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JP6642913B2 - Turbo fan and air conditioner using it - Google Patents

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JP6642913B2 JP2015196839A JP2015196839A JP6642913B2 JP 6642913 B2 JP6642913 B2 JP 6642913B2 JP 2015196839 A JP2015196839 A JP 2015196839A JP 2015196839 A JP2015196839 A JP 2015196839A JP 6642913 B2 JP6642913 B2 JP 6642913B2
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剛 江口
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創一郎 松本
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浩史 石塚
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Description

本発明は、シュラウド側から軸方向に吸込んだ空気をラジアル方向に向きを変えて吹出すターボファンおよびそれを用いた空気調和機に関するものである。   The present invention relates to a turbofan that blows air sucked in the axial direction from a shroud side while changing the direction in a radial direction, and an air conditioner using the same.

ターボファンは、モータ等により回転駆動されるハブと、そのハブに対向して配置されるシュラウドと、ハブとシュラウド間に配置される複数枚の羽根とから構成される。このターボファンの羽根は、ハブとシュラウド間において、内周側の端部である前縁が外周側の端部である後縁よりも回転方向側に配置されるものが多く、また翼形形状に成形されているものが多いが、成形上の制約等により、その断面形状は軸方向に一様な二次元形状が一般的であった(例えば、特許文献1等参照)。しかし、昨今では、製造法の制約がなくなりつつあり、羽根を軸方向に三次元形状としたものや、中空形状としたもの等も多く提案されている(例えば、特許文献2−4等参照)。   The turbofan includes a hub that is rotationally driven by a motor or the like, a shroud arranged to face the hub, and a plurality of blades arranged between the hub and the shroud. Most of the blades of this turbofan are arranged between the hub and the shroud such that the leading edge, which is the inner peripheral end, is arranged on the rotational direction side than the trailing edge, which is the outer peripheral end, and also have an airfoil shape. However, due to restrictions on molding and the like, the cross-sectional shape is generally a two-dimensional shape that is uniform in the axial direction (for example, see Patent Document 1). However, in recent years, restrictions on the manufacturing method have been eliminated, and many blades having a three-dimensional shape in the axial direction and hollow blades have been proposed (for example, see Patent Documents 2-4). .

一方、低騒音化や高効率化を狙って性能を重視したものとして、例えば、特許文献5−7に示すように、ハブと羽根との結合部で発生する馬蹄形渦流を抑制するため、羽根のハブ側前縁近傍を回転方向または反回転方向に湾曲構造とし、馬蹄形渦抑制部を形成したものや、羽根とシュラウド間に、死水域低減空間を形成すべく、羽根の一部を反回転方向に曲成し、その曲成部を介してシュラウドの円弧面と接続したもの、あるいは羽根後縁のハブ側を回転方向および反回転方向の双方に湾曲させ、羽根の後縁部において気流を加速できるようにしたもの等が提案されている。   On the other hand, as a technique that emphasizes performance in order to reduce noise and improve efficiency, for example, as shown in Patent Documents 5-7, in order to suppress a horseshoe-shaped eddy current generated at a joint portion between a hub and a blade, In the vicinity of the leading edge on the hub side, a curved structure is formed in the rotating or anti-rotating direction, and a horseshoe-shaped vortex suppression part is formed. The blade is connected to the arc surface of the shroud through the bent portion, or the hub side of the trailing edge of the blade is curved in both the rotation direction and the anti-rotation direction to accelerate the airflow at the trailing edge of the blade What has been made possible has been proposed.

つまり、ターボファンの場合、軸方向に吸込んだ空気流をラジアル方向に向きを変えるため、吸込み口の外縁側から吸込んだ空気流は慣性力によって曲がり切れずに、内部でハブ側に偏った流れとなり易く、吸込み口に近い箇所で羽根が有効に機能せず、効率低下を招くとともに、吹出し側で気流の偏りによる高速噴流が発生したり、吸込み口付近で逆流が発生したりし、騒音が大きくなり易かった。また、ターボファンを空気調和機に用いた場合、空気をグリルやフィルタを経た四角形状通路から吸込み、吹出し側が四角形状の熱交換器で囲まれた非軸対称の圧力場で作動されるため、ファンのスパン方向(軸方向)全体に亘って、一様な流れを実現することは困難であり、上記の如く、低騒音化や高効率化を狙った様々なアイデアが提案されている。   In other words, in the case of a turbofan, the airflow sucked in the axial direction changes in the radial direction, so that the airflow sucked from the outer edge side of the suction port does not bend due to the inertia force, but is deflected to the hub side inside. The blades do not function effectively near the suction port, causing a decrease in efficiency.In addition, high-speed jets are generated due to uneven airflow on the outlet side, and backflow occurs near the suction port, resulting in noise. It was easy to grow. In addition, when a turbofan is used in an air conditioner, air is sucked in from a rectangular passage passing through a grill or a filter, and the outlet side is operated in a non-axisymmetric pressure field surrounded by a square heat exchanger. It is difficult to realize a uniform flow over the entire span direction (axial direction) of the fan, and as described above, various ideas aiming at low noise and high efficiency have been proposed.

特開2002−235695号公報JP-A-2002-235695 特開2007−170331号公報JP 2007-170331 A 特開2007−170771号公報JP 2007-170771 A 特開2010−216486号公報JP 2010-216486 A 特開2009−127541号公報JP 2009-127541 A 国際公開第2009/069606号International Publication No. 2009/069606 国際公開第2010/128618号International Publication No. WO 2010/128618

しかしながら、上記ターボファンやそれを用いた空気調和機において、ターボファンの駆動力であるファン入力を評価パラメータとしたとき、ターボファンには、まだまだ改善する余地があった。つまり、ファン入力を低減することは、永遠の課題であり、かかる観点から、ターボファンを有限体積法により流体解析したところ、現状のターボファンにおいては、羽根の外周側(後縁側)の負圧面において、羽根に沿う空気流が翼面から剥離しやすい傾向がある一方、羽根の圧力面側において、高静圧領域が発生しており、それによって羽根に沿う空気流が減速(駆動力の損失が発生)し、ファン効率が低下していることが判明した。   However, in the above-described turbo fan and an air conditioner using the turbo fan, when a fan input which is a driving force of the turbo fan is used as an evaluation parameter, there is still room for improvement in the turbo fan. In other words, reducing the fan input is an eternal problem. From such a viewpoint, when the fluid analysis of the turbo fan is performed by the finite volume method, in the current turbo fan, the suction surface on the outer peripheral side (the trailing edge side) of the blade is used. In this case, the air flow along the blade tends to separate from the blade surface, while a high static pressure region is generated on the pressure surface side of the blade, whereby the air flow along the blade is decelerated (driving force loss). Occurred), and it was found that the fan efficiency was reduced.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、羽根の外周側(後縁側)の負圧面での空気流の剥離を抑えるとともに、羽根の圧力面側での空気流の減速を抑制することにより、ファン効率を向上し、ファンの駆動力であるファン入力を低減し得るターボファンおよびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses the separation of the air flow on the negative pressure surface on the outer peripheral side (the trailing edge side) of the blade and reduces the speed of the air flow on the pressure surface side of the blade. It is an object of the present invention to provide a turbofan capable of improving fan efficiency and reducing a fan input which is a driving force of the fan, and an air conditioner using the turbofan.

上記した課題を解決するために、本発明のターボファンおよびそれを用いた空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるターボファンは、モータ駆動軸に連結されて回転駆動されるハブと、前記ハブに対向して配置され、空気吸込み口を形成する環状のシュラウドと、前記ハブおよび前記シュラウド間に両端部が結合され、内周側の前縁が外周側の後縁に対して、回転方向側に配置されている複数枚の羽根と、を備え、前記複数枚の羽根は、前記後縁が前記ハブおよび前記シュラウドに対する結合部に対して反空気流方向に凹状とされ、前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向または反回転方向に滑らかな湾曲面が空気流方向の全体にわたって形成されているを特徴とする。
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve said subject, the turbofan of this invention and the air conditioner using the same employ | adopt the following means.
That is, the turbofan according to the present invention includes a hub connected to a motor drive shaft and driven to rotate, an annular shroud arranged to face the hub and forming an air suction port, and a space between the hub and the shroud. A plurality of blades arranged on the rotation direction side with respect to the rear edge of the outer peripheral side, and the plurality of blades are arranged at the rear edge. There is a concave in the counter air flow direction to the coupling portion with respect to the hub and the shroud, the coupling portion relative to the hub of the vane is formed smoothly curved surface in the direction of rotation or counterclockwise rotation direction across the air flow direction It is characterized by being.

本発明によれば、複数枚の羽根の後縁(後縁ラインともいう。)が、ハブおよびシュラウドに対する結合部に対して反空気流方向に凹状とされているため、羽根の後縁を直線状としたものや空気流方向に凸状としているものに比べ、羽根の負圧面側での空気流の剥離を改善し、空気流の乱れを抑制することができるとともに、羽根の正圧面側で発生する高静圧領域を減少し、空気流の減速(駆動力の損失)を抑制することによりファン効率を向上させ、ファンの駆動力(ファン入力)を低減することができる。つまり、羽根の後縁を反空気流方向に凹状とすることにより、凹状とした領域の半径が元の形状よりも小さくなり、同一回転数でファンを回転させた場合、ファンを通過する空気流の圧力上昇を減少させることができ、これによって、負圧面の特にシュラウド側の剥離し易い箇所において、羽根後縁付近の圧力(静圧)が減少するため、空気流としては流れ易くなり、剥離を抑制することができる一方、正圧面においては、ファンを通過する空気流がハブ側に偏る影響が顕著であり、羽根表面の圧力もハブ側に向って急激に上昇する分布を示すが、後縁を凹状とすることにより、羽根後縁付近の圧力(静圧)を減少し、正圧面での静圧を低減することができ、ファン効率を向上させ、ファン入力を低減できるためである。従って、ターボファンの一層の高効率化、低騒音化を図ることができる。 According to the present invention, the trailing edges (also referred to as trailing edge lines) of the plurality of blades are concave in the direction opposite to the airflow with respect to the connection portion to the hub and the shroud, so that the trailing edges of the blades are straight. Compared with the blades and those that are convex in the air flow direction, the separation of the air flow on the negative pressure side of the blade is improved, and the turbulence of the air flow can be suppressed. It is possible to improve the fan efficiency and reduce the fan driving force (fan input) by reducing the generated high static pressure region and suppressing the deceleration of air flow (loss of driving force). That is, by making the trailing edge of the blade concave in the anti-airflow direction, the radius of the concave area becomes smaller than the original shape, and when the fan is rotated at the same rotation speed, the airflow passing through the fan is reduced. The pressure rise (static pressure) in the vicinity of the trailing edge of the blade is reduced at a portion of the negative pressure surface where peeling is easy, particularly on the shroud side. On the other hand, on the positive pressure surface, the effect of the airflow passing through the fan being biased toward the hub side is remarkable, and the pressure on the blade surface also shows a distribution that rises sharply toward the hub side. By making the edge concave, the pressure (static pressure) near the blade trailing edge can be reduced, the static pressure on the positive pressure surface can be reduced, the fan efficiency can be improved, and the fan input can be reduced. Therefore, it is possible to further increase efficiency and reduce noise of the turbo fan.

また、本発明のターボファンは、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前記後縁は、前記羽根のスパン方向の中央部分が該スパン方向の25%〜75%の範囲で、前記の通り反空気流方向に凹状とされていることを特徴とする。 Further, in the turbofan of the present invention, in the above-described turbofan, the trailing edge of the blade may have an air-repellent shape as described above, wherein a center portion of the blade in the span direction is in a range of 25% to 75% of the span direction. It is characterized by being concave in the flow direction.

本発明によれば、羽根の後縁の中央部分が、羽根のスパン方向の25〜75%の範囲で反空気流方向に凹状とされているため、羽根のハブおよびシュラウドに対する結合部の機能、性能に影響を及ぼすことなく、羽根をハブおよびシュラウドに結合することができる。従って、羽根のハブ側結合部およびシュラウド側結合部において空気流を乱すことがなく、低騒音化、高効率化を図ることができる。 According to the present invention, since the center portion of the trailing edge of the blade is concave in the anti-airflow direction in the range of 25 to 75% of the span direction of the blade, the function of the connection portion between the hub and the shroud of the blade, The blades can be coupled to the hub and shroud without affecting performance. Therefore, the air flow is not disturbed at the hub-side connection portion and the shroud-side connection portion of the blade, so that low noise and high efficiency can be achieved.

さらに、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記後縁の反空気流方向への凹状量(−表示)は、ファン外径Dに対して、−0.0142D〜−0.0153Dの範囲とされていることを特徴とする。 Further, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, the concave amount of the trailing edge of the blade in the direction opposite to the airflow (−indicated) is −0.0 to the fan outer diameter D. 014D to -0.0153D.

本発明によれば、羽根の後縁の反空気流方向への凹状量(−表示)が、ファン外径Dに対して、−0.0142D〜−0.0153Dの範囲とされているため、ターボファンの駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することができる。従って、ターボファンを高効率化、低騒音化することができる。 According to the present invention, since the concave amount (-indicated) of the trailing edge of the blade in the anti-airflow direction is in the range of -0.0142D to -0.0153D with respect to the fan outer diameter D, The fan input, which is the driving force of the turbo fan, can be reduced to a preferable range. Therefore, the efficiency and the noise of the turbo fan can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記前縁は、前記ハブおよび前記シュラウドに対する結合部に対して空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされていることを特徴とする。 Furthermore, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, the leading edge of the blade is concave in an air flow direction or convex in an anti-air flow direction with respect to a coupling portion to the hub and the shroud. It is characterized by that.

本発明によれば、羽根の前縁(前縁ラインともいう。)が、ハブおよびシュラウドに対する結合部に対して空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされているため、前縁を空気流方向に凹状に変位することにより、羽根の負圧面で空気流に僅かな乱れが生じる場合もあるが、正圧面側での高静圧領域を小さくして空気流の減速を抑制することができる一方、前縁を反空気流方向に凸状に変位することにより、正圧面側での高静圧領域が僅かに大きくなり空気流の減速抑制効果がやや低下する場合もあるが、負圧面での空気流の乱れを抑制して剥離を抑えることができる。つまり、羽根の前縁を空気流方向に凹状とすることによって羽根の空気流方向長さが短くなり、空気流と羽根表面との摩擦損失を低減し、ファン入力を低減することができる。但し、凹状にし過ぎると、隣接する羽根間の距離に対する空気流方向の羽根長さが短くなり過ぎ、羽根性能が悪化する。また、羽根の前縁を反空気流方向に凸状とすることにより、一般的には空気流と羽根表面との摩擦損失が増加する一方、羽根の空気流方向長さが実質的に長くなるため、羽根上流側から流入する流れを下流側に安定して導くことで、羽根表面での静圧のピーク値を抑制して流れを剥離し難くし、ファン入力を低減することができるとともに、ファン騒音を低減することができる。従って、この場合もファン入力を十分低減し、ターボファンの高効率化および低騒音化を図ることができる。 According to the present invention, the leading edge of the blade (also referred to as a leading edge line) is concave in the air flow direction or convex in the anti-air flow direction with respect to the connection with the hub and the shroud, so that the leading edge is provided. The air flow may be displaced concavely in the air flow direction, causing slight turbulence in the air flow on the negative pressure surface of the blade.However, the high static pressure area on the positive pressure surface side is reduced to suppress the deceleration of the air flow. On the other hand, by displacing the leading edge in a convex shape in the anti-airflow direction, the high static pressure region on the positive pressure surface side may be slightly larger, and the effect of suppressing the deceleration of the airflow may slightly decrease. Separation can be suppressed by suppressing turbulence of the air flow on the negative pressure surface. In other words, by making the leading edge of the blade concave in the airflow direction, the length of the blade in the airflow direction is shortened, the friction loss between the airflow and the blade surface is reduced, and the fan input can be reduced. However, if the shape is too concave, the blade length in the air flow direction with respect to the distance between adjacent blades becomes too short, and the blade performance deteriorates. Also, by making the leading edge of the blade convex in the anti-airflow direction, frictional loss between the airflow and the blade surface generally increases, while the length of the blade in the airflow direction substantially increases. Therefore, by stably guiding the flow flowing from the upstream side of the blade to the downstream side, the peak value of the static pressure on the blade surface is suppressed, the flow is hardly separated, and the fan input can be reduced. Fan noise can be reduced. Therefore, also in this case, the fan input can be sufficiently reduced, and the efficiency and the noise of the turbo fan can be improved.

さらに、本発明のターボファンは、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前記前縁の空気流方向への凹状量(+表示)は、ファン外径Dに対して、0.0091D〜0.0153Dの範囲とされ、反空気流方向への凸状量(−表示)は、ファン外径Dに対して、−0.0438Dとされていることを特徴とする。 Further, in the turbofan according to the present invention, in the above-described turbofan, the concave amount (indicated by +) of the leading edge of the blade in the airflow direction is 0.0091D to 0.0153D with respect to the fan outer diameter D. , And the amount of protrusion (−indicated) in the anti-airflow direction is -0.0438D with respect to the fan outer diameter D.

本発明によれば、前縁ラインの空気流方向への凹状量(+表示)が、ファン外径Dに対して、0.0091D〜0.0153Dの範囲とされ、反空気流方向への凸状量(−表示)が、ファン外径Dに対して、−0.0438Dとされているため、ターボファンの駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することができ、これによって、ターボファンを高効率化、低騒音化することができる。   According to the present invention, the concave amount (indicated by +) of the leading edge line in the air flow direction is in the range of 0.0091D to 0.0153D with respect to the fan outer diameter D, and the convex in the anti-air flow direction. Since the state quantity (-indicated) is -0.0438D with respect to the fan outer diameter D, the fan input, which is the driving force of the turbofan, can be reduced to a preferable range. Can be improved in efficiency and noise can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記前縁ラインは、前記羽根のスパン方向の中央部分が該スパン方向の25%〜75%の範囲で、前記の通り空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, the leading edge line of the blade may be such that a center portion of the blade in a span direction is in a range of 25% to 75% of the span direction. As described above, it is characterized by being concave in the air flow direction or convex in the anti-air flow direction.

本発明によれば、羽根の前縁ラインの中央部分が、羽根のスパン方向の25%〜75%の範囲で、空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされているため、羽根のハブおよびシュラウドに対する結合部の機能、性能に影響を及ぼすことなく、羽根をハブおよびシュラウドに結合することができる。従って、羽根のハブ側結合部およびシュラウド側結合部において空気流を乱すことがなく、低騒音化、高効率化を図ることができる。   According to the present invention, the center portion of the leading edge line of the blade is concave in the air flow direction or convex in the counter air flow direction in the range of 25% to 75% of the span direction of the blade. The blades can be coupled to the hub and shroud without affecting the function and performance of the coupling to the hub and shroud. Therefore, the airflow is not disturbed at the hub-side connection portion and the shroud-side connection portion of the blade, and noise reduction and high efficiency can be achieved.

さらに、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部は、反回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, a connecting portion of the blade to the hub has a smooth curved surface in an anti-rotation direction, and a connecting portion of the blade to the shroud is , Characterized in that the curved surface is smooth in the rotation direction.

本発明によれば、羽根のハブに対する結合部が、反回転方向に滑らかな湾曲面とされ、羽根のシュラウドに対する結合部が、回転方向に滑らかな湾曲面とされているため、羽根のハブに対する結合部を反回転方向に滑らかな湾曲面とすることにより、結合部を左右非対称とし、結合部での空気流の淀みを抑制することができる一方、羽根のシュラウドに対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面とすることにより、翼力で負圧面側での流れの剥離を抑制し、空気流をスムーズにすることができる。従って、羽根性能を向上し、ファン入力を更に低減して高効率化を図ることができるとともに、空気流の乱れを抑制し、低騒音化を図ることができる。   According to the present invention, the connecting portion of the blade to the hub has a smooth curved surface in the anti-rotation direction, and the connecting portion of the blade to the shroud has a smooth curved surface in the rotating direction. By making the connecting portion a curved surface that is smooth in the anti-rotational direction, the connecting portion is left-right asymmetric, and stagnation of air flow at the connecting portion can be suppressed, while the connecting portion of the blade to the shroud is smooth in the rotating direction. With the curved surface, the separation of the flow on the negative pressure surface side by the blade force can be suppressed, and the air flow can be made smooth. Therefore, the blade performance can be improved, the fan input can be further reduced, and the efficiency can be improved, and the turbulence of the air flow can be suppressed, and the noise can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0563θ〜0.0972θの範囲とされ、前記シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θ〜−0.0972θの範囲とされていることを特徴とする。   Furthermore, in the turbofan of the present invention, in the above-described turbofan, an angle (+ display) of a curved surface of the connecting portion of the blade to the hub in the anti-rotation direction with respect to one pitch angle θ of the blade is 0.0563θ to 0.0972θ, and the angle of the curved surface in the rotation direction of the connecting portion with respect to the shroud (−indicated) is −0.0154θ to −0 with respect to one pitch angle θ of the blade. 0.0972θ.

本発明によれば、羽根のハブに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)が、羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0563θ〜0.0972θの範囲とされ、シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)が、羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θ〜−0.0972θの範囲とされているため、ハブ側結合部での空気流の淀みを抑制することができるとともに、負圧面側での空気流の剥離を翼力により抑制し、羽根性能を更に向上することができる。従って、ターボファンの駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減し、ターボファンを高効率化、低騒音化することができる。   According to the present invention, the angle of the curved surface in the anti-rotation direction of the connecting portion of the blade with respect to the hub (+ display) is in a range of 0.0563θ to 0.0972θ with respect to one pitch angle θ of the blade. Since the angle of the curved surface in the rotation direction of the connecting portion with respect to the shroud (-indicated) is in the range of -0.0154θ to -0.0972θ with respect to one pitch angle θ of the blade, the hub-side connecting portion. Stagnation of the air flow can be suppressed, and separation of the air flow on the negative pressure surface side can be suppressed by the blade force, so that the blade performance can be further improved. Therefore, the fan input, which is the driving force of the turbo fan, can be reduced to a preferable range, and the efficiency and noise of the turbo fan can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、反回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, a connecting portion of the blade to the hub has a smoothly curved surface in a rotational direction, and a connecting portion of the blade to the shroud includes: It is characterized by having a smooth curved surface in the anti-rotation direction.

本発明によれば、羽根のハブに対する結合部が、回転方向に滑らかな湾曲面とされ、羽根のシュラウドに対する結合部が、反回転方向に滑らかな湾曲面とされているため、羽根のハブに対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面とすることによって、結合部を左右非対称とし、結合部での空気流の淀みを抑制することができる。また、羽根のシュラウドに対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面とすることによって、シュラウド近傍の負圧面側での空気流をスムーズにし、剥離を抑制にすることができる。従って、羽根性能を向上し、ファン入力を更に低減して高効率化を図ることができるとともに、空気流の乱れを抑制し、低騒音化を図ることができる。 According to the present invention, the connecting portion of the blade to the hub has a smooth curved surface in the rotational direction, and the connecting portion of the blade to the shroud has a smooth curved surface in the anti-rotating direction. by setting the coupling portion direction of rotation into a smooth curved surface, the coupling portion is asymmetrical, it is possible to suppress the stagnation of air flow at the coupling portion. In addition, by forming the connecting portion of the blade to the shroud with a curved surface that is smooth in the anti- rotation direction, the air flow on the negative pressure surface side near the shroud can be made smooth, and separation can be suppressed. Therefore, the blade performance can be improved, the fan input can be further reduced, and the efficiency can be improved, and the turbulence of the air flow can be suppressed, and the noise can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0768θとされ、前記シュラウドに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0031θとされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in the above-described turbofan, the angle (-indicated) of the curved surface of the blade in the rotation direction of the connecting portion with respect to the hub is-with respect to one pitch angle θ of the blade. 0.0768θ, and the angle of the curved surface in the anti-rotation direction of the coupling portion with respect to the shroud in the anti-rotation direction (+ display) is 0.0031θ with respect to one pitch angle θ of the blade. .

本発明によれば、羽根の前記ハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)が、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0768θとされ、前記シュラウドに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)が、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0031θとされているため、ハブ側結合部での空気流の淀みを抑制することができるとともに、シュラウド近傍の負圧面側での空気流の剥離を抑制し、羽根性能を更に向上することができる。従って、ターボファンの駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減し、ターボファンを高効率化、低騒音化することができる。   According to the present invention, the angle (-indicated) of the curved surface of the connecting portion of the blade with respect to the hub in the rotation direction is -0.0768θ with respect to one pitch angle θ of the blade, and the connection with the shroud is made. The angle (+ display) of the curved surface in the anti-rotation direction of the portion is set to 0.0031θ with respect to one pitch angle θ of the blade, so that the stagnation of the air flow at the hub-side coupling portion is suppressed. In addition, the separation of the air flow on the negative pressure side near the shroud can be suppressed, and the blade performance can be further improved. Therefore, the fan input, which is the driving force of the turbo fan, can be reduced to a preferable range, and the efficiency and noise of the turbo fan can be reduced.

また、本発明のターボファンは、上述のいずれかのターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in any one of the above-described turbofans, a connecting portion of the blade to the hub is a curved surface that is smoothly curved in a rotation direction, and a connecting portion of the blade to the shroud is It is characterized by having a smooth curved surface in the rotation direction.

本発明によれば、羽根のハブに対する結合部が、回転方向に滑らかな湾曲面とされ、羽根のシュラウドに対する結合部が、回転方向に滑らかな湾曲面とされているため、羽根のハブに対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面とすることにより、結合部を左右非対称とし、結合部での空気流の淀みを抑制することができる一方、羽根のシュラウドに対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面とすることによって、翼力で負圧面側での流れの剥離を抑制し、空気流をスムーズにすることができる。従って、羽根性能を向上し、ファン入力を更に低減して高効率化を図ることができるとともに、空気流の乱れを抑制し、低騒音化を図ることができる。 According to the present invention, the connecting portion of the blade to the hub has a smoothly curved surface in the rotational direction, and the connecting portion of the blade to the shroud has a smooth curved surface in the rotational direction. parts by the a smooth curved surface in the direction of rotation, the coupling portion is asymmetrical, whereas it is possible to suppress the stagnation of air flow at the junction, smooth the coupling portion with respect to the shroud of the blade in the rotational direction With the curved surface, separation of the flow on the negative pressure surface side by the blade force can be suppressed, and the air flow can be made smooth. Therefore, the blade performance can be improved, the fan input can be further reduced, and the efficiency can be improved, and the turbulence of the air flow can be suppressed, and the noise can be reduced.

さらに、本発明のターボファンは、上記のターボファンにおいて、前記羽根の前記ハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θとされ、前記シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0461θとされていることを特徴とする。   Further, in the turbofan of the present invention, in the above-described turbofan, the angle (-indicated) of the curved surface of the blade in the rotation direction of the connecting portion with respect to the hub is-with respect to one pitch angle θ of the blade. 0.0154θ, and the angle of the curved surface in the rotation direction of the coupling portion with respect to the shroud (−indicated) is −0.0461θ with respect to one pitch angle θ of the blade. .

本発明によれば、羽根のハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)が、羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θとされ、シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)が、羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0461θとされているため、ハブ側結合部での空気流の淀みを抑制することができるとともに、負圧面側での空気流の剥離を翼力によって抑制し、羽根性能を更に向上することができる。従って、ターボファンの駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減し、ターボファンを高効率化、低騒音化することができる。   According to the present invention, the angle (-indicated) of the curved surface in the rotation direction of the coupling portion with respect to the hub of the blade is set to -0.0154θ with respect to one pitch angle θ of the blade, and the rotation of the coupling portion with respect to the shroud. Since the angle of the curved surface in the direction (-display) is -0.0461 [theta] with respect to one pitch angle [theta] of the blade, it is possible to suppress the stagnation of the airflow at the hub-side joint portion. Further, the separation of the air flow on the negative pressure side can be suppressed by the blade force, and the blade performance can be further improved. Therefore, the fan input, which is the driving force of the turbo fan, can be reduced to a preferable range, and the efficiency and noise of the turbo fan can be reduced.

さらに、本発明にかかる空気調和機は、室内空気を吸込んで吹出す送風機と、前記送風機の吸込み側または吹出し側のいずれかに配置され、前記室内空気を冷却または加熱する熱交換器と、を備え、前記送風機が、上述のいずれかのターボファンとされていることを特徴とする。   Furthermore, the air conditioner according to the present invention includes a blower that sucks and blows room air, and a heat exchanger that is arranged on either the suction side or the blow side of the blower and that cools or heats the room air. And the blower is any one of the above-described turbo fans.

本発明によれば、室内空気を吸込んで熱交換器により冷却または加熱し、その温調風を室内に吹出す送風機が、上述のいずれかのターボファンとされているため、ターボファンの駆動力であるファン入力を低減し、ターボファンを高効率化、低騒音化を図ることができる。従って、空気調和機をより高性能化および低騒音化することができる。   According to the present invention, since the blower that sucks indoor air, cools or heats the heat by the heat exchanger, and blows out the temperature-regulated air into the room is the above-described turbo fan, the driving force of the turbo fan , The fan input can be reduced, and the efficiency and the noise of the turbo fan can be reduced. Therefore, the air conditioner can have higher performance and lower noise.

本発明のターボファンによると、羽根の負圧面側での空気流の剥離を改善し、空気流の乱れを抑制することができるとともに、羽根の正圧面側で発生する高静圧領域を減少し、空気流の減速(駆動力の損失)を抑制することによりファン効率を向上させ、ファンの駆動力(ファン入力)を低減することができるため、ターボファンの一層の高効率化、低騒音化を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the turbofan of this invention, while improving the separation of the airflow on the negative pressure side of the blade, the turbulence of the airflow can be suppressed, and the high static pressure region generated on the positive pressure side of the blade is reduced. The fan efficiency can be improved by suppressing the deceleration of air flow (loss of driving force), and the driving force of the fan (fan input) can be reduced, so that the efficiency and the noise of the turbo fan are further improved. Can be achieved.

本発明の空気調和機によると、ターボファンの駆動力であるファン入力を低減し、ターボファンを高効率化、低騒音化を図ることができるため、空気調和機をより高性能化および低騒音化することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the air conditioner of this invention, since the fan input which is the driving force of a turbo fan can be reduced and the efficiency and the noise of the turbo fan can be reduced, the air conditioner can be made more efficient and the noise can be reduced. Can be

本発明の一実施形態に係る空気調和機の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the air conditioner concerning one embodiment of the present invention. 上記空気調和機に適用したターボファンのファン形状(A)、その羽根表面での限界流線(B)および羽根表面での静圧コンタ(C)を示す図である。It is a figure which shows the fan shape (A) of the turbofan applied to the said air conditioner, the critical streamline (B) on the blade surface, and the static pressure contour (C) on the blade surface. 上記ターボファンを有限体積法により流体解析した際に用いたターボファン形状(A)ないし(E)の比較図である。FIG. 9 is a comparison diagram of turbofan shapes (A) to (E) used when the turbofan is subjected to fluid analysis by the finite volume method. 上記各ターボファンの羽根表面での限界流線(A)ないし(E)の比較図である。FIG. 5 is a comparison diagram of critical streamlines (A) to (E) on the blade surface of each of the turbofans. 上記各ターボファンの羽根表面での静圧コンタ(A)ないし(E)の比較図である。FIG. 3 is a comparison diagram of static pressure contours (A) to (E) on the blade surface of each of the turbofans. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根前縁の元形状(A)に対する変位形状(B),(C)の比較図である。FIG. 9 is a comparison diagram of displacement shapes (B) and (C) with respect to an original shape (A) of a blade leading edge used as a design variable of each turbofan. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根後縁の元形状(A)に対する変位形状(B),(C)の比較図である。FIG. 8 is a comparison diagram of displacement shapes (B) and (C) with respect to an original shape (A) of a blade trailing edge used as a design variable of each turbofan. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根ハブ側湾曲形状の元形状(A)に対する変位形状(B),(C)の比較図である。FIG. 7 is a comparison diagram of displacement shapes (B) and (C) with respect to an original shape (A) of a blade hub side curved shape used as a design variable of each turbofan. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根シュラウド側湾曲形状の元形状(A)に対する変位形状(B),(C)の比較図である。FIG. 9 is a comparison diagram of displacement shapes (B) and (C) with respect to an original shape (A) of a blade shroud side curved shape used as a design variable of each turbofan. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根全体を回転軸中心に回転させた羽根2枚分の重ね合わせ図である。FIG. 4 is a superposition diagram of two blades obtained by rotating the entire blade used as a design variable of each turbofan around a rotation axis. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根の前縁および後縁の変位を示す2枚分の重ね合わせ図である。FIG. 5 is a superposition diagram of two blades showing displacement of a leading edge and a trailing edge of a blade used as a design variable of each turbofan. 上記各ターボファンの設計変数として用いた羽根の前縁および後縁の変位状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the displacement state of the front edge and rear edge of the blade | wing used as the design variable of each said turbofan. 上記各ターボファンの翼力を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the blade force of each said turbofan. 上記各ターボファンの解析に用いた設計変数(A)と目的関数(B)を示す図表である。It is a chart which shows the design variable (A) and objective function (B) used for the analysis of each said turbofan. 上記有限体積法による解析結果における設計変数の値を示す図表である。4 is a chart showing values of design variables in the analysis result by the finite volume method. 目的関数D’(風量合わせ入力のオリジナルとの比)の比較結果を示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the comparison result of the objective function D '(the ratio of the airflow adjustment input to the original). 目的関数D’と設計変数(1)との相関関係を示すグラフである。9 is a graph showing a correlation between an objective function D ′ and a design variable (1). 目的関数D’と設計変数(2)との相関関係を示すグラフである。9 is a graph showing a correlation between an objective function D ′ and a design variable (2). 目的関数D’と設計変数(3)との相関関係を示すグラフである。9 is a graph showing a correlation between an objective function D ′ and a design variable (3). 目的関数D’と設計変数(4)との相関関係を示すグラフである。9 is a graph showing a correlation between an objective function D ′ and a design variable (4).

以下、本発明の一実施形態について、図1ないし図20を用いて説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る空気調和機の分解斜視図が示されている。
本実施形態に係る空気調和機1は、天井埋め込み型空気調和機1とされているが、本発明は、かかる天井埋め込み型空気調和機1に限定されるものではなく、他型式の空気調和機1に適用してもよいことはもちろんである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view of an air conditioner according to one embodiment of the present invention.
Although the air conditioner 1 according to the present embodiment is an in-ceiling air conditioner 1, the present invention is not limited to such an in-ceiling air conditioner 1, and other types of air conditioners Of course, it may be applied to 1.

この天井埋め込み型空気調和機1は、天井内にボルト等により吊下げ設置される略四方形状のユニット本体2と、そのユニット本体2の下面に設けられる室内空気吸込み口4および温調空気吹出し口5を備えた四辺形状の天井パネル3と、天井パネル3の室内空気吸込み口4に対向するようにユニット本体2内に配置されるベルマウス6と、ベルマウス6と対向するようにユニット本体2の天板に固定設置されるターボファン(送風機)7と、ターボファン(送風機)7を取囲むようにユニット本体2内に設置される四角形状の熱交換器8等々を備えている。 The ceiling-embedded air conditioner 1 has a substantially square unit body 2 suspended from a ceiling by bolts or the like, an indoor air inlet 4 and a temperature-controlled air outlet provided on a lower surface of the unit body 2. A bell-shaped ceiling panel 3 provided with a bell 5; a bell mouth 6 arranged in the unit body 2 so as to face the indoor air inlet 4 of the ceiling panel 3; A turbo fan (blower) 7 fixedly installed on the top plate, and a square heat exchanger 8 installed in the unit body 2 so as to surround the turbo fan (blower) 7.

ターボファン7は、ユニット本体2の天板に固定設置されるモータ9と、モータ9の回転軸9Aに結合され、モータ9により回転駆動されるハブ(主板)10と、ハブ(主板)10と対向して配置される環状のシュラウド(側板)11と、ハブ(主板)10およびシュラウド(側板)11に各々両端部が結合されて配設される複数枚の羽根12と、を備えたケーシングレス構造のファンである。このターボファン7の複数枚の羽根12は、内周側の前縁(前縁ラインと称する場合もある。)13が外周側の後縁(後縁ラインと称する場合もある。)14に対して、回転方向N側に位置するように配置されている。   The turbo fan 7 includes a motor 9 fixedly installed on a top plate of the unit main body 2, a hub (main plate) 10 coupled to a rotating shaft 9 </ b> A of the motor 9 and driven to rotate by the motor 9, and a hub (main plate) 10. A casing-less system comprising: an annular shroud (side plate) 11 arranged to face each other; and a plurality of blades 12 each having both ends coupled to the hub (main plate) 10 and the shroud (side plate) 11. It is a fan of the structure. In the plurality of blades 12 of the turbofan 7, the inner peripheral side front edge (sometimes referred to as a leading edge line) 13 is opposed to the outer peripheral side rear edge (sometimes referred to as a trailing edge line) 14. And is disposed so as to be located on the rotation direction N side.

本実施形態のターボファン7は、図2(A)に示すように、羽根12の形状を後述の通り工夫したもので、それによって、羽根12の負圧面15側での空気流を、図2(B)に示す限界流線(羽根表面の流れを線状に可視化したもの)のように、間隔の急変化が少ない(剥離のない)綺麗な流線とするとともに、羽根12の正圧面16側での静圧を、図2(C)に示す静圧コンタ図のように、高静圧領域を無くする、あるいは極力小さくして空気流の減速(損失)を抑制し、ターボファン7の駆動力であるファン入力を低減するようにしたものである。   As shown in FIG. 2 (A), the turbo fan 7 of the present embodiment is obtained by devising the shape of the blade 12 as described later, and thereby, the air flow on the negative pressure surface 15 side of the blade 12 is reduced as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the streamline is a clean streamline (without separation) with little sudden change in interval, and a positive pressure surface 16 of the blade 12 like a critical streamline (a visualization of the flow on the blade surface in a linear shape). As shown in the static pressure contour diagram shown in FIG. 2 (C), the static pressure on the side of the turbo fan 7 is reduced by eliminating the high static pressure region or minimizing the static pressure to reduce the deceleration (loss) of the air flow. This is to reduce the fan input which is the driving force.

本実施形態では、ターボファン7の性能をターボファン7の駆動力であるファン入力をパラメータとして評価すべく、ターボファン7を空気調和機1に装着した状態で有限体積法により解析し、それに基づいて羽根12の形状を設定したものである。この流体解析を行うため、図14(A)に示すように、(1)羽根12の前縁13の変位(移動量)、(2)羽根12の後縁14の変位(移動量)、(3)羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)および(4)羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)、の4つを設計変数として用い、41ケースのパラメータスタディについて評価を行った。更に、そのパラメータスタディでの第1位の形状(No.31)をベースにして、最適形状(No.59)を求めた。   In the present embodiment, in order to evaluate the performance of the turbo fan 7 using a fan input as a driving force of the turbo fan 7 as a parameter, the turbo fan 7 is analyzed by a finite volume method with the turbo fan 7 attached to the air conditioner 1, and based on the analysis, The shape of the blade 12 is set. To perform this fluid analysis, as shown in FIG. 14A, (1) displacement (movement amount) of the leading edge 13 of the blade 12, (2) displacement (movement amount) of the trailing edge 14 of the blade 12, Using the four parameters of 3) the curvature (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 and (4) the curvature (rotation angle) of the shroud-side coupling portion 18 of the blade 12 as a design variable, a parameter study of 41 cases is performed. An evaluation was performed. Further, the optimum shape (No. 59) was obtained based on the first shape (No. 31) in the parameter study.

図2(A)および図3(A)ないし(E)は、最適形状のファン(No.59)と、パラメータスタディで評価した41ケースのうち、評価が1位(No.31)、2位(No.32)、3位(No.06)のファンと、評価基準としたオリジナル形状のファン(No.0)と、評価が最下位(41位)のファン(No.14)の形状を示したものである。図2(A)および図3(A)ないし(E)に示したファンの詳細形状は、後述するが、オリジナル形状のファンは、図3(D)に示すように、羽根12の断面が軸方向に一様な二次元形状、羽根12の前縁ライン13および後縁ライン14が互いに平行な直線、羽根12の両端をハブ10およびシュラウド11に対して結合するハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18が、ハブ10およびシュラウド11に対して略直角に結合された構成とされている。   FIGS. 2 (A) and 3 (A) to 3 (E) show that the fan with the optimal shape (No. 59) and the 41 cases evaluated by the parameter study ranked first (No. 31) and second. (No. 32) The shape of the third-rank (No. 06) fan, the original-shaped fan (No. 0) used as the evaluation criterion, and the shape of the lowest-ranked (41st-rank) fan (No. 14) are shown. It is shown. The detailed shape of the fan shown in FIGS. 2A and 3A to 3E will be described later. In the fan of the original shape, as shown in FIG. A straight line in which the leading edge line 13 and the trailing edge line 14 of the blade 12 are parallel to each other, a hub-side coupling portion 17 that connects both ends of the blade 12 to the hub 10 and the shroud 11, and a shroud side The connecting portion 18 is connected to the hub 10 and the shroud 11 at a substantially right angle.

また、評価が41位と最も低かったケースNo.14のファン形状は、図3(E)に示すように、図3(D)に示したオリジナルのファン形状に対して、羽根12の前縁ライン13を空気流方向に凹状13Aとし、後縁ライン14を空気流方向に凸状14Bとするとともに、ハブ側結合部17を反回転方向に湾曲した湾曲面17Aとし、シュラウド側結合部18を反回転方向に湾曲した湾曲面18Aとした構成とされている。
更に、図4の(A)ないし(E)および図5の(A)ないし(E)には、図3の(A)ないし(E)に示したファン形状に対応する各ファンの限界流線および静圧コンタを比較した図が示されている。
In addition, the case No. with the lowest evaluation of 41st place. As shown in FIG. 3 (E), the fan shape of the blade 14 has a front edge line 13 of the blade 12 with a concave shape 13A in the air flow direction and a trailing edge with respect to the original fan shape shown in FIG. 3 (D). The line 14 has a convex shape 14B in the airflow direction, the hub-side coupling portion 17 has a curved surface 17A curved in the anti-rotation direction, and the shroud-side coupling portion 18 has a curved surface 18A curved in the anti-rotation direction. Have been.
Further, FIGS. 4A to 5E and FIGS. 5A to 5E show critical streamlines of the fans corresponding to the fan shapes shown in FIGS. 3A to 3E. And a diagram comparing the static pressure contours.

ここで、上記した4つ設計変数(1)〜(4)の形状、構成を、図6ないし図9に基づいて、詳しく説明する。
(1)羽根12の前縁13の変位(移動量)とは、図6に示すように、羽根12の前縁13を直線状としている図6(A)に示すオリジナル形状に対して、図6(B)に示すように、前縁ライン13をハブ10およびシュラウド11への結合部17および18に対して空気流方向にへこました凹状13A(移動量を+表示)、あるいは図6(C)に示すように、反空気流方向に膨らました凸状13B(移動量を−表示)としていることを意味する。
Here, the shape of the four design variables described above (1) to (4), the configuration, based on 6 to 9, will be described in detail.
(1) The displacement (movement amount) of the front edge 13 of the blade 12 refers to the original shape shown in FIG. 6A in which the front edge 13 of the blade 12 is linear as shown in FIG. As shown in FIG. 6 (B), the leading edge line 13 is depressed in the air flow direction with respect to the connection portions 17 and 18 to the hub 10 and the shroud 11 (a displacement amount is indicated by +), or FIG. As shown in C), it means that the projection 13B has a convex shape 13B (movement amount is indicated by minus) which swells in the anti-airflow direction.

(2)羽根12の後縁14の変位(移動量)とは、図7に示すように、羽根12の後縁14を直線状としている図7(A)に示すオリジナル形状に対して、図7(B)に示すように、後縁ライン14をハブ10およびシュラウド11への結合部17および18に対して反空気流方向にへこました凹状14A(移動量を−表示)、あるいは図7(C)に示すように、空気流方向に膨らました凸状14B(移動量を+表示)としていることを意味する。 (2) The displacement (movement amount) of the trailing edge 14 of the blade 12 refers to the original shape shown in FIG. 7A in which the trailing edge 14 of the blade 12 is linear as shown in FIG. 7 (B), the concave 14A with Hekomashi the trailing edge line 14 with respect to the coupling portion 17 and 18 to the hub 10 and the shroud 11 in the counter air flow direction (the amount of movement - display), or 7 As shown in (C), it means that it has a convex shape 14B swelling in the air flow direction (movement amount is indicated by +).

(3)羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)とは、図8に示すように、羽根12のハブ側結合部17をハブ10側に略直角に結合している図8(A)に示すオリジナル形状に対して、図8(B)に示すように、羽根12のハブ側結合部17を反回転方向(反時計回り方向)に湾曲した湾曲面17Aとしたときのハブ10に対する回転角(回転角を+表示)、あるいは図8(C)に示すように、回転方向(時計回り方向)に湾曲した湾曲面17Bとしたときのハブ10に対する回転角(回転角を−表示)を意味している。 (3) The curve (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 refers to the case where the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 is coupled to the hub 10 at a substantially right angle as shown in FIG. As shown in FIG. 8B, the hub 10 in which the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 has a curved surface 17A that is curved in the anti-rotation direction (counterclockwise direction) with respect to the original shape shown in FIG. 8 (C), or the rotation angle with respect to the hub 10 when the curved surface 17B is curved in the rotation direction (clockwise) as shown in FIG. 8 (C) (the rotation angle is displayed as −). ).

(4)羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)とは、図9に示されるように、羽根12のシュラウド側結合部18をシュラウド11側に略直角に結合している図9(A)に示すオリジナル形状に対して、図9(B)に示すように、羽根12のシュラウド側結合部18を反回転方向(反時計回り方向)に湾曲した湾曲面18Aとしたときのシュラウド11に対する回転角(回転角を+表示)、あるいは図9(C)に示すように、回転方向(時計回り方向)に湾曲した湾曲面18Bとしたときのシュラウド11に対する回転角(回転角を−表示)を意味している。   (4) The curve (rotation angle) of the shroud-side connecting portion 18 of the blade 12 refers to the case where the shroud-side connecting portion 18 of the blade 12 is connected to the shroud 11 side at a substantially right angle, as shown in FIG. As shown in FIG. 9B, a shroud in which the shroud-side connecting portion 18 of the blade 12 has a curved surface 18A that is curved in the counter-rotating direction (counterclockwise) with respect to the original shape shown in FIG. The rotation angle with respect to the shroud 11 (when the rotation angle is minus), or the rotation angle with respect to the shroud 11 when the curved surface 18B is curved in the rotation direction (clockwise direction) as shown in FIG. Display).

なお、羽根12のハブ10およびシュラウド11に対する結合部17,18は、図10に示すように、羽根12と空気流との角度が変わらないように、羽根全体を回転軸9Aの中心Oに対して、反回転方向(反時計回り方向)あるいは回転方向(時計回り方向)に湾曲させている。   As shown in FIG. 10, the connecting portions 17 and 18 of the blade 12 with respect to the hub 10 and the shroud 11 move the entire blade with respect to the center O of the rotating shaft 9A so that the angle between the blade 12 and the airflow does not change. Thus, it is curved in a counter-rotating direction (counterclockwise direction) or a rotating direction (clockwise direction).

更に、羽根12の前縁13および後縁14の変位(移動量)は、図11に示すように、羽根12の外径方向を+方向とし、羽根(翼)12のそり線(キャンバライン)およびその延長線上において、凹状または凸状に変位させるようにしている。つまり、羽根12の前縁13および後縁14の変位は、図12に示されるように、前縁13側および後縁14側の双方において、スパン方向(回転軸方向)の羽根高さの略25%〜75%の範囲でそり線(キャンバライン)に沿って同じ量だけ移動され、凹状または凸状とされている。そして、ハブ10およびシュラウド11には、各々滑らかな曲線で接続される構成とされている。   Further, as shown in FIG. 11, the displacement (movement amount) of the leading edge 13 and the trailing edge 14 of the blade 12 is such that the outer diameter direction of the blade 12 is the + direction, and the warp line (camber line) of the blade (wing) 12. And, on the extension line thereof, it is configured to be displaced in a concave or convex shape. That is, as shown in FIG. 12, the displacement of the leading edge 13 and the trailing edge 14 of the blade 12 is substantially the same as the blade height in the span direction (rotation axis direction) on both the leading edge 13 and the trailing edge 14 sides. It is moved by the same amount along the sled line (camber line) in the range of 25% to 75% to be concave or convex. The hub 10 and the shroud 11 are connected to each other with a smooth curve.

また、図13には、ターボファン7の翼力BFについての図解がされている。
ターボファン7の翼力BFは、複数枚の翼(羽根12)間に働く圧力勾配に相当し、翼が流体である空気流に及ぼす力であり、図13に示すように、翼(羽根12)を傾斜させることによって、翼面と直角方向に翼力BFが作用することとなる。この翼力BFは、空気流を壁面(図13では、シュラウド11の壁面)に押し付けることにより、負圧面側の剥離を抑制する作用をなすものとなる。
FIG. 13 illustrates the blade force BF of the turbofan 7.
The blade force BF of the turbofan 7 corresponds to a pressure gradient acting between a plurality of blades (blades 12), and is a force exerted by the blades on an air flow as a fluid. As shown in FIG. ), The blade force BF acts in a direction perpendicular to the blade surface. The blade force BF acts to suppress the separation on the negative pressure side by pressing the airflow against the wall surface (the wall surface of the shroud 11 in FIG. 13).

以下に、上述した事項に基づいて、ターボファン7のファン入力を低減すべく設定した羽根12の形状、構成を詳しく説明する。
[最適形状ファン(ケースNo.59)]
図2(A)は、ケースNo.59の最適形状とされた羽根12を備えたターボファン7の斜視図である。
この羽根12は、前縁ライン13が空気流方向に凹状13A(図6(B)参照)とされるとともに、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14A(図7(B)参照)とされた構成とされている。
Hereinafter, the shape and configuration of the blade 12 set to reduce the fan input of the turbo fan 7 based on the above-described items will be described in detail.
[Optimal shape fan (Case No. 59)]
FIG. It is a perspective view of the turbo fan 7 provided with the blade 12 of 59 optimal shapes.
The blade 12 has a leading edge line 13 having a concave shape 13A in the air flow direction (see FIG. 6B), and a trailing edge line 14 having a concave shape 14A in the opposite air flow direction (see FIG. 7B). It is the structure which was done.

また、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17は、反回転方向(反時計回り方向)に湾曲する湾曲面17A(図8(B)参照)とされるとともに、羽根12のシュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18は、回転方向(時計回り方向)に湾曲する湾曲面18B(図9(C)参照)とされた構成とされている。なお、このハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18は、図10に示されるように、羽根12と空気流れとの角度が変わらないように、羽根全体が回転軸中心Oに対して湾曲されている。 A connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 has a curved surface 17A (see FIG. 8B) that curves in a counter-rotating direction (counterclockwise direction). The coupling portion (shroud-side coupling portion) 18 to the shroud 11 is configured to have a curved surface 18B (see FIG. 9C) that is curved in the rotation direction (clockwise direction). As shown in FIG. 10, the hub-side coupling portion 17 and the shroud-side coupling portion 18 are all curved with respect to the rotation axis center O so that the angle between the blade 12 and the air flow does not change. ing.

更に、上記前縁ライン13および後縁ライン14は、図11、図12に示すように、羽根12のスパン方向(回転軸方向)の中央部分がスパン方向寸法の25〜75%の範囲において、羽根(翼)12のそり線(キャンバライン)およびその延長線上に同じ量移動されることにより、前縁ライン13が空気流方向に凹状13A、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14Aとされた構成とされている。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the leading edge line 13 and the trailing edge line 14 are arranged such that the center portion of the blade 12 in the span direction (rotation axis direction) has a range of 25 to 75% of the dimension in the span direction. By moving the same amount on the sled line (camber line) of the blade (wing) 12 and its extension line, the leading edge line 13 is concave 13A in the air flow direction and the trailing edge line 14 is concave 14A in the anti-air flow direction. It is the structure which was done.

この最適形状の羽根12において、ターボファン7の外径をD[m](図10、図12を参照)、羽根12の1ピッチ角度をθ[°](図10参照)としたとき、上記設計変数(1)ないし(4)は、図15の表に示すように、(1)羽根12の前縁(pull−LE)13の変位(移動量)は、空気流方向(+表示)に対して、0.0153D相当の凹状13Aとされ、(2)羽根12の後縁(pull−TE)14の変位(移動量)は、反空気流方向(−表示)に対して、−0.0153D相当の凹状14Aとされている。   When the outer diameter of the turbo fan 7 is D [m] (see FIGS. 10 and 12) and one pitch angle of the blades 12 is θ [°] (see FIG. 10) in the blade 12 having the optimum shape, As shown in the table of FIG. 15, the design variables (1) to (4) are as follows: (1) The displacement (movement amount) of the leading edge (pull-LE) 13 of the blade 12 is in the air flow direction (+ display). On the other hand, it is a concave 13A equivalent to 0.0153D, and (2) the displacement (movement amount) of the trailing edge (pull-TE) 14 of the blade 12 is -0. It is a concave 14A equivalent to 0153D.

また、(3)羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)は、反回転方向(反時計回り方向、+表示)に、0.0972θの湾曲面17Aとされ、(4)羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)は、回転方向(時計回り方向、−表示)に、−0.0972θの湾曲面18Bとされている。   Also, (3) the curved surface (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 is a curved surface 17A of 0.0972θ in the anti-rotation direction (counterclockwise direction, + display), and (4) the blade 12 The curvature (rotation angle) of the shroud-side coupling portion 18 is a curved surface 18B of −0.0972θ in the rotation direction (clockwise direction, −display).

[ケースNo.31(1位)のファン形状]
図3(A)には、ケースNo.31(1位)の羽根形状を備えたターボファン7の斜視図が示されている。
この羽根12は、最適形状の羽根12と同じく、前縁ライン13が空気流方向に凹状13A(図6(B)参照)とされるとともに、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14A(図7(B)参照)とされた構成とされている。
[Case No. 31 (No. 1) fan shape]
FIG. A perspective view of a turbo fan 7 having a 31 (first place) blade shape is shown.
The blade 12 has a leading edge line 13 having a concave shape 13A (see FIG. 6B) in the airflow direction and a trailing edge line 14 having a concave shape 14A (see FIG. 6B) in the anti-airflow direction. FIG. 7B).

また、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17は、反回転方向(反時計回り方向)に湾曲する湾曲面17A(図8(B)参照)とされるとともに、羽根12のシュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18は、回転方向(時計回り方向)に湾曲する湾曲面18B(図9(C)参照)とされた構成とされている。なお、このハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18は、図10に示されるように、羽根12と空気流との角度が変わらないように、羽根全体が回転軸中心Oに対して湾曲されている。 A connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 has a curved surface 17A (see FIG. 8B) that curves in a counter-rotating direction (counterclockwise direction). The coupling portion (shroud-side coupling portion) 18 to the shroud 11 is configured to have a curved surface 18B (see FIG. 9C) that is curved in the rotation direction (clockwise direction). As shown in FIG. 10, the hub-side coupling portion 17 and the shroud-side coupling portion 18 are all curved with respect to the rotation axis center O so that the angle between the blade 12 and the airflow does not change. ing.

更に、前縁ライン13および後縁ライン14は、図11および図12に示すように、羽根12のスパン方向(回転軸方向)の中央部分がスパン方向寸法の25〜75%の範囲において、羽根(翼)12のそり線(キャンバライン)およびその延長線上に同じ量移動されることにより、前縁ライン13が空気流れ方向に凹状13A、後縁ライン14が反空気流れ方向に凹状14Aとされた構成とされている。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the leading edge line 13 and the trailing edge line 14 are arranged such that the center portion of the blade 12 in the span direction (rotation axis direction) is within a range of 25 to 75% of the span direction dimension. By moving by the same amount on the sled line (camber line) of (wing) 12 and its extension, the leading edge line 13 is concave 13A in the air flow direction and the trailing edge line 14 is concave 14A in the anti-air flow direction. Configuration.

このケースNo.31(1位)の羽根12において、上記設計変数(1)ないし(4)は、図15の表に示すように、(1)羽根12の前縁(pull−LE)13の変位(移動量)は、空気流方向(+表示)に対し、0.0153D相当の凹状13Aとされ、(2)羽根12の後縁(pull−TE)14の変位(移動量)は、反空気流方向(−表示)に対して、−0.0153D相当の凹状14Aとされている。   In this case No. In the 31st (first) blade 12, the design variables (1) to (4) are, as shown in the table of FIG. 15, (1) displacement (movement amount) of the leading edge (pull-LE) 13 of the blade 12 ) Is a concave portion 13A equivalent to 0.0153D with respect to the air flow direction (+ display). (2) The displacement (movement amount) of the trailing edge (pull-TE) 14 of the blade 12 is −), The concave shape 14A is equivalent to −0.0153D.

また、(3)羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)は、反回転方向(反時計回り方向、+表示)に、0.0563θの湾曲面17Aとされ、(4)羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)は、回転方向(時計回り方向、−表示)に、−0.0154θの湾曲面18Bとされている。   (3) The curvature (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 is a curved surface 17A of 0.0563θ in the anti-rotation direction (counterclockwise direction, + display), and (4) the blade 12 The curvature (rotation angle) of the shroud-side coupling portion 18 is a curved surface 18B of −0.0154θ in the rotation direction (clockwise direction, −display).

[ケースNo.32(2位)のファン形状]
図3(B)には、ケースNo.32(2位)の羽根形状を備えたターボファン7の斜視図が示されている。
この羽根12は、最適形状の羽根12と同じく、前縁ライン13が空気流方向に凹状13A(図6(B)参照)とされるとともに、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14A(図7(B)参照)とされた構成とされている。
[Case No. 32 (2nd) fan shape]
FIG. 3B shows the case No. A perspective view of a turbo fan 7 having a 32 (second position) blade shape is shown.
The blade 12 has a leading edge line 13 having a concave shape 13A (see FIG. 6B) in the airflow direction and a trailing edge line 14 having a concave shape 14A (see FIG. 6B) in the anti-airflow direction. FIG. 7B).

一方、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17は、回転方向(時計回り方向)に湾曲する湾曲面17B(図8(C)参照)とされるとともに、羽根12のシュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18は、反回転方向(反時計回り方向)に湾曲する湾曲面18A(図9(B)参照)とされた構成とされている。なお、このハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18は、図10に示されるように、羽根12と空気流との角度が変わらないように、羽根全体が回転軸中心Oに対して湾曲されている。 On the other hand, a connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 has a curved surface 17 </ b> B (see FIG. 8C) that is curved in the rotating direction (clockwise direction), and the shroud 11 of the blade 12 is formed. (Shroud-side connecting portion) 18 has a curved surface 18A (see FIG. 9B) that is curved in the counter-rotating direction (counterclockwise direction). As shown in FIG. 10, the hub-side coupling portion 17 and the shroud-side coupling portion 18 are all curved with respect to the rotation axis center O so that the angle between the blade 12 and the airflow does not change. ing.

更に、前縁ライン13および後縁ライン14は、図11および図12に示すように、羽根12のスパン方向(回転軸方向)の中央部分がスパン方向寸法の25〜75%の範囲において、羽根(翼)12のそり線(キャンバライン)およびその延長線上に同じ量移動されることにより、前縁ライン13が空気流方向に凹状13A、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14Aとされた構成とされている。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the leading edge line 13 and the trailing edge line 14 are arranged such that the center portion of the blade 12 in the span direction (rotation axis direction) is within a range of 25 to 75% of the span direction dimension. By moving by the same amount on the sled line (camber line) of (wing) 12 and its extension, the leading edge line 13 is concave 13A in the airflow direction and the trailing edge line 14 is concave 14A in the anti-airflow direction. Configuration.

このケースNo.32(2位)の羽根12において、上記設計変数(1)ないし(4)は、図15の表に示すように、(1)羽根12の前縁(pull−LE)13の変位(移動量)は、空気流方向(+表示)に対し、0.0091D相当の凹状13Aとされ、(2)羽根12の後縁(pull−TE)14の変位(移動量)は、反空気流方向(−表示)に対して、−0.0142D相当の凹状14Aとされている。   In this case No. In the thirty-second (second) blade 12, the design variables (1) to (4) are, as shown in the table of FIG. 15, (1) displacement (movement amount) of the leading edge (pull-LE) 13 of the blade 12. ) Is a concave 13A equivalent to 0.0091D with respect to the air flow direction (+ display). (2) The displacement (movement amount) of the trailing edge (pull-TE) 14 of the blade 12 is −Display), the concave shape 14A is equivalent to −0.0142D.

また、(3)の羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)は、回転方向(時計回り方向、−表示)に、−0.0768θの湾曲面17Bとされ、(4)の羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)は、反回転方向(反時計回り方向、+表示)に、0.0031θの湾曲面18Aとされている。   In addition, the curvature (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 of (3) is a curved surface 17B of −0.0768θ in the rotation direction (clockwise direction, −display), and the blade of (4). The curvature (rotation angle) of the shroud-side joint portion 12 is a curved surface 18A of 0.0031θ in the anti-rotation direction (counterclockwise direction, + display).

[ケースNo.06(3位)のファン形状]
図3(C)には、ケースNo.06(3位)の羽根形状を備えたターボファン7の斜視図が示されている。
この羽根12は、前縁ライン13が反空気流方向に凸状13B(図6(C)参照)とされるとともに、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14A(図7(B)参照)とされた構成とされている。
[Case No. 06 (3rd place) fan shape]
FIG. 3C shows the case No. A perspective view of a turbo fan 7 having a blade shape of No. 06 (third position) is shown.
In the blade 12, the leading edge line 13 has a convex shape 13B in the anti-air flow direction (see FIG. 6C), and the trailing edge line 14 has a concave shape 14A in the anti-air flow direction (see FIG. 7B). ).

一方、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17は、回転方向(時計回り方向)に湾曲する湾曲面17B(図8(C)参照)とされるとともに、羽根12のシュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18は、回転方向(時計回り方向)に湾曲する湾曲面18B(図9(C)参照)とされた構成とされている。なお、このハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18は、図10に示されるように、羽根12と空気流との角度が変わらないように、羽根全体が回転軸中心Oに対して湾曲されている。 On the other hand, a connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 has a curved surface 17 </ b> B (see FIG. 8C) that is curved in the rotating direction (clockwise direction), and the shroud 11 of the blade 12 is formed. coupling portion (shroud side coupling portion) 18 for is a curved surface 18B (see FIG. 9 (C)) and has been configured to bend in the direction of rotation (clockwise direction). As shown in FIG. 10, the hub-side coupling portion 17 and the shroud-side coupling portion 18 are all curved with respect to the rotation axis center O so that the angle between the blade 12 and the airflow does not change. ing.

更に、前縁ライン13および後縁ライン14は、図11および図12に示すように、羽根12のスパン方向(回転軸方向)の中央部分がスパン方向寸法の25〜75%の範囲において、羽根(翼)12のそり線(キャンバライン)およびその延長線上に同じ量移動されることにより、前縁ライン13が反空気流方向に凸状13B、後縁ライン14が反空気流方向に凹状14Aとされた構成とされている。 Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the leading edge line 13 and the trailing edge line 14 are arranged such that the center portion of the blade 12 in the span direction (rotation axis direction) is within a range of 25 to 75% of the span direction dimension. By moving by the same amount on the sled line (camber line) of (wing) 12 and its extension, the leading edge line 13 is convex 13 B in the anti-airflow direction, and the trailing edge line 14 is concave in the anti-airflow direction. 14A.

このケースNo.06(3位)の羽根12において、上記設計変数(1)ないし(4)は、図15の表に示すように、(1)羽根12の前縁(pull−LE)13の変位(移動量)は、反空気流方向(−表示)に、−0.0438D相当の凸状13Bとされ、(2)羽根12の後縁(pull−TE)14の変位(移動量)は、反空気流方向(−表示)に対して、−0.0153D相当の凹状14Aとされている。   In this case No. In the 06 (third) blade 12, the design variables (1) to (4) are, as shown in the table of FIG. 15, (1) the displacement (movement amount) of the leading edge (pull-LE) 13 of the blade 12 ) Is a convex 13B corresponding to -0.0438D in the anti-airflow direction (-indicated), and (2) displacement (movement amount) of the trailing edge (pull-TE) 14 of the blade 12 is It is a concave 14A corresponding to -0.0153D with respect to the direction (-display).

また、(3)の羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)は、回転方向(時計回り方向、−表示)に、−0.0154θの湾曲面17Bとされ、(4)の羽根12のシュラウド側結合部18の湾曲(回転角)は、回転方向(時計回り方向、−表示)に、−0.0461θの湾曲面18Bとされている。   In addition, the curvature (rotation angle) of the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 in (3) is a curved surface 17B of −0.0154θ in the rotation direction (clockwise direction, −display), and the blade in (4). The curvature (rotation angle) of the shroud-side joint portion 12 of FIG. 12 is a curved surface 18B of −0.0461θ in the rotation direction (clockwise direction, −display).

ちなみに、ケースNo.0のオリジナルの羽根形状は、図15の表に示すように、4つの設計変数(1)ないし(4)は、いずれも0とされている。また、評価が最も低かった(41位)ケースNo.14の羽根形状は、(1)羽根12の前縁(pull−LE)13の変位(移動量)を、空気流方向(+表示)に、0.0153D相当の凹状13Aとするとともに、(2)後縁(pull−TE)14の変位(移動量)を、空気流方向(+表示)に対して、0.0438D相当の凸状14Bとし、(3)羽根12のハブ側結合部17の湾曲(回転角)を、反回転方向(+表示)に、0.0563θの湾曲面17Aとするとともに、(4)シュラウド側結合部18の湾曲(回転角)を、反回転方向(+表示)に、0.0358の湾曲面18Aとしている。   By the way, case no. In the original blade shape of 0, as shown in the table of FIG. 15, all the four design variables (1) to (4) are set to 0. In addition, the case No. with the lowest evaluation (the 41st place). The blade shape of the blade 14 is as follows: (1) The displacement (movement amount) of the leading edge (pull-LE) 13 of the blade 12 is set to a concave shape 13A equivalent to 0.0153D in the air flow direction (+ display), and (2) The displacement (movement amount) of the trailing edge (pull-TE) 14 is set to be a convex shape 14B corresponding to 0.0438D with respect to the air flow direction (+ display), and (3) the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 The curvature (rotation angle) is a curved surface 17A of 0.0563θ in the anti-rotation direction (+ display), and (4) the curvature (rotation angle) of the shroud-side coupling portion 18 is in the anti-rotation direction (+ display). And a curved surface 18A of 0.0358.

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記ターボファン7および空気調和機1において、ターボファン7の回転により天井パネル3の室内空気吸込み口4から吸込まれた室内空気は、ベルマウス6を介してターボファン7のシュラウド11側の開口部から軸方向に吸込まれる。ターボファン7に吸込まれた空気流は、複数枚の羽根12によりラジアル方向に向きを変えて吹出され、ターボファン7を取囲むように配設されている熱交換器8を通過する過程で冷却または加熱されることにより、温調風として天井パネル3の四辺に設けられている4つの温調吹出し口5から室内へと吹出され、室内の空調に供される。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
In the turbo fan 7 and the air conditioner 1, the room air sucked from the room air suction port 4 of the ceiling panel 3 by the rotation of the turbo fan 7 passes through the bell mouth 6 to the opening on the shroud 11 side of the turbo fan 7. Is sucked in the axial direction. The air flow sucked into the turbofan 7 is blown out in a radial direction by a plurality of blades 12 and is cooled in a process of passing through a heat exchanger 8 arranged so as to surround the turbofan 7. Alternatively, by being heated , the air is blown into the room from the four temperature control outlets 5 provided on the four sides of the ceiling panel 3 as temperature controlled air, and is supplied to the room for air conditioning.

ターボファン7の場合、軸方向に吸込んだ空気流をラジアル方向(遠心方向)に向きを変えるため、特に吸込み口の外縁付近(シュラウド11側)から吸込んだ空気流は慣性力によって曲がり切れずに、ファン内部でハブ10側に偏った流れとなり、シュラウド11に近い側で羽根12が有効に機能せず、効率が低下するとともに、吹出し側で気流の偏りにより高速噴流が発生したり、吸込み側で逆流が発生したりして、空力騒音が大きくなり易かった。また、空気調和機1に用いた場合、四角形状の風路から空気を吸込み、四角形状の熱交換器8で囲まれた非軸対称の圧力場で作動される場合が多く、ファンのスパン方向全体に亘って、一様な流れを実現することは困難であった。   In the case of the turbo fan 7, since the air flow sucked in the axial direction is changed in the radial direction (centrifugal direction), the air flow particularly sucked from the vicinity of the outer edge of the suction port (shroud 11 side) is not bent by inertia force. The flow is biased toward the hub 10 inside the fan, the blades 12 do not function effectively on the side close to the shroud 11, the efficiency is reduced, and a high-speed jet is generated due to the bias of the air flow on the outlet side, or the suction side In such a case, a backflow was generated, and aerodynamic noise was easily increased. Further, when used in the air conditioner 1, the air is often sucked from a square air passage and operated in a non-axisymmetric pressure field surrounded by a square heat exchanger 8, and the fan span direction. It has been difficult to achieve a uniform flow throughout.

そうした中、本実施形態に係るターボファン7は、図14(A)に示した上記(1)ないし(4)の4項目を設計変数として、有限体積法による流体解析をパラメトリックに行い、その設計変数の値に基づいて、羽根12の形状を設定したものである。なお、図14(B)には、目的関数D’の定義が示されている。また、図15の一覧表には、有限体積法による解析結果における設計変数の値が纏められている。   Under these circumstances, the turbofan 7 according to the present embodiment performs the fluid analysis by the finite volume method parametrically using the above four items (1) to (4) shown in FIG. The shape of the blade 12 is set based on the value of a variable. FIG. 14B shows the definition of the objective function D '. Further, the list of FIG. 15 summarizes the values of the design variables in the analysis result by the finite volume method.

上記図15の一覧表には、ケースNo.59の最適形状のファンと、41ケースのパラメータスタディにおいて評価が高かった1位(ケースNo.31)、2位(ケースNo.32)および3位(ケースNo.06)の3つのファンと、評価基準としたオリジナルファン(ケースNo.0)と、最も評価が低かった41位(ケースNo.14)のファンの計6ケースの結果のみが表示されている。   The table of FIG. 59 fans with the optimal shape, and three fans ranked first (Case No. 31), second (Case No. 32) and third (Case No. 06) with high evaluation in the 41 parameter studies, Only the results of the original fan (case No. 0) as the evaluation criterion and the fan of the 41st rank (case No. 14) with the lowest evaluation are shown for a total of 6 cases.

更に、図16には、上記目的関数D’について、上記6ケースの値を比較した棒グラフが示され、図17ないし図20には、目的関数D’と設計変数(1)、目的関数D’と設計変数(2)、目的関数D’と設計変数(3)、目的関数D’と設計変数(4)の相関関係を示すグラフが示されている。   Further, FIG. 16 shows a bar graph comparing the values of the six cases with respect to the objective function D ′. FIGS. 17 to 20 show the objective function D ′, the design variable (1), and the objective function D ′. And a design variable (2), a graph showing a correlation between the objective function D ′ and the design variable (3), and a graph showing a correlation between the objective function D ′ and the design variable (4).

これらの解析結果から明らかなように、本実施形態のターボファン7は、複数枚の羽根12の後縁ライン14の中央部分が、図2(A)あるいは図3(A)ないし(C)に示すように、スパン方向(回転軸方向)の25〜75%の範囲において、反空気流方向に凹状14Aとされた構成とされているため、羽根12の負圧面15側の空気流を、図2(B)あるいは図4(A)ないし(C)に示す限界流線(羽根表面の流れを線状に可視化したもの)のように、間隔の急変化が少ない(剥離のない)綺麗な流線とすることができる。   As is clear from these analysis results, in the turbofan 7 of the present embodiment, the center part of the trailing edge line 14 of the plurality of blades 12 is shown in FIG. 2 (A) or FIGS. 3 (A) to 3 (C). As shown in the drawing, the air flow on the negative pressure surface 15 side of the blade 12 is shown in FIG. 2 (B) or a clean flow with no rapid change in the interval (no separation), as shown in the critical streamline (a flow visualized linearly on the blade surface) shown in FIGS. 4 (A) to 4 (C). It can be a line.

つまり、ケースNo.0のオリジナル形状や評価が最下位となったケースNo.14のものでは、羽根12の負圧面15側の空気流が、図4(D)および(E)に示す限界流線のように、乱れている箇所Xが見られ、空気流に剥離が発生しているが、図2(A)あるいは図3(A)ないし(C)に示したケースNo.59の最適形状あるいは評価が1〜3位とされたケースNo.31、ケースNo.32およびケースNo.6のものでは、いずれも負圧面15の限界流線に乱れている箇所Xはなく、負圧面15での剥離が改善されていることが判る。   That is, case No. Case No. 0 in which the original shape and the evaluation of No. 0 are the lowest. In the case of No. 14, the airflow on the negative pressure surface 15 side of the blade 12 has a turbulent portion X as shown in the critical streamlines shown in FIGS. 4D and 4E, and the airflow is separated. However, the case No. shown in FIG. 2A or FIGS. Case No. 59 in which the optimum shape or evaluation of No. 59 was ranked 1st to 3rd. 31, case no. 32 and case no. In any of the six samples, there is no portion X that is disturbed in the critical streamline of the suction surface 15, and it can be seen that the separation on the suction surface 15 is improved.

また、ターボファン7の回転により羽根12の正圧面16には、静圧(翼面圧力)が分布するが、その静圧が高い程あるいは高静圧領域が大きい程、羽根12に沿う空気流が減速しており、その損失によってファン効率が低下していることを意味する。本実施形態のターボファン7では、この高静圧領域を、図2(C)あるいは図5(A)ないし(C)に示す静圧コンタ図のように、図5(D)および(E)に示すものに比べ、圧力を低くあるいは領域を小さくすることができる。   The static pressure (blade surface pressure) is distributed on the positive pressure surface 16 of the blade 12 due to the rotation of the turbofan 7, and the air flow along the blade 12 increases as the static pressure increases or the high static pressure region increases. Means that the fan efficiency is reduced due to the loss. In the turbofan 7 of the present embodiment, this high static pressure region is defined by the static pressure contours shown in FIG. 2C or FIGS. 5A to 5C, as shown in FIGS. The pressure can be reduced or the area can be made smaller than that shown in FIG.

つまり、ケースNo.0のオリジナル形状や評価が最下位となったケースNo.14のものでは、羽根12の正圧面16で発生する高静圧領域Yが、図5(D)および(E)に示すように、比較的大きい領域Yで発生しているが、図2(C)あるいは図5(A)ないし(C)に示したケースNo.59の最適形状あるいは評価が1〜3位とされたケースNo.31、ケースNo.32およびケースNo.6のものでは、高静圧領域Yが発生していないか、非常に小さい領域Yとされており、空気流の減速が発生せず、減速による損失でファン効率が低下していないことが判る。   That is, case No. Case No. 0 in which the original shape and the evaluation of No. 0 are the lowest. 14, the high static pressure region Y generated on the positive pressure surface 16 of the blade 12 occurs in a relatively large region Y as shown in FIGS. 5D and 5E, but FIG. C) or the case No. shown in FIGS. Case No. 59 in which the optimum shape or evaluation of No. 59 was ranked 1st to 3rd. 31, case no. 32 and case no. In the case of No. 6, the high static pressure area Y is not generated or is set to a very small area Y, and it is understood that the air flow does not decelerate and the fan efficiency does not decrease due to the loss due to the deceleration. .

このように、羽根12の後縁ライン14を反空気流方向に凹状14Aとすることによって、羽根12の負圧面15側での空気流の剥離を改善し、空気流の乱れを抑制することができるとともに、正圧面16側で分布する高静圧領域Yを減少し、空気流の減速を抑制することによってファン効率を向上させ、図16および図18に示す通り、ターボファン7の駆動力であるファン入力を低減することができる。   As described above, by forming the trailing edge line 14 of the blade 12 in a concave shape 14A in the counter airflow direction, the separation of the airflow on the negative pressure surface 15 side of the blade 12 is improved, and the turbulence of the airflow can be suppressed. In addition to the above, the high static pressure region Y distributed on the positive pressure surface 16 side is reduced, the fan efficiency is improved by suppressing the deceleration of the air flow, and the driving force of the turbo fan 7 is increased as shown in FIGS. Certain fan inputs can be reduced.

これは、羽根12の後縁ライン14を反空気流方向に凹状14Aとすることにより、凹状とした領域の半径が元の形状よりも小さくなり、同一回転数でターボファン7を回転させた場合、ターボファン7を通過する空気流の圧力上昇を減少させることができ、これによって、負圧面15の特にシュラウド11側の剥離し易い箇所において、羽根12の後縁14付近の圧力(静圧)が減少するため、空気流としては流れ易くなり、剥離を抑制することができるということである。   This is because when the trailing edge line 14 of the blade 12 is formed in a concave shape 14A in the anti-airflow direction, the radius of the concave region becomes smaller than the original shape, and the turbo fan 7 is rotated at the same rotation speed. Thus, the pressure rise of the airflow passing through the turbofan 7 can be reduced, so that the pressure (static pressure) near the trailing edge 14 of the blade 12 at the suction surface 15, particularly at the portion where the shroud 11 is easily peeled off, can be reduced. This means that the air flow becomes easier and the separation can be suppressed.

一方、正圧面16においては、ターボファン7を通過する空気流がハブ10側に偏る影響が顕著であって、羽根12の表面の圧力もハブ10側に向って急激に上昇する分布を示すが、後縁ライン14を凹状14Aとすることによって、羽根12の後縁14付近の圧力(静圧)を減少し、正圧面16での静圧を低減できるため、ターボファン7のファン効率を向上させ、ファン入力を低減できるということであり、従って、ターボファン7の一層の低騒音化、高効率化を図ることができる。   On the other hand, on the positive pressure surface 16, the effect of the airflow passing through the turbofan 7 being biased toward the hub 10 side is remarkable, and the pressure on the surface of the blade 12 also shows a distribution that rises sharply toward the hub 10 side. By making the trailing edge line 14 concave, the pressure (static pressure) near the trailing edge 14 of the blade 12 can be reduced and the static pressure at the positive pressure surface 16 can be reduced, thereby improving the fan efficiency of the turbofan 7. That is, the fan input can be reduced, so that the noise and efficiency of the turbo fan 7 can be further reduced.

また、後縁ライン14を反空気流方向に凹状14Aとするのは、スパン方向の中央部分の25〜75%の範囲でよく、ハブ10およびシュラウド11に対する結合部17,18の機能、性能に影響を及ぼすことなく、羽根12をハブ10およびシュラウド11に対して結合することができる。このため、ハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18において空気流を乱すことがなく、低騒音化、高効率化を図ることができる。   The trailing edge line 14 may be concave 14A in the anti-airflow direction within a range of 25 to 75% of the central portion in the span direction, and the function and performance of the connecting portions 17 and 18 with respect to the hub 10 and the shroud 11 may be reduced. The blade 12 can be coupled to the hub 10 and shroud 11 without affecting. For this reason, the air flow is not disturbed in the hub-side joint portion 17 and the shroud-side joint portion 18, and the noise can be reduced and the efficiency can be improved.

さらに、羽根12の後縁ライン14の反空気流方向への凹状量(−表示)を、ターボファン7の外径をDとしたとき、−0.0142D〜−0.0153Dの範囲とすることにより、図16および図18に示す通り、ターボファン7の駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することができる。   Further, the concave amount (-indicated) of the trailing edge line 14 of the blade 12 in the direction opposite to the airflow is in the range of -0.0142D to -0.0153D, where D is the outer diameter of the turbofan 7. Accordingly, as shown in FIGS. 16 and 18, the fan input, which is the driving force of the turbo fan 7, can be reduced to a preferable range.

一方、本実施形態のターボファン7は、羽根12の前縁ライン13が、図2(A)あるいは図3(A),(B)に示すように、中央部分をスパン方向(回転軸方向)の25〜75%の範囲において、ハブ10およびシュラウド11に対する結合部17および18に対して空気流方向に凹状13Aとされるか、もしくは図3(C)に示すように、反空気流方向に凸状13Bとされている。 On the other hand, in the turbofan 7 of the present embodiment, the leading edge line 13 of the blade 12 has the center portion in the span direction (rotation axis direction) as shown in FIG. 2 (A) or FIG. 3 (A), (B). In the range of 25% to 75%, the joints 17 and 18 for the hub 10 and the shroud 11 are concave 13A in the air flow direction, or as shown in FIG. It is a convex 13B.

このように、前縁ライン13を空気流方向に凹状13Aに変位することで、図2に示した最適形状の羽根12に比べ、図4(B)に示すように、羽根12の負圧面15側で空気流に僅かな乱れが発生する場合もあるが、正圧面16側での高静圧領域を、図5(B)に示す如く、小さくして空気流の減速を抑制することができる一方、前縁ライン13を反空気流方向に凸状13Bに変位することで、図5(C)に示すように、正圧面16側での高静圧領域が僅かに大きくなり、空気流の減速抑制効果がやや低下する場合もあるが、図4(C)に示す如く、負圧面15での空気流の乱れを抑制して剥離を抑えることができる。   In this way, by displacing the leading edge line 13 in the concave shape 13A in the air flow direction, as shown in FIG. 4B, the negative pressure surface 15 of the blade 12 is compared with the blade 12 of the optimal shape shown in FIG. In some cases, a small turbulence may occur in the air flow on the side, but the high static pressure region on the positive pressure surface 16 side can be reduced as shown in FIG. 5B to suppress the deceleration of the air flow. On the other hand, by displacing the leading edge line 13 in a convex shape 13B in the anti-airflow direction, as shown in FIG. 5C, the high static pressure area on the positive pressure surface 16 side slightly increases, and Although the deceleration suppressing effect may slightly decrease, as shown in FIG. 4C, the turbulence of the air flow on the negative pressure surface 15 can be suppressed to suppress the separation.

これは、羽根12の前縁ライン13を空気流方向に凹状13Aとすることにより、羽根12の空気流方向長さが短くなり、空気流と羽根12の表面との摩擦損失を低減し、ファン入力を低減することができるためである。但し、凹状13Aにし過ぎると、隣接する羽根12間の距離に対する空気流方向の羽根長さが短くなり過ぎ、羽根12の性能が悪化する虞がある。また、羽根12の前縁ライン13を反空気流方向に凸状13Bとすることによって、一般的には空気流と羽根12の表面との摩擦損失が増加する一方、羽根12の空気流方向長さが実質的に長くなるため、羽根上流側から流入する流れを下流側に安定して導くことで、羽根12の表面での静圧のピーク値を抑制して流れを剥離し難くし、ファン入力を低減することができるとともに、ファン騒音を低減することができる。   This is because, by making the leading edge line 13 of the blade 12 concave 13A in the air flow direction, the length of the blade 12 in the air flow direction is shortened, the friction loss between the air flow and the surface of the blade 12 is reduced, and the fan 12 This is because the input can be reduced. However, if the shape is too concave, the blade length in the air flow direction with respect to the distance between the adjacent blades 12 becomes too short, and the performance of the blades 12 may be deteriorated. In addition, by making the leading edge line 13 of the blade 12 convex 13B in the anti-airflow direction, friction loss between the airflow and the surface of the blade 12 generally increases, while the length of the blade 12 in the airflow direction increases. Is substantially longer, and by stably guiding the flow flowing from the upstream side of the blade to the downstream side, the peak value of the static pressure on the surface of the blade 12 is suppressed, and the flow is less likely to be separated. The input can be reduced and the fan noise can be reduced.

従って、この実施形態においても、図16および図17、図18に示すように、ターボファン7の駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することができ、ターボファン7の高効率化および低騒音化を図ることができる。   Accordingly, also in this embodiment, as shown in FIGS. 16, 17, and 18, the fan input, which is the driving force of the turbo fan 7, can be reduced to a preferable range, and the efficiency and the efficiency of the turbo fan 7 can be reduced. Noise can be reduced.

また、この場合も、羽根12の前縁ライン13の中央部分をスパン方向(回転軸方向)の25〜75%の範囲において、図2(A)あるいは図3(A)ないし(C)に示されるように、ハブ10およびシュラウド11に対する結合部17および18に対して空気流方向に凹状13Aとするか、もしくは反空気流方向に凸状13Bとしているため、ハブ10およびシュラウド11に対する結合部17,18の機能、性能に影響を及ぼすことなく、羽根12をハブ10およびシュラウド11に結合することができる。従って、ハブ側結合部17およびシュラウド側結合部18において空気流を乱すことがなく、低騒音化、高効率化を図ることができる。 Also in this case, the central portion of the leading edge line 13 of the blade 12 is shown in FIG. 2 (A) or FIGS. 3 (A) to 3 (C) in the range of 25 to 75% of the span direction (rotation axis direction). As shown in the figure, the connecting portions 17 and 18 for the hub 10 and the shroud 11 have a concave shape 13A in the air flow direction or the convex portion 13B for the anti-air flow direction. , 18 can be coupled to the hub 10 and shroud 11 without affecting the function or performance of the blade. Therefore, the air flow is not disturbed in the hub-side joint portion 17 and the shroud-side joint portion 18, and the noise can be reduced and the efficiency can be improved.

また、上記した羽根12の前縁ライン13において、空気流方向への凹状13Aの凹状量(+表示)をファン外径Dに対して、0.0091D〜0.0153Dの範囲とし、反空気流方向への凸状13Bの凸状量(−表示)をファン外径Dに対して、−0.0438Dとしているため、図16および図18に示す通り、ターボファン7の駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することができる。これによって、ターボファン7を低騒音化、高効率化することができる。   Further, in the leading edge line 13 of the blade 12 described above, the concave amount (indicated by +) of the concave portion 13A in the air flow direction is in the range of 0.0091D to 0.0153D with respect to the fan outer diameter D. Since the convex amount (−indicated) of the convex 13B in the direction is −0.0438D with respect to the fan outer diameter D, the fan input which is the driving force of the turbo fan 7 as shown in FIGS. Can be reduced to a preferable range. Thereby, the noise and the efficiency of the turbo fan 7 can be reduced.

さらに、本実施形態のターボファン7は、図2(A)および図3(A)に示すように、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17が、反回転方向に滑らかな湾曲面17Aとされ、羽根12のシュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18が、回転方向に滑らかな湾曲面18Bとされた構成とされている。   Further, in the turbofan 7 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 3A, the connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 is smooth in the anti-rotation direction. A curved surface 17A is provided, and a connecting portion (shroud-side connecting portion) 18 of the blade 12 to the shroud 11 is a curved surface 18B which is smooth in the rotation direction.

このように、羽根12のハブ10に対する結合部17を反回転方向に滑らかな湾曲面17Aとすることによって、ハブ10との結合部17を左右非対称とし、当該結合部17での空気流の淀みを抑制することができるとともに、羽根12のシュラウド11に対する結合部を回転方向に滑らかな湾曲面18Bとすることにより、翼力BFで流れの剥離を抑制し、空気流をスムーズにすることができる。同時に、図2(B)および図4(A)に示すように、羽根12の負圧面15側での空気流の乱れを抑制することができるとともに、図2(C)および図5(A)に示すように、羽根12の正圧面16側での高静圧領域を減少することで空気流の減速(駆動力の損失)を抑制することができる。   As described above, the connecting portion 17 of the blade 12 to the hub 10 has a smooth curved surface 17A in the anti-rotation direction, so that the connecting portion 17 to the hub 10 is left-right asymmetric, and the stagnation of the airflow at the connecting portion 17 In addition, the separation of the flow can be suppressed by the wing force BF, and the air flow can be made smooth by making the connecting portion of the blade 12 to the shroud 11 a curved surface 18B that is smooth in the rotation direction. . At the same time, as shown in FIGS. 2B and 4A, turbulence of the air flow on the negative pressure surface 15 side of the blade 12 can be suppressed, and FIGS. 2C and 5A. As shown in (1), by reducing the high static pressure region on the pressure side 16 of the blade 12, the deceleration of the airflow (loss of driving force) can be suppressed.

従って、ターボファン7の羽根性能を向上し、図16および図19、図20に示すように、ターボファン7の駆動力であるファン入力を低減して高効率化を図ることができるとともに、空気流の乱れを抑制し、低騒音化を図ることができる。   Therefore, the blade performance of the turbofan 7 can be improved, and as shown in FIGS. 16, 19, and 20, the fan input, which is the driving force of the turbofan 7, can be reduced to increase the efficiency and improve the air efficiency. The turbulence of the flow can be suppressed, and the noise can be reduced.

また、本実施形態では、羽根12のハブ10に対する結合部(ハブ側結合部)17の反回転方向への湾曲面17Aの角度(+表示)、羽根12の1ピッチ角度θに対して、0.0563θ〜0.0972θの範囲とし、シュラウド11に対する結合部(シュラウド側結合部)18の回転方向への湾曲面18Bの角度(−表示)を、羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θ〜−0.0972θの範囲とした構成としている。   Further, in the present embodiment, the angle (+ display) of the curved surface 17A in the anti-rotation direction of the connecting portion (hub-side connecting portion) 17 of the blade 12 to the hub 10 and the pitch angle θ of the blade 12 are 0. .0563θ to 0.0972θ, and the angle (−indicated) of the curved surface 18B in the rotation direction of the joint (shroud-side joint) 18 with respect to the shroud 11 is −0 with respect to one pitch angle θ of the blade. It is configured to be in the range of 0.0154θ to -0.0972θ.

このため、羽根12のハブ側結合部17での空気流の淀みを抑制することができるとともに、負圧面15側での空気流の剥離を翼力により抑制し、羽根12の性能を更に向上することができ、これによっても、図16および図19、図20に示すように、ターボファン7の駆動力であるファン入力を好ましい範囲に低減することにより、ターボファン7を高効率化、低騒音化することができる。   For this reason, the stagnation of the air flow at the hub-side coupling portion 17 of the blade 12 can be suppressed, and the separation of the air flow at the negative pressure surface 15 side is suppressed by the blade force, so that the performance of the blade 12 is further improved. Also, as shown in FIGS. 16, 19, and 20, the fan input, which is the driving force of the turbo fan 7, is reduced to a preferable range, thereby improving the efficiency of the turbo fan 7 and reducing noise. Can be

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ターボファン7の吹出し側に熱交換器8を配設した天井埋め込み型の空気調和機1に適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、平面形状の熱交換器を通して熱交換した温調空気を吸引し、遠心方向に上下の吹出し口から室内に吹出すようにした空気調和機等にも適用できることはもちろんである。また、ターボファン7自体は、空気調和機以外の機器に適用してもよいことは云うまでもない。   Note that the present invention is not limited to the invention according to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, an example in which the heat exchanger 8 is arranged on the blowout side of the turbofan 7 and applied to the ceiling-embedded air conditioner 1 has been described. However, the present invention is not limited to this. It is needless to say that the present invention can also be applied to an air conditioner or the like in which the temperature-regulated air that has exchanged heat is sucked through the heat exchanger and then blown into the room from the upper and lower outlets in the centrifugal direction. Further, it goes without saying that the turbo fan 7 itself may be applied to equipment other than the air conditioner.

1 空気調和機
7 ターボファン(送風機)
8 熱交換器
10 ハブ
11 シュラウド
12 羽根
13 前縁(前縁ライン)
13A 凹状
13B 凸状
14 後縁(後縁ライン)
14A 凹状
15 負圧面
16 正圧面
17 結合部(ハブ側結合部)
17A,17B 湾曲面
18 結合部(シュラウド側結合部)
18A,18B 湾曲面
1 air conditioner 7 turbo fan (blower)
8 heat exchanger 10 hub 11 shroud 12 blade 13 leading edge (leading edge line)
13A concave 13B convex 14 trailing edge (rear edge line)
14A Concave 15 Negative pressure surface 16 Pressure surface 17 Joint (hub-side joint)
17A, 17B curved surface 18 joint (shroud side joint)
18A, 18B curved surface

Claims (11)

モータ駆動軸に連結されて回転駆動されるハブと、
前記ハブに対向して配置され、空気吸込み口を形成する環状のシュラウドと、
前記ハブおよび前記シュラウド間に両端部が結合され、内周側の前縁が外周側の後縁に対して、回転方向側に配置されている複数枚の羽根と、を備え、
前記複数枚の羽根は、前記後縁において、前記羽根のスパン方向の中央部分が該スパン方向の25%〜75%の範囲で、前記ハブおよび前記シュラウドに対する結合部に対して反空気流方向に凹状とされ、前記羽根の前記後縁の反空気流方向への凹状量(−表示)は、ファン外径Dに対して、−0.0142D〜−0.0153Dの範囲とされており、
前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向または反回転方向に滑らかな湾曲面が空気流方向の全体にわたって形成されていることを特徴とするターボファン。
A hub connected to the motor drive shaft and driven to rotate,
An annular shroud disposed opposite the hub to form an air inlet;
Both ends are connected between the hub and the shroud, and a plurality of blades are disposed on the rotation direction side with respect to the rear edge on the inner peripheral side with respect to the rear edge on the inner peripheral side,
The plurality of blades are arranged such that, at the trailing edge , a center portion in the span direction of the blade is in a range of 25% to 75% of the span direction in a direction opposite to an airflow direction with respect to a joint with the hub and the shroud. The concave amount of the trailing edge of the blade in the direction opposite to the airflow (-indicated) is in the range of -0.0142D to -0.0153D with respect to the fan outer diameter D.
The turbo fan according to claim 1, wherein a connecting portion of the blade to the hub has a smooth curved surface formed in a rotation direction or a counter rotation direction throughout the air flow direction.
前記羽根の前記前縁は、前記ハブおよび前記シュラウドに対する結合部に対して空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされていることを特徴とする請求項1に記載のターボファン。 It said leading edge of said blade, turbo fan according to claim 1, characterized in that there is a convex concave or anti airflow direction in the airflow direction with respect to the coupling portion with respect to the hub and the shroud. 前記羽根の前記前縁の空気流方向への凹状量(+表示)は、ファン外径Dに対して、0.0091D〜0.0153Dの範囲とされ、反空気流方向への凸状量(−表示)は、ファン外径Dに対して、−0.0438Dとされていることを特徴とする請求項に記載のターボファン。 The concave amount of the leading edge of the blade in the air flow direction (+ display) is in the range of 0.0091 D to 0.0153 D with respect to the fan outer diameter D, and the convex amount in the counter air flow direction (+). 3. The turbo fan according to claim 2 , wherein (-display) is -0.0438D with respect to the fan outer diameter D. 前記羽根の前記前縁は、前記羽根のスパン方向の中央部分が該スパン方向の25%〜75%の範囲で、前記の通り空気流方向に凹状もしくは反空気流方向に凸状とされていることを特徴とする請求項またはに記載のターボファン。 The leading edge of the blade is concave in the air flow direction or convex in the anti-air flow direction, as described above, at a center portion of the blade in the span direction of 25% to 75% of the span direction. The turbofan according to claim 2 or 3 , wherein: 前記羽根の前記ハブに対する結合部は、反回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする請求項1に記載のターボファン。 The joint of the blade to the hub has a smooth curved surface in the anti-rotation direction, and the joint of the blade to the shroud has a smooth curved surface in the rotation direction. Item 7. The turbofan according to Item 1 . 前記羽根の前記ハブに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0563θ〜0.0972θの範囲とされ、前記シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θ〜−0.0972θの範囲とされていることを特徴とする請求項に記載のターボファン。 The angle of the curved surface in the anti-rotation direction of the connecting portion of the blade with respect to the hub (indicated by +) is in the range of 0.0563θ to 0.0972θ with respect to one pitch angle θ of the blade. The angle (-display) of the curved surface in the rotation direction of the connecting portion is in a range of -0.0154θ to -0.0972θ with respect to one pitch angle θ of the blade. 5. The turbofan according to 5 . 前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、反回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする請求項ないしのいずれかに記載のターボファン。 The connecting portion of the blade to the hub has a smoothly curved surface in the rotation direction, and the connecting portion of the blade to the shroud has a smooth curved surface in the anti-rotation direction. Item 5. A turbofan according to any one of Items 2 to 4 . 前記羽根の前記ハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0768θとされ、前記シュラウドに対する結合部の反回転方向への湾曲面の角度(+表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、0.0031θとされていることを特徴とする請求項に記載のターボファン。 The angle of the curved surface of the blade relative to the hub in the rotation direction of the coupling portion (-indicated) is -0.0768θ with respect to one pitch angle θ of the blade, and the anti-rotation direction of the coupling portion with respect to the shroud. The turbo fan according to claim 7 , wherein the angle of the curved surface (+ display) is 0.0031θ with respect to one pitch angle θ of the blade. 前記羽根の前記ハブに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされており、前記羽根の前記シュラウドに対する結合部は、回転方向に滑らかな湾曲面とされていることを特徴とする請求項ないしのいずれかに記載のターボファン。 The coupling portion of the blade to the hub has a curved surface that is smooth in the rotational direction, and the coupling portion of the blade to the shroud has a curved surface that is smooth in the rotational direction. The turbofan according to any one of 2 to 4 . 前記羽根の前記ハブに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0154θとされ、前記シュラウドに対する結合部の回転方向への湾曲面の角度(−表示)は、前記羽根の1ピッチ角度θに対して、−0.0461θとされていることを特徴とする請求項に記載のターボファン。 The angle (-indicated) of the curved surface of the blade in the rotation direction of the coupling portion with respect to the hub is -0.0154θ with respect to one pitch angle θ of the blade, and is in the rotational direction of the coupling portion with respect to the shroud. 10. The turbo fan according to claim 9 , wherein an angle of the curved surface of the blade (−) is −0.0461θ with respect to one pitch angle θ of the blade. 11. 室内空気を吸込んで吹出す送風機と、
前記送風機の吸込み側または吹出し側のいずれかに配置され、前記室内空気を冷却または加熱する熱交換器と、を備え、
前記送風機が、請求項1ないし10のいずれかに記載のターボファンとされていることを特徴とする空気調和機。
A blower that sucks and blows indoor air,
A heat exchanger that is arranged on either the suction side or the blow side of the blower and cools or heats the room air,
An air conditioner, wherein the blower is the turbofan according to any one of claims 1 to 10 .
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058200B (en) * 1952-02-27 1959-05-27 Bruno Eck Dr Ing Sheet metal impeller for radial fan and meridian accelerated axial fan
JP2008144667A (en) * 2006-12-11 2008-06-26 Daikin Ind Ltd Blower impeller
JP4396775B2 (en) * 2007-11-26 2010-01-13 ダイキン工業株式会社 Centrifugal fan
JP2009127541A (en) * 2007-11-26 2009-06-11 Daikin Ind Ltd Centrifugal fan
WO2009128299A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 三菱電機株式会社 Turbofan and air conditioner
JP4994421B2 (en) * 2009-05-08 2012-08-08 三菱電機株式会社 Centrifugal fan and air conditioner
JP5444108B2 (en) * 2010-04-23 2014-03-19 東芝キヤリア株式会社 Centrifugal fan and air conditioner
JP6078945B2 (en) * 2011-11-04 2017-02-15 ダイキン工業株式会社 Centrifugal blower
JP5590016B2 (en) * 2011-12-14 2014-09-17 三菱電機株式会社 Turbo fan, air conditioner
WO2014061094A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-24 三菱電機株式会社 Turbo fan and air conditioner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020007795T5 (en) 2020-11-25 2023-09-28 Mitsubishi Electric Corporation TURBO FAN AND AIR CONDITIONING
US12435728B2 (en) 2020-11-25 2025-10-07 Mitsubishi Electric Corporation Turbofan and air-conditioning apparatus

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