JP5425270B2 - Turbofan and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明はターボファンおよび空気調和機、特に、空気清浄、加除湿、冷暖房などを行う空気調和機に用いられるターボファン、および該ターボファン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, and more particularly to a turbo fan used in an air conditioner that performs air cleaning, humidification / dehumidification, air conditioning, and the like, and an air conditioner using the turbo fan.
従来、天井埋込型の空気調和機に搭載される送風ファンは、ファンの羽根が3次元形状に形成されたターボファンが広く採用されている。例えば、羽根は前縁から後縁に渡り主板との接合端部に対し側板側の接合端部の位置が回転方向Aにずれ(前縁と後縁とを結ぶ仮想線が放射線に対して傾斜している)、羽根の前縁側におけるシュラウド端部が回転方向A側へ傾斜したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
このようにターボファンを形成することで、流入空気の軸方向の速度成分が特に大きくなる羽根前縁側におけるシュラウド側の端部が、回転方向A側へ傾斜されて、流入する空気の流入方向に沿うようになるので、反回転方向側に生じやすい剥離を防ぎ、性能向上及び騒音の低減を図ることができる。
Conventionally, as a blower fan mounted on a ceiling-embedded air conditioner, a turbo fan in which fan blades are formed in a three-dimensional shape has been widely used. For example, the blade crosses from the leading edge to the trailing edge, and the position of the joining edge on the side plate side shifts in the rotation direction A with respect to the joining edge with the main plate (the imaginary line connecting the leading edge and the trailing edge is inclined with respect to the radiation) In which the shroud end portion on the front edge side of the blade is inclined toward the rotation direction A (see, for example, Patent Document 1).
By forming the turbo fan in this way, the shroud side end portion on the blade leading edge side where the axial velocity component of the inflowing air is particularly large is inclined toward the rotation direction A side in the inflow direction of the inflowing air. Therefore, peeling that tends to occur in the counter-rotation direction side can be prevented, and performance improvement and noise reduction can be achieved.
また、例えば、羽根の後縁部における主板と羽根の連結位置(第一連結位置)において後縁に接する第一接線が羽根の回転方向A側に向かってシュラウドに接近するように延び、かつ側板と羽根との連結位置(第二連結位置)において後縁に接する第二接線が羽根の回転方向A側に向かって主板に接近するように延びたものが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
このようにターボファンを形成することで、羽根車出口における気流速度差に起因する乱流騒音を低減することができる。
Further, for example, a first tangent line in contact with the trailing edge at the connecting position (first connecting position) between the main plate and the blade at the trailing edge of the blade extends toward the blade rotation direction A so as to approach the shroud, and the side plate. In the connecting position (second connecting position) between the blade and the blade, a second tangent line that is in contact with the rear edge extends toward the blade in the direction of rotation A so as to approach the main plate (for example, Patent Document 2). reference).
By forming the turbo fan in this way, it is possible to reduce turbulent noise caused by the air flow velocity difference at the impeller exit.
さらに、例えば、ターボファンにおいて、羽根後縁部にノコ歯状とするものが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
このようにターボファンを形成することで、後縁部が直線状のものに対し後縁部での流れの合流に伴う空気流の圧力勾配及び速度欠損が小さくなり、乱れが抑制され低騒音化を図ることができる。
Furthermore, for example, a turbofan that has a sawtooth shape at the blade trailing edge is disclosed (for example, see Patent Document 3).
By forming a turbo fan in this way, the pressure gradient and velocity deficit of the air flow associated with the flow merge at the rear edge is reduced compared to those with a straight rear edge, and turbulence is suppressed and noise is reduced. Can be achieved.
しかしながら、従来のターボファンおよび該ターボファンを用いた空気調和機には、以下のような問題があった。
(i)特許文献1に開示されたターボファンは、羽根は前縁から後縁に渡り主板との接合端部に対し側板側の接合端部の位置が回転方向Aにオフセットし、シュラウド側羽根前縁が回転方向A側へ傾斜している。このため、流入する空気の流入方向に沿うようになるので、シュラウド側羽根前縁の反回転方向面側に生じやすい剥離を防ぐことができる。
しかし、羽根全体が回転方向A側に傾斜しているため、吸込流れが下流側へ向かうとき、主板側へ流れ易く、羽根側板側後縁部の近傍で剥離が生じて乱れや低風速域発生により風速分布が不均一となりうる。
また、羽根の回転方向A面は主板に対し鋭角で接合されているため、この接合部(角部)に流れが集中し易く、主板側の吹出風速も増加傾向となりうる。
そのため、乱れ発生や風速分布の不均一により、騒音悪化を招いてしまう。
さらに、羽根の回転軸に直交する水平断面において、回転中心Oを中心に任意同一半径における羽根の肉厚は、羽根車の高さ方向でほぼ同一のため、ABSやPsなど熱可塑性樹脂を材料に成形する場合、羽根は中実となるため重量が増加するおそれがある。
However, the conventional turbo fan and the air conditioner using the turbo fan have the following problems.
(I) In the turbofan disclosed in
However, since the entire blade is inclined in the direction of rotation A, when the suction flow goes to the downstream side, it tends to flow to the main plate side, and separation occurs near the trailing edge on the blade side plate side, resulting in turbulence and low wind speed range. The wind speed distribution can be uneven.
In addition, since the blade rotation direction A surface is joined to the main plate at an acute angle, the flow tends to concentrate on the joint (corner portion), and the blowout air speed on the main plate side can also increase.
Therefore, noise deterioration is caused by the occurrence of turbulence and non-uniform wind speed distribution.
Furthermore, in the horizontal cross section perpendicular to the rotation axis of the blade, the thickness of the blade at an arbitrary same radius around the rotation center O is almost the same in the height direction of the impeller, so a thermoplastic resin such as ABS or Ps is used as a material. In the case of molding into wings, the blades are solid and the weight may increase.
(ii)特許文献2に開示されたターボファンは、羽根の後縁部における主板と羽根との連結位置(第一連結位置)において、後縁に接する第一接線が羽根の回転方向A側に向かってシュラウドに接近するように延び、かつ、側板と羽根との連結位置(第二連結位置)において、後縁に接する第二接線が羽根の回転方向A側に向かって主板に接近するように延び、側面視で均一肉厚の後縁部が略く字形状に形成している。
このため、羽根の回転方向A面は流れが主板側および側板側に集中し、中央付近が流れ難くなる。また、羽根の半回転方向A面は回転方向A面と略同一の略く字形状のため、隣り合う羽根の翼間距離は、羽根車の高さ方向で同一であり、回転方向A面で主板側および側板側に流れが集中する。このため、高さ方向の中央付近で流れが不安定となり剥離し、騒音悪化を招くおそれがある。
さらに、羽根の回転軸に直交する水平断面において、回転中心Oを中心に任意同一半径における羽根の肉厚は、羽根車の高さ方向でほぼ同一のため、ABSやPsなど熱可塑性樹脂を材料に成形する場合、羽根は中実となるため重量が増加するおそれがある。
(Ii) In the turbofan disclosed in
For this reason, the flow is concentrated on the main plate side and the side plate side in the rotation direction A surface of the blade, and the vicinity of the center is difficult to flow. In addition, since the half-rotation direction A surface of the blade is substantially the same shape as the rotation direction A surface, the distance between the blades of adjacent blades is the same in the height direction of the impeller, and in the rotation direction A surface. The flow is concentrated on the main plate side and the side plate side. For this reason, the flow becomes unstable near the center in the height direction and may be separated, resulting in noise deterioration.
Furthermore, in the horizontal cross section perpendicular to the rotation axis of the blade, the thickness of the blade at an arbitrary same radius around the rotation center O is almost the same in the height direction of the impeller, so a thermoplastic resin such as ABS or Ps is used as a material. In the case of molding into wings, the blades are solid and the weight may increase.
(iii)特許文献3に開示されたターボファンは、羽根後縁部にノコ歯状としているため、後縁部が直線状のものに対し後縁部での流れの合流に伴う空気流の圧力勾配及び速度欠損が小さくなり、乱れが抑制され低騒音化を図ることができるものの、風速分布の不均一化によって局所的な高風速域が発生するおそれがある。
(Iii) Since the turbofan disclosed in
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、空気流れの剥離や乱れ(渦発生)を抑えることができるターボファン、および該ターボファンを搭載した空気調和機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has an object to obtain a turbo fan capable of suppressing separation and turbulence (vortex generation) of an air flow, and an air conditioner equipped with the turbo fan. To do.
本発明に係るターボファンは、中心に回転中心と、該回転中心の近くに形成された突出するボスと、を具備する円盤状の主板と、該主板に対向して配置され、前記主板に近づく程、内径が拡大する拡径部を具備する筒状のシュラウドと、両端がそれぞれ前記主板と前記シュラウドとに接合された複数枚の羽根と、を有するターボファンであって、前記羽根の羽根前縁が前記羽根の羽根後縁よりも回転中心に近い位置で、回転方向に前進して位置し、前記羽根の回転中心から遠い面である羽根外面は、前記回転中心から遠ざかる方向に突出する凸面に形成され、前記羽根前縁は、前記主板に近い主板側羽根前縁と、前記シュラウドに近いシュラウド側羽根前縁と、前記主板側羽根前縁と前記シュラウド側羽根前縁との間に形成された突出羽根前縁と、に区分され、前記主板側羽根前縁の前記主板に近い範囲である主板側前縁裾野部よりも前記主板から離れた範囲は、前記主板に垂直な主板側前縁垂直部を形成し、該主板側前縁垂直部よりも前記主板から離れた範囲は、前記主板側前縁垂直部に対して、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁から遠ざかりながら前記回転中心から遠ざかるように傾斜した主板側前縁傾斜部を形成し、前記突出羽根前縁の突出前縁端点よりも前記主板に近い範囲は、前記主板側前縁傾斜部に繋がって、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁から遠ざかりながら前記回転中心から遠ざかり、前記突出羽根前縁の突出前縁端点よりも前記主板から遠い範囲は、前記シュラウド側羽根前縁に繋がって、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁に近づきながら前記回転中心から遠ざかることを特徴とする。 A turbofan according to the present invention is disposed so as to face a disk-shaped main plate having a rotation center at the center and a protruding boss formed near the rotation center, and facing the main plate. A turbofan having a cylindrical shroud having an enlarged diameter portion whose inner diameter is increased, and a plurality of blades bonded at both ends to the main plate and the shroud, respectively, The outer surface of the blade, which is located at a position closer to the rotation center than the blade trailing edge of the blade, is advanced in the rotation direction, and is far from the rotation center of the blade, and protrudes in a direction away from the rotation center. The blade leading edge is formed between a main plate side blade leading edge near the main plate, a shroud side blade leading edge near the shroud, and the main plate side blade leading edge and the shroud side blade leading edge. In front of the protruding blade And a range farther from the main plate than a main plate side front edge skirt portion that is close to the main plate of the main plate side blade leading edge forms a main plate side front edge vertical portion perpendicular to the main plate. The range farther from the main plate than the main plate side front edge vertical part is inclined so as to move away from the rotation center while being further away from the blade rear edge as the distance from the main plate is farther from the main plate side front edge vertical part. The main plate side front edge inclined portion is formed, and the range closer to the main plate than the protruding front edge end point of the protruding blade front edge is connected to the main plate side front edge inclined portion, and the farthest away from the main plate, the rear of the blade. The range away from the center of rotation while moving away from the edge, and the range farther from the main plate than the protruding front edge end point of the leading edge of the protruding blade is connected to the front edge of the shroud blade, and the distance from the main plate increases the distance from the trailing edge of the blade. As we approach Characterized in that away from the serial rotation center.
本発明に係るターボファンは、羽根前縁における羽根外面は、羽根の羽根前縁が羽根後縁よりも回転方向に前進して位置し、主板から遠ざかるに従って、主板に近い範囲では、徐々に羽根後縁に近づきながら回転中心に近づく方向に傾斜する主板側前縁裾野部と、これに続く主板側前縁垂直部と、主板側前縁垂直部よりも徐々に羽根後縁から遠ざかりながら回転中心から離れる方向に傾斜する主板側前縁傾斜部と、主板側前縁傾斜部に繋がって最も羽根後縁から遠ざかって回転中心から離れる方向に突出する突出羽根前縁と、突出羽根前縁に繋がって、羽根後縁に近づきながら回転中心から離れる方向に傾斜するシュラウド側羽根前縁と、を有している。 In the turbofan according to the present invention, the blade outer surface at the blade leading edge is positioned so that the blade leading edge of the blade moves forward in the rotational direction from the blade trailing edge and gradually moves away from the main plate in a range closer to the main plate. The main plate side front edge skirt sloped in the direction approaching the rotation center while approaching the rear edge, the main plate side front edge vertical portion following this, and the rotation center gradually moving away from the blade rear edge than the main plate side front edge vertical portion Connected to the main plate side leading edge inclined part, which is inclined in the direction away from the main plate side, the protruding blade leading edge which is connected to the main plate side front edge inclined part and is farthest from the blade trailing edge and protrudes away from the rotation center, and the protruding blade leading edge. And a shroud-side blade leading edge that inclines in a direction away from the center of rotation while approaching the blade trailing edge.
すなわち、羽根前縁は、主板に近い位置と、突出羽根前縁を含む範囲と、が何れも回転方向に進む前方で、回転中心から離れる方向に湾曲する、「外方への逆反り」を呈している。このため、吸込流れの誘引が促進される。
また、主板側前縁裾野部(主板とのなす角が鈍角)を具備するので、主板近傍に流入する流れは、前記湾曲の中央付近(主板側前縁垂直部と主板側前縁傾斜部との接合位置に略相等する)に流れることから、主板側への流れの集中を回避することができる。よって、全体的に風速を均一化することが可能になる。
In other words, the blade leading edge is curved in the direction away from the center of rotation, in the forward direction in which the position close to the main plate and the range including the protruding blade leading edge both advance in the rotational direction. Presents. For this reason, attraction of the suction flow is promoted.
Further, since the main plate side front edge skirt portion (the angle formed with the main plate is an obtuse angle), the flow flowing into the vicinity of the main plate is near the center of the curve (the main plate side front edge vertical portion and the main plate side front edge inclined portion and Therefore, the concentration of the flow toward the main plate can be avoided. Therefore, it is possible to make the wind speed uniform throughout.
また、側面視において、突出前縁端点が主板側前縁垂直部(前縁湾曲点に同じ)よりも回転方向に前進しているから、突出前縁端点を頂点とし、シュラウド側羽根前縁と、突出羽根前縁(主板側前縁傾斜部を含む)を二辺とする「三角翼形状」が形成されるから、羽根外周面から内周面へ向かう縦渦を生成し、羽根内面への流れを誘引するとともに、吸込側で通風抵抗が変化しても縦渦により羽根表面に流れが供給されるため剥離しない。
以上のように、本発明にかかるターボファンは、羽根間の通過風速の均一化、および羽根表面での剥離が防止可能になるため、低騒音化を図ることができる。
Further, in the side view, the protruding front edge end point advances in the rotational direction from the main plate side front edge vertical portion (same as the front edge curved point), and therefore, the protruding front edge end point is the apex, and the shroud blade front edge Since a "triangular wing shape" with two sides of the leading edge of the protruding blade (including the main plate side leading edge slope) is formed, a vertical vortex from the blade outer surface toward the inner surface is generated, In addition to attracting the flow, even if the draft resistance changes on the suction side, the flow is supplied to the blade surface by the vertical vortex, so that it does not peel off.
As described above, the turbofan according to the present invention can reduce the noise since the passage air speed between the blades can be made uniform and separation on the blade surface can be prevented.
[実施の形態1:空気調和機]
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和機を模式的に示す縦断面図である。図1において、天井埋込形空気調和機100は、部屋17の天井面18に形成された凹部19に埋め込まれるものであって、空調機本体10と、空調機本体10内に収納されたターボファン1および熱交換器16とを有している。
空調機本体10は、断面矩形状の筒体を形成する本体側板10bと、該筒体の一方の端面を塞ぐ矩形状の板材からなる本体天板10aと、から形成された函体であって、該函体の開口部(本体天板10aに対向する面)には、化粧パネル11が着脱自在に取付けられている。すなわち、本体天板10aは天井面18よりも上方に位置し、化粧パネル11は天井面18と略同一面に位置している。
[Embodiment 1: Air conditioner]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an air conditioner according to
The air conditioner
化粧パネル11の中央付近には、空調機本体10への空気の吸込口である吸込グリル11aが形成され、吸込グリル11aにはこれを通過した後の空気を除塵するフィルタ12が配置されている。
一方、化粧パネル11の各辺に沿って、すなわち、吸込グリル11aを包囲するように、空気の吹出口であるパネル吹出口11bが形成され、パネル吹出口11bには吹き出す空気の方向を調整する風向ベーン13が設置されている。
In the vicinity of the center of the
On the other hand, along each side of the
本体天板10aの中央にはファンモータ15が設置され、ファンモータ15の回転軸にはターボファン1が設置されている。
そして、吸込グリル11aとターボファン1との間には、前者から後者に向かう吸込風路を形成するベルマウス14が配置され、ターボファン1の外周側を囲むように(例えば、平面視で略C字形状に)熱交換器16が配置されている。
熱交換器16は、略水平に所定の間隔を空けて配置されたフィンと、該フィンを貫通する伝熱管と、を有し、該伝熱管は室外機に接続配管(何れも図示しない)によって接続さ、冷却された冷媒または加熱された冷媒が供給される。
A
Between the
The
したがって、このように構成された空気調和機100は、ターボファン1が回転すると部屋17の空気が化粧パネル11の吸込グリル11aに吸い込まれる。そして、フィルタ12において除塵された空気は、本体吸込口10cを形成するベルマウス14に案内されて、ターボファン1に吸込まれる。
そして、ターボファン1では、下方から略上方に向かって吸い込まれた空気が、略水平方向に吹き出される。そうすると、吹き出された空気は、熱交換器16を通過しながら熱交換あるいは湿度調整された後、流れ方向を略下方に変更して、パネル吹出口11bから部屋17へ向けて吹き出される。このとき、パネル吹出口11bにおいて風向ベーン13によって風向が制御される。
Therefore, in the
In the
なお、ターボファン1は、別途詳細に説明する本発明の実施の形態2に係るターボファンに同じであるから、高品質、高性能、低騒音な空気調和機100が得られる。
すなわち、ターボファン1の本体吸込口10c側、又はパネル吹出口11b側、又は両方に通風可能な圧損体を有し、吸込口配設される圧損体が例えばフィルタ12の場合、長時間運転でホコリが堆積し通風抵抗が増加しても、羽根前縁4aが湾曲しているので剥離しづらく長時間運転でも低騒音を維持することができる。また、パネル吹出口11bに配設される圧損体が例えば熱交換器16や加湿ロータの場合、風速分布が均一なため熱交換器16や加湿ロータ全体で有効に熱交換や湿度放出ができる。また、熱交換器16が略四角形状でターボファン1と熱交換器16との距離が不均一であっても剥離しないため低騒音化を図ることができる(これについては、別途詳細に説明する)。
The
That is, when the
[実施の形態2:ターボファン]
図2〜図15は本発明の実施の形態2に係るターボファンを模式的に説明するものであって、図2は斜視図、図3は平面図、図4の(a)は一部を断面にした拡大側面図(図3に示す矢印B方向視)、図4の(b)は一部を断面にした拡大側面図(図3に示す矢印C方向視)、図5の(a)は羽根前縁を模式的に示す斜視図、図5の(b)は羽根後縁を模式的に示す斜視図、図6〜図10はそれぞれ平面視の断面図、図11〜図13はそれぞれ側面視の断面図、図14は羽根後縁を示す側面図、図15は羽根後縁を示す展開図である。
以下、ターボファン1として、空気調和機100(実施の形態1)に搭載されたものについて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種空気調和機や各種機器における送風手段として搭載されるものである。
なお、理解を容易にするため、図中上方を部屋17側にしている。すなわち、ターボファン1を天井面18から取り外し、本体天板10aを床面に載置し、本体吸込口10cを上にした状態に相等するから、図中上方から図中下方に向かって空気が吸い込まれることになっている。また、各図において同じ部分または相等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: Turbofan]
2 to 15 schematically illustrate a turbo fan according to
Hereinafter, although the
In order to facilitate understanding, the upper side in the figure is the
(全体の構成)
図2〜図5において、ターボファン1は、外周部が平坦で中央部が山状に突出した回転体である主板2と、主板2に対向した略円環状のシュラウド3と、一方の端部が主板2に、他方の端部がシュラウド3に接合された(一体的に形成されたに同じ)複数枚の羽根4と、から形成されている。
なお、図2および図3において斜線部は、シュラウド3を羽根4から剥ぎ取った際の状態、すなわち、シュラウド3と羽根4との接合境界面を示している。
(Overall configuration)
2 to 5, a
2 and 3, the hatched portion indicates a state when the
主板2の中央(山状突出部の頂上に同じ)にはボス2aが形成され、ボス2aがファンモータ15(図1参照)の回転軸に固定されている。以下、当該回転軸の中心を「回転中心O(オー)」と称す。
シュラウド3は上縁がファン吸込口1aを形成し、ファン吸込口1aから下方になる程(主板2に近づく程)、内径が大きくなっている。
そして、シュラウド3の下縁(内径が最も大きくなっている。(以下、「シュラウド外周」と称す)3bと、これに対向する主板2の外周(以下、「主板外周」と称す)2bと、一対の羽根4の最も回転中心Oから離れた羽根後縁4bと、の4者は、同一の仮想円筒面(以下、「仮想外周円筒」と称す)上に位置し、ファン吹出口1bが形成されている(正確には、一対の羽根4に挟まれて形成されるから、羽根が7枚の場合、円周上に7箇所のファン吹出口1bが形成されている)。
A boss 2a is formed at the center of the main plate 2 (the same as the top of the mountain-shaped protrusion), and the boss 2a is fixed to the rotating shaft of the fan motor 15 (see FIG. 1). Hereinafter, the center of the rotation axis is referred to as “rotation center O (O)”.
The
The lower edge of the shroud 3 (inner diameter is the largest (hereinafter referred to as “shroud outer periphery”) 3b, and the outer periphery of the main plate 2 (hereinafter referred to as “main plate outer periphery”) 2b opposite thereto, The four of the
(羽根)
図2〜図5において、羽根4の羽根前縁4aは、回転中心Oから所定の距離に位置し、羽根後縁4bは仮想外周円筒上に位置し、羽根前縁4aと羽根後縁4bとを結ぶ仮想線(以下、「弦線」と称している)は、回転中心Oからの放射線に対して傾斜している。
なお、以下の説明の便宜上、羽根後縁4bから遠ざかる方向を「回転方向A(図中、矢印Aにて示す)」と、羽根前縁4aから遠ざかる方向を「反回転方向」と称す。
(Feather)
2 to 5, the
For convenience of the following description, the direction away from the
そして、羽根4の回転中心Oから遠い方の面である羽根外面(正圧面に相当する)4cは、反回転方向になる程、回転中心Oから離れ、羽根4の羽根後縁4bは仮想外周円筒面上に位置している。
また、羽根4の回転中心Oに近い方の面である羽根内面(負圧面に相当する)4dは、羽根外面4cと所定の間隔(羽根4の厚さに相等する)をとりながら同様の形態を呈している。このとき、前記所定の間隔(羽根4の厚さに相等する)は、羽根前縁4aと羽根後縁4bとの中間で厚くなり、両縁部に向かって徐々に薄くなっている。すなわち、断面が翼形状に近似している。
なお、主板2に平行な面における、羽根外面4cと羽根内面4dとの中央位置を示す線を「水平反り線P」と称し、羽根前縁4aの端点と、羽根後縁4bの端点とを結ぶ直線を「水平弦線S」と称す。
The blade outer surface (corresponding to the positive pressure surface) 4c, which is the surface far from the rotation center O of the
A blade inner surface (corresponding to a negative pressure surface) 4d, which is a surface closer to the rotation center O of the
A line indicating the center position of the blade
(羽根前縁部)
図4の(a)は羽根4を回転中心Oから半径方向に向かって(図3において示す矢印Bの方向、水平弦線S1に垂直な方向に概略同じ)見、図4の(b)は羽根4を水平弦線S1の方向(図3において示す矢印Cの方向)に見ている。
羽根前縁4aは、主板2からシュラウド3に向かって、主板側羽根前縁4a1と、突出羽根前縁4a3と、シュラウド側羽根前縁4a2と、に大きく分けられる。そして、主板側羽根前縁4a1は、主板2に垂直な範囲である主板側前縁垂直部40a1と、主板2に近接した所定範囲である主板側前縁裾野部41a1と、主板側前縁垂直部40a1と前縁湾曲点4hにおいて折れ曲がり、突出羽根前縁4a3に繋がる主板側前縁傾斜部42a1と、に分けられる。
なお、主板側羽根前縁4a1等の大きな区分け、あるいは、主板側前縁垂直部40a1等の小さな区分けは、説明の便宜であって、相互の境界が明りょうに表れるものではなく、また、それぞれの範囲が限定されるものではない。
(Blade leading edge)
4A shows the
The
The large division of the main plate side blade leading edge 4a1 or the like, or the small division of the main plate side leading edge vertical portion 40a1 or the like is for convenience of explanation, and the boundary between them is not clearly shown. However, the range is not limited.
すなわち、羽根前縁4aは、主板2との接合部である主板側前縁端点4a11から、主板側前縁裾野部41a1においては徐々に羽根後縁4b方向に後退(羽根の幅が狭くなる方向)し、主板側前縁垂直部40a1では、主板側前縁裾野部41a1の終端から前縁湾曲点4hの範囲で、主板2に垂直である。
そして、主板側前縁傾斜部42a1は前縁湾曲点4hにおいて折れ曲がって、羽根後縁4bとは反対の方向に前進(羽根の幅が広くなる方向)し位置し、やがて、突出羽根前縁4a3に繋がっている。
突出羽根前縁4a3は略円弧状であって、突出羽根前縁4a3のシュラウド3側は、シュラウド側羽根前縁4a2に繋がっている。
シュラウド側羽根前縁4a2は、羽根後縁4bに近づく程、主板2から離れ、やがて、シュラウド3にシュラウド側前縁端点4gにおいて接続している。
That is, the
The main plate side leading edge inclined portion 42a1 is bent at the leading
The protruding blade leading edge 4a3 is substantially arc-shaped, and the
The shroud side blade leading edge 4a2 is further away from the
(羽根後縁)
羽根後縁4bは、主板外周2bとシュラウド外周3bとが形成する仮想円筒(仮想外周円筒)上に位置し、主板2からシュラウド3に向かって、主板側羽根後縁4b1と、シュラウド側羽根後縁4b2と、分けられる。主板側羽根後縁4b1は、主板2に垂直な範囲である。シュラウド側羽根後縁4b2は、主板2からの距離が略同じである後縁湾曲点4jにおいて折れ曲がり、シュラウド3に近づく程、反回転方向(羽根4の幅が拡がる方向)に位置し(「後退する」に同じ)、やがて、シュラウド3にシュラウド側後縁端点4b22において接続している。
(Blade trailing edge)
The
(主板側前縁部の断面形状)
次に、羽根の断面形状について詳細に説明する。図6〜図10は主板2に平行な面における羽根断面を示している。
図6は前縁湾曲点4hにおける断面、すなわち、主板側前縁垂直部40a1(羽根前縁4aの主板2に垂直な範囲に同じ)と、後縁湾曲点4j(羽根後縁4bの主板2に垂直な範囲に同じ)とを示している。
前縁湾曲点4hは回転中心Oから距離R(4h)に位置している。また、後縁湾曲点4jは、前縁湾曲点4hに対して反回転方向に角度θ(4j)だけ遅れた位置で、仮想外周円筒上(回転中心Oから距離R(4j))に位置している。
そして、羽根外面4c1は、回転中心Oから遠い方向に突出する凸面に形成されている。一方、羽根内面4d1は、前縁湾曲点4hに近い(前縁4aに近いに同じ)範囲では、回転中心Oに近い方向に突出する凸面に形成され、後縁湾曲点4jに近い(後縁4bに近いに同じ)範囲では、回転中心Oから遠ざかる方向に後退する凹面に形成されている。
すなわち、羽根外面4c1を円弧とみなした場合(実際は円弧でない)の曲率半径は、羽根内面4d1を円弧とみなした場合(実際は円弧でない)の曲率半径よりも小さくなっているから、水平断面において、羽根外面4c1の方が羽根内面4d1より、大きく反っていることになる。
このとき、羽根外面4c1と羽根内面4d1との中央を結ぶ線を「水平反り線P1」と、前縁湾曲点4hと後縁湾曲点4jとを結ぶ直線を「水平弦線S1」と称している。
(Cross-sectional shape of main plate side front edge)
Next, the cross-sectional shape of the blade will be described in detail. 6 to 10 show blade cross sections in a plane parallel to the
FIG. 6 shows a cross section at the leading edge
The leading
The blade outer surface 4c1 is formed as a convex surface protruding in a direction far from the rotation center O. On the other hand, the blade inner surface 4d1 is formed in a convex surface protruding in a direction close to the rotation center O in a range close to the leading edge
That is, the radius of curvature when the blade outer surface 4c1 is regarded as an arc (actually not a circular arc) is smaller than the radius of curvature when the blade inner surface 4d1 is regarded as an arc (actually not a circular arc). The blade outer surface 4c1 is more greatly warped than the blade inner surface 4d1.
At this time, a line connecting the centers of the blade outer surface 4c1 and the blade inner surface 4d1 is referred to as a “horizontal warp line P1”, and a straight line connecting the leading edge
(主板側前縁部と主板との接合部の断面形状)
図7の(a)は主板側羽根前縁4a1と主板2との接合部の断面形状、すなわち、主板側前縁端点4a11および主板側後縁端点4b11における断面を示し、図7の(b)はその一部を拡大した拡大断面図である。
主板側前縁端点4a11は前縁湾曲点4hに対して、より外周側で回転方向Aに進んだ位置(「前進する」に同じ)にある。すなわち、回転中心Oから、距離R(4h)よりも大きな距離R(4a11)に位置し、回転方向Aに角度θ(4a11)だけ進んでいる。また、主板側後縁端点4b11は後縁湾曲点4jと同じ位相に位置している。したがって、当該位置における羽根4の幅は角度θ(4a11)に相等する分だけ幅が広いことになる。
そして、羽根外面4c11は、回転中心Oから遠い方向に突出する凸面に形成されている。このとき、羽根外面4c11の主板側前縁端点4a11に近い所定範囲は、羽根内面4d1(主板2に垂直な範囲)から外れ(偏位し)、主板側前縁端点4a11から離れた範囲は、主板2に垂直であって、羽根外面4c1に同じになっている。
同様に、羽根内面4d11は、主板側前縁端点4a11に近い所定範囲は、回転中心Oに近づく方向に突出する凸面に形成され、主板側前縁端点4a11から離れた範囲は、主板2に垂直であって、羽根内面4d1に同じになっている。
そして、羽根外面4c11と羽根外面4c1、および羽根内面4d11と羽根内面4d1とは滑らかに繋がり、主板側前縁裾野部41a1を形成している。
(Cross-sectional shape of the joint between the main plate side front edge and the main plate)
FIG. 7A shows the cross-sectional shape of the joint between the main plate-side blade front edge 4a1 and the
The main plate side front edge end point 4a11 is in a position (same as “advance”) advanced in the rotation direction A on the outer peripheral side with respect to the front edge
The blade outer surface 4c11 is formed as a convex surface protruding in a direction far from the rotation center O. At this time, the predetermined range close to the main plate side front edge end point 4a11 of the blade outer surface 4c11 deviates (deviations) from the blade inner surface 4d1 (range perpendicular to the main plate 2), and the range away from the main plate side front edge end point 4a11 is It is perpendicular to the
Similarly, the blade inner surface 4d11 is formed in a convex surface protruding in a direction approaching the rotation center O in a predetermined range close to the main plate side front edge end point 4a11, and a range away from the main plate side front edge end point 4a11 is perpendicular to the
The blade outer surface 4c11 and the blade outer surface 4c1, and the blade inner surface 4d11 and the blade inner surface 4d1 are smoothly connected to form the main plate-side front edge skirt 41a1.
(突出羽根前縁の断面形状)
図8は突出羽根前縁4a3における断面であって、シュラウド側後縁端点4b22における断面を示している。
突出羽根前縁4a3は前縁湾曲点4hに対して、より外周側で回転方向Aに進んだ位置にある。このとき、突出羽根前縁4a3の最も外周に位置する(回転方向Aに最も進んだ位置に同じ)突出前縁端点4fは、回転中心Oから、距離R(4h)よりも大きな距離R(4f)に位置し、回転方向Aに角度θ(4f)だけ進んでいる。
すなわち、主板2から離れるに伴って、主板側前縁傾斜部42a1および突出羽根前縁4a3は、前縁湾曲点4hに対して徐々に「外周側かつ回転方向A側」に位置しながら、最も回転方向Aに進んだ位置である突出前縁端点4fに繋がっている。
(Cross-sectional shape of the leading edge of the protruding blade)
FIG. 8 is a cross-section at the leading edge 4a3 of the protruding blade, and shows a cross-section at the shroud side rear edge end point 4b22.
The protruding blade leading edge 4a3 is located at a position further in the rotational direction A on the outer peripheral side with respect to the leading edge
That is, as the distance from the
一方、シュラウド側後縁端点4b22は仮想外周円筒上にあって、反回転方向に角度θ(4b22)だけ遅れている。すなわち、羽根後縁4bは、主板2に垂直な主板側羽根後縁4b1と、後縁湾曲点4jにおいて折れ曲がり、シュラウド3に近づく程、反回転方向(羽根4の幅が拡がる方向)に後退するシュラウド側羽根後縁4b2とを有している。
したがって、当該位置における羽根4の幅は角度「θ(4f)+θ(4b22)」に相等する分だけ、前縁湾曲点4h(前縁湾曲点4hに同じ)における断面の幅より、幅が広いことになる。
そして、羽根外面4c3は、回転中心Oから遠い方向に突出する凸面に形成されている。一方、羽根内面4d3は、突出前縁端点4fに近い(前縁4aに近いに同じ)範囲では、回転中心Oに近い方向に突出する凸面に形成され、シュラウド側後縁端点4b22に近い(後縁4bに近いに同じ)範囲では、回転中心Oから遠ざかる方向に後退する凹面に形成されている。
このとき、羽根外面4c3と羽根内面4d3との中央を結ぶ線を「水平反り線P3」と突出前縁端点4fとシュラウド側後縁端点4b22とを結ぶ直線を「水平弦線S3」と、称す。
On the other hand, the shroud side rear edge end point 4b22 is on the virtual outer peripheral cylinder and is delayed by an angle θ (4b22) in the counter-rotating direction. That is, the
Accordingly, the width of the
The blade outer surface 4c3 is formed as a convex surface protruding in a direction far from the rotation center O. On the other hand, the blade inner surface 4d3 is formed in a convex surface protruding in a direction close to the rotation center O in the range close to the protruding front
At this time, a line connecting the center of the blade outer surface 4c3 and the blade inner surface 4d3 is referred to as a “horizontal warp line P3”, and a straight line connecting the protruding front
(シュラウド側羽根前縁の断面形状)
図9はシュラウド側羽根前縁4a2における断面である。図9において、シュラウド側羽根前縁4a2の所定の位置4iを、回転中心Oからの距離を距離R(4i)、突出前縁端点4fに対して反回転方向に後退する角度を角度θ(4i)とすると、位置4iが突出前縁端点4fから離れる程、反回転方向に後退し、且つ、主板外周2bに位置している。
すなわち、位置4iが主板2から離れる程(シュラウド3に近づく程に同じ)、角度θ(4i)および距離R(4i)が徐々に大きくなっている。したがって、羽根外面4cおよび羽根内面4dのシュラウド側羽根前縁4a2に近い範囲は、略円弧状に曲げられた略三角形状を呈している。
そして、位置4iを含む断面における羽根外面4cおよび羽根内面4dを示す線を、羽根外面4c2および羽根内面4d2とし、羽根外面4c2と羽根内面4d2との中央を結ぶ線を「水平反り線P2」としている。このとき、位置4iを含む断面の回転中心Oから遠い側は、シュラウド3に接しているから、位置4iが主板2から離れる程、水平反り線P2の長さは短くなる。
(Cross-sectional shape of shroud side blade leading edge)
FIG. 9 is a cross section at the shroud side blade leading edge 4a2. In FIG. 9, a predetermined position 4i of the shroud-side blade leading edge 4a2 is set to a distance R (4i) from the rotation center O, and an angle θ (4i) is set to recede in the counter-rotating direction with respect to the protruding front
That is, the angle θ (4i) and the distance R (4i) gradually increase as the position 4i moves away from the main plate 2 (the same as the position closer to the shroud 3). Therefore, the range of the blade
Then, the lines indicating the blade
(シュラウド側前縁端点4gの位置)
図10はシュラウド側羽根前縁4a2における断面である。図9において、シュラウド側前縁端点4gは、回転中心Oから距離R(4g)で、突出前縁端点4fに対して反回転方向に角度θ(4g)だけ後退している(遅れている)。すなわち、「R(4i)<R(4g)、θ(4i)<θ(4g)」の関係にある。
以上をまとめると、次の関係がある。
「R(4a11)>R(4h)」、
「R(4h)<R(4f)<R(4i)<R(4g)」、
「θ(4a11)≠0」、
「θ(4f)≠0」、
「0≠θ(4i)<θ(4g)」。
(Location of shroud
FIG. 10 is a cross section at the shroud side blade leading edge 4a2. In FIG. 9, the shroud-side front
In summary, there is the following relationship.
“R (4a11)> R (4h)”,
“R (4h) <R (4f) <R (4i) <R (4g)”,
“Θ (4a11) ≠ 0”,
“Θ (4f) ≠ 0”,
“0 ≠ θ (4i) <θ (4g)”.
(羽根前縁の反り)
図11は羽根前縁4aにおける反りを説明する断面図であって、前縁湾曲点4hを通過する主板2に垂直な面の断面(正確には、主板2および水平弦線S1(図6参照)に垂直な断面)を示している。
図11において、前縁湾曲点4hを通過する主板2への垂線を「垂線Q(4h)」とし、説明の便宜上、位置4iが、たまたま垂線Q(4h)上に位置しているとしている。そして、羽根外面4cと羽根内面4dとの中央線(図中、一点鎖線にて示す)を「垂直反り線Q(4i)」と称し、垂直反り線Q(4i)の主板2との交点を、主板側前縁反り点4a12とする。
(War of leading edge of blade)
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining warpage at the
In FIG. 11, the perpendicular to the
主板側前縁裾野部41a1に相等する羽根外面4cの範囲は、主板2から離れる程、内側(図中、右側)に傾いているから、主板2とのなす傾斜角度β(4a12)は鈍角(β(4a12)>90°)である。一方、主板側前縁裾野部41a1に相等する羽根内面4dの範囲は、主板2の略垂直であるから、主板2とのなす傾斜角度δ(4a12)は略90°(δ(4a12)≒90°)である。
したがって、垂直反り線Q(4i)は、主板2に近い主板側前縁裾野部41aに相等する範囲において、主板2から離れる程、内側に傾いている。そして、主板2からより離れた主板側前縁垂直部40a1においては、主板2に垂直であるから、垂線Q(4h)に一致している。
さらに、主板側前縁傾斜部42a1においては、垂直反り線Q(4i)は垂線Q(4h)に対して主板2から離れる程、外側に傾斜し、該傾斜は主板2から離れる程、徐々に大きくなり、突出羽根前縁4a3において略一定の反り角度α(4i)になっている。
したがって、羽根4は羽根前縁4aの近くにおいて、羽根外面4cの方が羽根内面4dよりも大きく反っている(円弧に近似した場合、前者の曲率半径が後者の曲率半径より小さくなっている)。
The range of the blade
Accordingly, the vertical warp line Q (4i) is inclined inward as the distance from the
Further, in the main plate side leading edge inclined portion 42a1, the vertical warp line Q (4i) is inclined outward as the distance from the
Accordingly, the
(羽根中間部の反り)
図12は羽根中間部における反りを説明する断面図であって、シュラウド側前縁端点4gを通過する主板2に垂直な面の断面(正確には、主板2および水平弦線S1(図6参照)に垂直な断面)を示している。
図12において、シュラウド側前縁端点4gを通過する主板2および水平弦線S1な面内にあって、主板2からの距離が前縁湾曲点4hと同じである位置を「中間湾曲点4e」としている。
このとき、羽根4の中間部は、中間湾曲点4eを境に、主板2に近い主板側羽根中間部4e1と、シュラウド3側のシュラウド側羽根中間部4e2と、に大きく分けられる。また、主板側羽根中間部4e1は、主板2に近接した所定範囲である主板側中間裾野部41e1と、主板2から離れた、主板2に垂直な範囲である主板側中間垂直部40e1と、に小さく分けられる。
(War of blade middle part)
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the warp in the blade middle part, and is a cross section of a plane perpendicular to the
In FIG. 12, a position that is in the plane of the
At this time, the intermediate portion of the
なお、主板側中間裾野部41e1、主板側中間垂直部40e1、およびシュラウド側羽根中間部4e2は滑らかに繋がったものであって、それぞれの境界(中間湾曲点4e)が限定されるものではない。そして、中間湾曲点4eを通過する主板2に垂直な線を垂線Q(4e)とする。また、羽根外面4cと羽根内面4dとの中央線(図中、一点鎖線にて示す)を「垂直反り線Q(4g)」と称し、垂直反り線Q(4g)の主板2との交点を、主板側中間反り点4a13とする。
羽根外面4cの主板2に近い主板側中間裾野部41e1の範囲では、垂直反り線Q(4g)は、主板2から離れる程、内側(図中、右側)に傾いているから、主板2とのなす傾斜角度β(4a13)は鈍角(β(4a13)>90°)である。一方、羽根内面4dの主板側中間垂直部40e1に相等する範囲は、主板2の略垂直であるから、主板2とのなす傾斜角度δ(4a13)は略90°(δ(4a13)≒90°)である。
The main plate side intermediate skirt portion 41e1, the main plate side intermediate vertical portion 40e1, and the shroud side blade intermediate portion 4e2 are smoothly connected, and the respective boundaries (
In the range of the main plate side intermediate skirt portion 41e1 close to the
また、垂直反り線Q(4g)は、主板2に近い範囲において、主板2から離れる程、内側に傾いている。そして、主板2からより離れた主板側中間垂直部40e1においては、主板2に垂直であるから、垂線Q(4e)に一致している。
さらに、シュラウド側羽根中間部4e2においては、垂直反り線Q(4g)は垂線Q(4h)に対して主板2から離れる程、外側に傾斜し、該傾斜は主板2から離れる程、徐々に大きくなり、シュラウド3に近い範囲では、略一定の反り角度α(4g)になっている。
Further, the vertical warp line Q (4 g) is inclined inward as the distance from the
Further, in the shroud-side blade intermediate portion 4e2, the vertical warp line Q (4g) is inclined outward as the distance from the
そして、羽根前縁4a(正確には、前縁湾曲点4hに相等する位置)における垂直反り線Q(4i)の反り角度α(4i)は、中間湾曲点4e(シュラウド側前縁端点4gに相等する位置)における垂直反り線Q(4g)の反り角度α(4g)より大きくなっている。すなわち、「(α(4i)>α(4g)」の関係になっている。
すなわち、羽根4は回転中心O(羽根前縁4a)に近づく略、主板2から離れた範囲の反り角度が徐々に大きくなっている。
The warp angle α (4i) of the vertical warp line Q (4i) at the
In other words, the
(羽根前縁部における作用・効果)
(イ)羽根前縁4aに近い範囲は、平面視において、羽根外面4c1の方が羽根内面4d1よりも大きく反っている形態(前者の曲率半径の方が後者の曲率半径よりも小さいに相等する)のため、ターボファン1が誘引する吸込流れの誘引を促進している。
(ロ)主板側前縁端点4a11が、平面視において、主板側前縁端点4a11が主板側前縁垂直部40a1(前縁湾曲点4hに同じ)よりも回転方向Aに前進して回転中心Oよりも遠くに位置し、側面視において、主板側前縁裾野部41a1と主板2とがなす傾斜角度β(4a12)が鈍角であるから、主板2の近傍に流入する流れは主板2及び凹形状に湾曲する羽根車高さ方向の中央付近の最もへこむ部分とに流れることで主板2側への流れの集中を回避し全体的に風速を均一化している。
(Operation and effects at the leading edge of the blade)
(A) The range close to the
(B) The main plate side front edge end point 4a11 is moved forward in the rotation direction A from the main plate side front edge vertical portion 40a1 (same as the front edge
(ハ)平面視において、羽根内面4dの曲率半径は、羽根外面4cの曲率半径よりも大きいとみなすことができるから、シュラウド側羽根前縁4a2に流入する流れとの迎角が縮小し滑らかに流入するため剥離が防止され、乱れが生じ難い。
(ニ)側面視において、垂直反り線Q(4i)の反り角度α(4i)は、回転方向A側になる程(回転中心Oに近づく程)、大きくなる(α(4i)>α(4g))から、シュラウド側羽根前縁4a2および突出羽根前縁4a3は、回転方向A側になる程、反っている(傾斜している)。
また、平面視において、突出前縁端点4fが前縁湾曲点4hよりも回転方向Aに前進して回転中心Oよりも遠くに位置し、側面視において、突出前縁端点4fが主板側前縁垂直部40a1(前縁湾曲点4hに同じ)よりも回転方向Aに前進しているから、突出前縁端点4fを頂点とし、シュラウド側羽根前縁4a2と、突出羽根前縁4a3(主板側前縁傾斜部42a1を含む)を二辺とする「三角翼形状」が形成される。
(C) In plan view, the radius of curvature of the blade
(D) In a side view, the warp angle α (4i) of the vertical warp line Q (4i) increases as it becomes closer to the rotation direction A (closer to the rotation center O) (α (4i)> α (4g )), The shroud side blade leading edge 4a2 and the protruding blade leading edge 4a3 are warped (inclined) toward the rotation direction A side.
Further, in the plan view, the protruding front
(ホ)そして、正圧側となる羽根外面4cに押された空気は、負圧側となる羽根内面4dへ向かう縦渦を生成し、羽根内面4dに向かう流れを誘引するとともに、吸込側で通風抵抗が変化しても縦渦により羽根表面(羽根内面4dおよび羽根外面4c)に流れが供給されるため剥離しない。
(ヘ)以上の結果、羽根4間の通過風速の均一化及び羽根表面における剥離を防止することが可能になるため、低騒音化を図ることができる。
(E) Then, the air pushed by the blade
(F) As a result of the above, it is possible to make the passing air speed between the
(ト)また、平面視において、前縁湾曲点4hと後縁湾曲点4jとを結ぶ水平弦線S1(図6参照)と、突出前縁端点4fとシュラウド側後縁端点4b22とを結ぶ水平弦線S3(図8参照)とのなす角度θ1が10°未満(0°<θ1<10°)で、突出前縁端点4fが主板側前縁垂直部40a1に対し回転方向Aに前進するように形成されている。このため、羽根の吸込領域を縮小して、吸込領域を阻害しない。また、突出羽根前縁4a3(突出前縁端点4f)を挟み主板側前縁傾斜部42a1およびシュラウド側羽根前縁4a2の湾曲部付近に生成される縦渦の下流への移行長さが長過ぎないから、安定した渦が生成され、流れが安定して乱れないことから、低騒音化を図ることができる。
(G) In a plan view, the horizontal chord line S1 (see FIG. 6) connecting the leading edge
(羽根の断面構造)
図13は羽根の断面構造を模式的に説明する断面図である。羽根4は、前縁湾曲点4hおよび後縁湾曲点4jを結ぶ線よりも主板2側の範囲において、羽根内面4dは主板に略垂直であるのに対し、羽根外面4cは主板2から離れる程、回転中心O側に傾いている。すなわち、羽根内面4dと羽根外面4cとの距離である羽根厚さは、主板2から遠ざかる程、薄くなっている(先細りに同じ)。
このことは、一方の羽根4の羽根外面4cと羽根4に隣接する他方の羽根の羽根内面4dとの距離が、主板2から離れる程、広くなっていることに同じであるから、主板2側への流れの集中を回避することができ、風速が均一化され、低騒音化を図ることができる。
また、羽根4は、主板2の下面に開口する空洞4vが内部に形成された中空構造になっている。したがって、羽根4を中実構造にした場合に比べ、軽量化を促進することができる。また、羽根4の主板2に近い範囲を、主板2あるいはシュラウド3と略同じ厚さの板状部材からなる二枚構造にするから、ターボファン1を一体的に樹脂成形することが容易になる。
(Cross sectional structure of the blade)
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating the cross-sectional structure of the blade. In the
This is similar to the fact that the distance between the blade
Further, the
(羽根後縁)
図14および図15は羽根後縁を模式的に説明するものであって、図14は側面図、図15は外周仮想円筒を平面に展開した展開図である。
図14および図15において、羽根後縁4bは、仮想外周円筒(主板外周2bとシュラウド外周3bとを結ぶ仮想円筒に同じ)上に位置している。そして、主板2寄りであって、主板2に対して傾斜の少ない主板側羽根後縁4b1と、シュラウド3寄りであって、シュラウド3に近づく程、反回転方向に位置する(後退する)シュラウド側羽根後縁4b2とに、概略分けることができる。なお、両者の境界は明りょうでなく、該境界の位置は限定するものではない。
(Blade trailing edge)
14 and 15 schematically illustrate the trailing edge of the blade, FIG. 14 is a side view, and FIG. 15 is a development view in which the outer virtual cylinder is developed on a plane.
14 and 15, the
図15において、主板側羽根後縁4b1に相等する範囲において、羽根外面4cと主板2とがなす角度を傾斜角度β(4b1)と、羽根外面4cと主板2とがなす角度を傾斜角度δ(4b1)とする。このとき、傾斜角度β(4b1)は鈍角で、傾斜角度δ(4b1)は鋭角になっているから(β(4b1)>90°>δ(4b1))、主板側羽根後縁4b1は主板2に近い方が広い略台形状を呈している。
また、シュラウド側羽根後縁4b2に相等する範囲において、羽根外面4cとシュラウド3とがなす角度を傾斜角度β(4b2)と、羽根内面4dとシュラウド3とがなす角度を傾斜角度δ(4b2)とする。このとき、傾斜角度β(4b2)と傾斜角度δ(4b2)は略同じであるから、シュラウド側羽根後縁4b2は略矩形状を呈している。
In FIG. 15, in the range equivalent to the main plate side blade trailing edge 4b1, the angle formed by the blade
Further, in the range equivalent to the shroud-side blade trailing edge 4b2, the angle formed by the blade
さらに、主板側羽根後縁4b1の主板2に近い範囲の羽根外面4cを直線近似し、シュラウド側羽根後縁4b2のシュラウド3に近い範囲の羽根外面4cを直線近似し、かかる2本の直線の交点を「外面後縁湾曲点4kc」とすると、羽根外面4cは、外面後縁湾曲点4kcを中心に、湾曲角度φ(4kc)でもって湾曲している。
同様に、主板側羽根後縁4b1の主板2に近い範囲の羽根内面4dを直線近似し、シュラウド側羽根後縁4b2のシュラウド3に近い範囲の羽根内面4dを直線近似し、かかる2本の直線の交点を「内面後縁湾曲点4kd」とすると、羽根内面4dは、内面後縁湾曲点4kdを中心に、湾曲角度φ(4kd)でもって湾曲している。このとき、
「φ(4kc)=β(4b1)+β(4b2)」、
「φ(4kd)=δ(4b1)+δ(4b2)」、
「180°>φ(4kc)>φ(4kd)」、
の関係がある。さらに、外面後縁湾曲点4kcが、内面後縁湾曲点4kdよりも回転方向Aに前進した位置になっている。
Further, the blade
Similarly, the blade
“Φ (4kc) = β (4b1) + β (4b2)”,
“Φ (4kd) = δ (4b1) + δ (4b2)”,
“180 °> φ (4 kc)> φ (4 kd)”,
There is a relationship. Furthermore, the outer surface trailing edge curve point 4kc is a position advanced in the rotation direction A from the inner surface trailing edge curve point 4kd.
(羽根後縁部における作用・効果)
(あ)羽根外面4cにおいて、羽根4が外面後縁湾曲点4kcで湾曲し、シュラウド側羽根後縁4b2に対し主板側羽根後縁4b1は直立形態である。したがって、全体が回転方向Aに対し後退する形状で、主板2からシュラウド3側への圧力勾配により流れの一部がシュラウド3側へ向かう際、主板2側がシュラウド3側に対し相対的に圧力上昇する。このため、さらにシュラウド3側へ流れを誘引し、通風抵抗が変動してもシュラウド側羽根後縁4b2での剥離域が生じづらくなる。
(い)前記のように、主板側羽根後縁4b1は主板2に近い方が広い略台形状を呈、羽根外面4cが主板2に略垂直で、羽根内面4dが傾斜しているから、流れが集中しやすい主板2側へ向かう流れの一部が、内面後縁湾曲点4kdやシュラウド3方向へ向かうようになる。その結果、ファン吹出口1bで局所的な高速流がなくなり、風速分布が均一化すると共に、通風抵抗の変動に対しても流れが安定する。よって、低騒音で外乱に強く品質安定性が良くなる。
(Operation and effects at the trailing edge of the blade)
(A) On the blade
(Ii) As described above, the main plate-side blade trailing edge 4b1 has a substantially trapezoidal shape closer to the
(う)シュラウド側羽根後縁4b2は、シュラウド3に近づく程、反回転方向に位置する(後退する)。すなわち、図8において、回転中心Oと後縁湾曲点4j(主板側後縁端点4b11に同じ)とを放射線M1と、回転中心Oとシュラウド側後縁端点4b22とを結ぶ放射線M3と、がなす角度θ2が「5°〜10°」になっている。
したがって、角度θ2が小さ過ぎると、羽根外面4cの主板2側に向かう流れが集中する。一方、角度θ2が大き過ぎると、シュラウド3側に流れが誘引され過ぎ、シュラウド3側の風速が高くなり、風速分布が不均一となるため騒音悪化してしまう。すなわち、角度θ2が前記範囲(5°<θ2<10°)であれば、風速分布が均一化され、目だった高速域が無くなるため低騒音化を図ることができる。
(U) As the shroud side blade trailing edge 4b2 approaches the
Therefore, if the angle θ2 is too small, the flow toward the
本発明にかかるターボファンは、空気流れの剥離や乱れ(渦発生)を抑えて、低騒音化を図ることができるから、各種空気調和機を始め送風手段を具備する各種機器に広く搭載することができる。 Since the turbofan according to the present invention can reduce the noise by suppressing the separation and turbulence (vortex generation) of the air flow, it can be widely installed in various devices including a variety of air conditioners and air blowing means. Can do.
1:ターボファン(実施の形態2)、1a:ファン吸込口、1b:ファン吹出口、2:主板、2a:ボス、2b:主板外周、3:シュラウド、3b:シュラウド外周、4:羽根、4a:羽根前縁、4a1:主板側羽根前縁、4a11:主板側前縁端点、4a12:主板側前縁反り点、4a13:主板側中間反り点、4a2:シュラウド側羽根前縁、4a3:突出羽根前縁、4b:羽根後縁、4b1:主板側羽根後縁、4b11:主板側後縁端点、4b2:シュラウド側羽根後縁、4b22:シュラウド側後縁端点、4c:羽根外面、4c1:羽根外面、4c11:羽根外面、4c2:羽根外面、4c3:羽根外面、4d:羽根内面、4d1:羽根内面、4d11:羽根内面、4d2:羽根内面、4d3:羽根内面、4e:中間湾曲点、4e1:主板側羽根中間部、4e2:シュラウド側羽根中間部、4f:突出前縁端点、4g:シュラウド側前縁端点、4h:前縁湾曲点、4i:位置(シュラウド側羽根前縁4a2上)、4j:後縁湾曲点、4kc:外面後縁湾曲点、4kd:内面後縁湾曲点、4v:空洞、10:空調機本体、10a:本体天板、10b:本体側板、10c:本体吸込口、11:化粧パネル、11a:吸込グリル、11b:パネル吹出口、12:フィルタ、13:風向ベーン、14:ベルマウス、15:ファンモータ、16:熱交換器、17:部屋、18:天井面、19:凹部、40a:主板側前縁垂直部、40e:主板側中間垂直部、41a:主板側前縁裾野部、41e:主板側中間裾野部、42a:主板側前縁傾斜部、α:反り角度、β:傾斜角度、δ:傾斜角度、θ:角度、θ1:角度、θ2:角度、φ:湾曲角度、100:空気調和機(実施の形態1)、A:回転方向、M1:放射線、M3:放射線、O:回転中心、P1:水平反り線(前縁湾曲点の位置)、P11:水平反り線(主板側前縁端点の位置)、P2:水平反り線(シュラウド側羽根前縁の位置)、P3:水平反り線(突出前縁端点の位置)、Q:垂直反り線または垂線、R:距離、S1:水平弦線(前縁湾曲点の位置)、S2:水平弦線(シュラウド側羽根前縁の位置)、S3:水平弦線(突出前縁端点の位置)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Turbo fan (Embodiment 2), 1a: Fan suction inlet, 1b: Fan blower outlet, 2: Main plate, 2a: Boss, 2b: Main plate outer periphery, 3: Shroud, 3b: Shroud outer periphery, 4: Blade, 4a : Blade front edge, 4a1: main plate side blade front edge, 4a11: main plate side front edge end point, 4a12: main plate side front edge warp point, 4a13: main plate side intermediate warp point, 4a2: shroud side blade front edge, 4a3: protruding blade Front edge, 4b: Blade trailing edge, 4b1: Main plate side blade trailing edge, 4b11: Main plate side trailing edge end point, 4b2: Shroud side blade trailing edge, 4b22: Shroud side trailing edge end point, 4c: Blade outer surface, 4c1: Blade outer surface 4c11: blade outer surface, 4c2: blade outer surface, 4c3: blade outer surface, 4d: blade inner surface, 4d1: blade inner surface, 4d11: blade inner surface, 4d2: blade inner surface, 4d3: blade inner surface, 4e: intermediate bending point, 4e1 Main plate side blade intermediate portion, 4e2: shroud side blade intermediate portion, 4f: protruding front edge end point, 4g: shroud side front edge end point, 4h: front edge curve point, 4i: position (on shroud side blade front edge 4a2), 4j : Trailing edge curve point, 4kc: outer surface trailing edge curve point, 4kd: inner surface trailing edge curve point, 4v: cavity, 10: air conditioner main body, 10a: main body top plate, 10b: main body side plate, 10c: main body suction port, 11 : Decorative panel, 11a: suction grille, 11b: panel outlet, 12: filter, 13: wind vane, 14: bell mouth, 15: fan motor, 16: heat exchanger, 17: room, 18: ceiling surface, 19 : Concave portion, 40a: main plate side front edge vertical portion, 40e: main plate side intermediate vertical portion, 41a: main plate side front edge skirt portion, 41e: main plate side intermediate skirt portion, 42a: main plate side front edge inclined portion, α: warpage angle , Β: inclination angle, δ: inclination angle , Θ: Angle, θ1: Angle, θ2: Angle, φ: Curved angle, 100: Air conditioner (Embodiment 1), A: Direction of rotation, M1: Radiation, M3: Radiation, O: Center of rotation, P1: Horizontal warp line (position of leading edge curve point), P11: Horizontal warp line (position of main plate side front edge end point), P2: Horizontal warp line (position of shroud blade front edge), P3: Horizontal warp line (before protrusion) Edge position), Q: vertical warp or perpendicular, R: distance, S1: horizontal chord line (front edge curve point position), S2: horizontal chord line (shroud blade front edge position), S3: horizontal Chord line (position of protruding leading edge)
Claims (9)
前記羽根の羽根前縁が前記羽根の羽根後縁よりも回転中心に近い位置で、回転方向に前進して位置し、
前記羽根の回転中心から遠い面である羽根外面は、前記回転中心から遠ざかる方向に突出する凸面に形成され、
前記羽根前縁は、前記主板に近い主板側羽根前縁と、前記シュラウドに近いシュラウド側羽根前縁と、前記主板側羽根前縁と前記シュラウド側羽根前縁との間に形成された突出羽根前縁と、に区分され、
前記主板側羽根前縁の前記主板に近い範囲である主板側前縁裾野部よりも前記主板から離れた範囲は、前記主板に垂直な主板側前縁垂直部を形成し、
該主板側前縁垂直部よりも前記主板から離れた範囲は、前記主板側前縁垂直部に対して、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁から遠ざかりながら前記回転中心から遠ざかるように傾斜した主板側前縁傾斜部を形成し、
前記突出羽根前縁の突出前縁端点よりも前記主板に近い範囲は、前記主板側前縁傾斜部に繋がって、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁から遠ざかりながら前記回転中心から遠ざかり、
前記突出羽根前縁の突出前縁端点よりも前記主板から遠い範囲は、前記シュラウド側羽根前縁に繋がって、前記主板から遠ざかる程、前記羽根後縁に近づきながら前記回転中心から遠ざかることを特徴とするターボファン。 A disk-shaped main plate having a rotation center at the center and a projecting boss formed near the rotation center, and an enlarged diameter that is disposed so as to face the main plate and the inner diameter increases as the main plate is approached. A turbofan having a cylindrical shroud provided with a portion, and a plurality of blades joined at both ends to the main plate and the shroud,
The blade leading edge of the blade is positioned closer to the center of rotation than the blade trailing edge of the blade, and is moved forward in the rotational direction,
The outer surface of the blade, which is a surface far from the rotation center of the blade, is formed as a convex surface protruding in a direction away from the rotation center,
The blade leading edge includes a main plate side blade leading edge close to the main plate, a shroud side blade leading edge close to the shroud, and a protruding blade formed between the main plate side blade leading edge and the shroud blade leading edge. Divided into a leading edge,
The main plate side blade leading edge is a range closer to the main plate than the main plate side front edge skirt part, the range away from the main plate forms a main plate side front edge vertical part perpendicular to the main plate,
The range farther from the main plate than the main plate side front edge vertical portion is inclined with respect to the main plate side front edge vertical portion so as to move away from the rotation center while moving away from the blade trailing edge as the distance from the main plate increases. Form the main plate side leading edge slope,
The range closer to the main plate than the protruding front edge end point of the protruding blade leading edge is connected to the main plate side front edge inclined portion, and away from the blade trailing edge, the farther from the main plate, the farther from the rotation center,
The range farther from the main plate than the projecting front edge end point of the projecting blade leading edge is connected to the shroud blade front edge, and the farther from the main plate, the closer to the blade trailing edge, the farther from the center of rotation. A turbo fan.
前記主板側羽根後縁は前記主板に略垂直で、
前記シュラウド側羽根後縁は、前記主板から遠ざかる程、徐々に前記羽根前縁から遠ざかるように傾斜していることを特徴とする請求項2または3記載のターボファン。 The blade trailing edge is divided into a main plate side blade trailing edge close to the main plate and a shroud side blade trailing edge close to the shroud,
The main plate side blade trailing edge is substantially perpendicular to the main plate,
4. The turbofan according to claim 2, wherein the shroud side blade trailing edge is inclined so as to gradually move away from the blade leading edge as the distance from the main plate increases. 5.
前記吸込口に連通して前記本体内に配置された請求項1乃至8の何れかに記載のターボファンと、
該ターボファンと前記吹出口との間に配置された空気調和手段と、
を有することを特徴とする空気調和機。 On one side, a body formed with an air inlet and outlet,
The turbo fan according to any one of claims 1 to 8, wherein the turbo fan is disposed in the main body so as to communicate with the suction port;
Air conditioning means disposed between the turbofan and the outlet;
The air conditioner characterized by having.
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