JP4389285B2

JP4389285B2 - Jet fan

Info

Publication number: JP4389285B2
Application number: JP02366699A
Authority: JP
Inventors: 英生光武
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP2000220599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネルの天井部に設けられ、トンネル内の換気を行う軸流のジェットファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道または自動車用トンネル内に一酸化炭素や亜硫酸ガスが蓄積すると有害なので、これをジェットファンにより排風している。ジェットファンとしては形態が小さく、重量が軽く、組立て、据付けに便利であるとともに、効率も高く価格が安い軸流ファンを使用することが多い。軸流ファンで高圧のときは段数を増すようにしている。
【０００３】
自動車用トンネルに使用されるジェットファンは、自然の風向との関係もあって、風向が反転可能になるように正逆転可能となっている。そして、両方向に同じ性能が求められる。
【０００４】
図２はかかるジェットファンの例を示す斜視図である。図において、１はジェットファンであり、トンネルの天井部に取付けられてトンネル内の換気を行う。２はケーシングで円筒状をしている。３は両軸モータでケーシングに同心状に支持されている。３ａはモータの荷台の足であり、モータ３外面からケーシング内面に向って放射状に設けられた複数の板からなっている。３ｂはモータ３に電力を供給する電線管であり、フェアリングを有する場合もある。４は両軸モータの各軸にそれぞれ支持されたファンであり、複数の動翼４ａを有している。５はノーズコーンである。トンネル内の自然の風向との関係があるのでモータ３は正逆転可能になっており、正転したときには正方向の気流６が発生し、逆転したときには逆方向の気流７が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３（Ａ）は、従来のジェットファンの速度３角形を示し、図３（Ｂ）は、動翼の形状を示している。一様な流れに対しエネルギを伝える方が設計しやすいため、風向に対して上流側のファン４で大きなエネルギ伝達量を与え、下流側のファン４で小さなエネルギ伝達量を与えるようにしている。図では上流側のファンでは１００％エネルギを与え、下流側のファンでは０％エネルギを与える例を示している。８はファンの回転方向を示す矢印である。上流側のファン４でエネルギを与えると動翼４ａの揚力により相対相度はファン入り口でｗ₁ であったものがファン出口ではｗ₂ になり、絶対速度はファン入口でｃ₁ であったものがファン出口ではｃ₂ になる。下流側のファン４では相対速度はｗ₂ のままで、絶対速度もｃ₂ のままである。このように、動翼がエネルギを伝達すると旋回流が生じるため、モータの荷台の足３ａや電線管３ｂに旋回流が当たる。その部分での圧力損失を少くするため、荷台の足３ａなどに図に示すようにｃ₂ の旋回方向に合わせて角度θを付ける。しかし、角度θは半径方向の各位置で異なるため荷台の足３ａなどにひねりを与えなければならず、加工がむずかしいためコストが高くなる。現実にはコスト高を避けるためθの平均値を取って平板で代用しており、圧力損失が大きい。なお、正逆転のため翼の形状を図３に示すようないわゆる翼形状とせず、長だ円形状を採用しているものもあるが、翼の揚力が少く抗力が大きいのでファンの効率が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、上流側のファンではエネルギを与えず、モータの荷台の足を軸流方向に沿った平板としてもエネルギ損失の少い動翼の形状を有するジェットファンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のジェットファンは、トンネルの天井部に設けられ、トンネル内の換気を行うジェットファンであって、円筒状のケーシングと、ケーシング内に同心状に支持された両軸モータと、両軸モータの各軸にそれぞれ支持されたファンとからなり、モータを正転または逆転させて、正方向または逆方向の気流を起すようになっているジェットファンにおいて、上流側のファン出口の気流がほぼ軸方向の気流になるような動翼の形状にしてある。
【０００８】
次に本発明の作用を説明する。
上流側のファンでのエネルギ伝達量を極力小さくし、下流側のファンでエネルギを伝えるように動翼を設計したので、上流側のファン出口の流れは軸方向の流れのままであり、モータの荷台の足は軸方向に対して角度０の平板であってもその部分における圧力損失が少なく荷台の製作のコストダウンが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はファンの動翼に関するものであり、全体構造については、図２で示したものと同じなので説明を省略する。図１（Ａ）は本発明のジェットファンの速度３角形を示し、図１（Ｂ）は動翼などの形状を示している。図に示すように上流側の動翼４ａａは、矢印８の方向に回転している。動翼４ａａの形状は回転方向が矢印８の方向である場合には前縁が尖り、後縁が丸形で通常の翼形状とは反対であり、動翼は気流に対してエネルギを与えない。速度３角形について説明すれば、動翼４ａａでは揚力が働かないので、相対流速ｗは入口と出口で変化せずｗ₁ のままであり、絶対流速もｃ₁ のまま変化しない。動翼４ａａへ流入する気流ｃ₁ は軸方向の流れで、動翼４ａａ出口でもそのまま維持されるので、モータの荷台の足３ａへ流入する流れも軸方向の流れであり、荷台の足３ａを軸方向にまっすぐ取付ければ圧力損失は最小となる。下流側の動翼４ａｂは前縁が丸形で後縁が尖った通常の翼形である。速度３角形について説明すれば、動翼４ａｂでは相対流速ｗは動翼の揚力の作用でｗ₁ からｗ₂ に変化し、それにしたがって、絶対流速ｃもｃ₁ からｃ₂ に変化し、動翼４ａｂ出口の流れは旋回流となり、旋回流ｃ₂ の軸方向に対する角度はθである。なお、以上はモータ３が正転の場合について説明したが、逆転の場合も上流側動翼４ａａが下流側になり、下流側動翼４ａｂが上流側になるので、気流に対する相対関係は同一であり、説明を省略する。
【００１０】
このように、上流側のファン４で旋回流が生じないため、モータの荷台の足３ａや電線管３ｂのフェアリングは軸方向にまっすぐ取付けておけば、圧力損失は最小となる。従来のように、これらの形状をかたむけたり、ひねったりする必要がないため、低コストで高性能のジェットファンになる。また、モータの荷台の足３ａや電線管３ｂのフェアリングが流れに沿った形状でない場合には、下流側のファンには大きな乱れをもった気流が流入するので、振動や騒音の原因となるが、本発明のように上流側のファン４からの流れが旋回流でないと、モータの荷台の足３ａや電線管３ｂのフェアリングを軸方向にまっすぐに取付ければ乱れは最小になり、振動や騒音も最小になる。
【００１１】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のジェットファンは、上流側のファン出口の気流が旋回流でなく、ほぼ軸方向の気流なので、モータの荷台の足や電線管のフェアリングを軸方向にまっすぐ取付けておけばよいのでコストダウンが図れるし、その部分で気流の乱れが生じないので、下流側ファン入口での乱れがなく騒音や振動が小さいなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明のジェットファンの速度３角形、（Ｂ）は動翼などの形状を示す図である。
【図２】ジェットファンの斜視図である。
【図３】（Ａ）は従来のジェットファンの速度３角形、（Ｂ）は動翼などの形状を示す図である。
【符号の説明】
２ケーシング
３モータ
３ａモータの荷台の足
４ファン
４ａ動翼[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an axial-flow jet fan that is provided on a ceiling of a tunnel and ventilates the tunnel.
[0002]
[Prior art]
Since accumulation of carbon monoxide and sulfurous acid gas in railway or automobile tunnels is harmful, it is exhausted by a jet fan. As a jet fan, an axial fan is often used which is small in shape, light in weight, convenient for assembly and installation, and has high efficiency and low price. When the pressure is high with an axial fan, the number of stages is increased.
[0003]
Jet fans used in automobile tunnels are reversible so that the wind direction can be reversed due to the relationship with the natural wind direction. The same performance is required in both directions.
[0004]
FIG. 2 is a perspective view showing an example of such a jet fan. In the figure, reference numeral 1 denotes a jet fan, which is attached to the ceiling of the tunnel and ventilates the tunnel. Reference numeral 2 denotes a casing having a cylindrical shape. Reference numeral 3 denotes a double shaft motor which is supported concentrically on the casing. Reference numeral 3a denotes a foot of a motor bed, which is composed of a plurality of plates provided radially from the outer surface of the motor 3 toward the inner surface of the casing. 3b is a conduit that supplies electric power to the motor 3, and may have a fairing. Reference numeral 4 denotes a fan supported on each shaft of the both-axis motor, and has a plurality of moving blades 4a. 5 is a nose cone. Since there is a relationship with the natural wind direction in the tunnel, the motor 3 is capable of forward and reverse rotation. When the motor 3 rotates forward, a forward airflow 6 is generated, and when it rotates reversely, a reverse airflow 7 is generated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 3A shows the speed triangle of a conventional jet fan, and FIG. 3B shows the shape of a moving blade. Since it is easier to design energy transmission with respect to a uniform flow, a large amount of energy transmission is given by the upstream fan 4 and a small amount of energy transmission is given by the downstream fan 4 with respect to the wind direction. The figure shows an example in which 100% energy is applied to the upstream fan and 0% energy is applied to the downstream fan. 8 is an arrow which shows the rotation direction of a fan. Relative Sodo the lift of the blade 4a Given energy at the upstream side fan 4 becomes w ₂ at the fan exit ones were w ₁ fan inlet, absolutely rate was c ₁ at fan inlet Becomes c ₂ at the fan exit. In the downstream fan 4, the relative speed remains w ₂ and the absolute speed also remains c ₂ . Thus, since a swirl flow is generated when the moving blade transmits energy, the swirl flow hits the foot 3a and the conduit 3b of the motor bed. Order to reduce the pressure loss at that portion, angled θ to fit like a bed of a foot 3a in the turning direction of the c ₂ as shown in FIG. However, since the angle θ is different at each position in the radial direction, it is necessary to give a twist to the foot 3a of the loading platform, and the processing is difficult, so the cost is increased. Actually, in order to avoid high cost, the average value of θ is taken and substituted with a flat plate, and the pressure loss is large. Note that, for forward and reverse rotation, the blade shape is not the so-called blade shape as shown in FIG. 3, but a long oval shape is used, but the fan efficiency is low because the lift force is small and the drag force is large. There is a problem.
[0006]
The present invention has been devised in view of such problems of the prior art. A rotor blade that does not give energy to the upstream fan and has a small energy loss even if the foot of the motor bed is a flat plate along the axial flow direction. An object of the present invention is to provide a jet fan having the following shape.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a jet fan according to the present invention is a jet fan that is provided on a ceiling of a tunnel and ventilates the tunnel, and includes a cylindrical casing and both shafts concentrically supported in the casing. An upstream fan in a jet fan that is composed of a motor and a fan that is supported by each shaft of a double-axis motor and that generates a forward or reverse airflow by rotating the motor forward or backward. The shape of the rotor blade is such that the airflow at the outlet becomes a substantially axial airflow.
[0008]
Next, the operation of the present invention will be described.
The rotor blades are designed so that the amount of energy transmitted by the upstream fan is minimized and the energy is transmitted by the downstream fan. Therefore, the upstream fan outlet flow remains in the axial direction, and the motor Even if the foot of the loading platform is a flat plate having an angle of 0 with respect to the axial direction, there is little pressure loss at that portion, and the cost of manufacturing the loading platform can be reduced.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention relates to a moving blade of a fan, and the entire structure is the same as that shown in FIG. FIG. 1A shows the speed triangle of the jet fan of the present invention, and FIG. 1B shows the shape of a moving blade or the like. As shown in the figure, the upstream moving blade 4aa rotates in the direction of the arrow 8. The shape of the moving blade 4aa is sharp when the rotation direction is the direction of the arrow 8, and the trailing edge is round and opposite to the normal blade shape, and the moving blade does not give energy to the airflow. . To describe the speed triangle, so lift the blades 4aa does not work, the relative velocity w remains w ₁ unchanged at the inlet and outlet, also does not change from c ₁ absolute velocity. The air flow c ₁ flowing into the rotor blade 4aa is an axial flow and is maintained as it is at the outlet of the rotor blade 4aa, so that the flow flowing into the motor bed foot 3a is also an axial flow. If it is installed straight in the axial direction, pressure loss is minimized. The moving blade 4ab on the downstream side is a normal airfoil having a rounded leading edge and a sharp trailing edge. The speed triangle will be described. In the moving blade 4ab, the relative flow velocity w changes from w ₁ to w ₂ due to the lift of the moving blade, and the absolute flow velocity c also changes from c ₁ to c ₂ accordingly. 4ab outlet flow becomes swirling flow, an angle with respect to the axial direction of the swirling flow c ₂ is theta. Although the case where the motor 3 is rotating forward has been described above, in the case of reverse rotation, the upstream moving blade 4aa is on the downstream side and the downstream moving blade 4ab is on the upstream side. Yes, the description is omitted.
[0010]
In this way, since no swirl flow is generated in the upstream fan 4, if the fairing of the load bed 3a and the conduit 3b of the motor is attached straight in the axial direction, the pressure loss is minimized. Since it is not necessary to squeeze or twist these shapes as in the prior art, a low-cost and high-performance jet fan is obtained. In addition, when the fairing of the motor bed 3a and the conduit 3b is not in the shape of the flow, the turbulent airflow flows into the downstream fan, which causes vibration and noise. However, if the flow from the upstream fan 4 is not a swirl flow as in the present invention, the disturbance can be minimized by attaching the fairing of the load bed 3a and the conduit 3b of the motor straight in the axial direction. And noise is minimized.
[0011]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, in the jet fan of the present invention, the air flow at the upstream fan outlet is not a swirl flow but a substantially axial flow, so the motor platform foot and the conduit fairing are mounted straight in the axial direction. Therefore, the cost can be reduced, and the airflow is not disturbed at that portion, so that there is no disturbance at the downstream fan inlet, and there are excellent effects such as low noise and vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a diagram showing the speed triangle of a jet fan according to the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a perspective view of a jet fan.
3A is a diagram showing the speed triangle of a conventional jet fan, and FIG. 3B is a diagram showing the shape of a moving blade and the like.
[Explanation of symbols]
2 Casing 3 Motor 3a Motor bed foot 4 Fan 4a Rotor blade

Claims

A jet fan 1 that is provided on a ceiling of a tunnel and ventilates the tunnel, and includes a cylindrical casing 2, a biaxial motor 3 that is concentrically supported in the casing 2, and each of the biaxial motor 3. In a jet fan comprising a fan 4 supported on each shaft, and rotating the motor 3 forward to generate a forward airflow, and rotating the motor 3 reversely to generate a reverse airflow, When a forward flow is generated by rotating forward, the upstream moving blade 4aa has a sharp leading edge and a rounded trailing edge, and has a warp and a velocity triangle at the outlet of the moving blade 4aa is an absolute velocity. the direction of the vector c ₁ is such as to be parallel to the axis, it has become a rotational speed of the blade tilt angle and rotor blades, when the cause reverse airflow to reversely rotate the motor 3, the upstream side The moving blade 4ab has a sharp leading edge and a round trailing edge. The velocity triangle at the exit of the moving blade 4ab is warped and has the inclination angle of the moving blade and the rotating speed of the moving blade so that the direction of the absolute velocity vector is parallel to the axis. The moving blade 4ab is a jet fan characterized in that the shapes are opposite to each other .