方向長さｂの比ｂ／Ｂ（以下、ブロッケージファクタＢ_Fとする。）に相当する分については、有効に送風仕事ができていない。これにより、送風機効率の低下や騒音が生じる。
【００４５】
一方、本実施形態の多翼送風機４０の羽根車４３では、側板６２の主板６１側の面に凹凸形状の波形形状６６が成形されているため、側板６２の羽根車４３出口近傍の圧力変動が緩和される。すると、図８（ｂ）に示すように、羽根車４３によって出口側に掻き出された気体流れは、羽根車４３の回転軸方向側板６２側から再度羽根車４３の内周側に吸い込まれにくくなるため、側板６２の近傍において生じていた旋回渦Ｚ２が小さくなる。これにより、Ｂ_F値がｂ１／Ｂ１と小さくなり羽根車４３の有効に送風仕事ができる部分が大きくなるため、送風機効率が向上し、騒音も小さくなる。
【００４６】
＜３＞羽根車の主板の翼間部を切り欠くことによる騒音低減
本実施形態の多翼送風機４０の羽根車４３では、主板６１の複数の翼３３の間に位置する翼間部６５の少なくとも回転方向前方が切り欠かれているため、図８（ｃ）に示すように、気体流れＺ３の主板６１への衝突と流れの合流とによって発達した乱れ渦は、翼３３によって掻き出される直前に切り欠かれた翼間部６５から主板６１の軸方向外側に向かってその一部が逃がされる。これにより、図８（ａ）に示す主板６１に成形された波形形状６４と同様に、翼３３によって気体流れを掻き出す際に発生する騒音を小さくできる。
【００４７】
また、本実施形態の羽根車４３の翼間部６５は、主板６１の回転方向前方が円周方向に部分的に切り欠かれており、翼間部６５の回転方向後方までは切り欠かれていない。従って、翼間部６５の回転方向後方における気体流れのはくりを増大することがない。これにより、翼間部６５の回転方向前方を切り欠くことによる騒音低減の効果を損なうことがない。
【００４８】
さらに、本実施形態の羽根車４３の翼間部６５は、翼３３の外周側縁部から内周側縁部まで切り欠かれているため、気体流れＺ３の乱れ渦が、翼３３の外周側縁部まで到達する前に、切り欠かれた翼間部６５から逃がされやすい。これにより、翼３３の外周側縁部まで到達する乱れ渦をさらに減少させて、騒音を小さくできる。
【００４９】
＜４＞羽根車の輸送時の積載効率の向上
本実施形態の羽根車４３の主板６１の翼間部６５には、前述のように、円周方向には、翼３３の円周方向厚さよりも大きく、また、径方向には、翼３３の曲がり形状に沿って翼３３の外周側縁部から内周側縁部まで達する長さに切り欠かれている。この形状を利用して、二つの羽根車４３を回転軸Ｏ−Ｏ方向から重ねて、複数の翼間部６５の切り欠きに、それぞれ対応する翼３３を嵌め込むことができる。これにより、羽根車４３の積載時の積載効率を向上することができる。
【００５０】
他の実施形態
前記実施形態では、樹脂製の羽根車を用いた遠心送風機に本発明を適用しているが、板金製の羽根車を用いた遠心送風機に対しても本発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５２】
請求項１にかかる発明では、多翼送風機の羽根車は、主板の複数の翼の間に位置する翼間部の回転方向前方が切り欠かれているため、気体流れの主板への衝突と流れの合流とによって発達した乱れ渦は、翼によって掻き出される直前に切り欠かれた翼間部から主板の軸方向外側に向かって逃がされる。これにより、翼によって気体流れを掻き出す際に発生する騒音を小さくできる。また、多翼送風機の羽根車の翼間部は、主板の回転方向前方が円周方向に部分的に切り欠かれているため、翼間部の回転方向後方の気体流れのはくりが増大せず、騒音低減の効果を損なうことがない。さらに、多翼送風機の羽根車の翼間部は、翼の外周側縁部から内周側縁部まで切り欠かれているため、乱れ渦が、翼の外周側縁部まで到達する前に、切り欠かれた翼間部から逃がされる。これにより、翼の外周側縁部まで到達する乱れ渦をさらに減少させて、騒音を小さくできる。
【００５３】
請求項２にかかる発明では、多翼送風機は、請求項１に記載の羽根車を採用しているため、気体流れの主板への衝突と流れの合流とによって生じる乱れ渦が、主板の翼間部を切り欠くことにより、乱れ渦を主板の切り欠かれた翼間部から逃がすことができる。これにより、羽根車の外周側縁部に到達する乱れ渦を減少させ、騒音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）従来例の多翼送風機の側面図（ケーシング部分は断面図）。
（ｂ）従来例の多翼送風機の側面図であって、主板近傍の騒音の発生機構を説明する図（一部羽根車の断面を図示）。
（ｃ）従来例の多翼送風機の側面図であって、側板近傍の騒音の発生機構を説明する図（一部羽根車の断面を図示）。
【図２】従来例の多翼送風機の羽根車の斜視図。
【図３】従来例の多翼送風機の羽根車の平面図。
【図４】第１実施形態の多翼送風機の側面図（ケーシング部分は断面図）。
【図５】第１実施形態の多翼送風機の羽根車の側面図（一部断面を図示）。
【図６】第１実施形態の多翼送風機の羽根車の平面図。
【図７】（ａ）波形形状（三角波状）の拡大図。
（ｂ）波形形状（正弦波状）の拡大図。
（ｃ）波形形状（矩形波状）の拡大図。
【図８】（ａ）第１実施形態の多翼送風機の側面図であって、主板に成形された波形形状の騒音低減効果を説明する図（一部羽根車の断面を図示）。
（ｂ）第１実施形態の多翼送風機の側面図であって、側板に成形された波形形状の騒音低減効果を説明する図。
（ｃ）第１実施形態の多翼送風機の側面図であって、主板の翼間部を切り欠いた形状の騒音低減効果を説明する図（一部羽根車の断面を図示）。
【符号の説明】
１０、４０多翼送風機
１１ケーシング
１１ａ吹出口
１１ｂ吸込口
１２ベルマウス
１３、４３羽根車
１４モータ（駆動手段）
３１、６１主板
３２、６２側板
３３翼
６４波形形状（主板側）
３５、６５翼間部
６６波形形状（側板側）

Claims

回転軸（Ｏ−Ｏ）を中心として回転する主板（６１）と、
前記回転軸（Ｏ−Ｏ）を中心として環状に配置され、それぞれ一端が前記主板（６１）に固定されている複数の翼（３３）と、
前記複数の翼（３３）の他端を結ぶ環状の側板（６２）と、
を備え、
前記主板（６１）の前記複数の翼（３３）の間に位置する翼間部（６５）は、前記翼（３３）の回転方向前方が、前記翼（３３）の外周側縁部から内周側縁部の全体にわたって切り欠かれるとともに、回転方向前方に隣接する他の前記翼（３３）の回転方向後方まで達しないように円周方向に部分的に切り欠かれている、
多翼送風機の羽根車（４３）。
請求項１に記載の羽根車（４３）と、
前記主板（６１）を回転させる駆動手段（１４）と、
前記側板（６２）の内周側の開口部に対向する吸込口（１１ｂ）と、前記羽根車（４３）の外周側に設けられ前記回転軸（Ｏ−Ｏ）に略直交する方向に気体を送出する吹出口（１１ａ）とを有し、前記羽根車（４３）を覆うケーシング（１１）と、
を備えた多翼送風機。