JP2013217236A - Air-blowing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、後縁寄りの外周をベルマウスリングに囲まれた翼を有する送風装置に関するものである。 The present invention relates to an air blower having a wing surrounded by a bell mouth ring on the outer periphery near the rear edge.
翼の回転進行方向でいう前縁寄りの外周が吸込み空間に開放された軸流送風装置では、開放された前縁寄りの翼外周縁の負圧面側で、翼端渦が発生し、この翼端渦は、外周縁がベルマウスリングと重なる辺りで翼の負圧面から離脱する。離脱した渦は不安定であり、ベルマウスリングの吸込み口に留まり、送風装置への吸込み流れを阻害したり、後続する翼に衝突して翼周りの流れを乱したり、後続する翼との間で渦構造が崩壊し、翼間を通過する流れの妨げとなったりする等、送風装置の性能を低下させる要因となる。 In an axial blower in which the outer periphery near the leading edge in the direction of rotation of the blade is open to the suction space, a blade tip vortex is generated on the suction surface side of the outer periphery of the blade near the opened leading edge. The edge vortex separates from the suction surface of the wing when the outer peripheral edge overlaps the bell mouth ring. The detached vortex is unstable and stays at the suction port of the bell mouth ring, obstructs the suction flow to the blower, collides with the following wing, disturbs the flow around the wing, The vortex structure collapses between the blades, impeding the flow passing between the blades.
このような問題に関連しては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に開示された送風機では、翼の外周縁に吸込み側に向けて反り返った反り返り部を設け、且つ、その反り返り部の幅を前縁側から後縁側にいくほど大きくなるように設定していた。そして、このような翼の特徴により、翼端渦の渦径を小さくし渦を安定させて、翼端渦を翼の負圧面から離脱しにくく、すなわち、翼端渦の離脱を遅らせるように企図していた。 In relation to such a problem, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In the blower disclosed in Patent Document 1, a warped part that warps toward the suction side is provided on the outer peripheral edge of the blade, and the width of the warped part is set to increase from the front edge side to the rear edge side. It was. In addition, due to the characteristics of the wing, the vortex diameter of the wing tip vortex is reduced to stabilize the vortex, and the wing tip vortex is unlikely to be detached from the suction surface of the wing. Was.
しかしながら、上述した従来の送風機では、翼端渦の離脱を遅らせる工夫により、ある程度は離脱位置を下流側へと遷移させることはできるが、翼の外周縁がベルマウスリングに囲まれた領域では、翼の圧力面から負圧面への巻き込み流れが少なくなるので翼端渦を翼面に保持する作用が弱まり、翼端渦が翼面から離脱してしまうこととなる。 However, in the conventional blower described above, the release position can be shifted to the downstream side to some extent by devising the release of the blade tip vortex, but in the region where the outer peripheral edge of the blade is surrounded by the bell mouth ring, Since the entrainment flow from the pressure surface of the blade to the suction surface is reduced, the action of holding the blade tip vortex on the blade surface is weakened, and the blade tip vortex is separated from the blade surface.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、翼の後縁寄りの外周がベルマウスリングに囲まれている構成においても、翼の負圧面から離脱した翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる送風装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even in the configuration in which the outer periphery near the trailing edge of the blade is surrounded by the bell mouth ring, the air blowing performance is reduced by the blade tip vortex separated from the suction surface of the blade. It aims at providing the air blower which can be suppressed.
上述した目的を達成するため、本発明の送風装置は、回転軸線を含むファンボスと、前記ファンボスの周囲に放射状に取り付けられた複数の翼と、前記複数の翼を囲むように配置された環状のベルマウスリングとを備え、前記複数の翼はそれぞれ、その回転方向後方側の外周において、前記ベルマウスリングに接合され、その回転方向前方側の外周において、前記ベルマウスリングと非接合状態にあり、前記ベルマウスリングは、前記複数の翼と一体になって回転するように設けられており、前記ベルマウスリングは、その吸込み部分において、前記翼の負圧面から反回転方向に向かって翼端から離脱した渦を保持する渦溝を有している。 In order to achieve the above-described object, a blower of the present invention is arranged so as to surround a fan boss including a rotation axis, a plurality of blades attached radially around the fan boss, and the plurality of blades. An annular bell mouth ring, and each of the plurality of wings is joined to the bell mouth ring at the outer periphery on the rear side in the rotational direction, and is not joined to the bell mouth ring on the outer periphery at the front side in the rotational direction. The bell mouth ring is provided so as to rotate integrally with the plurality of wings, and the bell mouth ring is formed in the suction portion from the suction surface of the wing toward the counter-rotating direction. It has a vortex groove that holds the vortex detached from the blade tip.
本発明の送風装置によれば、翼の負圧面から離脱した離脱渦が翼間を流れる気流の妨げとなることや、後続する翼に衝突することを抑制し、翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる。 According to the air blower of the present invention, the separation vortex separated from the suction surface of the blades prevents the airflow flowing between the blades and collides with the following blades, and the blowing performance is deteriorated by the blade tip vortex. Can be suppressed.
以下、本発明に係る送風装置の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a blower according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、この発明の実施の形態における軸流送風装置を示すものであり、吸込み側から見た斜視図である。図2は吸込み側から見た平面図である。説明の都合上、回転軸線2に沿う方向を高さ方向として、吸込み側を上方向とする。
FIG. 1 shows an axial blower according to an embodiment of the present invention, and is a perspective view seen from the suction side. FIG. 2 is a plan view seen from the suction side. For convenience of explanation, the direction along the
本実施の形態の軸流送風装置1は、ファンボス3と、複数(本実施の形態の図では3枚)の翼4と、ベルマウスリング5とを備える。複数の翼4はそれぞれ、ファンボス3の周囲から、回転軸線2を中心として放射状に延びている。ベルマウスリング5は、それぞれの翼4の高さ方向における下方寄りの外周を囲むように配置される。
The axial-flow blower 1 of the present embodiment includes a
翼4における吐出し側の面(回転方向6に向いた面)が圧力面4a、圧力面の裏側となる吸込み側の面が負圧面4bとなる。圧力面4a及び負圧面4bを隔てる翼4の周縁は、ファンボス3の接合部であるボス接合縁4c、翼4とベルマウスリング5との接合部であるベルマウス接合縁4d、回転方向6の前方を向いた前縁4e、前縁に対向し回転方向6の反対側に向いた後縁4f、翼4の外側を向き前縁4eとベルマウス接合縁4dとを結ぶ前方外周縁4gを有している。
The discharge side surface (the surface facing the rotation direction 6) of the blade 4 is the
ベルマウスリング5は、隣接する翼4と翼4とを繋ぐように円筒状になっており、複数の翼4やファンボス3と同期的に(同角度位置を保持して)、それら翼4及びファンボス3と一緒に回転するものである。ベルマウスリング5の内周面の吸込み側の部分には、翼4の負圧面4bから反回転方向に向かい渦溝12が延びる。
The
図3は、図2の円筒状の断面線Aにおける翼断面を平面に展開した図である。断面線は回転軸線2を中心として、翼4の前縁4eから後縁4fまでが存在する領域のうちの最大半径となる位置を円弧状に延びている仮想線である。
FIG. 3 is a diagram in which the blade cross section at the cylindrical cross section line A of FIG. 2 is developed in a plane. The section line is an imaginary line that extends in a circular arc at the position having the maximum radius in the region where the
翼4の前縁4eと後縁4fを繋ぐ弦線7から負圧面4bが最も離れる位置をこの半径における最大反り位置8と定義する。本発明は、最大反り位置8は弦線7よりも反回転方向に位置する態様の反り形状を備える。
A position where the
図4、図5、図6は、図2の回転軸線を含む平面における断面図であり、それぞれ図2の断面線、B、D、Fにおける断面である。 4, 5, and 6 are cross-sectional views taken along a plane including the rotation axis of FIG. 2, and are cross-sections taken along the cross-sectional lines B, D, and F of FIG.
吸込み空間9と吹出し空間10は、バッフル板11で分割される。ベルマウスリング5が回転できるようにバッフル板11とベルマウスリング5との間には僅かな隙間が確保されている。前方外周縁4gの最大径となる半径Raは、ベルマウスリング5の最内周径Rbよりも大きい。
The
図4(断面線B)は、翼4の圧力面4aとベルマウスリング5とが近接はしているものの、接合はしていない位置の断面である。ベルマウスリング5の吸込み部分5aはベルマウスリング5の最小内周径となっている部分から上方向に向かい径が大きくなるベルマウス形状となっている。
FIG. 4 (cross-section line B) is a cross-section at a position where the
図5(断面線D)は、翼4の断面がベルマウスリング5の吸込み部分5aよりも下方に位置する断面である。図6(断面線E)は、図5よりも反回転方向にあり、ベルマウス接合縁4dを含まない位置の断面である。
FIG. 5 (section line D) is a section in which the section of the wing 4 is located below the
ベルマウスリング5の吸込み部分5aには、翼の負圧面4bから続く渦溝12が形成されている。図から分かるように渦溝12は、反回転方向に向かうに従い、その幅が小さく、深さが浅くなるように構成されている。さらに、渦溝12は、図4には現れていないことから分かるように、後続する圧力面4aに至る前に無くなるように形成されている。つまり、渦溝12の回転方向でいう後端は、回転方向後方側に隣接する翼4の圧力面4aの手前で終端している。また、渦溝12は、凹状の面によって画定されている。
In the
このように、翼4は、その回転方向後方側の外周において、ベルマウスリング5に接合され、その回転方向前方側の外周において、ベルマウスリング5と非接合状態にある。換言するならば、翼4は、その回転方向前方側の領域に関し、回転軸線2を含む断面(図4参照)でみて内周側がファンボス3で支持された片持ち状態が得られているような構成を有する。また、翼4の回転方向前方側の外周は、ベルマウスリング5の吸込み部分5aよりも回転軸線2方向における風上側に位置しており(図4参照)、すなわち、吸込み空間9に開放されており、一方、翼4の回転方向後方側の外周は、ベルマウスリング5に囲まれている。
Thus, the wing 4 is joined to the
次に、以上のように構成された軸流送風装置の動作・作用について説明する。軸流送風装置1においては、図示しないファンモータの駆動力により、ファンボス3、翼4、ベルマウスリング5が一体となって回転する。翼4が回転することにより、翼4の回転する領域内の気体が、圧力面4aによって吹出し空間10へと押し出される。また、それと併行して、吸込み空間9の気体は、翼4の回転する領域内へと、前縁4eや前方外周縁4gの回転軌跡からなる面から流入する。このようにして、吸込み空間9から吹出し空間10へと気流が生じる。
Next, the operation and action of the axial blower configured as described above will be described. In the axial blower 1, the
図7〜図11を用いて翼端に生じる渦について説明する。図7は、吸込み空間から見た軸流送風装置の斜視図であり、図8、図9、図10及び図11はそれぞれ、図2の断面線、B、C、D、Eにおける断面である。 A vortex generated at the blade tip will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view of the axial blower as viewed from the suction space, and FIGS. 8, 9, 10 and 11 are cross sections taken along the cross-sectional lines B, C, D and E of FIG. .
現象を分かり易くするため、回転する翼4やベルマウスリング5を基準とした相対場として説明を行う。また、図には翼一枚分の翼端渦13、離脱渦14だけ図示しているが、他の翼4についても図示していないだけで同様に渦が生じているものとする。
In order to make the phenomenon easy to understand, the relative field is described based on the rotating wing 4 and the
前方外周縁4gが回転軸線2を含む断面において現れる領域(図8)において、翼4の回転領域に流入した気体の一部は、周囲よりも圧力が高い圧力面4aから、前方外周縁4gを介して回り込むように、圧力が低い負圧面4bに巻き込まれる流れとなる。この巻き込み流れを基にして負圧面4bの前方外周縁4gの近くに、翼端渦13と呼ぶ渦構造を持つ流れが形成される。翼端渦13は前方外周縁4gに沿って下流側に移行するに伴い成長する。
In the region where the front outer peripheral edge 4g appears in the cross section including the rotation axis 2 (FIG. 8), a part of the gas that has flowed into the rotation region of the blade 4 is moved from the
翼4がベルマウスリング5と接触する領域(図9)において、翼端渦13は、ベルマウスリングの吸込み部分5aと接触して負圧面4bから離脱し、渦溝12へ移動する。
In the region where the blade 4 contacts the bell mouth ring 5 (FIG. 9), the
翼4が渦溝12よりも下方に位置する領域(図10)、及び、それよりも反回転方向の領域(図11)において、離脱した翼端渦(すなわち、これを離脱渦14と呼ぶ)は、渦溝12を伝い、後続の翼4に向いながら、徐々に弱まる。よって、離脱渦が翼間をさ迷い、渦崩壊により翼間の流れを妨げてしまうことを防ぐことができる。これにより、送風装置の昇圧性能を高めることができる。
In the region where the blade 4 is located below the vortex groove 12 (FIG. 10) and the region in the counter-rotating direction (FIG. 11), the separated blade tip vortex (that is, this is called the separation vortex 14). Is gradually weakened while passing through the
また、渦溝12は、ベルマウスリング5の一部であり翼4と共に回転しているので、翼端渦が、直ぐに後続の翼4まで運ばれて衝突することを防ぐこともできる。そのため、離脱渦14と後続する翼4とは衝突せず、後続する翼周りの流れが乱されないですむので、昇圧性能が低下せず、騒音も低く保たれる。
Further, since the
また、翼端渦13や離脱渦14は周囲よりも圧力が低く、翼端渦13に巻き込まれる流れ15が発生するが、ベルマウスリング5の吸込み部分5aにある渦溝12に離脱渦14が位置するので、軸流送風装置1の径方向外側から多くの気体を吸込み、軸流送風装置1の送風量を高めることができる利点も得られる。
Further, the pressure at the
さらに、離脱渦14は、その渦の巻き方向(図8から図11において反時計方向)により、巻き込んだ流れをベルマウスリング5内側において径方向外側へ導く。このため、翼4は半径の大きい部分で気流に仕事をすることとなり、それによっても昇圧性能が高くなる利点が得られる。
Furthermore, the
ここで、翼端渦13を翼の負圧面4bから渦溝12に移行させるには、両者の位置関係が重要となる。本実施の形態においては、前方外周縁4gの最大径となる半径Raは、ベルマウスリング5の最小内径Rbよりも大きい。そのため、前方外周縁4g近くの負圧面4bとベルマウスリングの吸込み部分5aにある渦溝12とが連続する位置関係とすることができる。これにより、翼端渦13は翼4の負圧面4bから渦溝12にスムーズに移行することができることとなる。
Here, in order to move the
離脱渦14は、翼4の負圧面4bから離れるに従い小さい渦となる。本実施の形態において、渦溝12は負圧面4bから後方へと延びるに従いその深さと幅とを小さくしている。そのため、渦が小さくなるに従い渦溝12も小さくなるので渦を安定に長く保つことができる。これにより、離脱渦14による吸引効果を高めることができる。また、前述したように、離脱渦14は、負圧面4bから離れると伴に徐々に小さく弱まる。圧力面近傍では渦溝12がない面の方が外周からの吸込み流れをスムーズに導ける。
The
本実施の形態においては、図4(図8)に現れているように、渦溝12は、後続する翼4の圧力面4aの前までにはなくなっている。そのため、軸流送風装置1の径方向全体において外周からの気流の吸い込みを効果的に行うことができるという利点もある。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4 (FIG. 8), the
以上より、本実施の形態の軸流送風装置においては、翼の少なくとも後縁寄り外側にベルマウスリングを備えておりながら、翼の負圧面から離脱した翼端渦による送風性能の低下を抑制することができる。また、翼端から離脱した渦を、空気を吸込む動力として利用することにより送風性能の向上にもつなげることができる。また、これらのことにより、所要空気動力を得るための入力が小さい高効率な送風装置を実現することが可能となっている。 As described above, in the axial blower of the present embodiment, the bell mouth ring is provided at least on the outer side near the trailing edge of the blade, and the deterioration of the blowing performance due to the blade tip vortex separated from the suction surface of the blade is suppressed. be able to. Further, by using the vortex separated from the blade tip as power for sucking air, it is possible to improve the blowing performance. In addition, these make it possible to realize a highly efficient blower with a small input for obtaining required air power.
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to the preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is self-explanatory.
本発明の適用例としては、空気調和機の室外機に用いられる軸流送風機や、家庭用・業務用の換気扇を挙げることができるが、本発明は、それらに限らず、送風を行う場面に広く適用することが可能である。 Examples of the application of the present invention include an axial blower used for an outdoor unit of an air conditioner and a ventilation fan for home use and business use. It can be widely applied.
1 軸流送風装置、2 回転軸線、3 ファンボス、4 翼、4a 圧力面、4b 負圧面、5 ベルマウスリング、5a 吸込み部分、6 回転方向、9 吸込み空間、12 渦溝。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial flow blower, 2 Rotating axis line, 3 Fan boss, 4 Blade, 4a Pressure surface, 4b Negative pressure surface, 5 Bell mouth ring, 5a Suction part, 6 Rotation direction, 9 Suction space, 12 Swirl groove.
Claims (5)
前記ファンボスの周囲に放射状に取り付けられた複数の翼と、
前記複数の翼を囲むように配置された環状のベルマウスリングとを備え、
前記複数の翼はそれぞれ、その回転方向後方側の外周において、前記ベルマウスリングに接合され、その回転方向前方側の外周において、前記ベルマウスリングと非接合状態にあり、
前記ベルマウスリングは、前記複数の翼と一体になって回転するように設けられており、
前記ベルマウスリングは、その吸込み部分において、前記翼の負圧面から反回転方向に向かって翼端から離脱した渦を保持する渦溝を有している、
送風装置。 A fan boss containing the axis of rotation;
A plurality of wings radially attached around the fan boss;
An annular bell mouth ring disposed so as to surround the plurality of wings,
Each of the plurality of wings is joined to the bell mouth ring on the outer periphery on the rear side in the rotational direction, and is not joined to the bell mouth ring on the outer periphery on the front side in the rotational direction.
The bell mouth ring is provided so as to rotate integrally with the plurality of wings,
The bell mouth ring has a vortex groove that holds a vortex separated from the blade tip in the counter-rotating direction from the suction surface of the blade at the suction portion thereof,
Blower device.
請求項1の送風装置。 The maximum diameter of the outer peripheral edge of each of the wings is larger than the minimum inner diameter of the bell mouth ring,
The air blower of Claim 1.
請求項1又は2の送風装置。 The vortex groove is formed such that its depth and width become smaller as it extends from the suction surface of the blade.
The air blower of Claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れか一項の送風装置。 The vortex groove extends in the counter-rotating direction from the suction surface of the blade, and terminates before the pressure surface of the blade adjacent to the rear side in the rotation direction.
The air blower according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4の何れか一項の送風装置。 The outer periphery of each wing in the rotational direction front side is located on the windward side in the rotational axis direction from the suction part of the bell mouth ring, and is open to the suction space.
The air blower according to any one of claims 1 to 4.
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