(57)【要約】【課題】渦流式ブロアから発生する騒音を低減する。【解決手段】断面形状が略半円形をした環状案内溝に複数のブレード室を設けた羽根車と、この環状案内溝に対向する断面形状が略半円形をした昇圧溝３を設けたケーシング５とを備え、このケーシング５に吸込ポート１３と吐出ポート１４とを隔てる隔壁１６を設けた渦流式ブロアにおいて、ケーシング５の隔壁１６に羽根車７の環状案内溝６に対向して開口する対向室１５を設け、渦流式ブロアから発生する騒音を低減する。【選択図】図３
2007309286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに対して回転可能に支持される回転軸と、
この回転軸に連結される羽根車と、
この羽根車の外周部位に形成される断面形状が略半円形をした環状案内溝と、
前記回転軸の直径方向に延びる複数のブレードによってこの環状案内溝に区画される複数のブレード室と、
前記ケーシングに形成され前記環状案内溝に対向する断面形状が略半円形をした昇圧溝と、
ほぼ環状をしたこの昇圧溝の一部を遮断する隔壁と、
前記昇圧溝の両端部に連通する吸込ポートと吐出ポートとを備える渦流式ブロアにおいて、
前記隔壁に前記環状案内溝に対向して開口する対向室を設けたことを特徴とする渦流式ブロア。
【請求項２】
前記対向室の内壁面に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の渦流式ブロア。
【請求項３】
前記対向室と前記吸込ポートを連通する絞り通路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の渦流式ブロア。
【請求項４】
前記隔壁に第一、第二対向室を設け、前記羽根車の回転に伴ってこの第一、第二対向室が前記各ブレード室に順に対向するように構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の渦流式ブロア。
【請求項５】
前記対向室に前記羽根車の回転周方向に延びる板状の仕切り壁を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の渦流式ブロア。
【請求項６】
前記対向室に前記羽根車の回転周方向に延びる対向壁面を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の渦流式ブロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば小形送風機として用いられる渦流式ブロアの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムの水素ブロア等に用いられる渦流式ブロアとして、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
渦流式ブロアは、その羽根車に断面形状が略半円形をした環状案内溝に複数のブレード室を設け、羽根車の回転によって各ブレード室の流体がこれに対向するケーシングの昇圧溝との間で旋回運動し、吸込ポートから流体を吸い込む一方、吐出ポートから流体を吐出するようになっている。
【０００４】
ケーシングには吸込ポートと吐出ポートの間に隔壁が設けられ、この隔壁が吐出ポート側で加圧された流体が吸込ポート側に流れ込まないようにシールしている。
【特許文献１】特開２００３−１６１２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の渦流式ブロアにあっては、羽根車の各ブレード室に介在する流体は隔壁を越えて吐出ポート側から吸込ポート側に運ばれ、各ブレード室の流体が吸込ポートで急膨張するため、騒音が発生することがあった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、渦流式ブロアから発生する騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、ケーシングに対して回転可能に支持される回転軸と、この回転軸に連結される羽根車と、この羽根車の外周部位に形成される断面形状が略半円形をした環状案内溝と、回転軸の直径方向に延びる複数のブレードによってこの環状案内溝に区画される複数のブレード室と、ケーシングに形成され環状案内溝に対向する断面形状が略半円形をした昇圧溝と、ほぼ環状をしたこの昇圧溝の一部を遮断する隔壁と、昇圧溝の両端部に連通する吸込ポートと吐出ポートとを備える渦流式ブロアにおいて、隔壁に環状案内溝に対向して開口する対向室を設ける。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、羽根車の回転に伴って各ブレード室が吐出ポート側から吸込ポート側に移動する過程で、各ブレード室の圧力が対向室を介して段階的に低下することにより、各ブレード室によって運ばれた流体（繰越流）が吸込ポートで急膨張することが抑えられ、渦流式ブロアから発生する騒音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の第１実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示すように、渦流式ブロア１は、そのケーシング５とカバー９の間に羽根車７が収められ、この羽根車７の外周部位に環状案内溝６が形成される一方、ケーシング５のこの環状案内溝６に対向する部位にほぼ環状の昇圧溝３が形成される。この環状案内溝６と昇圧溝３は、それぞれの断面形状が略半円形に形成され、両者の間に断面略円形の空間を画成している。
【００１１】
図２に示すように、羽根車７の環状案内溝６には複数のブレード２が設けられる。各ブレード２は回転軸４の直径方向に延び、互いに均等な間隔を持って配置され、各ブレード２の間にブレード室１０が画成される。
【００１２】
羽根車７は電動機２０の回転軸４に連結され、この回転軸４はケーシング５に軸受８を介して回転可能に支持される。回転軸４が電動機２０によって回転駆動されることによって羽根車７が回転する。
【００１３】
図３に示すように、ケーシング５の昇圧溝３はＣ字形に延び、その両端部に吸込ポート１３と吐出ポート１４がそれぞれ開口している。
【００１４】
後述するように、羽根車７の回転によって流体が環状案内溝６と昇圧溝３間の空間で旋回運動し、吸込ポート１３から流体が吸い込まれる一方、吐出ポート１４から加圧された流体が吐出される。
【００１５】
ケーシング５には吸込ポート１３と吐出ポート１４の間に隔壁１６が設けられる。この隔壁１６の端面は回転軸４の回転中心線と直交する平面状に延び、各ブレード２に所定の隙間を持って対峙する。これにより、隔壁１６は昇圧溝３の吐出ポート１４側で加圧された流体が吸込ポート１３側に流れ込まないようにシールする。
【００１６】
しかし、羽根車７の各ブレード室１０に介在する流体は隔壁１６を越えて昇圧溝３の吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に運ばれ、各ブレード室１０の流体が吸込ポート１３で急膨張すると、吸込ポート１３から騒音が発生することがあった。
【００１７】
これに対処して本発明は、ケーシング５の隔壁１６に羽根車７の環状案内溝６に対向して開口する対向室１５を設け、この吸込ポート１３から発生する騒音を低減するようになっている。
【００１８】
対向室１５は所定の容積を有し、羽根車７の環状案内溝６に対向して開口する。対向室１５はその断面形状が環状案内溝６と同じ略半円形に形成され、かまぼこ型の空間として画成される。
【００１９】
なお、対向室１５はその断面形状を、略半円形に限らず、略矩形あるいは略三角形に形成しても良い。
【００２０】
図４は、対向室１５、環状案内溝６、昇圧溝３、吸込ポート１３、隔壁１６、吐出ポート１４等の断面展開図である。
【００２１】
隔壁１６には対向室１５の前後に前隔壁部２２と後隔壁部２３が設けられる。対向室１５を画成する前隔壁部２２の壁面２２ａと後隔壁部２３の壁面２３ａはそれぞれ回転軸４の径方向に延びている。
【００２２】
図４に示すように、前隔壁部２２の周方向長さをＬｄ、対向室１５の周方向長さをＬｒ、後隔壁部２３の周方向長さをＬｓ、ブレード室１０の周方向長さをＩｇ、ブレード２の周方向厚さをＩｓとすると、これらの各寸法は次式の関係が成り立つように設定される。
Ｌｄ＞Ｉｇ                      …（１）
Ｌｓ＋Ｌｒ＞Ｉｇ＋２Ｉｓ＞Ｌｓ  …（２）
Ｌｓ＜Ｉｇ                      …（３）
これにより、対向室１５は１つまたは２つのブレード室１０に対向して開口するが、吸込ポート１３と吐出ポート１４の間をブレード室１０を介して連通しないようになっている。
【００２３】
以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。
【００２４】
電動機２０によって回転軸４が回転駆動されると、回転軸４を中心に羽根車７が回転し、羽根車７の各ブレード２が流体に遠心力による径方向への力と回転方向への力により運動エネルギーを与えて流体を環状案内溝６と昇圧溝３の間において旋回運動させ、吸込ポート１３から吐出ポート１４へと各ブレード室１０が移動するのに伴い圧力が高められていき、吐出ポート１４側の流体圧力が吸込ポート１３側より高められ、吸込ポート１３から流体を吸い込む一方、吐出ポート１４から加圧された流体を吐出する。
【００２５】
隔壁１６は複数のブレード２に渡って対峙することにより、昇圧溝３の吐出ポート１４側で圧力差を与えられた流体が吸込ポート１３側に流れ込まないようにシールするが、各ブレード室１０に介在する流体は隔壁１６を越えて吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に運ばれる。羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０の圧力は容積が急拡大する対向室１５に面したときに段階的に低下することにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）が吸込ポート１３で急膨張することが抑えられ、渦流式ブロア１から発生する騒音を低減できる。
【００２６】
図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、羽根車７が回転するのに伴ってブレード室１０ａ，１０ｂの圧力が変化する過程を示す断面展開図である。吸込ポート１３の圧力をＰ1、吐出ポート１４の圧力をＰ2、対向室１５の圧力をＰ3（ただしＰ1＜Ｐ3＜Ｐ2）として、以下、ブレード室１０ａ，１０ｂの圧力が変化する過程を説明する。
【００２７】
図５の（ａ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが隔壁１６の前隔壁部２２に対峙し、吐出ポート１４と同等の圧力Ｐ2となる。
【００２８】
図５の（ｂ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが対向室１５に連通し、対向室１５と同等の圧力Ｐ3となる。
【００２９】
図５の（ｃ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが対向室１５とブレード室１０ｂを介して吸込ポート１３に連通し、吸込ポート１３の圧力Ｐ1となる。
【００３０】
これにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）の膨張時の差圧は、１段目でＰ2−Ｐ3、２段目でＰ3−Ｐ1と、Ｐ1とＰ2の間の圧力Ｐ3を挟んだ２段階で低下するようにしたため、吸込ポート１３において流体が膨張するときの圧力変化は２段目の圧力Ｐ3−Ｐ1となり、吸込ポート１３から発生する騒音が低減できる。
【００３１】
対向室１５とブレード室１０との間における流体の流れを妨げない程度であれば、対向室１５の容積が小さいほど、圧力Ｐ3はＰ1とＰ2の中間の圧力に近くなるため、ブレード室１０が対向室１５に連通する際の圧力振幅と、ブレード室１０が吸込ポート１３に連通する際の圧力振幅が同等になるため、吸込ポート１３から発生する騒音を低減し、ブロア１の騒音低減がはかれる。
【００３２】
また、対向室１５の容積が大きいほど、圧力Ｐ3が低く、Ｐ1に近くなるため、ブレード室１０が対向室１５に連通する際の圧力振幅が大きくなり、ブレード室１０が吸込ポート１３へ連通する際の圧力振幅が小さくなり、吸込ポート１３の騒音を低減する。
【００３３】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３４】
ケーシング５に対して回転可能に支持される回転軸４と、この回転軸４に連結される羽根車７と、羽根車７の外周部位に形成される断面形状が略半円形をした環状案内溝６と、この環状案内溝６に回転軸４の直径方向に延びる複数のブレード２で区画した複数のブレード室１０と、ケーシング５に形成され環状案内溝６に対向する断面形状が略半円形をした昇圧溝３と、この昇圧溝３の一部を遮断する隔壁１６と、昇圧溝３の両端部に連通する吸込ポート１３と吐出ポート１４とを備える渦流式ブロア１において、ケーシング５の隔壁１６に羽根車７の環状案内溝６に対向して開口する対向室１５を設けたため、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０の圧力が対向室１５を介して段階的に低下することにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）が吸込ポート１３で急膨張することが抑えられ、渦流式ブロア１から発生する騒音を低減できる。
【００３５】
（実施形態２）
次に図６に示す第２の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５に示す実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３６】
この実施形態では、隔壁１６に設けられた対向室１５の内壁面に吸音材１７を取り付けた。
【００３７】
この場合、ブレード室１０が対向室１５に連通する際に生じる圧力波が吸音材１７に吸収され、吸込ポート１３から発生する騒音を低減できるとともに、ケーシング５、羽根車７から発生する騒音を低減できる。
【００３８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３９】
対向室１５の内壁面に吸音材１７を取り付けたため、ブレード室１０が対向室１５に連通する際に生じる圧力波が吸音材１７に吸収され、吸込ポート１３から発生する騒音を低減できるとともに、ケーシング５、羽根車７から発生する騒音を低減できる。
【００４０】
（実施形態３）
次に図７に示す第３の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜６に示す各実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４１】
この実施形態では、隔壁１６に設けられた対向室１５と吸込ポート１３の上流部を連通する絞り通路１８を設けた。
【００４２】
絞り通路１８は通路の断面積を十分に絞り、また対向室１５の内壁面に吸音材１７を取り付ける。
【００４３】
この場合、対向室１５は絞り通路１８を介して消音器の拡張室として機能し、消音したい周波数域の騒音に合わせて対向室１５の容積を任意に設定することにより、この騒音を効果的に低減できる。
【００４４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００４５】
対向室１５と吸込ポート１３を連通する絞り通路１８を設けたため、対向室１５は絞り通路１８を介して消音器の拡張室として働き、消音したい周波数域の騒音を効果的に低減できる。
【００４６】
（実施形態４）
次に図８に示す第４の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５に示す実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４７】
この実施形態では、隔壁１６に第一、第二対向室１５ａ、１５ｂを設け、この第一、第二対向室１５ａ、１５ｂが各ブレード室１０に順に対向するように構成する。
【００４８】
羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０の圧力が第一、第二対向室１５ａ、１５ｂを介して段階的に低下することにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）が吸込ポート１３で急膨張することが抑えられ、渦流式ブロア１から発生する騒音を低減できる。
【００４９】
図８の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、羽根車７が回転するのに伴ってブレード室１０ａ，１０ｂの圧力が変化する過程を示す断面展開図である。吸込ポート１３の圧力をＰ1、吐出ポート１４の圧力をＰ2、第一対向室１５ａの圧力をＰ3と、第二対向室１５ｂの圧力をＰ4として（ただしＰ1＜Ｐ4＜Ｐ3＜Ｐ2）、以下、ブレード室１０ａ，１０ｂの圧力が変化する過程を説明する。
【００５０】
図８の（ａ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが隔壁１６の前隔壁部２２に対峙し、吐出ポート１４と同等の圧力Ｐ2となる。
【００５１】
図８の（ｂ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが第一対向室１５ａに連通し、第一対向室１５ａと同等の圧力Ｐ3となる。
【００５２】
図８の（ｃ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが第一対向室１５ａとブレード室１０ｂを介して第二対向室１５ｂに連通し、第二対向室１５ｂと同等の圧力Ｐ4となる。
【００５３】
図８の（ｄ）に示す回転位置では、ブレード室１０ａが第二対向室１５ｂとブレード室１０ｂを介して吸込ポート１３に連通し、吸込ポート１３の圧力Ｐ1に近づく。
【００５４】
これにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）の膨張時の差圧は、１段目でＰ2−Ｐ3、２段目でＰ3−Ｐ4と、３段目でＰ4−Ｐ1と、Ｐ1とＰ2の間の圧力Ｐ3、Ｐ4を挟んだ３段階で低下するようにしたため、吸込ポート１３において流体が膨張するときの圧力変化は３段目の圧力Ｐ4−Ｐ1となり、膨張時の圧力振幅が小さくなり、吸込ポート１３から発生する騒音が低減できるとともに、ケーシング５、羽根車７から発生する騒音を低減できる。
【００５５】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５６】
隔壁１６に第一、第二対向室１５ａ、１５ｂを設け、羽根車７の回転に伴ってこの第一、第二対向室１５ａ、１５ｂが各ブレード室１０に順に対向するように構成したため、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０の圧力が第一、第二対向室１５ａ、１５ｂを介して段階的に低下することにより、各ブレード室１０によって運ばれた流体（繰越流）が吸込ポート１３で急膨張することが抑えられ、渦流式ブロア１から発生する騒音を低減できる。
【００５７】
なお、これに限らず、隔壁１６に３つ以上の対向室１５を設け、この各対向室１５が各ブレード室１０に順に対向するように構成しても良い。
【００５８】
（実施形態５）
次に図９の（ａ），（ｂ）に示す第５の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５に示す実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５９】
この実施形態では、対向室１５の中央部に板状の仕切り壁１９を設ける。
【００６０】
この仕切り壁１９は回転軸４の中心線を中心として昇圧溝３の中央部を横切る円筒面に沿って形成され、この仕切り壁１９を羽根車７の回転周方向に延びるように配置する。仕切り壁１９はかまぼこ型の対向室１５を２つの空間に仕切り、各空間の断面形状を略扇形とする。
【００６１】
この場合、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０において図中矢印で示すように旋回運動している流体が対向室１５の仕切り壁１９の対向壁面１９ａに当たり、この旋回流の勢力を弱めて流体の乱れを低減し、騒音を低減できる。
【００６２】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００６３】
対向室１５に羽根車７の回転周方向に延びる板状の仕切り壁１９を設けため、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０において旋回運動している流体が対向室１５の仕切り壁１９に当たり、流体の乱れを低減し、騒音を低減できる。
【００６４】
（実施形態６）
次に図１０の（ａ），（ｂ）に示す第６の実施形態を説明する。これは基本的には図１〜５に示す実施形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６５】
この実施形態では、対向室１５の断面形状を扇形にし、対向室１５に羽根車７の回転周方向に延びる対向壁面２５を設ける。
【００６６】
対向室１５の対向壁面２５は回転軸４の中心線を中心として昇圧溝３の中央部を横切る円筒面に沿って形成され、この円筒面より外周側（羽根車７の回転径方向外側）に配置される。対向室１５はその断面形状を略扇形とする。
【００６７】
この場合、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０において図中矢印で示すように旋回運動している流体が対向室１５の対向壁面２５に当たり、この旋回流の勢力を弱めて流体の乱れを低減し、騒音を低減できる。
【００６８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００６９】
対向室１５に羽根車７の回転周方向に延びる対向壁面２５を設けたため、羽根車７の回転に伴って各ブレード室１０が吐出ポート１４側から吸込ポート１３側に移動する過程で、各ブレード室１０において旋回運動している流体が対向室１５の対向壁面２５に当たり、流体の乱れを低減し、騒音を低減できる。
【００７０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態を示す渦流式ブロアの断面図。
【図２】同じく羽根車の斜視図。
【図３】同じくケーシングの平面図。
【図４】同じく対向室、環状案内溝等の断面展開図。
【図５】同じく羽根車が回転する様子を示す断面展開図。
【図６】第２実施形態を示す対向室、環状案内溝等の断面展開図。
【図７】第３実施形態を示す対向室、環状案内溝等の断面展開図。
【図８】第４実施形態を示す羽根車が回転する様子を示す断面展開図。
【図９】第５実施形態を示し、（ａ）はケーシングの平面図、（ｂ）は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図１０】第６実施形態を示し、（ａ）はケーシングの平面図、（ｂ）は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１  渦流式ブロア
２  ブレード
３  昇圧溝
４  回転軸
５  ケーシング
６  環状案内溝
７  羽根車
１０  ブレード室
１３  吸込ポート
１４  吐出ポート
１５  対向室
１６  隔壁
１７  吸音材
１８  絞り通路
１９  仕切り壁
２５  対向壁面
【図１】
2007309286.tif 000003
【図２】
2007309286.tif 000004
【図３】
2007309286.tif 000005
【図４】
2007309286.tif 000006
【図５】
2007309286.tif 000007
【図６】
2007309286.tif 000008
【図７】
2007309286.tif 000009
【図８】
2007309286.tif 000010
【図９】
2007309286.tif 000011
【図１０】
2007309286.tif 000012