WO2016170580A1

WO2016170580A1 - 遠心送風機

Info

Publication number: WO2016170580A1
Application number: PCT/JP2015/062007
Authority: WO
Inventors: 一輝岡本; 慶二郎山口; 柏原　秀明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JP6486459B2; JPWO2016170580A1

Abstract

遠心送風機は、吸込口と吹出口が形成されたスクロールケーシングと、スクロールケーシングの内部に設けられた羽根車（３）と、回転軸を中心に羽根車を回転させる駆動モータと、を備える遠心送風機であって、羽根車（３）は、回転軸を中心に回転する円盤状の主板（５）と、主板（５）の外周に立設された複数の翼（６）と、を有し、翼（６）のうち、回転軸側の端部を内周端とし、回転軸の反対側の端部を外周端とした場合に、複数の翼（６）の外周端を結んだ円の外径Ｄよりも、主板（５）の外径ｄのほうが小さく、翼（６）には、内周端から外周端側に向けて並べて形成された複数の突起（１１）が設けられる。

Description

遠心送風機

　本発明は、羽根車を回転させて空気を吹き出す遠心送風機に関する。

　回転軸を中心に回転する羽根車をスクロールケーシングの内部に収容した遠心送風機が用いられる。羽根車には、複数の翼が形成されており、翼と翼との間である翼間を通って空気が吹き出される。翼間を通る空気の流速が大きくなると、翼面から空気が剥離して、騒音が発生する場合がある。そこで、翼間を通る空気の翼面からの剥離を抑えるために、特許文献１に示すように、翼面に突起が形成される場合がある。

特許第２６６９４４８号公報

　しかしながら、翼面への突起の形成によって、圧力損失の増大、翼の厚さの増大による風路断面積の減少を招き、送風性能が低下してしまうおそれがある。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、翼面に突起を形成して騒音の発生を抑制しつつ、送風性能の向上も図ることのできる送風装置を得ることである。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸込口と吹出口が形成されたスクロールケーシングと、スクロールケーシングの内部に設けられた羽根車と、回転軸を中心に羽根車を回転させる駆動モータと、を備える遠心送風機であって、羽根車は、回転軸を中心に回転する円盤状の主板と、主板の外周に立設された複数の翼と、を有し、翼のうち、回転軸側の端部を内周端とし、回転軸の反対側の端部を外周端とした場合に、複数の翼の外周端を結んだ円の外径Ｄよりも、主板の外径ｄのほうが小さく、翼には、内周端から外周端に向けて並べて形成された複数の突起が設けられることを特徴とする。

　本発明にかかる遠心送風機は、翼面に突起を形成して騒音の発生を抑制しつつ、送風性能の向上も図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる遠心送風機を吸込口側から見た図実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図１に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図２に示すＢ－Ｂ線に沿った矢視断面図実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図２に示すＣ－Ｃ線に沿った矢視断面図実施の形態１における羽根車を主板の表面側から見た図実施の形態１における羽根車を主板の裏面側から見た斜視図実施の形態１における羽根車の部分拡大図であって、図３のＥ部を拡大した図実施の形態１における翼の断面図であって、図７に示すＦ－Ｆ線に沿って見た矢視断面図本発明の実施の形態２にかかる遠心送風機の断面図実施の形態２にかかる遠心送風機の断面図であって、図９に示すＧ－Ｇ線に沿って見た矢視断面図実施の形態２にかかる遠心送風機の部分拡大断面図であって、図９に示すＨ部を拡大した図実施の形態２にかかる遠心送風機の部分拡大断面図であって、図９に示すＩ部を拡大した図実施の形態２にかかる遠心送風機のファン効率と風量との関係を示した図実施の形態２にかかる遠心送風機の比騒音と風量との関係を示した図実施の形態２における翼の変形例を示す図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる遠心送風機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる遠心送風機を吸込口側から見た図である。図２は、実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図１に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図である。図３は、実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図２に示すＢ－Ｂ線に沿った矢視断面図である。図４は、実施の形態１にかかる遠心送風機の断面図であって、図２に示すＣ－Ｃ線に沿った矢視断面図である。

　遠心送風機１は、駆動モータ２、羽根車３、スクロールケーシング４を備える。スクロールケーシング４には、吸込口８と吹出口９とが形成され、内部には吸込口８と吹出口９とを連結させる風路１３が形成される。風路１３には、舌部１０が設けられる。

　図５は、実施の形態１における羽根車３を主板５の表面５ｂ側から見た図である。図６は、実施の形態１における羽根車３を主板５の裏面５ａ側から見た斜視図である。羽根車３は、円盤状の主板５と、主板の表面５ｂの外周に沿って立設された複数の翼６と、を備える。主板５は、駆動モータ２によって回転軸１５を中心に回転される。主板５が回転することで、翼６を含めた羽根車３全体が回転軸１５を中心に回転する。なお、以下の説明において、翼６のうち回転軸１５側の端部を内周端といい、回転軸１５の反対側の端部を外周端という。

　翼６の外周端には、円環状の補強部材７が取り付けられている。スクロールケーシング４のうち主板５の裏面５ａと対向する底面４ａには、主板５の裏面５ａとの隙間が一定となるように凸部１２が設けられている。図５に示すように、羽根車３において、翼６の外周端を結んだ円の外径Ｄよりも、主板５の外径ｄのほうが小さくなっている。なお、以下の説明において、翼６の外周端を結んだ円の外径Ｄを、翼６の外径Ｄともいう。

　図７は、実施の形態１における羽根車３の部分拡大図であって、図３のＥ部を拡大した図である。図８は、実施の形態１における翼６の断面図であって、図７に示すＦ－Ｆ線に沿って見た矢視断面図である。翼６の表面には、内周端から外周端に向けて並べて形成された複数の突起１１が設けられている。図８に示すように、突起１１は、回転軸１５に沿った方向における主板５側の端部６ａから主板５の反対側となる端部６ｂに至らない範囲に形成される。具体的には、主板５の近傍となる範囲に突起１１が形成される。より具体的には、主板５の裏面５ａと表面５ｂとの間となる範囲に突起１１が形成される。

　ここで、遠心送風機１では、図２および図３に示されるように、吸込口８より吸い込んだ空気が、羽根車３を通じて、スクロールケーシング４内に吹き出される。したがって、吸込口８から吸い込まれる空気は、回転軸１５に沿って吸い込まれたあと、進行方向を曲げられて翼６の間からスクロールケーシング４内に吹き出される。

　遠心送風機１が大風量で使用される場合、すなわち開放側で使用される場合、空気の流れに強い慣性力が作用する。吸込口８から吸い込まれる空気は進行方向が曲げられるため、翼６の間では、慣性力によって主板５側のほうが大きくなる偏った速度分布が形成される。

　実施の形態１にかかる遠心送風機１では、主板５の外径ｄが翼６の外径Ｄより小さくなっているため、翼６の間を流れる空気のうち、進行方向が曲がりきらずに主板５に向かう流れが、主板５に衝突せずに主板５の裏面５ａ側へと通過する。このように、主板５の外径ｄと翼６の外径Ｄとを等しくした場合には主板５によって塞がれる部分を、主板５の外径ｄを小さくすることで風路の一部として空気が通過可能にすることができる。これにより、風路断面積の拡大を図り、流動損失の低減および送風性能の向上を期待できる。また、主板５への空気の衝突を抑えることで、騒音の低減を図ることができる。

　また、図７に示すように、翼６の表面に複数の突起１１が設けられることで、翼６の表面での空気の流れが乱されて流れの剥離が発生しにくくなる。流れの剥離は、流速が大きいほど発生しやすくなるが、大風量での使用時に速度分布が大きくなる主板５の近傍に突起１１を形成することで、流れの剥離を効果的に抑制し、遠心送風機１の送風性能の向上および騒音の低減を図ることができる。なお、流速が大きくなりにくい主板５から離れた部分では、流れの剥離が発生しにくくなる。そのため、実施の形態１にかかる遠心送風機１では、翼６のうち主板５から離れた部分、すなわち、剥離の発生しにくい部分には突起１１が形成されていない。そのため、翼６の間で風路面積が確保され、圧力損失の増大も抑えることができる。これにより、遠心送風機１の送風性能の向上をはかることができる。

　また、遠心送風機１の静圧をある程度必要とする中風量で使用される場合、流速の低下によって慣性力が弱まるため、翼６の間で平均的な速度分布となる。そのため、翼６の間から主板５の裏面５ａ側に通過する空気は減少する。翼６の表面に設けられた突起１１は主板５のまわりにあることから、翼６の間の流れを阻害することなく、遠心送風機１の低減および送風性能の向上を図ることができる。

実施の形態２．
　図９は、本発明の実施の形態２にかかる遠心送風機の断面図である。図１０は、実施の形態２にかかる遠心送風機の断面図であって、図９に示すＧ－Ｇ線に沿って見た矢視断面図である。図１１は、実施の形態２にかかる遠心送風機の部分拡大断面図であって、図９に示すＨ部を拡大した図である。図１２は、実施の形態２にかかる遠心送風機の部分拡大断面図であって、図９に示すＩ部を拡大した図である。なお、上記実施の形態１と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

　本実施の形態２にかかる遠心送風機２１では、スクロールケーシング４の底面４ａと主板５との隙間が、回転軸１５を挟んで吹出口９の反対側となる部分での間隔ｈ１よりも、回転軸１５と吹出口９との間となる部分での間隔ｈ２のほうが大きくなっている。すなわち、図９、図１０および図１２に示すように、回転軸１５と吹出口９との間となる部分には凸部１２が形成されていない。

　遠心送風機２１は、吹出口９の手前においてスクロールケーシング４の風路断面積が最も大きくなることから、吹出口９の手前において空気の流速が速くなる。そのため、回転軸１５と吹出口９との間では、流れにさらに強い慣性力が作用することで、主板５側への速度分布の偏りが大きくなる。

　上述したように、スクロールケーシング４の底面４ａと主板５との隙間を、回転軸１５を挟んで吹出口９の反対側となる部分での間隔ｈ１よりも、回転軸１５と吹出口９との間となる部分での間隔ｈ２のほうを大きくすることで、回転軸１５と吹出口９との間となる部分では、翼６の間から主板５の裏面５ａ側に向かって空気が通過しやすくなる。

　その結果、局所的な流速の急上昇を緩和することができる。また、翼６の表面に設けた突起１１によって流れの剥離が抑制される。一方、回転軸１５を挟んで吹出口９の反対側となる部分では、スクロールケーシング４の底面４ａと主板５との隙間に空気が流れ込んで送風機の送風性能が悪化することを抑制するために、スクロールケーシング４の底面４ａと主板５との隙間を狭めておく。

　また、翼６の間から主板５の裏面５ａ側に向かって通過した空気は、スクロールケーシング４の底面４ａ付近を流れるようになり、風路１３の全体を有効に活用することができ、送風性能の向上を図ることができる。

　図１３は、実施の形態２にかかる遠心送風機２１のファン効率と風量との関係を示した図である。図１４は、実施の形態２にかかる遠心送風機２１の比騒音と風量との関係を示した図である。図１３および図１４では、従来例の遠心送風機のファン効率と風量との関係および比騒音と風量との関係も示している。ここで、従来例の遠心送風機は、翼に突起が形成されておらず、主板の外径ｄと翼の外径が等しい遠心送風機である。

　ここで、遠心送風機のファン効率ηは、以下の数式（１）に基づいて算出し、比騒音Ｋは以下の数式（２）に基づいて算出している。

　ここで、Ｐ：全圧［Ｐａ］、Ｑ：風量［ｍ^３／ｍｉｎ］、Ｌ：軸出力［Ｗ］、ＳＰＬ：騒音レベル［ｄＢ］、ｇ：重力加速度である。

　図１３および図１４に示すように、実施の形態２にかかる遠心送風機２１は、従来例の遠心送風機に対して、送風性能の低下を抑えつつ、最大でファン効率＋２ｐｔ、－１．０ｄＢの特性向上効果を得られた。

　なお、実施形態１，２では、片吸込式の遠心送風機を例示したが、これに限定されず、両吸込式の遠心送風機にも適用することができる。また、換気・空調用途の送風機に限られず、その他の用途の機器にも適用することができる。

　図１５は、実施の形態２における翼６の変形例を示す図である。図１５に示すように、突起１１の大きさおよび形状を突起１１ごとに異ならせてもよい。また、実施の形態１における翼６でも突起１１の大きさおよび形状を異ならせてもよい。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１，２１　遠心送風機、２　駆動モータ、３　羽根車、４　スクロールケーシング、４ａ　底面、５　主板、５ａ　裏面、５ｂ　表面、６　翼、６ａ，６ｂ　端部、８　吸込口、９　吹出口、１０　舌部、１１　突起、１２　凸部、１３　風路、１５　回転軸。

Claims

　吸込口と吹出口が形成されたスクロールケーシングと、
　前記スクロールケーシングの内部に設けられた羽根車と、
　回転軸を中心に前記羽根車を回転させる駆動モータと、を備える遠心送風機であって、
　前記羽根車は、前記回転軸を中心に回転する円盤状の主板と、前記主板の外周に立設された複数の翼と、を有し、
　前記翼のうち、前記回転軸側の端部を内周端とし、前記回転軸の反対側の端部を外周端とした場合に、複数の前記翼の前記外周端を結んだ円の外径Ｄよりも、前記主板の外径ｄのほうが小さく、
　前記翼には、前記内周端から前記外周端に向けて並べて形成された複数の突起が設けられることを特徴とする遠心送風機。
　前記突起は、前記翼のうち前記回転軸に沿った方向における前記主板側の端部から前記主板の反対側となる端部に至らない範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
　前記主板と前記スクロールケーシングとの隙間が、前記回転軸を挟んで前記吹出口の反対側となる部分よりも前記回転軸と前記吹出口との間となる部分のほうが大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心送風機。