JP5014368B2 - Sirocco fan and air conditioner indoor unit using this sirocco fan - Google Patents
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Description
本発明は、騒音を抑制できるシロッコファンと、このシロッコファンを用いた空気調和機の室内機に関する。 The present invention relates to a sirocco fan that can suppress noise and an indoor unit of an air conditioner using the sirocco fan.
空気調和機の室内機に用いられているシロッコファンは、その回転翼の主板の中心部に、ファンボスと、ファンボスを取り囲むリブが取付けられている。そして、このリブは、風の流れの抵抗とならないように、これまではその外径がファン径の0.2倍未満となるように小さく設定されていた(例えば、特許文献1参照)。 A sirocco fan used in an indoor unit of an air conditioner has a fan boss and a rib surrounding the fan boss attached to the center of the main plate of the rotor blade. The rib has been set so small that its outer diameter is less than 0.2 times the fan diameter so as not to become resistance to wind flow (see, for example, Patent Document 1).
ところで、シロッコファンは、風方向が軸に対して直角に、遠心方向に流れる。このため、従来のシロッコファンのように、ファンボスを取り囲むリブを流れの抵抗とならないように比較的小径(外径がファン径の0.2倍未満)に設定したものにあっては、主板付近の翼間に流れが集中し、これが騒音発生源の一つとなっていた。 By the way, the sirocco fan flows in the centrifugal direction with the wind direction perpendicular to the axis. For this reason, in the case where the rib surrounding the fan boss is set to have a relatively small diameter (outer diameter is less than 0.2 times the fan diameter) as in the conventional sirocco fan, the main plate The flow was concentrated between nearby wings, and this was one of the sources of noise.
また、リブの小径化に伴ってファンボス径も小さくなり、ファン中心部の重量が小さくなっていた。このため、ファン振れが生じ易くなり、これも騒音発生源の一つとなっていた。 Further, as the rib diameter is reduced, the fan boss diameter is also reduced, and the weight of the fan center is reduced. For this reason, fan vibration is likely to occur, which has been one of the sources of noise.
本発明の技術的課題は、所定風量時の騒音増加、及びファン振れによる騒音増加を抑制できるようにすることにある。 The technical problem of the present invention is to be able to suppress an increase in noise at a predetermined air volume and an increase in noise due to fan vibration.
本発明に係るシロッコファンは、回転翼の主板の中心部に形成されたファンボスの周りに円筒状の第1のリブを設け、第1のリブの周りにフランジを介して円筒状の第2のリブを設け、第2のリブの外径を、ファン径の0.2〜0.61倍としたものである。 The sirocco fan according to the present invention is provided with a cylindrical first rib around a fan boss formed at the center of the main plate of the rotor blade, and a cylindrical second through a flange around the first rib. The outer diameter of the second rib is 0.2 to 0.61 times the fan diameter .
本発明のシロッコファンによれば、円筒状の第1のリブの周りにフランジを介して円筒状の第2のリブを設けて、リブを二重にすることでリブ部の径を大きくしているので、外側の第2のリブが主板近くを流れる風に対して障害物となり、主板近くの翼間に流れが集中するのを抑制することができる。このため、所定風量時の騒音を小さくすることができる。その際、第2のリブの外径を、ファン径の0.2〜0.61倍とすることで、第2のリブが主板付近の流れにとって大きな抵抗となることはなく、騒音増加作用の影響が拡大するのを抑制することができる。このため、主板付近の翼間風量の低減による騒音低減効果を安定して得ることができる。
さらに、ファン中心部の重量が大きくなって、ファン振れが生じるのを抑制することができる。このため、ファン振れによる騒音増加も抑制することができる。
According to the sirocco fan of the present invention, the diameter of the rib portion is increased by providing the cylindrical second rib around the cylindrical first rib via the flange and making the rib double. Therefore, the outer second rib can be an obstacle to the wind flowing near the main plate, and the flow can be prevented from being concentrated between the wings near the main plate. For this reason, the noise at the time of predetermined air volume can be made small. At that time, by setting the outer diameter of the second rib to be 0.2 to 0.61 times the fan diameter, the second rib does not become a great resistance to the flow in the vicinity of the main plate, and the noise increasing action is achieved. It is possible to suppress the influence from expanding. For this reason, the noise reduction effect by reduction of the airflow between blades near the main plate can be stably obtained.
Further, it is possible to suppress the occurrence of fan shake due to an increase in the weight of the fan center. For this reason, an increase in noise due to fan vibration can also be suppressed.
実施形態1.
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図1は本発明の実施形態1に係る両吸込みタイプのシロッコファンの回転翼の主板の構成を示す正面図および側面断面図である。図2は本実施形態に係るシロッコファンの回転翼とこれを収容し風路を形成する両吸込みタイプのスクロールケーシングとの関係を概略的に示す斜視図である。
The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments.
1A and 1B are a front view and a side sectional view showing a configuration of a main plate of a rotary blade of a double suction type sirocco fan according to
図1及び図2において、シロッコファン10のスクロールケーシング9内には回転翼8が収容され、回転翼8の延長方向の中間部に主板1が配置されている。主板1の中心部には、図示しないファンモーターのモーターシャフトとねじ等により連結されるファンボス2が設けられ、ファンボス2の周りに第1のリブ3が設けられ、第1のリブ3の周りに内向きフランジ4aを介して第2のリブ4が設けられている。また、主板1の両端面の外縁部には、それぞれ軸方向に延出する複数の翼5が等間隔毎に取り付けられ、これら翼5の各延出端がリング11a,11bに取り付けられている。
1 and 2, a
次に、本実施形態のシロッコファンの動作について説明する。既述したようにファンボス2とモーターシャフトはねじ等により連結されており、ファンモーターの回転により、シロッコファン10の回転翼8が回転する。
Next, the operation of the sirocco fan of this embodiment will be described. As described above, the
図3は第2のリブ4を取付けた場合のシロッコファン10のP−Q特性を示すグラフであり、Pは静圧、Qは風量である。シロッコファン10の回転翼8は両吸込みタイプであり、回転翼8の径すなわちファン径(図4)はφ192mm、ファン幅は300mm、スクロールケーシング9の高さ(図4)は240mm、翼枚数は40枚、第1のリブ3の外径は37mm、第1のリブ3の幅は片側9mmである。
FIG. 3 is a graph showing the PQ characteristics of the
P−Q特性は、ファンの回転数を一定として、通風抵抗である静圧Pと、風量Qの関係を表したものである。通風抵抗が小さいほど風は流れ易くなり、通風抵抗が大きいほど風は流れ難くなる。よって、静圧が小さいほど、風量は大きくなり、静圧が大きいほど風量は小さくなる。しかし、風量が小さくなっても静圧が小さくなる領域があり、この領域をサージング領域という。サージング領域では、流れが不安定になり易く、異常音の原因となる場合がある。なお、これ以降、高静圧かつ低風量側を締切側(グラフの左上側)、低静圧かつ高風量側を開放側(グラフの右下側)という。 The PQ characteristic represents the relationship between the static pressure P, which is the ventilation resistance, and the air volume Q, with the fan speed being constant. The smaller the draft resistance, the easier the wind will flow, and the greater the draft resistance, the more difficult the wind will flow. Therefore, the smaller the static pressure, the larger the air volume, and the larger the static pressure, the smaller the air volume. However, there is a region where the static pressure is reduced even when the air volume is reduced, and this region is called a surging region. In the surging region, the flow is likely to be unstable, which may cause abnormal sounds. Hereinafter, the high static pressure and low air volume side is referred to as a cutoff side (upper left side of the graph), and the low static pressure and high air volume side is referred to as an open side (lower right side of the graph).
図3のP−Q特性のグラフ上にある動作点A,Bにおいて、第2のリブ4の有無における騒音値を下表1に比較して示す。動作点Aは締切側、点Bは開放側に位置する。
The noise values with and without the
表1から明らかなように、動作点A,Bいずれの騒音値とも、第2のリブ4がある場合の方が小さく、かつ締切側の動作点Aの方が、第2のリブ4による騒音低減効果が大きい。
As can be seen from Table 1, the noise values at both the operating points A and B are smaller when the
次に、この理由を説明する。
図4はシロッコファン10の回転翼8とスクロールケーシング9を側方から見た断面図である。図5は動作点Aにおける各々の翼間風量(縦軸)と、翼の位置(横軸)の関係を表したグラフである。図5の縦軸の符号は、翼間において、ファンの内側から外側へ流れる場合を正(+)、外側から内側へ流れる場合を負(−)としてあり、横軸の翼の位置は、図4の翼の位置を時計の短針で表現したものである。
Next, the reason will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図5に示すように、第2のリブ4の有無とも、最大翼間風量は10:30付近であるが、その最大値は第2のリブ4がある場合の方が小さい。翼間風量をQi(翼枚数40枚であるから、i=1〜40)とすると、騒音SPLに関して、概ね、下式(1)が成立する。
SPL∝Σ{10log10(Qi)6}‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
As shown in FIG. 5, the maximum airflow between the blades is approximately 10:30 with or without the
SPL∝Σ {10log 10 (Qi) 6 } (1)
式(1)より、騒音値は翼間風量Qiが全て等しい場合に最小となり、翼間風量Qiの最大値が大きいほど、騒音値は増大する。したがって、第2のリブ4がある場合は、ない場合よりも翼間風量Qiの最大値が小さいため、騒音値が小さくなる。
From equation (1), the noise value becomes minimum when the inter-blade air volume Qi is all equal, and the noise value increases as the maximum value of the inter-blade air volume Qi increases. Therefore, when the
また、動作点Aの方が、動作点Bよりも第2のリブ4による騒音低減効果が大きい。これは、動作点Bにおいても第2のリブ4による翼間風量Qiの最大値を小さくする効果があるものの、動作点Bは開放側動作点であるため、主板1付近の速度が動作点Aよりも大きく、第2のリブ4が主板1付近の流れにとって障害物となり、騒音増加の要因になるためである。
Further, the operating point A has a greater noise reduction effect due to the
図6は第2のリブ4の有無による騒音差と第2のリブ4の外径/ファン径の関係を示すグラフである。ここで、騒音差は第2のリブ4なしの騒音値から、第2のリブ4ありの騒音値を差し引いたものであり、第1及び第2のリブ3,4の回転軸方向の幅は片側10mmとしてある。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the noise difference due to the presence or absence of the
図6から明らかなように、第2のリブ4の外径/ファン径が0.2〜0.61倍の範囲では、第2のリブ4ありの方が騒音が小さい。この理由は、主板1付近の流れにとって第2のリブ4は抵抗となり、主板1付近の翼間風量を低減する効果があるからである。このため、第2のリブ4の外径/ファン径が0.2〜0.61倍の範囲では、主板1付近の翼間風量が低減したことにより、騒音が低下する。第2のリブ4の外径/ファン径が0.61倍よりも大きくなると、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果よりも第2のリブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることによる騒音増加作用の方が優勢となり、騒音が増加する。
As apparent from FIG. 6, the noise is smaller with the
図7は第2のリブ4の有無による騒音差と第2のリブ4の(回転軸方向の)幅/ファン径の関係を示すグラフである。ここでも、騒音差は第2のリブ4なしの騒音値から、第2のリブ4ありの騒音値を差し引いたものであり、第2のリブ4の回転軸方向の幅は、第2のリブ4の片側の幅であり、第2のリブ4の外径はφ117.12mmとしてある。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the noise difference due to the presence or absence of the
図7から明らかなように、第2のリブ4の幅/ファン径が0.26倍以下の場合、第2のリブ4ありの方が騒音が小さい。この理由は、主板1付近の流れにとって第2のリブ4は抵抗となり、主板1付近の翼間風量を低減する効果があるからである。このため、第2のリブ4の幅/ファン径が0.26倍以下の場合は、主板1付近の翼間風量が低減したことにより、騒音が低下する。第2のリブ4の幅/ファン径が0.26倍よりも大きくなると、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果よりも第2のリブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることによる騒音増加作用の方が優勢となり、騒音が増加する。
As is clear from FIG. 7, when the width / fan diameter of the
このように、本実施形態のシロッコファンにおいては、主板1の中心部に形成されたファンボス2の周りに第1のリブ3を設け、第1のリブ3の周りに第2のリブ4を設けたので、外側の第2のリブが主板1近くを流れる風に対して障害物となり、主板1近くの翼間に流れが集中するのを抑制することができる。このため、所定風量時の騒音を小さくすることができる。
さらに、第2のリブ4によってファン中心部の重量が大きくなり、ファン振れが生じるのを抑制することができる。このため、ファン振れによる騒音増加も抑制することができる。
As described above, in the sirocco fan of the present embodiment, the first rib 3 is provided around the
Further, the
また、第2のリブ4の外径をファン径の0.2〜0.61倍の範囲に収まるように設定したので、第2のリブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることはなく、騒音増加作用の影響が拡大するのを抑制することができる。このため、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果を安定して得ることができる。
In addition, since the outer diameter of the
また、第2のリブ4の軸方向の幅をファン径の0.26倍以下としたので、第2のリブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることはなく、騒音増加作用の影響が拡大するのを抑制することができる。このため、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果を安定して得ることができる。
Further, since the axial width of the
また、このようなシロッコファンを、空気調和機の室内機に用いることで、低騒音・低振動の室内機が得られる。 Moreover, by using such a sirocco fan for an indoor unit of an air conditioner, an indoor unit with low noise and low vibration can be obtained.
実施形態2.
図8は本発明の実施形態2に係る両吸込みタイプのシロッコファンの回転翼の主板の構成を示す正面図および側面断面図であり、図中、前述の実施形態1と同一部分には同一符号を付してある。なお、ここでは説明にあたり、前述の図2を参照するものとする。
FIG. 8 is a front view and a side cross-sectional view showing the configuration of the main plate of the rotor blade of the double suction type sirocco fan according to
本実施形態のシロッコファンは、前述の実施形態1のものの第2のリブ4の内向きフランジ4aと第1のリブ3を削除するとともに、ファンボス2Aの材質をアルミニウムで構成して、その外形を第2のリブ(以下、単に「リブ」という)4の内径と略等しくなるように大きくしたものである。
The sirocco fan according to the present embodiment is configured such that the inward flange 4a and the first rib 3 of the
これを更に詳述すると、リブ4は、外形がファン径の0.2〜0.61倍、軸方向の幅がファン径の0.26倍以下、にそれぞれ設定されている。
More specifically, the
一方、シロッコファンは、ファン径がφ192mm、ファン幅が300mm、スクロールケーシング高さが240mm、翼枚数が40枚であり、材質がポリプロピレンで構成されている。 On the other hand, the sirocco fan has a fan diameter of 192 mm, a fan width of 300 mm, a scroll casing height of 240 mm, a blade count of 40, and is made of polypropylene.
すなわち、本実施形態のシロッコファンは、ファンボス2Aが、ファンの密度よりも大きな密度を有する材質で構成されている。本実施形態のシロッコファン(図8)の騒音値と前述の実施形態1のシロッコファン(図1)の騒音値を下表2に比較して示す。下表2において、動作点Aは締切側、動作点Bは開放側に位置する。
That is, in the sirocco fan of the present embodiment, the
表2から明らかなように、図8のシロッコファンの方が図1のシロッコファンよりも騒音値が小さくなる。これは、リブ4の内側の重量が、図8のものの方が大きくなったため、シロッコファン10の回転翼8の重心が安定し、回転中にファンが振れ難くなったことによるものである。
As is apparent from Table 2, the noise value of the sirocco fan of FIG. 8 is smaller than that of the sirocco fan of FIG. This is due to the fact that the center of gravity of the
動作点A(締切側)よりも、動作点B(開放側)の方が騒音低減効果が大きいが、これは風量の大きい動作点Bの方が、図1のシロッコファンにおいてはファン振れが大きいためである。 The operating point B (open side) has a greater noise reduction effect than the operating point A (closing side), but this is because the operating point B with a large air volume has a larger fan shake in the sirocco fan of FIG. Because.
次に、ファンの破壊強度を評価するため、スクロールケーシング9のない状態で図1、図8のファンを回転させ、ファンが破壊する最小の回転数を求めた結果を下表3に示す。 Next, in order to evaluate the breaking strength of the fan, the fan shown in FIGS. 1 and 8 is rotated in the absence of the scroll casing 9, and the result of obtaining the minimum number of revolutions that the fan breaks is shown in Table 3 below.
表3から明らかなように、図8のファンの方が破壊する最小の回転数が大きくなり、ファンの破壊強度が向上している。これは、リブ4の内側の重量が、図8の方が大きくなったため、シロッコファン10の回転翼8の重心が安定し、回転中にファンが振れ難くなったためである。
As is apparent from Table 3, the minimum number of revolutions of the fan of FIG. 8 is larger and the breaking strength of the fan is improved. This is because the center of gravity of the
次に、ファンボス2Aの材質、シロッコファン10の回転翼8等の材質を変えた場合について説明する。一般に、ファンボスの材質はアルミニウム、シロッコファンの材質はポリプロピレン等のプラスチック樹脂や、鉄を主原料とする鋼板が用いられる。これらの材質と密度の関係を下表4に示す。
Next, a case where the material of the
図8の状態で、ファンボス2Aの材質だけをアルミニウムから銅に変え、スクロールケーシング9のない状態でファンを回転させ、ファンが破壊する最小の回転数を求めた結果を下表5に示す。ただし、シロッコファン10の回転翼8の材質はポリプロピレンである。
In the state of FIG. 8, only the material of the
表5から明らかなように、ファンボス2Aの材質が銅の方がファンが破壊する最小の回転数が大きくなり、ファンの破壊強度が向上している。これは、リブ4の内側の重量が、銅の方が大きいため、シロッコファン10の回転翼8の重心が安定し、回転中にファンが振れ難くなったためである。
As is apparent from Table 5, the minimum rotation speed at which the fan breaks is greater when the material of the
次に、図8の状態でシロッコファン10の回転翼8の材質を鉄とし、ファンボス2Aの材質をアルミニウムから銅に変え、スクロールケーシング9のない状態でファンを回転させ、ファンが破壊する最小の回転数を求めた結果を下表6に示す。
Next, in the state of FIG. 8, the material of the
表6から明らかなように、ファンボス2Aの材質が銅の方がファンが破壊する最小の回転数が大きくなり、ファンの破壊強度が向上している。これは、リブ4の内側の重量が、銅の方が大きいため、シロッコファン10の回転翼8の重心が安定し、回転中にファンが振れ難くなったためである。
As is apparent from Table 6, the minimum rotation speed at which the fan breaks is larger when the material of the
表5、表6より、ファンボス2Aの材質は密度が大きいほど、ファンが破壊する最小の回転数を大きくできることが分かる。さらに、ファンボス2Aの材質の密度が、シロッコファン10の回転翼8の材質の密度よりも大きければ、確実にファンが破壊する最小の回転数を大きくできることが分かる。
From Tables 5 and 6, it can be seen that the higher the density of the material of the
また、リブ4の外径をファン径の0.2〜0.61倍の範囲に収まるように設定したので、リブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることはなく、騒音増加作用の影響が拡大するのを抑制することができる。このため、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果を安定して得ることができる。
Further, since the outer diameter of the
また、リブ4の軸方向の幅をファン径の0.26倍以下としたので、リブ4が主板1付近の流れにとって大きな抵抗となることはなく、騒音増加作用の影響が拡大するのを抑制することができる。このため、主板1付近の翼間風量の低減による騒音低減効果を安定して得ることができる。
Further, since the axial width of the
また、このようなシロッコファンを、空気調和機の室内機に用いることで、低騒音・低振動の室内機が得られる。 Moreover, by using such a sirocco fan for an indoor unit of an air conditioner, an indoor unit with low noise and low vibration can be obtained.
このように、本実施形態のシロッコファンによれば、ファンボス2Aの周りにファン径の0.2〜0.61倍の外径を有するリブ4を設け、ファンボス2Aの外径をリブ4の内径と略等しくなるように大きくしたので、騒音値が小さくなり、かつ破壊強度を向上させることができる。またこれに加え、ファンボス2Aの材質の密度を、シロッコファンの材質の密度よりも大きくすることで、さらに破壊強度を向上させることができる。
As described above, according to the sirocco fan of the present embodiment, the
1 主板、2,2A ファンボス、3 第1のリブ、4 第2のリブ(リブ)、5 翼、8 回転翼、9 スクロールケーシング、10 シロッコファン。
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