JP6673702B2

JP6673702B2 - 軸流送風機を備えた冷却塔

Info

Publication number: JP6673702B2
Application number: JP2016010278A
Authority: JP
Inventors: 道雄辰巳
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: CN106996393A; JP2017129093A; CN106996393B

Description

本発明は、軸流送風機を備えた冷却塔に関し、特に、正圧側となる翼前面を凹形状に、負圧側となる翼背面を凸形状に、それぞれ形成した複数枚の翼を、回転軸に配設して構成した軸流送風機を備えた冷却塔に関するものである。

従来、図４に示すように、冷却塔１は、板材２０を多数並列して構成した充填材２と、充填材２に上方から処理水を供給する給水槽４と、充填材２の側方から充填材２の板材２０間に外気を流入させる吸引ファン６と、充填材２内で流入する空気によって冷却された処理水が流入する排水槽５とを備え、充填材２の上端に隣接する隙間、具体的には、外気の通路となる充填材２の上端と給水槽４の隙間にエアシール材３を配設するようにしている。

充填材２が配置される冷却塔１の架台１０は、外気の取入口となる側面（板材２０に対して直交する側面）に、外気を導くとともに、充填材２へ供給される処理水の外部への飛散及び異物の侵入を防止するルーバ１１が取り付けられている。

また、架台１０の上部には、充填材２の上方に給水槽４が配設されるとともに、対向して配設される充填材２、２間の上方には吸引ファンとしての軸流送風機６が配設され、下部には充填材２、２に共通の排水槽５が配設されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−１１４００号公報

ところで、従来、冷却塔１の軸流送風機６には、図５に示すような、正圧側となる翼前面６１ａを略平面形状に、負圧側となる翼背面６１ｂを凸形状に、それぞれ形成した複数枚の翼６１Ｘを、回転軸６０に配設して構成した軸流送風機が用いられていた。

この冷却塔１の軸流送風機６の翼６１Ｘの周りの空気の流れを解析した結果、負圧側となる翼背面６１ｂにおいては、翼背面６１ｂの凸形状の頂上の位置を過ぎた空気の流れは、翼背面６１ｂの表面から剥離し、そのまま翼背面６１ｂの翼６１Ｘの回転方向の後端部に流れ、後端部の位置で、渦が発生し、乱流となる。

そして、このように、乱流が起きると、翼６１Ｘの翼背面６１ｂの実質的な負圧面の面積が減少するため、軸流送風機６の静圧を低下させる要因になっていた。

本発明は、上記従来の冷却塔の軸流送風機の翼の負圧側となる翼背面における空気の流れの剥離現象に着目し、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができるようにした軸流送風機を備えた冷却塔を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔は、負圧側となる翼背面を凸形状に形成した複数枚の翼を、回転軸に配設して構成した軸流送風機を備えた冷却塔において、前記翼の負圧側となる翼背面の凸形状を、翼の回転方向の先端から翼の幅寸法の２０〜４５％の位置に第１の凸部が、６５〜８５％の位置に第２の凸部が形成され、第１の凸部と第２の凸部との間に凹部が形成されてなり、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部の位置で６〜２０％に、第２の凸部の位置で２〜１０％に、それぞれ形成されてなることを特徴とする。

この場合において、前記翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部と第２の凸部との間の凹部の位置で、第１の凸部の位置の厚みより薄く、第２の凸部の位置の厚みより厚く、かつ、４〜１５％に形成されてなるようにすることができる。

また、前記翼が、同一の横断面形状からなるようにすることができる。

また、前記翼が、ＦＲＰ製又はアルミニウム製とすることができる。

また、前記翼が、中空形状に形成されてなるようにすることができる。

また、前記翼が、表面を耐摩耗性材料でコーティングされてなるようにすることができる。

本発明の軸流送風機を備えた冷却塔によれば、冷却塔に備えた軸流送風機の回転軸に配設した、負圧側となる翼背面を凸形状に形成した複数枚の翼を、当該翼の翼背面の凸形状を、翼の回転方向の先端から翼の幅寸法の２０〜４５％の位置に第１の凸部が、６５〜８５％の位置に第２の凸部が形成され、第１の凸部と第２の凸部との間に凹部が形成されてなり、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部の位置で６〜２０％に、第２の凸部の位置で２〜１０％に、それぞれ形成されてなるようにすることにより、翼背面の第１の凸形状の頂上の位置を過ぎて、翼背面の表面から剥離した空気の流れを、第２の凸形状によって再付着させることによって、翼背面の翼の回転方向の後端部の位置で渦が発生せず、乱流となることを防止することができる。これにより、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができ、従来の翼よりもひねり角度を緩くしたり、軸流送風機の回転数を低減できるため、低消費エネルギで、低騒音の軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。

また、前記翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部と第２の凸部との間の凹部の位置で、第１の凸部の位置の厚みより薄く、第２の凸部の位置の厚みより厚く、かつ、４〜１５％に形成されてなるようにすることにより、翼の両面の空気の流れが、乱流となることを防止することができる。

また、前記翼が、同一の横断面形状からなるようにすることにより、翼の製造を引抜成形法や押出成形法によって簡易に実施することができるため、低コストの軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。

また、前記翼が、ＦＲＰ製又はアルミニウム製とすることにより、軽量で、強度が大きな翼を、引抜成形法や押出成形法によって簡易に製造することができる。

また、前記翼が、中空形状に形成されてなるようにすることにより、翼を軽量化することができるため、低消費エネルギの軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。

また、前記翼が、表面を耐摩耗性材料でコーティングされてなるようにすることにより、耐久性のある軸流送風機を備えた冷却塔を提供することができる。

本発明の軸流送風機を備えた冷却塔に用いる軸流送風機の一実施例を示す斜視図である。同軸流送風機の翼の横断面図である。同軸流送風機の翼の周りの空気の流れを示す模式図である。軸流送風機を備えた冷却塔の説明図である。従来の軸流送風機の翼の周りの空気の流れを示す模式図である。

以下、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔の一実施例を示す。

この冷却塔１は、図４に示す従来の冷却塔１と同様、架台１０の上部、より具体的には、対向して配設される充填材２、２間の上方に、吸引ファンとしての軸流送風機６を配設するようにしている。

この軸流送風機６は、複数枚（本実施例においては、４枚。）の翼６１を、ボス部材６０ａを介して、電動機によって回転駆動される回転軸６０に配設して構成されている。

翼６１は、翼６１の中心側の端面から内部に、ボス部材６０ａから放射状に伸びる軸部材（図示省略）を挿入するようにし、この軸部材にねじ部材６０ｂを用いて固定するようにしている。

また、翼６１は、翼６１の外周側の端面に、翼６１の端面形状よりも若干大きく形成した端面板６２を配設するようにしている。
この端面板６２を配設することによって、翼６１の外周側に空気が逃げることを防止し、軸流送風機６の効率を高めることができる。

ところで、本実施例において、翼６１は、その断面形状を、図２に示すように、正圧側となる翼前面６１ａを凸形状と凹形状とを組み合わせた形状に、負圧側となる翼背面６１ｂを凸形状に、それぞれ形成するようにしている。

より具体的には、翼６１の負圧側となる翼背面６１ｂの凸形状を、翼６１の回転方向の先端から翼６１の幅寸法Ｗの２０〜４５％、より好ましくは、２５〜３５％（本実施例においては、約３０％）（Ｌ１／Ｗ）の位置（頂点の位置をいう。本明細書において同じ。）に第１の凸部が、６５〜８５％、より好ましくは、７０〜８０％（本実施例においては、約７５％）（Ｌ３／Ｗ）の位置（頂点の位置をいう。本明細書において同じ。）に第２の凸部が、それぞれ形成され、第１の凸部と第２の凸部との間の４５〜６５％、より好ましくは、５０〜６０％（本実施例においては、約５５％）（Ｌ２／Ｗ）の位置（谷の位置をいう。本明細書において同じ。）に凹部が形成されてなり、翼６１の幅寸法Ｗに対する翼６１の幅方向の両端を結ぶ仮想線Ｌと直交する方向の翼６１の厚みが、第１の凸部の位置で６〜２０％、より好ましくは、１０〜１５％（本実施例においては、約１４％）（Ｔ１／Ｗ）に、第２の凸部の位置で２〜１０％、より好ましくは、４〜８％（本実施例においては、約７％）（Ｔ３／Ｗ）に、凹部の位置で４〜１５％、より好ましくは、６〜１０％（本実施例においては、約８％）（Ｔ２／Ｗ）に、それぞれ形成するようにしている。

この場合、翼６１の幅寸法Ｗに対する翼６１の幅方向の両端を結ぶ仮想線Ｌと直交する方向の翼６１の厚みが、第１の凸部と第２の凸部との間の凹部の位置で、第１の凸部の位置の厚みより薄く（Ｔ１／Ｗ＞Ｔ２／Ｗ）、第２の凸部の位置の厚みより厚く（Ｔ２／Ｗ＞Ｔ３／Ｗ）なるようにしている。

また、翼６１の幅寸法Ｗに対する翼６１の幅方向の両端を結ぶ仮想線Ｌと直交する方向の仮想線Ｌから翼６１の翼前面６１ａまでの距離が、第１の凸部の位置で２〜１０％（本実施例においては、約５％）（Ｄａ１／Ｗ）に、第２の凸部の位置で−２〜０％（本実施例においては、約−１％）（Ｄａ３／Ｗ）に、凹部の位置で０〜５％（本実施例においては、約２％）（Ｄａ２／Ｗ）に、翼背面６１ｂまでの距離が、第１の凸部の位置で５〜２０％（本実施例においては、約１０％）（Ｄｂ１／Ｗ）に、第２の凸部の位置で３〜１２％（本実施例においては、約７％）（Ｄｂ３／Ｗ）に、凹部の位置で４〜１５％（本実施例においては、約６％）（Ｄｂ２／Ｗ）に、それぞれ形成するようにしている。

この冷却塔１の軸流送風機６の翼６１の周りの空気の流れを解析した結果を、図３に示す。
図３から明らかなように、翼６１の翼背面６１ｂの第１の凸形状の頂上の位置を過ぎて、翼背面６１ｂの表面から剥離した空気の流れが、第２の凸形状によって再付着することによって、図５に示す従来の翼６１Ｘのように、翼背面６１ｂの翼６１の回転方向の後端部の位置で渦が発生せず、乱流となることを防止できるものとなる。
これにより、翼６１の翼背面６１ｂの実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができ、従来の翼６１Ｘよりもひねり角度を緩くしたり、軸流送風機６の回転数を低減できるため、低消費エネルギで、低騒音化を実現できるものとなる。

また、翼６１の幅寸法Ｗに対する翼６１の幅方向の両端を結ぶ仮想線Ｌと直交する方向の翼６１の厚みが、第１の凸部と第２の凸部との間の凹部の位置で、第１の凸部の位置の厚みより薄く（Ｔ１／Ｗ＞Ｔ２／Ｗ）、第２の凸部の位置の厚みより厚く（Ｔ２／Ｗ＞Ｔ３／Ｗ）、かつ、４〜１５％（Ｔ２／Ｗ）に形成することにより、翼６１の両面の空気の流れが、乱流となることを防止することができる。

翼６１は、同一の横断面形状からなるように製造することができる。
これにより、翼６１の製造を引抜成形法（ＦＲＰ製）や押出成形法（アルミニウム製（アルミニウム合金製を含む。本明細書において同じ。））によって簡易に実施することができるため、軸流送風機６の低コスト化を実現できるものとなる。

引抜成形法（ＦＲＰ製）は、グラスファイバーロービング等を主体とした補強繊維基材を樹脂槽（液体状の不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を貯留した槽）に通すことで含浸工程を行い、次に余分な樹脂をスクイズ、脱泡した後に、金型へ導入し、金型の中で加熱することで熱硬化性樹脂を硬化させ、引抜装置で引き抜くことで所定の形状に形成された成形品を得る方法である。
成形品は、連続してエンドレスに成形されて引き抜かれるため、成形品を適宜の長さに切断することで製品を製造することができる。

なお、ＦＲＰ製の翼６１は、引抜成形法以外の方法、例えば、ハンドレイアップ法（少量他品種生産の場合）、スプレーアップ法等を用いて製造することもできる。

押出成形法（アルミニウム製）は、アルミニウム基材を、金型（ダイス）に圧力をかけてダイス孔を通過、押し出すことで所定の形状に形成された成形品を得る方法である。
成形品は、連続してエンドレスに成形されて押し出されるため、成形品を適宜の長さに切断することで製品を製造することができる。

なお、アルミニウム製の翼６１は、押出成形法以外の方法、例えば、金型鋳造法等を用いて製造することもできる。

また、翼６１を、ＦＲＰ製又はアルミニウム製とすることにより、軽量で、強度が大きな翼を得ることができる。

また、翼６１は、翼６１を引抜成形法（ＦＲＰ製）や押出成形法（アルミニウム製（アルミニウム合金製を含む。））等によって製造することによって、内部を中空形状に形成することができる。この場合、補強目的のほか、ボス部材６０ａから放射状に伸びる軸部材や端面板６２を支持したり、固定するために、必要に応じて、リブや肉厚部を形成することができる。
これにより、翼６１を軽量化することができるため、軸流送風機６の低消費エネルギ化を実現できるものとなる。

また、翼６１は、表面を耐摩耗性材料でコーティングすることができる。
コーティングする耐摩耗性材料には、ＦＲＰ製の翼６１の場合は、例えば、ホワイトアランダム（ＷＡ（Ａｌ_２Ｏ_３））、グリーンカーボランダム（ＧＣ（ＳｉＣ））を含有したゲルコート材料を好適に用いることができる。
これにより、耐摩耗性（耐腐食性）を向上することができ、耐久性を向上することができる。

以上、本発明の軸流送風機を備えた冷却塔について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の軸流送風機を備えた冷却塔は、翼の翼背面の実質的な負圧面の面積の剥離による減少を低減し、静圧値を高めることができるという特性を有していることから、軸流送風機を備えた冷却塔の用途に好適に用いることができる。

１冷却塔
２充填材
２０板材
３エアシール材
４給水槽
５排水槽
６軸流送風機（吸引ファン）
６０回転軸
６０ａボス部材
６１翼
６１ａ翼前面
６１ｂ翼背面
６２端面板

Claims

負圧側となる翼背面を凸形状に形成した複数枚の翼を、回転軸に配設して構成した軸流送風機を備えた冷却塔において、前記翼の負圧側となる翼背面の凸形状を、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線を基準として、翼の回転方向の先端から翼の幅寸法の２０〜４５％の位置に第１の凸部が、６５〜８５％の位置に第２の凸部が形成され、第１の凸部と第２の凸部との間に凹部が形成されてなり、翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部の位置で６〜２０％に、第２の凸部の位置で２〜１０％に、それぞれ形成されてなることを特徴とする軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼の幅寸法に対する翼の幅方向の両端を結ぶ仮想線と直交する方向の翼の厚みが、第１の凸部と第２の凸部との間の凹部の位置で、第１の凸部の位置の厚みより薄く、第２の凸部の位置の厚みより厚く、かつ、４〜１５％に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼が、同一の横断面形状からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼が、ＦＲＰ製であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼が、アルミニウム製であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼が、中空形状に形成されてなることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。
前記翼が、表面を耐摩耗性材料でコーティングされてなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載の軸流送風機を備えた冷却塔。