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

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

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。

特開平３−２１００９３号公報 特開平１１−１４１４９４号公報 特開２００６−１２５３９０号公報

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。

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。

本願発明の最良の実施の形態に係るクロスフローファンの羽根車の構成を示す斜視図（一部）である。 同羽根車の羽根の要部の構成を示す羽根負圧面側の拡大図である。 同羽根車の空気吸込部（前縁部となる時）の作用を示す断面図である。 同羽根車の空気吹出部（後縁部となる時）の作用を示す断面図である。 クロスフローファンよりなる羽根車の適用例である従来の壁掛け型空気調和機の構成を示す縦断面図である。 同クロスフローファンよりなる羽根車の全体の構成を示す斜視図である。 同羽根車部分の空気貫流状態を示す説明図である。 同羽根車の空気吸込部（前縁部となる時）の作用を示す断面図である。 同羽根車の空気吹出部（後縁部となる時）の作用を示す断面図である。 従来例（特許文献３）に係るクロスフローファンの羽根車の構成を示す斜視図（一部）である。 同羽根車の羽根の要部の構成を示す羽根の正圧面側から見た斜視図である。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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