JP5890972B2

JP5890972B2 - 遠心ファン用羽根車

Info

Publication number: JP5890972B2
Application number: JP2011137443A
Authority: JP
Inventors: 高橋　勝巳; 勝巳高橋; 隆幸川浪; 顕松本
Original assignee: Topre Corp
Current assignee: Topre Corp
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: JP2013002422A

Description

本発明は、遠心ファン用羽根車に関する。

従来から、例えば空調用設備における熱交換器に空気を送風させる遠心ファン用羽根車が公知である（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された遠心ファン用羽根車では、径方向内側から外側に延びる羽根における回転方向の反対側（湾曲内側）の径方向外側端部に補強板を接合することにより、羽根の強度を向上させている。

実開平４−８２３９９号公報

しかしながら、かかる従来の遠心ファン用羽根車では、回転する羽根の表面および裏面に沿って流れる空気流れを考慮していないため、駆動源の回転運動エネルギーを送風のエネルギーへ変換する全圧効率（以下、一般的な「送風機効率」とも呼ぶ）が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて、軽量化、高強度および安価なコストを維持しつつ、駆動源の回転運動エネルギーを送風のエネルギーへ変換する送風機効率を向上させることができる遠心ファン用羽根車を提供するものである。

本発明に係る遠心ファン用羽根車は、駆動源に接続された主板と、該主板から所定間隔をおいて対向配置されると共に吸込口を有する側板と、これらの主板および側板の間に周方向に沿って所定間隔をおいて複数配置された羽根と、を備え、前記羽根は鋼板パネルで形成され、それぞれの羽根は、平面視で回転方向側が凸になるように湾曲した遠心ファン用羽根車である。前記羽根における径方向内側と径方向外側とに、羽根の回転方向の反対側に向けて凹む凹部が一体形成され、前記径方向外側に形成された凹部は、少なくとも径方向外側端に内側壁を備え、前記径方向外側の凹部を流れる空気が、前記内側壁に当たり、空気の剥離が該内側壁の径方向外側に発生する。

本発明に係る遠心ファン用羽根車によれば、羽根の表面を流れる空気が剥離する剥離部の面積が小さくなり、駆動源の回転運動エネルギーを送風のエネルギーへ変換する送風機効率を向上させることができる。また、鋼板パネルからなる羽根に径方向内側と径方向外側とにプレス成形によって凹部を一体形成しているため、軽量化、高強度および安価なコストを維持することができる。

図１は、本発明にかかる遠心ファン用羽根車を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す遠心ファン用羽根車について側板を省略した状態を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。図３は、図２（ａ）の平面図である。図４は、本実施形態による羽根の正面図である。図５は、比較例による遠心ファン用羽根車を示す斜視図である。図６（ａ）は、図５に示す遠心ファン用羽根車について側板を省略した状態を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＹ−Ｙ線による断面図である。図７は、本実施形態による羽根における空気流れの剥離部を示す斜視図である。図８は、図７の剥離部の断面図である。図９は、比較例による羽根における空気流れの剥離部を示す斜視図である。図１０は、図９の剥離部の断面図である。図１１は、本実施形態による羽根と比較例による羽根における静圧と風量との関係を示すグラフである。図１２は、本実施形態による羽根と比較例による羽根における全圧効率と風量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１，２に示すように、本実施形態による遠心ファン用羽根車１は、下側に配置された円盤状の主板３と、該主板３から上方（羽根車１の回転軸方向）に向けて所定間隔をおいて対向配置されると共に中央に吸込口５を有する円盤状の側板７と、これらの主板３および側板７の間に周方向に沿って所定間隔をおいて複数配置された羽根９と、を備えている。これらの主板３、側板７および羽根９は全て鋼板パネルをプレス成形して形成されており、それぞれが溶接やカシメ等によって結合されて一体になっている。

前記主板３の中央部は上方に突出する円環部１１に形成され、該円環部１１の中央には、図外のブッシュおよび駆動源のモータが接続される取付口１３が設けられている。

また、前記側板７は円環状に形成され、中央には空気を取り入れる前記吸込口５が形成されている。この吸込口５は上方に向けて屈曲している。

前記羽根９は、図３に示すように、複数枚（本実施形態では７枚）配設されている。それぞれの羽根９は、径方向内側から径方向外側に向けて延びており、回転方向となる時計回り方向側が凸になるように一定の曲率をもって湾曲して形成されている。以下、本明細書では、羽根９の湾曲外側を表面側、湾曲内側を裏面側とも呼ぶことにする。

また、図２（ａ）（ｂ）および図４に示すように、羽根９の外形は略矩形状に形成されており、羽根９の外周縁部に沿って正面視略矩形状の凹部１０がプレス成形によって全周に亘って連続して形成されている。具体的には、前記凹部１０は、図２（ｂ）に示すように羽根９の回転方向の反対側に向けて凹んでいる。換言すれば、羽根９における湾曲内側の裏面側に向けて凹む形状になっている。また、前記凹部１０は、図４に示すように、径方向内側に配設されて上下方向（羽根９の回転軸方向）に延びる内側凹部２１と、径方向外側に配設されて上下方向に延びる外側凹部２３と、これらの内側凹部２１および外側凹部２３の上端同士を結ぶ上側凹部２５と、内側凹部２１および外側凹部２３の下端同士を結ぶ下側凹部２７と、から正面視略矩形状に形成されている。内側凹部２１は上下方向に沿って直線状に延び、外側凹部２３は下方に向かうに従って径方向内側に傾斜して直線状に延びる。下側凹部２７は径方向に沿って直線状に延び、上側凹部２５は径方向中央が下方に湾曲している。なお、図２（ｂ）に示すように、羽根車１が回転して羽根９の表面および裏面を空気Ａが流れる場合に、湾曲外側の表面側の方が湾曲内側の裏面側よりも圧力が高い高圧側となる。

以上の構成を有する遠心ファン用羽根車１においては、側板７に設けた吸込口５から空気Ａを取り入れたのち、複数の羽根９の間を通って径方向外側に空気Ａが排出される。

次いで、比較例による遠心ファン用羽根車について説明する。なお、本実施形態による遠心ファン用羽根車と同一構成部位については同一符号を付して説明を省略する。

図５，６に示すように、比較例による遠心ファン用羽根車１０１は、本実施形態とほぼ同一構造に構成されているが、羽根１０９の形状が異なる。

具体的には、図６（ａ）（ｂ）に示すように、羽根１０９の外周縁部の全周に亘って凹部１１０が形成されている。即ち、この凹部１１０は、径方向内側に配設されて上下方向（羽根の回転軸方向）に延びる内側凹部１２１と、径方向外側に配設されて上下方向に延びる外側凹部１２３と、これらの内側凹部１２１および外側凹部１２３の上端同士を結ぶ上側凹部１２５と、内側凹部１２１および外側凹部１２３の下端同士を結ぶ下側凹部１２７と、から正面視略矩形状に形成されている。ただし、凹部１１０は、羽根１０９の回転方向側となる表面側に向けて凹んでいるため、この凹む方向は、本実施形態とは逆の方向である。

次に、本実施形態と比較例とを対比させて、羽根の表面を流れる空気流れについて説明する。なお、図２（ｂ）で説明したように、羽根の表面側の方が高圧になり、後述する送風機効率への寄与率が高いため、表面側における空気流れについて説明する。

本実施形態では、図７の一点鎖線で囲った外側凹部２３に空気の剥離部３１が発生する。具体的には、図８の矢印に示すように、羽根９における表面３３を径方向外側に向けて移動した空気Ａは、外側凹部２３内に向けて若干回り込み、外側凹部２３の径方向外側端において外側凹部２３の内側壁２３ａに当たり空気Ａが剥離を起こす。しかし、図７に示すように、剥離部３１の位置は、後述する比較例に比べ径方向外側端方向に移動するため、空気動力に寄与する羽根の有効面積が拡大する。また、内側凹部２１には剥離部が発生しないため、剥離部の減少による摩擦力の低減もあり、性能が向上する。

一方、比較例では、図９の一点鎖線で囲った内側凹部１２１と外側凹部１２３に空気Ａの剥離部１３５，１３７が発生する。具体的には、図１０の矢印に示すように、羽根１０９における表面１３３を径方向外側に向けて移動した空気Ａは、内側凹部１２１の裏面側（回転方向側）の壁１２１ａに当たり空気Ａが剥離を起こす。また、外側凹部１２３においても、内側凹部１２１の裏面側（回転方向側）の壁に当たり空気Ａが剥離を起こす。従って、図９に示すように、剥離を起こさないで通常の流れとなる有効面積が本実施形態よりも小さくなる。

図１１に示すように、本発明に係る羽根車の方が比較例よりも、通常使用範囲における風量に対する静圧が大きくなる。

また、図１２に示すように、本発明に係る羽根車の方が比較例よりも、通常使用範囲における風量に対する全圧効率が大きくなる。ここで、全圧効率（％）とは、ＪＩＳＢ８３３０「送風機の試験および検査方法」に基づくものであって、全圧空気動力（ｋＷ）÷軸動力（ｋＷ）で定義される。全圧空気動力は、羽根から排出される空気が有する風のエネルギーであり、軸動力は、駆動源によって羽根を回転させるエネルギーである。即ち、全圧効率は、駆動源の回転運動エネルギーを送風のエネルギーへ変換する効率であり、全圧効率が高いほど省エネとなる。

ところで、本発明は、前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。

次いで、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態による遠心ファン用羽根車１は、駆動源に接続された主板３と、該主板３から所定間隔をおいて対向配置されると共に吸込口５を有する側板７と、これらの主板３および側板７の間に周方向に沿って所定間隔をおいて複数配置された羽根９と、を備え、前記羽根９は鋼板パネルをプレス成形して形成され、それぞれの羽根９は、平面視で回転方向側が凸になるように湾曲している。前記羽根９における径方向内側と径方向外側とに、羽根９の回転方向の反対側に向けて凹む内側凹部２１と外側凹部２３をプレス成形によって一体形成している。

従って、羽根９の表面３３を流れる空気Ａが剥離する剥離部３１の面積が小さくなって空気流れの損失が減少し、駆動源の回転運動エネルギーを送風のエネルギーへ変換する送風機効率を向上させることができる。また、鋼板パネルからなる羽根９に内側凹部２１と外側凹部２３をプレス成形によって一体形成しているため、軽量化、高強度および安価なコストを維持することができる。

（２）前記羽根９の凹部１０は、羽根９における外周縁部の全周に亘って形成されている。従って、羽根９の強度がさらに高くなり、羽根車１の耐久性が向上する。

１…遠心ファン用羽根車
３…主板
５…吸込口
７…側板
９…羽根
１０…凹部
２１…内側凹部（凹部）
２３…外側凹部（凹部）

Claims

駆動源に接続された主板と、該主板から所定間隔をおいて対向配置されると共に吸込口を有する側板と、これらの主板および側板の間に周方向に沿って所定間隔をおいて複数配置された羽根と、を備え、前記羽根は鋼板パネルで形成され、それぞれの羽根は、平面視で回転方向側が凸になるように湾曲した遠心ファン用羽根車であって、
前記羽根における径方向内側と径方向外側とに、羽根の回転方向の反対側に向けて凹む凹部が一体形成され、
前記径方向外側に形成された凹部は、少なくとも径方向外側端に内側壁を備え、
前記径方向外側の凹部を流れる空気が、前記内側壁に当たり、空気の剥離が該内側壁の径方向外側に発生することを特徴とする遠心ファン用羽根車。
前記羽根の凹部は、羽根における外周縁部の全周に亘って形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン用羽根車。