JPH05231379A - 多板式層流ファン - Google Patents
多板式層流ファンInfo
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- JPH05231379A JPH05231379A JP3097792A JP3097792A JPH05231379A JP H05231379 A JPH05231379 A JP H05231379A JP 3097792 A JP3097792 A JP 3097792A JP 3097792 A JP3097792 A JP 3097792A JP H05231379 A JPH05231379 A JP H05231379A
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Abstract
下とすることにより、層流ファンに最適なスクロールケ
ーシング形状を得る。 【構成】 軸心部に吸込穴3a,3a・・をそれぞれ有す
る多数のドーナツ状円板3,3・・を所定間隔で重ね合
わせてなる羽根車1と、該羽根車1の外周部を包設する
スクロールケーシング2とからなる多板式層流ファンに
おいて、前記スクロールケーシング2の広がり角θc
を、1〜4°の範囲に設定している。
Description
関し、さらに詳しくは多板式層流ファンにおけるスクロ
ール形状に関するものである。
状円板を所定間隔で重ね合わせてなる羽根車と、該羽根
車の外周部を包設するスクロールケーシングとからなる
多板式層流ファンは、遠心型のファンの一種として従来
から良く知られており、その流体力学的特性について
は、従来から種々研究されてきている[例えば、日本機
械学会論文集(B編)56巻524号(1990ー4)]。
板の枚数・間隔およびスクロールケーシング隙間が流体
力学的特性に及ぼす影響等を課題とされている。
ケーシングについては、羽根車とのマッチングの点から
その形状がファン特性に大きな影響を及ぼすと考えられ
るにもかかわらず、これまで、多板式層流ファンに適す
るスクロールケーシング形状について検討したものは見
当たらない。
ルケーシングの形状を決定するに当たって、従来の遠心
型ファン(例えば、多翼型遠心ファン等)のスクロールケ
ーシングの延長として決定されてきており、層流ファン
の特徴を生かすようなスクロールケーシング形状につい
ては全く考慮されていなかった。
ングの軸方向幅を一定とし、スクロールケーシング外壁
の広がり形状としは対数螺旋を用いて、その広がり角が
ファン特性および内部流れに及ぼす影響について実験的
に検討したところ、広がり角が小さいものにおいて層流
ファンに適した特性が得られた。
ので、スクロールケーシングの広がり角を所定値以下と
することにより、層流ファンに最適なスクロールケーシ
ング形状を得ることを目的とするものである。
を解決するための手段として、図面に示すように、軸心
部に吸込穴3a,3a・・をそれぞれ有する多数のドーナ
ツ状円板3,3・・を所定間隔で重ね合わせてなる羽根
車1と、該羽根車1の外周部を包設するスクロールケー
シング2とからなる多板式層流ファンにおいて、前記ス
クロールケーシング2の広がり角θcを、1〜4°の範
囲に設定している。
が得られる。
θcを1〜4°の範囲に設定すると、低流量域において
は流体が円板3,3・・間に長く滞在し、ドーナツ状円
板から十分な作用を受けるので、全圧効率が高くなると
ともに、この低流量域に対応してスクロールケーシング
2内の流路断面積を小さくしたため、流体が円板外周か
らスクロールケーシングに流入する時の減速損失が減少
する。また、広がり角が小さくなると、羽根車1出口に
おける流れの周方向分布が一様化するため動力損失が低
減する。
3a・・をそれぞれ有する多数のドーナツ状円板3,3・
・を所定間隔で重ね合わせてなる羽根車1と、該羽根車
1の外周部を包設するスクロールケーシング2とからな
る多板式層流ファンにおいて、前記スクロールケーシン
グ2の広がり角θcを、1〜4°の範囲に設定して、低
流量域において流体が円板3,3・・間に長く滞在する
ことによる全圧効率の増大と、スクロールケーシング2
内の流路断面積の減少に伴う流入時における減速損失の
減少と、羽根車1出口における流れの周方向分布の一様
化による動力損失の低減とを図り得るようにしたので、
低流量域におけるファン効率の向上およびファンの高性
能化が達成できるという優れた効果がある。
適な実施例を説明する。
び図2に示すように、軸心部に吸込穴3a,3a・・を有
する多数のドーナツ状円板3,3・・を所定間隔で重ね
合わせてなる羽根車1と、該羽根車1の外周部を包設す
るスクロールケーシング2とを備えている。
ば、モータ等)に連結された回転軸4の軸端に枢着され
た連結板5に固定された端板6に対して前記ドーナツ状
円板3,3・・が連結具7,7・・を介して固定された構
成とされている。なお、本実施例の場合、ドーナツ状円
板3,3・・における吸込穴3a,3a・・は、吸込側から
奥に行くに従って順次小径となるようにされている。
ーシング2の吸込側には、後述する実験のために吸込ノ
ズル8が付設されている。
状は、次式で与えられる対数螺旋を用いて形成されてい
る。
回転軸心Oとの距離、θ:前記舌部2bからの角度ラジア
ン、θc:スクロールケーシング2の広がり角(°)、r:前
記舌部2bからθの角度におけるスクロールケーシング
2内壁と回転軸心Oとの距離とされている。
は、吸込ノズル8から吸い込まれた流体Fは、羽根車1
の回転に伴って吸込穴3a,3a・・からドーナツ状円板
3,3・・間に吸い込まれ、流体の粘性と遠心力とによ
りドーナツ状円板3,3・・の外周縁からスクロールケ
ーシング2内に流出し、スクロールケーシング2内の流
体通路を旋回してその吐出口2aから吹き出されること
となっている。
ング2の広がり角θcを種々変更した場合(即ち、θc=
1°、2°、4°、6°および8°の場合)におけるフ
ァンの性能特性および羽根車出口の流動状態について考
察する。なお、この時の各種条件は以下の通りであっ
た。
板外径D2=380mm、円板厚みδ=1.5mm、円板間
隔δd=1.6mm、円板枚数Z=15枚、スクロールケ
ーシング幅=73mmとし、円板内径は入口部でD1=1
70mmとし軸方向にθs=32°の角度をもって直線的
に減少させている。
ルクTはトルク検出器によってそれぞれ測定し、羽根車
出口部の流動状態の測定は球形ピトー管を用いた。
行った。
定管でのファン全圧、Qは流量、Lは軸動力、ρは空気
密度、ωは回転角速度、gは重力加速度、bは係数であ
る。
は、図3に示すようになった。
θcを小さくするほど最高全圧効率ηmaxおよび圧力係数
ψが上昇し、特に低流量域で効率が大幅に増大してい
る。このことは、スクロールケーシング2の広がり角θ
cが小さくなると、スクロールケーシング2における流
路断面積が小さくなるため、羽根車1におけるドーナツ
状円板3,3・・間における流体の滞在が長くなり(例え
ば、ドーナツ状円板3の吸込穴3a側から吸い込まれた
流体の軌跡が長くなり、円板3,3・・により生ずるせ
ん断力によって絶対速度が増すとともに相対速度の減少
に伴って静圧が上昇することを示している。なお、図1
において、点線xで示すものは広がり角θc=1°におけ
る低流量での流体の軌跡であり、鎖線yで示すものは広
がり角θc=1°における大流量域での流体の軌跡であ
る。
角θcの変更がファン効率ηに及ぼす影響を分かり易く
するため、前記図3における最高効率をプロットしたと
ころ、図4に示すような曲線が得られた。
4°の範囲において高いファン効率ηを示し、θc>4
°になると、ファン効率が低下してくることがわかる。
このことから、層流ファンにおいてスクロールケーシン
グ2の広がり角θcの最適範囲は、θc=1〜4°とする
のが望ましいのである。
ルケーシング2の流路断面積が大きくなるため、スクロ
ールケーシング2内の流速が小さくなり、スクロールケ
ーシング2内への流入時における減速損失が大きくなる
が、広がり角θcが小さいと、スクロールケーシング2
の流路断面積が小さくなるため、流速が大きくなり、ス
クロールケーシング2内への流入時における減速損失が
減少する。このこともファン性能向上に大いに寄与して
いる。
ついて考察するに当たって、それぞれの広がり角θcで
最高効率を示した場合の羽根車出口の壁面静圧の周方向
分布を図5に示している。
には非一様性が大きく、広がり角θcが減少するにつれ
て静圧値が増大するとともに、周方向の一様性がよくな
っていることがわかる。特にθc=1°あるいは2°に
おいてその傾向が顕著である。
が小さくなると、動力係数λも小さくなっているが、こ
れは、前述したように、広がり角θcの小さいスクロー
ルケーシング2では、羽根車1の周囲の流れが一様であ
り、流れが非一様で三次元的に流動する広がり角θcが
大きい場合に比べて動力損失が小さくなることとに起因
しているものと推量される。
ァン効率の向上に大いに寄与することとなるのである。
においては、低流量域条件の場合、羽根車1の出口流れ
角aが極端に小さく且つ流速が大きいため、広がり角θc
の大きなスクロールケーシング2を用いると、スクロー
ルケーシング流入時の減速損失が大きくなり、得られる
静圧上昇が小さくなるとともに、スクロールケーシング
2内の流れに偏流が生じ、周方向分布が非一様になって
効率が低下するが、広がり角θcが小さいスクロールケ
ーシング2を用いた場合、スクロールケーシング流入時
の減速損失が減少し且つ得られる静圧上昇がおおきくな
り、スクロールケーシング2内の流れの周方向分布が一
様化するため効率が増大することとなる。
グの広がり角を変えたものを示す断面図である。
ある。
た多板式層流ファンにおけるファンの性能特性(即ち、
流量係数に対する圧力係数、全圧効率および動力係数の
変化)を示す特性図である。
た多板式層流ファンにおける広がり角に対する最高ファ
ン効率の変化を示す特性図である。
た多板式層流ファンにおけるスクロールケーシング舌部
からの角度ラジアンに対する圧力係数の変化を示す特性
図である。
口、2bは舌部、3はドーナツ状円板、3aは吸込穴、O
は回転軸心、r2はスクロールケーシング舌部2bと回転
軸心Oとの距離、θはスクロールケーシング舌部2bか
らの角度ラジアン、θcはスクロールケーシング2の広
がり角、rはスクロールケーシング舌部2bからθの角度
におけるスクロールケーシング2内壁と回転軸心Oとの
距離。
Claims (1)
- 【請求項1】 軸心部に吸込穴(3a),(3a)・・をそれ
ぞれ有する多数のドーナツ状円板(3),(3)・・を所定
間隔で重ね合わせてなる羽根車(1)と、該羽根車(1)の
外周部を包設するスクロールケーシング(2)とからなる
多板式層流ファンであって、前記スクロールケーシング
(2)の広がり角(θc)を、1〜4°の範囲に設定したこ
とを特徴とする多板式層流ファン。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04030977A JP3136737B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 多板式層流ファン |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6050772A (en) * | 1995-08-28 | 2000-04-18 | Toto Ltd. | Method for designing a multiblade radial fan and a multiblade radial fan |
KR100619790B1 (ko) * | 2005-06-01 | 2006-09-06 | 엘지전자 주식회사 | 송풍용 원심팬의 유로 최적화 구조 |
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1992
- 1992-02-18 JP JP04030977A patent/JP3136737B2/ja not_active Expired - Fee Related
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