JPH08247090A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 羽根車の側板部の気流の乱れに起因する送風
性能の劣化と乱流騒音の増加現象を改善する空気調和機
などに用いられる遠心送風機を提供する。 【構成】 吸込リング８の出口先端部を羽根車１の側板
４の吸込口４ａの近傍に挿入し、吸込リング８の流入部
表面に吸込リング８の中心と同心円状に微小な突起９を
リング状に設け、かつ突起９の高さｈは吸込リング表面
に形成される層流境界層の厚さより小さく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機などに用い
られる遠心送風機の送風性能改善および騒音低減に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、遠心送風機は空気調和機など
の送風機として幅広く使用されており、近年は特に低騒
音化に対する要請が非常に強くなっている。

【０００３】以下、図面を参照しながら、実開昭５９−
８１８００号公報などで提案されている従来の遠心送風
機について説明する。

【０００４】図８は従来の遠心送風機の構造を示すもの
である。図８において１は羽根車であり、複数の羽根板
２と、羽根板２を固定した主板３と、羽根板２の反主板
側端面に固定し吸込口４ａを有する側板４より構成され
ている。５は羽根車１に直結したモ−タであり、羽根車
１とモ−タ５を収納するケーシング６に固定されてい
る。７は入口端部７ａから出口端部７ｂにかけて湾曲し
かつ出口端部７ｂの内径を吸込部最小径より大とした吸
込リングであり、ケーシング６に固定されている。ま
た、吸込リング７の出口端部７ｂは羽根車１の側板４の
吸込口４ａの近傍に挿入されている。

【０００５】以上のように構成された遠心送風機につい
て、以下その動作について説明する。

【０００６】まず、モ−タ５の駆動力によって羽根車１
が回転すると、吸込リング７を介して空気が羽根車１内
に導入され、複数の羽根板２間を通過する際に静圧と動
圧を付加され羽根車１からケーシング６内に吐出され
る。その後、ケーシング６内で動圧の一部は静圧に変換
されてケーシング６外に吐出され送風作用を為す。図９
は吸込リング周りの気流の状態を示す模式図である。通
常は、図９に示すように吸込リング７に沿って羽根車１
内に流入する気流Ｅは、その出口端部７ｂから羽根車１
内に流入する際に、側板４の吸込口４ａに一旦付着して
流入するため側板４の壁面に沿って流れ、羽根車１内の
流れは大きく乱れることなく流れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、遠心送風機の風量が大きい動作点条件で
は図１０に示すように吸込リング７の表面に沿って流入
する気流Ｇが吸込リング７表面に厚い層流境界層を形成
し、吸込リング７表面の層流境界層底部の気流と層流境
界層外の主流の速度とに大きな差が生じるため、吸込リ
ング７先端７ｂ付近で気流が剥離して流出する際にはこ
の大きな速度差のため気流間に強い剪断応力が働き、こ
の剪断応力の作用で気流が大きく乱れる。さらに、ケ−
シング６内から羽根車１内に吸込リングの内面を通って
還流する気流Ｈも一旦側板４壁面に付着した後、吸込リ
ング先端７ｂ表面からの低速で大きく乱れた気流と羽根
車１内で合流するため壁面から剥離し、羽根車１出口に
向かって流動する過程で気流の乱れが増幅され側板近傍
に乱流域を形成し、送風性能の低下と乱流騒音を増加さ
せるという問題があった。

【０００８】本発明は上記課題に鑑み、遠心送風機の動
作点風量が大きく、吸込口リング表面に厚い層流境界層
が形成される場合でも、吸込リング先端から剥離する気
流の乱れの大きさを小さく抑え、側板壁面近傍の流れの
乱れと後流での剥離による送風性能の劣化と騒音の増加
を防止することのできる遠心送風機を提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の遠心送風機は、主板と複数の羽根板と吸込口
を有する側板から成る羽根車と、側板の吸込口に挿入し
た吸込リングとを有し、吸込リングの流入部表面に吸込
リングの中心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより
小さい微小な突起を設けた構成を備えるものである。

【００１０】また他の遠心送風機は、吸込リングの流入
部表面に吸込リングの中心と同心円状に高さが層流境界
層の厚さより小さい微小な複数の突起板を設け、前記突
起板を羽根車の回転方向に傾斜して設置した構成を備え
るものである。

【００１１】さらに他の遠心送風機は、吸込リングの流
入部に吸込リングの中心と同心円状に複数の連通孔穴を
設けた構成を備えるものである。

【００１２】

【作用】本発明では、吸込リングの流入部表面に吸込リ
ングの中心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより小
さい微小な突起を設けることにより、吸込リング表面に
形成された層流境界層内の流れがこの微小な突起を乗り
越えて流動する際に微小な剥離を発生させ、突起以降の
吸込リング表面に乱流境界層を形成する。乱流境界層は
層流境界層に比べ壁面近傍の流速と境界層外の主流の流
速との差が小さいという性質があるため、吸込リング先
端付近で気流が吸込リング壁面から流出する際に気流の
速度差による剪断応力が小さく抑えられ、剪断応力によ
る気流の乱れを抑制する。また、吸込リング表面から流
出する気流の乱れが小さいため、ケ−シング内から羽根
車内に吸込リングの内面を通って還流する気流と合流す
る際にも、一旦側板壁面に付着した気流を剥離させるこ
となく羽根車出口に流出させる。

【００１３】また、吸込リングの流入部表面に吸込リン
グの中心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより小さ
い微小な複数の突起板を設け、突起板を羽根車の回転方
向に傾斜して設置したことにより、吸込リング表面に形
成された層流境界層内の気流が突起板を乗り越えて流動
する際に微小な剥離を発生させ、突起以降の吸込リング
表面に乱流境界層を形成し吸込リング先端から流出する
気流の乱れの発生を抑えると共に、突起板の傾斜によっ
て突起板を通過する気流に羽根車回転方向に気流成分が
付加されるため、羽根車出口の全圧が増加する。

【００１４】さらに、吸込リングの流入部に吸込リング
の中心と同心円状に複数の連通孔穴を設けることによ
り、吸込リング表面に形成された層流境界層内の流れが
この微小孔を通過する際に、吸込リング表面とケーシン
グ内との圧力差により微小孔から気流が噴出するため、
この噴流が吸込リング表面の層流境界層を剥離させ、微
小孔以降の吸込リング表面に乱流境界層を形成し、吸込
リング先端から流出する気流の乱れの発生を抑える。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による第１の実施例について、
図面を参照しながら説明する。尚、従来例と同一部分に
ついては重複を避けるため、同一の符号を付けて説明を
省略する。

【００１６】図１および図２は、本発明の一実施例にお
ける遠心送風機の構造を示すものである。

【００１７】図において８は吸込リングであり、吸込リ
ング８の流入部表面に吸込リング８の中心と同心円状に
微小な突起９をリング状に設けてある。また、突起９の
高さｈは吸込リング表面に形成される層流境界層の厚さ
より小さく設定してある。

【００１８】以上のように構成された遠心送風機につい
て、以下その動作について説明する。

【００１９】まず、モ−タ５の駆動力によって羽根車１
が回転すると、吸込リング８を介して空気が羽根車１内
に導入され、羽根板２間を通過する際に静圧と動圧を付
加され羽根車１からケーシング６内に吐出される。その
後、ケーシング６内で動圧の一部は静圧に変換されてケ
ーシング６外に吐出され送風作用を為す。

【００２０】図３は遠心送風機の動作点風量が大きい場
合の吸込リング８周りの流れを示す模式図である。吸込
リング８を介して羽根車１に流入する気流Ｉは吸込リン
グ８表面に厚い層流境界層を形成するが、層流境界層内
の気流が突起９を乗り越えて流動する際に吸込リング８
表面から微小に剥離する。一旦吸込リング表面から剥離
した流れは突起９以降の吸込リング８表面に乱流境界層
を形成する。乱流境界層は層流境界層に比べ壁面近傍の
流速と境界層外の主流の流速との差が小さいという性質
があるため、吸込リング８先端付近で気流が吸込リング
８表面から流出する際に気流の速度格差による剪断応力
が小さく抑えられ、剪断応力による気流の乱れを抑制す
る。また、吸込リング８先端から流出する気流の乱れが
小さいため、ケ−シング６内から羽根車１内に吸込リン
グ８の内面を通って還流する気流Ｊと合流する際にも、
一旦側板４壁面に付着した気流Ｊを剥離させることなく
羽根車１出口に流出させる。しかも、突起９の高さｈは
吸込リング８表面に形成される層流境界層の厚みより小
さく設定してあるので、吸込リング８から羽根車１に流
入する気流の主流部分に対しては流動抵抗とはならず、
風量が少ない場合でも羽根車１への気流の流入効率を損
なうことがない。従って、送風性能を損なうことはなく
羽根車１の側板４近傍の流れの乱れが低減し、乱流騒音
を低減することができる。

【００２１】以上のように本実施例の遠心式送風機は、
吸込リング８の流入部表面に吸込リング８の中心と同心
円状に微小な突起９をリング状に設け、かつ突起９の高
さｈは吸込リング表面に形成される層流境界層の厚さよ
り小さく設定することにより、吸込リング８表面に形成
される層流境界層内の流れが突起９を乗り越えて通過す
る際に、吸込リング８表面の層流境界層を剥離させ、突
起９以降の吸込リング８表面に乱流境界層を形成し、吸
込リング８先端から流出する気流の速度分布の格差を小
さくすることによって気流に作用する剪断応力を小さく
抑え、気流乱れの発生を抑えることができ羽根車１の側
板４近傍の流の乱れを低減することができ、しかも羽根
車１への気流の流入効率を損なうことがないので、送風
性能を損なうことなく乱流騒音を低減することができ
る。

【００２２】次に、本発明による遠心式送風機の第２の
実施例について図面を参照しながら説明する。

【００２３】図４は、本発明の第２の実施例による遠心
送風機の構造を示すものである。第１の実施例と異なる
のは、吸込リング１０の流入部表面に吸込リング１０の
中心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより小さい微
小な複数の突起板１１を設け、突起板１１を羽根車の回
転方向に対して所定の角度θで傾斜して設置した点にあ
る。

【００２４】以上のように構成された遠心送風機につい
て以下、その動作を説明する。吸込リング１０を介して
羽根車１に流入する気流Ｋは、吸込リング１０表面に層
流境界層を形成する。形成された層流境界層内の気流が
突起板１１を乗り越える際に吸込リング１０表面から微
小に剥離を発生させ、突起板１１以降の吸込リング１０
表面に乱流境界層を形成し、吸込リング先端１０ｂ付近
から気流が流出した気流の速度格差を小さくおさえる。
従って気流の速度格差による剪断応力が小さく抑えら
れ、剪断応力による気流の乱れを抑制する。また、吸込
リング先端１０ｂから流出する気流の乱れが小さく抑え
られるため、ケ−シング６内から羽根車１内に吸込リン
グ１０の内面を通って還流する気流Ｌと合流する際に
も、一旦側板４壁面に付着した気流Ｌを剥離させること
なく羽根車１出口に流出させる。しかも、吸込リング１
０表面の気流が突起板１１を乗り越えて流れるとき、突
起板１１は羽根車１の回転方向に傾斜しているため、気
流Ｌには羽根車１の回転方向の気流成分が付加される。
従って、羽根車１に流入する気流に既に回転方向の気流
成分が付加されているため、羽根車１出口の全圧が増加
し、送風性能が向上する。

【００２５】以上のように本実施例の遠心送風機は、吸
込リング１０の流入部表面に吸込リング１０の中心と同
心円状に高さが層流境界層の厚さより小さい微小な複数
の突起板１１を設け、突起板１１を羽根車の回転方向に
対して所定の角度θで傾斜して設置することによって、
吸込リング表面に形成される層流境界層内の気流が突起
板１１を乗り越える際に吸込リング１０表面から微小に
剥離を発生させ、突起板１１以降の吸込リング１０表面
に乱流境界層を形成し、吸込リング先端１０ｂ付近から
流出した気流の速度格差を小さくおさえ、速度格差に起
因する剪断応力による気流乱れの発生を抑えることがで
き、羽根車１の側板４近傍の流れの乱れを低減し、気流
の乱れに起因する乱流騒音の発生を低減することができ
る。しかも羽根車１への流入気流に羽根車１の回転方向
への気流成分を付加するため羽根車１出口の全圧が増加
し、送風性能を向上させることができる。

【００２６】次に、本発明による遠心式送風機の第３の
実施例について図面を参照しながら説明する。

【００２７】図４は、本発明の第３の実施例による遠心
送風機の構造を示すものである。第１及び第２の実施例
と異なるのは、吸込リング１２の流入部に吸込リング１
２の中心と同心円状に複数の連通孔１３を設けた構成を
備えた点にある。

【００２８】以上のように構成された遠心送風機につい
て以下、その動作を説明する。吸込リング１２を介して
羽根車１に流入する気流Ｍは、吸込リング１２表面に層
流境界層を形成し、吸込リング１２の先端１２ｂに向か
って流動する。また、吸込リング１２に設けた連通孔１
３近傍では、吸込リング１２表面とケーシング６内との
圧力差により連通孔１３から気流Ｎが噴出するため、こ
の噴流が吸込リング１２表面の層流境界層を剥離させ、
連通孔１３以降の吸込リング１２表面に乱流境界層を形
成し、吸込リング先端１２ｂ付近から流出した気流の速
度格差を小さくおさえる。従って気流の速度格差による
剪断応力が小さく抑えられ、剪断応力による気流の乱れ
を抑制する。また、吸込リング先端１２ｂから流出する
気流の乱れが小さく抑えられるため、ケ−シング６内か
ら羽根車１内に吸込リング１２の内面を通って還流する
気流Ｏと合流する際にも、一旦側板４壁面に付着した気
流Ｏを剥離させることなく羽根車１出口に流出させる。
しかも、連通孔１３は吸込リング１２表面の層流境界層
内の流れを一旦剥離させる程度の噴流を発生させる程度
の微小な径でよく、連通孔１３から流入する気流の量は
ごくわずかであり送風性能を劣化させることはない。

【００２９】以上のように本実施例の遠心送風機は、吸
込リング１２の流入部に吸込リング１２の中心と同心円
状に複数の連通孔１３を設けることにより、吸込リング
１２表面に形成される層流境界層内の気流が連通孔１３
を通過する際に、連通孔１３から噴出する気流の作用で
吸込リング１２表面から剥離を発生させ、連通孔１３以
降の吸込リング１２表面に乱流境界層を形成し、吸込リ
ング先端１２ｂ付近から流出した気流の速度格差を小さ
くおさえ、速度格差に起因する剪断応力による気流乱れ
の発生を抑えることができ、羽根車１の側板４近傍の流
れの乱れを低減し、気流の乱れに起因する乱流騒音の発
生を低減することができる。しかも、連通孔１３から逆
流する気流の量はごくわずかのため送風性能を劣化させ
る心配はない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、主板と複
数の羽根板と吸込口を有する側板から成る羽根車と、側
板の吸込口に挿入した吸込リングとを有し、吸込リング
の流入部表面に吸込リングの中心と同心円状に高さが層
流境界層の厚さより小さい微小な突起を設けた構成を備
えることにより、吸込リング先端から流出する気流の速
度分布の格差を小さくすることによって気流に作用する
剪断応力を小さく抑え、気流乱れの発生を抑えることが
でき羽根車の側板近傍の流の乱れを低減することがで
き、しかも羽根車への気流の流入効率を損なうことがな
いので、送風性能を損なうことなく乱流騒音を低減する
ことができる。

【００３１】また、吸込リングの流入部表面に吸込リン
グの中心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより小さ
い微小な複数の突起板を設け、前記突起板を羽根車の回
転方向に傾斜して設置した構成を備えることにより、吸
込リング先端付近から流出する気流の速度格差を小さく
おさえ、速度格差に起因する剪断応力による気流乱れの
発生を抑えることができ、羽根車の側板近傍の流れの乱
れを低減し、気流の乱れに起因する乱流騒音の発生を低
減することができる。しかも羽根車への流入気流に羽根
車の回転方向への気流成分を付加するため羽根車出口の
全圧を増加させ、送風性能を向上させることができる。

【００３２】さらに、吸込リングの流入部に吸込リング
の中心と同心円状に複数の連通孔穴を設けることによ
り、吸込リング先端付近から流出する気流の速度格差を
小さくおさえ、速度格差に起因する剪断応力による気流
乱れの発生を抑えることができ、側板近傍の流れの乱れ
を低減し、気流の乱れに起因する乱流騒音の発生を低減
することができる。しかも、連通孔から逆流する気流の
量はごくわずかのため送風性能を劣化させる心配はな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の遠心送風機の断面図

【図２】同実施例の遠心送風機の要部斜視図

【図３】同実施例の遠心送風機の側板近傍の流れを示す
模式図

【図４】本発明の第２の実施例の遠心送風機の要部斜視
図

【図５】同実施例の遠心送風機の側板近傍の流れを示す
模式図

【図６】本発明の第３の実施例の遠心送風機の要部斜視
図

【図７】同実施例の遠心送風機の側板近傍の流れを示す
模式図

【図８】従来の遠心送風機の断面図

【図９】従来の遠心送風機の小風量条件の側板近傍の流
れを示す模式図

【図１０】従来の遠心送風機の大風量条件の側板近傍の
流れを示す模式図

【符号の説明】

１ 羽根車 ２ 羽根板 ３ 主板 ４ 側板 ８ 吸込リング ９ 突起 １０ 吸込リング １１ 突起板 １２ 吸込リング １３ 連通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主板と複数の羽根板と吸込口を有する側
   板から成る羽根車と、側板の吸込口に挿入した吸込リン
   グとを有し、吸込リングの流入部表面に吸込リングの中
   心と同心円状に高さが層流境界層の厚さより小さい微小
   な突起を設けた遠心送風機。
2. 【請求項２】 主板と複数の羽根板と吸込口を有する側
   板から成る羽根車と、側板の吸込口に挿入した吸込リン
   グとを有し、吸込リングの流入部表面に吸込リングの中
   心と同心円状に高さが層流境界層より小さい微小な複数
   の突起板を設け、前記突起板を羽根車の回転方向に傾斜
   して設置した遠心送風機。
3. 【請求項３】 主板と複数の羽根板と吸込口を有する側
   板から成る羽根車と、側板の吸込口に挿入した吸込リン
   グとを有し、吸込リングの流入部に吸込リングの中心と
   同心円状に複数の連通孔を設けた遠心送風機。