JP2009127541A

JP2009127541A - 遠心ファン

Info

Publication number: JP2009127541A
Application number: JP2007303999A
Authority: JP
Inventors: Toru Iwata; 透岩田; Shimei Tei; 志明鄭
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】馬蹄形渦を有効に抑制し、可及的に良好な羽根性能を発揮させるようにした遠心ファンを提供する。
【解決手段】モータ回転軸により回転駆動される円形の主板１４と、この主板１４の外周部に周方向に所定の間隔をおいて一端側を固定された複数枚の羽根１６と、中央側空気吸込口から外周側遠心方向へ所定の曲率で傾斜する断面円弧形状の側板１５とを備えてなる遠心ファンであって、上記複数枚の羽根１６には、それぞれ馬蹄形渦抑制部Ｒ１を設けている。馬蹄形渦抑制部Ｒ１により馬蹄形渦が抑制されて、馬蹄形渦が生成しにくくなるか、あるいは生成されても小さくなるので、羽根１６を通る主流への影響が小さくなり、送風性能が改善される。
【選択図】図４

Description

本願発明は、遠心ファンの構造に関するものである。

ターボファン等の遠心ファンは、主板および側板（シュラウド）の間に多数枚の羽根を備えて構成されている（例えば特許文献１参照）。

今、同ターボファンの具体的な構成を図９〜図１２に示す。この例では、一例として同ターボファンが天井埋込型空気調和機用室内機に適用されたものとして示されている。

図９〜図１２中、先ず符号２は、例えば天井埋込型空気調和機用室内機１のカセット型の本体ケーシングである。該本体ケーシング２は、その吸気・吹出パネル（下面パネル部）４が天井３と略同一平面状に連続するようにして、天井３内に埋設されている。

そして、上記本体ケーシング２の上記吸気・吹出パネル４には、中央部に方形の空気吸込グリル５が設けられ、さらに、その内側にターボファン１１用のベルマウス６が連設されている。また、上記本体ケーシング２の吸気・吹出パネル４の上記空気吸込グリル５の外周部４方には、所定の幅の空気吹出口９，９・・が設けられている。

そして、上記本体ケーシング２内には上記空気吸込グリル５からベルマウス６を経て上記空気吹出口９，９・・方向に到る全周方向の通風路１０が形成されており、該通風路１０の上記ベルマウス６の背後（図示上部）中央に位置して、その空気吸込側（後述する側板１５側）が上記ベルマウス６に対応するターボファン１１が、ファンモータ１３を介して上記本体ケーシング２の天井パネル２ａに吊設されている。

さらに、同通風路１０には、該ターボファン１１を囲む状態で空気熱交換器１２が設けられている。

一方、該ターボファン１１は、上記ファンモータ１３の回転駆動軸１３ａに固定された円形のハブ（主板）１４と羽根車内遠心方向への空気吸込口を形成する他端側異径筒状の側板（シュラウド）１５との間に多数枚の羽根（動翼羽根）１６，１６・・・を所定の翼角、所定の翼間隔で周方向に並設して構成されている。他方、その側板１５の空気吸込側端部１５ａ内には、上記ベルマウス６の下流側空気流出口側端部６ｃが所定の隙間を保って相対回転可能に所定寸法遊嵌されている。

上記ベルマウス６は、上記ターボファン羽根車の空気吸込口を形成している側板１５の空気吸込側端部１５ａに対して上記本体ケーシング２側空気吸込グリル５からの空気を羽根車内遠心方向にスムーズに流入させるために、図示のように吸気・吹出パネル４への取付縁部６ａから内方に延び、その空気流上流側から空気流下流側にかけて次第に開口径が縮小した所定曲率半径の空気流入口部６ｂと空気流出口部６ｃとからなる気流ガイド面を有して構成されている。そして、その形状により上記ターボファン羽根車のシュラウド１５に対応して、上記ターボファン羽根車の吸込側の空気を当該吸込側において吹出側遠心方向にスムーズにガイドすることによって送風時に生じる空力騒音を可能な限り低減する。

以上のようにターボファン等の遠心送風機では、各々ベルマウス６および側板１５の気流ガイド面の形状を相互に理想的な気流ガイド面形状に近づけることによって、羽根車外周部や吸込部の気流の乱れを少なくして空力騒音の低減を図るようにしている。

また、その他の送風性能を向上させる構成として、例えば上記羽根１６，１６・・・の側板１５と対応していない前縁部１５ａの側板１５側端部のみを羽根１６，１６・・・の回転方向に傾斜させることによって、羽根１６，１６・・・の入口部における負圧面側の剥離を防止するようにしたものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−１１５９９１号公報特開平１０−１９６５９１号公報

ところが、上述のように平面形状の主板１４に羽根１６が垂直に設けられている場合、例えば図１３〜図１５に示すように、主板１４と羽根１６の前縁１６ａとが交差する位置を中心として馬蹄形の渦が生成される。そして、この渦の生成、増大により、羽根１６を通る主流が妨げられて（乱されて）羽根１６の性能が低下する問題があった。

他方、上記その他の従来例のように羽根１６の側板１５に対応していない前縁部１６ａのみを回転方向に傾斜させたとしても、やはりこのような馬蹄形渦により主流が乱される問題を解決することはできない。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、羽根の主板との接続側部分で、羽根前縁を内外何れかの方向に曲成し、羽根前縁の形状を左右で非対称にする等の馬蹄形渦抑制構造を設けることによって馬蹄形渦を有効に抑制し、可及的に良好な羽根性能を発揮させるようにした遠心ファンを提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。

（１）請求項１の発明
この発明は、モータ回転軸により回転駆動される円形の主板と、この主板の外周部に周方向に所定の間隔をおいて一端側を固定された複数枚の羽根と、これら複数枚の羽根の上記主板と反対側の端部に取り付けられた中央側空気吸込口から外周側遠心方向へ所定の曲率で傾斜する断面円弧形状の側板とを備えてなる遠心ファンであって、上記複数枚の羽根には、それぞれ馬蹄形渦抑制部が設けられていることを特徴としている。

このような構成では、主板との接続部における羽根前縁の形状が左右で非対称になることから、上述の馬蹄形渦が生成しにくくなる、或いは生成されても小さくなるので、羽根を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

（２）請求項２の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、馬蹄形渦抑制部は、主板側前縁近傍の回転方向への湾曲構造よりなることを特徴としている。

このような構成では、同回転方向への湾曲構造により、主板との接続部における羽根前縁の形状が左右で非対称になることから、上述の馬蹄形渦が生成しにくくなる、或いは生成されても小さくなるので、羽根を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

（３）請求項３の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、馬蹄形渦抑制部は、主板側前縁近傍の反回転方向への湾曲構造よりなることを特徴としている。

このような構成では、同反回転方向への湾曲構造により、主板との接続部における羽根前縁の形状が左右で非対称になることから、上述の馬蹄形渦が生成しにくくなる、或いは生成されても小さくなるので、羽根を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

（４）請求項４の発明
この発明は、上記請求項２又は３の発明の構成において、馬蹄形渦抑制部は、前縁の主板側が部分的に前進する前進翼構造よりなることを特徴としている。

このような構成では、羽根前縁部において、吸込気流の主流側から主板側方向に押圧力が作用するようになることから、上記請求項２又は３の発明の湾曲構成による作用と相乗して、より上述の馬蹄形渦が生成しにくくなる、或いは生成されてもより小さくなるので、羽根を通る主流への影響がより小さくなり、より有効に送風性能が改善される。

（５）請求項５の発明
この発明は、上記請求項１，２又は３の発明の構成において、馬蹄形渦抑制部は、前縁の主板側が部分的に後退する後退翼構造よりなることを特徴としている。

このような構成では、羽根前縁部において、吸込後遠心方向に増速された主流側から主板側方向に押圧力が作用するようになることから、上述の馬蹄形渦が生成しにくくなる、或いは生成されても小さくなるので、羽根を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

以上の結果、本願発明によれば、空力騒音が低く、送風性能の高い空気調和機用室内機の送風機に適した遠心ファンを低コストに提供することができるようになる。

（最良の実施の形態１）
図１〜図５は、例えば前述のような天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適用するのに最適な本願発明の最良の実施の形態１に係る遠心ファン（ターボファン）の構造を示している。

この遠心ファン（ターボファン）１１は、例えば図１，図２（および図９）に示すように、前述のファンモータ１３の回転駆動軸１３ａに固定された円形のハブ（主板）１４と羽根車内遠心方向への空気吸込口を形成する他端側異径筒状の側板（シュラウド）１５との間に多数枚の羽根（動翼羽根）１６，１６・・・を所定の翼角、所定の翼間隔で周方向に並設して構成されている。他方、その側板１５の空気吸込側端部１５ａ内には、上記ベルマウス６の下流側空気流出口部６ｃが所定の隙間を保って相対回転可能に所定寸法遊嵌されるようになっている。

またベルマウス６は、ファン羽根車の空気吸込口を形成している側板１５の空気吸込側端部１５ａに対して上記本体ケーシング２側空気吸込グリル５からの空気を羽根車内遠心方向にスムーズに流入させるために、吸気・吹出パネル４への取付縁部６ａから内方に延び、その空気流上流側から空気流下流側にかけて次第に開口径が縮小した所定曲率半径の空気流入口部６ｂと空気流出口部６ｃとからなる気流ガイド面を有して構成されている。

そして、その形状により上記ファン羽根車の側板１５に対応して、上記ファン羽根車の吸込側の空気を当該吸込側において吹出側遠心方向にスムーズにガイドする。

以上のようにターボファン等の遠心ファンでは、各々ベルマウス６および側板１５の気流ガイド面の形状を相互に理想的な気流ガイド面形状に近づけることによって、羽根車外周部や吸込部の気流の乱れを少なくして可及的に空力騒音の低減を図るとともに送風性能を向上させるようにしている。

ところが、このように平面形状の主板１４に羽根１６，１６・・・が垂直に設けられている場合、例えば図１３〜図１５に示すように、主板１４と羽根１６の前縁１６ａとの交差する位置を中心として馬蹄形の渦が形成される。そして、この馬蹄形の渦の生成、増大により羽根１６を通る本来の主流が妨げられて羽根１６の性能が低下する問題があった。

本実施の形態では、このような問題を解決するために、例えば図３および図４に示す如く、羽根１６の前縁１６ａと主板１４が接続される主板１４側部分で、羽根１６の前縁１６ａ部分を、例えば図３中の破線で示す部分を基準として内側回転方向に倒すことによって、主板１４側の前縁１６ａ近傍に反回転方向へ突出した湾曲凸面部Ｒ₁を形成し、羽根１６の前縁１６ａの主板１４との接続部の形状を左右両側（正圧面側および負圧面側）で非対称にすることにより、上述の馬蹄形渦の生成を抑制し、可及的に良好な羽根性能を発揮させるようにしている。

このように、主板１４側の前縁１６ａを回転方向に倒し、同前縁１６ａ部分に反回転側方向へ突出した湾曲凸面部Ｒ₁を形成し、羽根１６の前縁１６ａの主板１４部分の形状を左右で非対称にすると、同湾曲凸面部Ｒ₁が馬蹄形渦抑制部となり、例えば図５中に矢印で示すように、羽根１６の内側（負圧面側）では、遠心力により主板側に力が働き、馬蹄形渦の発達が抑制される。その結果、それに対応して相関関係にある羽根１６，１６・・・の外側（正圧面側）の相対的に小さい馬蹄形がさらに小さくなり、羽根１６を通る主流への影響も小さくなって、有効に送風性能が改善される。

（変形例）
なお、上述の湾曲凸面部Ｒ₁よりなる馬蹄形渦抑制部は、例えば図６に示すように、上述とは逆に羽根１６の主板１４側前縁１６ａ近傍の内側回転方向への湾曲凸面部構造しとてもよい。

このような構成によると、羽根１６，１６・・・の外側（正圧面側）には、ファンの回転に伴うコリオリ力の影響により、同部分における主流の流れが向上し、同部分における馬蹄形渦の発生を一層有効に抑制することができる。

その結果、それに対応して他方側羽根１６，１６・・・の内側（負圧面側）の馬蹄形渦も有効に抑制されるので、羽根１６，１６・・・を通る主流への影響も小さくなって、より有効に送風性能が改善される。

（最良の実施の形態２）
図７は、同じく前述のような天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適した本願発明の最良の実施の形態２に係る遠心ファンの要部の構造を示している。

この実施の形態では、例えば図７に示すように、上述した馬蹄形渦抑制部が、例えば羽根１６の前縁１６ａの主板１４側部分が所定寸法主板１４の中心側へ前進する部分的な前進翼構造部Ｒ₂よりなるとともに、同前進方向への突出部を上述の最良の実施の形態１およびその変形例の構成のように、羽根１６の回転方向又は反回転方向に倒して湾曲させたことを特徴としている。

このような構成では、先ず羽根１６の前縁１６ａの主板１４との接続部部分に対して、当該羽根１６，１６・・・の両面側において、図７の仮想線矢印で示す吸込気流（主流）による押圧力が作用するようになることから、やはり上述の馬蹄形渦が生成しにくくなるか、或いは生成されても十分に小さくなる。その結果、羽根１６を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

しかも、それに加えて上述の実施の形態１およびその変形例の構成による作用が加わる。

すなわち、以上のように、羽根１６の前縁１６ａの主板１４側部分を部分的に前進翼構造に突出させると同時に、さらに同突出部を上述の最良の実施の形態１およびその変形例の構成のように、羽根１６の回転方向又は反回転方向に倒して湾曲させると、それら２つの構成による馬蹄形渦抑制作用が相乗して、より一層効果的に馬蹄形渦が縮小される。

（最良の実施の形態３）
図８は、同じく前述のような天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適した本願発明の最良の実施の形態３に係る遠心ファンの要部の構造を示している。

この実施の形態では、例えば図８に示すように上述した馬蹄形渦抑制部が、羽根１６の前縁１６ａの主板１４側部分が部分的に後退する後退翼構造部Ｒ₃よりなることを特徴としている。

このような構成では、羽根１６の前縁１６ａの主板１４との接続部部分に対して、当該羽根１６の前縁において、主板側へ流れが発生するような圧力勾配が生じることから、やはり上述の馬蹄形渦が生成しにくくなるか、或いは生成されても十分に小さくなる。その結果、羽根１６を通る主流への影響が小さくなり、有効に送風性能が改善される。

（変形例）
なお、以上のように羽根１６の前縁１６ａの主板１４側部分を部分的に後退翼構造に変形させると同時に、さらに同変形部を上述の最良の実施の形態１およびその変形例の構成のように、羽根１６の回転方向又は反回転方向に倒して湾曲させることも可能である。

このようにすると、それら２つの構成による馬蹄形渦抑制作用が相乗して、より一層効果的に馬蹄形渦が縮小される。

天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適した本願発明の最良の実施の形態１に係る遠心ファンの構成を示す全体構造の断面図である。同遠心ファンの側板側から見た要部の構成を示す平面図である。同遠心ファンの側板および主板間の羽根の構成を示す断面図である。同遠心ファンの図２のＡ−Ａ線位置（羽根前縁位置）での切断部における羽根湾曲部および主板と側板との接続関係を示す断面図である。同遠心ファンの図２のＡ−Ａ線位置（羽根前縁位置）での切断部における羽根湾曲部の湾曲の仕方と主板との接続関係およびその作用を示す要部の拡大断面図である。同遠心ファンの羽根の湾曲方向を逆にした変形例の構造を示す断面図である。天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適した本願発明の最良の実施の形態２に係る遠心ファンの構成を示す要部の構造の断面図である。天井埋込型空気調和機用室内機の送風機に適した本願発明の最良の実施の形態３に係る遠心ファンの構成を示す全体構造の断面図である。天井埋込型空気調和機用室内機に適用した従来の遠心ファンの構成を示す室内機全体の構造の断面図である。同遠心ファンの斜視図である。同遠心ファンの要部の平面図である。同遠心ファンの側板およびベルマウス間の構成を示す断面図である。同遠心ファンの羽根の主板側接続部付近の構成と作用を示す縦断面図である。同遠心ファンの羽根の問題点を示す羽根の前方側から見た要部の拡大縦断面図である。同遠心ファンの羽根の問題点を示す要部の拡大水平断面図である。

符号の説明

６はベルマウス、１０は通風路、１１は遠心ファン（ターボファン）、１４は主板（ハブ）、１５は側板（シュラウド）、１５ａは空気吸込側端部、１６は羽根（動翼羽根）、１６ａは羽根１６の前縁である。

Claims

モータ回転軸により回転駆動される円形の主板と、この主板の外周部に周方向に所定の間隔をおいて一端側を固定された複数枚の羽根と、これら複数枚の羽根の上記主板と反対側の端部に取り付けられた中央側空気吸込口から外周側遠心方向へ所定の曲率で傾斜する断面円弧形状の側板とを備えてなる遠心ファンであって、上記複数枚の羽根には、それぞれ馬蹄形渦抑制部が設けられていることを特徴とする遠心ファン。
馬蹄形渦抑制部は、主板側前縁近傍の回転方向への湾曲構造よりなることを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
馬蹄形渦抑制部は、主板側前縁近傍の反回転方向への湾曲構造よりなることを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
馬蹄形渦抑制部は、前縁の主板側が部分的に前進する前進翼構造よりなることを特徴とする請求項２又は３記載の遠心ファン。
馬蹄形渦抑制部は、前縁の主板側が部分的に後退する後退翼構造よりなることを特徴とする請求項１，２又は３記載の遠心ファン。