(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸入して吐出する送風機と、該送風機の吸入側あるいは吐出側に配置され、空気の冷却あるいは加熱を行う熱交換器とを備えた空気調和機であって、前記送風機は、中心軸線上にモータ回転軸取付け用の穴を設けた円板状のボス、該ボス外周縁に接して配置されたハブ、該ハブの面上に前記モータ回転軸を中心として円周方向に配設された複数枚のブレード及び該ブレードをはさんで前記ハブに対向する側に配置されたシュラウドよりなる羽根車と、前記ボスにモータ回転軸を固定し前記羽根車を回転させるモータとで構成されるターボファンを使用してなる空気調和機において、
前記ターボファンの前記モータ回転軸に垂直な各ブレード断面で、前記ブレードの回転方向側の前面の圧力面側の出口角度が裏面の翼面である負圧面側の出口角度よりも大きい形状をなすことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記ターボファンの前記モータ回転軸に垂直な前記各ブレード断面で、前記圧力面側の形状が翼型であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記ターボファンの前記モータ回転軸に垂直な前記各ブレード断面で、前記圧力面側の形状が前記モータ回転軸を中心として任意の半径の位置で変曲点を有し、さらに該変曲点からブレード後縁にかけて前記圧力面の形状がファン回転方向に向かって凹な曲線あるいは垂直な直線をなすことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ターボファンの前記モータ回転軸に垂直な前記各ブレード断面で、前記圧力面の形状が前記モータ回転軸を中心として任意の半径の位置で変曲点を有し、前記圧力面の形状がブレードの前縁から前記変曲点にかけてファン回転方向に向かって翼型をなし、前記変曲点からブレード後縁にかけて凹な曲線あるいは垂直な直線をなすことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記ターボファンの前記ブレード後縁部を減肉し、前記ブレードの後縁が、二つに分かれて圧力面側と負圧面側に分岐した形状をなすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記ターボファンの二つに分岐した圧力面側のブレード後縁及び負圧面側のブレード後縁の中間部と圧力面側のブレード後縁との間に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風機としてターボファンを用いた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気調和機の送風機としてターボファンは、幅広く使用されているが、近年、高性能化や高効率化、低騒音化に対する要請が強くなってきており、例えば特開平７−４３８９号公報にはブレード形状の改良による性能向上方法が開示されている。
【０００３】
この従来例のターボファンの形状を図２４に示す。このターボファンでは、図２５の拡大図に示すように、モータ回転軸に垂直な断面でブレード２３は、ブレード後縁部９近傍に変曲点１３を持っており、ブレード前縁から上記変曲点１３まではファン回転方向６に向かって翼型をなしており、上記変曲点１３からブレード後縁部９まではファン回転方向６に向かってほぼ垂直な形状となっている。このため、ブレードの出口角度β２が大きくなり、吐出圧力を高くできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小型、高効率化を図る上で上記の構成では、図２６に示すように特に小流量域でブレード後縁部９の負圧面１１側で空気の流れの剥離２７が生じるために、効率的でないという問題点を有していた。
【０００５】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、ターボファンの吐出圧力を保持あるいは高くする上で必要な圧力面側での出口角を維持または大きくするとともに、負圧面側での空気の流れの剥離の発生を抑制することにより、モータ入力の低減という意味でのターボファンの高性能、高効率化を図り、高効率で低騒音な空気調和機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明による空気調和機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明による空気調和機は、空気を吸入して吐出する送風機と、該送風機の吸入側あるいは吐出側に配置され、空気の冷却あるいは加熱を行う熱交換器とを備えた空気調和機であって、前記送風機は、中心軸線上にモータ回転軸取付け用の穴を設けた円板状のボス、該ボス外周縁に接して配置されたハブ、該ハブの面上に前記モータ回転軸を中心として円周方向に配設された複数枚のブレード及び該ブレードをはさんで前記ハブに対向する側に配置されたシュラウドよりなる羽根車と、前記ボスにモータ回転軸を固定し前記羽根車を回転させるモータとで構成されるターボファンを使用してなる空気調和機において、前記ターボファンの前記モータ回転軸に垂直な各ブレード断面で、前記ブレードの回転方向側の前面の圧力面側の出口角度が裏面の翼面である負圧面側の出口角度よりも大きい形状をなすことを特徴とするものである。なお、請求項１に従属する請求項２及び請求項４に記載の翼型とは、断面形状がファンの回転方向に向かって凸となる曲線で翼形状をなすことを意味する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による空気調和機に使用するターボファンの実施例について、図１ないし図２３を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施例における空気調和機のターボファンの一部破断平面図、図２は縦断面図である。このターボファンは、中心軸線上にモータ回転軸取付け用の穴を設けた円板状のボス２、該ボス２の外周縁に接して配置されたハブ３、該ハブ３の面上に前記モータ回転軸を中心として円周方向に配設された複数枚のブレード４及び該ブレード４をはさんで前記ハブ３に対向する側に配置されたシュラウド５よりなる羽根車と、前記ボス２にモータ回転軸８を固定し前記羽根車を回転させるモータ７とで構成されており、図１中に矢印で示される回転方向６に向かって前記モータ７により回転駆動される。
【０００９】
図３は、ブレード後縁部９を拡大した図であり、前記ブレード４の圧力面１０とターボファン外周１の交点（以後「圧力面１０側の後縁」と称する）と、前記モータ回転軸８の中心とを結んだ直線２４ａに前記圧力面１０側の後縁で直交する直線２５ａと、前記圧力面１０とが前記圧力面１０側の後縁においてなす角度（以後「圧力面１０側の出口角度」と称する）をβ２ａ、前記ブレード４の負圧面１１とターボファン外周１の交点（以後「負圧面１１側の後縁」と称する）と、前記モータ回転軸８の中心とを結んだ直線２４ｂに前記負圧面１１側の後縁で直交する直線２５ｂと、前記負圧面１１とが前記負圧面１１側の後縁においてなす角度（以後「負圧面１１側の出口角度」と称する）をβ２ｂとする。この時、ブレード４をモータ回転軸８に垂直な平面で切った断面では、図３に示すように圧力面１０側の出口角度β２ａが、負圧面１１側の出口角度β２ｂよりも大きくなるようなブレード４形状とした。
【００１０】
本実施例では、負圧面１１側の出口角度β２ｂを圧力面１０側の出口角度β２ａに比べて小さくすることにより、負圧面１１側の空気の流れの剥離２７が生じにくくなり、効率が向上できる。また一方では、圧力面１０側の出口角度β２ａは負圧面１１の出口角度β２ｂより大きくできるため、ファン吹出口での吐出圧力を高めることができる。
【００１１】
図４は、図１に記載のターボファン２９を搭載した空気調和機の室内機の縦断面図である。図示の室内機は、一面が開いた箱状のキャビネット２８と、該キャビネット２８の開口部に固定されたターボファン２９と、ターボファン２９の吹出口の周囲に配置された熱交換器３０により構成されている。また、前記羽根車の吸気口にはベルマウス３１が配置され、該ベルマウス３１の下方にフィルタ３２を備えた吸込みグリル３３が装着されている。また前記熱交換器３０の下流側には、空気吹出口３５を有するパネル３４が配置されている。
【００１２】
上記構成の室内機では、空気は室内から吸込みグリル３３及びフィルタ３２を通り、ベルマウス３１で整流されつつターボファン２９に吸込まれる。ターボファン２９から吐出された空気は、熱交換器３０で冷却もしくは加熱され、パネル３４の空気吹出口３５を通って室内に吹き出される。
【００１３】
図５に、ターボファンの吹出口である図４のＡ部のＢ−Ｂ断面拡大図を示す。図５のように、圧力面１０側の出口角度β２ａが、負圧面１１側の出口角度β２ｂよりも大きくなっている。
【００１４】
本発明の空気調和機の室内機は、ターボファン２９の効率が高いため消費電力を小さく抑えられるとともに、吐出圧力が大きいため同一風量を出すためのファン回転数を低く抑えることができる。
【００１５】
本実施例は、ターボファン２９を室内天井に設置される空気調和機の室内機に適用した例を示しているが、室外機にも適用できる。また、吐出側に熱交換器３０を設けた例であるが、熱交換器３０を吸入側に設けることもできる。
【００１６】
図６は、本発明の第２の実施例における空気調和機のターボファン２９の一部破断平面図であり、図７はブレード後縁部９の拡大図である。前記第１の実施例と異なるのは、モータ回転軸８に垂直な断面上において、圧力面１０の形状がブレード後縁部９付近に変曲点１３をもち、ブレード前縁から上記変曲点１３までは圧力面１０の形状がファン回転方向６に向かって翼型をなし、上記変曲点１３からブレード後縁部９までは、ファン回転方向６に向かって凹な曲線または垂直な曲線となるように構成されている点である。一方、負圧面１１側の形状は、ブレード１２全長にわたってファン回転方向６に向かって翼型をなしている。本第２の実施例では、負圧面側の空気の流れの剥離２７による損失は、第１の実施例と同様に抑制できるとともに、圧力面１０側の出口角度β２ａをほぼ垂直まで大きくすることができるため、第１の実施例と比べてファン吹出口での吐出圧力の高いターボファンを得ることができ、空気調和機のファン回転数をさらに低く抑えられ、送風音を低減できる。
【００１７】
なお、本実施例では、ブレード前縁から変曲点１３にかけて圧力面１０の形状がファン回転方向６に向かって翼型をなした例が示されているが翼型でない場合にも適用できる。
【００１８】
図８は、本発明の第３の実施例における空気調和機のターボファン２９の一部破断平面図であり、図９はブレード後縁部９の拡大図である。前記第２の実施例と異なるのは、ブレード後縁部９が圧力面側ブレード後縁１５と負圧面側ブレード後縁１６の二つに分岐している点である。圧力面１０および負圧面１１の形状は第２の実施例と同様であるため、ターボファン２９の送風性能は第２の実施例と同様であるが、ブレード後縁部９での肉圧を薄くすることにより材料を減らせられるという利点がある。
【００１９】
図８のターボファン２９と図２４に示す従来例のターボファン２９とを比較すると、吐出圧力は同程度であり、空気調和機の使用範囲では効率が３〜５％程度向上する。このターボファンを図４記載の空気調和機の室内機に搭載した場合、室内機の消費電力を３〜５％程度低減できる。
【００２０】
図１０は、本発明の第４の実施例における空気調和機のターボファン２９の一部破断平面図であり、図１１はブレード後縁部９の拡大図である。この実施例が、前記第３の実施例と異なる点は、圧力面側ブレード後縁１５において圧力面１０側から中間部１７に向けて貫通孔１９を設けたことである。前記第１ないし３の実施例では、ブレード後縁部９で圧力面１０と負圧面１１の距離が離れるため、例えば第３の実施例では、図１２に示すように圧力面側ブレード後縁１５及び負圧面側ブレード後縁１６と中間部１７との圧力差により、上記圧力面側ブレード後縁１５および負圧面側ブレード後縁１６の先端から渦２６が発生し、乱流騒音の原因となることが考えられる。一方、第４の実施例では貫通孔１９を通して圧力面側ブレード後縁１５から中間部１７へ空気が流入することにより、上記中間部１７の圧力を高くすることができる。このため、圧力面側ブレード後縁１５及び負圧面側ブレード後縁１６と、上記中間部１７との圧力差が小さくなり、図１３に示すように上記圧力面側ブレード後縁１５及び負圧面側ブレード後縁１６での大きな渦の発生が抑制でき、吐出圧力及び効率を高くするとともに、乱流騒音の低減を図ることができ、高効率、低騒音の空気調和機を提供できる。
【００２１】
図１４は、本発明の第５の実施例における空気調和機のターボファン２９の一部破断平面図、図１５は縦断面図であり、図１６ないし図１８は、それぞれ図１５のモータ回転軸８に垂直なＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面でのブレード後縁部９の拡大図である。この実施例が、前記第１ないし第４の実施例と異なるのは、ブレード後縁部９の圧力面側出口角度β２ａを高さによって異なるブレード形状にしている点である。すなわち、図１８に示すＣ−Ｃ断面上では、圧力面１０側の出口角度β２ａが、負圧面１１側の出口角度β２ｂよりも小さい従来の形状であるが、ハブ３側からシュラウド５側に向かうにつれて断面形状が連続的に変化し、圧力面側１０の出口角度β２ａが徐々に大きくなっていく。したがって、本第５の実施例では、ハブ３側からシュラウド５側に向かうにつれて吐出圧力を高める効果が大きくなり、この結果ファン吹出口２１での高さ方向の圧力分布が改善でき、シュラウド５側での空気の流れの剥離２７を抑制し、吹出す空気のハブ３−シュラウド５間の速度分布が均一化される。すなわち、効率、吐出圧力を向上できるとともに、出口での最高速度を小さく抑えられるため流体騒音を低減できる。
【００２２】
図１９は、本発明の第６の実施例における空気調和機のターボファン２９の一部破断平面図、図２０は、縦断面図であり、図２１ないし図２３は、それぞれ図２０のモータ回転軸８に垂直なＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面でのブレード後縁部９の拡大図である。上記第５の実施例と同様に、ハブ３側からシュラウド５側に向けて形状が変化しているが、ハブ３とシュラウド５間で圧力面側の出口角度β２ａが一定で有り、ブレード圧力面の変曲点１３がハブ側３からシュラウド６側に向かうにつれてブレード後縁部９から離れる形状となっている。すなわち、シュラウド５に近いほど吐出圧力を高める効果が高くなり、上記第５の実施例と同様の効果が期待できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の空気調和機は、空気を吸入して吐出するターボファンと、該ターボファンの吸入側あるいは吐出側に配置され、空気の冷却あるいは加熱を行う熱交換器とを含んでなり、上記ターボファンはモータ回転軸に垂直な各ブレード断面において、上記ブレードの圧力面側の出口角度が負圧面側の出口角度よりも大きい形状となっている。このため、圧力面側の出口角を大きくすることにより吐出圧力を高くすることができるとともに、負圧面側での空気の流れの剥離を抑制できるため、効率を高くできる。
【００２４】
また、同一圧力を得るための回転数を低く抑えることができる。したがって、送風音が低く、効率の高い空気調和機を得ることができ、空気調和機の室内機に搭載した場合、空気調和機の室内機の消費電力を３〜５％程度低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるターボファンの縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例におけるターボファンのブレード後縁部の拡大図である。
【図４】本発明の実施例であるターボファンを取付けた空気調和機の室内機の断面図である。
【図５】図４におけるＡ部のＢ−Ｂ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例におけるターボファンのブレード後縁部の拡大図である。
【図８】本発明の第３の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図９】本発明の第３の実施例におけるターボファンのブレード後縁部の拡大図である。
【図１０】本発明の第４の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例におけるターボファンのブレード後縁部の拡大図である。
【図１２】本発明の第３の実施例におけるターボファンのブレード後縁での流れを示す模式図である。
【図１３】本発明の第４の実施例におけるターボファンのブレード後縁での流れを示す模式図である。
【図１４】本発明の第５の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図１５】本発明の第５の実施例におけるターボファンの縦断面図である。
【図１６】図１５におけるＡ−Ａ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図１７】図１５におけるＢ−Ｂ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図１８】図１５におけるＣ−Ｃ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図１９】本発明の第６の実施例におけるターボファンの一部破断平面図である。
【図２０】本発明の第６の実施例におけるターボファンの縦断面図である。
【図２１】図２０におけるＡ−Ａ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図２２】図２０におけるＢ−Ｂ断面でのブレード後縁部の拡大図である。
【図２３】図２０におけるＣ−Ｃ断面でのブレード後縁部の拡大図である
【図２４】従来のターボファンの一例における一部破断平面図である。
【図２５】従来のターボファンの一例におけるブレード後縁部の拡大図である。
【図２６】従来のターボファンの一例におけるブレード後縁での流れを示す模式図である。
【符号の説明】
１…ターボファン外周
２…ボス
３…ハブ
４…ブレード
５…シュラウド
６…回転方向
７…モータ
８…モータ回転軸
９…ブレード後縁部
１０…圧力面
１１…負圧面
１２…ブレード
１３…変曲点
１４…ブレード
１５…圧力面側ブレード後縁
１６…負圧面側ブレード後縁
１７…中間部
１８…ブレード
１９…貫通孔
２０…ブレード
２１…ファン吹出口
２２…ブレード
２３…ブレード
２４ａ…直線
２４ｂ…直線
２５ａ…直線
２５ｂ…直線
２６…渦
２７…空気の流れの剥離
２８…キャビネット
２９…ターボファン
３０…熱交換器
３１…ベルマウス
３２…フィルタ
３３…吸込みグリル
３４…パネル
３５…空気吹出口
β２ａ…圧力面側出口角度
β２ｂ…負圧面側出口角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003632745.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003632745.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003632745.tif 000014
【図１４】
0003632745.tif 000015
【図１５】
0003632745.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0003632745.tif 000018
【図１８】
0003632745.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0003632745.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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