JP2020063721A - Turbo fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば回転軸方向から気体を流入して周方向に気体を吹き出すターボファンに関するものである。 The present invention relates to, for example, a turbofan in which gas flows in from a rotation axis direction and blows out gas in a circumferential direction.
従来、この種のターボファン１００は図１５に示すように、回転軸Ｏを中心とした膨らみ部１０１と、膨らみ部１０１に接続された円形の主板１０２と、膨らみ部１０１の周囲の主板１０２上に配設し、前縁部に複数の突起を含む波状突起部１０３を備えた複数のブレード１０４と、複数のブレード１０４が主板１０２と対向位置で接続され、吸込口１０５ａを有するシュラウド１０５とで構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as shown in FIG. 15, a turbo fan 100 of this type has a bulge portion 101 centering on a rotation axis O, a circular main plate 102 connected to the bulge portion 101, and a main plate 102 around the bulge portion 101. And a plurality of blades 104 having wavy protrusions 103 including a plurality of protrusions at the front edge thereof, and a shroud 105 having the suction ports 105a connected to the main plate 102 at a position where the plurality of blades 104 face each other. Some are configured (see, for example, Patent Document 1).
図１６は、前記公報に記載された従来のターボファンの図１５のＸ−Ｘ‘断面における部分断面視図を示すものである。図１６に示すように、複数の突起を含む波状突起部１０３は、主板１０２側ほど小さいピッチで配置されており、吸込口１０５ａから流入した気流Ｆが、ブレード１０４に流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦Ｗに対して、波状突起部１０３が剥離渦Ｗのスケールを小さくすることで、騒音を低下することができる。 FIG. 16 is a partial cross-sectional view of the conventional turbofan described in the above publication taken along the line X-X ′ in FIG. 15. As shown in FIG. 16, the wavy protrusions 103 including a plurality of protrusions are arranged at a pitch smaller toward the main plate 102 side, and the airflow F flowing from the suction port 105 a is circumferentially moved before flowing into the blade 104. Noise can be reduced by reducing the scale of the separation vortex W by the wavy projection portion 103 with respect to the separation vortex W generated when being bent.
一般的にこの種のターボファン１００は、回転軸Ｏに垂直な断面におけるブレード１０４のブレード長を、ブレード１０４の各断面に流入する流速に合わせて調整し、ブレード１０４の後縁での気流の剥離を抑制することで、騒音を低下する。 Generally, this type of turbo fan 100 adjusts the blade length of the blade 104 in a cross section perpendicular to the rotation axis O in accordance with the flow velocity flowing into each cross section of the blade 104, so that the air flow at the trailing edge of the blade 104 is adjusted. Noise is reduced by suppressing peeling.
しかしながら、前記従来の構成では、例えば、一番空気の流速が早くなる主板１０２側でも波状突起部１０３を設けるために一部、ブレード長が最適化されない箇所が生じて、ブレード１０４の後縁で気流の剥離が発生する課題を有していた。 However, in the above-described conventional configuration, for example, even on the side of the main plate 102 where the air velocity is the highest, the wavy protrusion 103 is provided, so that there is a portion where the blade length is not optimized, and at the trailing edge of the blade 104. There was a problem that air flow separation occurs.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくするとともにブレードの後縁での気流の剥離も抑制して騒音を低下することができるターボファンを提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to reduce the noise by reducing the scale of the separation vortex and suppressing the separation of the air flow at the trailing edge of the blade without changing the blade length. The purpose is to provide fans.
前記従来の課題を解決するために、本発明のターボファンは、回転中心となる中央に膨らみ部と、前記膨らみ部に接続された円形の主板と、前記膨らみ部の周囲の前記主板上に配設した複数のブレードと、前記複数のブレードが前記主板と対向位置で接続されたシュラウドと、を備え、前記ブレードは、回転方向に対して前面となる正圧面と、回転方向に対して後面となる負圧面と、前記膨らみ部側に前記正圧面と前記負圧面とを接続する前縁部とから形成し、前記前縁部から前記負圧面にかけて複数の突起を少なくとも軸方向の一部に備えたものである。 In order to solve the conventional problems, the turbofan of the present invention has a bulge portion in the center that is the center of rotation, a circular main plate connected to the bulge portion, and a main plate around the bulge portion. A plurality of blades provided, and a shroud in which the plurality of blades are connected to the main plate at a position facing each other, the blade, a positive pressure surface that is a front surface with respect to the rotation direction, and a rear surface with respect to the rotation direction. And a front edge portion that connects the positive pressure surface and the negative pressure surface to the bulge portion side, and a plurality of protrusions are provided at least in a part in the axial direction from the front edge portion to the negative pressure surface. It is a thing.
これによって、気流が複数の突起に衝突することで、小さな渦を生成する。従って、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に前縁部で
生じる剥離渦が、前縁部から負圧面にかけての複数の突起に衝突する際に、剥離渦を崩壊させてスケールを小さくすることとなる。さらに、従来のブレードの前縁部から負圧面上に突起を設けることで、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくすることとなる。また、一般的に前縁部での気流の剥離は、負圧面に影響を及ぼすが、複数の突起を負圧面にかけて設けることで、前縁の突起で崩壊したスケールの小さな渦を突起に沿って負圧面まで誘導し、負圧面での剥離を抑制することとなる。
As a result, the airflow collides with the plurality of protrusions, thereby generating small vortices. Therefore, when the airflow flowing from the shroud is bent in the circumferential direction before flowing into the blade, the separation vortex generated at the leading edge collides with the plurality of projections from the front edge to the suction surface, and the separation vortex is generated. Will be collapsed to reduce the scale. Further, by providing the projection on the suction surface from the front edge of the conventional blade, the scale of the separation vortex can be reduced without changing the blade length. Generally, airflow separation at the leading edge affects the suction surface, but by providing multiple projections over the suction surface, small vortices of scale that collapsed by the projections at the leading edge are distributed along the projection. It guides to the negative pressure surface and suppresses the separation on the negative pressure surface.
本発明のターボファンは、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦に対して、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくするとともにブレードの後縁での剥離も抑制して騒音を低下することができる。 The turbofan of the present invention reduces the scale of the separation vortex without changing the blade length with respect to the separation vortex generated when the airflow flowing from the shroud is bent in the circumferential direction before flowing into the blade. It is also possible to suppress peeling at the trailing edge and reduce noise.
第１の発明は、回転中心となる中央に膨らみ部と、前記膨らみ部に接続された円形の主板と、前記膨らみ部の周囲の前記主板上に配設した複数のブレードと、前記複数のブレードが前記主板と対向位置で接続されたシュラウドと、を備え、前記ブレードは、回転方向に対して前面となる正圧面と、回転方向に対して後面となる負圧面と、前記膨らみ部側に前記正圧面と前記負圧面とを接続する前縁部とから形成し、前記前縁部から前記負圧面にかけて複数の突起を少なくとも軸方向の一部に備えたものである。 A first aspect of the present invention is a bulge portion at a center that is a center of rotation, a circular main plate connected to the bulge portion, a plurality of blades arranged on the main plate around the bulge portion, and the plurality of blades. Is provided with a shroud connected to the main plate at an opposing position, the blade has a positive pressure surface which is a front surface with respect to a rotation direction, a negative pressure surface which is a rear surface with respect to a rotation direction, and the bulge portion side. It is formed from a front edge portion connecting the positive pressure surface and the negative pressure surface, and a plurality of projections are provided at least in a part in the axial direction from the front edge portion to the negative pressure surface.
これによって、気流が複数の突起に衝突することで、小さな渦を生成する。従って、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に前縁部で生じる剥離渦が、前縁部から負圧面にかけての複数の突起に衝突する際に、剥離渦を崩壊させてスケールを小さくすることとなる。さらに、従来のブレードの前縁部から負圧面上に突起を設けることで、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくすることとなる。また、一般的に前縁部での気流の剥離は、負圧面に影響を及ぼすが、複数の突起を負圧面にかけて設けることで、前縁の突起で崩壊したスケールの小さな渦を突起に沿って負圧面まで誘導し、負圧面での剥離を抑制することとなる。よって、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦に対して、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくするとともにブレードの後縁での剥離も抑制して騒音を低下することができる。 As a result, the airflow collides with the plurality of protrusions, thereby generating small vortices. Therefore, when the airflow flowing from the shroud is bent in the circumferential direction before flowing into the blade, the separation vortex generated at the leading edge collides with the plurality of projections from the front edge to the suction surface, and the separation vortex is generated. Will be collapsed to reduce the scale. Further, by providing the projection on the suction surface from the front edge of the conventional blade, the scale of the separation vortex can be reduced without changing the blade length. Generally, airflow separation at the leading edge affects the suction surface, but by providing multiple projections over the suction surface, small vortices of scale that collapsed by the projections at the leading edge are distributed along the projection. It guides to the negative pressure surface and suppresses the separation on the negative pressure surface. Therefore, the airflow flowing from the shroud reduces the scale of the separation vortex and reduces the scale of the separation vortex without changing the blade length with respect to the separation vortex that occurs when it is bent in the circumferential direction before flowing into the blade. It is possible to suppress peeling and reduce noise.
第２の発明は、前記複数の突起は、前記前縁部と前記負圧面との接続部の正面視形状を、流れ方向が長軸となる略楕円としたものである。 In a second aspect of the present invention, the plurality of protrusions has a shape in a front view of a connecting portion between the front edge portion and the negative pressure surface, which is a substantially ellipse having a major axis in a flow direction.
これによって、円形などと比べて突起に衝突した際に生じる渦のスケールが小さくなる。従って、特に前縁部近傍での剥離渦が生じやすい低風量な場合でも、剥離渦を確実に崩壊させてスケールを小さくすることとなる。よって、特に前縁部近傍での剥離渦が生じやすい低風量な場合でも、剥離渦のスケールを小さくすることとなり、騒音を低下することができる。 As a result, the scale of the vortex generated when the bump collides with the projection becomes smaller than that of a circular shape. Therefore, even in the case of a low air volume where separation vortices are likely to occur, especially near the front edge portion, the separation vortices can be reliably collapsed to reduce the scale. Therefore, the scale of the separation vortex can be reduced and the noise can be reduced even in the case of a low air volume in which separation vortex is likely to occur particularly near the front edge.
第３の発明は、前記複数の突起は、前記シュラウドに近づくにつれて大きい突起を備えたものである。 According to a third aspect of the present invention, the plurality of protrusions are provided with protrusions that are larger toward the shroud.
シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際の曲がりが急になるシュラウド側では、剥離渦が大きくなる。そこで、シュラウド側の突起を大きくすることで、大きな剥離渦でも崩壊させてスケールを小さくすることとなる。よって、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦が特に大きくなる最大風量時でも、剥離渦のスケールを小さくして騒音を低下することができる。また、突起の大きさを不均一にすることで、剥離渦を崩壊した際の渦のスケールを不均一にすることとなり、この渦に起因する音の周波数を不均一にすることとなる。よって、突起の大きさを不均一にすることで、剥離渦に起因する音の周波数を不均一にすることとなり、騒音をさらに低下することができる。 On the side of the shroud where the airflow flowing from the shroud is bent sharply in the circumferential direction before flowing into the blade, the separation vortex becomes large. Therefore, by enlarging the protrusions on the shroud side, even large separation vortices are collapsed and the scale is reduced. Therefore, the scale of the separation vortex can be reduced to reduce noise even at the maximum air volume at which the separation vortex generated when the airflow flowing from the shroud is bent in the circumferential direction before flowing into the blade is particularly large. Further, by making the sizes of the protrusions non-uniform, the scale of the vortex when the separation vortex is collapsed becomes non-uniform, and the frequency of the sound caused by this vortex becomes non-uniform. Therefore, by making the sizes of the protrusions non-uniform, the frequency of the sound caused by the separation vortex becomes non-uniform, and the noise can be further reduced.
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この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. The present invention is not limited to this embodiment.
（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が搭載された天井埋め込み形空気調和機の外観斜視図を示すものである。また、図２は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンが搭載された天井埋め込み形空気調和機の図１におけるＡ−Ａ’断面視図を示すものである。図３は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンの斜視図を示すものである。また、図４は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの斜視図を示すものである。図５は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの図４におけるＤ−Ｄ’断面の部分拡大視図を示すものである。また図６は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの図４における視点Ｓからみた前縁部の正面視部分拡大図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external perspective view of a ceiling-embedded air conditioner equipped with a turbofan according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1 of the ceiling-embedded air conditioner equipped with the turbofan according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the turbofan according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of the blades mounted on the turbo fan according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partially enlarged view of a section of the blade mounted on the turbofan according to the first embodiment of the present invention taken along the line DD ′ in FIG. 4. 6 is an enlarged front view partial view of the front edge portion of the blade mounted on the turbofan according to the first embodiment of the present invention as viewed from the viewpoint S in FIG.
まず、第１の実施の形態におけるターボファンが搭載された天井埋め込み形空気調和機の構成について説明する。 First, the configuration of a ceiling-embedded air conditioner equipped with a turbofan according to the first embodiment will be described.
図１において天井埋め込み形空気調和機１は、筐体２と、筐体２の底面に備えられ、複数個の吹出口３と、吸込グリル４と、風向偏向板５とを有する化粧パネル６とで構成されている。 In FIG. 1, a ceiling-embedded air conditioner 1 is provided with a housing 2, a bottom surface of the housing 2, and a decorative panel 6 having a plurality of air outlets 3, a suction grill 4, and a wind direction deflector 5. It is composed of.
また、図２において天井埋め込み形空気調和機１の内部は、ターボファン７と、ターボファン７を駆動するモータ８と、グリル４ａおよびフィルター４ｂから構成されている吸込グリル４と、吸込グリル４から流入する気流Ｆをターボファン７に誘引するオリフィス９と、ターボファン７を囲うように配設された熱交換器１０と、熱交換器１０を支えるとともに、筐体２側で吹出口３の内部風路３ａの一部を形成するドレンパン１１と、筐体２内面に配設され、吹出口３の内部風路３ａの一部を形成する内部断熱材１２とで構成されている。天井埋め込み形空気調和機１は、天井５０の凹部に吊りボルト５１で吊り下げられて設置される。 In addition, in FIG. 2, the interior of the ceiling-embedded air conditioner 1 includes a turbo fan 7, a motor 8 for driving the turbo fan 7, a suction grill 4 including a grill 4 a and a filter 4 b, and a suction grill 4. The orifice 9 that attracts the inflowing airflow F to the turbofan 7, the heat exchanger 10 that is arranged so as to surround the turbofan 7, the heat exchanger 10 that supports the heat exchanger 10, and the inside of the air outlet 3 on the housing 2 side. It comprises a drain pan 11 forming a part of the air passage 3a and an internal heat insulating material 12 arranged on the inner surface of the housing 2 and forming a part of the internal air passage 3a of the air outlet 3. The ceiling-embedded air conditioner 1 is installed by being suspended by a suspension bolt 51 in a recess of the ceiling 50.
次に、ターボファンの構成について説明する。図３においてターボファン７は、回転軸Ｏを中心とし、その内側にモータ８が格納される膨らみ部１３と、モータ８の軸が接続されるボス部１３ａと、膨らみ部１３に接続された円形の主板１４と、膨らみ部１３の周囲の主板１４上に配設された複数のブレード１５と、複数のブレード１５と、主板１４と対向位置で接続され、中央部に吸込口１６ａを有する環状のベル形状をしたシュラウド１６とで構成される。ブレード１５は、回転方向Ｃに対して前面となる正圧面１５ａと、回転方向Ｃに対して後面となる負圧面１５ｂと、膨らみ部１３側で正圧面１５ａと負圧面１５ｂとを接続する前縁部１５ｃと、正圧面１５ａと前縁部１５ｃとの接続部１５ｄと、負圧面１５ｂと前縁部１５ｃとの接続部１５ｅとから形成される。 Next, the configuration of the turbo fan will be described. In FIG. 3, the turbofan 7 has a swelled portion 13 in which the motor 8 is housed, a boss portion 13 a to which the shaft of the motor 8 is connected, and a circular shape connected to the swelled portion 13 with the rotation axis O as the center. Main plate 14, a plurality of blades 15 disposed on the main plate 14 around the bulging portion 13, a plurality of blades 15, and an annular shape having a suction port 16a in the central portion, which is connected to the main plate 14 at an opposing position. And a bell-shaped shroud 16. The blade 15 has a positive pressure surface 15a that is a front surface with respect to the rotation direction C, a negative pressure surface 15b that is a rear surface with respect to the rotation direction C, and a front edge that connects the positive pressure surface 15a and the negative pressure surface 15b on the bulge portion 13 side. It is formed of a portion 15c, a connecting portion 15d between the positive pressure surface 15a and the front edge portion 15c, and a connecting portion 15e between the negative pressure surface 15b and the front edge portion 15c.
また図４、図５、図６に示すようにブレード１５は、正圧面１５ａと負圧面１５ｂは曲面をなし、前縁部１５ｃ側から見た場合に、前縁部１５ｃが軸方向に曲線的となる三次元形状のブレード１５が形成されている。突起１７は、前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて軸方向に、気流の流れ方向が長軸となるように複数有し、正圧面１５ａと前縁部１５ｃとの接続部１５ｄにはかからないように備えられている。ブレード１５は軽量化の為に樹脂製の部材で、中空となるように正圧面１５ａと負圧面１５ｂとが別々に成形され、組み合わせて一体となるように構成される。 As shown in FIGS. 4, 5 and 6, in the blade 15, the positive pressure surface 15a and the negative pressure surface 15b form curved surfaces, and when viewed from the front edge portion 15c side, the front edge portion 15c is curved in the axial direction. The three-dimensionally shaped blade 15 is formed. A plurality of protrusions 17 are provided in the axial direction from the front edge portion 15c to the negative pressure surface 15b so that the flow direction of the air flow is the major axis, and are not applied to the connecting portion 15d between the positive pressure surface 15a and the front edge portion 15c. It is equipped. The blade 15 is a resin member for weight reduction, and the positive pressure surface 15a and the negative pressure surface 15b are separately molded so as to be hollow, and are combined to be integrated.
以上のように構成されたターボファンについて、以下その動作、作用を説明する。まず、空気調和装置１の動作について説明する。図２において、ターボファン７がＣ方向に回転すると、気流Ｆはグリル４ａおよびフィルター４ｂから空気調和装置１に流入し、オリフィス９で整流されてターボファン７に導かれる。そして、ターボファン７の外周より放射状に吹き出されて、熱交換器１０を通過する際に所定の温度に冷却または加熱され、吹出口３から風向偏向板５によって所定の方向に向けられて流出する。 The operation and action of the turbofan configured as described above will be described below. First, the operation of the air conditioner 1 will be described. In FIG. 2, when the turbo fan 7 rotates in the C direction, the airflow F flows into the air conditioner 1 from the grill 4a and the filter 4b, is rectified by the orifice 9 and is guided to the turbo fan 7. Then, it is radially blown out from the outer periphery of the turbo fan 7, cooled or heated to a predetermined temperature when passing through the heat exchanger 10, and then flows out from the blower outlet 3 in a predetermined direction by the wind direction deflecting plate 5. .
気流Ｆの一部は熱交換器１０を通過せずに、モータ８の熱を奪う冷却気流Ｆ１と、オリフィス９の外周からショートサーキットして再びターボファン７に流入する循環気流Ｆ２となって、ターボファン７内で気流Ｆと合流する。 A part of the air flow F does not pass through the heat exchanger 10, but becomes a cooling air flow F1 that takes heat of the motor 8 and a circulating air flow F2 that short-circuits from the outer periphery of the orifice 9 and flows into the turbo fan 7 again. It joins the airflow F in the turbofan 7.
次に、ターボファン７内を通過する気流Ｆの流れについて説明する。図７は本発明の第１の実施の形態におけるターボファンの図３におけるＢ−Ｂ’断面視図を示すものである。図７において、気流Ｆは吸込口１６ａからターボファン７に軸方向に流入し、ブレード１５に差し掛かる付近で周方向に曲げられてターボファン７より吹き出される。その際に、前縁部１５ｃ近傍では曲がりと前縁部１５ｃへの気流Ｆの衝突によって剥離渦Ｗが発生し、回転方向Ｃに対して後面となる負圧面１５ｂ側に剥離渦Ｗの影響が生じて、負圧面での気流Ｆの流れが乱れてしまう。そこで、前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて突起１
７を設けることで、前縁部１５ｃ近傍で発生した剥離渦Ｗが突起１７に衝突する際に、剥離渦Ｗを崩壊させてスケールを小さくすることとなる。
Next, the flow of the airflow F passing through the turbo fan 7 will be described. FIG. 7 is a sectional view of the turbofan according to the first embodiment of the present invention taken along the line BB ′ in FIG. In FIG. 7, the air flow F axially flows into the turbofan 7 from the suction port 16a, is bent in the circumferential direction near the blade 15 and is blown out from the turbofan 7. At that time, a separation vortex W is generated in the vicinity of the front edge portion 15c due to the bending and the collision of the airflow F with the front edge portion 15c, and the separation vortex W has an influence on the negative pressure surface 15b side that is the rear surface in the rotation direction C. As a result, the flow of the air flow F on the negative pressure surface is disturbed. Therefore, the protrusion 1 extends from the front edge portion 15c to the suction surface 15b.
By providing 7, when the separation vortex W generated near the front edge portion 15c collides with the protrusion 17, the separation vortex W is collapsed to reduce the scale.
さらに、従来のブレード１５の前縁部１５ｃから負圧面１５ｂ上に突起を設けることで、ブレード長を変えることなく、剥離渦Ｗのスケールを小さくすることとなる。 Further, by providing the protrusion from the front edge portion 15c of the conventional blade 15 on the suction surface 15b, the scale of the separation vortex W can be reduced without changing the blade length.
以上のように、本実施の形態においてはブレード１５の前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて複数の突起１７を設けることにより、気流が複数の突起１７に衝突することで、小さな渦を生成する。従って、吸込口１６ａから流入した気流が、ブレード１５に流入する前に周方向へ曲げられる際に前縁部１５ｃで生じる剥離渦Ｗが、前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけての複数の突起１７に衝突する際に、剥離渦Ｗを崩壊させてスケールを小さくすることとなる。さらに、従来のブレード１５の前縁部１５ｃから負圧面１５ｂ上に突起１７を設けることで、ブレード長を変えることなく、剥離渦Ｗのスケールを小さくすることとなる。また、一般的に前縁部１５ｃでの気流Ｆの剥離は、負圧面１５ｂに影響を及ぼすが、複数の突起１７を負圧面１５ｂにかけて設けることで、前縁部１５ｃに設けた突起１７で崩壊したスケールの小さな渦を突起１７に沿って負圧面１５ｂまで誘導し、負圧面１５ｂでの剥離を抑制することとなる。よって、吸込口１６ａから流入した気流が、ブレード１５に流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦Ｗに対して、ブレード長を変えることなく、剥離渦Ｗのスケールを小さくして騒音を低下することができる。
また、前縁部１５ｃでの剥離の影響が生じやすい負圧面１５ｂでの剥離のスケールを小さくして騒音を低下することができる。
As described above, in the present embodiment, by providing the plurality of protrusions 17 from the front edge portion 15c of the blade 15 to the negative pressure surface 15b, the airflow collides with the plurality of protrusions 17 to generate a small vortex. Therefore, the separation vortex W generated at the front edge portion 15c when the airflow flowing from the suction port 16a is bent in the circumferential direction before flowing into the blade 15 causes a plurality of protrusions 17 extending from the front edge portion 15c to the suction surface 15b. When colliding with, the separation vortex W is collapsed to reduce the scale. Further, by providing the protrusion 17 on the suction surface 15b from the front edge portion 15c of the conventional blade 15, the scale of the separation vortex W can be reduced without changing the blade length. Further, generally, the separation of the air flow F at the front edge portion 15c affects the suction surface 15b, but by providing a plurality of projections 17 over the suction surface 15b, the projections 17 provided at the front edge portion 15c collapse. The small vortices having a small scale are guided to the suction surface 15b along the protrusions 17 and the separation on the suction surface 15b is suppressed. Therefore, with respect to the separation vortex W generated when the airflow flowing from the suction port 16a is bent in the circumferential direction before flowing into the blade 15, the scale of the separation vortex W is reduced and the noise is reduced without changing the blade length. Can be reduced.
Further, noise can be reduced by reducing the scale of peeling on the negative pressure surface 15b, which is likely to be affected by peeling on the front edge portion 15c.
図８に本発明の第１の実施の形態におけるターボファンの風量―騒音特性図を示す。図８に示すように、突起１７がないターボファンと比較して、本実施の形態では風量が高いほど、騒音値の差が大きくなる。すなわち、風量が高いほど、騒音値を小さくすることができる。 FIG. 8 shows an air volume-noise characteristic diagram of the turbo fan according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in comparison with a turbofan having no protrusion 17, in the present embodiment, the difference in noise value increases as the air volume increases. That is, the higher the air volume, the smaller the noise value can be.
また、前縁部１５ｃ近傍で生じる剥離渦Ｗが流体の曲がりに起因して生じることから管内曲がりの理論を適用すると、そのスケールが図７に示す気流Ｆの流路幅ｄに対して、本実施の形態における気流Ｆの流速ではＷ＝０．０１ｄ〜０．０５ｄ程度になる。 Further, since the separation vortex W generated in the vicinity of the front edge portion 15c is generated due to the bending of the fluid, when the theory of the in-pipe bending is applied, the scale of the separation vortex W with respect to the flow passage width d of the air flow F shown in FIG. The flow velocity of the air flow F in the embodiment is about W = 0.01d to 0.05d.
従って、本実施の形態の突起１７の大きさは、剥離渦Ｗのスケールと同程度にすることが望ましく、前縁部１５ｃと負圧面１５ｂとの接続部の正面視形状を、流れ方向が長軸となる略楕円として、図４に示すブレード長Ｌに対して、長軸Ｄ１は０．０２Ｌ〜０．１５Ｌ、短軸Ｄ２は０．０１Ｌ〜０．０５Ｌ、高さｈは０．００５Ｌ〜０．０３Ｌとし、Ｄ１＞Ｄ２＞ｈとなるように構成される。 Therefore, it is desirable that the size of the protrusions 17 in the present embodiment be approximately the same as the scale of the separation vortex W, and the shape of the connecting portion between the leading edge portion 15c and the suction surface 15b in the front view is long. As a substantially elliptical axis, the major axis D1 is 0.02L to 0.15L, the minor axis D2 is 0.01L to 0.05L, and the height h is 0.005L to the blade length L shown in FIG. It is set to 0.03L and D1> D2> h.
また軸方向の突起１７同士の間隔Ｐは、ブレード高さＨに対して、０．１Ｈ〜０．３Ｈとすることで、ターボファン７の騒音を最小化することができる。 Further, by setting the interval P between the projections 17 in the axial direction to be 0.1H to 0.3H with respect to the blade height H, the noise of the turbofan 7 can be minimized.
また、本実施の形態では、突起１７の形状を流れ方向が長軸となる略楕円形状としたことで、円形などと比べて突起１７に衝突した際に生じる剥離渦Ｗのスケールがより小さくなる。従って、特に前縁部１５ｃ近傍での剥離渦Ｗが生じやすい低風量な場合でも、剥離渦Ｗを確実に崩壊させてスケールを小さくすることとなる。 Further, in the present embodiment, since the shape of the protrusion 17 is a substantially elliptical shape having the major axis in the flow direction, the scale of the separation vortex W generated when the protrusion 17 collides with the protrusion 17 is smaller than that of a circular shape. . Therefore, even in the case of a low air volume where the separation vortex W is likely to occur particularly near the front edge portion 15c, the separation vortex W is surely collapsed to reduce the scale.
よって、特に前縁部１５ｃ近傍での剥離渦Ｗが生じやすい低風量な場合でも、剥離渦Ｗのスケールを小さくすることとなり、騒音を低下することができる。 Therefore, the scale of the separation vortex W can be reduced and the noise can be reduced even when the separation vortex W near the front edge portion 15c tends to generate a low air volume.
また本実施の形態の突起１７同士の間隔Ｐを不等間隔とすることで、剥離渦Ｗを崩壊させてスケールを小さくした際の周期を軸方向高さで不均一にすることとなり、騒音の特定
の周波数帯でのピークを抑制して騒音を低下することができる。
Further, by making the intervals P between the projections 17 of the present embodiment unequal intervals, the cycle when the separation vortex W is collapsed to reduce the scale becomes non-uniform in the axial height, and the noise of the noise is reduced. The noise can be reduced by suppressing the peak in a specific frequency band.
また本実施の形態では突起１７が３個としたが、突起１７同士の間隔Ｐが保たれていれば、特に個数は限定されず、ターボファン７の使用する風量や回転数によって、騒音が最小化される個数が変化する。 Further, although the number of the protrusions 17 is three in the present embodiment, the number is not particularly limited as long as the interval P between the protrusions 17 is maintained, and the noise is minimized depending on the air volume and the rotation speed of the turbo fan 7. The number to be converted changes.
（実施の形態２）
図９は本発明の第２の実施の形態におけるターボファンの斜視図を示すものである。また、図１０は本発明の第２の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの斜視図を示すものである。図１１は本発明の第２の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの図１０におけるＦ−Ｆ’断面の部分拡大視図を示すものである。図１２は本発明の第２の実施の形態におけるターボファンに搭載されたブレードの図１０における視点Ｔからみた前縁部の正面視部分拡大図を示すものである。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a perspective view of a turbofan according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 10 is a perspective view of the blades mounted on the turbo fan according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a partially enlarged view of a section of the blade mounted on the turbofan according to the second embodiment of the present invention taken along the line FF ′ in FIG. 10. FIG. 12 is an enlarged front view partial view of the front edge portion of the blade mounted on the turbofan according to the second embodiment of the present invention as viewed from the viewpoint T in FIG. 10. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding portions as those in the first embodiment, and a part of the description will be omitted.
図９、図１０、図１１、図１２において、突起１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、ブレード１５の前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて軸方向に、気流の流れ方向が長軸となるように、正圧面１５ａと前縁部１５ｃとの接続部１５ｄにはかからないように備えられている。突起１８ａ、１８ｂ、１８ｃの大きさは、吸込口１６ａに近づくにつれて大きくなる。 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12, the protrusions 18a, 18b, and 18c are positive in the axial direction from the front edge portion 15c of the blade 15 to the negative pressure surface 15b so that the flow direction of the air flow is the long axis. The connecting portion 15d between the pressure surface 15a and the front edge portion 15c is provided so as not to be applied. The sizes of the protrusions 18a, 18b, 18c increase as they approach the suction port 16a.
以上のように構成されたターボファンについて、以下その動作、作用を説明する。図１３は本発明の第２の実施の形態におけるターボファンの図９におけるＥ−Ｅ’断面視図を示すものである。図１３において、気流Ｆは吸込口１６ａからターボファン７に軸方向に流入し、ブレード１５に差し掛かる付近で周方向に曲げられてターボファン７より吹き出される。その際に、前縁部１５ｃ近傍では曲がりと前縁部１５ｃへの気流Ｆの衝突によって剥離渦Ｗが発生し、回転方向Ｃに対して後面となる負圧面１５ｂ側に剥離渦Ｗの影響が生じて、負圧面での気流Ｗの流れが乱れてしまう。特に最大風量の場合は、気流Ｆの前縁部１５ｃ近傍での曲がりがシュラウド１６に近いほど急になる為、剥離渦Ｗのスケールが吸込口１６ａに近づくに従って大きくなる（Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃ）。そこで、前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて突起１８ａ〜１８ｃと大きさの異なる突起１８を設けることで、前縁部１５ｃ近傍で発生した剥離渦Ｗａ〜Ｗｃが突起１８ａ〜１８ｃに衝突する際に、スケールの異なる剥離渦Ｗを確実に崩壊させてスケールを小さくすることとなる。
さらに、従来のブレードの前縁部１５ｃから負圧面１５ｂ上に突起を設けることで、ブレード長を変えることなく、剥離渦Ｗａ〜Ｗｃのスケールを小さくすることとなる。
The operation and action of the turbofan configured as described above will be described below. FIG. 13 is a sectional view taken along the line EE ′ in FIG. 9 of the turbofan according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 13, the air flow F axially flows into the turbofan 7 from the suction port 16a, is bent in the circumferential direction near the blade 15 and is blown out from the turbofan 7. At that time, a separation vortex W is generated in the vicinity of the front edge portion 15c due to the bending and the collision of the airflow F with the front edge portion 15c, and the separation vortex W has an influence on the suction surface 15b side which is the rear surface with respect to the rotation direction C. As a result, the flow of the air flow W on the negative pressure surface is disturbed. Particularly in the case of the maximum air volume, the curve of the air flow F near the front edge portion 15c becomes steeper as it gets closer to the shroud 16, so that the scale of the separation vortex W increases as it approaches the suction port 16a (Wa>Wb> Wc). . Therefore, by providing the projection 18 having a size different from the projections 18a to 18c from the front edge portion 15c to the suction surface 15b, when the separation vortices Wa to Wc generated near the front edge portion 15c collide with the projections 18a to 18c. , The separation vortices W of different scales are surely collapsed to reduce the scale.
Further, by providing the projection on the suction surface 15b from the front edge portion 15c of the conventional blade, the scale of the separation vortices Wa to Wc can be reduced without changing the blade length.
以上のように、本実施の形態においてはブレード１５の前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけて複数の大きさの異なる突起１８ａ〜１８ｃを設けることにより、気流が複数の突起１８に衝突することで、小さな渦を生成する。従って、吸込口１６ａから流入した気流が、ブレード１５に流入する前に周方向へ曲げられる際に前縁部１５ｃで生じる剥離渦Ｗａ〜Ｗｃが、前縁部１５ｃから負圧面１５ｂにかけての複数の大きさの異なる突起１８ａ〜１８ｃに衝突する際に、スケールの異なる剥離渦Ｗを確実に崩壊させてスケールを小さくすることとなる。よって、吸込口１６ａから流入した気流が、ブレード１５に流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦Ｗが特に大きくなる最大風量時でも、剥離渦Ｗのスケールを小さくして騒音を低下することができる。また、突起１８の大きさを不均一にすることで、剥離渦Ｗに起因する音の周波数を不均一にすることとなり、騒音をさらに低下することができる。 As described above, in the present embodiment, by providing the plurality of protrusions 18a to 18c having different sizes from the front edge portion 15c of the blade 15 to the suction surface 15b, the air flow collides with the plurality of protrusions 18, Creates a small vortex. Therefore, the separation vortices Wa to Wc generated at the front edge portion 15c when the airflow that has flowed in from the suction port 16a is bent in the circumferential direction before flowing into the blade 15 are generated from the front edge portion 15c to the suction surface 15b. When colliding with the protrusions 18a to 18c having different sizes, the separation vortices W having different scales are surely collapsed to reduce the scale. Therefore, even at the maximum air volume at which the separation vortex W generated when the airflow flowing from the suction port 16a is bent in the circumferential direction before flowing into the blade 15 becomes particularly large, the scale of the separation vortex W is reduced to reduce noise. can do. Further, by making the sizes of the protrusions 18 non-uniform, the frequency of the sound caused by the separation vortex W becomes non-uniform, and the noise can be further reduced.
図１４に本発明の第２の実施の形態におけるターボファンの（ａ）風量―騒音特性図と（ｂ）最大風量時の騒音の周波数特性図を示す。図１４（ａ）に示すように、突起１８ａ〜１８ｃがないターボファンと比較して、本実施の形態では風量が高いほど、騒音値の差
が大きくなる。すなわち、風量が高いほど、騒音値を小さくすることができる。また図１４（ｂ）に示すように、均一な突起の大きさのターボファンと比較して、本実施の形態では比較的全体の騒音値に影響する低周波数帯（１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）での騒音値を低下できる。
FIG. 14 shows (a) an air volume-noise characteristic diagram and (b) a noise frequency characteristic diagram at the maximum air volume of the turbofan according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14A, in the present embodiment, the difference in noise value increases as the air volume increases, as compared with a turbo fan that does not have protrusions 18a to 18c. That is, the higher the air volume, the smaller the noise value can be. Further, as shown in FIG. 14B, in the present embodiment, noise in a low frequency band (100 Hz to 1 kHz) that relatively affects the overall noise value, as compared with a turbofan having a uniform protrusion size. The value can be reduced.
また、前縁部１５ｃ近傍で生じる剥離渦Ｗが流体の曲がりに起因して生じることから管内曲がりの理論を適用すると、そのスケールが図８に示す気流Ｆの流路幅ｄに対して、本実施の形態における気流Ｆの流速では吸込口１６ａに近い剥離渦Ｗａで０．０２ｄ〜０．１ｄ程度になる。 Further, since the separation vortex W generated in the vicinity of the front edge portion 15c is generated due to the bending of the fluid, when the theory of the in-pipe bending is applied, the scale of the separation vortex W with respect to the flow passage width d of the air flow F shown in FIG. The flow velocity of the air flow F in the embodiment is about 0.02d to 0.1d in the separation vortex Wa close to the suction port 16a.
従って、本実施の形態の突起１８の大きさは、ブレード長Ｌに対して、吸込口１６ａに近い突起１８ａの長軸Ｄ１は０．０３Ｌ〜０．２３Ｌ、短軸Ｄ２は０．０２Ｌ〜０．０８Ｌ、高さｈは０．００８Ｌ〜０．０５Ｌ、ブレード高さＨの略中央部の突起１８ｂの、長軸Ｄ１は０．０２５Ｌ〜０．２０Ｌ、短軸Ｄ２は０．０１３Ｌ〜０．０６Ｌ、高さｈは０．００６５Ｌ〜０．０４Ｌ、主板１４に近い突起１８ｃの長軸Ｄ１は０．０２Ｌ〜０．１５Ｌ、短軸Ｄ２は０．０１Ｌ〜０．０５Ｌ、高さｈは０．００５Ｌ〜０．０３Ｌとし、突起１８ａ、１８ｂ、１８ｃいずれもＤ１＞Ｄ２＞ｈとなるように構成される。 Therefore, with respect to the size of the protrusion 18 of the present embodiment, with respect to the blade length L, the major axis D1 of the protrusion 18a close to the suction port 16a is 0.03L to 0.23L, and the minor axis D2 is 0.02L to 0. 0.08 L, the height h is 0.008 L to 0.05 L, the long axis D1 is 0.025 L to 0.20 L, and the short axis D2 is 0.013 L to 0. 06L, the height h is 0.0065L to 0.04L, the major axis D1 of the protrusion 18c close to the main plate 14 is 0.02L to 0.15L, the minor axis D2 is 0.01L to 0.05L, and the height h is 0. 0.005L to 0.03L, and each of the protrusions 18a, 18b, 18c is configured to satisfy D1> D2> h.
また軸方向の突起１８同士の間隔Ｐは、ブレード高さＨに対して、０．１Ｈ〜０．３Ｈとすることで、ターボファン７の騒音を最小化することができる。 Further, by setting the interval P between the projections 18 in the axial direction to be 0.1H to 0.3H with respect to the blade height H, the noise of the turbofan 7 can be minimized.
また、本実施の形態では、突起１８の形状を流れ方向が長軸となる略楕円形状としたことで、円形などと比べて突起１８に衝突した際に生じる剥離渦Ｗのスケールがより小さくなる。 Further, in the present embodiment, since the shape of the protrusion 18 is a substantially elliptical shape having the major axis in the flow direction, the scale of the separation vortex W generated when the protrusion 18 collides with the protrusion 18 becomes smaller than that of a circular shape. .
よって、特に前縁部１５ｃ近傍での剥離渦Ｗがブレード１５の後縁側に影響しやすい場合でも、剥離渦Ｗのスケールを小さくすることとなり、効率を向上することができる。 Therefore, even when the separation vortex W near the front edge portion 15c is likely to affect the trailing edge side of the blade 15, the scale of the separation vortex W is reduced and the efficiency can be improved.
また本実施の形態の突起１８同士の間隔Ｐを不等間隔とすることで、剥離渦Ｗを崩壊させてスケールを小さくした際の周期を軸方向高さで不均一にすることとなり、騒音の特定の周波数帯でのピークを抑制して騒音を低下することができる。 Further, by making the intervals P between the protrusions 18 of the present embodiment unequal intervals, the cycle when the separation vortex W is collapsed to reduce the scale becomes non-uniform in the axial height, and the noise of the noise is reduced. The noise can be reduced by suppressing the peak in a specific frequency band.
また本実施の形態では突起１８が３個としたが、突起１８同士の間隔Ｐが保たれていれば、特に個数は限定されず、ターボファン７の使用する風量や回転数によって、騒音が最小化される個数が変化する。 Further, although the number of the protrusions 18 is three in the present embodiment, the number is not particularly limited as long as the interval P between the protrusions 18 is maintained, and the noise is minimized depending on the air volume and the rotation speed of the turbofan 7. The number to be converted changes.
以上のように、本発明にかかるターボファンは、シュラウドから流入した気流が、ブレードに流入する前に周方向へ曲げられる際に生じる剥離渦に対して、ブレード長を変えることなく、剥離渦のスケールを小さくするとともにブレードの後縁での気流の剥離も抑制して騒音を低下することができるもので、空気調和機、空気清浄機、乾燥機、カーエアコン等の用途に適用できる。 As described above, the turbofan according to the present invention, the airflow flowing from the shroud, against the separation vortex generated when it is bent in the circumferential direction before flowing into the blade, without changing the blade length, It can reduce the noise by reducing the scale and suppressing the separation of the air flow at the trailing edge of the blade, and can be applied to applications such as air conditioners, air purifiers, dryers and car air conditioners.
７ ターボファン
１３ 膨らみ部
１４ 主板
１５ ブレード
１５ａ 正圧面
１５ｂ 負圧面
１５ｃ 前縁部
１６ シュラウド
１６ａ 吸込口
１７ 突起
１８ 突起
7 Turbofan 13 Bulging Part 14 Main Plate 15 Blade 15a Positive Pressure Surface 15b Negative Pressure Surface 15c Front Edge 16 Shroud 16a Suction Port 17 Protrusion 18 Protrusion
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