JP4033843B2 - Axial blower - Google Patents
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Description
本発明は、筒状のケーシング内に、可逆式電動機と、当該電動機に取り付けられた羽根車とを備え、前記電動機によって前記羽根車が回転駆動されたときに前記ケーシングの軸長方向への気流を発生させる軸流送風機に関する。 The present invention includes a reversible electric motor and an impeller attached to the electric motor in a cylindrical casing, and the airflow in the axial length direction of the casing when the impeller is rotationally driven by the electric motor. The present invention relates to an axial blower that generates air.
トンネル内の換気に使用されるため、トンネルの内壁上端(天井)に配される軸流送風機が広く知られている(例えば、特許文献1参照)。かかる特許文献1に記載されている軸流送風機は、筒状のケーシング内に可逆式電動機と、当該電動機の両側に設けられた羽根車とを備えており、前記電動機とケーシングの内壁との間に複数の平板状の静翼が放射状に設けられていて、この静翼によって前記電動機がケーシング内部で支持されるように構成されている。そして、前記電動機によって前記羽根車が回転駆動され、これによってケーシングの軸長方向への気流を発生させる。この軸流送風機は、前記気流の上流側の羽根車を通過した気流が当該羽根車の回転方向と同じ方向の旋回流となって下流側へと進行するが、静翼によって当該旋回流が整流されて前記軸長方向の流れとなって下流側の羽根車に流入する。これにより、下流側の羽根車の回転数を過度に大きくしなくても当該下流側の羽根車の仕事量を確保することができ、結果的に騒音の低減が可能となっている。
しかしながら、上述したような従来の軸流送風機にあっては、実用上十分に低騒音、高効率ではあるものの、静翼が平板状であることが原因となって、以下のように騒音、ファン効率低下を引き起こしていた。 However, in the conventional axial blower as described above, although it is practically low noise and high efficiency, the noise and fan are as follows due to the stationary blade being flat. It was causing a decrease in efficiency.
(1)静翼が平板状とされていたため、上流側羽根車からの旋回流を軸長方向の流れに整流する過程で下流側に強いウェーク(流れのむら)が発生していた。このウェークが下流側羽根車と干渉し、騒音を発生させていた。 (1) Since the stationary blades were flat, strong wakes (flow unevenness) were generated on the downstream side in the process of rectifying the swirling flow from the upstream impeller into the axial flow. This wake interfered with the downstream impeller and generated noise.
(2)強いウェークの発生は、それに相当するだけの気流に対する抵抗が生じていることを意味しており、この結果、ファン効率が低下していた。 (2) The occurrence of a strong wake means that the corresponding resistance to the airflow is generated, and as a result, the fan efficiency has been reduced.
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、静翼によって発生するウェークを可及的に小さくし、従来に比して低騒音であり、しかもファン効率が高い軸流送風機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an axial blower that reduces the wake generated by a stationary blade as much as possible, has low noise as compared with the prior art, and has high fan efficiency. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明に係る軸流送風機は、トンネルの内壁上端に懸垂支持されるように構成された筒状のケーシング内に、可逆式電動機と、当該電動機に取り付けられた羽根車と、前記ケーシング内で前記電動機を支持する複数の静翼とを備え、前記電動機によって前記羽根車が回転駆動されたときに前記ケーシングの軸長方向への気流を発生させる軸流送風機において、前記電動機と前記ケーシングの内面との間に、前記複数の静翼が放射状に設けられ、前記電動機の前記軸長方向両側に、前記羽根車が夫々設けられており、前記静翼は、軸長方向へと延びた板状に形成され、軸長方向両端へ向かうに従って薄くなるように、軸長方向についてその厚さが滑らかに変化すべく構成され、前記軸長方向を法線方向として前記静翼の前記軸長方向中央を通過する対称面について面対称の形状をなし、前記軸長方向に平行な平面による断面形状が、同一半径の2つの円弧を略凸レンズ断面状に組み合わせた如き形状をなしていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an axial blower according to the present invention includes a reversible electric motor and an impeller attached to the electric motor in a cylindrical casing configured to be suspended from and supported by the upper end of the inner wall of the tunnel. when, a plurality of vanes for supporting the motor within the casing, in the axial flow fan for generating air flow in the axial direction of the casing when the impeller is rotated by said electric motor, said The plurality of stationary blades are provided radially between the electric motor and the inner surface of the casing, and the impellers are respectively provided on both sides of the motor in the axial length direction. is formed on the extended plate shape to, to be thinner toward the axial direction at both ends, is arranged to its thickness varies smoothly the axial length direction, the vanes the axial direction as the normal direction A shape of plane symmetry about a plane of symmetry passing through the axial direction center, cross-sectional shape by a plane parallel to the axial direction, forms a such a combination of two arcs of the same radius substantially convex cross shape It is characterized by being.
かかる構成とすることにより、静翼表面からの気流の剥離が抑制され、これにより下流側に発生するウェークを平板状の静翼の場合に比して小さくすることができる。よって、騒音を低下させ、ファン効率を向上させることが可能となる。 By adopting such a configuration, the separation of the airflow from the surface of the stationary blade is suppressed, and thereby the wake generated on the downstream side can be made smaller than in the case of a plate-shaped stationary blade. Therefore, noise can be reduced and fan efficiency can be improved.
更に、前記電動機と前記ケーシングの内壁との間に、前記複数の静翼が放射状に設けられている構成としているため、電動機をケーシング内部で確実に支持することができる。 Further, between the inner wall of the electric motor the casing, since the plurality of vanes are configured to provided radially, it is possible to securely support the electric motor inside the casing.
更に、前記静翼は、前記軸長方向を法線方向とし、前記静翼の前記軸長方向中央を通過する対称面について面対称の形状をなす構成としているため、電動機の正転時、逆転時の何れにおいても、気流が静翼を通過する態様が同一となり、正転時及び逆転時の両方において効率的に騒音低減及びファン効率の向上を実現することができる。 Further, since the stationary blade has a configuration in which the axial direction is a normal direction and a symmetrical plane passing through the axial length center of the stationary blade has a plane-symmetric shape, At any time, the manner in which the airflow passes through the stationary blade is the same, and noise reduction and fan efficiency can be efficiently achieved both during forward rotation and during reverse rotation .
更に、前記静翼は、前記軸長方向に平行な平面による断面形状が、同一半径の2つの円弧を略凸レンズ断面状に組み合わせた如き形状をなしているため、静翼の形状が単純であるためその製造が容易であり、また静翼の表面に勾配が大きい箇所がないためウェークを効率的に小さくすることができる。 Furthermore, the shape of the stationary blade is simple because the sectional shape of the plane parallel to the axial length direction is such that two arcs of the same radius are combined into a substantially convex lens sectional shape. Therefore, the manufacture is easy, and the wake can be efficiently reduced because there is no portion having a large gradient on the surface of the stationary blade .
更に、前記電動機の前記軸長方向両側に、前記羽根車が夫々設けられている構成とすることが好ましい。かかる構成とすることにより、電動機の正転時、逆転時の何れにおいても、同一条件で気流が静翼を通過することとなり、正転時及び逆転時における騒音の大きさ及びファン効率の差を実質的になくすることができる。 Furthermore, it is preferable that the impellers are respectively provided on both sides of the electric motor in the axial length direction. With this configuration, the airflow passes through the stationary blades under the same conditions during both forward and reverse rotations of the motor, and the difference in noise level and fan efficiency during forward and reverse rotations. It can be virtually eliminated .
上記発明においては、前記静翼は、表面が滑らかに形成されていることが好ましい。 In the said invention, it is preferable that the surface of the said stationary blade is formed smoothly.
本発明に係る軸流送風機による場合には、静翼が平板状である場合のように静翼の四隅に先鋭部分がないため、静翼表面からの気流の剥離が抑制され、これにより下流側に発生するウェークを平板状の静翼の場合に比して小さくすることができ、騒音を低下させ、ファン効率を向上させることが可能となる。 In the case of the axial blower according to the present invention, since there are no sharp portions at the four corners of the stationary blade as in the case where the stationary blade has a flat plate shape, the separation of the airflow from the surface of the stationary blade is suppressed. Can be made smaller than in the case of a flat plate-like stationary blade, noise can be reduced, and fan efficiency can be improved.
以下、本発明の実施の形態に係る軸流送風機について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, an axial blower according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の一部を切り欠いて示した全体斜視図であり、図2は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の構成を示す側面断面図である。図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機1は、円筒ケーシング2(本願発明に係るケーシングに相当)と、当該円筒ケーシング2の内部に取り付けられた送風装置3とを有している。円筒ケーシング2は、一方向(軸長方向)へ長く延びた円筒状をなしている。この円筒ケーシング2はサイレンサーとしての機能をもたせるために二重ケーシングに構成されており、その内面4は有孔鋼板で形成され、内外面の間の空間に吸音材5が充填されている(図2参照)。なお、以下においては、軸長方向を左右方向として説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall perspective view of the axial flow fan according to
前記送風装置3は、主として羽根車8,8a,スピナ9,9a,可逆式電動機7によって構成されており、左右両方向に同一の性能を有するように、左右対称的な構造を有している。即ち、送風装置3は、軸長方向を法線方向とし、送風装置3の前記軸長方向中央を通過する対称面6について面対称の構造とされている(図3参照)。更に具体的に説明すると、円筒ケーシング2内の中央位置に、軸長方向両側へ夫々出力軸が延びた(図示せず)可逆式電動機7が配設されており、この電動機7の両出力軸端に羽根車8,8aが固着されている。つまり、本実施の形態1では羽根車は左右二段に設けられた形になっており、電動機7の回転方向によって気流を左右いずれかの方向へ吐出できるようになっている。そして、各羽根車8,8aの外側には、気流の流れをスムーズにするためにドーム状のスピナ9,9aが装着してある。更に、電動機7の胴体には複数の静翼10が円筒ケーシング2の半径方向へ放射状に突設されており、その先端は円筒ケーシング内面2に固着されている。図2にも示すように、通常、静翼10は円筒ケーシング2の内部で電動機7を支持するようになっている。図1中、11は円筒ケーシング2を道路トンネルの天井(内壁上端)に懸垂支持するための支持金具である。
The blower 3 is mainly composed of the
図3は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の構成を模式的に示す正面断面図である。図3に示すように、静翼10は、その断面形状が略両凸レンズ断面状をなしており、軸長方向へと延びた板状となっている。また、静翼10は、軸長方向両端へ向かうに従って薄くなるように、また軸長方向についてその厚さが滑らかに変化するように構成されている。更に具体的に説明すると、静翼10は、軸長方向に平行な平面による断面形状が、同一半径の2つの円弧を略両凸レンズ断面状に組み合わせた如き形状をなしている。静翼10の両端を除く表面は、空気抵抗を可及的に小さくするために、勾配が急に変化する箇所がなく滑らかに形成されている。これにより、後述するように静翼10を気流が通過するときの空気抵抗を小さくすることができ、また静翼10の後方(気流の通流方向下流側)に生じるウェークを小さくすることができる。
FIG. 3 is a front cross-sectional view schematically showing the configuration of the axial blower according to
また、静翼10は、前述したように断面形状が略両凸レンズ断面状をなしており、このため軸長方向を法線方向とし、静翼10の軸長方向中央を通過する対称面6について面対称の形状となっている。このように静翼10が左右対称な形状をなしていることによって、左右何れの方向の気流が発生した場合であっても、気流が静翼10を通過する態様が同一となる。
Further, as described above, the
本発明の実施の形態1に係る軸流送風機1の構成による場合には、例えば気流が左(上流側)から右(下流側)へ流れる場合を考えてみると、上流側(前段)の羽根車8を通過した気流は羽根車8と同じ方向の旋回流となって後方へ流れるが、静翼10によって旋回流が整流され、気流の方向が軸長方向に戻され、下流側(後段)の羽根車8aへ流入することとなる。したがって、下流側の羽根車8aの負荷が上昇し、その分下流側の羽根車8aでも大きな仕事をすることができるようになる。この状況は、電動機7を逆転しても同じであり、気流がいずれの方向に流れる場合にも同一性能を発揮しうる。また、可逆式電動機7を支持する静翼10により気流方向から見て下流側の羽根車8aへの気流の流入角度を軸長方向に戻してやることにより、下流側の羽根車8aの昇圧力が増大する。このことは、羽根車8aの回転数を減じた場合の昇圧力の低下を回復させることに寄与し、その結果、静翼10を設けていない場合に比べて羽根車8aの回転数を減少させても全体として所定の昇圧力を得ることとなる。このため、羽根車8aの回転数を減少させたことによる騒音の低減を実現できる。
In the case of the configuration of the
また、羽根車8から送られてくる気流が静翼10を通過するときには、空気が静翼10の表面に沿って進行することとなるが、静翼10が上述の如き形状をなしているため、このときの空気抵抗が小さく、気流が静翼10の表面から剥離することが防止される。このことによって、軸流送風機のファン効率を従来に比して向上させることができる。また、このような空気抵抗の減少によって、静翼10の下流側に生じるウェークが小さくなる。したがって、当該ウェークが下流側の羽根車8aの動翼と干渉することによって生じる騒音のレベルを低減することができる。
Further, when the airflow sent from the
本願発明者は、本願発明に係る軸流送風機による効果を調べるために、軸流送風機を動作させたときに発生するウェークの態様のシミュレーションを本実施の形態1に係る軸流送風機1及び従来の軸流送風機について行った。図4は、従来の軸流送風機におけるウェークの態様のシミュレーション結果を示す圧力分布図であり、図5は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機におけるウェークの態様のシミュレーション結果を示す圧力分布図である。なお、図4及び図5は、軸流送風機の正面視における圧力分布を示している。図4及び図5に示すように、本シミュレーション結果によると、両方の軸流送風機において、静翼の下流側に、気流通流方向下流側(図中右側)へ向かうに従って幅が広がったウェーク(図中濃い灰色で示した領域)が発生するが、従来の軸流送風機におけるウェークよりも、本実施の形態1に係る軸流送風機1におけるウェークの方がその幅が狭いことが分かる。このように、本発明に係る軸流送風機はウェークの低減において有効であることが分かる。
In order to examine the effect of the axial flow fan according to the present invention, the inventor of the present application performs a simulation of the wake mode generated when the axial flow fan is operated, and the
また、本願発明者は、本願発明に係る軸流送風機による効果を調べるために、軸流送風機を動作させたときに発生する騒音のレベルの測定実験を行った。かかる実験では、本実施の形態1に係る軸流送風機1での騒音レベルと、従来の軸流送風機での騒音レベルとを測定した。図6は、かかる実験の結果を示すグラフである。図6において、横軸は周波数(Hz)を示しており、縦軸は騒音レベル(dB(A))を示している。また、図6においては、静翼が平板状の従来の軸流送風機の実験結果を実線で示しており、本実施の形態1に係る軸流送風機1の実験結果を破線で示している。図に示すように、0〜2400Hzにおいては、本実施の形態1に係る軸流送風機1の騒音レベルが従来の軸流送風機の騒音レベルよりも低いことが分かる。また、[表1]に、吐出風力35m/sで口径1250mmの正逆双方向型軸流送風機に、本発明の実施の形態1を適用した場合の試験結果を示す。[表1]に示すように、騒音レベルのオーバーオール値(可聴周波数の範囲内の騒音の総和を示す値)は、従来の軸流送風機が96dB(A)であり、本実施の形態1に係る軸流送風機1が92dB(A)であった。このことからも、本実施の形態1に係る軸流送風機1が従来に比して低騒音であることが分かる。
Moreover, in order to investigate the effect by the axial-flow fan which concerns on this invention, this inventor performed the measurement experiment of the level of the noise which generate | occur | produces when operating an axial-flow fan. In this experiment, the noise level in the
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2に係る軸流送風機の構成を示す模式的正面断面図である。図に示すように、本発明の実施の形態2に係る軸流送風機101は、可逆式電動機107の出力軸に1つの羽根車108のみが取り付けられた送風装置103が、円筒ケーシング2の内部に取り付けられている。電動機107は、左右方向の一方にのみ出力軸が設けられている他は、実施の形態1において説明した電動機7の構成と同様である。また、羽根車108は、実施の形態1において説明した羽根車8の構成と同様である。本実施の形態2に係る軸流送風機101のその他の構成については、実施の形態1に係る軸流送風機1の構成と同様であるので、同一構成要素については同符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic front sectional view showing the configuration of the axial blower according to
かかる軸流送風機101においては、、電動機107が正転する場合、及び逆転する場合の何れにおいても、即ち、電動機107側から羽根車108に空気が吸い込まれる場合、及び電動機107側へ羽根車108から空気が吐出される場合の何れにおいても、静翼10の下流側に生じるウェークを小さくすることができる。また、電動機107側から羽根車108に空気が吸い込まれる場合においては、前記ウェークを小さく抑えているため、ウェークが下流側の羽根車108の動翼と干渉することによって生じる騒音のレベルを低減することができる。
In the
なお、実施の形態1及び2においては、静翼10を、同一半径の2つの円弧を略両凸レンズ断面状に組み合わせた如き断面形状のものとした構成について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、軸長方向両端に近づくに従って、静翼の表面の曲率半径を小さくする等、静翼の表面の曲率半径を軸長方向の位置に応じて変化させた構成としてもよい。
In the first and second embodiments, the configuration in which the
更に、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。 Furthermore, the above-described embodiment is an embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
本発明に係る軸流送風機は、静翼の下流側に発生するウェークを平板状の静翼の場合に比して小さくすることができ、騒音を低下させ、ファン効率を向上させることが可能となるという効果を奏し、筒状のケーシング内に、可逆式電動機と、当該電動機に取り付けられた羽根車とを備え、前記電動機によって前記羽根車が回転駆動されたときに前記ケーシングの軸長方向への気流を発生させる軸流送風機等として有用である。 In the axial blower according to the present invention, the wake generated on the downstream side of the stationary blade can be reduced as compared with the case of a plate-shaped stationary blade, noise can be reduced, and fan efficiency can be improved. In a cylindrical casing, a reversible electric motor and an impeller attached to the electric motor are provided. When the impeller is rotationally driven by the electric motor, the axial direction of the casing is increased. It is useful as an axial blower or the like that generates an air current.
1 軸流送風機
2 円筒ケーシング
3 送風装置
4 内面
5 吸音材
6 対称面
7 可逆式電動機
8,8a 羽根車
9,9a スピナ
10 静翼
11 支持金具
101 軸流送風機
103 送風装置
107 可逆式電動機
108 羽根車
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電動機と前記ケーシングの内面との間に、前記複数の静翼が放射状に設けられ、前記電動機の前記軸長方向両側に、前記羽根車が夫々設けられており、
前記静翼は、軸長方向へと延びた板状に形成され、軸長方向両端へ向かうに従って薄くなるように、軸長方向についてその厚さが滑らかに変化すべく構成され、前記軸長方向を法線方向として前記静翼の前記軸長方向中央を通過する対称面について面対称の形状をなし、前記軸長方向に平行な平面による断面形状が、同一半径の2つの円弧を略凸レンズ断面状に組み合わせた如き形状をなしていることを特徴とする軸流送風機。 In a cylindrical casing configured to be suspended and supported on the upper end of the inner wall of the tunnel , a reversible electric motor, an impeller attached to the electric motor, and a plurality of stationary blades supporting the electric motor in the casing An axial blower that generates an airflow in the axial direction of the casing when the impeller is rotationally driven by the electric motor,
The plurality of stationary blades are provided radially between the electric motor and the inner surface of the casing, and the impellers are respectively provided on both sides in the axial length direction of the electric motor.
The stationary blade is formed in a plate shape extending in the axial length direction, and is configured so that the thickness thereof smoothly changes in the axial length direction so as to become thinner toward both ends in the axial length direction. The plane is symmetrical with respect to the plane of symmetry of the stationary blade passing through the center in the axial length direction of the stationary blade, and the cross-sectional shape by a plane parallel to the axial length direction is a substantially convex lens cross section. An axial blower characterized by having a shape such as a combination .
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