TWI636193B

TWI636193B - Air supply unit

Info

Publication number: TWI636193B
Application number: TW102107525A
Authority: TW
Inventors: 川浪隆幸; 高橋勝巳; 松本顯
Original assignee: 東普雷股份有限公司
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2018-09-21
Also published as: JP2014047659A; JP6078269B2; TW201408890A; CN103671268A; CN103671268B

Abstract

本發明的問題在於提供一種製造工時較少、壓力損失較低且高效率的送風單元。為了解決上述問題，根據本發明的送風單元1，具備：框體3，具有進氣口15和出氣口17，側部被多個側面13包圍；及，離心風機5，被收容於該框體3的內部。設置於前述框體3中的底面11上的出氣口17的寬度尺寸Wo，被形成為小於前述多個側面13中的對向的一對側面13、13彼此的相隔距離Wc1。在前述框體3的內部的前述離心風機5與出氣口17之間，配置有圓板狀整流板7，該圓板狀整流板7所具有的外徑大於前述離心風機5的外徑Df，且外周邊緣被形成為圓形。

Description

送風單元

本發明關於一種送風單元。

先前以來，是利用不使用外殼的離心風機(無蝸殼風機(plug fan))，用於空氣調節機(以下，稱為空調機)的送風或工業機械的冷卻(請參照例如專利文獻1)。此專利文獻1所示的空調機是熱泵式空調機，是將離心風機配設於風機室內，要求外形較小。因此，存在以下問題：風機室(送風單元)的空間受到限制，並且不能充分確保風機與出氣口的距離，效率低。為了解決此問題，在風機室的內壁的管道(風管(duct))連接口附近，配設圓錐曲面導件(guide)。

[先行技術文獻]

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開2005-16791號公報

然而，這種先前的空調機，大多是按照建築物的設置現場的空間而設計，即所謂的訂製製作。因此，存在以下問題：風機室的尺寸也伴隨著設置現場而相應地變化，且必須針對各個空調機分別準備圓錐曲面導件，導致製造工時增加。又，期望進一步改善壓力損失和效率等。

因此，本發明提供一種製造工時少、壓力損失低且高效率的送風單元。

本發明的送風單元，具備：框體，具有進氣口和出氣口，側部被多個側面包圍；及，離心風機，被收容於該框體的內部；並且，設置於前述框體中的底面上的出氣口的寬度尺寸，被形成為小於前述多個側面中的對向的一對側面彼此的相隔距離。在前述框體的內部的前述離心風機與出氣口之間，配置有整流板，該整流板所具有的外徑大於前述離心風機的外徑，且外周邊緣被形成為圓形。

前述出氣口的寬度尺寸，由於小於前述多個側面中的對向的一對側面彼此的相隔距離，因此，在前述框體的內部，在側面與底面交叉的部位上，形成有角部。因此，從離心風機吹出的空氣，由於順著側面而衝撞角部的底面，因而形成渦流，所以，從出氣口排出的空氣的風速分佈，在沿著徑向的各個部位處變成不均等，導致壓力損失增大。

相對於此，在本案發明中，根據本發明的送風單元，由於配置有整流板，因此，從離心風機吹出的氣流會被整流，相較於沒有整流板的情況，渦流變小。因此，從出氣口排出的空氣的風速分佈，在沿著徑向的各個部位處變成均等，因而壓力損ⁱ失變小。又，由於只設置整流板，所以，製造工時也較少。

1‧‧‧送風單元

3‧‧‧框體

5‧‧‧離心風機

7‧‧‧圓板狀整流板(整流板)

9‧‧‧頂面

11‧‧‧底面

13‧‧‧側面

14‧‧‧角部

15‧‧‧進氣口

17‧‧‧出氣口

19‧‧‧管道

21‧‧‧主板

23‧‧‧吸氣口

25‧‧‧側板

27‧‧‧葉片

29‧‧‧馬達

31‧‧‧支撐腳

41‧‧‧圓環狀整流板(整流板)

41a‧‧‧圓形的孔

51‧‧‧圓錐台狀整流板(整流板)

51a‧‧‧圓形的孔

53‧‧‧側面

61、63‧‧‧渦流

65、67‧‧‧渦流

69、71‧‧‧渦流

73、75‧‧‧渦流

第1圖是表示根據本發明的第1實施形態的送風單元的立體圖，並且省略構成框體的面前側的側壁。

第2圖是表示第1圖的離心風機與圓板狀整流板的立體圖。

第3圖是表示根據第1實施形態的圓板狀整流板的立體圖。

第4圖是表示根據第2實施形態的圓環狀整流板的立體圖。

第5圖是表示根據第3實施形態的圓錐台狀整流板的立體圖。

第6圖是表示根據第1實施例的框體內的氣流的概略圖。

第7圖是表示根據第2實施例的框體內的氣流的概略圖。

第8圖是表示根據第3實施例的框體內的氣流的概略圖。

第9圖是表示根據比較例的框體內的氣流的概略圖。

第10圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓的關係的圖表。

第11圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓效率的關係的圖表。

第12圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓的關係的圖表，並且對圓環狀整流板的內徑與外徑做各種變化。

第13圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓效率的關係的圖表，並且對圓環狀整流板的內徑與外徑做各種變化。

第14圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓的關係的圖表，並且對圓環狀整流板的外徑做各種變化。

第15圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓效率的關係的圖表，並且對圓環狀整流板的外徑做各種變化。

第16圖(a)是表示離心風機與圓錐台狀整流板的尺寸的立體圖。

第16圖(b)是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓的關係的圖表。

第17圖是針對本發明例及比較例，表示風量與靜壓效率的關係的圖表。

以下，參照圖式，詳細地說明本發明的實施形態。

[第1實施形態]

如第1圖所示，根據本發明的第1實施形態的送風單元1，具備框體3、離心風機5、及圓板狀整流板7(整流板)。

前述框體3被形成為長方體狀的箱子，並由下述各部分所構成：頂面9，被配置於上側；底面11，被配置於下側；及，4片側面13，從四周包圍側部。而且，在第1圖中，省略記載面前側的側面13，以便清楚地表示框體3的內部。在前述頂面9上，中央形成有圓形的孔，此孔成為空氣的進氣口15。在前述底面11上，形成有矩形狀的孔，此孔成為出氣口17。另外，在出氣口17的下方，連接有方管狀的管道19。

此處，頂面9的大小被設定為，橫向的寬度尺寸為Wc1，前後方向的縱深尺寸為Wc2。因此，在左右方向上對向的一對側面13、13彼此的相隔距離也被設定為Wc1。Wc1較佳為例如1134mm，Wc2較佳為例如1134mm。又，側面13的高度被設定為Hc，Hc較佳為例如850mm。前述出氣口17的寬度尺寸Wo較佳為例如630mm。而且，出氣口17的寬度尺寸Wo，被設定為小於側面13、13彼此的相隔距離Wc1。

如第1圖、第2圖所示，前述離心風機5，具備：主板21，被配置於下側，且為圓盤狀；側板25，從該主板21朝向上方且留出特定間隔地對向配置，並且中央具有吸氣口23；及，葉片27，在這些的主板21與側板25之間沿著圓周方向且隔開特定間隔地配置有多個。這些的主板21、側板25及葉片27全部是將鋼板(steel panel)或鋁板壓製成形而形成，然後分別利用焊接或鉚接等結合為一體。另外，材料並不限定於鋼板或鋁，也可以為樹脂等。離心風機5利用被配置於下側的馬達29而旋轉，藉此，空氣A從離心風機5的側部被吹出。另外，馬達29是由框體3支持。

如第2圖所示，側板25的外徑(離心風機5的外徑)被設定為Df，側板25的內徑被設定為df。又，離心風機5的高度被設定為Hf。前述Df較佳為例如630mm，df較佳為440mm，Hf較佳為260mm。

在前述框體3的內部，於前述離心風機5與出氣口17之間配置有圓板狀整流板7(整流板)，該圓板狀整流板7所具有的外徑大於前述離心風機5的外徑，且外周邊緣被形成為圓形。另外，圓板狀整流板7的外周邊緣部與側面13之間的最短距離，可根據離心風機5的送風量來加以適當地決定。又，對於後述的圓環狀整流板、圓錐台狀整流板，也是同樣地決定。離心風機5的下端與圓板狀整流板7的上下方向距離為h，此h較佳為例如50mm。

如第3圖所示，前述圓板狀整流板7(整流板)是外徑被設定為Dpa的圓板，該外徑Dpa被形成為大於離心風機5的外徑Df。具體來說，圓板狀整流板7的外徑Dpa，被設定為離心風機5的外徑Df的150~170%。亦即，Dpa=1.5Df~1.7Df。另外，圓板狀整流板7是通過4個支撐腳31(一部分未圖示)而被支撐在框體3的側面13。又，在本實施形態中，圓板狀整流板7的材料為鋼板，也可以為樹脂等。

在具有前述構成的送風單元1中，空氣A從已形成於框體3的頂面9上的進氣口15被導入，此空氣A從吸氣口23進入離心風機5中，並沿著旋轉的葉片27而被排出至側部，然後，從圓板狀整流板7的外周邊緣的側部繞到下側，而從已形成於底面11上的出氣口17流入管道19中。

[第2實施形態]

繼而，說明第2實施形態，關於與前述第1實施形態相同的結構，省略說明。

在第2實施形態中，對於在第1圖中所說明的第1實施形態的送風單元1，配設圓環狀整流板41(整流板)，來代替圓板狀整流板7。配置圓環狀整流板41的位置與第1實施形態相同。

如第4圖所示，前述圓環狀整流板41被形成為平板狀，外徑被設定為Dpb且內徑被設定為dpb。外周邊緣及內周邊緣的俯視圖均形成為圓形，圓環狀整流板41的中心與離心風機5的中心軸一致。這樣一來，圓環狀整流板41被形成為平板狀，該平板狀是在圓板的中央部分形成有圓形的孔41a。

又，前述圓環狀整流板41的外徑Dpb，被形成為大於離心風機5的外徑Df。具體來說，圓環狀整流板41的外徑Dpb，被設定為離心風機5的外徑Df的150~170%。亦即，Dpb=1.5 Df~1.7 Df。

而且，圓環狀整流板41的外徑Dpb與內徑dpb的尺寸差異(Dpb-dpb)，被設定為離心風機5的外徑Df的20~60%。具體來說，(Dpb-dpb)=0.2 Df~0.6 Df。

[第3實施形態]

繼而，說明第3實施形態，關於與前述第1實施形態、第2實施形態相同的結構，省略說明。

在第3實施形態中，對於在第1圖中所說明的第1實施形態的送風單元1，配設圓錐台狀整流板51(整流板)，來代替圓板狀整流板7。配置圓錐台狀整流板51的位置與第1實施形態相同。

如第5圖所示，前述圓錐台狀整流板51，在中央部分形成有圓形的孔51a，並且被形成為圓錐台形狀，其側面53伴隨著從中央往外周而向氣流的下流側(第5圖的下側)傾斜。外徑被設定為Dpc且內徑被設定為dpc。又，在側視圖中，側面53與水平面所夾的傾斜角θ較佳為0°~20°。

另外，前述圓錐台狀整流板51的外徑Dpc，被形成為大於離心風機5的外徑Df。具體來說，圓錐台狀整流板51的外徑Dpc，被設定為離心風機5的外徑Df的150~170%。亦即，Dpc=1.5 Df~1.7 Df。

[實施例]

繼而，通過實施例，進一步詳細地說明本發明。

(第1實施例)

首先，如第6圖所示，與前述第1實施形態相對應，在離心風機5的下方配置圓板狀整流板7，對此時框體3內的氣流進行了模擬。框體3的側部被側面13包圍，並在底面11的中央部分，形成有出氣口17。出氣口17的尺寸被形成為小於對向的一對側面13、13之間的相隔距離。另外，在框體3的底部上，形成有角部14，該角部14是由側面13的下部與底面11的外周部分界定而成。

模擬軟體是使用ANSYS公司(ANSYS Japan K.K.)的Fluent(注冊商標)，並且風量設定為14000 m³/h。多個箭頭是表示框體3內的各部位中的空氣A的氣流的大小及方向，黑圓點是表示測定點的位置，箭頭的長度是表示風速的大小，箭頭的方向是表示氣流的方向。

空氣A從離心風機5向側部吹出，然後，從圓板狀整流板7的外周側繞到下方，並在由圓板狀整流板7、框體3的側面13及底面11所包圍的部位，形成較弱的渦流61、63。亦即，相較於後述的第9圖的比較例，構成渦流61、63的空氣A的流速較小。在第6圖中，由於是表示剖面，因此，看起來像是在左右產生一對渦流61、63，但前述渦流61、63是沿著圓周方向一體地形成為圓環狀。而且，在底面11的出氣口17中，於沿著寬度方向的各個部位處，是以幾乎均等的間隔，吹出大致相同方向及大致相同大小的空氣A。這樣一來，出氣口17中的風速分佈良好，壓力損失變小。

(第2實施例)

其次，如第7圖所示，與前述第2實施形態相對應，在離心風機5的下方配置圓環狀整流板41，對此時框體3內的空氣A的氣流進行了模擬。模擬條件與第1實施例相同。

空氣A從離心風機5向側部吹出，然後，從圓環狀整流板41的外周側繞到下方，並在由圓環狀整流板41、框體3的側面13及底面11所包圍的部位處，形成較弱的渦流65、67。又，空氣A從圓環狀整流板41的中央部分的孔向下方流動。此處，由於渦流65、67的內周側的氣流朝向上方，從圓環狀整流板41的中央部分的孔流動的氣流朝向下方，因此，二者彼此相抵，導致渦流65、67的大小小於第1實施例的渦流61、63。而且，在底面11的出氣口17處，在徑向的中央部分的廣範圍中，以幾乎均等的間隔，吹出大致相同方向及大致相同大小的空氣A。這樣一來，相較於第1實施例，出氣口17中的風速分佈更為良好，壓力損失變小。

(第3實施例)

其次，如第8圖所示，與前述第3實施形態相對應，在離心風機5的下方配置圓錐台狀整流板51，對此時框體3內的空氣A的氣流進行了模擬。模擬條件與第1實施例及第2實施例相同。

空氣A從離心風機5向側部吹出，然後，從圓錐台狀整流板51的外周側繞到下方，並在由圓錐台狀整流板51、框體3的側面13及底面11所包圍的部位處，形成較弱的渦流69、71。而且，在底面11的出氣口17中，在徑向的中央部分的廣範圍中，以幾乎均等的間隔，吹出大致相同方向及大致相同大小的空氣A。這樣一來，相較於第1實施例及第2實施例，出氣口17中的風速分佈更為良好，壓力損失也變小。

(比較例)

其次，如第9圖所示，作為比較例，在離心風機5的下方未配置整流板，對此時框體3內的A的氣流進行了模擬。模擬條件與第1實施例至第3實施例相同。

空氣A從離心風機5向側部吹出，然後，在由離心風機5、框體3的側面13及底面11所包圍的部位處，形成大於前述第1實施例至第3實施例且風速較快的渦流73、75。而且，在底面11的出氣口17中，在徑向的中央部分處風速變小，在寬度方向的外側風速變大。這樣一來，相較於第1實施例至第3實施例，出氣口17中的風速分佈變為不均等，導致壓力損失變大。另外，可以確認在離心風機5的右下方附近產生風速特別大的部位77，可以推測在此部位處產生壓力損失。

[靜壓及靜壓效率與風量的關係]

以下，使用第10圖至第17圖，說明靜壓及靜壓效率與風量的關係。另外，模擬軟體是使用ANSYS公司的Fluent。

在第10圖及第11圖中，「整流板1008無孔」是表示使用外徑為1008 mm的圓板狀整流板的情況(本發明例)；「整流板1008-750有孔」是表示使用外徑為1008 mm且內徑為750 mm的圓環狀整流板(本發明例)的情況。又，「比較例(引用文獻)」是表示使用前述背景技術中所列舉的引用文獻1的圓錐曲面導件的情況；「比較例(無整流板)」是表示未設置整流板的情況。如第10圖、第11圖所示，可以得知，在幾乎全部的風量的範圍中，相較於比較例，本發明例示出更高的靜壓及靜壓效率。

在第12圖及第13圖中，比較圓環狀整流板(本發明例)與比較例。另外，關於圓環狀整流板的大小，相對於外徑1008 mm，內徑變化為625 mm、750 mm、及875 mm這3種。又，相對於外徑945 mm，內徑變化為625 mm、750 mm、及875 mm這3種。如第12圖、第13圖所示，可以得知，在幾乎全部的風量的範圍中，相較於比較例，本發明例示出更高的靜壓及靜壓效率。

在第14圖及第15圖中，比較圓環狀整流板(本發明例)與比較例。另外，關於圓環狀整流板的大小，相對於內徑750 mm，外徑變化為819 mm、882 mm、945 mm、1008 mm這4種。如第14圖、第15圖所示，可以得知，在幾乎全部的風量的範圍中，相對於比較例，本發明例示出更高的靜壓及靜壓效率。

在第16圖及第17圖中，比較圓錐台狀整流板51(本發明例)與比較例。另外，如第16圖(a)所示，圓錐台狀整流板51是被配置於離心風機5下側僅50 mm處。關於圓錐台狀整流板51的大小，使外徑為1008 mm且內徑為750 mm。又，側面53的傾斜角變化為0°(無傾斜)、10°、20°。如第16圖(b)、第17圖所示，可以得知，在幾乎全部的風量的範圍中，相較於比較例，本發明例示出更高的靜壓及靜壓效率。

此外，本發明舉例說明前述實施形態，由於本送風單元1的各個部分的尺寸在相似形狀的送風單元中顯示出相似的特性，且根據送風機的比例法則，也可以推測靜壓、靜壓效率、及風量的值，因此，不限定於此實施形態，在不脫離本發明的要旨的範圍內，可以做各種變更。

繼而，說明根據本實施形態的作用效果。

(1)根據本實施形態的送風單元1，具備：框體3，具有進氣口15和出氣口17，側部被多個側面13包圍；及，離心風機5，被收容於該框體3的內部；並且，設置於前述框體3中的底面11上的出氣口17的寬度尺寸Wo，被形成為小於前述多個側面13中的對向的一對側面13、13彼此的相隔距離Wc1。在前述框體3的內部的前述離心風機5與出氣口17之間，配置有整流板(圓板狀整流板7、圓環狀整流板41、及圓錐台狀整流板51)，該整流板所具有的外徑大於前述離心風機5的外徑Df，且外周邊緣被形成為圓形。

由於前述出氣口17的寬度尺寸Wo小於前述多個側面13中的對向的一對側面13、13彼此的相隔距離Wc1，因此，在前述框體3的內部，在側面13與底面11交叉的部位上，形成有角部14。因此，從離心風機5吹出的空氣A，由於順著側面13而衝撞角部14的底面11，因而形成渦流，所以，從出氣口17排出的空氣A的風速分佈，在沿著徑向的各個部位處變成不均等，導致壓力損失增大。

相對於此，在本案發明中，由於配置有整流板7、整流板41、及整流板51，因此，從離心風機5吹出的空氣A的氣流會被整流，相較於沒有整流板的情況，渦流變小。因此，從出氣口17排出的空氣A的風速分佈，在沿著徑向的各個部位處變成均等，因而壓力損失變小。

(2)前述整流板是形成為圓板的圓板狀整流板7。這樣一來，由於整流板的形狀非常簡單，因此製造工時也較少。

(3)前述整流板是圓環狀整流板41，該圓環狀整流板41是在圓板的中央部分形成有圓形的孔41a。這樣一來，由於整流板的形狀非常簡單，因此製造工時也較少。又，如前述第2實施例所述，由於渦流65、67的內周側的氣流朝向上方，從圓環狀整流板41的中央部分的孔41a流動的氣流朝向下方，因此，二者彼此相抵，導致渦流65、67的大小變成更小。

(4)前述整流板是圓錐台狀整流板51，該圓錐台狀整流板51是在中央部分形成有圓形的孔51a，並且被形成為圓錐台形狀，側面53隨著從中央往外周而向氣流的下流側傾斜。因此，由於從離心風機5吹出的空氣A是沿著傾斜的側面53而傾斜地流動，並且還從中央部分的孔51a流動到下流側，因此，渦流變成更小。

(5)前述整流板的外徑(Dpa、Dpb、Dpc)被設定為離心風機5的外徑Df的150~170%。當不足150%時，整流板的外徑過小，因而導致利用整流板的空氣A的整流效果變小。又，當大於170%時，整流板的外徑過大，因而導致整流板與框體3的側面13的縫隙過小，從該縫隙流動到下流側的空氣A的流速變大，導致壓力損失變大，性能降低。

(6)前述圓環狀整流板41的外徑Dpb與內徑dpb的尺寸差(Dpb-dpb)，被設定為離心風機5的外徑Df的20~60%。當圓環狀整流板41的尺寸差(Dpb-dpb)不足離心風機5的外徑Df的20%時，由於圓環狀整流板41上整流的面積過小，因此，整流效果不充分。又，當大於60%時，由於通過中央的孔的空氣A的量過少，減小渦流的效果較少，因而不較佳。

(7)前述圓錐台狀整流板51的側面53的傾斜角θ，被設定為在側視圖中為0~20°。當傾斜角θ大於20°時，側面53過於接近垂直方向，導致空氣A的整流效果較小。

Claims

一種送風單元，其特徵在於：具備：框體，具有在上方的進氣口和在下方的出氣口，側部被多個側面包圍；及，離心風機，被收容於該框體的內部；前述離心風機，具有：主板；側板，其被配置在該主板的上方並具有吸氣口；及，葉片，其被配置在這些的主板與側板之間，並且沿著圓周方向且隔開特定間隔地配置有多個；並且，設置於前述框體中的底面上的出氣口的寬度尺寸，被形成為小於前述多個側面中的對向的一對側面彼此的相隔距離，在前述框體的內部，在前述側面與前述底面交叉的部位上，形成有角部；其中，在前述框體的內部的前述離心風機與出氣口之間且在前述離心風機的下方，配置有與前述主板平行地延伸的平板狀整流板，該整流板所具有的外徑大於前述離心風機的外徑，且外周邊緣被形成為圓形，以自前述離心風機的前述吸氣口被吸入的空氣，沿著前述葉片而朝向前述離心風機的側方向被吹出之後，自前述整流板的該外周邊緣的側部繞到下側，並自前述出氣口排出的方式構成，前述出氣口的寬度尺寸比前述整流板的外徑尺寸更小。
如請求項1所述的送風單元，其中，前述整流板是被形成為圓板的圓板狀整流板。
如請求項1所述的送風單元，其中，前述整流板是圓環狀整流板，該圓環狀整流板是在圓板的中央部分形成有圓形的孔。
如請求項3所述的送風單元，其中，前述圓環狀整流板的外徑與內徑的尺寸差異，被設定為離心風機的外徑的20~60%。
一種送風單元，其特徵在於：具備：框體，具有在上方的進氣口和在下方的出氣口，側部被多個側面包圍；及，離心風機，被收容於該框體的內部；前述離心風機，具有：主板；側板，其被配置在該主板的上方並具有吸氣口；及，葉片，其被配置在這些的主板與側板之間，並且沿著圓周方向且隔開特定間隔地配置有多個；並且，設置於前述框體中的底面上的出氣口的寬度尺寸，被形成為小於前述多個側面中的對向的一對側面彼此的相隔距離，在前述框體的內部，在前述側面與前述底面交叉的部位上，形成有角部；其中，在前述框體的內部的前述離心風機與出氣口之間且在前述離心風機的下方，配置有與前述主板平行地延伸的整流板，該整流板所具有的外徑大於前述離心風機的外徑，且外周邊緣被形成為圓形，以自前述離心風機的前述吸氣口被吸入的空氣，沿著前述葉片而朝向前述離心風機的側方向被吹出之後，自前述整流板的該外周邊緣的側部繞到下側，並自前述出氣口排出的方式構成，前述整流板是圓錐台狀整流板，該圓錐台狀整流板是在中央部分形成有使空氣通過的圓形的孔，並且被形成為圓錐台形狀，側面隨著從中央往外周而向氣流的下流側傾斜。
如請求項1至請求項3及請求項5中的任一項所述的送風單元，其中，前述整流板的外徑被設定為離心風機的外徑的150~170%。
如請求項5所述的送風單元，其中，前述圓錐台狀整流板的側面的傾斜角，被設定為在側面圖中為0~20°。