JP4774637B2

JP4774637B2 - 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: JP4774637B2
Application number: JP2001196180A
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: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003013888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多翼送風機の羽根車及びそれを備えた多翼送風機、特に、円形の主板の外周部から延びる複数の翼の端部が環状の側板で結ばれている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ことが多い。この多翼送風機の一例を、図１〜図３に示す。ここに示す多翼送風機は、径方向に短く軸方向に長い多数の翼を備えた送風機である。
【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を回すモータ１４などから構成されている。羽根車１３は、円板状の主板３１の外周部分に多数枚の翼３３の一端が固定され、それらの翼３３の他端がリング状の側板３２で結ばれている。ケーシング１１には、空気の吹出口１１ａと、ベルマウス１２により囲われる空気の吸込口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空気Ｗ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。
【０００４】
回転シャフトが主板３１の中心孔３１ａに装着されるモータ１４を回して多翼送風機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空気を掻き出し、吸込口１１ｂから羽根車１３の内周側の空間に空気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空気が吹出口１１ａを通って吹き出される。すなわち、多翼送風機１０は、吸込口１１ｂから空気を吸い込み、吹出口１１ａから空気を送り出す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、多翼送風機１０は、羽根車１３、ケーシング１１、モータ１４などから構成されている。これらの構成部品は、それぞれ違う場所で製作されて送風機の組立工場まで輸送されてくることが多い。
【０００６】
このうち、図２に示すような羽根車１３は、空調機で使う中型や小型の多翼送風機では樹脂製のものが多いため重量としては輸送上問題は殆どないが、輸送時にスペースを取ってしまうという問題点がある。すなわち、羽根車１３の輸送においては、回転軸に沿って２つの羽根車を重ねると、２つ分の容積に相当するスペースが必要となる（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
本発明の課題は、輸送時におけるスペース効率が良くなる多翼送風機の羽根車及び製造コストが小さくなる多翼送風機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る多翼送風機の羽根車は、主板と、複数の翼と、側板とを備えている。主板は、円形であり、回転軸を中心として回転する。複数の翼は、回転軸を中心として環状に配置されており、それぞれ一端が主板の外周部分に固定されている。側板は、環状の部材であり、主板の外径以上の内径を有している。この側板は、複数の翼の他端の外周縁を結ぶ。そして、主板の翼間部（複数の翼の間に位置する部分）は、翼の外形寸法よりも大きく切り欠かれている。また、翼間部は、翼の外形寸法よりも大きく切り欠かれて、切り欠きが形成されている。そして、同じ構造の別の羽根車の翼を、複数の翼の間に位置する翼間部の切り欠きに入れ込む形で、２つの羽根車を重ね合わせることができるようになっている。
【０００９】
ここでは、従来切り欠かれることのなかった主板の翼間部を切り欠くことによって、一方の羽根車の翼間に他方の羽根車の翼を入れ込むような形で、少なくとも２つの羽根車を重ね合わせることができるようにしている。重ね合わせに際しては、主板の外径以上の内径を持つ側板は障害とならず、主板の翼間部の切り欠きを他の羽根車の翼が通過することができれば２つの羽根車が重ね合わされる。そして、ここでは翼の外形寸法よりも大きい切り欠きが翼間部に形成されているため、２つの羽根車の重ね合わせが可能となっている。これにより、従来に較べて、２つの羽根車を重ねる場合で、輸送時におけるスペース効率が約２倍に向上することになる。また、大きな翼間部が存在し２つの翼を通す切り欠きが翼間部に形成されていれば、３つの羽根車を重ね合わせてスペース効率を約３倍に向上させることも可能である。
【００１０】
このように主板の翼間部を切り欠くということは、一方では多翼送風機の性能を低下させることのように感じられるため、今までに試さることがなかった。しかし、本願の発明者は、種々の観点から羽根車を見直し、上記のように主板の翼間部に切り欠きを設けても送風機の性能（効率や騒音性）が殆ど低下しないことを認識するに至った。この知見を基にして本請求項に係る羽根車が生み出されており、この羽根車では、送風能力の維持と輸送性の向上とが両立している。
【００１１】
なお、強度的な問題がなく多少の性能低下を許容する場合には、主板の翼間部の一部ではなく翼間部すべてを切り欠きスペース効率を最大限に向上させるという選択をすることもできる。
【００１２】
請求項２に係る多翼送風機の羽根車は、請求項１に記載の羽根車であって、翼間部は、翼の回転方向前方が切り欠かれている。
【００１３】
ここでは、主板の翼間部のうち、翼の回転方向前方の部分に切り欠きを設けている。このように翼間部を切り欠くことにより、羽根車は、切り欠かれていない場合に対し、単に性能が維持されるだけではなく、性能が向上する。これも従来では想像できなかったことであるが、主板に衝突して外周側に流れる気体に含まれる乱れ渦が切り欠かれた部分から軸方向に逃げることから、騒音が小さくなるという性能向上が生み出されている。これにより、本請求項の羽根車では、輸送時におけるスペース効率の向上に加え、騒音が小さくなるというメリットも享受することができている。
【００１４】
請求項３に係る多翼送風機の羽根車は、請求項１又は２に記載の羽根車であって、翼間部は、実質的に翼の内周端の径方向位置から外周側において切り欠かれている。
【００１５】
ここでは、翼の内周端の径方向位置よりも内周側に切り欠きが大きく入り込むと送風効率が悪化するため、実質的に翼の内周端の径方向位置から外周側において翼間部を切り欠いている。
【００１６】
請求項４に係る多翼送風機は、請求項１から３のいずれかに記載の羽根車と、駆動手段と、ケーシングとを備えている。駆動手段は、主板を回転させる。ケーシングは、羽根車を覆うものであって、吸込口と吹出口とを有している。吸込口は、側板の内周側の開口部に対向している。吹出口は、羽根車の外周側に設けられており、回転軸に略直交する方向に気体を送出する。
【００１７】
ここでは、輸送時におけるスペース効率が良く輸送費用が安い請求項１から３のいずれかに記載の羽根車を採用しているため、多翼送風機の製造コストも小さく抑えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
＜多翼送風機の構成＞
本発明の一実施形態に係る多翼送風機は、図１〜図３に示す従来の多翼送風機１０の羽根車１３を、図４及び図５に示す羽根車１１３に置き換えたものである。
【００１９】
（羽根車の構成）
羽根車１１３は、金型によって一体成形される樹脂製品であり、主板１３１と、側板１３２と、複数の翼１３３とから構成されている。主板１３１は、円形であり、モータ１４によって回転軸Ｏ−Ｏ（図１参照）を中心として回転させられる。主板１３１には中心孔１３１ａが設けられており、この中心孔１３１ａにモータ１４の回転シャフトが装着される。複数の翼１３３は、回転軸Ｏ−Ｏを中心として環状に配置され、回転軸Ｏ−Ｏに沿って延びている。各翼１３３の一端は、主板１３１の外周部分に固定されている。側板１３２は、環状の部材であり、主板１３１の外径と同じ又は若干大きい内径を有している。この側板１３２は、複数の翼１３３の他端において、それらの翼１３３の外周縁とつながっている。
【００２０】
主板１３１のうち隣接する翼１３３の間に位置する部分（以下、翼間部という。）には、図５（ｂ）に示すように、切り欠き１３１ｂが形成されている。この切り欠き１３１ｂは、主板１３１の外周縁から翼１３３の内周縁の径方向位置付近まで、より詳細には、主板１３１の外周縁から翼１３３の内周縁の径方向位置よりも若干内周側に入ったところまで達している。また、切り欠き１３１ｂの円周方向の幅は、翼１３３の円周方向幅の最大値よりも大きい。すなわち、主板１３１の翼間部は、翼１３３の断面外形寸法よりも大きく切り欠かれている。
【００２１】
主板１３１の翼間部には、切り欠き１３１ｂの他、翼前方板部１３１ｃ及び翼後方板部１３１ｄが存在する。翼前方板部１３１ｃは、翼１３３の根元から回転方向前方に延びる主板１３１の外周部分である。翼後方板部１３１ｄは、翼１３３の根元から回転方向後方に延びる主板１３１の外周部分である。
【００２２】
（ケーシングの構成）
ケーシング１１には、図１に示すように、空気の吹出口１１ａと、ベルマウス１２により囲われる空気の吸込口１１ｂとが形成されている。吸込口１１ｂは、羽根車１１３の側板１３２に対向する。また、吹出口１１ａは、羽根車１１３の回転軸Ｏ−Ｏに対して略直交する向きに空気を吹き出すよう、吸込口１１ｂに直交するように形成されている。
【００２３】
＜多翼送風機の動作概略＞
モータ１４を回すと、羽根車１１３が、ケーシング１１に対して、図４の回転方向Ｒの向きに回転する。これにより、羽根車１１３の各翼１３３が内周側の空間から外周側の空間へと空気を掻き出し、吸込口１１ｂから羽根車１１３の内周側の空間に空気が吸い込まれるとともに、羽根車１１３の外周側に押し出された空気が吹出口１１ａを通って吹き出される。すなわち、多翼送風機は、吸込口１１ｂから空気を吸い込み、吹出口１１ａから空気を送り出す。
【００２４】
＜多翼送風機及び羽根車の特徴＞
（１）
本実施形態の羽根車１１３では、従来切り欠かれることのなかった主板１３１の翼間部を切り欠くことによって、図６（ａ）に示すように、一方の羽根車１１３の翼１３３と翼１３３との間に他方の羽根車１１３の翼１３３を入れ込むような形で、２つの羽根車１１３，１１３を重ね合わせることができる。重ね合わせに際しては、主板１３１の外径以上の内径を持つ側板１３２は障害とならず、主板１３１の翼間部の切り欠き１３１ｂを他の羽根車１１３の翼１３３が通過することによって２つの羽根車１１３，１１３が重ね合わされる。このような重ね合わせは、翼１３３の断面形状よりも大きい切り欠き１３１ｂが主板１３１の翼間部に形成されていることにより実現されている。
【００２５】
これにより、図６（ｂ）に示すように２つの羽根車１３’，１３’を積み上げることしかできなかった従来に較べ、輸送時におけるスペース効率が約２倍に向上している。また、切り欠き１３１ｂが２本の翼１３３を通すことができる大きさであれば、３つの羽根車を重ね合わせてスペース効率を約３倍に向上させることも可能である。
【００２６】
（２）
上記ように主板１３１の翼間部を切り欠くということは、一方では多翼送風機の性能を低下させることのように感じられるため、今までに試さることがなかった。しかし、種々の観点から羽根車を見直して試験を行ったところ、主板１３１の翼間部に切り欠き１３１ｂを設けても送風機の性能（効率や騒音性）が低下しないことが確認されている。
【００２７】
このように切り欠き１３１ｂの存在があっても多翼送風機の性能が低下しない原因は、次のように推測される。
【００２８】
多翼送風機における気体流れの中には、吸込口１１ｂから羽根車１１３の内周側空間に吸い込まれた後に主板１３１に衝突して外周側に流れるものがある。この気体流れは、主板１３１との衝突や他の気体流れとの合流によって発生・発達する乱れ渦を含むことになる。そして、乱れ渦は、翼１３３によって羽根車１１３の外周側に気体が掻き出されるときに、騒音を発生させる。しかし、ここでは主板１３１の翼間部に切り欠き１３１ｂが設けられているため、翼１３３により掻き出される直前に乱れ渦が切り欠き１３１ｂを通って軸Ｏ−Ｏ方向の外側に逃がされる。このため、切り欠き１３１ｂがない従来の羽根車に較べて騒音が小さくなると考えられる。この騒音低下効果は、切り欠き１３１ｂの存在による性能低下があるとしても、それを補う役割を果たすと推測される。
【００２９】
（３）
本実施形態の羽根車１１３では、主板１３１の翼間部を、実質的に翼１３３の内周端の径方向位置から外周側において切り欠いている（図５（ｂ）参照）。したがって、吸込口１１ｂから羽根車１１３の内周側空間に吸い込まれた気体が無駄に主板１３１の裏側に流れることが抑えられていると考えられ、送風効率の低下は確認されていない。
【００３０】
（４）
本実施形態の多翼送風機は、輸送時におけるスペース効率が良く且つ性能低下のない羽根車１１３を用いているため、性能を維持しつつ製造コストを小さく抑えることができる。
【００３１】
［第２実施形態］
上記第１実施形態の羽根車１１３では主板１３１の翼間部の切り欠き１３１ｂを翼１３３と翼１３３との中間部分に形成しているが、強度的に問題がなければ、図７及び図８に示すように、切り欠きを翼の回転方向前方に配することが望ましい。
【００３２】
（羽根車の構成）
本実施形態では、第１実施形態の羽根車１１３の代わりに、図７及び図８に示す羽根車２１３を用いる。羽根車２１３は、主板２３１と、側板１３２と、複数の翼１３３とから構成されている。主板２３１は、円形であり、モータ１４によって回転軸Ｏ−Ｏ（図１参照）を中心として回転させられる。主板２３１には中心孔２３１ａが設けられており、この中心孔２３１ａにモータ１４の回転シャフトが装着される。複数の翼１３３は、回転軸Ｏ−Ｏを中心として環状に配置され、回転軸Ｏ−Ｏに沿って延びている。各翼１３３の一端は、主板２３１の外周部分に固定されている。側板１３２は、環状の部材であり、主板２３１の外径と同じ又は若干大きい内径を有している。この側板１３２は、複数の翼１３３の他端において、それらの翼１３３の外周縁とつながっている。
【００３３】
主板２３１のうち隣接する翼１３３の間に位置する部分（以下、翼間部という。）には、図８（ｂ）に示すように、切り欠き２３１ｂが形成されている。この切り欠き２３１ｂは、主板２３１の外周縁から翼１３３の内周縁の径方向位置付近まで、より詳細には、主板２３１の外周縁から翼１３３の内周縁の径方向位置よりも若干内周側に入ったところまで達している。また、切り欠き２３１ｂの円周方向の幅は、翼１３３の円周方向幅の最大値よりも大きい。すなわち、主板２３１の翼間部は、翼１３３の断面外形寸法よりも大きく切り欠かれている。
【００３４】
さらに、切り欠き２３１ｂは、翼１３３の回転方向前方の根元から切り欠かれており、翼１３３と切り欠き２３１ｂとの間にはプレートが存在しない。すなわち、主板２３１の翼間部には、翼１３３の根元から回転方向後方に延びる翼後方板部２３１ｄだけが存在する（図８（ｂ）参照）。
【００３５】
（羽根車の特徴）
本実施形態の羽根車２１３では、主板２３１の翼間部のうち、翼１３３の回転方向前方の部分に切り欠き２３１ｂを設けている。このように翼間部を切り欠くことにより、羽根車２１３は、翼間部が切り欠かれていない場合に対し、単に性能が維持されるだけではなく、性能が向上している。これは従来では想像できなかったことであるが、以下のような理由から騒音が低下して多翼送風機の性能が向上していると考えられる。
【００３６】
まず、上記第１実施形態と同様に、主板２３１の翼間部に切り欠き２３１ｂが設けられているため、翼１３３により掻き出される直前に乱れ渦が切り欠き２３１ｂを通って軸Ｏ−Ｏ方向の外側に逃がされ、切り欠き２３１ｂがない従来の羽根車に較べて騒音が小さくなると推測される。
【００３７】
さらに、第２実施形態では、羽根車２１３の主板２３１の翼間部が翼１３３の根元から回転方向前方において切り欠かれているため、翼後方板部２３１ｄの円周方向幅を十分に確保することができ、翼１３３の回転方向後方における気体流れのはくり現象をより効果的に抑えることができる。このため、第１実施形態のものよりも騒音が小さくなっていると推測される。
【００３８】
［他の実施形態］
（Ａ）
上記各実施形態の羽根車では、主板１３１，２３１の翼間部の一部を切り欠いているが、強度的な問題がなく多少の性能低下を許容する場合には、翼間部の一部ではなく翼間部すべてを切り欠いてスペース効率を最大限に向上させるという選択をすることも可能である。
【００３９】
（Ｂ）
本発明は、一体成形される樹脂製の羽根車に限らず、板金製の羽根車に対しても適用が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、主板の翼間部を切り欠くことによって２つの羽根車を重ね合わせることを可能にしたため、輸送時におけるスペース効率が向上する。また、このように主板の翼間部に切り欠きを設けても、送風機の性能は殆ど低下せず、送風能力の維持と輸送性の向上とが両立する。
【００４１】
請求項２に係る発明では、主板の翼間部のうち翼の回転方向前方の部分に切り欠きを設けており、切り欠かない場合に対し性能が向上する。したがって、輸送時におけるスペース効率の向上に加え、騒音が小さくなるというメリットも享受することができる。
【００４２】
請求項３に係る発明では、実質的に翼の内周端の径方向位置から外周側において翼間部を切り欠いているため、送風効率が殆ど低下しない。
【００４３】
請求項４に係る発明では、輸送時におけるスペース効率が良く輸送費用が安い請求項１から３のいずれかの羽根車を採用するため、多翼送風機の製造コストも小さく抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多翼送風機の側面図（ケーシング部分は断面図）。
【図２】従来の羽根車の斜視図。
【図３】従来の羽根車の正面図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る羽根車の正面図
【図５】（ａ）第１実施形態の羽根車の側面図。
（ｂ）b-b断面図。
【図６】（ａ）第１実施形態の羽根車を重ね合わした状態を表す側面図。
（ｂ）従来の羽根車を積み重ねた状態を表す側面図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る羽根車の正面図
【図８】（ａ）第２実施形態の羽根車の側面図。
（ｂ）b-b断面図。
【符号の説明】
１１ケーシング
１１ａ吹出口
１１ｂ吸込口
１４モータ（駆動手段）
１１３，２１３羽根車
１３１，２３１主板
１３２側板
１３３翼
１３１ｂ，２３１ｂ切り欠き
Ｏ−Ｏ回転軸

Claims

回転軸（Ｏ−Ｏ）を中心として回転する円形の主板（１３１，２３１）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（１３１，２３１）の外周部分に固定されている複数の翼（１３３）と、
前記主板（１３１，２３１）の外径以上の内径を有し、前記複数の翼（１３３）の他端の外周縁を結ぶ環状の側板（１３２）と、
を備え、
前記主板（１３１，２３１）の前記複数の翼（１３３）の間に位置する翼間部は、前記翼（１３３）の外形寸法よりも大きく切り欠かれ、
前記翼間部は、前記翼（１３３）の外形寸法よりも大きく切り欠かれて、切り欠き（１３１ｂ、２３１ｂ）が形成されており、
同じ構造の別の羽根車の翼（１３３）を、前記複数の翼（１３３）の間に位置する翼間部の前記切り欠き（１３１ｂ、２３１ｂ）に入れ込む形で、２つの羽根車を重ね合わせることができるようになっている、
多翼送風機の羽根車。
前記翼間部は、前記翼（１３３）の回転方向前方が切り欠かれている、請求項１に記載の多翼送風機の羽根車。
前記翼間部は、実質的に前記翼（１３３）の内周端の径方向位置から外周側において切り欠かれている、請求項１又は２に記載の多翼送風機の羽根車。
請求項１から３のいずれかに記載の羽根車と、
前記主板を回転させる駆動手段（１４）と、
前記側板の内周側の開口部に対向する吸込口（１１ｂ）と、前記羽根車（１１３，２１３）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（１１３，２１３）を覆うケーシング（１１）と、
を備えた多翼送風機。