(57)【要約】【課題】軽量化を図りつつ羽根板の折れ曲がりを防止する上で有利な遠心式流体機械を提供する。【解決手段】インペラ１２は、主板１８と、主板１８に対向する側板２０と、それら主板１８と側板２０との間に設けられた複数の羽根板２２とを備えている。主板１８の取り付け孔１８０４にモータ１６の回転軸１６０２が軸方向に移動不能にかつ一体回転可能に連結されている。羽根板２２は中空状を呈し、内部に補強リブ２６が設けられている。補強リブ２６は、羽根板２２の厚さＴ１方向の両面に位置する壁部２２０２間を接続し、羽根板２２の高さＨ１方向の全長にわたって設けられている。補強リブ２６は、回転軸１６０２と直交する平面で切断した断面が、インペラ１２の半径方向１２Ａに沿って延在する形状を呈している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結される主板と、主板に対向する側板と、それら主板と側板との間に周方向に間隔をおいて配置された複数の中空状の羽根板とを有するインペラを備え、
前記羽根板の内部に補強リブが設けられ、
前記インペラの回転により流体流れを生じさせる遠心式流体機械であって、
前記補強リブは、前記回転軸と直交する平面で切断した断面が、前記インペラの半径方向に沿って延在する形状を呈している、
ことを特徴とする遠心式流体機械。
【請求項２】
前記補強リブは、前記羽根板の長さ方向に間隔をおいて複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の遠心式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心式流体機械に関し、より詳細には、遠心式流体機械のインペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心式流体機械として例えば遠心式送風機が挙げられる。
遠心式送風機は、ファンケーシング内でインペラを回転させることにより、軸方向に空気を吸い込んで外周方向に空気を吹き出させるものである。
インペラは、互いに対向する主板および側板と、それら主板と側板との間に周方向に間隔をおいて配置された複数の羽根板とを備えている。
このような遠心式送風機のインペラとして、軽量化を図るために羽根板を中空構造とし、内部に補強リブを設けたものがある。
この補強リブは、インペラの軸心と直交する平面で切断した断面が、羽根板の厚さ方向の両面に位置する壁部間に所定の厚さをもって延在する形状となっている（特許文献１参照）。
一方、羽根板は、インペラの半径方向に対して斜めに交差して延在していることから、補強リブもインペラの半径方向に対して斜めに交差して延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インペラが回転すると、各羽根板には、主板の半径方向外方に遠心力が作用し、この遠心力は補強リブにも作用する。
ここで、補強リブに着目すると、上記のように補強リブは主板の半径方向に対して斜めに交差して延在していることから、遠心力に対する剛性は弱い。
そのため、インペラの回転速度が高速となった場合には、遠心力が増大することから補強リブの変形度合いも増大し、補強リブの補強機能が損なわれ、時には羽根板が折れ曲がるなどの不具合が生じる。
そこで、補強リブの肉厚を大きくすることも考えられるが、補強リブの肉厚を大きくすると、インペラが重量増となり、遠心式送風機の軽量化を図る上で不利が生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、羽根板の折れ曲がりを防止しつつ軽量化を図る上で有利な遠心式流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回転軸に連結される主板と、主板に対向する側板と、それら主板と側板との間に周方向に間隔をおいて配置された複数の中空状の羽根板とを有するインペラを備え、前記羽根板の内部に補強リブが設けられ、前記インペラの回転により流体流れを生じさせる遠心式流体機械であって、前記補強リブは、前記回転軸と直交する平面で切断した断面が、前記インペラの半径方向に沿って延在する形状を呈していることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記補強リブは、前記羽根板の長さ方向に間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の遠心式流体機械である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、補強リブは、断面形状が同一でその延在方向をその他の方向に向けた従来の補強リブに比べて、遠心力に対する強度がより大きくなっている。
したがって、必要な剛性を確保しつつ補強リブの薄肉化を図れ、羽根板の折れ曲がりを防止しつつ遠心式流体機械の軽量化を得る上で有利となる。
また、請求項２記載の発明によれば、軽量化を図りつつ羽根体をより強固に補強する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態の遠心式送風機１０の斜視図である。
【図２】インペラ１２の斜視図である。
【図３】側板２０の一部を破断して示したインペラ１２の平面図である。
【図４】インペラ１２の断面図である。
【図５】羽根板２２の斜視図である。
【図６】羽根板２２の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明の遠心式流体機械が遠心式送風機である場合の実施の形態について説明する。
図１に示すように、遠心式送風機１０は、インペラ１２と、インペラ１２を収容するファンケーシング１４と、ファンケーシング１４に取着されインペラ１２を回転駆動するモータ１６とを含んで構成されている。
【０００９】
ファンケーシング１４は、インペラ１２の後方に位置する後壁１４０２と、インペラ１２の前方に位置する前壁１４０４と、それら後壁１４０２と前壁１４０４の周囲を接続する周壁１４０６とを有している。
前壁１４０４には、空気取り入れ用の吸込口１４０８が設けられ、周壁１４０６には、吹出口１４１０が設けられている。
後壁１４０２の外周部と前壁１４０４の外周部と周壁１４０６とにより導風路が形成されている。この導風路は、遠心式送風機１０の駆動時、すなわち、インペラ１２の回転時、インペラ１２が軸方向において吸込口１４０８から吸い込んでその外周方向に導いた空気を旋回流とし、昇圧しつつ吹出口１４１０に導き、吹出口１４１０から吹き出させるものである。
【００１０】
図２、図３、図４に示すように、インペラ１２は、主板１８と、主板１８に対向する側板２０と、それら主板１８と側板２０との間に設けられた複数の羽根板２２とを備えている。
図３、図４に示すように、主板１８は、円形を呈しており、中心にインペラボス部１８０２が設けられている。
インペラボス部１８０２には取り付け孔１８０４が設けられ、この取り付け孔１８０４にモータ１６の回転軸１６０２が軸方向に移動不能にかつ一体回転可能に連結されている。
側板２０は、主板１８の前方に設けられ、外周部よりも内周部が前方に偏位した円錐面で形成され、中心に流入口２００２が開口されている。インペラ１２の回転時、空気は前壁１４０４の吸込口１４０８、インペラ１２の流入口２００２から軸方向に吸い込まれる。
【００１１】
羽根板２２は、主板１８と側板２０との間でインペラ１２の周方向に間隔をおいて配置され、図６に示すように、インペラ１２の半径方向１２Ａに対して斜めに交差する方向に延在している。
そして、主板１８と側板２０と複数の羽根板２２とにより内周部から外周部に至る空気流路１２０２が形成され、流入口２００２から吸い込まれた空気は空気流路１２０２を通ってインペラ１２の半径方向外方に導かれる。
図４、図６に示すように、羽根板２２は、主板１８と側板２０との間に延在する高さＨ１と、この高さＨ１に直交する方向の厚さＴ１と、高さＨ１および厚さＴ１と直交する方向に厚さＴ１よりも大きい寸法で延在する長さＬ１とを有している。
羽根板２２は、高さＨ１が長さＬ１よりも大きい寸法で形成されている。
【００１２】
羽根板２２は、押し出し成形により形成されており、羽根板２２には、軽量で剛性を有する材料が用いられている。このような材料として従来公知のさまざまな金属や合成樹脂が採用可能であり、本実施の形態では、アルミ合金が用いられている。
図５、図６に示すように、羽根板２２は中空状を呈し、羽根板２２の内部には、羽根板２２の高さＨ１方向に延在するボス部２４が羽根板２２の長さＬ１方向に間隔をおいて複数（３つ）設けられている。
各ボス部２４に、ボルト挿通孔２４０２が羽根板２２の高さＨ１方向に貫通形成されている。
図４に示すように、各羽根板２２は、それらボス部２４のボルト挿通孔２４０２に挿通されたボルトＢを介して主板１８および側板２０に連結されている。
【００１３】
図５、図６に示すように、補強リブ２６は、羽根板２２の厚さＴ１方向の両面に位置する壁部２２０２間を接続し、羽根板２２の高さＨ１方向の全長にわたって設けられている。
図６に示すように、補強リブ２６は、回転軸１６０２と直交する平面で切断した断面が、インペラ１２の半径方向１２Ａ（遠心力方向）に沿って延在する形状を呈している。なお、図６において符号１６０２Ａは、インペラ１２の軸心でもある回転軸１６０２の軸心を示している。
図５に示すように、補強リブ２６は、半径方向１２Ａに沿った長さＬ２と、この長さＬ２に直交する厚さＴ２と、羽根板２２の高さＨ１に等しい高さＨ２とを有している。
補強リブ２６は、羽根板２２の長さＬ１方向に間隔をおいて複数設けられている。本実施の形態では、補強リブ２６は、３つのボス部２４の間に１つづつ合計２つ設けられている。
【００１４】
次に本実施の形態の作用効果について説明する。
遠心式送風機１０の駆動時、モータ１６によりインペラ１２が回転し、羽根板２２に遠心力が作用し、補強リブ２６にも遠心力が作用する。
この遠心力は、回転軸１６０２の軸心１６０２Ａからインペラ１２の半径方向１２Ａに沿って外方に作用する。
特に、本実施の形態では、羽根板２２の高さＨ１が長さＬ１よりも大きい寸法で形成されているので、羽根板２２に、半径方向１２Ａに沿って外方に作用する遠心力による曲げモーメントは大きなものとなる。
ここで、補強リブ２６はその延在方向を、半径方向１２Ａに合致させて設けられているので、断面形状が同一でその延在方向を他の方向に向けた従来の補強リブに比べて、すなわち、同じ厚さＴ２で他の方向に向けた補強リブに比べて、遠心力が作用する方向において補強効果がより大きくなっている。
したがって、他の方向に向けた従来の補強リブに比べて、本実施の形態の補強リブ２６は剛性が最も高い。そのため、本実施の形態によれば、補強リブ２６の変形を抑制し、補強リブ２６によって羽根板２２の折れ曲がりを防止する上で有利となる。
したがって、インペラの回転速度が高速（例えば３６００ｒｐｍ以上）となる場合であっても、補強リブ２６の厚さＴ２を増大させることなく、言い換えると、軽量化を図りつつ羽根板２２の折れ曲がりを防止することが可能となる。
また、強度をより大きく確保できることから、補強リブ２６の厚さＴ２を小さくしても所望の剛性を確保でき、したがって、剛性を確保しつつ補強リブ２６の軽量化を図れ、羽根板２２の軽量化、材料コストの低減化を図れる。
したがって、本実施の形態によれば、羽根板２２の折れ曲がりを防止しつつ軽量化を図る上で有利な遠心式流体機械１０が得られる。
また、補強リブ２６を薄肉化することでインペラ１２の軽量化を図れるので、インペラ１２を回転駆動するモータ１６の負荷を軽減でき、モータ１６の小型化および省電力化を図る上でも有利となる。
【００１５】
特に、本実施の形態のように、羽根板２２が１０枚以上設けられているものでは、羽根板２２に補強リブ２６を複数設けると、例えば、羽根板２２に補強リブ２６を２つ設けると、補強リブの個数は２０以上となる。
したがって、羽根板２２に補強リブ２６を複数設ける場合には、羽根板２２をより強固に補強できることは無論のこと、剛性を確保しつつ補強リブ２６を薄肉化することで、羽根板２２、インペラ１２ひいては遠心式送風機１０の軽量化、コストダウンを図る上でより一層有利となり、モータ１６の小型化および省電力化を図る上でもより一層有利となる。
また、本実施の形態のように、羽根板２２の高さＨ１が大きく、この羽根板２２の高さＨ１に追従して補強リブ２６の高さＨ２が大きくなっている場合には、補強リブ２６を薄肉化することで、羽根板２２、インペラ１２ひいては遠心式送風機１０の軽量化、コストダウンを図る上でより一層有利となる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、補強リブ２６の長さＬ２方向の両端が、羽根板２２の厚さＴ１方向の両面に位置する壁部２２０２に連結されている場合について説明したが、補強リブ２６は、厚さＴ１方向の両面に位置する壁部２２０２のうちの一方の壁部２２０２に連結され、他方の壁部２２０２から切り離されていてもよく、従来公知のさまざまな形状、配置の補強リブ２６が設けられた中空状の羽根板２２を備える遠心式送風機１０に本発明は適用される。
また、本発明が適用される羽根板２２は、高さＨ１が長さＬ１よりも大きいものに限定されず、従来公知の様々な形状の羽根板２２に広く適用される。
また、補強リブ２６の主板１８および側板２０への取り付けは、ボルトＢに限定されず、例えば、用いる材料が合成樹脂の場合には溶着を用いるなど従来公知のさまざまな取り付け構造が適用可能である。
また、本実施の形態では、遠心式流体機械が遠心式送風機１０に適用された場合について説明したが、本発明の遠心式流体機械は、液体を送給する遠心式ポンプにも無論適用可能であり、本発明の遠心式流体機械は、気体および液体を含む流体を送給する従来公知のさまざまな遠心式流体機械に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００１７】
１０……遠心式送風機
１２……インペラ
１２Ａ……半径方向
１６……モータ
１６０２……回転軸
１８……主板
２０……側板
２２……羽根板
２２０２……壁部
２４……ボス部
２４０２……ボルト挿通孔
２６……補強リブ
Ｈ１……羽根板の高さ
Ｔ１……羽根板の厚さ
Ｌ１……羽根板の長さ
Ｈ２……補強リブの高さ
Ｔ２……補強リブの厚さ
Ｌ２……補強リブの長さ
Ｂ……ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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