JP4774637B2 - 多翼送風機の羽根車及びそれを備えた多翼送風機 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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