JP2002031097A - 軸流送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両方向の運転で等しい空力学的性能を可能に
する反転可能な軸流送風機を提供する。 【解決手段】 軸流送風機が、回転数を制御された駆動
モータ１４によって駆動され、回転軸を中心に調節可能
な羽根１３を備えた羽根車１１を有する。羽根車１１に
は前段案内車１５が前置され、後段案内車１６が後置さ
れていて、それぞれが案内羽根１７、１８を備えてい
る。前段案内車１５と後段案内車１６の各案内羽根１
７、１８は、羽根車１１の半径方向中心面に対して鏡面
対称的に形成されていて、流れの方向に対して所定の角
度で設定可能であって、しかも流れが反転すると前段案
内車１５が後段案内車の機能を引き受け、後段案内車１
６が前段案内車の機能を引き受ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
記載した流れの方向が反転可能な軸流送風機に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の軸流送風機は、機械的エネルギー
を流体エネルギーに変換する、出力を最適化した制御可
能な作業機械である。ここで制御可能とは、羽根車の回
転数を調節でき、かつ揚力の勾配を実際の回転数と吐出
し量に適合させるために羽根の設定角度を変更できるこ
とを言う。

【０００３】送風機の効率９０％は、運転コストが最小
限に接近することを保証する。しかし、設計点における
効率が極めて重要であるだけでなく、部分負荷領域(Tei
llastgebiet)における効率もしばしば決定的な意味を持
つ。送風機の最も好適な制御方式は、羽根車の回転数を
変化させることによって実現される。

【０００４】しかし、回転数の制御は、すべての運転点
(Betriebspunkte)がエネルギー論的に最適な設備特性曲
線上に位置する場合にのみ有効である。設備に制約され
て（たとえばシステムの予圧、他の送風機などとの並行
運転によって）運転点の位置がエネルギー論的に最適な
設備特性曲線から外れる場合は、回転数を変更すること
と並んで、羽根の設定角度を変えて高い部分負荷効率を
達成することも有意義である。この目的のために、羽根
車の羽根は回転軸を中心に調節できるように形成されて
いる。羽根車は、存在する旋回成分の運動エネルギーを
静圧に変換する後段案内車と組み合わせることもでき
る。羽根車に相応に適合させた後段案内車によって、空
力学的な効率が著しく高まる。さらに送風機において前
段案内車を取り付けることも可能である。前段案内車
は、送風機の利用可能な圧力増加の変化を引き起こす。
羽根車の前で形成された旋回（逆旋回または順旋回）に
応じて、送風機特性曲線を引き上げたり引き下げたりす
る。

【０００５】冒頭に記載した軸流送風機を、たとえばト
ンネルの換気に使用する場合、送風機の課題の１つは、
少なくとも時々空気流の方向反転を生じさせることであ
る。これは火災の場合に、可燃ガスを通常運転における
吐出し方向とは反対方向で、より近い位置にあるトンネ
ル出口に送り出す必要がある場合に当てはまる。空気流
の方向反転を達成するために、羽根車の回動可能な羽根
を、所望された流れの反転が生じるほどに回動させるこ
とが知られている。しかし、この運転方式では達成可能
な効率が急激に低下せざるを得ない。なぜならば、流れ
反転が行われた後で、場合によって存在する後段案内車
が誤って配置された「前段案内車」として、羽根車への
流入条件をはなはだしく障害するであろうからである。
吐き出される空気量を基準として、空力学的性能も、エ
ネルギー消費量も、通常運転に比べて著しく劣化する。
このような品質低下を回避するために、吐出し方向の反
転が必要な場合に、送風機全体を機械的に軸心を中心に
羽根車の回転軸に対して直角に１８０°回動させること
がすでに試みられた。しかしこれが妥当なコストで行わ
れるのは比較的小型の軸流送風機のみである。

【０００６】それゆえ、航空機エンジンで知られている
ような推力反転は、軸流送風機ではエネルギー論的に有
意味な運転が可能ではないため除外される。しかも、こ
の場合は逆流運転が短時間だけ行われるに過ぎないが、
軸流送風機の方向転換は比較的長時間にわたり、エネル
ギー論的に有利な観点で行われなければならないという
事情もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた反転可能な軸流送風機を改良して、両方向の運
転において所定の容積流で等しい空力学的性能、たとえ
ば高い圧力係数や高い効率を可能にすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、羽根車の前に前段案内車が接続され、羽
根車の後ろに後段案内車が接続されていて、それぞれ案
内羽根を備えており、前段案内車と後段案内車の各案内
羽根が羽根車の半径方向中心面に対して鏡面対称的に形
成されており、さらに案内羽根が流れの方向に対して所
定の角度で設定可能であって、しかも流れが反転すると
前段案内車が後段案内車の機能を引き受け、後段案内車
が前段案内車の機能を引き受けるようにした。本発明の
好ましい構成が、請求項２以下に記載されている。

【０００９】前段案内車と後段案内車とを使用すること
により、さらにこれらの案内車の羽根の形成および調節
可能性により、流れが反転すると前段案内車および後段
案内車の機能を互いに交換することが可能となる。この
場合、案内羽根は羽根車の羽根と同じく、その都度、必
要性に応じて最適な位置となるように設定可能である。
羽根車および／または羽根の回転方向を調節して空気流
を反転させた後で、両方向の軸流送風機の運転は、等し
い空気運動のためのエネルギー消費量が両方の流れの方
向で等しく、反転不可能な一方向のみの軸流送風機のエ
ネルギー消費量に近くなるように可能である。

【００１０】本発明による軸流送風機の上記用途にとっ
て、調節可能な後段案内車を使用することが重要であ
る。この理由からこの軸流送風機では羽根車の前に調節
可能な前段案内車が接続されていて、流れが反転すると
後段案内車の機能を引き受けることができるようになっ
ている。その際に圧力増加を変化させるという前段案内
車の能力は不要になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００１２】本発明による送風機は、一方の側では吸込
みボックス３と吸込みスリーブ２を介して接続され、他
方の側では吹出しスリーブ４を介して吹出しボックス５
と接続されている送風機ハウジング１を有する。送風機
ハウジング１の内部には、ハウジング壁と離間して軸流
送風機が支持されていて、流路６を形成している。

【００１３】軸流送風機は、流線形の流入部８と円筒形
の中央部９と流線形の流出部１０とを有するハブ７を包
含している。ハブ７の円筒形の中央部９には、羽根車１
１が配置されている。羽根車１１は、ハブ７の中央部９
と一直線をなしている羽根車ハブ１２を有する。

【００１４】羽根車１１はその外周に羽根１３を装備し
ている。羽根１３は、羽根車１１に向かって半径方向に
延びている回転軸を中心に回動可能である。羽根１３の
調節は、運転中、または静止時に機械的、電気的または
油圧的な操作駆動装置によって行われる。

【００１５】図２に見られるように、羽根１３は回転軸
を基準に回動して鏡面対称的な配置にできる。羽根１３
を、操作駆動装置を介して、特性曲線図に従いすべての
流量および運転状態に対して最適な効率が達成されるよ
うに回動させることができる。

【００１６】羽根１３は鏡面対称的にできるので、流れ
反転が生じるように回動させることができる。この場
合、吸込みスリーブ２は吹出しスリーブとなり、吹出し
スリーブ４は吸込みスリーブとなる。このような流れの
反転は、たとえばトンネルの換気に軸流送風機を使用す
る場合、火災の際に可燃ガスを特定の通気坑または付近
にある通気坑またはトンネル出口に送り出す必要がある
場合に望ましい。

【００１７】羽根車１１の駆動は、ハブ７内に内蔵電動
機として配置されている駆動モータ１４によって行われ
る。駆動モータ１４は非同期電動機として形成されてい
て、回転数制御機構を備えている。この回転数制御機構
は種々の運転状態において最適な効率の調整にも用いら
れる。非同期電動機の回転方向はスイッチを切り替える
だけで反転させることができる。非同期電動機とともに
羽根車１１の回転方向も変化するので、羽根１３の調節
によって流れの方向の反転も達成される。

【００１８】送風機ハウジング１の内部では、前段案内
車１５が羽根車１１に前置され、固定した後段案内車１
６が後置されている。両案内車１５、１６は、好ましく
は湾曲した案内羽根１７、１８を備えている。この湾曲
は、案内羽根１７、１８が、互いに鈍角に突き当たる直
線的な部材からなることによって生じている。前段案内
車１５の案内羽根１７は、後段案内車１６の案内羽根１
８に対して鏡面対称的に形成されており、羽根車１１の
半径方向中心面が対称面を形成する。

【００１９】前段案内車１５と後段案内車１６の案内羽
根１７、１８は、回転軸１９を中心に回動可能に支承さ
れている。この支承に基づきこれらの案内羽根１７、１
８は、流れの方向に対して特定の角度で設定できる。案
内羽根１７、１８の設定は、回転軸１９と係合している
操作レバー２１により、戻しばね２０のばね力に抗して
機械的または電気的に行われる。操作レバー２１は送風
機ハウジング１に支持されている。案内羽根１７、１８
の設定は、羽根１３の回動と同様に最適な効率を調整す
る働きをする。

【００２０】特別の実施形態において、案内羽根１７、
１８は、固定した部分２２と調節可能な部分２３とから
なる。案内羽根１７、１８の両部分２２、２３の分離面
(Trennebene)は、案内羽根１７、１８の平面上で回転軸
１９に沿っている。案内羽根１７、１８の調節可能な部
分２３は、それぞれ羽根車１１に面している。

【００２１】図２に示した案内羽根１３の位置で、矢印
２５に従う回転方向の軸流送風機は、矢印２４で示され
た流れの方向に空気流を形成する。この場合、前段案内
車１５と後段案内車１６の案内羽根１７、１８は実線で
示した位置を取る。非同期電動機を切り替え、案内羽根
１３を相応に回動させることによって流れの方向を反転
させると、案内羽根１７、１８は調節されて、図２に破
線で略示した位置を取る。この場合、前段案内車１５が
後段案内車の機能を引き受け、後段案内車１６が前段案
内車の機能を引き受ける。案内羽根１７、１８を相応に
設定することにより、両流れ方向で軸流送風機の最適な
運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による軸流送風機の縦断面図である。

【図２】１つの羽根車と２つの案内車の概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 送風機ハウジング ２ 吸込みスリーブ ３ 吸込みボックス ４ 吹出しスリーブ ５ 吹出しボックス ６ 流路 ７ ハブ ８ 流入部 ９ 中央部 １０ 流出部 １１ 羽根車 １２ 羽根車ハブ １３ 羽根 １４ 駆動モータ １５ 前段案内車 １６ 後段案内車 １７、１８ 案内羽根 １９ 回転軸 ２０ 戻しばね ２１ 操作レバー ２２ 固定した部分 ２３ 調節可能な部分 ２４、２５ 矢印

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H032 AA04 CA02 MA01 NA05 3H034 AA02 BB02 BB08 BB17 BB20 CC01 CC03 DD07 DD27 EE18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転数を制御された駆動モータ（１４）
   によって駆動され、回転軸を中心に調節可能な羽根（１
   ３）を備えている羽根車（１１）を有する、流れの方向
   が反転可能な軸流送風機において、 羽根車（１１）の前に前段案内車（１５）が接続され、
   羽根車（１１）の後ろに後段案内車（１６）が接続され
   ていて、それぞれが案内羽根（１７、１８）を備えてお
   り、前段案内車（１５）と後段案内車（１６）の各案内
   羽根（１７、１８）が羽根車（１１）の半径方向中心面
   に対して鏡面対称的に配置されており、さらに案内羽根
   （１７、１８）が流れの方向に対して所定の角度に設定
   可能であって、流れが反転すると前段案内車（１５）が
   後段案内車の機能を引き受け、後段案内車（１６）が前
   段案内車の機能を引き受けることを特徴とする軸流送風
   機。
2. 【請求項２】 前段案内車（１５）と後段案内車（１
   ６）の各案内羽根（１７、１８）が湾曲していることを
   特徴とする、請求項１記載の軸流送風機。
3. 【請求項３】 前段案内車（１５）と後段案内車（１
   ６）の各案内羽根（１７、１８）が、固定した部分（２
   ２）と、回転軸（１９）を中心に調節可能な部分（２
   ３）とからなり、案内羽根（１７、１８）の調節可能な
   部分（２３）が案内車（１１）に面しており、案内羽根
   面内で案内羽根（１７、１８）の固定した部分（２２）
   と調節可能な部分（２３）との間の分離線に沿って回転
   軸（１９）が延びていることを特徴とする、請求項１ま
   たは２に記載の軸流送風機。
4. 【請求項４】 前段案内車（１５）と後段案内車（１
   ６）の各案内羽根（１７、１８）が、流れの両方向で最
   適な運転状態を達成できるような角度に設定可能である
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に
   記載の軸流送風機。
5. 【請求項５】 羽根車（１１）の羽根（１３）がその回
   転軸に対して鏡面対称的に形成されていて、最適な運転
   状態および／または流れの反転を達成できるような回転
   角度に調節可能であることを特徴とする、請求項１から
   ４までのいずれか１項に記載の軸流送風機。
6. 【請求項６】 羽根車（１１）の駆動モータ（１４）が
   反転可能な非同期電動機であることを特徴とする、請求
   項１ないし５のいずれか１項に記載の軸流送風機。