JP6919876B2 - Centrifugal fluid machinery and air conditioners - Google Patents
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Description
本発明は、遠心圧縮や遠心送風を行う遠心型流体機械に関する。 The present invention relates to a centrifugal fluid machine that performs centrifugal compression or centrifugal ventilation.
遠心圧縮機および遠心送付機は、同様の構造を有し、例えば、羽根車の下流に、運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザが設けられている。ディフューザの下流には、ディフューザから吐出される流れを集めて需要元へ供給するためにスクロールケーシングが設けられている(例えば、特許文献1参照)。このような遠心圧縮機や遠心送風機を以下に遠心型流体機械と称する。また、遠心型流体機械としては、ターボチャージャやスーパーチャージャ等の過給機が知られている。 Centrifugal compressors and centrifugal feeders have similar structures, for example, a diffuser that converts kinetic energy into pressure energy is provided downstream of the impeller. A scroll casing is provided downstream of the diffuser to collect the flow discharged from the diffuser and supply it to the demand source (see, for example, Patent Document 1). Such a centrifugal compressor or a centrifugal blower is hereinafter referred to as a centrifugal fluid machine. Further, as a centrifugal fluid machine, a supercharger such as a turbocharger or a supercharger is known.
ところで、遠心型流体機械には、例えば、ターボチャージャのように排気によるガスタービンを駆動源とするものや、スーパーチャージャのようにエンジンを駆動源とするものや、その他の遠心送風機や遠心圧縮機のようにモータを駆動源とするものなどがある。排気によるガスタービンを駆動源とする場合や過給機が取り付けられるエンジンを駆動源とする場合に、エネルギ効率的に優れており、消費エネルギに対するコストの低減を図れるが、内燃機関等の駆動力や排気を生じる機械との組合せでないと作動しない。また、空気調和(空調)のために部屋の空気の入れ替えや、冷却のための送風として、自然の風を用いることがコストの低減に繋がるが、風力や風量や温度や湿度等を制御することができない。 By the way, centrifugal fluid machines include, for example, turbochargers that use an exhaust gas turbine as a drive source, superchargers that use an engine as a drive source, and other centrifugal blowers and centrifugal compressors. There are some that use a motor as a drive source. When the drive source is a gas turbine with exhaust gas or the drive source is an engine to which a supercharger is attached, the energy efficiency is excellent and the cost for energy consumption can be reduced, but the driving force of an internal combustion engine or the like can be reduced. It does not work unless it is combined with a machine that produces exhaust gas. In addition, replacing the air in the room for air conditioning (air conditioning) and using natural wind for cooling will lead to cost reduction, but controlling wind power, air volume, temperature, humidity, etc. I can't.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、風力を駆動源として、送風や空気の圧縮を行う遠心型流体機械を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal fluid machine that blows air and compresses air by using wind power as a driving source.
前記目的を達成するために、本発明に係る遠心型流体機械は、風力により回転する駆動羽根車と、
前記駆動羽根車の回転が伝達されて回転する従動羽根車と、
前記従動羽根車を覆うケーシングと、
前記従動羽根車の中央側に吸い込まれる空気を前記ケーシング内に送り込む吸込管と、
前記ケーシングに設けられ、前記従動羽根車の中央側で吸い込まれた後に外周側に遠心力で押し出される空気が吐出される吐出部とを備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the centrifugal fluid machine according to the present invention includes a drive impeller that is rotated by wind power and a drive impeller.
A driven impeller that rotates by transmitting the rotation of the drive impeller, and
The casing that covers the driven impeller and
A suction pipe that sends air sucked into the center side of the driven impeller into the casing,
The casing is provided with a discharge portion which is provided on the casing and discharges air which is sucked on the center side of the driven impeller and then pushed out by centrifugal force on the outer peripheral side.
このような構成によれば、風力で駆動羽根車、すなわち、風車を回転させ、この駆動羽根車の回転を遠心送風機や遠心圧縮機で用いられる従動羽根車に伝達し、遠心力により空気を吸い込んで、外側に吐出するようになっている。したがって、空気の送風や圧縮に風力を利用することができ、動力にかかるコストの低減を図ることができる。また、電力が供給されていない場所で、圧縮機や送風機を利用可能となる。これらの場合に、直接自然の風を利用するのではなく、風の力を風車により回転運動エネルギに変換した後に遠心圧縮機や遠心送風機により空気圧や送風に利用しているので、例えば、風の強弱の変化に対して、送風量を安定させることが可能であり、自然の風より有効に利用できる。 According to such a configuration, a drive impeller, that is, a wind turbine is rotated by wind power, and the rotation of the drive impeller is transmitted to a driven impeller used in a centrifugal blower or a centrifugal compressor, and air is sucked by centrifugal force. So, it is designed to discharge to the outside. Therefore, wind power can be used for blowing and compressing air, and the cost of power can be reduced. In addition, compressors and blowers can be used in places where power is not supplied. In these cases, instead of directly using the natural wind, the force of the wind is converted into rotational kinetic energy by a windmill and then used for air pressure and ventilation by a centrifugal compressor or a centrifugal blower. It is possible to stabilize the amount of air blown against changes in strength and weakness, and it can be used more effectively than natural wind.
本発明の前記構成において、前記駆動羽根車の周囲を囲む円筒状で、前記駆動羽根車と同軸に設けられた筒状体を備え、前記筒状体の内側を通過する風により、前記駆動羽根車が回転することが好ましい。 In the configuration of the present invention, the drive blade is provided with a cylindrical body that is cylindrical and is provided coaxially with the drive impeller, and is provided by a wind passing through the inside of the cylinder. It is preferable that the car rotates.
このような構成によれば、駆動羽根車の回転軸方向に対して横風となる風を抑止して、駆動羽根車の回転を安定させることができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress the wind that becomes a crosswind with respect to the rotation axis direction of the drive impeller and stabilize the rotation of the drive impeller.
また、本発明の前記構成において、前記駆動羽根車と同軸に設けられ、軸回りに回転自在な回転軸と、前記駆動羽根車の回転を増速して前記回転軸に伝達する増速機とを備え、
前記従動羽根車が、前記駆動羽根車の回転が伝達されて回転する前記回転軸と一体に回転することが好ましい。
Further, in the configuration of the present invention, a rotating shaft provided coaxially with the driving impeller and rotatable around an axis, and a speed increasing machine that accelerates the rotation of the driving impeller and transmits the rotation to the rotating shaft. With
It is preferable that the driven impeller rotates integrally with the rotating shaft that rotates by transmitting the rotation of the drive impeller.
このような構成によれば、駆動羽根車の回転軸と、従動羽根車の回転軸とを直結した場合に対して、従動羽根車の回転速度を増速することができ、風が弱い場合でも十分な送風や空気の圧縮が可能となる。また、風車である駆動羽根車の回転を、この駆動羽根車と同軸にある遠心送風機や遠心圧縮機の従動羽根車に伝達する構成なので、駆動羽根車の径の範囲内に従動羽根車を配置して装置全体の小型化を図ることができる。 According to such a configuration, the rotation speed of the driven impeller can be increased when the rotating shaft of the driving impeller and the rotating shaft of the driven impeller are directly connected, and even when the wind is weak. Sufficient ventilation and air compression are possible. In addition, since the rotation of the drive impeller, which is a wind turbine, is transmitted to the driven impeller of the centrifugal blower or centrifugal compressor coaxial with this drive impeller, the driven impeller is arranged within the diameter of the drive impeller. Therefore, the size of the entire device can be reduced.
本発明によれば、自然の風を利用して送風や空気の圧縮を低コストで行うことができる。 According to the present invention, it is possible to blow air and compress air at low cost by using natural wind.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、風力を駆動源とする遠心送風機(遠心圧縮機)としての遠心型流体機械を備えた空調装置を説明する。以下の説明において、図1、図2等に示すように、後述の筒状体3の軸方向を前後方向とし、筒状体3のラッパ状の集風部12が設けられた側を前側とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, an air conditioner including a centrifugal fluid machine as a centrifugal blower (centrifugal compressor) using wind power as a drive source will be described. In the following description, as shown in FIGS. 1, 2 and the like, the axial direction of the
図1〜図12に示すように、空調装置1は、直方体フレーム状の枠体2と、この枠体2の内部に設けられた筒状体3と、この筒状体3の内部に設けられた駆動羽根車4と、この駆動羽根車4と同軸に設けられた回転軸5と、この回転軸5と一体に回転する従動羽根車51と、駆動羽根車4の回転をその回転速度を増速して回転軸5に伝達する増速機7と、従動羽根車51の外周側を覆うスクロールケーシング6(吐出部)と、スクロールケーシング6の従動羽根車の回転中心側、すなわち、中央側に接続される吸込管24と、吸込管24に分岐して形成された分岐管25と、分岐管25の先端部に設けられた熱交換器10と、温水用ソーラパネル11と、温水タンク16と冷水タンク17とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 12, the
図1〜図4に示すように、枠体2は、8つの角部(接続部)にそれぞれ構造材用継手21が配置されるとともに、これら構造材用継手21によって複数の四角筒状の構造材22が直方体状に接続されることによって組み立てられている。構造材用継手21は、構造材22の端部を挿入固定可能な3本の継手部材を備えている。各継手部材は正四角筒状に形成されており、それらの基端部は例えば溶接や接着等によって互いに結合されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
筒状体3は円筒状に形成されており、その軸方向の長さは枠体2の前後に延びる辺とほぼ等しくなっている。また、筒状体3の直径は枠体2の上下に延びる辺および左右に延びる辺とほぼ等しくなっている。したがって、筒状体3は枠体2の内部ほぼ一杯に設けられている。また、筒状体3の前後の開口は、枠体2の前後の面(正面と背面)とほぼ等しい位置に配置されている。
枠体2にはその内部に向けて斜め方向の延びる4本の固定棒47が設けられており、これら固定棒47の一端部は構造材22に固定されている。固定棒47は筒状体3に形成された貫通孔を貫通しており、その他端部は後述する固定部46に固定されている。また、固定棒47には、筒状体3の貫通孔およびその近傍が固定されており、これによって、筒状体3は固定棒47によって支持されて枠体2の内部に設けられている。
The
The
筒状体3の前側(正面側)の開口部には集風部12が設けられている。この集風部12は、ラッパ状に形成されており、筒状体3側ほど小径となるようにその内径が小さくなっている。したがって、集風部12は前側の開口12aから後側の開口12bに向かうほど流路断面積が小さくなっている。後側の開口12bの径は筒状体3の径とほぼ等しくなっており、開口12bが筒状体3の前側の開口に接続されている。
A
図3、図4等に示すように、駆動羽根車4は、円筒状の回転部材41と、この回転部材41に設けられた取付部42と、この取付部42に基部が取り付けられた複数の羽根43とを備えている。
図11、図12に示すように、回転部材41の内側には円筒状のケーシング(固定部材)45が設けられている。このケーシング45の前側の端部は、円盤状の固定部46に固定されている。図3に示すように、この固定部46は前記枠体2に斜めに設けられた固定棒47に固定されている。固定棒47は、図7、図9、図10に示すように、筒状体3に形成された貫通孔を貫通しており、当該固定棒47の先端部(他端部)に固定部46が固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
As shown in FIGS. 11 and 12, a cylindrical casing (fixing member) 45 is provided inside the rotating
また、図11、図12に示すように、ケーシング45と回転部材41との間には軸受48,48が回転部材41の軸方向に所定間隔をもって設けられており、当該軸受48,48によって、回転部材41はケーシング45に支持された状態で軸回りに回転可能となっている。
また、ケーシング45の径方向中央部には、駆動羽根車4と同軸に設けられた回転軸5が軸回りに回転可能に設けられている。回転軸5の前側の端部は固定部46を貫通して前側に延出している。回転軸5の前側の端部に従動羽根車51が設けられている。
一方、回転軸5の後側の端部はケーシング45から突出している。この回転軸5の後側の端部に増速機7の後述するサンギア72が取り付けられている。
Further, as shown in FIGS. 11 and 12,
Further, in the radial center portion of the
On the other hand, the rear end of the
また、図2、図4、図8、図12に示すようにケーシング45の後端面には、駆動羽根車4の回転をその回転速度を増速して回転軸5に伝達する増速機7としての遊星歯車機構が設けられている。
すなわち、増速機7は、リングギア71と、このリングギア71の回転中心に設けられたサンギア72と、複数(例えば、5個)のプラネタリギア73とを備えている。なお、リングギア71およびサンギア72の回転中心は回転軸5の回転中心と一致している。
リングギア71の外周部にはフランジ部が形成されており、このフランジ部が回転部材41の上端部に固定されている。したがって、駆動羽根車4が回転すると、これに伴って回転部材41が回転し、この回転部材41が回転することにより、リングギア71が回転するようになっている。
Further, as shown in FIGS. 2, 4, 8 and 12, the speed increaser 7 on the rear end surface of the
That is, the speed increaser 7 includes a
A flange portion is formed on the outer peripheral portion of the
また、回転軸5の後側の端部はサンギア72に挿入されて固定されており、サンギア72が回転することによって回転軸5が回転するようになっている。
さらに、プラネタリギア73は、リングギア71およびサンギア72に噛合しており、リングギア71が回転することによって、自転しつつサンギア72の周囲を公転するようになっている。したがって、リングギア71が回転すると、プラネタリギア73がリングギア71の内側を自転しながら公転して回転移動し、これによってサンギア72が軸回りに回転するようになっている。
Further, the rear end of the
Further, the
そして、リングギア71が駆動羽根車4によって1回転すると、サンギア72が10回転するように、リングギア71、プラネタリギア73およびサンギア72の歯数や径が設定されている。したがって、このような増速機7では、駆動羽根車4の回転速度を10倍に増速してサンギア72が回転し、この回転によって回転軸5が駆動羽根車4より10倍の回転速度で回転するようになっている。
The number of teeth and the diameter of the
また、図11、図12に示すように、駆動羽根車4の内側にはケーシング(固定部材)45が設けられており、このケーシング45の外周面に円筒状のコイル8が固定され、一方、駆動羽根車4の回転部材41の内周面に永久磁石9がコイル8との間に所定の間隔をもって固定されている。
そして、コイル8と永久磁石9との協働によって発電され、発電された電気はバッテリーに蓄電されたり、直接使用されたりするようになっている。
なお、ケーシング45の外周面に永久磁石9を固定し、回転部材41の内周面にコイル8を固定してもよい。
このように、駆動羽根車4の内側にはコイル8と永久磁石とを備えた発電装置が組み込まれている。
Further, as shown in FIGS. 11 and 12, a casing (fixing member) 45 is provided inside the
Then, power is generated by the cooperation of the coil 8 and the permanent magnet 9, and the generated electricity is stored in the battery or used directly.
The permanent magnet 9 may be fixed to the outer peripheral surface of the
As described above, a power generation device including a coil 8 and a permanent magnet is incorporated inside the
図12に示すように、回転軸5は、ケーシング45の前側の端部を貫通し、さらに固定部46を貫通している。回転軸5の固定部46より前側には、従動羽根車51が設けられている。従動羽根車51は、略円錐状の回転体52と、回転体52の円錐状の前面(外周面)に設けられた複数の羽根53とを備えている。回転体52の断面において、円錐状の外周面の断面は、斜辺が凹むように湾曲した形状となっている。また、略円錐上の回転体52の中心を回転軸5が貫通した状態で、回転体52と回転軸が一体に回転可能に接合されている。
As shown in FIG. 12, the
従動羽根車51は、遠心圧縮機(遠心送風機)のインペラ(羽根車)であり、回転する羽根53により従動羽根車51の前面側の回転中心部分から空気を吸い込んで遠心力により外周側に押し出すようになっている。また、固定部46の前面と従動羽根車51の回転体52の後面との間には、円板状の底板54を備え、この底板54を回転軸5が貫通している。底板54は、固定部46に固定され、回転軸5とともに回転することがない。底板54は、従動羽根車51よりも径が少しだけ大きくなっており、従動羽根車51の後面を覆った状態となっている。
The driven
円板状の底板54の前面の外周側部分には、スクロールケーシング6が設けられている。スクロールケーシング6は、従動羽根車51の羽根53が設けられた前面側の外周部分を覆うように設けられるとともに、周方向に沿って筒状の構造が渦巻き状となるものであるが、基本的に渦巻は一重となっており、スクロールケーシング6は、従動羽根車51の外周の所定位置か周方向に沿って一周するとともに、所定位置から周方向に沿って離れるにつれて渦を巻く筒の径が大きくなるようになっている。このスクロールケーシング6の筒の径が最も大きくなった部分が吐出部となっており、吐出部に空気を吐出するための通風管が取り付けられている。
また、従動羽根車51の前面側のスクロールケーシング6の内周側には吸込管24が接続されている。吸込管24は、回転軸5と同軸に配置され、従動羽根車51の前面の中央部でスクロールケーシング6に接続された状態となっている。従動羽根車51は、底板54とスクロールケーシング6と吸込管24とに覆われた状態となっており、吸込管24から吸い込んだ空気をスクロールケーシング6に接続された通風管から吐出する。このような。回転軸5、従動羽根車51、底板54とスクロールケーシング6と吸込管24とからなる装置が遠心送風機または遠心圧縮機となっている。このような遠心送風機は、風車である駆動羽根車の回転エネルギを動力源としている。
上述の駆動羽根車4と、駆動羽根車4を回転自在に支持する固定部46およびケーシング45と、駆動羽根車4の回転を増速して回転軸5に伝達する増速機7等と、上述の遠心送風機とから遠心型流体機械が構成されている。
A
Further, a
The
本実施の形態においては、遠心型流体機械に吸込空気温度制御機構が設けられて空調機が構成されている。前記吸込管24は、その後端部がスクロールケーシング6の中央部に接続され、前端部がラッパ状に広がる吸込口となっている。吸込管24は、回転軸5および筒状体3と同軸に配置されるとともに、水平に配置されている。ラッパ状の集風部12内に吸込管24のラッパ状の吸込口が配置されている。
図3、図12等に示すように、吸込管24のスクロールケーシング6と吸込口との間に吸込管24から分岐する分岐管25が設けられている。分岐管25は、水平な吸込管24から垂直方向上側に向けて延出している。吸込管24と分岐管25との接合部分の内側には、吸い込まれる空気の流入口を切り替える切替板(切替手段)55がモータ56により回転して、吸込管24の分岐部分の後側を閉塞する垂直な状態と、分岐管25の分岐部分の上側を閉塞する水平な状態との間で、切替板55を回転移動可能となっている。なお、切替板55を切り替える空気を吸い込む吸込口の位置が変わることになる。
In the present embodiment, the centrifugal fluid machine is provided with a suction air temperature control mechanism to form an air conditioner. The rear end of the
As shown in FIGS. 3 and 12, a
枠体2の上側には、吸込空気温度制御機構として前側から上述の熱交換器10と、温水タンク16と冷水タンク17とが設けられ、これらの上に温水用ソーラパネル11が設けられている。中空の直方体状の温水タンク16、冷水タンク17には、水道水や井戸水がポンプ等により供給されるようになっている。ここで冷水タンク17の水は、比較的低温の井戸水を循環させたり、ヒートポンプ等を用いた冷却装置で冷却したりするものとしてもよいが、基本的には後述のように水を噴射した際の気化熱を冷却に用いる。冷水タンク17が後述の熱交換部15を冷却する冷却手段となる。また、温水タンク16は、温水用ソーラパネル11と配管接続されており、水が温水タンク16と温水用ソーラパネル11との間を循環して水温を上昇させるようになっている。温水タンク16と温水用ソーラパネル11が後述の熱交換部15を加温する加温手段となる。
On the upper side of the
熱交換器10は、前面側が開放された中空の直方体状の箱14と、箱14の前面開口に配置された熱交換部15からなっている。熱交換部15は、例えば、ダンボール紙を重ねたような多層構造を有するものであり、多数の孔が前後方向に貫通した状態で配置された状態となっている。この孔の方向は、筒状体3の軸方向および吸込管24の軸方向と同じ方向となっている。なお、エアコンの熱交換器のように複数の薄板が同一方向に沿って並んだ状態であってもよい。また、本実施の形態において、熱交換部15は、水が染み込む紙や、細かなメッシュの金属網や、繊維状の金属からなるものなどであってもよい。
The
熱交換部15の上側には、温水タンク16および冷水タンク17に接続された通水管が設けられており、温水タンク16または冷水タンク17を切り替えていずれか一方から水を熱交換部15上の複数のノズル18に供給するようになっている。また、熱交換器10の箱14内には、箱14の底部を貫通して分岐管25が配置され、熱交換部15の高さ位置に分岐管25の吸込口が配置されている。
A water pipe connected to the
気温が低い場合には、切替板55を、吸込管24を閉塞して分岐管25を開放する状態とし、複数のノズル18から熱交換部15に温水タンク16の温水用ソーラパネル11で暖められた温水を噴霧や噴射等により供給して熱交換部15を加温し、この熱交換部15を通過して温まった空気が分岐管25から吸込管24を介して遠心送風機(遠心圧縮機)に吸い込まれた後に、吐出部としてのスクロールケーシング6から通風管に送られる。通風管に送られた暖められた空気は、部屋の暖房と、空気の入れ替えに用いられる。
When the temperature is low, the switching
気温が高い場合には、切替板55を、吸込管24を閉塞して分岐管25を開放する状態とし、ノズル18から熱交換部15に冷水タンク17の冷水が噴射等により供給されて熱交換部15が冷却され、この熱交換部15を通過して冷えた空気が分岐管25から吸込管24を介して遠心送風機(遠心圧縮機)に吸い込まれた後に、吐出部としてのスクロールケーシング6から通風管に送られる。通風管に送られた冷えた空気は、部屋の冷房と、空気の入れ替えに用いられる。
When the temperature is high, the switching
気温が高くも低くもなく過ごし易い温度の場合には、切替板55を、分岐管25を閉塞して吸込管24を開放する状態とし、外気をそのまま取り入れて、部屋の空気の入れ替えを行う。このように遠心型流体機械に吸い込む空気の温度制御を行うことにより、温度制御が可能な空調装置として利用することができる。なお、強制的に屋内に空気を導入することで、屋内の匂いを解消することができる。なお、吸込管24を延長して屋内に配置し、屋内のトイレ等の空気を排出するものとしてもよい。
When the temperature is neither high nor low and the temperature is comfortable to spend, the switching
切替板55は、モータ56により、吸込管24を閉じて、分岐管25を開放する状態と、分岐管25を閉じて吸込管24を開放する状態とに、回転移動するが、図示しない制御装置により、設定された上限温度以上の場合または設定された下限温度以下の場合に、切替板55を、吸込管24を閉じて、分岐管25を開放する状態とし、上限温度以下で下限温度以上の場合に、分岐管25を閉じて吸込管24を開放する状態としてもよい。また、制御装置により、上限温度以上の場合に、冷水タンク17からノズル18に冷水を供給し、下限温度以下の場合に温水タンク16からノズル18に温水を供給するように、弁やポンプ等を制御するものとしてもよい。
The switching
このような構成の空調装置1は、例えば建物の屋上等に設置されて使用される。この場合、空調装置1の集風部12を風上側に向けて設置される。
風が集風部12の前側の開口12aから流入すると、集風部12は後側の開口12bに向かうほど流路断面積が小さくなっているので、当該風が絞られて流速が速められたうえで、集風部12から筒状体3に流入する。
The
When the wind flows in from the
筒状体3に風が流入すると、この風によって筒状体3の内部の駆動羽根車4が回転する。そして、この駆動羽根車4の回転速度が増速機(遊星歯車機構)7によって増速されて回転軸5に伝達される。
回転軸5が回転すると、従動羽根車51が回転し、遠心送風機(遠心圧縮機)としての遠心型流体機械により、吐出部となるスクロールケーシング6に接続された通風管から空気が吐出される。なお、従動羽根車51から遠心力で外側に押し出された空気は、従動羽根車51からスクロールケーシング6に至る空気の流路に設けられたディフューザにより圧縮されて吐出されることになる。本実施の形態では、空調装置1の送風に遠心型流体機械を用いているが、単なる送風ではなく、圧縮された空気を供給する装置としても利用可能である。送風や圧縮の動力は風力であり、運転コストの低減を図ることができる。また、圧縮空気を空調装置1で利用する場合に、圧縮空気を空気タンク等に貯めてから空調に利用するようにしてもよい。この場合に、風の強弱の変化に影響されずに、空調用の送風を行うことが可能となる。この場合に熱交換器10は、空気タンクから空気を供給して温度制御することが好ましい。
When wind flows into the
When the
このように、本実施の形態に係る遠心型流体機械は、自然の風を利用して送風や空気の圧縮を行うことができる。すなわち、電源設備を要することなく送風や空気圧縮に使用することができる。遠心型流体機械で空気を圧縮する場合には、圧縮空気を動力源として、発電装置やその他の機械装置に用いたり、圧縮空気とゼオライトを用いた酸素の濃縮装置等に利用したりすることができる。圧縮空気を動力源として利用する場合は、例えば圧縮空気を高圧タンクに充填しておき、この高圧タンクから圧縮空気をエンジンのシリンダに供給することで、エンジンを作動させるものとしてもよい。 As described above, the centrifugal fluid machine according to the present embodiment can blow air and compress air by utilizing natural wind. That is, it can be used for ventilation and air compression without the need for power supply equipment. When compressed air with a centrifugal fluid machine, compressed air can be used as a power source for power generation equipment and other mechanical equipment, or for oxygen concentrators using compressed air and zeolite. can. When compressed air is used as a power source, for example, the compressed air may be filled in a high-pressure tank, and the compressed air may be supplied from the high-pressure tank to the cylinder of the engine to operate the engine.
さらに、筒状体3に、当該筒状体3の内部に風を集風して導入する集風部12が設けられており、自然の風を集風部12によって効率的に集風して筒状体3の内部に導入することができるので、駆動羽根車4を効率的に回転させて、圧縮空気を得ることができる。また、遠心型流体機械は、従動羽根車51を回転させることにより、送風や空気の圧縮を行うので、駆動羽根車4の回転を効率的に利用できる。
Further, the
また、増速機7は、遊星歯車機構によって構成され、遊星歯車機構のリングギア71が駆動羽根車4に取り付けられ、サンギア72が回転軸5に取り付けられ、プラネタリギア73がリングギア71およびサンギア72に噛合しているので、リングギア71、プラネタリギア73およびサンギア72の歯数や径を調整することによって、回転軸5の増速量を容易に調整できる。
加えて、駆動羽根車4の内側にケーシング45が設けられ、駆動羽根車4とケーシングとのうちのいずれか一方に永久磁石9が設けられ、他方にコイル8が永久磁石9と所定の隙間をもって設けられているので、自然の風によって駆動羽根車4が回転することによって、圧縮空気を得ることができるとともに、永久磁石9とコイル8との協働によって発電できる。この場合に、圧縮空気を空気タンクに貯め、電気を蓄電池に貯めることが可能であり、風の有無や強弱に影響されずに利用することが可能である。なお、発電された電気を空調装置1の温度制御として、ヒータやクーラに用いてもよい。また、遠心型流体機械を遠心圧縮機とした場合に、冷媒の圧縮・液化に利用して、クーラに利用してもよい。
Further, the speed increaser 7 is composed of a planetary gear mechanism, the
In addition, a
なお、本実施の形態では、駆動羽根車4の回転をその回転速度を増速して回転軸5に伝達する増速機7として遊星歯車機構を採用したが、その他の各種変速機、増速機を用いることができる。
In the present embodiment, the planetary gear mechanism is adopted as the speed increaser 7 that increases the rotation speed of the
1 空調装置
3 筒状体
4 駆動羽根車
5 回転軸
6 スクロールケーシング(ケーシング:吐出部)
7 増速機
8 吸込管
51 従動羽根車
1
7 Accelerator 8
Claims (3)
この枠体の内部に駆動羽根車と同軸に設けられた筒状体と、
この筒状体の内部に設けられて、当該筒状体の内側を通過する風の風力により回転する前記駆動羽根車と、
前記駆動羽根車の回転が伝達されて回転する従動羽根車と、
前記従動羽根車を覆うケーシングと、
前記従動羽根車の中央側に吸い込まれる空気を前記ケーシング内に送り込む吸込管と、
前記ケーシングに設けられ、前記従動羽根車の中央側で吸い込まれた後に外周側に遠心力で押し出される空気が吐出される吐出部とを備え、
前記枠体にはその内部に向けて斜め方向に延びる4本の固定棒が設けられ、これら固定棒の一端部は前記構造材に固定され、
前記固定棒は前記筒状体に形成された貫通孔を貫通しており、この貫通孔およびその近傍が前記固定棒に固定され、
前記固定棒の他端部は固定部に固定され、
前記固定部は、前記駆動羽根車の内側に設けられて、当該駆動羽根車を回転可能に支持する円筒状の固定部材の端部が固定されたものであることを特徴とする遠心型流体機械。 A rectangular parallelepiped frame-like frame in which multiple structural materials are connected in a rectangular parallelepiped shape,
A cylindrical body provided on the driving dynamic impeller coaxially inside the frame body,
Provided inside of the tubular body, said drive wheel which is rotated by the wind the wind passing through the inside of the tubular body,
A driven impeller that rotates by transmitting the rotation of the drive impeller, and
The casing that covers the driven impeller and
A suction pipe that sends air sucked into the center side of the driven impeller into the casing,
The casing is provided with a discharge portion which is provided on the casing and discharges air which is sucked in by the center side of the driven impeller and then pushed out by centrifugal force to the outer peripheral side.
The frame body is provided with four fixing rods extending in an oblique direction toward the inside thereof , and one end of these fixing rods is fixed to the structural material.
The fixing rod penetrates a through hole formed in the tubular body, and the through hole and its vicinity are fixed to the fixing rod.
The other end of the fixing rod is fixed to a solid tough,
The fixing portion is provided inside the drive impeller, and the end portion of a cylindrical fixing member that rotatably supports the drive impeller is fixed. ..
前記駆動羽根車の回転を増速して前記回転軸に伝達する増速機とを備え、
前記従動羽根車が、前記駆動羽根車の回転が伝達されて回転する前記回転軸と一体に回転することを特徴とする請求項1に記載の遠心型流体機械。 A rotating shaft that is coaxial with the drive impeller and can rotate around the shaft,
It is equipped with a speed increaser that accelerates the rotation of the drive impeller and transmits it to the rotation shaft.
The centrifugal fluid machine according to claim 1, wherein the driven impeller rotates integrally with the rotating shaft that rotates by transmitting the rotation of the drive impeller.
前記吸込空気温度制御機構は、熱交換器と、温水タンクと、冷水タンクと、これら温水タンクまたは冷水タンクを切り替えて、いずれか一方から水を前記熱交換器に供給するノズルとを備え、
前記遠心型流体機械の吸込管から上側に延出するように分岐して、前記熱交換器に接続された分岐管を備え、
前記吸込管と前記分岐管との接合部には、前記吸込管を閉塞して前記分岐管を開放する分岐管開放状態と、前記分岐管を閉塞して前記吸込管を開放する状態とする吸込管開放状態とを切り替える切替手段が設けられ、
気温が低い場合には、前記切替手段によって分岐管開放状態となって、前記ノズルから熱交換器に温水タンクの温水を供給して熱交換器を加温し、この熱交換器を通過して温まった空気を前記分岐管から前記吸込管を介して前記遠心型流体機械のケーシング内に送り込み、
気温が高い場合には、前記切替手段によって分岐管開放状態となって、前記ノズルから前記熱交換器に前記冷水タンクの冷水を供給して熱交換器を冷却し、この熱交換器を通過して冷えた空気を前記分岐管から前記吸込管を介して前記遠心型流体機械のケーシング内に送り込み、
気温が高くも低くもない場合には、前記切替手段によって吸込管開放状態となって、外気をそのまま前記遠心型流体機械のケーシング内に送込むことを特徴とする空調機。 An air conditioner including the centrifugal fluid machine according to claim 1 or 2 and a suction air temperature control mechanism provided on the upper side of the frame of the centrifugal fluid machine.
The suction air temperature control mechanism comprises a heat exchanger, a hot water tank, and cold water tanks, by switching these hot water tank or cold water tank, and a nozzle for supplying water from one to the heat exchanger,
A branch pipe extending upward from the suction pipe of the centrifugal fluid machine and connected to the heat exchanger is provided.
At the joint between the suction pipe and the branch pipe, the suction pipe is closed and the branch pipe is opened, and the branch pipe is closed and the suction pipe is opened. A switching means for switching between the open pipe state is provided, and
When the temperature is low, the branch pipe is opened by the switching means, hot water from the hot water tank is supplied from the nozzle to the heat exchanger to heat the heat exchanger, and the heat exchanger is passed through the heat exchanger. Warm air is sent from the branch pipe through the suction pipe into the casing of the centrifugal hydraulic machine.
When the temperature is high, the branch pipe is opened by the switching means, and the cold water of the cold water tank is supplied from the nozzle to the heat exchanger to cool the heat exchanger and pass through the heat exchanger. The cooled air is sent from the branch pipe through the suction pipe into the casing of the centrifugal fluid machine.
An air conditioner characterized in that when the temperature is neither high nor low, the suction pipe is opened by the switching means and the outside air is directly sent into the casing of the centrifugal fluid machine.
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