二重反転式軸流送風機
【課題】 従来よりも、風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力及び騒音を低減できる二重反転式軸流送風機を提供する。
【解決手段】風洞内の前段インペラ１０７と後段インペラ１３５との間の位置に、静止状態で配置された複数個のストラッド１６１とを有する。複数の前段翼１２８が後退翼からなり、複数の後段翼１５１が前進翼からなる。
【解決手段】風洞内の前段インペラ１０７と後段インペラ１３５との間の位置に、静止状態で配置された複数個のストラッド１６１とを有する。複数の前段翼１２８が後退翼からなり、複数の後段翼１５１が前進翼からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前段インペラと後段インペラとが逆方向に回転する二重反転式軸流送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２には、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の構造が示されている。図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の吸い込み側から見た斜視図、吐き出し側から見た斜視図、吸い込み側から見た正面図、吐き出し側から見た背面図、図２（Ａ）は図１の二重反転式軸流送風機の縦断面図であり、図２（Ｂ）は図１の二重反転式軸流送風機の前段翼であり、図２（Ｃ）は図１の二重反転式軸流送風機の後段翼である。なお図２は、説明のために、特許第４１２８１９４号公報に示された符号及び寸法表示を一部変更してある。従来の二重反転式軸流送風機は、第１の単体軸流送風機１と第２の単体軸流送風機３とが結合構造を介して組み合わされて構成されている。第１の単体軸流送風機１は、第１のケース５と、該第１のケース５内にそれぞれ配置される第１のインペラ（前段インペラ）７と、第１のモータ２５と、周方向に１２０°の間隔をあけて並ぶ３本のウエブ２１とを有している。第１のケース５は、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に環状の吸い込み側フランジ９を有し、軸線方向の他方側に環状の吐き出し側フランジ１１を有している。また第１のケース５は、両フランジ９，１１の間に筒部１３を有している。フランジ９とフランジ１１と筒部１３の内部空間により、風洞が構成されている。吐き出し側フランジ１１は内部に円形の吐出口１７を有している。３本のウエブ２１は、第２の単体軸流送風機３の後述する３本のウエブ４５とそれぞれ組み合わされて、３枚の静止翼６１が構成されている。第１のモータ２５は、第１のケース５内で第１のインペラ７を図１（Ｃ）に示した状態で反時計回り方向（図示の矢印Ｒ１の方向即ち一方の方向）に回転させる。第１のモータ２５は、後述する第２のインペラ３５（後段インペラ）の回転速度よりも速い速度で第１のインペラ７を回転させる。第１のインペラ７は、第１のモータ２５の図示しない回転軸に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材（ハブ）２７と、この環状部材２７の環状の周壁２７ａの外周面に一体に設けられたＮ枚（５枚）の前方ブレード２８（前段翼）とを有している。
【０００３】
第２の単体軸流送風機３は、第２のケース３３とこの第２のケース３３内に配置される図２（Ａ）に示す第２のインペラ（後段インペラ）３５と、第２のモータ４９と、３本のウエブ４５とを有している。第２のケース３３は、図１に示すように、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に吸い込み側フランジ３７を有し、軸線Ａが延びる方向の他方側に吐き出し側フランジ３９を有している。また第２のケース３３は、両フランジ３７，３９の間に筒部４１を有している。そしてフランジ３７とフランジ３９と筒部４１の内部空間により、風洞が構成されている。また第１のケース５と第２のケース３３とによりケーシングが構成されている。吸い込み側フランジ３７は、内部に円形の吸込口４２を有している。第２のモータ４９は、第２のケース３３内で第２のインペラ３５を図１（Ｂ）及び（Ｄ）に示した状態で反時計回り方向［図示の矢印Ｒ２の方向、即ち、第１のインペラ７の回転方向（矢印Ｒ１）と逆方向（他方の方向）］に第２のインペラ３５を回転させる。前述したように、第２のインペラ３５は、第１のインペラ７の回転速度よりも遅い速度で回転させられる。第２のインペラ３５は、第２のモータ４９の図示しない回転軸に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材５０と、この環状部材（ハブ）５０の環状の周壁５０ａの外周面に一体に設けられたＰ枚（４枚）の後方ブレード５１（後段翼）とを有している。
【０００４】
なお図２（Ｂ）に示すように前方ブレード２８（前段翼）は、後退翼から構成されている。また前方ブレード２８（前段翼）は、横断面形状が前述の一方の方向（インペラの回転方向）Ｒ１に向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。図２（Ｃ）に示すように、後方ブレード（後段翼）５１も後退翼からなる。また後方ブレード（後段翼）５１は、横断面形状が他方の方向（インペラの回転方向）Ｒ２に向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。そして静止翼即ちストラッド６１は、横断面形状が他方の方向Ｒ２と後方ブレード５１が位置する方向とに向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。
【０００５】
従来の二重反転式軸流送風機では、Ｎ枚の前方ブレード２８の枚数と、Ｍ枚のストラッド６１の枚数と、Ｐ枚の後方ブレード５１の枚数との関係は、Ｎ，Ｍ及びＰが、それぞれ正の整数であってＮ＞Ｐ＞Ｍの関係となっている。
【０００６】
また筒部１３及び３３からなる風洞の内壁部の軸線方向の両端部の四隅には、吸込口１５及び吐出口５７に向かって径寸法が大きくなる４つの湾曲面部分１８及び５８が形成されている。これら４つの湾曲面部分１８及び５８は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分１８及び５８の最大径となる端の位置における最大径寸法Ｒmはほぼ１．０６Ｒoとなる形状を有している。また前方ブレード２８（前段翼）の外径寸法をＲfとすると、前方ブレード２８（前段翼）とストラッド６１との間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／６より小さい。また後方ブレード５１（後段翼）の外径寸法をＲrとしたときに、後方ブレード５１（後段翼）とストラッドとの間の最小クリアランスＣrは、Ｒr／８より小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２８１９４号公報 図１及び図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の二重反転式軸流送風機でも、風量と静圧の特性を向上させることはできるが、さらに消費電力及び騒音の低減が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、従来よりも、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できる二重反転式軸流送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二重反転式軸流送風機は、軸線方向の一方側に吸込口を有し軸線方向の他方側に吐出口を有する風洞を備えたケーシングと、風洞内で回転する複数の前段翼を備えた前段インペラと、風洞内で前段インペラとは逆方向に回転する複数の後段翼を備えた後段インペラと、風洞内の前段インペラと後段インペラとの間に位置し、静止状態で配置された複数個のストラッド（またはウエブ）とを有する。
【００１１】
本発明においては、複数の前段翼が後退翼からなり、複数の後段翼が前進翼からなる。
【００１２】
理由は定かではないが、前段翼として後退翼を用い、後段翼として前進翼を用いると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力を低減し且つ騒音の発生を低減できる。なお本願明細書において、後退翼とは、翼の吸込口側端縁に対して翼の吐出口側端縁がインペラの回転方向とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁及び翼の吐出口側端縁が回転方向とは逆方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部が開口する湾曲形状を有するものである。また前進翼とは、翼の吸込口側端縁に対して翼の吐出口側端縁がインペラの回転方向とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁及び翼の吐出口側端縁が回転方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部が開口する湾曲形状を有するものである。
【００１３】
なお前段翼の枚数をＮ、ストラッドの個数をＭ、後段翼の枚数をＰ（但し、Ｎ，Ｍ及びＰは全て正の整数）とした場合、Ｎ≧Ｐ＞Ｍの関係が満たされているのが好ましい。また前段翼の回転速度が後段翼の回転速度よりも速いことが好ましい。この関係は、二重反転式軸流送風機において好ましい関係であることを過去に出願人が見出したものであるが、この関係は本発明においても有効であることが確認された。
【００１４】
上記関係に加えて、風洞の内壁部の軸線方向の両端部に、吸込口または吐出口に向かって径寸法が大きくなる複数の湾曲面部分が形成されていることが、風量と静圧の特性の向上と、騒音の低減には好ましい。但し、この湾曲面部分は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分の最大径となる端の位置において最大径寸法Ｒmは（１．０２±０．０１）Ｒoであると、その効果は確実なものとなる。
【００１５】
また前段翼の外径寸法をＲfとしたときに、前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲の値であると、消費電力を低減して、しかも騒音を低減できる。
【００１６】
さらに後段翼の外径寸法をＲrとしたときに、後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲の値であると、さらに消費電力と騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の吸い込み側から見た斜視図、吐き出し側から見た斜視図、吸い込み側から見た正面図、吐き出し側から見た背面図である。
【図２】（Ａ）は図１の二重反転式軸流送風機の縦断面図であり、（Ｂ）は図１の二重反転式軸流送風機の前段翼であり、（Ｃ）は図１の二重反転式軸流送風機の後段翼である。
【図３】本発明の二重反転式軸流送風機の一実施の形態の構成の概略を説明するための半部断面図である。
【図４】前段翼の形状を示す図である。
【図５】後段翼の形状を示す図である。
【図６】前段翼及び後段翼の横断面形状を説明するために用いる図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、風洞に形成する湾曲面部分の例を示す図である。
【図８】実施の形態の効果を確認するための実験結果の一例を示す図である。
【図９】風洞の内壁部の両端湾曲面部分の最大径を変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【図１０】前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfを変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【図１１】後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrを変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の二重反転式軸流送風機の実施の形態について説明する。図３は、本発明の二重反転式軸流送風機の一実施の形態の構成の概略を説明するための半部断面図である。図３の二重反転式軸流送風機は、図１及び図２に示した従来の二重反転式軸流送風機と、前段インペラ１０７の形状、後段インペラ１３５の形状及びストラッド１６１の形状が異なる点を除いて、基本的には同様である。したがって本実施の形態において、図１及び図２の従来の二重反転式軸流送風機を構成する部分と同様の部分には、図１及び図２に付した符号の数に１００の数を加えた符号を付す。第１の単体軸流送風機１０１と第２の単体軸流送風機１０３とが結合構造を介して組み合わされて構成されている。第１の単体軸流送風機１０１は、第１のケース１０５と、該第１のケース１０５内にそれぞれ配置される第１のインペラ（前段インペラ）１０７と、第１のモータ１２５と、周方向に１２０°の間隔をあけて並ぶ３本のウエブ１２１とを有している。第１のケース１０５は、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に環状の吸い込み側フランジ１０９を有し、軸線方向の他方側に環状の吐き出し側フランジ１１１を有している。また第１のケース１０５は、両フランジ１０９，１１１の間に筒部１１３を有している。フランジ１０９とフランジ１１１と筒部１１３の内部空間により、風洞が構成されている。吐き出し側フランジ１１１は内部に円形の吐出口１１７を有している。３本のウエブ１２１は、第２の単体軸流送風機１０３の後述する３本のウエブ１４５とそれぞれ組み合わされて、３個のストラッド１６１が構成されている。第１のモータ１２５は、第１のケース１０５内で第１のインペラ１０７を反時計回り方向に回転させる。第１のモータ１２５は、後述する第２のインペラ１３５（後段インペラ）の回転速度よりも速い速度で第１のインペラ１０７を回転させる。
【００１９】
第１のインペラ１０７は、第１のモータ１２５の回転軸１２６に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材であるハブ１２７と、このハブ１２７の環状の周壁１２７ａの外周面に一体に設けられたＮ枚（５枚）の前方ブレード即ち前段翼１２８とを有している。本実施の形態では、前段翼１２８が、後退翼から構成されている。図４及び図６に示すように、後退翼からなる前段翼１２８は、翼の吸込口側端縁１２８Ａに対して翼の吐出口側端縁１２８Ｂがインペラ１０７の回転方向Ｒ１とは逆方向側に位置し且つ翼の吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂが回転方向Ｒ１とは逆方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラ１０７の回転方向Ｒ１に向かって凹部１２８Ｃ（図６）が開口する湾曲形状を有している。ちなみに本実施の形態で用いる後退翼の傾斜角θ１は２５°±３°である。翼の吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂが回転方向Ｒ１とは逆方向に向かって傾斜するとは、吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂのハブ１２７側の端部１２８ａ及び１２８ｃよりも、吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂの径方向外側端部１２８ｂ及び１２８ｄが回転方向Ｒ１とは逆方向側に位置していることを意味する。また本実施の形態では、前段翼１２８の外径寸法をＲfとしたときに、前段翼１２８とストラッド１６１との間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲に入るようにしている。具体的には、本実施の形態の最小クリアランスＣfはＲf／５．１である。このようにすると風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力を低減し、且つ騒音も低減できる。
【００２０】
また第２の単体軸流送風機１０３は、第２のケース１３３とこの第２のケース１３３内に配置される図２に示す第２のインペラ（後段インペラ）１３５と、第２のモータ１４９と、３本のウエブ１４５とを有している。第２のケース１３３は、図１に示すように、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に吸い込み側フランジ１３７を有し、軸線Ａが延びる方向の他方側に吐き出し側フランジ１３９を有している。また第２のケース１３３は、両フランジ１３７，１３９の間に筒部１４１を有している。そしてフランジ１３７とフランジ１３９と１筒部４１の内部空間により、風洞が構成されている。また第１のケース１０５と第２のケース１３３とによりケーシングが構成されている。吸い込み側フランジ１３７は、内部に円形の吸込口１４２を有している。吐き出し側フランジ１３９は、内部に円形の吐出口１４３を有している。第２のモータ１４９は、第２のケース１３３内で第２のインペラ１３５を図５に示した状態で時計回り方向［図示の矢印Ｒ２の方向、即ち、第１のインペラ７の回転方向（矢印Ｒ１）と逆方向（他方の方向）］に第２のインペラ１３５を回転させる。前述したように、第２のインペラ１３５は、第１のインペラ１０７の回転速度よりも遅い速度で回転させられる。
【００２１】
図５に示すように、第２のインペラ１３５は、第２のモータ１４９の回転軸１４８に固定されるロータのカップ状部材に嵌合される環状部材即ちハブ１５０と、このハブ１５０の環状の周壁１５０ａの外周面に一体に設けられたＰ枚（４枚）の後方ブレードすなわち後段翼１５１とを有している。後段翼１５１は、前進翼から構成される。前進翼である後段翼１５１は、吸込口側端縁１５１Ａに対して翼の吐出口側端縁１５１Ｂがインペラ１３５の回転方向Ｒ２とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂが回転方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部１５１Ｃ（図６）が開口する湾曲形状を有するものである。ちなみに本実施の形態で用いる前進翼の傾斜角θ２は３０°±３°である。翼の吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂが回転方向Ｒ２とは逆方向に向かって傾斜するとは、吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂのハブ１５０側の端部１５１ａ及び１５１ｃよりも、吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂの径方向外側端部１５１ｂ及び１５１ｄが回転方向Ｒ２側に位置していることを意味する。また本実施の形態では、後段翼１５１の外径寸法をＲrとしたときに、後段翼１５１とストラッド１６１との間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲に入るようにしている。具体的には、本実施の形態の最小クリアランスＣrはＲr／７．１である。このようにすると風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力を低減し、且つ騒音も低減できる。
【００２２】
Ｎ枚の前段翼１２８の枚数と、Ｍ個のストラッド１６１の数と、Ｐ枚の後段翼１５１の枚数との関係は、Ｎ，Ｍ及びＰが、それぞれ正の整数であってＮ＞Ｐ＞Ｍの関係となっている。
【００２３】
また図３に示すように、筒部１１３及び１３３によって構成される風洞の内壁部の軸線方向の両端部の四隅には、吸込口１１５及び吐出口１５７に向かって径寸法が大きくなる４つの湾曲面部分１１８及び１５８が形成されている。図７（Ａ）乃至（Ｃ）には、湾曲面部分１１８を示している。これら４つの湾曲面部分１１８及び１５８は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分１１８の最大径となる端の位置において最大径寸法Ｒmは１．０２Ｒoで、開口部からの長さ寸法Ｌ１が０．０８Ｒo以上となる形状を有している。すなわちこの湾曲面部分１１８及び１５８は、長さ寸法Ｌ１の間に内部空間の直径寸法がＲoから１．０２Ｒoまで大きくなる湾曲形状を有していることになる。この最大径寸法Ｒmは、図１及び図２の従来の構造の湾曲面部分の最大径寸法Ｒmより小さい。このように径寸法が変化する湾曲面部分１１８及び１５８を設けると、風量−静圧特性を向上でき、しかも騒音の低減効果を高めることができる。
【００２４】
図８は、本実施の形態の効果を確認するための実験結果の一例を相対的に示す図である。したがって図８の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図８において、実験データａ〜ｅは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｆが本実施の形態のデータである。実験データａ〜ｆを得た二重反転式送風機の前段翼及び後段翼の構成は以下の通りである。
【００２５】
・実験データａ：前段翼が前進翼で後段翼が前進翼
・実験データｂ：前段翼が後退翼で後段翼が後退翼（図１及び２の従来例）
・実験データｃ：前段翼が後退翼で後段翼が前進翼でも後退翼でもない翼の前端縁が径方向に延びる中間翼
・実験データｄ：前段翼が中間翼で後段翼が前進翼
・実験データｅ：前段翼が前進翼で後段翼が後退翼
・実験データｆ：前段翼が後退翼で後段翼が前進翼
その他の条件は以下の通りである。なお以下の条件では、具体的な数値が特定されていない条件は、一般式化するために予め定めた基準値に対する相対的な比率を用いて表現してある。
【００２６】
・翼枚数等：
前段翼 ５
ストラッド ３
後段翼 ４
・回転数：
前段翼（１．００±０．０３）Ｓ （ｒｐｍ）
後段翼（０．９４±０．０２）Ｓ （ｒｐｍ）
但しＳは規準値
・翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｃf：Ｒf／４．６
Ｃr：Ｒr／６．３
但しＣfは前段翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｃrは後段翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｒfは前段翼の直径
Ｒrは後段翼の直径
・４つの湾曲面部分の最大径寸法Ｒm：１．０２Ｒo（前後同じ）
但しＲoは風洞の内径寸法（規準値）
・翼の前端縁の傾斜角θ１，θ２
前段θ１：＋３０度（前進翼）、０度（中間翼）、−２５度（後退翼）
後段θ２：＋３０度（前進翼）、０度（中間翼）、−３０度（後退翼）
なお騒音の風量変化に対する音圧レベルは、吸引口から１ｍの位置で測定した。
【００２７】
図８においては、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、いずれの従来例のデータａ〜ｅに比べて、本実施の形態のデータｆは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。なお図８には、図示していないが、消費電力について見ると、ｅ＞ａ＞ｄ＞ｃ＞ｂ＞ｆの順で消費電力が小さくなることが確認された。以上のことから、前段翼を後退翼とし、後段翼を前進翼とすると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが判る。
【００２８】
図９は、吸込口及び吐出口に設ける４つの湾曲面部分の形状を変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図９の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図９において、実験データｇ及びｉは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｈが本実施の形態のデータである。実験データｇ〜ｉを得た二重反転式送風機は、吸込口及び吐出口の形状が以下のように異なるだけで、その他の構成は同じである。
【００２９】
・実験データｇ：風洞の内径Ｒoと湾曲面部分の最大径寸法Ｒmとが、
Ｒm＝（１．０５±０．０１）Ｒoの関係を満たす従来例。
【００３０】
・実験データｈ：風洞の内径Ｒoと湾曲面部分の最大径寸法Ｒmとが、
Ｒm＝（１．０２±０．０１）Ｒoの関係を満たす本実施例。
【００３１】
・実験データｉ：Ｒm＝Ｒo（湾曲面部分無しの比較例）
図９においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｇ及びｉに比べて、本実施の形態のデータｈは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図９には、図示していないが、消費電力について見ると、ｉ＞ｇ＞ｈの順で消費電力が小さくなることが確認された。以上のことから、吸込口及び吐出口に設ける４つの湾曲面部分の湾曲形状を従来よりも緩やかなものとすると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが判る。
【００３２】
図１０は、前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfを変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図１０の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図１０において、実験データｊ，ｋ及びｍは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｌが本実施の形態のデータである。実験データｊ〜ｍを得た二重反転式送風機は、最小クリアランスＣfが異なるだけで、その他の構成は同じである。以下においてＲfは前段翼の外径寸法である。
【００３３】
・実験データｊ：Ｃf＝Ｒf／９
・実験データｋ：Ｃf＝Ｒf／７
・実験データｌ：Ｃf＝Ｒf／５（本実施の形態の範囲に入る）
・実験データｍ：Ｃf＝Ｒf／３
図１０においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｊ，ｋ及びｍに比べて、本実施の形態のデータｌは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図１０には、図示していないが、消費電力について見ると、ｊ＞ｋ＞ｍ＞ｌの順で消費電力が小さくなることが確認された。また図１０には示していないが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲に入るようにすれば、従来例と比べて、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが確認された。
【００３４】
図１１は、後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrを変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図１１の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図１０において、実験データｎ，ｏ及びｑは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｐが本実施の形態のデータである。実験データｎ〜ｑを得た二重反転式送風機は、最小クリアランスＣfが異なるだけで、その他の構成は同じである。以下においてＲfは前段翼の外径寸法である。
【００３５】
・実験データｎ：Ｃr＝Ｒr／１２
・実験データｏ：Ｃr＝Ｒr／９
・実験データｐ：Ｃr＝Ｒr／７（本実施の形態の範囲に入る）
・実験データｑ：Ｃr＝Ｒr／５
図１０においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｎ，ｏ及びｑに比べて、本実施の形態のデータｐは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図１０には、図示していないが、消費電力について見ると、ｎ＞ｑ＞ｏ＞ｐの順で消費電力が小さくなることが確認された。また図１０には示していないが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲に入るようにすれば、従来例と比べて、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の二重反転式軸流送風機によれば、既存の二重反転式軸流送風機と比べて、風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力及び騒音を低減できるので、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３７】
１０１ 第１の単体軸流送風機
１０３ 第２の単体軸流送風機
１０５ ケース
１０７ 前段インペラ
１１３ 筒部
１１５ 吸込口
１１７ 吐出口
１１８ 湾曲面部分
１２１ ウエブ
１２５ モータ
１２６ 回転軸
１２７ ハブ
１２７ａ 周壁
１２８ 前段翼
１２８Ａ 吸込口側端縁
１２８Ｂ 吐出口側端縁
１２８Ｃ 凹部
１２８ａ 端部
１２８ｂ 径方向外側端部
１３３ ケース
１３５ 後段インペラ
１４１ 筒部
１４２ 吸込口
１４３ 吐出口
１４５ ウエブ
１４８ 回転軸
１４９ モータ
１５０ ハブ
１５０ａ 周壁
１５１ 後段翼
１５１Ａ 吸込口側端縁
１５１Ｂ 吐出口側端縁
１５１Ｃ 凹部
１５１ａ 端部
１５１ｂ 径方向外側端部
１５７ 吐出口
１６１ ストラッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前段インペラと後段インペラとが逆方向に回転する二重反転式軸流送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２には、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の構造が示されている。図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の吸い込み側から見た斜視図、吐き出し側から見た斜視図、吸い込み側から見た正面図、吐き出し側から見た背面図、図２（Ａ）は図１の二重反転式軸流送風機の縦断面図であり、図２（Ｂ）は図１の二重反転式軸流送風機の前段翼であり、図２（Ｃ）は図１の二重反転式軸流送風機の後段翼である。なお図２は、説明のために、特許第４１２８１９４号公報に示された符号及び寸法表示を一部変更してある。従来の二重反転式軸流送風機は、第１の単体軸流送風機１と第２の単体軸流送風機３とが結合構造を介して組み合わされて構成されている。第１の単体軸流送風機１は、第１のケース５と、該第１のケース５内にそれぞれ配置される第１のインペラ（前段インペラ）７と、第１のモータ２５と、周方向に１２０°の間隔をあけて並ぶ３本のウエブ２１とを有している。第１のケース５は、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に環状の吸い込み側フランジ９を有し、軸線方向の他方側に環状の吐き出し側フランジ１１を有している。また第１のケース５は、両フランジ９，１１の間に筒部１３を有している。フランジ９とフランジ１１と筒部１３の内部空間により、風洞が構成されている。吐き出し側フランジ１１は内部に円形の吐出口１７を有している。３本のウエブ２１は、第２の単体軸流送風機３の後述する３本のウエブ４５とそれぞれ組み合わされて、３枚の静止翼６１が構成されている。第１のモータ２５は、第１のケース５内で第１のインペラ７を図１（Ｃ）に示した状態で反時計回り方向（図示の矢印Ｒ１の方向即ち一方の方向）に回転させる。第１のモータ２５は、後述する第２のインペラ３５（後段インペラ）の回転速度よりも速い速度で第１のインペラ７を回転させる。第１のインペラ７は、第１のモータ２５の図示しない回転軸に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材（ハブ）２７と、この環状部材２７の環状の周壁２７ａの外周面に一体に設けられたＮ枚（５枚）の前方ブレード２８（前段翼）とを有している。
【０００３】
第２の単体軸流送風機３は、第２のケース３３とこの第２のケース３３内に配置される図２（Ａ）に示す第２のインペラ（後段インペラ）３５と、第２のモータ４９と、３本のウエブ４５とを有している。第２のケース３３は、図１に示すように、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に吸い込み側フランジ３７を有し、軸線Ａが延びる方向の他方側に吐き出し側フランジ３９を有している。また第２のケース３３は、両フランジ３７，３９の間に筒部４１を有している。そしてフランジ３７とフランジ３９と筒部４１の内部空間により、風洞が構成されている。また第１のケース５と第２のケース３３とによりケーシングが構成されている。吸い込み側フランジ３７は、内部に円形の吸込口４２を有している。第２のモータ４９は、第２のケース３３内で第２のインペラ３５を図１（Ｂ）及び（Ｄ）に示した状態で反時計回り方向［図示の矢印Ｒ２の方向、即ち、第１のインペラ７の回転方向（矢印Ｒ１）と逆方向（他方の方向）］に第２のインペラ３５を回転させる。前述したように、第２のインペラ３５は、第１のインペラ７の回転速度よりも遅い速度で回転させられる。第２のインペラ３５は、第２のモータ４９の図示しない回転軸に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材５０と、この環状部材（ハブ）５０の環状の周壁５０ａの外周面に一体に設けられたＰ枚（４枚）の後方ブレード５１（後段翼）とを有している。
【０００４】
なお図２（Ｂ）に示すように前方ブレード２８（前段翼）は、後退翼から構成されている。また前方ブレード２８（前段翼）は、横断面形状が前述の一方の方向（インペラの回転方向）Ｒ１に向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。図２（Ｃ）に示すように、後方ブレード（後段翼）５１も後退翼からなる。また後方ブレード（後段翼）５１は、横断面形状が他方の方向（インペラの回転方向）Ｒ２に向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。そして静止翼即ちストラッド６１は、横断面形状が他方の方向Ｒ２と後方ブレード５１が位置する方向とに向かって凹部が開口する湾曲形状を有している。
【０００５】
従来の二重反転式軸流送風機では、Ｎ枚の前方ブレード２８の枚数と、Ｍ枚のストラッド６１の枚数と、Ｐ枚の後方ブレード５１の枚数との関係は、Ｎ，Ｍ及びＰが、それぞれ正の整数であってＮ＞Ｐ＞Ｍの関係となっている。
【０００６】
また筒部１３及び３３からなる風洞の内壁部の軸線方向の両端部の四隅には、吸込口１５及び吐出口５７に向かって径寸法が大きくなる４つの湾曲面部分１８及び５８が形成されている。これら４つの湾曲面部分１８及び５８は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分１８及び５８の最大径となる端の位置における最大径寸法Ｒmはほぼ１．０６Ｒoとなる形状を有している。また前方ブレード２８（前段翼）の外径寸法をＲfとすると、前方ブレード２８（前段翼）とストラッド６１との間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／６より小さい。また後方ブレード５１（後段翼）の外径寸法をＲrとしたときに、後方ブレード５１（後段翼）とストラッドとの間の最小クリアランスＣrは、Ｒr／８より小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２８１９４号公報 図１及び図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の二重反転式軸流送風機でも、風量と静圧の特性を向上させることはできるが、さらに消費電力及び騒音の低減が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、従来よりも、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できる二重反転式軸流送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二重反転式軸流送風機は、軸線方向の一方側に吸込口を有し軸線方向の他方側に吐出口を有する風洞を備えたケーシングと、風洞内で回転する複数の前段翼を備えた前段インペラと、風洞内で前段インペラとは逆方向に回転する複数の後段翼を備えた後段インペラと、風洞内の前段インペラと後段インペラとの間に位置し、静止状態で配置された複数個のストラッド（またはウエブ）とを有する。
【００１１】
本発明においては、複数の前段翼が後退翼からなり、複数の後段翼が前進翼からなる。
【００１２】
理由は定かではないが、前段翼として後退翼を用い、後段翼として前進翼を用いると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力を低減し且つ騒音の発生を低減できる。なお本願明細書において、後退翼とは、翼の吸込口側端縁に対して翼の吐出口側端縁がインペラの回転方向とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁及び翼の吐出口側端縁が回転方向とは逆方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部が開口する湾曲形状を有するものである。また前進翼とは、翼の吸込口側端縁に対して翼の吐出口側端縁がインペラの回転方向とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁及び翼の吐出口側端縁が回転方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部が開口する湾曲形状を有するものである。
【００１３】
なお前段翼の枚数をＮ、ストラッドの個数をＭ、後段翼の枚数をＰ（但し、Ｎ，Ｍ及びＰは全て正の整数）とした場合、Ｎ≧Ｐ＞Ｍの関係が満たされているのが好ましい。また前段翼の回転速度が後段翼の回転速度よりも速いことが好ましい。この関係は、二重反転式軸流送風機において好ましい関係であることを過去に出願人が見出したものであるが、この関係は本発明においても有効であることが確認された。
【００１４】
上記関係に加えて、風洞の内壁部の軸線方向の両端部に、吸込口または吐出口に向かって径寸法が大きくなる複数の湾曲面部分が形成されていることが、風量と静圧の特性の向上と、騒音の低減には好ましい。但し、この湾曲面部分は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分の最大径となる端の位置において最大径寸法Ｒmは（１．０２±０．０１）Ｒoであると、その効果は確実なものとなる。
【００１５】
また前段翼の外径寸法をＲfとしたときに、前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲の値であると、消費電力を低減して、しかも騒音を低減できる。
【００１６】
さらに後段翼の外径寸法をＲrとしたときに、後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲の値であると、さらに消費電力と騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、特許第４１２８１９４号公報（特許文献１）に記載の従来の二重反転式軸流送風機の吸い込み側から見た斜視図、吐き出し側から見た斜視図、吸い込み側から見た正面図、吐き出し側から見た背面図である。
【図２】（Ａ）は図１の二重反転式軸流送風機の縦断面図であり、（Ｂ）は図１の二重反転式軸流送風機の前段翼であり、（Ｃ）は図１の二重反転式軸流送風機の後段翼である。
【図３】本発明の二重反転式軸流送風機の一実施の形態の構成の概略を説明するための半部断面図である。
【図４】前段翼の形状を示す図である。
【図５】後段翼の形状を示す図である。
【図６】前段翼及び後段翼の横断面形状を説明するために用いる図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、風洞に形成する湾曲面部分の例を示す図である。
【図８】実施の形態の効果を確認するための実験結果の一例を示す図である。
【図９】風洞の内壁部の両端湾曲面部分の最大径を変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【図１０】前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfを変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【図１１】後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrを変えた場合の風量変化に対する音圧レベル及び風量−静圧特性（Ｑ−Ｈ特性）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の二重反転式軸流送風機の実施の形態について説明する。図３は、本発明の二重反転式軸流送風機の一実施の形態の構成の概略を説明するための半部断面図である。図３の二重反転式軸流送風機は、図１及び図２に示した従来の二重反転式軸流送風機と、前段インペラ１０７の形状、後段インペラ１３５の形状及びストラッド１６１の形状が異なる点を除いて、基本的には同様である。したがって本実施の形態において、図１及び図２の従来の二重反転式軸流送風機を構成する部分と同様の部分には、図１及び図２に付した符号の数に１００の数を加えた符号を付す。第１の単体軸流送風機１０１と第２の単体軸流送風機１０３とが結合構造を介して組み合わされて構成されている。第１の単体軸流送風機１０１は、第１のケース１０５と、該第１のケース１０５内にそれぞれ配置される第１のインペラ（前段インペラ）１０７と、第１のモータ１２５と、周方向に１２０°の間隔をあけて並ぶ３本のウエブ１２１とを有している。第１のケース１０５は、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に環状の吸い込み側フランジ１０９を有し、軸線方向の他方側に環状の吐き出し側フランジ１１１を有している。また第１のケース１０５は、両フランジ１０９，１１１の間に筒部１１３を有している。フランジ１０９とフランジ１１１と筒部１１３の内部空間により、風洞が構成されている。吐き出し側フランジ１１１は内部に円形の吐出口１１７を有している。３本のウエブ１２１は、第２の単体軸流送風機１０３の後述する３本のウエブ１４５とそれぞれ組み合わされて、３個のストラッド１６１が構成されている。第１のモータ１２５は、第１のケース１０５内で第１のインペラ１０７を反時計回り方向に回転させる。第１のモータ１２５は、後述する第２のインペラ１３５（後段インペラ）の回転速度よりも速い速度で第１のインペラ１０７を回転させる。
【００１９】
第１のインペラ１０７は、第１のモータ１２５の回転軸１２６に固定される図示しないロータのカップ状部材に嵌合される環状部材であるハブ１２７と、このハブ１２７の環状の周壁１２７ａの外周面に一体に設けられたＮ枚（５枚）の前方ブレード即ち前段翼１２８とを有している。本実施の形態では、前段翼１２８が、後退翼から構成されている。図４及び図６に示すように、後退翼からなる前段翼１２８は、翼の吸込口側端縁１２８Ａに対して翼の吐出口側端縁１２８Ｂがインペラ１０７の回転方向Ｒ１とは逆方向側に位置し且つ翼の吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂが回転方向Ｒ１とは逆方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラ１０７の回転方向Ｒ１に向かって凹部１２８Ｃ（図６）が開口する湾曲形状を有している。ちなみに本実施の形態で用いる後退翼の傾斜角θ１は２５°±３°である。翼の吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂが回転方向Ｒ１とは逆方向に向かって傾斜するとは、吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂのハブ１２７側の端部１２８ａ及び１２８ｃよりも、吸込口側端縁１２８Ａ及び翼の吐出口側端縁１２８Ｂの径方向外側端部１２８ｂ及び１２８ｄが回転方向Ｒ１とは逆方向側に位置していることを意味する。また本実施の形態では、前段翼１２８の外径寸法をＲfとしたときに、前段翼１２８とストラッド１６１との間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲に入るようにしている。具体的には、本実施の形態の最小クリアランスＣfはＲf／５．１である。このようにすると風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力を低減し、且つ騒音も低減できる。
【００２０】
また第２の単体軸流送風機１０３は、第２のケース１３３とこの第２のケース１３３内に配置される図２に示す第２のインペラ（後段インペラ）１３５と、第２のモータ１４９と、３本のウエブ１４５とを有している。第２のケース１３３は、図１に示すように、軸線Ａが延びる方向（軸線方向）の一方側に吸い込み側フランジ１３７を有し、軸線Ａが延びる方向の他方側に吐き出し側フランジ１３９を有している。また第２のケース１３３は、両フランジ１３７，１３９の間に筒部１４１を有している。そしてフランジ１３７とフランジ１３９と１筒部４１の内部空間により、風洞が構成されている。また第１のケース１０５と第２のケース１３３とによりケーシングが構成されている。吸い込み側フランジ１３７は、内部に円形の吸込口１４２を有している。吐き出し側フランジ１３９は、内部に円形の吐出口１４３を有している。第２のモータ１４９は、第２のケース１３３内で第２のインペラ１３５を図５に示した状態で時計回り方向［図示の矢印Ｒ２の方向、即ち、第１のインペラ７の回転方向（矢印Ｒ１）と逆方向（他方の方向）］に第２のインペラ１３５を回転させる。前述したように、第２のインペラ１３５は、第１のインペラ１０７の回転速度よりも遅い速度で回転させられる。
【００２１】
図５に示すように、第２のインペラ１３５は、第２のモータ１４９の回転軸１４８に固定されるロータのカップ状部材に嵌合される環状部材即ちハブ１５０と、このハブ１５０の環状の周壁１５０ａの外周面に一体に設けられたＰ枚（４枚）の後方ブレードすなわち後段翼１５１とを有している。後段翼１５１は、前進翼から構成される。前進翼である後段翼１５１は、吸込口側端縁１５１Ａに対して翼の吐出口側端縁１５１Ｂがインペラ１３５の回転方向Ｒ２とは逆方向側に位置し、翼の吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂが回転方向に向かって傾斜し且つ翼の横断面形状がインペラの回転方向に向かって凹部１５１Ｃ（図６）が開口する湾曲形状を有するものである。ちなみに本実施の形態で用いる前進翼の傾斜角θ２は３０°±３°である。翼の吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂが回転方向Ｒ２とは逆方向に向かって傾斜するとは、吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂのハブ１５０側の端部１５１ａ及び１５１ｃよりも、吸込口側端縁１５１Ａ及び翼の吐出口側端縁１５１Ｂの径方向外側端部１５１ｂ及び１５１ｄが回転方向Ｒ２側に位置していることを意味する。また本実施の形態では、後段翼１５１の外径寸法をＲrとしたときに、後段翼１５１とストラッド１６１との間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲に入るようにしている。具体的には、本実施の形態の最小クリアランスＣrはＲr／７．１である。このようにすると風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力を低減し、且つ騒音も低減できる。
【００２２】
Ｎ枚の前段翼１２８の枚数と、Ｍ個のストラッド１６１の数と、Ｐ枚の後段翼１５１の枚数との関係は、Ｎ，Ｍ及びＰが、それぞれ正の整数であってＮ＞Ｐ＞Ｍの関係となっている。
【００２３】
また図３に示すように、筒部１１３及び１３３によって構成される風洞の内壁部の軸線方向の両端部の四隅には、吸込口１１５及び吐出口１５７に向かって径寸法が大きくなる４つの湾曲面部分１１８及び１５８が形成されている。図７（Ａ）乃至（Ｃ）には、湾曲面部分１１８を示している。これら４つの湾曲面部分１１８及び１５８は、風洞の内壁部の直径をＲoとしたときに、湾曲面部分１１８の最大径となる端の位置において最大径寸法Ｒmは１．０２Ｒoで、開口部からの長さ寸法Ｌ１が０．０８Ｒo以上となる形状を有している。すなわちこの湾曲面部分１１８及び１５８は、長さ寸法Ｌ１の間に内部空間の直径寸法がＲoから１．０２Ｒoまで大きくなる湾曲形状を有していることになる。この最大径寸法Ｒmは、図１及び図２の従来の構造の湾曲面部分の最大径寸法Ｒmより小さい。このように径寸法が変化する湾曲面部分１１８及び１５８を設けると、風量−静圧特性を向上でき、しかも騒音の低減効果を高めることができる。
【００２４】
図８は、本実施の形態の効果を確認するための実験結果の一例を相対的に示す図である。したがって図８の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図８において、実験データａ〜ｅは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｆが本実施の形態のデータである。実験データａ〜ｆを得た二重反転式送風機の前段翼及び後段翼の構成は以下の通りである。
【００２５】
・実験データａ：前段翼が前進翼で後段翼が前進翼
・実験データｂ：前段翼が後退翼で後段翼が後退翼（図１及び２の従来例）
・実験データｃ：前段翼が後退翼で後段翼が前進翼でも後退翼でもない翼の前端縁が径方向に延びる中間翼
・実験データｄ：前段翼が中間翼で後段翼が前進翼
・実験データｅ：前段翼が前進翼で後段翼が後退翼
・実験データｆ：前段翼が後退翼で後段翼が前進翼
その他の条件は以下の通りである。なお以下の条件では、具体的な数値が特定されていない条件は、一般式化するために予め定めた基準値に対する相対的な比率を用いて表現してある。
【００２６】
・翼枚数等：
前段翼 ５
ストラッド ３
後段翼 ４
・回転数：
前段翼（１．００±０．０３）Ｓ （ｒｐｍ）
後段翼（０．９４±０．０２）Ｓ （ｒｐｍ）
但しＳは規準値
・翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｃf：Ｒf／４．６
Ｃr：Ｒr／６．３
但しＣfは前段翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｃrは後段翼とストラッドとの間の最小クリアランス
Ｒfは前段翼の直径
Ｒrは後段翼の直径
・４つの湾曲面部分の最大径寸法Ｒm：１．０２Ｒo（前後同じ）
但しＲoは風洞の内径寸法（規準値）
・翼の前端縁の傾斜角θ１，θ２
前段θ１：＋３０度（前進翼）、０度（中間翼）、−２５度（後退翼）
後段θ２：＋３０度（前進翼）、０度（中間翼）、−３０度（後退翼）
なお騒音の風量変化に対する音圧レベルは、吸引口から１ｍの位置で測定した。
【００２７】
図８においては、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、いずれの従来例のデータａ〜ｅに比べて、本実施の形態のデータｆは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。なお図８には、図示していないが、消費電力について見ると、ｅ＞ａ＞ｄ＞ｃ＞ｂ＞ｆの順で消費電力が小さくなることが確認された。以上のことから、前段翼を後退翼とし、後段翼を前進翼とすると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが判る。
【００２８】
図９は、吸込口及び吐出口に設ける４つの湾曲面部分の形状を変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図９の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図９において、実験データｇ及びｉは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｈが本実施の形態のデータである。実験データｇ〜ｉを得た二重反転式送風機は、吸込口及び吐出口の形状が以下のように異なるだけで、その他の構成は同じである。
【００２９】
・実験データｇ：風洞の内径Ｒoと湾曲面部分の最大径寸法Ｒmとが、
Ｒm＝（１．０５±０．０１）Ｒoの関係を満たす従来例。
【００３０】
・実験データｈ：風洞の内径Ｒoと湾曲面部分の最大径寸法Ｒmとが、
Ｒm＝（１．０２±０．０１）Ｒoの関係を満たす本実施例。
【００３１】
・実験データｉ：Ｒm＝Ｒo（湾曲面部分無しの比較例）
図９においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｇ及びｉに比べて、本実施の形態のデータｈは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図９には、図示していないが、消費電力について見ると、ｉ＞ｇ＞ｈの順で消費電力が小さくなることが確認された。以上のことから、吸込口及び吐出口に設ける４つの湾曲面部分の湾曲形状を従来よりも緩やかなものとすると、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが判る。
【００３２】
図１０は、前段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣfを変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図１０の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図１０において、実験データｊ，ｋ及びｍは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｌが本実施の形態のデータである。実験データｊ〜ｍを得た二重反転式送風機は、最小クリアランスＣfが異なるだけで、その他の構成は同じである。以下においてＲfは前段翼の外径寸法である。
【００３３】
・実験データｊ：Ｃf＝Ｒf／９
・実験データｋ：Ｃf＝Ｒf／７
・実験データｌ：Ｃf＝Ｒf／５（本実施の形態の範囲に入る）
・実験データｍ：Ｃf＝Ｒf／３
図１０においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｊ，ｋ及びｍに比べて、本実施の形態のデータｌは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図１０には、図示していないが、消費電力について見ると、ｊ＞ｋ＞ｍ＞ｌの順で消費電力が小さくなることが確認された。また図１０には示していないが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲に入るようにすれば、従来例と比べて、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが確認された。
【００３４】
図１１は、後段翼とストラッドとの間の最小クリアランスＣrを変えることにより、静圧が変化し、しかも音圧レベルも変化することを確認する実験を行った結果を相対的に示している。したがって図１１の横軸及び縦軸は相対的な大きさを示すものである。図１０において、実験データｎ，ｏ及びｑは比較例の二重反転式送風機のデータであり、実験データｐが本実施の形態のデータである。実験データｎ〜ｑを得た二重反転式送風機は、最小クリアランスＣfが異なるだけで、その他の構成は同じである。以下においてＲfは前段翼の外径寸法である。
【００３５】
・実験データｎ：Ｃr＝Ｒr／１２
・実験データｏ：Ｃr＝Ｒr／９
・実験データｐ：Ｃr＝Ｒr／７（本実施の形態の範囲に入る）
・実験データｑ：Ｃr＝Ｒr／５
図１０においても、通常動作点として使用する最大風量の１／２のエリアについて見ると、従来例及び比較例のデータｎ，ｏ及びｑに比べて、本実施の形態のデータｐは、音圧レベルが低く且つ静圧が高いことを示している。図１０には、図示していないが、消費電力について見ると、ｎ＞ｑ＞ｏ＞ｐの順で消費電力が小さくなることが確認された。また図１０には示していないが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲に入るようにすれば、従来例と比べて、風量と静圧の特性を向上させることができて、しかも消費電力及び騒音を低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の二重反転式軸流送風機によれば、既存の二重反転式軸流送風機と比べて、風量−静圧特性を向上でき、しかも消費電力及び騒音を低減できるので、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３７】
１０１ 第１の単体軸流送風機
１０３ 第２の単体軸流送風機
１０５ ケース
１０７ 前段インペラ
１１３ 筒部
１１５ 吸込口
１１７ 吐出口
１１８ 湾曲面部分
１２１ ウエブ
１２５ モータ
１２６ 回転軸
１２７ ハブ
１２７ａ 周壁
１２８ 前段翼
１２８Ａ 吸込口側端縁
１２８Ｂ 吐出口側端縁
１２８Ｃ 凹部
１２８ａ 端部
１２８ｂ 径方向外側端部
１３３ ケース
１３５ 後段インペラ
１４１ 筒部
１４２ 吸込口
１４３ 吐出口
１４５ ウエブ
１４８ 回転軸
１４９ モータ
１５０ ハブ
１５０ａ 周壁
１５１ 後段翼
１５１Ａ 吸込口側端縁
１５１Ｂ 吐出口側端縁
１５１Ｃ 凹部
１５１ａ 端部
１５１ｂ 径方向外側端部
１５７ 吐出口
１６１ ストラッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の一方側に吸込口を有し前記軸線方向の他方側に吐出口を有する風洞を備えたケーシングと、
前記風洞内で回転する複数の前段翼を備えた前段インペラと、
前記風洞内で前記前段インペラとは逆方向に回転する複数の後段翼を備えた後段インペラと、
前記風洞内の前記前段インペラと前記後段インペラとの間の位置に、静止状態で配置された複数個のストラッドとを有する二重反転式軸流送風機であって、
前記複数の前段翼が後退翼からなり、前記複数の後段翼が前進翼からなることを特徴とする二重反転式軸流送風機。
【請求項２】
前記前段翼の枚数をＮ、前記ストラッドの個数をＭ、前記後段翼の枚数をＰ（但し、Ｎ，Ｍ及びＰは全て正の整数）とし、Ｎ≧Ｐ＞Ｍの関係を満たし、前段翼の回転速度が後段翼の回転速度よりも速い請求項１に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項３】
前記風洞の内壁部の前記軸線方向の両端部には、前記吸込口または前記吐出口に向かって径寸法が大きくなる複数の湾曲面部分が形成されており、
前記湾曲面部分は、前記風洞の前記内壁部の直径をＲoとしたときに、前記湾曲面部分において最大となる最大径寸法Ｒmが（１．０２±０．０１）Ｒoである請求項１または２に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項４】
前記前段翼の外径寸法をＲfとし、前記前段翼と前記ストラッドとの間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲の値である請求項１に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項５】
前記後段翼の外径寸法をＲrとし、前記後段翼と前記ストラッドとの間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲の値である請求項４に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項１】
軸線方向の一方側に吸込口を有し前記軸線方向の他方側に吐出口を有する風洞を備えたケーシングと、
前記風洞内で回転する複数の前段翼を備えた前段インペラと、
前記風洞内で前記前段インペラとは逆方向に回転する複数の後段翼を備えた後段インペラと、
前記風洞内の前記前段インペラと前記後段インペラとの間の位置に、静止状態で配置された複数個のストラッドとを有する二重反転式軸流送風機であって、
前記複数の前段翼が後退翼からなり、前記複数の後段翼が前進翼からなることを特徴とする二重反転式軸流送風機。
【請求項２】
前記前段翼の枚数をＮ、前記ストラッドの個数をＭ、前記後段翼の枚数をＰ（但し、Ｎ，Ｍ及びＰは全て正の整数）とし、Ｎ≧Ｐ＞Ｍの関係を満たし、前段翼の回転速度が後段翼の回転速度よりも速い請求項１に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項３】
前記風洞の内壁部の前記軸線方向の両端部には、前記吸込口または前記吐出口に向かって径寸法が大きくなる複数の湾曲面部分が形成されており、
前記湾曲面部分は、前記風洞の前記内壁部の直径をＲoとしたときに、前記湾曲面部分において最大となる最大径寸法Ｒmが（１．０２±０．０１）Ｒoである請求項１または２に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項４】
前記前段翼の外径寸法をＲfとし、前記前段翼と前記ストラッドとの間の最小クリアランスＣfが、Ｒf／４＞Ｃf＞Ｒf／６の範囲の値である請求項１に記載の二重反転式軸流送風機。
【請求項５】
前記後段翼の外径寸法をＲrとし、前記後段翼と前記ストラッドとの間の最小クリアランスＣrが、Ｒr／６＞Ｃr＞Ｒr／８の範囲の値である請求項４に記載の二重反転式軸流送風機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１９７１２（Ｐ２０１２−２１９７１２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６０８０（Ｐ２０１１−８６０８０）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００１８００２５）山洋電気株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
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