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

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、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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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