斜流风机转让专利

申请号 : CN200710146508.2

文献号 : CN101205937B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 石川静石田文昭

申请人 : 株式会社日立产机系统

摘要 :

本发明的目的是提供与吸入口相同外形的小型化的、并能得到中频带域的有效消声效果的斜流风机或斜流风机用消声器。在上述斜流风机中,具有以相对于旋转轴(21)倾斜送风的方式配置着叶片(1a)的斜流叶轮(1);覆盖该斜流叶轮(1)的风机壳体(2)和在该风机壳体(2)的旋转轴方向吸入流体的吸入口(3),其中,在吸入口(3)的开口前面具备消声部,该消声部有遮蔽板(4)和冲孔金属(5),由此,抑制在斜流风机中产生的500~1000Hz的中频带域的噪声。

权利要求 :

1.一种斜流风机,具有以相对于旋转轴倾斜送风的方式配置着叶片的斜流叶轮;覆盖该斜流叶轮的风机壳体和在该风机壳体的旋转轴方向吸入流体的吸入口,其特征在于:在所述吸入口的开口前面具备消声部,该消声部具有:与所述吸入口相对设置的冲孔金属;和隔着空气层相对于所述冲孔金属配置在所述吸入口的相反侧的遮蔽板,从所述消声部和所述吸入口之间沿径向吸入流体。

2.如权利要求1所述的斜流风机,其特征在于:所述消声部具有与所述吸入口同样的外形。

3.如权利要求1所述的斜流风机,其特征在于:所述消声部被收纳在所述风机壳体的前方投影面内。

4.如权利要求1所述的斜流风机,其特征在于:根据所述冲孔金属的孔的直径d、开口率p、板厚t以及在所述遮蔽板和冲孔金属之间的空气层的厚度Lc决定的所述消声部的共振频率fr为500Hz~1000Hz。

5.如权利要求1~4中任一项所述的斜流风机,其特征在于:使用多孔质消声材料代替所述冲孔金属。

6.如权利要求1~4中任一项所述的斜流风机,其特征在于:斜流风机的最高效率点附近的比速Ns为800~1400。

说明书 :

技术领域

本发明涉及斜流风机。

背景技术

在现有技术中,为了减轻风机的噪声提出了各种方案,例如专利文献1(日本特开平11-201099号公报)或专利文献2(日本特开2001-115821号公报)中所述的方法。这些风机都是采取利用消声器减少噪声的结构。在专利文献1中说明为了达到静音,在风机上游侧有消声结构,不从轴方向,而是从径向吸入。在专利文献2中说明了在具有筒形的本体的送风机中,从径向吸入空气的结构,还说明了消声部保持所要的间隔,与吸入口正对的结构。
一般,斜流风机的特征为与离心风机比较,压力低,风量多,与轴流风机比较,压力高,风量少。作为本发明对象的斜流风机,在由下式(1)定义的最高效率点附近的比速Ns设计为800~1400。
比速
Ns=N×Q0.5×H-0.75     ……公式(1)
N:转速(min-1)
Q:风量(m3/min)
H:扬程(head)(m)=压力/重力加速度g/γ
γ:流体的密度。
在空气的情况下,在标准状态下,为1.2kg/m3,比速Ns是在以相同的叶轮外径进行考虑时,表示设计压力型或风量型的指针的量纲为1的量,表示比速Ns越大,风量越大。由于这样,斜流风机的噪声以流动的流动音为主要成分,即,如果进行频率分析,则500~1000Hz的频率(以下,将该频带称为中频带)的成分变大。在图4中表示比速Ns为1000的斜流风机的噪声特性的一个例子。
在专利文献1所述的技术中,在以从径向吸入的方式构成消声器的情况下,在必需在叶轮周围设置涡管(scroll)或流体回收流路的离心形风机中,风机壳体比吸入口大。因此,消声器结构本身不会使全体结构增大,但在斜流风机中,由于吸入口和风机壳体的外形为大致相同的大小,所以,消声器的结构会使风机整体的外形增大。
另外,在专利文献1中,噪声的吸收与消声材料的特性以及表面积、厚度等的形状有关。消声材料的消声特性,在1000Hz以上的高频中,能够得到高的消声率,但如斜流风机那样,在比噪声Ns为800~1400的风机的情况下,与其说高频带噪声,不如说中频带噪声容易产生,存在没有将噪声完全吸收的问题。
即、在斜流风机中,噪声特性为,与风机壳体的压力干涉音低,由吸入时的流动的紊流产生的500~1000Hz的中频带的噪声变大,存在该中频带中的噪声降低的问题。
在专利文献2中所述的技术中也同样,以从径向吸入的方式构成消声器,但是与专利文献1同样,为依存于消声材料的结构。即:专利文献2的送风机不是斜流风机,所以,噪声特性不同,没有考虑中频带域的噪声。

发明内容

本发明是考虑上述问题而提出的,其目的是要得到可抑制中频带域的噪声并为小型的斜流风机或斜流风机用的消声器。
为了达到上述目的,在具有以相对旋转轴倾斜送风的方式配置着叶片的斜流叶轮;覆盖该斜流叶轮的风机壳体;和在该风机壳体的旋转轴方向吸入流体的吸入口的斜流风机中,本发明中使用下述手段。
(1)在吸入口的开口前面具备消声部,该消声部有遮蔽板和冲孔金属。
(2)除上述(1)以外,从上述消声部和上述吸入口之间沿径向吸入流体。
(3)除上述(1)以外,上述消声部具有与上述吸入口同样的外形。
(4)除上述(1)以外,上述消声部被收容在上述风机壳体的前方投影面内。
(5)除上述(1)以外,在上述遮蔽板和上述冲孔金属之间,设定空气层在上述旋转轴方向的长度,使得由斜流风机送出的流体在从上述吸入口经过上述风机壳体而被排出时产生的声音的频率特性与由上述消声部降低的声音的频率的消声特性一致。
(6)除上述(1)以外,上述冲孔金属具有使由斜流风机送出的流体在从上述吸入口经过上述风机壳体而被排出时产生的声音的频率特性与由上述消声部降低的声音的频率的消声特性一致的形状。
(7)在上述(6)中,设定开口率、孔的大小或厚度使得由斜流风机送出的流体在从上述吸入口经过上述风机壳体而被排出时产生的声音的频率特性与由上述消声部降低的声音的频率的消声特性一致。
(8)在上述(1)~(5)中的任一个中,使用多孔质消声材料代替上述冲孔金属。
另外,在具有上述各结构的斜流风机中,其特征还在于,该斜流风机的最高效率点附近的比速Ns为800~1400。
根据本发明,能够得到抑制中频带域的噪声并为小型的斜流风机或斜流风机用的消声器。

附图说明

图1为示意性地表示安装有消声器的斜流风机的结构的图;
图2为图1的主要部分放大图;
图3为冲孔金属的平面图;
图4为表示比速Ns=1000的斜流风机的噪声的频率特性的图;
图5为表示使用本实施方式消声器的情况的消声特性的图;
图6为表示与图1不同的实施方式的图。
图7为表示与图1、图6不同的实施方式的图。

具体实施方式

以下,利用附图详细说明作为本发明实施方式的斜流风机和斜流风机用消声器的结构。
图1为示意性地表示安装有消声器的斜流风机的结构的图。在本实施方式中,在斜流风机的吸入口3上设置有斜流风机用的消声器。具体地是,消声器设置在吸入口3的开口的前面侧。这里所谓的前面侧表示在旋转轴21的方向上流动的流体的上游侧,在图1中为左侧。图1表示在安装有消声器状态下,从水平方向看见的结构。
本实施方式的斜流风机的结构为,相对于旋转轴21倾斜配置有叶片1a的斜流叶轮1被风机壳体2覆盖。风机壳体2的内侧成为由斜流叶轮1送出的流体的流路,最大直径部分的内径比吸入口3的内径大。另外,最大直径部分的外径也比吸入口3的外径大。另外,在风机壳体2内还设置有驱动斜流叶轮1的电动机6,电动机6的旋转轴与斜流叶轮1的旋转轴21同轴。此外,符号7所示的为导向叶片(vane)。
利用该结构,从吸入口3吸入的流体,经过覆盖斜流叶轮1的外周的风机壳体2,向成为旋转轴21方向的下游侧的排出口8送出。因此,如图中吸入流22和排出流23所示,从斜流叶轮1的径向吸入的流体,从吸入口3在风机壳体2内向旋转轴21方向送出,从排出口8排出。
消声器具有遮蔽板4和冲孔金属5,在吸入口3的旋转轴21方向的上游侧(前面)上安装有遮蔽板4和冲孔金属5。如上所述,吸入流22从径向流入吸入口3;消声器吸收从吸入流22流至排出流23时产生的声音。消声器的外形与吸入口3的大小相同,因此,构成为消声器可被收容在风机壳体2的上游侧投影面内的结构。这样,即使安装有消声器,也可实现斜流风机径向的小型化。
本实施方式的消声器构成附加有消声功能的斜流风机的消声部,因为在风机壳体2的覆盖斜流叶轮1的外周的部分上,在与吸入开口相对的部分上有遮蔽板4和冲孔金属5,由此,起到消声效果。
图2是详细表示消声器和斜流风机吸入口3附近的图,为图1的主要部分的放大图。如前所述,流体从径向向吸入口3吸入(参照吸入流22)。流体被从径向收集至吸入口3的前方投影部(上游侧的开口前面),从吸入口3吸入至风机壳体2中,再向旋转轴21方向送出。消声器具有与吸入口3相对设置的冲孔金属5和经由空气层9相对于该冲孔金属5配置在吸入口3的相反侧上的遮蔽板4,可吸收流体吸入的噪声。
冲孔金属5由板厚为t的金属构件构成,遮蔽板4隔开空气层9的厚度Lc设置在背后侧(吸入口3的相反侧)上。
此外,关于消声器部分和风机壳体2的支承,为将流体流动的妨碍抑制至最小限度,支承部12配置在圆周上。如果使用金属丝网作为支承部12,则通过利用金属丝网覆盖流体收集口,可抑制异物的吸入,能够有效地防止异物进入吸入口3内。
图3为冲孔金属5的平面图,它表示在本实施方式中使用的冲孔金属的一个例子。本实施方式中,使用在金属构件上开口的孔的直径为d、开口率为p的冲孔金属。此外,孔在冲孔金属5的平面上设置为一样的,图3表示一样地设置的孔的一部分。
本实施方式使用的斜流风机的特征为,一般,与离心风机比较,压力低风量多,与轴流风机比较,压力高风量少。作为表示风机特性的指针的量纲为1的量有比速Ns。在斜流风机中,用公式(1)定义的比速Ns在最高效率点附近设计为800~1400。
比速
Ns=N×Q0.5×H-0.75    ……公式(1)
N:转速(min-1)
Q:风量(m3/min)
H:扬程(head)(m)=压力/重力加速度g/γ
γ:流体的密度。
在空气的情况下,在标准状态下,为1.2kg/m3,比速Ns是在以相同外径的叶轮进行考虑时,表示该风机设计为压力型或风量型的指针的量纲为1的量,表示比速Ns越大,风量越大。由于这样,斜流风机的噪声以流动的流动音为主要成分,即,如果进行频率分析,则500~1000Hz的频率(以下,将该频带称为中频带)的成分变大。
图4为表示比速Ns=1000的斜流风机的噪声的频率特性的一个例子的图,表示噪声的频率特性。如作为一个例子所示的内容,在Ns=800~1400的斜流风机中,中频带的噪声大,必需将其降低,但与高频带的噪声比较,存在难以消声的问题。
采用本实施方式的冲孔金属5那样的穿孔板,并在其背后设置有空气层9的结构的消声器,原理上,可看成是根据空气弹簧理论的亥姆霍兹(Helmholtz)型共鸣器的集合体,通过穿孔板的形状和空气层的厚度,共鸣频率变化。该共鸣频率由公式(2)给出。
共鸣频率
fr = c 2 π · ( p ( t + 0.8 d ) Lc ) ……公式(2)
c:音速,在标准状态下为340m/s
p:穿孔板的开口率
t:穿孔板的板厚
d:孔的直径
Lc:背后的空气层的厚度。
在本实施方式的斜流风机中,如上所述,由于为比速大的风量型风机,噪声以流动的流动音为主要成分。结果,如图4所示,500~1000Hz的中频带的成分变大。
因此,在本实施方式中,为降低来自吸入口的流动的紊流产生的500~1000Hz的噪声,在消声器中使用图3所示的冲孔金属5。在使用图3所示的冲孔金属5的情况下,在500~1000Hz中消声率变高。
图5为表示在使用本实施方式的消声器的情况下,每一个倍频程频率的消声效果的一个例子,它表示消声特性。这个例子的穿孔板的开口率P=0.3(30%),穿孔板的板厚t=0.004m,穿孔板的孔的直径d=0.02m,穿孔板背后的空气层的厚度Lc=0.08m。这时,共鸣频率fr=741Hz,如图5所示,能够构成以共鸣频率为顶点的消声特性的消声器。
如本实施方式那样,在将消声器的结构作成遮蔽板4、冲孔金属5和空气层9的情况下,通过使用耐气候性或耐腐蚀性好的材料作为遮蔽板4和冲孔金属5的材料,对于使用消声材料的消声器,能够实现适合屋外设置等的消声器。由于本实施方式的斜流风机与离心风机比较,压力低,风量多,所以能够在高密度的发热设备(例如车辆用的发热设备)的冷却中使用。
特别是,在消声器安装在斜流风机的吸入口3侧,从径向取入流体的结构中,可实现斜流风机的小型化,并能够有效地抑制中频带的噪声。
另外,通过改变旋转轴21方向的长度(厚度),设置在遮蔽板4和冲孔金属5之间的空气层9能够改变由消声器降低的声音的频率。因此,按照发生的频率,能够改变Lc的大小,也能够吸收中频带的音。
此外,通过改变冲孔金属5的形状,例如开口率p、孔的大小d、厚度t,能够改变由消声器降低的声音的频率。
这样,如本实施方式的斜流风机那样,通过设定空气层9的厚度,使流体从吸入口3经过风机壳体2排出时产生的声音的频率特性(图4)和由消声部降低的声音的频率的消声特性(图5)两个特性一致,能够有效地抑制中频带域的噪声。
冲孔金属5的形状只要是可使上述两特性一致的形状即可。通过设定开口率、孔的大小或冲孔金属5的厚度t,与斜流风机的特性一致,能够抑制噪声。
图6与上述图1相对应,表示改变冲孔金属5,使用多孔质消声板10的情况下的另一实施方式。没有空气层的多孔质材料的消声特性表示出在低频率时消声率低,随着频率变高消声率接近100%的特性,但是如这个例子那样,在多孔质材料10的背后设置有空气层9的消声器的情况下,如果在背后设置空气层9,则与没有空气层的情况比较,可得到在低频率时显示高的消声特性的特性。在本实施方式中利用了这个特性。
说到空气层的驻波的影响,由于这个特性是在空气层的厚度成为1/4波长的整数倍等的频率区域中看到的,所以在本发明的消声器中,降低来自吸入口的流动的紊流引起的500~1000Hz的中频带的噪声,在取空气层的厚度为750Hz的标准状态下的1/4波长长度、0.11m时,可有效地降低噪声。这时,由于在1/2波长的整数倍下,消声率变低,因此应考虑对象的斜流风机的噪声特性,决定空气层的厚度。
图7与上述图1的实施方式相对,是表示在与冲孔金属5背后的空气层相当的部位上,充填海绵状物(mortoprain)或玻璃棉(glass wool)那样的消声材料11时的另一实施方式的图。在这种情况下的消声效果,由于没有空气层,没有共鸣效果,成为与消声材料的消声特性有关的特性。但是,通过利用遮蔽板和冲孔金属的声音的反射,使通过消声材料的次数增加,可得到比单一消声材料的消声特性高的消声特性。这时,即使在使用多孔质消声板的情况下,也可得到同样的效果。
根据上述本发明的实施方式,与现有技术比较,能够提供与吸入口相同外形的小型化的、并能得到中频带域的有效消声效果的斜流风机和斜流风机用消声器。采用该结构能够抑制设置有消声器的斜流风机的大型化,可提供比现有技术更能发挥功能的斜流风机。