JP3861008B2 - ターボファン及びそれを備えた空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸込口より空気を吸い込み、熱交換器を通して熱交換させた後、吹出口より空調空気を室内空間に吹き出させるターボファン及びそれを備えた空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、設置スペース上有利な空気調和装置として、天井埋込型の空気調和装置が知られている。この天井埋込型空気調和装置として、図１４に示すものを例にとって説明する。
図に示すように、この天井埋込型空気調和装置は、天井０内に配設されるケース本体１と該ケース本体１に装着される天井パネル１ａとを有しており、この天井パネル１ａの中央部には吸込口２が設けられ、また、この吸込口２の周囲には、コーナーを介して４つの吹出口３が設けられている。ケース本体１の内部には、その中央に、モータ４によって回転されるターボファン５を有しており、このターボファン５の周囲には、複数の熱交換器６が設けられている。
【０００３】
そして、モータ４によってターボファン５が回転されると、吸込口２から室内の空気がターボファン５によって吸い込まれ、その後、このターボファン５の外周側へ送り出され、熱交換器６を通過することにより熱交換が行われ、吹出口３から空調空気として室内空間へ送り出されるようになっている。
なお、吸込口２には、空気中の塵埃を除去するためのエアフィルタ７が備えられ、また、吹出口３には、空調空気の吹き出し方向を変更自在とする風向き制御用のルーバ８がそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記構造の天井埋込型空気調和装置に設けられたターボファン５は、モータ４の回転軸４ａが固定された主板１１と、この主板１１に、周方向へ間隔をあけて設けられた複数の羽根１２と、これら羽根１２の下端に固定された環状のシュラウド１３とを有しており、各羽根１２は、その内周側の前縁１２ａが外周側の後縁１２ｂよりも、回転方向前方側へ向けられている。
これにより、このターボファン５が回転されることにより、吸込口２に設けられたベルマウス１４を通して引き込まれた室内の空気が、各羽根１２によって外周側へ押し出されることにより、熱交換器６へ送り出されるようになっている。
【０００５】
また、この種の天井埋込型空気調和装置として、特開平５−３９９３０号に開示されているように、羽根の後縁におけるシュラウド側の結合部の位置を、主板側における結合部の位置よりも反回転方向にオフセットさせるとともに、羽根の前縁におけるシュラウド側の結合部の位置を主板側における結合部の位置よりも回転方向側へオフセットさせることにより、ターボファンの外周側における吹き出し空気の均一化を向上させたものも知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような天井埋込型空気調和装置にあっては、吸込口２からターボファン５に吸い込まれる空気は、シュラウド１３側では、軸方向の速度成分が大きいため、回転するターボファン５の各羽根１２の前縁１２ａにおけるシュラウド１３側にて、図１５に示すように、剥離が生じてしまい、効率の低下や騒音の増大を招いてしまうという問題があった。
さらに、特開平５−３９９３０号に示されている天井埋込型空気調和装置では、外周側へ吹き出す空気の均一化を向上させることができる反面、やはり、上記のように、羽根の前縁におけるシュラウド側では、依然として剥離が生じ、しかも、この場合、前縁及び後縁を逆方向へオフセットさせたことにより、羽根の弦長が長くなり、その分、重量の増加となるばかりか、製造が困難となってしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、重量の増加を招くことなく、容易に製造することができ、しかも、効率の向上及び騒音の低減が図られたターボファン及びそれを備えた空気調和装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のターボファンは、回転される主板と、該主板の対向位置に設けられた環状のシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に、周方向へ沿って間隔をあけて設けられ、外周側の端部である後縁に対して内周側の端部である前縁が回転方向側へ傾けられた複数の羽根とを有し、回転されることにより、シュラウド側から空気を吸い込み、外周側へ吹き出すターボファンであって、前記羽根は、前記前縁から前記後縁にわたって、前記主板との接合端部に対して前記シュラウドとの接合端部の位置が、回転方向側へずらされ、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されていることを特徴としている。
【０００９】
つまり、羽根の主板側との接合端部に対してシュラウド側との接合端部の位置が、前縁から後縁にわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
また、前縁及び後縁のそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁と後縁とを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００１０】
また、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されている。
【００１１】
このように、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載のターボファンは、請求項１記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部は、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜されていることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１４】
請求項３記載のターボファンは、請求項１または請求項２記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向との直交面に対する傾斜角度が、３０〜４０°の範囲とされていることを特徴としている。
【００１５】
つまり、回転方向側への傾斜角度が３０〜４０°とされた羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部によって、流入する空気を、剥離を生じさせることなく円滑に取り込んで外周側へ送り出すことができる。
【００１６】
請求項４記載のターボファンは、請求項１記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部に、反回転方向側に突起が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
すなわち、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部における剥離が生じやすい、反回転方向側に突起が設けられているので、この部分における剥離を確実に防止し、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１８】
請求項５記載のターボファンは、請求項１〜４のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴としている。
【００１９】
このように、前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００２０】
請求項６記載のターボファンは、請求項１〜５のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴としている。
【００２１】
つまり、後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる、例えば、熱交換器等の部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００２２】
請求項７記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁が、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２３】
このように、シュラウド側や主板側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根の中央部分において、傾斜角度が最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
【００２４】
請求項８記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の後縁が、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２５】
このように、シュラウド側や主板側と比較して、中央部分における傾斜角度が大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
【００２６】
請求項９記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁が、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜され、前記羽根の後縁は、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、それぞれの傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２７】
つまり、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００２８】
請求項１０記載のターボファンは、請求項７または請求項９記載のターボファンにおいて、前記前縁側の傾斜角度が、前記主板側よりも前記シュラウド側が小さくされていることを特徴としている。
【００２９】
すなわち、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【００３０】
請求項１１記載のターボファンは、請求項７、請求項９または請求項１０記載のターボファンにおいて、前記前縁側の傾斜角度が、回転方向に対して１０〜３０°の範囲とされていることを特徴としている。
【００３１】
このように、１０〜３０°の範囲で傾斜された前縁を有する羽根によって確実かつ円滑に空気を流入させることができる。
【００３２】
請求項１２記載のターボファンは、請求項８または請求項９記載のターボファンにおいて、前記後縁側の傾斜角度が、前記シュラウド側よりも前記主板側が小さくされていることを特徴としている。
【００３３】
つまり、流出空気の流れが偏りやすい主板側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
【００３４】
請求項１３記載のターボファンは、請求項８、請求項９または請求項１２記載のターボファンにおいて、前記後縁側の傾斜角度が、回転方向に対して２５〜４５°の範囲とされていることを特徴としている。
【００３５】
このように、２５〜４５°の範囲で傾斜された後縁を有する羽根によって、外周側へ送り出す空気の確実な均一化を図ることができる。
【００３６】
請求項１４記載のターボファンは、請求項１〜１３のいずれか１項記載のターボファンにおいて、互いに隣接する前記羽根は、前縁側と後縁側とが互いに径方向にラップされてなり、このラップの角度の範囲は、前記羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下とされていることを特徴としている。
【００３７】
すなわち、隣接する羽根の径方向へのラップの角度の範囲を、羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下としたので、羽根間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【００３８】
請求項１５記載の空気調和装置は、ケース本体に設けられた吸込口から空気を吸い込み、この空気をケース本体内のターボファンによって熱交換器に流して熱交換させた後、吹出口から室内空間に空調空気として吹き出して空調を行う天井埋込型空気調和装置において、前記ターボファンとして、請求項１〜１４のいずれか１項記載のターボファンを備えたことを特徴としている。
【００３９】
このように、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファンを備えているので、このターボファンによって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例のターボファン及びそれを備えた空気調和装置を図面を参照して説明する。
図１において、符号２１は、本実施形態例のターボファンを備えた空気調和装置の一例としての天井埋込型空気調和装置である。なお、本実施形態例では、天井埋込型空気調和装置を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターボファンを備えた空気調和装置に広く適用できるものである。
【００４１】
図に示すように、この天井埋込型空気調和装置２１は、天井３０内に配設されるケース本体３１と該ケース本体３１に装着される天井パネル３１ａとを有しており、この天井パネル３１ａの中央部には吸込口３２が設けられ、また、この吸込口３２の周囲には、コーナーを介して４つの吹出口３３が設けられている。ケース本体３１の内部には、その中央に、モータ３４によって回転されるターボファン３５を有しており、このターボファン３５の周囲には、複数の熱交換器３６が設けられている。
【００４２】
そして、モータ３４によってターボファン３５が回転されると、吸込口３２から室内の空気がターボファン３５によって吸い込まれ、その後、このターボファン３５の外周側へ送り出され、熱交換器３６を通過することにより熱交換が行われ、吹出口３３から空調空気として室内へ送り出されるようになっている。
【００４３】
なお、吸込口３２には、空気中の塵埃を除去するためのエアフィルタ３７が備えられ、また、吹出口３３には、空調空気の吹き出し方向を変更自在とする風向き制御用のルーバ３８がそれぞれ設けられている。
【００４４】
次に、上記の天井埋込型空気調和装置２１に設けられたターボファン３５について説明する。
図２にも示すように、このターボファン３５は、モータ３４の回転軸３４ａが固定された主板４１と、この主板４１の外周側に、周方向へ間隔をあけて設けられた複数の羽根４２と、これら羽根４２の下端に固定された環状のシュラウド４３とを有しており、図３及び図４にも示すように、各羽根４２は、その内周側の前縁４２ａが外周側の後縁４２ｂよりも、回転方向（図中矢印イ方向）側へ向けられている。
【００４５】
これにより、このターボファン３５が回転されることにより、吸込口３２に設けられたベルマウス４４を通して引き込まれた室内の空気が、各羽根４２によって外周側へ押し出されることにより、熱交換器３６へ送り出されるようになっている。
【００４６】
図５に示すように、羽根４２は、前縁４２ａから後縁４２ｂにわたって、主板４１側の接合端部４２ｃに対してシュラウド４３側の接合端部４２ｄが、回転方向側へずらされてオフセットされている。
また、この羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部は、回転方向側へ湾曲されて傾斜されている。そして、この羽根４２の前縁４２ａの形状は、全体として、反回転方向側へ膨出する略楕円形状に湾曲されている。
なお、前縁４２ａ側における主板４１側の端部は、主板４１に対して略直角に接合されている。
【００４７】
また、この羽根４２の後縁４２ｂ側の形状も、前縁４２ａ側の形状に倣った形状とされている。つまり、この後縁４２ｂ側も、反回転方向側へ膨出するように回転方向側へ湾曲されている。
【００４８】
これら羽根４２は、隣接する羽根４２と径方向にラップされるように設けられており、このラップ角度の範囲ｘ１は、羽根４２の前縁４２ａ側の最先端部から後縁４２ｂ側の最後端部までの角度の範囲ｘの１／４以下とされている（図４参照）。
【００４９】
ここで、各羽根４２では、内周側から流入する空気の流入角が図６に示すようになっている。
つまり、前縁４２ａにおける空気の流入角は、中央部分にて最も大きく、主板４１側及びシュラウド４３側で小さくなっている。主板４１側にて流入角が小さいのは、内周側から流入する空気が主板４１との摩擦により径方向の速度が低減されるためであり、また、シュラウド４３側にて流入角が小さいのは、シュラウド４３側から流入する空気の軸方向の速度成分が大きいことから径方向の速度成分が小さいためである。
【００５０】
また、各羽根４２は、その前縁４２ａの回転方向に対する傾斜角度α及び後縁４２ｂの回転方向に対する傾斜角度β（図７参照）が次のようになっている。
【００５１】
図８に示すように、前縁４２ａにおける傾斜角度αは、主板４１側から次第に大きくなり、中央部分にて最大となり、さらにシュラウド４３へ向かって次第に小さくなるように形成されている。
【００５２】
つまり、主板４１側における傾斜角度をα41、中央部分における傾斜角度をαm、シュラウド４３側における傾斜角度をα43とすると、αm＞α41＞α43となるように中央部分にて緩やかに大きくなる形状とされている。
ここで、この傾斜角度αの範囲としては、１０°〜３０°の範囲とされている。
【００５３】
図９に示すように、後縁４２ｂにおける傾斜角度βは、主板４１側から次第に大きくなり、中央部分にて最大となり、さらにシュラウド４３へ向かって次第に小さくなるように形成されている。
つまり、主板４１側における傾斜角度をβ41、中央部分における傾斜角度をβm、シュラウド４３側における傾斜角度をβ43とすると、βm＞β43＞β41となるように中央部分にて緩やかに大きくなる形状とされている。
【００５４】
なお、後縁４２ｂ側では、主板４１側の流れが大きくなり、流れに偏りが生じる傾向があるため、主板４１側での傾斜角度β41がシュラウド４３側での傾斜角度β43よりも小さくされている。
ここで、この傾斜角度βの範囲としては、２５°〜４５°の範囲とされている。
【００５５】
このように上記実施形態例のターボファン３５によれば、羽根４２の主板４１側との接合端部に対してシュラウド４３側との接合端部の位置が、前縁４２ａから後縁４２ｂにわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
【００５６】
また、前縁４２ａ及び後縁４２ｂのそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁４２ａと後縁４２ｂとを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根４２の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００５７】
しかも、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００５８】
また、羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００５９】
さらには、前縁４２ａ全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００６０】
また、後縁４２ｂ全体も回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる熱交換器３６などの部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００６１】
しかも、シュラウド４３側や主板４１側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根４２の中央部分において、前縁４２ａの傾斜角度αｍが最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
また、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド４３側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【００６２】
また、シュラウド４３側や主板４１側と比較して、中央部分における後縁４２ｂの傾斜角度βｍが大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
また、流出空気の流れが偏りやすい主板４１側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
つまり、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００６３】
しかも、隣接する羽根４２の径方向へのラップの角度ｘ1の範囲を、羽根４２の最先端部から最後端部までの角度ｘの範囲の１／４以下としたので、羽根４２間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根４２同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【００６４】
そして、上記ターボファン３５を備えた天井埋込型空気調和装置２１によれば、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファン３５を備えているので、このターボファン３５によって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器３６と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【００６５】
なお、上記の例では、羽根４２の前縁４２ａのシュラウド４３側の端部を、回転方向へ湾曲させて傾斜させたが、図１０に示すように、屈曲させて直線的に傾斜させても良い。
【００６６】
また、図１１に示すものは、羽根４２の前縁４２ａのシュラウド側４３における反回転方向側に、突起５１を設けたものであり、このように、反回転方向側に突起５１を設けても、剥離を防ぐことが可能である。
【００６７】
【実施例】
ここで、羽根４２の前縁４２ａにおけるシュラウド４３側の端部の、回転方向への傾斜角度の付け方について説明する。
図１２に示すように、ターボファン３５の各寸法を、
【００６８】
De ；ファン吸込径
D1 ；羽根４２の内径
D2 ；羽根４２の外径
B；羽根４２の吐出幅
【００６９】
とし、また、
Q；風量
Ps ；静圧
N；回転数
γ；比重量
とすると、吸込みの平均流速VeAVE 及び前縁周速u1 は次式であらわされる。
【００７０】
VeAVE ＝（４Q）/（６０πDe 2 ）(m/s)……（１）
u1 ＝πND1 /６０(m/s)……（２）
【００７１】
これらより、羽根４２の前縁４２aにおけるシュラウド４３側の端部の傾斜角度∠Aは次式にてあらわされる。
【００７２】
∠A＝tan-1 ｛u1 /（２.５VeAVE ）｝±５°……（３）
【００７３】
なお、対象としたターボファン３５は、次の通りである。
【００７４】
吐出幅B/外径D2 ：０.２〜０.４
流量係数φD2 ：０.１〜０.２５
静圧係数ψS：０.４〜０.１
【００７５】
ここで、流量係数φD2 、静圧係数ψSは、次式にて定義される。
【００７６】
φD2 ＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・u2 ）
ψS＝ΔPs /（γ/g・u2 2 ）
【００７７】
また、この種のターボファン３５の性能の具体例を図１３に示す。
なお、図中アは、抵抗曲線であり、次式にて示される。
【００７８】
φS＝｛１.２２×１０×（ΔPs /γ）1/4 ・D2 /Q1/2 ｝4 ・ψD2 2
【００７９】
そして、回転数Nは、抵抗曲線と推定ファン性能曲線との交点における流量係数φD2 から逆算すると、
【００８０】
φD2 ＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・u2 ）
＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・（N/60・πD2 ））
【００８１】
したがって、N＝Q/（φD2 ・π2 /4・D2 3 ）となる。
【００８２】
（具体例）
さらに、具体的な実施例を説明する。
【００８３】
De ＝０.３５１(m)
D1 ＝０.３３４(m)
Q＝３０.６（m3 /min）
N＝５８０(rpm)
【００８４】
とすると、式（１）、（２）より、
吸込の平均流速VeAVE ＝（４Q）/（６０πDe 2 ）＝５.３(m/s)
【００８５】
前縁周速u1 ＝πND1 /６０＝１０.１(m/s)
【００８６】
となり、前縁４２ａのシュラウド４３側の端部における傾斜角度∠Aは、式（３）より、
【００８７】
∠A＝tan-1 ｛ｕ1 /（２.５VeAVE ）｝±５°＝３７°±５°
【００８８】
つまり、上記条件の場合、約３０°〜４５°の範囲で前縁４２ａのシュラウド４３側の端部に傾斜をつけることにより、この前縁４２ａのシュラウド４３側の端部における剥離を確実に防ぐことができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のターボファン及びそれを備えた天井埋込型 空気調和装置によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載のターボファンによれば、羽根の主板側との接合端部に対してシュラウド側との接合端部の位置が、前縁から後縁にわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
また、前縁及び後縁のそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁と後縁とを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００９０】
また、請求項１記載のターボファンによれば、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９１】
請求項２記載のターボファンによれば、羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９２】
請求項３記載のターボファンによれば、回転方向側への傾斜角度が３０〜４０°とされた羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部によって、流入する空気を、剥離を生じさせることなく円滑に取り込んで外周側へ送り出すことができる。
【００９３】
請求項４記載のターボファンによれば、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部における剥離が生じやすい、反回転方向側に突起が設けられているので、この部分における剥離を確実に防止し、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９４】
請求項５記載のターボファンによれば、前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００９５】
請求項６記載のターボファンによれば、後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる、例えば、熱交換器等の部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００９６】
請求項７記載のターボファンによれば、シュラウド側や主板側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根の中央部分において、傾斜角度が最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
【００９７】
請求項８記載のターボファンによれば、シュラウド側や主板側と比較して、中央部分における傾斜角度が大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
【００９８】
請求項９記載のターボファンによれば、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００９９】
請求項１０記載のターボファンによれば、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【０１００】
請求項１１記載のターボファンによれば、１０〜３０°の範囲で傾斜された前縁を有する羽根によって確実かつ円滑に空気を流入させることができる。
【０１０１】
請求項１２記載のターボファンによれば、流出空気の流れが偏りやすい主板側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
【０１０２】
請求項１３記載のターボファンによれば、２５〜４５°の範囲で傾斜された後縁を有する羽根によって、外周側へ送り出す空気の確実な均一化を図ることができる。
【０１０３】
請求項１４記載のターボファンによれば、隣接する羽根の径方向へのラップの角度の範囲を、羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下としたので、羽根間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【０１０４】
請求項１５記載の空気調和装置によれば、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファンを備えているので、このターボファンによって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態例のターボファン及びそれを備えた空気調和装置を説明する天井埋込型空気調和装置の概略断面図である。
【図２】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの側断面図である。
【図３】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの斜視図である。
【図４】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの平面図である。
【図５】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明する内周側から視た羽根の斜視図である。
【図６】 本発明の実施形態例のターボファンにおける空気の流入角度を説明するグラフ図である。
【図７】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の形状を説明する羽根の概略断面図である。
【図８】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の前縁における傾斜角度を説明するグラフ図である。
【図９】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の後縁における傾斜角度を説明するグラフ図である。
【図１０】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の他の形状の例を説明する羽根の前縁側における概略正面図である。
【図１１】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の他の構造の例を説明する羽根の前縁側における概略正面図である。
【図１２】 本発明の実施例を説明するターボファンの概略斜視図である。
【図１３】 本発明の実施例を説明するグラフ図である。
【図１４】 天井埋込型空気調和装置の構成及び構造を説明する天井埋込型空気調和装置の概略断面図である。
【図１５】 天井埋込型空気調和装置に設けられたターボファンの従来構造を説明するターボファンを構成する羽根の概略正面図である。
【符号の説明】
２１ 天井埋込型空気調和装置（空気調和装置）
３１ ケース本体
３２ 吸込口
３６ 熱交換器
３５ ターボファン
３８ 吹出口
４１ 主板
４２ 羽根
４２ａ 前縁
４２ｂ 後縁
４３ シュラウド
５１ 突起
α 傾斜角度
β 傾斜角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸込口より空気を吸い込み、熱交換器を通して熱交換させた後、吹出口より空調空気を室内空間に吹き出させるターボファン及びそれを備えた空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、設置スペース上有利な空気調和装置として、天井埋込型の空気調和装置が知られている。この天井埋込型空気調和装置として、図１４に示すものを例にとって説明する。
図に示すように、この天井埋込型空気調和装置は、天井０内に配設されるケース本体１と該ケース本体１に装着される天井パネル１ａとを有しており、この天井パネル１ａの中央部には吸込口２が設けられ、また、この吸込口２の周囲には、コーナーを介して４つの吹出口３が設けられている。ケース本体１の内部には、その中央に、モータ４によって回転されるターボファン５を有しており、このターボファン５の周囲には、複数の熱交換器６が設けられている。
【０００３】
そして、モータ４によってターボファン５が回転されると、吸込口２から室内の空気がターボファン５によって吸い込まれ、その後、このターボファン５の外周側へ送り出され、熱交換器６を通過することにより熱交換が行われ、吹出口３から空調空気として室内空間へ送り出されるようになっている。
なお、吸込口２には、空気中の塵埃を除去するためのエアフィルタ７が備えられ、また、吹出口３には、空調空気の吹き出し方向を変更自在とする風向き制御用のルーバ８がそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記構造の天井埋込型空気調和装置に設けられたターボファン５は、モータ４の回転軸４ａが固定された主板１１と、この主板１１に、周方向へ間隔をあけて設けられた複数の羽根１２と、これら羽根１２の下端に固定された環状のシュラウド１３とを有しており、各羽根１２は、その内周側の前縁１２ａが外周側の後縁１２ｂよりも、回転方向前方側へ向けられている。
これにより、このターボファン５が回転されることにより、吸込口２に設けられたベルマウス１４を通して引き込まれた室内の空気が、各羽根１２によって外周側へ押し出されることにより、熱交換器６へ送り出されるようになっている。
【０００５】
また、この種の天井埋込型空気調和装置として、特開平５−３９９３０号に開示されているように、羽根の後縁におけるシュラウド側の結合部の位置を、主板側における結合部の位置よりも反回転方向にオフセットさせるとともに、羽根の前縁におけるシュラウド側の結合部の位置を主板側における結合部の位置よりも回転方向側へオフセットさせることにより、ターボファンの外周側における吹き出し空気の均一化を向上させたものも知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような天井埋込型空気調和装置にあっては、吸込口２からターボファン５に吸い込まれる空気は、シュラウド１３側では、軸方向の速度成分が大きいため、回転するターボファン５の各羽根１２の前縁１２ａにおけるシュラウド１３側にて、図１５に示すように、剥離が生じてしまい、効率の低下や騒音の増大を招いてしまうという問題があった。
さらに、特開平５−３９９３０号に示されている天井埋込型空気調和装置では、外周側へ吹き出す空気の均一化を向上させることができる反面、やはり、上記のように、羽根の前縁におけるシュラウド側では、依然として剥離が生じ、しかも、この場合、前縁及び後縁を逆方向へオフセットさせたことにより、羽根の弦長が長くなり、その分、重量の増加となるばかりか、製造が困難となってしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、重量の増加を招くことなく、容易に製造することができ、しかも、効率の向上及び騒音の低減が図られたターボファン及びそれを備えた空気調和装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のターボファンは、回転される主板と、該主板の対向位置に設けられた環状のシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に、周方向へ沿って間隔をあけて設けられ、外周側の端部である後縁に対して内周側の端部である前縁が回転方向側へ傾けられた複数の羽根とを有し、回転されることにより、シュラウド側から空気を吸い込み、外周側へ吹き出すターボファンであって、前記羽根は、前記前縁から前記後縁にわたって、前記主板との接合端部に対して前記シュラウドとの接合端部の位置が、回転方向側へずらされ、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されていることを特徴としている。
【０００９】
つまり、羽根の主板側との接合端部に対してシュラウド側との接合端部の位置が、前縁から後縁にわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
また、前縁及び後縁のそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁と後縁とを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００１０】
また、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されている。
【００１１】
このように、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載のターボファンは、請求項１記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部は、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜されていることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１４】
請求項３記載のターボファンは、請求項１または請求項２記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向との直交面に対する傾斜角度が、３０〜４０°の範囲とされていることを特徴としている。
【００１５】
つまり、回転方向側への傾斜角度が３０〜４０°とされた羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部によって、流入する空気を、剥離を生じさせることなく円滑に取り込んで外周側へ送り出すことができる。
【００１６】
請求項４記載のターボファンは、請求項１記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部に、反回転方向側に突起が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
すなわち、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部における剥離が生じやすい、反回転方向側に突起が設けられているので、この部分における剥離を確実に防止し、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００１８】
請求項５記載のターボファンは、請求項１〜４のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴としている。
【００１９】
このように、前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００２０】
請求項６記載のターボファンは、請求項１〜５のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴としている。
【００２１】
つまり、後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる、例えば、熱交換器等の部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００２２】
請求項７記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁が、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２３】
このように、シュラウド側や主板側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根の中央部分において、傾斜角度が最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
【００２４】
請求項８記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の後縁が、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２５】
このように、シュラウド側や主板側と比較して、中央部分における傾斜角度が大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
【００２６】
請求項９記載のターボファンは、請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファンにおいて、前記羽根の前縁が、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜され、前記羽根の後縁は、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、それぞれの傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴としている。
【００２７】
つまり、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００２８】
請求項１０記載のターボファンは、請求項７または請求項９記載のターボファンにおいて、前記前縁側の傾斜角度が、前記主板側よりも前記シュラウド側が小さくされていることを特徴としている。
【００２９】
すなわち、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【００３０】
請求項１１記載のターボファンは、請求項７、請求項９または請求項１０記載のターボファンにおいて、前記前縁側の傾斜角度が、回転方向に対して１０〜３０°の範囲とされていることを特徴としている。
【００３１】
このように、１０〜３０°の範囲で傾斜された前縁を有する羽根によって確実かつ円滑に空気を流入させることができる。
【００３２】
請求項１２記載のターボファンは、請求項８または請求項９記載のターボファンにおいて、前記後縁側の傾斜角度が、前記シュラウド側よりも前記主板側が小さくされていることを特徴としている。
【００３３】
つまり、流出空気の流れが偏りやすい主板側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
【００３４】
請求項１３記載のターボファンは、請求項８、請求項９または請求項１２記載のターボファンにおいて、前記後縁側の傾斜角度が、回転方向に対して２５〜４５°の範囲とされていることを特徴としている。
【００３５】
このように、２５〜４５°の範囲で傾斜された後縁を有する羽根によって、外周側へ送り出す空気の確実な均一化を図ることができる。
【００３６】
請求項１４記載のターボファンは、請求項１〜１３のいずれか１項記載のターボファンにおいて、互いに隣接する前記羽根は、前縁側と後縁側とが互いに径方向にラップされてなり、このラップの角度の範囲は、前記羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下とされていることを特徴としている。
【００３７】
すなわち、隣接する羽根の径方向へのラップの角度の範囲を、羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下としたので、羽根間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【００３８】
請求項１５記載の空気調和装置は、ケース本体に設けられた吸込口から空気を吸い込み、この空気をケース本体内のターボファンによって熱交換器に流して熱交換させた後、吹出口から室内空間に空調空気として吹き出して空調を行う天井埋込型空気調和装置において、前記ターボファンとして、請求項１〜１４のいずれか１項記載のターボファンを備えたことを特徴としている。
【００３９】
このように、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファンを備えているので、このターボファンによって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例のターボファン及びそれを備えた空気調和装置を図面を参照して説明する。
図１において、符号２１は、本実施形態例のターボファンを備えた空気調和装置の一例としての天井埋込型空気調和装置である。なお、本実施形態例では、天井埋込型空気調和装置を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターボファンを備えた空気調和装置に広く適用できるものである。
【００４１】
図に示すように、この天井埋込型空気調和装置２１は、天井３０内に配設されるケース本体３１と該ケース本体３１に装着される天井パネル３１ａとを有しており、この天井パネル３１ａの中央部には吸込口３２が設けられ、また、この吸込口３２の周囲には、コーナーを介して４つの吹出口３３が設けられている。ケース本体３１の内部には、その中央に、モータ３４によって回転されるターボファン３５を有しており、このターボファン３５の周囲には、複数の熱交換器３６が設けられている。
【００４２】
そして、モータ３４によってターボファン３５が回転されると、吸込口３２から室内の空気がターボファン３５によって吸い込まれ、その後、このターボファン３５の外周側へ送り出され、熱交換器３６を通過することにより熱交換が行われ、吹出口３３から空調空気として室内へ送り出されるようになっている。
【００４３】
なお、吸込口３２には、空気中の塵埃を除去するためのエアフィルタ３７が備えられ、また、吹出口３３には、空調空気の吹き出し方向を変更自在とする風向き制御用のルーバ３８がそれぞれ設けられている。
【００４４】
次に、上記の天井埋込型空気調和装置２１に設けられたターボファン３５について説明する。
図２にも示すように、このターボファン３５は、モータ３４の回転軸３４ａが固定された主板４１と、この主板４１の外周側に、周方向へ間隔をあけて設けられた複数の羽根４２と、これら羽根４２の下端に固定された環状のシュラウド４３とを有しており、図３及び図４にも示すように、各羽根４２は、その内周側の前縁４２ａが外周側の後縁４２ｂよりも、回転方向（図中矢印イ方向）側へ向けられている。
【００４５】
これにより、このターボファン３５が回転されることにより、吸込口３２に設けられたベルマウス４４を通して引き込まれた室内の空気が、各羽根４２によって外周側へ押し出されることにより、熱交換器３６へ送り出されるようになっている。
【００４６】
図５に示すように、羽根４２は、前縁４２ａから後縁４２ｂにわたって、主板４１側の接合端部４２ｃに対してシュラウド４３側の接合端部４２ｄが、回転方向側へずらされてオフセットされている。
また、この羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部は、回転方向側へ湾曲されて傾斜されている。そして、この羽根４２の前縁４２ａの形状は、全体として、反回転方向側へ膨出する略楕円形状に湾曲されている。
なお、前縁４２ａ側における主板４１側の端部は、主板４１に対して略直角に接合されている。
【００４７】
また、この羽根４２の後縁４２ｂ側の形状も、前縁４２ａ側の形状に倣った形状とされている。つまり、この後縁４２ｂ側も、反回転方向側へ膨出するように回転方向側へ湾曲されている。
【００４８】
これら羽根４２は、隣接する羽根４２と径方向にラップされるように設けられており、このラップ角度の範囲ｘ１は、羽根４２の前縁４２ａ側の最先端部から後縁４２ｂ側の最後端部までの角度の範囲ｘの１／４以下とされている（図４参照）。
【００４９】
ここで、各羽根４２では、内周側から流入する空気の流入角が図６に示すようになっている。
つまり、前縁４２ａにおける空気の流入角は、中央部分にて最も大きく、主板４１側及びシュラウド４３側で小さくなっている。主板４１側にて流入角が小さいのは、内周側から流入する空気が主板４１との摩擦により径方向の速度が低減されるためであり、また、シュラウド４３側にて流入角が小さいのは、シュラウド４３側から流入する空気の軸方向の速度成分が大きいことから径方向の速度成分が小さいためである。
【００５０】
また、各羽根４２は、その前縁４２ａの回転方向に対する傾斜角度α及び後縁４２ｂの回転方向に対する傾斜角度β（図７参照）が次のようになっている。
【００５１】
図８に示すように、前縁４２ａにおける傾斜角度αは、主板４１側から次第に大きくなり、中央部分にて最大となり、さらにシュラウド４３へ向かって次第に小さくなるように形成されている。
【００５２】
つまり、主板４１側における傾斜角度をα41、中央部分における傾斜角度をαm、シュラウド４３側における傾斜角度をα43とすると、αm＞α41＞α43となるように中央部分にて緩やかに大きくなる形状とされている。
ここで、この傾斜角度αの範囲としては、１０°〜３０°の範囲とされている。
【００５３】
図９に示すように、後縁４２ｂにおける傾斜角度βは、主板４１側から次第に大きくなり、中央部分にて最大となり、さらにシュラウド４３へ向かって次第に小さくなるように形成されている。
つまり、主板４１側における傾斜角度をβ41、中央部分における傾斜角度をβm、シュラウド４３側における傾斜角度をβ43とすると、βm＞β43＞β41となるように中央部分にて緩やかに大きくなる形状とされている。
【００５４】
なお、後縁４２ｂ側では、主板４１側の流れが大きくなり、流れに偏りが生じる傾向があるため、主板４１側での傾斜角度β41がシュラウド４３側での傾斜角度β43よりも小さくされている。
ここで、この傾斜角度βの範囲としては、２５°〜４５°の範囲とされている。
【００５５】
このように上記実施形態例のターボファン３５によれば、羽根４２の主板４１側との接合端部に対してシュラウド４３側との接合端部の位置が、前縁４２ａから後縁４２ｂにわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
【００５６】
また、前縁４２ａ及び後縁４２ｂのそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁４２ａと後縁４２ｂとを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根４２の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００５７】
しかも、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００５８】
また、羽根４２の前縁４２ａ側におけるシュラウド４３側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００５９】
さらには、前縁４２ａ全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００６０】
また、後縁４２ｂ全体も回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる熱交換器３６などの部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００６１】
しかも、シュラウド４３側や主板４１側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根４２の中央部分において、前縁４２ａの傾斜角度αｍが最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
また、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド４３側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【００６２】
また、シュラウド４３側や主板４１側と比較して、中央部分における後縁４２ｂの傾斜角度βｍが大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
また、流出空気の流れが偏りやすい主板４１側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
つまり、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００６３】
しかも、隣接する羽根４２の径方向へのラップの角度ｘ1の範囲を、羽根４２の最先端部から最後端部までの角度ｘの範囲の１／４以下としたので、羽根４２間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根４２同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【００６４】
そして、上記ターボファン３５を備えた天井埋込型空気調和装置２１によれば、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファン３５を備えているので、このターボファン３５によって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器３６と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【００６５】
なお、上記の例では、羽根４２の前縁４２ａのシュラウド４３側の端部を、回転方向へ湾曲させて傾斜させたが、図１０に示すように、屈曲させて直線的に傾斜させても良い。
【００６６】
また、図１１に示すものは、羽根４２の前縁４２ａのシュラウド側４３における反回転方向側に、突起５１を設けたものであり、このように、反回転方向側に突起５１を設けても、剥離を防ぐことが可能である。
【００６７】
【実施例】
ここで、羽根４２の前縁４２ａにおけるシュラウド４３側の端部の、回転方向への傾斜角度の付け方について説明する。
図１２に示すように、ターボファン３５の各寸法を、
【００６８】
De ；ファン吸込径
D1 ；羽根４２の内径
D2 ；羽根４２の外径
B；羽根４２の吐出幅
【００６９】
とし、また、
Q；風量
Ps ；静圧
N；回転数
γ；比重量
とすると、吸込みの平均流速VeAVE 及び前縁周速u1 は次式であらわされる。
【００７０】
VeAVE ＝（４Q）/（６０πDe 2 ）(m/s)……（１）
u1 ＝πND1 /６０(m/s)……（２）
【００７１】
これらより、羽根４２の前縁４２aにおけるシュラウド４３側の端部の傾斜角度∠Aは次式にてあらわされる。
【００７２】
∠A＝tan-1 ｛u1 /（２.５VeAVE ）｝±５°……（３）
【００７３】
なお、対象としたターボファン３５は、次の通りである。
【００７４】
吐出幅B/外径D2 ：０.２〜０.４
流量係数φD2 ：０.１〜０.２５
静圧係数ψS：０.４〜０.１
【００７５】
ここで、流量係数φD2 、静圧係数ψSは、次式にて定義される。
【００７６】
φD2 ＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・u2 ）
ψS＝ΔPs /（γ/g・u2 2 ）
【００７７】
また、この種のターボファン３５の性能の具体例を図１３に示す。
なお、図中アは、抵抗曲線であり、次式にて示される。
【００７８】
φS＝｛１.２２×１０×（ΔPs /γ）1/4 ・D2 /Q1/2 ｝4 ・ψD2 2
【００７９】
そして、回転数Nは、抵抗曲線と推定ファン性能曲線との交点における流量係数φD2 から逆算すると、
【００８０】
φD2 ＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・u2 ）
＝（Q/６０）/（π/４・D2 2 ・（N/60・πD2 ））
【００８１】
したがって、N＝Q/（φD2 ・π2 /4・D2 3 ）となる。
【００８２】
（具体例）
さらに、具体的な実施例を説明する。
【００８３】
De ＝０.３５１(m)
D1 ＝０.３３４(m)
Q＝３０.６（m3 /min）
N＝５８０(rpm)
【００８４】
とすると、式（１）、（２）より、
吸込の平均流速VeAVE ＝（４Q）/（６０πDe 2 ）＝５.３(m/s)
【００８５】
前縁周速u1 ＝πND1 /６０＝１０.１(m/s)
【００８６】
となり、前縁４２ａのシュラウド４３側の端部における傾斜角度∠Aは、式（３）より、
【００８７】
∠A＝tan-1 ｛ｕ1 /（２.５VeAVE ）｝±５°＝３７°±５°
【００８８】
つまり、上記条件の場合、約３０°〜４５°の範囲で前縁４２ａのシュラウド４３側の端部に傾斜をつけることにより、この前縁４２ａのシュラウド４３側の端部における剥離を確実に防ぐことができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のターボファン及びそれを備えた天井埋込型 空気調和装置によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載のターボファンによれば、羽根の主板側との接合端部に対してシュラウド側との接合端部の位置が、前縁から後縁にわたって回転方向側へずらされてオフセットされているので、回転時に生じる回転方向後方側での剥離を抑えることができ、効率の向上及び騒音の低下を図ることができる。
また、前縁及び後縁のそれぞれを同一方向側へオフセットさせたものであるので、前縁と後縁とを逆方向へオフセットさせた構造と比較して、羽根の弦長が長くなることによる重量化及び製造の困難化を抑えることができる。
【００９０】
また、請求項１記載のターボファンによれば、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿わされているので、この部分にて反回転方向側に生じやすい剥離を確実に防ぎ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９１】
請求項２記載のターボファンによれば、羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部を、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜させたので、流入する空気を、剥離を生じさせることなく、しかも円滑に外周側へ送り出すことができ、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９２】
請求項３記載のターボファンによれば、回転方向側への傾斜角度が３０〜４０°とされた羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部によって、流入する空気を、剥離を生じさせることなく円滑に取り込んで外周側へ送り出すことができる。
【００９３】
請求項４記載のターボファンによれば、吸込側であるために、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部における剥離が生じやすい、反回転方向側に突起が設けられているので、この部分における剥離を確実に防止し、さらなる性能の向上及び騒音の低減を図ることができる。
【００９４】
請求項５記載のターボファンによれば、前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、内周側からの空気の流入を極めて円滑に行うことができ、外周側へ良好に送り出させることができる。
【００９５】
請求項６記載のターボファンによれば、後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されているので、外周側への空気の送り出しを円滑に行うことができ、また、外周側に設けられる、例えば、熱交換器等の部材との共鳴を抑えることができ、騒音のさらなる低減化を図ることができる。
【００９６】
請求項７記載のターボファンによれば、シュラウド側や主板側と比較して、軸方向の速度成分が少なく摩擦などの影響も少ないために径方向の速度成分が最も大きくなる羽根の中央部分において、傾斜角度が最も大きくされているので、内周側からの空気の取り入れを極めて円滑に行うことができる。
【００９７】
請求項８記載のターボファンによれば、シュラウド側や主板側と比較して、中央部分における傾斜角度が大きくされているので、外周側へ送り出される空気の均一化を図ることができる。
【００９８】
請求項９記載のターボファンによれば、流入空気を良好に取り入れ、均一的に送り出すことが可能となり、さらなる性能の向上を図ることができる。
【００９９】
請求項１０記載のターボファンによれば、特に、軸方向の速度成分が大きいシュラウド側が小さくされて、空気の流入角度に沿った形状とされているので、さらに円滑に空気を取り入れることができる。
【０１００】
請求項１１記載のターボファンによれば、１０〜３０°の範囲で傾斜された前縁を有する羽根によって確実かつ円滑に空気を流入させることができる。
【０１０１】
請求項１２記載のターボファンによれば、流出空気の流れが偏りやすい主板側が小さくされているので、流出空気のさらなる均一化を図ることができる。
【０１０２】
請求項１３記載のターボファンによれば、２５〜４５°の範囲で傾斜された後縁を有する羽根によって、外周側へ送り出す空気の確実な均一化を図ることができる。
【０１０３】
請求項１４記載のターボファンによれば、隣接する羽根の径方向へのラップの角度の範囲を、羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下としたので、羽根間における空気の流通を確実に確保することができるとともに、隣接の羽根同士をラップさせすぎることにより製造が困難となるような不具合を解消することができる。
【０１０４】
請求項１５記載の空気調和装置によれば、剥離を生じさせることなく極めて効率的に空気を取り込み、外周側へ均一に送り出すことができ、しかも、容易に製造することができかつ軽量化されたターボファンを備えているので、このターボファンによって室内の空気を極めて良好に取り込み、外周側に設置された熱交換器と良好に熱交換を行わせ、その空調空気を室内空間へ送り込むことにより、極めて効率的に空調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態例のターボファン及びそれを備えた空気調和装置を説明する天井埋込型空気調和装置の概略断面図である。
【図２】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの側断面図である。
【図３】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの斜視図である。
【図４】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明するターボファンの平面図である。
【図５】 本発明の実施形態例のターボファンの構造を説明する内周側から視た羽根の斜視図である。
【図６】 本発明の実施形態例のターボファンにおける空気の流入角度を説明するグラフ図である。
【図７】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の形状を説明する羽根の概略断面図である。
【図８】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の前縁における傾斜角度を説明するグラフ図である。
【図９】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の後縁における傾斜角度を説明するグラフ図である。
【図１０】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の他の形状の例を説明する羽根の前縁側における概略正面図である。
【図１１】 本発明の実施形態例のターボファンを構成する羽根の他の構造の例を説明する羽根の前縁側における概略正面図である。
【図１２】 本発明の実施例を説明するターボファンの概略斜視図である。
【図１３】 本発明の実施例を説明するグラフ図である。
【図１４】 天井埋込型空気調和装置の構成及び構造を説明する天井埋込型空気調和装置の概略断面図である。
【図１５】 天井埋込型空気調和装置に設けられたターボファンの従来構造を説明するターボファンを構成する羽根の概略正面図である。
【符号の説明】
２１ 天井埋込型空気調和装置（空気調和装置）
３１ ケース本体
３２ 吸込口
３６ 熱交換器
３５ ターボファン
３８ 吹出口
４１ 主板
４２ 羽根
４２ａ 前縁
４２ｂ 後縁
４３ シュラウド
５１ 突起
α 傾斜角度
β 傾斜角度
Claims (15)
- 回転される主板と、該主板の対向位置に設けられた環状のシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に、周方向へ沿って間隔をあけて設けられ、外周側の端部である後縁に対して内周側の端部である前縁が回転方向側へ傾けられた複数の羽根とを有し、回転されることにより、シュラウド側から空気を吸い込み、外周側へ吹き出すターボファンであって、
前記羽根は、前記前縁から前記後縁にわたって、前記主板との接合端部に対して前記シュラウドとの接合端部の位置が、回転方向側へずらされ、
前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向側へ傾斜されていることを特徴とするターボファン。 - 前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部は、回転方向側へ湾曲させることにより傾斜されていることを特徴とする請求項１記載のターボファン。
- 前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部は、回転方向との直交面に対する傾斜角度が、３０〜４０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のターボファン。
- 前記羽根の前縁側におけるシュラウド側の端部には、反回転方向側に突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載のターボファン。
- 前記前縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のターボファン。
- 前記後縁全体が回転方向側へ湾曲されて反回転方向へ膨出されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のターボファン。
- 前記羽根の前縁は、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファン。
- 前記羽根の後縁は、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、その傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファン。
- 前記羽根の前縁は、径方向内方へ向かって回転方向へ傾斜され、前記羽根の後縁は、径方向外方へ向かって反回転方向へ傾斜されてなり、それぞれの傾斜角度は、前記主板側及び前記シュラウド側に対して中央側が大きくされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のターボファン。
- 前記前縁側の傾斜角度は、前記主板側よりも前記シュラウド側が小さくされていることを特徴とする請求項７または請求項９記載のターボファン。
- 前記前縁側の傾斜角度は、回転方向に対して１０〜３０°の範囲とされていることを特徴とする請求項７、請求項９または請求項１０記載のターボファン。
- 前記後縁側の傾斜角度は、前記シュラウド側よりも前記主板側が小さくされていることを特徴とする請求項８または請求項９記載のターボファン。
- 前記後縁側の傾斜角度は、回転方向に対して２５〜４５°の範囲とされていることを特徴とする請求項８、請求項９または請求項１２記載のターボファン。
- 互いに隣接する前記羽根は、前縁側と後縁側とが互いに径方向にラップされてなり、このラップの角度の範囲は、前記羽根の最先端部から最後端部までの角度の範囲の１／４以下とされていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載のターボファン。
- ケース本体に設けられた吸込口から空気を吸い込み、この空気をケース本体内のターボファンによって熱交換器に流して熱交換させた後、吹出口から室内空間に空調空気として吹き出して空調を行う空気調和装置において、前記ターボファンとして、請求項１〜１４のいずれか１項記載のターボファンを備えたことを特徴とする空気調和装置。
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