JP5322900B2 - Bell mouth structure of blower - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和装置等に使用される送風機のベルマウス構造に関する。 The present invention relates to a bell mouth structure of a blower used for an air conditioner or the like.
一般に、例えばプロペラファン等の軸流型送風機は、空気調和機などの送風機として幅広く使用されており、送風用の羽根車の周囲には、吸込側の空気を吹出側にスムーズにガイドして漏れ量を少なくするベルマウスが設けられている。この種の送風機では、近年、高性能化・低騒音化に対する要請が非常に強くなっており、ベルマウス形状の改善による性能改善方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In general, for example, an axial blower such as a propeller fan is widely used as a blower such as an air conditioner, and the air on the suction side is smoothly guided to the blowout side around the impeller for blowing to leak. A bell mouth to reduce the amount is provided. In this type of blower, in recent years, there has been a strong demand for higher performance and lower noise, and a performance improvement method by improving the bell mouth shape has been proposed (for example, see Patent Document 1).
さらに、近年は送風機の風量を向上し、省エネルギー化の観点から送風機の駆動力(モーター負荷)を小さくすることが求められている。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、同じ送風量を保ちつつも、送風機の回転数及び駆動力の低減を同時に満足できる送風機のベルマウス構造を提供することにある。
Furthermore, in recent years, it has been required to improve the air volume of the blower and reduce the driving force (motor load) of the blower from the viewpoint of energy saving.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a bell mouth structure for a blower that can solve the problems of the conventional techniques described above and satisfy the reduction in the rotational speed and driving force of the blower at the same time while maintaining the same blown amount. It is in.
上記目的を達成するため、本発明は、軸流型送風機の羽根車の周囲に設けられ、この羽根車の吸込側の空気を吹出側に案内する送風機のベルマウス構造において、吹出開口に連通して前記羽根車の軸方向に略沿って延びる吹出壁部と、この吹出壁部に連なり吸込開口に向かって拡径するように傾斜する傾斜壁部とを備え、ベルマウスの全高H、傾斜壁部の高さh、当該傾斜壁部の傾斜角度βとしたときに、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a bell mouth structure of a blower that is provided around an impeller of an axial-flow fan and guides air on the suction side of the impeller to the blowout side, and communicates with the blowout opening. A blow wall extending substantially along the axial direction of the impeller, and an inclined wall connected to the blow wall and inclined so as to expand toward the suction opening. When the height h of the portion and the inclination angle β of the inclined wall portion are set, 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 ° ≦ β ≦ 70 °.
この構成において、前記吹出壁部と前記傾斜壁部との連接部開口の直径D、前記羽根車の直径dとしたときに、1.02<D/d<1.03であってもよい。前記吸込開口から前記羽根車の羽根の中で当該吸込開口に最も近い位置までの高さhLとしたときに、0.24≦hL/h≦0.4であってもよい。 In this configuration, 1.02 <D / d <1.03 may be satisfied, where D is the diameter D of the connecting portion opening between the blowing wall portion and the inclined wall portion, and the diameter d is the impeller. When the height hL from the suction opening to the position closest to the suction opening in the blades of the impeller may be 0.24 ≦ hL / h ≦ 0.4.
また、前記吸込開口から前記羽根車の羽根の中で前記吹出開口に最も近い位置までの高さhZとしたときに、0.875≦hZ/H≦0.925であってもよい。また、前記軸流型送風機はプロペラファンである構成としても良い。また、前記プロペラファンの羽根車は、側面視で前記ベルマウスと完全にオーバーラップする位置に配置されてもよい。 Further, 0.875 ≦ hZ / H ≦ 0.925 may be satisfied when the height hZ from the suction opening to the position closest to the blowout opening in the blades of the impeller is set. Further, the axial flow type fan may be a propeller fan. The impeller of the propeller fan may be arranged at a position that completely overlaps the bell mouth in a side view.
また、本発明は、熱交換器に対して送風する軸流型送風機と、この送風機の羽根車の周囲に設けられ、この羽根車の吸込側の空気を吹出側に案内するベルマウスとを備える空気調和装置において、前記ベルマウスは、吹出開口に連通して前記羽根車の軸方向に略沿って延びる吹出壁部と、この吹出壁部に連なり吸込開口に向かって拡径するように傾斜する傾斜壁部とを備え、当該べルマウスの全高H、傾斜壁部の高さh、当該傾斜壁部の傾斜角度βとしたときに、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°としたことを特徴とする。 The present invention also includes an axial flow fan that blows air to the heat exchanger, and a bell mouth that is provided around the impeller of the blower and guides the air on the suction side of the impeller to the blowout side. In the air conditioner, the bell mouth is inclined so as to communicate with the blowout opening and extend substantially along the axial direction of the impeller and to expand toward the suction opening. An inclined wall portion, where 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 when the total height H of the bell mouth, the height h of the inclined wall portion, and the inclination angle β of the inclined wall portion are set. It is characterized in that ° ≦ β ≦ 70 °.
本発明によれば、ベルマウスを、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°で設計することにより、同じ送風量を保ちつつ、送風機の回転数及び駆動力の低減を同時に満足することができる。 According to the present invention, by designing the bell mouth with 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 ° ≦ β ≦ 70 °, the rotational speed and driving of the blower while maintaining the same air flow rate The reduction of force can be satisfied at the same time.
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る空気調和装置は、室外ユニット10と室内ユニット(図示せず)とから構成されており、冷媒配管により接続された冷媒回路に冷媒を流して、冷房運転および暖房運転を行う。室外ユニット10は、室外に設置され、室外空気と熱交換して冷房運転時には冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込むものである。なお、以下に述べる上下および左右といった方向は、室外ユニット10を設置した状態でその前面側から見た場合の方向を示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The air conditioner according to this embodiment includes an
図1は、室外ユニット10の側断面図であり、図2は、室外ユニット10の内部構成を示す上面図である。室外ユニット10は、略直方体箱形状のユニットケース(筐体)11を備え、このユニットケース11は、底板12と、この底板12の4隅から鉛直方向に延びる支柱14と、前面パネル15(図2)を有して構成される。
底板12上には、図2に示すように、上面視略コ字形状に屈曲されて形成された熱交換器21が配置され、この熱交換器21の上部には送風機(軸流型送風機)22が配置される。熱交換器21は、ユニットケース11の側面部を構成し、このユニットケース11の左側面から背面及び右側面に沿わせて配置されている。
送風機22は、図1に示すように、熱交換器21の上方に配置されるファンモーター23と、このファンモーター23の軸に取り付けられたプロペラファン(羽根車)24とを備えて構成される。隣接する支柱14、14間には、熱交換器21の上端に相当する位置で当該支柱14、14を連結する連結部材16、16が設けられ、ファンモーター23は、これら連結部材16、16間に架け渡された一対の支持フレーム17、17に固定される。
プロペラファン24の周囲には、プロペラファン24の吸込側の空気を吹出側に案内するベルマウス25が設けられ、このベルマウス25の吹出開口25Aは、プロペラファン24への人体などの接触を防止するファンガード(図示せず)で覆われる。また、ベルマウス25の周囲には、発泡スチロール等の断熱材26を介して化粧パネル(図示せず)が設けられている。
ファンモーター23によりプロペラファン24が回転駆動されると、室外ユニット10の周囲、より具体的には図中矢印Xで示すように、ユニットケース11の前面を除いた左側面側、背面側及び右側面側から外気がユニットケース11内に吸い込まれ、このユニットケース11の上面部に設けられたベルマウス25の吹出開口25Aを通じて外に排出される。つまり、この室外ユニット10は、上面から熱交換後の空気を吹き出す上面吹き出しタイプに構成されている。
FIG. 1 is a side sectional view of the
On the
As shown in FIG. 1, the
Around the
When the
ユニットケース11内には、底板12上に、冷媒回路の一部を構成する圧縮機(図示せず)、アキュムレータ31、オイルセパレーター32及びレシーバータンク33が設けられるとともに、四方弁(図示せず)や膨張弁(図示せず)といった弁体などの冷媒回路構成部品が配管接続されて収容される。これら冷媒回路構成部品の配管の一端側は、熱交換器21を介して室内ユニットと配管接続され、当該冷媒回路構成部品の配管の他端側は室内ユニットに配管接続され、これにより、冷媒を循環する冷媒回路が構成される。
また、本構成では、圧縮機は、ユニットケース11の前面側に配置され、この圧縮機の上方空間に空気調和装置を制御する制御基板などの各種電装ユニットを配設した電装ボックス34が配置される。このため、前面パネル15を取り外すことによって、作業者が前面側からユニットケース11内の部品のメンテナンス作業を容易に行うことができる。符号35は、圧縮機の上方に設けられ、圧縮機に直接雨滴がかからないようにするためのカバー板である。
In the
Further, in this configuration, the compressor is disposed on the front side of the
次に、ベルマウスの構成について説明する。
ベルマウス25は、樹脂成型によって形成され、軽量化及び所望な形状の実現を可能としている。ベルマウス25は、図3Aに示すように、吹出開口25Aと、この吹出開口25Aよりも拡径した吸込開口25Bとを備えて筒状に形成されており、吹出開口25Aに連通してプロペラファン24の軸方向に略沿って延びる吹出壁部40と、この吹出壁部40に連なり吸込開口25Bに向かって徐々に拡径するように傾斜する傾斜壁部41とを備える。
吹出壁部40は、プロペラファン24で送風される空気を吹出開口25Aに案内するものであり、吹出開口25A面に対する角度αは、直角もしくは直角よりもわずかに小さな角度(本実施形態では角度α=89°)に設定されている。また、吹出壁部40の上端部(吹出開口側端部)40Aは、所定の曲率半径で外方に環状に曲げ形成されて吹き抜け時の通風抵抗を抑制している。
また、傾斜壁部41は、プロペラファン24が運転する際に、ユニットケース11内の空気をベルマウス25内にスムーズに送るものであり、図3Bに示すように、吹出壁部40と連接部42によって一体に連結されている。傾斜壁部41は、吸込開口25Bに向かうにつれ外側に広がり、この吸込開口25B面に対する傾斜角度βで環状に屈曲されて形成されている。また、傾斜壁部41の下端部(吸込開口側端部)41Aは、吸込開口25B面に沿って外側に屈曲されている。
Next, the configuration of the bell mouth will be described.
The
The
Further, the
プロペラファン24は、ファンモーター23(図1)のモーター軸に固定されたハブ45と、このハブ45の外周に所定の翼角を有して所定の間隔で一体成形された複数枚の羽根46,46・・とを備える。このプロペラファン24は、図3Aに示すように、側面視でベルマウス25と完全にオーバーラップする位置に配置されている。この構成によれば、プロペラファン24が動作する領域をベルマウス25で覆っているため、プロペラファン24で送風される空気をすべてベルマウス25で案内することができ、プロペラファン24の送風量の向上を図ることができる。
The
本発明者らは、送風機22の同一運転点におけるプロペラファン24の回転数とファンモーター23の負荷の軽減を同時に満足させるためのベルマウス25形状因子をシミュレーションにより導き出した。ここで、送風機22の同一運転点とは、風量Q(m3/min)及び静圧(mmAq)が同一の運転条件をいう。図3において、まず、ベルマウス25の高さH、傾斜壁部41の高さh、傾斜壁部41の傾斜角度β、連接部42におけるベルマウス25の直径D、プロペラファン24の直径d、吸込開口25Bからプロペラファン24の羽根46の上端点(吹出開口25Aに最も近い位置)46Aまでの高さhZ、吸込開口25Bからプロペラファン24の羽根46の下端点(吸込開口25Bに最も近い位置)46Bまでの高さhLをパラメーターとした場合に、これら形状値の変化が、同一運転点におけるプロペラファン24の回転数とファンモーター23の負荷の軽減にどのように作用するかをつき止めた。
The present inventors have derived, by simulation, a
図4は、横軸に、吸込み口角度、すなわちベルマウス25の傾斜壁部41の傾斜角度β、左側の縦軸にモーター負荷(W)、右側の縦軸にプロペラファン24の回転数(rpm)を示す。送風機22を風量Qが(200m3/min)、静圧が(6mmAq)の同一条件で運転する際に、ベルマウス25の傾斜壁部41の高さ比率h/H、傾斜壁部41の傾斜角度βをそれぞれ変化させて、プロペラファン24の回転数とファンモーター23負荷とがどのように変化するかをシミュレーションした。
このシミュレーションによると、h/H=0.33(黒丸印、黒四角印)、かつ、傾斜角度β=60°の近傍で設計したベルマウス25が、プロペラファン24の回転数及びファンモーター23の負荷が最小で最も高い性能を備えることが判明した。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the suction port angle, that is, the inclination angle β of the
According to this simulation, the
傾斜角度βが70°より大きな範囲では、0.20≦h/H≦0.67のすべてのベルマウスで、モーター負荷及び回転数は、傾斜角度が増加するに連れて増加する傾向にある。一方、傾斜角度βが70°以下の範囲では、h/H=0.67のベルマウスで、モーター負荷及び回転数が極端に高い値となっている。
モーター負荷でみると、h/H=0.20、0.33のベルマウスでは、傾斜角度βが60°付近に極小点を有し、60°より小さくても大きくてもモーター負荷が増加する。ここで、h/H=0.20は、傾斜角度β=70での値がこれらの中で突出して大きくなっている。h/H=0.42、0.50のベルマウスでは、傾斜角度βが50°から60°までは減少し、60°から70°までは略一定の値となる。
また、回転数でみると、h/H=0.50のベルマウスでは、傾斜角度βが50°から70°まで減少する傾向にある。h/H=0.42のベルマウスでは、傾斜角度βが50°から60°までは減少し、60°から70°までは略一定の値となる。h/H=0.33のベルマウスでは、傾斜角度βが60°付近に極小点を有し、60°より小さくても大きくても回転数が増加する。h/H=0.20のベルマウスでは、傾斜角度βが50°から60°までは略一定に推移するももの、60°から70°までは上昇する傾向にある。
In the range where the tilt angle β is greater than 70 °, the motor load and the rotational speed tend to increase as the tilt angle increases in all bellmouths of 0.20 ≦ h / H ≦ 0.67. On the other hand, in the range where the inclination angle β is 70 ° or less, the motor load and the rotational speed are extremely high values in the bell mouth of h / H = 0.67.
In terms of the motor load, the bell mouth with h / H = 0.20 and 0.33 has a minimum point in the vicinity of 60 °, and the motor load increases even if it is smaller or larger than 60 °. . Here, when h / H = 0.20, the value at the inclination angle β = 70 protrudes and becomes larger. In the bell mouth of h / H = 0.42 and 0.50, the inclination angle β decreases from 50 ° to 60 °, and becomes a substantially constant value from 60 ° to 70 °.
In terms of the number of rotations, in the bell mouth where h / H = 0.50, the inclination angle β tends to decrease from 50 ° to 70 °. In the bell mouth of h / H = 0.42, the inclination angle β decreases from 50 ° to 60 °, and becomes a substantially constant value from 60 ° to 70 °. In the bell mouth of h / H = 0.33, the inclination angle β has a minimum point in the vicinity of 60 °, and the rotational speed increases regardless of whether it is smaller or larger than 60 °. In the bell mouth of h / H = 0.20, the inclination angle β is substantially constant from 50 ° to 60 °, but tends to increase from 60 ° to 70 °.
このシミュレーションから、プロペラファン24の回転数及びファンモーター23の負荷の軽減を図るためには、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°の設計が望ましいことが判明した。
以上のように、本実施の形態のベルマウスは、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°で設計した場合、同じ送風量を保ちつつ、プロペラファン24の回転数及びモーター負荷の低減を同時に満足することができることが判明した。
From this simulation, the design of 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 ° ≦ β ≦ 70 ° is desirable in order to reduce the rotation speed of the
As described above, when the bell mouth of the present embodiment is designed with 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 ° ≦ β ≦ 70 °, the
図5は、h/H=0.33、かつ、傾斜角度β=60°でベルマウス25を設計した場合におけるベルマウス25とプロペラファンの直径比率(D/d)とプロペラファンの回転数とモーター負荷の関係を示す図である。
この図5に示すように、モーター負荷及び回転数は、直径比率D/dが増加するに連れて増加する傾向にある。このため、モーター負荷及び回転数の軽減を図るためには、直径比率D/dの値を極力小さい値にすることが望ましい。一方、直径比率D/dの値を小さくすると、プロペラファン24の羽根46がベルマウス25の内面に接触する恐れが生じる。このため、モーター負荷及び回転数の軽減と、プロペラファン24とベルマウス25との接触を抑制する観点から、このシミュレーションの結果では、1.02<D/d<1.03の範囲で設計することが望ましく、さらに、1.0225≦D/d≦1.0285の範囲で設計することが望ましい。
FIG. 5 shows the diameter ratio (D / d) between the
As shown in FIG. 5, the motor load and the number of rotations tend to increase as the diameter ratio D / d increases. For this reason, in order to reduce the motor load and the rotational speed, it is desirable that the value of the diameter ratio D / d be as small as possible. On the other hand, when the value of the diameter ratio D / d is decreased, the
図6は、傾斜壁部41の高さhに対する吸込開口25Bからプロペラファン24の下端点46Bまでの高さ比率hL/hとプロペラファンの回転数とモーター負荷の関係を示す図である。このシミュレーションの結果では、モーター負荷については、hL/hが増加するに連れてモーター負荷も増加する傾向にあるが、回転数については、hL/h=0.24もしくはhL/h=0.3付近に極小値が現れることが判明した。
従って、このシミュレーションの結果では、プロペラファン24を、0.24≦hL/h≦0.40の範囲を満足するように配置することが望ましい。これにより、プロペラファン24の回転数及びモーター負荷の更なる低減を図ることができる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the height ratio hL / h from the
Therefore, in the result of this simulation, it is desirable to arrange the
図7は、ベルマウス25の高さHに対する吸込開口25Bからプロペラファン24の上端点46Aまでの高さ比率hZ/Hとプロペラファンの回転数とモーター負荷の関係を示す図である。このシミュレーションの結果では、モーター負荷については、hZ/Hが増加するに連れてモーター負荷も増加する傾向にあるが、回転数については、hZ/H=0.9付近に極小値が現れることが判明した。
従って、このシミュレーションの結果では、プロペラファン24を、0.866≦hZ/H≦0.933の範囲を満足するように配置することが望ましく、さらには、プロペラファン24を、0.875≦hZ/H≦0.925の範囲を満足するように配置することが望ましい。これにより、プロペラファン24の回転数及びモーター負荷の更なる低減を図ることができる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the height ratio hZ / H from the
Therefore, in the result of this simulation, it is desirable to arrange the
以上のように、本実施の形態のベルマウス25は、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°で設計するとともに、ベルマウス25の連接部42開口の直径Dを、1.02<D/d<1.03とし、プロペラファン24をベルマウス25内に、0.24≦hL/h≦0.40、かつ、0.866≦hZ/H≦0.933を満足するように配置することにより、同じ風量を保ちつつ、プロペラファン24の回転数及びモーター負荷の低減を同時に満足することができる。
また、本実施形態によれば、プロペラファン24は、側面視でベルマウス25と完全にオーバーラップする位置に配置されるため、プロペラファン24が動作する領域をベルマウス25で覆うことにより、プロペラファン24で送風される空気をすべてベルマウス25で案内することができ、プロペラファン24の送風量の向上を図ることができる。
As described above, the
In addition, according to the present embodiment, the
10 室外ユニット
11 ユニットケース
12 底板
21 熱交換器
22 送風機
23 ファンモーター
24 プロペラファン(羽根車)
25 ベルマウス
25A 吹出開口
25B 吸込開口
31 アキュムレータ
32 オイルセパレーター
33 レシーバータンク
34 電装ボックス
40 吹出壁部
41 傾斜壁部
42 連接部
46 羽根
46A 上端点
46B 下端点
10
25
Claims (6)
吹出開口に連通して前記羽根車の軸方向に略沿って延びる吹出壁部と、この吹出壁部に連なり吸込開口に向かって拡径するように傾斜する傾斜壁部とを備え、ベルマウスの全高H、傾斜壁部の高さh、当該傾斜壁部の傾斜角度βとしたときに、0.33≦h/H≦0.42、かつ、60°≦β≦70°としたことを特徴とする送風機のベルマウス構造。 In the bell mouth structure of the blower that is provided around the impeller of the axial flow type blower and guides the air on the suction side of the impeller to the blowout side,
A bellows wall portion that communicates with the blowout opening and extends substantially along the axial direction of the impeller, and an inclined wall portion that is continuous with the blowout wall portion and is inclined so as to expand toward the suction opening. When the total height H, the height h of the inclined wall portion, and the inclination angle β of the inclined wall portion, 0.33 ≦ h / H ≦ 0.42 and 60 ° ≦ β ≦ 70 ° The bell mouth structure of the blower.
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