JP5550319B2 - Multiblade centrifugal fan and air conditioner using the same - Google Patents
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Description
本発明は、建物や自動車用の空気調和機に広く適用できる多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a multiblade centrifugal fan that can be widely applied to air conditioners for buildings and automobiles, and an air conditioner using the same.
スクロール形状のファンケーシング内に複数枚のファンブレードを備えた羽根車を回転自在に設けた構成の多翼遠心ファンは、冷凍、空調あるいは換気装置等における送風用のファンとして、幅広く用いられている。この多翼遠心ファンから吹出される気流を、ダクト等を介して下流側に設けられている熱交換ユニット等に導く場合、多翼遠心ファンの吹出し口面積に対する熱交換器面積の比率が大きく、かつ両者間の距離が小さいと、ダクトの断面積を急拡大させなければならない。通常は、ファンケーシングの吹出し口に、流路断面積が急拡大されているディフューザ部を一体成形または一体に接続することによって設置し、その壁面に沿って気流を拡大するようにしている。 A multiblade centrifugal fan having a configuration in which an impeller having a plurality of fan blades is rotatably provided in a scroll-shaped fan casing is widely used as a fan for blowing air in a refrigeration, air-conditioning or ventilation device. . When the airflow blown from the multiblade centrifugal fan is led to a heat exchange unit or the like provided on the downstream side via a duct or the like, the ratio of the heat exchanger area to the blowout port area of the multiblade centrifugal fan is large, And if the distance between both is small, the cross-sectional area of a duct must be expanded rapidly. Normally, a diffuser portion whose flow passage cross-sectional area is rapidly enlarged is installed at the outlet of the fan casing by integrally molding or integrally connecting it, and the airflow is expanded along the wall surface.
熱交換器と多翼遠心ファン間の距離は、空気調和機等をコンパクト化するため可及的に小さくすることが求められており、十分に距離を確保できない場合が多い。従って、ディフューザを用いたとしても、風量によっては、気流を十分に拡散させることができず、高速で吹出された気流が余り拡散することなく熱交換器に供給されることがあり、熱交換器に対する風速分布が悪化するとともに、通風抵抗が増大することとなる。その結果、運転音が高くなり、ファン動力の増大を余儀なくされるとともに、熱交換器での熱交換性能が低下する等の問題が発生する。 The distance between the heat exchanger and the multi-blade centrifugal fan is required to be as small as possible in order to reduce the size of the air conditioner and the like, and in many cases, the distance cannot be secured sufficiently. Therefore, even if a diffuser is used, depending on the air volume, the airflow cannot be sufficiently diffused, and the airflow blown out at high speed may be supplied to the heat exchanger without being diffused much. The wind speed distribution with respect to the air will deteriorate, and the ventilation resistance will increase. As a result, the operation noise becomes high, the fan power is forced to increase, and the heat exchange performance in the heat exchanger is degraded.
そこで、特許文献1に示されるように、流路が急拡大される部分の流路壁面に、凹面状拡大部を形成し、その中に渦流を発生させることによって、該渦の外縁に沿うように流れを誘引し、急拡大されている流路壁面に沿わせるように気流を拡大させ、下流側での風速分布を改善する等の対策が採られている。
Therefore, as shown in
しかしながら、特許文献1に示されるものは、風量が適正な範囲内にあれば、凹面状拡大部内に適正な渦流を形成することにより、その渦流に沿うように気流を誘引し、壁面に気流を付着させるように拡大させることができるが、風量が変化した場合、所期の効果が得られなくなるという課題を有している。
However, as shown in
つまり、風量が少なくなった場合、凹面状拡大部の入口部で発生する小さい渦流の影響により、かえって流れが剥離し易くなり、気流が拡大され難くなってしまう。一方、風量が比較的多くなった場合は、凹面状拡大部よりも渦が大きくなり、凹面状拡大部内に渦流が収まりきらなくなるため、渦が安定せず、かえって流れの乱れを助長させてしまう等の問題があった。 That is, when the air volume is reduced, the flow is easily separated due to the influence of a small eddy current generated at the entrance of the concave expansion portion, and the air flow is difficult to expand. On the other hand, when the air volume becomes relatively large, the vortex becomes larger than the concave enlarged portion, and the eddy current cannot be settled in the concave enlarged portion, so that the vortex is not stabilized and the flow turbulence is promoted. There was a problem such as.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、気流をディフューザ部で滑らかに拡大させることができ、下流側での風速分布の均一化を促進することができる多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a multiblade centrifugal fan capable of smoothly expanding an airflow at a diffuser portion and promoting uniform air velocity distribution on the downstream side. And it aims at providing the air conditioner using the same.
上記した課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる多翼遠心ファンは、ファンケーシングの吹出し口に、流路が急拡大されたディフューザ部が一体成形または一体に接続されて設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向に対して所定の角度傾斜された面を有する縦渦発生用の突起が複数設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the multiblade centrifugal fan of the present invention and the air conditioner using the same employ the following means.
That is, the multiblade centrifugal fan according to the present invention is the multiblade centrifugal fan in which the diffuser portion whose flow path is rapidly enlarged is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing. A plurality of projections for generating vertical vortices having a surface inclined at a predetermined angle with respect to the air flow direction are provided on the wall surface at a position where the flow path of the first gas begins to expand rapidly.
本発明によれば、ファンケーシングの吹出し口に設けられているディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向に対して所定の角度傾斜された面を有する縦渦発生用の突起が複数設けられているため、流路が急拡大し始める位置の壁面近傍に、複数の縦渦発生用突起を介して複数の縦渦流を発生させることができ、この複数の縦渦流を介して壁面近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流の一部を誘引することにより、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器等に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。 According to the present invention, for generating a vertical vortex having a surface inclined at a predetermined angle with respect to the airflow direction on a wall surface at a position where a flow path of a diffuser portion provided in a blower outlet of a fan casing starts to rapidly expand. Since a plurality of protrusions are provided, a plurality of longitudinal vortices can be generated near the wall surface at a position where the flow path begins to expand rapidly via a plurality of protrusions for generating a vertical vortex. By attracting a part of the high energy flow to the low energy flow flowing in the vicinity of the wall surface, the separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be suppressed. Therefore, it is possible to smoothly expand the air flow along the diffuser section, promote uniform air velocity distribution for the heat exchanger etc. provided on the downstream side, reduce ventilation resistance and operating noise, heat exchange performance The improvement etc. can be aimed at.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記突起は、前記壁面上に垂直に立設されている板状突起とされていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan of the present invention is characterized in that, in the above-described multiblade centrifugal fan, the projection is a plate-like projection that stands vertically on the wall surface.
本発明によれば、縦渦発生用の突起が、壁面上に垂直に立設されている板状突起とされているため、気流が板状突起の上端縁を乗り越える際に縦渦が発生され、この連続的に発生される縦渦流を介してディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側での風速分布を均一化することができる。 According to the present invention, since the vertical vortex generating projection is a plate-like projection that is erected vertically on the wall surface, the vertical vortex is generated when the air current passes over the upper edge of the plate-like projection. The separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be suppressed through the continuously generated vertical vortex. Therefore, the airflow can be smoothly expanded along the diffuser portion, and the wind speed distribution on the downstream side can be made uniform.
また、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記板状突起は、前記壁面から上端までの高さが気流方向の下流側に向って漸次高くされていることを特徴とする。 In the multiblade centrifugal fan of the present invention, in the multiblade centrifugal fan, the height of the plate-like protrusion from the wall surface to the upper end is gradually increased toward the downstream side in the airflow direction. And
本発明によれば、板状突起が、壁面から上端までの高さが気流方向の下流側に向って漸次高くされているため、上端が下流側に向って漸次高くされている板状突起を介して漸次大きくなる縦渦を連続的に発生させることができ、その多層状に発生されるより安定した強い縦渦流を介してディフューザ部での境界層の発達による剥離を確実に抑制することができる。これにより、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を安定的に拡大させることができ、その下流側での風速分布をより均一化することができる。 According to the present invention, since the height from the wall surface to the upper end is gradually increased toward the downstream side in the airflow direction, the plate-shaped protrusion is configured so that the upper end is gradually increased toward the downstream side. It is possible to continuously generate longitudinal vortices that gradually increase through the layer, and to reliably suppress separation due to the development of the boundary layer in the diffuser section through the more stable and strong longitudinal vortex generated in the multilayer shape. it can. Thereby, airflow can be smoothly expanded stably along a diffuser part, and the wind speed distribution in the downstream can be made more uniform.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記突起の前記傾斜面の気流方向に対する傾斜角θは、20°ないし60°の範囲とされていることを特徴とする。 Further, in the multiblade centrifugal fan of the present invention, in any one of the multiblade centrifugal fans described above, the inclination angle θ of the inclined surface with respect to the airflow direction of the protrusion is in a range of 20 ° to 60 °. Features.
本発明によれば、突起の傾斜面の気流方向に対する傾斜角θが、20°ないし60°の範囲とされているため、突起による通風抵抗の増大を適度に抑えながら、突起を介して縦渦流を発生させることにより、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を確実に抑制することができる。従って、ファン性能の低下を抑制しつつ、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。 According to the present invention, since the inclination angle θ with respect to the airflow direction of the inclined surface of the protrusion is in the range of 20 ° to 60 °, the longitudinal vortex flow through the protrusion while moderately suppressing an increase in ventilation resistance due to the protrusion. By generating this, peeling due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be reliably suppressed. Accordingly, it is possible to smoothly expand the air flow along the diffuser portion while suppressing the deterioration of the fan performance, and to uniform the wind speed distribution on the downstream side.
また、本発明にかかる多翼遠心ファンは、ファンケーシングの吹出し口に、流路が急拡大されたディフューザ部が一体成形または一体に接続されて設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向の上流側に最大高さとされている頂部を持ち、下流側に向って高さが漸次減少され、幅が漸次増大されている三角錐形状の縦渦発生用の突起が複数設けられていることを特徴とする。 Further, the multiblade centrifugal fan according to the present invention is the multiblade centrifugal fan in which the diffuser portion whose flow path is rapidly enlarged is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing. On the wall surface at the position where the flow path of the pipe begins to expand rapidly, the triangle has a peak that is the maximum height on the upstream side in the airflow direction, the height is gradually decreased toward the downstream side, and the width is gradually increased A plurality of conical-shaped projections for generating vertical vortices are provided.
本発明によれば、ファンケーシングの吹出し口に設けられているディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向の上流側に最大高さとされている頂部を持ち、下流側に向って高さが漸次減少され、幅が漸次増大されている三角錐形状の縦渦発生用の突起が複数設けられているため、流路が急拡大し始める位置の壁面近傍に、三角錐形状の複数の縦渦発生用突起を介して複数の縦渦流を発生させることができ、この縦渦流を介して壁面近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流の一部を誘引することにより、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器等に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。特に、突起を三角錐形状とすることにより、1つの突起から左右一対の縦渦流を発生させることができ、少ない数の突起によって効率よく縦渦流を発生させ、境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、突起による通風抵抗の増大を抑え、ファン性能の低下を抑制しつつ、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。また、突起の成形性を向上できるとともに、突起自体の強度を十分に確保することができる。 According to the present invention, on the wall surface at the position where the flow path of the diffuser portion provided in the blower outlet of the fan casing begins to expand rapidly, the top portion which is the maximum height on the upstream side in the airflow direction has the downstream side. Since there are a plurality of triangular pyramid-shaped projections for generating vertical vortices whose height is gradually decreased and the width is gradually increased, a triangular pyramid is formed in the vicinity of the wall surface at the position where the flow path starts to expand rapidly. A plurality of vertical vortex flows can be generated through a plurality of vertical vortex generating projections, and a part of the high energy flow is attracted to the low energy flow flowing near the wall surface via the vertical vortex flow. Further, separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be suppressed. Therefore, it is possible to smoothly expand the air flow along the diffuser section, promote uniform air velocity distribution for the heat exchanger etc. provided on the downstream side, reduce ventilation resistance and operating noise, heat exchange performance The improvement etc. can be aimed at. In particular, by forming the protrusions in a triangular pyramid shape, a pair of left and right vertical vortex flows can be generated from one protrusion, and a vertical vortex flow can be efficiently generated by a small number of protrusions, and separation due to the development of the boundary layer is suppressed. be able to. Accordingly, it is possible to smoothly increase the air flow along the diffuser portion and to uniform the air velocity distribution on the downstream side thereof while suppressing an increase in the ventilation resistance due to the protrusion and suppressing a decrease in fan performance. Further, the moldability of the protrusion can be improved, and the strength of the protrusion itself can be sufficiently secured.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記三角錐形状の突起の頂角αは、30°ないし90°の範囲とされていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan of the present invention is characterized in that, in the multiblade centrifugal fan, the apex angle α of the triangular pyramid-shaped protrusion is in the range of 30 ° to 90 °.
本発明によれば、三角錐形状の突起の頂角αが、30°ないし90°の範囲とされているため、三角錐形状の突起による通風抵抗の増大を適正な範囲に抑えながら、突起を介して縦渦流を発生させることによって、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を確実に抑制することができる。従って、ファン性能の低下を最小限に抑制しながら、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。 According to the present invention, since the apex angle α of the triangular pyramid-shaped protrusion is in the range of 30 ° to 90 °, the protrusion is adjusted while suppressing the increase in ventilation resistance due to the triangular pyramid-shaped protrusion to an appropriate range. By generating the longitudinal vortex through the separation, separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be reliably suppressed. Accordingly, it is possible to smoothly expand the air flow along the diffuser portion while suppressing the decrease in fan performance to the minimum, and to make the air velocity distribution on the downstream side uniform.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記複数の突起は、前記壁面上に千鳥状に配設され、下流側の前記突起ほど漸次大きくされていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan of the present invention is the above-described multiblade centrifugal fan, wherein the plurality of protrusions are arranged in a staggered manner on the wall surface, and the protrusions on the downstream side are gradually enlarged. It is characterized by that.
本発明によれば、複数の突起が、壁面上に千鳥状に配設され、下流側の突起ほど漸次大きくされているため、突起の数を増やして縦渦流の発生本数を増やしたとしても、複数の縦渦流同士が互いに干渉しないようにすることができるとともに、流路の拡大により境界層が発達していく場合においても、下流側の大きくされている突起により次々と縦渦流を発生させ、境界層の発達を抑制することができる。従って、ディフューザ部の壁面に沿って気流が拡大して流れ易くすることができ、下流側での風速分布をより均一化することができる。 According to the present invention, the plurality of protrusions are arranged in a staggered manner on the wall surface, and the protrusions on the downstream side are gradually enlarged, so even if the number of protrusions is increased to increase the number of vertical vortexes generated, A plurality of vertical vortex flows can be prevented from interfering with each other, and even when the boundary layer develops due to the expansion of the flow path, the vertical vortex flows are generated one after another by the enlarged protrusion on the downstream side, The development of the boundary layer can be suppressed. Therefore, the air flow can be expanded and flowed easily along the wall surface of the diffuser portion, and the wind speed distribution on the downstream side can be made more uniform.
さらに、本発明にかかる多翼遠心ファンは、ファンケーシングの吹出し口に、流路が急拡大されたディフューザ部が一体成形または一体に接続されて設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、該位置の上流から下流にかけて気流方向に延長されている縦渦発生用の溝が複数条設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan according to the present invention is the multiblade centrifugal fan in which the diffuser portion whose flow path is rapidly enlarged is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing. A plurality of vertical vortex generating grooves extending in the airflow direction from the upstream to the downstream of the position are provided on the wall surface of the position where the flow path of the first part begins to expand rapidly.
本発明によれば、ファンケーシングの吹出し口に設けられているディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、該位置の上流から下流にかけて気流方向に延長されている縦渦発生用の溝が複数条設けられているため、流路が急拡大し始める位置の前後の壁面近傍に、気流方向に延長されている複数条の縦渦発生用の溝を介して複数の縦渦流を発生させることができ、この複数の縦渦流を介して壁面近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流の一部を誘引することによって、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器等に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。また、溝によって縦渦を発生させるようにしているため、縦渦発生手段による通風抵抗の増大がなく、圧損増大によるファン性能の低下を無くすることができる。 According to the present invention, on the wall surface of the position where the flow path of the diffuser portion provided at the outlet of the fan casing begins to expand rapidly, the longitudinal vortex generation is extended in the airflow direction from upstream to downstream of the position. Since there are a plurality of grooves, a plurality of vertical vortex flows are generated in the vicinity of the wall surface before and after the position where the flow path begins to expand rapidly, via a plurality of vertical vortex generation grooves extending in the airflow direction. Suppressing delamination due to the development of the boundary layer in the diffuser by attracting a part of the high energy flow to the low energy flow flowing in the vicinity of the wall surface through the plurality of vertical vortex flows. Can do. Therefore, it is possible to smoothly expand the air flow along the diffuser section, promote uniform air velocity distribution for the heat exchanger etc. provided on the downstream side, reduce ventilation resistance and operating noise, heat exchange performance The improvement etc. can be aimed at. Further, since vertical vortices are generated by the grooves, there is no increase in ventilation resistance due to the vertical vortex generation means, and it is possible to eliminate a decrease in fan performance due to an increase in pressure loss.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記溝は、断面形状が矩形状あるいは逆三角形状とされていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan of the present invention is characterized in that, in the multiblade centrifugal fan, the groove has a rectangular or inverted triangular cross-sectional shape.
本発明によれば、縦渦発生用の溝の断面形状が、矩形状あるいは逆三角形状とされているため、矩形状あるいは逆三角形状の溝に対して気流が流れ込む際にそのエッジ部分で次々と縦渦を発生させ、その縦渦流によってディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側での風速分布を均一化することができる。また、複数条の矩形状あるいは逆三角形状の溝により、流路壁の断面二次モーメントを大きくすることができ、ディフューザ部の流路壁の強度確保を容易化することができる。 According to the present invention, since the cross-sectional shape of the groove for generating the vertical vortex is a rectangular shape or an inverted triangle shape, when the air current flows into the rectangular shape or the inverted triangle shape groove, the edge portions are successively formed. The vertical vortex can be generated, and the vertical vortex can suppress separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion. Therefore, the airflow can be smoothly expanded along the diffuser portion, and the wind speed distribution on the downstream side can be made uniform. Moreover, the cross-sectional secondary moment of a flow-path wall can be enlarged by the groove | channel of a plurality of rectangular shape or an inverted triangular shape, and ensuring of the intensity | strength of the flow-path wall of a diffuser part can be made easy.
さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記溝は、その深さおよび/またはピッチが前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置において大きくされていることを特徴とする。 Furthermore, the multiblade centrifugal fan of the present invention is the above-described multiblade centrifugal fan, wherein the groove has a depth and / or pitch that is increased at a position where the flow path of the diffuser portion begins to expand rapidly. It is characterized by being.
本発明によれば、縦渦発生用の溝の深さおよび/またはピッチが、ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置において大きくされているため、ディフューザ部での流路拡大による境界層の発達に応じて、縦渦発生用の溝の深さおよび/またはピッチを大きくすることにより、発生される縦渦を大きくすることができる。従って、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を効果的にかつ安定して拡大させることができ、その下流側での風速分布をより均一化することができる。 According to the present invention, the depth and / or pitch of the grooves for generating the vertical vortex is increased at the position where the flow path of the diffuser portion begins to expand rapidly. Depending on the development, the longitudinal vortex generated can be increased by increasing the depth and / or pitch of the groove for generating the vertical vortex. Therefore, the airflow can be effectively and stably expanded smoothly along the diffuser portion, and the wind speed distribution on the downstream side can be made more uniform.
さらに、本発明にかかる空気調和機は、空気送風用のファンとして、上述のいずれかの多翼遠心ファンが搭載されていることを特徴とする。 Furthermore, the air conditioner according to the present invention is characterized in that any one of the above-described multiblade centrifugal fans is mounted as a fan for blowing air.
本発明によれば、空気調和機に搭載される空気送風用のファンとして、上述のいずれかの多翼遠心ファンが搭載されているため、上述のように、多翼遠心ファンの下流側に接近して配設されている熱交換器に対する風速分布の更なる均一化を促進することができる。従って、運転音およびファン動力の低減、熱交換性能の向上を図り、空気調和機の一層の低騒音化、高性能化に貢献することができる。 According to the present invention, since any one of the above-described multiblade centrifugal fans is mounted as an air blowing fan mounted on the air conditioner, as described above, the airflow fan approaches the downstream side of the multiblade centrifugal fan. Therefore, it is possible to promote further uniformization of the wind speed distribution with respect to the heat exchangers arranged in this manner. Therefore, it is possible to reduce operation noise and fan power and improve heat exchange performance, thereby contributing to further reduction in noise and performance of the air conditioner.
本発明の多翼遠心ファンによると、流路が急拡大し始める位置の壁面近傍に、複数の縦渦発生用突起あるいは溝を介して複数の縦渦流を発生させることができ、この複数の縦渦流を介して壁面近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流の一部を誘引することにより、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を抑制することができるため、ディフューザ部に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器等に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。 According to the multiblade centrifugal fan of the present invention, it is possible to generate a plurality of vertical vortex flows through a plurality of vertical vortex generating protrusions or grooves in the vicinity of the wall surface at a position where the flow path starts to expand rapidly. By attracting a part of the high energy flow to the low energy flow near the wall surface via the vortex, it is possible to suppress separation due to the development of the boundary layer in the diffuser, and therefore smooth along the diffuser. The air flow can be expanded to the same, and the uniform wind speed distribution can be promoted for the heat exchanger or the like provided on the downstream side thereof, the ventilation resistance and operation noise can be reduced, and the heat exchange performance can be improved. .
本発明の空気調和機によると、多翼遠心ファンの下流側に接近して配設されている熱交換器に対する風速分布の更なる均一化を促進できることができため、運転音およびファン動力の低減、熱交換性能の向上を図り、空気調和機の一層の低騒音化、高性能化に貢献することができる。 According to the air conditioner of the present invention, it is possible to promote the further uniformization of the wind speed distribution with respect to the heat exchanger disposed close to the downstream side of the multiblade centrifugal fan. Therefore, it is possible to improve the heat exchange performance and contribute to further reduction in noise and performance of the air conditioner.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図3を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態にかかる多翼遠心ファンを空気調和機の熱交換ユニットに接続した状態の一側面図が示され、図2には、その斜視図が示されている。
多翼遠心ファン1は、樹脂材によって成形されるスクロール形状のファンケーシング2を備えている。ファンケーシング2には、上面にベルマウスを有する空気吸込み口3が設けられ、また、ノーズ部4の上流側から接線方向に向けて吹出し口5が延長されている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a side view showing a state in which the multiblade centrifugal fan according to the first embodiment of the present invention is connected to a heat exchange unit of an air conditioner, and FIG. 2 is a perspective view thereof. Yes.
The multiblade
このファンケーシング2の内部には、多数のブレードを備えた羽根車6が、底面側に設置されているモータ(図示省略)の回転軸を介して回転自在に支持されている。ファンケーシング2の吹出し口5には、流路断面積が急拡大されているディフューザ部7が一体成形または一体に接続されることによって設けられている。多翼遠心ファン1は、このディフューザ部7を介して下流側に配置されている熱交換器8を備えた熱交換ユニット9と接続されている。
Inside the
多翼遠心ファン1は、熱交換ユニット9の側方に接近して配置されており、比較的小さい面積の吹出し口5から吹出される気流を、面積比率の大きい熱交換器8に対して風速分布が均一となるように急激に流れを拡大して供給する必要がある。このため、多翼遠心ファン1と熱交換ユニット9との間を、流路が急拡大されているディフューザ部7を介して接続しているが、風量の多少にかかわらず、流路の急拡大部で流れの剥離を抑制し、気流を常に安定的にディフューザ部7の壁面に沿わせるように拡散させて熱交換器8側に導くのは難しい。
The multi-blade
そこで、本実施形態では、図3(A),(B)に示されるように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上に、気流方向に対して所定の角度θだけ傾斜されている面を有する矩形状をした縦渦発生用の板状突起10を、幅方向に適宜の間隔で複数個設けた構成を採用している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, on the
このように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上に、縦渦発生用の板状突起10を適宜の間隔で複数個設けることによって、流路が急拡大し始める位置の壁面7Aの近傍を流れる気流は、板状突起10の傾斜面に衝突され、その上端縁を乗り越える際に次々と連続的に縦渦Sが発生される。この縦渦流Sは、複数個の板状突起10からそれぞれ発生され、板状突起10よりも下流側の領域に壁面7Aに沿って縦渦流Sによる層が形成されるようになる。
Thus, by providing a plurality of plate-
この複数の縦渦流Sによって、壁面7Aの近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流(主流)Qの一部を誘引することにより、ディフューザ部7の流路が急拡大する部分での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部7の壁面に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器8に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。
A boundary at a portion where the flow path of the
なお、板状突起10により発生される縦渦は、風量に左右されることなく安定して発生させることができるため、風量の多少にかかわりなく、安定して気流をディフューザ部7の流路壁面7Aに沿わせて拡大させることができ、従って、下流側での風速分布を確実に均一化することができる。
In addition, since the vertical vortex generated by the plate-
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、縦渦発生用の板状突起11の形状が異なっている。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、縦渦発生用の板状突起11が、図4に示されるように、ディフューザ部7の壁面7Aから上端11Aまでの高さが気流方向の下流側に向って漸次高くされている三角形状の板状突起11とされている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment differs from the first embodiment described above in the shape of the plate-
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the plate-
このように、上端11Aの高さが気流方向の下流側に向って漸次高くされている三角形状をした板状突起11を用いることにより、その上端縁を乗り越える際に次々と連続的に発生される縦渦Sを漸次大きくなる縦渦Sとし、多層状に発生させることができる。そして、この多層状に発生されるより安定した強い縦渦流Sを介してディフューザ部7での境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を安定的に拡大させることができ、その下流側での風速分布をより均一化することができる。
In this way, by using the triangular plate-
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図5を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1および第2実施形態に対して、縦渦発生用の板状突起10および11の気流方向に対する傾斜角θを特定している点が異なる。その他の点については、第1および第2実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図5に示されるように、ディフューザ部7の壁面7A上に設けられる縦渦発生用の板状突起10,11の気流方向に対する傾斜角θが、20°以上、60°以下の範囲に設定されている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment differs from the first and second embodiments described above in that the inclination angle θ with respect to the airflow direction of the plate-
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the inclination angle θ with respect to the airflow direction of the plate-
このように、板状突起10,11の気流方向に対する傾斜角θを、20°ないし60°の範囲に設定することにより、板状突起10,11による通風抵抗の増大を適度に抑えながら、板状突起10,11を介して上記の如く縦渦流Sを発生させることにより、ディフューザ部7での境界層の発達による剥離を確実に抑制することができる。従って、通風抵抗の増大によるファン性能の低下を抑制しながら、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。
As described above, by setting the inclination angle θ of the plate-
このとき、板状突起10,11の気流方向に対する傾斜角θが20°未満では、縦渦流Sの発生が不十分であり、壁面7Aの近傍に高エネルギー流(主流)Qの一部を十分に誘引することができず、境界層の発達による剥離を十分抑制することができない。また、傾斜角θが60°を超えると、気流が板状突起10,11の傾斜面に衝突してその上端縁を乗り越える際に発生する渦が横渦となる。この横渦は主流の流れを乱し、通風抵抗を増加する要因となるので、好ましくない。
At this time, when the inclination angle θ with respect to the airflow direction of the plate-
なお、上記した第1ないし第3実施形態では、図5に示されるように、流路幅方向のセンターを境に左右に配置されている複数の板状突起10,11を、互いに反対方向に傾斜させて配設しているが、すべての板状突起10,11を同じ方向に傾斜させて配設してもよいことはもちろんである。
In the first to third embodiments described above, as shown in FIG. 5, the plurality of plate-
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第3実施形態に対して、縦渦発生用の突起12を三角錐形状としている点が異なる。その他の点については、第1ないし第3実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図6(A),(B),(C)に示されるように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上に、気流方向の上流側に最大高さとされている頂部を持ち、下流側に向って高さが漸次減少され、幅が漸次増大されている三角錐形状の縦渦発生用の突起12を複数個設けた構成を採用している。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment differs from the first to third embodiments described above in that the vertical
In this embodiment, as shown in FIGS. 6 (A), (B), and (C), the maximum height is set on the upstream side in the airflow direction on the
この三角錐形状の突起12は、図6(C)に示されるように、気流方向の上流側に向っている頂角αが、30°ないし90°の範囲とされており、ディフューザ部7の壁面7A上に、ほぼ横一線に等間隔で配設されている。
As shown in FIG. 6C, the triangular pyramid-shaped
このように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上に、気流方向の上流側に最大高さとされている頂部を持ち、下流側に向って高さが漸次減少され、幅が漸次増大されている三角錐形状の縦渦発生用の突起12を複数個設けることにより、流路が急拡大し始める位置の壁面7Aの近傍に、三角錐形状の複数の縦渦発生用突起12を介して複数の縦渦流Sを発生させることができ、この縦渦流Sを介して壁面近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流(主流)Qの一部を誘引することにより、ディフューザ部7での境界層の発達による剥離を抑制することができる。
In this way, on the
従って、本実施形態によっても、上記した各実施形態と作用同様の効果を得ることができる。特に、縦渦発生用の突起12を三角錐形状としているため、1つの突起12から左右一対の縦渦流Sを発生させることができ、少ない数の突起12により効率よく縦渦流Sを発生させ、境界層の発達による剥離を抑制することができる。従って、突起12による通風抵抗の増大を抑え、ファン性能の低下を抑制しつつ、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。また、突起12の成形性を向上できるとともに、突起12自体の強度を十分に確保することができる。
Therefore, according to this embodiment, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained. In particular, since the vertical
さらに、三角錐形状の突起12の頂角αを、30°ないし90°の範囲に設定しているため、三角錐形状の突起12による通風抵抗の増大を適正な範囲に抑えながら、突起12を介して縦渦流Sを発生させ、ディフューザ部7での境界層の発達による剥離を確実に抑制することができる。従って、通風抵抗の増大によるファン性能の低下を最小限に抑制しながら、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を拡大させ、その下流側での風速分布を均一化することができる。
Furthermore, since the apex angle α of the triangular pyramid-shaped
ここで、三角錐形状の突起12の頂角αが30°未満の場合は、縦渦流Sの発生が不十分であり、壁面7Aの近傍に高エネルギー流(主流)Qの一部を十分に誘引することができず、境界層の発達による剥離を十分抑制することができない。また、頂角αが90°を超えると、気流が三角錐形状の突起12に衝突してそれを乗り越える際に発生する渦が横渦となる。この横渦は主流の流れを乱し、通風抵抗を増加する要因となるので、好ましくない。
Here, when the apex angle α of the triangular pyramid-shaped
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について、図7を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第4実施形態に対して、三角錐形状とした縦渦発生用突起12の配置構成が異なっている。その他の点については、第4実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、三角錐形状とした複数の縦渦発生用突起12を、図7に示されるように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上において、前後2列に千鳥状に配置し、下流側に配置される突起12を漸次大きくした構成としている。なお、突起12は、3列以上、千鳥配置してもよい。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the above-described fourth embodiment in the arrangement configuration of the vertical
In the present embodiment, a plurality of vertical
このように、複数の縦渦発生用突起12を、壁面7A上に前後に千鳥状に配設し、下流側の突起12ほど漸次大きくした構成とすることにより、縦渦発生用突起12の数を増やして縦渦流Sの発生本数を増やした場合でも、複数の縦渦流S同士が互いに干渉しないようにすることができるとともに、ディフューザ部7での流路の拡大により境界層が発達していく場合においても、下流側の大きくされている突起12により次々と縦渦流Sを発生させ、境界層の発達を抑制することができる。このため、ディフューザ部7の壁面に沿って気流が拡大して流れ易くすることができ、下流側での風速分布をより均一化することができる。
In this way, the plurality of vertical
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について、図8および図9を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第5実施形態に対して、突起に代え、縦渦発生用に溝を設けた構成としている点が異なっている。その他の点については、第1ないし第5実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7Aに、該位置の上流側から下流にかけて気流方向に延長されている縦渦発生用の複数条の溝、すなわち図8(A),(B)に示されるように、断面が矩形状をなす複数条の溝13、もしくは図9(A),(B)に示されるように、断面が逆三角形状をなす複数条の溝14を設けた構成とされている。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This embodiment is different from the first to fifth embodiments described above in that a groove is provided for generating a vertical vortex instead of a protrusion. Since the other points are the same as those in the first to fifth embodiments, the description thereof will be omitted.
In this embodiment, a plurality of grooves for generating vertical vortices extending in the airflow direction from the upstream side to the downstream side of the
この矩形状の溝13または逆三角形状の溝14は、その深さおよび/またはピッチが一定の溝であってもよいが、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置において、深さおよび/またはピッチ大きくされた構成としてもよい。
The
このように、ディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の壁面7A上に、該位置の上流から下流にかけて気流方向に延長されている縦渦発生用の矩形状断面の溝13もしくは逆三角形状断面の溝14を複数条設けた構成とすることによって、流路が急拡大し始める位置の前後の壁面7Aの近傍に、気流方向に延長されている複数条の溝13,14を介して複数の縦渦流Sを発生させることができる。つまり、断面が矩形状あるいは逆三角形状をなす溝13,14に対して気流が流れ込む際にそのエッジ部分で次々と縦渦Sを発生させ、その複数の縦渦流Sを介して壁面7Aの近傍を流れる低エネルギー流に対して高エネルギー流(主流)Qの一部を誘引することによって、ディフューザ部7での境界層の発達による剥離を抑制することができる。
Thus, on the
従って、本実施形態によっても、上記した各実施形態と同様、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を拡大させることができ、その下流側に設けられている熱交換器8等に対する風速分布の均一化を促進し、通風抵抗および運転音の低減、熱交換性能の向上等を図ることができる。また、溝13,14によって縦渦Sを発生するようにしているため、縦渦発生手段による通風抵抗の増大がなく、圧損増大によるファン性能の低下を無くすることができる。
Therefore, according to the present embodiment, as in the above-described embodiments, the airflow can be smoothly expanded along the
さらに、縦渦発生手段を複数条の矩形状あるいは逆三角形状の溝13,14とすることにより、流路壁の断面二次モーメントを大きくすることができ、ディフューザ部7の流路壁の強度確保を容易化することができる。また、溝13,14の深さおよび/またはピッチをディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置において大きくすることにより、ディフューザ部7での流路拡大による境界層の発達に応じて、発生される縦渦Sを大きくすることができる。このため、ディフューザ部7に沿って滑らかに気流を効果的にかつ安定して拡大させることができ、その下流側での風速分布をより均一化することができる。
Furthermore, by using a plurality of rectangular or inverted
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、ディフューザ部7をファンケーシング2と一体成形または一体に接続する構成例について説明したが、ファンケーシング2は、一般に上下に2分割された構成とされており、下部側のファンケーシングと下部側のディフューザ部とを一体で成形し、上部側のディフューザ部は別体にて製造し、それを上部側のファンケーシングに接続により一体化する構成としてもよい。
In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the configuration example in which the
また、第1実施形態ないし第5実施形態に記載された縦渦発生用の突起と、第6実施形態に記載された縦渦発生用の溝とを組み合わせた構成としてもよく、この場合、縦渦発生用の溝をディフューザ部7の流路が急拡大し始める位置の上流側に設け、縦渦発生用の突起をその下流側に設置すればよい。
Further, the projection for generating the vertical vortex described in the first to fifth embodiments and the groove for generating the vertical vortex described in the sixth embodiment may be combined. A vortex generating groove may be provided on the upstream side of the position where the flow path of the
さらに、複数設けられる縦渦発生用の突起あるいは溝は、必ずしも一様な大きさにする必要はなく、ディフューザ部での風速分布に応じて複数の突起あるいは溝を異なる大きさとしてもよく、これによって、ディフューザ部での境界層の発達による剥離を、風速分布に応じてきめ細かく制御し、抑制することができる。 Furthermore, the plurality of vertical vortex generating protrusions or grooves are not necessarily required to have a uniform size, and the plurality of protrusions or grooves may have different sizes depending on the wind speed distribution in the diffuser section. Thus, separation due to the development of the boundary layer in the diffuser portion can be finely controlled and suppressed according to the wind speed distribution.
1 多翼遠心ファン
2 ファンケーシング
5 吹出し口
7 ディフューザ部
7A ディフューザ部の壁面
10,11 板状突起
11A 突起の上端
12 三角錐形状の突起
13 矩形状の溝
14 逆三角形状の溝
θ 板状突起の傾斜角
α 三角錐形状の突起の頂角
S 縦渦、縦渦流
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向に対して所定の角度傾斜された面を有する縦渦発生用の突起が複数設けられていることを特徴とする多翼遠心ファン。 In the multiblade centrifugal fan in which the diffuser part whose flow path is rapidly expanded is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing,
A multi-blade characterized in that a plurality of projections for generating vertical vortices having a surface inclined at a predetermined angle with respect to the airflow direction are provided on a wall surface at a position where the flow path of the diffuser portion starts to rapidly expand. Centrifugal fan.
前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、気流方向の上流側に最大高さとされている頂部を持ち、下流側に向って高さが漸次減少され、幅が漸次増大されている三角錐形状の縦渦発生用の突起が複数設けられていることを特徴とする多翼遠心ファン。 In the multiblade centrifugal fan in which the diffuser part whose flow path is rapidly expanded is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing,
On the wall surface at the position where the flow path of the diffuser section begins to expand rapidly, it has a top portion that is the maximum height on the upstream side in the airflow direction, the height is gradually decreased toward the downstream side, and the width is gradually increased. A multi-blade centrifugal fan comprising a plurality of triangular pyramid-shaped projections for generating vertical vortices.
前記ディフューザ部の流路が急拡大し始める位置の壁面上に、該位置の上流から下流にかけて気流方向に延長されている縦渦発生用の溝が複数条設けられていることを特徴とする多翼遠心ファン。 In the multiblade centrifugal fan in which the diffuser part whose flow path is rapidly expanded is integrally formed or integrally connected to the outlet of the fan casing,
A plurality of grooves for generating vertical vortices extending in the airflow direction from upstream to downstream of the position are provided on a wall surface at a position where the flow path of the diffuser portion starts to rapidly expand. Wing centrifugal fan.
An air conditioner in which the multiblade centrifugal fan according to any one of claims 1 to 10 is mounted as a fan for blowing air.
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