JP6924121B2 - Impeller - Google Patents
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Description
この発明は、遠心式ブロワ等に使用されるインペラであって、軸方向に沿って流入した流体を径方向外方へ向けて流出させるインペラに関する。 The present invention relates to an impeller used for a centrifugal blower or the like, and relates to an impeller that causes a fluid that has flowed in along the axial direction to flow out in the radial direction.
遠心式ブロワ等に使用されるインペラは、流体を効率良く送るために、流入側の羽根角度を速度三角形の理論に基づいた角度にするのが一般的である(特許文献1参照)。
すなわち、図3(a)に示すように、速度三角形は、インペラ100の流入側の周速度ベクトルUと、インペラ100の流入側の流体の絶対速度ベクトルVと、絶対速度ベクトルVの基点から周速度ベクトルUの基点に向かう相対速度ベクトルWとで形作られる。そして、流体流入側の羽根角度αは、軸流流れの方向と相対速度ベクトルWとのなす角θよりも10°〜15°小さい角度に設定される。
In the impeller used for a centrifugal blower or the like, in order to efficiently send a fluid, the blade angle on the inflow side is generally set to an angle based on the theory of velocity triangle (see Patent Document 1).
That is, as shown in FIG. 3A, the velocity triangle is the peripheral velocity vector U on the inflow side of the
しかしながら、従来のインペラ100は、回転数、流量、流速等のインペラ100の使用条件から羽根角度αが決定されるため、インペラ100の使用条件に関わらず羽根角度αを自由に決定できず、羽根101の設計自由度が少なかった。
However, in the
そこで、本発明は、羽根角度をインペラの使用条件に関わらず決定しても、流体を効率良く送ることができる構造のインペラを提供する。 Therefore, the present invention provides an impeller having a structure capable of efficiently feeding a fluid even if the blade angle is determined regardless of the conditions of use of the impeller.
本発明は、中心軸部3と前記中心軸部3の周囲に複数形成された羽根5とを有し、前記中心軸部3の軸心CLを中心として回転することにより、前記中心軸部3の軸心CLに沿った方向から隣り合う前記羽根5,5間に流入した流体を径方向外方側へ向けて流出させるインペラ1に関するものである。本発明において、前記中心軸部3の流体流入側の先端部分13には、前記羽根5,5間に流入する前記流体の流速を増す流速増加体6が設けられている。また、前記流速増加体6は、前記流体の流動方向上流側の端部から前記流体の流動方向下流側へ向かうにしたがって外径寸法を漸増させる上流側部分6bと、この上流側部分6bと前記中心軸部3の流体流入側の先端部分13との間に位置し、前記上流側部分6bの最大外径よりも小径のくびれ部分14が形成された下流側部分6cと、を有する円柱状体である。
The present invention has a
本発明に係るインペラは、流速増加体が羽根間に流入する流体の流速を増加させ、流体の絶対速度及び相対速度を羽根角度に応じた好ましい数値にすることができ、流体を効率良く送ることができるため、インペラの使用条件に関わらず羽根角度を決定することができ、羽根の設計自由度を大きくすることができる。 In the impeller according to the present invention, the flow velocity increasing body can increase the flow velocity of the fluid flowing between the blades, and the absolute velocity and the relative velocity of the fluid can be set to preferable values according to the blade angle, and the fluid can be efficiently sent. Therefore, the blade angle can be determined regardless of the impeller usage conditions, and the degree of freedom in blade design can be increased.
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明の実施例に係るインペラ1を示す図である。なお、図1(a)はインペラ1の平面図であり、図1(b)はインペラ1の正面図であり、図1(c)はインペラ1の裏面図であり、図1(d)はインペラ1を斜め上方から見た外観斜視図である。また、図2(a)は本発明の実施例に係るインペラの縦断面図(図1(a)のA1−A1線に沿って切断して示す断面図)であり、図2(b)は図2(a)に示したインペラのB1部の拡大図である。
1 and 2 are diagrams showing an
本実施例に係るインペラ1は、軸穴2が形成された円筒状の中心軸部3と、この中心軸部3の外周側に一体に形成された略テーパ形状の羽根支持部4と、中心軸部3の外周面3a及び羽根支持部4の外表面4aに跨って形成され且つ中心軸部3の周囲に等間隔で位置するように複数形成された羽根5と、中心軸部3の流体流入側の先端部分に一体に形成された流速増加体6と、を有している。このような構造のインペラ1は、遠心式ブロワのケース7等に収容される(図2(a)参照)。
The
中心軸部3は、軸穴2がインペラ1の裏面側(図2(a)の下方側)に向かって開口するように形成されている。また、中心軸部3は、軸穴2の底面2aの中央から流速増加体6の先端面6aまで軸心CLに沿って貫通する中心穴8が形成されている。
The
羽根5は、薄板状であり、中心軸部3の軸心CLに沿った一端10側から他端11側に向かって一定のねじれ角で螺旋状に形成されている。この羽根5のねじれ方向は、図1(a)に示すように、インペラ1が反時計回り方向(左回り方向)に回転させられる場合、中心軸部3の軸心CLに沿った一端10側から他端11側へ向かって時計回り方向(右回り方向)のねじれとなるように形成されている。
The
羽根支持部4は、複数の羽根5を接続し、且つ、隣り合う羽根5,5間の流路の底面を形作るようになっており、中心軸部3の肉厚寸法と同様の肉厚寸法に形成された板状体である。この羽根支持部4の外表面4aは、中心軸部3の軸心CLに沿った方向から隣り合う羽根5,5間に流入した流体を中心軸部3の軸心CLに直交する径方向外方側へ向けて滑らかに案内する湾曲面状になっている。この羽根支持部4の裏面4bと中心軸部3の外周面3aとの間には、中心軸部3の軸心CLに沿った断面形状が略三角形状の肉抜き部12が形成されている。
The
流速増加体6は、先端面6a(流体の流動方向上流側の端部)から流体の流動方向下流側へ向かうにしたがって外径寸法を漸増させる上流側部分6bと、この上流側部分6bと中心軸部3の流体流入側の先端部分13との間に位置し、上流側部分6bの最大外径よりも小径のくびれ部分14が形成された下流側部分6cと、を有する円柱状体である。この流速増加体6は、外表面が先端面6aから中心軸部3の先端部分13(流体の流動方向下流側の端部)まで滑らかに(圧力損失を生じさせるような尖った部分、圧力損失を生じさせるような段差部分等が無いように)形成されている。また、この流速増加体6は、円柱状体のような外観形状であり、中心軸部3から延びる中心穴8が軸心CLに沿って貫通している。このような流速増加体6は、インペラ1がケース7内に収容されると、ケース7の流体導入路7aの流路断面積を小さくし、流体導入路7aを流動する流体の流れを絞り、インペラ1の羽根5,5間に流入する流体の流速を増加させる。しかも、流速増加体6は、最大径位置15よりも流体流動方向下流側にくびれ部分14が形成されているため、くびれ部分14が無い場合と比較し、インペラ1の羽根5,5間に流入する流体の単位時間当たりの流量を増やすことができる。なお、流速増加体6は、中心軸部3の先端部分13に段差を生じることなく滑らかに接続される。
The flow
図3は、従来のインペラ(流速増加体を設けないインペラ)100の羽根101と速度三角形との関係(図3(a))と、本発明の実施例に係るインペラ1の羽根5と速度三角形との関係(図3(b))と、を対比して示す図である。
FIG. 3 shows the relationship between the
図3(a)に示す従来のインペラ100は、回転数、流量、流速等のインペラ100の使用条件から周速度ベクトルU、絶対速度ベクトルV、及び相対速度ベクトルWが定まり、羽根角度αが軸流流れの方向と相対速度ベクトルWとのなす角θよりも10°〜15°小さい角度に設定される。その結果、従来のインペラ100は、羽根角度αを任意に設定することができなかった。
In the
図3(b)に示す本実施例のインペラ1は、周速度ベクトルUが従来のインペラ100と同一である場合、羽根角度αを任意に設定し、相対速度ベクトルW2の向きと羽根5とがなす角度θ(10°〜15°)と羽根角度αとの和(α+θ)が軸流流れの方向と相対速度ベクトルW2とのなす角度に一致するように流速増加体6の形状を決定する。このような本実施例のインペラ1は、流速増加体6を通過した流体の絶対速度V2を従来のインペラ100における流体の絶対速度V1よりも大きくし(V2>V1)、流速増加体6を通過した流体の相対速度W2を従来のインペラ100における流体の相対速度W1よりも大きくする(W2>W1)ことにより、従来のインペラ100の羽根角度αよりも小さな羽根角度αにすることができる。その結果、本実施例に係るインペラ1は、射出成形によって製造する場合、金型から円滑に離型することが可能になり、生産性が向上する。
In the
以上のような構成の本実施例に係るインペラ1は、流速増加体6が羽根5,5間に流入する流体の流速を増加させ、流体の絶対速度V2及び相対速度W2を羽根角度αに応じた好ましい数値にすることができ、流体を効率良く送ることができるため、インペラ1の使用条件に関わらず羽根角度αを決定することができ、羽根5の設計自由度を大きくすることができる。
In the
(変形例1)
図4は、本実施例に係るインペラ1の変形例1を示す図であり、インペラ1の流速増加体6を拡大して示す図である。
(Modification example 1)
FIG. 4 is a diagram showing a modified example 1 of the
図4に示すように、本変形例に係るインペラ1は、流速増加体6を通過する流体の流線に沿った方向に延びるリブ状突起16が流速増加体6の外周面6dに沿って複数形成されている。このような本変形例に係るインペラ1は、流速増加体6の外周面6dに形成されたリブ状突起16が整流機能を発揮し、流速増加体6を通過する流体の流動抵抗を低減することができる。
As shown in FIG. 4, the
図5は、本変形例に係るインペラ1の効率(図5中において、実線で示す効率)と従来のインペラ(流速増加体6を設けないインペラ)の効率(図5中において、点線で示す効率)とを対比して示す図である。この図5に示すように、本変形例に係るインペラ1は、遠心式ブロワ等に使用された場合、従来のインペラを使用した場合と比較して、効率を向上させることができる。
FIG. 5 shows the efficiency of the
なお、本変形例に係るインペラ1は、リブ状突起16が流速増加体6の外周面6dに複数設けられる態様を例示したが、これに限られず、流速増加体6を通過する流体の流線に沿った方向に延びる溝がリブ状突起16に代えて形成されてもよい。
The
(変形例2)
図6は、本実施例に係るインペラ1の変形例2を示す図であり、インペラ1の縦断面図である。なお、図6(a)は、流速増加体6を中心軸部3から分離した状態を示すインペラ1の縦断面図である。また、図6(b)は、流速増加体6を中心軸部3に固定した状態を示すインペラ1の縦断面図である。
(Modification 2)
FIG. 6 is a diagram showing a modified example 2 of the
図6に示すように、流速増加体6は、インペラ1の中心軸部3と別に形成し、軸心CLに沿って貫通する雌ねじ部17をインペラ1の中心軸部3の中心穴8から突出する軸18の雄ねじ部20に螺合して、インペラ1の中心軸部3の先端部分に固定できるようになっている。なお、インペラ1は、流速増加体6を軸18の雄ねじ部20に螺合することにより、軸18に流速増加体6で締め付け固定される。また、インペラ1は、流速増加体6を軸18の雄ねじ部20から分離することにより、軸18から容易に分離される。
As shown in FIG. 6, the flow
(変形例3)
図7は、本実施例に係るインペラ1の変形例3を示す図であり、インペラ1の縦断面図である。なお、図7(a)は、流速増加体6を中心軸部3から分離した状態を示すインペラ1の縦断面図である。また、図7(b)は、流速増加体6を中心軸部3に固定した状態を示すインペラ1の縦断面図である。
(Modification example 3)
FIG. 7 is a diagram showing a modified example 3 of the
図7に示すように、流速増加体6は、インペラ1の中心軸部3と別に形成し、軸心CLに沿って一体に形成された雄ねじ部21をインペラ1の中心軸部3に形成された中心穴8に挿通し、雄ねじ部21をインペラ1の軸穴2に嵌合された軸18の雌ねじ部22に螺合することにより、中心軸部3の先端部分13に固定できるようになっている。なお、インペラ1は、流速増加体6の雄ねじ部21を軸18の雌ねじ部22に螺合することにより、軸18に流速増加体6で締め付け固定される。また、インペラ1は、流速増加体6を軸18の雌ねじ部22から分離することにより、軸18から容易に分離される。
As shown in FIG. 7, the flow
(その他の変形例)
本実施例及び各変形例に係るインペラ1は、全体を合成樹脂材料で形成する場合に限定されず、全体を金属材料で形成してもよく、一部(例えば、流速増加体6)を金属材料で形成し、他部を合成樹脂材料で形成してもよい。
(Other variants)
The
また、変形例2及び変形例3に係るインペラ1は、流速増加体6をねじ(雄ねじ部20,21、雌ねじ部17,22)で中心軸部3に締め付け固定する態様を例示したが、これに限られず、流速増加体6を中心軸部3に溶着するか、又は接着剤で固定してもよい。
Further, the
1……インペラ、3……中心軸部、5……羽根、6……流速増加体、6b……上流側部分、6c……下流側部分、13……先端部分、14……くびれ部分、CL……軸心 1 ... Impeller, 3 ... Central shaft, 5 ... Blade, 6 ... Flow velocity increasing body, 6b ... Upstream part, 6c ... Downstream part, 13 ... Tip part, 14 ... Constriction part, CL …… Axial center
Claims (5)
前記中心軸部の流体流入側の先端部分には、前記羽根間に流入する前記流体の流速を増す流速増加体が設けられ、
前記流速増加体は、前記流体の流動方向上流側の端部から前記流体の流動方向下流側へ向かうにしたがって外径寸法を漸増させる上流側部分と、この上流側部分と前記中心軸部の流体流入側の先端部分との間に位置し、前記上流側部分の最大外径よりも小径のくびれ部分が形成された下流側部分と、を有する円柱状体である、
ことを特徴とするインペラ。 It has a central shaft portion and a plurality of blades formed around the central shaft portion, and by rotating around the axial center of the central shaft portion, the blades are adjacent to each other from the direction along the axial center of the central shaft portion. In the impeller that causes the fluid that has flowed in between the blades to flow outward in the radial direction.
A flow velocity increasing body for increasing the flow velocity of the fluid flowing between the blades is provided at the tip portion of the central shaft portion on the fluid inflow side.
The flow velocity increasing body includes an upstream portion that gradually increases the outer diameter dimension from an end portion on the upstream side of the fluid in the flow direction toward the downstream side in the flow direction of the fluid, and a fluid on the upstream side portion and the central axis portion. It is a columnar body located between the tip portion on the inflow side and having a downstream portion having a constricted portion having a diameter smaller than the maximum outer diameter of the upstream portion.
An impeller characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のインペラ。 The flow velocity increasing body was smoothly formed from the end on the upstream side in the flow direction of the fluid to the end on the downstream side in the flow direction of the fluid.
The impeller according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインペラ。 In the flow velocity increasing body, a plurality of rib-shaped protrusions or grooves extending in the direction along the streamline are formed along the outer peripheral surface.
The impeller according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインペラ。 The flow velocity increasing body is integrally formed on the central shaft portion.
The impeller according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインペラ。 The flow velocity increasing body was fixed to the central shaft portion.
The impeller according to any one of claims 1 to 3.
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