JP4687675B2 - Cross-flow blower and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明はエアコンおよび空気清浄機等の送風装置、空気調和機に用いる貫流送風機に関するものである。 The present invention relates to an air blower such as an air conditioner and an air purifier, and a once-through fan used in an air conditioner.
従来の貫流送風機は複数のブレードを周方向に配列してリングで固定された羽根車が回転軸方向に複数接続された構成になっている。近年、送風機・空気調和機には省電力・静音化が求められ、その手段の一つとして貫流送風機の送風性能向上が挙げられる。送風機の回転数や径を大きくすると送風量は向上するが、入力悪化・騒音増加やユニット寸法が大きくなる問題が発生する。そこで送風機自体の性能を向上させるために、翼付近の流れを制御して、エネルギー損失を低減する技術が必要とされる。例えば、翼の軸心側に段差を設けて高静圧化と騒音低減を狙った例が示されている(特許文献1参照)。また、翼内径側の肉厚を増加させて気流流入時のはく離を防止した形状が示されている(特許文献2、3参照)。
A conventional once-through fan has a configuration in which a plurality of impellers arranged in a circumferential direction and fixed by a ring are connected in the direction of the rotation axis. In recent years, air blowers and air conditioners are required to save power and be quiet, and one of the means is to improve the air blowing performance of the once-through fan. Increasing the rotation speed and diameter of the blower improves the amount of blown air, but causes problems such as input deterioration, increased noise, and unit dimensions. Therefore, in order to improve the performance of the blower itself, a technique for reducing the energy loss by controlling the flow near the blades is required. For example, an example is shown in which a step is provided on the axial center side of a blade to increase the static pressure and reduce noise (see Patent Document 1). Moreover, the shape which increased the thickness of the blade inner diameter side and prevented the separation at the time of airflow inflow is shown (see
貫流送風機のブレード周囲の流れは送風機が1回転する間に流れ方向が逆転する。送風機への流入時に流入した流れは、先端に衝突した後、送風機の回転方向と逆側の面、翼負圧面に沿って流れるが、ある所で負圧面に沿って流れられずに離脱するはく離を生じる。はく離を生じると翼の効率は減少するとともに、翼表面に渦が発生するため騒音悪化の原因となる。
一方、翼先端の向きを流れ方向に揃えるとはく離を減少させることはできるが、送風機からの流出時では出口の流路幅を狭くしてしまうため流動損失が大きくなる。流入・流出どちらかの性能を重視すると、他方の性能が悪くなるため、両方の流れに対して適した形状を実現しなくてはならない。
また、送風機上流側の抵抗が変化した場合の送風機特性にも課題がある。例えばユニットに装着されたフィルターに埃が付着して上流側の抵抗が増加した時、吹き出し・吸い込みを不規則に繰り返す現象(サージング)や吹き出し口からの逆吸い込み現象が送風性能悪化や空気調和機の風路に逆流した空気から生じた水滴が付着して室内に飛散する(露飛び)現象を招く。これは翼からの吹き出し流れが極端に周方向に向き、ユニット風路内部に不均一な風速分布を与えるためである。
The flow direction of the flow around the blade of the once-through fan is reversed during one rotation of the fan. After flowing into the blower, the flow that flows into the blower collides with the tip, and then flows along the surface opposite to the rotation direction of the blower and the blade suction surface. Produce. When peeling occurs, the efficiency of the blade decreases, and vortices are generated on the blade surface, causing noise deterioration.
On the other hand, if the direction of the blade tip is aligned with the flow direction, the separation can be reduced, but the flow loss at the outlet is increased because the width of the outlet channel is narrowed when flowing out from the blower. If emphasis is placed on the performance of either inflow or outflow, the performance of the other will deteriorate, so a shape suitable for both flows must be realized.
In addition, there is a problem in the blower characteristics when the resistance on the upstream side of the blower is changed. For example, when dust adheres to the filter mounted on the unit and the upstream resistance increases, the phenomenon of irregularly repeating blowing / suction (surging) and the reverse suction phenomenon from the blowing outlet may cause deterioration of the blowing performance or air conditioner Water droplets generated from the air that has flowed back to the air path adhere to the room and scatter into the room (dewdrop). This is because the blowout flow from the blades is extremely circumferential and gives a non-uniform wind speed distribution inside the unit wind path.
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、貫流送風機において、送風機上流側に抵抗体が付着した場合にもユニット内部の風速分布を均一にして、サージング現象や逆吸い込み現象を抑制しつつ、流入時のはく離発生を低減した送風機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In a once-through fan, even when a resistor adheres to the upstream side of the fan, the wind speed distribution inside the unit is made uniform, and the surging phenomenon and the reverse suction phenomenon are suppressed. An object of the present invention is to provide a blower that reduces the occurrence of separation during inflow.
本発明に係る送風機は、複数のブレードと、これら複数のブレードの両端を支持するリングで構成される複数の小羽根車を回転軸方向に連結した大羽根車を備え、この大羽根車の回転により、一方から空気を吸い込み、大羽根車内部を通って略反対側から空気を吹き出す貫流送風機において、前記複数の小羽根車は、それぞれ小羽根車外周側の肉厚が内周側より厚い複数の第1のブレードと、羽根車内周側の肉厚が外周側より厚い複数の第2のブレードと周方向に配置してなるとともに、前記第2のブレードより第1のブレードを多く設け、前記第1のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第2のブレードを配置するとともに、前記第2のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第1のブレードを配置して小羽根車を構成し、前記第2のブレード同士が隣接する場合のブレードの設置間隔を、前記第1及び第2のブレードが隣接する場合、または、前記第1のブレード同士が隣接する場合より狭くしたものである。 The blower according to the present invention includes a large impeller in which a plurality of blades and a plurality of small impellers configured by rings that support both ends of the plurality of blades are connected in the rotation axis direction. Thus, in the cross-flow blower that sucks air from one side and blows air from the substantially opposite side through the inside of the large impeller, each of the plurality of small impellers has a plurality of thicker outer peripheral sides than the inner peripheral side. The first blade and a plurality of second blades whose inner peripheral side wall thickness is thicker than the outer peripheral side, and a larger number of first blades than the second blade, When two first blades are continuous in the circumferential direction, second blades are arranged at both ends of the blade pair, and when two second blades are consecutive in the circumferential direction, First on both ends By placing the blade constitutes a small impeller, the installation interval of the blade when the second blade are adjacent to each other, when the first and second blades are adjacent, or the first blade It is narrower than when they are adjacent to each other .
本発明に係る送風機は、複数のブレードと、これら複数のブレードの両端を支持するリングで構成される複数の小羽根車を回転軸方向に連結した大羽根車を備え、この大羽根車の回転により、一方から空気を吸い込み、大羽根車内部を通って略反対側から空気を吹き出す貫流送風機において、前記複数の小羽根車は、それぞれ小羽根車外周側の肉厚が内周側より厚い複数の第1のブレードと、羽根車内周側の肉厚が外周側より厚い複数の第2のブレードと周方向に配置してなるとともに、前記第2のブレードより第1のブレードを多く設け、前記第1のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第2のブレードを配置するとともに、前記第2のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第1のブレードを配置して小羽根車を構成したものであるため、貫流送風機において、送風機上流側に抵抗体が付着した場合にもユニット内部の風速分布を均一にして、サージング現象や逆吸い込み現象を抑制しつつ、流入時のはく離発生を低減した送風機を提供することができる。 The blower according to the present invention includes a large impeller in which a plurality of blades and a plurality of small impellers configured by rings that support both ends of the plurality of blades are connected in the rotation axis direction. Thus, in the cross-flow blower that sucks air from one side and blows air from the substantially opposite side through the inside of the large impeller, each of the plurality of small impellers has a plurality of thicker outer peripheral sides than the inner peripheral side. The first blade and a plurality of second blades whose inner peripheral side wall thickness is thicker than the outer peripheral side, and a larger number of first blades than the second blade, When two first blades are continuous in the circumferential direction, second blades are arranged at both ends of the blade pair, and when two second blades are consecutive in the circumferential direction, First on both ends In the cross-flow blower, even if a resistor is attached to the upstream side of the blower, the wind speed distribution inside the unit is made uniform so that the surging phenomenon or reverse suction phenomenon is achieved. It is possible to provide a blower that reduces the occurrence of separation during inflow while suppressing.
実施の形態1.
図1はこの発明における貫流送風機の全体図であり、図2は例えば本発明に係る貫流送風機を組み込んだ空気調和機の断面図である。また、図3は本発明の貫流送風機のブレードの吸込み側(図2のA側)を拡大した図である。
FIG. 1 is an overall view of a cross-flow fan according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an air conditioner incorporating the cross-flow fan according to the present invention. Moreover, FIG. 3 is the figure which expanded the suction side (A side of FIG. 2) of the braid | blade of the cross-flow fan of this invention.
図1に示した通り、本発明に係る貫流送風機は、ブレードの両端を2つのリング4で支持した小羽根車5aを所定個数連結してなる大羽根車5を備えている。そして図2に示した通り、貫流送風機は空気調和機に組み込まれ、矢印10の方向に回転することで、一方から空気を吸い込み(吸込み側A)、そして、吸い込み側Aと略反対側(吹出し側)Bから気流11を吹出す。6は空気調和機のケーシング、7は空気調和機のフィルタ、8は空気調和機に組み込まれた電気集塵機、9は熱交換器である。空気調和機の電気集塵機8や熱交換器9が組み込まれることで、送風機の上流側の気流の抵抗が増えることになり、さらにフィルタに埃等が溜まることでさらに抵抗が増し、送風機吸込み側で吸込み気流の向きにばらつきが出る。
As shown in FIG. 1, the cross-flow fan according to the present invention includes a
そこで、本発明では、各小羽根車5aは、羽根車の内周側に対して外周側の肉厚が厚い第1のブレード18と外周側に対して内周側の肉厚が厚い第2のブレード19とを有し、これらを組み合わせて一つの小羽根車5aを構成している。ここでいう内周側あるいは外周側とは、例えば、第1のブレード18について言えば、図3のブレード18の内周先端の中心点Eと外周先端の中心点Fを結んだ円弧上にあり、当該内周先端の中心点Eと外周先端の中心点Fからの円弧の長さが等しい中点Gに対して、最大肉厚位置における円弧上の点Xが点E側にあれば内周側、点F側にあれば外周側にあることを指している。
Therefore, in the present invention, each of the small impellers 5a includes the
各小羽根車に含まれる第1のブレード18と第2のブレード19の比率を第1のブレード18の方が多くなるようにして、これらの第1および第2のブレード18、19が小羽根車の周方向に、少なくとも交互に配置するのではなく、隣接するブレードの組み合わせが羽根車の周方向について連続しないよう配置している。
The ratio of the
次に、動作について従来例と比較しながら説明する。図15は従来技術の羽根車における流れの様子を模式的に示したものである。また、図16は送風機の回転方向が10の方向で空気が送風機に流入する場合(図15のA側)を示している。図17は従来の羽根車のブレード先端部の図である。
翼先端2aに衝突した気流は翼の負圧面2cに沿うように流れるがある地点から負圧面に沿いきれずにC地点で離脱する(はく離)。はく離が生じると翼の性能が低下する。図17のように流入する気流方向20と外周側の翼先端R部の中心21と、R部の曲率中心22を通過する直線の向き23のなす角24が大きく異なる場合には、先端の肉厚が薄い翼のはく離は一層大きくなる。
Next, the operation will be described in comparison with a conventional example. FIG. 15 schematically shows a flow state in a conventional impeller. Further, FIG. 16 shows a case where the rotation direction of the blower is 10 and air flows into the blower (A side in FIG. 15). FIG. 17 is a view of the blade tip of a conventional impeller.
The airflow that has collided with the blade tip 2a flows along the suction surface 2c of the blade and leaves at a point C without being able to follow the suction surface (separation). When peeling occurs, the performance of the wing is degraded. As shown in FIG. 17, when the
翼に流入する気流の方向は翼の位置だけではなく、上流側にあるフィルター・熱交換器などの抵抗体の形状・配置によって変化する。気流方向が変動してもはく離を大きくしないためには外周側に先端の肉厚が厚い翼を用いると先端ではく離が生じにくく有利である。しかし、空気が送風機から流出するときに図18のように外周側で流路幅25が狭くなるため圧損が大きくなり、空気をスムーズに送り出すことができない。出口側には肉厚の薄い翼が理想的である。
The direction of the airflow flowing into the wing varies not only with the position of the wing but also with the shape and arrangement of the resistors such as filters and heat exchangers on the upstream side. In order not to increase the separation even if the air flow direction fluctuates, it is advantageous to use a blade having a thick tip at the outer peripheral side so that the tip does not peel off easily. However, when the air flows out of the blower, the
また、従来の送風機では上流側の抵抗(例えば、フィルター、集塵器あるいは熱交換器)が変化した場合、翼からの吹き出し流れが極端に羽根車の周方向に向き、図15のように風路内部に不均一な風速分布15が形成され、吹き出し・吸い込みを不規則に繰り返す現象(サージング)や吹き出し口からの逆吸い込み現象を生じ、送風性能悪化や空気調和機の風路に逆流した空気から生じた水滴が付着して室内に飛散する(露飛び)現象を招いていた。 Further, in the conventional blower, when the upstream resistance (for example, a filter, a dust collector or a heat exchanger) is changed, the blowout flow from the blades is extremely directed in the circumferential direction of the impeller, and the wind as shown in FIG. Uneven wind speed distribution 15 is formed inside the road, causing the phenomenon of irregularly repeating blowout / suction (surging) and the reverse suction phenomenon from the blowout port, resulting in the deterioration of the blowing performance and the air flowing back into the air conditioner's windway Water droplets generated from the water adhere to and splash into the room (exposure).
そこで、本実施の形態1では羽根車の半径増加方向に肉厚が増加する第1のブレード18と反対に減少する第2のブレード19とをランダムに配置している。図3に示したように、第1のブレード18に空気が流入するときに、ブレード先端に衝突した流れ26は負圧面18cに沿いやすくなり負圧面のはく離は抑制される。また、翼先端の表面積が大きくなるため、第1のブレード18と第2のブレード19が隣り合った場合、圧力面側18dで流れが衝突して静圧が上昇するため、外周の肉厚が薄い翼先端ではく離した流れ27を負圧面19dに押さえつける力25が働く。
Therefore, in the first embodiment, the
第1のブレード18同士が隣り合った場合、羽根車外周側のブレードの間隔は、第1のブレード18と第2のブレード19が隣り合った場合より狭くなる。すると、隣接する第1のブレード18に生じた圧力上昇の影響が伝わりやすくなるため、はく離する流れが負圧面に押さえつけられる効果が大きくなるため、よりはく離しにくくなる。なお、この場合、外周側から内周側に行くに従って、気流の流路が広がる傾向が顕著であるが、流路の入口側で負圧面に押さえつけられた流れは出口部においても流速が徐々に減少し、乱れが抑制されることではく離しにくくなる。その結果、騒音も小さくなる。さらに、気流が持つエネルギーを動圧から静圧に変換することで空気の粘性抵抗によるエネルギーロスを小さく抑えることができる。
When the
一方、第2のブレード19同士が隣り合った場合は、第1のブレード18と第2のブレード19とが隣り合った場合に比べ、気流の入口側つまり羽根車の外周側のブレード間隔は大きくなる。そのため、上記で述べたような入口側でのはく離防止効果については期待できない。
On the other hand, when the
以上を総合すると、送風機の吸込み側について見ると、第1のブレード18と第2のブレード19の比率を第1のブレード18の方が多くなるようにして、第1のブレード18と第2のブレード19が隣合う場合と第1のブレード18同士が隣合う場合を増やすことで、送風機全体としてはく離の少ない送風機を得ることができる。特に、送風機を組み込んだ空気調和ユニットに電気集塵器やフィルタにより局所的な圧力損失がある場合など、はく離防止を優先して設計する場合に有効である。なお、その際、第1のブレード18と第2のブレード19は互いに分散させつつ、第1のブレード18あるいは第2のブレード19のいずれも所定枚数以上、望ましくは3枚以上連続しないよう不規則に配置する。ブレードの一方あるいは両方が集中して配置された領域を作ると、送風機回転時にバランスが崩れやすく軸の磨耗を起こしやすくなるとともに、送風機から風路に向かう風向が偏るために広範囲に吹出さなくなり、上流側の圧損が増加した時にサージング現象が生じる可能性があるためである。
To sum up the above, when looking at the suction side of the blower, the ratio of the
次に、本発明の実施の形態1の送風機が、風の出口側について風路の風速分布が均一化され、サージングや逆吸込みといった現象を抑制できることについて説明する。ブレード形状が異なる部分については吹き出し気流方向は図4のように回転方向10に先端の肉厚が薄い第2のブレード19の圧力面19dと先端の肉厚が厚い第1のブレード18の負圧面18cとが隣接した翼間では気流は矢印23b方向を向き、反対に第2のブレード19の負圧面19cと第1のブレード18の圧力面18dが隣接した翼間では、気流は矢印23a方向を向く。また、第1のブレード18が隣り合って一方の第1のブレード18の負圧面18cと他方の第1のブレード18の圧力面18dとが隣接した翼間の場合、気流は矢印24aの方向を向き、また、第2のブレード19が隣り合って一方の第2のブレード19の負圧面19cと他方の第2のブレード19の圧力面19dとが隣接した翼間の場合、矢印24bの方向を向く。
Next, it will be described that the blower according to
このような送風機が回転すると矢印23a、b、矢印24a、bのように異なる方向を向いた気流がブレードの配置に応じて分散されて繰り返されるので、図5のように吹出し気流25を広い角度範囲に送り出すことができる。その際、上記した通り、同一のブレードが3枚以上連続して配置されないように構成する。その結果、空気調和機のフィルタが埃等で目詰まりする場合のように、上流に抵抗体が付加されても、1方向にのみ気流が吹くことがないため風路の風速分布が偏らず、ユニット吹き出し口でサージング現象や逆吸い込み現象を抑制することができ、空気調和機の運転範囲を広げることができる。 When such a blower rotates, airflows directed in different directions as indicated by arrows 23a and 23b and arrows 24a and 24b are dispersed and repeated according to the arrangement of the blades. Can be sent to range. At that time, as described above, it is configured so that three or more identical blades are not continuously arranged. As a result, even when a resistor is added upstream, as in the case where the filter of the air conditioner is clogged with dust or the like, the air flow does not blow in only one direction, so the wind speed distribution in the air passage is not biased, Surging phenomenon and reverse suction phenomenon can be suppressed at the unit outlet, and the operating range of the air conditioner can be expanded.
また、図6のように、隣り合うブレードの組み合わせが第2のブレード19同士の組み合わせの場合のみ、他の組み合わせに比べてブレードの配置の角度間隔(ピッチ)を狭くする。このように構成することで、全て同じピッチで配置されたものに比べて、第2のブレード19同士のブレード間が狭いため、気流の流速が速くなり、はく離を抑えることができる。また、同じブレード配置間隔の場合と比べ、ブレードの配置間隔に分布を持たせることになり、ブレード間隔によって定まる周波数のピーク音を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 6, only when the combination of adjacent blades is the combination of the
なお、3枚以上連続して同一のブレードを配置しないというブレードの配置について別の表現をすれば、第1のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第2のブレードを配置するとともに、第2のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第1のブレードを配置して小羽根車を構成するということになる。 In addition, if another expression is given for the arrangement of the blades in which the same blade is not arranged in succession of three or more, when two first blades are consecutive in the circumferential direction, the second is attached to both ends of the blade pair. When the blades are arranged and two second blades are continuously arranged in the circumferential direction, the first blade is arranged at both ends of the blade pair to constitute a small impeller.
本発明の実施の形態1の貫流送風機では、第1のブレードは第2のブレードより数が多いので、2枚以上多い場合は、羽根車を形成するときに必ず第1のブレード同士が隣接する組み合わせが発生する。そして、ブレードの配列に関しては、第1と第2のブレード、第1と第1のブレード、第2と第1のブレード、第2と第2のブレードの4つのパターンがある。そのうち、3枚以上連続して同一のブレードを配置しないようにするには、この4つのパターンのうち、第1と第1のブレード同士、第2と第2のブレード同士の場合に、このブレードの対に隣接するブレードは、ブレード対と異なる種類のブレードである必要がある。例えば、第1と第1のブレードの組み合わせと隣接する箇所には、第2のブレードを配置し、第2と第2のブレードの組み合わせと隣接する箇所には第1のブレードを配置する。 In the once-through fan of the first embodiment of the present invention, the number of the first blades is larger than that of the second blades. Therefore, when there are two or more blades, the first blades are always adjacent to each other when forming the impeller. A combination occurs. With regard to the arrangement of the blades, there are four patterns: first and second blades, first and first blades, second and first blades, and second and second blades. Of these four patterns, in order to prevent the same blades from being arranged continuously for three or more of them, this blade is used in the case of the first and first blades and the second and second blades. The blades adjacent to this pair must be of a different type than the blade pair. For example, the second blade is disposed at a location adjacent to the combination of the first and first blades, and the first blade is disposed at a location adjacent to the combination of the second and second blades.
このように同一のブレードが3枚以上連続しないように配置することで、貫流送風機の回転に伴って、吹出し側で吹出される気流の向きが分散され、上流に抵抗体が付加されても、1方向にのみ気流が吹くことがなく風路の風速分布が偏らない。そのため、ユニット吹き出し口でサージング現象や逆吸い込み現象を抑制することができ、空気調和機の運転範囲を広げることができる。 Thus, by arranging so that three or more identical blades do not continue, with the rotation of the once-through blower, the direction of the airflow blown on the blowout side is dispersed, and even if a resistor is added upstream, There is no air flow in only one direction, and the wind speed distribution in the air passage is not biased. Therefore, the surging phenomenon and the reverse suction phenomenon can be suppressed at the unit outlet, and the operating range of the air conditioner can be expanded.
また、第1のブレード18と第2のブレード19を単純に交互に配置した場合、送風機が回転するときにブレード先端に生じる圧力変動が回転周波数に同期して、特定の周波数でピーク音が発生し、騒音が問題となる場合があるが、本実施の形態1のように第1のブレードの比率を大きくして、隣接するブレードの組み合わせが周方向について連続しないよう配置すればそのようなケースも避けることができる。
In addition, when the
以上のように、本発明の実施の形態1では、複数のブレードと、これら複数のブレードの両端を支持するリングで構成される複数の小羽根車を回転軸方向に連結した大羽根車を備え、この大羽根車の回転により、一方から空気を吸い込み、大羽根車内部を通って略反対側から空気を吹き出す貫流送風機において、前記複数の小羽根車は、それぞれ小羽根車外周側の肉厚が内周側より厚い第1のブレードと、羽根車内周側の肉厚が外周側より厚い第2のブレードと周方向に配置してなるとともに、前記第2のブレードより第1のブレードを多く設け、前記第1のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第2のブレードを配置するとともに、前記第2のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第1のブレードを配置して小羽根車を構成したことを特徴とする貫流送風機を用いたため、広範囲に気流を吹き出すことができるため送風機のサージング現象を抑制させつつ、送風機のブレード間の気流抵抗を増加させることなく、ブレードで生じるはく離を抑制して送風性能が向上する。その結果、送風機または空気調和機の騒音低減、ユニット入力低減、サージング現象抑制を可能にすることができる。
なお、第1のブレード18と第2のブレード19を単純に交互に配置した場合、送風機が回転するときにブレード先端に生じる圧力変動が回転周波数に同期して、特定の周波数でピーク音が発生する場合があるが、本実施の形態1のように第1のブレードの比率を大きくして、隣接するブレードの組み合わせが周方向について連続しないよう配置すればそのようなケースも避けることができる。
以上の通り、本発明の実施の形態1の送風機は、空気清浄機等の送風装置あるいは空気調和機に組み込まれることで、従来送風機と同一風量でもユニット入力低減され、騒音低減される。また、吹き出し口での逆吸い込みやサージングを抑制することができる。
As described above, the first embodiment of the present invention includes a large impeller in which a plurality of blades and a plurality of small impellers configured by rings that support both ends of the plurality of blades are connected in the rotation axis direction. In the cross-flow blower that sucks air from one side by the rotation of the large impeller and blows air from the substantially opposite side through the inside of the large impeller, each of the plurality of small impellers has a thickness on the outer peripheral side of the small impeller. Are arranged in the circumferential direction with a first blade thicker than the inner peripheral side and a second blade thicker on the inner peripheral side of the impeller than the outer peripheral side, and more first blades than the second blade Provided, when the two blades are continuous in the circumferential direction, the second blade is disposed at both ends of the blade pair, and when the two blades are continuous in the circumferential direction, Both blade pairs Since the cross-flow blower characterized in that the first blade is arranged in the small bladed wheel is used, the air flow can be blown out over a wide range, so that the surging phenomenon of the blower is suppressed and the air flow between the blades of the blower Without increasing the resistance, the flaking performance is improved by suppressing delamination that occurs in the blade. As a result, it is possible to reduce the noise of the blower or the air conditioner, reduce the unit input, and suppress the surging phenomenon.
In addition, when the
As described above, the blower according to
実施の形態2.
ここでは、実施の形態1の貫流送風機について、さらに流れに適応させるようなブレード配置について示す。半径方向に肉厚の増加方向が異なるブレードの形状が相似形状(例えば1枚のブレード形状を回転・拡大縮小するともう1枚のブレード形状に重なる)になっていると、1種類のブレード形状で流入・流出に適した形状を実現しなくてはならないことになるが、流入・流出で非対称な流れ場に適応させることは困難である。
Here, the blade arrangement for adapting to the flow of the cross-flow fan of the first embodiment will be described. If the shape of the blade with a different thickness increasing direction in the radial direction is a similar shape (for example, if one blade shape is rotated / scaled, it overlaps with the other blade shape) Although a shape suitable for inflow / outflow must be realized, it is difficult to adapt to an asymmetric flow field at inflow / outflow.
肉厚の増加方向が異なる2種類のブレードを例に挙げれば、外周側の肉厚が厚い第1のブレード18は送風機への流入時に流入する気流の方向とブレードの中心線との向きのずれが大きくても負圧面18cのはく離を過大にしないこと、圧力面18dに流れを当てて圧力面18dの圧力を上げて隣接するブレードの負圧面の流れを翼面に押さえつけることが目的であり、先端の表面積を大きくすることが理想である。
一方、外周側の肉厚が薄いブレードは送風機からの流出時に流路を狭くしないことが目的であり、肉厚はできるだけ薄くすることが要求される。
Taking two types of blades with different thickness increasing directions as an example, the
On the other hand, the blade having a thin wall thickness on the outer peripheral side is intended not to narrow the flow path when flowing out of the blower, and is required to be as thin as possible.
そこで、図7のように第1のブレード18の外周側に位置する最大肉厚31aが第2のブレード19の内周側に位置する最大肉厚31bよりも厚くする。これによって、外周の肉厚が大きい翼は流入時の負圧面のはく離低減を実現する。また、圧力面先端の面積が広くなるため、気流衝突によるよどみ圧が大きくなる。その結果、外周肉厚が薄い翼の負圧面流れを翼面に押さえつける力が強くなり、隣接する翼のはく離も抑制させることが可能になる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the maximum thickness 31 a located on the outer peripheral side of the
一方、外周の肉厚が小さいブレードは先端を小さくすることによって、吹き出し側で翼流入時の流路幅を広く確保することができる。そのため、気流がスムーズに排出される。
以上のことから、2種類のブレードを相似形状にする場合よりも送風機の効率は向上し、騒音を低減する送風機を実現することができる。
On the other hand, by reducing the tip of the blade having a small outer peripheral wall thickness, it is possible to ensure a wide flow path width at the time of inflow of the blades on the blowing side. Therefore, the airflow is discharged smoothly.
From the above, the efficiency of the blower is improved compared to the case where the two types of blades have similar shapes, and a blower that reduces noise can be realized.
実施の形態3.
実施の形態2では半径方向に肉厚増加方向が変化するブレードに対して、肉厚の大小について示した。本実施の形態3では、さらにブレードの肉厚が最大となる位置について説明する。
In the second embodiment, the thickness of the blade with the thickness increasing direction changing in the radial direction is shown. In the third embodiment, a position where the thickness of the blade is maximized will be described.
空気調和機に搭載する場合、電気集塵機が搭載されていたり、使用するにつれて埃等の抵抗体が付加されてくるフィルタを有していて局所的な圧力損失がある場合がある。その場合、ブレードに流入する流れ方向がブレードの先端の方向と異なる、もしくは、経時変化によって変化してくるため、できるだけ送風機への流入時にブレード先端と負圧面でのはく離を過大にしないようにブレードの先端肉厚を大きくすることが考えられる。そこで、図8のように第1のブレード18については、最大肉厚位置31aを外周端部の近傍の位置35にしてブレード先端を厚くして、第2のブレード19については、最大肉厚位置31bを内周側からブレード中央部近傍の位置36にずらした形状にする。これにより、ブレード先端から負圧面に流れる気流のはく離を小さくする。同時に圧力面側の圧力を高めて気流を第2のブレード19の負圧面側に押さえつけ、負圧面側からのはく離を抑制する効果もある。
When mounted on an air conditioner, an electric dust collector may be mounted, or a filter to which a resistor such as dust is added as it is used may cause local pressure loss. In that case, the flow direction flowing into the blade is different from the direction of the tip of the blade, or changes with time, so the blade tip and the suction surface should not be separated as much as possible when flowing into the blower. It is conceivable to increase the tip wall thickness. Therefore, as shown in FIG. 8, with respect to the
一方、上記のように送風機の上流で風速分布に偏りが少なく、ブレードに流入する流れ方向がブレードの先端の方向とほぼ一致する場合は、先端でのはく離の程度は小さいためブレード先端肉厚を薄くして気流の衝突を避けた方が送風効率は向上する。そこで、図9のように第1のブレード18は最大肉厚位置31aを外周端からブレード中央部近傍の位置33にずらし、先端を細くして側面形状をはく離させないように流れに沿わせた形状とする。
一方、第2のブレード19は流路幅を一定に保ち流動損失を増加させないために、最大肉厚位置31bを内周端近傍の位置34にした形状にする。以上のようにすれば、送風機へ流入する流れ32が翼先端と翼間のはく離を抑制するとともに、流出する流れの流動抵抗を防ぐことができ、送風効率が向上する。
On the other hand, if there is little bias in the wind speed distribution upstream of the blower as described above and the flow direction flowing into the blade is almost the same as the direction of the blade tip, the degree of flaking at the tip is small, so the blade tip thickness is reduced. The air blowing efficiency is improved by reducing the thickness and avoiding the collision of airflow. Therefore, as shown in FIG. 9, the
On the other hand, the
実施の形態4.
実施の形態3では肉厚のみを対象としている。はく離が生じやすいのは負圧面であり、はく離抑制効果を高めるためには負圧面の反りを優先して調整するとはく離防止に一層の効果が期待できる。また隣接するブレードについては圧力面の反りを小さくすれば、気流衝突によってよどみ圧が上昇してはく離した流れをブレード面に押し付ける働きが一層強くなる。
In
そこで、図10のように第1のブレード18については、負圧面18cの反りを圧力面18dの反りよりも大きくしている。このようにすれば負圧面が翼間側に膨らみ、翼先端ではく離した流れが翼面により沿いやすくなり、はく離の減少と損失減少が可能になる。
Therefore, as shown in FIG. 10, for the
一方、第2のブレード19に対しても、負圧面19cの反りを圧力面19dの反りよりも大きくしている。このようにすれば圧力面18dが翼間側に膨らみ、圧力面に気流が衝突して圧力上昇が起きやすくなる。すると、隣接する翼19の負圧面流れ32を隣接翼の負圧面19cに押さえ込む力が働き、はく離を抑制させることが可能になる。
On the other hand, the warp of the negative pressure surface 19c is larger than the warp of the pressure surface 19d with respect to the
さらに、気流の吹出し側においては、図11に示したように、隣り合う翼間の気流方向23c、23dがなす角が大きくなり、より広範囲に風を吹かせることができる。そのため、フィルタに埃が溜まるなどして、送風機上流側に強い抵抗体が付加されてもサージング現象を起こしにくい。
以上のように翼面のはく離を抑制して送風性能が向上し、サージングを防止できる送風機を実現できる。
Furthermore, on the air flow blowing side, as shown in FIG. 11, the angle formed by the air flow directions 23c and 23d between the adjacent blades is increased, and the air can be blown in a wider range. Therefore, even if a strong resistor is added on the upstream side of the blower because dust accumulates on the filter, a surging phenomenon is unlikely to occur.
As described above, it is possible to realize a blower capable of suppressing the surging by suppressing the separation of the blade surface and improving the blowing performance.
別の表現をすれば、図12のように両翼先端R部の中心を結んだ円弧41を基準線として、第1のブレード18は、基準線から負圧面までの最長距離42aが基準線から圧力面までの最長距離43aよりも長い。そうすると、負圧面では流れに沿う面が形成されるためはく離を小さく抑えることができる。
一方、第2のブレード19は、基準線から圧力面までの最長距離42bが基準線から負圧面までの最長距離43bよりも長い。そうすると、圧力面が膨らんだ形状になり、流入した気流が衝突して面圧上昇しやすい。その結果、第2のブレード19の負圧面19cを流れる気流32を負圧面19cに押さえ込みはく離を低減させる効果をもつ。
また、圧力面・負圧面の肉厚差により、出口の流れ方向23、24に差がつきやすくなり吹き出す風向25は広範囲になる。その結果、風路の風速分布を均一化してサージングや逆吸い込みを防ぐ送風機を実現できる。
以上のようにすれば、送風機吸い込み側でのはく離を抑制し、吹き出し側の流路幅を確保した送風性能が高い送風機を実現できる。
In other words, the
On the other hand, in the
Further, due to the difference in thickness between the pressure surface and the suction surface, the
If it carries out as mentioned above, a blower with high ventilation performance which controlled separation at the blower suction side and secured a channel width on the blowout side can be realized.
実施の形態5.
これまでは各小羽根車5aの1断面を対象としたものであった。ここでは、貫流ファンの軸方向に小羽根車5aが連結された大羽根車5の形態について図13、14を用いて示す。
Until now, it was intended for one cross section of each small impeller 5a. Here, the form of the
ユニット内部の風路によって気流速度や送風機に流入する方向が異なる。空気調和機の例で考えると、図13に示した送風機中央部44は気流抵抗となる障害物が少ないため、流入風速が最も高く、送風機の端部45では側壁やケーシングの影響を受けて流入風速が低くなる。送風機の翼周速46は軸方向に一定であるため、例えば図14(a)のように送風機中央部44における送風機に対する気流の相対速度32aが翼面に沿っても、図14(b)のように送風機端部では流入絶対速度47が中央部に比べて小さいため、相対速度ベクトル32bは翼面に沿わず負圧面のはく離が大きくなる。そのため送風機全体の性能は向上しない。
The air flow speed and the direction of flowing into the blower differ depending on the air path inside the unit. Considering an example of an air conditioner, the air blower central portion 44 shown in FIG. 13 has few obstacles that become airflow resistance, so the inflow air velocity is the highest, and the air blower end portion 45 is affected by the influence of the side wall and the casing. Wind speed is low. Since the blade
そこで、送風機中央部と端部で羽根車の形状を変える。例えば、中央部44では流入する気流の向きと翼先端の向きがほぼ一致しているため、実施の形態2の図8に示したような翼形状・配置を適用し、端部45では流入時のはく離懸念されるためが実施の形態2の図7に示したような翼形状・配置を適用する。これにより、送風機の中央部・端部の気流の分布に合わせて、はく離が低減した送風機を実現できる。送風機端部でははく離防止のために使用したブレードのペアが吹き出し方向を中央部よりも広範囲に吹き出させる働きをもつため、ユニット端部で発生しやすいサージング現象を抑制させる効果が強い。
以上により、送風機の性能向上とユニット入力低減とサージング耐力を備えた送風装置・空気調和機を実現できる。
Therefore, the shape of the impeller is changed between the central portion and the end portion of the blower. For example, since the direction of the airflow flowing in at the central portion 44 and the direction of the blade tip are substantially the same, the blade shape / arrangement as shown in FIG. Because of fear of peeling, the blade shape / arrangement as shown in FIG. 7 of the second embodiment is applied. Thereby, it is possible to realize a blower with reduced separation in accordance with the airflow distribution at the center and end of the blower. Since the pair of blades used for preventing peeling at the end of the blower has a function of blowing out the blowing direction over a wider range than the central portion, the effect of suppressing the surging phenomenon that easily occurs at the end of the unit is strong.
As described above, it is possible to realize a blower / air conditioner having improved fan performance, reduced unit input, and surging strength.
1 貫流送風機
2 ブレード
3 周方向
4 リング
5 大羽根車
5a 小羽根車
6 空気調和機
7 埃用フィルター
8 電気集塵機
9 熱交換器
10 送風機の回転方向
11
12
13
14
15
16
17
18 第1のブレード
19 第2のブレード
18c 第1のブレードの負圧面、 18d 第1のブレードの圧力面
19c 第2のブレードの負圧面、 19d 第2のブレードの圧力面
DESCRIPTION OF
12
13
14
15
16
17
18
Claims (5)
前記複数の小羽根車は、それぞれ小羽根車外周側の肉厚が内周側より厚い複数の第1のブレードと、羽根車内周側の肉厚が外周側より厚い複数の第2のブレードとを周方向に配置してなるとともに、
前記第2のブレードより第1のブレードを多く設け、
前記第1のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第2のブレードを配置するとともに、
前記第2のブレード同士が周方向に2枚連続した場合、このブレード対の両端に第1のブレードを配置して小羽根車を構成し、
前記第2のブレード同士が隣接する場合のブレードの設置間隔を、前記第1及び第2のブレードが隣接する場合、または、前記第1のブレード同士が隣接する場合より狭くしたことを特徴とする貫流送風機。 It is equipped with a large impeller in which a plurality of blades and a plurality of small impellers composed of rings that support both ends of the plurality of blades are connected in the rotation axis direction, and the rotation of the large impeller sucks air from one side. In the once-through fan that blows air from the substantially opposite side through the inside of the large impeller,
The plurality of small impellers include a plurality of first blades whose outer impeller outer wall thickness is thicker than the inner peripheral side, and a plurality of second blades whose impeller inner peripheral wall thickness is thicker than the outer peripheral side, together formed by arranging in the circumferential direction,
Providing more first blades than the second blade;
When the two first blades are continuous in the circumferential direction, the second blade is disposed at both ends of the blade pair,
If the second blade each other successive two in the circumferential direction to constitute a small impeller by placing a first blade to both ends of the blade pairs,
The installation interval of the blades when the second blades are adjacent to each other is narrower than the case where the first and second blades are adjacent or the first blades are adjacent to each other. Cross-flow blower.
前記大羽根車の長手方向端部に配置された小羽根車の第1のブレードの最大肉厚位置が、前記大羽根車の長手方向中央部の小羽根車の第1のブレードの最大肉厚位置より、ブレードの外周側に位置するとともに、
前記大羽根車の長手方向端部に配置された小羽根車の第2のブレードの最大肉厚位置が、前記大羽根車の長手方向中央部の小羽根車の第2のブレードの最大肉厚位置より、ブレードの外周側に位置することを特徴とする空気調和機。 An air conditioner equipped with the once-through fan according to any one of claims 1 to 4 ,
The maximum thickness position of the first blade of the small impeller disposed at the longitudinal end of the large impeller is the maximum thickness of the first blade of the small impeller at the longitudinal center of the large impeller. It is located on the outer peripheral side of the blade from the position,
The maximum thickness position of the second blade of the small impeller disposed at the longitudinal end of the large impeller is the maximum thickness of the second blade of the small impeller at the longitudinal center of the large impeller. An air conditioner that is located on the outer peripheral side of the blade from the position.
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