JP2014047772A - クロスフローファン - Google Patents
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Abstract
【課題】クロスフローファンの強度を低下させることなく、中間プレートなどで発生する流路損失を低減する。
【解決手段】複数の羽根40は、円盤状又は円環状の支持プレートから長手方向に延びている。補助リング60のリング部61は、複数の羽根40の長手方向の中間部分に位置して複数の羽根40の外端40aの外側に配置される。補助リング60の複数の接続部62は、リング部61から複数の羽根40の隣接羽根間まで延びて隣接羽根間で羽根40に接合される。
【選択図】図8
【解決手段】複数の羽根40は、円盤状又は円環状の支持プレートから長手方向に延びている。補助リング60のリング部61は、複数の羽根40の長手方向の中間部分に位置して複数の羽根40の外端40aの外側に配置される。補助リング60の複数の接続部62は、リング部61から複数の羽根40の隣接羽根間まで延びて隣接羽根間で羽根40に接合される。
【選択図】図8
Description
本発明は、クロスフローファン、特に、樹脂製の羽根を備えるクロスフローファンに関する。
空気調和機の室内機などで用いられるクロスフローファンは、長手方向の両端に配置された円盤状又は円環状の2つの支持プレートの間に、長手方向に延びる複数の羽根が配置される。そして、特許文献1(特開平05−87086号公報)などに記載されているように、複数の羽根の強度を補強するために両支持プレートの間に円盤状又は円環状の中間プレートが配置される場合がある。
ところで、支持プレートを多く設けると複数の支持プレートによって風損が生じてしまうために流路損失が大きくなることが、特許文献1に記載されている。しかし、支持プレートによる流路損失を小さくするために支持プレートの枚数を減らすと、クロスフローファンの強度が低下してしまう。
本発明の課題は、クロスフローファンの強度を低下させることなく、支持プレートなどで発生する流路損失を低減することである。
本発明の第1観点に係るクロスフローファンは、円盤状又は円環状の支持プレートと、支持プレートから長手方向に延びる複数の羽根と、複数の羽根の長手方向の中間部分に位置して複数の羽根の外端の外側に配置されるリング部、及びリング部から複数の羽根の隣接羽根間まで延びて隣接羽根間で羽根に接合される複数の接続部を有する補助リングと、を備える。
第1観点に係るクロスフローファンによれば、補助リングが隣接羽根間までしか延びていない接続部で羽根に接合して流路圧損を抑えながら、複数の羽根の長手方向の中間部分で環状のリング部が複数の羽根を束ねることにより、支持プレートと複数の羽根を含むファンブロックの強度が補強される。
本発明の第2観点に係るクロスフローファンは、第1観点に係るクロスフローファンにおいて、補助リングは、複数の接続部が、それぞれ複数の羽根の各負圧面に接合されている。
第2観点に係るクロスフローファンによれば、羽根の負圧面に接続部が接合されて羽根の圧力面側が接続に用いられないため、羽根の圧力面側に存在する接続部を減らすことができる。
本発明の第3観点に係るクロスフローファンは、第2観点のクロスフローファンにおいて、補助リングは、複数の接続部がリング部から内側に向かって突き出た略三角形状に形成され、略三角形状の接続部の一辺を羽根の負圧面に接合されている。
第3観点に係るクロスフローファンによれば、略三角形状の接続部の一辺を羽根の負圧面に接合するので、接合部分を大きくできる一方、他の羽根の圧力面側の接続部の面積が少なくなることから接続部によって増加する流路損失を低く抑えることができる。
本発明の第4観点に係るクロスフローファンは、第2観点又は第3観点のクロスフローファンにおいて、補助リングは、接続部が羽根の負圧面に接合されている部分の長さが当該羽根の翼弦長の半分以下である。
第4観点に係るクロスフローファンによれば、接続部が羽根の負圧面に接合されている部分の長さが翼弦長の半分以下であるので、接続部が隣接羽根間に占める面積を小さく、翼面有効面積を大きくできる。ファン回転中の遠心力又は外力による羽根のたわみを抑制するには、翼弦長の半分より外周側を補助リングで支持していれば十分である。
本発明の第5観点に係るクロスフローファンは、第1観点から第4観点のいずれかのクロスフローファンにおいて、補助リングは、リング部が円環状であり、かつリング部の内周の半径が、クロスフローファンの中心軸から羽根の外端までの距離に等しいか又はそれ以上である。
第5観点に係るクロスフローファンによれば、リング部の内周の半径を中心軸から羽根の外端までの距離と等しいか又はそれ以上とすることで、リング部の内周よりも中心軸側の空気の流れがリング部によって妨げられなくなり、流路損失が抑え易くなる。
本発明の第6観点に係るクロスフローファンは、第1観点から第5観点のいずれかのクロスフローファンにおいて、補助リングは、複数の羽根と一体に成形されている。
第6観点に係るクロスフローファンによれば、補助リングを複数の羽根と一体で成形することにより、補助リングと複数の羽根の組み立てが不要になる。
本発明の第7観点に係るクロスフローファンは、第1観点から第6観点のいずれかのクロスフローファンにおいて、補助リングは、リング部の厚みが内周側から外周側に行くに従って薄くなっている。
第7観点に係るクロスフローファンによれば、リング部の厚みが外周側に行くに従って薄くなっているので、補助リングでの空気の流体損失を低減することができる。
本発明の第1観点に係るクロスフローファンでは、補助リングによりクロスフローファンのファンブロックが補強されるので、クロスフローファンの強度を低下させることなく、羽根を長くすることができ、中間プレートなどで従来発生していた流路損失を削減して、クロスフローファンの流路損失を低減することができる。
本発明の第2観点に係るクロスフローファンでは、羽根の圧力面側の接続部を無くすことにより、圧力面の有効羽根を増加させ、送風性能を改善でき、且つ、流路損失の抑制効果を高めることができる。
本発明の第3観点に係るクロスフローファンでは、三角形状の接続部の一辺が羽根の負圧面に接合されるという構造により、クロスフローファンの流路損失の低減と強度の低下防止の効果を同時に向上させることができる。
本発明の第4観点に係るクロスフローファンでは、効率的に羽根を補強し、接続部が隣接羽根間に占める面積を小さくして、流路損失を抑えることができる。
本発明の第5観点に係るクロスフローファンでは、リング部の内周から外周までの距離(リング部の幅)を大きくすることで、流路損失の増加を抑えながら補助リングの強度を上げることができる。
本発明の第6観点に係るクロスフローファンでは、補助リングと複数の羽根の組み立てが不要になり、コストを削減することができる。
本発明の第7観点に係るクロスフローファンでは、空気の流体損失を低減して送風特性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るクロスフローファンについて、空気調和装置の室内機に設置されるクロスフローファンを例に挙げて説明する。
(1)室内機内のクロスフローファン
図1は、空気調和装置の室内機1の断面の概略を示す図である。室内機1は、本体ケーシング2とエアフィルタ3と室内熱交換器4とクロスフローファン10と垂直フラップ5及び水平フラップ6とを備えている。図1に示されているように、本体ケーシング2の天面の吸込口2aの下流側には、吸込口2aに対向してエアフィルタ3が配置されている。エアフィルタ3のさらに下流側には室内熱交換器4が配置されている。吸込口2aを通過して室内熱交換器4に到達する室内空気は、全てエアフィルタ3を通過して塵埃を除去される。
図1は、空気調和装置の室内機1の断面の概略を示す図である。室内機1は、本体ケーシング2とエアフィルタ3と室内熱交換器4とクロスフローファン10と垂直フラップ5及び水平フラップ6とを備えている。図1に示されているように、本体ケーシング2の天面の吸込口2aの下流側には、吸込口2aに対向してエアフィルタ3が配置されている。エアフィルタ3のさらに下流側には室内熱交換器4が配置されている。吸込口2aを通過して室内熱交換器4に到達する室内空気は、全てエアフィルタ3を通過して塵埃を除去される。
室内熱交換器4は、前面側熱交換器4aと背面側熱交換器4bとが側面視において逆V字状になるように連結されて構成される。本体ケーシング2の天面から見る平面視において、吸込口2aのほぼ前面側半分に対向する位置に前面側熱交換器4aが配置され、ほぼ背面側半分に対向する位置に背面側熱交換器4bが配置されている。前面側熱交換器4aも背面側熱交換器4bも、多数のプレートフィンを室内機1の幅方向に平行に並べて伝熱管に取り付けることにより構成されている。吸込口2aから吸込まれ、エアフィルタ3を通過した室内空気が前面側熱交換器4a及び背面側熱交換器4bのプレートフィンの間を通り抜ける際に熱交換が生じて空気調和が行われる。
室内熱交換器4の下流側には、略円筒形状のクロスフローファン10が本体ケーシング2の幅方向に沿って長く延び、室内熱交換器4と共に本体ケーシング2の幅方向と平行に設けられている。クロスフローファン10は、逆V字状の室内熱交換器4に挟まれるように囲まれている空間に配置されている羽根車20と、羽根車20を駆動するためのファンモータ(図示せず)とを備えている。このクロスフローファン10は、図1の矢印が示す方向A1(時計回り)に羽根車20を回転して気流を発生させる。
クロスフローファン10の下流の吹出口2bに繋がる吹出通路は、背面側をスクロール部材2cで構成されている。スクロール部材2cは、正面視において、本体ケーシング2の吹出口2bの開口部とほぼ同じ幅を有している。スクロール部材2cの上端はクロスフローファン10の上端よりも上に位置し、側面視において、円筒状のクロスフローファン10の中心軸よりも背面側にずれたところに位置している。スクロール部材2cの下端は、吹出口2bの開口端に連結されている。スクロール部材2cの案内面は、クロスフローファン10から吹出される空気を吹出口2bにスムーズにかつ静かに導くために、断面視において、クロスフローファン10の側に曲率中心を持つ滑らかな曲線形状を呈している。
(2)クロスフローファンの羽根車の概略構造
図2には、クロスフローファン10の羽根車20の概略構造が示されている。羽根車20は、例えば、エンドプレート21と4つのファンブロック30とが接合されて構成される。羽根車20の一端にエンドプレート21が配置され、軸心O上に金属製の回転軸22を有している。そして、羽根車20の他端に配置されるファンブロック30には、通常、ファンモータシャフト(図示せず)と接続されるボス部(図示せず)がその中心部に設けられる。あるいは、羽根車20の他端に配置されるファンブロック30が、ファンモータの一部と結合する部材を持ちかつ中心部に金属軸を持つように構成されるなど、他の構成を有する場合もある。エンドプレート21の回転軸22と羽根車20の他端のファンブロック30のボス部(もしくは金属軸)とが支持されて、羽根車20は軸心Oの周りを回転する。このエンドプレート21には、従来と同じものが用いられている。しかし、本発明を適用するためにエンドプレート21の構造が従来と同じものである必要はなく、エンドプレート21の構造は適宜変更可能である。
図2には、クロスフローファン10の羽根車20の概略構造が示されている。羽根車20は、例えば、エンドプレート21と4つのファンブロック30とが接合されて構成される。羽根車20の一端にエンドプレート21が配置され、軸心O上に金属製の回転軸22を有している。そして、羽根車20の他端に配置されるファンブロック30には、通常、ファンモータシャフト(図示せず)と接続されるボス部(図示せず)がその中心部に設けられる。あるいは、羽根車20の他端に配置されるファンブロック30が、ファンモータの一部と結合する部材を持ちかつ中心部に金属軸を持つように構成されるなど、他の構成を有する場合もある。エンドプレート21の回転軸22と羽根車20の他端のファンブロック30のボス部(もしくは金属軸)とが支持されて、羽根車20は軸心Oの周りを回転する。このエンドプレート21には、従来と同じものが用いられている。しかし、本発明を適用するためにエンドプレート21の構造が従来と同じものである必要はなく、エンドプレート21の構造は適宜変更可能である。
各ファンブロック30は、それぞれ、複数の羽根40と円環状の支持プレート50と補助リング60とを備えている。羽根車20の組み立てにおいて、各ファンブロック30は、隣接するファンブロック30の支持プレート50又はエンドプレート21に自身の複数の羽根40が溶着される。図3には、互いに隣接する2つのファンブロック30が溶着される工程が示されている。2つのファンブロック30が重ねて冶具103の上に設置される。この重ねられたファンブロック30は、冶具103とホーン102とで挟まれる。ホーン102には、振動子101から超音波が供給され、供給された超音波がホーン102を伝ってファンブロック30に与えられる。それにより、一方のファンブロック30の羽根40と他方のファンブロック30の支持プレート50が超音波によって溶着される。同様に、他の冶具とホーン102の間にファンブロック30とエンドプレート21とを挟んで、ホーン102に振動子101より超音波を供給することによってファンブロック30の羽根40とエンドプレート21とを溶着する。このような溶着の際に、羽根40をエンドプレート21に位置決めするため、エンドプレート21には図4に示されているように凹部23が羽根40と同じ数だけ形成されている。各凹部23が各羽根40の断面形状よりもわずかに大きな平面形状を有しているから、各羽根40が各凹部23にそれぞれ嵌まり込んで嵌合される。複数の凹部23の中に一つだけ、エンドプレート21とファンブロック30の位置決めをするために、段差部23aが形成されているものがある。
(3)ファンブロックの詳細構成
本実施形態に係るファンブロック30の詳細な構成を図5乃至図10に示す。図5は、図2に示されている羽根車20を構成する複数のファンブロック30のうちの一つを示す斜視図であり、図6は、そのファンブロック30の側面図である。図5及び図6に示されているファンブロック30は、熱可塑性樹脂を主材料として射出成形などにより一体成形されている複数の羽根40と支持プレート50と補助リング60とからなる。ファンブロック30の回転方向は、図5の矢印が示す方向A1である。
本実施形態に係るファンブロック30の詳細な構成を図5乃至図10に示す。図5は、図2に示されている羽根車20を構成する複数のファンブロック30のうちの一つを示す斜視図であり、図6は、そのファンブロック30の側面図である。図5及び図6に示されているファンブロック30は、熱可塑性樹脂を主材料として射出成形などにより一体成形されている複数の羽根40と支持プレート50と補助リング60とからなる。ファンブロック30の回転方向は、図5の矢印が示す方向A1である。
(3−1)羽根
複数の羽根40は、円環状の支持プレート50の第1表面50aから長手方向(軸心Oに沿う方向)に延びている。羽根40が支持プレート50と一体に成形されることで羽根基部40cが支持プレート50の第1表面50aに固定され、羽根40の長手方向における羽根基部40cの反対側が羽根先端部40dになる。羽根40の長さL1(羽根基部40cから羽根先端部40dまでの寸法)は、例えば10cm程度である。羽根40は、負圧面40fと圧力面eを有している。図5の矢印の示す方向A1にファンブロック30が回転すると、羽根40の圧力面40eの側の圧力が高くなり、負圧面40fの側の圧力が低くなる。
複数の羽根40は、円環状の支持プレート50の第1表面50aから長手方向(軸心Oに沿う方向)に延びている。羽根40が支持プレート50と一体に成形されることで羽根基部40cが支持プレート50の第1表面50aに固定され、羽根40の長手方向における羽根基部40cの反対側が羽根先端部40dになる。羽根40の長さL1(羽根基部40cから羽根先端部40dまでの寸法)は、例えば10cm程度である。羽根40は、負圧面40fと圧力面eを有している。図5の矢印の示す方向A1にファンブロック30が回転すると、羽根40の圧力面40eの側の圧力が高くなり、負圧面40fの側の圧力が低くなる。
複数の羽根40の中に1つだけ羽根先端部40dに切欠き部40iが形成されているものがある。この切欠き部40iは、2つのファンブロック30又はファンブロック30とエンドプレート21との位置決めを行うためのものであり、上述のエンドプレート21の凹部23の段差部23a又は後述するファンブロック30の凹部51の段差部51cと嵌合する部分である。切欠き部40iがあることで、このように各羽根40とエンドプレート21の各凹部23又はファンブロック30の各凹部51を一対一に対応させることができる。このような位置決めができると、複数の羽根40を射出成形時の金型の複数の割り型にグループごとに対応させることができ、羽根40を割り型から抜き易いように配置することができる。具体的には、軸心Oに対して回転対称に複数の羽根40を配置するものに比べて割り型から羽根40が外れる方向に羽根40の傾きを変更して抜きやすくした非回転対称の形状に複数の羽根40を配置する。
(3−2)支持プレート
図7には、円環状の支持プレート50を底面から見た状態、すなわち第2表面50bの側から見た状態が示されている。支持プレート50の第1表面50aに対向する第2表面50bには、羽根40の嵌まり込む凹部51が形成されている。各凹部51が各羽根40の断面形状よりもわずかに大きな平面形状を有しているから、2つのファンブロック30を重ね合わせるとき、各羽根40が各凹部51にそれぞれ嵌まり込んで嵌合される。支持プレート50の内周に沿って第2表面50bよりも高いリング状の凸部52が形成されている。凸部52は、外周側が斜めに傾斜しており、2つのファンブロック30が重ね合わされるときに羽根40を凹部51に案内する役割を果たす。
図7には、円環状の支持プレート50を底面から見た状態、すなわち第2表面50bの側から見た状態が示されている。支持プレート50の第1表面50aに対向する第2表面50bには、羽根40の嵌まり込む凹部51が形成されている。各凹部51が各羽根40の断面形状よりもわずかに大きな平面形状を有しているから、2つのファンブロック30を重ね合わせるとき、各羽根40が各凹部51にそれぞれ嵌まり込んで嵌合される。支持プレート50の内周に沿って第2表面50bよりも高いリング状の凸部52が形成されている。凸部52は、外周側が斜めに傾斜しており、2つのファンブロック30が重ね合わされるときに羽根40を凹部51に案内する役割を果たす。
羽根40の外端40aが接する凹部51の外周51aは、支持プレート50の外周50cの内側にあり、羽根40の内端40bが接する凹部51の内端51bは、支持プレート50の内周50dの外側にある。換言すると、支持プレート50の中心(軸心O上の点)から凹部51の外周51aまでの距離d1(羽根40の外端40aまでの距離)は、支持プレート50の中心から外周50cまでの半径r1よりも小さい。また、支持プレート50の中心(軸心O上の点)から凹部51の内端51bまでの距離d2(羽根40の内端40bまでの距離)は、支持プレート50の中心から内周50dまでの半径r2よりも大きい。この支持プレート50は、羽根40を支持する強度を高く保たせるため、支持プレート50の幅W1(半径r1−半径r2)が羽根40の外端40aから内端40bまでの半径方向の距離(距離d1−距離d2)よりも大きく設定されている。
(3−3)補助リング
補助リング60は、羽根40の長手方向の中間部分に位置しており、羽根基部40cから羽根先端部40dまでの寸法(羽根40の長さL1)の60%の距離だけ羽根基部40cから離れた位置にある。補助リング60の配置位置は、クロスフローファン20の強度を向上させて超音波溶接などの組立工程を容易にするためには、長さL1の55%以上の距離、羽根基部40cから離れていることが好ましい。しかし、羽根基部40cから長さL1の55%以上はなす必要はなく、羽根40の長手方向の中間部分に位置していればよい。上述の説明から分かるように、羽根40の長手方向の中間部分の概念には、真ん中から少しずれた位置にある形態も包含される。
補助リング60は、羽根40の長手方向の中間部分に位置しており、羽根基部40cから羽根先端部40dまでの寸法(羽根40の長さL1)の60%の距離だけ羽根基部40cから離れた位置にある。補助リング60の配置位置は、クロスフローファン20の強度を向上させて超音波溶接などの組立工程を容易にするためには、長さL1の55%以上の距離、羽根基部40cから離れていることが好ましい。しかし、羽根基部40cから長さL1の55%以上はなす必要はなく、羽根40の長手方向の中間部分に位置していればよい。上述の説明から分かるように、羽根40の長手方向の中間部分の概念には、真ん中から少しずれた位置にある形態も包含される。
図8には、補助リング60と羽根40とが接合されている部分の断面形状が示されている。図8に示されている断面は、軸心Oに対して垂直な面で切断したときに現れる断面である。図9には、羽根40の羽根先端部40dから羽根基部40cの方に向かって見たときの補助リング60と羽根40と支持プレート50とが一部拡大して示されている。補助リング60は、主に、リング部61と接続部62と接続補助部63とからなる。リング部61の外周61aの半径r3は、支持プレート50の外周51aの半径r1よりも大きい。また、リング部61の外周61aの半径r3は、補助リング60の中心(軸心O上の点)から羽根40の外端40aまでの距離d1よりも大きい。すなわち、リング部61の外周61aが全ての羽根40の外端40aの外側を通る。この補助リング60は、リング部61の内周61bの半径r4が支持プレート50の内周51bの半径r2よりも大きくかつ羽根40の外端40aまでの距離d1よりわずかに大きく、リング部61の内周61bが羽根40の外端40aの外側近傍を通る。
接続部62は、軸心Oの方向に見て、リング部61から内側に向かって突き出た三角形状に形成されている。三角形状をした接続部62は、3つの頂部62a,62b,62cを持ち、頂部62a,62bの間の辺がリング部61に接続され、頂部62a,62cの間の辺が羽根40の負圧面40fに接続されている。一方、羽根40の圧力面40eには、接続部62が接続されない。接続部62が負圧面40fに接続されている部分の長さL4(頂部62aから頂部62c間での長さ)は、翼弦長L3の2分の1よりも短い。負圧面40fに接続されている部分の長さL4を翼弦長L3の2分の1よりも短く設定することにより、翼弦長L3の2分の1よりも長く設定する場合に比べて送風特性が改善される。
羽根40の外端40aの近傍には、接続補助部63が形成されている。接続補助部63は、羽根40の外端40aと接続部62とリング部61の間を埋める部分であり、これら3者の接続を補助している。
図10には、側面から見た補助リング60の一部が拡大して示されている。補助リング60は、羽根先端部40dの側の第1表面60aと、羽根基部40cの側の第2表面60bと、外周面60cと、内周面60dとを有している。この第1表面60aと外周面60cとを接続する部分には曲率半径R1の曲面60eが形成され、この第2表面60bと外周面60cとを接続する部分には曲率半径R2の曲面60fが形成されている。
補助リング60は、厚みが内周側から外周側に行くに従って薄くなっている。つまり、補助リング60は、羽根基部40cの近傍の厚さt1よりも外周面60cにおける厚さt2の方が小さい。さらに詳細に見ると、補助リング60の第1表面60aは、軸心0に対して垂直な面と交わる傾斜角θ1が、第2表面60bがこの垂直な面と交わる傾斜角θ2よりも大きくなるように設定されている。なお、補助リング60の厚みt1は、支持プレート50の厚みt3よりも小さく設定されている。
(4)変形例
(4−1)
上記実施形態では、一つのファンブロック30に補助リング60を一つ設ける場合について説明したが、一つのファンブロック30に補助リング60を複数設けてもよい。
(4−1)
上記実施形態では、一つのファンブロック30に補助リング60を一つ設ける場合について説明したが、一つのファンブロック30に補助リング60を複数設けてもよい。
(4−2)
上記実施形態では、リング部61の外周61aの半径r3が、円環状の支持プレート50の外周51aの半径r1よりも大きい場合について説明したが、リング部61の外周61aの半径r3は、支持プレート50の外周51aの半径r1と同じに設定されてもよい。
上記実施形態では、リング部61の外周61aの半径r3が、円環状の支持プレート50の外周51aの半径r1よりも大きい場合について説明したが、リング部61の外周61aの半径r3は、支持プレート50の外周51aの半径r1と同じに設定されてもよい。
(4−3)
上記実施形態では、リング部61の内周61bの半径r4が羽根40の外端40aまでの距離d1よりわずかに大きい場合について説明したが、半径r4が距離d1と等しく、リング部61の内周61bが羽根40の外端40aを通るように構成してもよい。
上記実施形態では、リング部61の内周61bの半径r4が羽根40の外端40aまでの距離d1よりわずかに大きい場合について説明したが、半径r4が距離d1と等しく、リング部61の内周61bが羽根40の外端40aを通るように構成してもよい。
(4−4)
上記実施形態では、補助リング60の形状が円環状である場合について説明したが、補助リング60の形状は、円環状に限られるものではなく、例えば、羽根40の枚数と同じ数の角を持つ多角形形状であってもよく、外周端にセレーション(多数の刻み目)を入れた形状であってもよい。
上記実施形態では、補助リング60の形状が円環状である場合について説明したが、補助リング60の形状は、円環状に限られるものではなく、例えば、羽根40の枚数と同じ数の角を持つ多角形形状であってもよく、外周端にセレーション(多数の刻み目)を入れた形状であってもよい。
(5)特徴
(5−1)
以上説明したように、補助リング60のリング部61は、複数の羽根40の長手方向の中間部分に位置して複数の羽根40の外端40aの外側に配置される。また、補助リング60の複数の接続部62は、それぞれリング部61から複数の羽根40の隣接羽根間まで延びて隣接羽根間で羽根40に接合される。隣接羽根間とは、換言すれば、複数の羽根40のうちの一つの羽根40の圧力面40eと、その羽根40に隣接する羽根40の負圧面40fとに挟まれた領域のことである。
(5−1)
以上説明したように、補助リング60のリング部61は、複数の羽根40の長手方向の中間部分に位置して複数の羽根40の外端40aの外側に配置される。また、補助リング60の複数の接続部62は、それぞれリング部61から複数の羽根40の隣接羽根間まで延びて隣接羽根間で羽根40に接合される。隣接羽根間とは、換言すれば、複数の羽根40のうちの一つの羽根40の圧力面40eと、その羽根40に隣接する羽根40の負圧面40fとに挟まれた領域のことである。
隣接羽根間までしか延びていない接続部62で補助リング60が羽根40に接合することによって流路圧損が抑えられる。同時に、複数の羽根40の長手方向の中間部分で円環状のリング部61が複数の羽根40を束ねることにより、円環状の支持プレート50と複数の羽根40を含むファンブロック30の強度が補強される。
例えば、長さL1のファンブロック30と似たブロックを得るために、補助リング60の代わりに、図11に示されているように、羽根140が比較的短い2つのファンブロック130を円環状の支持プレート150で接合する構成が考えられる。ここで、支持プレート150の構造は上述の支持プレート50の同様のものとする。このような図11の2つのファンブロック130と図5の1つのファンブロック30を比較すると、羽根車を構成したときの強度はほぼ同程度であるものの、図11のような構成では、支持プレート150がブロックの中間に位置するために補助リング60の場合に比べて2つのファンブロック130の流路損失が大きくなる。さらに、図11のような構成では、2つのファンブロック130を接合するための工程が増加することで組み立てに掛かるコストの上昇も考えられる。
なお、上記実施形態では、支持プレート50が円環状である場合について説明しているが、支持プレートが円盤状であっても円環状である場合と同様に形成でき、円盤状の支持プレートを用いる場合でも円環状の支持プレート50を用いた場合と同様の効果を奏する。
(5−2)
クロスフローファン10において、各接続部62は、各羽根40の負圧面40fに接合され、各羽根40の圧力面40eには接合されていない。補助リング60があっても、このように、羽根40の圧力面40eに接続部62が存在しないことで、圧力面40eの側での損失が低減されるから、圧力の小さな負圧面40fの側の損失を低減するよりも流路損失の抑制効果を高めることができる。
クロスフローファン10において、各接続部62は、各羽根40の負圧面40fに接合され、各羽根40の圧力面40eには接合されていない。補助リング60があっても、このように、羽根40の圧力面40eに接続部62が存在しないことで、圧力面40eの側での損失が低減されるから、圧力の小さな負圧面40fの側の損失を低減するよりも流路損失の抑制効果を高めることができる。
(5−3)
また、各接続部62は、リング部61から内側に向かって突き出た三角形状に形成されている。そして、三角形状の接続部60の一辺(頂部62aと頂部62cの間の辺)が羽根40の負圧面40fに接合されている。三角形状の接続部62の一辺を羽根40の負圧面40fに接合するので、接続部62の面積の割に接合部分を大きくできる。一方、頂点の一つが他の羽根の圧力面側にあることから接続部によって増加する流路損失を低く抑えることができる。このような構造により、クロスフローファン10の流路損失の低減と強度の低下防止の効果を同時に向上させることができる。上述の接続部60は、各頂部62a,62b,62cの間の辺がほぼ直線状であるが、各辺が多少凸凹していてもよい。
また、各接続部62は、リング部61から内側に向かって突き出た三角形状に形成されている。そして、三角形状の接続部60の一辺(頂部62aと頂部62cの間の辺)が羽根40の負圧面40fに接合されている。三角形状の接続部62の一辺を羽根40の負圧面40fに接合するので、接続部62の面積の割に接合部分を大きくできる。一方、頂点の一つが他の羽根の圧力面側にあることから接続部によって増加する流路損失を低く抑えることができる。このような構造により、クロスフローファン10の流路損失の低減と強度の低下防止の効果を同時に向上させることができる。上述の接続部60は、各頂部62a,62b,62cの間の辺がほぼ直線状であるが、各辺が多少凸凹していてもよい。
(5−4)
図9に示されているように、補助リング60は、接続部62が羽根40の負圧面40fに接合されている部分の長さL4が羽根40の翼弦長L3の半分以下である。そのため、接続部62の隣接羽根間に占める面積が小さくなり、流路損失が抑えられる。
図9に示されているように、補助リング60は、接続部62が羽根40の負圧面40fに接合されている部分の長さL4が羽根40の翼弦長L3の半分以下である。そのため、接続部62の隣接羽根間に占める面積が小さくなり、流路損失が抑えられる。
(5−5)
リング部61の内周の半径r4をクロスフローファン10の中心軸の軸心Oから羽根40の外端40aまでの距離d1に等しいか又はそれ以上とすることで、リング部61の内周よりも中心軸側の空気の流れがリング部61によって妨げられなくなる。それにより、流路損失が抑え易くなるとともに、リング部61の内周から外周までの距離(リング部の幅W2)を大きくすることで補助リング60の強度を上げることができる。
リング部61の内周の半径r4をクロスフローファン10の中心軸の軸心Oから羽根40の外端40aまでの距離d1に等しいか又はそれ以上とすることで、リング部61の内周よりも中心軸側の空気の流れがリング部61によって妨げられなくなる。それにより、流路損失が抑え易くなるとともに、リング部61の内周から外周までの距離(リング部の幅W2)を大きくすることで補助リング60の強度を上げることができる。
(5−6)
上述のクロスフローファン10においては、補助リング60及び複数の羽根40が樹脂で形成されており、補助リング60は、射出成形などによって、複数の羽根40と一体に成形されている。補助リング60を複数の羽根と一体で成形することにより、補助リングと複数の羽根の組み立てが不要になり、コストを削減することができる。同様に、支持プレート50も樹脂で形成されており、複数の羽根40及び補助リング60と同時に、射出成形などによって、補助リング60及び複数の羽根40と一体に成形されている。そのため、組み立て工数を減らすことによるコストの削減効果がさらに大きくなっている。
上述のクロスフローファン10においては、補助リング60及び複数の羽根40が樹脂で形成されており、補助リング60は、射出成形などによって、複数の羽根40と一体に成形されている。補助リング60を複数の羽根と一体で成形することにより、補助リングと複数の羽根の組み立てが不要になり、コストを削減することができる。同様に、支持プレート50も樹脂で形成されており、複数の羽根40及び補助リング60と同時に、射出成形などによって、補助リング60及び複数の羽根40と一体に成形されている。そのため、組み立て工数を減らすことによるコストの削減効果がさらに大きくなっている。
(5−7)
また、補助リング60は、リング部61の厚みが内周側から外周側に行くに従って薄くなっている。つまり、内周側の厚みt1が外周側の厚みt2よりも大きくなっている。そのため、補助リング60での空気の流体損失を低減することができ、送風特性を向上させることができる。また、接続部62からリング部61に至るまでも補助リング60の厚みが外周側にいくに従って薄くなる方が好ましい。この場合にも、送風特性をさらに向上させることができる。さらに、補助リング60が内周側よりも外周側の厚みが薄くなることで、射出成形の際に金型からクロスフローファン10のファンブロック30を取り外し易くなる。
また、補助リング60は、リング部61の厚みが内周側から外周側に行くに従って薄くなっている。つまり、内周側の厚みt1が外周側の厚みt2よりも大きくなっている。そのため、補助リング60での空気の流体損失を低減することができ、送風特性を向上させることができる。また、接続部62からリング部61に至るまでも補助リング60の厚みが外周側にいくに従って薄くなる方が好ましい。この場合にも、送風特性をさらに向上させることができる。さらに、補助リング60が内周側よりも外周側の厚みが薄くなることで、射出成形の際に金型からクロスフローファン10のファンブロック30を取り外し易くなる。
10 クロスフローファン
20 羽根車
30 ファンブロック
40 羽根
50 支持プレート
60 補助リング
20 羽根車
30 ファンブロック
40 羽根
50 支持プレート
60 補助リング
Claims (7)
- 円盤状又は円環状の支持プレート(50)と、
前記支持プレートから長手方向に延びる複数の羽根(40)と、
複数の前記羽根の長手方向の中間部分に位置して複数の前記羽根の外端の外側に配置されるリング部(61)、及び前記リング部から複数の前記羽根の隣接羽根間まで延びて前記隣接羽根間で前記羽根に接合される複数の接続部(62)を有する補助リング(60)と、
を備える、クロスフローファン。 - 前記補助リングは、複数の前記接続部が、それぞれ複数の前記羽根の各負圧面(40f)に接合されている、
請求項1に記載のクロスフローファン。 - 前記補助リングは、複数の前記接続部が前記リング部から内側に向かって突き出た略三角形状に形成され、前記略三角形状の前記接続部の一辺を前記羽根の前記負圧面に接合されている、
請求項2に記載のクロスフローファン。 - 前記補助リングは、前記接続部が前記羽根の前記負圧面に接合されている部分の長さ(L4)が当該羽根の翼弦長(L3)の半分以下である、
請求項2又は請求項3に記載のクロスフローファン。 - 前記補助リングは、前記リング部が円環状であり、かつ前記リング部の内周の半径(r4)が、前記クロスフローファンの中心軸から前記羽根の外端(40a)までの距離(d1)に等しいか又はそれ以上である、
請求項1から4のいずれか一項に記載のクロスフローファン。 - 前記補助リングは、複数の前記羽根と一体に成形されている、
請求項1から5のいずれか一項に記載のクロスフローファン。 - 前記補助リングは、前記リング部の厚みが内周側から外周側に行くに従って薄くなっている、
請求項1から6のいずれか一項に記載のクロスフローファン。
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