JPH1054396A - 横流ファンの楕円形渦型壁 - Google Patents
横流ファンの楕円形渦型壁Info
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Abstract
減する。 【解決手段】 渦型壁116の先端部116−1を楕円
形に改良し、楕円の短半径側を収束して拡散する領域に
面するように配置することにより、空気流量を増大させ
ることができ、楕円の長半径側を収束して拡散する領域
に面するように配置することにより、運転をより静かに
することができる。楕円曲面を有する渦型壁とインペラ
の間隙を調節するか、または楕円形曲面の向きを変える
ことにより、空気流量を増大させ、かつ運転をより静か
にすることができる。
Description
で使用される横流ファンの渦型壁の形状に関する。
タンジェンシアルファンとも呼ばれる。すぐれた直流特
性及びプレートフィン熱交換機との適合性により、横流
ファンは空調システムで利用されている。横流ファン
は、プレートフィン熱交換機の全長にわたって伸びるよ
うに配置できる点で適合性が高い。横流ファンの吸気口
及び排気口は、一般的に、公称的には90度で設置され
ているが、0度から180度での設置が可能である。イ
ンペラは、前方に曲げられた遠心ファンホイールに類似
しているが、両端が閉じている。ファン全体を通して、
空気の流れはインペラの軸に垂直である(二次元流)。
空気流は、上流側で軸に内向きにブレード列に入り、イ
ンペラの内部を通過し、軸に外向きにブレード列を再度
通過する。空気流は偏心渦を形成することを特徴とし、
その偏心渦はロータ軸に平行にそしてロータと同方向に
回転する。
過し、続いて排気ブレードを通過するのに従って、二段
階で作用が起こる。空気流はインペラを通過するに伴っ
て収縮し、排気ブレード(第二段階)で速度が速くな
る。インペラから排出された空気流は、渦の周りを回転
したり渦によって壁部に押し付けられたりしながら再度
収縮する。これらの作用の結果、横流ファンによって高
い圧力係数を得ることができるのである。
気口を分離し、空気流の渦を安定させるように働く。渦
の領域には、再循環している空気流のみが存在するの
で、有用な仕事はなされない。よって、渦による主な影
響はエネルギーの消失である。しかし、渦型壁の間隙は
ファンの安定に大きな影響を与える。このパラメーター
は、細心の注意をもって調節されなければならない。な
ぜならば、渦型壁の間隙が狭いほど安定した高い性能を
得ることができ、間隙が広いほどインペラと渦型壁の相
互作用で生じる騒音を減少させることができるので、い
ずれを優先させるかによって間隙を調節する必要がある
からである。
せることである。
騒音を低減することである。
なるその他の目的は、本発明によって達成される。
ンペラに面した先端は従来の円形曲面ではなく、楕円形
曲面を有する。渦型壁とインペラの間隙が一定の場合に
は、同様に設置された円形曲面に比較して、楕円形曲面
の方が空気流効率がよく、または騒音減少の効果が高
い。基本的には、間隙が小さいほどファンの運転は安定
するが、逆にファンによる騒音は増加する。
曲面の方向によって決まる。楕円形曲面の長半径が渦型
壁の方向と同一の線上にある場合には、曲面は狭く、空
気流効率はあがる。一方、楕円形曲面の長半径が渦型壁
の方向に対して垂直である場合には、曲面は広く、ブレ
ードとの相互作用による騒音が減少する。また、円形曲
面による騒音または空気流効率の水準を維持しつつ、も
う一方の要素を改善することは、インペラと渦型壁との
間隙を調節することによって可能である。
作用して、空気流が収束して拡散する間隙を形成する。
この際、本発明においては、インペラが円形曲面をな
し、渦型壁が楕円曲面をなす。
示している。ファン10は、インペラまたはロータ1
2、渦型壁16及び後面壁20とを有する。後面壁20
の湾曲した吸気部20−1及び渦型壁16の湾曲した先
端部16−1はインペラ12と相互に作用して、ファン
10の排気側Dと吸気側Sを分離する。渦型壁16と後
面壁20の排気部は角度βを成す。湾曲した先端部16
−1と円筒形インペラ12は相互に作用し、吸気側と排
気側の間に収束−拡散空気流路を形成する。先端部16
−1とインペラ12は両方円形なので、円筒形の曲面が
三次元的に向かい合う状態となる。従って、空気の流れ
は、空気流が収束して拡散する区域のスロート部、つま
り先端部16−1とインペラ12との距離が最小になる
間隙に関して対称である。
空気の流れを矢印で示している。その内の一つの矢印V
は、閉じた流路または渦を示す。その渦は渦型壁16に
よって部分的に流れが制限されている。図1で示すよう
に、インペラ12より排気された空気は、渦Vによって
渦Vと後面壁20の間に押し込まれて、速い速度が維持
される。渦Vの下流では、排気口に向かう空気流はディ
フューザ部22で急激に拡散する。この拡散過程は渦V
によって増大される。なぜなら、渦がなければ、空気流
はディフューザ部22で壁から離れてしまうからであ
る。
先端部16−1を楕円曲面を有するように改良してい
る。図2では、渦型壁116の先端部116−1は、半
楕円形の曲面である。この楕円は焦点F−1とF−2を
有し、渦型壁116の中心線上に長半径を有する。図3
でも、渦型壁216の先端部216−1は、半楕円形の
曲面であり、その楕円は焦点F−1とF−2を有し、渦
型壁116の中心線と垂直な線上に長半径を有する。空
気流に面した壁部316の先端部316−1の曲面に関
しては、図4は図3と同様である。しかし、壁部316
は先端部316−1が楕円曲面を有するJ字型に湾曲し
た金属薄板から成り、中実の壁部216を有する図3の
実施例とは異なる。長半径上で焦点F−1とF−2間の
中心点は、楕円の中心であり、楕円の長半径と短半径
も、この中心点を基点として求められる。
び316−1の基本的な物理的違いは、図2の楕円が図
3及び図4では90度回転しており、それによって異な
る楕円曲面を有していることである。先端部116−
1、216−1と316−1の各曲面はインペラ12と
相互に作用して収束−拡散スロートを形成する。渦型壁
116、216又は316の軸がインペラ12の直径の
延長線上にある特別な場合は別として、空気流はスロー
トを境にして非対称である。このスロートに渦Vが位置
し、インペラ12のブレードと各先端部116−1、2
16−1及び316−1との間隙が最小になる場合、イ
ンペラと各先端部による相互作用は従来のファンと比較
するとかなり異なってくる。
束−拡散領域が従来よりも短くなる。先端部116−1
の形状により、他の要素が同じ場合には、従来の先端部
16−1よりも流量が増加する。
して拡散する領域が従来より長くなる。先端部216−
1の構成により、他の要素が同じ場合には、従来の先端
部16−1よりも運転が静かになり、可聴域の成分も小
さくなる。図4の実施例は同様に機能する。
隙を広げて、空気流量を若干減少させ、より静かな運転
が可能となるように、図2の構成を改良することもでき
る。この場合でも、先端部16−1を用いた場合よりも
空気流量を多くすることができ、かつ運転も静かにする
ことができる。
散する領域の間隙を狭めて、空気流量が増加するように
改良することができる。この改良により、騒音は若干増
えるが、先端部16−1の場合よりも空気流量を多くす
ることができ、運転も静かにすることができる。
するに当たり、先端部16−1を再定義する楕円の短半
径Rminorの値は、インペラ12の直径がD0である場合
に、以下の範囲でなければならない。
6−1または216−1の長半径Rmajorは、以下の範
囲になければならない。
低減の間隙dgapは、以下の範囲である。
範囲である
16−1または216−1に改良することができ、上記
の通り渦型壁とインペラとの間隙dgapを変更すること
により更に改良が可能であるということが上記の説明で
明らかになったであろう。また、図2と図3は、楕円曲
面の位置の極限を示しており、中間的な位置も可能であ
る。
の先端部116−1を楕円形に改良し、楕円の短半径側
を収束して拡散する領域に面するように配置することに
より、空気流量を増大させることができ、楕円の長半径
側を収束して拡散する領域に面するように配置すること
により、運転をより静かにすることができる。楕円曲面
を有する渦型壁とインペラの間隙を調節するか、または
楕円形曲面の向きを変えることにより、空気流量を増大
させ、かつ運転をより静かにすることができる。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 横流ファン手段(10)であって、 外径が(D0)であるロータ(12)を有するインペラ
と、 先端部(116ー1)を備えてこの先端部と前記ロータ
との間隙が(dgap)である渦型壁(116)と、 前記渦型壁と相互に作用して排出部を形成する後面壁
と、 を有するファン手段において、 前記先端部は、二つの焦点を有する楕円曲面を有してロ
ータと離間して設置され、 前記楕円曲面は、長半径(Rmajor)と短半径
(Rminor)を有し、これら長半径と短半径は、 【数1】1.1≦Rmajor/Rminor≦6.0 かつ 0.02≦Rminor/D0≦0.15 であることを特徴とするファン手段。 - 【請求項2】 前記後面壁が前記渦型壁と相互に作用し
て角度(β)を有する排出部を形成する請求項1記載の
ファン手段において、 【数2】0.02≦dgap/D0≦0.15 かつ 0°≦β≦50° であることを特徴とするファン手段。
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