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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-25
(45)【発行日】2023-02-02
(54)【発明の名称】遠心送風機のブレード構造
(51)【国際特許分類】
F04D 29/30 20060101AFI20230126BHJP
F04D 29/66 20060101ALI20230126BHJP
【ＦＩ】
F04D29/30 C
F04D29/30 F
F04D29/66 M
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019038382
(22)【出願日】2019-03-04
(65)【公開番号】P2020143580
(43)【公開日】2020-09-10
【審査請求日】2021-11-08
(73)【特許権者】
【識別番号】390003333
【氏名又は名称】新晃工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110319
【弁理士】
【氏名又は名称】根本 恵司
(72)【発明者】
【氏名】上田 和成
(72)【発明者】
【氏名】日置 達也
【審査官】大瀬 円
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－２０６８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９３７４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５０２２０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／３０
Ｆ０４Ｄ ２９／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バックプレート及びシュラウドとを含む遠心送風機の構造であって、
バックプレートと所定間隔で配置されるシュラウドとの間に複数のブレードを立設し、
バックプレート側及びシュラウド側のブレード回転方向の前縁部近傍を捻り形状とし、該捻り形状は前記ブレードのバックプレート及びシュラウドの近傍で外周方向に湾曲し、それに続く前記ブレードの後続部は同一円柱平面で、且つ前記前縁部の縁の形状は中央部が凹んだ湾曲形状であることを特徴とする遠心送風機の構造。
【請求項2】
ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向の中央部を前縁部から後続部まで同一円柱平面としたことを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機の構造。
【請求項3】
前記ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心送風機の構造。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和機等に使用する遠心送風機のブレード構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の、シロッコファンやプラグファン等の遠心送風機は、空気吸い込み側のシュラウドとモータ側バックプレートの間に複数のブレードを立設したランナの吸入部にインレットコーンを組み合わせた構成であり、モータの回転によりランナを回転させて送風する。
これら遠心送風機は特許文献１に示されるように空調機器の送風等に多用されているが、従来の一般的なプラグファンを図１～４に示して説明する。
図１において、シュラウドａ,ブレードｂ,バックプレートｃから成るランナｄの吸入部ｅに、図２に示すように、インレットコーンｇを組合わせた構成である。ランナｄのバックプレートｃにはモータシャフトｈをハブ等(締結継手)ｊで締結し、モータｉの回転によりランナｄを回転させる。
これら遠心送風機は特許文献１に示されるように空調機器の送風等に多用されているが、従来の一般的なプラグファンを図１～４に示して説明する。
図１において、シュラウドａ,ブレードｂ,バックプレートｃから成るランナｄの吸入部ｅに、図２に示すように、インレットコーンｇを組合わせた構成である。ランナｄのバックプレートｃにはモータシャフトｈをハブ等(締結継手)ｊで締結し、モータｉの回転によりランナｄを回転させる。
【0003】
ここで、前記ブレードｂの形状は図３～４に示す形状で、全体としては図１、図３に示すような円柱の一部を切り取った形状で、シュラウドａとバックプレートｃの間に吸入部ｅ(図１参照)から外周の吐出部ｆに向かって斜めに配置されている。図３で下側はバックプレートｃに沿った直線ｂ１で、上側はシュラウドａの内側面に沿った形状で、図３の右側の吸入部ｅの近傍は盛り上がった形状ｂ２となっており、それに続き水平縁ｂ３を有し、風を切る前面縁は直線ｂ４であり、後面縁も上下方向に直線ｂ５である。
図３のブレードｂの破断線Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’の断面図が図４である。
このように、図４でブレードｂの各破断線Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’での断面は同一形状であって、ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向で同一のブレード断面形状が連続するブレード形状であり、製作は容易であるが、ブレード前縁部およびブレード間の流路内にて気流の乱れが生じファンの送風効率が低下し、風切音による騒音も発生していた。
図３のブレードｂの破断線Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’の断面図が図４である。
このように、図４でブレードｂの各破断線Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’、Ｃ－Ｃ’での断面は同一形状であって、ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向で同一のブレード断面形状が連続するブレード形状であり、製作は容易であるが、ブレード前縁部およびブレード間の流路内にて気流の乱れが生じファンの送風効率が低下し、風切音による騒音も発生していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－９６３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、ブレードの上下の幅方向の形状変化でも送風効率の改善が見込めるであろうことに着目し、ブレードの上下の幅方向の形状を変化させることによって、送風効率や騒音低減効果が得られる遠心送風機のブレード構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、バックプレートと所定間隔で配置されるシュラウドとの間に複数のブレードを立設した遠心送風機の構造であって、バックプレート側及びシュラウド側のブレード回転方向の前縁部近傍を捻り形状とし、該捻り形状は前記ブレードのバックプレート及びシュラウドの近傍で外周方向に湾曲し、それに続く前記ブレードの後続部は同一円柱平面で、且つ前記前縁部の縁の形状は中央部が凹んだ湾曲形状である遠心送風機の構造である。
請求項２の発明は、ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向の中央部を前縁部から後続部まで同一円柱平面とした遠心送風機の構造である。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の遠心送風機の構造において、前記ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びている遠心送風機の構造である。
請求項２の発明は、ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向の中央部を前縁部から後続部まで同一円柱平面とした遠心送風機の構造である。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の遠心送風機の構造において、前記ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びている遠心送風機の構造である。
【発明の効果】
【0007】
請求項１の遠心送風機の構造によれば、ブレード前縁部の捻り形状により、ブレード幅方向の中央部からバックプレートおよびシュラウドにかけてブレード入口角が連続的に小さくなることで、ブレード前縁部における気流の流入状態が改善し、ブレードと気流の衝突により生じる乱れだけでなく流路全体での乱れが抑制され、高効率化・低騒音化を実現できた。
また、請求項２の遠心送風機の構造によれば、請求項１の効果に加えて、ブレードの回転軸に平行方向であるブレード幅方向の中央部をブレードの該幅方向に円柱状に平行に伸ばすことで、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながら、ブレード幅が可変でき、これにより効率を維持しながら同一ランナ径で風量の異なるファンを極めて容易に製作することが可能となる。すなわち、円柱状の捻れのない上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）の長さを変えることで簡単に全体のブレード幅を変えることができる。
さらに、請求項３の遠心送風機の構造によれば、請求項１又は２の効果に加えて、ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びていることで、ブレード前縁のバックプレート近傍部における気流の流入状態がさらに改善し、さらなる高効率化・低雑音化が可能となる。
また、請求項２の遠心送風機の構造によれば、請求項１の効果に加えて、ブレードの回転軸に平行方向であるブレード幅方向の中央部をブレードの該幅方向に円柱状に平行に伸ばすことで、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながら、ブレード幅が可変でき、これにより効率を維持しながら同一ランナ径で風量の異なるファンを極めて容易に製作することが可能となる。すなわち、円柱状の捻れのない上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）の長さを変えることで簡単に全体のブレード幅を変えることができる。
さらに、請求項３の遠心送風機の構造によれば、請求項１又は２の効果に加えて、ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びていることで、ブレード前縁のバックプレート近傍部における気流の流入状態がさらに改善し、さらなる高効率化・低雑音化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】従来の遠心送風機のランナ構造の説明斜視図、
【図2】従来(本発明)の遠心送風機を空調機器に組み込んだ状態の側面図、
【図5】本発明の実施例１の遠心送風機のランナ構造の説明斜視図、
【図6】実施例１のブレード単体で、ブレードの断面線の箇所を示す側面図
【図8】ブレードの入口角αの説明図、
【図9】本発明の実施例２の遠心送風機のランナ構造の説明斜視図、
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
［実施例１］
本発明の遠心送風機のブレード構造の好適な実施例１について説明するが、図５の遠心送風機のランナ４は、従来と同様に図２に示すような構成で、空調機器内の送風室に配置される。
まず、図５の実施例１のインレットコーン７が組合わされた、ランナ４に組み込まれたブレード３から説明する。
ランナ４は、バックプレート１とシュラウド２との間にブレード３が等間隔で、吸入部５から外周の吐出部６に向かって斜めに配置されている。
ブレード３のブレード下側３１はバックプレート１に沿った形状で、ブレード上側３３はシュラウド２の内側面に沿った形状で、ブレード上側３３の空気を切る吸入部５の近傍には盛り上がった凸形状部３３２を有している。
本発明の遠心送風機のブレード構造の好適な実施例１について説明するが、図５の遠心送風機のランナ４は、従来と同様に図２に示すような構成で、空調機器内の送風室に配置される。
まず、図５の実施例１のインレットコーン７が組合わされた、ランナ４に組み込まれたブレード３から説明する。
ランナ４は、バックプレート１とシュラウド２との間にブレード３が等間隔で、吸入部５から外周の吐出部６に向かって斜めに配置されている。
ブレード３のブレード下側３１はバックプレート１に沿った形状で、ブレード上側３３はシュラウド２の内側面に沿った形状で、ブレード上側３３の空気を切る吸入部５の近傍には盛り上がった凸形状部３３２を有している。
【0011】
また、空気を切り裂くブレード前縁部３２は多少内側に凹んだ曲線を有する湾曲部３２１(Ｘ２)を有しており、ブレード３のブレード前縁部３２とバックプレート１のバックプレート吸入部５の近傍には裾野状部３１３(Ｘ１）が設けられ、前方に延びている。この裾野状部３１（Ｘ１）により、ブレードと気流により生じる乱れだけでなく流路全体での乱れが抑制され、高効率化・低騒音化を実現できる。同様に、前記湾曲部３２１(Ｘ２)も空気の乱れが抑制される形状である。なお、本実施例でのブレード後縁部３４は上下方向の直線であるが他の形状でもよい。
【0012】
また、図７に示すように、バックプレート１側のブレード回転方向の前縁部近傍３１２を捻り形状Ｙ１(実線)とし、捻り方向はバックプレート１の近傍で外周外側に湾曲、すなわち、Ａ－Ａ’断面形状では、中央のＣ－Ｃ’(破線)断面形状より湾曲がゆるやかで外周外側に捻れている。同様にブレード３は、シュラウド２側でブレード回転方向の前縁部近傍３３１も捻り形状Ｙ２(実線)とし、捻り方向はシュラウド２の近傍で外周外側に湾曲している。これを実施例１の数値で示すと、例えば、ブレード３の上下の高さは１４０ｍｍであり、図７で基準となるＣ－Ｃ’断面形状での前縁部での曲率半径をＲ３を３１３．２ｍｍとすると、Ａ－Ａ’断面形状での前縁部での曲率半径をＲ１は３３３．２ｍｍであり距離ａ１は、４．９ｍｍ前後である。また、Ｅ－Ｅ’断面形状での前縁部での曲率半径をＲ２は３１８．３ｍｍであり、距離ａ２は、１．７ｍｍ前後である。
【0013】
前縁部近傍３１２，３３１の捻り形状Ｙ１、Ｙ２により、ブレード３の上下幅中央部（Ｃ－Ｃ'）からバックプレート１およびシュラウド２にかけてブレード入口角αが連続的に小さくなる。この入口角αを図８で説明すると、中央部の鎖線で示すブレード３(図８)の接線とブレード内接円Ｒとがなす角度である入口角はα１であるが、前縁部近傍を捻り形状Ｙ１、Ｙ２にすることにより入口角α２はブレード前縁部（３２）全体が空気の流入角度に近づくことから、ブレード３の前縁部近傍３１２、３３１における気流の流入状態が改善し、ブレードと気流の衝突により生じる乱れだけでなく流路全体での乱れが抑制され、高効率化・低騒音化を実現できる。
【0014】
［実施例２］
本発明は、遠心送風機のランナ４内のブレード３の上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）を調節することで、前縁部近傍の捻り形状Ｙ１、Ｙ２はそのままにして、高効率化・低騒音化を維持しながら、全体のブレード幅Ｚを簡単に変更することができる。したがって、仕様風量に応じたプラグファンの設計・製造ができる。
本発明は、遠心送風機のランナ４内のブレード３の上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）を調節することで、前縁部近傍の捻り形状Ｙ１、Ｙ２はそのままにして、高効率化・低騒音化を維持しながら、全体のブレード幅Ｚを簡単に変更することができる。したがって、仕様風量に応じたプラグファンの設計・製造ができる。
【0015】
ここで、ランナ４’の上下幅を変化させ、送風量に応じたブレード幅にした実施例２を図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、実施例２のランナ４’の斜視図であるが、図１０に示すように、ブレード３は前縁部近傍の捻り形状Ｙ１、Ｙ２は実施例１と同じであり、従来の一部円柱状のブレードよりも、送風効率は向上し、騒音も低減される。すなわち、ブレード３の上下幅を変化させる際はブレード３の中央部の捻れのない帯状部分（一点鎖線Ｃ－Ｃ‘、Ｄ－Ｄ’で囲まれる範囲）での上下幅ｚを伸縮させて全体としてブレードＺの上下幅Ｚを長くあるいは短くし、バックプレート１側およびシュラウド２側に存在する捻り形状Ｙ１、Ｙ２はそのままにしておけばよい。
このように、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながらブレード幅可変が容易であり、同一ランナ径で風量の異なるファンを簡単に形成できる。
図９は、実施例２のランナ４’の斜視図であるが、図１０に示すように、ブレード３は前縁部近傍の捻り形状Ｙ１、Ｙ２は実施例１と同じであり、従来の一部円柱状のブレードよりも、送風効率は向上し、騒音も低減される。すなわち、ブレード３の上下幅を変化させる際はブレード３の中央部の捻れのない帯状部分（一点鎖線Ｃ－Ｃ‘、Ｄ－Ｄ’で囲まれる範囲）での上下幅ｚを伸縮させて全体としてブレードＺの上下幅Ｚを長くあるいは短くし、バックプレート１側およびシュラウド２側に存在する捻り形状Ｙ１、Ｙ２はそのままにしておけばよい。
このように、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながらブレード幅可変が容易であり、同一ランナ径で風量の異なるファンを簡単に形成できる。
【0016】
以上のような構成であるので、各実施例の遠心送風機のブレード構造によれば、ブレード前縁部の捻り形状により、ブレードの回転軸に平行な方向であるブレード幅方向の中央部からバックプレートおよびシュラウドにかけてブレード入口角が連続的に小さくなることで、ブレード前縁部における気流の流入状態が改善し、ブレードと気流の衝突により生じる乱れだけでなく流路全体での乱れが抑制され、高効率化・低騒音化を実現できた。
また、ブレードの回転軸と平行な方向であるブレード幅方向の中央部をブレードの該幅方向に円柱状に平行に伸ばすことで、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながら、ブレード幅Ｚを可変にしても送風効率、騒音低減の効果をそうする。これにより効率を維持しながら同一ランナ径で風量の異なるファンを極めて容易に製作することが可能となる。すなわち、円柱状の捻れのない上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）の長さを変えることで簡単に全体のブレード幅を変えることができる。
さらに、ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びているので、ブレード前縁のバックプレート近傍部における気流の流入状態がさらに改善し、さらなる高効率化・低雑音化が可能となる。
また、ブレードの回転軸と平行な方向であるブレード幅方向の中央部をブレードの該幅方向に円柱状に平行に伸ばすことで、高効率化・低騒音化に効果のあるブレード捻り形状部を維持しながら、ブレード幅Ｚを可変にしても送風効率、騒音低減の効果をそうする。これにより効率を維持しながら同一ランナ径で風量の異なるファンを極めて容易に製作することが可能となる。すなわち、円柱状の捻れのない上下幅中央部の帯の幅ｚ（図１０参照）の長さを変えることで簡単に全体のブレード幅を変えることができる。
さらに、ブレードの前縁部とバックプレートの接続部の近傍のブレードが裾野状に延びているので、ブレード前縁のバックプレート近傍部における気流の流入状態がさらに改善し、さらなる高効率化・低雑音化が可能となる。
【0017】
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、実施例では空調機器の送風ファンに適用したが、例えば、送風機単体として用いてもよい。
【符号の説明】
【0018】
１・・バックプレート、２・・シュラウド、
３・・ブレード、３１・・ブレード下側、
３１２・・バックプレート側前縁部近傍(Ｙ１)、
３１３・・バックプレート側裾野状部 (Ｘ１)
３２・・ブレード前縁部、３２１・・湾曲部(Ｘ２)
３３・・ブレード上側、３３１・・シュラウド側前縁部近傍(Ｙ２)、
３３２・・凸形状部、
３４・・ブレード後縁部、
４・・ランナ、
５・・吸入部、
６・・吐出部、
７・・インレットコーン
３・・ブレード、３１・・ブレード下側、
３１２・・バックプレート側前縁部近傍(Ｙ１)、
３１３・・バックプレート側裾野状部 (Ｘ１)
３２・・ブレード前縁部、３２１・・湾曲部(Ｘ２)
３３・・ブレード上側、３３１・・シュラウド側前縁部近傍(Ｙ２)、
３３２・・凸形状部、
３４・・ブレード後縁部、
４・・ランナ、
５・・吸入部、
６・・吐出部、
７・・インレットコーン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】