JP4590923B2 - Turbofan and air conditioner using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ターボファン及びそれを用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a turbo fan and an air conditioner using the same.
従来のターボファンのブレード形状について図19から図22を用いて説明する。図19は従来のターボファンを搭載した空気調和機の断面図、図20は、同ターボファンの羽根車の斜視図を、図21は、同ターボファンの要部拡大断面図を、図22は、図21のN−N断面を示すものである。 A blade shape of a conventional turbofan will be described with reference to FIGS. 19 is a cross-sectional view of an air conditioner equipped with a conventional turbofan, FIG. 20 is a perspective view of the impeller of the turbofan, FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the turbofan, and FIG. FIG. 22 shows an NN cross section of FIG. 21.
図において、10はターボファンであり、複数のブレード11と、各ブレード11の一端を固定した主板12と、ブレード11の他端面に固定され吸い込み部13bを有するシュラウド13とで構成されている。電動機5はターボファン10に直結された電動機であり、熱交換器6はターボファン10の吹出側に配設した略環状の熱交換器であり、ターボファン10とともにケーシング7内に収納、固定されている。吸い込みリング8はケーシング7に固定された吸い込みリングであり、吸い込みリング8は入口端部8aから出口端部8bにかけて湾曲し、その出口端部8bはターボファン10のシュラウド13内に挿入されている。13cは、吹き出し部である。
In the figure,
また、シュラウド13の吸込み口径Dsは吸い込みリング8の径Drより大きく設定されており、さらにまた、ブレード11の上端部をターボファン10の回転方向に傾斜させている。
The suction port diameter Ds of the
また、ブレード11のシュラウド13における側端13aでの羽根入口径Dtをシュラウド13の吸込み口径Dsより大きくすることにより、流入気流がブレード11の上端部から流入することになり、吸込み口面積が大きいため吸込み気流の速度が低くなり騒音値が低減され、風量全体は向上する。
Further, by making the blade inlet diameter Dt at the
ここで、ブレード11の上端部をターボファン10の回転方向に傾斜させているので、ブレード11の上端部が流入気流Pを偏向させ、ブレード11の上端部を傾斜させた部分の羽根負圧面11aに気流を導き、さらに下流側のブレード11の略垂直部分の羽根負圧面11bに安定した気流を案内するため、ブレード11の羽根負圧面での気流の剥離を抑制する。これによって、乱流騒音の低減と風量性能の向上が図れる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来のターボファンの形状では、ブレード11上部のブレード断面形状(肉厚分布、キャンバーライン等)が規定されていないため、性能特性が不安定になるという課題があった。また、ブレード11上部の断面形状が、ある断面で大きく変化するため、その領域での流れの乱れが発生して送風性能が劣化するという課題があった。
However, the shape of the conventional turbofan has a problem in that performance characteristics become unstable because the blade cross-sectional shape (thickness distribution, camber line, etc.) at the top of the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ブレード上部での基本断面形状を正確に規定して、風量性能の向上と騒音の低減を図ったターボファンを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a turbo fan in which the basic cross-sectional shape at the upper part of the blade is accurately defined to improve air flow performance and reduce noise.
前記従来の課題を解決する為に、本発明のターボファンは、電動機を覆うと共に前記電動機のシャフトに固定される主板と、吸い込み部と吹き出し部を有するシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に配された複数のブレードとで構成され、前記ブレードの最上部形状を、ある断面でのキャンバーラインを維持して前記ブレードの前縁先端を中心に前記主板の回転方向に連続的に回転させて形成したもので、このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレードとなり、ブレードの基本特性、特に低騒音を維持しながら、ブレード上部の傾斜した領域の負圧面に流れが誘引されるため風量性能が向上する。 In order to solve the above-described conventional problems, a turbofan according to the present invention includes a main plate that covers an electric motor and is fixed to a shaft of the electric motor, a shroud that has a suction portion and a blowing portion, and is disposed between the main plate and the shroud. The uppermost shape of the blade is formed by continuously rotating in the rotation direction of the main plate around the leading edge tip of the blade while maintaining a camber line in a certain cross section. Therefore, if the same wall thickness is distributed in this camber line, the blade will have the same cross-sectional shape, and the flow will flow on the suction surface in the inclined area above the blade while maintaining the basic characteristics of the blade, particularly low noise. The air flow performance is improved because it is attracted.
また、本発明のターボファンは、電動機を覆うと共に前記電動機のシャフトに固定される主板と、吸い込み部と吹き出し部を規定するシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に配された複数のブレードとで構成され、前記ブレードの最上部形状を、ある断面でのキャンバーラインを基準に、そのキャンバーラインの突出方向に連続的にオフセット移動(略同心円方向移動)させて形成したもので、このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレードとなり、入口角及び出口角も大きな変化がないためブレードの基本特性、特に低騒音を維持しながら、吸込み領域の拡大に伴い送風性能の向上が図れる。 The turbofan of the present invention includes a main plate that covers the electric motor and is fixed to the shaft of the electric motor, a shroud that defines a suction portion and a blowing portion, and a plurality of blades disposed between the main plate and the shroud. The uppermost shape of the blade is formed by continuously offset-moving (substantially concentrically moving) in the protruding direction of the camber line on the basis of the camber line in a certain cross section. If the same wall thickness is distributed, the blades have the same cross-sectional shape, and the inlet and outlet angles do not change significantly. Improvement can be achieved.
本発明の空気調和機は、熱交換器と、請求項1〜4のいずれか1項に記載のターボファンを備えたもので、低騒音で、風量性能、熱交換性能に優れた空気調和機を提供する事ができる。 An air conditioner according to the present invention includes a heat exchanger and the turbo fan according to any one of claims 1 to 4 , and is an air conditioner having low noise and excellent air flow performance and heat exchange performance. Can be provided.
本発明のターボファンは、低騒音で、しかも風量性能に優れている。 The turbofan of the present invention has low noise and excellent air volume performance.
第1の発明は、電動機を覆うと共に前記電動機のシャフトに固定される主板と、吸い込み部と吹き出し部を有するシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に配された複数のブレードとで構成し、前記ブレードの最上部形状を、前記ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面でのキャンバーラインを維持して前記ブレードの前縁先端を中心に前記主板の回転方向に連続的に回転させて形成したもので、このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレードとなり、ブレードの基本特性、特に低騒音を維持しながら、ブレード上部の傾斜した領域の負圧面に流れが誘引されるため風量性能が向上する。 The first invention is constituted by a main plate which is fixed to the shaft of the motor to cover the electric motor, and a shroud having a balloon portion suction unit, and the main plate and the plurality disposed between the shroud blade, wherein The shape of the uppermost part of the blade is formed by maintaining the camber line in the cross section of the uppermost position of the blowing part of the blade and continuously rotating it in the rotation direction of the main plate around the leading edge tip of the blade If the same wall thickness is distributed in this camber line, the blades have the same cross-sectional shape, and the flow is attracted to the suction surface of the inclined area above the blade while maintaining the basic characteristics of the blade, particularly low noise. Therefore, the air flow performance is improved.
第2の発明は、電動機を覆うと共に前記電動機のシャフトに固定される主板と、吸い込み部と吹き出し部を有するシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に配された複数のブレードとで構成され、前記ブレードの最上部形状を、前記ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面でのキャンバーラインを基準に、そのキャンバーラインの突出方向に連続的にオフセット移動(略同心円方向移動)させて形成したもので、このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレードとなり、入口角及び出口角も大きな変化がないためブレードの基本特性、特に低騒音を維持しながら、吸込み領域の拡大に伴い送風性能の向上が図れる。 The second invention is constituted by a main plate which is fixed to the shaft of the motor to cover the electric motor, and shroud have a a balloon portion suction unit, and the main plate and the plurality disposed between the shroud blade, The shape of the uppermost part of the blade is formed by continuously offset-moving (substantially concentrically moving) in the protruding direction of the camber line with reference to the camber line in the cross-section at the uppermost position of the blowing part of the blade If the same wall thickness is distributed in the camber line, the blades have the same cross-sectional shape, and the inlet angle and the outlet angle do not change greatly. Therefore, while maintaining the basic characteristics of the blade, particularly low noise, With the expansion, the air blowing performance can be improved.
第3の発明は、電動機を覆うと共に前記電動機のシャフトに固定される主板と、吸い込み部と吹き出し部を有するシュラウドと、前記主板と前記シュラウド間に配された複数のブレードとで構成し、前記ブレードの最上部形状を、前記ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面でのキャンバーラインの先端を基準に相似縮小して、前記相似縮小した断面を、前記ブレードの前縁先端を中心に前記主板の回転方向に連続的に回転させて形成したもので、ブレード上部の傾斜した領域の負圧面に流れ誘引され、風量性能が向上する。また、前縁の稜線が同じ吸込み径で一致するため、吸込みの流れのパターンが安定して低騒音化を図ることができる。 The third invention comprises a main plate that covers the electric motor and is fixed to the shaft of the electric motor, a shroud having a suction portion and a blowing portion, and a plurality of blades disposed between the main plate and the shroud, The shape of the uppermost portion of the blade is similarly reduced with reference to the tip of the camber line at the uppermost cross section of the blowout portion of the blade, and the reduced cross-section is used as the main plate with the front edge of the blade as the center. It is formed by continuously rotating in the direction of rotation of the blade, and is induced to flow to the suction surface of the inclined area above the blade, thereby improving the air flow performance. Further, since the ridge lines of the leading edge coincide with each other with the same suction diameter, the suction flow pattern can be stabilized and the noise can be reduced.
第4の発明は、特に、第1の発明のブレードの最上部形状を、前記ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面でのキャンバーラインを維持して、主板の回転方向に連続的に回転させて形成し、前記最上部形状のキャンバーラインが峰部となるように、前記ブレードの圧力面と負圧面を略円弧状又は略楕円状に接続するもので、ブレード全領域において上部からの吸込み流れを円滑にして、ブレードの前縁からの吸込み流れについても円滑に合流できて、大きな乱れもなく送風性能が向上する。 In particular, the fourth aspect of the invention is such that the uppermost shape of the blade of the first invention is continuously rotated in the rotational direction of the main plate while maintaining the camber line in the cross section of the uppermost position of the blowing portion of the blade. The pressure surface and the suction surface of the blade are connected in a substantially arc shape or a substantially elliptic shape so that the top shape camber line becomes a ridge portion. As a result, the suction flow from the leading edge of the blade can be smoothly merged, and air blowing performance is improved without significant disturbance.
第5の発明は、熱交換器と、請求項1〜4のいずれか1項に記載のターボファンを備えたもので、低騒音で、風量性能、熱交換性能に優れた空気調和機を提供する事ができる。 5th invention is provided with the heat exchanger and the turbo fan of any one of Claims 1-4 , and provides the air conditioner excellent in air volume performance and heat exchange performance with low noise. I can do it.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるターボファンの要部断面図、図2は、図1のA−A断面図、図3は、図1のB−B断面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a turbofan according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. In addition, the same part as a prior art example attaches the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
図において、ブレード11は、その前縁先端(リーディング・エッジ)LPを中心に、最上部形状(図3、B−B断面図)は、ターボファン10の回転方向にキャンバーライン(反り線)を回転させた形状となる。すなわち、ブレード11の形状は、図2(A−A断面、すなわちブレードの吹き出し部の最上部位置の断面)から図3(B−B断面)に向けて徐々に変化して最上部の形状を規定して、キャンバーラインの形状を維持するものである。
In the drawing, the
このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレード11となる。この形状であればブレード11の基本特性、特に低騒音を維持しながら、ブレード11上部の傾斜した領域の負圧面に流れが誘引されるため風量性能が向上する。
If the same wall thickness is distributed in the camber line, the
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態におけるターボファンの要部断面図、図5は、図4のC−C断面図、図6は、図4のD−D断面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
4 is a cross-sectional view of the main part of the turbofan according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11の上部において、ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面であるC−C断面(図5)でのキャンバーラインを基準に、キャンバーラインの突出方向にオフセット移動させてブレード11の最上部形状として連続して形成してターボファン10を形成したものである。
In the upper part of the
このキャンバーラインに同一の肉厚を分布させれば、同じ断面形状のブレード11となり、入口角及び出口角も大きな変化がないためブレードの基本特性、特に低騒音を維持しながら、吸込み領域の拡大に伴う送風性能の向上が図れる。すなわち、ブレード11の最上部の内径Duiは、D1より大きくなり吸込み領域の拡大に起因する。
If the same wall thickness is distributed in the camber line, the
(参考例1)
図7は、本発明の参考例1におけるターボファンの要部断面図、図8は、図7のE−E断面図、図9は、図7のF−F断面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
( Reference Example 1 )
7 is a cross-sectional view of the main part of the turbofan in Reference Example 1 of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11の上部において、E−E断面(図8)でのキャンバーラインの中心CPを基準に相似縮小して、その相似縮小した断面を第1の実施の形態に述べた方法で移動させて、ブレード11の最上部形状を図9(F−F断面図)のようにして連続構成してターボファン10を形成したものである。
In the upper part of the
この方法によりブレード11の最上部の内径DuiはD1より大きくなり、吸込み面積が大きく拡大され、また、ブレード11の上部の傾斜した領域の負圧面に流れ誘引され風量性能が向上する。また、基本のブレード形状は相似縮小された形状であるため、騒音性能を同一に保つことができる。
By this method, the inner diameter Dui at the uppermost part of the
(実施の形態3)
図10は、本発明の第3の実施の形態におけるターボファンの要部断面図、図11は、図10のG−G断面図、図12は、図10のH−H断面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3 )
FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a turbo fan according to a third embodiment of the present invention, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG. 10, and FIG. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11の上部において、ブレードの吹き出し部の最上部位置の断面であるG−G断面(図11)でのキャンバーラインの前縁先端LPを基準に相似縮小して、その相似縮小した断面を第1の実施の形態で述べた方法で移動させて、ブレード11の最上部形状を図12(G−G断面)に示すような形状にして連続構成してターボファン10を形成したものである。
In the upper part of the
この方法により、ブレード11上部の傾斜した領域の負圧面に流れが誘引され、風量性能が向上する。また、ブレード11の前縁の稜線が同じ吸込み径で一致するため、吸込みの流れのパターンが安定して騒音性能を同一に保つことができる。
By this method, the flow is attracted to the suction surface in the inclined area above the
(参考例2)
図13は、本発明の参考例2におけるターボファンの要部断面図、図14は、ターボファンの上面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
( Reference Example 2 )
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a turbo fan according to Reference Example 2 of the present invention, and FIG. 14 is a top view of the turbo fan. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11の最上部形状のキャンバーラインと側板13との交点を前縁先端LPとして仮想のブレード断面(一点鎖線)を想定して、前縁先端LPから基準(I−I)とした断面での前縁先端LP’を連続接続させてターボファン10を形成したものである。この方法により、ブレード11の前縁の上部からの流れによる前縁剥離が抑制されて低騒音化が図ることができる。
Assuming an imaginary blade cross-section (dashed line) with the intersection of the uppermost camber line of the
(参考例3)
図15は、本発明の参考例3におけるターボファンの要部断面図、図16は、ターボファンの上面図である。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
( Reference Example 3 )
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part of a turbo fan in Reference Example 3 of the present invention, and FIG. 16 is a top view of the turbo fan. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11の最上部形状の前縁先端LPから基準J−Jとした断面での前縁LP’を略円弧または略楕円形状で峰部を接続させてターボファン10を形成するものである。
The
この方法により、ブレード11前縁の上部及び回転方向からの流れによる前縁剥離が抑制されて低騒音化を図ることができる。
By this method, the leading edge peeling due to the flow from the upper portion of the
(実施の形態4)
図17は、本発明の第4の実施の形態におけるターボファンの要部断面図、図18は、ターボファンの上面図及び図17のK−K、L−L、M−Mの各断面を示している。なお、従来例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 4 )
FIG. 17 is a cross-sectional view of an essential part of a turbo fan according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 18 is a top view of the turbo fan and cross sections KK, LL, and MM in FIG. Show. In addition, the same part as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
ブレード11で最上部形状が規定された場合に、最上部形状のキャンバーラインが峰部(At、Bt、Ct…)となるように、ブレード11の圧力面と負圧面を略円弧または略楕円形状で接続させるようにする。
When the uppermost shape is defined by the
これにより、ブレード11全領域において、上部形状が略円弧または略楕円形状となるため、上部からの吸込み流れが円滑になり、ブレード11の前縁からの吸込み流れとも円滑に合流できて、大きな乱れもなく送風性能が向上する。
As a result, the upper part has a substantially circular arc shape or a substantially elliptical shape in the entire region of the
以上のように、本発明にかかるターボファン及び空気調和機は、送風性能が向上し、且つ騒音が低減されるので、遠心型送風機やそれを用いた各種機器、装置にも適用できる。 As described above, the turbo fan and the air conditioner according to the present invention can be applied to a centrifugal blower and various devices and apparatuses using the same because air blowing performance is improved and noise is reduced.
5 電動機
6 熱交換器
7 ケーシング
8 吸込みリング
10 ターボファン
11 ブレード
12 主板
13 シュラウド
13b 吸い込み部
13c 吹き出し部
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