JP4896213B2 - Cross-flow fan and air conditioner equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、送風手段として用いられる貫流ファン及びこの貫流ファンを搭載した空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a cross-flow fan used as a blowing means and an air conditioner equipped with the cross-flow fan.
従来の貫流ファンとしては、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。これは、羽根車の羽根保持板(リング)間に取り付けられた多数の羽根(翼)の外径側端の長手方向ラインに沿う形状を、回転方向に前進する位相と後退する位相とを交互に位相変化させる形状としたものである。すなわち、羽根の外径側端の長手方向ラインにおける位相変化の形状が、回転方向に前進−後退−前進、あるいは後退−前進−後退の順で形成されたものである。これによって、回転音1次、2次を低減し、音質がよく低騒音化を可能にしている。
また、特許文献2には、羽根車外周側の羽根先端に、羽根の長手方向に間隔をおいて、断続的に円柱部を設け、円柱部の外径を羽根の肉厚よりも大きくしたものが開示されている。
As a conventional once-through fan, for example, one disclosed in
In
特許文献1に記載の貫流ファンでは、羽根位置外径が変化するため、貫流ファンの吹出風路と吸込風路とを分離する舌部表面との間で隙間が広くなる部分が存在するため、漏れ流れが生じることから損失が大きく、同一風量における回転トルクが増加し、その結果、ファンモーターの消費電力が増加し省エネルギー性に劣るという問題がある。
また、特許文献2に記載の貫流ファンにおいても、翼の長手方向に、翼外周側で円柱付きの部分と円柱無しの部分とを交互に設ける構成であるので、舌部表面との間で隙間が広くなる部分が存在することになり、特許文献1と同じような問題がある。加えて、円柱部により生じる気流の渦が舌部近傍で大きく成長する懸念があるため、騒音低減効果はそれほど期待できないものと考えられる。
In the once-through fan described in
Also, in the cross-flow fan described in
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、吹出風路での風速分布を均一化することにより通風抵抗を低減するとともに、ファンモーターの消費電力を低減し省エネルギーとなる貫流ファンを得ることを目的とする。
また、本発明は、そのような貫流ファンを搭載することで、省エネルギー性のよい空気調和機を得ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems as described above, and reduces the ventilation resistance by equalizing the wind speed distribution in the blowout air passage, and also reduces the power consumption of the fan motor and saves energy. The purpose is to obtain.
Moreover, an object of this invention is to obtain an air conditioner with good energy saving property by mounting such a cross-flow fan.
本発明に係る貫流ファンは、
回転軸方向に間隔を隔てて配置された少なくとも2つの支持板と、
相互の支持板間において、支持板の周方向に間隔を隔てて配置された複数の翼とを有する羽根車を備えた貫流ファンにおいて、
前記羽根車の回転軸に直交する翼断面における複数の翼の外径は略同一で、
翼の長手方向の長さを複数の領域に分割し、前記支持板に隣接する部分を第1領域、翼中央部を第2領域、第1領域と第2領域との間の部分を第3領域とした場合、各領域の翼外周端部における翼出口角が、第2領域<第1領域<第3領域の順に大きくなっていることを特徴とするものである。
The cross-flow fan according to the present invention is
At least two support plates spaced apart in the direction of the rotation axis;
In a cross-flow fan provided with an impeller having a plurality of blades spaced apart in the circumferential direction of the support plate between the support plates,
The outer diameters of the plurality of blades in the blade cross section perpendicular to the rotation axis of the impeller are substantially the same,
The longitudinal length of the wing is divided into a plurality of regions, a portion adjacent to the support plate is a first region, a central portion of the wing is a second region, and a portion between the first region and the second region is a third region. In the case of the region, the blade exit angle at the blade outer peripheral end of each region is characterized by increasing in the order of second region <first region <third region.
また、本発明に係る空気調和機は、本体内部に設けられた空気が通過する風路に、熱交換器と、この熱交換器の下流に上記の貫流ファンとを配設したものである。 Moreover, the air conditioner which concerns on this invention arrange | positions a heat exchanger in said wind path provided in the inside of a main body, and said cross-flow fan downstream from this heat exchanger.
本発明の空気調和機に搭載される貫流ファンは、上記のように、長手方向の翼中央部である第2領域では翼出口角が最小であるので、支持板間の長手方向中央部に流れが集中しすぎず、また第3領域では翼出口角が最も大きいため、他の領域に比べ相対的に半径方向へ空気が吹き出され、翼間距離が拡大するので風速を低減できる。また低速となる第1領域では翼出口角を小さくし翼間距離が縮小するので、流れの不安定さによる乱れ生成を防止でき、かつ風速を増加できる。よって、吹出風路での風速分布が均一化され、局所的に高風速域が無くなるので、負荷トルクが低減しファンモーターの消費電力を低減することができる。また、翼外周部半径が周方向、長手方向で変化せず舌部との隙間も一定に保持できるため、漏れ流れによる損失が小さくなり通風抵抗が低減し、さらには負荷トルクを低減することができる。
以上の結果、省エネルギーな空気調和機が得られる。
As described above, the cross-flow fan mounted on the air conditioner of the present invention has a minimum blade exit angle in the second region, which is the blade central portion in the longitudinal direction, and therefore flows in the longitudinal central portion between the support plates. Since the blade exit angle is the largest in the third region, air is blown out in the radial direction relative to the other regions, and the distance between the blades is increased, so that the wind speed can be reduced. Further, in the first region where the speed is low, the blade exit angle is reduced and the distance between the blades is reduced, so that turbulence generation due to instability of the flow can be prevented and the wind speed can be increased. Therefore, the wind speed distribution in the blowout air passage is made uniform, and the high wind speed region is locally eliminated, so that the load torque can be reduced and the power consumption of the fan motor can be reduced. In addition, since the blade outer radius does not change in the circumferential and longitudinal directions and the gap with the tongue can be kept constant, the loss due to leakage flow is reduced, ventilation resistance is reduced, and load torque can be reduced. it can.
As a result, an energy-saving air conditioner can be obtained.
実施の形態1.
まず、本発明に係る貫流ファンを搭載した空気調和機について概要を説明する。図1は本発明の実施の形態1における壁掛け型空気調和機の外観斜視図、図2は図1の空気調和機の縦断面図である。また、図2には、吹出口における風速分布として、従来の貫流ファンを搭載した場合の風速分布U1と本発明の貫流ファンを搭載した場合の風速分布U2が併記してある。
図1及び図2において、本発明に係る空気調和機の本体1は、空調される部屋の壁に設置されている。本体前面1aは取り外し可能な前面グリル6で覆われている。本体上部1bには、室内空気を吸い込むための吸込口2が、本体下部には空調された空気を室内へ吹き出すための吹出口3が設けられている。吹出口3には上下風向ベーン4a、左右風向ベーン4bが回動自在に取り付けられており、室内への送風方向を調整できるようになっている。
First, an outline of an air conditioner equipped with a cross-flow fan according to the present invention will be described. 1 is an external perspective view of a wall-mounted air conditioner according to
In FIG.1 and FIG.2, the
本体1の内部においては、吸込口2から吹出口3に至る風路5において、上流側より順に、ホコリに静電気を与えてホコリを集塵する電気集塵器7、ホコリを除塵する網目状のフィルター8、空気を冷暖房する熱交換器9、本発明に係る貫流ファン10が主として配置されている。熱交換器9は、フィンチューブ型の熱交換器からなり、貫流ファン10の羽根車10aの正面側及び上方側に、羽根車10aを覆うように配設されている。
Inside the
貫流ファン10の羽根車10aは、吸込側風路5aと吹出側風路5bとを分ける舌部11aと、本体背面側のスクロール壁を形成するガイドウォール(リアガイドともいう)12との間に設置されている。また、本体1内部には熱交換器9から滴下する水滴(ドレン水)を一時的に受けるドレンパン11bを有するスタビライザー11が横架されており、舌部11aはこのドレンパン11bの先端部に一体的に形成されている。なお、図中、Oは羽根車10aの回転中心を示し、ROは羽根車10aの回転方向を示している。
The impeller 10a of the
この空気調和機において、貫流ファン10の羽根車10aを回転駆動することにより、本体上部に設けられている吸込みグリルの吸込口2から室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、空気中に含まれているホコリ等を電気集塵器7、およびフィルター8で除去し、清浄な空気が熱交換器9を通過して羽根車10aに吸い込まれる。その際、熱交換器9のチューブ内を流通する冷媒と熱交換器9のフィン・チューブ間を通過する空気とが熱交換され、冷気または暖気となった空気が羽根車10aを横断し(貫流し)、吹出側風路5bを通って吹出口3から室内へ吹き出される。
In this air conditioner, when the impeller 10a of the once-through
次に、上記の貫流ファン10について図3〜図7を参照して詳細に説明する。図3は本発明の実施の形態1に係る貫流ファンの羽根車の概略図で、図3(a)は羽根車の側面図、図3(b)は羽根車の半断面を示す正面図である。また、図4、図5、図6は、それぞれ貫流ファンの回転軸に直交する断面における翼1枚の拡大断面図を示し、図4は図3の翼長手方向の第1領域におけるA−A断面図、図5は図3の翼長手方向の第2領域におけるB−B断面図、図6は図3の翼長手方向の第3領域におけるC−C断面図である。また、図7は翼外周部を表すための翼1枚の斜視図を示す。なお、図3には、従来の貫流ファンの風速分布V1と本発明の貫流ファンの風速分布V2が併記してある。
Next, the
図3において、貫流ファン10の羽根車10aは、回転軸方向Xに1つ以上の羽根車単体10cを有する。羽根車単体10cは、所定の間隔を隔てて配置される少なくとも2つの円板状の支持板として、例えばリング10bと、2つのリング10b間の外周部において、周方向に所定の間隔をあけて配設された複数の翼20とから構成されている。翼20は、両端がリング10bに固定され、回転軸方向Xに平行に配設されている。羽根車単体10cは、例えばAS樹脂やABS樹脂などの熱可塑性樹脂で成形され、回転軸方向Xに溶着等によって複数個連結して一体化され、これにより1つ以上の羽根車単体10cを有する羽根車10aが形成される。羽根車10aの両端における一方の端板であるリング10bにはファンシャフト10dが取り付けられ、他方の端板であるリング10bには内部側に突出するファンボス10eを設け、このファンボス10eにモーター13のモーターシャフト13aを挿入しネジ等で固定してモーターシャフト13aが取り付けられている。そして、上記のように構成された羽根車10aは、ファンシャフト10dとモーターシャフト13aとがそれぞれ軸受(図示せず)を介して図2のように風路4内に両持ちで支持され、RO方向に回転することで送風することができる。
In FIG. 3, the impeller 10 a of the
ここで、翼20の長手方向の長さを、図3及び図7に示すように、5つの領域に分けて、以下に示すように翼断面形状を形成するものとする。
長さL1で示される第1領域20aは、リング10bに隣接するリング近傍の翼端部分である。長さL2で示される第2領域20bは、翼の中央部分である。そして、長さL3で示される第3領域20cは、第1領域20aと第2領域20bとの間、すなわち翼の中間部分(翼間部分)である。また、リング10b間における翼20の長手方向の全長をLとし、この例では、L=2(L1+L3)+L2である。
Here, the length of the
A first region 20a indicated by a length L1 is a blade tip portion in the vicinity of the ring adjacent to the ring 10b. The second region 20b indicated by the length L2 is the central portion of the wing. And the 3rd field 20c shown by length L3 is between the 1st field 20a and the 2nd field 20b, ie, the middle part (inter-blade part) of a wing. The total length in the longitudinal direction of the
翼20は、各領域20a、20b、20cでの断面形状が図4〜図6に示すような翼型形状に形成されている。翼20は、円弧形状に形成され、翼外周端部T1及び翼内周端部T2は丸みを有する円弧形状に形成されている。そして、翼外周端部T1の円弧中心T1oと羽根車回転中心Oとを結ぶ直線O−T1oの半径R01は、各領域20a、20b、20cの翼断面ともに長手方向で略同一半径寸法となっており、全翼の外接円の直径となる羽根車有効外径は長手方向で同一である。したがって、羽根車有効外径と舌部11aの表面との隙間は、各領域20a、20b、20cにおいて一定となっている。
The
図4は、第1領域20aの翼断面形状を示すものである。なお、図4には、第1領域20aの翼断面形状との比較のため、第1領域20aに隣接する第3領域20cの翼断面形状が併記してある。
第1領域20aの翼断面形状は、翼20の回転方向RO側に面する圧力面20pと、反回転側に面する負圧面20sとの肉厚中心線であるそり線Sが、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外側の所定半径Ra31の外周側そり線S1aと、内側の所定半径Ra32の内周側そり線S2aとの2つの円弧で形成されている。但し、2つのそり線31a、32aの曲率半径Ra31とRa32との関係は、Ra31<Ra32となっている。また、圧力面20pは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Ra11、内周側においては曲率半径Ra12の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Ra11とRa12との関係は、Ra11<Ra12となっている。負圧面20sは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Ra21、内周側においては曲率半径Ra22の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Ra21とRa22との関係は、Ra21<Ra22となっている。
FIG. 4 shows the blade cross-sectional shape of the first region 20a. FIG. 4 also shows the blade cross-sectional shape of the third region 20c adjacent to the first region 20a for comparison with the blade cross-sectional shape of the first region 20a.
The blade cross-sectional shape of the first region 20a is such that the warp line S which is the thickness center line of the pressure surface 20p facing the rotation direction RO side of the
そして、翼20の翼外周端部T1の円弧中心T1oにおける羽根車回転中心Oを中心とする円の接線と、翼外周側そり線S1aの接線との成す狭角である翼出口角β2aが所定角度となるように翼20が形成されている。
A blade exit angle β2a, which is a narrow angle formed by a tangent of a circle centered on the impeller rotation center O at the arc center T1o of the blade outer peripheral end T1 of the
図5は、第2領域20bの翼断面形状を示すものである。なお、図5においても、第2領域20bの翼断面形状との比較のため、第1領域20a及び第3領域20cの翼断面形状が併記してある。
第2領域20bの翼断面形状は、翼20の回転方向RO側に面する圧力面20pと、反回転側に面する負圧面20sとの肉厚中心線であるそり線Sが、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外側の所定半径Rb31の外周側そり線S1bと、内側の所定半径Rb32の内周側そり線S2bとの2つの円弧で形成されている。但し、2つのそり線31b、32bの曲率半径Rb31とRb32との関係は、Rb31<Rb32となっている。また、圧力面20pは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Rb11、内周側においては曲率半径Rb12の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Rb11とRb12との関係は、Rb11<Rb12となっている。負圧面20sは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Rb21、内周側においては曲率半径Rb22の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Rb21とRb22との関係は、Rb21<Rb22となっている。
FIG. 5 shows the blade cross-sectional shape of the second region 20b. In FIG. 5, the blade cross-sectional shapes of the first region 20a and the third region 20c are also shown for comparison with the blade cross-sectional shape of the second region 20b.
The blade sectional shape of the second region 20b is such that the warp line S, which is the thickness center line of the pressure surface 20p facing the rotational direction RO side of the
そして、翼20の翼外周端部T1の円弧中心T1oにおける羽根車回転中心Oを中心とする円の接線と、翼外周側そり線S1bの接線との成す狭角である翼出口角β2bが所定角度となるように翼20が形成されている。
A blade exit angle β2b, which is a narrow angle formed by a tangent of a circle centering on the impeller rotation center O at the arc center T1o of the blade outer peripheral end T1 of the
図6は、第3領域20cの翼断面形状を示すものである。なお、図6においても、第3領域20cの翼断面形状との比較のため、第3領域20cに隣接する第1領域20aの翼断面形状が併記してある。
第3領域20cの翼断面形状は、翼20の回転方向RO側に面する圧力面20pと、反回転側に面する負圧面20sとの肉厚中心線であるそり線Sが、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外側の所定半径Rc31の外周側そり線S1cと、内側の所定半径Rc32の内周側そり線S2cとの2つの円弧で形成されている。但し、2つのそり線31c、32cの曲率半径Rc31とRc32との関係は、Rc31>Rc32となっている。また、圧力面20pは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Rc11、内周側においては曲率半径Rc12の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Rc11とRc12との関係は、Rc11>Rc12となっている。負圧面20sは、羽根車回転中心Oから所定半径R03に対して、外周側においては曲率半径Rc21、内周側においては曲率半径Rc22の2つの円弧で形成されており、2つの曲率半径Rc21とRc22との関係は、Rc21>Rc22となっている。
FIG. 6 shows the blade cross-sectional shape of the third region 20c. In FIG. 6, the blade cross-sectional shape of the first region 20a adjacent to the third region 20c is also shown for comparison with the blade cross-sectional shape of the third region 20c.
The blade sectional shape of the third region 20c is such that the warp line S, which is the thickness center line of the pressure surface 20p facing the rotational direction RO side of the
そして、翼20の翼外周端部T1の円弧中心T1oにおける羽根車回転中心Oを中心とする円の接線と、翼外周側そり線S1bの接線との成す狭角である翼出口角β2cが所定角度となるように翼20が形成されている。
A blade exit angle β2c, which is a narrow angle formed by a tangent of a circle centering on the impeller rotation center O at the arc center T1o of the blade outer peripheral end T1 of the
このような第1領域20a〜第3領域20cの各領域の翼断面形状において、羽根車回転中心Oから所定半径R03の円を翼外周側の形状を変更する基準として、その所定半径R03より内周側の翼断面形状は、長手方向で同一形状となっている。つまり、各領域における、そり線S2の半径Ra32=Rb32=Rc32、圧力面内周側半径Ra12=Rb12=Rc12=R12、負圧面内周側半径Ra22=Rb22=Rc22=R22となっている。また、所定半径R03より外周側の翼断面形状においては、そり線S1の半径Rb31<Ra31<Rc31、圧力面内周側半径Rb11<Ra11<Rc11、負圧面内周側半径Rb21<Ra21<Rc21となるように形成されている。その結果、翼出口角はβ2b(第2領域)<β2a(第1領域)<β2c(第3領域)の順に、大きくなっている。したがって、図5に示すように、第2領域20bの翼外周端部T1は他の領域よりも最も回転方向に前進し、第3領域20cの翼外周端部は逆に最も回転方向に後退した翼断面形状となっている。そのため、翼弦長についても、第2領域<第1領域<第3領域の順に短くなっている。 In the blade cross-sectional shape of each region of the first region 20a to the third region 20c, a circle having a predetermined radius R03 from the impeller rotation center O is used as a reference for changing the shape of the blade outer peripheral side, and is within the predetermined radius R03. The peripheral blade cross-sectional shape is the same in the longitudinal direction. That is, in each region, the radius Ra32 = Rb32 = Rc32 of the sled line S2, the pressure surface inner radius Ra12 = Rb12 = Rc12 = R12, and the suction surface inner radius Ra22 = Rb22 = Rc22 = R22. Further, in the blade cross-sectional shape on the outer peripheral side from the predetermined radius R03, the radius Rb31 <Ra31 <Rc31 of the sled line S1, the pressure surface inner peripheral radius Rb11 <Ra11 <Rc11, and the suction pressure inner peripheral radius Rb21 <Ra21 <Rc21. It is formed to become. As a result, the blade exit angle increases in the order of β2b (second region) <β2a (first region) <β2c (third region). Therefore, as shown in FIG. 5, the blade outer peripheral end T1 of the second region 20b advances most in the rotational direction than the other regions, and the blade outer peripheral end of the third region 20c reverses most in the rotational direction. It has a blade cross-sectional shape. Therefore, the chord length is also shortened in the order of second region <first region <third region.
図7は、第1領域20a〜第3領域20cの各領域の翼外周部20dの形状を示す斜視図である。図7に示すように、翼20は長手方向に、リングに隣接する両端2箇所の第1領域20a、翼中央部分の第2領域20b、及び第1領域20aと第2領域20bとの間の2箇所の翼間部分の第3領域20cの5つの領域に分割され、長手方向においてそれぞれ所定長さL1、L2、L3を有する矩形状に形成され、かつ前記5つの領域の間は各々傾斜面20eで接続された翼形状を形成している。
FIG. 7 is a perspective view showing the shape of the blade outer peripheral portion 20d in each of the first region 20a to the third region 20c. As shown in FIG. 7, the
以上のように各領域20a、20b、20cの翼断面形状を形成することで、図2に示すように、従来の長手方向に同一翼断面形状を有する貫流ファンの場合は、吹出口高さ方向の風速分布U1のように、風速が翼中央部で速く、リング近傍の翼端部ではリング表面の摩擦損失の影響で遅い分布となる。一方、本発明の風速分布U2は、第2領域20b(翼中央部)の翼出口角が最小で、翼外周端部が羽根車回転方向へ他の領域の翼外周端部よりも突出(前進)する形状であるので、リング間の翼長手方向中央部に流れが集中しすぎず、また第3領域20c(翼間部)では翼出口角が最も大きく他の領域に比べて相対的に半径方向へ空気を吹き出すため、回転方向に隣合う翼と翼との間の距離(翼間距離)も拡大することになるため風速を低減することができる。また、低速となる第1領域20a(リング近傍の翼端部)では翼出口角を小さくし翼間距離を縮小することで、流れの不安定さによる乱れの生成を防止することができ、かつ風速を増加することができる。
また、翼外周部半径が周方向、長手方向で変化せず舌部11aとの隙間も一定に保持できるため、漏れ流れによる損失が小さくなり通風抵抗が低減し、さらには負荷トルクを低減することができる。
By forming the blade cross-sectional shape of each region 20a, 20b, 20c as described above, as shown in FIG. 2, in the case of a cross-flow fan having the same blade cross-sectional shape in the conventional longitudinal direction, the outlet height direction Like the wind speed distribution U1, the wind speed is fast at the center of the blade and is slow at the blade tip near the ring due to the friction loss on the ring surface. On the other hand, the wind velocity distribution U2 of the present invention has the smallest blade exit angle in the second region 20b (blade center), and the blade outer peripheral edge protrudes more forward than the blade outer peripheral edge in the other region in the impeller rotation direction. ), The flow does not concentrate too much at the center of the blade in the longitudinal direction between the rings, and the blade exit angle is the largest in the third region 20c (interblade portion), and the radius is relatively larger than in other regions. Since the air is blown out in the direction, the distance between the blades adjacent to each other in the rotation direction (inter-blade distance) is also increased, so that the wind speed can be reduced. In addition, in the first region 20a (blade tip near the ring), which has a low speed, the generation of turbulence due to instability of the flow can be prevented by reducing the blade exit angle and reducing the distance between the blades, and Wind speed can be increased.
Moreover, since the blade outer radius does not change in the circumferential direction and the longitudinal direction and the gap with the tongue portion 11a can be kept constant, loss due to leakage flow is reduced, ventilation resistance is reduced, and load torque is further reduced. Can do.
さらに、従来のように翼外周端部が長手方向で徐々に湾曲する波形に形成することで翼外周端部で流れを拡散し乱れを抑制するのではなく、本発明は異なる翼出口角を有する領域が長手方向に所定幅一定の矩形状になっているので、羽根車の吹出し風向を長手方向で制御することで、下流側の吹出口への風速分布を均一化している。
また、翼出口角の異なる5つの領域が傾斜面で形成され、略直角な段差ではないので、翼面上で急激に流れの変化が生じないので段差による乱れが生じない。
Further, the present invention has a different blade exit angle instead of diffusing the flow by suppressing the turbulence by diffusing the flow at the blade outer periphery end by forming the blade outer periphery end to be gradually curved in the longitudinal direction as in the prior art. Since the region has a rectangular shape with a predetermined width in the longitudinal direction, the wind speed distribution to the downstream outlet is made uniform by controlling the blowing direction of the impeller in the longitudinal direction.
In addition, since five regions having different blade exit angles are formed by inclined surfaces and are not substantially perpendicular steps, there is no sudden change in flow on the blade surface, so there is no disturbance due to steps.
よって、翼長手方向で風速分布が均一化され、局所的な高風速域が無くなるので、負荷トルクが低減するため、モーターの消費電力を低減することができる。また、下流側に配設される風向ベーンにも局所的な高速流が当たらないので通風抵抗が低減し、さらに負荷トルクを低減することができる。
また、風向ベーンへの風速が均一化し局所的に高速な領域が無くなるので、風向ベーン表面での境界層乱れによる騒音も低減できる。
以上の結果、省エネルギーで低騒音な空気調和機が得られる。
Accordingly, the wind speed distribution is made uniform in the longitudinal direction of the blade, and the local high wind speed region is eliminated. Therefore, the load torque is reduced, so that the power consumption of the motor can be reduced. Further, since the local high-speed flow is not applied to the wind direction vanes disposed on the downstream side, the ventilation resistance can be reduced and the load torque can be further reduced.
Further, since the wind speed to the wind direction vanes is uniform and there is no locally high speed region, noise due to boundary layer disturbance on the wind direction vane surface can be reduced.
As a result, an energy-saving and low-noise air conditioner can be obtained.
そして、翼20は、羽根車内周側、外周側で薄肉で略中央付近で最大肉厚となる翼型翼であり、最大肉厚部より外周側の羽根車回転中心Oを中心とする所定半径R03より外周側で翼形状を変更し、内周側は羽根車長手方向で同一形状となるように形成しているので、ファン回転起動時のねじれ応力に対し、従来の貫流ファンの翼のように長手方向でねじれておらず、さらに翼の最大肉厚部でも長手方向でねじれていないので、ねじれ強度が高く破損しない。
よって、このような貫流ファンを搭載しているので高品質な空気調和機が得られる。
The
Therefore, since such a once-through fan is mounted, a high-quality air conditioner can be obtained.
また、翼出口角β2b<β2a<β2cの順に、第2領域20bの外周側は他の領域よりも最も回転方向に前進し、第3領域20cの外周側は逆に最も後退した形状であり、第1領域20a、第2領域20b、第3領域20cは長手方向においてそれぞれ所定長さL1、L2、L3の幅の間では長手方向に略同一の矩形形状で形成し、第2領域20bは第1領域20aよりも回転方向に突出し、第2領域20bは第3領域20cよりも回転方向に突出するように形成している。
そのため、第1領域20aの長手方向長さL1が短すぎると、リング近傍の流れが第3領域20cへ誘引されリング近傍で低速域が増加するため、風速分布の差が生じてしまう。また第1領域20aの長さL1が長すぎると、第3領域20cの長さL3が短くなり、リング近傍部で高速流が増加し、風速分布の差が生じてしまう。したがって、第1領域20aの長さL1とリング間距離(翼の全長)Lに最適範囲が存在する。
Further, in the order of blade exit angle β2b <β2a <β2c, the outer peripheral side of the second region 20b is advanced most in the rotational direction than the other regions, and the outer peripheral side of the third region 20c is conversely the most receded shape, The first region 20a, the second region 20b, and the third region 20c are formed in a substantially identical rectangular shape in the longitudinal direction between the predetermined lengths L1, L2, and L3 in the longitudinal direction, and the second region 20b is the second region 20b. The first region 20a protrudes in the rotational direction, and the second region 20b is formed to protrude in the rotational direction from the third region 20c.
Therefore, if the length L1 in the longitudinal direction of the first region 20a is too short, the flow in the vicinity of the ring is attracted to the third region 20c and the low speed region increases in the vicinity of the ring, resulting in a difference in wind speed distribution. On the other hand, if the length L1 of the first region 20a is too long, the length L3 of the third region 20c becomes short, the high-speed flow increases in the vicinity of the ring, and a difference in wind speed distribution occurs. Accordingly, there is an optimum range for the length L1 of the first region 20a and the inter-ring distance (the total length of the blade) L.
図8は、リング間距離Lに対する第1領域20aの長さL1の比率L1/Lによる騒音値と、比較例として、長手方向の全長でリング近傍部(第1領域)の翼形状とした場合の騒音値との差を示す図である。同図のグラフは、縦軸に騒音値差[dB]を、横軸にL1/L[%]をとってあらわしたものである。
図8から、L1/L=25%〜40%であれば少なくとも低騒音となる。L1/Lが25%未満では、第1領域20aの長さL1が短すぎて、上記のようにリング近傍で低速域が増加するため、比較例との騒音値はむしろ大きくなる傾向にある。また、L1/Lが約43%以上になると、第1領域20aの長さL1が逆に長すぎることになり、比較例との翼形状の差がほとんど無くなるため、騒音値は大きくなる。したがって、騒音値を小さくするためには、L1/Lの範囲としては、25%≦L1/L≦40%の範囲が望ましい。
FIG. 8 shows a noise value based on the ratio L1 / L of the length L1 of the first region 20a with respect to the distance L between the rings and, as a comparative example, a blade shape in the vicinity of the ring (first region) in the entire length in the longitudinal direction. It is a figure which shows the difference with the noise value. In the graph of the figure, the vertical axis represents the noise value difference [dB], and the horizontal axis represents L1 / L [%].
From FIG. 8, it is at least low noise if L1 / L = 25% to 40%. If L1 / L is less than 25%, the length L1 of the first region 20a is too short, and the low speed region increases near the ring as described above. Therefore, the noise value of the comparative example tends to be rather large. On the other hand, when L1 / L is about 43% or more, the length L1 of the first region 20a is too long, and the difference in blade shape from the comparative example is almost eliminated, so that the noise value increases. Therefore, in order to reduce the noise level, the range of 25% ≦ L1 / L ≦ 40% is desirable as the range of L1 / L.
また、図9は、第3領域20cの翼外周端部における翼出口角β2cと第1領域20aの翼外周端部における翼出口角β2aとの差Δβ2(=β2c−β2a)と騒音値差との関係を示す図である。同図のグラフは、縦軸に騒音値差[dB]を、横軸に出口角度差Δβ2[゜]をとってあらわしたものである。
前述のように、第2領域20bでの翼出口角β2b<第1領域20aでの翼出口角β2a<第3領域20cでの翼出口角β2cの順に、翼出口角が大きくなるように形成されているが、第1領域20aでの翼出口角β2aと第3領域20cでの翼出口角β2cとの出口角度差Δβ2が大きすぎると、第1領域20aと第3領域20cとの間で速度差が生じ流れが乱れてしまうため、騒音低減効果が少なくなる。逆に、上記の出口角度差Δβ2が小さすぎると騒音低減効果がない。
よって、図9から、出口角度差Δβ2は、少なくとも2°〜4°であれば騒音低減効果が得られる。
Further, FIG. 9 shows a difference Δβ2 (= β2c−β2a) between the blade outlet angle β2c at the blade outer peripheral end of the third region 20c and the blade outlet angle β2a at the blade outer peripheral end of the first region 20a, and the noise value difference. It is a figure which shows the relationship. In the graph of the figure, the vertical axis represents the noise value difference [dB], and the horizontal axis represents the exit angle difference Δβ2 [°].
As described above, the blade outlet angle β2b in the second region 20b <the blade outlet angle β2a in the first region 20a <the blade outlet angle β2c in the third region 20c is formed so as to increase in order. However, if the outlet angle difference Δβ2 between the blade outlet angle β2a in the first region 20a and the blade outlet angle β2c in the third region 20c is too large, the speed is increased between the first region 20a and the third region 20c. Since the difference is generated and the flow is disturbed, the noise reduction effect is reduced. On the contrary, if the exit angle difference Δβ2 is too small, there is no noise reduction effect.
Therefore, from FIG. 9, if the exit angle difference Δβ2 is at least 2 ° to 4 °, a noise reduction effect can be obtained.
本発明の貫流ファンは、前述した空気調和機に限らず、カーエアコン、空気清浄機、加湿器、除湿器などにおいて有効に利用することができるものである。 The cross-flow fan of the present invention is not limited to the air conditioner described above, but can be effectively used in car air conditioners, air purifiers, humidifiers, dehumidifiers, and the like.
1 本体、1a 本体前面、1b 本体上部、2b 吸込口、3 吹出口、4a 上下風向ベーン、4b 左右風向ベーン、5 風路、5a 吸込側風路、5b 吹出側風路、6 前面グリル、7 電気集塵器、8 フィルター、9 熱交換器、10 貫流ファン、10a 羽根車、10b リング(支持板)、10c 羽根車単体、10d ファンシャフト、10e ファンボス、11 スタビライザー、11a 舌部、11b ドレンパン、12 ガイドウォール、13 モーター、13a モーターシャフト、20 羽根車の翼、20a 第1領域、20b 第2領域、20c 第3領域、20d 翼外周部、20e 傾斜面、20p 圧力面、20s 負圧面、L 翼の全長、L1 第1領域の長さ、L2 第2領域の長さ、L3 第3領域の長さ、O 羽根車回転中心、R01 翼外周端部T1の円弧中心T1oと羽根車回転中心Oとを結ぶ直線の半径、R02 翼内周端部T2の円弧中心T2oと羽根車回転中心Oとを結ぶ直線の半径、R03 翼形状を変更する基準となる半径、RO 羽根車回転方向、S そり線、S1 翼外周側そり線、S1a 第1領域の翼外周側そり線、S1b 第2領域の翼外周側そり線、S1c 第3領域の翼外周側そり線、S2 翼内周側そり線、S2a 第1領域の翼内周側そり線、S2b 第2領域の翼内周側そり線、S2c 第3領域の翼内周側そり線、T1 翼外周端部、T1o 翼外周端部の円弧中心、T2 翼内周側端部、T2o 翼内周側端部の円弧中心、U1 従来の吹出口高さ方向の風速分布、U2 本発明における吹出口高さ方向の風速分布、V1 従来の羽根車リング間の長手方向風速分布、V2 本発明における羽根車リング間の長手方向風速分布。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body, 1a Main body front, 1b Upper body, 2b Suction port, 3 Outlet, 4a Vertical wind vane, 4b Left and right wind vane, 5 Air channel, 5a Suction side air channel, 5b Outlet air channel, 6 Front grille, 7 Electric dust collector, 8 filter, 9 heat exchanger, 10 once-through fan, 10a impeller, 10b ring (support plate), 10c impeller alone, 10d fan shaft, 10e fan boss, 11 stabilizer, 11a tongue, 11b drain pan , 12 guide wall, 13 motor, 13a motor shaft, 20 impeller blades, 20a first region, 20b second region, 20c third region, 20d blade outer peripheral portion, 20e inclined surface, 20p pressure surface, 20s suction surface, L Total length of blade, L1 length of first region, L2 length of second region, L3 length of third region, O impeller R01, the radius of a straight line connecting the arc center T1o of the blade outer peripheral end T1 and the impeller rotation center O, the radius of a straight line connecting the arc center T2o of the inner peripheral end T2 of the blade and the impeller rotation center O, R03 Reference radius for changing blade shape, RO impeller rotation direction, S warp line, S1 blade outer periphery side warp line, S1a blade outer periphery side warp line, S1b second region blade outer periphery warp line, S1c 3rd region blade outer periphery warp line, S2 blade inner periphery warp wire, S2a first region blade inner warp line, S2b second region blade inner warp line, S2c third region blade Circumferential warp line, T1 blade outer peripheral end, T1o blade outer peripheral end arc center, T2 blade inner peripheral end, T2o blade inner peripheral end circular arc center, U1 Conventional wind speed distribution in the height direction of the outlet , U2 Wind velocity distribution in the outlet height direction in the present invention, V1 Conventional Longitudinal velocity distribution between roots wheel rings, longitudinal velocity distribution between the impeller rings in V2 present invention.
Claims (7)
相互の支持板間において、支持板の周方向に間隔を隔てて配置された複数の翼とを有する羽根車を備えた貫流ファンにおいて、
前記羽根車の回転軸に直交する翼断面における複数の翼の外径は略同一で、
翼の長手方向の長さを複数の領域に分割し、前記支持板に隣接する部分を第1領域、翼中央部を第2領域、第1領域と第2領域との間の部分を第3領域とした場合、各領域の翼外周端部における翼出口角が、第2領域<第1領域<第3領域の順に大きくなっていることを特徴とする貫流ファン。 At least two support plates spaced apart in the direction of the rotation axis;
In a cross-flow fan provided with an impeller having a plurality of blades spaced apart in the circumferential direction of the support plate between the support plates,
The outer diameters of the plurality of blades in the blade cross section perpendicular to the rotation axis of the impeller are substantially the same,
The longitudinal length of the wing is divided into a plurality of regions, a portion adjacent to the support plate is a first region, a central portion of the wing is a second region, and a portion between the first region and the second region is a third region. A cross-flow fan in which the blade outlet angle at the blade outer peripheral edge of each region increases in the order of the second region <first region <third region.
第1領域の翼外周端部は、第3領域の翼外周端部よりも回転方向に前進するように、翼が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の貫流ファン。 The blade outer peripheral end of the second region advances in the rotational direction more than the blade outer peripheral end of the first region,
The cross-flow fan according to claim 1, wherein the blade outer peripheral end portion in the first region is formed with a blade so that the blade outer peripheral end portion in the third region advances in the rotational direction.
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