(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に連結される円盤状の主板（４）と該主板（４）の外周部に対向するリング状の側板（５）との間に前向きに傾斜した複数の羽根（６），（６）・・を立設してなる羽根車（１）を備えた多翼送風機であって、前記各羽根（６）を、前記羽根車（１）の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面（６ａ）を有して構成し且つ該各羽根（６）における主板側端部（６ｂ）および側板側端部（６ｃ）上の等価点（ａ）〜（ｅ）および（ａ′）〜（ｅ′）をそれぞれ結ぶ線分（Ｉ1）〜（Ｉ5）上に羽根面が存在しているような羽根形状とするとともに、前記各羽根（６）における主板（４）側および側板（５）側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定したことを特徴とする多翼送風機。
【請求項２】
前記各羽根（６）を、前記羽根車（１）の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面（６ａ）を有して構成し且つその前縁には、その中心線（Ｏ）が羽根（６）の入口端に向かって前記羽根車（１）の回転方向に傾斜された円弧部（８）を形成したことを特徴とする前記請求項１記載の多翼送風機。
【請求項３】
前記各羽根（６）内には、羽根（６）の後縁側が開放された中空流路（９）を形成するとともに、各羽根（６）の入口側における負圧面（６ａ）のみには、前記中空流路（９）に連通する吸込開口（１０）を形成したことを特徴とする前記請求項１記載の多翼送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、多翼送風機に関し、さらに詳しくは駆動源に連結される円盤状の主板と該主板の外周部に対向するリング状の側板との間に前向きに傾斜した複数の羽根を立設してなる羽根車を備えた多翼送風機に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
従来から良く知られている多翼送風機としては、図１１および図１２に示すように、駆動源であるファンモータ３に連結される円盤状の主板４と該主板４の外周部に対向するリング状の側板５との間に前向きに傾斜した複数の羽根６，６・・を立設してなる羽根車１と該羽根車１を被包するスクロール型のファンケーシング２とにより構成されたものがあり、上記羽根車１における各羽根６の場合、入口角β1および出口角β2は、共に主板４側と側板５側とで同一とされていた。符号７はファンケーシング２の吸込側に付設されるベルマウスである（例えば、特開平７ー２２４７８８号公報参照）。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記構成の多翼送風機における羽根６の基本形状は、実験的に追求され、使用する風量域（例えば、中風量域、大風量域）に最適な形状・諸元（例えば、羽根内外径比、羽根枚数、羽根入口角、羽根出口角等）が求められてきていた。
【０００５】
例えば、中風量域で使用する多翼送風機の場合、平均入口風速が小さいところから出口角β2を大きくしても羽根面圧力上昇が過大とならないので、出口角β2＝１６０〜１７０°に設定して性能を向上させることとしている。一方、大風量域で使用する多翼送風機の場合、平均入口風速が大きいところから出口角β2を大きくすると羽根面圧力上昇が過大となり、剥離が生じて性能が劣化するため出口角β2を小さく（β2＝１４５〜１５５°）設定して良好な性能を確保するようにしている。
【０００６】
ところが、上記のような羽根出口角設定は、羽根入口の平均風速を基準として行われているが、実際の多翼送風機の羽根車においては、図１１に示すように、羽根入口の風速分布Ｆは一様ではなく、主板４側で大きく、側板５側で小さくなっている。従って、上記のような最適設定を行ったとしても、羽根面全域における全圧上昇が不均一となり、性能劣化や運転音増大を起こす場合が生ずる。
【０００７】
また、羽根前縁形状について考察すると、羽根入口角および羽根枚数を最適に設定することにより、羽根前縁部において発生する剥離渦が有効に働いて羽根負圧面後半部で剥離することなく良好な流れ状態になり、良好な性能が得られるものの、前縁剥離渦の存在に起因して生ずる圧力変動が負圧面の境界層や後流と干渉し、運転音を大きくするという現象が憂慮される。
【０００８】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、羽根面全圧上昇の均一化を図ることと、羽根前縁における剥離渦の低減を図ることとを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の第１の基本構成では、上記課題を解決するための手段として、駆動源に連結される円盤状の主板４と該主板４の外周部に対向するリング状の側板５との間に前向きに傾斜した複数の羽根６，６・・を立設してなる羽根車１を備えた多翼送風機において、前記各羽根６を、前記羽根車１の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面６ａを有して構成し且つ該各羽根６における主板側端部６ｂおよび側板側端部６ｃ上の等価点ａ〜ｅおよびａ′〜ｅ′をそれぞれ結ぶ線分Ｉ1〜Ｉ5上に羽根面が存在しているような羽根形状とするとともに、前記各羽根６における主板４側および側板５側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定して、羽根入口速度分布Ｆが不均一であっても、該羽根入口速度分布Ｆに対応した羽根出口角が設定できるところから、可能な限り多くの風量を確保しつつ、羽根６の主板４側から側板５側に亙って全圧上昇を一様にすることができるできるようにしている。即ち、図５（イ）、（ロ）に示すように、羽根側板側および羽根主板側における速度三角形について解析すると、側板側羽根出口および主板側羽根出口における吹出空気流の旋回成分Ｃｕ2ｔ，Ｃｕ2ｈがほぼ等しくなる。従って、側板側における全圧上昇ΔＰｔ＝（γ／ｇ）（ｕ2Ｃｕ2ｔ）と主板側における全圧上昇ΔＰｈ＝（γ／ｇ）（ｕ2Ｃｕ2ｈ）とはほぼ等しくなるのである。
【００１０】
本願発明の第１の基本構成において、前記各羽根６を、前記羽根車１の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面６ａを有して構成し且つその前縁に、その中心線Ｏが羽根６の入口端に向かって前記羽根車１の回転方向に傾斜された円弧部８を形成した場合、あるいは前記各羽根６内に、羽根６の後縁側が開放された中空流路９を形成するとともに、各羽根６の入口側における負圧面６ａのみに、前記中空流路９に連通する吸込開口１０を形成した場合、羽根面全圧上昇の均一化と羽根前縁に発生する剥離渦の低減とを図り得ることとなり、運転音低減に大いに寄与する。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１２】
第１の実施の形態
図１および図２には、本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機が示されている。
【００１３】
この多翼送風機は、既に従来技術の項において説明したと同様な構成とされている。
【００１４】
即ち、この多翼送風機は、駆動源であるファンモータ３に連結される円盤状の主板４と該主板４の外周部に対向するリング状の側板５との間に前向きに傾斜した複数の羽根６，６・・を立設してなる羽根車１と、該羽根車１を被包するスクロール型のファンケーシング２とにより構成されている。符号７はファンケーシング２の吸込側に付設されるベルマウスである
前記各羽根６は、図３および図４に示すように、前記羽根車１の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面６ａを有して構成されており、羽根６における主板側端部６ｂおよび側板側端部６ｃ上の等価点ａ〜ｅおよびａ′〜ｅ′をそれぞれ結ぶ線分Ｉ1〜Ｉ5上に羽根面が存在しているような羽根形状とされている。そして、前記各羽根６における主板４側および側板５側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定されている。
【００１５】
上記のように構成した場合、図１に示すように、  次に、従来の多翼送風機（羽根入口角β1＝９０°、羽根出口角β2＝１５５°）と、本実施の形態にかかる多翼送風機（羽根入口角β1＝９０°、主板側羽根出口角β2ｈ＝１４５°、側板側羽根出口角β2ｔ＝１６５°）とを運転実験したところ、図６に示す結果が得られた。ここで、両多翼送風機の羽根車は、外径：２５０ｍｍ、軸方向長さ：１３０ｍｍとされ、回転数：１０００ｒｐｍで運転された。
【００１６】
上記結果によれば、本願発明のものでは、比騒音が低下するとともに、静圧も上昇している。これは、羽根６における主板４側から側板５側にかけての全圧上昇が一様になったことによる効果にほかならない。
【００１７】
第２の実施の形態
図７には、本願発明の第２の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根車の一部が示されている。
【００１８】
この場合、羽根車１における各羽根６の前縁には、その中心線Ｏが羽根入口端に向かって前記羽根車１の回転方向Ｍに傾斜された円弧部８が形成されている。該円弧部８は、羽根６を薄板部材で形成し、その前縁を羽根車１の回転方向Ｍ側にカーリングすることにより形成される。なお、前記羽根６の主板４側および側板５側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定されている。その他の構成は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００１９】
このように構成すると、羽根６の前縁における円弧部８に向かって流れる空気流Ｗがコアンダー効果により円弧部８に沿って流れ込むこととなるところから、羽根負圧面６ａの前縁において発生する剥離渦Ｅが大幅に抑制されることとなる。従って、運転音が低減することとなる。
【００２０】
次に、円弧部を有しない従来の多翼送風機（羽根入口角β1＝９０°、羽根出口角β2＝１５５°）と、本実施の形態にかかる多翼送風機（円弧部中心線角度θ＝８０°、主板側羽根出口角β2ｈ＝側板側羽根出口角β2ｔ＝１５５°）とを運転実験したところ、図８に示す結果が得られた。ここで、両多翼送風機の羽根車は、外径：２５０ｍｍ、軸方向長さ：１３０ｍｍとされ、回転数：１０００ｒｐｍで運転された。
【００２１】
上記結果によれば、本願発明のものでは、静圧上昇はほぼ同一であるが、比騒音が低下している。これは、羽根負圧面６ａの前縁において発生する剥離渦Ｅが大幅に抑制されたことによる効果にほかならない
また、β2ｈ＜β2ｔに設定したことにより、第１の実施の形態において説明したように、羽根６における主板４側から側板５側にかけての全圧上昇が一様になるところから、運転音の低減がさらに増大されるとともに、静圧上昇も大きくなる。
【００２２】
なお、前記円弧部８は、羽根６の前縁を羽根車１の反回転方向側にカーリングすることにより形成する場合、羽根６の前縁に形成された中実な膨出部の外周面により形成する場合、羽根６の前縁に形成された中空な膨出部の外周面によりを形成する場合等がある。
【００２３】
第３の実施の形態
図９には、本願発明の第３の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根車の一部が示されている。
【００２４】
この場合、羽根車１における各羽根６内には、羽根６の後縁側が開放された中空流路９が形成されており、各羽根６の入口側における負圧面６ａのみには、前記中空流路９に連通するスリット状（例えば、０．５ｍｍの幅を有するスリット状）の吸込開口１０が形成されている。前記中空流路９は、薄板部材を折り曲げて二重構造とされた羽根６内に形成されることとなっている。前記吸込開口１０の位置は羽根６の前縁から２．０ｍｍ程度とするのが望ましい。符号１１は羽根６の後縁に形成された吹出開口である。また、前記した第２の実施の形態におけると同様に、各羽根６の前縁には、その中心線Ｏが羽根入口端に向かって前記羽根車１の回転方向Ｍに傾斜された円弧部８が形成されている。前記羽根６の主板４側および側板５側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定されている。その他の構成は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２５】
上記のように構成したことにより、羽根６の前縁における負圧面６ａに発生する剥離渦が吸込開口１０から中空流路９に吸い込まれることとなり、運転音が大幅に低減されることとなる。
【００２６】
次に、従来の多翼送風機（中空流路９、吸込開口１０および吹出開口１１を有しないもの）と、本実施の形態にかかる多翼送風機（主板側羽根出口角β2ｈ＝側板側羽根出口角β2ｔ）を運転実験したところ、図１０に示す結果が得られた。ここで、両多翼送風機の羽根車は、外径：２５０ｍｍ、軸方向長さ：１３０ｍｍとされ、回転数：１０００ｒｐｍで運転された。
【００２７】
上記結果によれば、本願発明のものでは、静圧は低下するものの、比騒音が大幅に低下している。これは、羽根６の前縁における負圧面６ａに発生する剥離渦が吸込開口１０から中空流路９に吸い込まれたことによる効果にほかならない。
【００２８】
また、β2ｈ＜β2ｔに設定したことにより、第１の実施の形態において説明したように、羽根６における主板４側から側板５側にかけての全圧上昇が一様になるところから、運転音の低減がさらに増大されるとともに、静圧上昇も大きくなる。
【発明の効果】
【００２９】
本願発明の第１の基本構成によれば、多翼送風機における羽根車１の各羽根６を、前記羽根車１の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面６ａを有して構成し且つ該各羽根６における主板側端部６ｂおよび側板側端部６ｃ上の等価点ａ〜ｅおよびａ′〜ｅ′をそれぞれ結ぶ線分Ｉ1〜Ｉ5上に羽根面が存在しているような羽根形状とするとともに、前記各羽根６における主板４側および側板５側の出口角をそれぞれβ2ｈおよびβ2ｔとしたとき、β2ｈ＜β2ｔに設定して、羽根入口速度分布Ｆが不均一であっても、該羽根入口速度分布Ｆに対応した羽根出口角が設定できるところから、可能な限り多くの風量を確保しつつ、羽根６の主板４側から側板５側に亙って全圧上昇を一様にすることができるできるようにしているので、図５（イ）、（ロ）に示すように、羽根側板側および羽根主板側における速度三角形について解析すると、側板側羽根出口および主板側羽根出口における吹出空気流の旋回成分Ｃｕ2ｔ，Ｃｕ2ｈがほぼ等しくなり、側板側における全圧上昇ΔＰｔ＝（γ／ｇ）（ｕ2Ｃｕ2ｔ）と主板側における全圧上昇ΔＰｈ＝（γ／ｇ）（ｕ2Ｃｕ2ｈ）とはほぼ等しくなって、静圧上昇が得られるとともに、所要の風量を確保しつつ運転音を低減することができるという効果が得られる。
【００３０】
本願発明の第１の基本構成において、前記各羽根６を、前記羽根車１の反回転方向に凸になる滑らかな負圧面６ａを有して構成し且つその前縁に、その中心線Ｏが羽根６の入口端に向かって前記羽根車１の回転方向に傾斜された円弧部８を形成した場合、あるいは前記各羽根６内に、羽根６の後縁側が開放された中空流路９を形成するとともに、各羽根６の入口側における負圧面６ａのみに、前記中空流路９に連通する吸込開口１０を形成した場合、羽根面全圧上昇の均一化と羽根前縁に発生する剥離渦の低減とを図り得ることとなり、運転音低減に大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根の拡大斜視図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根車の一部を示す拡大断面図である。
【図５】本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根出口の速度三角形であり、（イ）は側板側の速度三角形、（ロ）は主板側の速度三角形を示す。
【図６】本願発明の第１の実施の形態にかかる多翼送風機と従来の多翼送風機との性能を比較した特性図である。
【図７】本願発明の第２の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根車の一部を示す拡大断面図である。
【図８】本願発明の第２の実施の形態にかかる多翼送風機（但し、主板側羽根出口角＝側板側羽根出口角）と従来の多翼送風機との性能を比較した特性図である。
【図９】本願発明の第３の実施の形態にかかる多翼送風機における羽根車を構成する羽根の他の例を示す拡大断面図である。
【図１０】本願発明の第３の実施の形態にかかる多翼送風機（但し、主板側羽根出口角＝側板側羽根出口角）と従来の多翼送風機との性能を比較した特性図である。
【図１１】従来の多翼送風機の縦断面図である
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１は羽根車、３は駆動源（ファンモータ）、４は主板、５は側板、６は羽根、６ａは負圧面、６ｂは主板側端部、６ｃは側板側端部、８は円弧部、９は中空流路、１０は吸込開口、１１は吹出開口、Ｏは中心線、ａ〜ｅは主板側等価点、ａ′〜ｅ′は側板側等価点、Ｉ1〜Ｉ5は線分。
【図１】
0003629690.tif 000002
【図２】
0003629690.tif 000003
【図３】
0003629690.tif 000004
【図４】
0003629690.tif 000005
【図５】
0003629690.tif 000006
【図６】
0003629690.tif 000007
【図７】
0003629690.tif 000008
【図８】
0003629690.tif 000009
【図９】
0003629690.tif 000010
【図１０】
0003629690.tif 000011
【図１１】
0003629690.tif 000012
【図１２】
0003629690.tif 000013