JP2010007546A

JP2010007546A - 二重反転式同期送風機

Info

Publication number: JP2010007546A
Application number: JP2008167050A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Amiya; 貞幸網矢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】従来の逆回転軸流電動圧縮機は、軸流圧縮機を電動機と一体化させ、さらに静翼を使用せず、互いに逆回転する動翼にして、効率をあげるものであったが、誘導電動機では出力に限りがあった。また、かご型回転子を作るのが面倒で、コストが高くなっていた。そこで、回転子のかご型回転子を永久磁石に変え、インバータを使用して回転する。
【解決手段】二重回転式同期送風機は回転子（６）には、回転磁界（５）の極数に合わして、永久磁石のＮ極とＳ極を具備し、回転磁界（５）の外周には軸翼（４）を取り付け、回転子（６）の外周には回転子翼（７）を取り付け、電源にはインバータを使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期モータと軸流送風機を一体化したもので、互いに逆回転する翼によって効率をあげる二重反転式同期送風機に関するものである。

従来の軸流圧縮機で電動機を使用して送風する場合、電動機の回転する力を、軸を介して軸流圧縮機に伝え、動翼で圧縮された気体は、後置の静翼を通って第２段目の動翼に入る。この間、気体は動翼によりエネルギーを与えられ、静翼によって減少する。このように増減を繰り返して圧力を上昇させていたが、この方法では、軸流圧縮気と電動機が別々であるため大容量となっていた。また、静翼を使用していたため、動翼にエネルギーを与えられたものを、静翼によって減少させていたため効率が悪かった。

そこで、軸流圧縮機で誘導電動機を一体化させた特開平４−１９２６２６の名称、逆回転軸流電動圧縮機では、ケーシングが軸を軸支し、その軸に取り付けた多数の回転磁界は回転子を交互に挟んで取り付け、回転磁界の外周には軸翼を取り付け、回転子の外周には回転子翼を取り付け、軸翼と回転子翼が互いに逆回転をして、静翼を使用しないものがあった。
特開平４−１９２６２６

しかし、逆回転軸流電動圧縮機では、誘導電動機を使用していたため回転子を制作するとき、かご型の回転子が薄く作り難いし、アルミダイカストが無いためアルミの鋳造所に発注したが、技量が無いため出力が出ず、制作費も高価になっていた。

そこで、本発明の二重反転式同期送風機は逆回転軸流電動圧縮機と大部分は同じだが、回転子（６）には、回転磁界（５）の極数に合わして、永久磁石のＮ極とＳ極を具備し、電源にはインバータを使用する二重反転式同期送風機を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の二重反転式同期送風機は、インバータを介して電気コード（１０）からブラシ（３）に電流が伝わり、ブラシ（３）からスリップリング（２）を介して内部コード（１１）から鉄心（５ａ）に巻いたコイル（５ｂ）で回転磁界（５）を作る。そして、できた回転磁界（５）の間には回転子（６）を挟み、回転子（６）には回転磁界（５）の極数に合わして、永久磁石のＮ極とＳ極を具備する。
そして、回転磁界（５）の外周には軸翼（４）を取り付け、回転子（６）の外周には回転子翼（７）を取り付け、それらをケーシング（９）で囲むことで目的を達成した。

本発明の二重反転式同期送風機を使用することで、次のような効果がある。
（イ）インバータを使用しているため、風量を自由に決められる。
（ロ）同期電動機を使用しているため、従来の逆回転軸流電動圧縮機と比べ消費電力が圧倒的に少ない回転数のときもある。
（ハ）本発明は同期電動機を使用しているため、回転子を制作するのが永久磁石を取り付けるだけで簡単である。
（ニ）遠心式や軸流ファンなどより、風に直進性がある。
（ホ）翼が沢山ある分、１枚の翼に加わる力が小さいぶん、静かである。

本発明の二重反転式同期送風機は、単相の交流や三相の交流などを、インバータを介しているので電源にはこだわらない。そして、電気コード（１０）からブラシ（３）に電流が伝わり、ブラシ（３）からスリップリング（２）を介して内部コード（１１）から鉄心（５ａ）に巻いたコイル（５ｂ）で回転磁界（５）を作る。

そして、できた回転磁界（５）と回転磁界（５）の間には回転子（６）を多数挟み、回転子（６）には回転磁界（５）の極数、８極に合わして、永久磁石のＮ極とＳ極を４個ずつ具備する。したがって、表の面がＮ極の場合、裏の面はＳ極になるように貫通して取り付け、磁石は円柱形の異方性ヘェライト磁石で、直径３０ミリの、厚みは１５ミリの物を張り合わせてしようした。

回転磁界（５）のコイル（５ｂ）は、同じ方向に０．３ｍｍのコイル（５ｂ）を３００回巻くことで、回転磁界（５）の磁束は回転子（６）を貫通して一方向に向き、回転磁界（５）に挟まれた回転子（６）を誘導することで、回転子（６）の永久磁石は誘導される方向に付いて回る。このとき、インバータの設定を０から徐々に加速しなければ同期外れを起してしまう。

そして、ケーシング（９）の直径２２５ｍｍで、ケーシング（９）に取り付けた軸（１）は回転自在であるため、回転子（６）が回転する反力を受けて軸（１）が逆回転する。そのため、軸（１）に取り付けた軸翼（４）と、回転子（６）に取り付けた回転子翼（７）も互いに逆回転する。

軸翼（４）と回転子翼（７）は、回転磁界（５）と回転子（６）に直径１６０ｍｍの外側に付いており、軸翼（４）により周方向速度エネルギーと圧縮エネルギーを与えられたものを、静翼によって減少することなく、逆回転する回転子翼（７）が周方向速度エネルギーを圧縮エネルギーに変換し、さらに逆方向に周方向速度エネルギーを送る。このような作業を繰り返して圧力が上昇する。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（イ）本発明の二重反転式同期送風機を、電動機部分を図１の断面図で説明すると、インバータを使用して三相で２極の回転磁界（５）で、回転子（６）が３枚で、回転子（６）にはＳ極とＮ極が取り付けてある。そして、ケーシング（９）にベアリング（８）で回転自在に取り付けられた軸（１）に、電気コード（１０）からブラシ（３）を介してスリップリング（２）に直流電流を流す。

図２の半断面図は、内部コード（１１）は鉄心（５ａ）に巻かれたコイル（５ｂ）で電磁石｛回転磁界（５）｝を作るとＵ相の磁束は３枚の回転子（６）を貫通し、両端の電磁石｛回転磁界（５）｝の鉄心（５ａ）でＵターンして、Ｕ´相を通り元にもどる。したがって、Ｕ相Ｖ相Ｗ相は右巻きに、Ｕ´相Ｖ´相Ｗ´相は左巻きに巻かなければならない。次に三相交流を、インバータを介して最初は０から徐々に加速を始めると、回転磁界（５）の誘導する回転方向に磁力の力で、それぞれの回転子（６）が回転する。
図３は、斜視図でケーシング（９）を半分、回転磁界（５）と回転子（６）を４分の１断面にした図である。

（ロ）二重反転式同期送風機の気体の流れを説明する。ケーシング（９）から入った気体は、軸翼（４）が周方向速度エネルギーを圧縮エネルギーに与え、されに逆方向に周方向速度エネルギーに変えて送る。すると、回転子翼（７）が逆に回転しているため周方向速度エネルギーを圧縮エネルギーに変え、さらに逆方向の周方向速度エネルギーに変える。結果敵には、周方向速度エネルギーは殆ど残らず、圧縮エネルギーが残り、これを軸翼（４）と回転子翼（７）とを多数重ねることで高圧がえられる。

（ハ）しかし、説明をしやすくするために２極で説明したが、実験では図４の性能表で示した８極の１２０Ｈｚが良く、この回転で使用するのなら騒音も少なく、風量も解放しているときは５００ｍ３／ｈで、完全に遮断しているときの静圧は５２ｍｍ水を押し上げ、消費電力はインバータに入る前に測定すると１５０ｗで、解放しても遮断しても測定値は殆ど変わらなかった。因みに、４極で二重反転式同期送風機を実験したが、６０Ｈｚで消費電力は３５０ｗであまり良くない。

（ニ）これを逆回転軸流電動圧縮機の誘導型と比較すると、図５の性能表で示すように、４極６０Ｈｚで、静圧３５ｍｍ、消費電力４２０ｗであった。しかし、静圧を同じく５３ｍｍにあたる部分は８０Ｈｚで５６０ｗになる。そのため、比較すると約３分の１の消費電力になる。
最初は、消費電力のことを考えず、出力ばかりを目指していたが、偶然８極の同期電動機にしたとき消費電力が信じられないぐらい少なく、インバータは今は殆どに使用されており、１２０Ｈｚの低速で回転すれば、騒音も少ないので、このことを発見したので出願した。

では２０Ｈｚから、２０Ｈｚずつの性能を図４性能表を参照して説明する。
２０Ｈｚでは、どうゆう訳か消費電力は１１０ｗである。
４０Ｈｚでは、消費電力は１００ｗで、何故下がるのかが私には分からない。
６０Ｈｚでは、消費電力は８０ｗに、さらに下がっている。
８０Ｈｚでは、最も消費電力が下がり７０ｗで、静圧は２２ｍｍの水を押し退ける。このときに使用するのが消費電力では一番経済的である。
１００Ｈｚでは、少し消費電力が上がり１００ｗで、静圧は３４ｍｍの水を押し退ける。１２０Ｈｚでは、消費電力が１５０ｗで、静圧は５２ｍｍの水を押し退ける。このときに使用するのが消費電力と静圧の関係で一番経効果的であり、この性能を二重反転式同期送風機のデータとして採用している。

１４０Ｈｚでは、少し消費電力が上がり２３０ｗで、静圧は６６ｍｍの水を押し退ける。１６０Ｈｚでは、消費電力が３２０ｗで、静圧は６６ｍｍの水を押し退ける。このときに使用するのは消費電力と静圧と騒音の関係でこれ以上は期待できない。
１８０Ｈｚでは、消費電力が上がり４３０ｗで、静圧は１０６ｍｍの水を押し退ける。２００Ｈｚでは、回転数が３０００ｒｐｍの逆回転をして、消費電力が５４０ｗで、静圧は１２６ｍｍの水を押し退け、騒音は煩い。
２２０Ｈｚでは、消費電力が上がり８２０ｗで、静圧は１４７ｍｍの水を押し退ける。このとき乱流が見られる。
２４０Ｈｚでは、乱流がひどく消費電力を計っているクランプは１００ｗから１８００ｗの間を上がり下がりして、約１分後には同期外れを起こし二重反転式同期送風機は停止してしまう。
これを、出口を遮断せずに実験したが結果は殆ど変わらなかった。したがって、経済的には８０Ｈｚで、静圧が必要なときは１６０Ｈｚで、静圧と消費電力と騒音の関係で１２０Ｈｚが一番良いと思う。

本発明の、二重反転式同期送風機はビルなどの空調に利用でき、空気の乱れもなく、静かな送風機にできるので、農業用のビニルハウスなどに使用すれば、柔らかい風が遠くまで届く。
また、回転磁界（５）や回転子（６）を増やすことや、二重反転式同期送風機自体を大きくすることで、もっと高圧が得られれば、町全体の空調ができる。
その空調は、二重反転式同期送風機を３台備えたホンプ室に、第１番目の二重反転式同期送風機で１キロに圧縮された気体は海水などで冷却され、第２番目の二重反転式同期送風機で３キロに圧縮された気体は海水などで冷却され、第３番目の二重反転式同期送風機で９キロに圧縮された気体は本管を通ると自然に冷却される。
それは、水道がモデルで各家庭に水を届けるように、圧縮した空気を送るのが目的である。

冷却する部屋は、圧搾空気を室内に噴射するだけで、圧搾空気は膨脹して、膨脹したときに回りの温度を下げる。
さらに、冷房効果はそれだけであるが、圧搾空気を動力として扇風機を回すこともできる。普通の扇風機ならコイルが巻いてあり、電気を通すと発熱していた。そのため、扇風機を使用すると室温が上がっていたが、圧搾空気を使用すると、圧搾空気が膨張するとき周りの温度を下げ、風によってさらに体の気化熱を奪うので効果的である。
この冷房システムは、部屋を締め切らなくても冷房できることが利点であり、周りの室外機がなければ達成できる。

この冷房システムの利点は、各家庭にコンプレッサーなどの装置が不要で、したがつて放熱装置も不要であるからコストが安く、自分の部屋さえ冷房すれば、室外機を隣の家に向けて迷惑をかけ、ひいては町全体の温度が上昇したいたが、そのようなことがなくなる。
個人で、熱を逃がさなければならないなら余計物だが、熱を集めればそれは資源で、浴場になどに利用できる。

図は、本発明の断面図である。図は、半断面図で、断面は図１のＡ−Ａの断面である。図は、斜視図で一部断面図である。図は、８極の二重反転式同期送風機の性能表である。図は、比較のため、４極の逆回転軸流電動圧縮機の性能表である。

１軸２スリップリング
３ブラシ４軸翼
５回転磁界５ａ鉄心５ｂコイル
６回転子６ａ磁石
７回転子翼８ベアリング
９ケーシング１０電気コード
１１内部コード

Claims

ケーシング（９）が軸（１）を軸支し、該軸（１）に取り付けた多数の回転磁界（５）は回転子（６）を交互に挟んで取り付け、
該回転子（６）には、該回転磁界（５）の極数に合わして、永久磁石のＮ極とＳ極を同じ数だけ具備し、
該回転磁界（５）の外周には軸翼（４）を取り付け、該回転子（６）の外周には該軸翼（４）とは反対に傾いた回転子翼（７）を取り付け、
電源にはインバータを使用し、加速をすることで同期外れを起こさず回転することを特徴とする二重回転式同期送風機。