JP2851273B2 - 横流ファンの楕円形渦型壁 - Google Patents
横流ファンの楕円形渦型壁Info
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
- F04D17/04—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に空調システム
で使用される横流ファンの渦型壁の形状に関する。
で使用される横流ファンの渦型壁の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】横流ファンは、クロス−フローファン、
タンジェンシアルファンとも呼ばれる。すぐれた直流特
性及びプレートフィン熱交換機との適合性により、横流
ファンは空調システムで利用されている。横流ファン
は、プレートフィン熱交換機の全長にわたって伸びるよ
うに配置できる点で適合性が高い。横流ファンの吸気口
及び排気口は、一般的に、公称的には９０度で設置され
ているが、０度から１８０度での設置が可能である。イ
ンペラは、前方に曲げられた遠心ファンホイールに類似
しているが、両端が閉じている。ファン全体を通して、
空気の流れはインペラの軸に垂直である（二次元流）。
空気流は、上流側で軸に内向きにブレード列に入り、イ
ンペラの内部を通過し、軸に外向きにブレード列を再度
通過する。空気流は偏心渦を形成することを特徴とし、
その偏心渦はロータ軸に平行にそしてロータと同方向に
回転する。
タンジェンシアルファンとも呼ばれる。すぐれた直流特
性及びプレートフィン熱交換機との適合性により、横流
ファンは空調システムで利用されている。横流ファン
は、プレートフィン熱交換機の全長にわたって伸びるよ
うに配置できる点で適合性が高い。横流ファンの吸気口
及び排気口は、一般的に、公称的には９０度で設置され
ているが、０度から１８０度での設置が可能である。イ
ンペラは、前方に曲げられた遠心ファンホイールに類似
しているが、両端が閉じている。ファン全体を通して、
空気の流れはインペラの軸に垂直である（二次元流）。
空気流は、上流側で軸に内向きにブレード列に入り、イ
ンペラの内部を通過し、軸に外向きにブレード列を再度
通過する。空気流は偏心渦を形成することを特徴とし、
その偏心渦はロータ軸に平行にそしてロータと同方向に
回転する。
【０００３】空気流が吸気（上流）ブレードを最初に通
過し、続いて排気ブレードを通過するのに従って、二段
階で作用が起こる。空気流はインペラを通過するに伴っ
て収縮し、排気ブレード（第二段階）で速度が速くな
る。インペラから排出された空気流は、渦の周りを回転
したり渦によって壁部に押し付けられたりしながら再度
収縮する。これらの作用の結果、横流ファンによって高
い圧力係数を得ることができるのである。
過し、続いて排気ブレードを通過するのに従って、二段
階で作用が起こる。空気流はインペラを通過するに伴っ
て収縮し、排気ブレード（第二段階）で速度が速くな
る。インペラから排出された空気流は、渦の周りを回転
したり渦によって壁部に押し付けられたりしながら再度
収縮する。これらの作用の結果、横流ファンによって高
い圧力係数を得ることができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】渦型壁は、吸気口と排
気口を分離し、空気流の渦を安定させるように働く。渦
の領域には、再循環している空気流のみが存在するの
で、有用な仕事はなされない。よって、渦による主な影
響はエネルギーの消失である。しかし、渦型壁の間隙は
ファンの安定に大きな影響を与える。このパラメーター
は、細心の注意をもって調節されなければならない。な
ぜならば、渦型壁の間隙が狭いほど安定した高い性能を
得ることができ、間隙が広いほどインペラと渦型壁の相
互作用で生じる騒音を減少させることができるので、い
ずれを優先させるかによって間隙を調節する必要がある
からである。
気口を分離し、空気流の渦を安定させるように働く。渦
の領域には、再循環している空気流のみが存在するの
で、有用な仕事はなされない。よって、渦による主な影
響はエネルギーの消失である。しかし、渦型壁の間隙は
ファンの安定に大きな影響を与える。このパラメーター
は、細心の注意をもって調節されなければならない。な
ぜならば、渦型壁の間隙が狭いほど安定した高い性能を
得ることができ、間隙が広いほどインペラと渦型壁の相
互作用で生じる騒音を減少させることができるので、い
ずれを優先させるかによって間隙を調節する必要がある
からである。
【０００５】本発明の目的は横流ファンの性能を向上さ
せることである。
せることである。
【０００６】本発明のもう一つの目的は、横流ファンの
騒音を低減することである。
騒音を低減することである。
【０００７】本発明のこれらの目的また以下で明らかに
なるその他の目的は、本発明によって達成される。
なるその他の目的は、本発明によって達成される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、渦型壁のイ
ンペラに面した先端は従来の円形曲面ではなく、楕円形
曲面を有する。渦型壁とインペラの間隙が一定の場合に
は、同様に設置された円形曲面に比較して、楕円形曲面
の方が空気流効率がよく、または騒音減少の効果が高
い。基本的には、間隙が小さいほどファンの運転は安定
するが、逆にファンによる騒音は増加する。
ンペラに面した先端は従来の円形曲面ではなく、楕円形
曲面を有する。渦型壁とインペラの間隙が一定の場合に
は、同様に設置された円形曲面に比較して、楕円形曲面
の方が空気流効率がよく、または騒音減少の効果が高
い。基本的には、間隙が小さいほどファンの運転は安定
するが、逆にファンによる騒音は増加する。
【０００９】空気流の増加または騒音の減少は、楕円形
曲面の方向によって決まる。楕円形曲面の長半径が渦型
壁の方向と同一の線上にある場合には、曲面は狭く、空
気流効率はあがる。一方、楕円形曲面の長半径が渦型壁
の方向に対して垂直である場合には、曲面は広く、ブレ
ードとの相互作用による騒音が減少する。また、円形曲
面による騒音または空気流効率の水準を維持しつつ、も
う一方の要素を改善することは、インペラと渦型壁との
間隙を調節することによって可能である。
曲面の方向によって決まる。楕円形曲面の長半径が渦型
壁の方向と同一の線上にある場合には、曲面は狭く、空
気流効率はあがる。一方、楕円形曲面の長半径が渦型壁
の方向に対して垂直である場合には、曲面は広く、ブレ
ードとの相互作用による騒音が減少する。また、円形曲
面による騒音または空気流効率の水準を維持しつつ、も
う一方の要素を改善することは、インペラと渦型壁との
間隙を調節することによって可能である。
【００１０】基本的には、インペラと渦型壁は、相互に
作用して、空気流が収束して拡散する間隙を形成する。
この際、本発明においては、インペラが円形曲面をな
し、渦型壁が楕円曲面をなす。
作用して、空気流が収束して拡散する間隙を形成する。
この際、本発明においては、インペラが円形曲面をな
し、渦型壁が楕円曲面をなす。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１では従来の横流ファン全体を
示している。ファン１０は、インペラまたはロータ１
２、渦型壁１６及び後面壁２０とを有する。後面壁２０
の湾曲した吸気部２０−１及び渦型壁１６の湾曲した先
端部１６−１はインペラ１２と相互に作用して、ファン
１０の排気側Ｄと吸気側Ｓを分離する。渦型壁１６と後
面壁２０の排気部は角度βを成す。湾曲した先端部１６
−１と円筒形インペラ１２は相互に作用し、吸気側と排
気側の間に収束−拡散空気流路を形成する。先端部１６
−１とインペラ１２は両方円形なので、円筒形の曲面が
三次元的に向かい合う状態となる。従って、空気の流れ
は、空気流が収束して拡散する区域のスロート部、つま
り先端部１６−１とインペラ１２との距離が最小になる
間隙に関して対称である。
示している。ファン１０は、インペラまたはロータ１
２、渦型壁１６及び後面壁２０とを有する。後面壁２０
の湾曲した吸気部２０−１及び渦型壁１６の湾曲した先
端部１６−１はインペラ１２と相互に作用して、ファン
１０の排気側Ｄと吸気側Ｓを分離する。渦型壁１６と後
面壁２０の排気部は角度βを成す。湾曲した先端部１６
−１と円筒形インペラ１２は相互に作用し、吸気側と排
気側の間に収束−拡散空気流路を形成する。先端部１６
−１とインペラ１２は両方円形なので、円筒形の曲面が
三次元的に向かい合う状態となる。従って、空気の流れ
は、空気流が収束して拡散する区域のスロート部、つま
り先端部１６−１とインペラ１２との距離が最小になる
間隙に関して対称である。
【００１２】図では、インペラ１２の反時計回転による
空気の流れを矢印で示している。その内の一つの矢印Ｖ
は、閉じた流路または渦を示す。その渦は渦型壁１６に
よって部分的に流れが制限されている。図１で示すよう
に、インペラ１２より排気された空気は、渦Ｖによって
渦Ｖと後面壁２０の間に押し込まれて、速い速度が維持
される。渦Ｖの下流では、排気口に向かう空気流はディ
フューザ部２２で急激に拡散する。この拡散過程は渦Ｖ
によって増大される。なぜなら、渦がなければ、空気流
はディフューザ部２２で壁から離れてしまうからであ
る。
空気の流れを矢印で示している。その内の一つの矢印Ｖ
は、閉じた流路または渦を示す。その渦は渦型壁１６に
よって部分的に流れが制限されている。図１で示すよう
に、インペラ１２より排気された空気は、渦Ｖによって
渦Ｖと後面壁２０の間に押し込まれて、速い速度が維持
される。渦Ｖの下流では、排気口に向かう空気流はディ
フューザ部２２で急激に拡散する。この拡散過程は渦Ｖ
によって増大される。なぜなら、渦がなければ、空気流
はディフューザ部２２で壁から離れてしまうからであ
る。
【００１３】本発明では、半円筒形の立体である図１の
先端部１６−１を楕円曲面を有するように改良してい
る。図２では、渦型壁１１６の先端部１１６−１は、半
楕円形の曲面である。この楕円は焦点Ｆ−１とＦ−２を
有し、渦型壁１１６の中心線上に長半径を有する。図３
でも、渦型壁２１６の先端部２１６−１は、半楕円形の
曲面であり、その楕円は焦点Ｆ−１とＦ−２を有し、渦
型壁１１６の中心線と垂直な線上に長半径を有する。空
気流に面した壁部３１６の先端部３１６−１の曲面に関
しては、図４は図３と同様である。しかし、壁部３１６
は先端部３１６−１が楕円曲面を有するＪ字型に湾曲し
た金属薄板から成り、中実の壁部２１６を有する図３の
実施例とは異なる。長半径上で焦点Ｆ−１とＦ−２間の
中心点は、楕円の中心であり、楕円の長半径と短半径
も、この中心点を基点として求められる。
先端部１６−１を楕円曲面を有するように改良してい
る。図２では、渦型壁１１６の先端部１１６−１は、半
楕円形の曲面である。この楕円は焦点Ｆ−１とＦ−２を
有し、渦型壁１１６の中心線上に長半径を有する。図３
でも、渦型壁２１６の先端部２１６−１は、半楕円形の
曲面であり、その楕円は焦点Ｆ−１とＦ−２を有し、渦
型壁１１６の中心線と垂直な線上に長半径を有する。空
気流に面した壁部３１６の先端部３１６−１の曲面に関
しては、図４は図３と同様である。しかし、壁部３１６
は先端部３１６−１が楕円曲面を有するＪ字型に湾曲し
た金属薄板から成り、中実の壁部２１６を有する図３の
実施例とは異なる。長半径上で焦点Ｆ−１とＦ−２間の
中心点は、楕円の中心であり、楕円の長半径と短半径
も、この中心点を基点として求められる。
【００１４】従って、先端部１１６−１、２１６−１及
び３１６−１の基本的な物理的違いは、図２の楕円が図
３及び図４では９０度回転しており、それによって異な
る楕円曲面を有していることである。先端部１１６−
１、２１６−１と３１６−１の各曲面はインペラ１２と
相互に作用して収束−拡散スロートを形成する。渦型壁
１１６、２１６又は３１６の軸がインペラ１２の直径の
延長線上にある特別な場合は別として、空気流はスロー
トを境にして非対称である。このスロートに渦Ｖが位置
し、インペラ１２のブレードと各先端部１１６−１、２
１６−１及び３１６−１との間隙が最小になる場合、イ
ンペラと各先端部による相互作用は従来のファンと比較
するとかなり異なってくる。
び３１６−１の基本的な物理的違いは、図２の楕円が図
３及び図４では９０度回転しており、それによって異な
る楕円曲面を有していることである。先端部１１６−
１、２１６−１と３１６−１の各曲面はインペラ１２と
相互に作用して収束−拡散スロートを形成する。渦型壁
１１６、２１６又は３１６の軸がインペラ１２の直径の
延長線上にある特別な場合は別として、空気流はスロー
トを境にして非対称である。このスロートに渦Ｖが位置
し、インペラ１２のブレードと各先端部１１６−１、２
１６−１及び３１６−１との間隙が最小になる場合、イ
ンペラと各先端部による相互作用は従来のファンと比較
するとかなり異なってくる。
【００１５】図２では、楕円形の短半径側によって、収
束−拡散領域が従来よりも短くなる。先端部１１６−１
の形状により、他の要素が同じ場合には、従来の先端部
１６−１よりも流量が増加する。
束−拡散領域が従来よりも短くなる。先端部１１６−１
の形状により、他の要素が同じ場合には、従来の先端部
１６−１よりも流量が増加する。
【００１６】図３では、楕円の長半径側によって、収束
して拡散する領域が従来より長くなる。先端部２１６−
１の構成により、他の要素が同じ場合には、従来の先端
部１６−１よりも運転が静かになり、可聴域の成分も小
さくなる。図４の実施例は同様に機能する。
して拡散する領域が従来より長くなる。先端部２１６−
１の構成により、他の要素が同じ場合には、従来の先端
部１６−１よりも運転が静かになり、可聴域の成分も小
さくなる。図４の実施例は同様に機能する。
【００１７】収束して拡散する領域のスロートまたは間
隙を広げて、空気流量を若干減少させ、より静かな運転
が可能となるように、図２の構成を改良することもでき
る。この場合でも、先端部１６−１を用いた場合よりも
空気流量を多くすることができ、かつ運転も静かにする
ことができる。
隙を広げて、空気流量を若干減少させ、より静かな運転
が可能となるように、図２の構成を改良することもでき
る。この場合でも、先端部１６−１を用いた場合よりも
空気流量を多くすることができ、かつ運転も静かにする
ことができる。
【００１８】同様に、図３と図４の構成も、収束して拡
散する領域の間隙を狭めて、空気流量が増加するように
改良することができる。この改良により、騒音は若干増
えるが、先端部１６−１の場合よりも空気流量を多くす
ることができ、運転も静かにすることができる。
散する領域の間隙を狭めて、空気流量が増加するように
改良することができる。この改良により、騒音は若干増
えるが、先端部１６−１の場合よりも空気流量を多くす
ることができ、運転も静かにすることができる。
【００１９】図１の従来の円形先端部１６−１を再設計
するに当たり、先端部１６−１を再定義する楕円の短半
径Ｒminorの値は、インペラ１２の直径がＤ0である場合
に、以下の範囲でなければならない。
するに当たり、先端部１６−１を再定義する楕円の短半
径Ｒminorの値は、インペラ１２の直径がＤ0である場合
に、以下の範囲でなければならない。
【００２０】
【数３】０．０２≦Ｒminor／Ｄ0≦０．１５ 短半径Ｒminorのある値に対して、楕円形の先端部１１
６−１または２１６−１の長半径Ｒmajorは、以下の範
囲になければならない。
６−１または２１６−１の長半径Ｒmajorは、以下の範
囲になければならない。
【００２１】
【数４】１．１≦Ｒmajor／Ｒminor≦６．０ 図２と図３の実施例に関しては、渦型壁とインペラの最
低減の間隙ｄgapは、以下の範囲である。
低減の間隙ｄgapは、以下の範囲である。
【００２２】
【数５】０．０２≦ｄgap／Ｄ0≦０．１５ また、渦型壁の壁部２０の排気部との角度βは、以下の
範囲である
範囲である
【００２３】
【数６】０°≦β≦５０° 本発明によって、従来の円形先端部１６−１は先端部１
１６−１または２１６−１に改良することができ、上記
の通り渦型壁とインペラとの間隙ｄgapを変更すること
により更に改良が可能であるということが上記の説明で
明らかになったであろう。また、図２と図３は、楕円曲
面の位置の極限を示しており、中間的な位置も可能であ
る。
１６−１または２１６−１に改良することができ、上記
の通り渦型壁とインペラとの間隙ｄgapを変更すること
により更に改良が可能であるということが上記の説明で
明らかになったであろう。また、図２と図３は、楕円曲
面の位置の極限を示しており、中間的な位置も可能であ
る。
【００２４】また、本発明を要約すると、渦型壁１１６
の先端部１１６−１を楕円形に改良し、楕円の短半径側
を収束して拡散する領域に面するように配置することに
より、空気流量を増大させることができ、楕円の長半径
側を収束して拡散する領域に面するように配置すること
により、運転をより静かにすることができる。楕円曲面
を有する渦型壁とインペラの間隙を調節するか、または
楕円形曲面の向きを変えることにより、空気流量を増大
させ、かつ運転をより静かにすることができる。
の先端部１１６−１を楕円形に改良し、楕円の短半径側
を収束して拡散する領域に面するように配置することに
より、空気流量を増大させることができ、楕円の長半径
側を収束して拡散する領域に面するように配置すること
により、運転をより静かにすることができる。楕円曲面
を有する渦型壁とインペラの間隙を調節するか、または
楕円形曲面の向きを変えることにより、空気流量を増大
させ、かつ運転をより静かにすることができる。
【図１】従来の横流ファンの空気流路を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る渦型壁の断面図である。
【図３】本発明に係る実施例の渦型壁の断面図である。
【図４】本発明に係る実施例の渦型壁の断面図である。
１２…インペラ １１６…渦型壁 １１６−１…先端部 Ｆ−１，Ｆ−２…焦点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04D 29/44
Claims (2)
- 【請求項１】 横流ファン手段（１０）であって、 外径が（Ｄ0）であるロータ（１２）を有するインペラ
と、 先端部（１１６ー１）を備えてこの先端部と前記ロータ
との間隙が（ｄgap）である渦型壁（１１６）と、 前記渦型壁と相互に作用して排出部を形成する後面壁
と、 を有するファン手段において、 前記先端部は、二つの焦点を有する楕円曲面を有してロ
ータと離間して設置され、 前記楕円曲面は、長半径（Ｒmajor）と短半径
（Ｒminor）を有し、これら長半径と短半径は、 【数１】１．１≦Ｒmajor／Ｒminor≦６．０ かつ ０．０２≦Ｒminor／Ｄ0≦０．１５ であることを特徴とするファン手段。 - 【請求項２】 前記後面壁が前記渦型壁と相互に作用し
て角度（β）を有する排出部を形成する請求項１記載の
ファン手段において、 【数２】０．０２≦ｄgap／Ｄ0≦０．１５ かつ ０°≦β≦５０° であることを特徴とするファン手段。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/659,481 US5655874A (en) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Elliptical vortex wall for transverse fans |
| US08/659481 | 1996-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054396A JPH1054396A (ja) | 1998-02-24 |
| JP2851273B2 true JP2851273B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=24645583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9137370A Expired - Fee Related JP2851273B2 (ja) | 1996-06-06 | 1997-05-28 | 横流ファンの楕円形渦型壁 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5655874A (ja) |
| EP (1) | EP0811769B1 (ja) |
| JP (1) | JP2851273B2 (ja) |
| KR (1) | KR100259683B1 (ja) |
| CN (1) | CN1070582C (ja) |
| AR (1) | AR013576A1 (ja) |
| AU (1) | AU707611B2 (ja) |
| BR (1) | BR9703481A (ja) |
| DE (1) | DE69716347T2 (ja) |
| ES (1) | ES2183114T3 (ja) |
| MY (1) | MY123660A (ja) |
| PT (1) | PT811769E (ja) |
| SG (1) | SG48533A1 (ja) |
| TW (1) | TW339394B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990080984A (ko) * | 1998-04-24 | 1999-11-15 | 윤종용 | 개선된 스태빌라이저를 가지는 횡류팬 송풍기 |
| CN202747568U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-02-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 室内机 |
| CN107869033B (zh) * | 2016-09-26 | 2020-10-02 | 青岛胶南海尔洗衣机有限公司 | 一种干衣机用正反转风扇及干衣机 |
Family Cites Families (11)
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