JP2017044129A - 軸流送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】風量低減を抑えて効率の向上を図ることができる軸流送風機を得ること。
【解決手段】ボスの外周面に周方向に間隔を空けて複数枚の翼３が取り付けられた羽根車と、回転軸を中心に羽根車を回転させる電動機と、を備える軸流送風機であって、翼３の外径側である第一領域と第一領域より内径側の第二領域３２とにおいて、第二領域３２の出口角方向が第一領域の出口角方向より負圧面３ｆ側へ向かっている。
【選択図】図７

Description

本発明は、翼を回転させて空気を流動させる軸流送風機に関する。

ボスの外周に複数枚の翼が放射状に取り付けられた羽根車を備えた軸流送風機において、例えば特許文献１、２に示されるように、翼の後縁側の全体を負圧面側へ湾曲させて効率の向上を図ったものがある。

特開２００３−１３８９２号公報 実開平２−８５８９８号公報

しかしながら、翼の後縁側を負圧面側に湾曲させた場合、湾曲部分が気流の抵抗となり気流に乱れが生じ、風量減少につながるなどの問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、風量低減を抑えて効率の向上を図ることができる軸流送風機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ボスの外周面に周方向に間隔を空けて複数枚の翼が取り付けられた羽根車と、回転軸を中心に羽根車を回転させる電動機と、を備える軸流送風機であって、翼の外径側である第一領域と第一領域より内径側の第二領域とにおいて、第二領域の出口角方向が第一領域の出口角方向より負圧面側へ向かっていることを特徴とする。

本発明にかかる軸流送風機によれば、風量低減を抑えて効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる軸流送風機の斜視図 実施の形態１にかかる軸流送風機の要部断面図 実施の形態１における翼の平面図 実施の形態１における翼の部分拡大図 図３に示す矢視Ｉ図 図３に示すＩＩ−ＩＩ線で切断した矢視断面図 図３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した矢視断面図 実施の形態１における翼の部分拡大斜視図 実施の形態１にかかる軸流送風機において翼の境界を変化させた場合のファン効率の比との関係を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる軸流送風機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる軸流送風機の斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる軸流送風機の要部断面図である。図３は、実施の形態１における翼の平面図である。図４は、実施の形態１における翼の部分拡大図である。図５は、図３に示す矢視Ｉ図である。図６は、図３に示すＩＩ−ＩＩ線で切断した矢視断面図である。図７は、図３に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した矢視断面図である。図８は、実施の形態１における翼の部分拡大斜視図である。なお各断面図において、断面を表すハッチングは省略している。

軸流送風機５０は、ボス２の外周面に複数枚の翼３が間隔を空けて放射状に取り付けてなる羽根車１を備える。複数の翼３は、周方向に等間隔でボス２に取り付けられる。羽根車１は、電動機４によって回転軸Ｓを中心に回転駆動可能とされる。羽根車１の外周側には羽根車１を囲繞するようにしてベルマウス５が配置される。なお、図３では３枚の翼３を有する羽根車１を示しているが、翼３の枚数は、３枚に限定されるもではない。

羽根車１の翼３は、図６，７に示すように、翼弦方向において反りを有する。図３，４，６，７において白抜き矢印は羽根車１の回転方向を示している。白抜き矢印に示す方向に翼３が回転することで、翼３の凹側となる面が圧力を受ける圧力面３ｇとなり、凸側となる面が負圧となる負圧面３ｆとなる。また、図２，４，６，７において破線矢印は風（流体）の流れる方向を示している。図６，７に示すように、翼３は、回転方向の前方側となる前縁３ａのほうが、回転方向の後方側となる後縁３ｂよりも気流方向の上流側となるように傾斜している。

翼３の後縁３ｂは、境界３ｅを境に負圧面３ｆ側への曲げを有する。より詳細には、翼３の後縁３ｂの全体を、翼３の先端側の第一領域３１と、第一領域３１より内径側（回転軸Ｓ側）の第二領域３２とに二分し、第一領域３１と第二領域３２との境界を境界３ｅとする。

第二領域３２では、負圧面３ｆ側への曲げによって、出口角方向が第一領域３１の出口角方向より負圧面３ｆ側へ向かっている。第一領域３１と第二領域３２は境界３ｅを介して連続的につながっている。第二領域３２は、前縁３ａ側となる前縁側領域３２ａと後縁３ｂ側となる後縁側領域３２ｂとを有する。前縁側領域３２ａは、図６，７に示すように、第一領域３１における翼３の傾斜角度と等しい傾斜角度で形成される。後縁側領域３２ｂは、図６，７に示すように、第一領域３１における翼３の傾斜角度よりも負圧面３ｆ側に傾けられている。すなわち、翼３の第二領域３２は、前縁側領域３２ａと後縁側領域３２ｂとの境界である屈曲部３２ｃで折り曲げられた形状を呈している。

第一領域３１は、翼弦方向における全体で上述した反りを有する。第二領域３２は、前縁側領域３２ａの翼弦方向における全体で上述した反りを有するが、後縁側領域３２ｂは反りの無い平坦面で形成される。なお、図４に示すように境界３ｅで板を曲げて整形して第一領域３１と第二領域３２とを連続的につなげてもよいし、境界３ｅに切欠きを入れて不連続な段差を形成してもよい。

軸流送風機５０においては、翼３の径方向の外側の領域の方が翼３の径方向の内側の領域よりも気流を発生させる仕事をするため、仕事率の低い第二領域３２の出口角方向を、仕事率の高い第一領域３１の出口角方向より負圧面３ｆ側へ向かうようにすることで、仕事率の高い第一領域３１で仕事を十分に行うとともに、仕事率の低い第二領域３２で後縁３ｂでの空気抵抗を減らすことができる。これにより、翼３全体としての効率の向上を図り、軸流送風機５０の効率の向上を図ることができる。

後縁３ｂでの空気抵抗を減らすために第二領域３２を大きくし第一領域３１を小さくすると翼３全体の仕事が小さくなってしまうことになる。そのため、第一領域３１と第二領域３２の大きさの割合、すなわち境界３ｅの位置には最適値が存在する。

図９は、実施の形態１にかかる軸流送風機において翼の境界を変化させた場合のファン効率の比との関係を示す図である。なお、ファン効率の比は、出口角が一定の場合のファン効率と、実施の形態１にかかる軸流送風機５０のように出口角を負圧面３ｆ側に向けた場合のファン効率との比である。ファン効率は開放風量（静圧＝０Ｐａ）のポイントである。横軸には、回転軸Ｓから境界３ｅまでの距離Ｍと、回転軸Ｓから翼３の先端までの距離Ｌとの比（Ｍ/Ｌ×１００［％］）を示している。

実験の条件としては、Ｍ／Ｌ×１００［％］を０％・５０％・８０％・８５％・９０％・９５％・９７％・１００％、第二領域３２の出口角を負圧面３ｆ側へ１５°、第一領域３１の出口角は翼断面の反りのまま変化させず、同一の風洞（ベルマウス）、同一の電動機を用いてファン効率を測定した。
・羽根半径Ｌ：４９５ｍｍ
・羽根幅Ｗ ：１９０ｍｍ
・３枚羽根
・屈曲部３２ｃの位置：後縁３ｂから６ｍｍ
・第一領域３１の出口角方向θ１：２１°（回転軸Ｓと垂直な面を基準）
・（第一領域３１の出口角方向−第二領域３２の出口角方向）θ２：１５°

その結果、図９に示すように、境界３ｅの位置は８２％から９６％までの範囲（０．８２Ｌ≦Ｍ≦０．９６Ｌ）、より望ましくは８７％から９５％までの範囲（０．８７Ｌ≦Ｍ≦０．９５Ｌ）にすると、効率的に吐出し流れを制御して気体の吐き出し速度を翼３の径方向に均一化することができ、より確実な高効率化が可能となることが分かる。

なお、本実験では、屈曲部３２ｃを設けて出口角を急激に変化させているが、緩やかに出口角を変化させてもよい。また、θ２は１５°でなくとも５°〜２０°の範囲であってもよい。

また、本実施の形態では、第二領域３２においては、屈曲部３２ｃを設け、翼断面において羽根の反り形状から急激に平面形状で負圧面３ｆ側に曲げている例を示したが、第二領域３２の出口角方向が第一領域３１の出口角方向より負圧面３ｆ側に形成されていればよく、屈曲部３２ｃの有無および平面の有無等に限定されるものではない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 羽根車、２ ボス、３ 翼、３ａ 前縁、３ｂ 後縁、３ｅ 境界、３ｆ 負圧面、３ｇ 圧力面、４ 電動機、５ ベルマウス、３１ 第一領域、３２ 第二領域、３２ａ 前縁側領域、３２ｂ 後縁側領域、３２ｃ 屈曲部、５０ 軸流送風機。

Claims (5)

1. ボスの外周面に周方向に間隔を空けて複数枚の翼が取り付けられた羽根車と、
   回転軸を中心に前記羽根車を回転させる電動機と、を備える軸流送風機であって、
   前記翼の外径側である第一領域と前記第一領域より内径側の第二領域とにおいて、前記第二領域の出口角方向が前記第一領域の出口角方向より負圧面側へ向かっていることを特徴とする軸流送風機。
2. 前記第一領域は、翼弦方向において負圧面側に凸となる反り形状を有し、
   前記第二領域は、前縁側となる前縁側領域と、後縁側となる後縁側領域と、前記前縁側領域と前記後縁側領域との境界が折り曲げられた屈曲部とを有し、
   前記前縁側領域は、前記第一領域と同じ反り形状を有し、
   前記後縁側領域は、前記前縁側領域よりも出口角方向が負圧面側に向かうことを特徴とする請求項１に記載の軸流送風機。
3. 前記第一領域と前記第二領域が隣接し、前記羽根車の回転軸から翼の先端までの距離をＬ、前記回転軸から前記第一領域と前記第二領域との境界までの距離をＭとした場合に、
   Ｍ／Ｌが、
   ０．８２≦Ｍ／Ｌ≦０．９６
   であ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. 前記第一領域と前記第二領域が隣接し、前記羽根車の回転軸から翼の先端までの距離をＬ、前記回転軸から前記第一領域と前記第二領域との境界までの距離をＭとした場合に、
   Ｍ／Ｌが、
   ０．８７≦Ｍ／Ｌ≦０．９５
   であ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。
5. 前記第一領域と前記第二領域とが連続的につながっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の軸流送風機。

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