JP5022185B2

JP5022185B2 - Centrifugal multiblade blower

Info

Publication number: JP5022185B2
Application number: JP2007290717A
Authority: JP
Inventors: 真俊川埼; 正内田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: JP2009115028A

Description

本発明は遠心式多翼送風機に関する。 The present invention relates to a centrifugal multiblade fan.

遠心式多翼送風機は、静圧及び風量等の特性から、例えば車両用空調装置の送風ユニットに用いられる。遠心式多翼送風機はスクロールケーシングを有し、スクロールケーシング内に羽根車が配置される。羽根車は円筒形状を有し、周方向に配列された複数のブレードを有する。
ここで、ブレードの横断面形状については、遠心式多翼送風機の特性に大きな影響を及ぼすため、種々の研究が行われている。例えば、特許文献１は、騒音の発生や効率低下を防ぐべく、ブレードの前縁部から後縁部が楕円の一部をなす曲線と円弧により形成されている遠心式多翼送風機を開示している。 A centrifugal multiblade blower is used, for example, in a blower unit of a vehicle air conditioner because of characteristics such as static pressure and air volume. The centrifugal multiblade fan has a scroll casing, and an impeller is disposed in the scroll casing. The impeller has a cylindrical shape and has a plurality of blades arranged in the circumferential direction.
Here, since the cross-sectional shape of the blade has a great influence on the characteristics of the centrifugal multiblade fan, various studies have been conducted. For example, Patent Document 1 discloses a centrifugal multiblade fan in which a rear edge portion from a front edge portion of a blade is formed by a curve and an arc that form a part of an ellipse in order to prevent noise generation and efficiency reduction. Yes.

また、特許文献２は、特許文献１と同様に騒音の発生や効率低下を防ぐべく、ブレードの後半部が直線的な形状に形成された遠心式多翼送風機を開示している。
特開2001-329994号公報特開2002-285996号公報 Patent Document 2 discloses a centrifugal multiblade fan in which the rear half of the blade is formed in a linear shape in order to prevent noise generation and efficiency reduction, as in Patent Document 1.
JP 2001-329994 A JP 2002-285996 A

本発明者らは、遠心式多翼送風機の性能向上を目指してブレードの形状について検討を行った。この過程で、特許文献１の遠心式多翼送風機にあっては、ブレードの後縁部が円弧により形成されているため、流体の周方向出口速度が十分に高くならず、静圧低下を招いていることを見出した。
一方、発明者らは、特許文献２の遠心式多翼送風機にあっては、ブレードの後半部を直線的な形状にした場合、隣り合う２つのブレード間において、流体の周方向出口速度が一方のブレードの負圧面側で低下して、全体としても流体の周方向出口速度が低下する虞があることを見出した。 The present inventors studied the shape of the blade with the aim of improving the performance of the centrifugal multiblade fan. In this process, in the centrifugal multiblade blower disclosed in Patent Document 1, since the trailing edge of the blade is formed by an arc, the circumferential outlet speed of the fluid is not sufficiently high, resulting in a decrease in static pressure. I found out.
On the other hand, in the centrifugal multiblade fan of Patent Document 2, when the latter half part of the blade has a linear shape, the circumferential outlet speed of the fluid is one between the two adjacent blades. It has been found that there is a possibility that the peripheral outlet speed of the fluid may decrease as a whole due to a decrease in the suction surface side of the blade.

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、流体の周方向出口速度が速く、もって静圧が高い遠心多翼式送風機を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a centrifugal multiblade blower having a high circumferential pressure and a high static pressure.

上記した目的を達成すべく、本発明によれば、周方向にて配列された複数のブレードを有する羽根車を備えた遠心式多翼送風機において、前記ブレードは、正圧面及び負圧面を有し、前記正圧面は、前記羽根車の径方向でみて外縁側に位置する平面部と、相互に曲率中心が異なる２つの曲面部とからなり、前記負圧面は、前記羽根車の径方向でみて外縁側に曲面部を含むことを特徴とする遠心式多翼送風機が提供される（請求項１）。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a centrifugal multiblade fan provided with an impeller having a plurality of blades arranged in the circumferential direction, the blade has a pressure surface and a suction surface. The positive pressure surface is composed of a flat portion located on the outer edge side in the radial direction of the impeller and two curved surface portions having different curvature centers, and the negative pressure surface is viewed in the radial direction of the impeller. A centrifugal multiblade fan is provided that includes a curved surface portion on the outer edge side (Claim 1).

本発明の請求項１の遠心式多翼送風機では、正圧面が羽根車の径方向でみて外縁側に平面部を有し、平面部が、ブレード間から流出するときの流体の周方向での流れを加速するとともに安定にする。この結果として、この遠心式多翼送風機では、羽根車の外径の拡大やブレードの羽根出口角の増大によらずとも、流体の周方向出口速度が増大され、静圧が高くなる。 In the centrifugal multiblade fan of claim 1 of the present invention, the positive pressure surface has a flat portion on the outer edge side when viewed in the radial direction of the impeller, and the flat portion in the circumferential direction of the fluid flows out between the blades. Accelerate and stabilize the flow. As a result, in this centrifugal multiblade fan, the circumferential outlet speed of the fluid is increased and the static pressure is increased without increasing the outer diameter of the impeller or increasing the blade outlet angle of the blade.

また、この遠心式多翼送風機では、負圧面が外縁側に曲面部を有することにより、負圧面からの流体の剥離が防止され、流体の周方向出口速度の低下が防止される。
更に、正圧面が平面部と２つの曲面部とからなり、設計の自由度が高く、平面部によって静圧が確実に高くなる。 Further, in this centrifugal multiblade blower, the suction surface has a curved surface portion on the outer edge side, so that the fluid is prevented from peeling from the suction surface, and the decrease in the circumferential outlet speed of the fluid is prevented.
Furthermore , the positive pressure surface is composed of a flat surface portion and two curved surface portions, and the degree of freedom in design is high, and the static pressure is reliably increased by the flat surface portion.

図１は、一実施形態の遠心式多翼送風機を概略的に示している。送風機は、例えば車両用空調装置の送風ユニットに用いられ、その場合、空気の流動方向でみて、内外気切換ダンパ２と蒸発器４との間に配置される。
より詳しくは、送風機は、例えば樹脂製のケーシング（スクロールケーシング）５を有し、スクロールケーシング５は、送風ユニットのダクト（ハウジング）の一部を構成する。即ち、スクロールケーシング５は、吸入孔5a、吹出孔5b及び内部流路を有する。 FIG. 1 schematically shows a centrifugal multiblade blower according to an embodiment. The blower is used, for example, in a blower unit of a vehicle air conditioner. In that case, the blower is disposed between the inside / outside air switching damper 2 and the evaporator 4 in the air flow direction.
More specifically, the blower has a casing (scroll casing) 5 made of, for example, resin, and the scroll casing 5 constitutes a part of a duct (housing) of the blower unit. That is, the scroll casing 5 has a suction hole 5a, a blowout hole 5b, and an internal flow path.

また、送風機は、電動モータ６と、電動モータ６によって回転駆動される円筒形状の羽根車８とを有する。電動モータ６は、吸入孔5aとは反対側からスクロールケーシング５に取り付けられ、羽根車８は、スクロールケーシング５内に収容されている。
より詳しくは、羽根車８はボトムプレート10を有し、ボトムプレート10の中央にはドーム形状のコーン部12が形成されている。コーン部12は、スクロールケーシング５内に突出した電動モータ６の本体を覆っており、コーン部12の中央にはボス部14が形成されている。ボス部14は、電動モータ６の回転軸6aに対して一体に回転可能に固定されている。 The blower includes an electric motor 6 and a cylindrical impeller 8 that is rotationally driven by the electric motor 6. The electric motor 6 is attached to the scroll casing 5 from the side opposite to the suction hole 5a, and the impeller 8 is accommodated in the scroll casing 5.
More specifically, the impeller 8 has a bottom plate 10, and a dome-shaped cone portion 12 is formed at the center of the bottom plate 10. The cone portion 12 covers the main body of the electric motor 6 protruding into the scroll casing 5, and a boss portion 14 is formed at the center of the cone portion 12. The boss portion 14 is fixed to the rotating shaft 6a of the electric motor 6 so as to be integrally rotatable.

コーン部12の外周縁には、ボトムプレート10の外周部16が一体に連なっている。外周部16は円環形状をなし、この外周部16には、複数のブレード18の一端部が固定されている。これらブレード18は、ボス部14、則ち電動モータ６の回転軸6aを中心として同心上に配列され、各ブレード18は電動モータ６の回転軸6aと平行に延びている。これらブレード18の間には所定のギャップが確保され、ブレード18の他端部は、ボトムプレート10と同軸的に設けられた円環形状のリム20によって連結されている。 The outer peripheral portion 16 of the bottom plate 10 is integrally connected to the outer peripheral edge of the cone portion 12. The outer peripheral portion 16 has an annular shape, and one end portions of a plurality of blades 18 are fixed to the outer peripheral portion 16. These blades 18 are arranged concentrically around the boss portion 14, that is, the rotation shaft 6 a of the electric motor 6, and each blade 18 extends in parallel with the rotation shaft 6 a of the electric motor 6. A predetermined gap is secured between the blades 18, and the other end of the blade 18 is connected by an annular rim 20 provided coaxially with the bottom plate 10.

図２は、ブレード18の横断面とともに羽根車８の一部を示す図である。ブレード18は、羽根車８の径方向内側に位置する内縁22、径方向外側に位置する外縁24、内縁22と外縁24との間にそれぞれ広がる正圧面26及び負圧面28を有する。
なお、流体の流動方向でみれば、内縁22は前縁と称され、外縁24は後縁と称される。
負圧面28は、全体として凸形状を有し、例えば曲率中心の異なる３つの曲面を滑らかに連結して構成されている。従って、負圧面28は、内縁22から外縁24に渡り、曲面により構成されている。このため、負圧面28は、外縁24側に曲面部29を有する。 FIG. 2 is a view showing a part of the impeller 8 together with the cross section of the blade 18. The blade 18 has an inner edge 22 positioned on the radially inner side of the impeller 8, an outer edge 24 positioned on the radially outer side, and a pressure surface 26 and a suction surface 28 that extend between the inner edge 22 and the outer edge 24, respectively.
When viewed in the fluid flow direction, the inner edge 22 is referred to as a front edge, and the outer edge 24 is referred to as a rear edge.
The negative pressure surface 28 has a convex shape as a whole, and is configured, for example, by smoothly connecting three curved surfaces with different curvature centers. Therefore, the negative pressure surface 28 is formed of a curved surface from the inner edge 22 to the outer edge 24. For this reason, the negative pressure surface 28 has a curved surface portion 29 on the outer edge 24 side.

一方、正圧面26は、全体として凹形状を有し、隣りのブレード18の負圧面28との間にギャップを形成している。正圧面26は、曲率中心の異なる２つの曲面部30，32と、平面部34とを滑らかに連結して構成されている。曲面部30は内縁22側に位置し、平面部34は外縁側24に位置し、曲面部32は、曲面部30と平面部34との間に位置している。
平面部34を延長した線と外周部16の外周とが交差する角度として規定される羽根出口角β2は、例えば165°である。 On the other hand, the positive pressure surface 26 has a concave shape as a whole, and forms a gap between the negative pressure surface 28 of the adjacent blades 18. The positive pressure surface 26 is configured by smoothly connecting two curved surface portions 30 and 32 having different curvature centers and a flat surface portion 34. The curved surface portion 30 is located on the inner edge 22 side, the flat surface portion 34 is located on the outer edge side 24, and the curved surface portion 32 is located between the curved surface portion 30 and the flat surface portion 34.
The blade outlet angle β2 defined as the angle at which the line extending from the flat portion 34 and the outer periphery of the outer peripheral portion 16 intersect is, for example, 165 °.

図３〜図７は、平面部34の長さLと送風機の各種特性との関係をシミュレーションした結果を示しており、図３〜図６では、平面部34の長さLが0mm、則ちブレードが平面部を含まない従来の送風機の特性を１とした比にて各特性が示されている。
なお、これらのシミュレーションは、羽根車８の回転数及び風量が一定という条件下で行われている。 3 to 7 show the results of simulating the relationship between the length L of the flat portion 34 and various characteristics of the blower. In FIGS. 3 to 6, the length L of the flat portion 34 is 0 mm. Each characteristic is shown by the ratio which set the characteristic of the conventional air blower whose blade does not include a plane part to 1.
These simulations are performed under the condition that the rotation speed and the air volume of the impeller 8 are constant.

上述した遠心式多翼送風機では、電動モータ６に外部から電力が供給されると、電動モータ６は羽根車８を回転方向Ｒにて回転駆動する。羽根車８が駆動されブレード18が回転すると、ブレード18は、ブレード18間に規定されたギャップ中の空気を羽根車８の径方向外側に押し出す。これによって、羽根車８の径方向内側からギャップを通じて径方向外側に向かう空気流が生成される。この空気流の生成に伴い、スクロールケーシング５内には吸入孔5aを通じて空気が流入し、流入した空気は、羽根車８のギャップ、内部流路及び吹出孔5bを経てスクロールケーシング５の外部に流出する。 In the centrifugal multiblade fan described above, when electric power is supplied to the electric motor 6 from the outside, the electric motor 6 drives the impeller 8 to rotate in the rotation direction R. When the impeller 8 is driven and the blade 18 rotates, the blade 18 pushes the air in the gap defined between the blades 18 outward in the radial direction of the impeller 8. Thus, an air flow is generated from the radially inner side of the impeller 8 toward the radially outer side through the gap. Along with the generation of this air flow, air flows into the scroll casing 5 through the suction hole 5a, and the inflowed air flows out of the scroll casing 5 through the gap of the impeller 8, the internal flow path and the blowout hole 5b. To do.

そして、上述した遠心式多翼送風機では、正圧面26が外縁24側に平面部34を有し、平面部34が、ブレード18間から流出するときの流体の周方向での流れを加速するとともに安定にする。この結果として、この遠心式多翼送風機では、羽根車８の外径の拡大やブレード18の羽根出口角β2の増大によらずとも、流体の周方向出口速度が増大され、静圧（ファン静圧）が高くなる。 In the centrifugal multiblade fan described above, the positive pressure surface 26 has a flat surface portion 34 on the outer edge 24 side, and the flat surface portion 34 accelerates the flow of the fluid in the circumferential direction when flowing out from between the blades 18. Make it stable. As a result, in this centrifugal multiblade fan, the circumferential outlet speed of the fluid is increased without increasing the outer diameter of the impeller 8 or the blade outlet angle β2 of the blade 18, and the static pressure (fan static Pressure) increases.

上述した平面部34の作用効果は、シミュレーションによって確認されている。
図３に示したように、平面部34の長さLが増加するに連れて、ファン静圧が増加している。これは、図４及び図５に示したように、平面部34の長さLが増加するに連れて、すべり係数μ及び流体の羽根出口周方向速度cu2が増加していることに起因している。
ここで、すべり係数μはμ＝cu2／cu2∞にて表され、式中、cu2∞は流体の理論羽根出口周方向速度である。ファン理論圧力Pは、P＝ρ・u2・cu2にて表され、ρは流体の密度であり、u2は羽根出口周速度である。すべり係数μの増加、則ち、流体の羽根出口周方向速度cu2の増加は、ファン理論圧力Pの増加をもたらし、これによりファン静圧が増加していることがわかる。 The operational effects of the flat portion 34 described above have been confirmed by simulation.
As shown in FIG. 3, the fan static pressure increases as the length L of the flat surface portion 34 increases. This is because, as shown in FIGS. 4 and 5, the slip coefficient μ and the fluid blade outlet circumferential speed cu2 increase as the length L of the flat surface portion 34 increases. Yes.
Here, the slip coefficient μ is expressed by μ = cu2 / cu2∞, where cu2∞ is the theoretical blade outlet circumferential speed of the fluid. The fan theoretical pressure P is expressed by P = ρ · u2 · cu2, where ρ is the density of the fluid, and u2 is the blade outlet peripheral speed. It can be seen that an increase in the slip coefficient μ, that is, an increase in the circumferential speed cu2 of the fluid blade outlet causes an increase in the fan theoretical pressure P, which increases the fan static pressure.

一方、図５から明らかなように、上述した遠心式多翼送風機では、負圧面28が外縁24側に平面部ではなく曲面部29を有することにより、負圧面28からの流体の剥離が防止され、流体の周方向出口速度の低下が防止される。
ただし、羽根車8の回転数及び風量が一定というシミュレーションの条件下では、ファン静圧が増加しても、図６に示したようにトルクも同程度の割合で増加するため、図７に示したようにファン効率はほとんど変化しない。 On the other hand, as is clear from FIG. 5, in the centrifugal multiblade fan described above, the negative pressure surface 28 has a curved surface portion 29 instead of a flat surface portion on the outer edge 24 side, thereby preventing fluid separation from the negative pressure surface 28. A decrease in the circumferential outlet speed of the fluid is prevented.
However, under the simulation conditions in which the rotation speed and air volume of the impeller 8 are constant, even if the fan static pressure increases, the torque also increases at the same rate as shown in FIG. As you can see, fan efficiency hardly changes.

上述した遠心式多翼送風機では、正圧面26が平面部34と２つの曲面部30，32とからなり、ブレード18は、従来の二円弧翼の正圧面における、後縁側の曲面の一部を平面部34に成形したものであるが、このように二円弧翼の後縁側の曲面の一部を平面部34に成形することで、設計の自由度が高く、平面部34によって静圧が確実に高くなる。 Above mentioned the centrifugal multiblade blower, the pressure side 26 is a plane portion 34 and two curved surface portions 30 and 32 Prefecture, blade 18 is at the pressure side of a conventional two-arc blades, a portion of the rear edge of the curved surface In this way, by forming a part of the curved surface on the trailing edge side of the two arc blades into the flat part 34, the degree of freedom in design is high, and the flat part 34 reduces the static pressure. Will definitely be higher.

一実施形態に係る遠心式多翼送風機を、そのスクロールケーシングの一部を切欠いて概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a centrifugal multiblade blower according to an embodiment with a part of its scroll casing cut away. FIG. 図１中の羽根車の一部をブレードの横断面とともに示す図である。It is a figure which shows a part of impeller in FIG. 1 with the cross section of a braid | blade. 平面部の長さとファン静圧との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the relationship between the length of a plane part, and a fan static pressure. 平面部の長さとすべり係数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the relationship between the length of a plane part, and a slip coefficient. 平面部の長さと周方向位置毎の流体の羽根出口周方向速度との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the relationship between the length of a plane part, and the blade | wing exit | outlet circumferential speed of the fluid for every circumferential position. 平面部の長さとトルクとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the relationship between the length of a plane part, and torque. 平面部の長さとファン効率との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the relationship between the length of a plane part, and fan efficiency.

Explanation of symbols

８羽根車
18 ブレード
26 正圧面
28 負圧面
29 曲面部
34 平面部 8 impeller
18 blades
26 Positive pressure surface
28 Suction surface
29 Curved surface
34 Plane section

Claims

In a centrifugal multiblade fan equipped with an impeller having a plurality of blades arranged in the circumferential direction,
The blade has a pressure side and a suction side;
The positive pressure surface is composed of a flat surface portion located on the outer edge side in the radial direction of the impeller and two curved surface portions having different curvature centers from each other,
The centrifugal multiblade fan, wherein the negative pressure surface includes a curved surface portion on an outer edge side in the radial direction of the impeller.