JP2015075035A - 送風機 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、ハブの他端部の中心を、一端部の中心に比べて軸線から離すことにより、離間方向とは逆の周方向位置の領域に淀み領域を形成することができる。
この構成によれば、淀み領域を形成しながら、ハブの周りでの流体の流れを円滑にすることができる。
この構成によれば、R形状の曲率半径を軸線の周りの周方向で非一様にすることで、曲率半径が小さい領域を淀み領域にすることができる。
淀み領域及び入口案内翼がない場合、吸込口の方向から動翼列の回転方向にて270°離れた方向では、翼列の最上流に位置する動翼列に対し、流体が腹打ち状態で流入する。腹打ち状態では、背打ち状態に比べて、動翼周辺での後流が大きくなり、圧力損失が大きくなってしまう。そこでこの構成では、吸込口の方向から動翼列の回転方向にて270°離れた方向で淀み領域を形成し、腹打ち状態の流体の流れを低減し、背打ち状態の流体の流れを増大している。これにより、流体が動翼列を円滑に通過することができる。
この構成によれば、淀み領域を形成しながら、ハブの周りでの流体の流れを円滑にすることができる。
この構成によれば、軸線に直交する断面にて、ハブの他端部の外周面は非円形状を有するので、円形状を有する場合に比べて、淀み領域に隣接するハブの外周面の部分で曲率半径を小さくすることができ、より大きな淀み領域を形成することができる。この結果として、淀み領域の反対側まで流体が回り込み易くなり、流量の均一化をより一層促進することができる。
また、軸線に直交する断面にて、ハブの他端部の外周面が非円形状である場合、ハブの周りでの流れの剥離を抑制し、効率向上及び作動レンジの拡大を図ることができる。
この構成によれば、環状流路の所望の周方向位置にて、より大きな淀み領域を形成することができる。
この構成によれば、仕切り板によって、軸線の周方向での流体の流量の均一化が一層図られる。
この構成によれば、ハブの他端部の外周面が吸込方向に沿って長い涙滴形状をなし、仕切り板が、吸込方向にてハブの前方及び後方にて吸込方向に沿って延びるように構成されているため、流体が、仕切り板によって仕切られた環状流路内を円滑に流れることができる。
図1の送風機は多段軸流ブロワであって、例えば高炉用送風機として用いることができる。送風機は、メインケーシング10、吸込ケーシング12、吐出ケーシング14、回転軸16、駆動装置18、動翼列20、及び、入口案内翼列22を有する。
具体的には、メインケーシング10は入口10a及び出口10bを有し、回転軸16は、入口10aを貫通している。回転軸16は、軸受24によって回転可能に支持されるとともに、駆動装置18に連結されており、駆動装置18は、回転軸16を回転させることができる。
多段軸流ブロワでは、回転軸16の一の軸線方向位置にて周方向に配列された複数の動翼26が1つの動翼列20を構成し、複数の動翼列20が、回転軸16の軸線方向に沿って配列される。そして、多段軸流ブロワでは、メインケーシング10の内部に静翼列28が固定して配置されている。回転軸16の一の軸線方向位置にて周方向に配列された複数の静翼30が1つの静翼列28を構成し、回転軸16の軸線方向にて動翼列20と静翼列28が交互に配列される。
多段軸流ブロワでは、回転軸16とメインケーシング10との間に、軸線16aに沿って延びる円筒状の流路(円筒状流路)34が形成される。入口案内翼列22は、円筒状流路34の入口10a側に配置され、入口案内翼列22よりも下流に、動翼列20と静翼列28が交互に配置される。従って、多段軸流ブロワは、入口案内翼列22、動翼列20及び静翼列28からなる複数種類の翼列を有する。そして、多段軸流ブロワでは、回転軸16の回転により動翼列20が回転すると、入口10aから流入した流体が圧縮され、圧縮された流体が出口10bから流出する。
なお、入口案内翼列22は複数であってもよく、或いは、入口案内翼列22を設けなくてもよい。
吸込ケーシング12は、メインケーシング10の入口10a側(吸込側)に接続され、軸線16aの方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を入口10aに流入させるように構成されている。吸込ケーシング12は、例えば片吸込タイプである。
図3は、吐出側から吸込側に向かって軸線16aに沿う方向で入口案内翼列22をみたときの旋回流の旋回方向と、軸線16aの周りでの周方向位置(回転角)THとの関係を示している。周方向位置THの基準位置である0°として、軸線16aと直交する面に流体の吸込口を投影した位置が選択され、周方向位置THの増加方向として、入口案内翼列22によって形成されるべき旋回流の旋回方向が選択される。例えば、右旋回の旋回流の旋回方向は、吐出側から吸込側に向かって入口案内翼列22をみたときに反時計回りである。
この構成によれば、ハブ36の外周面が、軸線16aの周りでの180°回転について非回転対称な形状を有し、環状流路38のうち所定の周方向位置の領域に、淀み領域STを形成することができる。例として、図5(a)、図6(a)及び図7(a)では、淀み領域STがハッチングにて示されている。
この構成によれば、ハブ36の入口遠方端部36bの中心を、入口近傍端部36aの中心に比べて軸線16aから離すことにより、離間方向とは逆の周方向位置の領域に淀み領域STを形成することができる。
幾つかの実施形態では、図9に示したように、軸線16aに直交する断面にて、ハブ36の入口遠方端部36bの中心(図心)は、ハブ36の入口近傍端部36aの中心(図心)に比べ、少なくとも吸込口40aの方向に対し直交する直交方向に向かって軸線16aから離れている。
幾つかの実施形態では、図10及び図11に示したように、入口遠方端部36bは、入口近傍端部36aに対し、吸込口40aの方向から旋回流の旋回方向(入口案内翼列22が無ければ動翼列20の回転方向)にて135°離れた方向(315°の周方向位置)に向かって離れている。
なお、入口案内翼列22が無い場合には、旋回方向を動翼列20の回転方向に置き換えることで、翼列の最上流に位置する動翼列20に対し腹打ち状態の流体の流れを低減し、背打ち状態の流体の流れを増大することができる。そしてこの結果として、流体が動翼列20を円滑に通過することができる。
この構成によれば、ハブ36の中心が入口近傍端部36aから入口遠方端部36bに近付くに従って漸次変化することで、淀み領域STを形成しながら、ハブ36の周りでの流体の流れを円滑にすることができる。
この構成によれば、ハブ36の外径が入口近傍端部36aから入口遠方端部36bに近付くに従って漸次拡大することで、淀み領域STを形成しながら、ハブ36の周りでの流体の流れを円滑にすることができる。
この構成によれば、R形状の曲率半径を軸線16aの周りの周方向で非一様にすることで、曲率半径が小さい領域を淀み領域STにすることができる。
この構成によれば、環状流路38の吸込口40a側の領域に淀み領域STを形成したことにより、吸込口40a側に高圧力領域を形成することができる。吸込ケーシング12の吸込口40aに流入した流体は、淀み領域STが無ければ環状流路38を最短距離で通過してメインケーシングの入口10aに流入しようとするが、淀み領域STの存在により流れを曲げられ、ハブ36の外周面に沿って吸込口40aとは反対側まで流れるようになる。この結果として、メインケーシングの入口10aに流入する流体の流れ角及び流量について、軸線16aの周りの周方向で均一化が的確に図られる。
なお、図6(b)に示したように、比較例では、曲率半径R0は周方向にて一定である。
吸込ケーシング12の吸込口40aに流入した流体は、吸込方向と直交する直交方向に分かれながら、環状流路38を最短距離で通過してメインケーシング10の入口10aに流入しようとする。このため、淀み領域STが無ければ、翼列の最上流に位置する入口案内翼列22(入口案内翼列22が無ければ動翼列20)に流入する流体の流れ角は、吸込方向と直交する直交方向の両側では異なってしまう。そこでこの構成では、吸込口40aと直交する方向のうち一方の方向に淀み領域STを形成することで、直交方向のうち反対の方向に流れる流体の流量を増やすことで、流体の流量と流れ角について周方向で均一化を図ることができる。
淀み領域STがない場合、吸込口40aの方向から旋回流の旋回方向にて270°離れた方向では、入口案内翼列22に対し、流体が腹打ち状態で流入する。腹打ち状態では、背打ち状態に比べて、入口案内翼32周辺での後流が大きくなり、圧力損失が大きくなってしまう。そこでこの構成では、吸込口40aの方向から旋回流の旋回方向にて270°離れた方向で淀み領域STを形成し、腹打ち状態の流体の流れを低減し、背打ち状態の流体の流れを増大している。これにより、流体が入口案内翼列22を円滑に通過することができる。
なお、入口案内翼列22が無い場合には、旋回方向を動翼列20の回転方向に置き換えることで、翼列の最上流に位置する動翼列20に対し腹打ち状態の流体の流れを低減し、背打ち状態の流体の流れを増大することができる。そしてこの結果として、流体が動翼列20を円滑に通過することができる。
この構成によれば、淀み領域STを形成しながら、ハブ36の周りでの流体の流れを円滑にすることができる。
この構成によれば、軸線16aに直交する断面にて、ハブ36の入口遠方端部36bの外周面の軸線16aからの距離を入口近傍端部36aの外周面の軸線16aからの距離と一方の方向にて等しくし、反対の方向にて長くすることにより、一方の方向に淀み領域STを形成することができる。
そして、図19は、図18の入口遠方端部36bを適用した吸込ケーシング12を概略的に示す斜視図であり、図20は、図15〜図18の入口遠方端部36bを用いた場合における、静圧の周方向分布を概略的に示すグラフであり、図21(a)は、軸線16aと直交する面に投影された図18の入口近傍端部36a及び入口遠方端部36bの形状を入口10a及び流体の流れSとともに示しており、図21(b)は、比較例の入口近傍端部36a及び入口遠方端部36bの形状を入口10a及び流体の流れS’とともに示している。
例えば、図15の入口遠方端部36bはオーバル形状を有し、図16の入口遠方端部36bはオーバル形状(楕円形状)を有し、図17の入口遠方端部36bはオーバル形状(角丸長方形状)を有し、図18の入口遠方端部36bは涙滴形状(対称翼型)を有する。
これに対し、入口遠方端部36bの外周面が図15〜図18に示したように非円形状である場合、ハブ36の周りでの流れの剥離を抑制し、効率向上及び作動レンジの拡大を図ることができる。
この構成によれば、環状流路38の所望の周方向位置にて、より大きな淀み領域STを形成することができる。
幾つかの実施形態では、図22に示したように、送風機は、吸込ケーシング12の内部に配置され、環状流路38を周方向に仕切る仕切り板(旋回防止板)44を更に備える。
この構成によれば、吸込ケーシング12内に固定された仕切り板44によって、軸線16aの周方向での流体の流量の均一化が一層図られる。
なお図22では、説明のため、仕切り板44にハッチングを付してある。
前記仕切り板は、前記吸込方向にて前記ハブ36の前方及び後方にて前記吸込方向に沿って延びるように構成されている。
この構成によれば、ハブ36の入口遠方端部36bの外周面が吸込方向に沿って長い涙滴形状をなし、仕切り板44が、吸込方向にてハブ36の前方及び後方にて吸込方向に沿って延びるように構成されているため、流体が、仕切り板44に仕切られた環状流路38内を円滑に流れることができる。
なお、図22では、仕切り板44は、環状流路38を半分に仕切っている。
幾つかの実施形態では、ハブ36と仕切り板44の境界部分は滑らかに成形される。
最後に、本発明の送風機は、軸流ブロワのみならず軸流ファンにも適用可能であり、更に、遠心式の送風機にも適用可能である。
10a 入口
10b 出口
12 吸込ケーシング
14 吐出ケーシング
16 回転軸
16a 軸線
18 駆動装置
20 動翼列
22 入口案内翼列
24 軸受
26 動翼
28 静翼列
30 静翼
32 入口案内翼
34 円筒状流路
36 ハブ
36a 入口近傍端部
36b 入口遠方端部
38 環状流路
40 ケーシング本体
40a 吸込口
40b 接続口
42 ダクト
44 仕切り板
Claims (18)
- 入口及び出口を有するメインケーシングと、
前記メインケーシングの内部に配置され、前記入口を通る軸線を中心として回転するように構成された動翼列と、
前記メインケーシングに接続され、前記軸線の方向とは異なる吸込方向にて流れて来る流体を前記入口に流入させるように構成された吸込ケーシングと
を備え、
前記吸込ケーシングは、
前記軸線上に配置され、前記入口に近い一端部及び前記入口から遠い他端部を有するハブと、
前記流体を受け入れるように構成された吸込口を有し、前記ハブの外周面とともに前記入口に連通する環状の内部流路を規定するケーシング本体と
を含み、
前記ハブの外周面は、前記軸線の周りでの180°回転について非回転対称な形状を有する
ことを特徴とする送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部の中心は、前記ハブの一端部の中心に比べ、前記軸線から離れている
ことを特徴とする請求項1記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部の中心は、前記ハブの一端部の中心に比べ、少なくとも前記吸込口の方向とは反対方向に向かって前記軸線から離れている
ことを特徴とする請求項2記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部の中心は、前記ハブの一端部の中心に比べ、少なくとも前記吸込口の方向に対し直交する直交方向に向かって前記軸線から離れている
ことを特徴とする請求項2又は3記載の送風機。 - 前記直交方向は、前記吸込口の方向から前記動翼列の回転方向にて90°離れた方向である
ことを特徴とする請求項4記載の送風機。 - 前記動翼列よりも上流にて前記流体の流れを旋回流へと整流するように構成された複数の入口案内翼であって、前記軸線の周方向に配列された複数の入口案内翼を更に備え、
前記直交方向は、前記吸込口の方向から前記旋回流の旋回方向にて90°離れた方向である
ことを特徴とする請求項4記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面における前記ハブの中心は、前記ハブの一端部から前記ハブの他端部に近付くに従って前記軸線から離れている
ことを特徴とする請求項2乃至6の何れか一項に記載の送風機。 - 前記軸線に沿う断面にて前記ハブの他端部の外周面はR形状を有し、
前記R形状の曲率半径は、前記軸線の周りの周方向で非一様である
ことを特徴とする請求項1記載の送風機。 - 前記吸込口の方向での前記R形状の曲率半径は、前記軸線の周りの周方向にて前記吸込口の方向から180°離れた方向での前記R形状の曲率半径よりも小である
ことを特徴とする請求項8記載の送風機。 - 前記吸込口の方向と直交する直交方向のうち一方の方向での前記R形状の曲率半径は、前記直交方向のうち他方の方向での前記R形状の曲率半径よりも小である
ことを特徴とする請求項8又は9記載の送風機。 - 前記一方の方向は、前記動翼列の回転方向にて前記吸込口の方向から270°の方向である
ことを特徴とする請求項10記載の送風機。 - 前記動翼列よりも上流にて前記流体の流れを旋回流へと整流するように構成された複数の入口案内翼であって、前記軸線の周方向に配列された複数の入口案内翼を更に備え、
前記一方の方向は、前記旋回流の旋回方向にて前記吸込口から270°の方向である
ことを特徴とする請求項10記載の送風機。 - 前記R形状の曲率半径は、前記曲率半径が最大である周方向位置から前記曲率半径が最小である周方向位置に向かって漸次減少している
ことを特徴とする請求項8乃至12の何れか一項に記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部の外周面の前記軸線からの距離は、前記軸線と直交する一の直交方向のうち一方の方向にて、前記ハブの一端部の外周面の前記軸線からの距離に等しく、且つ、前記一方の方向とは反対の方向にて、前記ハブの一端部の外周面の前記軸線からの距離よりも長い
ことを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部は非円形状をなす
ことを特徴とする請求項14に記載の送風機。 - 前記非円形状の線対称軸は、前記吸込口の方向に対し傾いていることを特徴とする請求項15記載の送風機。
- 前記吸込ケーシングの内部に配置され、前記環状流路を周方向に仕切る仕切り板を更に備える
ことを特徴とする請求項1乃至16の何れか一項に記載の送風機。 - 前記軸線に直交する断面にて、前記ハブの他端部の外周面は、前記吸込方向に沿って長い涙滴形状をなし、
前記仕切り板は、前記吸込方向にて前記ハブの前方及び後方にて前記吸込方向に沿って延びるように構成されている
ことを特徴とする請求項17に記載の送風機。
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