JPH03156193A - 二重反転式換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、直列に配置された一対の軸流羽根車が互い
に反対方向に回転して換気する装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第１１図は、例えば特開昭６１−４８９５号公報に示さ
九た従来の二重反転式換気装置を示す破断側面図である
。

図中、（１）は円筒状の本体、（２）は本体（１）内に
配置された第１の羽根車、（３）は第１の羽根車（２）
と対向配置された第２の羽根車、（４）は第１の羽根車
（２）を駆動する第１のモータ、（５）は第２の羽根車
（３）を駆動する第２のモータ、（６）は第１のモータ
（４）を本体（１）に固定する第１モータ取付足、（７
）は第２のモータ（５）を本体（１）に固定する第２モ
ータ取付足である。

従来の二重反転式換気装置は上記のように構成され、第
１及び第２の羽根車（２）　（３）はそれぞれ第１及び
第２のモータ（４）（５）により駆動され、互いに反対
方向に回転して送風する。したがって、第１の羽根車（
２）の出口で生じた円周方向の旋回流れ成分が、第２の
羽根車（３）の反転により打ち消されるため、第１の羽
根車（２）の出口で生じた旋回流れの動圧分が、静圧と
して回収されることにより、通常の一連の軸流ファンと
比べて高静圧が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の二重反転式換気装置では、第１及び
第２の羽根車（２）　（３）を互いに反対方向へ回転さ
せているため、第１の羽根車（２）の出口で生じた後流
（翼出口流れの境界層）が、第２の羽根車（３）に衝突
することによるスペクトル的な干渉騒音が発生し、通常
の軸流ファンに比べて騒音が高い、したがって、民生用
換気装置として使用する場合は、騒音低減用に吸音装置
を併用しなければならず、設置スペースが大きくなると
共に、設備費用も高額になるなどの問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、一対の羽根車による干渉騒音を低減でき、設置スペー
スを小さく、かつ安価に構成できる二重反転式換気装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１の発明に係る二重反転式換気装置は、第
１の羽根車と第２の羽根車の羽根間隔を、羽根外径の１
．２倍から１．７倍の範囲に設定したものである。

また、この発明の第２の発明に係る二重反転式換気装置
は、第２の羽根車の回転速度を、第１の羽根車の回転速
度の０．８倍から１．０倍の範囲に設定したものである
。

また、この発明の第３の発明に係る二重反転式換気装置
は、上記のものにおいて、第１及び第２の羽根車の羽根
の反り角を、羽根の端部で１９°〜２４．５゜、羽根の
根元で２７°〜３２°の範囲に設定し、食違い角を、羽
根の端部で５７．５°〜６７．５゜、羽根の根元で４８
″〜５８″の範囲に設定したものである。

［作　用］ この発明の第１の発明においては、第１の羽根車と第２
の羽根車の羽根間隔を、羽根外径の１．２〜１．７倍に
したため、送風性能を悪化させない範囲で、干渉騒音は
低減する。

また、この発明の第２の発明においては、第２の羽根車
の回転速度を、第１の羽根車の回転速度の０．８〜１．
０倍にしたため、第１及び第２の羽根車の周速の関係を
最適にし得る。

また、この発明の第３の発明においては、第１及び第２
の羽根の反り角及び食違い角を設定したため、翼面上の
乱れを安定にする。

［実施例］ 第１図〜第６図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図は縦断面図、第２図は分解斜視図、第３図は羽根の投
影図、第４図は第３のＩＶ−ＩＶ線断面展開図、第５図
は羽根形状と後流の干渉原理図、第６図は、騒音特性曲
線図であり、従来装置と同様の部分は同一符号で示す。

第１図及び第２図中、（２）は羽根（２Ａ）枚数４枚の
第１の羽根車、（３）は羽根（３Ａ）枚数３枚の第２の
羽根車で、それぞれ第１及び第２のモータ（４）（５）
で駆動され、このモータ（４）　（５）はそれぞれ工学
状の第１及び第２モータ取付足（６）　（７）にねじ（
８）により締結され、モータ取付足（６）（７）は本体
（１）にねじ（９）により固定されている。　（１２）
は第１の羽根車（２）の回転方向、（１３）は第２の羽
根車（３）の回転方向である。そして、第１及び第２の
羽根車（２）　（３）の羽根のそれぞれの後縁の軸方向
間隔、すなわち羽根間隔りは羽根外径りの１．２〜１．
７倍の範囲に設定されている。（１４）は空気流である
。

ここで、第１及び第２の羽根車（２）　（３）の羽根は
、特開昭６１−６５０９６号公報に示されるような形状
に作られている。すなわち、その要点を第３図及び第４
図に示す。

第３図の羽根（２Ａ）を半径Ｒの仮想円筒面で切断し、
その断面を二次元平面に展開したのが第４図であり、羽
根（２Ａ）の反り線Ａ１を円弧とし、その円弧を形成す
るための中心角である反り角を０とすると、反り角θの
半径方向分布を１次式のように定めている。

ここに、θｔ：羽根（２Ａ）の端部（ＺＡａ）での反り
角θｂ：ボス（２Ｂ）部での反り角 この実施例では、θｔを１９＠〜２４．５゜、θｂをＲ
ｂ／Ｒｔ（以下ボス比という）が０．３５の位置で２７
゜〜３２°としている。また１羽根（２人）の前縁部（
２Ａｂ）と後縁部（２Ａｃ）を結ぶ直線である翼弦線Ａ
２と、回転軸０と平行で前縁部（２Ａｂ）を通る直線Ａ
３とのなす角を食違い角ξとし１食違い角ξの半径方向
分布を次式のように定めている。

ここに、ξｔ：羽根（２Ａ）の端部（２Ａａ）での食違
い角ξｂ＝ボス（２Ｂ）部での食違い角 この実施例では、ξｔを５７．５°〜６７．５＠、　ξ
ｂをボス比０．３５の位置で４８″〜５８“としている
。なお。

この羽根の翼弦線中心線Ａ４はボス（２Ｂ）から羽根端
部（２Ａａ）に向かって回転方向（１２）に前進してい
る。

上記のように構成された二重反転式換気装置においては
、既述のように第１及び第２の羽根車（２）（３）が互
いに反対方向に回転して、空気流（１４）を図の方向へ
送風する。

第１の羽根車（２）の出口で生じた後流は１羽根出口か
ら軸方向に羽根外径りの１．２倍以上離れると急激に減
衰し、第２の羽根車（３）に衝突しても干渉騒音のレベ
ルは小さくなる。しかも、第５図に示すように、第１の
羽根車（２）の羽根（２Ａ）の後縁（２Ａｃ）と、第２
の羽根車（３）の羽根（３Ａ）の前縁（３Ａｂ）とは、
互いに斜めに交差する翼形状となっているため、第１の
羽根車（２）の後流が第２の羽根車（３）に同時に衝突
せず、羽根（３Ａ）の端部側から順次衝突することによ
り、衝突が分散・緩和されて、干渉騒音は発生しにくい
。

更に、本体（１）内の流れに適したように１羽根の反り
角θ及び食違い角ξを、上記のようにやや小さく（特開
昭６１−６５０９６号公報では、θｔ＝２０’〜３０゜
、θｂ＝２７＠〜３７＠、ξｔ＝６２°〜７２°　ξｂ
＝５３°〜６３°）した羽根形状にすることによって、
第１及び第２の羽根車（２）（３）のそれぞれの翼面上
置れによる広帯域騒音が低減すると共に、第１の羽根車
（２）の乱れと、第２の羽根車（３）の干渉騒音も低減
する。

第６図に羽根間隔りと羽根外径りの比Ｌ／Ｄと騒音のオ
ーバオール値及び最小比騒音の関係を示す。このときの
羽根外径りは１４０■である。

これによると、開放騒音及び静圧Ｐｓ＝５ｍ＋ｍＡｇ印
加時の騒音は、Ｌ／Ｄ＝１．５を最小とし、Ｌ／Ｄ＝１
．２から急激に高くなり、Ｌ／Ｄ＝１．７から再び上昇
傾向にある。また、最小比騒音Ｋｓｍｉｎ（静圧基準）
、Ｋ　ｔｉｚｉｎ　（全圧基準）はＬ／Ｄ＝１．０から
急激に高くなる。

一方、送風性能においては１羽根間隔りを広げて行く程
、二重反転の特性が生かされなくなるため、送風性能は
低下して行くが、Ｌ／Ｄ＝１．７付近までは、Ｌ／Ｄ＝
０．５と比べても、２％程度しか低下しない。

第７図は、この発明の第１の発明の他の実施例を示す縦
断側面図であり、第１図の第２の羽根車（３）と第２の
モータ（５）の位置を反転して、第１及び第２のモータ
（４）　（５）を対向させたものである。

このように配置してもＬ／Ｄ＝１．２〜１．７にすれば
、第１図のものと全く同様の機能を果たすことが可能で
ある。

第８図〜第１０図はこの発明の第２の発明の−実施例を
示す図で、第８図は無限翼列における速度三角形の原理
図、第９図は第２の羽根車（３）の翼断面における流れ
図、第１０図は騒音特性曲線図である。なお、第１図及
び第２図はこの実施例にも共用される。

この実施例の構成は、第１図及び第２図と同様であり、
第２の羽根車（３）の回転速度を第１の羽根車（２）の
回転速度の０．８〜１．０倍にしたものである。

第８図中の符号の内容は次のとおりである。

Ｕ　　：第１の羽根車（２）の周速 Ｃ４：第１の羽根車（２）の入口絶対速度＝第２の羽根
車（３）の出ロ絶対速度＝軸流速Ｃ７：第１の羽根車（
２）の出口絶対速度＝第２の羽根車（３）の入口絶対速
度 Ｃｕ　：第１の羽根車（２）の出ロ旋回速度ｗ、：第１
の羽根車（２）の入ロ相対速度ｗ２：第１の羽根車（２
）の出口相対速度ｗ３＝第２の羽根車（３）の入ロ相対
速度Ｗ、′：大きい相対速度Ｗ。

Ｗ３”：小さい相対速度Ｗ。

ｗ、：第２の羽根車（３）の出口相対速度Ｖ　：第２の
羽根車（３）の周速 ｖ′二大きい周速Ｖ ｖ″：小さい周速Ｖ ξ１　：第１の羽根車（２）の羽根食違い角ξ２　＝第
２の羽根車（３）の羽根食違い角α、：第１の羽根車（
２）の迎え角 α２　：第２の羽根車（３）の迎え角 α２′二大きい迎え角α。

α２”：小さい迎え角α２ 軸方向成分だけの速度Ｃ工で流入した流れは、第１の羽
根車（２）により１周方向の旋回成分である速度Ｃｕを
持つ速度Ｃ２で吐出され、そのまま第２の羽根車（３）
に流入する。このとき、第２の羽根車（３）の周速Ｖに
より、第２の羽根車（３）には、相対速度ｗ３で流入す
ることになる。この場合、羽根（３Ａ）と流入方向のな
す角、すなわち迎え角はα２となる。

ここで、第２の羽根車（３）の周速Ｖを大きくして１周
速Ｖ′としたときは、相対速度はＷ　３　’となり、迎
え角α２′は迎え角α２よりも大きくなる。

逆に、周速ｖｌ小さくして周速ｖＩ＋としたときは、相
対速度はｗ３″となって、迎え角α２は迎え角α２″と
なって、迎え角α２よりも小さくなる。

これは、第９図に示すように、相対速度ｗ３′で流入し
たときは１羽根（３Ａ）の負圧面側で流れのはく離を生
じ、送風性能及び騒音が悪化する。また、相対速度Ｗ、
″で流入したときは、逆に羽根（３Ａ）の正圧面側で流
れのはく離が生じ、同様に送風性能及び騒音が悪化する
ことになる。

したがって、第２の羽根車（３）の周速Ｖには最適点が
あり、周速Ｖ′の限界から周速ｖ１７の限界の範囲で設
定することにより、送風特性及び騒音特性が良好な流れ
を形成することができる。この実施例では、第２の羽根
車（３）の回転速度（すなわち周速Ｖ）を、第１の羽根
車（２）の回転速度の０．８〜１．０倍にすることによ
り、上記の内容を満たすものとなっている。

更に、第１及び第２の羽根車（２）　（３）の羽根（２
Ａ）（２Ａ）を、第３図及び第４図に示すような形状及
び諸元とすることにより、翼面上の乱れによる広帯域騒
音を減することが可能となり、上記内容がいっそう効果
的となる。

また、第８図から分かるように、第２の羽根車（３）の
迎え角α２は第１の羽根車（２）の周速μと第２の羽根
車（３）の周速Ｖがほぼ等しいときは、第１の羽根車（
２）の迎え角α１よりも必ず大きくなるため、第２の羽
根車（３）の空力負荷は第１の羽根車（２）のそれより
も大きくなる。したがって、第２のモータ（５）の出力
は、第１のモータ（４）の出力よりも大きくしなければ
ならず、それぞれ異なった出力のものとなり１巻線の共
通化ができなくなる。しかし、第１の羽根車（２）の羽
根枚数は４枚、第２の羽根車（３）の羽根枚数は３枚で
あり、第１の羽根車（２）の負荷を第２の羽根車（３）
の負荷よりも大きくしであるので、第１及び第２のモー
タ（４）（５）の出力を同一として、上記回転速度比０
．８〜１．０を得ることが可能である。

第１０図は第１の羽根車（２）の羽根枚数を４枚、第２
の羽根車（３）の羽根枚数を３枚とした場合の第２の羽
根車（３）の回転速度Ｎ２と第１の羽根車（２）の回転
速度Ｎ１の比Ｎ、／Ｎ□と、最小比騒音及び開放騒音の
相関を示している１図から明らかなように、開放騒音で
はあまり差はないが、広帯域騒音が増大する静圧印加時
に該当する最小比騒音は、Ｎ２／Ｎ、＝０．８〜１．０
において最小となり、最適領域Ｚがあることを示してい
る。

また、この実施例でも、第７図に示すような配置にする
ことは可能である。

なお、上記各実施例では、第２図に示すように、第１の
羽根車（２）の回転方向（１２）を吸込み側から見て時
計方向、第２の羽根車（３）の回転方向（１３）を反時
計方向としているが、羽根の形状を逆にして、回転方向
も互いに逆にしても、機能上の変化はない。

［発明の効果］ 以上説明したとおりこの発明の第１の発明では、第１の
羽根車と第２の羽根車の羽根間隔を、羽根外径の１．２
倍から１．７倍の範囲に設定したので、送風性能を悪化
させない範囲で、干渉騒音は低減し、吸音装置を併用し
なくても十分使用ができ、安価に構成できる効果がある
。

また、この発明の第２の発明では、第２の羽根車の回転
速度を、第１の羽根車の回転速度の０．８倍から１．０
倍の範囲に設定したので、第１及び第２の羽根車の周速
の関係を最適にし、送風性能及び騒音特性を最適化する
ことができる効果がある。

また、この発明の第３の発明では、第１及び第２の羽根
車の羽根の反り角を２羽根の端部で１９゜〜２４．５゜
、羽根の根元で２７″〜３２”の範囲に設定し５食違い
角を、羽根の端部で５７．５°〜６７．５゜羽根の根元
で４８°〜５８°の範囲に設定したので、翼面上の乱れ
を安定にして、広帯域騒音を減少させることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の第１の発明による二重反転
式換気装置の一実施例を示す図で、第１図は縦断側面図
、第２図は分解斜視図、第３図は羽根の投影図、第４図
は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面展開図、第５図は羽根形状
と後流の干渉原理図、第６図は騒音特性曲線図、第７図
は第１の発明の他の実施例を示す縦断側面図、第８図〜
第１０図はこの発明の第２の発明による二重反転式換気
装置の一実施例を示す図で、第８図は無限翼列における
速度三角形の原理図、第９図は第２の羽根車の翼断面に
おける流れ図、第１０図は騒音特性曲線図、第１１図は
従来の二重反転式換気装置を示す破断側面図である。 図中、（１）は本体、（２）は第１の羽根車、（２Ａ）
は同左羽根、（３）は第２の羽根車、（３Ａ）は同左羽
根。 （４）は第１のモータ、（５）は第２のモータ、Ａ□は
反り線、Ａ２は翼弦線、Ａ、は直線、Ｄは羽根外径、Ｌ
は羽根間隔、θは反り角、ξは食違い角である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 λ（イレト、 第１の羽オ長彦。 第２の羽、祁３ 鴛１ｆトモータ ネ２Ｌｆ′）七−タ 月−！イニクＦイ挙 羽＆１間隔 第　１　図 ２ ≦１１ 第 ２八　桑１の鋼形盪の須稟 ３Ａ　界２の至杉会０卓展 第５ 図 （ａ） （’ｏ） 第 図 第 図 第 図 笥 図 多し ０ 図 名Ｉ ＝ く

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の本体内に第１の軸流羽根車及びこれを駆
   動する第１のモータと、第２の軸流羽根車及びこれを駆
   動する第２のモータとを互いに直列に接続し、上記第１
   及び第２の羽根車を互いに反対方向に回転させるように
   した換気装置において、上記第１の羽根車と上記第２の
   羽根車の羽根間隔を、これらの羽根外径の１．２倍から
   １．７倍の範囲に設定したことを特徴とする二重反転式
   換気装置。
2. （２）円筒状の本体内に第１の軸流羽根車及びこれを駆
   動する第１のモータと、第２の軸流羽根車及びこれを駆
   動する第２のモータとを互いに直列に接続し、上記第１
   及び第２の羽根車を互いに反対方向に回転させるように
   した換気装置において、上記第２の羽根車の回転速度を
   上記第１の羽根車の回転速度の０．８倍から１．０倍の
   範囲に設定したことを特徴とする二重反転式換気装置。
3. （３）第１及び第２の羽根車の羽根形状を、上記羽根を
   その回転軸を中心とする仮想円筒面で切断したときの断
   面を二次元平面に展開して得られる展開図においてその
   羽根断面における反り線の形状を円弧形状とし、その円
   弧を形成するための中心角をそり角とし、上記展開図に
   おいて上記羽根の翼弦線と、上記回転軸と平行で上記羽
   根の前縁部を通る直線となす角を食違い角としたとき、
   上記反り角を上記羽根の端部で１９゜〜２４．５゜、上
   記羽根の根元で２７°〜３２゜の範囲に設定し、上記食
   違い角を上記羽根の端部で５７．５゜〜６７．５゜、上
   記羽根の根元で４８゜〜５８゜の範囲に設定した特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の二重反転式換気装置。