JPH08135596A - 遠心送風機用羽根車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本羽根車２は、吸込口側の端部から所定距離ま
での部分、例えば、軸長の２０〜４０％の部分におい
て、出口角度が９０度のラジアル型の羽根２５を有し、
残りの部分には、出口角度が９０度より大きいシロッコ
型の羽根２４を有する。 【効果】上記の所定距離迄の部分からの空気の径方向へ
の吹き出しが強くなり、ケーシング１内の再循環流れ及
び、渦が減少する。よって、乱流騒音が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調機器の送風機等に
用いられる遠心送風機用羽根車に関する。特に、羽根の
出口角度が９０度よりも大きいシロッコ型の羽根車
（「シロッコファン」という。）の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上記の遠心送風機には、シロ
ッコファンが多用されているが、一方では、送風効率の
向上及び騒音低減が求められている。そこで、特公平４
─５４０７８号公報に示されているように、羽根の長手
方向を、羽根車の軸方向に対して傾斜させたシロッコフ
ァンがある。このシロッコファンによれば、羽根車の軸
方向に沿う断面で見て、吐出空気が、羽根車の軸方向と
直交する方向に吹き出される。その結果、送風効率の向
上や騒音低減に対して、若干の効果はあるが不充分であ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、本出願人の研究
の結果より、シロッコファンにおいて、以下の現象の発
生が判明した。すなわち、羽根車を構成する羽根の出口
側端部より流出する空気（「流出空気」という。）の速
度（「出口速度」という。）の大きさにおいて、ケーシ
ングの吐出口近傍の位置では、羽根車の軸方向の吸込側
端部に近い部分からの出口速度は、径方向の成分を殆ど
持っていない（図６参照）。つまり、吸込側端部に近い
部分からの空気の吹き出しが弱かった。

【０００４】なお図６は、吐出口近傍の位置の出口速度
を示すグラフであり、縦軸は、出口速度を示し、矢印の
大きさで径方向成分の大きさを示し、上向きは外側へ、
下向きは内側へと方向を示し、横軸は、紙面右側を吸込
側とした軸方向の位置を示す。上記の現象から、羽根車
の吸込側の部分では、流出空気が効率よく吹き出されな
いので、ケーシング内を羽根車とともに循環する再循環
流れが発生し、この再循環流れが、シロッコファンの送
風効率を低下させていることが考えられる。また、吹き
出しが弱いので、渦が生じ、その結果、乱流騒音が発生
していることも考えられる。

【０００５】ところで、上記の従来の技術において、上
記の騒音低減等の効果が不充分であったのは、羽根車の
吸込側端部に近い部分での、空気の吹き出しが弱いこと
に起因していると考えられる。そこで本発明の目的は、
上述の技術的課題を解決し、シロッコファンの特徴を生
かしつつ、再循環流れや乱流騒音の発生を抑える遠心送
風機用羽根車を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る遠心送風機用羽根車は、一端部が閉
塞され他端部から空気を吸い込む片吸込式の遠心送風機
用羽根車において、上記他端部から所定距離までの部分
において、羽根の出口側端部の延びる方向と、羽根の円
周速度ベクトルの方向の反対方向との成す出口角度が、
残りの部分における出口角度よりも小さく設定されてお
り、少なくとも上記残りの部分は、羽根の出口角度を９
０度よりも大きくしたシロッコ型に形成されていること
を特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２に係る遠心送風機用羽根車
は、請求項１記載の遠心送風機用羽根車において、上記
他端部から所定距離までの部分は、羽根が径方向に沿っ
て延びるラジアル型に形成されていることを特徴とする
ものである。また、請求項３に係る遠心送風機用羽根車
は、軸方向の中央部が閉塞され、両端部から空気を吸い
込む両吸込式の遠心送風機用羽根車において、各端部か
ら所定距離までの部分において、羽根の出口側端部の延
びる方向と、羽根の円周速度ベクトルの方向の反対方向
との成す出口角度が、上記中央部を含んだ残りの部分に
おける出口角度よりも小さく設定されており、少なくと
も上記残りの部分は、羽根の出口角度を９０度よりも大
きくしたシロッコ型に形成されていることを特徴とする
ものである。

【０００８】また、請求項４に係る遠心送風機用羽根車
は、請求項３記載の遠心送風機用羽根車において、上記
各端部から所定距離までの部分は、羽根が径方向に沿っ
て延びるラジアル型にそれぞれ形成されていることを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】一般に、遠心送風機用羽根車においては、いわ
ゆる出口角度（例えば図４の角度Ｄｓに示す。）が小さ
くなると、この流出空気の絶対速度の径方向成分の大き
さ（「流出径速さ」という。）は、大きくなることが知
られている。そこで、上記請求項１の構成においては、
羽根車の上記他端部から所定距離までの部分における出
口角度が、残りの部分よりも相対的に小さく設定される
ことにより、上記所定距離までの部分の流出径速さは、
出口角度を小さくしない場合に比べて大きくなる。

【００１０】従来、羽根の出口における吸込側端部に近
い部分では、流出径速さが殆ど無く、空気が吹き出され
難かった。それに対して、本発明では、吸込側の端部で
ある他端部から所定距離までの部分において、流出径速
さが大きくなり、この部分からの空気の吹き出しが強く
なる。従って、ケーシング内の再循環流れは発生しにく
くなり、且つ、渦が減少して、乱流騒音が軽減される。

【００１１】また、上記請求項２に係る発明の構成によ
れば、請求項１に記載の作用に加えて、部分的に簡単な
羽根形状を採用したので、羽根車の製作が容易になる。
また、上記請求項３の構成においては、羽根車の各端部
から所定距離までのそれぞれの部分における出口角度
が、残りの部分よりも相対的に小さく設定されることに
より、上記所定距離までの部分の流出径速さは、出口角
度を小さくしない場合に比べて大きくなる。従って、羽
根車の各端部から所定距離までのそれぞれの部分におけ
る、空気の径方向の吹き出しが強くなる結果、再循環流
れや乱流騒音を軽減できる。

【００１２】また、上記請求項４に係る発明の構成によ
れば、請求項３に記載の作用に加えて、部分的に簡単な
羽根形状を採用したので、羽根車の製作が容易になる。

【００１３】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例にかかる遠心送風機
用羽根車を用いた遠心送風機の概要を示す一部断面正面
図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面の側面図であ
る。図１及び図２において、一般的な遠心送風機の主な
構成は、渦巻き室の形状を備えたケーシング１と、その
内部に収容された回転可能な略円筒の籠状に形成された
羽根車２からなる。

【００１４】ケーシング１は、中空の略円柱状に形成さ
れ、その側面に張出部１１を有している。張出部１１に
は、空気を吐出する吐出口１２が設けられている。ケー
シング１の一方の端面１６には、モータ３が設けられ、
他方の端面１５には、空気の吸入口１４が設けられてい
る。また、羽根車２は、円筒の一端部２ａが閉塞され他
端部２ｂから空気を吸い込む片吸込式の羽根車であり、
その一端部２ａには、円板状のエンドプレート２２が設
けられ、他端部２ｂには、円環状のエンドリング２１が
設けられている。そして、他端部２ｂから所定距離（図
１のＬ）までの部分の羽根車２の円筒の側面を構成する
ように、複数の板状の羽根２４が、エンドリング２１と
円環状のリング２３によって挟持されて、同一円周上に
等配に設けられている。また、羽根車２の円筒の残りの
部分の側面を構成するように、複数の板状の羽根２５
が、エンドプレート２２とリング２３によって挟持され
て、同一円周上に等配に設けられている。なお、図２に
は羽根２４及び羽根２５の一部のみが図示されている。

【００１５】上記のエンドリング２１及びリング２３の
内径は、空気を吸入し易い様に、羽根２４及び羽根２５
の配設された内周径よりも大きく設定されている。上記
の羽根２４及び羽根２５の、羽根車２の軸に直交する断
面における断面形状を図３及び図４に示す。図３及び図
４は、羽根２４及び羽根２５の断面図である。

【００１６】羽根２４は、略矩形の断面形状を有し、そ
の矩形の長辺２４ａは、羽根車２の径方向に沿って配置
されている。羽根２４の空気の出口側端部となる外径側
端部２４ｂにおいて、長辺２４ａの延びる方向（矢印Ｖ
ｆｒで示す。）と、羽根２４の円周速度ベクトル（矢印
Ｖｖｒで示す。）の方向の反対方向との成す角度が、出
口角度（角度Ｄｒで示す。）となる。つまり、羽根２４
は、出口角度が９０度のラジアル型の羽根車を構成して
いる。

【００１７】また、羽根２５は、羽根２４の断面形状を
湾曲させた断面形状を有し、その湾曲の曲率中心は、そ
の羽根よりも、羽根車２の回転方向（矢印Ｂ）側にあ
る。そして、その湾曲の形状は、次のようであり、すな
わち、湾曲した一方の長辺２５ａ上の位置が、羽根２５
の内径側端部から外径側端部２５ｂへ近づくのにつれ
て、上記位置での接線の方向は、羽根車２の径方向から
接線方向に徐々に変化する。また、羽根２５の外径側端
部２５ｂにおいて、長辺２５ａの接線の方向（矢印Ｖｆ
ｓで示す。）と、羽根２５の円周速度ベクトル（矢印Ｖ
ｖｓで示す。）の方向の反対方向との成す角度が、出口
角度（角度Ｄｓで示す。）となる。羽根２５は、この出
口角度が９０度より大きい公知のシロッコファンを構成
している。

【００１８】また、羽根２４の軸方向の長さ、すなわち
上記の所定距離Ｌは、羽根車２の軸方向の長さ（図１の
Ｗ）に対して、他端部２ｂから、Ｗの略２０〜４０パー
セントの長さに設定されるのが好ましい。羽根２４の長
さＬがＷの２０パーセントより小さいと、後述する流出
空気の速度の増加による効果が十分に得られない。ま
た、羽根２４の長さＬが４０パーセントより大きいと、
出口角度の大きいシロッコファンの特性が損なわれる虞
がある。

【００１９】羽根車２は、その軸線をケーシング１の軸
方向に平行にして、エンドリング２１を吸入口１４に対
向して設けられている。また、羽根車２は、エンドプレ
ート２２にモータ３が接続されて、羽根車２の軸線を中
心として、一方向（図２の矢印Ｂ）に回転駆動される。
つぎに、この羽根車２の動作について説明する。羽根車
２が、モータ３によって回転駆動されると、羽根２４及
び羽根２５の間の空気は、遠心力により羽根の端部か
ら、羽根に沿って外周方向に押し出される。このとき
の、羽根の端部からの流出空気について、下記の比較例
と対比しつつ、図５を参照しながら説明する。

【００２０】図５は遠心送風機の羽根車を異ならせた場
合の、羽根の出口速度の半径方向成分の大きさを、軸方
向に従って示した説明図である。（ａ）は比較例の場
合、（ｂ）は本実施例の場合である。各図の縦軸は、速
度の大きさを示し、横軸は羽根車の軸方向の位置を、吸
入口側（他端部）を紙面で左側にして示した。比較例
は、本実施例の羽根車２の代わりに、従来のシロッコ型
の羽根車を用いた場合であり、その羽根の出口角度は羽
根２５と同じに設定されている。そして、羽根の出口角
度が異なる構成以外の、他の部分は同じである。

【００２１】図５において、本実施例の羽根２４での速
度は、比較例の場合の同じ部分での速度よりも大きくな
っている。また、本実施例の羽根２５での速度は、比較
例の場合の同じ部分での速度と略同じである。一方、羽
根車の全体の流れについては、本実施例では、羽根の軸
方向の位置の多くの部分において、速度の大きさに差が
あまり生じなくなっており、比較例よりも均一化されて
いる。これは、羽根２４での速度が大きくなった結果と
考えられる。

【００２２】このように、従来、羽根の出口における吸
込側端部に近い部分では、流出径速さが殆ど無く、空気
が吹き出され難かったのに対して、本実施例では、吸込
側の羽根２４の部分において、流出径速さが大きくな
り、この部分からの空気の吹き出しが強くなる。従っ
て、ケーシング１内の再循環流れは発生しにくくなり、
且つ、渦が減少し、乱流騒音を軽減できる。

【００２３】また、上記の空気の吹き出しが強くなるこ
とにより、羽根の出口からの流れが、軸方向位置に対し
てより均一化されることにもなる。その結果、軸方向位
置に対する不均一さに起因するケーシング内の渦巻き流
れの発生も抑制され、それによる乱流騒音も軽減される
効果もある。また、羽根２４は、径方向に沿って延びる
ラジアル型に形成されていることにより、部分的にしろ
羽根形状が簡単になり、羽根車の製作が容易になる。ま
た、従来の技術で説明した形状の羽根の製作に比べても
容易である。

【００２４】また、羽根入口部から出口部における、流
出空気の絶対速度の円周方向成分が大きいこと等の空力
性能については、一般に羽根車２の軸方向の中央付近の
部分が、全体に対して最も寄与し、吸込側の部分の全体
に対する影響は少ない。すなわち、中央付近の部分がシ
ロッコ型であるので、その特徴を十分に生かせ、また、
吸込側の部分をシロッコ型からラジアル型とすることに
より、その部分での空力性能が多少低下するが、全体の
空力性能には、影響は殆ど無い。一方では、吸込側の部
分をシロッコ型からラジアル型とすると、その部分での
再循環流れが減少し、全体の空力性能の向上が見込まれ
る。従って、上記の得失及び影響の度合いを考慮する
と、全体の空力性能は、従来と同等と考えられる。

【００２５】なお、本発明の実施例では、羽根車２の一
端部２ａが閉塞され他端部２ｂから空気を吸い込む片吸
込式の遠心送風機用羽根車について説明したが、軸方向
の中央部が閉塞され、両端部から空気を吸い込む両吸込
式の遠心送風機用羽根車においても適用できる。この場
合には、羽根車２の両端部から所定距離までの部分に、
羽根２５からなる部分を配し、その間に羽根２４からな
る部分を配すればよい。羽根車の両端部において、本発
明の効果が得られるため、片吸込式の遠心送風機用羽根
車に本発明を適用した場合よりも大きな効果が得られ
る。また、羽根車２の中央部には、本発明の実施例のエ
ンドプレート２２と同様の部材が設けられてもよい。な
お、羽根２５からなる部分は、両端部でなく、片側のみ
でも構わない。

【００２６】また、本発明の実施例では、出口角度が９
０度のラジアル型の羽根車として上記羽根２４に代え
て、図７に示すように、入口側端部２６ｃを回転方向
（矢印Ｂ）に湾曲させた羽根２６を用いてもよい。上記
羽根２６の入口角度Ｄｒｉは、９０度より小さく設定さ
れている。この場合には、入口角度が９０度の羽根２４
の場合に比べて、羽根２６では、空気の入口と出口の間
の全圧上昇が大きく得られる。ここで、入口角度Ｄｒｉ
は、羽根２６の入口側端部２６ｃの延びる方向（矢印Ｖ
ｆｒｉ）と、羽根２６の円周速度ベクトル（矢印Ｖｖｒ
ｉ）の方向との成す角度である。なお、羽根２６の出口
側端部２６ｂにおける、角度Ｄｒ、矢印Ｖｆｒ及び矢印
Ｖｖｒについては、図３と同様であるので、その説明は
省略した。

【００２７】また、本発明の実施例では、吸込部側の羽
根２４の出口角度は、９０度に設定されたが、これには
限らない。例えば、吸込部側の羽根２４の出口角度は、
９０度よりも小さく設定され、いわゆるターボ型の羽根
車に形成されてもよいし、逆に９０度よりも大きく設定
され、いわゆるシロッコ型の羽根車に形成されてもよ
い。

【００２８】また、本発明の実施例では、羽根車２の出
口角度を、吸込部側の端部から所定距離の部分におい
て、それ以外の部分よりも小さくすることが特徴であ
る。この特徴以外の羽根の形状や配置は限定されない。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変
更を施すことが可能である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、次の効果
を奏する。すなわち、片吸い込み式の遠心送風機用羽根
車において、吸込側端部から所定距離までの部分におい
て、空気の径方向への吹き出しが強くなる。従って、ケ
ーシング内の再循環流れを発生しにくくでき、且つ、渦
を減少させて、乱流騒音を軽減できる。なお、上記以外
の部分は、シロッコファンに構成されるので、羽根車全
体としては、シロッコファンとしての特徴が発揮でき
る。

【００３０】請求項２に係る発明によれば、請求項１に
係る発明の効果に加えて、羽根車を容易に製作できる。
請求項３に係る発明によれば、次の効果を奏する。すな
わち、両吸い込み式の遠心送風機用羽根車において、各
端部から所定距離までのそれぞれの部分において、再循
環流れ及び渦を減少させて、乱流騒音を軽減できる。な
お、羽根車全体としては、シロッコファンとしての特徴
が発揮できる。

【００３１】請求項４に係る発明によれば、請求項３に
係る発明の効果に加えて、羽根車を容易に製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる遠心送風機用羽根車
を用いた遠心送風機の概要を示す一部断面正面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

【図３】羽根車２の軸に直交する面で切った、羽根２４
の要部拡大断面図である。

【図４】羽根車２の軸に直交する面で切った、羽根２５
の要部拡大断面図である。

【図５】羽根車の軸方向位置と、羽根の出口速度の半径
方向成分（図では単に速度と表示）との関係を示すグラ
フであり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は本実施例を
示している。

【図６】従来のシロッコファンにおける、流出空気の吐
出口近傍の位置の出口速度を示すグラフであり、縦軸
は、出口速度を示し、矢印の大きさで径方向成分の大き
さを示し、上向きは外側へ、下向きは内側へと方向を示
し、横軸は、紙面右側を吸込側とした軸方向の位置を示
す。

【図７】本発明の他の実施例にかかる羽根２６の、羽根
車２の軸に直交する面で切った要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ … ケーシング ２ … 羽根車 ２ａ … 一端部 ２ｂ … 他端部 ２４、２５ … 羽根 角度Ｄｓ、Ｄｒ … 出口角度 Ｌ … 所定距離

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部(2a)が閉塞され他端部(2b)から空気
   を吸い込む片吸込式の遠心送風機用羽根車(2) におい
   て、 上記他端部(2b)から所定距離(L) までの部分において、
   羽根(24)の出口側端部(24b) の延びる方向（矢印Ｖｆ
   ｒ）と、羽根(24)の円周速度ベクトル（矢印Ｖｖｒ）の
   方向の反対方向との成す出口角度(Dr)が、残りの部分に
   おける出口角度(Ds)よりも小さく設定されており、 少なくとも上記残りの部分は、羽根(25)の出口角度(Ds)
   を９０度よりも大きくしたシロッコ型に形成されている
   ことを特徴とする遠心送風機用羽根車。
2. 【請求項２】請求項１記載の遠心送風機用羽根車におい
   て、 上記他端部(2b)から所定距離(L) までの部分は、羽根(2
   4)が径方向に沿って延びるラジアル型に形成されている
   ことを特徴とする遠心送風機用羽根車。
3. 【請求項３】軸方向の中央部が閉塞され、両端部から空
   気を吸い込む両吸込式の遠心送風機用羽根車において、 各端部から所定距離までの部分において、羽根の出口側
   端部の延びる方向と、羽根の円周速度ベクトルの方向の
   反対方向との成す出口角度が、上記中央部を含んだ残り
   の部分における出口角度よりも小さく設定されており、 少なくとも上記残りの部分は、羽根の出口角度を９０度
   よりも大きくしたシロッコ型に形成されていることを特
   徴とする遠心送風機用羽根車。
4. 【請求項４】請求項３記載の遠心送風機用羽根車におい
   て、 上記各端部から所定距離までの部分は、羽根が径方向に
   沿って延びるラジアル型にそれぞれ形成されていること
   を特徴とする遠心送風機用羽根車。