JP2001221184A - クロスフローファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスフローファンを大形にすることなく、
通過する空気の剥離や剥離渦を生じ難くして騒音値を低
減することのできるクロスフローファンを提供する。 【解決手段】 回転軸に取り付けられた円盤２１の外周
に少なくとも所定以上の間隔で複数枚のブレード３０を
配置してなるクロスフローファン３８において、回転軸
と直交する面で切られるブレード３０の断面形状を、少
なくとも凸状の背面側をなす背面側円弧２５と、凹状の
腹面側をなす腹面側円弧２６と、背面側円弧２５の両端
にそれぞれつながる曲線４１、４３と、腹面側円弧２６
の両端にそれぞれつながる曲線４２、４４とから構成
し、これら曲線４１、４３、４２、４４の長さを前記断
面形状から得られる弦の長さａの５〜２５％に成すと共
に、これら曲線４１、４３、４２、４４の曲率半径を前
記腹面側円弧２６の曲率半径Ｒ２より大きく成す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気調和装
置に熱交換器と対向して配置されるクロスフローファン
に係り、特にそのブレードの断面形状の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高効率の送風設計が要求されるよ
うになり、送風機の高性能化がますます進んでいる。特
に空気調和装置においては、クロスフローファンに高風
量、高圧力のものが要求されると共に、騒音においても
低騒音化が課題になっている。

【０００３】クロスフローファンを利用した空気調和装
置は、例えば、図７に示すような構成になっている。１
は空気調和装置本体、２はケーシング、３はフレーム、
４は吸込グリル、５は熱交換器、６はクロスフローファ
ン、７はリアガイダ、８はスタビライザ、１１は吹出
口、１２は左右風向調節羽根、１３は上下風向調節板で
ある。

【０００４】空気調和装置本体１内の後上部、前面上部
および前面中央部には３つの部分からなる熱交換器５が
配置されている。この熱交換器５上部に対向するケーシ
ング２には空気の吸入口となる開口１４が設けられてお
り、熱交換器５の前面には同じく吸込グリル４が設けら
れている。この吸込グリル４には熱交換器５の上部およ
び前面を覆うように空気清浄フィルタ１５が備えられて
いる。空気調和装置本体１内のほぼ中央にはクロスフロ
ーファン６が配置され、その周囲にリアガイダ７とスタ
ビライザ８とが設けられている。クロスフローファン６
の下部には複数の左右風向調節羽根１２と上下風向調節
板１３とが備えられた吹出口１１が設けられている。リ
アガイダ７とスタビライザ８と左右風向調節羽根１２と
クロスフローファン６の回転軸方向に垂直に配設された
左右２個の壁（図示せず）とにより空気の流路が形成さ
れている。

【０００５】このような構成を有する空気調和装置にお
いて、ケーシング２上部の開口１４および吸込グリル４
から流入した空気は、クロスフローファン６が回転する
ことによって空気清浄フィルタ１５および熱交換器５、
さらにリアガイダ７とスタビライザ８と側壁（図示せ
ず）とで形成された通風路を通過して、吹出口１１から
流出される。

【０００６】ここに使用されるクロスフローファン６
は、図１３に示すように、ブレード２３が両側の円盤２
１および中間部の支持板２２により支持されていると共
に、これらのブレード２３が周方向に所定以上の間隔を
あけて保持されて成る羽根車２４を、回転軸方向に回転
軸を同じにして複数個連結させたものである。なお、一
方の端の円盤２１の中心にはモータのシャフトを連結す
るための軸受けが取り付けられ、他方の端の円盤２１は
支持板２２を兼ねる回転軸が取り付けられている。

【０００７】図７において、クロスフローファン６が矢
印Ｙ方向に回転すると、上部および前部の熱交換器５を
通して流入した空気が、矢印に示すように、ブレード２
３の列を通してクロスフローファン６内部に流入する。
流入した空気によりスタビライザ８近傍に渦が形成さ
れ、この渦が高速度回転することによって周囲の空気が
移動して空気の流れが形成される。クロスフローファン
６内部の空気が吹出口１１側のブレード２３の列を通し
て流出する。

【０００８】このクロスフローファン６のブレード２３
は前向き（矢印Ｙ方向）に湾曲した円弧状に形成され、
円弧状の端を円盤２１の回転軸側（以下内周端という）
および円盤２１の外周側（以下外周端という）に向けて
配置されている。

【０００９】図８は従来のクロスフローファンのブレー
ドを回転軸と直交する面で切って示した断面図である。
ブレード２３の断面形状は、中央の線（一転鎖線）を中
心に左右対称形をした略三日月形状であり、背面側の中
央部分が曲率半径Ｒ１を有する円弧２５、腹面側の中央
部分が曲率半径Ｒ１より大きい曲率半径Ｒ２を有する円
弧２６で形成され、円弧２５、２６の中心点Ｐ１、Ｐ２
が中央の線上に位置している。背面側円弧面２５および
腹面側円弧面２６のそれぞれの両端に連続して一対の末
端円弧面２７、２８が形成され、使用される送風機の能
力と形状に応じてあらかじめ決められたブレード２３の
弦の長さになるように設計されている。

【００１０】図９から図１２はクロスフローファンを流
れる空気の方向および速さを矢印で表したものである。
矢印の向きが空気の流れる方向を示し、矢印が長いほど
風速が速いことを示している。

【００１１】図９はクロスフローファン６の吸込み側に
流れ込む空気の状態を表わしている。（ブレード２３の
凹状の腹面側で空気が図の上から下に流れ、凸状の背面
側で下から上に流れている。）ブレード２３の上端部の
周囲付近で長い矢印が多く分布しており、風速が速いこ
とを表している。

【００１２】図１０は図９のブレード２３の上部付近を
拡大したものである。図において、ブレード２３の背面
側上部付近で右向きに長い矢印が多く分布しており、風
速が速いことを表している。また、背面側で（下から上
にかけて）短い矢印が分布しており、風速が遅いことを
表している。

【００１３】図１１はクロスフローファン６のリアガイ
ダ７側に流れ込む空気の状態を表わしている。図におい
て、ブレード２３の両端付近で長い矢印が分布してお
り、風速が速いことを表している。

【００１４】図１２はクロスフローファン６のスタビラ
イザ８側に流れ込む空気の状態を表わしている。図にお
いてブレード２３の両端付近に長い矢印が分布してお
り、風速が速いことを表している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気の速い
流れの中では、クロスフローファン６に空気の剥離や剥
離渦が生じ易くなり、空気の剥離や剥離渦が生じると、
その場所で騒音が大きくなるという問題があった。これ
を回避するためにクロスフローファンの回転速度を遅く
すれば、規定の送風量を確保することができず、また、
回転速度を遅くして送風量を確保するためにファンを大
形にすれば、ファンの形状が大きくなった分だけ空気調
和装置が大形化することになる。

【００１６】本発明は上述のような従来の問題点を解消
したものであり、クロスフローファンを大形にすること
なく、クロスフローファンを通過する空気の剥離や剥離
渦を生じ難くして騒音値を低減することのできるクロス
フローファンを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、回転軸に取り付けられた円盤の
外周に少なくとも所定以上の間隔で複数枚のブレードを
配置してなるクロスフローファンにおいて、前記回転軸
と直交する面で切られる前記ブレードの断面形状を、少
なくとも凸状の背面側をなす背面側円弧と、凹状の腹面
側をなす腹面側円弧と、前記背面側円弧の両端にそれぞ
れつながる曲線と、前記腹面側円弧の両端にそれぞれつ
ながる曲線とから構成し、これら曲線の長さを前記断面
形状から得られる弦の長さの５〜２５％に成すと共に、
これら曲線の曲率半径を前記腹面側円弧の曲率半径より
大きく成すことを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１に記載のクロ
スフローファンにおいて、前記曲線の前記背面側円弧に
つながらない他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円
弧につながらない他端とを前記ブレードの最大厚みの１
５〜２５％の曲率半径の円弧でつなげることを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。なお、図７から図１２と同一の構成要
素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００２０】図１は本発明の一実施形態に係るクロスフ
ローファンのブレードを回転軸と直交する面で切って示
した断面図である。図１において、ブレード３０の断面
形状は、中央の線（一転鎖線）を中心に左右対称形をし
た略三日月形状であり、背面側の中央部分が曲率半径Ｒ
１を有する凸状の背面側円弧２５と、腹面側の中央部分
が曲率半径Ｒ１より大きい曲率半径Ｒ２を有する凹状の
腹面側円弧２６とで形成され、円弧２５、２６の中心点
Ｐ１、Ｐ２が中央の線上に位置している。背面側円弧面
２５の両端には、曲率半径Ｒ２よりも曲率半径が大きい
曲線、あるいは直線でそれぞれ背面側外周端面４１、背
面側内周端面４３が形成され、同様に腹面側円弧面２６
の両端には、曲率半径Ｒ２よりも曲率半径が大きい曲
線、あるいは直線でそれぞれ腹面側外周端面４２、腹面
側内周端面４４が形成されている。さらに、外周端は背
面側外周端面４１から腹面側外周端面４２へ連続して外
周末端円弧面３５が形成され、内周端は背面側内周端面
４３から腹面側内周端面４４へ連続する内周末端円弧面
３６で形成されている。

【００２１】ａはブレード３０の弦に相当する長さ、ｂ
は背面側および腹面側の外周、内周端面４１、４２、４
３、４４の内外周端からの長さ（以下カット長とい
う）、ｃはブレード３０の中央に位置する最大厚みを示
している。

【００２２】なお、点線で示した３１、３２、３３、３
４は、従来のブレード２３の断面形状を示しており、本
発明のブレード３０は、従来のブレード２３の断面形状
の４ヵ所４１、４２、４３、４４をカットした断面形状
をしている。

【００２３】このようなブレード３０を用いたクロスフ
ローファン３８の騒音値に対する効果を調べるために、
従来のブレード２３の断面形状の４ヵ所４１、４２、４
３、４４をカットしたブレードを用いて騒音値の比較を
する。なお、弦の長さａとカット長ｂとの比率ｂ／ａ
（以下カット長率という）を５〜２５％、最大厚みｃに
対する末端円弧面の曲率半径Ｒの割合Ｒ／ｃ（以下端Ｒ
率という）を１５〜２５％に設計して比較する。測定に
使われたクロスフローファンは、回転軸方向の長さ６１
５ｍｍ、ファンの直径１００ｍｍ、ブレードの枚数３５
枚、ブレードの弦の長さ（ａ）１３．２ｍｍである。測
定ではファンの回転数を１３３０ｒｐｍ、風量を７００
ｍ³／ｈにしている。

【００２４】図２は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから背面側外周端面３１のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率５％のとき騒
音値が０．３７ｄＢ低減され、カット長率２５％のとき
騒音値が０．３６ｄＢ低減され、カット長率１５％のと
き騒音値が０．６５ｄＢ低減されて、カット長率１５％
のとき最も大きく低減されている。

【００２５】図３は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから背面側内周端面３３のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率５％のとき騒
音値が０．３４ｄＢ低減され、カット長率１５％のとき
騒音値が０．５４ｄＢ低減され、カット長率２５％のと
き騒音値が０．３１ｄＢ低減されて、カット長率１５％
のとき最も大きく低減されている。

【００２６】図４は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから腹面側外周端面３２のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率５％のとき騒
音値が０．３５ｄＢ低減され、カット長率１５％のとき
騒音値が０．６１ｄＢ低減され、カット長率２５％のと
き騒音値が０．３５ｄＢ低減されて、カット長率１５％
のとき最も大きく低減されている。

【００２７】図５は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから腹面側内周端面３４のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率５％のとき騒
音値が０．３２ｄＢ低減され、カット長率１５％のとき
騒音値が０．５４ｄＢ低減され、カット長率２５％のと
き騒音値が０．３１ｄＢ低減されて、カット長率１５％
のとき最も大きく低減されている。

【００２８】図２ないし図５に示すように、従来のブレ
ード断面形状の４ヵ所のうちいずれか１ヵ所でもカット
されていれば騒音値が低減され、特にカット長率１５％
を最大にして５〜２５％の範囲で０．３ｄＢ以上の低減
が図れる。

【００２９】図６はブレードの端Ｒ率と騒音値との関係
を示したグラフである。カット長率を１５％一定にし
て、従来のクロスフローファンと、従来のクロスフロー
ファンから背面側、腹面側外周端面３１、３２をカット
したブレードを用いたクロスフローファンと、背面側、
腹面側内周端面３３、３４をカットしたブレードを用い
たクロスフローファンと、背面側、腹面側の内外周端面
３１、３２、３３、３４をカットしたブレードを用いた
クロスフローファンとを、騒音値の比較している。背面
側、腹面側内周端面３３、３４をカットした場合、端Ｒ
率１５％のとき０．３７ｄＢ低減され、端Ｒ率２１％の
とき０．４２ｄＢ低減され、端Ｒ率２５％のとき０．３
７ｄＢ低減されている。

【００３０】また、背面側、腹面側外周端面３１、３２
をカットした場合、端Ｒ率１５％のとき０．３７ｄＢ低
減され、端Ｒ率２１％のとき０．４５ｄＢ低減され、端
Ｒ率２５％のとき０．４０ｄＢ低減されている。

【００３１】また、背面側、腹面側の内外周端面３１、
３２、３３、３４をカットした場合、端Ｒ率１５％のと
き０．４７ｄＢ低減され、端Ｒ率２１％のとき０．６１
ｄＢ低減され、端Ｒ率２５％のとき０．５５ｄＢ低減さ
れている。

【００３２】この騒音値の測定結果によれば背面側、腹
面側の内外周端面３１、３２、３３、３４をカットした
場合、背面側、腹面側外周端面３１、３２をカットした
場合、背面側、腹面側内周端面３３、３４をカットした
場合の順に騒音値の低減に効果があった。２ヵ所をカッ
トする場合に比べ、４ヵ所をカットすると、騒音値の低
減効果が大きくなり、特に図６に示すように、端Ｒ率２
１％のとき、最も大きな効果を奏する。

【００３３】このように、従来のブレード断面形状から
４ヵ所をカットし、末端円弧面を小さくしたブレードを
用いてクロスフローファンを駆動することにより、騒音
値の低減が図れる。

【００３４】以上、測定結果に基づいて本発明を説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
のブレード３０ではブレード３０の中央に最大厚みｃが
あるが、背面側円弧面２５の曲率半径Ｒ１および腹面側
円弧面２６の曲率半径Ｒ２が等しいものであっても良
い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
背面側円弧の両端にそれぞれつながる曲線と、腹面側円
弧の両端にそれぞれつながる曲線との長さをブレードの
断面形状から得られる弦の長さの５〜２５％に成すと共
に、これら曲線の曲率半径を腹面側円弧の曲率半径より
大きい曲線、あるいは直線にすることにより、従来、背
面側や腹面側の端面で生じていた空気流の剥離が少なく
なり、騒音値の低減が図れる。

【００３６】また、前記曲線の前記背面側円弧につなが
らない他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円弧につ
ながらない他端とをブレードの断面形状の最大厚みの１
５〜２５％の曲率半径の円弧でつなげることにより、さ
らに騒音値の低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るクロスフローファン
のブレードを回転軸と直交する面で切って示した断面図
である。

【図２】従来のクロスフローファンと、背面側外周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。

【図３】従来のクロスフローファンと、背面側内周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。

【図４】従来のクロスフローファンと、腹面側外周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。

【図５】従来のクロスフローファンと、腹面側内周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。

【図６】ブレードの端Ｒ率と騒音値との関係を示したグ
ラフである。

【図７】クロスフローファンを使用した空気調和装置の
側断面図である。

【図８】従来のクロスフローファンのブレードを回転軸
と直交する面で切って示した断面図である。

【図９】図７におけるクロスフローファンの吸込み側
（ｓ）の空気の流れを示した図である。

【図１０】図７におけるクロスフローファンの吸込み側
（ｓ）の空気の流れを示した拡大図である。

【図１１】図７におけるクロスフローファンのリアガイ
ダ側（ｔ）の空気の流れを示した図である。

【図１２】図７におけるクロスフローファンのスタビラ
イザ側（ｕ）の空気の流れを示した図である。

【図１３】クロスフローファンの概略正面図である。

【符号の説明】

１ 空気調和装置本体 ２ ケーシング ４ 吸込グリル ５ 熱交換器 ６ 従来のクロスフローファン ７ リアガイダ ８ スタビライザ １１ 吹出口 ２１ 円盤 ２２ 支持板 ２３ 従来のブレード ２４ 羽根車 ２５ 背面側円弧面 ２６ 腹面側円弧面 ２７ 従来の外周端末円弧面 ２８ 従来の内周端末円弧面 ３０ 本発明のブレード ３１ 背面側外周端面 ３２ 腹面側外周端面 ３３ 背面側内周端面 ３４ 腹面側内周端面 ３５ 外周端末円弧面 ３６ 内周端末円弧面 ３８ 本発明のクロスフローファン ａ 弦の長さ ｂ カット長 ｃ 最大厚み Ｒ 末端円弧面の曲率半径 Ｒ１ 背面側円弧面の曲率半径 Ｒ２ 腹面側円弧面の曲率半径

フロントページの続き (72)発明者 小泉 友人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H031 AA03 BA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取り付けられた円盤の外周に少
   なくとも所定以上の間隔で複数枚のブレードを配置して
   なるクロスフローファンにおいて、前記回転軸と直交す
   る面で切られる前記ブレードの断面形状を、少なくとも
   凸状の背面側をなす背面側円弧と、凹状の腹面側をなす
   腹面側円弧と、前記背面側円弧の両端にそれぞれつなが
   る曲線と、前記腹面側円弧の両端にそれぞれつながる曲
   線とから構成し、これら曲線の長さを前記断面形状から
   得られる弦の長さの５〜２５％に成すと共に、これら曲
   線の曲率半径を前記腹面側円弧の曲率半径より大きく成
   すことを特徴とするクロスフローファン。
2. 【請求項２】 前記曲線の前記背面側円弧につながらな
   い他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円弧につなが
   らない他端とを前記ブレードの最大厚みの１５〜２５％
   の曲率半径の円弧でつなげることを特徴とする請求項１
   に記載のクロスフローファン。