(57)【要約】【課題】空気の偏流を抑制して吹出側の風速分布を均一化し、風量増加と低騒音化を実現することができる遠心ファン用羽根車を提供すること。【解決手段】駆動源に直結される主板２と、該主板２に対向配置された側板３と、これらの主板２と側板３との間に周方向に配列された複数枚の翼４を備えた遠心ファン用羽根車１において、前記各翼４の吹出側近傍に、正四面体から成る複数の突起７を幅方向に適当なピッチで配置する。又、前記突起７を各翼４の上面と下面にそれぞれ配置する。更に、前記各翼４の上面と下面とで前記突起７の配置位置を翼幅方向にずらせ、上面と下面で突起７を翼幅方向に互い違いに配置するとともに、下面に配置される突起７の数を上面に配置される突起７の数よりも１つ少なくする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に直結される主板と、該主板に対向配置された側板と、これらの主板と側板との間に周方向に配列された複数枚の翼を備えた遠心ファン用羽根車において、
前記各翼の吹出側近傍に、正四面体から成る複数の突起を幅方向に適当なピッチで配置したことを特徴とする遠心ファン用羽根車。
【請求項２】
前記突起を各翼の上面と下面にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載の遠心ファン用羽根車。
【請求項３】
前記各翼の上面と下面とで前記突起の配置位置を翼幅方向にずらせ、上面と下面で突起を翼幅方向に互い違いに配置するとともに、下面に配置される突起の数を上面に配置される突起の数よりも１つ少なくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の遠心ファン用羽根車。
【請求項４】
前記各突起の正四面体の一辺の長さａを、翼長Ｃに対して、ａ＝（１．５〜３．０％）Ｃに設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の遠心ファン用羽根車。
【請求項５】
前記突起の配列ピッチＰを、翼幅Ｈに対して、Ｐ＝（１１．０〜１８．０％）Ｈに設定したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の遠心ファン用羽根車。
【請求項６】
前記突起の翼の後縁からの配置位置Ｄを、翼長Ｃに対して、Ｄ＝（５．０〜１５．０％）Ｃに設定したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の遠心ファン用羽根車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主板とこれに対向配置された側板との間に複数枚の翼を周方向に配列して成る遠心ファン用羽根車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心ファンは、例えば空調用設備におけるコンデンサやエバポレータ等の熱交換器に空気を送風するために使用されるが、その羽根車（インペラ）をケーシング内で回転駆動させることによって所要の送風作用を行うものである。
【０００３】
ここで、斯かる遠心ファンに使用される従来の羽根車の一例を図７に示す。
【０００４】
図７は従来の羽根車１０１の部分断面図であり、図示の羽根車１０１は、平円板の主板１０２と、該主板１０２に所定距離隔てて対向配置された短ノズル円板状の側板（シュラウド）１０３と、これらの主板１０２と側板１０３との間に周方向に配列された複数枚の翼（図７には１枚のみ図示）１０４を有している。尚、図示しないが、主板１０２の軸中心部にはボスが立設されており、このボスには駆動源であるモータの出力軸（モータ軸）が挿通固着されている。従って、羽根車１０１は、ボスを介してモータに直結されている。
【０００５】
又、図７において、１０６は不図示のケーシングに固定されたベルマウス状のインレットであって、このインレット１０６は、その出口端１０６ａが羽根車１０１の側板１０３の吸込口１０３ａに挿入されて開口しており、ケーシングの空気導入口からケーシング内に導入される空気を羽根車１０１の側板１０３の吸込口１０３ａへと抵抗無くスムーズに導く機能を果たす。
【０００６】
而して、不図示のモータが起動されると、該モータに直結された羽根車１０１が不図示のケーシング内で所定の速度で回転駆動される。すると、空気がインレット１０６に案内されて羽根車１０１の側板１０３の開口部１０３ａから羽根車１０１内へと軸方向（図７の水平方向）に導入され、この空気は、羽根車１０１内の複数枚の翼１０４間を通過する際に翼１０４から静圧と動圧を付与されるとともに、遠心力を受けて図７に矢印にて示すように径方向外方（図７の上方）へと流れの向きを変えて羽根車１０１の吹出口から不図示のケーシング内に吐出され、これによって遠心ファンによる所要の送風作用がなされる。
【０００７】
ところで、羽根車１０１内での空気の流れにおいて、側板１０３の吸込口１０３ａから軸方向に流入する空気は、複数の翼１０４間を通過する際に遠心力によって径方向外方（図７の上方）へと流れの向きが変えられるため、側板１０３に近いほど空気の流れの曲率が大きくなって流速が低下し、側板１０３の近傍では図示のように空気の渦が発生する。
【０００８】
従って、側板１０３の近傍では翼１０４に流入する空気の流速が低いために羽根車１０１の吹出口における風速も低くなり、羽根車１０１の吹出口における空気の流速分布は、図６に破線にて示すように、側板１０３側では流速が主板１０２側の流速に比べて大幅に低下し、遠心ファンの送風性能及び送風効率の低下を招くとともに、側板１０３近傍の流速の低下が側板１０３近傍の空気流の剥離と乱れを誘起して乱流騒音の増大を招くという問題があった。尚、図６において、横軸は吹出口位置（ｍｍ）、縦軸は回転速度５００ｒｐｍでの羽根車の吹出口での風速（ｍ／ｓｅｃ）である。
【０００９】
ところで、特許文献１には、羽根車における風速分布の均一化や低騒音化等を図るために、翼の肉厚を、側板から主板に向かうに連れて徐々に厚くし、各翼の相互の隣接距離を側板から主板に向かって徐々に狭くする提案がなされている。
【００１０】
又、特許文献２には、翼の入口側近傍の正圧面側に平行突起又はＶ字型突起を配置することによって、突起の後方で微小な剥離渦を多数発生させて大きな渦流れの発生を防ぎ、広帯域騒音を抑制する提案がなされている。
【特許文献１】特開２００１−１３２６８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１において提案された構成では、流量の多い主板側の空間を狭くするため、最大風量が少なくなるという問題がある。
【００１２】
又、特許文献２において提案された構成では、翼の上面（正圧面）での流れと下面（負圧面）での流れの干渉を抑制して前記効果を奏するものであって、偏流の抑制と風量増加の効果を期待することは不可能ある。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、空気の偏流を抑制して吹出側の風速分布を均一化し、風量増加と低騒音化を実現することができる遠心ファン用羽根車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、駆動源に直結される主板と、該主板に対向配置された側板と、これらの主板と側板との間に周方向に配列された複数枚の翼を備えた遠心ファン用羽根車において、前記各翼の吹出側近傍に、正四面体から成る複数の突起を幅方向に適当なピッチで配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記突起を各翼の上面と下面にそれぞれ配置したことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記各翼の上面と下面とで前記突起の配置位置を翼幅方向にずらせ、上面と下面で突起を翼幅方向に互い違いに配置するとともに、下面に配置される突起の数を上面に配置される突起の数よりも１つ少なくしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記各突起の正四面体の一辺の長さａを、翼長Ｃに対して、ａ＝（１．５〜３．０％）Ｃに設定したことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記突起の配列ピッチＰを、翼幅Ｈに対して、Ｐ＝（１１．０〜１８．０％）Ｈに設定したことを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記突起の翼の後縁からの配置位置Ｄを、翼長Ｃに対して、Ｄ＝（５．０〜１５．０％）Ｃに設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、羽根車の側板の吸込口から軸方向に流入する空気は、複数枚の翼間を通過する際に翼から静圧と動圧を付与されるとともに、遠心力を受けて径方向外方へと流れを変えて羽根車の吹出口から吐出されるが、各翼の吹出側近傍に配置された正四面体から成る複数の突起の整流作用によって空気の流れが整流され、側板側に発生していた渦が消え、空気の偏流が抑えられて吹出側の風速分布が均一化し、風量増加と低騒音化が実現される。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、突起を各翼の上面と下面にそれぞれ配置したため、各翼の上面と下面に沿う空気の流れが突起の整流作用によって整流され、各翼の上下面に沿う空気の偏流が抑えられて吹出側の風速分布が均一化される。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、各翼の上面と下面とで突起の配置位置を翼幅方向にずらせ、上面と下面で突起を翼幅方向に互い違いに配置したため、各翼の上下面に沿って流れる各空気流同士が翼の吹出口で合流する際の干渉による乱れが防がれ、乱れに伴う騒音増加が防がれる。
【００２３】
請求項３〜５記載の発明によれば、実験により突起の正四面体の一辺の長さａ、突起の配列ピッチＰ及び突起の翼後縁からの配置位置Ｄを、翼長Ｃ、翼幅Ｈに対して、
ａ＝（１．５〜３．０％）Ｃ
Ｐ＝（１１．０〜１８．０％）Ｈ
Ｄ＝（５．０〜１５．０％）Ｃ
にそれぞれ設定することによって突起による高い整流効果が得られ、請求項１〜３記載の発明による前記効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る遠心ファン用羽根車の斜視図、図２は同羽根車の部分断面図、図３は図２の矢視Ａ方向の図、図４は図２のＢ部拡大詳細図、図５は本発明に係る羽根車での空気の流れ状態を示す部分断面図、図６は本発明に係る羽根車の吹出口での風速分布を従来の羽根車のそれと対比して示す図である。
【００２６】
本発明に係る遠心ファン用羽根車１は、図１に示すように、平円板の主板２と、該主板２に所定距離隔てて対向配置された短ノズル円板状の側板（シュラウド）３と、これらの主板２と側板３との間に周方向に配列された複数枚（図示例では７枚）の翼４を有している。そして、主板２の軸中心部には円錐台状のボス５が立設されており、このボス５には駆動源である不図示のモータの出力軸（モータ軸）が挿通固着されている。従って、羽根車１は、ボス５を介して駆動源である不図示のモータに直結されている。
【００２７】
又、図５において、６は不図示のケーシングに固定されたベルマウス状のインレットであって、このインレット６は、その出口端６ａが羽根車１の側板３の吸込口３ａに挿入されて開口しており、不図示のケーシングの空気導入口からケーシング内に導入される空気を羽根車１の側板３の吸込口３ａへと抵抗無くスムーズに導く機能を果たす。
【００２８】
而して、本実施の形態に係る羽根車１においては、図２に示すように、各翼４の吹出側近傍には、正四面体から成る複数の突起７が翼幅方向（図２の上下方向）に適当なピッチＰで配置されている。これらの突起７は、図３に示すように、各翼４の上面４ａと下面４ｂにそれぞれ配置されており、これらの突起７の各翼の上面４ａと下面４ｂにおける配置位置は翼幅方向にＰ／２ずつずらされ、各翼４の上面４ａと下面４ｂで突起７が翼幅方向に互い違いに配置されている。ここで、各翼４の下面４ｂに配置される突起７の数は上面４ａに配置される突起７の数よりも１つ少ない値に設定されている。
【００２９】
即ち、図２及び図３に示すように、翼幅をＨとすると、各翼４の上面４ａに配置される突起７の数ｎ1 と下面４ｂに配置される突起７の数ｎ2 との間には、下記の関係式が成立している。
【００３０】
ｎ2 ＝Ｈ／Ｐ−１＜ｎ1 ＝Ｈ／Ｐ      …  （１）
尚、本実施の形態では、数ｎ1 ＝７、数ｎ2 ＝６に設定されている（図３参照）。
【００３１】
又、図２〜図４に示すように、突起７の正四面体の一辺の長さをａ、突起７の配列ピッチをＰ、突起７の翼４の後縁からの配置位置をＤとすると、実験によりこれらのａ，Ｐ，Ｄの値は、翼長Ｃ又は翼幅Ｈに対して、
ａ＝（１．５〜３．０％）Ｃ
Ｐ＝（１１．０〜１８．０％）Ｈ      …  （２）
Ｄ＝（５．０〜１５．０％）Ｃ
の範囲を満足する値に設定されている。
【００３２】
以上のように構成された羽根車１は、不図示のモータが起動されると、不図示のケーシング内で図１の矢印Ｒ方向に所定の速度で回転駆動される。すると、空気がインレット６に案内されて羽根車１の側板３の開口部３ａから羽根車１内へと軸方向（図５の水平方向）に導入され、この空気は、羽根車１内の複数枚の翼４間を通過する際に翼４から静圧と動圧を付与されるとともに、遠心力を受けて図５に矢印にて示すように径方向外方（図５の上方）へと流れを略直角に変えて羽根車１の吹出口から不図示のケーシング内に吐出され、これによって遠心ファンによる所要の送風作用がなされる。
【００３３】
而して、本発明に係る羽根車１においては、各翼１の吹出側近傍に配置された正四面体から成る複数の突起７の整流作用によって空気の流れが図５に矢印にて示すように整流され、図７に示した従来の羽根車１０１の側板１０３側に発生していた渦が消え、空気の偏流が抑えられて吹出側の風速分布が均一化し、風量増加と低騒音化が実現される。ここで、図６に本発明に係る羽根車１の回転速度が５００ｒｐｍである場合の吹出口での風速分布を実線にて示すが、同一速度で回転する図７に示す従来の羽根車１０１での速度分布（破線にて示す）と比較すれば明らかなように、本発明に係る羽根車１によれば、側板３側での風速の落ち込みが回復し、風速分布を翼幅全域に亘って略均一にすることができる。具体的には、従来は最大と最小の風速差が±５０％であったのに対して、本発明に係る羽根車１では風速差を従来の１／２の±２５％まで下げることができ、又、騒音を１ｄＢ程度下げることができた。
【００３４】
特に、本発明に係る羽根車１においては、突起７を各翼４の上面４ａと下面４ｂにそれぞれ配置したため、各翼４の上面４ａと下面４ｂに沿う空気の流れが突起７の整流作用によって整流され、各翼４の上下面４ａ，４ｂに沿う空気の偏流が抑えられて吹出側の風速分布が一層均一化される。
【００３５】
更に、本発明に係る羽根車１によれば、各翼４の上面４ａと下面４ｂとで突起７の配置位置をＰ／２だけ翼幅方向にずらせ、各翼４の上面４ａと下面４ｂで突起７を翼幅方向に互い違いに配置したため（図３参照）、各翼４の上下面４ａ，４ｂに沿って流れる各空気流同士が各翼４の吹出口で合流する際の干渉による乱れが防がれ、乱れに伴う騒音増加が防がれる。
【００３６】
又、実験により突起４の正四面体の一辺の長さａ、突起７の配列ピッチＰ及び突起７の翼４後縁からの配置位置Ｄを、翼長Ｃ、翼幅Ｈに対して前記（２）式のように設定したため、突起７による高い整流効果が得られ、以上説明した効果を安定的に得ることができる他、応用製品に整流部品が不要となるという効果得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、遠心ファンの吹出側に熱交換器やフィルタを備えた空気調和機、空気清浄機のような整流を必要とする機器等に対して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る遠心ファン用羽根車の斜視図である。
【図２】本発明に係る遠心ファン用羽根車の部分断面図である。
【図３】図２の矢視Ａ方向の図である。
【図４】図２のＢ部拡大詳細図である。
【図５】本発明に係る遠心ファン用羽根車での空気の流れ状態を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る羽根車の吹出口での風速分布を従来の羽根車のそれと対比して示す図である。
【図７】従来の羽根車での空気の流れ状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      遠心ファン用羽根車
２      主板
３      側板
３ａ    側板の吸込口
４      翼
４ａ    翼の上面
４ｂ    翼の下面
５      ボス
６      インレット
６ａ    インレットの出口端
７      突起
ａ      突起の正四面体の一辺の長さ
Ｃ      翼長
Ｄ      突起の翼後縁からの配置位置
Ｈ      翼幅
Ｐ      突起の配列ピッチ
【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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【図７】
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