JP2006097609A - ファン装置 - Google Patents

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【課題】 ウインドミルを防止できるファン装置を提供する。
【解決手段】 本発明が提供するファン装置は、中間に環状の隔壁６を有する二重円筒形のケーシング４と、このケーシング４の内方円筒部に収納された電動機２の出力軸に取り付けられた羽根車１の回転によってケーシング４の軸芯方向の一方側吸気口のガスを他方排気口に排気するファンと、隔壁６外方側のケーシング４内に配設され、流入口側と排出口側の圧力差によって開閉するチェックバルブ７を備え、吸気口圧力が排気口圧力よりも高くなったとき、半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒの両面に加わる差圧力による回転力が、スプリングによる力に勝ったとき、チェックバルブ７が開き吸気口の気体の大半をチェックバルブ７を経て排気口に導き、ファンを流れる気体流量が相対的に低下し、ウインドミルによる障害を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は産業用のガス循環系統に使用されるファン構造に関するものである。
従来におけるこの種のファンは羽根車を回転させることにより気体に流れをつくり、吸気口よりガスを吸気して排気口より排気する機械で、吐出圧力が１０００ｍｍＡｑ未満の送風機であり、種々の形式のものが提供されている（たとえば特許文献１参照）。なお吐出圧力は風圧とも表現されている。図６は現在数多く使用されている代表的なファン装置の構成を示したもので、電動機２に供給された電気エネルギが固定子２Ｆと回転子２Ｍにより機械エネルギに変換され、軸回転力が軸２Ｓをへて羽根車１に伝えられる。羽根車１は高速で回転し吸気口の気体に流れを与え、圧力と速度を高めてケーシング４と電動機２の空間をへて気体を排気口より吐出させる。
軸２Ｓはハウジング２Ｈに固定されている一対の軸受け２Ｂで軸支されている。電動機２は電動機支持部３を介してケーシング４に固定されている。このファンの構成品は羽根車１で高められた気体の圧力と速度とを維持させて排気口へ導くように、種々の工夫がこらされている。吸気口には通常異物の突入により羽根車１が破損するのを防止するためと、回転中の羽根車１への人的接触を防止するための保護カバー５が設けられている。
ファン作動時、排気口の気体の圧力が吸気口の気体の圧力よりも高くなっているが、ガス循環系統の故障により吸気口の気体流用が増大し、吸気口の気体の圧力が排気口の気体の圧力よりも高くなった場合、羽根車１は吸気口の気体から運動エネルギを得て助勢回転し、電動機２が発電機として作動するいわゆるウインドミル現象が生じる。
特開２００４−２３９１４８号公報
ガス循環系統にファンを設置する場合、ガス循環系統内の機器故障により、吸気口に過大な流量の気体が供給されることがある。そのとき羽根車は気体からの運動エネルギを得て助勢回転するいわゆるウインドミル状態になり、羽根車や軸受けの破損や電動機が焼損する。このような事態はガス循環系統に重大なる支障を与える。従来技術ではファンのウインドミルを防止するために吸気口の気体を流す特別の弁を装備したり、装備する弁の開度を制御するための流量センサなどの付設を必要とし、コストアップ、スペースの大型化、質量の増大などの問題を有している。
本発明が提供するファン装置は、上記課題を解決するために、中間に環状の隔壁を有する二重円筒形のケーシングと、このケーシングの内方円筒部に収納され電動機の出力軸に取り付けられた羽根車の回転によってケーシングの軸芯方向の一方側吸気口のガスを他方排気口に排気するファンと、隔壁外方側の環状空間を閉塞する半円弧状の２枚の開閉板とケーシングの軸芯に対して重設され前記２枚の開閉板を開閉可能に支持する支軸とからなるフラッパタイプチェックバルブとを備えた構成とする。このフラッパタイプチェックバルブは流入口側と排出口側の圧力差で開閉するよう構成されたことを特徴とするファン装置である。
本発明が提供するファン装置によれば、ファン吸気口に供給されるガス流量が増加しても、チェックバルブが自動的に検知して、自動的に開くことにより、羽根車を流れるガス流量が相対的に減少し、ウインドミルによる課題を解決することができる。又チェックバルブをファン内に装備することによりガス循環系統の小型化、軽量化、価格低減が図れる。
本発明の特徴は、ファンのケーシングと羽根車との間に隔壁を設け、そこに僅かな圧力差を検知し、作動するフラッパタイプのチェックバルブを組み込み、吸気口の気体流量が増大し吸気口の気体の圧力が排気口の気体の圧力よりも高くなったとき、吸気口の気体流量の大半をチェックバルブを介して排気口に導くもので、微小圧力で半円弧状開閉板が開き流路抵抗が少なく小型のものが最良である。以下に本発明に係る一実施例について説明する。
図１及び図２は本発明が提供するファン装置の概略構成を示す図で、図１は吸気口側より羽根車１を正面から見た図で、図２は縦断面図である。本ファン装置は、気体に流れをつくり吐出圧力を高める羽根車１、羽根車１を回転させる電動機２、電動機２を隔壁６に固定する電動機支持部３、本ファン装置の構成品を収納するケーシング４、異物の突入による羽根車１の破損防止と、回転中の羽根車１への人的接触を防止するための保護カバー５、吸気口からの気体の流れを羽根車１を経由するものと、チェックバルブ７を経由するものとを分ける隔壁６及びウインドミル現象時吸気口からの気体の大半をバイパスして流すチェックバルブ７から構成されている。
電動機２は電動機構成品を収納するハウジング２Ｈ、軸２Ｓを支持する軸受け２Ｂ、電動機２の回転力を羽根車１に伝える軸２Ｓ、回転力を作り出す回転子２Ｍと固定子２Ｆから構成されている。
電動機２に供給された電気エネルギが固定子２Ｆと回転子２Ｍにより機械エネルギに変換され、軸回転力が軸２Ｓをへて羽根車１に伝えられる。羽根車１は高速で回転し吸気口の気体に流れを与え、圧力と速度を高めて気体を排気口より吐出させる。通常のファン作動時の気体の流れは図２の矢印に示す通り、吸気口から保護カバー５に入り、羽根車１の間を通り隔壁６と電動機２との空間をへて排気口に達する。
軸２Ｓはハウジング２Ｈに固定されている一対の軸受け２Ｂで軸支されている。電動機２は電動機支持部３、隔壁６を介してケーシング４に固定されている。このファンの構成品は羽根車１で高められた気体の圧力と速度とを維持させて排気口へ導くために気体抵抗の小さい形状がとられている。吸気口には異物の突入により羽根車１が破損するのを防止するためと、回転中の羽根車１への人的接触を防止するための保護カバー５が設けられている。
ファン作動時、排気口の気体の圧力が吸気口の気体の圧力よりも高くなっているが、ガス循環系統の故障により吸気口の気体流用が増大し、吸気口の気体の圧力が排気口の気体の圧力よりも高くなった場合、羽根車１は吸気口の気体から運動エネルギを得て助勢回転し、電動機２が発電機として作動するいわゆるウインドミル現象が生じるが、そのような場合にはチェックバルブ７が作動し、吸気口からの気体の大半がチェックバルブ７を介して排気口に流れる。ウインドミル現象時の気体の流れは図３の矢印に示す通り、吸気口の気体はチェックバルブ７の半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒが開となるので、気体の大半が隔壁６とケーシング４との空間をへて排気口に達する。吸気口の気体の一部は保護カバー５に入り、羽根車１の間を通り隔壁６と電動機２との空間をへて排気口に達する。
図４及び図５は本発明が提供するファン装置に組み込まれるフラッパタイプチェックバルブの概略構成図で、図４は縦断面図で図５は排気口側より半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒを見た図である。チェックバルブ７はチェックバルブの構成品を収納するケーシング４、気体流れを遮断する２枚の半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒ、半円弧状開閉板７Ｌ、７Ｒの回転支点である支軸７Ｈ、半円弧状開閉板７Ｌおよび７Ｒをシート７Ｅに押し付けるスプリング７Ｓ及び半円弧状開閉板７Ｌおよび７Ｒの全開位置を定めるストップピン７Ｐから構成されている。
チェックバルブ７の半円弧状開閉板７Ｌおよび７Ｒとスプリング７Ｓの間には、取り付け方向に伴う重力の影響および気体の流れによる圧力の影響を無視すると次の関係式が成立する。
ＡΔＰ＜Ｆｓ （半円弧状開閉板閉位置） （１）
ＡΔＰ≧Ｆｓ （半円弧状開閉板開位置） （２）
ここに Ａ：半円弧状開閉板の投影面積
ΔＰ：半円弧状開閉板の圧力差
Ｆｓ：スプリング力
ファンが通常のファン作動をする場合、排気口圧力が吸気口圧力よりも高いため半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒとスプリング７Ｓの間には（１）式の関係が成立し、チェックバルブ７の半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒの位置は、図４の実線で示す閉位置にあるため、すべての気体は図２に示す通り保護カバー５を通り、隔壁６と電動機２の間の空間から排気口に達する。
ファンがウインドミル作動状態にあるとき、吸気口圧力が排気口圧力よりも低いため、半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒとスプリング７Ｓの間には（２）式の関係が成立し、チェックバルブ７の半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒ、図２の実線で示す全閉位置と図３の実線で示す全開位置の間にあり、吸気口を流れる気体の大半は図３に示す通り、気体抵抗の少ないチェックバルブ７を通り排気口に達し、気体の一部のみが保護カバー５を通り、羽根車１を経て隔壁６と電動機２の間を通り排気口に達する。
このように羽根車１を通過する気体の流量は大幅に低減されるために、ウインドミルによる羽根車１、電動機２及び軸受け２Ｂに及ぼす悪影響はない。なお、本発明については、本発明の特徴を生かした図示例以外の変形実施例を挙げることができ、たとえばフラッパの位置を復元させるべく付勢するバネについてはフラッパとファンのハウジングとの間に設ける変形例を挙げることもできる。
本発明は、広く産業用のガス循環系統に使用されるファンに利用することが出来る。
本発明が提供するファン装置の概略構成図で、吸気口側より羽根車を正面から見た図である。 本発明が提供するファン装置の概略構成図で羽根車を側方から見た縦断面図である。 本発明が提供するファン装置のウインドミル作動時の気体流れを示す説明図である。 本発明が提供するファン装置に組み込まれるフラッパタイプチェックバルブの概略構成図の縦断面図である。 本発明が提供するファン装置に組み込まれるフラッパタイプチェックバルブの概略構成図で、排気口側より半円弧状開閉板７Ｌ及び７Ｒを見た図である。 は従来のファン装置の概略構成図である。
符号の説明
１ 羽根車
２ 電動機
２Ｍ 回転子
２Ｆ 固定子
２Ｓ 軸
２Ｂ 軸受け
２Ｈ ハウジング
３ 電動機支持部
４ ケーシング
５ 保護カバー
６ 隔壁
７ チェックバルブ
７E シート
７Ｌ 半円弧状開閉板
７Ｒ 半円弧状開閉板
７Ｈ 支軸
７Ｐ ストップピン
７Ｓ スプリング

Claims (1)

  1. 中間に環状の隔壁を有する二重円筒形のケーシングと、このケーシングの内方円筒部に収納され電動機の出力軸に取り付けられた羽根車の回転によってケーシングの軸芯方向の一方側吸気口のガスを他方側排気口に排気するファンと、隔壁外方側の環状空間を閉塞する半円弧状の２枚の開閉板とケーシングの軸芯に対して重設され前記２枚の開閉板を開閉可能に支持する支軸とからなるフラッパタイプチェックバルブとを備え、このフラッパタイプチェックバルブは流入口側と排出口側の圧力差で開閉するよう構成されたことを特徴とするファン装置。
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