JPH07286935A - 循環式風洞設備における低騒音軸流送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸流送風機等から発生する騒音を抑制したり
漏洩するのを防止し、かつ振動の伝播を抑えて風洞設備
における送風機の低騒音化を図ること。 【構成】 送風機を構成する吸込洞１，羽根車洞２およ
び吐出洞１０等のケーシングの外周面を格子状リブ１３
等によって補強し、吸込洞１では流入空気の整流と渦流
の発生を防ぐ前置静翼４が配置される。羽根車洞２には
アスペクト比の小さな軸流単段固定ピッチ動翼５Ａを備
えた低速回転羽根車５を採用し、各ブレード後縁５ａが
先鋭であると共にチップクリアランスが可及的に小さく
される。吐出洞１０には後置静翼１１が配置され、空気
流を整流して騒音を低減する。さらに、吐出洞１０と拡
散洞１５との間にダイアフラム式緩衝機構１４を介装さ
せ、流通空気を漏出させることなく各洞の熱膨張による
軸方向の伸びを吸収すると共に、ロータブレード５Ａの
回転による振動の伝播が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は循環式風洞設備における
低騒音送風機に関し、特に、外部と遮断された流通路を
空気が循環する風洞に採用される送風機の騒音ならびに
振動の発生等を抑制できるようにした低騒音軸流送風装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】風洞は送風機を駆動して気流を発生さ
せ、その空気の流れ中に置かれたモデル等に作用する力
やモーメントを計測し、空力特性などを調べることがで
きるようになっている。そのために、モデル等が配置さ
れるテストセクションには六分力天秤などが設置され、
現在ではその計測データがコンピュータに順次入力され
るなどして、迅速にテスト結果を処理することができ
る。その風洞はモデルの規模などによって設備の形態も
大きく異なるが、風速が６０ｍ／秒にも及ぶ場合には送
風機に多大の動力を必要とする。例えば吹出し風洞では
加圧・加速した空気をそのまま大気へ放出してしまうこ
とになり、動力消費が甚だしく効率が著しく低下する。
そこで、最近では、加速・加圧した空気のエネルギをあ
る程度回収したり利用することができるような回流式の
風洞設備が使用される。

【０００３】回流式風洞においては空気流が再度送風機
に戻ってくるが、テストセクションが開放されている場
合にはエネルギ回収の面でやや劣る。それゆえ、閉鎖空
間を空気が流通する循環式風洞が脚光を浴びている。こ
れはテストセクションがクローズドされており、動力消
費の低減のみならず空気流による騒音発生の抑制や漏出
防止の点からも優れていると言える。循環式風洞設備は
例えば図８の平面図に示すようなものである。羽根車５
によって加速された空気流は第一拡散洞２１等を経て計
測洞２９へ供給され、該空気流を第二回流洞３４等を経
て回流させることができるようになっている。その羽根
車５はロータブレードを備え、設備の配置等を考慮して
一般的には軸流送風機形式となっている。

【０００４】図８をもう少し詳しく述べると、加圧され
た空気は、吐出洞１０から順次第一拡散洞２１，第一回
流洞２３，集合洞２５，縮流洞２８，計測洞２９，第二
拡散洞３２および第二回流洞３４を経て送風機の設置さ
れた羽根車洞２へ戻るようになっている。そして、テス
トセクションを形成する計測洞２９は、図９に現れてい
るように正面がガラス張りなどになっていて、モデルの
挙動を外部から観察することができるように配慮されて
いるのが一般的である。このように空気を循環させる際
に気流を曲げる必要がある。その際の空気の乱れを抑制
するため、図８にあるように第一回流洞２３や第二回流
洞３４内にはコーナベーン２２，２４，３３，３５等が
配置される。一方、計測洞２９においては平行した一様
流れを得たり、羽根車の効率向上のために流入空気の整
流を図っておくために気流を拡散させたり縮流する必要
がある。したがって、中速風洞においては設備の大型化
が避けられないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように風洞の大型
化に伴い騒音や振動が発生する問題がある。騒音や振動
の発生源は羽根車を回転させる電動機が主たるものであ
る場合が多いが、空気を加圧する送風機自体からも発生
する。羽根車は送風機のケーシング内に格納されている
ので、騒音を一応はケーシング内に閉じ込めておくこと
ができる。しかし、電動機は通常流通洞の外部に設置さ
れるので、それからの騒音は上記したように無視するこ
とができない。また、電動機や羽根車の回転による振動
はその近傍の流通洞を加振させることにもなり、風洞設
備が大きくなるほどそれが増幅されやすく、周囲に影響
を与えたり、甚だしくは風洞の基礎に歪みが蓄えられる
ことになる問題がある。

【０００６】ところで、羽根車洞２に設置される軸流送
風機の風量が例えば１，２００ｍ³/秒に達する大容量で
ある場合には、流入空気を予め整流しておいたり吐出流
が偏向したり旋回しないように、ロータブレードの前後
にステータブレード（静翼）が配置される。しかし、大
量の空気流が移動するために、それぞれのステータブレ
ードや上記したコーナベーンにおいても風切り音が発生
し、その抑制は容易でない。規模の大きい風洞で大容量
の空気を高速に加速・加圧する場合には、高速回転する
羽根車を備えた送風機が採用される。ブレードに流入す
る空気速度が高くなると騒音は大きくなるのが周知のと
おりである。例えば、軸流送風機の側方１ｍの位置で、
回転数が４００ｒｐｍのとき騒音は約９９ｄＢにもな
り、回転数を３３４ｒｐｍに落としたとしても約９５ｄ
Ｂにもなる。

【０００７】一方、風洞が循環式であると羽根車によっ
て加圧・加速されるごとに洞内空気が昇温する。まして
や、風洞設備が屋外にある場合には太陽光などの影響を
受けて、各洞を形成する金属製ケーシングが膨張したり
する。送風機以外の第一拡散洞２１から計測洞２９の手
前の集合洞２５に至るまでや、計測洞２９の後から第二
回流洞３４までをコンクリート構造とすることによっ
て、その熱伸縮を抑える配慮はしばしばなされるところ
である。しかし、風洞設備が大型化してもコンクリート
構造を採用し難い送風機の金属製ケーシングでは熱伸縮
が発生し、これが熱変形の少ないコンクリート洞との間
で歪みを残留させたり、たとえ僅かであっても洞部の変
形をきたすようなことが起こり得る。送風機は上記した
ごとくロータブレードが回転するところであり、その部
分に歪みが発生することは、ロータのアライメントが狂
ったり、ロータブレードのケーシングに対するチップク
リアランスを所望外に変えてしまうといった弊害を誘発
する。すなわち、羽根車の空力効率の低下や騒音の発生
を助長することにもなる。ましてや、アスペクト比の大
きいブレードが採用される場合にはその回避が容易でな
いことが多い。

【０００８】本発明は上記の種々の問題に鑑み、それを
解消するためになされたもので、循環式大型中速風洞設
備などに採用される軸流送風機において発生する騒音・
振動等を、ブレードなどの送風機構のみならずケーシン
グをも含めた送風機の全体的構成上から抑制できるよう
に配慮することであり、また、ケーシングに発生する熱
膨張や変形を抑制したり吸収できるようにして、送風機
の空力的効率の向上や動力消費の節減を実現できるよう
にした循環式風洞設備における低騒音軸流送風機を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、羽根車によっ
て加速された空気流を第一拡散洞等を経て計測洞へ供給
し、該空気流を第二回流洞等を経て回流させるようにし
た循環式風洞設備の軸流送風機であって、以下のように
構成される。図１を参照して、コンクリート壁で形成し
た矩形断面の第二回流洞３４とコンクリート壁で形成し
た矩形断面の第一拡散洞２１との間に設置された送風機
２０は、矩形断面から円形断面に変化して流路断面積が
減少する吸込洞１と，円形断面の羽根車洞２と，円形断
面の吐出洞１０および円形断面から矩形断面に変化する
拡散洞１５とを備える。上記の少なくとも吸込洞１，羽
根車洞２および吐出洞１０のケーシング１Ａ，２Ａ，１
０Ａの外周面は、格子状リブ１３（図３参照）によって
補強されると共にコンクリート１６が吹きつけられて剛
性向上と防音が図られている。

【００１０】吸込洞１には、ロータボスカバー１２の前
部を丸く整形したスピナ３が位置すると共に、吸込空気
を一様に整流してロータブレード５Ａへ流入させるた
め、ロータ軸に平行して延びる多数の平面翼４Ａ（図４
参照）をスピナ３に放射状に取り付けたフォアステータ
ブレード４が配置される。羽根車洞２には、アスペクト
比の小さな軸流単段固定ピッチロータブレード５Ａを備
えた低速回転羽根車５が配置され、そのロータブレード
５Ａは各ブレード後縁５ａ（図６参照）が先鋭に整形さ
れ、かつ羽根車洞ケーシング２Ａとのチップクリアラン
スα（図６参照）が可及的に小さくなるように選定され
る。吐出洞１０には、ロータボスカバー１２に取り付け
られてロータブレード５Ａと略９０度の角度をなす略円
弧翼１１Ａ（図４参照）を形成して空気流を整流し、一
様流れを生じさせると共に騒音発生を低減させるリヤー
ステータブレード１１が配置される。拡散洞１５は、ロ
ータボスカバー１２の後端部を流線状に整形したカバー
コーン１２Ａが配置されると共に、流路断面積が増加し
かつ矩形断面の第一拡散洞２１に連なるように円形断面
から矩形断面に変化されている。

【００１１】吐出洞１０と拡散洞１５との間には、流通
空気を漏出させることなく各洞の熱膨張による軸方向の
伸びを吸収すると共に、ロータブレード５Ａの回転によ
る振動の伝播を阻止するダイアフラム式緩衝機構１４Ａ
を備えた伸縮洞１４が介装される。羽根車５は第二回流
洞３４から吸込洞１を貫通する真直なドライブシャフト
７によって回転されると共に、そのドライブシャフト７
は第二回流洞３４の背後壁３４Ａおよび第二回流洞３４
内に立設されたコーナベーン３５等の一部に支持固定し
た筒状カバー９で被覆される。そして、ドライブシャフ
ト７を回転させる電動機６は、第二回流洞３４の背後壁
３４Ａの外部の空間に確保した防音密閉室８に格納され
る。

【００１２】

【作用】電動機６を駆動すると、ドライブシャフト７を
介して羽根車５が回転する。第二回流洞３４から吸込洞
１に流入した空気はフォアステータブレード４で整流さ
れ、羽根車洞２においてロータブレード５Ａによって加
圧・加速される。その後に吐出洞１０のリヤーステータ
ブレード１１によって整流され、拡散洞１５において静
圧回復を図りながら第一拡散洞２１へ導出される。計測
洞２９を通過した空気は第二回流洞３４から羽根車洞２
において再度加速される。このような空気の循環におい
て送風機２０で騒音が発生するが、その内部騒音の漏洩
は、格子状リブ１３で剛性強化されまたコンクリート１
６によって被覆されたそれぞれのケーシング１Ａ，２
Ａ，１０Ａよって阻止される。

【００１３】上記の吸込洞１では、スピナ３を支持する
と共に流入空気を整流するフォアステータブレード４の
多数の平面翼４Ａによって整流され、スパイラルフロー
のない気流とされる。それによって羽根車５における騒
音の発生が低減されることになる。羽根車洞２では、ア
スペクト比の小さな軸流単段固定ピッチロータブレード
５Ａが低速で回転され、かつ、ブレード後縁５ａが先鋭
に整形されてトレーリングボルテックスの発生が少なく
なる。また、翼端におけるチップクリアランスα（図６
参照）が可及的に小さく、その部分から出るチップボル
テックスの発生も著しく抑えられる。吐出洞１０には、
ロータボスカバー１２に取り付けられてロータブレード
５Ａと略９０度の角度をなす略円弧翼１１Ａを形成した
リヤーステータブレード１１があり、これによって気流
を整流しつつ加圧し、すなわち流速を落として静圧を回
復しながら一様流れを生じさせると共に渦騒音の発生が
低減される。拡散洞１５では流線状に整形したカバーコ
ーン１２Ａがロータボスカバー１２の後端部に配置さ
れ、ロータボスカバー１２から生じる後流の乱れも抑制
され、渦音の低減がより一層実現される。

【００１４】吐出洞１０と拡散洞１５との間にはダイア
フラム式緩衝機構１４Ａを備えた伸縮洞１４が介装さ
れ、流通空気を漏出させることなく各洞の熱膨張による
軸方向の伸びが吸収され、また、ロータブレード５Ａの
回転による振動の他部分への伝播も阻止される。羽根車
５を回転するドライブシャフト７には筒状カバー９が被
せられており、第二回流洞３４および吸込洞１を通過す
る空気が回転するドライブシャフト７と接触するのが回
避され、気流の摩擦音が抑制される。羽根車５を駆動す
る電動機６は防音密閉室８に格納され、その騒音も密室
に閉じ込められ、その漏音防止が図られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、循環式風洞設備に採用
される送風機において、その騒音源となる幾つかの要素
がそれぞれの対策によって改善され、低騒音送風機が実
現される。とりわけ、ロータブレードにおける騒音低下
は著しくなる。上記の騒音のみならず、羽根車などで発
生する振動の伝播や各洞で生じる熱膨張がダイアフラム
式緩衝機構によって阻止されたり吸収されたりする。し
たがって送風機の安定した稼働が可能となり、それによ
ってロータブレード等が計画通りの当初の状態に保た
れ、羽根車のアライメント維持と形状安定によって、爾
後的に騒音レベルが大きくなるようなことも回避され
る。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明に係る循環式風洞設備におけ
る低騒音軸流送風機を、その実施例を示した図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、羽根車５の動翼としての
ロータブレード５Ａによって加圧・加速された空気流を
第一拡散洞２１等を経て計測洞２９（図８参照）へ供給
し、その空気流を第二回流洞３４等を経て循環させるよ
うにした軸流送風機２０の全体正面図である。そして、
これは送風機から発生する騒音や振動の低減等が図られ
るように以下のごとく構成されている。

【００１７】上記の第二回流洞３４および第一拡散洞２
１はコンクリート壁で形成した矩形断面の流通洞であ
り、その間には、吸込洞１と羽根車洞２と吐出洞１０と
拡散洞１５とを順次接続するように備えた送風機２０が
配置される。その羽根車洞２と吐出洞１０とは円形断面
をしており、後述するロータブレードによって流入空気
を効率よく加圧・加速できるようになっている。吸込洞
１は第二回流洞３４の断面形状である矩形断面から円形
断面に変化して流路断面積が減少するような形状とさ
れ、拡散洞１５は円形断面から第一拡散洞２１の矩形断
面に連なるように変化して流路断面積が少しずつ増加す
るように形成されている。なお、送風機２０に拡散洞１
５を設けている例は従前では存在しなく、本発明におい
ては送風機自体にも第一拡散洞２１と同じ機能を部分的
にではあっても備えさせ、気流の速度を落として静圧回
復効果を上げるように配慮している。上記した送風機２
０の各洞は金属製のケーシング１Ａ，２Ａ，１０Ａ，１
５Ａで形成され、製作や組立上の配慮から左右の二つ割
れ構造となっている。そして、各ケーシングの強度アッ
プや大きい剛性の確保さらには騒音透過の抑制のために
従前に比べれば厚い板が採用され、その外周面にはフラ
ットプレートや円弧状に切断したプレート材を交差させ
て形成した図２や図３に示すような格子状リブ１３によ
って補強されている。それのみならず、各ケーシングか
ら内部騒音の漏出を抑えるために各格子間にはコンクリ
ート１６が吹きつけられており、ケーシング鋼板などに
発生する振動を減衰させるようにしている。

【００１８】吸込洞１の内部には、図１に示すように羽
根車５の水平なロータ軸やロータボスを覆っているロー
タボスカバー１２の前部が位置しており、その先端部分
を丸く整形してスピナ３が形成されている。そして、第
二回流洞３４からの吸込空気を一様流に整えてロータブ
レード５Ａに流入させるため、図４に二点鎖線で断面形
状を示すごとくロータ軸に平行して延びる多数の平面翼
４Ａが、上記スピナ３に放射状に取り付けられている。
これらの平面翼４Ａは例えば２５．７度の間隔で１４枚
取り付けられ、その翼端は吸込洞ケーシング１Ａにも固
定され、全体として前置静翼としてのフォアステータブ
レード４を形成している。なお、吸込洞１は断面積の大
きい第二回流洞３４からの流れを小断面の羽根車洞２へ
導くため、外周部分の空気の流れの整流がとりわけ重要
であり、その平面翼４の翼端における翼弦長は翼基部に
おけるそれよりは大きくなっている。ちなみに、スピナ
３はこのフォアステータブレード４によってその位置が
保持される。

【００１９】羽根車洞２には、アスペクト比の小さな軸
流単段固定ピッチロータブレード５Ａを１１枚（図５参
照）備えた例えば３，３３０ｍｍ直径の低速回転羽根車
５が配置される。アスペクト比は翼幅（すなわちブレー
ドの半径方向長さ）の２乗を翼面積で除したものとして
定義されるが、矩形翼を例にすれば、図６に示す翼幅Ｌ
を翼弦長Ｗで割った値となる。したがって、本発明に採
用されるブレードは従来風洞設備で採用されているそれ
よりも翼幅Ｌの短いものとなっている。このようにアス
ペクト比を小さくしておくと必然的にブレード５Ａは羽
根車洞２の周囲部分にすなわちロータ軸から離れた部分
に位置することになる。それゆえに、低回転をもってし
ても翼弦長の大きいブレードによって大量の空気を加速
することができる。それのみならず、羽根車５の回転数
の少ないことにより、ブレード５Ａから発生する風切り
音を可及的に抑制できる効果が発揮される。ちなみに、
羽根車洞２と吸込洞１との間にはパテシール１ｃが施さ
れ、両洞間の気密が図られると共に、外気や雨水などの
進入が防止されている。そして、いずれの洞も共通架台
もしくは基礎上にそれぞれ脚を出すなどして安定的に固
定されている。

【００２０】ところで、ロータブレード５Ａは製作上、
その前縁や後縁を空力的にかなったようにすることは容
易でない。しかし、本装置においては、各ブレードの後
縁５ａが図６に示されるように先鋭に整形される。これ
によって、後縁５ａから発生するトレーリングボルテッ
クスも抑制され、その渦音の増加も抑えられる。また、
羽根車５において騒音発生の最も大きい要因といわれる
翼端におけるチップボルテックスの発生を可及的に少な
くするため、本装置においては、羽根車洞ケーシング２
Ａとの間に残存するチップクリアランスαが小さくなる
ように翼幅Ｌの寸法が選定されている。これは、アスペ
クト比を小さくすることによって個々のブレードの寸法
精度を上げやすくなったことにも基づいている。もちろ
ん、上述した羽根車洞ケーシング２Ａに剛性向上対策を
施したこと、後述するダイアフラム式緩衝機構の採用に
よってケーシングの熱変形を抑制できるようにしたこと
によっても、チップクリアランスαを維持させやすくな
り、その値は１０ｍｍといった程度に小さく保持してお
くことができる。なお、羽根車５を回転させるロータ軸
は後述するドライブシャフト７の先端に形成されている
が、そのロータ軸のジャーナル部を支持するためにスピ
ナ３の内部に軸受７Ａが設けられている。

【００２１】羽根車洞２の後には、図１に示すようにパ
テシール２ｃによって接続部位に気密を図った吐出洞１
０が配置されている。これにはロータボスカバー１２に
形成したリヤーステータブレード１１が配置される。そ
のリヤーステータブレード１１を構成する略円弧翼１１
Ａ（図４中の二点鎖線を参照）は、ロータブレード５Ａ
と略９０度の角度をなしており、ロータブレード５Ａに
よって加速・加圧された旋回空気流を一様流れに整流す
ると共に、静圧回復を図って騒音を低減するように機能
する。このリヤーステータブレード１１の略円弧状翼１
１Ａはロータブレード５Ａと同数の１１枚もしくはそれ
より１，２枚少ない程度の数からなり、吐出洞ケーシン
グ１０Ａの内面に先端が固定され、それによってロータ
ボスカバー１２が動かないように支持している。

【００２２】拡散洞１５には、ロータボスカバー１２の
後端部を流線状に整形したカバーコーン１２Ａが配置さ
れている。このカバーコーン１２Ａは空気流を乱さない
ようにしておくためのものであり、可能な範囲で長くさ
れている。すなわち、フェアリング機能を持たせてロー
タボスカバー１２の後端で生じる乱流を少なくし、本拡
散洞１５ならびに第一拡散洞２１における静圧回復がス
ムーズに得られるように配慮されている。前述したが、
この拡散洞１５は円筒状の気流を第一拡散洞２１へ導入
するにあたり、可及的に均一化させようとするものであ
る。したがって、この拡散洞１５での急激な断面拡大は
好ましくなく、拡散洞ケーシング１５Ａは図１から分か
るように少し上下寸法が羽根車洞２の直径よりも小さく
されている。しかし、断面は円形から矩形に変化してお
り、実質的には絞りが全く掛けられていないことは述べ
るまでもない。

【００２３】ところで、吐出洞１０と拡散洞１５との間
には、ダイアフラム式緩衝機構１４Ａを備えた伸縮洞１
４が介装されている。この伸縮洞１４も前後がパテシー
ル１４ｃ，１５ｃで気密が図られている。これは、図７
に拡大して部分的に示す前後二つの比較的厚い鋼板を円
形に加工したリング胴１４ａ，１４ｂを備え、その間に
介在する薄い金属板で構成したダイアフラム式緩衝機構
１４Ａと一体化されている。このダイアフラム式緩衝機
構１４Ａは流通する空気を漏出させることなく各洞の熱
膨張による軸方向の伸びを吸収すると共に、ロータブレ
ード５Ａの回転による振動の伝播を阻止するように機能
する。その構成は、鍔状プレート１４ｍ，１４ｎと、そ
の周囲に一体化されたリング板１４ｐ，１４ｑと、周外
部へ突出して閉鎖空間１４ｓを形成したリング体１４ｔ
からなっている。

【００２４】ダイアフラム式緩衝機構１４Ａのリング状
空間は、上記した各部材を溶接するなどして形成される
が、リング胴１４ａ，１４ｂ以外は薄い金属板で構成さ
れるので、図示したごとくに隙間をあけて配置された二
つのリング胴１４ａ，１４ｂが相対的に接近すると、ダ
イアフラム式緩衝機構１４Ａは二点鎖線で示したように
弾性変形することができる。このような構造によれば伸
縮洞１４内の空気を漏出させることはなく、また、羽根
車洞２から吐出洞１０を経てリング胴１４ｍに伝播され
た振動も、このダイアフラム式緩衝機構１４Ａによって
吸収させることができる。なお、熱膨張がなくなった時
点ではダイアフラム式緩衝機構１４Ａが実線の状態（図
７参照）に戻ることになるのは言うまでもないが、寒冷
地などにおいて収縮するような場合には逆の変形によっ
て同じ調整効果が発揮される。

【００２５】上記の説明からも分かるように、金属製の
各洞１，２，１０，１５が加圧・加速された空気によっ
て熱変形したり、太陽光を受けて熱膨張するなどした際
に、その変形や歪みを各洞に残留させないようにリング
胴１４ａ，１４ｂが相互に接近する。もちろん、風洞に
は適宜冷却装置が設置されたりしているが、上記の温度
上昇によって羽根車５のアライメントが狂ったりチップ
クリアランスが所望外となるのが防止され、長期にわた
り安定した羽根車の運転が維持される。なお、本例では
伸縮洞１４を吐出洞１０と拡散洞１５との間に配置して
いる。それのみならず、例えば羽根車洞２と吐出洞１０
との間や、吸込洞１と羽根車洞２との間にも適宜介装さ
せることもできる。

【００２６】一方、羽根車５を駆動する電動機６は、第
二回流洞３４の背後壁３４Ａおよび第二回流洞３４内に
立設したコーナベー３５等を貫通して設けられたドライ
ブシャフト７を回転させるようになっている。そして、
電動機６自体は大きな騒音発生源であることから、第二
回流洞３４の背後壁３４Ａの外部の空間に確保したコン
クリート壁などで構成された防音密閉室８に格納され
る。そのドライブシャフト７は、実質的には前述したス
ピナ３内の軸受７Ａと防音密閉室８に設置した軸受７Ｂ
によって軸承されている。それらの軸受間では第二回流
洞３４や吸込洞１を流れる空気中に置かれることにな
り、回転するドライブシャフト７が気流と触れてコーナ
ベーン３５による整流を乱したり騒音を発生させる。そ
こで、ドライブシャフト７と気流の摩擦を軽減するため
にドライブシャフト７には筒状カバー９が被覆されてい
る。この筒状カバー９は、第二回流洞３４の背後壁３４
Ａおよび第二回流洞３４内に立設したコーナベーン３５
の一部さらには図示しない支持装置によって保持され、
回転しないように固定されている。したがって、気流が
筒状カバー９に接触しても回転するドライブシャフト７
に触れる場合よりは乱れの発生が著しく抑制され、これ
によっても摩擦音の低減が助長される。

【００２７】このような構成の低騒音軸流送風機２０で
は、計測洞２９（図８参照）を通過した気流が第二拡散
洞３２から第二回流洞３４へ戻され、その間にコーナベ
ーン３３，３５によって整流され送風機２０へ回流す
る。羽根車５を駆動する電動機６は防音密閉室８にあっ
て騒音の外部漏洩は抑止され、ドライブシャフト７によ
る気流の攪乱や騒音発生も筒状カバー９によって抑制さ
れる。モデルを通過した後も速度を持った空気流がフォ
アステータブレード４により整流され、羽根車５へ導入
される。平面翼４Ａによって一様となった流れを受けて
ロータブレード５Ａが加圧・加速し、第一拡散洞２１へ
導出する。その際、羽根車５ではアスペクト比の小さな
ロータブレード５Ａを低速で回転すること、チップクリ
アランスαは小さくチップボルテックスの発生が抑制さ
れることなどから、送風騒音が抑えられる。

【００２８】羽根車５を出た気流は吐出洞１０内のリヤ
ーステータブレード１１によって整流され、拡散洞１５
においてはカバーコーン１２Ａによって乱れの発生も少
なくかつ流路断面積の増加による静圧回復も図られる。
第一拡散洞２１を通過する間に静圧のより一層の上昇と
動圧低減がなされ、図８に示す第一回流洞２３でのコー
ナベーン２２，２４の整流作用とあいまって一様な流れ
が再現される。集合洞２５を経て縮流洞２８で急激に絞
られて速度の高い一様流が作られ、計測洞２９において
所望する乱れの少ない気流によってモデルに作用する力
などが計測される。このようにして空気が循環する間に
発生する騒音は抑制され、また、羽根車から発生する振
動の伝播や熱膨張による各洞ケーシングの変形などがダ
イアフラム式緩衝機構を介して阻止されたり吸収され
る。羽根車をとってみても、その近傍における騒音レベ
ルは７２ｄＢないし７７ｄＢまでに低減され、従前に比
較すると約２０ｄＢもの静かなものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る低騒音軸流送風機の全体正面
図。

【図２】 送風機の外部拡大図。

【図３】 羽根車洞ケーシング等に施された格子状リブ
の部分斜視図。

【図４】 送風機の内部拡大図。

【図５】 図１のＶ−Ｖ線矢視図。

【図６】 軸流単段固定ピッチロータブレードの拡大を
示すと共に、それと羽根車洞ケーシングとの間のチップ
クリアランスを説明するブレード配置図。

【図７】 伸縮洞におけるダイアフラム式緩衝機構の部
分拡大図。

【図８】 風洞設備の全体平面図。

【図９】 計測洞を正面から見た風洞設備の立面図。

【符号の説明】

１…吸込洞、１Ａ…吸込洞ケーシング、２…羽根車洞、
２Ａ…羽根車洞ケーシング、３…スピナ、４…フォアス
テータブレード（前置静翼）、４Ａ…平面翼、５…羽根
車、５Ａ…軸流単段固定ピッチロータブレード（動
翼）、５ａ…後縁、６…電動機、７…ドライブシャフ
ト、８…防音密閉室、９…筒状カバー、１０…吐出洞、
１０Ａ…吐出洞ケーシング、１１…リヤーステータブレ
ード（後置静翼）、１２…ロータボスカバー、１２Ａ…
カバーコーン、１３…格子状リブ、１４…伸縮洞、１４
Ａ…ダイアフラム式緩衝機構、１５…拡散洞、１５Ａ…
拡散洞ケーシング、１６…コンクリート、２０…送風
機、２１…第一拡散洞、３４…第二回流洞、３４Ａ…背
後壁、３５…コーナベーン、Ｌ…翼幅、Ｗ…翼弦長、α
…チップクリアランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根車によって加速された空気流を第一
   拡散洞等を経て計測洞へ供給し、該空気流を第二回流洞
   等を経て回流させるようにした循環式風洞設備の軸流送
   風機において、 コンクリート壁で形成した矩形断面の前記第二回流洞と
   コンクリート壁で形成した矩形断面の前記第一拡散洞と
   の間に設置した上記送風機は、矩形断面から円形断面に
   変化して流路断面積が減少する吸込洞，円形断面の羽根
   車洞，円形断面の吐出洞および円形断面から矩形断面に
   変化する拡散洞を備え、 上記の少なくとも吸込洞，羽根車洞および吐出洞のケー
   シング外周面は、格子状リブによって補強されると共に
   コンクリートが吹きつけられて剛性向上と防音が図ら
   れ、 前記吸込洞には、ロータボスカバーの前部を丸く整形し
   たスピナが位置すると共に、吸込空気を一様に整流して
   前記ロータブレードへ流入させるため、ロータ軸に平行
   して延びる多数の平面翼を前記スピナに放射状に取り付
   けたフォアステータブレードが配置され、 前記羽根車洞には、アスペクト比の小さな軸流単段固定
   ピッチロータブレードを備えた低速回転羽根車が配置さ
   れ、該ロータブレードは各ブレード後縁が先鋭に整形さ
   れ、かつ羽根車洞ケーシングとのチップクリアランスが
   可及的に小さくなるように選定され、 前記吐出洞には、ロータボスカバーに取り付けられて前
   記ロータブレードと略９０度の角度をなす略円弧翼を形
   成して空気流を整流し、一様流れを生じさせると共に騒
   音発生を低減させるリヤーステータブレードが配置さ
   れ、 前記拡散洞は、前記ロータボスカバーの後端部を流線状
   に整形したカバーコーンが配置されると共に、流路断面
   積が増加しかつ矩形断面の前記第一拡散洞に連なるよう
   に円形断面から矩形断面に変化され、 前記吐出洞と拡散洞との間には、流通空気を漏出させる
   ことなく各洞の熱膨張による軸方向の伸びを吸収すると
   共に、ロータブレードの回転による振動の伝播を阻止す
   るダイアフラム式緩衝機構を備えた伸縮洞が介装され、 前記羽根車は前記第二回流洞から吸込洞を貫通する真直
   なドライブシャフトによって回転されると共に、該ドラ
   イブシャフトは上記第二回流洞の背後壁および第二回流
   洞内に立設されたコーナベーン等の一部に支持固定した
   筒状カバーで被覆され、 前記ドライブシャフトを回転させる電動機は、前記第二
   回流洞の背後壁外の空間に確保した防音密閉室に格納さ
   れていることを特徴とする循環式風洞設備における低騒
   音軸流送風機。