JP3907983B2 - 空気調和機用ターボファン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に関するもので、特に、空気調和機用ターボファンの構造改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のドア型空気調和機を示した分解斜視図であって、これを参照して従来のドア型空気調和機を説明する。
空気調和機の底を形成するベースパン１(base pan)の前面(室内側方向)にはフロントグリル３がとりつけられる。前記フロントグリル３の下側には室内の空気が流れ込まれる通路の吸入部３ｉが形成され、上側には空気調和機の内部において熱交換された空気が更に室内に吐き出される吐き出しグリル３ｅが形成される。
また、前記吸入部３ｉには吸入グリル(図示せず)が取り付けられ、前記吸入グリルと吸入部３ｉとの間にフィルターが取り付けられる。
【０００３】
前記フロントグリル３の内側にはエアガイド７が位置されるが、前記エアガイド７には室内熱交換機５が取り付けられる。前記室内熱交換機５は前記吸入部３ｉを介して吸入される空気を空気調和サイクルの作動流体間の熱交換によって冷却させる役割を果たす。
【０００４】
エアガイド７は前記ベースファン１の上面に取り付けられ、空気調和機の内部を室内側と室外側に区画する役割を果たす。即ち、室内側と室外側は前記エアガイド７によって遮断されてこれらの間の空気流動などが遮断される。
エアガイド７にはシロッコファンを回転させるためのモーター１５の回転軸が貫通される軸孔７｀が室内側と室外側を連通させるように形成する。また、エアガイド７の上端には送風ファン用シュラウド１８との締結のためのブレース７Ｂが一対と形成される。
また、エアガイド７の一側にはコントロールボックスが収まれるコントロールボックス安着部８が一体に形成される。
【０００５】
なお、エアガイド７の内部にはスクロール９が取り付けられる。前記スクロールの内部には流動ガイド面９ａが一側には他側に所定の曲率を有するように形成される。
また、前記スクロール９の全面にはオリピス１１が取り付けられ、前記オリピス１１には前記室外熱交換機５を通して流動される空気をシロッコファン１３にガイドするオリピス孔１２が形成されている。また、前記オリピス１１の上端には前記吐き出しグリル３ｅで熱交換された空気をガイドする吐き出しガイド１１ｅが一対に形成されている。
前記吐き出しグリル１１ｅの後端中間部分は開放され、開放された部分には前記エアガイド７の上端と締結される締結部１１｀が各々形成されている。前記吐き出しガイド１１ｅの後端には外部からシロッコファン１３に接近することを遮るフィンガーガイドＦが形成されている。また白色のスクロール９を外部から見られないようにする役割を果たす突起（Projection)Ｅが一側に形成され、前記突起ＥはＥＳＰスチローフォームからなる。
【０００６】
前記のように、オリピス１１の上部には吐き出しガイド１１eが形成されているので前記オリピス１１は前記室内熱交換機５とシロッコファン１３の間に上部から下部へ挿入される。即ち、オリピス１１はトップダウン方式で組み立てられる。
【０００７】
なお、前記スクロール９の内部にはシロッコファン１３が取り付けられて室内の空気を前記吸入部３ｉ、室内熱交換機５及びオリピス孔１２を経て流動することになる。前記シロッコファン１３は前記オリピス孔１２を介して空気を吸入してその円周方向に空気を流動させることによって、円周方向に流動された空気は前記流動ガイド面９ｇに沿ってガイドされて前記吐き出しガイド１１ｅに流れ込まれる。
【０００８】
今までの説明の部分は窓型空気調和機の室内側であり、室外側の構成を説明すると次のようである。
前記エアガイド７の室外側（後方）には前記シロッコファン１３と送風ファン１７を回転させるモーター１５が取り付けられる。前記モーター１５は回転軸が前後で突出され、そのうち一つの回転軸は前記エアガイド７を貫通して前記スクロール９の中心まで突出されて前記シロッコファンネル１３に結合することになる。
また、前記モーター１５の室外側回転軸には送風ファン１７が結合される。前記送風ファン１７は空気調和機外部の空気を吸入してこれを室外熱交換機１９を通過させて熱交換させる役割を果たす。このような送風ファン１７にはその羽根の端部を連結するリング１７ｒが備えられる。
【０００９】
次に、ベースファン１には送風ファン１７が形成する気流をガイドするシュラウド１８が設置されるが、前記送風ファン用シュラウド１８には送風ファン１７が位置され、室外熱交換機１９側と連通される通孔１８｀が形成されている。
前記送風ファン用シュラウド１８と見合わせる前記ベースファン１の室外側には室外熱交換機１９が取り付けられている。また、図示せずが、室外側には空気調和サイクルの構成要素である圧縮機と膨張バルブなどが取り付けられる。
【００１０】
最後に、前記のように空気調和機を形成する各種部品をアウットケース２０が外部と遮蔽される。このような前記アウットケース２０は空気調和機の外観を構成する。
このような構成を有する窓型空気調和機は前記室内側に当たる部分が空気調和のための空間に、前記室外側に当たる部分が室外にあるように設置されて用いられる。
【００１１】
以下、前記空気調和機の動作を説明する。
空気調和機が駆動されると、空気調和機サイクルが動作され、前記モーター１５が前記シロッコファン１３及び送風ファン１７を回転させる。
従って、室内側の空気が吸入部３ｉを経て室内熱交換機５へ伝えられる。
空気は室内熱交換機５を通過しながら作動流体と熱交換して相対的に低い温度となる。また、熱交換された空気はオリピス孔１２を介してシロッコファン１３に伝えられる。
前記シロッコファン１３に吸入された空気はシロッコファン１３の円周方向にガイドされて吐き出され、吐き出された空気は前記スクロール９の流動ガイド面９ｇに沿ってガイドされて前記吐き出しガイド１１ｅに伝えられる。このように、吐き出しガイド１１ｅに伝えられた低い温度の空気は前記吐き出しグリル３ｅを介して空気調和のための空間に吐き出される。
【００１２】
なお、室外側では室内熱交換機５で作動流体が伝えられた熱を外部に排出する動作が行われる。即ち、前記送風ファン１７によって外部空気が吸入され、吸入された空気は室外熱交換機１９を通過しながら作動流体と熱交換して外部に熱を放出することになる。
【００１３】
しかしながら、前記従来の窓型空気調和機は次のような問題があった。
第一、従来の窓型空気調和機には室内の空気を吸入するためにシロッコファン１３が用いられる。なお、シロッコファンは高風量用で設計されたもので回転方向と反対の曲率を有する短く多数のブレードを有しているのでスクロール９という別の空気案内構造が有るばかりで、気流が形成される。従って、必ずスクロール９を用いるべきであり、スクロールの使用によって各種問題が発する。
【００１４】
詳細に説明すると、空気はシロッコファン１３において円周方向に吐き出され、また流動ガイド面９ｇの全体に対して空気が吐き出される。従って、前記流動ガイド面９ｇの上流部に吐き出された空気は続いて流動ガイド面９ｇに沿って流動するが、下流部に行くほど風圧が大きくなって、シロッコファン１３の回転に抵抗要素として作用する。
また、前記流動ガイド面９ｇの下流部に集中的に空気が案内されるので前記吐き出しガイド１１ｅの一側に偏って空気が流動される。つまり前記吐き出しグリル３ｅの全体から見るとき、空気が均一に吐き出されなくなる。
【００１５】
従って、前記高出力のために設計されたシロッコファンの短所を解決するために高効率のターボファンを用いて室内側の空気の流れを形成しようとする技術が提案されたことがある。
従来構造によるターボファンの一例を図２と図３ａ及び図３ｂを参考して説明する。
【００１６】
まず、ターボファンは円盤型であって、中央部にモーターの回転軸との連結のためのハブ３８が備えられるベース板３２と、前記ベース板３２の縁に円周方向に沿って多数取り付けられるブレード３４と、前記ブレード３４に一対に形成されるシュラウド３６とから構成される。
この時、前記ターボファンのブレード３４はブレード出口角β２が９０度より小さい。また、内外径比ｄ１／ｄ２が０．８より小さく、回転方向に対して後向切曲(バッグラウンド カーブ)された形態を有する。また、前記ブレード３４は空気が案内し始める入口幅ｗ１が出口幅Ｗ２より大きく形成されている。
【００１７】
また、前記シュラウド３６は多数のブレード３４を全て連結されるように環形に形成されるが、特に前記ブレード３４の幅が狭くなる側に沿ってブレード３４に連結される。このようなシュラウド３６は前記ブレード３４に沿って流動される空気の流動を案内する役割を果たし、互いに隣接するブレード３４の間を通過する空気が所定の風圧として吐き出されるようにする。
【００１８】
また、前記ブレード３４においてハブ３８側のブレード入口角β１とシュラウド側のブレード出口角β２を異に形成できる。このようにしたらブレード３４間の流動が均一に成されて騒音特性が更に良くなる。
【００１９】
なお、前記した通りターボファンを用いる場合には、送風特性上、別に空気を案内する流動案内面を必要としないため、図１のスクロール９を省くことができ、空気調和機の全体的な構成が単純化できるという長所がある。
【００２０】
次に前記従来構成のターボファンの製造過程を説明する。
前記ベース板３２とブレード３４は合成樹脂材質として射出成形によって一体に形成され、前記シュラウド３６また合成樹脂材質として前記ベース板及びブレードとは異に別に射出成形によって作られる。
【００２１】
また、前記シュラウド３６は超音波を用いた熱融着によって前記ブレード３４の上部に結合される。
しかしながら、前記構造の従来ターボファン又は次のような短所がある。
先ず従来のターボファンはシュラウド３６と前記ベース板３２及びブレード３４を一体に射出成形できない構造である。
従って、従来のターボファンは別に成形されたシュラウド３６を前記超音波融着法などによってベース板３２と一体に射出成形されたブレード３４上部に結合させるがこの場合両子間の融着位置を正確に一致させ難いので不良率が高くなるという短所がある。
【００２２】
即ち、融着工程が成される前に融着対象となる両子の位置関係を正確に設定すべきことは勿論、実際に融着過程から発生する振動によって両子の位置ずれ及びブレード３４の歪みなどが発生できないようにすべきであるので、製造工程における不良解消が容易ではない。
また、従来のターボファンは製造のために超音波融着機のような別の高価の装備を備えるべきであるという費用上の負担が伴い、つまりターボファンの製造コストが増加するという問題があった。
【００２３】
なお、従来のターボファンは図３ｂに示すように、ブレード３４の出口幅Ｗ２が入口幅Ｗ１より小さい寸法を有している。これはブレード３４によって吐き出される空気の流動面積比がブレード３４の入口側と出口側が互いに異なることを意味するものである。
即ち、実質的に空気の吐き出し空間がブレード３４の入口側から出口側に行くほどだんだん狭くなるということを意味する。
【００２４】
従って、このようなターボファンによると、ブレード３４入・出口側の空気流動面積比が相違になって流動空気によって形成される圧力比も互いに異なって圧力バランスが合わないようになり、流動騒音が発生するという短所がある。
なお、前記構造のターボファンが有する問題の一つであるシュラウド３６は前記ベース板３２及びブレード３４が一体に射出成形できない構造的な限界を克服したターボファンの構造が図４に示している。
【００２５】
図４を参照してこれに対して説明する。
図４に示したターボファンの構造によると、モーターの回転軸(図示せず)に結合されるボス４１がベース板４２の中心部に形成され、前記ベース板４２の縁に沿ってボス４１を中心に放射状に多数のブレード４３が形成される。
また、前記ブレード４３のベース板４２との反対側にはシュラウド４４が備えられる。前記シュラウド４４はその内径Ｄ１がベース板４２の外径Ｄ２と同じであるか、大きく形成され、前記シュラウド４４の吸入側端部４４ａは軸方向に平行に形成される。
【００２６】
このようにする理由は図５に示すように、パーティングライン(PARTING LINE)Ｇに沿って上下金型Ａ，Ｂが分けられる時金型相互間の干渉が起こらないようにすることでボス４１、ベース板４２、ブレード４３及びシュラウド４４が一度に一体に成形されるようにするためである。
【００２７】
また、前記シュラウド４４は吸入側端部４４ａからブレード４３の出口側に行く程外側に湾曲され、これによって図４に示したような湾曲部４４ｂを形成する。
なお、前記吸入側端部４４ａの内周面に所定量ほど半径方向に端部４４ｃが形成され、端部４４ｃの半径方向端部に湾曲４４ｂの内周面が接続されている。
【００２８】
前記のような構成の従来ターボファン又次のような問題があった。
先ず、吸入側端部４４ａの内周面に半径方向に形成された端部４４ｃの長さはシュラウド４４の半径方向厚さ(ｔ)より小さいしかない。
【００２９】
また、ターボファンの厚さを一定厚さ（例えば、４ｍｍ）が越えるように成形する場合には材料費が上昇し、成形時収縮現象が発生して品質が低下されるなどの問題が発生するので一定厚さ以下にするしかない。
従って、例えば、ターボファンの厚さを４ｍｍにする場合前記段部４４ｃの長さ（β）は１ｍｍないし２ｍｍ程度しかならない。
【００３０】
このように、段部４４ｃの長さはターボファンの厚さよりは小さいしかないが、初期には成形が良好になされないが、金型の長時間使用時前記段部４４ｃに当たる下部金型部分が摩耗されて鋭いエッジとなるので成形完了後ターボファンの段部４４ｃにバリ(burr)が発生するなどの問題が発生する。
【００３１】
即ち、前記ターボファンの段部４４ｃに当たる金型状の部分が容易に摩耗されるので金型の耐久性が低下される。
なお、前記段部４４ｃの長さがシュラウド４４の半径方向厚さよりも小さい寸法であるので金型の製作が容易でない短所がある。
なお、前記構成を有する従来技術のターボファンは図６に示すように、湾曲されているシュラウド４４の外側から渦流が発生して不安定な流動特性を示す。
従って、前記シュラウド４４の形状にによる吐き出し流速の差がケーシング２１の内部における空気流動及び暖流量に影響を及ぼして騒音に連結されるものである。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、ターボファンの一体成形が可能であると共に前記ターボファンの成形用金型の製作が容易になり、金型の耐久性が向上できる新しい構造の空気調和機用ターボファンを提供することが目的である。
尚、本発明の他の目的は駆動時発生される騒音が最小化されるようにした空気調和機用ターボファンを提供するのにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１実施形態は、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と；前記ベース板の周縁に円周方向に沿って配列される複数のブレードと；前記ブレードの端部に結合され、回転軸に平行した方向に形成され、その内径が前記ベース板の外径と同一であるか又は大きく形成されている吸入側端部と、前記吸入側端部の内周面から半径方向の外側に直線延長されて形成される直線部と、前記直線部の端部において前記ベース板の遠心方向に斜めに延長される傾斜段部となっているシュラウド；とからなることを特徴とする。
【００３４】
前記ベース板はハブが形成された中央部がその外側の基底部に比べて吸入口側に近く位置するようにキャップ状で形成され、前記ハブが形成された中央部と基底部とを連結する連結部には円周方向に沿って多数の貫通孔が形成されている。
【００３５】
前記連結部は回転軸方向に平行をなし、前記ハブが形成された中央部と連結部とが合う部分は湾曲された形態をなしている。
【００３６】
また、前記シュラウドの直線部の幅は少なくとも４ｍｍ以上となるようにする。
【００３７】
前記本発明の第１実施形態によると、ターボファンを介した空気流動が円滑に成されて同一風量である他の形態のターボファンに比べて相対的に騒音を低減させることができ、金型の製作が容易で、且つ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が向上される効果が得られる。
【００３８】
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形するのが可能である。
【００３９】
なお、前記目的を達成するための本発明の第２実施形態によると、中心部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の外周縁に円周方向に沿って配列される複数のブレードと；前記ブレードの端部に結合されるシュラウド；とからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４０】
この時前記ブレードの内側面に連結されるベース板の外周縁はターボファンの前方又は後方に折曲がれている状態でブレードに連結されることを特徴とする。
【００４１】
特に前記ベース板の外周縁はターボファンの前方又は後方側に９０度で折曲がれることが望ましい。
【００４２】
また、前記シュラウドに合うブレードの内側面は前記シュラウド前方先端内周面よりもターボファンの中心側に更に近く位置するように形成されることが望ましい。
【００４３】
前記本発明の第２実施形態によると、シュラウドとベース板が相互重なる部分がなくなるので、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、ベース板の外周縁とブレードの内側面が相互連結される連結部の幅を十分に確保することができる。
また、ターボファン全体を射出成形によって一体に成形でき、金型の製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００４４】
なお、前記目的を達成するための本発明の第３実施形態によると、中心部に駆中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の周縁部に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列され、入口幅と出口幅が同一な寸法を有する複数のブレードと、前記ブレードの端部に結合されるシュラウド；とからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４５】
この時、シュラウドはブレード３４のターボファン前方側線端面を相互繋がる連結部と、前記連結部に直交するように前記連結部の内側端からターボファン前方側に延長形成される突出部とからなる。
【００４６】
前記シュラウドの連結部はブレード先端部の全体に亘って連結されることもでき、かつブレード先端部の一部だけに連結されることもできる。
【００４７】
なお、前記目的を達成するための本発明の第３実施形態によると、回転するブレードの入口から出口に至るまで同一な風圧が加えられるので圧力バランスが成されて空気の流動騒音が最大限抑制される。
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、金型製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００４８】
なお、前記目的を達成するための本発明の第４実施形態によると、シュラウドに向かう前方側に二段で突出され、突出された中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の周辺部に円周方向に沿って一定間隔隔てて配置され入口側幅と出口側幅とが同一な複数のブレードと、前記ブレードらの端部に結合されるシュラウドとからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４９】
本発明の第４実施形態によると、ターボファンとモーターとがしめる軸方向幅が減少でき、従って、その周辺構成要素の配置空間をより広く確保して周辺要素の配置及び設計をより自由にできるようにする長所がある。
【００５０】
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、金型製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００５１】
尚、前記本発明の第１ないし第４実施形態のターボファンに適用されるブレード３４の断面形状は流線形の断面を有しているか、又は単なる平板形の断面となっている。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
先ず、図７ないし図１０を参照して本発明の第１実施形態に対して説明する。図７は本発明の第１実施形態によるターボファンを示す斜視図であり、図８は図７の断面図であり、図９は図７の要部拡大図であり、図１０は本発明の第１実施形態によるターボファン適用時の空気流動を示す断面図である。
【００５３】
本発明の第１実施形態による空気調和機用ターボファンは、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブ３２が備えられているベース板３０と；前記ベース板３０の周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列される複数のブレード４０と、前記ブレード４０の端部に結合され、回転軸に平行した方向に形成され、その内径Ｄ１が前記ベース板の外径Ｄ２と同一である又は大きく形成されている吸入側端部５２と、前記吸入側端部５２の内周面から半径方向の外側に直線延長されて形成される直線部５４と、前記直線部５４の端部において前記ベース板３０の遠心方向に斜めに延長される傾斜段部５６となるシュラウド５０；とからなる。
【００５４】
前記ベース板３０はハブ３２が形成された中央部がその外側の基底部３１に比べて吸入口に近く位置するようにキャップ状で形成されてターボファンの均衡を保持し、前記ハブ３２が形成された中央部と基底部３１とを連結する連結部３６にはモーターから発生する熱の円滑な放出のために円周方向に沿って多数の貫通孔３８が形成される。
【００５５】
前記連結部３６は回転軸方向に平行をなし、前記ハブ３２が形成された中央部と連結部３６とが合う部分は湾曲された形態をなすことが望ましい。
【００５６】
また、前記シュラウド５０の直線部５４の幅は少なくとも４ｍｍ以上であることが望ましい。
【００５７】
以下本発明の第１実施形態によるターボファン製造のための金型構造及びこれを介して成形されたターボファンの作用を説明する。
まず、本発明のターボファンはベース板３０、ブレード４０及びシュラウド５０が一体に形成される。かかる構成のターボファンを成形するための金型Ａ，Ｂから一番問題となる部分は前記シュラウド５０部分である。
【００５８】
従って、図９に示すように、上部金型Ａはターボファンの成形後前記シュラウド５０の吸入側端部５２の内径面を介して上部に抜け出すように取り付け、下部金型Ｂはターボファンの成形後前記ベース板３０の外径に沿って前記直線部５４と傾斜段部５６の下部に抜け出すように取り付ける。
即ち、金型のパーティングラインは前記ベース板３０の外径Ｄ２と一致するか、又は更に大きい直径を有する吸入側端部５２の内周面に一致される。
【００５９】
このような本発明実施形態によると、シュラウド５０とベース板３０が互いに重なる部分が無くなるのでターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形するのが可能である。
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化でき、生産性を向上させることができる効果が期待できる。
【００６０】
また、前記ベース板３０のハブ３２は軸方向及び半径方向中心部に位置することでターボファンの均衡を保持する役割を果たし、重さ中心が均一になることによってターボファン成形時金型抜けが安定的に成されることによってターボファンの歪みが防止できる。これと共に、軸方向及び半径方向の中心部に位置するハブ３２はモーターに軸連結されて回転時ターボファンが偏ることなく正確に回転するようにバランスを保持させ振動及び騒音を減少させる役割も果たしている。
【００６１】
なお、シュラウド５０は回転軸方向に平行した吸入側端部５２と前記吸入側端部５２からベース板３０に平行に外側に延長された直線部５４及び前記直線部５４の先端からベース板３０に斜めに外側に延長形成された傾斜段部５６とからなる。
即ち、前記直線部５４は吸入側端部５２の外側に所定長さδを有することによって環形をなし、これによって前記直線部端を連結した線がなす直径Ｄ４が少なくともシュラウド５０の吸入側端部５２の外径Ｄ３より大きくなることは勿論である。
【００６２】
このような形状的な特徴によって本発明の第１実施形態によるターボファンは図１０に示すような、流動特性を現して騒音が低減される。即ち、シュラウド５０から発生する暖流による騒音が低減される。図１０は本実施形態によるターボファンの流動特性を可視化するためにＬＤＶ実験を行ったものでターボファンのシュラウド５０から発生した暖流量の大きさと吐き出し流動の特性を示している。
【００６３】
即ち、本発明の第１実施形態によるターボファンでは空気の流動特性が良好に成され、特にシュラウド５０の形状的な特徴によって図１０のように吐き出し側に渦流が形成されない。
従って、従来に比べて、同一風量の場合、相対的にターボファンの騒音が減少される効果が得られる。
【００６４】
また、前記直線部５４の長さが大きくなり、下部金型Ｂの前記直線部５４に当たる部分またその幅が広くなることから、従来より金型Ａ、Ｂの製作が容易でのみならず、摩耗発生が最大限抑制できて耐久性又は向上させることができる。
即ち、本発明の第１実施形態によると、同一風量で騒音を相対的に減らすことができ、金型の製作が容易で、かつ摩耗発生を抑制でき、金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００６５】
次に、図１１を参照して第２実施形態によるターボファンに対して説明する。図１１は本発明の第２実施形態によるターボファンは、中心部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブ５２が備えられるベース板５０と、前記ベース板の外周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列される複数のブレード６０と；前記ブレード６０の端部に結合されるシュラウド７０；とからなる。
【００６６】
この時、前記各ブレード６０の内側面に連結されるベース板５０の外周縁はモーターが設置されるターボファンの後方に折曲された状態でブレード６０と連結される。
特に、前記ベース板５０の外周縁５４はターボファンの後方側に９０度で折曲されるのが望ましい。
また、前記シュラウド７０に合うブレード６０の内側面６２は前記シュラウド７０の前方先端７２の内周面よりもターボファンの軸重心側に更に近く位置するように形成する。
【００６７】
このように、本発明の第２実施形態によると、シュラウド７０の前方先端７２の内周面の直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１より更に大きくてシュラウド７０とベース板５０が相互重なる部分がなくなるので、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形できる。
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化できて、生産性が向上できる効果が期待できる。
【００６８】
なお、本発明の第２実施形態もやはり製作が容易でかつ摩耗発生が抑制でき、金型の耐久性が良くなるという効果が得られる。
【００６９】
これと共に、シュラウド７０の前方先端７２の内周面の直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１よりもっと大きいので吸入される空気の量を十分に確保できる。
【００７０】
即ち、実質的にはターボファンにおいて空気を吸い込む吸入口としての機能を有するシュラウド７０の前方先端７２の内周面が成す直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１より更に大きいので吸入口が広くなって空気吸入量の増大が可能になるものである。
【００７１】
本実施形態によるシュラウド７０は前記ブレード６０に融着されて固定したり又は別の固定部材を用いて固定できる。
【００７２】
以上、示すように本発明の第２実施形態によると、前記ベース板５０の外周縁５４に複数のブレード６０が連結されるように成形されることを基本的な技術要旨としている。
【００７３】
なお、図示した実施形態において、前記ベース板５０の外周縁５４は、ターボファンの後方に向かって折曲された形態で前記ブレード６０の内側面６２に連結されている。
【００７４】
しかしながら、ベース板５０の外周縁にブレード６０の内側面を連結することを基本的な技術思想としているので図１１に示すような形態で限定しないことはもちろんである。
例えば、前記ベース板５０の外周縁を、図１１に示したものとは異なり、反対方向のターボファンの前方側に折曲された状態で成形し、これをブレード６０の内側面６２に連結することもできる。
【００７５】
このように、前記ベース板５０の外周縁５４をターボファン前方又は後方に折曲された状態でブレード６０の内側面６２と連結されるようにする構成によると、ベース板の外周縁５４とブレード６０の内側面が互いに連結される連結部の幅を十分に確保できることになる。
しかしながら、前記と異なり、ベース板５０を外周縁５４の折曲されず平面状態で成形し、かかる状態で前記外周縁とブレード６０の内側面６２が相互連結されるように構成することもできる。
【００７６】
このような場合に、前記ブレード６０の下端面６４とベース板５０の底面が同一平面上に位置するようにするのが望ましい。
これと共に、本実施形態の場合、前記第１実施形態と同様にターボファンの重さ中心の均衡を保持するハブ５２が軸方向に沿ってターボファンの中心に近く位置することによって成形時の金型抜けが良好となり、ターボファン駆動時偏心による振動及び騒音が低減できる。
【００７７】
次に、図１２を参照して、第３実施形態によるターボファンに対して説明する。
図１２は本発明の第３実施形態によるターボファン構造を示す断面図であって、本発明の第３実施形態によるターボファンは、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板５０の周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配置され、入口幅と出口幅が同一な複数のブレード６０と、前記ブレード６０の端部に結合されるシュラウド７０とからなる。
【００７８】
このようにブレード６０の入口幅と出口幅が同一な寸法で形成されることによって、実質的にターボファン中心部分から外側円周方向に空気が吐き出される時におけるブレード６０と空気との接触面積比がブレード６０の入口側から出口がわに至るまで同一になる。
【００７９】
また、前記各ブレード６０のターボファンの前方側端部に結合されるシュラウド７０は前記各ブレード６０のターボファンの前方側の先端面を繋がる連結部７２と、前記連結部７２と直交するように前記連結部７２の内側端部からターボファン前方側に延長形成される突出部７４とからなる。
また、前記突出部７４の内側には図１に示したオリピス１１の内側端部が挿入されて、ターボファンが動作するときターボファンの内側に流れ込まれる空気の風圧損失が最小化できる。
【００８０】
なお、前記シュラウド７０の連結部７２はブレード６０先端部全体に亘って連結されることもでき、ブレード６０の先端部の一部だけに連結され得ることは勿論である。
【００８１】
また、本発明の第３実施形態によるターボファンは前記ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径Ｄａと同一ないし小さく成形している。
従って、一体に射出成形できるのは勿論である。
即ち、ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径以下の寸法を有するように成形するのはターボファンを一体に射出成形できるようにするための構成である。
【００８２】
もし、ベース板５０とシュラウド７０が相互重複される寸法を有していると、ターボファン全体が一回の金型によって一体に射出成形されるのが不可能であることは前記の通りである。
【００８３】
以上説明したとおり、本発明の第３実施形態によると、ベース板５０の一側円周面に沿って配列される複数のブレード６０の入口側及び出口側の幅(Ｗｉ、Ｗｏ)が同一に構成されることを基本要旨としている。
【００８４】
従って、本発明の第３実施形態によると、前記ブレード６０の入口側及び出口側幅が同一に構成されることによって、ターボファンの内部に流れ込まれた空気がブレード６０の入口側から出口側に流動する時の流動面積比が同一になって前記ブレード６０の入口から出口に至るまで均一な風圧が与えられる。
【００８５】
回転するブレード６０の入口から出口に至るまで同一な風圧が与えられるということは、ブレード６０の入口から出口に至るまで圧力バランスが保持されることを意味し、これは空気の流動騒音が最大限抑制されることで一層静かに運転できるターボファンが提供できる。
【００８６】
また、前記ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径以下で設定すると、ターボファン全体を一回の射出によって成形でき、空気調和機の主要部品であるターボファンをより簡単に成形でき、不良率が最小化できるという利点がある。
【００８７】
なお、本発明の第３実施形態も金型の製作が容易で、かつ摩耗発生が抑制でき、金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００８８】
図１３を参照して、第４実施形態によるターボファンに対して説明する。
図１３は本発明の第４実施形態によるターボファン構造を示した断面図であって、前記第３実施形態においてベース板５０ａの形状が変形されたもので、その以外の他の構成要素は前記した第３実施形態と同一である。
【００８９】
本実施形態によるベース板５０ａはその中心部にモーターの回転軸に結合されるハブ５２を備える。即ち、前記ハブ５２はシュラウド７０ａに向かう前方側に二段に突出された状態のベース板５０ａの中心部に成形される。
【００９０】
本実施形態によるベース板５０ａがシュラウド７０ａ側に二段に突出されるように構成することで、前記ターボファンとモーターとがしめる軸方向の幅を減少させることができ、またその周辺構成要素の配置空間をより広く確保して周辺要素の配置及び設計をより自由にできるようにする長所がある。
【００９１】
また、本実施形態も金型の製作が容易であり、かつ摩耗発生を抑制することができ、金型の耐久性が良くなるという効果が得られる。
【００９２】
これと共に、本実施形態もターボファンの重さ中心の均衡を保持するハブ５２が軸方向に沿ってターボファンの中心に近く位置することによって成形時の金型抜けが良好となり、ターボファン駆動時偏心による振動及び騒音を低減させることになる。
【００９３】
なお、図１４ａ及び図１４ｂは本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図であって、本発明の各実施形態によるターボファンのブレード４０、６０は、図１４ａに示したように有線型の断面を有するように成形でき、図１４ｂに示したように単なる平板形の断面形状を有する成形も可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、次のような効果がある。
本発明の各実施形態によると、ターボファンを一体に成形でき、前記ターボファンの成形用金型の製作が容易であり、金型の耐久性が向上できる。
【００９５】
なお、本発明によると、ターボファン駆動時発生される振動及び騒音を最小化できる。
【００９６】
また、本発明の各実施形態によると、シュラウドとベース板が互いに重なる部分が無くなるのでターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形することができる。
【００９７】
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化できるので生産性が向上できる効果が期待される。
【００９８】
以上、本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明の技術思想に基づいて種々の変形又は変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の窓型空気調和機を示した分解斜視図である。
【図２】窓型空気調和機に適用される従来ターボファンを示す斜視図である。
【図３Ａ】図２の正面図である。
【図３Ｂ】図２の断面図である。
【図４】従来ターボファンの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のターボファンが金型内で成形される状態を示す断面図である。
【図６】図４のターボファン適用時の空気流動を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるターボファンを示す斜視図であり、
【図８】図７の断面図であり、
【図９】図７の要部拡大図であり、
【図１０】本発明の第１実施形態によるターボファン適用時の空気流動を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１４Ａ】本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図である。
【図１４Ｂ】本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図である。
【符号の説明】
３０ ベース板
５０ ベース板
５０ａ ベース板
３１ 基底部
３２ ハブ
３８ 貫通孔
４０ ブレード
６０ ブレード
５０ シュラウド
７０ シュラウド
７０ａ シュラウド
５２ 吸入側端部
５４ 直線部
５６ 傾斜段部
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に関するもので、特に、空気調和機用ターボファンの構造改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のドア型空気調和機を示した分解斜視図であって、これを参照して従来のドア型空気調和機を説明する。
空気調和機の底を形成するベースパン１(base pan)の前面(室内側方向)にはフロントグリル３がとりつけられる。前記フロントグリル３の下側には室内の空気が流れ込まれる通路の吸入部３ｉが形成され、上側には空気調和機の内部において熱交換された空気が更に室内に吐き出される吐き出しグリル３ｅが形成される。
また、前記吸入部３ｉには吸入グリル(図示せず)が取り付けられ、前記吸入グリルと吸入部３ｉとの間にフィルターが取り付けられる。
【０００３】
前記フロントグリル３の内側にはエアガイド７が位置されるが、前記エアガイド７には室内熱交換機５が取り付けられる。前記室内熱交換機５は前記吸入部３ｉを介して吸入される空気を空気調和サイクルの作動流体間の熱交換によって冷却させる役割を果たす。
【０００４】
エアガイド７は前記ベースファン１の上面に取り付けられ、空気調和機の内部を室内側と室外側に区画する役割を果たす。即ち、室内側と室外側は前記エアガイド７によって遮断されてこれらの間の空気流動などが遮断される。
エアガイド７にはシロッコファンを回転させるためのモーター１５の回転軸が貫通される軸孔７｀が室内側と室外側を連通させるように形成する。また、エアガイド７の上端には送風ファン用シュラウド１８との締結のためのブレース７Ｂが一対と形成される。
また、エアガイド７の一側にはコントロールボックスが収まれるコントロールボックス安着部８が一体に形成される。
【０００５】
なお、エアガイド７の内部にはスクロール９が取り付けられる。前記スクロールの内部には流動ガイド面９ａが一側には他側に所定の曲率を有するように形成される。
また、前記スクロール９の全面にはオリピス１１が取り付けられ、前記オリピス１１には前記室外熱交換機５を通して流動される空気をシロッコファン１３にガイドするオリピス孔１２が形成されている。また、前記オリピス１１の上端には前記吐き出しグリル３ｅで熱交換された空気をガイドする吐き出しガイド１１ｅが一対に形成されている。
前記吐き出しグリル１１ｅの後端中間部分は開放され、開放された部分には前記エアガイド７の上端と締結される締結部１１｀が各々形成されている。前記吐き出しガイド１１ｅの後端には外部からシロッコファン１３に接近することを遮るフィンガーガイドＦが形成されている。また白色のスクロール９を外部から見られないようにする役割を果たす突起（Projection)Ｅが一側に形成され、前記突起ＥはＥＳＰスチローフォームからなる。
【０００６】
前記のように、オリピス１１の上部には吐き出しガイド１１eが形成されているので前記オリピス１１は前記室内熱交換機５とシロッコファン１３の間に上部から下部へ挿入される。即ち、オリピス１１はトップダウン方式で組み立てられる。
【０００７】
なお、前記スクロール９の内部にはシロッコファン１３が取り付けられて室内の空気を前記吸入部３ｉ、室内熱交換機５及びオリピス孔１２を経て流動することになる。前記シロッコファン１３は前記オリピス孔１２を介して空気を吸入してその円周方向に空気を流動させることによって、円周方向に流動された空気は前記流動ガイド面９ｇに沿ってガイドされて前記吐き出しガイド１１ｅに流れ込まれる。
【０００８】
今までの説明の部分は窓型空気調和機の室内側であり、室外側の構成を説明すると次のようである。
前記エアガイド７の室外側（後方）には前記シロッコファン１３と送風ファン１７を回転させるモーター１５が取り付けられる。前記モーター１５は回転軸が前後で突出され、そのうち一つの回転軸は前記エアガイド７を貫通して前記スクロール９の中心まで突出されて前記シロッコファンネル１３に結合することになる。
また、前記モーター１５の室外側回転軸には送風ファン１７が結合される。前記送風ファン１７は空気調和機外部の空気を吸入してこれを室外熱交換機１９を通過させて熱交換させる役割を果たす。このような送風ファン１７にはその羽根の端部を連結するリング１７ｒが備えられる。
【０００９】
次に、ベースファン１には送風ファン１７が形成する気流をガイドするシュラウド１８が設置されるが、前記送風ファン用シュラウド１８には送風ファン１７が位置され、室外熱交換機１９側と連通される通孔１８｀が形成されている。
前記送風ファン用シュラウド１８と見合わせる前記ベースファン１の室外側には室外熱交換機１９が取り付けられている。また、図示せずが、室外側には空気調和サイクルの構成要素である圧縮機と膨張バルブなどが取り付けられる。
【００１０】
最後に、前記のように空気調和機を形成する各種部品をアウットケース２０が外部と遮蔽される。このような前記アウットケース２０は空気調和機の外観を構成する。
このような構成を有する窓型空気調和機は前記室内側に当たる部分が空気調和のための空間に、前記室外側に当たる部分が室外にあるように設置されて用いられる。
【００１１】
以下、前記空気調和機の動作を説明する。
空気調和機が駆動されると、空気調和機サイクルが動作され、前記モーター１５が前記シロッコファン１３及び送風ファン１７を回転させる。
従って、室内側の空気が吸入部３ｉを経て室内熱交換機５へ伝えられる。
空気は室内熱交換機５を通過しながら作動流体と熱交換して相対的に低い温度となる。また、熱交換された空気はオリピス孔１２を介してシロッコファン１３に伝えられる。
前記シロッコファン１３に吸入された空気はシロッコファン１３の円周方向にガイドされて吐き出され、吐き出された空気は前記スクロール９の流動ガイド面９ｇに沿ってガイドされて前記吐き出しガイド１１ｅに伝えられる。このように、吐き出しガイド１１ｅに伝えられた低い温度の空気は前記吐き出しグリル３ｅを介して空気調和のための空間に吐き出される。
【００１２】
なお、室外側では室内熱交換機５で作動流体が伝えられた熱を外部に排出する動作が行われる。即ち、前記送風ファン１７によって外部空気が吸入され、吸入された空気は室外熱交換機１９を通過しながら作動流体と熱交換して外部に熱を放出することになる。
【００１３】
しかしながら、前記従来の窓型空気調和機は次のような問題があった。
第一、従来の窓型空気調和機には室内の空気を吸入するためにシロッコファン１３が用いられる。なお、シロッコファンは高風量用で設計されたもので回転方向と反対の曲率を有する短く多数のブレードを有しているのでスクロール９という別の空気案内構造が有るばかりで、気流が形成される。従って、必ずスクロール９を用いるべきであり、スクロールの使用によって各種問題が発する。
【００１４】
詳細に説明すると、空気はシロッコファン１３において円周方向に吐き出され、また流動ガイド面９ｇの全体に対して空気が吐き出される。従って、前記流動ガイド面９ｇの上流部に吐き出された空気は続いて流動ガイド面９ｇに沿って流動するが、下流部に行くほど風圧が大きくなって、シロッコファン１３の回転に抵抗要素として作用する。
また、前記流動ガイド面９ｇの下流部に集中的に空気が案内されるので前記吐き出しガイド１１ｅの一側に偏って空気が流動される。つまり前記吐き出しグリル３ｅの全体から見るとき、空気が均一に吐き出されなくなる。
【００１５】
従って、前記高出力のために設計されたシロッコファンの短所を解決するために高効率のターボファンを用いて室内側の空気の流れを形成しようとする技術が提案されたことがある。
従来構造によるターボファンの一例を図２と図３ａ及び図３ｂを参考して説明する。
【００１６】
まず、ターボファンは円盤型であって、中央部にモーターの回転軸との連結のためのハブ３８が備えられるベース板３２と、前記ベース板３２の縁に円周方向に沿って多数取り付けられるブレード３４と、前記ブレード３４に一対に形成されるシュラウド３６とから構成される。
この時、前記ターボファンのブレード３４はブレード出口角β２が９０度より小さい。また、内外径比ｄ１／ｄ２が０．８より小さく、回転方向に対して後向切曲(バッグラウンド カーブ)された形態を有する。また、前記ブレード３４は空気が案内し始める入口幅ｗ１が出口幅Ｗ２より大きく形成されている。
【００１７】
また、前記シュラウド３６は多数のブレード３４を全て連結されるように環形に形成されるが、特に前記ブレード３４の幅が狭くなる側に沿ってブレード３４に連結される。このようなシュラウド３６は前記ブレード３４に沿って流動される空気の流動を案内する役割を果たし、互いに隣接するブレード３４の間を通過する空気が所定の風圧として吐き出されるようにする。
【００１８】
また、前記ブレード３４においてハブ３８側のブレード入口角β１とシュラウド側のブレード出口角β２を異に形成できる。このようにしたらブレード３４間の流動が均一に成されて騒音特性が更に良くなる。
【００１９】
なお、前記した通りターボファンを用いる場合には、送風特性上、別に空気を案内する流動案内面を必要としないため、図１のスクロール９を省くことができ、空気調和機の全体的な構成が単純化できるという長所がある。
【００２０】
次に前記従来構成のターボファンの製造過程を説明する。
前記ベース板３２とブレード３４は合成樹脂材質として射出成形によって一体に形成され、前記シュラウド３６また合成樹脂材質として前記ベース板及びブレードとは異に別に射出成形によって作られる。
【００２１】
また、前記シュラウド３６は超音波を用いた熱融着によって前記ブレード３４の上部に結合される。
しかしながら、前記構造の従来ターボファン又は次のような短所がある。
先ず従来のターボファンはシュラウド３６と前記ベース板３２及びブレード３４を一体に射出成形できない構造である。
従って、従来のターボファンは別に成形されたシュラウド３６を前記超音波融着法などによってベース板３２と一体に射出成形されたブレード３４上部に結合させるがこの場合両子間の融着位置を正確に一致させ難いので不良率が高くなるという短所がある。
【００２２】
即ち、融着工程が成される前に融着対象となる両子の位置関係を正確に設定すべきことは勿論、実際に融着過程から発生する振動によって両子の位置ずれ及びブレード３４の歪みなどが発生できないようにすべきであるので、製造工程における不良解消が容易ではない。
また、従来のターボファンは製造のために超音波融着機のような別の高価の装備を備えるべきであるという費用上の負担が伴い、つまりターボファンの製造コストが増加するという問題があった。
【００２３】
なお、従来のターボファンは図３ｂに示すように、ブレード３４の出口幅Ｗ２が入口幅Ｗ１より小さい寸法を有している。これはブレード３４によって吐き出される空気の流動面積比がブレード３４の入口側と出口側が互いに異なることを意味するものである。
即ち、実質的に空気の吐き出し空間がブレード３４の入口側から出口側に行くほどだんだん狭くなるということを意味する。
【００２４】
従って、このようなターボファンによると、ブレード３４入・出口側の空気流動面積比が相違になって流動空気によって形成される圧力比も互いに異なって圧力バランスが合わないようになり、流動騒音が発生するという短所がある。
なお、前記構造のターボファンが有する問題の一つであるシュラウド３６は前記ベース板３２及びブレード３４が一体に射出成形できない構造的な限界を克服したターボファンの構造が図４に示している。
【００２５】
図４を参照してこれに対して説明する。
図４に示したターボファンの構造によると、モーターの回転軸(図示せず)に結合されるボス４１がベース板４２の中心部に形成され、前記ベース板４２の縁に沿ってボス４１を中心に放射状に多数のブレード４３が形成される。
また、前記ブレード４３のベース板４２との反対側にはシュラウド４４が備えられる。前記シュラウド４４はその内径Ｄ１がベース板４２の外径Ｄ２と同じであるか、大きく形成され、前記シュラウド４４の吸入側端部４４ａは軸方向に平行に形成される。
【００２６】
このようにする理由は図５に示すように、パーティングライン(PARTING LINE)Ｇに沿って上下金型Ａ，Ｂが分けられる時金型相互間の干渉が起こらないようにすることでボス４１、ベース板４２、ブレード４３及びシュラウド４４が一度に一体に成形されるようにするためである。
【００２７】
また、前記シュラウド４４は吸入側端部４４ａからブレード４３の出口側に行く程外側に湾曲され、これによって図４に示したような湾曲部４４ｂを形成する。
なお、前記吸入側端部４４ａの内周面に所定量ほど半径方向に端部４４ｃが形成され、端部４４ｃの半径方向端部に湾曲４４ｂの内周面が接続されている。
【００２８】
前記のような構成の従来ターボファン又次のような問題があった。
先ず、吸入側端部４４ａの内周面に半径方向に形成された端部４４ｃの長さはシュラウド４４の半径方向厚さ(ｔ)より小さいしかない。
【００２９】
また、ターボファンの厚さを一定厚さ（例えば、４ｍｍ）が越えるように成形する場合には材料費が上昇し、成形時収縮現象が発生して品質が低下されるなどの問題が発生するので一定厚さ以下にするしかない。
従って、例えば、ターボファンの厚さを４ｍｍにする場合前記段部４４ｃの長さ（β）は１ｍｍないし２ｍｍ程度しかならない。
【００３０】
このように、段部４４ｃの長さはターボファンの厚さよりは小さいしかないが、初期には成形が良好になされないが、金型の長時間使用時前記段部４４ｃに当たる下部金型部分が摩耗されて鋭いエッジとなるので成形完了後ターボファンの段部４４ｃにバリ(burr)が発生するなどの問題が発生する。
【００３１】
即ち、前記ターボファンの段部４４ｃに当たる金型状の部分が容易に摩耗されるので金型の耐久性が低下される。
なお、前記段部４４ｃの長さがシュラウド４４の半径方向厚さよりも小さい寸法であるので金型の製作が容易でない短所がある。
なお、前記構成を有する従来技術のターボファンは図６に示すように、湾曲されているシュラウド４４の外側から渦流が発生して不安定な流動特性を示す。
従って、前記シュラウド４４の形状にによる吐き出し流速の差がケーシング２１の内部における空気流動及び暖流量に影響を及ぼして騒音に連結されるものである。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、ターボファンの一体成形が可能であると共に前記ターボファンの成形用金型の製作が容易になり、金型の耐久性が向上できる新しい構造の空気調和機用ターボファンを提供することが目的である。
尚、本発明の他の目的は駆動時発生される騒音が最小化されるようにした空気調和機用ターボファンを提供するのにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１実施形態は、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と；前記ベース板の周縁に円周方向に沿って配列される複数のブレードと；前記ブレードの端部に結合され、回転軸に平行した方向に形成され、その内径が前記ベース板の外径と同一であるか又は大きく形成されている吸入側端部と、前記吸入側端部の内周面から半径方向の外側に直線延長されて形成される直線部と、前記直線部の端部において前記ベース板の遠心方向に斜めに延長される傾斜段部となっているシュラウド；とからなることを特徴とする。
【００３４】
前記ベース板はハブが形成された中央部がその外側の基底部に比べて吸入口側に近く位置するようにキャップ状で形成され、前記ハブが形成された中央部と基底部とを連結する連結部には円周方向に沿って多数の貫通孔が形成されている。
【００３５】
前記連結部は回転軸方向に平行をなし、前記ハブが形成された中央部と連結部とが合う部分は湾曲された形態をなしている。
【００３６】
また、前記シュラウドの直線部の幅は少なくとも４ｍｍ以上となるようにする。
【００３７】
前記本発明の第１実施形態によると、ターボファンを介した空気流動が円滑に成されて同一風量である他の形態のターボファンに比べて相対的に騒音を低減させることができ、金型の製作が容易で、且つ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が向上される効果が得られる。
【００３８】
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形するのが可能である。
【００３９】
なお、前記目的を達成するための本発明の第２実施形態によると、中心部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の外周縁に円周方向に沿って配列される複数のブレードと；前記ブレードの端部に結合されるシュラウド；とからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４０】
この時前記ブレードの内側面に連結されるベース板の外周縁はターボファンの前方又は後方に折曲がれている状態でブレードに連結されることを特徴とする。
【００４１】
特に前記ベース板の外周縁はターボファンの前方又は後方側に９０度で折曲がれることが望ましい。
【００４２】
また、前記シュラウドに合うブレードの内側面は前記シュラウド前方先端内周面よりもターボファンの中心側に更に近く位置するように形成されることが望ましい。
【００４３】
前記本発明の第２実施形態によると、シュラウドとベース板が相互重なる部分がなくなるので、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、ベース板の外周縁とブレードの内側面が相互連結される連結部の幅を十分に確保することができる。
また、ターボファン全体を射出成形によって一体に成形でき、金型の製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００４４】
なお、前記目的を達成するための本発明の第３実施形態によると、中心部に駆中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の周縁部に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列され、入口幅と出口幅が同一な寸法を有する複数のブレードと、前記ブレードの端部に結合されるシュラウド；とからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４５】
この時、シュラウドはブレード３４のターボファン前方側線端面を相互繋がる連結部と、前記連結部に直交するように前記連結部の内側端からターボファン前方側に延長形成される突出部とからなる。
【００４６】
前記シュラウドの連結部はブレード先端部の全体に亘って連結されることもでき、かつブレード先端部の一部だけに連結されることもできる。
【００４７】
なお、前記目的を達成するための本発明の第３実施形態によると、回転するブレードの入口から出口に至るまで同一な風圧が加えられるので圧力バランスが成されて空気の流動騒音が最大限抑制される。
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、金型製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００４８】
なお、前記目的を達成するための本発明の第４実施形態によると、シュラウドに向かう前方側に二段で突出され、突出された中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、前記ベース板の周辺部に円周方向に沿って一定間隔隔てて配置され入口側幅と出口側幅とが同一な複数のブレードと、前記ブレードらの端部に結合されるシュラウドとからなることを特徴とする空気調和機用ターボファンが提供される。
【００４９】
本発明の第４実施形態によると、ターボファンとモーターとがしめる軸方向幅が減少でき、従って、その周辺構成要素の配置空間をより広く確保して周辺要素の配置及び設計をより自由にできるようにする長所がある。
【００５０】
また、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形でき、金型製作が容易でかつ摩耗発生を抑制できるので金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００５１】
尚、前記本発明の第１ないし第４実施形態のターボファンに適用されるブレード３４の断面形状は流線形の断面を有しているか、又は単なる平板形の断面となっている。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
先ず、図７ないし図１０を参照して本発明の第１実施形態に対して説明する。図７は本発明の第１実施形態によるターボファンを示す斜視図であり、図８は図７の断面図であり、図９は図７の要部拡大図であり、図１０は本発明の第１実施形態によるターボファン適用時の空気流動を示す断面図である。
【００５３】
本発明の第１実施形態による空気調和機用ターボファンは、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブ３２が備えられているベース板３０と；前記ベース板３０の周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列される複数のブレード４０と、前記ブレード４０の端部に結合され、回転軸に平行した方向に形成され、その内径Ｄ１が前記ベース板の外径Ｄ２と同一である又は大きく形成されている吸入側端部５２と、前記吸入側端部５２の内周面から半径方向の外側に直線延長されて形成される直線部５４と、前記直線部５４の端部において前記ベース板３０の遠心方向に斜めに延長される傾斜段部５６となるシュラウド５０；とからなる。
【００５４】
前記ベース板３０はハブ３２が形成された中央部がその外側の基底部３１に比べて吸入口に近く位置するようにキャップ状で形成されてターボファンの均衡を保持し、前記ハブ３２が形成された中央部と基底部３１とを連結する連結部３６にはモーターから発生する熱の円滑な放出のために円周方向に沿って多数の貫通孔３８が形成される。
【００５５】
前記連結部３６は回転軸方向に平行をなし、前記ハブ３２が形成された中央部と連結部３６とが合う部分は湾曲された形態をなすことが望ましい。
【００５６】
また、前記シュラウド５０の直線部５４の幅は少なくとも４ｍｍ以上であることが望ましい。
【００５７】
以下本発明の第１実施形態によるターボファン製造のための金型構造及びこれを介して成形されたターボファンの作用を説明する。
まず、本発明のターボファンはベース板３０、ブレード４０及びシュラウド５０が一体に形成される。かかる構成のターボファンを成形するための金型Ａ，Ｂから一番問題となる部分は前記シュラウド５０部分である。
【００５８】
従って、図９に示すように、上部金型Ａはターボファンの成形後前記シュラウド５０の吸入側端部５２の内径面を介して上部に抜け出すように取り付け、下部金型Ｂはターボファンの成形後前記ベース板３０の外径に沿って前記直線部５４と傾斜段部５６の下部に抜け出すように取り付ける。
即ち、金型のパーティングラインは前記ベース板３０の外径Ｄ２と一致するか、又は更に大きい直径を有する吸入側端部５２の内周面に一致される。
【００５９】
このような本発明実施形態によると、シュラウド５０とベース板３０が互いに重なる部分が無くなるのでターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形するのが可能である。
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化でき、生産性を向上させることができる効果が期待できる。
【００６０】
また、前記ベース板３０のハブ３２は軸方向及び半径方向中心部に位置することでターボファンの均衡を保持する役割を果たし、重さ中心が均一になることによってターボファン成形時金型抜けが安定的に成されることによってターボファンの歪みが防止できる。これと共に、軸方向及び半径方向の中心部に位置するハブ３２はモーターに軸連結されて回転時ターボファンが偏ることなく正確に回転するようにバランスを保持させ振動及び騒音を減少させる役割も果たしている。
【００６１】
なお、シュラウド５０は回転軸方向に平行した吸入側端部５２と前記吸入側端部５２からベース板３０に平行に外側に延長された直線部５４及び前記直線部５４の先端からベース板３０に斜めに外側に延長形成された傾斜段部５６とからなる。
即ち、前記直線部５４は吸入側端部５２の外側に所定長さδを有することによって環形をなし、これによって前記直線部端を連結した線がなす直径Ｄ４が少なくともシュラウド５０の吸入側端部５２の外径Ｄ３より大きくなることは勿論である。
【００６２】
このような形状的な特徴によって本発明の第１実施形態によるターボファンは図１０に示すような、流動特性を現して騒音が低減される。即ち、シュラウド５０から発生する暖流による騒音が低減される。図１０は本実施形態によるターボファンの流動特性を可視化するためにＬＤＶ実験を行ったものでターボファンのシュラウド５０から発生した暖流量の大きさと吐き出し流動の特性を示している。
【００６３】
即ち、本発明の第１実施形態によるターボファンでは空気の流動特性が良好に成され、特にシュラウド５０の形状的な特徴によって図１０のように吐き出し側に渦流が形成されない。
従って、従来に比べて、同一風量の場合、相対的にターボファンの騒音が減少される効果が得られる。
【００６４】
また、前記直線部５４の長さが大きくなり、下部金型Ｂの前記直線部５４に当たる部分またその幅が広くなることから、従来より金型Ａ、Ｂの製作が容易でのみならず、摩耗発生が最大限抑制できて耐久性又は向上させることができる。
即ち、本発明の第１実施形態によると、同一風量で騒音を相対的に減らすことができ、金型の製作が容易で、かつ摩耗発生を抑制でき、金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００６５】
次に、図１１を参照して第２実施形態によるターボファンに対して説明する。図１１は本発明の第２実施形態によるターボファンは、中心部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブ５２が備えられるベース板５０と、前記ベース板の外周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配列される複数のブレード６０と；前記ブレード６０の端部に結合されるシュラウド７０；とからなる。
【００６６】
この時、前記各ブレード６０の内側面に連結されるベース板５０の外周縁はモーターが設置されるターボファンの後方に折曲された状態でブレード６０と連結される。
特に、前記ベース板５０の外周縁５４はターボファンの後方側に９０度で折曲されるのが望ましい。
また、前記シュラウド７０に合うブレード６０の内側面６２は前記シュラウド７０の前方先端７２の内周面よりもターボファンの軸重心側に更に近く位置するように形成する。
【００６７】
このように、本発明の第２実施形態によると、シュラウド７０の前方先端７２の内周面の直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１より更に大きくてシュラウド７０とベース板５０が相互重なる部分がなくなるので、ターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形できる。
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化できて、生産性が向上できる効果が期待できる。
【００６８】
なお、本発明の第２実施形態もやはり製作が容易でかつ摩耗発生が抑制でき、金型の耐久性が良くなるという効果が得られる。
【００６９】
これと共に、シュラウド７０の前方先端７２の内周面の直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１よりもっと大きいので吸入される空気の量を十分に確保できる。
【００７０】
即ち、実質的にはターボファンにおいて空気を吸い込む吸入口としての機能を有するシュラウド７０の前方先端７２の内周面が成す直径Ｄ２が前記ブレード６０の内側面６２が成す直径Ｄ１より更に大きいので吸入口が広くなって空気吸入量の増大が可能になるものである。
【００７１】
本実施形態によるシュラウド７０は前記ブレード６０に融着されて固定したり又は別の固定部材を用いて固定できる。
【００７２】
以上、示すように本発明の第２実施形態によると、前記ベース板５０の外周縁５４に複数のブレード６０が連結されるように成形されることを基本的な技術要旨としている。
【００７３】
なお、図示した実施形態において、前記ベース板５０の外周縁５４は、ターボファンの後方に向かって折曲された形態で前記ブレード６０の内側面６２に連結されている。
【００７４】
しかしながら、ベース板５０の外周縁にブレード６０の内側面を連結することを基本的な技術思想としているので図１１に示すような形態で限定しないことはもちろんである。
例えば、前記ベース板５０の外周縁を、図１１に示したものとは異なり、反対方向のターボファンの前方側に折曲された状態で成形し、これをブレード６０の内側面６２に連結することもできる。
【００７５】
このように、前記ベース板５０の外周縁５４をターボファン前方又は後方に折曲された状態でブレード６０の内側面６２と連結されるようにする構成によると、ベース板の外周縁５４とブレード６０の内側面が互いに連結される連結部の幅を十分に確保できることになる。
しかしながら、前記と異なり、ベース板５０を外周縁５４の折曲されず平面状態で成形し、かかる状態で前記外周縁とブレード６０の内側面６２が相互連結されるように構成することもできる。
【００７６】
このような場合に、前記ブレード６０の下端面６４とベース板５０の底面が同一平面上に位置するようにするのが望ましい。
これと共に、本実施形態の場合、前記第１実施形態と同様にターボファンの重さ中心の均衡を保持するハブ５２が軸方向に沿ってターボファンの中心に近く位置することによって成形時の金型抜けが良好となり、ターボファン駆動時偏心による振動及び騒音が低減できる。
【００７７】
次に、図１２を参照して、第３実施形態によるターボファンに対して説明する。
図１２は本発明の第３実施形態によるターボファン構造を示す断面図であって、本発明の第３実施形態によるターボファンは、中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板５０の周縁に円周方向に沿って一定間隔隔てて配置され、入口幅と出口幅が同一な複数のブレード６０と、前記ブレード６０の端部に結合されるシュラウド７０とからなる。
【００７８】
このようにブレード６０の入口幅と出口幅が同一な寸法で形成されることによって、実質的にターボファン中心部分から外側円周方向に空気が吐き出される時におけるブレード６０と空気との接触面積比がブレード６０の入口側から出口がわに至るまで同一になる。
【００７９】
また、前記各ブレード６０のターボファンの前方側端部に結合されるシュラウド７０は前記各ブレード６０のターボファンの前方側の先端面を繋がる連結部７２と、前記連結部７２と直交するように前記連結部７２の内側端部からターボファン前方側に延長形成される突出部７４とからなる。
また、前記突出部７４の内側には図１に示したオリピス１１の内側端部が挿入されて、ターボファンが動作するときターボファンの内側に流れ込まれる空気の風圧損失が最小化できる。
【００８０】
なお、前記シュラウド７０の連結部７２はブレード６０先端部全体に亘って連結されることもでき、ブレード６０の先端部の一部だけに連結され得ることは勿論である。
【００８１】
また、本発明の第３実施形態によるターボファンは前記ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径Ｄａと同一ないし小さく成形している。
従って、一体に射出成形できるのは勿論である。
即ち、ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径以下の寸法を有するように成形するのはターボファンを一体に射出成形できるようにするための構成である。
【００８２】
もし、ベース板５０とシュラウド７０が相互重複される寸法を有していると、ターボファン全体が一回の金型によって一体に射出成形されるのが不可能であることは前記の通りである。
【００８３】
以上説明したとおり、本発明の第３実施形態によると、ベース板５０の一側円周面に沿って配列される複数のブレード６０の入口側及び出口側の幅(Ｗｉ、Ｗｏ)が同一に構成されることを基本要旨としている。
【００８４】
従って、本発明の第３実施形態によると、前記ブレード６０の入口側及び出口側幅が同一に構成されることによって、ターボファンの内部に流れ込まれた空気がブレード６０の入口側から出口側に流動する時の流動面積比が同一になって前記ブレード６０の入口から出口に至るまで均一な風圧が与えられる。
【００８５】
回転するブレード６０の入口から出口に至るまで同一な風圧が与えられるということは、ブレード６０の入口から出口に至るまで圧力バランスが保持されることを意味し、これは空気の流動騒音が最大限抑制されることで一層静かに運転できるターボファンが提供できる。
【００８６】
また、前記ベース板５０の外径Ｄｂをシュラウド７０の内径以下で設定すると、ターボファン全体を一回の射出によって成形でき、空気調和機の主要部品であるターボファンをより簡単に成形でき、不良率が最小化できるという利点がある。
【００８７】
なお、本発明の第３実施形態も金型の製作が容易で、かつ摩耗発生が抑制でき、金型の耐久性が良くなる効果が得られる。
【００８８】
図１３を参照して、第４実施形態によるターボファンに対して説明する。
図１３は本発明の第４実施形態によるターボファン構造を示した断面図であって、前記第３実施形態においてベース板５０ａの形状が変形されたもので、その以外の他の構成要素は前記した第３実施形態と同一である。
【００８９】
本実施形態によるベース板５０ａはその中心部にモーターの回転軸に結合されるハブ５２を備える。即ち、前記ハブ５２はシュラウド７０ａに向かう前方側に二段に突出された状態のベース板５０ａの中心部に成形される。
【００９０】
本実施形態によるベース板５０ａがシュラウド７０ａ側に二段に突出されるように構成することで、前記ターボファンとモーターとがしめる軸方向の幅を減少させることができ、またその周辺構成要素の配置空間をより広く確保して周辺要素の配置及び設計をより自由にできるようにする長所がある。
【００９１】
また、本実施形態も金型の製作が容易であり、かつ摩耗発生を抑制することができ、金型の耐久性が良くなるという効果が得られる。
【００９２】
これと共に、本実施形態もターボファンの重さ中心の均衡を保持するハブ５２が軸方向に沿ってターボファンの中心に近く位置することによって成形時の金型抜けが良好となり、ターボファン駆動時偏心による振動及び騒音を低減させることになる。
【００９３】
なお、図１４ａ及び図１４ｂは本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図であって、本発明の各実施形態によるターボファンのブレード４０、６０は、図１４ａに示したように有線型の断面を有するように成形でき、図１４ｂに示したように単なる平板形の断面形状を有する成形も可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、次のような効果がある。
本発明の各実施形態によると、ターボファンを一体に成形でき、前記ターボファンの成形用金型の製作が容易であり、金型の耐久性が向上できる。
【００９５】
なお、本発明によると、ターボファン駆動時発生される振動及び騒音を最小化できる。
【００９６】
また、本発明の各実施形態によると、シュラウドとベース板が互いに重なる部分が無くなるのでターボファン全体を一回の射出成形によって一体に成形することができる。
【００９７】
従って、ターボファンの成形時発生する不良率を最小化できるので生産性が向上できる効果が期待される。
【００９８】
以上、本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明の技術思想に基づいて種々の変形又は変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の窓型空気調和機を示した分解斜視図である。
【図２】窓型空気調和機に適用される従来ターボファンを示す斜視図である。
【図３Ａ】図２の正面図である。
【図３Ｂ】図２の断面図である。
【図４】従来ターボファンの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４のターボファンが金型内で成形される状態を示す断面図である。
【図６】図４のターボファン適用時の空気流動を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるターボファンを示す斜視図であり、
【図８】図７の断面図であり、
【図９】図７の要部拡大図であり、
【図１０】本発明の第１実施形態によるターボファン適用時の空気流動を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態によるターボファン構造を示す断面図である。
【図１４Ａ】本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図である。
【図１４Ｂ】本発明の各実施形態に適用されるブレードの断面図である。
【符号の説明】
３０ ベース板
５０ ベース板
５０ａ ベース板
３１ 基底部
３２ ハブ
３８ 貫通孔
４０ ブレード
６０ ブレード
５０ シュラウド
７０ シュラウド
７０ａ シュラウド
５２ 吸入側端部
５４ 直線部
５６ 傾斜段部
Claims (4)
- 中央部に駆動モーターの回転軸に結合されるハブが備えられるベース板と、
前記ベース板の周縁に円周方向に沿って配列される複数のブレードと、
前記ブレードの端部に結合され、回転軸に平行した方向に形成され、その内径が前記ベース板の外径と同一であるか又は大きく形成されている吸入側端部と、前記吸入側端部の内周面から半径方向の外側に直線延長されて形成される直線部と、前記直線部の端部において前記ベース板の遠心方向に斜めに延長される傾斜段部となっているシュラウドと、
からなることを特徴とする空気調和機用ターボファン。 - 前記ベース板は、
ハブが形成された中央部であって、その外側の基底部に比べて吸入口側に近く位置するようにキャップ状で形成された中央部と、
前記ハブが形成された中央部と基底部とを連結し、円周方向に沿って多数の貫通孔が形成されている連結部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用ターボファン。 - 前記連結部は回転軸方向に平行をなし、前記ハブが形成された中央部と連結部とが合う部分は湾曲された形態をなすことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機用ターボファン。
- 前記シュラウドの直線部の幅は少なくとも４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用ターボファン。
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