JPH0474560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体を外周方向から求心的に吸い込
み、中心部から吐出するようにした送風機に関す
るものである。

第１図および第２図には、従来の求心型送風機
の１例（特公昭55−20078号公報参照）が示され
ている。この求心型送風機においては、羽根車
１′の羽根として作用する動翼２′の前縁２a′の外
周側に、流入空気に予施回を与えるための前置静
翼３′、動翼２′の後縁２b′の内周側に、動圧の静
圧転換を行なわしめるための後置静翼４′がそれ
ぞれ取付けられている。

ここで、一般の求心型送風機の作動について説
明する。第３図には、第１図の求心型送風機にお
いて、前置静翼３′および後置静翼４′がない状態
で動翼２′を作動させた場合の羽根入口（前縁２
a′）および出口（後縁２b′）における速度三角形
が示されている。第３図において、符号Ｕは周速
度（ｍ／ｓ）、Ｃは絶対速度（ｍ／ｓ）、ｗは相対
速度（ｍ／ｓ）をそれぞれ示し、且つ各符号にお
ける添字１は入口、２は出口、ｕは周方向成分、
ｍは径方向成分をそれぞれ示している。

さて、動翼２′の運転によつて生じる理論全圧
上昇P₀（mmAq）は次式で与えられる。

P₀＝γ／ｇ（U₂Cu₂−U₁Cu₁） …(1) ここに γ：流体の比重量（Kg／m²） ｇ：重力の加速度（ｍ／s²） 式(1)において、第３図の場合、前置静翼３′が
ないので流体はほぼ径方向流入となりCu₁≒０で
ある。

故に、 P₀＝γ／ｇ（U₂Cu₂） …(2) 従つて、前記従来の求心型送風機はこれと同一
外径の遠心フアンを同一回転数で運転させた場合
に比べて、U₂＜U₁であり、得られる理論全圧上
昇P₀が小さくなる。又、動翼２′の運転によつて
生じる理論静圧上昇Ps₀は次式で与えられる。

Ps₀＝P₀−γC₂ ²／2g（１−η） …(3) ここに η：デイフユーザ効率 式(3)において、後置静翼４′がなければ、η≒
０である。遠心フアンの場合は、渦室あるいは渦
形室が設置されており、デイフユーザ効率ηの向
上によつて動圧γC₂ ²／2gの静圧回復が良好に行
なわれ、高い静圧が得られるようになつている。

そのため、従来は第１図および第２図図示の如
く、動翼２′の前縁２a′外周側に、回転方向と逆
方向の絶対速度Ｃの周方向成分（−Cu₁）を与え
得るように前置静翼３′を設置して、前記式(1)で
与えられる理論全圧上昇P₀を大きくし、且つ動
翼２′の後縁２b′内周側に後置静翼４′を設置し
て、前記式(3)における動圧γC₂ ²／2gが少しでも
静圧回復に供せられるようにしている。

第１図および第２図に示す求心型送風機におい
て、動翼２′を作動させた場合に動翼前縁２a′お
よび動翼後縁２b′における速度三角形が第４図に
示されている。

従つて、この求心型送風機にて得られる静圧上
昇Psは次式で与えられる。

Ps＝γ／ｇ（U₂Cu₂−U₁Cu₁） −γC₂ ²／2g（１−η）−ΔPs …(4) ここに ΔPs：フアン内部損失 このフアン内部損失ΔPsは、前置静翼内損失、
動翼内損失、後置静翼内損失、出口部の直角曲が
り損失およびその他の損失の和として表わされる
が、従来例の求心型送風機においては、 (a) 前置静翼３′および後置静翼４′を有している
ため、動翼２′との間のポテンシヤル干渉およ
び静翼自体の表面摩擦損失が存在することによ
る損失、 (b) 比較的短い翼弦長ι′の動翼２′で所定の仕事
をしなければならないため、翼面負荷分布が急
激に変化するための形状損失、 (c) 後置静翼４′を設置して、施回速度成分Cu₂
をもつ出口絶対速度C₂を径方向へ向かわしめ
てC₃＝Cm₃としても、後置静翼４′の内径r₃′が
動翼内径r₂′よりも小さくなるので、C₂−C₃が
小さくなり、動圧の静圧回復はほとんど見込め
ない、 (d) 動翼２′および静翼３′，４′の組合せによる
ポテンシヤル干渉に伴う騒音増大、 等に加えて、 (e) 一般に吸入空気の流線は動翼の前縁に対して
直交叉状に流入しようとする性質を有するた
め、軸心方向に延びる羽根前縁へ流入する流線
は羽根車１′の半径方向で軸心に対し直角に流
入することとなり、そのためこの流入空気の流
入半径は前縁２a′全域に亘り等しく、且つ大き
くなるため、大きな遠心ヘツドに抗して導入さ
れることとなり、流入抵抗が大きくなる点、お
よび、全周より流入した吸込空気は、吐出口に
向つてその流線方向を変更するが、軸心部で対
向する流れが合流衝突するため、圧力損失を生
ずる点 が問題となり、このため、前記式(4)において、フ
アン内部損失ΔPsが大きくなり、得られる静圧上
昇Psが小さくなる。

上記せる如く、従来の求心型送風機には、静圧
効率が低く、又騒音が大きいという問題点があつ
た。更に、前置静翼および後置静翼が必要なこと
により、構造が複雑化するという問題点もあつ
た。

本発明は、上記問題点に鑑み、羽根車を構成す
る略単葉双曲面状のハブの外周面形状を内方への
求心加速および外方への斜流加速を生ぜしめ得る
ような新規な曲面で構成するとともに、羽根の前
半部において求心加速を生ぜしめ、後半部で斜流
加速を生ぜしめ得るような形状にすることによつ
て、送風機の静圧効率を向上せしめることを目的
とするものであり、かかる目的達成のため、略単
葉双曲面状のハブおよびこれに植設された複数枚
の羽根を有する羽根車と該羽根車の外周を被包す
る案内ガイドと該ハブ前面と該案内ガイド前面と
に設けた流入案内板とからなる送風機において、
径方向から上記羽根の前縁部へ向かう吸込流路を
軸方向に垂直で互いに平行な上記流入案内板で構
成し、前記ハブの外周面を、斜め内方への求心加
速を生ぜしめる前部曲面と、斜め外方への斜流加
速を生ぜしめる後部曲面とで構成するとともに、
前記各羽根を、前記前部曲面と後部曲面とに跨つ
て連続的に一体形成し且つ該各羽根における前縁
部のチツプ側がハブ側よりも軸方向に見て吐出側
でかつ半径方向外側に存在するよう各羽根の前縁
部を傾斜させて、羽根の前半部において求心加速
を生ぜしめ、後半部で斜流加速を生ぜしめ得る形
状にしたことを特徴とする。

以下、第５図ないし第７図を参照して本発明の
実施例にかかる送風機を説明する。

第５図には、本発明の実施例が示されており、
この送風機は略単葉双曲面状のハブ２およびその
外周面に植設された複数の羽根３，３…を有する
羽根車１と、該羽根車１の外周を被包する案内ガ
イド４と、前記羽根車１の吸込領域において軸方
向に垂直で互いに平行な流入案内板５，５とによ
つて構成されている。

前記ハブ２の外周面形状は、前縁半径r₁に比べ
て、中間部半径r₂が小さく後縁半径r₃が大きくな
るような凹面状とされている。即ち、前縁から中
間部までの前部曲面６ａは漸次径が縮小される一
方、中間部から後縁までの後部曲面６ｂは漸次径
が拡大され、r₃＞r₁＞r₂となる如く形成されてい
る。なお、ハブ２内面の略中央部には、駆動軸を
結合すべき主板部７が設けられており、合成樹脂
による一体成形が可能なようにされている。

又、前記各羽根３は、前記前部曲面６ａと後部
曲面６ｂとに跨つて連続的に一体形成されてお
り、該各羽根３における前縁部３ａのチツプ側３
a₁がハブ側３a₂よりも軸方向に見て吐出側でかつ
半径方向外側に存在するよう各羽根３の前縁部３
ａを傾斜させて、大きい略円錘状の環状面積を形
成せしめている。符号３ｂは羽根後縁部である。

更に、各羽根３のチツプ側端面３ｃは、ハブ２
の外周面と略同形状の凹面状に形成されている。

前記案内ガイド４は、その内半径r₄が羽根後縁
部３ｂのチツプ側半径r₅よりも大きくなるように
形成されており、羽根車１の組立てを容易ならし
めている。

上記構成の羽根車１を駆動させると、流入案内
板５，５間の通路を通つて径方向から吸引された
空気流Ｗは、各羽根３の前半部でスムーズな斜め
内方への求心加速を受け且つ後半部で斜め外方へ
の斜流加速を受けつつ斜め外方へ向つて吐出され
る。即ち、空気流Ｗは、吸込み側から吐出側に向
つて大きな曲率のカーブを描きつつ流れることと
なるのである。この時、各羽根３の前縁３ａが前
記の如く吐出側へ傾斜させた形態を有するため、
吸込空気流はこの前縁３ａのハブ側部分まで回り
込むことができ、しかもこの前縁部における吸込
空気の平均流入半径が小さく、遠心ヘツドによる
流入抵抗値が従来に較べかなり小さく抑えること
ができるためスムーズな吸込空気流れが実現でき
ると同時に、前縁のハブ側程、流入しようとする
空気流の流速が小さいのに対し、対応する前縁３
ａの遠心ヘツドも小さいため、結果、この前縁の
全域に亘つてうまく流入速度が調整され、前縁３
ａ全域においてほぼ等しい流入速度分布が得ら
れ、羽根３内部における流速もほぼ等しくなり、
スムーズな流れ形態が実現でき、しかも、従来の
ものと異なり、軸心部での空気の合流衝突による
圧力損失という問題も発生せず、形状損失等の圧
力損失が可及的に小さく抑えられる。

第６図には、第５図図示の送風機における羽根
入口（前縁３ａ）および出口（後縁３ｂ）の速度
三角形が示されている。この場合の静圧上昇Ps
は静翼がないので次式で与えられる。

Ps＝γ／ｇ（U₂Cu₂）−γC₂ ²／2g−ΔPs …(5) 本実施例においては、羽根前縁部３ａでの平均
流面の半径rm₁と第１図図示の従来例における動
翼外径r₁′とが等しいものと仮定すると、羽根後
縁部３ｂでの平均流面の半径rm₂は、第１図図示
の従来例における動翼内径r₂′よりも大きくなる。
なんとなれば、rm₂＞rm₁であるに対してr₂′＜r₁
である。従つて、出口周速度U₂は、従来例に比
べて大きくなり、出口縁対速度の周方向成分Cu₂
を同じとすると、前記式(2)で与えられる理論全圧
上昇P₀は従来例よりも大となる。

又、本実施例の羽根３は、比較的大きな翼弦長
ιを有し且つ羽根通路内の流速がほぼ等速である
ことから、翼面負荷分布がスムーズであり、更に
空気流Ｗがハブ２の外周面に沿つて斜め内向きの
求心方向から斜め外方への斜流加速方向へと大き
な曲率の流線をなすから、式(5)におけるフアン内
部損失ΔPsが小さくなる。一方、出口動圧γC₂ ²／
2gの回収は従来例の場合もあまり期待できなか
つたので、同等と考えると、本実施例における静
圧上昇Psは、従来例のものに比べて増大するこ
ととなる。

第７図には、本実施例の送風機における性能
（実線図示）を従来例のもの（点線図示）と無次
元の流量係数φおよび静圧圧力係数ψsで比較し
たグラフが示されている。これによれば、本実施
例における静圧圧力係数ψsは、従来例の約２倍
となつている。

続いて本発明の送風機の効果を以下に列記す
る。

(1) 略単葉双曲面状のハブ２の外周面を、斜め内
方への求心加速を生ぜしめる前部曲面６ａと、
斜め外方への斜流加速を生ぜしめる後部曲面６
ｂとで構成するとともに、前記ハブ２の外周面
上に植設される各羽根３を、前記前部曲面６ａ
と後部曲面６ｂとに跨つて連続的に一体形成し
且つ該各羽根３における前縁部３ａのチツプ側
３a₁がハブ側３a₂よりも軸方向に見て吐出側で
かつ半径方向外側に存在するよう各羽根３の前
縁部３ａを傾斜させて、各羽根３の前半部で求
心加速を、各羽根３の後半部で斜流加速を生ぜ
しめ得るようにしたため、翼弦長を大きく且つ
羽根通路内流速を略等速とできることにより、
スムーズな翼面負荷分布が得られることおよび
大きな曲率の流線パターンが得られることか
ら、フアン内部損失を小さくすることができる
こととなり、より高性能、高静圧効率の送風機
が得られる。

(2) 送風機の性能および静圧効率が向上する結
果、同一能力を低い回転数でだせることとな
り、また、従来のような静翼が存在することに
よるポテンシヤル干渉に基づく発生音がないの
で騒音低下を計ることができる。

(3) 各羽根３の前縁部３ａを、該各羽根３におけ
る前縁部３ａのチツプ側３a₁がハブ側３a₂より
も軸方向に見て吐出側でかつ半径方向外側に存
在するように傾斜させたことにより、傾斜させ
た前縁部３ａの直上流部まで流入空気流が回り
込むことができることとなつているため、従来
と同様前縁部３ａと略直交叉状に斜流空気流Ｗ
が羽根３内に流入しながら、軸心に対する空気
流Ｗの平均流入半径を従来に較べ小さくするこ
とができ、周速が小さい状態で羽根３内に流入
され、遠心ヘツドによる流入抵抗が小さい状態
での吸引が可能となつて、流入のスムーズ化を
図ることができる。また、各羽根３前縁３ａに
おいて、ハブ側３a₂よりチツプ側３a₁に亘つ
て、流入しようとする空気流速と遠心ヘツドと
が均衡する結果、前縁３ａ全域に亘り流入空気
の流速がほぼ等しくなり、前記(1)の羽根通路内
流速の略等速化が効果的に実現できる。

(4) ハブ２の外周面上に植設される各羽根３を、
ハブ２の前部曲面６ａと後部曲面６ｂとに跨つ
て連続的に一体形成して、各羽根３の前半部で
求心加速を、各羽根３の後半部で斜流加速を生
ぜしめるようにしているので、例えば、求心加
速を生ぜしめる羽根部分と斜流加速を生ぜしめ
る羽根部分とを別体構成とした場合に比べて、
上流側（即ち、求心加速を生ぜしめる羽根部
分）の後流の乱れを下流側（即ち、斜流加速を
生ぜしめる羽根部分）の前縁が横切ることがな
くなり、空力騒音の低減が図れるとともに、大
きな翼弦長の羽根となつているため、羽根面が
スムーズな圧力上昇が得られることとなる結
果、内部圧力損失が低下し、発生音も低減す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の求心型送風機の縦断面図、第２
図は第１図の−半断面図、第３図は静翼がな
い場合における求心型送風機の羽根入口および出
口における速度三角形、第４図は第１図の求心型
送風機の羽根入口および出口における速度三角
形、第５図は本発明の実施例にかかる送風機の縦
断面図、第６図は第５図の送風機における羽根入
口および出口の速度三角形、第７図は第５図の送
風機における性能（実線図示）を従来例のもの
（点線図示）と無次元の流量係数φおよび静圧圧
力係数ψsで比較したグラフである。 １……羽根車、２……ハブ、３……羽根、３ａ
……羽根前縁部、４……案内ガイド、６ａ……前
部曲面、６ｂ……後部曲面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 略単葉双曲面状のハブ２およびその外周面上
   に植設された複数枚の羽根３，３…を有する羽根
   車１と該羽根車１の外周を被包する案内ガイド４
   と前記ハブ２前面と前記案内ガイド４前面とに設
   けた流入案内板５，５とからなる送風機におい
   て、外方向から上記羽根３の前縁部３ａへ向かう
   吸込流路を軸方向に垂直で互いに平行な上記流入
   案内板５，５で構成し、前記ハブ２の外周面を、
   斜め内方への求心加速を生ぜしめる前部曲面６ａ
   と、斜め外方への斜流加速を生ぜしめる後部曲面
   ６ｂとで構成するとともに、前記各羽根３を、前
   記前部曲面６ａと後部曲面６ｂとに跨つて連続的
   に一体形成し且つ該各羽根３における前縁部３ａ
   のチツプ側３a₁がハブ側３a₂よりも軸方向に見て
   吐出側でかつ半径方向外側に存在するよう各羽根
   ３の前縁部３ａを傾斜させ、各羽根３の前半部で
   求心加速を、各羽根３の後半部で斜流加速を生ぜ
   しめるようにしたことを特徴とする送風機。