JP3966247B2 - Centrifugal fan - Google Patents
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Description
本発明は、換気送風機器、空気調和機器、除湿器、加湿器、または空気清浄機に使用される遠心ファンに関するものである。 The present invention relates to a centrifugal fan used in a ventilation fan, an air conditioner, a dehumidifier, a humidifier, or an air cleaner.
従来、この種の遠心ファンはブレードの入口角度、出口角度の異なる2種類のブレードを備えたものが知られている。(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, this type of centrifugal fan is known to have two types of blades having different blade inlet and outlet angles. (For example, refer to Patent Document 1).
以下、この種の遠心ファンについて、図10から図15を参照しながら説明する。 Hereinafter, this type of centrifugal fan will be described with reference to FIGS.
図に示すように片側にベルマウス状の吸込口101を形成し、ファン内径と同等の内径を有するオリフィス102と吐出口103を有する渦巻き状のケーシング104内部に、回転軸に垂直で平らな主板105と、この主板105の上方と下方に配設された複数のブレード106と、このブレードの両側端部にリング状の側板107と、主板105に上部ブレード106a側から下部ブレード106b側に空気が流通するための通風穴108とを備え、上部ブレード106aと下部ブレード106bのブレード入口角θ1、上部ブレード106aと下部ブレード106bのブレード出口角θ2の両方が異なる形状を有する構成となっている。
As shown in the figure, a bell mouth-
上記構成により、シャフト109にモータ110から駆動力を与えて遠心ファン111を回転させることにより、吸込空気112は、オリフィス102の吸込口101を通過し、ブレード入口部113へ流入しブレード106間で昇圧され、ブレード出口部114から流出して更に渦巻き状のケーシング104を通る際に徐々に動圧が静圧に変換され、吐出口103へ吐出されることになる。そして、この遠心ファン111は、吐出口103に連結される吐出ダクトの長さによって、遠心ファン111に対する負荷(静圧)が変化し、大風量・低静圧域から小風量・高静圧域まで様々な動作点を有することとなる。
このような従来の遠心ファンでは、大流量・低静圧域の動作点では、主板に偏る主流範囲を側板側へ拡大するために主板の上部と下部にブレードの入口角、出口角の異なるブレードを配置する構成であったが、主流が通風穴を通って下部ブレードに流れるため、主流が通風穴を通過する際、主板との衝突、主流速度の増加が発生し、下部ブレードのブレード間での流速が早くなり、ブレード表面の剥離が発生しやすく、全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が主板側のブレードから側板側のブレードへ移行するが、上部ブレードの出口角度が主板側から側板側まで同一の場合、流出角度との差が大きくなり、ブレード出口部付近の剥離領域が拡大し、それに伴う騒音が発生しやすいという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。 In such a conventional centrifugal fan, blades with different inlet and outlet angles at the upper and lower parts of the main plate in order to expand the main flow range biased to the main plate toward the side plate at the operating point in the high flow rate and low static pressure region. However, because the main flow flows through the ventilation holes to the lower blade, when the main flow passes through the ventilation holes, collision with the main plate and an increase in the main flow velocity occur, and the lower blades The flow rate of the blade is increased, the blade surface is easily peeled off, the total pressure efficiency is low, the noise is high, and the main flow is from the blade on the main plate side to the side plate at the operating point in the small flow rate and high static pressure range. However, if the exit angle of the upper blade is the same from the main plate side to the side plate side, the difference from the outflow angle becomes large, the separation area near the blade exit portion is expanded, and noise is generated accordingly. Easy There is a problem, it is required to be improved aerodynamic performance at a lower noise.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大流量・低静圧域の動作点において、主板に偏る主流範囲を側板側へ拡大し、主板側のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減することができ、また小流量・高静圧域の動作点において、側板側のブレード出口部の出口角度と流出角度の差を小さくすることで、ブレード出口部の剥離領域を減少させ、それに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, and at the operating point in a large flow rate / low static pressure region, the main flow range biased to the main plate is expanded to the side plate side, and the flow velocity between the blades in the blade on the main plate side is increased. By reducing the turbulent flow noise associated with separation and reducing the difference between the outlet angle of the blade outlet on the side plate side and the outflow angle at the operating point in the small flow rate and high static pressure range, An object of the present invention is to provide a centrifugal fan that can reduce the separation region of the blade outlet and reduce the turbulent noise associated therewith.
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流が主板側に偏って流れるため、主板側のブレード間の流速が早くなりブレード表面の剥離が発生しやすく全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が主板側のブレードから側板側のブレードへ移行するため、主板側のブレードの全周域において、ブレードから流出した流れが、主板の裏側に逆流し、よどんだ状態で滞留するので、主板側のブレードが有効な仕事をせず空力性能が低下する。 In addition, at the operating point in the large flow rate and low static pressure region, the main flow is biased toward the main plate, so the flow velocity between the blades on the main plate side is increased, the blade surface is liable to peel off, the total pressure efficiency is low, and noise is generated. There is a problem that it is large, and at the operating point in the low flow rate and high static pressure region, the main flow shifts from the blade on the main plate side to the blade on the side plate side. However, since it flows backward to the back side of the main plate and stays in a stagnation state, the blade on the main plate side does not perform effective work and aerodynamic performance is reduced.
また、遠心ファンの製作に際し、ブレードの外径が主板の外径に比べ同等以下であると、型抜きが複雑となりコスト高になり、製作時間が掛かるという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。 In addition, when manufacturing a centrifugal fan, if the outer diameter of the blade is less than or equal to the outer diameter of the main plate, there is a problem that die cutting becomes complicated and costly, and it takes time to manufacture. It is required to be able to improve.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大風量・低静圧域の動作点において、主板側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減する。ことができ、また、小流量・高静圧域の動作点において、主板側のブレードの仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファンを作成可能にすることができる遠心ファンを提供することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, and reduces the increase in the flow velocity between the blades on the main plate side at the operating point in the large air volume / low static pressure region, and reduces the turbulent noise caused by the separation. In addition, at the operating point in the low flow rate and high static pressure range, the work of the blade on the main plate side is increased to prevent the aerodynamic performance from being lowered. An object of the present invention is to provide a centrifugal fan that can make a centrifugal fan with high efficiency and low noise.
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流が吸込口から離れた領域に偏って流れるため、込口から離れた領域のブレード間の流速が早くなりブレード表面の剥離が発生しやすく全圧効率が低く、騒音が大きいという課題があり、また小流量・高静圧域の動作点では、主流が吸込口から離れた領域から吸込口に近い領域へ移行するが、ブレードの入口角度が主板側から側板側まで同一の場合、流入角度とブレードの入口角度との差が大きくなり、ブレード入口部での衝突および剥離現象とそれに伴う騒音が発生しやすいという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。 Also, at the operating point in the high flow rate / low static pressure region, the main flow is biased toward the region away from the suction port, so the flow rate between the blades in the region away from the suction port is increased and the blade surface is likely to peel off. There is a problem that the total pressure efficiency is low and noise is large, and at the operating point in the small flow rate and high static pressure region, the main flow moves from a region away from the suction port to a region close to the suction port, but the inlet angle of the blade Is the same from the main plate side to the side plate side, the difference between the inflow angle and the blade inlet angle becomes large, and there is a problem that collision and separation phenomenon at the blade inlet portion and noise accompanying it are likely to occur, and the noise is lower. Therefore, it is required to improve the aerodynamic performance.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、大流量・低静圧域の動作点において、ブレード入口部での衝突・剥離現象を軽減すると共に吸込口から離れた領域に偏る主流範囲を吸込口に近い領域まで拡大し、吸込口から離れた領域のブレードにおけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減することができ、また小流量・高静圧域の動作点において、吸込口に近い領域のブレード入口部の入口角度と流入角度の差を小さくすることで、ブレード入口部での衝突・剥離現象およびそれに伴う乱流騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, and at the operating point in a large flow rate / low static pressure region, the collision / peeling phenomenon at the blade inlet portion is reduced and it is biased to a region away from the suction port. The main flow range can be expanded to a region close to the suction port, the increase in the flow velocity between the blades in the region away from the suction port can be mitigated, and turbulent noise caused by separation can be reduced. By reducing the difference between the inlet angle and the inlet angle of the blade inlet in the region close to the suction port at the operating point, the centrifuge that can reduce the collision / separation phenomenon and accompanying turbulence noise at the blade inlet The purpose is to provide fans.
また、大流量・低静圧域の動作点では、主流がブレード腹側の領域に偏って流れるため、ブレード背側での剥離が発生しやすく、全圧効率が低下し、乱流騒音騒音が発生するという課題があり、より低騒音で空力性能を向上できることが要求されている。 In addition, at the operating point in the high flow rate and low static pressure region, the main flow is biased toward the blade ventral region, so separation on the blade back side is likely to occur, the total pressure efficiency is reduced, and turbulent noise and noise are generated. There is a problem that it occurs, and it is required that aerodynamic performance can be improved with lower noise.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ブレード間において、ブレード腹側に偏る主流範囲をブレード背側領域まで拡大し、ブレード間の流れを均一にし剥離に伴う乱流騒音、および効率低下を低減することができる遠心ファンを提供することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, and between the blades, the main flow range biased to the blade ventral side is expanded to the blade back side region, the flow between the blades is made uniform, and the turbulent flow noise accompanying the separation. It is an object of the present invention to provide a centrifugal fan that can reduce efficiency reduction.
本発明の遠心ファンは、上記目標を達成するためブレード出口部の一部または全部を、主板側のブレード出口部が側板側のブレード出口部よりも回転方向に前進した状態で前記主板側から前記側板側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度を有し、遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described objective, the centrifugal fan of the present invention is configured such that a part or all of the blade outlet portion is moved from the main plate side in a state where the blade outlet portion on the main plate side is advanced in the rotational direction from the blade outlet portion on the side plate side. Twist toward the side plate side to have different exit angles, have a main plate with an outer diameter equal to or less than the position of the starting point of the centrifugal fan blade, and the main plate side of the blade is the opposite side plate of the main plate It has it to a side end surface.
本発明によれば大風量・低静圧域の動作点において、主板側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、主板側のブレードの仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファンを作成可能にすることができる。 According to the present invention, at the operating point in the large air volume / low static pressure region, the increase in the flow velocity between the blades on the main plate side is alleviated and the turbulent noise caused by the separation is reduced, and at the operating point in the small flow rate / high static pressure region, The work of the blade on the main plate side is increased to prevent aerodynamic performance from being deteriorated, and a centrifugal fan having high efficiency and low noise can be produced in a low cost in a short time by using a simple die cutting method.
本発明によれば、遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有する遠心ファンことによりブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上する。とともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制する。 According to the present invention , the centrifugal fan blade has a main plate having an outer diameter equal to or less than that of the wing start point of the blade of the centrifugal fan, and the main plate side of the blade extends to the opposite side plate side end surface of the main plate. Improves the total pressure efficiency of the fan by reducing collisions, separation, and boundary layer development, working on the blade surface efficiently. In addition, it suppresses the generation of turbulent noise caused by collision, separation, and boundary layer development.
また、短時間、低コストで遠心ファンを作成することができるという効果のある遠心ファンを提供できる。 Further, it is possible to provide a centrifugal fan that has an effect of being able to produce a centrifugal fan in a short time and at a low cost.
遠心ファンのブレードのヒネリ開始点の位置と、同等以下の外径の主板を有し、ブレードの主板側は主板の反側板側端面まで有する遠心ファンものであり、大風量・低静圧域において、主板近傍の通風路が拡大され、主板側のブレードに流入しやすくなると共に流速が減速されるのでブレード入口部およびブレード表面での衝突、剥離現象とそれに伴う騒音発生の促進を防ぐことができる。 The centrifugal fan blade has a main plate with an outer diameter equal to or less than the starting point of the blade, and the main plate side of the blade is up to the end surface on the opposite side of the main plate. Since the ventilation path near the main plate is enlarged, it becomes easy to flow into the blade on the main plate side, and the flow velocity is reduced, so that it is possible to prevent the collision at the blade inlet and the blade surface, the separation phenomenon and the accompanying noise generation. .
また、小風量・高静圧域において、主板の裏側に滞留するよどみを低減させることで、主板側のブレードの仕事量を増加させることができる。 In addition, in the small air volume / high static pressure region, the work of the blade on the main plate side can be increased by reducing the stagnation of the main plate on the back side.
また、ブレードのヒネリ部分に主板が無いため、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で遠心ファンを作成することができる。 Further, since there is no main plate in the blade portion of the blade, a centrifugal fan can be produced at a low cost and in a short time using a simple die cutting method.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(参考例1)
図1は参考例1における遠心ファンおよびケーシングの側断面図、図2は遠心ファンのブレード形状の要部断面図と、空気の流れを示す図、図3(a)(b)はブレードの諸元を示す図、図4および図5は本参考例における性能特性図である。
( Reference Example 1)
FIG. 1 is a side sectional view of a centrifugal fan and a casing in Reference Example 1, FIG. 2 is a sectional view of the main part of the blade shape of the centrifugal fan, and a diagram showing the flow of air, and FIGS. FIG. 4 and FIG. 5 showing the original are performance characteristic diagrams in this reference example .
なお、従来例(図10〜図12)と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is used about the same structure as a prior art example (FIGS. 10-12), and the description is abbreviate | omitted.
図1、図2において、ブレード出口部1の一部または全部を、主板2側のブレード出口部が側板3側のブレード出口部1よりも回転方向に前進した状態で主板2側から側板3側に向かって、順次ひねることで異なった出口角度β2を有する。上記構成により、大流量・低静圧域の動作点において、主板2に偏る主流範囲4を側板3側へ拡大し、主板2側のブレード5におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに、小流量・高静圧域の動作点において、側板3側のブレード出口部1の出口角度β2と流出角度δの差を小さくすることで、ブレード出口1部の剥離領域を減少させ、それに伴う乱流騒音を低減することができるという作用を有する。
1 and 2, a part or all of the
また、このブレード5の詳細な諸元を図3(a)(b)により説明する。このブレード5のひねりの開始位置と回転軸との距離:X、ファン内径:D1、ファン外径:D2がD1/2<X≦D1/2+0.9(D2−D1)/2、軸方向ひねり開始位置の側板3からの距離:Y、ブレード高さ:Hが0.2H<Y≦Hとなるように構成されている。
Detailed specifications of the
また、図4は参考例と従来例の性能特性の比較を示している。本参考例において、風量−静圧特性の全領域に亘って騒音特性、全圧効率が改善されている。また、図5は0Pa−410m3/h時の騒音の周波数分析の比較を示している。本参考例において、2000Hz近傍の音圧レベルが大幅に低減している。 FIG. 4 shows a comparison of performance characteristics between the reference example and the conventional example. In this reference example, the noise characteristics and the total pressure efficiency are improved over the entire region of the air volume-static pressure characteristics. FIG. 5 shows a comparison of frequency analysis of noise at 0 Pa-410 m 3 / h. In this reference example, the sound pressure level in the vicinity of 2000 Hz is greatly reduced.
(実施の形態1)
図6は本発明の実施の形態1における遠心ファンおよびケーシングの側断面図、図7はブレードおよび主板の諸元を示す図である。
(Embodiment 1 )
FIG. 6 is a side sectional view of the centrifugal fan and the casing according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the specifications of the blade and the main plate.
なお、従来例(図10〜図12)と同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is used about the same structure as a prior art example (FIGS. 10-12), and the description is abbreviate | omitted.
図6、図7において、ブレード5のヒネリ開始点の位置と回転軸の距離:Xと、同等以下の外径:D0の主板2を有し、ブレード5の主板2側は主板2の反側板側端面6まで有する。
6 and 7, the
上記の構成により、大風量・低静圧域の動作点において、主板2側におけるブレード間の流速増加を緩和し剥離に伴う乱流騒音を低減するとともに小流量・高静圧域の動作点において、主板2側のブレード5の仕事量を増加させ空力性能の低下を防ぎ、簡便な型抜き方法を用いて、低コスト、短時間で高効率、低騒音の遠心ファン7を作成可能にすることができる。
With the above configuration, at the operating point in the large air volume and low static pressure region, the increase in the flow velocity between the blades on the
(参考例2)
図8は参考例2における遠心ファンとケーシングの側断面を示す図である。
( Reference Example 2 )
FIG. 8 is a side view of the centrifugal fan and the casing in Reference Example 2 .
なお、従来例(図10〜図12)同じ構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。 In addition, about the same structure as a prior art example (FIGS. 10-12), the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.
図8において、ブレード5の内径が主板2から側板3に向かって大きくなるようなテーパ形状8を有するものであり、側板3側のファン内径D1およびオリフィス102の内径が大きくなるので、特に大風量・低静圧域において、オリフィス102を通過する際の軸方向流速が減速され、ブレード入口部9に流入する際の径方向流れが促進され、主板2側のブレード5の有効仕事領域が側板2側へ拡大される。したがって、ブレード間の流速を相対的に低減でき、ブレード表面上の剥離および境界層発達をより抑制できるという作用を有する。
In FIG. 8, the
(参考例3)
図9はブレードの背側表面の状態を示す図である。
( Reference Example 3 )
FIG. 9 is a view showing the state of the back surface of the blade.
図9において、ブレード5の背側10の表面を荒くする、または、多数の凹凸を有するものである。上記構成により、ブレード間において、ブレード5の腹側11に偏る主流範囲をブレード5の背側10領域まで拡大し、ブレード間の流れを均一にし剥離に伴う乱流騒音、および効率低下を低減することができる。
In FIG. 9, the surface of the
本発明にかかる遠心ファンは、ブレード間での衝突・剥離・境界層発達を軽減し、ブレード表面での仕事が効率的に行われ、ファンの全圧効率が向上するとともに衝突・剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制し、ブレード背側からの剥離・境界層発達により発生する乱流騒音の発生を抑制するという効果を有し、換気送風機器、空気調和機器、除湿器、加湿器、または空気清浄機等に使用される遠心ファンとして有用である。 The centrifugal fan according to the present invention reduces the collision / separation / boundary layer development between the blades, the work on the blade surface is efficiently performed, the total pressure efficiency of the fan is improved, and the collision / separation / boundary layer is improved. It has the effect of suppressing the generation of turbulent noise generated by development and suppressing the generation of turbulent noise generated by separation from the blade back side and development of the boundary layer. Ventilation blower, air conditioner, dehumidifier It is useful as a centrifugal fan used in a humidifier or an air cleaner.
1 ブレード出口部
2 主板
3 側板
4 主流範囲
5 ブレード
6 反側板側端面
7 遠心ファン
8 テーパ形状
9 ブレード入口部
10 ブレード背側
β1 入口角度
β2 出口角度
δ 流出角度
D1 ファン内径
D2 ファン外径
X ひねりの開始位置と回転軸との距離
H ブレード高さ
Y 軸方向ひねり開始位置の側板からの距離
101 吸込口
102 オリフィス
103 吐出口
104 ケーシング
105 主板
106 ブレード
106a 上部ブレード
106b 下部ブレード
107 側板
108 通風穴
θ1 入口角度
109 シャフト
θ2 出口角度
110 モータ
111 遠心ファン
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