JP6076286B2 - Axial flow blower, ventilation device and refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば冷凍サイクル装置(空気調和装置)、換気装置などに用いられる軸流送風機などに関するものである。 The present invention relates to an axial blower used for a refrigeration cycle apparatus (air conditioner), a ventilator, and the like.
回転軸を中心に翼を回転させて送風などを行う軸流送風機において、これまでに、騒音を低減させる技術としては、以下のようなものが知られる。例えば、翼とボス部が一体成形された送風用ファンにおいて、翼根元部の翼前縁と翼後縁とを結ぶ翼弦の中点である翼弦中点より回転軸への垂線に対し、該垂線に直角な面で切断した翼断面における翼弦の中心点を連続的に結んだ翼弦中心線が、翼根元部から翼先端に向かって回転軸の後方及び回転方向後方へ一旦後退した後、再び前記垂線に対して、回転軸の前方及び回転方向前方へ転向する形状としたものなどである(例えば特許文献1)。 In the axial blower that blows air by rotating the blades around the rotating shaft, the following techniques are known as techniques for reducing noise. For example, in a blower fan in which a blade and a boss part are integrally molded, with respect to a perpendicular line from the chord midpoint, which is the midpoint of the chord connecting the blade leading edge and the blade trailing edge of the blade root, to the rotation axis, The chord centerline, which continuously connects the chord center points in the blade cross section cut by a plane perpendicular to the perpendicular, once retracted from the root of the blade toward the tip of the blade toward the back of the rotation axis and the back in the rotation direction. Then, it is a thing etc. which made it the shape which turned to the front of a rotating shaft and the rotation direction front again with respect to the said perpendicular (for example, patent document 1).
上記の先行技術では、翼弦中心線で翼の形状を定義している。このため、翼内周側で気流が翼外周側へ逃げることにより生じる死水域を十分に抑制することができず、騒音が十分に低減できないという問題がある。 In the above prior art, the shape of the wing is defined by the chord centerline. For this reason, there is a problem in that the dead water area generated by the airflow escaping to the blade outer peripheral side on the blade inner peripheral side cannot be sufficiently suppressed, and the noise cannot be sufficiently reduced.
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、低騒音な軸流送風機などを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide an axial fan or the like with low noise.
本発明に係る軸流送風機は、軸心まわりに回転するボスと、ボスの外周部に配設され、内周縁、外周縁、前縁及び後縁により囲繞される複数枚の翼とを有する羽根車を備える軸流送風機であって、軸心を中心としてボスの半径をRb及び翼の外周縁の半径をRtとし、Rb<Rm1<Rtを満たす半径Rm1及びRb<Rm2<Rtを満たす半径Rm2を定義したとき、前縁において軸心との距離R1がRb<R1<Rm1となる部分と、後縁において軸心との距離R2がRb<R2<Rm2となる部分とは、それぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、回転方向に凸となる曲線で構成され、前縁においてRm1<R1<Rtとなる部分と、後縁においてRm2<R2<Rtとなる部分とは、それぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、かつ、反回転方向に凸となる曲線で構成されている。 An axial blower according to the present invention has a boss having a boss that rotates about an axial center, and a plurality of blades that are disposed on an outer peripheral portion of the boss and are surrounded by an inner peripheral edge, an outer peripheral edge, a front edge, and a rear edge. An axial blower including a vehicle, wherein a radius of a boss centered on an axial center is Rb and a radius of an outer peripheral edge of a blade is Rt, and a radius Rm1 that satisfies Rb <Rm1 <Rt and a radius Rm2 that satisfies Rb <Rm2 <Rt , The portion where the distance R1 to the axis at the front edge is Rb <R1 <Rm1, and the portion where the distance R2 to the axis at the rear edge is Rb <R2 <Rm2 are As shown in FIG. 1, the curve is configured by a curve that retreats in the counter-rotation direction and is convex in the rotation direction, and a portion where Rm1 <R1 <Rt at the front edge and a portion where Rm2 <R2 <Rt at the trailing edge Forward in the direction of rotation, and It is composed of a convex in the direction of rotation curve.
本発明の軸流送風機によれば、前縁のRb<R1<Rm1となる部分、後縁のRb<R2<Rm2となる部分が、それぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、回転方向に凸となる曲線で構成されていることにより、前縁から流入する気流が内周向きに維持されて気流が外周側へ逃げるのを抑制することができ、死水域の発生を抑制することができる。また、前縁のRm1<R<Rtとなる部分、後縁のRm2<R2<Rtとなる部分が、それぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、反回転方向に凸となる曲線で構成されていることにより、翼の外周縁と前縁の交点の形状を鋭利にでき、翼に流入する気流の抵抗を低減できることにより流速が速い外周側の流れを安定化させることができる。このため、騒音を低減することができる。 According to the axial blower of the present invention, the portion where Rb <R1 <Rm1 at the front edge and the portion where Rb <R2 <Rm2 at the rear edge are retreated in the counter-rotation direction toward the outer peripheral side, respectively. By being configured with a convex curve, the airflow flowing in from the front edge can be maintained in the inner circumferential direction and the airflow can be prevented from escaping to the outer peripheral side, and the occurrence of dead water areas can be suppressed. . Further, the portion where Rm1 <R <Rt at the front edge and the portion where Rm2 <R2 <Rt at the rear edge are respectively formed by curves that advance in the rotational direction toward the outer peripheral side and are convex in the counter-rotating direction. As a result, the shape of the intersection between the outer peripheral edge and the leading edge of the blade can be sharpened, and the resistance of the airflow flowing into the blade can be reduced, so that the flow on the outer peripheral side with a high flow velocity can be stabilized. For this reason, noise can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、参照符号について、図1〜図7において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。また、各図において複数枚有する翼に関する符号は、代表の1枚にのみ付すものとする。また、発明を実施するための形態及び各図では、一例として翼の枚数が3枚である場合を図示しているが、3枚以外の翼枚数においても本発明の効果は得られる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Here, with respect to the reference numerals, those given the same reference numerals in FIGS. 1 to 7 are the same or equivalent, and this is common throughout the entire specification. In addition, in each drawing, a reference numeral relating to a plurality of wings is attached to only one representative. Further, in the embodiment and each figure for carrying out the invention, a case where the number of blades is three is shown as an example, but the effect of the present invention can be obtained even when the number of blades is not three.
実施の形態1.
図1、図2は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機を説明するための図である。具体的には、図1は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の羽根車1の斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の羽根車1の正面図である。図1及び図2に示すように、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の羽根車1は、軸心まわりに回転するボス2と、ボス2の外周部に配設された複数枚の翼3によって構成されている。翼3は内周縁31と外周縁32と前縁33と後縁34に囲繞されている。
1 and 2 are diagrams for explaining an axial blower according to
図2に示すように、軸心を中心としてボス2の半径をRb、翼3の外周縁32の半径をRtとし、Rb<Rm1<Rtを満たす半径Rm1及びRb<Rm2<Rtを満たす半径Rm2を定義する。このとき、前縁33において軸心との距離R1がRb<R1<Rm1となる部分、後縁34において軸心との距離R2がRb<R2<Rm2となる部分では、それぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線で構成される。また、Rm1<R<Rtでは前縁が、Rm2<R2<Rtでは後縁が、それぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、かつ、反回転方向に凸となる曲線で構成される。
As shown in FIG. 2, the radius of the
図3は従来の軸流送風機の羽根車1の形状と空気の流れとを示す図である。また、図4は本発明の実施の形態1に係る軸流送風機の羽根車1における空気の流れを示す図である。次に、図1及び図2に示す羽根車1の構成により得られる効果を、図3及び図4を用いて説明する。図3に示すように、従来の軸流送風機は、ボスの壁面に発達する境界層の影響と羽根車の回転による遠心力の影響により、翼の内周側では気流が翼の外周側へ逃げるために死水域が生じ、騒音増加の要因となっていた。
FIG. 3 is a diagram showing the shape of the
一方、図4に示すように、本発明の実施の形態1に係る軸流送風機では、羽根車1の翼3において、Rb<R1<Rm1で前縁33が外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線である。このため、前縁33から流入する気流が内周向きに維持されて気流が外周側へ逃げるのを抑制でき、翼3における空気の下流側での死水域の発生を抑制することができる。また、Rb<R2<Rm2で後縁34が外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線である。このため、死水域の発生領域には翼3が存在しなくなり、死水域で生じる流れの変動に起因して翼3から発生する騒音を低減することができる。さらに、Rm1<R1<Rtでは前縁33が、Rm2<R2<Rtでは後縁34がそれぞれ外周側ほど回転方向に前進し、かつ、反回転方向に凸となる曲線で構成されていることにより、翼3の外周縁32と前縁33との交点の形状を鋭利にすることで、翼3に流入する気流の抵抗を低減することができる。このため、流速が速い外周側の流れを安定化させることができる。以上の効果により、軸流送風機を低騒音化することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the axial flow fan according to
実施の形態2.
上述の実施の形態1のような構成の軸流送風機の羽根車1により低騒音化を実現することができる。本実施の形態では、より一層の騒音低減を実現するための構成について検討する。
Noise reduction can be realized by the
本発明の実施の形態2に係る軸流送風機の羽根車1は、実施の形態1で説明した羽根車1と同様に、軸心まわりに回転するボス2と、ボス2の外周部に配設された複数枚の翼3によって構成されている。翼3は内周縁31と外周縁32と前縁33と後縁34に囲繞されている。ボス2の半径をRb、翼3の外周縁32の半径をRtとし、Rb<Rm1<Rtなる半径Rm1及びRb<Rm2<Rtなる半径Rm2を定義したとき、Rb<R1<Rm1では前縁33が、Rb<R2<Rm2では後縁34がそれぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線で構成される。また、Rm1<R1<Rtでは前縁33が、Rm2<R2<Rtでは後縁34がそれぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、かつ、反回転方向に凸となる曲線で構成されている。さらに、本実施の形態の軸流送風機の羽根車1は、Rm1及びRm2を代表して半径Rmとして表すとき、半径Rmは、0.25 <(Rm−Rb)/(Rt−Rb)< 0.65を満足するように構成するものである。
As with the
図5は、(Rm−Rb)/(Rt−Rb)の値と騒音差との関係を示すグラフである。次に、上記のような構成により得られる効果を説明する。ここで、図5に示す騒音差とは、本発明に係る軸流送風機の騒音値から従来の軸流送風機の騒音値を引いた値である。図5に示すのは、Rm1=Rm2=Rmの場合の実験結果である。騒音値は、軸流送風機の軸方向下流側1mの位置にて測定したものである。測定に用いた軸流送風機はRt=125mm、Rb=37.5mm、回転数は900rpm(回転/min)である。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the value of (Rm−Rb) / (Rt−Rb) and the noise difference. Next, the effect obtained by the above configuration will be described. Here, the noise difference shown in FIG. 5 is a value obtained by subtracting the noise value of the conventional axial fan from the noise value of the axial fan according to the present invention. FIG. 5 shows the experimental results when Rm1 = Rm2 = Rm. The noise value is measured at a position 1 m on the downstream side in the axial direction of the axial blower. The axial blower used for the measurement has Rt = 125 mm, Rb = 37.5 mm, and the rotation speed is 900 rpm (rotation / min).
図6は、実施の形態2の軸流送風機に係るL1及びL2の寸法を示す図である。ここで、Rm1及びRm2を変化させるときは、それぞれL1及びL2の寸法を固定している。L1及びL2の寸法はそれぞれ図6に示した寸法である。前縁33及び後縁34の破線で示した部分は従来の軸流送風機の翼における形状を示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating dimensions of L1 and L2 according to the axial blower of the second embodiment. Here, when changing Rm1 and Rm2, the dimensions of L1 and L2 are fixed, respectively. The dimensions of L1 and L2 are the dimensions shown in FIG. Portions indicated by broken lines of the leading
図5より、0.25<(Rm−Rb)/(Rt−Rb)<0.65の範囲で顕著な騒音低減効果が得られていることが分かる。そこで、本実施の形態のように、羽根車1を0.25<(Rm−Rb)/(Rt−Rb)<0.65を満足するように構成する。これにより、Rb<R1<Rm1では前縁33が、Rb<R2<Rm2では後縁34がそれぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線であることによる、前縁33から流入する気流が内周向きに維持されて気流が外周側へ逃げるのを抑制でき、かつ、死水域の発生を抑制できる効果を最大限に発揮でき、より一層、騒音を低減することができる。
FIG. 5 shows that a significant noise reduction effect is obtained in the range of 0.25 <(Rm−Rb) / (Rt−Rb) <0.65. Therefore, as in the present embodiment, the
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る軸流送風機の羽根車1を示す図である。本発明の実施の形態3に係る軸流送風機の羽根車1は、実施の形態1で説明した羽根車1と同様に、軸心まわりに回転するボス2と、ボス2の外周部に配設された複数枚の翼3によって構成されている。翼3は内周縁31と外周縁32と前縁33と後縁34に囲繞されている。ボス2の半径をRb、翼3の外周縁32の半径をRtとし、Rb<Rm1<Rtなる半径Rm1及びRb<Rm2<Rtなる半径Rm2を定義したとき、Rb<R1<Rm1では前縁33が、Rb<R2<Rm2では後縁34がそれぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、かつ、回転方向に凸となる曲線で構成される。また、Rm1<R1<Rtでは前縁33が、Rm2<R2<Rtでは後縁34がそれぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、かつ、反回転方向に凸となる曲線で構成されている。さらに、本実施の形態の軸流送風機の羽根車1は、図7(a)に示すように、Rm1及びRm2のうち、小さい方をRmmとするとき、図7(b)に示すように、軸心との距離RがRb<R<Rmmにおける翼断面形状を翼型として構成するものである。
FIG. 7 is a diagram showing an
次に、上記のような構成により得られる効果を説明する。従来の軸流送風機では、図3に示すように、ボス2の壁面に発達する境界層の影響と羽根車1の回転による遠心力の影響により、翼3の内周側では気流が翼3の外周側へ逃げるために死水域が生じる。このため、前縁33のRb<R1<Rm1となる部分及び後縁34のRb<R2<Rm2となる部分において、空気は翼3の子午面に沿って流れないので、翼3の断面形状を翼型としても、流れのはく離を抑制する効果はほとんどない。しかし、図7に示す、本発明の実施の形態3に係る軸流送風機のような構成にすることにより、前縁33のRb<R1<Rm1となる部分及び後縁34のRb<R2<Rm2となる部分においても気流が翼3の子午面に比較的よく沿って流れる。このため、Rb<R<Rmmとなる部分の翼断面形状を翼型とすることにより、一層、流れのはく離を抑制することができる。このため、軸流送風機をさらに低騒音化することができる。
Next, the effect obtained by the above configuration will be described. In the conventional axial blower, as shown in FIG. 3, due to the influence of the boundary layer developed on the wall surface of the
実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の構成例を表す図である。ここで、図8では冷凍サイクル装置として空気調和装置を示している。図8の空気調和装置は、室外機(室外ユニット)100と室内機(室内ユニット)200とをガス冷媒配管300、液冷媒配管400により配管接続する。室外機100は、圧縮機101、四方弁102、室外熱交換器103、膨張弁104及び室外送風機105を有している。また、室内機200は室内熱交換器201を有している。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to
圧縮機101は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機101を例えばインバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機101の容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を変化させることができるようにしてもよい。四方弁102は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換えるための弁である。
The
室外熱交換器103は、冷媒と空気(室外の空気)との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。そして、上述した実施の形態1又は実施の形態2で説明した送風機を室外送風機105として用いる。
The
絞り装置(流量制御手段)などの膨張弁104は冷媒を減圧して膨張させるものである。たとえば電子式膨張弁などで構成した場合には、制御手段(図示せず)などの指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器201は、例えば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。
An expansion valve 104 such as a throttle device (flow rate control means) expands the refrigerant by decompressing it. For example, in the case of an electronic expansion valve or the like, the opening degree is adjusted based on an instruction from a control means (not shown). The
以上のように実施の形態4の冷凍サイクル装置によれば、実施の形態1及び実施の形態2で説明した軸流送風機を室外送風機105として用いることで、装置全体として騒音低減をはかることができる。
As described above, according to the refrigeration cycle apparatus of the fourth embodiment, by using the axial flow fan described in the first and second embodiments as the
上述の実施の形態4では冷凍サイクル装置について説明したが、実施の形態1〜実施の形態3の軸流送風機を、例えば換気装置などに用いることができる。 Although the refrigeration cycle apparatus has been described in the above-described fourth embodiment, the axial-flow fan of the first to third embodiments can be used for, for example, a ventilator.
1 羽根車、2 ボス、3 翼、31 内周縁、32 外周縁、33 前縁、34 後縁、100 室外機、101 圧縮機、102 四方弁、103 室外熱交換器、104 膨張弁、105 室外送風機、200 室内機、201 室内熱交換器、300 ガス冷媒配管、400 液冷媒配管。 1 impeller, 2 bosses, 3 blades, 31 inner peripheral edge, 32 outer peripheral edge, 33 front edge, 34 rear edge, 100 outdoor unit, 101 compressor, 102 four-way valve, 103 outdoor heat exchanger, 104 expansion valve, 105 outdoor Blower, 200 indoor unit, 201 indoor heat exchanger, 300 gas refrigerant piping, 400 liquid refrigerant piping.
Claims (5)
前記ボスの外周部に配設され、内周縁、外周縁、前縁及び後縁により囲繞される複数枚の翼とを有する羽根車を備える軸流送風機であって、
前記軸心を中心として前記ボスの半径をRb及び前記翼の外周縁の半径をRtとし、Rb<Rm1<Rtを満たす半径Rm1及びRb<Rm2<Rtを満たす半径Rm2を定義したとき、
前記前縁において前記軸心との距離R1がRb<R1<Rm1となる部分と、前記後縁において前記軸心との距離R2がRb<R2<Rm2となる部分とは、それぞれ、外周側ほど反回転方向に後退し、回転方向に凸となる曲線で構成され、
前記前縁においてRm1<R1<Rtとなる部分と、前記後縁においてRm2<R2<Rtとなる部分とは、それぞれ、外周側ほど回転方向に前進し、反回転方向に凸となる曲線で構成されていることを特徴とする軸流送風機。 A boss that rotates around its axis,
An axial blower comprising an impeller disposed on an outer peripheral portion of the boss and having a plurality of blades surrounded by an inner peripheral edge, an outer peripheral edge, a front edge and a rear edge,
When the radius Rm1 satisfying Rb <Rm1 <Rt and the radius Rm2 satisfying Rb <Rm2 <Rt are defined with Rb being the radius of the boss centered on the axis and Rt being the radius of the outer peripheral edge of the blade,
A portion where the distance R1 to the axis at the front edge is Rb <R1 <Rm1 and a portion where the distance R2 to the axis at the rear edge is Rb <R2 <Rm2 are respectively closer to the outer peripheral side. Consists of a curve that retreats in the anti-rotation direction and is convex in the rotation direction,
The portion where Rm1 <R1 <Rt at the front edge and the portion where Rm2 <R2 <Rt at the rear edge are respectively composed of curves that advance in the rotational direction toward the outer peripheral side and are convex in the counter-rotating direction. An axial blower characterized by being made.
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