JPH03502951A - ラジアルファン - 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】 ラジアルファン 技術分野 本発明は通気および空調またガス搬送の分野に関するものであり、特にラジアル ファン構造に関するものである。

背景技術 現代のラジアルファンは、吸引口と吐出口を有するスパイラルケーシングを含む 。ロータがこのラジアルファンの中に配置される。ロータはディスクを担持した 軸を含み、このディスクの外周上に羽根が取り付けられて２つのロータスペース を画成する。スパイラルケーシングは、スパイラル部分とデフユーザ部分とを有 する。スパイラルケーシングのスパイラル部分が、ロータとスパイラルケーシン グとの間の最小放射方向間隙部分のデフユーザ部分に接続する区域をスパイラル ケーシングの「カットオフシート」と呼ぶ。

このラジアルファンは下記のように作動する。

ロータが回転する時、ロータスペースの中に減圧が発生する。この減圧の作用で 、ガスがスパイラルケーシングの吸引口を通してロータスペースの中に吸引され 、羽根によって同伴される。ガスが羽根と相互作用する時に、ドライブの機械的 エネルギーがガスに伝達される。その結果、ガスヘッドが形成される。ガスがロ ータの下流において捕集され、吐出口を通してユーザに供給される。

単位時間あたりラジアルファンによって移動されるガス量をガス流量と呼ぶ。ガ スのヘッドと流量はラジアルファンの空力特性である。

周知のように、ガスの流量とヘッドはスパイラルケーシングのカットオフシート と隣接羽根の排出端部の間の間隙量に依存し、この間隙が減少すると共にガスの 流量とヘッドが増大する。これは、この間隙が大きいと（公知のようにロータの 回転軸線から羽根の外側縁までの距離の０．２倍以上の間隙であれば）、ロータ 下流のガスの相当部分が直接に吐出口の中に排出されず、むしろ間隙を通過して ロータの周囲を流れ、ガスとケーシングとの摩擦およびガスの方向変換によって エネルギー損失を伴うからである。間隙が縮小すれば、このような間隙を通るガ スの流量が減少し、直接にスパイラルケーシングの吐出口に送られるガス量が増 大し、すなわちラジアルファンの流量とヘッドが増大する。同時に、ラジアルフ ァンの作動に伴って、生体に悪影響を与える空力ノイズが発生する。ラジアルフ ァンから出るノイズレベルはその空力特性を示す。大きな間隙の場合、ノイズレ ベルは、ガスがラジアルファンの部材に沿って流れる時に生じる広周波数範囲の 渦流ノイズによって決定され、また小間隙の場合、ノイズはサイレンノイズによ って決定され、そのレベルは渦流ノイズより約１Ｏ−１５ｄＢ高い。サイレンノ イズの発生は、ガスが羽根に沿って流れる際に、各羽根の後方に空力後流（ウェ ーク）が形成される事による。この空力後流とカットオフシートとの過渡的干渉 がサイレンノイズの原因である。サイレンノイズは、下記の式によって決定され る羽根周波数で生じる：ここに、ｎはロータ速度＊　　ｒ　Ｔ’　ｍ　ｓＺはラ ジアルファンの羽根数とする。

従って、生体に対するノイズの悪影響を考慮して、ノイズレベルが渦流ノイズに よって決定されるように大きな放射方向間隙を有するラジアルファンが作られる が、このアプローチの結果として、ラジアルファンの流量−ヘッドパラメータが 低くなる。

また公知のラジアルファン（ＣＢ、＾、２１２３８９３）は、カットオフシート 、２吸引口および１吐出口を有するスパイラルケーシングと、前記スパイラルケ ーシングの中に配置されたロータであって、ディスクを担持する軸および前記デ ィスクの両側面の外周縁に取り付けられた羽根を有し、２つのロータ内部スペー スおよび前記カットオフシートと隣接の羽根の後端との間の間隙を成すロータと 、前記スパイラルケーシングに片持ばり状に取り付けられた２枚のそらせ板とを 含み、前記そらせ板の遠位端部は前記スペースの中に受けられているように成さ れている。

このようなラジアルファンのスパイラルケーシングのカットオフシートと、これ に隣接する範囲の外側縁との間隙の量は、ロータの回転軸線と羽根の外側縁との 間隔の０．　２倍以上である。従って、このようなラジアルファンの中のガス流 とヘッドの値は低く、またノイズレベルは渦流ノイズによって決定される。この 型のラジアルファンは２つのそらせ板を備え、これらのそらせ板の遠位端が、ラ ジアルファンのロータの内部スペースの中に受けられる。これらのそらせ板の各 遠位端は、ロータの回転軸線とスパイラルケーシングのカットオフシートとを通 る面の中に延在するプレート状を成す。これらのそらせ板の遠位端は、ラジアル ファンの内部スペース中のガス流の渦流の強さを低下させる。その結果として、 第１に、ロータの内部スペース中の渦流形成によるエネルギー損失を低下させる 事によって、ラジアルファンのガス流とヘッドの値を少し増大させ、第２のロー タの内部スペース中の渦流ノイズの低下によってガス流ファンのノイズレベルを 少し低下させる。ロータの内部スペース中の渦流ノイズの減少は、この渦流運動 の強さの低下によるものである。同時に前記の構造は、ロータ内部スペースを通 るガスの渦流の強さが低く、従って渦流形成によるエネルギー損失の減少も小さ いが、高いガス流量とヘッドを保証する事はできない。さらにラジアルファンの ノイズレベル全体の実質的な低下を得ることもできない。これは第１のロータ羽 根に沿ったガスの渦流のノイズと比較して、ロータの内部スペース中の渦流ノイ ズの割合が少ないからであり、第２にそらせ板の背後に形成される空力後流と羽 根の内側縁との過渡的干渉の結果として、羽根の一定周波数におけるラジアルフ ァンのノイズレベル全体が増大するからである。

発明の開示 本発明の基本的課題は、スパイラルケーシングのカットオフシートと隣接羽根の 外側縁との間隙量、並びにカットオフシートに対するそらせ板の遠位端部の位置 の選定により、この間隙を通るガス流量を減少させると共に、羽根の背後の空力 後流とカットオフシートとの過渡的干渉を除去して、空力性能と音響性能とを改 良したラジアルファンを提供するにある。

この問題点は、カットオフシート、２吸引口および１吐出口を有するスパイラル ケーシングと、前記スパイラルケーシングの中に配置されたロータであって、デ ィスクを担持する軸および前記ディスクの両側面の外側縁に取り付けられた羽根 を有し、２つのロータ内部スペースおよび前記カットオフシートと隣接の羽根の 後端との間の間隙を成すロータと、前記スパイラルケーシングに片持ばり状に取 り付けられた２枚のそらせ板とを含み、前記そらせ板の遠位端部は、前記スペー スの中に受けられているように成されたラジアルファンにおいて、前記そらせ板 の遠位端部はロータの回転方向と逆方向に前記カットオフシートから角度的に片 寄せられ、また前記カットオフシートとこれに隣接する羽根の後端との間隙は、 ロータの回転軸線から羽根の後端までの距離の０．０３乃至０．２倍の範囲内に あるラジアルファンによって解決される。

前記の範囲内の間隙は、ユーザに供給される前にこの間隙を通してロータに沿っ て流れるガス流部分を減少させ、またガスとスパイラルケーシングとの間の摩擦 およびスパイラルケーシング中のガスの方向転換に伴う損失を低下させる事によ り、ラジアルファンの流量とヘッドを増大させる。このような構造において、羽 根の下流の空力後流とスパイラルケーシングのカットオフシートとの過渡的干渉 によって生じ、ノイズレベル全体を決定するサイレンノイズは、そらせ板の末端 部分の配置によって低下される。このようなそらせ板の末端部分の配置によるノ イズレベルの低下は、ガスがそらせ板の末端部分に沿って流れる際に、この末端 部分の下流に空力後流が形成され、この空力後流の区域中のガス速度が、その外 部より低くなる事による。各そらせ板は、カットオフシートに対して静止してい るのであるから、そらせ板の遠位端下流の空力後流とカットオフシートとの干渉 は過渡的である。各羽根が、このそらせ板の遠位端下流の空力後流区域に入った 時、羽根に沿ったガス流速の低下の故に、各羽根の下流の空力後流が実質的に低 下する。その結果、サイレンノイズの原因としての羽根下流の空力後流とカット オフシートとの過渡的干渉が排除される。ガスが羽根から離れるに従って、この 羽根に沿ったガス流によって生じる空力後流の低下度が増大する事に注意しなけ ればならない。

そらせ板の遠位端をカットオフシートに対して、ロータ回転方向と逆方向に片寄 らせるのは、ロータの回転中にそらせ板の遠位端下流の空力後流がロータによっ てその回転方向に移動させられる事による。すなわち、そらせ板の遠位端下流の 空力後流をカットオフシートと整列させるために、前記の片寄位置が必要される 。

カットオフシートと隣接羽根の後端との間隙が、ロータ回転軸線と羽根後端との 間隔の０６０３倍以下であれば、再びサイレンノイズが発生する。これは、そら せ板によって形成された羽根下流の空力後流区域の中に再びカットオフシートが 入るからである。

もし前記の間隙が前記間隔の０．２倍以上であれば、ガスのヘッドと流量が低下 する。これはガスの一部がスパイラルケーシングの吐出口に直接に向けられない で、前記の間隙の中に入り、ロータに沿って流れてガスとケーシングとの摩擦お よびガス流の方向転換によってエネルギー損失を生じるからである。

ラジアルファンのドライブが、スパイラルケーシングの一方の吸引口に隣接して 配置されている場合、本発明によれば、ドライブに近いそらせ板の遠位端は他方 のそらせ板の遠位端に対してロータ回転方向と逆方向に片寄った位置に取り付け られる。

このようなそらせ板の配置は、そらせ板の遠位端下流の各空力後流をスパイラル ケーシングのカットオフシートと整列させるために望ましい。このようにそらせ 板の遠位端を相互に片寄位置に配置することは、それぞれロータ内部スペース中 のガス流の相違による。このようなガス流の相違は、スパイラルケーシングの一 方の吸引口に隣接してドライバを配置する事による。周知のように、ガスの流速 が低い程、ガス流のロータからの脱出角度が小さくなる。この脱出角度は、ガス 流の絶対速度のベクトルとロータの線速ベクトルとの中間にあり、そらせ板遠位 端下流の空力後流の脱出点とカットオフシートとの間隔がこの角度に依存してい る。前記の脱出角度が小さい程、前記の間隔が大になり、従ってまたカットオフ シートに対するそらせ板遠位端の片寄が大になる。従って、そらせ板遠位端下流 の空力後流をカットオフシートと整列させるためには、ドライブに隣接するそら せ板遠位端の片寄角度が、他方のそらせ板の遠位端の片寄角度より大となる必要 がある。

図面の簡単な説明 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明する。付図において、 第１図は本発明によるラジアルファンの縦断面図、第２図は第１図の■−■線に 沿った横断面図、第３図は第１図の■−■線に沿った横断面図、第４図は本発明 によるラジアルファンの他の実施態様の縦断面図、 第５図は第４図のｖ−■に沿った横断面図、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線に沿 った横断面図である。

発明を実施するための最良の形態 下記のラジアルファンは、カットオフシート２（第２図）を含むスパイラルケー シング１（第１図）を含む。

スパイラルケーシング１は２つの吸引口３．４（第１図）と、１つの吐出口５（ 第２図）とを有する。スパイラルケーシング１の中に搭載されたロータ６（第１ 図）がディスク８付きの軸７を担持する。ディスク８の側面９の外周部分に羽根 １０が取り付けられて、ロータ内部スペース１１（第２図）と、スパイラルケー シング１のカットオフシート２と、これに隣接する羽根１０の後縁１２との間の 間隙δ１とを画成する。ディスク８の反対側面１３の外周部分に羽根１４が取り 付けられて、ロータ内部スペース１５（第３図）と、スパイラルケーシング１の カットオフシート２とこれに隣接する羽根１４の後縁１６との間の間隙δ２とを 画成する。ロータ６は吸引口４から離間配置されたモータの形のドライブ（図示 されず）によって回転させられる。ケーシング１に対してそらせ板１７．１８（ 第１図）が片持ばり状に固着されている。そらせ板１７の遠位端部１９がロータ 内部スペース１１の中に、カットオフシート２に対してロータ２６の回転方向（ 矢印Ａ）と反対方向にα１の位置（第２図）に受けられている。そらせ板１８の 遠位端部２０がロータ内部スペース１５の中に、カットオフシート２に対してロ ータ２６の回転方向（矢印Ａ）と反対方向にα２の位置（第３図）に受けられて いる。この実施態様において、片寄り角度α１は片寄り角度α２に等しい。カッ トオフシート２と隣接羽根１０．１４の後端１２，１６との間隙δ１、δ２はロ ータ６の回転軸線０．−０１から羽根１０の後端１２までの距離Ｒ１（第２図） の０．０３−０．２倍に等しい。

本発明は前記の実施例のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において 任意の変更実施ができる。本発明の他の実施態様において、ラジアルファンは、 カットオフシート２２（第５図）を含むスパイラルケーシング２１（第１図）を 含む。スパイラルケーシング２１は２つの吸引口２３．　２４　（第４図）と、 １つの吐出口２５（第５図）とを有する。スパイラルケーシング２１の中に搭載 されたロータ２６（第４図）がディスク２８付きの軸２７を担持する。ディスク ２８の側面２９の外周部分に羽根３０が取り付けられて、ロータ内部スペース３ １（第５図）と、スパイラルケーシング２１のカットオフシート２２とこれに隣 接する羽根３０の後縁３２との朋の間隙δ３とを画成する。ディスク２８の反対 側面３３の外周部分に羽根３４が取り付けられて、ロータ内部スペース３５（第 ６図）と、スパイラルケーシング２１のカットオフシート２２とこれに隣接する 羽根３４の後縁３６との間の間隙δ４とを画成する。ロータ２６は、吸引口２３ ．２４、特に吸引口２４に隣接配置されたモータの形のドライブ３７（第４図） によって駆動される。ケーシング２１に対してそらせ板３８．　３９　（第４図 ）が片持ばり状に固着されている。そらせ板３８の遠位端部４０がロータ内部ス ペース３１の中に、カットオフシート２２に対してロータ２６の回転方向（矢印 Ｂ）と反対方向にα３の位置（第５図）に受けられている。

そらせ板３９の遠位端部４１がロータ内部スペース３５の中に、カットオフシー ト２２に対してロータ２６の回転方向（矢印Ｂ）と反対方向にα４の位置（第６ 図）に受けられている。この実施態様において、ドライブ３７に隣接するそらせ 板３９の遠位端部４１は他のそらせ板３８の遠位端部４０に対して、ロータ２６ の矢印Ｂで示す回転方向と逆方向に角度β（第５図）片寄らされている。カット オフシート２２と隣接羽根３０．３４の後端３２．３６との間隙δ３、δ４はロ ータ２６の回転軸線０２−０゜から羽根３０の後端３２までの距離Ｒ２（第５図 ）の０．０３−０．２倍に等しい。

第１実施態様のラジアルファンは下記のように作動する。

スパイラルケーシング１の中に設置されたロータ６が矢印Ａの方向にドライブに よって回転される時、ガスはそれぞれスパイラルケーシング１の吸引口３．４を 通して矢印ＣＩ、Ｃ２によって示すように軸方向にロータ内部スペース１１．１ ５の中に導入され、ここからガスはその運動方向を軸流方向から放射方向に変換 され、ロータ６の回転により羽根１０．１４に生じた減圧作用で２流を成してこ れらの羽根１０．１４に向かって送られる。

そらせ板１７．１８の遠位端部１９，２０に沿った流れはその下流に空力的後流 を生じる。ガスがロータ６を通過する時、駆動エネルギーが軸７、ディスク８お よび羽根１０．１４を通してガスに伝達される。ガスがロータ６を通過する時に そらせ板１７．１８の遠位端部によって形成された空力後流が矢印Ａのロータ凹 転方向に移動させられ、ケーシング１のカットオフシート２の中に入る。ガスは ロータ６の下流においてスパイラルケーシング１によって捕集され、矢印りの方 向にユーザに向かって吐出口５を通して送られる。ユーザに供給される前にガス 流の一部がカットオフシート２と羽根１０．１４の後端部分１２．１６との間の それぞれ間隙δ１．δ２を通して流れ、スパイラルケーシング１の中をロータ６ の周囲を循環する。そらせ板１７．１８の遠位端１９゜２０の下流の空力後流が スパイラルケーシング１のカットオフシート２と確実に干渉して、羽根１０．１ ４の下流の空力後流の過渡的干渉を除去する事によってサイレンノイズのレベル を低下させる。

本発明の第２実施態様のラジアルファンも前記と同様に作動する。

本発明によるラジアルファンの構成例の仕様を下記の表１に示す。

Ｒ１はロータ６の回転軸線０□−Ｏｌから羽根１０の後端までの距離、 δ１はカットオフシート２とこれに隣接する羽根１０の後端１２との間隙、 δ２はカットオフシート２とこれに隣接する羽根３４の後端１６との間隙、 Ｇ　ｗａｘは最大ガス流量、 Ｈｌは最大ガス流ｊｌＧｓａｘにおいてラジアルファンの出口の全圧として測定 されたヘッド、 Ｌｆはラジアルファンの吐出口のガス流の中で測定された羽根周波数におけるノ イズレベル、Ｌｓはラジアルファンの吐出口のガス流の中で測定された全ノイズ レベル。

ラジアルファンのロータ６の回転速度は１４５０ｒｐ■である。

ラジアルファンの羽根１０．１４の数は７２、ディスク８の各側面がそれぞれ３ ６羽根を備える。

表１ ！Ｊｏ　　Ｒ１−−ＧＩＩａｗ　　ＨＩ　　Ｌｆ　　Ｌｓｕ＋　　　−）ｃｇ／ ｓ　　Ｐａ　　ｄＢ　　ｄＢｌ　　９２．５　０．０５　０．７６４２０７５７ ６．５２　９２．５　０．１９　０．６９３８０７５７６．５３　９２．５　０ ．０５　０．７５４１０７４７６４　９２．５　０．１９　０．６９３８０７１ ７３５　９２．５　０．１９　０．６９３８０７１７２．５６　９２．５　０． ０５　０．７５４２０７４７６７　９２．５　０．０５　０．７６４２０７４７ ６８　９２．５　０．１９　０．７　３９０７３８４．５９　９２．５　０．１ ９　０．７　３９０７３７５１０９２、５　０．０５　０．７５４２０７４７５ ．５１１９２、５　０．０５　０．７６４２０７５７７１２９２．５　０．１９ 　０．７　３９０７３７５スパイラルケーシングのカットオフシートと対応の羽 根の後端との間隙を前記の範囲内とし、またロータ内部スペース中に受けられる そらせ板を前記のように配置する事によって、ラジアルファンの空力パラメータ を改良し同時にサイレンノイズレベルを渦流ノイズレベルまで低下させて音響性 能を改善し、またラジアルファンサイズを低下させる事ができる。

産業上の利用可能性 本発明は、住居および工業建築物と施設、コンピュータセンタ、劇場、映画館、 地下鉄、鉄道終電などの公共建築物の吸気−排気システムすなわち空調システム 、および車の空調機、家畜小屋の通気システム、種々の処理プラント内部のガス システムの２吸引口型ラジアルファンにおいて最も効果的に使用される。

１１−Ｉ　　　Ｉｎフ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成２年３月２３日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、　　国際出願の表示 ＰＣＴ／ＳＵ　　８８１００１４３ ２、発明の名称 ラジアルファン ３、特許出願人 住　所　　ソビエト連邦モスクワ、ウーリッツア、ミクルホ・マクラヤ、デー、 ６ 名称　　　　ユニベルシテート、ドルズビー、ナロドフ、イメーニ、バトリサ、 ルムムビー ４、代理人 （郵便番号１００） 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 ６、　添付書類の目録 （１）　　補正書の翻訳文　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　通請求の 範囲 １、　　カットオフシート（２，２２）　、２吸引口（３゜４．２３．２４）お よび１吐出口（５，２５）を有するスパイラルケーシング（１，２１）と、前記 スパイラルケーシング（１，２１）の中に配置されたロータ（６゜２６）であっ て、ディスク（８，２８）を担持する軸（７，２７）および前記ディスク（８， ２８）の両側面（９，１３，１９，３３）の外周縁に取り付けられた羽根（１０ ，１４，３０，３４）を有し、２つのロータ内部スペース（１１，１５，３１， ３５）および前記カットオフシート（２，２２）と隣接の羽根（１０，１４゜３ ０．３４）の後端（１２，１６，３２，３６）との間隙（δ１．δ２．δ３．δ ４）を成すロータ（６，２６）と、前記スパイラルケーシング（１，２１）に片 持ばり状に取り付けられた２枚のそらせ板（１７，１８，３８゜３９）とを含み 前記そらせ板（１７，１ｇ、３８．３９）の遠位端部（１９，２０，４０，４１ ）は前記スペース（１１，１５，３１，３５）の中に受けられているように成さ れたラジアルファンにおいて、前記そらせ板（１７，１８：３８．３９）の遠位 端部（１９，２０；４０．４１）はロータ（６，２６）の回転方向と逆方向に前 記カットオフシート（２，２２）から角度（α１゜α２．α３．α４）をもって 片寄らされ、また前記カットオフシート（２；２２）とこれに隣接する羽根（１ ０゜１４；３０，３４）の後端（１２，１６；３２．３６）との間隙（δ１．δ ２．δ３．δ４）は、ロータ（６；２６）の回転軸線（０□−０１；０２−０２ ）から羽根（１０；３０）の後端（１２；３２）までの距離（Ｒ１；Ｒ２）の０ ．０３乃至０．２倍の範囲内にあることを特徴とするラジアルファン。

２、　　ドライブ（３７）がスパイラルケーシング（２１）の一方の吸引口（２ ３，２４）に隣接して配置され、前記ドライブ（３７）に近いそらせ板（３９） の遠位端（４１）が他のそらせ板（３８）の遠位端に対して、ロータ（２６）の 回転方向と逆方向に角度（β）をもって片寄らされていることを特徴とする請求 項１記載のラジアルファン。

特表平３−５０２９５１　（７）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．カットオフシート、２吸引口および１吐出口を有するスパイラルケーシング と、前記スパイラルケーシングの中に配置されたロータであって、ディスクを担 持する軸および前記ディスクの両側面の外周縁に取り付けられた羽根を有し、２ つのロータ内部スペースおよび前記カットオフシートと隣接の羽根の後端との間 の間隙を成すロータと、前記スパイラルケーシングに片持はり状に取り付けられ た２枚のそらせ板とを含み前記そらせ板の遠位端部は前記スペースの中に受けら れているように成されたラジアルファンにおいて、前記そらせ坂（１７，１８； ３８，３９）の遠位端部（１９，２０；４０，４１）はロータ（６，２６）の回 転方向と逆方向に前記カットオフシート（２：２２）から角度（α１，α２，α ３，α４）をもって片寄らされ、また前記カットオフシート（２；２２）とこれ に隣接する羽根（１０，１４；３０，３４）の後端（１２，１６；３２，３６） との間隙（δ１，δ２，δ３，δ４）は、ロータ（６；２６）の回転軸線（Ｏ１ −Ｏ１；Ｏ２−Ｏ２）から羽根（１０；３０）の後端（１２；３２）までの距離 （Ｒ１；Ｒ２）の０．０３乃至０．２倍の範囲内にあることを特徴とするラジア ルファン。
2. ２．ドライブがスパイラルケーシングの一方の吸引口に隣接して配置され、前記 ドライブ（３７）に近いそらせ板（３９）の遠位端（４１）が他のそらせ板（３ ８）の遠位端に対して、ロータ（２６）の回転方向と逆方向に角度（β）をもっ て片寄らされていることを特徴とする請求項１記載のラジアルファン。