JP2010174852A - クロスフローファンおよびそれを備えた空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】羽根車の羽根の外周縁側負圧面部分に、空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けることにより、空気吸込側での前縁剥離や空気吹出側での後縁剥離を低減するとともに、羽根部のアンダーカットを不要として、容易に製作できるクロスフローファンを提供する。
【解決手段】回転軸方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周部に、回転軸と平行となるように複数枚の羽根を所定の翼角をもって周方向に配設してなるクロスフローファンにおいて、上記羽根外周縁部の負圧面側に空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けている。このような構成によると、上記羽根外周縁部の負圧面側に形成された空気流と直交する方向に延びる凹溝部内に二次流れが生じ、それによって局所的に壁面での流速が回復し、境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、騒音低減に寄与し得る。
【選択図】図2
【解決手段】回転軸方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周部に、回転軸と平行となるように複数枚の羽根を所定の翼角をもって周方向に配設してなるクロスフローファンにおいて、上記羽根外周縁部の負圧面側に空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けている。このような構成によると、上記羽根外周縁部の負圧面側に形成された空気流と直交する方向に延びる凹溝部内に二次流れが生じ、それによって局所的に壁面での流速が回復し、境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、騒音低減に寄与し得る。
【選択図】図2
Description
本願発明は、クロスフローファンおよびそれを備えた空気調和機の構造に関するものである。
例えば、クロスフローファンは、空気調和機用の送風機として一般的に用いられている。
今例えば図5には、同クロスフローファンを送風機として用いて構成された壁掛型の空気調和機Aの構成が示されている。
この空気調和機Aは、上面に空気吸込口4を、下面前部に空気吹出口5を備えた本体ケーシング1と、該本体ケーシング1内に配設された熱交換器2と、該熱交換器2の二次側に配設されたクロスフローファン3とを備えて構成されている。
熱交換器2は、空気吸込口4から本体ケーシング1の前面側に形成された空気通路6を介して供給される空気流が通過する前面側熱交換部2aと、該前面側熱交換部2aの上端に連設されて背面側に位置する背面側熱交換部2bとからなっている。
クロスフローファン3の羽根車7は、例えば図6に示すように、回転軸16方向に所定の間隔で平行に配設された複数枚の円形の支持プレート14,14の外周縁部に、回転軸16と平行となるように断面円弧状の複数枚の長尺の羽根(ブレード)15,15・・・を所定の翼角をもって周方向に配設して構成されている。
一方、符号8は、上記前面側熱交換部2aからのドレンを受け止める第1のドレンパン、9は背面側熱交換部2bからのドレンを受け止める第2のドレンパン、10は上記クロスフローファン3の羽根車7から吹き出される空気流を案内するスクロール形状のガイド面部、11は羽根車7から吹き出される空気流の逆流を防止するための逆流防止用舌部、12は空気吹出口5に配設された垂直羽根、13は空気吹出口5に配設された水平羽根である。
そして、上記クロスフローファン3の羽根車7の回転により、上記本体ケーシング1の空気吸込口4から吸い込まれた空気流は、上記熱交換器2を通過する際に冷却あるいは加熱されて温度調整された調和空気となり、その後図7に示すように、上記クロスフローファン3の羽根車7を回転軸16に対して直交するように貫流した後、空気吹出口5から室内へ吹き出される。
つまり、上述のようなクロスフローファンにおいては、空気の流れは2度翼列を通過するため、吸込側と吹出側では流れと翼列(前縁と後縁)の関係が逆になる。
したがって、このようなスクロール形状のハウジング中に多数枚の羽根よりなる羽根車を備え、該羽根車の径方向に空気が流れるクロスフローファンでは、例えば図8に示すように、吸込み側では前縁部となる羽根15,15・・・の外周縁15a,15a・・・側負圧面に剥離が発生する一方、図9に示すように、吹出し側では後縁部となる羽根外周縁15a,15a・・・側負圧面に剥離が発生することになる。そして、これらの剥離が空力騒音の上昇と圧力損失の増大を招く。なお符号15b,15b・・・は、羽根15,15・・・の内周縁を示している。
そこで、このような空力騒音や圧力損失を低減するために、従来から種々の改善が試みられている。
例えばクロスフローファンの羽根車の羽根の負圧面側に空気の流れる方向に沿った切欠き溝又は楕円形状の小さな凹み、あるいは小さな突起を設けることによって、当該負圧面側での圧力脈動による広帯域の騒音を低減するようにしたもの(特許文献1参照)、また上記クロスフローファンの羽根車の外周側又は内周側、あるいは外周側および内周側の翼端を鋸歯状構造に形成することにより、空気流が無理な角度で各羽根間に流入した場合にも、同鋸歯状構造部において生じる縦渦が当該羽根の負圧面側の流れの剥離を抑制するようにしたもの(特許文献2参照)、さらに例えば図10および図12に示すように、同様のクロスフローファンの羽根車7の羽根15,15・・・の翼外周縁15a,15a・・・に、所定の間隔をもって多数の切欠(V字形の溝)17,17・・・を形成し、かつ該切欠17,17・・・の間に、平滑部18,18・・・をそれぞれ設けて、翼外周縁15a,15a・・・側において翼端から放出されるスケールの大きな横渦が、上記切欠17,17・・・部において形成される縦渦によって、スケールが小さく組織化された安定した横渦に細分化されるようにして、空力騒音の低減を図るようにしたもの(特許文献3参照)などが、それである。
しかし、これらの従来技術の羽根の場合、それらの何れにあっても空気の流れる方向に沿った構造のものとなっているために、必ずしも有効な騒音低減効果を得ることができず、またファン羽根車を製造する場合に、羽根部のアンダーカットが必要であるために、一回の射出成型で成型することができないという製造上の大きな問題がある。
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、上記クロスフローファン羽根車の羽根の外周縁側負圧面部分に、空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けることにより、空気吸込側での前縁剥離や空気吹出側での後縁剥離をそれぞれ確実に低減するとともに、羽根部のアンダーカットを不要として、一回の射出成型で容易に製作することができるようにしたクロスフローファンおよびそれを備えた空気調和機を提供することを目的とするものである。
本願発明は、上記の問題を解決することを目的としてなされたものであって、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
(1) 第1の課題解決手段
この発明の第1の課題解決手段は、回転軸方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周部に、回転軸と平行となるように複数枚の羽根を所定の翼角をもって周方向に配設してなるクロスフローファンであって、上記羽根外周縁部の負圧面側に空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けたことを特徴としている。
この発明の第1の課題解決手段は、回転軸方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周部に、回転軸と平行となるように複数枚の羽根を所定の翼角をもって周方向に配設してなるクロスフローファンであって、上記羽根外周縁部の負圧面側に空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けたことを特徴としている。
このような構成によると、上記羽根外周縁部の負圧面側に形成された空気流と直交する方向に延びる凹溝部内に二次流れが生じ、それによって局所的に壁面での流速が回復し、境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、騒音低減に寄与し得る。
また、同構成の場合、羽根外周縁部の負圧面側(凸面側)にファン回転軸方向に延びる凹溝部を形成するだけであるから、前述の従来技術の場合のようなアンダーカットは不要であり、合成樹脂材による一回の射出成型での製造が可能となる。
(2) 第2の課題解決手段
この発明の第2の課題解決手段は、上記第1の課題解決手段の構成において、凹溝部は、羽根外周縁側から内周縁側にかけて複数列形成されていることを特徴としている。
この発明の第2の課題解決手段は、上記第1の課題解決手段の構成において、凹溝部は、羽根外周縁側から内周縁側にかけて複数列形成されていることを特徴としている。
このような構成によると、上記羽根外周縁部の負圧面側に形成された空気流と直交する方向に延びる複数列の凹溝部内のそれぞれに二次流れが生じ、それらによって局所的に壁面での流速が回復し、より効率良く境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、より効果的に騒音低減に寄与し得る。
また、同構成の場合、羽根外周縁部の負圧面側(凸面側)にファン回転軸方向に延びる凹溝部を形成するだけであるから、前述の従来技術の場合のようなアンダーカットは不要であり、合成樹脂材による一回の射出成型での製造が可能となる。
(3) 第3の課題解決手段
この発明の第3の課題解決手段は、上記第1又は第2の課題解決手段の構成において、凹溝部の断面形状は、略円弧面形状となっていることを特徴としている。
この発明の第3の課題解決手段は、上記第1又は第2の課題解決手段の構成において、凹溝部の断面形状は、略円弧面形状となっていることを特徴としている。
このような構成によると、上記羽根外周縁部の負圧面側に形成された空気流と直交する方向に延びる略円弧面形状の凹溝部内に二次流れが生じ、それによって局所的に壁面での流速が回復し、境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、騒音低減に寄与し得る。
また、同構成の場合、羽根外周縁部の負圧面側(凸面側)にファン回転軸方向に延びる断面略円弧面形状の凹溝部を形成するだけであるから、前述の従来技術の場合のようなアンダーカットは不要であり、合成樹脂材による一回の射出成型の製造が可能となる。
(4) 第4の課題解決手段
この発明の第4の課題解決手段は、上記第1又は第2の課題解決手段の構成において、凹溝部と凹溝部との間には凸部が形成されていることを特徴としている。
この発明の第4の課題解決手段は、上記第1又は第2の課題解決手段の構成において、凹溝部と凹溝部との間には凸部が形成されていることを特徴としている。
このように、凹溝部と凹溝部との間に凸部があると、より効果的に上述の二次流れが形成されるようになり、より効果的に剥離が低減され、より有効に騒音、圧力損失が低減される。
(5) 第5の課題解決手段
この発明の第5の課題解決手段は、上記第1,第2,第3又は第4の課題解決手段の構成において、円形の支持プレートおよび複数枚の羽根は、樹脂による射出成型によって一体に形成されていることを特徴としている。
この発明の第5の課題解決手段は、上記第1,第2,第3又は第4の課題解決手段の構成において、円形の支持プレートおよび複数枚の羽根は、樹脂による射出成型によって一体に形成されていることを特徴としている。
上述の如く、この発明の構成によると、前述の従来技術の場合のようなアンダーカットは不要であり、合成樹脂材による一回の射出成型での製造が可能となる。
したがって、上記のように、円形の支持プレートおよび複数枚の羽根を、樹脂による射出成型によって一体に形成するようにすると、羽根車の製造も容易になり、より安価に低騒音のクロスフローファンを提供することが可能となる。
(6) 第6の課題解決手段
この発明の第6の課題解決手段は、上記第1,第2,第3,第4又は第5の課題解決手段の構成のクロスフローファンを送風機として、空気調和機を構成したことを特徴としている。
この発明の第6の課題解決手段は、上記第1,第2,第3,第4又は第5の課題解決手段の構成のクロスフローファンを送風機として、空気調和機を構成したことを特徴としている。
このような構成によると、低騒音、低圧損の空気調和機を比較的安価に提供し得るようになる。
以上の構成では、クロスフローファンの羽根車の羽根の外周縁部(空気吸込側前縁部および空気吹出側後縁部の各々)の負圧面側において、それぞれ有効に剥離を防止し、圧力変動を防止することができるようになり、可及的に空力騒音、圧力損失を低減することができる。
また、従来のようなアンダーカットが不要になるため、一回の射出成型で成型することが可能となる。そのため、空気調和機の室内機に適したクロスフローファンの羽根車を安価に形成することができる。
以下、添付の図面を参照して、本願発明の実施の形態の構成と作用について具体的に説明する。
先ず図1〜図4には、前述の図5に示すような空気調和機用室内機の送風機として好適な本願発明の実施の形態に係るクロスフローファンの羽根車および羽根部の構成がそれぞれ示されている。
この実施の形態のクロスフローファンの羽根車も、図1に示すように、前述の従来例のもの(図6参照)と同様に回転軸16方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレート14,14・・・の外周縁部に、回転軸16と平行となるように多数枚の断面円弧状(正圧面側が凹面、負圧面側が凸面)の羽根15,15・・・を所定の翼角をもって前進翼構造で配設して構成されている。
そして、各羽根15,15・・・の外周縁15a側負圧面には、例えば図2に詳細に示すように、その空気流と直交する方向に、外周縁15a側から内周縁15b側に向けて所定の間隔をもって複数本(複数列)の断面円弧面形状の凹溝15c,15c・・・が形成され、かつ、該複数本の凹溝15c,15c・・・の間には、複数本(複数列)の山形の凸部15d,15d・・・がそれぞれ設けられている。
したがって、このような構成によると、例えば図3および図4に示すように、各羽根15,15・・・の空気吸込側前縁部および空気吹出側後縁部何れの場合においても、上記相互の間に凸部15d,15d・・・を有して空気流と直交する方向に延びる複数本の断面円弧面形状の凹溝部15c,15c・・・内にそれぞれ二次流れが生じ、それによって局所的に壁面での流速が回復し、境界層の発達を抑えることができ、流れの剥離度合が低下する。その結果、同剥離部の圧力変動も低下し、騒音低減に寄与し得る。
また、同構成の場合、羽根15,15・・・の外周縁15a,15a・・・負圧面側(凸面側)部分に空気流と直交する方向の凹溝15c,15c・・・を形成するだけであるから、前述の従来技術(特許文献1〜3)の場合のようなアンダーカットは不要であり、例えば図1に示すような支持プレート14と羽根15,15・・・よりなる羽根車ユニットを合成樹脂材による一回の射出成型で容易に製造することができ、これらを組み合わせることによって、例えば図5のような空気調和機用室内機に適した図6のような所望の長さのクロスフローファン7を形成することができる。したがって、製造コストも安価である。
そのため、例えば空気調和機の室内機に適したクロスフローファンの羽根車を安価に形成することができる。
3はクロスフローファン、7は羽根車、10はガイド部、11は舌部、14は円形の支持プレート、15は羽根、15aは羽根外周縁、15bは羽根内周縁、15cは凹溝、15dは凸部、16は回転軸である。
Claims (6)
- 回転軸方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周部に、回転軸と平行となるように複数枚の羽根を所定の翼角をもって周方向に配設してなるクロスフローファンであって、上記羽根外周縁部の負圧面側に空気流と直交する方向に延びる凹溝部を設けたことを特徴とするクロスフローファン。
- 上記凹溝部は、羽根外周縁側から内周縁側にかけて複数列形成されていることを特徴とする請求項1記載のクロスフローファン。
- 上記凹溝部の断面形状は、略円弧面形状となっていることを特徴とする請求項1又は2記載のクロスフローファン。
- 上記凹溝部と凹溝部との間には凸部が形成されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載のクロスフローファン。
- 上記円形の支持プレートおよび複数枚の羽根は、樹脂による射出成型によって形成されていることを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のクロスフローファン。
- 上記クロスフローファンを送風機として構成したことを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の空気調和機。
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