JPH07167097A - 軸流通風機 - Google Patents

軸流通風機

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JPH07167097A
JPH07167097A JP6269698A JP26969894A JPH07167097A JP H07167097 A JPH07167097 A JP H07167097A JP 6269698 A JP6269698 A JP 6269698A JP 26969894 A JP26969894 A JP 26969894A JP H07167097 A JPH07167097 A JP H07167097A
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flow passage
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/002—Axial flow fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542—Bladed diffusers
    • F04D29/544—Blade shapes

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低経費で製造することができ、かつ運転にお
いては騒音発生や熱の放出をできるだけ少なくすること
にある。 【構成】 空気案内ハウジング（２）の内部に環状の流
通路（４）の吸い込み側端にプロペラ（６）が設けられ
る。空気案内ハウジング（２）の内側に形成された空気
案内壁（９）がプロペラ（６）のために電気駆動モータ
の固定子を支持している。案内壁（９）の外端曲線及び
／又は基部曲線（９ａ、９ｂ）はそれぞれ本質的に或る
放物線（Ｐ）の１区分である。この放物線は、そのゼロ
点が流通路（４）の圧力側端にあり、そしてその対称面
（Ｙ）が流れ方向（３）に対して横断方向へ延びるよう
に形成されている。 【効果】 案内壁の構成によって流通路の乱流を少なく
し、そして効率を本質的に高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、環状の流通路に設けら
れた空気案内ハウジングを有し、流通路の吸い込み側端
において完全に空気案内ハウジングの内部に配置されて
いるプロペラと、及び流通路の中で空気案内ハウジング
の中に固定して取りつけられていて半径方向へ延び、ア
ーチ状の外端曲線および基部曲線を有する多数の空気案
内壁とを備えた軸流通風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の通風機は多数の実施形態におい
て既に公知である。例えば米国特許ＵＳＡ−４，６０
３，２７１はこの型の通風機を示しているが、その第７
図によればプロペラの両側に翼列が配置されている。そ
れら翼はそれぞれ円弧状の案内壁を形成し、これらはあ
る環状の流通路の中で半径方向に延び、そして、この流
通路を通して空気ができるだけ層流状で軸方向へ貫流す
るようにする役目をしている。このような通風機は空気
がロータ軸に対して本質的に同軸的に流通路を貫流する
ので軸流通風機と呼ばれている。
【０００３】そのような小型通風機が例えば医療装置、
例えば歯科処置用機器の中に組み込まれた組込み通風機
として使用できるためにはこれは種々の特別な要求条件
を満足する必要がある。このような通風機は一般に蓄電
池によって給電されるので、それらは電池１個当たりで
きるだけ高い効率で、かつ、できるだけ長い時間運転時
間に達するべきである。運転においては騒音発生や熱の
放出ができるだけ少なくなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の種々の要求条件にできるだけ合致し、しかも低経費で
製造することのできる、上述のような通風機を作り出す
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本願明細書
の頭書にあげた軸流通風機において、案内壁の外端曲線
および基部曲線がそれぞれ本質的に或る放物線の１区分
であり、その際、この放物線のゼロ点が流通路の圧力側
端のところにあり、そして、この放物線の対称面が流れ
方向に対して横断方向へ延びていることによって解決さ
れる。
【０００６】各案内壁が放物線状の面に形成されている
ことによって本発明に従う軸流通風機では公知の円弧状
案内壁を有する軸流通風機よりも流入角が小さく、かつ
出口角が大きい。このような軸流通風機においては流通
路内の乱流が本質的により少ないことが示されている。
更に、種々の研究により、これまで通常的であった１５
ないし２０％の空気動力学的効率を約３０％まで上昇で
きることが示された。対応的に、消費電気エネルギーに
対する発生空気動力学的エネルギーの比率を高めること
ができた。
【０００７】例えば或る測定では８６９ｍＷの消費電気
エネルギーにおいて２０５ｍＷの発生空気動力学エネル
ギーを示す。この比較的少ない乱流と比較的高い効率と
によって、より少ない騒音発生とともにより長い運転時
間が達成される。従って、本発明により、追加的な他の
部材を用いることなく、軸流通風機をよりコンパクト
に、かつより軽量に作ることができる。それ故、本発明
に従う軸流通風機は特に歯科医用の機器用として、又は
坑内夫ヘルメットへの組み込み用として適している。
【０００８】
【実施例】他の有利な種々の特徴は各従属請求項、以下
にあげる説明および添付の図面から明らかであるが、本
発明はなんらこれらによって限定されるものでない。図
１は軸流通風機を示すが、これは管状の空気案内ハウジ
ング２を有し、これは吸い込み側端４ａと圧力側端４ｂ
とを有する環状の流通路４を備えている。空気案内ハウ
ジング２の円筒形内面２ｂと同軸的に電気駆動モータ５
が配置されており、これは４つの案内壁９により支持さ
れている。
【０００９】これらの案内壁９はそれぞれ内面２ｂおよ
び固定子の円筒状外面８ａの上の外端曲線９ａおよび基
部曲線９ｂに接して形成されている。ハウジング１の長
さＬは例えば４．５ｃｍである。流通路４の中での空気
流の最適の安定化に関して、ハウジング２の長さＬの直
径Ｄに対する比率が１：０．８の割合であるのが最適で
あることが実証されている。この比率はいずれにしても
１：０．５から１：２までの範囲にあるべきである。
【００１０】モータ５の固定子８の中に設けられている
ロータ１２はボス６ｂに形成された多数の翼６ａを有す
るプロペラ６を支持している。図にみられるように、ス
クリュー６は完全に空気案内ハウジング２の内部に配置
されている。各翼６ａは好ましくは捩じられておらず、
そしてそれぞれその全翼弦長さにわたり等しい迎え角を
有しているのがよい。
【００１１】プロペラ６を回転させたときに空気は先端
４ａから矢印３の方向へ吸い込まれて、流通路４を圧力
側端４ｂから出てゆく。従って、空気は空気案内ハウジ
ング２をロータ軸と同軸的に貫流する。より少ない乱流
と層流流れとに本質的なものはそれら４枚の空気案内壁
９の曲面形状である。
【００１２】流通路４内に回転対称的に配置された４つ
の空気案内壁９は両円筒状面２ｂと８ａとの間で半径方
向へ延びている。各案内壁９の外端曲線９ａと基部曲線
９ｂとはそれぞれ、添付の図式的な図２について詳細に
説明するように、入口側端Ｃと出口側端Ｂとの間に放物
線状に延びている。この図において曲線Ｐは、矢印３で
示した流れ方向に対して垂直に延びる対称面Ｙを含む放
物線をなしている。
【００１３】この図において曲線区間Ａは面２ｂの上の
外端曲線９ａの経過または面８ａの上の基部曲線９ｂの
経過を示す。基部曲線９ｂまたは外端曲線９ａの出口側
端Ｂはこの放物線Ｐのほぼゼロ点に存在する。流れ面９
ｃの迎え角αがここではこの流れ面９ｃの切線と対称面
Ｙとの間の角度として定義される。この迎え角αは１０
°と６０°との間であり、そして好ましくは２０°と４
５°との間にあるのがよい。
【００１４】出口角βはここでは対称面Ｙとロータ軸Ｒ
との間の角度として定義される。この角βは本質的に９
０°である。したがって、外端曲線９ａと基部曲線９ｂ
とは放物線Ｐの分枝を形成し、その際、その終端点Ｂは
放物線Ｐのゼロ点の近傍にある。このゼロ点はほぼこの
出口側端Ｂのところにあり、そしてこの端はまた流通路
４の圧力側端４ｂのところにある。
【００１５】図にみられように、案内壁９の軸方向への
延び幅はロータ８の円周方向への延び幅よりも大きい。
案内壁の数は変えることができるが、最適には３ないし
５枚の案内壁である。これらは図４では互いに回転対称
的に配置されており、そしてこの図で見て約７０°の角
度γにわたり広がっている。従って、隣り合った２つの
案内壁９の間に窓１０が存在し、これは２０°の角度に
わたり広がっている。しかしながらまた、等しくなく、
非対称に配置された案内壁９を有する実施形態も考える
ことができる。
【００１６】図５は本発明に従う小型通風機の１つの測
定値の空気線図を示す。Ｘ軸１１はリットル／分であげ
た体積流量を、そして、Ｙ軸１２はパスカルで表した圧
力差を示す。曲線１３はＤＩＮ １９５２に従うオリフ
イス板を用いた基準曲線である。曲線１４は直線的空気
案内壁を有する匹敵する小型軸流通風機の性能曲線を示
すが、本発明に従う小型軸流通風機の性能曲線１５及び
測定値をあげている。これらに見られるように、交点１
６と１７との間に本発明に従う通風機の、より高い効率
に相当する明らかな間隔が存在する。各測定は２６℃に
おいて９６５ｈＰａの空気圧の外気中で行った。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う小型軸流通風機の部分切断正面図
である。
【図２】空気案内壁の経過曲線の図式図である。
【図３】空気案内ハウジングを通る長手方向に沿う断面
図である。
【図４】図３の空気案内ハウジングの裏側の正面図であ
る。
【図５】本発明に従う小型軸流通風機の空気線図であ
る。
【符号の説明】
１ 小型軸流通風機 ２ 空気案内ハウジング ３ 流れ方向 ４ 流通路 ５ 電気駆動モータ ６ プロペラ ９ 空気案内壁 １０ 窓 １２ ロータ Ａ 曲線区間 Ｂ 圧力側端 Ｃ 入口側端 Ｐ 放物線 Ｙ 対称面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 環状の流通路（４）に設けられた空気案
    内ハウジング（２）を有し、流通路（４）の吸い込み側
    端（４ａ）において完全に空気案内ハウジング（２）の
    内部に配置されているプロペラ（６）と、及び流通路
    （４）の中で空気案内ハウジング（２）の中に固定して
    取付られていて半径方向へ延び、アーチ状の外端曲線お
    よび基部曲線（９ａ、９ｂ）を有する多数の空気案内壁
    （９）とを備えた軸流通風機において、案内壁（９）の
    外端曲線および基部曲線（９ａ、９ｂ）がそれぞれ本質
    的に或る放物線（Ｐ）の１区分であり、その際この放物
    線（ｐ）のゼロ点が流通路（４）の圧力側端（４ａ）の
    ところにあり、そしてこの放物線（Ｐ）の対称面（Ｙ）
    が流れ方向（３）に対して横断方向へ延びていることを
    特徴とする、軸流通風機。
  2. 【請求項２】 案内壁（９）が空気案内ハウジング
    （２）の内部に同軸的に配置された駆動モータ（５）を
    支持している請求項１記載の軸流通風機。
  3. 【請求項３】 空気案内ハウジング（２）の長さ（Ｌ）
    がその外直径（Ｄ）よりも大きい、請求項１または２記
    載の軸流通風機。
  4. 【請求項４】 空気案内ハウジング（２）の直径（Ｄ）
    対長さ（Ｌ）の比が１：０．５よりも大きくて１：２よ
    りも小さい、請求項１または２記載の軸流通風機。
  5. 【請求項５】 案内壁（９）の、プロペラに近い方の各
    先端（Ｃ）において案内面（９ｃ）の切線と放物線
    （Ｐ）の対称面（Ｙ）とのなす角度（α）が１０ないし
    ６０°、好ましくは２０ないし４５°である、請求項１
    ないし４のいずれか１つに記載の軸流通風機。
  6. 【請求項６】 上記の角度（α）が約３０°である、請
    求項５記載の軸流通風機。
  7. 【請求項７】 案内壁の圧力側端（Ｂ）において案内面
    （９ｃ）の切線と放物線（Ｐ）の対称面（Ｙ）とのなす
    角度（β）が８０ないし９０°である、請求項１ないし
    ６のいずれか１つに記載の軸流通風機。
  8. 【請求項８】 空気案内ハウジング（２）が管状であ
    る、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の軸流通封
    機。
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