(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転円板の外縁部分から立設された複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された円筒形状の羽根車と、該羽根車を収容し、前記回転軸に対する半径が前記羽根車の回転方向に大きくなる筒状に形成されたスクロールケーシングと、該スクロールケーシングの前記回転軸の軸方向の一端面を塞ぐ底板と、前記スクロールケーシングの前記底板とは反対側の端面を塞ぐとともに、前記羽根車の内側に空気を導く第１ベルマウスを有する蓋板と、前記スクロールケーシングの前記回転軸に対する半径が大きい側の周面から接線方向に延設された送風路とを備え、前記羽根車を回転させることで、前記送風路に空気を送る遠心式ファンにおいて、
前記第１ベルマウスの開口面積が絞られた先端は、前記羽根車の内側で、且つ前記翼片の前記蓋板側の端部よりも前記底板側に位置し、
前記蓋板の前記羽根車側の面には、前記第１ベルマウスよりも大径の第２ベルマウスが該第１ベルマウスを囲んで、該第１ベルマウスと前記羽根車の前記翼片との間に設けられており、
前記第２ベルマウスの開口面積が絞られた先端は、前記翼片の前記蓋板側の端部よりも前記底板側に位置している
ことを特徴とする遠心式ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心式ファンにおいて、
前記第２ベルマウスの先端は、前記第１ベルマウスの先端から半径方向外側に向かって４５度の角度で前記底板側に傾斜した面よりも前記蓋板側に位置している
ことを特徴とする遠心式ファン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遠心式ファンにおいて、
前記第１ベルマウスの先端と前記第２ベルマウスの先端との隙間が閉塞板によって塞がれている
ことを特徴とする遠心式ファン。
【請求項４】
請求項３に記載の遠心式ファンにおいて、
前記第１ベルマウスと、前記第２ベルマウスと、前記閉塞板とが一体に成形されている
ことを特徴とする遠心式ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置などに風を送り込む遠心式ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置などに用いられる送風機として、遠心式ファンが知られている（例えば、特許文献１）。遠心式ファンは、複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された円筒形状の羽根車と、羽根車を収容するスクロールケーシングとを備えている。このスクロールケーシングは、羽根車の回転軸に対する半径が羽根車の回転方向に大きくなる筒状に形成されており、回転軸の軸方向の一端側を覆う蓋板には羽根車の内側に空気を導くベルマウスが形成されている。また、スクロールケーシングの半径が大きい側の周面から接線方向に送風路が延設されている。羽根車を回転させると、羽根車の内側から外側に向かって空気が吹き出すので、ベルマウスから吸い込んだ空気を、送風路と接続された燃焼装置などに送り込むことができる。
【０００３】
こうした遠心式ファンを用いる場合には、大きな騒音の発生が問題となることがある。この騒音には、遠心式ファン自体が発する騒音（単体騒音）と、遠心式ファンを含む装置全体での共鳴による騒音（共鳴音）とがある。このうち、共鳴音については、空気を流入させるベルマウスの径（開口面積）を小さくすることによって抑制できることが経験上分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、遠心式ファンのベルマウスの径を小さくすると、遠心式ファンの単体騒音が大きくなる傾向にあり、共鳴音を抑制しながら単体騒音を抑制するのが難しいという問題があった。
【０００６】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、共鳴音の抑制と単体騒音の抑制とを両立させることが可能な遠心式ファンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために本発明の遠心式ファンは次の構成を採用した。すなわち、
回転円板の外縁部分から立設された複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された円筒形状の羽根車と、該羽根車を収容し、前記回転軸に対する半径が前記羽根車の回転方向に大きくなる筒状に形成されたスクロールケーシングと、該スクロールケーシングの前記回転軸の軸方向の一端面を塞ぐ底板と、前記スクロールケーシングの前記底板とは反対側の端面を塞ぐとともに、前記羽根車の内側に空気を導く第１ベルマウスを有する蓋板と、前記スクロールケーシングの前記回転軸に対する半径が大きい側の周面から接線方向に延設された送風路とを備え、前記羽根車を回転させることで、前記送風路に空気を送る遠心式ファンにおいて、
前記第１ベルマウスの開口面積が絞られた先端は、前記羽根車の内側で、且つ前記翼片の前記蓋板側の端部よりも前記底板側に位置し、
前記蓋板の前記羽根車側の面には、前記第１ベルマウスよりも大径の第２ベルマウスが該第１ベルマウスを囲んで、該第１ベルマウスと前記羽根車の前記翼片との間に設けられており、
前記第２ベルマウスの開口面積が絞られた先端は、前記翼片の前記蓋板側の端部よりも前記底板側に位置している
ことを特徴とする。
【０００８】
前述したように遠心式ファンでは、空気を流入させるベルマウスの径（開口面積）を小さくすると共鳴音を抑制できるものの単体騒音が大きくなることが知られている。ここで、単体騒音が発生するのは次のような理由と考えられる。まず、羽根車を回転させることでベルマウスから勢いよく羽根車の内側に吸い込まれた空気は、羽根車の奥側（底板側）に向かって流れ、主に翼片の中央よりも底板側の部分から羽根車の外側に吹き出す。この吹き出した空気の流れが舌部（ファンケーシングの半径が小さい側の周面と送風路との接続部分）に衝突すると圧力が高まるので、翼片の蓋板側の端部と蓋板との隙間では、羽根車の外側から内側に向かう逆流が発生する。そして、こうした逆流が、ベルマウスから流入する空気に衝突して流れを乱すことによって単体騒音を発生させる。そこで、本発明の遠心式ファンでは、羽根車の内側に先端が挿入されて空気を流入させる第１ベルマウスと、羽根車の翼片との間に第２ベルマウスを設けて、その第２ベルマウスの先端を、翼片の蓋板側の端部よりも底板側に挿入している。こうすれば、翼片の蓋板側の端部と蓋板との隙間を逆流する空気の向きが第２ベルマウスの周壁によって羽根車の奥側（底板側）に曲げられる。その結果、第１ベルマウスから流入する空気の流れが、逆流によって乱され難くなるので、単体騒音を抑制することができる。
【０００９】
また、蓋板の羽根車側の面に第２ベルマウスを設けても、空気を流入させる開口面積の増加にはならないので、共鳴音に悪影響を与えることはない。そして、共鳴音が発生しないように第１ベルマウスの開口面積を小さくしても、第１ベルマウスと羽根車の翼片との間に第２ベルマウスを設置すれば、単体騒音を抑制できる。このように本発明の遠心式ファンによれば、単体騒音の抑制と共鳴音の抑制とを両立することが可能となる。
【００１０】
上述した本発明の遠心式ファンでは、第２ベルマウスの先端の位置を、第１ベルマウスの先端から半径方向外側に向かって４５度の角度で底板側に傾斜した面よりも蓋板側に設定してもよい。
【００１１】
第２ベルマウスの先端を底板側に延ばすと、第２ベルマウスの周壁の案内で空気の逆流を羽根車の奥側に向ける作用が高まるので、逆流の影響を小さくして単体騒音を抑制するのに効果的である。ただし、第２ベルマウスの先端を延ばしすぎると、第１ベルマウスから流入して翼片に向かう空気の流れが第２ベルマウスの先端に当って風切り音を発生させることがある。そこで、第２ベルマウスの先端の位置を上述のように設定すれば、第２ベルマウスの先端が第１ベルマウスからの空気の流れを遮り難いので、風切り音の発生を抑制することができる。
【００１２】
また、こうした本発明の遠心式ファンでは、第１ベルマウスの先端と第２ベルマウスの先端との隙間を閉塞板で塞ぐこととしてもよい。
【００１３】
このような閉塞板を設けることにより、第１ベルマウスから流入した空気が第１ベルマウスと第２ベルマウスとの間に流れ込むことがなく、翼片に向かう空気の流れがスムーズになる。そのため、空気の流れが乱れることで生じる騒音を抑制して、遠心式ファンの低騒音化を図ることができる。
【００１４】
また、上述した本発明の遠心式ファンでは、第１ベルマウスと第２ベルマウスと閉塞板とを一体に形成してもよい。
【００１５】
このように一体に形成することにより、それぞれが別体である場合に比べて、第１ベルマウスおよび第２ベルマウスの先端側で接合などによる凹凸を少なく（表面の抵抗を小さく）することができ、第１ベルマウスから流入して翼片に向かう空気の流れに乱れが生じ難くなるので、より低騒音化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施例の遠心式ファン１０を分解した状態を示した斜視図である。
【図２】遠心式ファン１０が羽根車２０を回転させて風を送り出す様子を示した説明図である。
【図３】舌部５０ｃの付近で空気の逆流が生じる様子を示した説明図である。
【図４】上板５６に第２ベルマウス５８を設けることによって、単体騒音が抑制される理由を示した説明図である。
【図５】上板５６に形成された第２ベルマウス５８の最小内径と、遠心式ファン１０について測定した騒音値との関係を示したグラフである。
【図６】上板５６に形成された第２ベルマウス５８の高さと、遠心式ファン１０について測定した騒音値との関係を示したグラフである。
【図７】風切り音の発生を抑制する第２ベルマウス５８の先端の位置を示した説明図である。
【図８】第１変形例の遠心式ファン１０の構造を示した説明図である。
【図９】第２変形例の遠心式ファン１０の構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施例の遠心式ファン１０を分解した状態を示した斜視図である。この遠心式ファン１０は、例えば、バーナーを内蔵する燃焼装置（図示省略）に接続されて、バーナーに燃焼用空気を送るのに用いられる。図示されるように遠心式ファン１０は、回転することで風を発生させる羽根車２０や、羽根車２０を回転させる駆動モーター３０や、羽根車２０を収容するファンケース５０などを備えている。
【００１８】
本実施例の羽根車２０は、いわゆるシロッコファンであり、駆動モーター３０の回転軸３２の軸方向に細長く形成された複数の翼片２４が回転軸３２に対して放射状に所定の間隔で配置されて円筒形状になっている。これら翼片２４の一端（図中の下端）は、略円形の回転円板２２の外縁部分に取り付けられており、翼片２４の他端（図中の上端）は、環状の支持板２６に取り付けられている。回転円板２２は、中央で駆動モーター３０の回転軸３２に固定されており、駆動モーター３０の駆動によって羽根車２０が回転軸３２を中心に回転する。
【００１９】
ファンケース５０は、駆動モーター３０の本体に対して固定される底板５２と、羽根車２０の外周を囲うように湾曲させた周壁板５４と、周壁板５４を介して底板５２と対向する上板５６とを接合して形成される。さらに、上板５６の外側（図中の上側）には、羽根車２０の内側に空気を導く第１ベルマウス７２が形成された誘導板７０が取り付けられる。この第１ベルマウス７２の開口中心は回転軸３２と同一直線上にある。また、本実施例の誘導板７０は、上板５６に対して密接させて固定される。尚、底板５２、周壁板５４、上板５６、誘導板７０は、金属平板からプレス加工などで形成することができる。また、本実施例の上板５６および誘導板７０は、本発明の「蓋板」に相当している。
【００２０】
上板５６には、ファンケース５０の内部に向かって開口面積が小さくなる第２ベルマウス５８が形成されている。この第２ベルマウス５８の開口中心は回転軸３２と同一直線上にある。また、第２ベルマウス５８の最小内径（開口面積が絞られた先端側の内径）は、第１ベルマウス７２の最小内径よりも大きく、羽根車２０の内径よりも小さいため、第２ベルマウス５８は、第１ベルマウス７２と羽根車２０の翼片２４との間に位置する。
【００２１】
図２は、遠心式ファン１０が羽根車２０を回転させて風を送り出す様子を示した説明図である。図２には、駆動モーター３０の回転軸３２に垂直な平面で遠心式ファン１０を切断した断面図が示されている。先ず、図示されるようにファンケース５０（周壁板５４）は、羽根車２０を囲むスクロールケーシング５０ａと、遠心式ファン１０が空気を送り込む燃焼装置などと接続される送風路５０ｂとを備えている。スクロールケーシング５０ａは、駆動モーター３０の回転軸３２に対して半径が羽根車２０の回転方向（図示した例では左回り）に大きくなる筒状に形成されている。そして、スクロールケーシング５０ａの半径の大きい側の周面から接線方向に矩形断面の送風路５０ｂが延設されており、送風路５０ｂの末端には吐出口６０が設けられている。
【００２２】
羽根車２０の複数の翼片２４は、外周側を羽根車２０の回転方向に湾曲させて設けられている。駆動モーター３０の駆動によって羽根車２０が回転すると、遠心力によって羽根車２０の内側から外側に向かう空気の流れが生じて、第１ベルマウス７２から吸い込まれた空気が複数の翼片２４の間から吹き出す。図２では、遠心式ファン１０内の空気の流れを一点鎖線の矢印で示している。そして、吹き出した空気は、ファンケース５０（周壁板５４）のスクロールケーシング５０ａの内面に沿って回転しながら進み、送風路５０ｂを通って吐出口６０から放出される。
【００２３】
ただし、スクロールケーシング５０ａの半径が小さい側の周面と送風路５０ｂとの接続部分（舌部）５０ｃの付近では、図２中にＡを付した矢印で示すように羽根車２０の外側から内側に向かう空気の逆流が生じる。
【００２４】
図３は、舌部５０ｃの付近で空気の逆流が生じる様子を示した説明図である。図３には、駆動モーター３０の回転軸３２を含むと共に舌部５０ｃに臨む平面で遠心式ファン１０を切断した断面図が示されている。図中の一点鎖線の矢印は、遠心式ファン１０内の空気の流れを示している。先ず、羽根車２０の回転によって生じる空気の基本的な流れについて説明する。羽根車２０を回転させることで第１ベルマウス７２から勢いよく羽根車２０の内側に吸い込まれた空気は、回転軸３２の軸方向の奥側（底板５２側）に向かって流れ込む。そのため、複数の翼片２４の間を通って空気が羽根車２０の外側に吹き出すのは、主に翼片２４の中央よりも回転円板２２側（図中の下側）の部分からである。
【００２５】
こうして羽根車２０の外側に吹き出した空気の流れが吐出口６０から放出されずに舌部５０ｃに衝突すると、舌部５０ｃの付近での圧力が高まることによって羽根車２０の外側から内側への空気の逆流が生じる。特に、上板５６と羽根車２０の支持板２６との隙間では、回転する羽根車２０の翼片２４に押し返されることもないので、強い逆流が発生する。そして、こうした逆流が、第１ベルマウス７２から流入する空気に衝突して流れを乱すことによって、遠心式ファン１０の騒音（単体騒音）を発生させる。また、この単体騒音は、第１ベルマウス７２の最小内径（開口面積）を小さくした場合に、第１ベルマウス７２から流入する空気の基本的な流れが逆流の影響を受け易くなって騒音値が大きくなる傾向にある。そこで、本実施例の遠心式ファン１０では、単体騒音を抑制するために、上板５６に第２ベルマウス５８を設けている。
【００２６】
図４は、上板５６に第２ベルマウス５８を設けることによって、単体騒音が抑制される理由を示した説明図である。図４には、図３に示した遠心式ファン１０の断面図のうち第２ベルマウス５８の舌部５０ｃ側が拡大して示されている。図示されるように第２ベルマウス５８は、その先端（開口面積が絞られた端部）が羽根車２０の支持板２６よりも羽根車２０の奥側（底板５２側）に入り込んでおり、第１ベルマウス７２と羽根車２０の翼片２４との間に配置されている。
【００２７】
このような本実施例の第２ベルマウス５８の周壁は、上板５６と支持板２６との隙間を羽根車２０の外側から内側へと逆流する空気の流れを羽根車２０の奥側（図中の下側）に向けるように案内する。こうして空気の逆流を下向きに変えれば、羽根車２０の回転で第１ベルマウス７２から流入する空気の基本の流れに近付けることができる。これにより、舌部５０ｃでの逆流による影響が軽減される（逆流の衝突によって基本の流れが乱され難くなる）ので、遠心式ファン１０が発する単体騒音を抑制することができる。
【００２８】
また、遠心式ファン１０が接続される燃焼装置などの筐体と共鳴器を形成することで遠心式ファン１０を含む装置全体から共鳴音を発して騒音となることがある。こうした共鳴音は、遠心式ファン１０の羽根車２０の内側に空気を流入させる開口部（本実施例では第１ベルマウス７２）の開口面積を大きくすると発生し易くなる。本実施例の遠心式ファン１０では、上板５６に対して誘導板７０が間隙を設けずに密接させて取り付けられていることから、上板５６と誘導板７０との間に空気が流入することはなく、上板５６に第２ベルマウス５８を設けても羽根車２０の内側に空気を流入させる開口面積の増加にはならないので、共鳴音に悪影響を与えることはない。そして、共鳴音が発生しないように第１ベルマウス７２の開口面積を小さくしても、第１ベルマウス７２と羽根車２０の翼片との間に第２ベルマウス５８を設置しておくことにより、遠心式ファン１０の単体騒音を抑制することができる。このように本実施例の遠心式ファン１０によれば、単体騒音の抑制と共鳴音の抑制とを両立させることが可能となる。
【００２９】
図５は、上板５６に形成された第２ベルマウス５８の最小内径と、遠心式ファン１０について測定した騒音値との関係を示したグラフである。尚、図５に示した例では、羽根車２０の内径を７５ｍｍ、第１ベルマウス７２の最小内径を４６ｍｍに固定している。また、図５のグラフの左端には、比較として上板５６に単なる開口を設けた場合（第２ベルマウス５８がない場合）の騒音値が示されている。これに比べて、最小内径を６８ｍｍとした第２ベルマウス５８を上板５６に設けた場合には、上述のように第２ベルマウス５８の周壁の案内で空気の逆流を下向き（底板５２側）に変えることで逆流の影響が小さくなるので、騒音値が低下する。
【００３０】
そして、第２ベルマウス５８の最小内径を６３ｍｍとした場合には、さらに騒音値が低下する。これは、第１ベルマウス７２と第２ベルマウス５８との間隔を適切に設定すると、第２ベルマウス５８の周壁で下向きに変わった空気の流れが、第１ベルマウス７２から流入する空気の基本的な流れにより近付くことで、合流時の乱れが軽減されたためと考えられる。
【００３１】
図６は、上板５６に形成された第２ベルマウス５８の高さと、遠心式ファン１０について測定した騒音値との関係を示したグラフである。尚、第２ベルマウス５８の高さとは、開口面積が大きい側（上板５６の平面部側）の開口面から開口面積が小さい側（先端側）の開口面までの距離をいうものとする。また、図６に示した例では、羽根車２０の内径を７５ｍｍ、第２ベルマウス５８の最小内径を６３ｍｍ、第１ベルマウス７２の最小内径を４６ｍｍに固定している。図示されるように、第２ベルマウス５８の高さは１０ｍｍよりも１４ｍｍとした方が、騒音値が低下する。これは、第２ベルマウス５８の先端が羽根車２０の奥側（底板５２側）により深く入り込むことで、前述のように第２ベルマウス５８の周壁が空気の逆流を羽根車２０の奥側に向けるように案内する作用が高まったためと考えられる。
【００３２】
ただし、第２ベルマウス５８を延ばしすぎると、第１ベルマウス７２から流入して翼片２４に向かう空気の流れが第２ベルマウス５８の先端に当って風切り音を発生させることがある。そこで、図７に示すように、第１ベルマウス７２の先端から半径方向外側に向かって４５度の角度で底板５２側（図中の下方）に傾斜した面（図７の断面図には太破線で示す）よりも上板５６側（図中の上方）に第２ベルマウス５８の先端が位置するように第２ベルマウス５８の高さを設定しておけば、第１ベルマウス７２からの空気の流れが第２ベルマウス５８の先端に当たり難くなる（第２ベルマウス５８の先端が空気の流れを遮り難くなる）ので、風切り音の発生を抑制することが可能となる。
【００３３】
上述した本実施例の遠心式ファン１０には、次のような変形例も存在する。以下では、上述の実施例とは異なる点を中心に変形例について説明する。
【００３４】
図８は、第１変形例の遠心式ファン１０の構造を示した説明図である。図８（ａ）には、駆動モーター３０の回転軸３２を含む平面で第１変形例の遠心式ファン１０を切断して第１ベルマウス７２および第２ベルマウス５８の先端を拡大した断面図が示されている。図示されるように第１変形例の遠心式ファン１０では、誘導板７０に形成された第１ベルマウス７２の先端と、上板５６に形成された第２ベルマウス５８の先端との隙間が閉塞板８０によって塞がれている。この閉塞板８０は、図８（ｂ）に斜視図で示されるように、円環形状に形成されている。
【００３５】
このような閉塞板８０を設けることによって、第１ベルマウス７２から流入した空気が第１ベルマウス７２と第２ベルマウス５８との間に流れ込むことがなく、翼片２４に向かう空気の流れがスムーズになる。そのため、空気の流れが乱れることで生じる騒音を抑制して、遠心式ファン１０の低騒音化を図ることができる。
【００３６】
図９は、第２変形例の遠心式ファン１０の構造を示した説明図である。図９には、駆動モーター３０の回転軸３２を含む平面で第２変形例の上板５６を切断した断面図が示されている。第２変形例の上板５６は、ダイカスト成形によって誘導板７０と一体に形成されている。このような第２変形例の上板５６では、肉厚なベルマウスの内周側が実施例の第１ベルマウス７２に相当し、外周側が実施例の第２ベルマウス５８に相当し、下端面が第１変形例の閉塞板８０に相当している。尚、第２変形例の上板５６を形成する材料は、金属に限られず、樹脂であってもよい。
【００３７】
このように第１ベルマウス７２、第２ベルマウス５８、閉塞板８０を一体に形成することにより、それぞれが別体である場合に比べて、第１ベルマウス７２および第２ベルマウス５８の先端側で接合などによる凹凸を少なく（表面の抵抗を小さく）することができ、第１ベルマウス７２から流入して翼片２４に向かう空気の流れに乱れが生じ難くなるので、より低騒音化を図ることが可能となる。
【００３８】
以上、本実施例および変形例の遠心式ファン１０について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…遠心式ファン、  ２０…羽根車、          ２２…回転円板、
２４…翼片、          ２６…支持板、          ３０…駆動モーター、
３２…回転軸、        ５０…ファンケース、    ５０ａ…スクロールケーシング、
５０ｂ…送風路、      ５０ｃ…舌部、          ５２…底板、
５４…周壁板、        ５６…上板、            ５８…第２ベルマウス、
６０…吐出口、        ７０…誘導板、          ７２…第１ベルマウス、
８０…閉塞板。
【図１】
0005952800.tif 000002
【図２】
0005952800.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005952800.tif 000009
【図９】
0005952800.tif 000010