JP4698818B2

JP4698818B2 - 多翼送風機

Info

Publication number: JP4698818B2
Application number: JP2000368038A
Authority: JP
Inventors: 憲兒松田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP2002168194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空調機等に用いられる多翼送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種多翼送風機の概要について図４乃至図６に基づいて説明する。
図４は従来の多翼送風機の断面図、図５は図４の多翼送風機における通常の翼形状をした翼の翼近傍での流れ状況を示す説明図、図６は前記従来の通常の翼形状のものにおける流動解析結果を示す説明図である。
【０００３】
１はケーシングで、同ケーシング１の中央部には、多数の翼５を主板６上に環状に配列して形成したインペラ２が配置され、更に同インペラ２の回転軸位置に当たる中心部には、同インペラ２を回転駆動するモータ３が配置されている。
【０００４】
４はベルマウスで、前記インペラ２の吸い込み口に設置され、空気の流入流れ７として矢印で図示するように、前記インペラ２に供給される空気を案内する様に構成されている。
【０００５】
インペラ２を形成する前記多数の翼５は、昨今では樹脂製のものが多く採用される様になっており、通常その翼面はほぼ滑らかに形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱交換器や送風機等のユニット機器を統合して構成される空調機の役割は、室内、車両内等の様に限定された空間を冷房や暖房を行うことであるが、前記ユニット機器の一方である送風機は、他方である熱交換器に室内等の空気を輸送し、同熱交換器で熱交換を行って再び室内等に送り込む役割を分担している。
【０００７】
これら各ユニット機器のそれぞれは、各々の役割を分担して共働作業をすることになるが、ここで前記送風機に課せられた主要な要求事項は、輸送風量の増加を図ることと、風量輸送に伴い翼後縁からの剥離渦が主たる原因となっていわゆる騒音として不可避的に発生する送風音の低減である。
【０００８】
前記送風音の原因となる前記剥離渦について、図５、図６を参照して説明すると、インペラ２を形成する複数の翼５に対して、流入流れ７が所定の角度で流入し、同翼５の後縁１８より吐出流れ８として排出されるが、この過程で翼５の背側の途中に剥離渦９が生じ、この剥離渦９が騒音の原因となる。
【０００９】
図５ではインペラ２の一部を拡大してこの状態を模式的に図示しているが、図６では複数の翼を環状に配列して形成したインペラ２の全体に亘って、従来の翼形状のものにおける流動解析結果を示している。
【００１０】
すなわち同図６中には、翼の前縁から流入して後縁から吐出する空気流れの速さ（速度の大きさ）と方向を、細かい複数の速度ベクトルにより表示しているが、各翼の背側で同速度ベクトルが描かれていない部分が、剥離渦の発生し始めていること示している。
【００１１】
従って前記騒音を抑制すべく、その原因となる剥離渦を低減するために、インペラ２を形成する翼５の断面形状は、より円滑に送風を行う好適な翼形を求めて研鑽がつまれている状況にある。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、インペラに対する流入流れ中に剥離渦の発生するのを抑制し、同剥離渦に起因する騒音の発生を防止するようにしたインペラを備えた多翼送風機を提供することを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、複数の翼を主板上に環状に配列して形成したインペラを有する多翼送風機において、前記翼は、前記インペラの回転軸に垂直な断面における形状が、同翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみを有し、同膨らみを翼の長手方向に亘って設け、前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの厚みが、主板に近い方を小さく形成した多翼送風機を提供するものである。
【００１４】
すなわち、同第１の手段によれば、インペラを形成する翼は、同インペラの回転軸に垂直な断面形状として見たとき、その形状は翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみを有する形状となり、しかもこの膨らみは翼の長手方向に亘って設けられているので、同インペラへ供給される空気等の流入流れは、前記膨らみに沿って流れることによりこの位置で剥離渦の発生する余地がなくなり、同剥離渦に起因する騒音の発生防止を図る様にしたものである。
【００１５】
また本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記膨らみの断面形状は、翼弦長：Ｌ、翼最大厚み：Ｄ、膨らみの厚み：ｔ、膨らみの幅：Ｗ、前縁から膨らみの最大厚み位置までの距離：Ｘの相互間の割合を、０．２＜Ｘ／Ｌ＜０．７、０．１＜ｔ／Ｄ＜２、０．１＜Ｗ／Ｌ＜０．７となる様に構成した多翼送風機を提供するものである。
【００１６】
すなわち、同第２の手段によれば、前記翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみは、その断面形状における所定位置の形状寸法の割合を一定の範囲に特定したことにより、その結果として、前記剥離渦の発生を抑え、同剥離渦に起因する騒音の発生防止を図る様にしたものである。
【００１９】
また、本発明は第３の手段として、前記第１、第２の手段において、前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの最大位置が、前記インペラの回転軸方向で見て主板に近い程翼の後縁寄りとなる様に翼の長手方向に亘って傾斜して設けた多翼送風機を提供するものである。
【００２０】
すなわち、同第３の手段によれば、前記したようにインペラの回転軸に垂直な断面において翼の背側に形成される前記膨らみは、その最大位置が、主板に近い位置の断面となる程、翼の後縁寄りとなる様に翼の長手方向に亘って傾斜しているので、このことは逆に、同膨らみは主板に遠い位置となる空気流れの入り口に近い断面となるほど、翼の前縁寄りに設けられることになり、剥離渦が早く発生する空気流れの入り口側、及び遅く発生する主板側のそれぞれの状況に対応して前記膨らみの最大位置が設けられ、これにより前記剥離渦の発生を抑え、同剥離渦に起因する騒音の発生防止を図る様にしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態に係る多翼送風機の翼形状の断面と、空気の流れの様子を示す説明図、図２はインペラを構成する翼に設けた膨らみの諸元を示す説明図、図３はインペラの軸方向における前記膨らみの形状のバリエーションを（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に区分してそれぞれ示す説明図である。
【００２５】
なお、説明が冗長とならない様に、前記した従来のものと同一の部位に関しては、図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は極力省略して、本実施の形態に固有の点を重点的に説明する。
【００２６】
本実施の形態において、１１は膨らみで、インペラ２を形成すべく互いに等間隔離して環状に配列された複数の翼５の背側に、同翼５と一体物として、又は適宜の手法で一体的に結合されて設けられている。
【００２７】
また、この膨らみ１１が形成された位置は、前記インペラ２の回転軸に垂直な断面において、前記翼５の背側１９の最大反り位置を含んで前縁１７の方向から後縁１８の方向に亘って拡がる位置であり、この膨らみ１１の存在しない図５の従来例で見れば、剥離渦９が発生していた位置に相当する。
【００２８】
そしてこの膨らみ１１の膨らみ方向は、隣接する他の翼５の腹側２０に向かった膨らみで、同膨らみ１１はその部位自体も断面翼形状をしている。
【００２９】
この膨らみ１１の詳細な諸元を図２の記載により詳細に説明すると、翼５の前縁１７から後縁１８に至るいわゆる翼弦長Ｌ、翼最大厚みＤ、膨らみの厚みｔ、膨らみの幅Ｗ、前縁１７から膨らみの最大厚み位置までの距離Ｘとすると、前縁１７から膨らみの最大厚み位置までの距離Ｘ対翼弦長Ｌの比は、０．２＜Ｘ／Ｌ＜０．７、膨らみの厚みｔ対翼最大厚みＤの比は、０．１＜ｔ／Ｄ＜２、また、膨らみの幅Ｗ対翼弦長Ｌの比は、０．１＜Ｗ／Ｌ＜０．７となる様に構成されている。
【００３０】
本実施の形態においては、翼５の背側１９に設けた膨らみ１１の断面形状が前記の様に構成されているために、ベルマウス４で導かれた空気は、翼５に対して流入流れ７から吐出流れ８に至る間に、翼５の背側１９に沿って流れ、途中で剥離が生じることはほとんどない。
【００３１】
すなわち図１に示す様な形態の膨らみ１１を、インペラ２を形成する翼５の背側１９に設けることにより、剥離渦９の発生を抑制し、同剥離渦９に伴う騒音を防止することが出来た。
【００３２】
特に図２に示した諸元により、Ｘ／Ｌ、ｔ／Ｄ、及びＷ／Ｌの割合を定めた前記の数値は、発明者が実験を重ね、試行錯誤した結果見いだした数値であり、この数値範囲において、剥離渦９の発生を大幅に抑制することが出来た。
【００３３】
なお、膨らみ１１の、インペラ２の回転軸に垂直な断面における形状は前記した通りであるが、この膨らみ１１は翼５の長手方向、換言すればインペラ２の回転軸方向でその設置形態に幾つかのバリエーションが考えられる。
【００３４】
その一例は、図３（ａ）に示す様に、前記膨らみ１１ａを、前記インペラ２の回転軸に垂直な任意の断面で同一となる様に翼５ａの長手方向に亘って設けるものがあり、この場合には翼５ａの背側１９に形成される前記膨らみ１１ａは、同インペラの回転軸に垂直な任意の断面位置同一の形状であるので、翼５ａの製作に際し同膨らみ１１ａは翼５ａと共に型抜き法等の簡便な工作方法で製作可能となり、製作に要する手間隙、コスト面等での優位性を確保することが出来る。
【００３５】
また、他の例では図３の（ｂ）に示すように、膨らみ１１ｂは、前記インペラ２の回転軸に垂直な断面での同膨らみ１１ｂの最大位置が、インペラの回転軸方向で見て主板６に近い程翼５ｂの後縁１８寄りとなる様に翼５ｂの長手方向に亘って傾斜している。
【００３６】
すなわち、前記膨らみ１１ｂの最大位置が、主板６に近い位置の断面になる程、翼５ｂの後縁１８寄りとなる様にこの最大位置が翼５ｂの長手方向に亘って傾斜していることは、同膨らみ１１ｂは主板６に遠い位置となる空気流れの入り口、即ちベルマウス４に近い断面となるほど、翼５ｂの前縁１７寄りに設けられることになる。
【００３７】
これにより剥離渦９が早く発生する空気流れの入り口側、即ちベルマウス４側及び遅く発生する主板６側のそれぞれの状況に対応して前記膨らみ１１ｂの最大位置が設けられて、これにより前記剥離渦９の発生を効果的に抑え、同剥離渦９に起因する騒音の発生を防止する。
【００３８】
更にまた、他の異なる例では、図３の（ｃ）に示すように、膨らみ１１ｃはインペラ２の回転軸に垂直な断面における厚みが、主板６に近づくに従って段階的に小さくなるように形成している。
【００３９】
膨らみ１１ｃが主板６に近づくに従って段階的に小さくなることは、逆に主板６より遠い方、即ちベルマウス４側では膨らみ１１ｃが大きくなっており、大きな剥離渦９が発生する可能性のあるベルマウス４側と剥離渦９が発生しても小さい主板６側のそれぞれの位置において、膨らみ１１ｃの大きさが対応するように変化させ、剥離渦９の発生を効果的に抑制することが出来る。
【００４０】
なおここでは膨らみ１１ｃはインペラ２の回転軸に垂直な断面における厚みが、主板６に近づくに従って段階的に小さくなるように変化することとして説明したが、段階的な変化に限定されず、滑らかな曲線状、又は直線状に変化する様に構成してもよい。
【００４１】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上、本出願の請求項１に記載の発明によれば、複数の翼を主板上に環状に配列して形成したインペラを有する多翼送風機において、前記翼は、前記インペラの回転軸に垂直な断面における形状が、同翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみを有し、同膨らみを翼の長手方向に亘って設けた多翼送風機を構成しているので、この様に翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみを翼の背面で翼の長手方向に亘って設けたことにより、同インペラへ供給される空気等の流入流れは、前記膨らみに沿って流れ、この位置で剥離渦の発生する余地がなくなり、同剥離渦に起因する騒音の発生を防止して、快適な空調空間の形成に寄与する好適な多翼送風機を得ることが出来たものである。
【００４３】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記膨らみの断面形状は、翼弦長：Ｌ、翼最大厚み：Ｄ、膨らみの厚み：ｔ、膨らみの幅：Ｗ、前縁から膨らみの最大厚み位置までの距離：Ｘ、等の相互間の割合を、０．２＜Ｘ／Ｌ＜０．７、０．１＜ｔ／Ｄ＜２、０．１＜Ｗ／Ｌ＜０．７となる様に構成した多翼送風機を構成しているので、前記翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみの断面形状を、前記の様な所定の形状寸法の割合に特定したことにより、前記剥離渦の発生を効果的に抑え、同剥離渦に起因する騒音の発生を防止して快適な空調空間の形成に寄与する好適な多翼送風機を得ることが出来たものである。
【００４４】
また、請求項３に記載の発明によれば、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な任意の断面で同一となる様に翼の長手方向に亘って設けた多翼送風機を構成しているので、翼の背側に形成される前記膨らみをインペラの回転軸に垂直な任意の断面において形状が同一となる様に翼の長手方向に亘って形成したことにより、同翼の製作に際し同膨らみは翼と共に型抜き法等の簡便な工作方法で製作可能となり、製作に要する手間隙、コスト面等での優位性を確保し、好適な多翼送風機を得ることが出来たものである。
【００４５】
また、請求項４に記載の発明によれば、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの最大位置が、前記インペラの回転軸方向で見て主板に近い程翼の後縁寄りとなる様に翼の長手方向に亘って傾斜して設けた多翼送風機を構成しているので、翼の背側に形成される前記膨らみは、その最大位置を主板に遠い位置から近い位置に至るに従って翼の前縁側から後縁側へ移動させることにより、剥離渦が早く発生する空気流れの入り口側、及び遅く発生する主板側のそれぞれの状況に対応して前記膨らみの最大位置が設けられて剥離渦の発生を効果的に抑え、同剥離渦に起因する騒音の発生を防止し、快適な空調空間の形成に寄与する好適な多翼送風機を得ることが出来たものである。
【００４６】
更にまた、請求項５に記載の発明によれば、前記請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの厚みが、主板に近い方を小さく形成した多翼送風機を構成しているので、翼の背側に形成される前記膨らみが、その厚みが主板に遠い方を大きく、近い方を小さくなる様に形成したことにより、この膨らみは主板に近い方で小さく、遠い方で大きくなる剥離渦の変化に対応した大きさの変化となり、前記剥離渦の発生を効果的に抑え、同剥離渦に起因する騒音の発生を防止して快適な空調空間の形成に寄与する好適な多翼送風機を得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る多翼送風機の翼形状の断面と、空気の流れの様子を示す説明図である。
【図２】図１の要部に相当し、インペラを構成する翼に設けた膨らみの諸元を示す説明図である。
【図３】前記インペラの軸方向における前記膨らみの形状のバリエーションを（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に区分してそれぞれ示す説明図である。
【図４】従来の多翼送風機の概要を示す断面図である。
【図５】図４の多翼送風機における通常の翼形状をした翼の翼近傍での流れ状況を示す説明図である。
【図６】従来の通常の翼形状のものにおける流動解析結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２インペラ
３モータ
４ベルマウス
５翼
６主板
７流入流れ
８吐出流れ
９剥離渦
１１膨らみ
１７前縁
１８後縁
１９背側
２０腹側

Claims

複数の翼を主板上に環状に配列して形成したインペラを有する多翼送風機において、前記翼は、前記インペラの回転軸に垂直な断面における形状が、同翼の背側の最大反り位置を含んで前縁方向から後縁方向に亘り隣接する他の翼の腹側に向かって膨らんだ膨らみを有し、同膨らみを翼の長手方向に亘って設け、
前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの厚みが、主板に近い方を小さく形成したことを特徴とする多翼送風機。
前記膨らみの断面形状は、翼弦長：Ｌ、翼最大厚み：Ｄ、膨らみの厚み：ｔ、膨らみの幅：Ｗ、前縁から膨らみの最大厚み位置までの距離：Ｘの相互間の割合を、０．２＜Ｘ／Ｌ＜０．７、０．１＜ｔ／Ｄ＜２、０．１＜Ｗ／Ｌ＜０．７となる様に構成したことを特徴とする請求項１に記載の多翼送風機。
前記膨らみは、前記インペラの回転軸に垂直な断面における同膨らみの最大位置が、前記インペラの回転軸方向で見て主板に近い程翼の後縁寄りとなる様に翼の長手方向に亘って傾斜して設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の多翼送風機。