JP2008014153A - Axial flow blower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロペラ形の羽根車を用いた軸流送風機に係り、特に、金属板成形による羽根がボス部に溶接されている羽根車を用いた場合に好適な軸流送風機に関する。 The present invention relates to an axial blower using a propeller-shaped impeller, and more particularly to an axial blower suitable when an impeller in which blades formed by metal plate are welded to a boss portion are used.
軸流送風機は、運転中、或る特定の回転数(回転速度)のとき大きな振動を発生することがある。これは、軸流送風機の羽根車が固有値として持つ共振周波数が軸流送風機の運転周波数と一致したことによる共振現象であり、プロペラ形の羽根車の場合、羽根が片持ち支持になっているので、特に著しい。 An axial blower may generate a large vibration during operation at a specific rotation speed (rotational speed). This is a resonance phenomenon caused by the fact that the resonance frequency of the impeller of the axial fan is equal to the operating frequency of the axial fan. In the case of a propeller-type impeller, the blade is cantilevered. Especially remarkable.
ここで、プロペラ形の羽根車において、その或る箇所にかかる応力を知るために、その箇所を叩いてみたとすると、このときの応力σと時間tの関係は、図4に示すように減衰特性を示す。そして、このときの減衰係数をζとすると、共振倍率は1/2ζとなる。 Here, in a propeller-shaped impeller, when the part is struck in order to know the stress applied to the part, the relationship between the stress σ and the time t at this time is attenuated as shown in FIG. Show properties. If the attenuation coefficient at this time is ζ, the resonance magnification is ½ζ.
ところで、このようなプロペラ形の羽根車には、扇風機など比較的小型の場合を除き、金属板の羽根をボス部に取り付けたものが一般的であるが、このとき羽根の取り付けに溶接を用いた、いわゆる溶接羽根車においては、リベット付けの場合に比較して減衰係数ζが小さくなる傾向にあり、この場合、共振倍率が大きくなるので、共振時での振幅が大きくなり、大きな応力が羽根の取り付け部に働いてしまう可能性が高い。 By the way, such propeller-type impellers are generally equipped with metal plate blades attached to the bosses, except in the case of relatively small fans and the like. At this time, welding is used to attach the blades. In the so-called welding impeller, the damping coefficient ζ tends to be smaller than in the case of riveting. In this case, the resonance magnification increases, so the amplitude at the time of resonance increases and a large stress is applied to the blade. There is a high possibility of working on the mounting part.
そこで、従来の軸流送風機では、共振周波数を避けた運転周波数で運転する必要があり、軸流送風機を設計する際は、運転周波数と固有値が重ならないようにしていた。このとき、駆動軸に対する羽根車の取り付けに制振作用を有する部材を介在させる方法も従来技術として知られている(例えば、特許文献1参照。)。
上記従来技術は、軸流送風機の運転回転数の変更に配慮がされておらず、可変速運転の適用に問題があった。 In the above prior art, consideration has not been given to the change in the rotational speed of the axial blower, and there has been a problem in applying variable speed operation.
近年、省エネ意識が高まり、軸流送風機の運転周波数をインバータ制御などにより変化させ、可能な限り回転数を下げ、消費電力を抑えた運転をしたいという需要が増えているが、この場合、運転周波数の設定は使用者によって異なるため、広範囲にわたる運転周波数を前提にする必要がある。 In recent years, energy conservation awareness has increased, and there is an increasing demand to operate with reduced power consumption by changing the operating frequency of the axial blower by inverter control, etc., and reducing power consumption as much as possible. Since the setting differs depending on the user, it is necessary to assume a wide range of operating frequencies.
しかし、既に説明したように、軸流送風機の羽根車は必ず固有周波数を持つため、広範囲の運転周波数に対応させた場合、軸流送風機の運転周波数と軸流送風機の固有周波数が重なる可能性があり、このときは共振現象が発生し、異常振動や過大な応力が発生して、製品の信頼性が著しく低下することになり、従って、従来技術では可変速運転の適用に問題が生じてしまうのである。 However, as already explained, since the impeller of an axial flow fan always has a natural frequency, there is a possibility that the operation frequency of the axial flow fan and the natural frequency of the axial flow fan overlap when corresponding to a wide range of operation frequencies. In this case, a resonance phenomenon occurs, abnormal vibration and excessive stress occur, and the reliability of the product is remarkably lowered. Therefore, the conventional technology has a problem in applying variable speed operation. It is.
本発明の目的は、可変速運転に際しても異常振動や過大な応力発生の虞のない軸流送風機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an axial blower that is free from the occurrence of abnormal vibration or excessive stress even during variable speed operation.
上記目的は、カップ状のボス部材の外周面に複数のブレードが取り付けられたプロペラ形の羽根車を備えた軸流送風機において、前記ボス部材の内周面に制振部材を設け、前記羽根車に固有の振動周波数と当該羽根車の運転周波数の共振による振動と応力の低減が、前記制振部材により与えられるようにして達成される。 The object is to provide an axial blower having a propeller-shaped impeller in which a plurality of blades are attached to the outer peripheral surface of a cup-shaped boss member, wherein a damping member is provided on the inner peripheral surface of the boss member, and the impeller Reduction of vibration and stress due to resonance between the vibration frequency unique to the impeller and the operating frequency of the impeller is achieved as provided by the damping member.
このとき、前記制振部材が、2枚の鋼板の間に合成樹脂層を挟み込んだサンドイッチ構造の部材であることによっても上記目的が達成され、前記制振部材が、板状部材を波状に折り曲げ成形した波板部材であることによっても上記目的が達成される。 At this time, the above-mentioned object is also achieved by the damping member being a sandwich structure member in which a synthetic resin layer is sandwiched between two steel plates, and the damping member bends the plate-like member into a wave shape. The above object can also be achieved by using a molded corrugated plate member.
上記手段によれば、羽根車の中心にあって羽根が取り付けられているボス部材の内側にある制振部材により共振を抑制し、共振現象時に発生する応力が抑得られる。共振により或る部材が変形したとすると、当該部材内に構造的なズレによる摩擦が生じ、これにより変形が減衰されるが、このとき制振部材は摩擦による減衰が大きくなるように作られているため、振動が抑制され応力の低減が得られるのである。 According to the above means, the resonance is suppressed by the vibration damping member located in the center of the impeller and inside the boss member to which the blade is attached, and the stress generated during the resonance phenomenon can be suppressed. If a certain member is deformed due to resonance, friction due to structural deviation occurs in the member, and this causes the deformation to be damped. At this time, the damping member is made so that the damping due to the friction is increased. Therefore, vibration is suppressed and stress can be reduced.
上記の制振部材は、合成樹脂を鋼板で挟み込んだ制振鋼板を用いることもでき、波板状の部材を用いるようにしてもよく、これらの何れかを上記ボス部材の内側に設ける。ここで波板状の部材の場合、ボス部材の内面部分の間の接触部において、共振時に発生する応力や振動の低減が得られる。 The damping member may be a damping steel plate in which a synthetic resin is sandwiched between steel plates, or a corrugated plate member may be used, and any of these members is provided inside the boss member. Here, in the case of a corrugated member, a reduction in stress and vibration generated during resonance can be obtained at the contact portion between the inner surface portions of the boss member.
本発明によれは、可変速運転に際しても異常振動や過大な応力が発生する虞がないので、従来技術よりも高い信頼性をもった性能のよい軸流送風機が提供できる。 According to the present invention, there is no possibility that abnormal vibration or excessive stress is generated even during variable speed operation, so that an axial fan with higher reliability and higher performance than the prior art can be provided.
以下、本発明による軸流送風機について、図示の実施の形態により詳細に説明する。まず、図1は、本発明の一実施の形態に係る軸流送風機を示したもので、このとき図1の(a)は一部断面による側面図で、同(b)は正面図であり、これらの図において、1は電動機、2は回転軸、3は羽根車、4はブレード(羽根)、5はボス部材、6はハブ部材、7はワッシャ(座金)、8はボルト、それに9は制振材を表わす。 Hereinafter, an axial blower according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. First, FIG. 1 shows an axial blower according to an embodiment of the present invention, in which (a) of FIG. 1 is a side view with a partial cross section, and (b) is a front view. In these drawings, 1 is an electric motor, 2 is a rotating shaft, 3 is an impeller, 4 is a blade (blade), 5 is a boss member, 6 is a hub member, 7 is a washer (washer), 8 is a bolt, and 9 Represents a damping material.
また、図2は、更に羽根車3を詳細に示したもので、このとき図2の(a)は正面図、同(b)は裏面図、つまり図1(a)を左側から見た図であり、ここで、まず電動機1は、例えばVVVF(可変電圧可変周波数)インバータ給電により可変速駆動される誘導電動機であり、その回転軸2にプロペラ形の羽根車3が取付けられ、軸流送風機の主要部を構成している。このとき、図示してないが、羽根車3の周辺を覆うダクト又はシュラウドと呼ばれる略円筒状の部材を備えた筐体があり、これに電動機1が保持されている。
2 shows the
次に、羽根車3は、ブレード4を複数枚、例えば図示のように8枚、略カップ状に作られているボス部材5の周辺に取り付けたもので、このときボス部材5の中心には、羽根車3を電動機1の回転軸2に取り付けるための肉厚短円筒形をしたハブ部材6が設けてある。そこで、このハブ部材6の孔を回転軸2に嵌合させ、この後、ワッシャ7を介してボルト8を回転軸2に締定することにより、羽根車3を回転軸2に取り付けることができる。
Next, the
羽根車3について更に詳しく説明すると、まず、ブレード4は、金属板、例えば鋼板を、例えばプレス加工して所定の平面形状に打ち抜かれた後、所定の曲面形状に成形されたもので、次に、ボス部材5は、これも例えば鋼板で作られ、同じくプレス加工によりカップ状に成形されたものであり、このボス部材5の外周面にブレード4が溶接され、羽根車3として完成されているものであるが、ここで、この実施の形態では、このボス部材5に、更に制振部材9が設けられているのが特徴である。
The
ここで、この制振部材9は、例えばポリ塩化ビニールなどの合成樹脂の層を2枚の鋼板で挟み込んだサンドイッチ構造の制振鋼板と呼ばれる部材で、これは、中に挟み込まれている合成樹脂の粘性により、ズレ変形に伴う摩擦損失が強く現われるようにした部材であり、この実施形態では、これをボス部材5の内周面に貼り付た形で、内周面の全周にわたって取り付けることにより、カップ状のボス部材5に変形が現われようとするのが抑制されるようにしたものである。
Here, the
そこで、次に、この実施形態の動作について説明する。いま、この実施形態に係る軸流送風機が可変速運転され、折悪しく共振状態になってしまったとすると、このときに現われる応力は、主としてブレード4とボス部材5の取り付け部に集中し、この結果、ボス部材5の円周部に変形を与えようとする。しかし、このときボス部材5には制振部材9があり、しかもそれはボス部材5の円周部の内面に取り付けられている。
Then, next, operation | movement of this embodiment is demonstrated. Now, assuming that the axial flow fan according to this embodiment is operated at a variable speed and is in a terrible resonance state, the stress appearing at this time is concentrated mainly on the attachment portion of the
そこで、この制振部材9は、ボス部材5の円周部に現われる変形に対して効果的に制振機能を発揮き、振動に減衰を与えてしまうことになり、この結果、ブレード4の変形に対しても効果的に抑制が働くことになるので、共振したときでも過大な応力が発生することはなく、従って、この実施形態によれば、可変速運転した場合でも騒音や振動が大きくなる虞はなく、省エネ意識に応えることができる。
Therefore, the
また、この実施形態によれば、羽根車として、ブレード4がボス部材5に溶接されている羽根車3、いわゆる溶接羽根車を使用した場合でも、可変速運転に伴う騒音や振動の虞がないので、溶接羽根車の使用によるコスト削減を享受することができる。
Further, according to this embodiment, even when the
次に、本発明の他の実施形態について、図3により説明する。以上に説明した実施形態では、制振部材9としてサンドイッチ構造の制振鋼板を用いた場合について説明したが、この図3の実施形態では、制振部材として、金属板などの板状部材を波状に折り曲げ成形した、いわゆる波板からなる制振部材10を用いたものであり、その他の構成は図1と図2で説明した実施形態と同じである。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment described above, the case where a damping structure steel plate having a sandwich structure is used as the damping
この波板による制振部材10も、ボス部材5の内周面に貼り付た形で、内周面の全周にわたって取り付けられ、カップ状のボス部材5に変形が現われようとすると、波状に折り曲げられた部分が屈曲し、損失が現われるので、ボス部材5の変形が抑制される。
The damping
従って、この図3の実施形態によっても、可変速運転した場合での騒音や振動が大きくなる虞をなくすことができ、省エネ意識に応え、且つ溶接羽根車の使用によるコスト削減を享受することができる。 Therefore, according to the embodiment of FIG. 3, it is possible to eliminate the possibility of increasing noise and vibration in the case of variable speed operation, to respond to energy saving awareness, and to enjoy the cost reduction by using the welding impeller. it can.
1:電動機
2:回転軸(電動機1の軸)
3:羽根車
4:ブレード(羽根)
5:ボス部材
6:ハブ2
7:ワッシャ(座金)
8:ボルト
9:制振部材(サンドイッチ構造の制振部材)
10:制振部材(波板の制振部材)
1: Electric motor 2: Rotating shaft (axis of electric motor 1)
3: Impeller 4: Blade (blade)
5: Boss member 6:
7: Washer (washer)
8: Bolt 9: Damping member (Damping member with sandwich structure)
10: Damping member (damping member of corrugated plate)
Claims (3)
前記ボス部材の内周面に制振部材を設け、
前記羽根車に固有の振動周波数と当該羽根車の運転周波数の共振による振動と応力の低減が、前記制振部材により与えられるように構成したことを特徴とする軸流送風機。 In the axial blower including a propeller-shaped impeller in which a plurality of blades are attached to the outer peripheral surface of a cup-shaped boss member,
A damping member is provided on the inner peripheral surface of the boss member,
An axial blower characterized in that vibration and stress reduction due to resonance between the vibration frequency unique to the impeller and the operation frequency of the impeller are provided by the damping member.
前記制振部材が、2枚の鋼板の間に合成樹脂層を挟み込んだサンドイッチ構造の部材であることを特徴とする軸流送風機。 In the axial blower according to claim 1,
The axial blower according to claim 1, wherein the vibration damping member is a member having a sandwich structure in which a synthetic resin layer is sandwiched between two steel plates.
前記制振部材が、板状部材を波状に折り曲げ成形した波板部材であることを特徴とする軸流送風機。 In the axial blower according to claim 1,
An axial-flow fan, wherein the damping member is a corrugated member obtained by bending a platy member into a corrugated shape.
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CN106481597A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 株式会社日立产机系统 | Impeller and there is its axial flow blower |
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