JP2004360579A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を低下させることなく、従来の遠心送風機に比べて種類を減らすことができる遠心送風機を提供する。
【解決手段】渦巻き状のケーシング１内に羽根車２を内蔵する遠心送風機ＢＢであって、ケーシング１に、その吐出口１ｃの軸方向中心線３が羽根車２の軸線を通るように設けられた吐出通路１ｂと、該吐出通路１ｂの吐出口１ｃ近傍に、その流路が流体を吐出方向に沿って漸次拡大されるように外方に湾曲して形成された、その内側を流れる流体を効率よく減速させるための減速部４とを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備または換気設備などに使用される渦巻き状のケーシングを備える遠心送風機に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
図５は、従来の渦巻き状のケーシングを備える遠心送風機の構成を示す図である。遠心送風機Ｂは、ケーシング１０と、このケーシング１０の渦巻室に内蔵された羽根車１１とを備える。ケーシング１０の吐出口１０ａの軸方向中心線１２と、羽根車１１の軸線を通り吐出口１０ａの軸方向と同じ方向の中心線（以下、第１中心線という）ＣＬ１と、は所定の距離を隔てて平行になっている。
【０００３】
この遠心送風機Ｂのケーシング１０の吐出口１０ａにおいて、その外周側を流れる流体の流れが内周側を流れる流体の流れに比べて速くなっている。そのため、吐出口１０ａに接続される配管の曲がり方向が羽根車１１の回転方向と同じ方向である場合には、流体が配管の曲がりに沿って流れるので大きな圧力損失は生じないが、配管の曲がり方向が羽根車１１の回転方向と反対方向である場合には、流れの速い部分の流体が影響して配管の曲がりの部分において大きな圧力損失を生じる。これにより、所定の風量を得ることができないという問題がある。
【０００４】
これに対して、従来は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、流体を同じ方向（図中、上方）に吐き出す場合でも、ケーシング１０の吐出口１０ａに接続される配管の曲がり方向に対応して、回転方向（右回りまたは左回り）を異ならせた羽根車１１、および、これに対応したケーシング１０をそれぞれ２種類用意している。
【０００５】
このケーシング１０は、遠心送風機Ｂの基台１４上に羽根車１１を駆動するモータ１５とともに設置されている。羽根車１１の回転方向を同一として、流体の吐出方向１３のみを変える場合、図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）にそれぞれ示すように、同一のケーシング１０を、吐出口１０ａの軸方向中心線１２がそれぞれの流体の吐出方向１３（図中の上方、左方、および右方）にほぼ一致するように基台１４上に設置している。しかし、ケーシング１０の基台１４に取り付ける部分の形状がそれぞれ異なるので、基台１４を流体の吐出方向１３に対応して３種類用意する必要がある。
【０００６】
同様に、羽根車１１の回転方向が上記と異なる場合、図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、同一のケーシング１０が、吐出口１０ａの軸方向中心線１２がそれぞれの流体の吐出方向１３（図中の上方、左方、および右方）にほぼ一致するように基台１４上に設置される。この場合も、上記と同様、３種類の基台１４をそれぞれ用意する必要がある。
【０００７】
以上により、従来は、同一性能を有する遠心送風機Ｂを少なくとも６種類用意する必要がある。そのため、遠心送風機Ｂの生産性が悪くなり、在庫管理も煩雑になるという問題がある。
【０００８】
そこで、これに対処するために、例えば、図７（ａ）に示すように、２点鎖線で示す従来の遠心送風機Ｂのケーシング１０を、その吐出口１０ａの軸方向中心線１２が上記羽根車１１の第１中心線ＣＬ１に近づくように基台１４上に配置している。さらに、このケーシング１０の吐出口１０ａの軸方向中心線１２が羽根車１１の第１中心線ＣＬ１と一致するように、このケーシング１０の吐出口１０ａにエルボ継手１６が取り付けられる。これにより、エルボ継手１６の端部に新たに形成される吐出口１６ａの軸方向中心線１２ａが羽根車１１の第１中心線ＣＬ１と一致する。
【０００９】
これにより、上述した流れの速い流体は上記新たな吐出口１６ａの中央部近傍に近づくことになり、この吐出口１６ａに接続される配管を、羽根車１１の回転方向と同じ方向に曲げても、反対方向に曲げても、この曲がり部分において流体の剥離などが生じにくくなる。その結果、大きな圧力損失が生じることを防止することが可能になる。
【００１０】
しかしながら、この場合、エルボ継手１６がケーシング１０の吐出口１０ａに新たに取り付けられるので、従来に比べてケーシング１０が大きくなるとともに圧力損失が大きくなるという問題がある。
【００１１】
これに対して、特許文献１に開示される遠心送風機Ｂ２では、ケーシング１０は、図７（ｂ）に示すように、その吐出口１０ａの軸方向中心線１２が羽根車１１の第１中心線ＣＬ１に近づき同じ方向に向くように、ケーシング１０の吐出口１０ａ近傍の一部１７を削り取ったような形状に形成されている。これにより、上記のように、ケーシング１０の吐出口１０ａにエルボ継手１６を設けることなく、新たに形成される吐出口１０ｂの軸方向中心線１２ａは、羽根車１１の第１中心線ＣＬ１に近づき同じ方向を向く。
【００１２】
これにより、上述のように、遠心送風機Ｂ２は大きくならない。しかし、遠心送風機Ｂ２のディフューザ部１８が短くなるため、この部分１８における流速を十分に落とすことができず、この部分１８の圧力損失が増え、遠心送風機Ｂ２の性能が低下するという問題がある。
【００１３】
具体的には、図８に示すように、従来の遠心送風機の風量−静圧の曲線Ｌ１に対して、図７（ｂ）に示した遠心送風機の風量−静圧の曲線Ｌ２は、同じ風量に対して静圧が小さくなる方向にシフトする。その結果、所定の静圧において、所定の風量を得ることができないという問題がある。
【００１４】
これに対しては、上記ディフューザ部１８を長くすることにより、圧力損失の増加を抑えることができるが、上記と同じように遠心送風機が大きくなるという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、性能を低下させることなく、従来の遠心送風機に比べて種類を減らすことができる遠心送風機を提供することを目的とする。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−２９４３９３号公報 （第１図）
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、渦巻き状のケーシング内に羽根車を内蔵する遠心送風機であって、ケーシングに、その吐出口の軸方向中心線が上記羽根車の軸線を通るように設けられた吐出通路と、該吐出通路の吐出口近傍に、その流路が流体を吐出方向に沿って漸次拡大されるように外方に湾曲して形成された、その内側を流れる流体を効率よく減速させるための減速部とを備える。
【００１８】
この構成によれば、遠心送風機の吐出通路の吐出口において、流れの速い流体が中央部付近に近づけることができるととともに、その中を流れる流体を効率よく減速させることができる。従って、吐出通路に接続される配管を、羽根車の回転方向と同じ方向に曲げても、反対方向に曲げても、この曲がり部分において流体の剥離などが生じにくくなり、大きな圧力損失は生じない。これにより、遠心送風機の性能を低下させることなく、遠心送風機の羽根車の回転方向を、従来の２種類から１種類にすることができる。
【００１９】
また、上記減速部は、吐出通路の吐出口近傍の、羽根車の軸方向と同じ方向の両側にそれぞれ形成されてもよい。
【００２０】
一般的に、遠心送風機の吐出通路の吐出口近傍の、羽根車の径方向の両側の内面は、ケーシングの渦巻き形状に沿って形成されているので、この部分において大きな圧力損失は生じない。これに対して、遠心送風機の吐出通路の吐出口近傍の、羽根車の軸方向の両側の内面は、遠心送風機の吐出通路の吐出口の、羽根車の軸方向と同じ方向の幅寸法が、ケーシングの、羽根車の軸方向と同じ方向の幅寸法に比べて大きいので、両内面の離隔距離が吐出口に向かって漸次拡大されるように形成される。そのため、この吐出通路内を流れる流体が吐出通路の内面から剥離などし、大きな圧力損失が生じる場合がある。そこで、本発明では、これを防止するために、この部分に減速部を設けている。これにより、圧力損失の増加を防ぐことができるので、遠心送風機の性能の低下を防止することが可能となる。
【００２１】
また、上記減速部は、湾曲する部分の曲率半径が吐出通路の吐出口の内径の５〜２０％になるように形成されることが望ましい。
【００２２】
この構成によれば、遠心送風機の吐出通路内を流れる流体が減速部において効率よく減速される。これにより、圧力損失の増加を防ぐことができるので、遠心送風機の性能の低下を防止することが可能となる。なお、減速部の湾曲する部分の曲率半径が吐出通路の吐出口の内径の５％未満の場合には、減速部が短すぎて流体を効率よく減速することができない。また、減速部の湾曲する部分の曲率半径が吐出通路の吐出口の内径の２０％を超える場合には、ケーシングが大きくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態に係る遠心送風機の基本構成例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線部分断面図である。図２は、図１（ｂ）のＸ１−Ｘ１〜Ｘ４−Ｘ４線部分断面図である。図３は、遠心送風機の風量（横軸）と静圧（縦軸）との関係を示すグラフである。図４は、本発明の一実施形態に係る遠心送風機の完成品の種類を示す図である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、遠心送風機ＢＢは、渦巻き状のケーシング１と、このケーシング１の渦巻室１ａ内に設置された羽根車２とを備える。ケーシング１には、渦巻室１ａの出口から流路が拡大するように形成された吐出通路１ｂを備える。図１（ｂ）に示すように、渦巻室１ａの流路断面はほぼ矩形状であり、その流路断面が渦巻室１ａから流通通路１ｂを通して徐々に円形状に変化し、吐出通路１ｂの吐出口１ｃでは円形状になる。
【００２６】
また、この吐出口１ｃの軸方向中心線３は、羽根車２の軸線を通り吐出口１ｃの軸方向と同じ方向の中心線（以下、第１中心線という）ＣＬ１に略一致するようになっている。すなわち、上記軸方向中心線３は羽根車２の軸線を通る。
【００２７】
これにより、流れの速い流体を、遠心送風機ＢＢの吐出口１ｃの中央部付近に近づけることができる。その結果、吐出口１ｃに接続される配管（図示せず）を、羽根車２の回転方向と同じ方向に曲げても、反対方向に曲げても、この曲がり部分において流体の剥離などが生じにくくなり、大きな圧力損失が生じることを防止することができる。以上により、羽根車２の回転方向を、従来の２種類から１種類に統一することができる。
【００２８】
さらに詳細に説明すると、この吐出通路１ｂは、図１（ｃ）に示すように、内側を流れる流体を効率よく減速させるための減速部４と、吐出通路１ｂの軸方向にケーシング１の幅方向（羽根車２の軸方向と同じ方向である。図１（ｂ）の符号Ｗ参照。）の広がり角度δ１で拡大して形成された傾斜部位５と、この傾斜部位５と減速部４とを連絡するための径方向内方に曲率半径２Ｒで湾曲して形成された連絡部位６とを備える。なお、傾斜部位５の広がり角度δ１は、傾斜部位５内において流体が剥離など起こさないように予め設定される。
【００２９】
この減速部４は、図１（ｂ）に示すように、この遠心送風機ＢＢの吐出通路１ｂの吐出口１ｃ近傍の、ケーシング１の幅方向の両側（図１（ｂ）中の斜線部）に形成されている。この減速部４は、図１（ｃ）に示すように、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面視で、吐出口１ｃの軸方向中心線３に対して左右対称に所定の曲率半径Ｒで径方向外方に湾曲して形成されている。
【００３０】
また、湾曲した減速部４の曲率半径は、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、図１（ｂ）のＸ１−Ｘ１、Ｘ２−Ｘ２、Ａ−Ａ、Ｘ３−Ｘ３、Ｘ４−Ｘ４線断面視で、それぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ、Ｒ３、Ｒ４である。これらは、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ、および、Ｒ４＞Ｒ３＞Ｒの関係を有する。すなわち、断面視の位置が吐出口１ｃの中心から左右方（ケーシング１の幅方向に垂直な方向）に遠ざかるに従って、その位置に対応する減速部４の曲率半径が徐々に大きくなる。そして、この減速部４の左右端は、吐出通路１ｂの吐出口１ｃ付近の減速部４を除く部位７にそれぞれ連続するようになっている。
【００３１】
ここで、この減速部４の曲率半径Ｒは、０．０５Ｄ〜０．２Ｄ（Ｄは、吐出通路１ｂの吐出口１ｃの内径である）に設定されることが望ましい。これは、減速部４の曲率半径Ｒが吐出通路１ｂの吐出口１ｃの内径Ｄの５％未満の場合には、減速部４が短すぎて流体を効率よく減速することができないためである。また、減速部４の曲率半径Ｒが吐出口１ｃの内径Ｄの２０％を超える場合には、ケーシング１が大きくなるからである。また、この減速部４の曲率半径Ｒに対応して、減速部４の軸方向の高さＨ２を０．０５Ｄ〜０．２Ｄに設定することが望ましい。
【００３２】
なお、減速部４の湾曲曲線は、実際には、遠心送風機の風量、送風する流体の種類などに応じて予め実験などにより設定される。
【００３３】
上記減速部４では、この中を流れる流体が効率よく減速されるので、流体を減速させるのに必要な吐出通路１ｂの軸方向の距離を、従来に比べて小さく設定することが可能になる。逆に言えば、吐出口１ｃ付近に減速部４を設けない場合は、上記距離を長くする必要がある。
【００３４】
より具体的には、羽根車２の軸線を通り吐出口１ｃに略平行な中心線（以下、第２中心線という）ＣＬ２から吐出口１ｃまでの高さＨを、例えば、吐出口１ｃの内径Ｄの１．５倍以下に設定することができる。
【００３５】
以上により、本実施形態に係る遠心送風機ＢＢのケーシング１は従来のものに比べてコンパクトにすることができる。
【００３６】
また、吐出口１ｃの内径Ｄを、ケーシング１の吸込口８の内径Ｄ１と同じにしてもよい。これにより、これらに接続される配管の種類を統一することもできる。
【００３７】
また、ここでは、ケーシング１の吐出通路１ｂの吐出口１ｃの軸方向中心線３を、羽根車２の第１中心線ＣＬ１に一致させているが、この吐出口１ｃに接続される配管の配置に応じて、羽根車２の第２中心線ＣＬ２に略一致するように設定しても構わない。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳述する。
〔実施例〕
図１に示すように、遠心送風機ＢＢは、渦巻き状のケーシング１と、このケーシング１の渦巻室１ａ内に設置された羽根車２とを備える。ケーシング１の吐出通路１ｂの吐出口１ｃの軸方向中心線３が羽根車２の垂直方向中心線ＣＬ１に略一致するようになっている。この吐出口１ｃ近傍に減速部４を備える。
【００３９】
そして、この遠心送風機ＢＢでは、ケーシング１の吐出口１ａの内径Ｄに対して、羽根車２の第２中心線ＣＬ２から吐出口１ｃの高さＨ＝０．９５Ｄ、減速部４の曲率半径Ｒ＝０．０７Ｄ、減速部４の高さＨ２＝０．０７Ｄ、吐出通路１ｂの広がり角度δ１＝２８°に設定されている。
〔比較例１〕
比較例１は、図５に示すように、実施例に対して、ケーシング１０の吐出口１０ａの軸方向中心線１２と、羽根車１１の軸線を通り吐出口１０ａの軸方向と同じ方向の中心線（以下、垂直方向中心線という）ＣＬ１とが所定の距離を隔てて平行になっていること、上記減速部を備えないこと、および、ケーシング１０の吐出口１０ａの内径Ｄ２（ほぼ０．８５Ｄ）に対して、羽根車１１の第２中心線ＣＬ２から吐出口１０ａまでの高さＨ３＝０．９２Ｄ２に設定されていることが相違する。その他は実施例と同等である。
〔比較例２〕
比較例２は、図７（ｂ）に示すように、実施例に対して、上記減速部を備えないことが相違する。そのため、図１（ｃ）の２点鎖線で示すように、上述した吐出通路１ｂの広がり角度δ１が２８°から３０°に広がっている。その他は、実施例と同等である。
〔特性の評価〕
上記実施例、比較例１および比較例２の遠心送風機を用いて、遠心送風機の性能測定し、その評価を行った。その結果を図３に示す。図中、符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ比較例１、比較例２、および実施例に対応する性能曲線である。
【００４０】
図３に示すように、比較例１（性能曲線Ｌ１）と実施例（性能曲線Ｌ３）とを比べると、比較例１に対して実施例の性能が大きく低下していないことがわかる。これにより、実施例は比較例１と同等の性能であるといえる。しかも、本実施例の遠心送風機は、上述したように、比較例１の遠心送風機のように、吐出口１０ａに接続する配管の配置に対応して多くの種類を用意する必要がない。具体的には、図４に示すように、本実施例の遠心送風機の完成品の種類を、従来の６種類から３種類まで削減することができる。
【００４１】
一方、比較例２は、実施例と同じように、遠心送風機の種類を減らすことはできるが、図３に示すように、遠心送風機の性能が低下している。特に、遠心送風機の高風量域において、実施例（性能曲線Ｌ３）に対して比較例２（性能曲線Ｌ２）の静圧が大きく低下し、大きな圧力損失が生じている。これは、上述した吐出通路１ｂに減速部４が設けられていないので、その中を流れる流体が十分に減速されないこと、および、吐出通路１ｂの広がり角度δ１が２８°から３０°に広がったことにより、吐出通路１ｂの内面で流体の剥離などが起こりやすくなったことによるものと考えられる。これにより、遠心送風機ＢＢの吐出通路１ｂに減速部４を設けることが、圧力損失を低減させることに効果的であることがわかる。
【００４２】
また、上述した実施形態は一例であり、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、遠心送風機の性能を低下させることなく、従来の遠心送風機に比べて種類を減らすことができる。その結果、遠心送風機の生産性が良くなり、在庫管理も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心送風機の基本構成例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線部分断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＸ１−Ｘ１〜Ｘ４−Ｘ４線部分断面図である。
【図３】遠心送風機の風量と静圧との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る遠心送風機の完成品の種類を示す図である。
【図５】従来の渦巻き状のケーシングを備える遠心送風機の構成を示す図である。
【図６】従来の遠心送風機の完成品の種類を示す図である。
【図７】従来の遠心送風機の性能を示す図である。
【図８】従来の遠心送風機の性能を示す図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
１ｂ 吐出通路
２ 羽根車
３ 吐出通路の吐出口の軸方向中心線
４ 減速部
ＢＢ 遠心送風機
ＣＬ１ 羽根車の第１中心線
ＣＬ２ 羽根車の第２中心線

Claims (3)

1. 渦巻き状のケーシング内に羽根車を内蔵する遠心送風機であって、
   上記ケーシングに、その吐出口の軸方向中心線が上記羽根車の軸線を通るように設けられた吐出通路と、
   該吐出通路の吐出口近傍に、その流路が流体を吐出方向に沿って漸次拡大されるように外方に湾曲して形成された、その内側を流れる流体を効率よく減速させるための減速部とを備えてなる、遠心送風機。
2. 上記減速部が、上記吐出通路の吐出口近傍の、羽根車の軸方向と同じ方向の両側にそれぞれ形成されてなる、請求項１に記載の遠心送風機。
3. 上記減速部は、湾曲する部分の曲率半径が上記吐出通路の吐出口の内径の５〜２０％になるように形成されてなる、請求項１または２に記載の遠心送風機。

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