JP3510047B2 - ジェットファン - Google Patents
ジェットファンInfo
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Description
気に好適なジェットファンに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、道路トンネル等の天井に設置され
る軸流送風機としては、両方向への送風を可能とするた
めに、両吹き出し方向に同性能を有するジェットファン
と呼ばれる送風機が多用されている。このジェットファ
ンにおいては、電動機の両軸単部に同一形状のブレード
を備えた羽根車各々羽根の取付け角度が180°異なる
様に取付けられていた。しかしながら、このように構成
したジェットファンでは、一方向への送風に好適な一方
の羽根車は、反対方向への送風に対しては抵抗と成り、
ファンの性能を低下させる恐れがある。 【0003】これを回避するために、前縁形状と後縁形
状が同一の対称翼を各ブレードに用いて単段の羽根車を
形成し、この単段の羽根車の回転方向を変えて送風方向
を変化させている。または、2つの羽根車の回転速度を
変化させ、流れに旋回成分の少ないジェットファンを提
案している。この例が、特開平6−336993号公報
に記載されている。 【0004】また、2つの羽根車を構成する各ブレード
の取付け角度を可変にし、送風方向に従ってブレードの
取付け角度をほぼ180°変化させ、高圧力の風を送風
可能にしたジェットファンが特開平5−280489号
公報に記載されている。◆なお、吹き出し方向を一方向
に限り、装置の簡略化を図ったものもトンネル換気用等
として用いられており、この場合、ブレードの先端部及
び根元部をブレードの半径方向にオイラーヘッドが一定
である自由渦流(Free Vortex)を仮定して設計および製
作している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来のジェットフ
ァンにおいては、羽根車を2個にすると2個の羽根車に
より誘起される流れの干渉を避けるための構成が必要で
あり、構造が複雑になり、費用がかさむ。また、ジェッ
トファンの設置場所はトンネルの天井部であり、大型に
なり重い場合には設置の工程が増すという不具合があ
る。さらに、道路のトンネルの場合には、排気ガス等に
よりファンが汚染されるので、定期的にメンテナンスが
不可欠であり、作業の容易さのためにもジェットファン
装置の小型化が望まれている。 【0006】一方、羽根車を1個にしたものは構造が簡
単になるが、羽根車を正逆回転して送風方向を変えるた
め、正逆双方向運転で羽根車が高性能であることが必須
である。従来のブレードの半径方向に理論オイラーヘッ
ドを一定と仮定した自由渦流形の翼型翼では可逆送風を
可能にするため、ブレードの前縁と後縁の形状が同じ対
称翼を採用しており、ブレード設計に制限があり効率の
低下が避けられない。 【0007】また、ブレードの取付け角度を可変にし、
送風方向に従ってブレードを180°反転させ正逆双方
向運転を可能にしたジェットファンでは、翼型翼を採用
できるがブレードを反転させる必要上、ブレード根元部
の弦節比は1以下となる。このためブレード根元部の設
計の自由度が少なく、根元部でオイラーヘッドが低くな
る。 【0008】さらに、自由渦流の仮定により設計製作さ
れたブレードでは、先端部から根元部までの負荷の割合
が実測では一様でなく、先端部と根元部とでオイラーヘ
ッドが低くなっていた。このためブレード全体のオイラ
ーヘッドが理論値より低下し、送風性能を低下させる原
因となっていた。 【0009】本発明の目的は、上記従来技術における不
具合を解消し、簡単な構成でジェットファンの送風性能
を向上させることにある。◆本発明の他の目的は、メン
テナンス性に優れた高性能なジェットファンを提供する
ことにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、円周方向に間隔をおいて配置された
複数のブレードと、このブレードが取り付けられたハブ
とを有する羽根車と、この羽根車の前後方向に左右対称
に形成されたコーン状のボスと、羽根車を正逆回転可能
に駆動する駆動手段とを備えたジェットファンにおい
て、前記羽根車の回転方向に従って前記各ブレードの取
付け位置を変化させるブレード駆動手段を設け、前記ブ
レードのキャンバー角は、前記ブレードの根元部から高
さ方向にブレード高さの0.1〜0.2の高さの間で極
大値を有するものである。 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。◆図1は本発明に係るジェットファンの
一実施例を縦断面図で示したものであり、道路トンネル
に採用される送風装置として構成した場合を示してい
る。このジェットファンは、取付け角度が可変の複数枚
のブレード3を有する羽根車5に、その送風方向により
ブレード3を自動的に最適な取付け角度とする図示しな
いブレード調節機構が設けられている。そして、送風方
向に応じて動翼の取付け角度と共に羽根車を駆動する電
動機4の回転方向が変化し、羽根車5は正逆運転が可能
になっている。羽根車5は円筒状のケーシング1内に収
容されており、所定の流線形断面を有し周方向に実質的
に等間隔に配設された複数枚のブレード3と、このブレ
ードを取り付けるハブ2と、ハブ2に保持された回転軸
(図示せず)とを備えている。そして回転軸の一端には
電動機4が接続されている。なお、ハブ2は直接電動機
の回転軸に取り付けられるものであっても良い。電動機
4は左右対称に形成されたコーン状のボス部材の一方に
収納されており、このボス部材は、ケーシング1に周方
向複数個所で支持ストラッドを介して固定されている。 【0016】このように構成したジェットファンの作用
について、以下に説明する。本実施例のジェットファン
においては、電動機4を例えば正回転させると、ハブ2
とブレード3が電動機4と同方向に回転し、図1中に矢
印Sで示した方向にトンネル換気用空気が送風される。
一方、電動機4を逆回転させると、ハブ2およびブレー
ド3が電動機4と同方向に回転し、図1中に矢印S´で
示した方向に送風される。このとき、矢印S1,S2の
いずれの方向に送風しても、ブレード3の取付け角が可
変であるから、ブレード3の取付け角を180°変化さ
せることにより送風量を同一にすることができる。 【0017】ところで、電動機4の回転方向の変化に伴
い、ブレード3の取付け角度を180°可変とするため
には、ブレード3の幾何学的形状に制約が生じる。図2
及び図3を用いてブレード3について説明する。◆ここ
で、図2はジェットファンのブレード部の詳細縦断面
図、図3は図2のIII-III断面における円周方向展開図
である。各ブレード3は、図3に断面形状を示した翼型
の羽根を根元部7から翼先端部6まで3次元的にねじっ
て積み重ねられた形状になっている。つまり、図3に示
したように翼型をした羽根の羽根厚さの中心を結ぶそり
線の前縁側と後縁側の角度の差で、キャンバー角θは表
される。隣合う2枚のブレード3の間隔はピッチt、ブ
レードの前縁から後縁までの距離は翼弦長lでそれぞれ
表される。空気はブレード前縁に速度w1で到達し、ブ
レード後縁から速度w2で流出する。 【0018】このように構成した本実施例のジェットフ
ァンにおいて、ブレード3を反転させるためにはブレー
ド3の半径位置のいかなる場所においても、l<tであ
ることが必要である。一般に軸流ファンでは羽根車の回
転によりブレードには遠心力が作用するため、ブレード
の子午面形状は図2に示すように、外形側に行くにした
がいブレードの長さ(翼弦長)が短くなっており、さら
に外形側に行くに従いブレードの周速度が大きくなるか
らブレードは3次元的にねじれた形状となる。ブレード
の長さlは羽根根元部7で一番大であるから、ブレード
の根元部7で弦節比l/t<1であればよい。 【0019】ところで、弦節比l/tが小さすぎるとジ
ェットファン内に流入した空気の大部分は、ブレードの
作用を受けずに羽根車内をそのまま通過する。つまり、
l/tが小さいと、羽根車の空間に占めるブレードの割
合がどんどん減り、ブレード付近の空気のみがブレード
の影響を受けることになり、ジェットファンの効率が低
下する。これを防止するために、従来弦節比l/t>
0.4となっている。本実施例においても、l/t>
0.4を満足している。この様子を図4に示す。ブレー
ドの根元部でも流れができるだけブレードにより影響さ
れるよう、l/tを1に近付けている。一方、ブレード
の先端部(h=100%)では、l/t=0.43であ
る。そして、この間を結ぶ直線に対し下に凸となる滑ら
かな曲線でブレードに弦節比の分布を与えている。 【0020】このブレードの負荷分布を図5を用いて説
明する。上述したように、ブレードへ流入する空気の相
対流れ速度をw1、流出する気流の相対流れ速度をw2、
流入する気流の絶対流れ速度をc1、流出する気流の絶
対流れ速度をc2、ブレードの周速度を気体の流入側で
u1、流出側でu2とすると、ブレードの仕事に対応する
オイラーヘッドHは、 H=(c2 2−c1 2)/2g+(w1 2−w2 2)/2g+
(u2 2−u1 2)/2g で表される。ここで、絶対速度、相対速度及び周速度の
間には、速度3角形が成立すること、軸流羽根車では気
流は軸線にほぼ平行に流れることにより、u1=u2=u
となる。したがって、オイラーヘッドHは、 H=u(c2−c1)/g となる。なお、gは重力加速度である。図4に示したブ
レードについて上記オイラーヘッドHを求めると、図5
となる。ここで、縦軸はブレードの高さhが12.5±
1%におけるオイラーヘッドの値H0を基準に無次元化
した値である。オイラーヘッドはブレードの先端部でも
基準値と同じであり、H/H0=1となっている。 【0021】さらに、ブレード高さが半径方向にハブと
ケーシングのほぼ中央となるh=45〜55%の間にお
いて、ブレードの負荷、すなわちオイラーヘッドHが最
大になるようにし、その最大値はH/H0=1.1±
0.1である。なお、ブレードの根元部ではH/H0=
0.5±0.05としている。つまり、10%の誤差を
許容して、ブレード高さがh=1/8および1で、H/
H0=1とし、ブレード根元部でその半分、ブレード高
さのほぼ中央でその1割増となるように負荷分布を与え
ている。 【0022】ブレードの根元部で、負荷を低くしたの
は、半径も周速度も小さいのでブレードにより影響を受
ける気流の量が少ないこと、ブレードを正逆回転させる
ために、機構上剛性を持たせる必要があること、ハブ面
で発生した境界層の影響がブレード根元部付近の気流に
あること、等による。しかしながら、その他の半径位置
ではオイラーヘッドHを従来より大きくしているので、
翼全体の効率を向上させることができる。 【0023】次に、図4に示した弦節比l/t及び図5
に示したオイラーヘッドの各々の分布から求めたブレー
ドのキャンバー角θの分布を図6に示す。ブレードの先
端部から根元部へ、つまり半径方向内側に向かってキャ
ンバー角θは増大しているが、オイラーヘッドの低下の
著しい根元部近傍のみはキャンバー角θが減少してお
り、ブレードの根元部から高さ方向にブレード高さの
0.1〜0.2の高さの間で極大値を有している。これ
は、ブレードの根元付近に過大な負荷を与えたことに起
因して効率が低下するのを防止したことに対応する。 【0024】なお、本実施例では図1に示した羽根車が
単段のみからなる場合を例に取り説明したが、本発明は
これに限るものではなく、多段の羽根車を有するジェッ
トファンにも適用できるし、両方向に流体を供給できる
可逆型の軸流流体機械一般にも適用できることは言うま
でもない。 【0025】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
レードの先端部から根元部方向における負荷分布におい
て、翼中央で最大負荷となるように翼弦長とキャンバー
角を設定でしたので、翼中央付近のオイラーヘッドを従
来に比べ高くして、送風性能を向上できる。◆また、送
風性能の向上により電動機の軸動力を低減でき、電動機
の小型化が可能となるとともに、双方向に送風可能な対
称翼からなる従来の2段の羽根車を有するジェットファ
ンに比較して、単段の羽根車でも風量および風圧を確保
でき、効率の向上とコストの低減が可能になる。◆さら
に、2段羽根車機から単段羽根車機へと装置を小型化す
ることができ、メンテナンス性が向上する。
例の縦断面図である。 【図2】図1に示したジェットファンのブレード部の詳
細縦断面図である。 【図3】図2に示したブレードのIII-III矢視展開図で
ある。 【図4】ブレードの先端部から根元部までの弦節比分布
の一例を示す図である。 【図5】ブレードの先端部から根元部までの負荷分布の
一例を示す図である。 【図6】ブレードの先端部から根元部までのキャンバー
角の分布の一例を示す図である。 【符号の説明】 1・・・ケーシング、2・・・ハブ、3・・・動翼、4
・・・電動機、6・・・先端部、7・・・根元部。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】円周方向に間隔をおいて配置された複数の
ブレードと、このブレードが取り付けられたハブとを有
する羽根車と、この羽根車の前後方向に左右対称に形成
されたコーン状のボスと、羽根車を正逆回転可能に駆動
する駆動手段とを備えたジェットファンにおいて、前記
羽根車の回転方向に従って前記各ブレードの取付け位置
を変化させるブレード駆動手段を設け、前記ブレードの
キャンバー角は、前記ブレードの根元部から高さ方向に
ブレード高さの0.1〜0.2の高さの間で極大値を有
することを特徴とするジェットファン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15518896A JP3510047B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ジェットファン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15518896A JP3510047B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ジェットファン |
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JPH102298A JPH102298A (ja) | 1998-01-06 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15518896A Expired - Fee Related JP3510047B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | ジェットファン |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3510047B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110056520A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-07-26 | 咸阳职业技术学院 | 一种基于电子技术的双向自动清理换气装置 |
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---|---|---|---|---|
EP1741473A1 (de) * | 2005-07-07 | 2007-01-10 | Vogt AG Feuerwehrgeräte- und Fahrzeugbau | Einrichtung zum Belüften oder Entlüften eines Tunnels |
JP4839901B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2011-12-21 | 株式会社日立プラントテクノロジー | ジェットファン |
JP4937331B2 (ja) * | 2009-11-09 | 2012-05-23 | 三菱電機株式会社 | 送風機及びヒートポンプ装置 |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP15518896A patent/JP3510047B2/ja not_active Expired - Fee Related
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