JP2011226448A - Centrifugal fan and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は遠心ファンと空気調和機に関する。 The present disclosure relates to a centrifugal fan and an air conditioner.
従来の送風機の形態として種々のものがあるが、その中で、ファンの軸方向から吸込んだ空気を半径方向に吹出す遠心ファンがある。この遠心ファンを備えた送風機は、例えば、空気調和機の室内機に配され、室内熱交換器に空気を送風し、熱交換された空気を室内へ吐出する作用をなす。 There are various types of conventional blowers. Among them, there is a centrifugal fan that blows out air sucked in from the axial direction of the fan in the radial direction. The blower provided with this centrifugal fan is disposed, for example, in an indoor unit of an air conditioner, and blows air to the indoor heat exchanger and discharges the heat-exchanged air into the room.
上記送風機の構成は、駆動電動機と、この駆動電動機の回転軸に嵌着される遠心ファンとからなる。この遠心ファンを選択することにより、空気調和機の室内機の薄形化が促進され、かつ熱交換器に対する熱交換量を確保できる。 The configuration of the blower includes a drive motor and a centrifugal fan that is fitted to the rotating shaft of the drive motor. By selecting this centrifugal fan, it is possible to promote the thinning of the indoor unit of the air conditioner and to secure a heat exchange amount for the heat exchanger.
上記遠心ファンは例えば、特許文献1のように、主板とシュラウドとの間に回転半径方向に沿って複数の翼が設けられ、この翼の後縁がシュラウド側から主板側にかけて略直線状に形成されている。
In the centrifugal fan, for example, as in
遠心ファンを用いた送風機を運転する場合、回転する遠心ファンの翼の後縁部において翼後流渦による騒音が発生する。特に、上記特許文献1のように翼の後縁がシュラウド側から主板側にかけて略直線状に形成された遠心ファンを用いる場合、翼後流渦による騒音が顕著となる。
When operating a blower using a centrifugal fan, noise is generated by the wake vortex at the trailing edge of the rotating centrifugal fan blade. In particular, when a centrifugal fan in which the trailing edge of the blade is formed in a substantially linear shape from the shroud side to the main plate side as in
本開示は上述した課題を解決するためなされたもので、円盤状の主板と、前記主板に対向して設けられたシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に跨って設けられた複数枚の翼を有する遠心ファンにおいて、前記翼の外周側に位置する後縁は翼の内周側に位置する前縁方向に凹陥した凹状部を有し、翼の主板側の後縁近傍が遠心ファンの反回転方向に湾曲し、後縁の主板側端部が後縁のシュラウド側端部に対し遠心ファンの反回転方向に突出して設けられた遠心ファンとする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problem, and includes a disk-shaped main plate, a shroud provided to face the main plate, and a plurality of wings provided between the main plate and the shroud. In the centrifugal fan, the trailing edge located on the outer peripheral side of the blade has a concave portion recessed in the direction of the leading edge located on the inner peripheral side of the blade, and the vicinity of the trailing edge on the main plate side of the blade is counter-rotating of the centrifugal fan. The centrifugal fan is provided in such a manner that the main plate side end portion of the rear edge protrudes in the anti-rotation direction of the centrifugal fan with respect to the shroud side end portion of the rear edge.
以下、図1乃至図7を用いて説明を行う。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る遠心ファン1の全体斜視図である。
本遠心ファン1は円盤状の主板2と、主板2と同一の外径を有する環状のシュラウド3と、主板2とシュラウド3間に跨った複数枚の翼4からなる。この翼4は内周側に位置する前縁5方向に凹陥した凹状部7を外周側に位置する後縁6に有している。主板2の内周側にはシュラウド3側に膨出し、駆動電動機22(図7参照)の回転軸が係合するハブ2aが一体に形成されている。
主板2と対向してシュラウド3が設けられており、この主板2とシュラウド3の間に翼4が内周側の前縁5から、外周側の後縁6にかけてを反回転方向に傾斜して設けられている。また、翼4の回転方向側の面が正圧面8であり、反回転方向側の面が負圧面9である。
遠心ファン1は図中実線矢印の方向へ回転する。
Hereinafter, description will be made with reference to FIGS.
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall perspective view of a
The
A
The
次に翼4について図2を用いて説明する。図2は翼4を正圧面8側から見た図であり、シュラウド3と翼4との境界線をQ、翼4と主板2の境界線をSとする。
後縁6は、シュラウド側の凹状部端点(シュラウド側端部)6aと、凹状部7の最も前縁5側にある最凹点6bと、主板側の凹状部端点6cと主板2との接点(主板側端部)6dを繋ぐ線で構成されている。ここで、凹状部端点6aはシュラウド3に接しており境界線Qの端点と一致している。凹状部端点6cは主板2外周から垂直方向(回転軸方向)に高さlの位置に存在している。
Next, the
The
後縁6は凹状部端点6aから最凹点6bに向かう曲線Mと、最凹点6bから凹状部端点6cに向い反回転方向に湾曲した曲線Nで構成され、凹状部端点6cから接点6dにかけて主板2に対する高さlの垂線Oで構成されている。ここで、曲線Mと曲線Nは最凹点6bにおいて滑らかに接続されている。
The
ここで、主板2の外周とシュラウド3の外周間の回転軸方向の距離(高さ)をL1とする。また、凹状部端点6aから主板へ下ろした垂線を垂線Hとする。
最凹点6bの主板2からの高さL2は0.5L1よりも小さく、例えば0.4L1の高さにされている。即ち、凹状部7の最も前縁方向に位置している最凹点6bの翼高さ方向位置が、シュラウド3より主板2に近くされている。
Here, the distance (height) in the rotation axis direction between the outer periphery of the
The height L2 of the most
これは、遠心ファン1の回転時に、シュラウド3側を流れる空気の風速と風量が主板2側を流れる空気の風速と風量に対して大きいため、シュラウド3側の翼面積を小さくすると流量が大きく低下してしまうためである。
即ち、上述のようにL2の値を設定することで、シュラウド3側の翼面積を確保し風量が低下するのを抑えつつ凹状部7を設けるためである。
また最凹点6bの前記垂線Hからの距離(深さ)L3は0.3L1程度である。
This is because when the
That is, by setting the value of L2 as described above, the wing area on the
The distance (depth) L3 of the most
図3に上記実施の形態の遠心ファン1を風量が650m3/hになる回転数で回転させたときに発生する騒音値と、凹状部端点6cの高さlの主板2外周とシュラウド3外周間の距離L1に対する割合(l/L1)との関係を測定した結果を実線で示す。
また、後縁6に凹状部7を有さない従来の遠心ファンを同様に風量が650m3/hになる回転数で回転させたときの騒音値を図3に一点鎖線で示す。
ここで使用した遠心ファン1は主板2とシュラウド3の外径が390mm、L1が50mm、L2が20mm(0.4L1)、L3が15mmである。
FIG. 3 shows the noise value generated when the
Further, the noise value when a conventional centrifugal fan having no
The
騒音値の特性は図3に実線で示すように、凹状部端点の高さlが主板2外周とシュラウド3外周間の距離L1の17%の場合に極小値をとることが実験により確認された。尚、後述する本実施の形態の凹状部端点6cの高さlは特に断らないかぎり0.17L1であるとする。
As shown by the solid line in FIG. 3, it has been experimentally confirmed that the noise value has a minimum value when the height l of the concave portion end point is 17% of the distance L1 between the outer periphery of the
翼4の後縁6に凹状部7を設けた本実施の形態の翼後流渦Uの様子を図4(A)に示し、翼4の後縁6が直線状に形成された従来の翼形状の翼後流渦Uの様子を図4(B)に示す。
図4(B)の従来の遠心ファンにおいては、前縁から導かれた空気が後縁から吐出する際に、後縁全体に分布して発生する翼後流渦Uが、後縁から離れるに従って合成され、大きな翼後流渦Uとなり騒音の原因となる。これに対し、図4(A)に示すように後縁に凹状部7を設けた本実施の形態のものは、翼後流渦Uの発生位置を翼4の高さ方向においてずらすことができ、翼後流渦Uの合成を抑え騒音の発生を抑制することができる。
FIG. 4A shows the state of the wake vortex U of the present embodiment in which the
In the conventional centrifugal fan of FIG. 4 (B), when the air guided from the leading edge is discharged from the trailing edge, the blade wake vortex U generated and distributed over the entire trailing edge is separated from the trailing edge. It is synthesized and becomes a large wake vortex U, which causes noise. On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the present embodiment in which the
ここで、凹状部端点6cの高さlを小さくし過ぎると風量が低下してしまう。また、凹状部端点6cは、最凹点6bよりも低い位置でなければならない。そのため高さlはL1の5〜30%の範囲であることが好ましい。
Here, if the height l of the recessed
また、図5に凹状部端点6cと接点6d間を通る翼吐出整流部11の主板2に平行な断面形状を実線で示し、翼4の後縁6付近のシュラウド側断面形状を破線で示す。
5 shows a cross-sectional shape parallel to the
凹状部端点6cと接点6dは垂線Hよりも反回転方向に位置している。そのため、翼4の主板2に平行な断面において接点6dから点eを含む主板側後縁近傍が反回転方向に湾曲し、接点6dが凹状部端点6aより反回転方向に突出した形状となっている。
The
最凹点6bと境界線S上の点eを結んだシュラウド3側に凸の曲線を境界線Pとする。そして、境界線Qから境界線Pと境界線Sにかけての翼面を主翼面部10とし、境界線Pから主板2と翼4との境界線にかけての翼面、即ち境界線Pよりも後縁側の翼面を翼吐出整流部11とする。このとき、翼4の主板2に平行な断面において主翼面部10は負圧面9側に凸の曲面で構成されており、翼吐出整流部11は正圧面8側に凸の曲面で構成されている。翼吐出整流部11において、負圧面9側の曲率半径R1と正圧面8側の曲率半径R2の関係がR1≧R2となっている。
A curved line convex toward the
さらに、翼吐出整流部11の正圧面8側の曲率半径R2は後縁6との接点6dにおいて主板2の外周と正圧面8で接するように設定されている。
Further, the radius of curvature R2 on the
上述した構成とすることで翼後流渦Uが小さくなって、駆動電動機に与える負荷を小さく抑えることができる。 By setting it as the structure mentioned above, the wing | wake vortex U becomes small and the load given to a drive motor can be restrained small.
図6に、負圧面9の曲率半径R1と正圧面8の曲率半径R2の関係が異なる遠心ファンを同一の駆動電動機で回転させた場合の駆動電動機の負荷(入力電力)と風量の関係を示す。ここで、曲線αはR1=45、R2=55(R1<R2)、曲線βはR1=R2=47mm、曲線γはR1=47mm、R2=36.5mm(R1>R2)で有る。
FIG. 6 shows the relationship between the drive motor load (input power) and the air volume when centrifugal fans having different relationships between the curvature radius R1 of the
試験結果から、R1<R2の遠心ファンに比較して、R1=R2及びR1>R2の遠心ファンは、後縁6から発生する翼後流渦Uが小さく、駆動電動機に掛かる負荷を小さく抑えることができる。このため、R1<R2の遠心ファンに対して、R1≧R2の遠心ファンは、同一風量の場合において遠心ファン1の回転に必要な入力電流を低減することができる。
From the test results, compared with the centrifugal fan of R1 <R2, the centrifugal fan of R1 = R2 and R1> R2 has a small blade trailing vortex U generated from the trailing
上述の構成とする遠心ファン1を各種送風機器に使用することで、送風量を低下することなく、入力電力と騒音を低減することが可能である。
By using the
図7に上記実施の形態の遠心ファン1を組込んだ空気調和機の室内機20の縦断面図を示す。室内機20は、筐体20a内に室内熱交換器23と遠心ファン1を収納して構成され、空気吸込口25及び空気吐出口24を有している。室内熱交換器23は筐体20aの前面側に配置され、遠心ファンは筐体20aの背面側に設けられた架台21に取付け固定された駆動電動機22の回転軸に嵌着され、室内熱交換器23と筐体20aの間に配置されている。そして空気調和機の運転時において、駆動電動機22の駆動に伴い遠心ファン1が回転し、空気吸込口25から室内熱交換器23を介して室内機20内部に空気を取り込み、室内熱交換器23により熱交換された空気を空気吐出口24から室内機20外部へと送風する。
FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of an
空気調和機の室内機20に上記遠心ファン1を組込ことで、運転時に遠心ファンから発生する騒音が少なく、低い入力電力でも必要な送風量を確保することができる。
By incorporating the
1…遠心ファン、2…主板、3…シュラウド、4…翼、5…前縁、6…後縁、7…凹状部、8…正圧面、9…負圧面、10…翼面部、11…翼吐出整流部、20…室内機、21…架台、22…駆動電動機、23…室内熱交換器、24…空気吹出口、25…空気吸込口、6a…凹状部端点、6b…最凹点、6c…凹状部端点、6d…接点、e…点、H…垂線、M…曲線、N…曲線、O…垂線、P…境界線、Q…境界線、S…境界線 1 ... centrifugal fan, 2 ... main plate, 3 ... shroud, 4 ... blade, 5 ... front edge, 6 ... rear edge, 7 ... concave, 8 ... pressure surface, 9 ... vacuum surface, 10 ... blade surface, 11 ... blade Discharge rectification unit, 20 ... indoor unit, 21 ... pedestal, 22 ... drive motor, 23 ... indoor heat exchanger, 24 ... air outlet, 25 ... air inlet, 6a ... end of concave part, 6b ... most concave point, 6c ... concave end point, 6d ... contact, e ... point, H ... perpendicular, M ... curve, N ... curve, O ... perpendicular, P ... boundary line, Q ... boundary line, S ... boundary line
Claims (4)
前記主板に対向して設けられたシュラウドと、
前記主板と前記シュラウド間に跨って設けられた複数枚の翼を有する遠心ファンにおいて、
前記翼の外周側に位置する後縁は翼の内周側に位置する前縁方向に凹陥した凹状部を有し、
翼の主板側の後縁近傍が遠心ファンの反回転方向に湾曲し、後縁の主板側端部が後縁のシュラウド側端部に対し遠心ファンの反回転方向に突出して設けられたことを特徴とする遠心ファン。 A disc-shaped main plate;
A shroud provided facing the main plate;
In the centrifugal fan having a plurality of blades provided between the main plate and the shroud,
The rear edge located on the outer peripheral side of the wing has a concave portion recessed in the front edge direction located on the inner peripheral side of the wing,
The vicinity of the trailing edge of the blade on the main plate side is curved in the counter-rotating direction of the centrifugal fan, and the main plate-side end portion of the trailing edge is provided to protrude in the counter-rotating direction of the centrifugal fan with respect to the shroud side end portion of the trailing edge. Features a centrifugal fan.
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