JP4857495B2 - 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、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、多翼送風機の従来例を示す。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側面図を示し、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の外周縁に複数の翼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昇圧し放出させ、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、各翼33の回転方向後方側において生じる気体流れの剥離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騒音が生じている。
【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V参照)。さらに、翼33の部分における気体流れVに着目すると、図4に示すように、吸込口11bから吸い込まれた気体は、主に、翼33の回転方向前方側により羽根車13の外周側に掻き出されるように流れている。しかし、翼33の回転方向後方側においては剥離渦Xが発生しているため、気体流れVは翼33の回転方向後方側から円周方向に乱れ幅Wだけ剥離している。この乱れ幅Wにより、多翼送風機10におい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、さらなる低騒音化が求められている。
【0008】
本発明の課題は、翼の回転方向後方側に生じる気体流れの剥離に起因する騒音を低減可能な羽根車を提供すること、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は、羽根車と、羽根車の主板を回転させる駆動手段と、羽根車を覆うケーシングとを備えている。羽根車は、回転軸を中心として回転している主板と、複数の翼と、環状の側板とを備えている。そして、複数の翼は、回転軸を中心として環状に配置され、それぞれ一端が主板に固定されている部材である。また、側板は、複数の翼の他端を結ぶ部材である。さらに、複数の翼の少なくとも一つは、その内周側縁部の一部に、側板方向に傾斜しながら内周側に向かう突起を有している。ケーシングは、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ている。しかも、翼の側板側の端面は、側板よりも吸込口側にはみ出すように傾斜しながら内周側に延びている。
【0010】
この多翼送風機では、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昇圧し放出させ、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出する。
【0011】
ここで、従来の多翼送風機の羽根車は、翼の内周側縁部が主板から側板に向かって、まっすぐに延びている。
【0012】
一方、この多翼送風機では、羽根車の翼の内周側縁部の一部に、側板方向に傾斜しながら内周側に向かう突起を設けている。この突起により、翼の回転方向後方で剥離しようとする流れが乱される。この乱された流れが翼に再付着するため、結果として、翼の回転方向後方側に生じる剥離渦の発生が抑制され乱れ幅が小さくなり、騒音を小さくできる。
【0013】
尚、前記の突起は、複数の翼の全てに設けても、一枚だけ又は数枚に設けてもよく、騒音の低減効果を考慮して決定されるものである。
【0014】
しかも、この多翼送風機では、翼の側板側の端面が、側板よりも吸込口側にはみ出すように傾斜しながら内周側に延びているため、吸込口付近の流れの整流効果を得ることができる。
【0015】
請求項2に記載の多翼送風機は、翼の翼弦長が、翼の一端から他端に向かって階段状に小さくなっている。
【0016】
請求項3に記載の多翼送風機は、請求項2において、他端の翼弦長は、一端の翼弦長の0.85倍以下である。
【0017】
この多翼送風機では、羽根車の翼の翼弦長が翼の一端から他端に向かって階段状に小さくなる形状を有している。この形状により、翼の回転方向後方で剥離しようとする流れが乱されて、翼に再付着する。この結果、翼の回転方向後方側に生じる剥離渦の発生が抑制され乱れ幅が小さくなり、騒音を小さくできる。
【0018】
また、この多翼送風機の羽根車では、最も長い一端(主板側)の翼弦長に比べて最も短い他端(側板側)の翼弦長の長さを0.85倍以下の範囲にすることが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
(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、複数の翼の翼弦長が、翼の主板側の端部から側板側の端部に向かって階段状に小さくなっている点のみが異なっている。
【0020】
図5は、本実施形態の多翼送風機40の側面図を示し、図6及び図7は、多翼送風機40の羽根車43の側面図及び平面図を示す。
【0021】
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。
【0022】
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63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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
次に羽根車43について詳細に説明する。
【0026】
羽根車43は、図6及び図7に示すように、主板61と、複数の翼63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、主板61、複数の翼63及び側板62のすべてが、金型を使って、一体成形される樹脂製品である。
【0027】
主板61は、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。そして、中心孔61aの外周側には、主板61を貫通する複数の孔61b(本実施形態では6個)が形成されている。さらに、主板61の外周縁には、後述の複数の翼63が回転方向に等間隔に形成されている。
【0028】
翼63は、回転方向前方に凹面形状を有し、回転軸O−Oを中心として複数回転方向に等間隔に配置された部材である。翼63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延び、他端が側板62の内周縁に固定されている。
【0029】
翼63は、主板61側から側板62側に延びるに従って、その翼弦長が階段状に小さくなる形状を有しており、具体的には、図8に示すように、最も主板61側に形成された第1翼部64と、第1翼部64の側板62側に形成された第2翼部65と、最も側板62側に形成された第3翼部66とから構成されている。
【0030】
そして、第1翼部64の翼弦長L1が最も長く、続いて第2翼部65の翼弦長L2が長く、第3翼部66の翼弦長L3が最も短くなっている。つまり、図6に示すように、第2翼部65には、第3翼部66に対して、2つの翼弦長L2とL3との差に相当する長さ分だけ内周側に向かって突起する第2角部65a(突起)が形成されている。同様に、第1翼部64には、第2翼部65に対して、2つの翼弦長L1とL2との差に相当する長さ分だけ内周側に向かって突起する第1角部64a(突起)が形成されている。
【0031】
また、図8(a)に示すように、第2翼部65は第1翼部64の断面に含まれるように形成され、第3翼部66は第2翼部65の断面に含まれるように形成されている。
【0032】
尚、本実施形態では、翼63の翼弦長を3段階に変化させているが、複数の段階であれば何段階で変化させてもよい。また、本実施形態では、翼弦長の比L3/L1を0.85としているが、この値に限定されず、0.85以下の範囲であればよい。
【0033】
環状の側板62は、翼63の他端の外周側に配置され、全ての翼63を連結している。この側板62も、主板61及び複数の翼63とともに一体成形されている。
【0034】
(2)羽根車の成形
前記のような構成を有する羽根車43は、2つの金型71、72を用いることにより樹脂を一体成形したものである。
【0035】
金型71、72は、翼63を成形する部分が図9に示すような形状となっている。図10に示すように、金型71、72が合わさったときに、それぞれの金型の翼形成部71a、72aによって、翼63の各翼部64、65、66を含む羽根車43が成形される。その後、金型71、72が両側に抜かれる。
【0036】
(3)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7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63の凹面となっている回転方向前方の面によって、気体を昇圧し放出する。これにより、羽根車43の翼63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昇圧し放出させ、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の外周側に放出された気体が吹出口11aに集められて吹き出される(図5の気体流れY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出する。尚、図5では回転軸O−Oの右側における気体流れY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43の外周側に放出された気体は、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。
【0037】
(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。
【0038】
図1〜図3に示す従来例のものと、図5〜図7に示す本実施形態のものとについて、騒音測定を行った。その結果、本実施形態の羽根車を使用した多翼送風機では、従来例に比べて、騒音値が0.5dB減少することが確認された。
【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>翼の翼弦長を階段状に変化させた形状(翼の内周側縁部における内周側に向かう突起)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、翼63の翼弦長が翼の一端から他端に向かって、第1翼部64、第2翼部65、第3翼部66の順に階段状に小さくなる形状を有している。そして、第2翼部65には、第3翼部66に対して2つの翼弦長L2とL3との差に相当する長さ分だけ内周側に向かって突起する第2角部65aが形成され、第1翼部64には第2翼部65に対して2つの翼弦長L1とL2との差に相当する長さ分だけ内周側に向かって突起する第1角部64aが形成されている。すなわち、翼63の翼弦長を階段状に変化させることで翼63の内周側縁部に突起が形成されている。
【0041】
上記の翼63の形状によって、図11に示すように、翼63の回転方向後方で剥離しようとする流れが乱されて翼に再付着するため、結果として、翼63の回転方向後方側に生じる剥離渦X1の発生が抑制され、乱れ幅W1が従来例の乱れ幅Wよりも小さくなる。これにより、騒音を小さくできる。
【0042】
<2>樹脂一体成形される場合の成形の容易性
本実施形態では、翼弦長が階段状になっていることに加えて、図8(a)に示すように、第2翼部65は第1翼部64の断面に含まれるように形成され、第3翼部66は第2翼部65の断面に含まれるように形成されているため、羽根車43を樹脂一体成形する場合において、型抜きが容易な形状となっている。これにより、特殊な金型を用いる必要がなく、図9及び図10に示す簡単な形状の金型71、72による樹脂一体成形が可能である。
【0043】
[第2実施形態]
図6に示すように、前記実施形態の翼63の第1角部64a及び第2角部65aは内周側にまっすぐ向かって突起しており、また、翼63の側板62側の端面も内周側にまっすぐ向かって延びている。一方、本実施形態の多翼送風機の羽根車73は、これらの部分が側板方向に傾斜しながら内周側に向かうように形成された翼93を有している。具体的には、図12に示すように、翼93の第1角部94a及び第2角部95aは側板92方向に傾斜しながら内周側に突起し、また、翼93の側板92側の端面は羽根車73から外部(吸込口方向)にはみ出す方向に傾斜しながら内周側に延びている。
【0044】
本実施形態においても、前記実施形態と同様に、騒音低減が可能であり、また、樹脂一体成形される場合にも型抜きが容易である。さらに、本実施形態では、翼93の側板92側の端面が羽根車73から外部にはみ出す方向に傾斜しながら内周側に延びているので、吸込口付近の流れの整流効果も有している。
【0045】
[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多翼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多翼送風機に対しても本発明を適用することができる。
【0046】
【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。
【0047】
請求項1〜3にかかる発明では、多翼送風機の羽根車について、翼の内周側縁部の一部に、側板方向に傾斜しながら内周側に向かう突起を設けているので、翼の回転方向後方で剥離しようとする流れが乱されて、翼に再付着する。この結果、翼の回転方向後方側に生じる剥離渦の発生が抑制され乱れ幅が小さくなり、騒音を小さくできる。しかも、翼の側板側の端面が、側板よりも吸込口側にはみ出すように傾斜しながら内周側に延びているため、吸込口付近の流れの整流効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来例の多翼送風機の側面図(ケーシング部分及び羽根車の一部は断面図)。
【図2】 従来例の多翼送風機の羽根車の側面図(一部断面を図示)。
【図3】 従来例の多翼送風機の羽根車の平面図。
【図4】 従来例の羽根車を示すD−D断面図であって、騒音の発生機構を説明する図。
【図5】 第1実施形態の多翼送風機の側面図(ケーシング部分及び羽根車の一部は断面図)。
【図6】 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7】 第1実施形態の多翼送風機の羽根車の平面図。
【図8】 (a)図6のZ矢視図。
(b)図6のA−A断面の翼のみを示す図。
(c)図6のB−B断面の翼のみを示す図。
(d)図6のC−C断面の翼のみを示す図。
【図9】 第1実施形態の羽根車の金型の一部の形状を示す図。
【図10】 第1実施形態の羽根車の金型による成形を説明する図。
【図11】 第1実施形態の羽根車を示すC−C断面図であって、騒音の発生機構を説明する図。
【図12】 第2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)。
【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、73 羽根車
14 モータ(駆動手段)
31、61、91 主板
32、62、92 側板
33、63、93 翼
71、72 金型
Claims (3)
- 回転軸(O−O)を中心として回転する主板(91)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(91)に固定されている複数の翼(93)と、前記複数の翼(93)の他端を結ぶ環状の側板(92)とを備え、前記複数の翼(93)の少なくとも一つは、その内周側縁部の一部に、前記側板方向に傾斜しながら内周側に向かう突起(94a、95a)を有している、羽根車(73)と、
前記主板(91)を回転させる駆動手段(14)と、
前記側板(92)の内周側の開口部に対向する吸込口(11b)と、前記羽根車(73)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(73)を覆うケーシング(11)と、
を備え、
前記翼の前記側板側の端面は、前記側板よりも前記吸込口側にはみ出すように傾斜しながら内周側に延びている、
多翼送風機。 - 前記翼(93)は、その翼弦長(L1、L2、L3)が、翼(93)の一端から他端に向かって階段状に小さくなっている、
請求項1に記載の多翼送風機。 - 前記他端の翼弦長(L3)は、前記一端の翼弦長(L1)の0.85倍以下である、請求項2に記載の多翼送風機。
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