JP6486458B2 - ターボファンおよび空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターボファンおよび空気調和装置に関し、特に翼の表面を形成する２つの部品を連結した際に連結部の隙間内に気流が流れ込み騒音が発生することを防止する技術に関する。

従来のターボファンでは、複数の中空翼を第１面部と第１面部に装着された第２面部とから構成することで、中空翼が主板と側板との間をねじれながら軸方向に延びる形状（すなわち、三次元翼）であっても、翼の中空化を促進し、羽根車の軽量化を図ることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５−１５５５１０号公報

従来の軸方向に向かってねじれながら延びる翼（三次元翼）を有するターボファンは、翼を中空化して軽量化するため、翼の表面を形成する２つの部品を連結し、翼を構成している。
しかし、翼のシュラウド側前縁部に位置する部分にて２つの部品を連結した連結部の隙間が大きいと、隙間内に気流が流れ込み、騒音が悪化するため、製造時に連結部の隙間の高精度な寸法管理が必要になる課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、低騒音かつ製造の容易なターボファンおよび空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係るターボファンは、回転駆動される円形の主板と、前記主板に対向して配置された円環状のシュラウドと、前記主板と前記シュラウドとの間に配置される複数の中空翼と、を備え、前記中空翼は、前記主板の周方向に間隔を空けて配置された主翼と、前記主翼に装着され前記主翼との間に中空の空間を構成する翼カバーと、を含み、前記主翼と前記翼カバーとの連結部は、前記主翼が前記シュラウド側の前縁部を構成した後方の前記主板側にて前記中空翼の正圧面上の気流の方向に並行に延伸する表面領域に形成され、前記翼カバーは、前記主翼よりも前記中空翼の内側に配置され、前記主翼の前記シュラウド側の前記前縁部から後方の前記主板側の正圧面が前記翼カバーの正圧面よりも外側に突出するものである。

本発明に係るターボファンによれば、主翼と翼カバーとの連結部が中空翼の正圧面上の気流の方向と面の向きが並行となる領域に形成されるため、ターボファンの回転軸方向から吸入された気体が、中空翼の連結部の隙間に入り込み難く、騒音を減少させることができる。
また、騒音を減少させるので、中空翼の連結部の隙間の高精度な寸法管理が不要になり、製造時の寸法管理が容易になり、製造を容易にすることができる。

本発明の実施の形態１に係るターボファンを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るターボファンを示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るターボファンの翼を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るターボファンの翼を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係るターボファンの翼の図４のＡ−Ａ断面線の説明図である。 本発明の実施の形態２に係るターボファンの翼を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係るターボファンの翼を示す説明図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の天井埋込型室内機を示す概略図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るターボファン２０を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るターボファン２０を示す説明図である。
図１、図２に示すように、ターボファン２０は、シュラウド１と、中空翼としての翼２と、主板３と、を備える。
シュラウド１は、円環状であり、主板３に対向して配置される。主板３は、円形であり、回転駆動される。主板３の中央には、回転軸となるボス４が取付けられている。
シュラウド１と主板３との間には、複数の翼２が配置される。翼２は、シュラウド１と主板３との間にて３次元的なねじり形状を有している。

図３は、本発明の実施の形態１に係るターボファン２０の翼２を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係るターボファン２０の翼２を示す側面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るターボファン２０の翼２を示す図４のＡ−Ａ断面線の説明図である。
図３に示すように、ターボファン２０の翼２は、主翼５と翼カバー６と、を含んで構成される。翼２は、接合面９でシュラウド１に対して固定され、接合面１０で主板３に対して固定される。接合面９の隣には、シュラウド側前縁部８が形成される。

図５に示すように、主翼５は、主板３の周方向に間隔を空けて配置される。主翼５は、翼２の負圧面１１および正圧面１２の一部を構成する板状の部材である。すなわち、主翼５は、翼２の負圧面１１から曲線を描いてシュラウド側前縁部８を構成して後方の主板３側の正圧面１２の一部を構成する。
また、翼カバー６は、主翼５に装着され、翼２の正圧面１２の一部を構成する板状の部材である。

主翼５と翼カバー６とが連結されることにより、翼２の内部には中空部１３が形成される。すなわち、翼カバー６が主翼５に装着され、主翼５との間に中空部１３（中空の空間）を構成する。主翼５と翼カバー６の連結部７は、翼２のシュラウド側前縁部８ではなく、翼２の正圧面１２上の気流の方向と面の向きが並行となる領域に形成される。

図３に示すように、主翼５と翼カバー６の連結部７は、シュラウド側前縁部８を構成した後方の主板３側の正圧面１２の一部に気流の方向と直交する方向に形成され、屈曲して一部で正圧面１２から接合面９に連続し、主板３側に向かう両端部にて屈曲して正圧面１２を主板３側に向かって主板３まで形成され、両端部から屈曲して接合面１０に連続する。
すなわち、主翼５と翼カバー６との連結部７は、翼２の回転軸方向からの気流が直接当たるシュラウド側前縁部８には形成されない。
また同様に、主翼５と翼カバー６との連結部７は、翼２の回転軸方向からの気流が直接当たる負圧面１１および正圧面１２の境界をなす屈曲縁部にも形成されない。

以上のように、翼２の連結部７は、翼２の正圧面１２上の気流の方向と面の向きが並行となる領域に形成されるので、ターボファン２０の回転軸方向から吸入された気流が連結部７の隙間に入り込み難い。一方、従来のシュラウド側前縁部に連結部が形成される翼では、気流が連結部の隙間に入り込み、翼面上の流れに乱れが生じて騒音を発生し易かった。実施の形態１では、気流が連結部７の隙間に入り込み難いので、翼面上の流れに乱れが生じず、騒音を減少させることができる。
また、従来の翼では騒音の悪化を防ぐために、高精度なシュラウド側前縁部の連結部の隙間の寸法管理が必要であった。しかし、本実施の形態では、騒音を減少させることができるので、連結部７の隙間の管理が不要になり、製造時の寸法管理を容易にすることができ、製造を容易にすることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るターボファン２０の翼２を示す説明図である。
図６に示すように、実施の形態２では、主翼５と翼カバー６とで翼２を組み立てたときに、翼カバー６が主翼５よりも翼２の内側に配置される。翼カバー６を主翼５に接合する接合面１４は、翼２の内側に設定され、主翼５のシュラウド側前縁部８から後方の主板３側の正圧面１２が翼カバー６の正圧面１２よりも外側に突出している。それ以外の構成は、実施の形態１と同様である。

なお、実施の形態２では、翼カバー６と主翼５との位置関係を主翼５の端部に翼２の内側に一段凹ませて設けられた接合面１４により設定しているが、本発明はこれに限るものではない。翼カバー６の中央付近の接合面やボスピン、リブなどにより、翼カバー６と主翼５との位置関係を拘束してもよい。

実施の形態２のターボファン２０では、上記の実施の形態１と同様の効果に加え、気流の方向と並行な翼カバー６の正圧面１２が主翼５の正圧面１２よりも翼２の内側に位置するので、組立時のバラツキによっても翼カバー６が主翼５の外側に位置せず、気流が連結部７の隙間に入り込まず、正圧面１２に沿った気流が翼カバー６に衝突して乱れず、騒音を減少させることができる。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係るターボファン２０の翼２を示す説明図である。
図７に示すように、実施の形態３では、遠心力により翼カバー６が主翼５の外側に移動するのを防ぐための係止部としての突起１５を主翼５に設ける。それ以外の構成は、実施の形態１のものと同様である。

実施の形態３のターボファン２０では、上記の実施の形態１と同様の効果に加え、翼カバー６が突起１５によって主翼５の外側に遠心力により移動しないので、翼カバー６が主翼５の外側に位置せず、気流が連結部７の隙間に入り込まず、正圧面１２に沿った気流が翼カバー６に衝突して乱れず、騒音を減少させることができる。

なお、遠心力により翼カバー６が主翼５の外側に移動するのを防ぐための係止部としては、突起１５の他に、係止片や係止板など種々のものを用いることができる。また、係止部は、１つだけでなく複数であってもよいし、ある程度の幅をもたせてもよい。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の天井埋込型室内機１００を示す概略図である。図８では、天井埋込型室内機１００の左半分を示している。
天井埋込型室内機１００は、天井の裏側に埋没設置され、下面開口部から天井の開口部周縁にかけて、化粧パネル１９が取付けられている。本体外部１７の天板には、ファンモーター１６が取付けられ、ファンモーター１６の出力軸には、ターボファン２０が固定されている。

上記のような天井埋込型室内機１００を有する空気調和装置では、運転を開始すると、ファンモーター１６が回転駆動され、ファンモーター１６に固定されたターボファン２０が回転する。ターボファン２０の回転により、室内の空気が化粧パネル１９の中央部より天井埋込型室内機１００の内部に吸い込まれて、ターボファン２０に流入し、ターボファン２０の遠心方向に吹き出される。ターボファン２０から流出した空気は、熱交換器２１を通過し、ここで冷風または温風の調和空気となり、吹出口１８から室内に吹き出される。

実施の形態４では、ターボファン２０として実施の形態１〜３のいずれかに係るターボファン２０を用いたので、ターボファン２０の翼２の連結部７の隙間の高精度な寸法管理無しに、騒音を減少させた空気調和装置を提供することができる。

なお、実施の形態１〜３に係るターボファン２０は、空気調和装置を始め送風手段を具備する各種機器に広く搭載することができる。

以上の実施の形態１〜４によると、主翼５と翼カバー６との連結部７が翼２の正圧面１２上の気流の方向と面の向きが並行となる領域（正圧面１２）に形成される。これによって、ターボファン２０の回転軸方向から吸入された空気が、翼２の連結部７の隙間に入り込み難く、騒音を減少させることができる。
また、騒音を減少させるので、翼２の連結部７の隙間の高精度な寸法管理が不要になり、製造時の寸法管理が容易になり、製造を容易にすることができる。

主翼５と翼カバー６との連結部７は、主翼５がシュラウド側前縁部８を構成した後方の主板３側にて翼２の正圧面１２上の気流の方向と向きが並行になった面の領域（正圧面１２）に形成される。これによって、ターボファン２０の回転軸方向から吸入された空気が、主翼５のシュラウド側前縁部８に当たるだけで翼２の連結部７の隙間に入り込み難く、騒音を減少させることができる。
また、騒音を減少させるので、翼２の連結部７の隙間の高精度な寸法管理が不要になり、製造時の寸法管理が容易になり、製造を容易にすることができる。

翼カバー６は、主翼５よりも翼２の内側に配置される。これによって、組立時のバラツキによっても翼カバー６が主翼５の外側に位置せず、気流が連結部７の隙間に入り込まず、正圧面１２に沿った気流が翼カバー６に衝突して乱れず、騒音を減少させることができる。

主翼５は、翼カバー６の主翼５より外側への移動を防止する突起１５を有する。これによって、翼カバー６が突起１５によって主翼５の外側に遠心力により移動しないので、翼カバー６が主翼５の外側に位置せず、気流が連結部７の隙間に入り込まず、正圧面１２に沿った気流が翼カバー６に衝突して乱れず、騒音を減少させることができる。

翼２は、シュラウド１と主板３との間でねじれた形状である３次元翼を構成する。これによって、翼２を主翼５と翼カバー６によって構成し、中空化して軽量化した３次元翼を有するターボファン２０を提供することができる。

空気調和装置の天井埋込型室内機１００は、ターボファン２０と、ターボファン２０から流出した空気を熱交換する熱交換器２１と、を備える。これによって、翼２の連結部７の隙間に高精度な寸法管理の無いターボファン２０を搭載した騒音を減少させた空気調和装置を提供することができる。

なお、実施の形態１〜４は、組み合わせてもよいし、適宜変更を加えてもよい。

１ シュラウド、２ 翼、３ 主板、４ ボス、５ 主翼、６ 翼カバー、７ 連結部、８ シュラウド側前縁部、９ 接合面、１０ 接合面、１１ 負圧面、１２ 正圧面、１３ 中空部、１４ 接合面、１５ 突起、１６ ファンモーター、１７ 本体外部、１８ 吹出口、１９ 化粧パネル、２０ ターボファン、２１ 熱交換器、１００ 天井埋込型室内機。

Claims (4)

1. 回転駆動される円形の主板と、
   前記主板に対向して配置された円環状のシュラウドと、
   前記主板と前記シュラウドとの間に配置される複数の中空翼と、
   を備え、
   前記中空翼は、
   前記主板の周方向に間隔を空けて配置された主翼と、前記主翼に装着され前記主翼との間に中空の空間を構成する翼カバーと、を含み、
   前記主翼と前記翼カバーとの連結部は、前記主翼が前記シュラウド側の前縁部を構成した後方の前記主板側にて前記中空翼の正圧面上の気流の方向に並行に延伸する表面領域に形成され、
   前記翼カバーは、前記主翼よりも前記中空翼の内側に配置され、前記主翼の前記シュラウド側の前記前縁部から後方の前記主板側の正圧面が前記翼カバーの正圧面よりも外側に突出するターボファン。
2. 前記主翼は、前記翼カバーの前記主翼より外側への移動を防止する係止部を有する請求項１に記載のターボファン。
3. 前記中空翼は、前記シュラウドと前記主板との間でねじれた形状である３次元翼を構成する請求項１または２に記載のターボファン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボファンと、
   前記ターボファンから流出した空気を熱交換する熱交換器と、
   を備える空気調和装置。

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