JP2002005090A

JP2002005090A - 遠心ファン

Info

Publication number: JP2002005090A
Application number: JP2000188119A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Higashida; 匡史東田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心ファンのケーシング内を空気流が流れる際
のエネルギ損失を抑制する。【解決手段】本遠心ファン１では、羽根車１１を収容す
る渦巻型ケーシング１０の内面３６に、多数の突起４０
を設けた。突起４０は、その近傍を流れる空気流を境界
層内で乱流にして安定化させ、境界層の発達を防止す
る。その結果、エネルギ損失が抑制される。突起４０
は、流線の方向と交差する方向に延びる突条４１，４２
を含む。突条は、周壁３１の内面３７の全域に形成され
ている。【効果】構造簡素。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】例えば、熱交換型換気装置等
で送風用に利用される遠心ファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、遠心ファンは、円筒形状の羽根車
と、この羽根車を収容しつつ羽根車から送り出される空
気流を集めて吹出口に案内するケーシングとを有してい
る。このケーシングの内面は、なめらかな面で形成され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、遠心ファン
では、吹出風量の低下、吹出口での静圧の低下、送風音
の増大等の現象が生じる場合がある。この原因として、
ケーシング内面に沿って空気流が流れる際のエネルギ損
失が大きいことが考えられる。そこで、本発明の目的
は、上述の技術的課題を解決し、ケーシング内面に起因
するエネルギ損失を抑制できる遠心ファンを提供するこ
とである。

【０００４】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、羽根車を渦巻形ケーシングに収容す
る遠心ファンにおいて、上記ケーシングの内面に多数の
突起を設けたことを特徴とする遠心ファンを提供する。
この発明によれば、ケーシング内面に沿う流れ、例え
ば、空気流のエネルギ損失を抑制できる。この理由とし
ては、エネルギ損失の原因となる流速の遅い領域である
境界層の発達が突起により抑制されるからであると考え
られる。

【０００５】ここで、突起は、その周囲にあるケーシン
グの内面よりも突出していればよい。例えば、突起は、
相対的に凹部となる内面に周囲を取り囲まれて相対的な
凸部からなる突起の他、相対的に凹部となる内面に両側
を挟まれた突条をも含むものである。請求項２に記載の
発明は、請求項１に記載の遠心ファンにおいて、上記突
起は、流線と交差する方向に延びる突条を含むことを特
徴とする遠心ファンを提供する。

【０００６】この発明によれば、突条の延びる方向に連
続して、突起による効果を得ることができるので、エネ
ルギ損失をより一層抑制できる。ここで、上述の流線
は、突条の近傍の流れであり、且つ突条の先端よりもケ
ーシングの内方の流れの流線である。請求項３に記載の
発明は、請求項１に記載の遠心ファンにおいて、上記突
起は、流線と略直交する方向に延びる突条を含むことを
特徴とする遠心ファンを提供する。

【０００７】この発明によれば、直交する突条は、請求
項２による作用効果に加えて、突条の延びる方向に沿う
空気流の発生を防止できるので、この空気流に起因する
エネルギ損失の発生を防止できる。その結果、エネルギ
損失をより一層抑制できる請求項４に記載の発明は、請
求項１に記載の遠心ファンにおいて、上記突起は、羽根
車の回転中心軸線と平行に延びる突条を含むことを特徴
とする遠心ファンを提供する。

【０００８】この発明によれば、回転中心軸線と平行に
延びる突条は、流線と交差するので、請求項２の作用を
同様に得られる。これに加えて、回転中心軸線と平行な
突条は、例えば、ケーシングの内面に一体に形成したと
きに、内面の形状を簡素化でき、ケーシングを形成し易
くできる。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の
何れかに記載の遠心ファンにおいて、上記ケーシングの
内面は、羽根車の外周に対向する周壁の内面を含むこと
を特徴とする遠心ファンを提供する。

【０００９】この発明によれば、周壁の内面で大きくな
る傾向にある上述のエネルギ損失を抑制できるので、抑
制効果を高くできて好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態の遠心ファ
ンを添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の
第１実施形態の遠心ファンとモータとを模式的に示す断
面正面図である。図２は、図１の遠心ファンの断面側面
図である。遠心ファン１は、回転可能に支持される羽根
車１１と、この羽根車１１を収容する渦巻形ケーシング
１０とを有している。ケーシング１０には、空気を吸い
込む吸込口１３と、空気流を吹き出す吹出口１５とが形
成されている。遠心ファン１は、羽根車１１を駆動する
モータ２とともに、遠心式の送風機を構成している。羽
根車１１は、その回転中心軸線１７の延びる方向に並ぶ
モータ２により駆動され、モータ２の回転軸３と駆動連
結され、また、モータ２の軸受（図示せず）により回転
自在に支持されている。

【００１１】羽根車１１は、略円筒形状をなしており、
この円筒の軸線を回転中心軸線１７と一致させて配置さ
れる。羽根車１１は、軸方向の一方の端部に配置された
環状板２１と、環状板２１と略平行に軸方向の他方の端
部に配置された円板２２と、この円板２２と環状板２１
とを連結する多数の羽根２４とを有している。環状板２
１の中央部には、空気を通す開口が形成されている。ま
た、円板２２の中心には、回転駆動するためのモータ２
の回転軸３が嵌合されるボス部２８が設けられている。
多数の羽根２４は、回転中心軸線１７を中心とした円形
に配置されている。各羽根２４は、同形状に、例えば、
公知のシロッコ型に形成されている。

【００１２】ケーシング１０は、略渦巻形状の周壁３１
と、周壁３１と接続されて軸方向の両端部に配置される
２つの側壁３２とを有している。一方の側壁３２には、
上述の吸込口１３が形成されている。周壁３１は、断面
略円弧状をなす略円周面からなる周面部３３と、周面部
３３の周方向の一端からこの一端での周面部３３の接線
方向に延びる略平板状の第１平面部３４と、周面部３３
の周方向の他端から第１平面部３４と対向して延びる略
平板状の第２平面部３５とを有している。

【００１３】周面部３３は、空気流の流れる方向に沿っ
て上流側から下流側に向けて、回転中心軸線からの径方
向寸法が大きくなっている。ケーシング１０の内面３６
は、周壁３１の内面３７と、側壁３２の内面３８とを含
んでいる。内面３６は、羽根車１１の外周２５からの空
気流が沿って流れる面であり、羽根車１１よりも下流側
となる面である。本発明の遠心ファン１は、ケーシング
１０の内面３６に多数の突起４０を設けられている。こ
れにより、ケーシング１０の内面３６での、空気流のエ
ネルギ損失を低減することができる。

【００１４】本発明の第１実施形態では、複数の突起４
０は、ケーシング１０の内面３６の周壁３１の内面３７
に一体に形成されている。また、複数の突起４０は、羽
根車１１の回転中心軸線１７と平行に延びる複数の突条
４１からなる。各突条４１は、流線（矢印Ｆ参照）と交
差する方向（矢印Ｃ１参照）に延びている。突条４１
は、周壁３１の各部、すなわち、周面部３３、第１平面
部３４、および第２平面部３５に一体に形成されてい
る。周面部３３にある突条４１は、周面部３３の略円周
面をなす内面３７から突出している。また、第１平面部
３４および第２平面部３５にある突条４１は、略平面状
の内面３７から突出している。周壁３１の上述の各部の
内面３７と突条４１とにより、ケーシング１０の内面３
６の一部が形成されている。

【００１５】突条４１は、軸方向に切る断面形状が略半
円形に形成されている。各突条４１は、両側壁３２間を
つないで、軸方向に平行に延び、且つ互いに平行に延び
ている。また、多数の突起４０により流線の方向に沿っ
て凹凸が連続して形成されるように、各突条４１は、隣
接する突条４１との間に所定間隔を隔てて配置されてい
る。この所定間隔は、各突条４１間で同じとされている
が、異ならせても構わない。

【００１６】また、突起４０は、ケーシング１０内の空
気流を層流から乱流に確実に変えることのできるような
大きさとされている。例えば、各突起４０の、ケーシン
グ１０の内面３６からの突出高さは、０．３ｍｍ以上且
つ３．０ｍｍ以下となる範囲に設定するのが好ましく、
例えば、突出高さは略１ｍｍとされている。ここで、突
出高さが、３．０ｍｍよりも高いと、かえってエネルギ
損失が大きくなる場合があるからである。また、突出高
さが、０．３ｍｍより低いと、エネルギ損失を抑制する
効果を得難くなるからである。

【００１７】また、突起４０が形成されたケーシング１
０の内面３６は、羽根車１１の外周２５に対向する周壁
３１の内面３７を含む。突条４１は、周壁３１の内面３
７の全面に形成されている。これにより、エネルギ損失
を確実に低減できて、好ましい。また、突起４０は、側
壁３２の内面３８には省略されており、これによりケー
シング１０の形状を簡素化しつつ、エネルギ損失の抑制
効果を十分に得ることができる。というのは、側壁３２
の内面近傍の空気流は、もともと乱流になり易く、境界
層が安定しており、突起４０を側壁３２に設けた場合の
エネルギ損失の抑制効果が、突起４０を周壁３１に設け
た場合に比べて、低いからである。なお、突起４０を側
壁３２に第２実施形態のように設けても構わない。

【００１８】モータ２が予め定める所定方向、例えば、
図２で反時計回り方向に駆動される。これに伴い、羽根
車１１が同方向に回転する。空気は、吸込口１３からケ
ーシング１０内の流路を通り吹出口１５から吹き出され
る（矢印Ｆ参照）。羽根車１１は、回転することによ
り、羽根２４の周囲の空気に遠心力を与えて空気を移動
させる。これに伴い、空気が吸込口１３から羽根車１１
の内部に吸い込まれる。また、羽根車１１の外周２５か
ら送り出される空気流は、ケーシング１０により集めら
れて吹出口１５に向けて、ケーシング１０の内面３６に
沿って流れる。空気流は、ケーシング１０内で、径方向
の外側に向けて、且つ吸込口１３から遠ざかるように軸
方向に沿って、且つ羽根車１１の円周速度ベクトルの向
く方向に沿って円周方向に沿って流れる。この空気流
は、回転中心軸線１７に平行な各突条４１と交差する方
向に流れる。

【００１９】また、上述の突条４１を、以下の第２実施
形態のように傾斜させて、流線とほぼ直交させれば、よ
り好ましい。第２実施形態は、第１実施形態と以下の点
で異なり、それ以外の点については、同様に構成されて
いるものであり、同じ符号を付して説明を省略する。な
お、以下で説明する他の実施形態についても、同様とす
る。第２実施形態では、図３および図４に示すように、
多数の突起４０には、ケーシング１０の周壁３１の内面
３７に形成された多数の突条４２と、側壁３２の内面３
８に形成された多数の突起４４とが含まれる。突条４２
は、回転中心軸線１７に対して所定角度（角度Ｅ参照）
で傾斜した方向に延び、流線（矢印Ｆ参照）と略直交す
る方向（矢印Ｃ２参照）に延びている。

【００２０】突条４２は、以下の点で第１実施形態の突
条４１と異なっている。なお、特に説明しない点につい
ては、突条４１と同様に構成されているものとする。突
条４２の所定角度は、例えば、略４５度にされている。
突条４２の傾きは、吸込口１３から遠い側にあるその突
条４２の部分が、吸込口１３寄りにあるその突条４２の
部分に比べて、その突条４２の近傍の空気流の流れ方向
の後方となるように設定されている。これにより、流線
と突条４２とが直交し易くなる。

【００２１】また、周壁３１の内面３７の突条４２をす
べて同じ向きの傾きとすると、第２平面部３５の内面に
ある突条４２は、流線とのなす角度が小さくなってしま
う。そこで、図４に一点鎖線で示したように、第２平面
部３５の内面にある突条４２の傾斜を、周面部３３およ
び第１平面部３４にある突条４２の傾斜と同じ角度で逆
向きにしてもよい。突起４４は、両側壁３２、特に、羽
根車１１の外周２５よりも径方向の外側に形成されてい
る。突起４４は、半球状に形成されている。

【００２２】第３実施形態では、図５に示すように、遠
心ファン１は、軸方向の両側となる左右両側から吸い込
むことができる両吸い込み型に構成されている。遠心フ
ァン１は、互いに略平行な一対の環状板２１とこれら環
状板２１間を左右に区画する円板２２とを円形に並ぶ多
数の羽根２４により連結した左右両吸込型の羽根車１１
と、この羽根車１１を収容し軸方向の両端部に一対の吸
込口１３を有するケーシング１０とを有している。一対
の吸込口１３は、一対の環状板２１に対応して形成され
ている。

【００２３】ケーシング１０の周壁３１の内面３７に突
起４０が形成されている。突起４０は、略Ｖ字形状をな
す一対の突条４２を含む。一対の突条４２は、軸方向に
並び、隣接する軸方向の端部同士でつながり、回転中心
軸線１７に対して、互いに逆向きに同角度でそれぞれ傾
斜している。一対の突条４２がなすＶ字形状の頂部は、
Ｖ字形状の開放された部分よりも、流れ方向の上流側に
なっている。一対をなす各突条４２と、これに近い側と
なる吸込口１３とは、第２実施形態の突条４２と吸込口
１３との関係と同様に配置されている。

【００２４】羽根車１１が回転すると、羽根車１１の外
周２５から空気流が吹き出される。このとき、空気流の
軸方向の流れ方向は、軸方向の略中間部に配置された円
板２２の右側と左側とで、円板２２に向かうように、互
いに向き合うように逆向きに流れる。そして、軸方向の
左右両側の各空気流は、一対をなす各突条４２をほぼ直
角に横切るように流れる。このように本発明の各実施の
形態によれば、ケーシング１０の内面３６に設けた多数
の突起４０により、ケーシング１０内面に沿って空気流
が流れる際のエネルギ損失を抑制できる。

【００２５】この理由としては、エネルギ損失の原因と
なる流速の遅い領域である境界層の発達が突起４０によ
り抑制されるからであると考えられる。すなわち、突起
４０が境界層に乱流を生じさせ、この乱流が、層流に比
べてケーシング１０内面での空気流の剥離を生じ難くで
きる。その結果、剥離の発生に起因する境界層の発達を
抑制できる。従って、境界層で流速が低下することによ
るエネルギ損失を抑制できる。一方で、乱流の発生に起
因したエネルギ損失も懸念されるが、突起４０はケーシ
ング１０内面近傍にだけ乱流を生じさせることから、乱
流に起因するエネルギ損失は極めて少ないと考えられ、
結局、遠心ファン１全体として見ると、エネルギ損失を
抑制できると考えられる。

【００２６】上述のようにエネルギ損失を抑制できるの
で、遠心ファン１の吹出風量を大きく維持でき、吹出口
での風圧を高く維持でき、運転音を低く抑制できる。こ
こで、突起４０は、その周囲にあるケーシング１０の内
面３６、例えば、周壁３２の内面３７よりも突出してい
ればよい。より詳細には、突起４０は、その突起４０の
近傍での流線に沿う方向に沿って、突起４０を挟んだ両
側にあるケーシング１０の内面３６よりも、上述の流線
と直交する方向に沿って、ケーシング１０の内方に位置
していればよい。例えば、突起４０は、相対的に凹部と
なる内面３８に周囲を取り囲まれて相対的な凸部からな
る上述の突起４４の他、相対的に凹部となる内面３７に
両側を挟まれた突条４１，４２をも含み、これらを総称
したものである。また、突起４０は、ケーシング１０に
一体に形成されたものでもよいし、ケーシング１０と別
体で形成されたものでもよい。なお、突起４０には、内
面３６に形成された凹部の周縁部であって、凹部からみ
て周縁部の外側の隣接部に対して突出しない周縁部は含
まない。

【００２７】また、上述の流線は、突条の近傍の流れで
あり、且つ突条の先端よりもケーシングの内方の流れの
流線である。また、各実施形態に示すように、流線と交
差する方向に延びる突条４１，４２は、その延びる方向
に連続して、突起４０による効果を得ることができるの
で、エネルギ損失をより一層抑制できる。特に、第２実
施形態に示すように、流線と略直交する方向に延びる突
条４２は、流線に交差する方向に延びる突条４１と同様
の作用効果に加えて、突条４２の延びる方向に沿う空気
流の発生を防止できるので、この空気流に起因するエネ
ルギ損失の発生を防止できる。その結果、エネルギ損失
をより一層抑制できる。

【００２８】また、第１実施形態に示すように、羽根車
１１の回転中心軸線１７と平行に延びる突条４１は、流
線と交差するので、上述の作用効果を同様に得られる。
これに加えて、例えば、回転中心軸線１７と平行な突条
４１は、ケーシング１０の内面３６に一体に形成したと
きに、内面３６の形状を簡素化でき、ケーシング１０を
形成し易くできる。また、各実施形態に示すように、羽
根車１１の外周２５に対向する周壁３１の内面３７に形
成した突起４０は、周壁３１の内面３７で大きくなる傾
向にある上述のエネルギ損失を抑制できるので、抑制効
果を高くできて好ましい。

【００２９】また、エネルギ損失を抑制するのに、ケー
シング１０の内面３６に突起４０を設けるという、簡素
な構造で済み、コストの上昇も抑制できる。なお、突起
４０の形状は、例えば、第２実施形態の突起４４のよう
な半球状のものの他、円錐や角錐状の突起４０としても
よく、また、各実施形態に示した互いに平行な直線状の
突条４１，４２の他、湾曲した突条としてもよいし、ま
た、突条の断面形状も、半円形の他、三角形、矩形等の
多角形、また、これらの角部や隅部をなめらかな曲線で
形成したものでもよい。

【００３０】なお、羽根２４の形状は、遠心式の羽根車
１１を構成できる形状であれば特に限定されない。例え
ば、羽根２４は、羽根２４の出口側端部の延びる方向
（図２の矢印Ｖ１参照）と、羽根２４の円周速度ベクト
ルの方向の反対方向（図２の矢印Ｖ２参照）とのなす出
口角度（角度Ｄ参照）が、９０度よりも大きいシロッコ
型としてもよいし、上述の出口角度が９０度のラジアル
型としてもよいし、また、上述の出口角度が９０度より
も小さいターボ型としてもよい。

【００３１】また、上述の遠心ファン１は、羽根がシロ
ッコ型のシロッコファンと、羽根がラジアル型のラジア
ルファンと、羽根がターボ型のターボファンとを総称し
たものである。本発明は、シロッコファン、ラジアルフ
ァン、ターボファンの何れにも適用することができる。
特に、羽根２４がシロッコ型の場合には、シロッコ型の
羽根の利点である静粛性と相まって、本遠心ファン１を
より一層低騒音にできる。

【００３２】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の遠心ファンとモータと
を模式的に示す断面正面図である。

【図２】図１の遠心ファンの断面側面図である。

【図３】本発明の第２実施形態の遠心ファンとモータと
を模式的に示す断面正面図である。

【図４】図３のケーシングの展開図であり、対応する部
分にＡ〜Ｄを付している。

【図５】本発明の第３実施形態の遠心ファンとモータと
を模式的に示す断面正面図である。

【符号の説明】

１遠心ファン１０ケーシング１１羽根車１７回転中心軸線２４羽根２５羽根車の外周３１周壁３６ケーシングの内面３７周壁の内面４０突起４１，４２突条４４突起Ｃ１流線と交差する方向Ｃ２流線と略直交する方向Ｆ流線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車(11)を渦巻形ケーシング(10)に収容
する遠心ファン(1) において、上記ケーシング(10)の内
面(36)に多数の突起(40)を設けたことを特徴とする遠心
ファン。
【請求項２】請求項１に記載の遠心ファン(1) におい
て、上記突起(40)は、流線(F) と交差する方向(C1)に延びる
突条(41,42) を含むことを特徴とする遠心ファン。
【請求項３】請求項１に記載の遠心ファン(1) におい
て、上記突起(40)は、流線(F) と略直交する方向(C2)に延び
る突条(42)を含むことを特徴とする遠心ファン。
【請求項４】請求項１に記載の遠心ファン(1) におい
て、上記突起(40)は、羽根車(11)の回転中心軸線(17)と平行
に延びる突条(41)を含むことを特徴とする遠心ファン。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の遠心ファ
ン(1) において、上記ケーシング(10)の内面(36)は、羽根車(10)の外周(2
5)に対向する周壁(31)の内面(37)を含むことを特徴とす
る遠心ファン。