ジェットファン
【目的】 旋回成分の少ない空気流を発生させることができ、両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することを目的とする。
【構成】 筒状ケーシング１に羽根車３，３’２台をブレード５（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように内装し、補助羽根車３’（３）（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と回転数を、各々主羽根車３（３’）（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同方向、回転数を低く設定することにより、補助羽根車３’（３）が主羽根車３（３’）に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有する高推力、高効率なジェットファンとする。
【構成】 筒状ケーシング１に羽根車３，３’２台をブレード５（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように内装し、補助羽根車３’（３）（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と回転数を、各々主羽根車３（３’）（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同方向、回転数を低く設定することにより、補助羽根車３’（３）が主羽根車３（３’）に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有する高推力、高効率なジェットファンとする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネル等の天井部に設置され、その吹き出し噴流によって、トンネル換気を行い、両吹き出し方向に同性能を有する軸流送風機（通称ジェットファン、以下ジェットファンと呼ぶ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、道路トンネル等に設置されるジェットファンは、トンネル内の交通量の増加、電気使用料の増加等に伴い、高推力化、高効率化が求められている。
【０００３】従来、この種のジェットファンは、図４に示すような構成が一般的であった。以下、その構成について図４を参照しながら説明する。
【０００４】図に示すように、筒状ケーシング１０１は電動機１０２を内装し、電動機１０２の両軸に羽根車１０３，１０３’を直結し、羽根車１０３，１０３’により発生する騒音を吸音するために両側に消音筒１０４を備えていた。羽根車１０３，１０３’は同一形状のブレード１０５およびハブ１０６より構成されており、ブレード１０５が適当な取付角度αにセットされていた。そして、羽根車１０３，１０３’は各々取付角度が１８０°異なるように取り付けられていた。
【０００５】上記構成において、電動機１０２がＡ方向より見て反時計方向に回転すると、主羽根車１０３により昇圧され、さらに補助羽根車１０３’により若干昇圧されＢ方向に空気流を発生させることとなる。このときの空気の流れを速度三角形で示すと図５のようになる。図中、Ｃは絶対速度、Ｗは羽根車１０３，１０３’から見た相対速度、Ｕは羽根車１０３，１０３’の周速度、ΔＣｕは絶対速度の旋回成分の増加量を示し、添字１は羽根車１０３の入口の状態、添字２は羽根車１０３の出口および羽根車１０３’の入口の状態、添字３は羽根車１０３’の出口の状態を示す。また、逆に電動機１０２が時計方向に回転すると主羽根車が１０３’、補助羽根車が１０３となり、反時計方向回転時と同様にＣ方向に空気流を発生させることとなる。すなわち、電動機１０２の回転方向を変えることにより両方向に同性能を有することとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のジェットファンでは、たとえば、電動機１０２が反時計方向に回転すると、空気は主羽根車１０３により昇圧され、ΔＣｕ2なる旋回成分が発生し、補助羽根車１０３’によりさらに昇圧され、ΔＣｕ3なる旋回成分が発生することとなる。ここで、ジェットファン入口直後の静圧をＰｓ1、出口直前の静圧をＰｓ2とすると、Ｐｓ1＝−γＣ12／（２ｇ）となり、ジェットファンは無静圧ファンであるため、吐出空気流が旋回成分を持たなければＰｓ2は大気圧となる（摩擦損失、消音筒の内筒は無視する）。しかし、従来のジェットファンは旋回成分を持つため、Ｃ22＝Ｃ12＋（ΔＣｕ2＋ΔＣｕ3）2なる関係があり、Ｐｓ2はＰｓ2＝−γ（ΔＣｕ2＋ΔＣｕ3）2／（２ｇ）となり、大気圧に対して負圧となる。従って、ジェットファン内の負圧領域から大気圧に向かって空気を吹き出すこととなるため推力が低く、送風機効率が低いという問題があった。
【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することを第１の目的とする。
【０００８】第２の目的は、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達成するための第１の手段は、筒状ケーシングに両軸電動機を内装し、羽根車２台をブレード（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように前記両軸電動機の両軸端に各々変速機を介して取り付け、補助羽根車（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向を主羽根車（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同一とし、補助羽根車の回転数を主羽根車の回転数より低く設定することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有するジェットファンの構成としたものである。
【００１０】また、第２の目的を達成するための第２の手段は、前記ジェットファンの羽根車２台を各々電動機２台に直結し、インバータ等により各々の電動機の回転数を設定可能にしたジェットファンの構成としたものである。
【００１１】
【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働き、旋回成分の少ない空気流を発生させることができるものである。
【００１２】また、第２の手段の構成により、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働き、旋回成分の少ない空気流を発生させることができるものである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１を参照しながら説明する。
【００１４】図に示すように、筒状ケーシング１は両軸電動機２を内装し、羽根車３，３’を両軸電動機２の両軸端に各々変速機７，７’を介して取り付けたものである。そして、羽根車３，３’により発生する騒音を吸音するために両側に消音筒４を備えている。羽根車３，３’は同一形状のブレード５およびハブ６より構成されており、ブレード５が適当な取付角度αにセットされ、羽根車３，３’は各々取付角度が１８０°異なるように取りつけられている。
【００１５】上記構成において、両軸電動機２がＡ方向より見て反時計方向に回転すると、羽根車３，３’が回転しＢ方向に空気流を発生させる。この時、補助羽根車３’の回転数を、主羽根車３より低い値（翼形状、ブレード取り付け角度、ブレード取り付け間隔、羽根車３の回転数等により定まる値）となるように変速機７’を設定することにより、補助羽根車３’が主羽根車３に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。つまり、空気流の旋回成分をより少なくすることができる。このときの空気の流れを速度三角形で示すと図２のようになる。図中、Ｃは絶対速度、Ｗは羽根車３から見た相対速度、Ｗ’は羽根車３’から見た相対速度、Ｕは羽根車３の周速度、Ｕ’は羽根車３’の周速度、ΔＣｕは絶対速度の旋回成分の増加量を示し、添字１は羽根車３の入口の状態、添字２は羽根車３の出口および羽根車３’の入口の状態、添字３は羽根車３’の出口の状態を示す。このとき、空気は主羽根車３により昇圧され、ΔＣｕ2なる旋回成分が発生し、次に補助羽根車３’が静翼として働きΔＣｕ3なる旋回成分が静圧に変換され、ジェットファン出口直前の静圧Ｐｓ2（負圧）は大気圧に近くなる。従ってジェットファン内の大気圧にほぼ近い領域から大気圧に向かって空気を吹き出すこととなるため、従来のジェットファンより推力が高くなる。逆に両軸電動機２が時計方向に回転すると主羽根車が３’、補助羽根車が３となり、反時計方向回転時と同様にＣ方向に空気流を発生させ、補助羽根車３が主羽根車３’に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。
【００１６】このように本発明の第１実施例のジェットファンによれば、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【００１７】次に、本発明の第２実施例について、図３を参照しながら説明する。図に示すように、前記ジェットファンの両軸電動機２を２台の電動機（片軸）８，８’とし、羽根車３を電動機８に直結し、羽根車３’を電動機８’に直結したものであり、電動機８はインバータ９を介して、電動機８’はインバータ９’を介して電源（図示せず）に接続される。
【００１８】上記構成において、電動機８，８’をＡ方向より見て反時計方向に回転させると、羽根車３，３’が回転しＢ方向に空気流を発生させる。このとき、主羽根車３の回転数をインバータ９により任意の値に設定し、補助羽根車３’の回転数を、羽根車３より低い値（翼形状、ブレード取り付け角度、ブレード取り付け間隔、羽根車３の回転数等により定まる値）となるようにインバータ９’を設定することにより、羽根車３’が羽根車３に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。つまり、任意の設定風速に対して空気流の旋回成分をより少なくすることができる。このときの速度三角形は、図２R>２と同様である。逆に電動機８，８’が時計方向に回転すると主羽根車が３’、補助羽根車が３となり、Ｃ方向に空気流を発生させ、同様に、補助羽根車３が主羽根車３’に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。
【００１９】このように本発明の第２実施例のジェットファンによれば、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発明によれば２台の羽根車の回転数を機械的あるいは電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のジェットファンの断面図
【図２】同第１実施例のジェットファンの速度三角形
【図３】同第２実施例のジェットファンの断面図
【図４】従来のジェットファンの断面図
【図５】同速度三角形
【符号の説明】
１ 筒状ケーシング
２ 両軸電動機
３ 羽根車
３’ 羽根車
５ ブレード
７ 変速機
７’ 変速機
８ 電動機
８’ 電動機
９ インバータ
９’ インバータ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネル等の天井部に設置され、その吹き出し噴流によって、トンネル換気を行い、両吹き出し方向に同性能を有する軸流送風機（通称ジェットファン、以下ジェットファンと呼ぶ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、道路トンネル等に設置されるジェットファンは、トンネル内の交通量の増加、電気使用料の増加等に伴い、高推力化、高効率化が求められている。
【０００３】従来、この種のジェットファンは、図４に示すような構成が一般的であった。以下、その構成について図４を参照しながら説明する。
【０００４】図に示すように、筒状ケーシング１０１は電動機１０２を内装し、電動機１０２の両軸に羽根車１０３，１０３’を直結し、羽根車１０３，１０３’により発生する騒音を吸音するために両側に消音筒１０４を備えていた。羽根車１０３，１０３’は同一形状のブレード１０５およびハブ１０６より構成されており、ブレード１０５が適当な取付角度αにセットされていた。そして、羽根車１０３，１０３’は各々取付角度が１８０°異なるように取り付けられていた。
【０００５】上記構成において、電動機１０２がＡ方向より見て反時計方向に回転すると、主羽根車１０３により昇圧され、さらに補助羽根車１０３’により若干昇圧されＢ方向に空気流を発生させることとなる。このときの空気の流れを速度三角形で示すと図５のようになる。図中、Ｃは絶対速度、Ｗは羽根車１０３，１０３’から見た相対速度、Ｕは羽根車１０３，１０３’の周速度、ΔＣｕは絶対速度の旋回成分の増加量を示し、添字１は羽根車１０３の入口の状態、添字２は羽根車１０３の出口および羽根車１０３’の入口の状態、添字３は羽根車１０３’の出口の状態を示す。また、逆に電動機１０２が時計方向に回転すると主羽根車が１０３’、補助羽根車が１０３となり、反時計方向回転時と同様にＣ方向に空気流を発生させることとなる。すなわち、電動機１０２の回転方向を変えることにより両方向に同性能を有することとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のジェットファンでは、たとえば、電動機１０２が反時計方向に回転すると、空気は主羽根車１０３により昇圧され、ΔＣｕ2なる旋回成分が発生し、補助羽根車１０３’によりさらに昇圧され、ΔＣｕ3なる旋回成分が発生することとなる。ここで、ジェットファン入口直後の静圧をＰｓ1、出口直前の静圧をＰｓ2とすると、Ｐｓ1＝−γＣ12／（２ｇ）となり、ジェットファンは無静圧ファンであるため、吐出空気流が旋回成分を持たなければＰｓ2は大気圧となる（摩擦損失、消音筒の内筒は無視する）。しかし、従来のジェットファンは旋回成分を持つため、Ｃ22＝Ｃ12＋（ΔＣｕ2＋ΔＣｕ3）2なる関係があり、Ｐｓ2はＰｓ2＝−γ（ΔＣｕ2＋ΔＣｕ3）2／（２ｇ）となり、大気圧に対して負圧となる。従って、ジェットファン内の負圧領域から大気圧に向かって空気を吹き出すこととなるため推力が低く、送風機効率が低いという問題があった。
【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することを第１の目的とする。
【０００８】第２の目的は、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達成するための第１の手段は、筒状ケーシングに両軸電動機を内装し、羽根車２台をブレード（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように前記両軸電動機の両軸端に各々変速機を介して取り付け、補助羽根車（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向を主羽根車（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同一とし、補助羽根車の回転数を主羽根車の回転数より低く設定することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有するジェットファンの構成としたものである。
【００１０】また、第２の目的を達成するための第２の手段は、前記ジェットファンの羽根車２台を各々電動機２台に直結し、インバータ等により各々の電動機の回転数を設定可能にしたジェットファンの構成としたものである。
【００１１】
【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働き、旋回成分の少ない空気流を発生させることができるものである。
【００１２】また、第２の手段の構成により、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働き、旋回成分の少ない空気流を発生させることができるものである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１を参照しながら説明する。
【００１４】図に示すように、筒状ケーシング１は両軸電動機２を内装し、羽根車３，３’を両軸電動機２の両軸端に各々変速機７，７’を介して取り付けたものである。そして、羽根車３，３’により発生する騒音を吸音するために両側に消音筒４を備えている。羽根車３，３’は同一形状のブレード５およびハブ６より構成されており、ブレード５が適当な取付角度αにセットされ、羽根車３，３’は各々取付角度が１８０°異なるように取りつけられている。
【００１５】上記構成において、両軸電動機２がＡ方向より見て反時計方向に回転すると、羽根車３，３’が回転しＢ方向に空気流を発生させる。この時、補助羽根車３’の回転数を、主羽根車３より低い値（翼形状、ブレード取り付け角度、ブレード取り付け間隔、羽根車３の回転数等により定まる値）となるように変速機７’を設定することにより、補助羽根車３’が主羽根車３に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。つまり、空気流の旋回成分をより少なくすることができる。このときの空気の流れを速度三角形で示すと図２のようになる。図中、Ｃは絶対速度、Ｗは羽根車３から見た相対速度、Ｗ’は羽根車３’から見た相対速度、Ｕは羽根車３の周速度、Ｕ’は羽根車３’の周速度、ΔＣｕは絶対速度の旋回成分の増加量を示し、添字１は羽根車３の入口の状態、添字２は羽根車３の出口および羽根車３’の入口の状態、添字３は羽根車３’の出口の状態を示す。このとき、空気は主羽根車３により昇圧され、ΔＣｕ2なる旋回成分が発生し、次に補助羽根車３’が静翼として働きΔＣｕ3なる旋回成分が静圧に変換され、ジェットファン出口直前の静圧Ｐｓ2（負圧）は大気圧に近くなる。従ってジェットファン内の大気圧にほぼ近い領域から大気圧に向かって空気を吹き出すこととなるため、従来のジェットファンより推力が高くなる。逆に両軸電動機２が時計方向に回転すると主羽根車が３’、補助羽根車が３となり、反時計方向回転時と同様にＣ方向に空気流を発生させ、補助羽根車３が主羽根車３’に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。
【００１６】このように本発明の第１実施例のジェットファンによれば、２台の羽根車の回転数を機械的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【００１７】次に、本発明の第２実施例について、図３を参照しながら説明する。図に示すように、前記ジェットファンの両軸電動機２を２台の電動機（片軸）８，８’とし、羽根車３を電動機８に直結し、羽根車３’を電動機８’に直結したものであり、電動機８はインバータ９を介して、電動機８’はインバータ９’を介して電源（図示せず）に接続される。
【００１８】上記構成において、電動機８，８’をＡ方向より見て反時計方向に回転させると、羽根車３，３’が回転しＢ方向に空気流を発生させる。このとき、主羽根車３の回転数をインバータ９により任意の値に設定し、補助羽根車３’の回転数を、羽根車３より低い値（翼形状、ブレード取り付け角度、ブレード取り付け間隔、羽根車３の回転数等により定まる値）となるようにインバータ９’を設定することにより、羽根車３’が羽根車３に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。つまり、任意の設定風速に対して空気流の旋回成分をより少なくすることができる。このときの速度三角形は、図２R>２と同様である。逆に電動機８，８’が時計方向に回転すると主羽根車が３’、補助羽根車が３となり、Ｃ方向に空気流を発生させ、同様に、補助羽根車３が主羽根車３’に対し、見かけ上静翼として働くこととなる。
【００１９】このように本発明の第２実施例のジェットファンによれば、２台の羽根車の回転数を電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発明によれば２台の羽根車の回転数を機械的あるいは電気的に制御することにより、旋回成分の少ない空気流を発生させ、かつ両吹き出し方向に対して同性能を有する高推力、高効率のジェットファンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のジェットファンの断面図
【図２】同第１実施例のジェットファンの速度三角形
【図３】同第２実施例のジェットファンの断面図
【図４】従来のジェットファンの断面図
【図５】同速度三角形
【符号の説明】
１ 筒状ケーシング
２ 両軸電動機
３ 羽根車
３’ 羽根車
５ ブレード
７ 変速機
７’ 変速機
８ 電動機
８’ 電動機
９ インバータ
９’ インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 筒状ケーシングに両軸電動機を内装し、羽根車２台をブレード（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように前記両軸電動機の両軸端に各々変速機を介して取り付け、補助羽根車（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向を主羽根車（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同一とし、補助羽根車の回転数を主羽根車の回転数より低く設定することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有するジェットファン。
【請求項２】 羽根車２台を各々電動機２台に直結し、インバータ等により電気的に各々の電動機の回転数を設定可能にした請求項１記載のジェットファン。
【請求項１】 筒状ケーシングに両軸電動機を内装し、羽根車２台をブレード（翼型断面を有する）の取付角度が１８０°異なるように前記両軸電動機の両軸端に各々変速機を介して取り付け、補助羽根車（ブレード後縁より空気が流入する羽根車）の回転方向を主羽根車（ブレード前縁より空気が流入する羽根車）の回転方向と同一とし、補助羽根車の回転数を主羽根車の回転数より低く設定することにより、補助羽根車が主羽根車に対し、見かけ上静翼として働く機能をもたせた両吹き出し方向に同性能を有するジェットファン。
【請求項２】 羽根車２台を各々電動機２台に直結し、インバータ等により電気的に各々の電動機の回転数を設定可能にした請求項１記載のジェットファン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開平６−３３６９９３
【公開日】平成６年（１９９４）１２月６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１２６９３４
【出願日】平成５年（１９９３）５月２８日
【出願人】（０００００６２４２）松下精工株式会社 (36)
【公開日】平成６年（１９９４）１２月６日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）５月２８日
【出願人】（０００００６２４２）松下精工株式会社 (36)
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