JP2004506141A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

１つ又は２つの吸気口を有する遠心ファンには、少なくとも１つのカバー部材（１３）を有する回転羽根車（１０）によって形成されるクローズドタイプのファンインペラが設けられている。ファンインペラ（１６）の羽根（１１）は、平坦であり、ファンインペラの回転方向に対して逆方向に傾斜しており、また、カバー部材（１３）は、流れ方向に沿って、円錐台面部（１３Ａ）と、第１の曲面部（１３Ｂ）と、第２の曲面部（１３Ｃ）とを備えている。この場合、第１の曲面部の曲率半径は、第２の曲面部の曲率半径よりも小さい。
【選択図】図４

Description

【０００１】
（技術分野）
この発明は、一般に換気装置分野に関し、より詳細には改良された遠心ファンに関する。
【０００２】
（背景技術）
周知のように、遠心ファンは、一般に、以下の必須の要素、すなわち、所謂ボリュートと呼ばれる螺旋形状のダクトを有するケーシングを備えており、ボリュートには、その端部に排気口が設けられている。ボリュートの中央には吸気口すなわちアイが設けられており、遠心ファンは、ボリュートアイの下流側に配置され且つ駆動軸上にキー固定されたハブに接続されたファンインペラと、ファンインペラの下流側に配置されたバッフルすなわちディフューザとを備えている。
【０００３】
遠心ファンにおいて、空気または他の処理ガス状流体は、ファンインペラにより回転軸に沿って吸気口から吸い込まれるとともに、回転軸と垂直な方向に送られる。ファンインペラによって送られた空気流は、バッフルによって方向転換されてディフューザによって処理された後、空気流を収集して排気口へと方向付けるボリュートへと入る。遠心ファンは、１つの吸気口を有するタイプのものであっても良く、あるいは、２つの吸気口を有するタイプのものであっても良い。すなわち、遠心ファンは、空気をファンインペラの一方側からのみ吸い込むことができ、あるいは、空気をファンインペラの両側から吸い込むことができる。
【０００４】
ファンインペラは、その基部に羽根が固定されたディスクから成る羽根付きの回転ホイールによって形成されている。１つの吸気口を有するファンの場合、羽根は、ディスクの一方側にのみ配置されている。これに対し、２つの吸気口を有するファンの場合、羽根は、ディスクの両側に配置されている。
【０００５】
羽根は、径方向に配置されていても良く、あるいは、ファンインペラの回転方向またはそれと逆方向に傾斜していても良い。羽根は、しばしば、流線形状を成しているが、従来技術では、平坦な羽根、すなわち、非流線型の羽根も知られている。
【０００６】
遠心ファンのインペラは、羽根の先端に固定された円形フレームにあるカバー部材、所謂インペラカバーが設けられているか否かにより、クローズドタイプまたはオープンタイプを成すことができる。傾斜した羽根が設けられたファンインペラは、羽根の曲げ強さを高めるべく、一般にクローズドタイプから成る。
【０００７】
遠心ファンの作動特性および効率を向上させるため、遠心ファンの設計においては、複数の手法が採用されてきた。これらの手法は、例えば、十分に接合された収束ダクトおよび発散ダクトをそれぞれ吸気口および排気口に設けるとともに、ファンインペラから吐き出される空気流を案内するように適切に形状付けられ且つ方向付けられた固定羽根から成るディフューザをファンインペラの下流側に設けて流量損失を低減することである。同様の目的のため、ファンインペラには多数の羽根が設けられ、これらの羽根は、湾曲した案内部を前縁に有している場合がある。
【０００８】
（発明の開示）
本発明の目的は、ファンインペラの羽根の数、形状、配置といったパラメータと、そのカバー部材の形状とを最適に組み合わせることにより、遠心ファンの効率を高めることである。
より詳細には、この目的は、１つ又は２つの吸気口を有し且つ少なくとも１つのカバー部材が設けられた回転羽根車によって形成されるクローズドタイプのファンインペラを有する遠心ファンであって、ファンインペラの羽根は、平坦であり、ファンインペラの回転方向に対して逆方向に傾斜しており、カバー部材は、流れ方向に沿って、円錐台面部と、第１の曲面部と、第２の曲面部とを備え、第１の曲面部の曲率半径は、第２の曲面部の曲率半径よりも小さいことを特徴とする遠心ファンを提供することによって達成される。
【０００９】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１を参照すると、本発明に係るインペラが参照符号１０で概略的に示されている。インペラは、１つ又は２つの吸気口を有する遠心ファンとの関連で使用されるようになっているとともに、クローズドタイプ（閉形式）の回転羽根車から成る。
【００１０】
１つの吸気口を有する遠心ファンの場合、インペラ１０は、空気または他の処理ガス状流体を一方側からのみ吸引し、したがって、一方側がディスク１２に接続され且つ他方側がカバー部材として機能するリング１３に接続された一列の羽根を備えている。
【００１１】
一方、２つの吸気口を有する遠心ファンの場合、インペラ１０は、両側から空気を吸引し、したがって、インペラの各側にそれぞれ１列ずつ存在する一対の羽根列１１を備えている。各列の羽根は、一方側がディスク１２に接続されるとともに、他方側がカバーリング１３に接続されている。
【００１２】
前述した両方の場合、インペラディスク１２には、駆動軸に接続するためのフランジ状のハブが設けられている。
【００１３】
インペラのカバーリング１３は、鋼板によって形成されており、図４に示されるように、図中に矢印Ｆで示される空気の流れ方向に沿って、円錐台面部１３Ａと、第１の曲面部１３Ｂと、第２の曲面部１３Ｃとを備えている。本発明において、第１の曲面部１３Ｂの曲率半径は、第２の曲面部１３Ｃの曲率半径よりも小さい。
【００１４】
インペラ羽根は、鋼板によって形成されており、先端部および基部がディスク１２およびカバーリング１３のそれぞれに溶接されている。羽根の数は、９枚から１３枚であっても良く、１１枚であることが好ましい。
【００１５】
図１から図３に示されるように、インペラー羽根は平坦である。すなわち、羽根の外形は、流線形を成しておらず、回転方向に対して逆方向に傾斜しており、これにより、径方向に対して角度αを成している。この角度範囲は、４０°から４５°であり、４２．８８°であることが好ましい。
【００１６】
前述したように、インペラ１０は、遠心ファンとの関連で使用されるようになっている。このようなファンは、それ自体周知の態様で、インペラによって供給される空気流を集め且つこの空気流を排気口へと方向付けるボリュート（渦巻き）を備えている。また、遠心ファンには、図５および図６に示されるように、吸気口が設けられている。吸気口は、鋼板から成り或は機械加工された環状のフランジ１４によって形成され、ボリュート（渦巻き）の中央部に配置される。フランジ１４は、図中に矢印Ｆで示される空気の流れ方向で、収束面部１４Ａと、略円筒状面部１４Ｂと、発散面部１４Ｃとを備えており、これらの面部同士は互いに十分に接合されている。
【００１７】
また、ファンは、図７および図８に示されるバッフル１５を備えている。このバッフルは、鋼板によって形成されており、この場合は正方形状を成す排気口の面と平行に配置されている。バッフルは、その上部が２つの面部１６によって形成されている。これらの面部１６は、空気の流れ方向に沿って曲げられるとともに、ファンの長手方向中央面に対して７０°の傾斜を成しており、これにより、インペラの外周で振動する空気流との空気力学的な干渉を高めるＶ形状のバッフルを形成している。バッフルの高さは、両側の最高点で、正方形状の排気口の側の高さの３８％であることが好ましい。また、バッフルには、その基部と略平行に配置された補強リブ１７が設けられている。
【００１８】
前記特徴を有するファンに関して行なわれたテストによれば、ファンの効率が向上し、ノイズレベルが低減することが分かった。これらのテストの結果が図９に示されている。テストは２つのファンの結果を示し、このうち、第１のファンは本発明の教示に係るファンであり、第２のファンは技術的に知られたタイプのファンである。これらのファンのインペラは、公称直径が９００ｍｍであり、公称速度が５００ｒｐｍであり、空気の公称密度は１．２０ｋｇ／ｍ^３であった。図９において、横軸はｍ^３／ｈで測定された流量Ｑであり、縦軸はＰａで測定された静圧ＰＳを示している。同じ縦軸には、Ｗで測定された機械力ＰＭと、％で測定されたファン効率と、ｄＢで測定されたノイズレベルとが示されている。図中、曲線Ｈ，Ｕ，Ｖ，Ｗは、第１のファンの静圧、ノイズレベル、効率、機械力をそれぞれ流量Ｑの関数として示している。これに対し、曲線Ｈ’，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’は、第２のファンの静圧、ノイズレベル、効率、機械力をそれぞれ流量Ｑの関数として示している。これらの曲線を比較すると、本発明に係る第１のファンにおいて改善が見られるのが容易に分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠心ファンインペラの正面図である。
【図２】図１のインペラの羽根の正面図である。
【図３】図１のインペラの羽根の側面図である。
【図４】図１のインペラのカバー部材の部分側面図である。
【図５】図１のインペラの上流側に配置された吸気口の正面図である。
【図６】図１のインペラの上流側に配置された吸気口の側面図である。
【図７】図１のインペラの下流側に配置されたバッフルの正面図である。
【図８】図１のインペラの下流側に配置されたバッフルの側面図である。
【図９】本発明のファンの性能曲線を示す図である。

Claims (8)

1. １つ又は２つの吸気口を有し且つ少なくとも１つのカバー部材が設けられた回転羽根車によって形成されるクローズドタイプのファンインペラを有する遠心ファンにおいて、ファンインペラの羽根は、平坦であり、ファンインペラの回転方向に対して逆方向に傾斜しており、カバー部材は、流れ方向に沿って、円錐台面部と、第１の曲面部と、第２の曲面部とを備え、第１の曲面部の曲率半径は、第２の曲面部の曲率半径よりも小さいことを特徴とする遠心ファン。
2. 径方向に対するインペラ羽根の傾斜角度は、４０°から４５°、好ましくは４２．８８°であることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
3. インペラ羽根の数が１１枚であることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
4. インペラの上流側に配置され且つファンケーシングに固定された吸気口が設けられ、この吸気口はフランジによって形成され、フランジは、流れ方向に沿って、収束面部と、円筒状面部と、発散面部とを備えており、これらの面部同士は互いに十分に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
5. インペラの下流側に配置されたバッフルを備え、このバッフルは、排気口の面と平行な面によって形成されるとともに、その上部が２つの面部によって形成され、これらの面部は、流れ方向に沿って曲げられるとともに、ファンの長手方向中央面に対して７０°の傾斜を成しており、これにより、インペラの外周で振動する空気流との空気力学的な干渉を高めるようになっているＶ形状のバッフルを形成することを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
6. バッフルの高さは、両側の最高点で、正方形状の排気口の側の高さの３８％であることを特徴とする請求項５に記載の遠心ファン。
7. 収束面部は、ファンのサイズに応じて、フランジに対する傾斜角度が２７°から３５°であることを特徴とする請求項４に記載の遠心ファン。
8. 遠心ファンの寸法は、ファンのサイズにより、相似関係をもって変化することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の遠心ファン。