JP2005155510A - 遠心送風機の羽根車及びそれを備えた遠心送風機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 送風機4の羽根車42は、エンドプレート43と、複数のブレード44と、エンドリング45とを備えている。ブレード44は、シャフト41aを軸中心として環状に配置されエンドプレート43に固定されたブレード本体51と、ブレード本体51に装着されブレード本体51との間に中空の空間Sを形成するブレード蓋61とからなる。エンドリング45は、複数のブレード44をエンドプレート43との軸方向間に挟むように配置され、エンドプレート43に固定されている。ブレード蓋61は、ブレード44の負圧面44fの少なくとも一部を構成するように配置されている。
【選択図】 図4
Description
しかも、第1面部及び第2面部のうち、第1面部を主板に一体成形又は固定し、第2面部を中空羽根の負圧面の少なくとも一部を構成するように配置することによって、第1面部に装着された第2面部が遠心力によって浮き上がり中空羽根が変形してしまうのを防ぐことができるため、きしみや風切り音等の不具合が生じにくくなる。
しかも、第1面部及び第2面部のうち、第1面部を主板に一体成形又は固定し、第2面部に主板の回転による遠心力が加えられても、第1面部に装着された状態が保持されるように第2面部を配置することによって、第1面部に装着された第2面部が遠心力によって浮き上がり中空羽根が変形してしまうのを防ぐことができるため、きしみや風切り音等の不具合が生じにくくなる。
この遠心送風機の羽根車では、第2面部が第1面部に嵌め込みによって装着されているため、中空羽根の組み立てが容易である。
請求項4に記載の遠心送風機の羽根車は、請求項1〜3のいずれかにおいて、複数の第1面部と側板とは、それぞれ別々に成形されている。
請求項5に記載の遠心送風機の羽根車は、請求項4において、複数の第1面部は、側板にレーザー溶着により固定されている。
この遠心送風機の羽根車では、第1面部の側板への固定方法として、レーザー溶着を採用しているため、中空化されて肉厚が薄く強度が低下した中空羽根であっても、側板に溶着することが可能となる。
この遠心送風機の羽根車では、側板を構成する材料が第1面部を構成する材料よりも光透過率が高いため、側板と第1面部とのレーザー溶着の作業を側板側から容易に行うことができる。
この遠心送風機の羽根車では、側板に中空羽根を固定する際に、中空羽根の位置決めをすることができるため、側板に中空羽根を固定する際の作業性が向上する。
請求項8に記載の遠心送風機の羽根車は、請求項1〜7のいずれかにおいて、複数の第1面部と主板とは、それぞれ別々に成形されている。
請求項9に記載の遠心送風機の羽根車は、請求項8において、複数の第1面部は、主板にレーザー溶着により固定されている。
この遠心送風機の羽根車では、第1面部の主板への固定方法として、レーザー溶着を採用しているため、中空化されて肉厚が薄く強度が低下した中空羽根であっても、主板に溶着することが可能となる。
この遠心送風機の羽根車では、主板を構成する材料が第1面部を構成する材料よりも光透過率が高いため、主板と第1面部とのレーザー溶着の作業を主板側から容易に行うことができる。
この遠心送風機の羽根車では、主板に中空羽根を固定する際に、中空羽根の位置決めをすることができるため、主板に中空羽根を固定する際の作業性が向上する。
請求項12に記載の遠心送風機の羽根車は、請求項1〜11のいずれかにおいて、中空羽根は、第2面部が遠心力によって外周側に向かって変形するのを抑えるための羽根形状保持機構を有している。
中空羽根を主板と一体成形する際には、羽根の表面に凹凸形状を成形するのが困難であったが、この遠心送風機の羽根車では、第2面部が第1面部、主板及び側板と別部材であるため、第2面部の表面に凹凸形状を容易に形成することができるようになり、送風性能や騒音性能の向上を図ることができる。
この遠心送風機では、中空羽根の中空化が促進されて軽量化されており、かつ、中空羽根の変形が抑えられてきしみや風切り音等の不具合が生じにくい羽根車を備えているため、送風性能及び騒音性能の向上を図ることができる。
請求項1にかかる発明では、複数の中空羽根を第1面部と第1面部に装着された第2面部とから構成しているため、中空羽根が三次元翼であっても、羽根の中空化を促進し、羽根車の軽量化を図ることができる。しかも、第1面部及び第2面部のうち、第1面部を主板に一体成形又は固定し、第2面部を中空羽根の負圧面の少なくとも一部を構成するように配置することによって、第1面部に装着された第2面部が遠心力によって浮き上がり中空羽根が変形してしまうのを防ぐことができるため、きしみや風切り音等の不具合が生じにくくなる。
請求項4にかかる発明では、複数の第1面部と側板とが別部材であるため、中空羽根を構成する第1面部の成形及び側板の成形が容易になる。
請求項5にかかる発明では、第1面部の側板への固定方法として、レーザー溶着を採用しているため、中空化されて肉厚が薄く強度が低下した中空羽根であっても、側板に溶着することが可能となる。
請求項7にかかる発明では、側板に中空羽根を固定する際に、中空羽根の位置決めをすることができるため、側板に中空羽根を固定する際の作業性が向上する。
請求項9にかかる発明では、第1面部の主板への固定方法として、レーザー溶着を採用しているため、中空化されて肉厚が薄く強度が低下した中空羽根であっても、主板に溶着することが可能となる。
請求項11にかかる発明では、主板に中空羽根を固定する際に、中空羽根の位置決めをすることができるため、主板に中空羽根を固定する際の作業性が向上する。
請求項13にかかる発明では、第2面部が第1面部、主板及び側板と別部材であるため、第2面部の表面に凹凸形状を容易に形成することができるようになり、送風性能や騒音性能の向上を図ることができる。
(1)空気調和装置の全体構成
図1に本発明の一実施形態にかかる遠心送風機の羽根車及びそれを備えた遠心送風機が採用された空気調和装置1の外観斜視図(天井は省略)を示す。空気調和装置1は、天井埋込型の空気調和装置であり、内部に各種構成機器を収納するケーシング2と、ケーシング2の下側に配置された化粧パネル3とを備えている。具体的には、空気調和装置1のケーシング2は、図2(空気調和装置1の概略側面断面図)に示されるように、空調室の天井Uに形成された開口に挿入されて配置されている。そして、化粧パネル3は、天井Uの開口に嵌め込まれるように配置されている。
化粧パネル3は、平面視が略4角形状の板状体であり、その略中央に空調室内の空気を吸入する吸入口31と、各4辺に対応するように形成されケーシング内から空調室内に空気を吹き出す複数個(本実施形態では、4個)の吹出口32とを有している。そして、化粧パネル3の各辺は、ケーシング2の天板21の各長辺に対応するように配置されている。吸入口31は、本実施形態において、略正方形状の開口である。4つの吹出口32は、それぞれ化粧パネル3の各辺に沿う方向に細長く延びる略長方形状の開口である。また、吸入口31には、吸入グリル33と、吸込口31から吸入された空気中の塵埃を除去するためのフィルタ34とが設けられている。各吹出口32には、長手方向の軸周りに揺動可能な水平フラップ35が設けられている。水平フラップ35は、各吹出口32の長手方向に細長く延びる略長方形状の羽根部材であり、その長手方向の両端部に設けられた軸支ピンをモータ(図示せず)によって回転駆動させることで、吹出口32から空調室内に向かって吹き出される空気の風向を可変することが可能である。
送風機4は、本実施形態において、遠心送風機の1つとしてのターボファンであり、ケーシング2の天板21の中央に設けられたファンモータ41(駆動機構)と、ファンモータ41のシャフト41a(回転軸)に連結されて回転駆動される羽根車42とを有している。尚、羽根車42の詳細構造については、後述する。
以上のように、空気調和装置1には、化粧パネル3の吸入口31からフィルタ34、ベルマウス5、ドレンパン7、送風機4及び熱交換器6を経由して、4つの吹出口32へ至る空気流路が形成されており、空調室内の空気を吸入して熱交換器6において熱交換させた後、空調室内に吹き出すことができるようになっている。
次に、羽根車42の構造について、図2、図3及び図4を用いて説明する。ここで、図3は、羽根車42の外観斜視図である。図4は、図3のA矢視図(エンドリング45の一部を除いて図示)である。
羽根車42は、主として、ファンモータ41のシャフト41aに連結される円板状のエンドプレート43(主板)と、シャフト41aを軸中心としてエンドプレート43の反ファンモータ41側に環状に配置された複数(本実施形態では、7枚)のブレード44と、複数のブレード44をエンドプレート43との軸方向間に挟むように配置された環状のエンドリング45(側板)とを有している。ここで、シャフト41aの中心軸線(すなわち、羽根車42の回転軸線)をO−Oとし、羽根車42の回転方向をRとする。
次に、ブレード44について、図3〜図10を用いて説明する。ここで、図5は、ブレード44の概略側面図である。図6は、図5のB−B断面図である。図7は、図5のC−C断面図である。図8は、図5のD矢視図である。図9は、図5のE矢視図である。図10は、図5のF−F断面図である。
ブレード本体51は、本実施形態において、主として、ブレード44の正圧面44e及び負圧面44fの一部(具体的には、負圧面44fの後縁部)を構成する板状の部材である。そして、ブレード蓋61は、本実施形態において、主として、負圧面44fの一部(具体的には、負圧面44fの後縁部を除く部分)を構成する板状の部材である。
リング側縁部53は、ブレード蓋61側に向かって延びるリング側本体端部53aと、リング側本体端部53aのエンドプレート43側に形成されブレード蓋61のリング側縁部63(後述)が当接する複数(本実施形態では、3個)のリング側当接部53bとを有している。リング側本体端部53aは、ブレード44の前縁側から後縁側に向かうとともに階段状(本実施形態では、3段)にエンドプレート43との距離が短くなる端面をなすように形成されている。リング側当接部53bは、正圧面部52のブレード蓋61側の面からブレード蓋61側に向かって突出するように形成されている。
前縁側縁部55は、前縁角部44cの正圧面部52側の部分を構成しており、前縁角部44cの後縁側に形成されブレード蓋61の前縁側縁部65(後述)が当接する第1前縁側当接部55aと、第1前縁側当接部55aの後縁側に形成されブレード蓋61の前縁側縁部65が当接する複数(本実施形態では、5個)の第2前縁側当接部55bを有している。第2前縁側当接部55aは、正圧面部52のブレード蓋61側の面からブレード蓋61側に向かって突出するように形成されている。
前縁側縁部65は、前縁角部44cの負圧面部62側の部分を構成しており、第1前縁側当接部55aのブレード蓋61側の端面及び第2前縁側当接部55bのブレード蓋61側の端面に当接している。
しかし、本実施形態のブレード44においては、ブレード蓋61に対してブレード本体51方向の荷重がかかる際に、下記のように、ブレード蓋61の各部がブレード本体51側に変形するのを抑えてブレード44の形状を保持するためのブレード形状保持機構が設けられている。具体的には、ブレード蓋61の中央部は、ブレード蓋61の負圧面部62に形成された嵌合突起62aとブレード本体51の正圧面部52に形成された環状突起52aとが嵌合することによってブレード本体51側に変形しないように保持されている。また、ブレード蓋61のエンドリング45側の部分は、ブレード蓋61のリング側縁部63のブレード本体51側の端面がブレード本体51のリング側本体端部53aのブレード蓋61側の端面及びリング側当接部53bのブレード蓋61側の端面との当接することによってブレード本体51側に変形しないように保持されている。また、ブレード蓋61の後縁部は、ブレード蓋61の後縁側縁部64がブレード本体51の後縁側当接部54aのブレード蓋61側の端面に当接することによってブレード本体51側に変形しないように保持されている。また、ブレード蓋61の前縁部は、ブレード蓋61の前縁側縁部65がブレード本体51の第1前縁側当接部55aのブレード蓋61側の端面及び第2前縁側当接部55bのブレード蓋61側の端面に当接することによってブレード本体51側に変形しないように保持されている。さらに、ブレード蓋61のエンドプレート43側の部分は、ブレード蓋61のプレート側縁部66に形成された係合爪66aがブレード本体51のプレート側本体端部56aに形成されたスリット孔56bに挿入されることによってブレード本体51側に変形しないように保持されている。
次に、空気調和装置1の動作について説明する。
空気調和装置1の運転を開始すると、ファンモータ41が駆動されて、送風機4の羽根車42が回転する。また、ファンモータ41の駆動とともに、熱交換器6内には、室外ユニット(図示せず)から冷媒が供給される。ここで、熱交換器6は、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として作用する。そして、羽根車42の回転に伴って、空調室内の空気は、化粧パネル3の吸入口31からフィルタ34及びベルマウス5を通じて送風機4の下側から吸入される。この吸入された空気は、羽根車42によって外周側に吹き出されて熱交換器6に達し、熱交換器6において冷却又は加熱された後、複数の吹出口32を通じて空調室内に向かって吹き出される。このようにして、空調室内の冷房又は暖房が行われる。
本実施形態の空気調和装置1に採用された送風機4の羽根車42及びそれを備えた送風機4には、以下のような特徴がある。
(A)
本実施形態の送風機4の羽根車42では、複数のブレード44をブレード本体51とブレード本体51に装着されたブレード蓋61とから構成しているため、ブレード44がエンドプレート43とエンドリング45との間をねじれながら軸方向に延びる三次元翼であっても、ブレード44の中空化を促進し、羽根車42の軽量化を図ることができるようになっている。
また、ブレード本体51及びブレード蓋61のうち、ブレード本体51をエンドプレート43に固定し、ブレード蓋61をブレード44の負圧面44fの一部(具体的には、負圧面44fの後縁部を除く部分)を構成するように配置している。つまり、ブレード蓋61にエンドプレート43の回転による遠心力が加えられても、ブレード本体51に装着された状態が保持されるように配置されている。これにより、ブレード本体51に装着されたブレード蓋61が遠心力によって浮き上がりブレード44が変形してしまうのを防ぐことができて、きしみや風切り音等の不具合が生じにくくなっている。特に、本実施形態のように、ブレード蓋61がブレード本体51に嵌め込みにより組み立てられたブレード44においては、ブレード蓋61が遠心力により外れてしまうという不具合が生じないという利点もある。
(B)
また、送風機4の羽根車42では、複数のブレード本体51とエンドプレート43とエンドリング45とが別部材であるため、ブレード44を構成するブレード本体51の成形、エンドプレート43の成形及びエンドリング45の成形が容易になっている。
また、送風機4の羽根車42では、複数のブレード本体51のエンドプレート43への固定及び複数のブレード本体51のエンドリング45への固定方法として、レーザー溶着を採用しているため、中空化されて肉厚が薄く強度が低下したブレード44であっても、エンドプレート43及びエンドリング45に溶着することが可能である。
さらに、送風機4の羽根車42では、エンドプレート43にブレード44を位置決めするためのプレート側ガイド機構及びエンドリング45にブレード44を位置決めするためのリング側ガイド機構が設けられているため、エンドプレート43及びエンドリング45にブレード44を固定する際の作業性が向上している。
前記実施形態のブレード44では、図7に示されるように、ブレード蓋61がブレード44の一部としての負圧面44fの後縁部を除く部分を構成し、ブレード本体51が正圧面44e及び負圧面44fの後縁部を構成するように分割されているが、ブレード44の中空化の促進ときしみや風切り音等の不具合の防止とを実現するためには、以下のようなブレード蓋61とブレード本体51との分割構造であってもよい。
また、図16(変形例2にかかるブレードを示す図であって、図7に相当する図)に示されるように、ブレード蓋61が負圧面44f及び正圧面44eの後縁部を構成し、ブレード本体51が正圧面44eの後縁部を除く部分を構成するように分割してもよい。
このように、ブレード蓋61がブレード44の少なくとも一部を構成するように分割することによって、ブレード44の中空化の促進ときしみや風切り音等の不具合の防止とを実現することができる。
前記実施形態では、ブレード44をブレード本体51とブレード蓋61との分割構造にして中空化を促進するとともに、ブレード本体51とは別々に成形されたエンドプレート43及びエンドリング45にブレード本体51を固定し、ブレード44の負圧面44fの少なくとも一部を構成するブレード蓋61をブレード本体51に嵌め込み等により装着することによって、きしみや風切り音等の不具合が生じにくい羽根車42を構成している。
例えば、ブレード本体51とエンドプレート43とを一体成形し、かつ、エンドリング45を別部材として成形してもよい。このようにしても、ブレード蓋61をエンドプレート43と一体成形されたブレード本体51に嵌め込み等により装着し、さらに、エンドリング45をブレード本体51に固定することにより、ブレード44の中空化の促進ときしみや風切り音等の不具合の防止とを実現可能な羽根車42を構成することができる。
さらに、ブレード本体51とエンドプレート43及びエンドリング45とを一体成形し、ブレード蓋61のみをブレード本体51に嵌め込み等により装着するようにしてもよい。
前記実施形態では、ブレード44の負圧面44fの大部分を構成するブレード蓋61は、ブレード本体51、エンドプレート43及びエンドリング45と別部材であるため、成形する際の金型の抜き方向の制約が少なく、その表面に凹凸形状を容易に成形することができる。また、ブレード本体51をエンドプレート43及びエンドリング45と別々に成形する場合には、ブレード本体51の表面にも凹凸形状を容易に成形することができる。
このような複数のディンプル51a、61aをブレード本体51やブレード蓋61の表面に設けることによって、ブレード本体51及びブレード蓋61の表面付近を流れる気流の剥離を防ぐことができるため、送風機4の送風性能や騒音性能の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明を遠心送風機の羽根車の一例としてのターボファンの羽根車に適用したが、斜流ファンの羽根車等の他の遠心送風機の羽根車に本発明を適用してもよい。
41 ファンモータ(羽根車)
41a シャフト(回転軸)
42 羽根車
43 エンドプレート(主板)
44 ブレード(中空羽根)
44f 負圧面
45 エンドリング(側板)
51 ブレード本体(第1面部)
61 ブレード蓋(第2面部)
61a ディンプル(凹凸形状)
S 空間
Claims (14)
- 回転軸(41a)方向から気体を吸入して前記回転軸に交差する方向に気体を吹き出す遠心送風機の羽根車であって、
前記回転軸を中心として回転する主板(43)と、
前記回転軸を中心として環状に配置され前記主板に一体成形又は固定された第1面部(51)と、前記第1面部に装着され前記第1面部との間に中空の空間(S)を形成する第2面部(61)とからなる複数の中空羽根(44)と、
前記複数の中空羽根を前記主板との回転軸方向間に挟むように配置され、前記複数の第1面部に一体成形又は固定された側板(45)とを備え、
前記第2面部は、前記中空羽根の負圧面(44f)の少なくとも一部を構成するように配置されている、
遠心送風機の羽根車(42)。 - 回転軸(41a)方向から気体を吸入して前記回転軸に交差する方向に気体を吹き出す遠心送風機の羽根車であって、
前記回転軸を中心として回転する主板(43)と、
前記回転軸を中心として環状に配置され前記主板に一体成形又は固定された第1面部(51)と、前記第1面部に装着され前記第1面部との間に中空の空間(S)を形成する第2面部(61)とからなる複数の中空羽根(44)と、
前記複数の中空羽根を前記主板との回転軸方向間に挟むように配置され、前記複数の第1面部に一体成形又は固定された側板(45)とを備え、
前記第2面部は、前記主板の回転による遠心力が加えられても、前記第1面部に装着された状態が保持されるように配置されている、
遠心送風機の羽根車(42)。 - 前記第2面部(61)は、前記第1面部(51)に嵌め込みにより装着されている、請求項1又は2に記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記複数の第1面部(51)と前記側板(45)とは、それぞれ別々に成形されている、請求項1〜3のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記複数の第1面部(51)は、前記側板(45)にレーザー溶着により固定されている、請求項4に記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記側板(45)を構成する材料は、前記第1面部(51)を構成する材料よりも光透過率が高い、請求項5に記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記側板(45)に前記各中空羽根(44)を位置決めするための側板側ガイド機構をさらに備えている、請求項4〜6のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記複数の第1面部(51)と前記主板(43)とは、それぞれ別々に成形されている、請求項1〜7のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記複数の第1面部(51)は、前記主板(43)にレーザー溶着により固定されている、請求項8に記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記主板(43)を構成する材料は、前記第1面部(51)を構成する材料よりも光透過率が高い、請求項9に記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記主板(43)に前記各中空羽根(44)を位置決めするための主板側ガイド機構をさらに備えている、請求項8〜10のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記中空羽根(44)は、前記第2面部(61)が遠心力によって外周側に向かって変形するのを抑えるための羽根形状保持機構を有している、請求項1〜11のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 前記第2面部(61)は、表面に形成された複数の凹凸形状(61a)を有している、請求項1〜12のいずれかに記載の遠心送風機の羽根車(42)。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の羽根車(42)と、
前記主板を回転させる駆動機構(41)と、
を備えた遠心送風機(4)。
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