JP2004211711A - Cross flow fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機の室内ファン等に適用される横流ファンに係り、特に、傾斜スキューブレードを備えた横流ファンに関する。 The present invention relates to a cross flow fan applied to an indoor fan or the like of an air conditioner, and more particularly to a cross flow fan having an inclined skew blade.
一般に、この種の横流ファンを室内ファンとして組み込む空気調和機の一例として、図18に示すものがある。図18によれば、室内機100の本体ケーシング101の前面101aに、吸込グリル102と吹出グリル103とを図中上下に配設し、これら吸込グリル102と吹出グリル103とをファンケーシング104内の通風路105により連通している。
Generally, an example of an air conditioner incorporating this type of cross flow fan as an indoor fan is shown in FIG. According to FIG. 18, a
そして、この通風路105には、室内側熱交換器106の下流側に室内ファンとして横流ファン107を配設し、吸込グリル102から本体ケーシング101内へ吸込んだ室内空気を室内側熱交換器106で熱交換して、冷風又は暖風を横流ファン107により吹出グリル103から室内へ吹き出して冷房又は暖房を行なうようになっている。
In the
ところで、上述した空気調和機では、送風時の異常音を低減することが高性能化を図る上で特に望まれている。そして、異常音の主要なものとして、ノーズ108と横流ファン107との間の隙間及びその近傍に圧力変動に基づく渦が生じ、この渦部により発生する翼ピッチ音と呼ばれる異常音があり、この翼ピッチ音等の異常音を減じることが重要になっている。
By the way, in the above-mentioned air conditioner, it is particularly desired to reduce the abnormal sound at the time of blowing in order to achieve high performance. As a main abnormal noise, a vortex is generated in the gap between the
翼ピッチ音等の異常音を減じるための諸策として、従来では、図19に示すように、ブレード110をファン軸Oに対して所定の角度傾斜させて配置させた横流ファン107Aが知られている(なお、このようなブレード110を傾斜スキューブレードといい、これに対して、ブレード110をファン軸Oと平行に配置されたブレードをストレートブレードという)。この横流ファン107Aは、複数のブレード110を有するファンコマ111を複数個同心状に固着して形成されている。この構成によれば、ブレード110を所定の角度傾斜させて配置しているため、ブレード110とノーズ108との間隔で発生する渦(圧力変動)を分散させて翼ピッチ音を低減させることができる。
As a measure for reducing abnormal sounds such as blade pitch sounds, a
また、複数の傾斜スキューブレード110を仕切板112上に複数種類の間隔(ランダムピッチ)で設けることにより、傾斜スキューブレード110により減じた回転音のピーク周波数を分散させる構成も知られている。
A configuration is also known in which a plurality of
さらに、翼ピッチ音等の異常音を減じるための他の諸策として、ブレードをファン軸に対し所定の捩じれ角及び捩じれ方向で螺旋状に配置する構成(以下、このブレードを螺旋スキューブレードといい、この螺旋スキューブレードを有するファンを螺旋スキューファンという)も知られており、上述した渦部の分散効果がある。 Further, as another measure for reducing abnormal sounds such as blade pitch sounds, a configuration in which blades are spirally arranged at a predetermined twist angle and a predetermined twist direction with respect to a fan shaft (hereinafter, this blade is referred to as a spiral skew blade) A fan having this spiral skew blade is also known as a spiral skew fan), and has the above-described effect of dispersing the vortex.
一方、傾斜スキューブレード110を有する横流ファン107Aから吹き出される空気流は、そのファンのブレードのスキュー傾斜角度がファン軸Oに対して所定方向のみに定められているため、図20に示すように、ファン軸Oに直交する方向対して常に所定の角度α1を有する斜め方向のみに流れていた。したがって、使用目的に応じて空気流の吹出方向を調整することが困難であり、また、図20に示すように、横流ファン107Aの軸方向端部が送風の無い範囲(無風範囲)となるか、あるいは送風量が不安定な範囲115となり、均一且つワイドな送風範囲が得られないという問題も生じていた。
On the other hand, the airflow blown out from the
そこで、特開平5−340380号公報(特許文献1)には、図21に示すように、横流ファン107Bのファン軸Oの中心を通り当該ファン軸Oに直交する位置(境界位置)Bを境にして、左右のスキュー傾斜方向を変えることにより、異なる二方向に空気流を吹出す構成が開示されている。例えば、向かって左側の空気流がファン軸Oに直交する方向対して常に所定の角度α1を有する斜め方向に流れ、向かって右側の空気流はファン軸Oに直交する方向対して常に所定の角度α2を有する斜め方向に流れる。
図22は、図19に示した横流ファン107Aを構成する傾斜スキューブレード110を有するファンコマ111の側面図であり、図23は、ファンコマ111を仕切板側からこの仕切板を透かして見た図である。そして、図24は、図23に示したファンコマ111におけるブレード110の拡大図である。
FIG. 22 is a side view of a
図24に示すように、傾斜スキューブレードにおいては、ブレード110の立設方向に沿った周縁(この周縁の内、ファン軸Oに対して最も遠い周縁を外周縁110aと呼び、ファン軸Oに対して最も近接した周縁を内周縁110bと呼ぶ)が直線状に形成されているため、図25に示すように、ファン軸Oからブレード外周縁110aまでの距離(ファン半径R)は、ブレード外周縁110a中央部において図25の斜線で示すように小さくなっていることが分かる。ブレード外周縁110aが回転軸Oに対して遠ければ遠いほど送風性能が高いため、傾斜スキューブレード110を有する送風ファン107Aは、通常のストレートブレードを有する送風ファンに対して送風量が低下してしまうという問題点が生じていた。
As shown in FIG. 24, in the inclined skew blade, a peripheral edge along the standing direction of the blade 110 (a peripheral edge farthest from the fan axis O is referred to as an outer peripheral edge 110 a, and 25, the distance from the fan axis O to the outer peripheral edge 110a (fan radius R) is equal to the outer peripheral edge of the blade, as shown in FIG. It can be seen that the size is reduced as shown by the oblique lines in FIG. The further the blade outer peripheral edge 110a is with respect to the rotation axis O, the higher the air blowing performance. Therefore, the
また、傾斜スキューブレード110を有するファンコマ111を備えた横流ファンを回転させた時のブレード外周縁110aの周方向の位置と当該ブレード外周縁110a及びノーズ108の隙間(ノーズ隙間)との関係を図26乃至図27(A)及び(B)に示す。なお、図27(A)及び(B)は、図26における破線円で示した部分の拡大図であり、図27(A)と図27(B)とでは、回転によりブレード110のノーズ108に面する周方向の位置が異なっている。
Further, the relationship between the circumferential position of the blade outer peripheral edge 110a and the clearance (nose clearance) between the blade outer peripheral edge 110a and the
図27(A)及び図27(B)に示すように、ノーズ隙間は、ノーズ108のブレード110に最も近接する角部108aに対するブレード外周縁110aの位置によって異なる。すなわち、ファンの回転に応じてノーズ角部108aとブレード外周縁110aの中央部が最近接した場合のノーズ隙間C1(図27(A)参照)と、同じくファンの回転に応じてノーズ角部108aとブレード外周縁110aの端部が最近接した場合のノーズ隙間C2(図27(B)参照)とでは、「C1>C2」となっていることが分かる。
As shown in FIGS. 27A and 27B, the nose gap differs depending on the position of the outer peripheral edge 110a of the
ノーズ隙間と静圧力とは密接な関係があり、傾斜スキューブレードでは、ファン回転によりノーズ隙間が変化してブレード外周縁方向(長手方向)に静圧分布が発生し、この結果、異常音が発生する。 There is a close relationship between the nose gap and the static pressure. In the case of a tilted skew blade, the nose gap changes due to the rotation of the fan, and a static pressure distribution is generated in the outer peripheral edge direction (longitudinal direction) of the blade, resulting in abnormal noise. I do.
特に、ランダムピッチ化した傾斜スキューブレード110A(図28参照)を用いて横流ファン107Cを構成した場合においては、図29に示すように、ブレード110Aとノーズ108との間隔で発生する渦Wの大きさ(渦半径r)がファン回転数の整数倍の周期で変動し(図30参照)、さらに上述したノーズ隙間の横流ファン107Cにおけるファン軸O長手方向の変動により、そのランダムピッチ化による渦の大きさ(渦半径r)の変動が増大するため(図31参照)、異常音がより大きく発生するという傾向を有していた。
In particular, when the
また、傾斜スキューブレードにおけるスキュー傾斜角は、大きければ大きいほど翼ピッチ音抑制効果が高いことが知られている。 It is also known that the greater the skew inclination angle of the inclined skew blade, the higher the blade pitch sound suppression effect.
しかしながら、図32に示すように、傾斜スキューブレード110を有するファンコマ111をモールド成形で製造し、その成型品(ファンコマ111)を図示しない下金型から抜き出す場合においては、ブレード傾斜方向へファンコマをその軸心回りに回転させながら下金型から抜き出しているため(その抜き方向Dを図32に示す)、スキュー傾斜角を十分にとり、その傾斜スキューブレード部分に普通の抜きテーパを設けた場合では、図32に示すように傾斜スキューブレード110の外周縁110a及び内周縁110b部分に回転によるアンダーカットが生じてしまい、抜き出すことが困難であった。
However, as shown in FIG. 32, when a
つまり、スキュー角度を増大させるためには、この回転によるアンダーカットを回避しなければならない。このアンダーカットを回避してスキュー角度を増大方法として、図33に示すように、傾斜スキューブレード110'の抜きテーパを大きくとることが考えられるが、不必要にブレード形状が崩れることになり、送風性能の悪化を招いた。 That is, in order to increase the skew angle, the undercut due to this rotation must be avoided. As a method of increasing the skew angle by avoiding this undercut, it is conceivable to increase the withdrawal taper of the inclined skew blade 110 'as shown in FIG. This resulted in poor performance.
また、従来の螺旋スキューファンでは、ブレードが螺旋状に成形されるため、モールド成形した場合その螺旋形状部分においてアンダーカットが生じ、下金型から抜き出すことが困難であり、コマつなぎ製法等を用いることが困難であった。 Further, in the conventional spiral skew fan, since the blade is formed in a spiral shape, when molding is performed, an undercut occurs in the spiral shape portion, it is difficult to pull out from the lower mold, and a top joint manufacturing method or the like is used. It was difficult.
この理由から、従来の螺旋スキューファンでは、一般的なストレート(傾斜していない)形状の金属製及び樹脂製のファンを、外力を加えて所定方向へ捩じって螺旋スキューブレードを形成していたが、その外力の捩じりに基づく捩じり残留応力がファン内部に残り、ファンの信頼性を低下させていた。 For this reason, in the conventional spiral skew fan, a general straight (not inclined) metal or resin fan is twisted in a predetermined direction by applying an external force to form a spiral skew blade. However, torsional residual stress due to the torsion of the external force remains inside the fan, reducing the reliability of the fan.
一方、特開平5−340380号公報に開示された構成の横流ファンでは、確かに異なる二方向に空気流を送風することができるが、図21に示すように、横流ファン107Bの軸方向両端部が無風範囲115A,115Bとなるか、あるいは送風量が不安定な範囲となり、サージング現象を引き起こすという問題が生じていた。また、左右で傾斜方向を反対にして送風方向が左右に広がるように変えても、今度は横流ファン107Bの中心軸に沿った中央部分からの送風が減少し、同じくサージング現象を引き起こしてしまった。
On the other hand, the cross flow fan having the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-340380 can certainly blow airflow in two different directions. However, as shown in FIG. Are in the no-
本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、送風性能を高度に維持したままで翼ピッチ音等の騒音を有効に低減させることができる横流ファンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cross-flow fan capable of effectively reducing noise such as blade pitch noise while maintaining high ventilation performance.
また、本発明の他の目的は、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量が得られる横流ファンを提供することにある。 It is another object of the present invention to provide a cross flow fan that can provide a uniform and wide air blowing range and a good air blowing amount without causing a surging phenomenon.
上記目的を達成させるため、本発明の横流ファンでは、請求項1記載にしたように、ファン軸に対して周方向に沿って所定角度傾斜した状態で上記ファン軸を中心に環状に立設された複数のブレードを有するファンコマを、一対の側プレート間に複数個同心状に配設して形成され、上記複数個のファンコマを前記ファン軸を中心に一体に回転させて空気流を送風するようにした横流ファンにおいて、前記複数個のファンコマにおける互いに隣接するファンコマの各ブレードの傾斜方向を前記ファン軸に対して互いに逆向きに設定している。
In order to achieve the above object, in the cross flow fan according to the present invention, as described in
特に、請求項2に記載した横流ファンでは、前記複数個のファンコマは偶数個であり、一方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記一方の側プレート側に偏向するように設定し、他方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記他方の側プレート側に偏向するように設定している。
In particular, in the cross flow fan according to
また請求項3に記載した横流ファンでは、前記複数個のファンコマの各ブレードは、当該各ブレードにおける前記ファン軸に対して最も離れた周縁(外周縁)及び前記ファン軸に対して最も近接した周縁(内周縁)が前記ファン軸に対して外方に湾曲するように形成されている。 Further, in the cross flow fan according to claim 3, each blade of the plurality of fan pieces has a peripheral edge (outer peripheral edge) of the blade farthest from the fan axis and a blade closest to the fan axis. A peripheral edge (inner peripheral edge) is formed so as to curve outward with respect to the fan shaft.
さらに、本発明の横流ファンにおいては、複数個のファンコマにおける互いに隣接するファンコマの各ブレードの傾斜方向がファン軸に対して互いに逆向きに設定されているため、ファン軸方向両端部の領域においては、当該端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから送風される空気流に基づいて安定した送風が得られる。 Further, in the cross flow fan of the present invention, since the inclination directions of the blades of the adjacent fan pieces in the plurality of fan pieces are set to be opposite to each other with respect to the fan axis, the area at both ends in the fan axis direction is set. In, stable air blowing is obtained based on the fan top adjacent to the end or the airflow blown from the fan top adjacent to the fan top.
本発明に係る横流ファンでは、ファン軸方向両端部の領域に対して、ファン軸方向両端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから安定した空気流を送風することができ、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量を実現することができる。 In the cross flow fan according to the present invention, it is possible to blow a stable air flow from the fan top adjacent to both ends in the fan axial direction or the fan top adjacent to this fan top to the region at both ends in the fan axial direction. Thus, a uniform and wide air blowing range and a good air blowing amount can be realized without causing a surging phenomenon.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、横流ファンの概略的な全体構成を示す斜視図である。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic overall configuration of a cross flow fan.
横流ファン1は、例えば図18で示す空気調和機の室内機100に室内ファンとして組み込む場合に好適な横流ファンである。この横流ファン1は、複数個のファンコマ2を例えばコマつなぎ製法により一体に接合して形成されている。すなわち、横流ファン1は、その両端部に左右一対の側プレート3a,3bを有し、この側プレート3a,3b間に、複数のブレード4を有する側プレート5からなる複数個のファンコマ2が同心状且つ一体に設けられている。
The
この横流ファン1は、ファン軸Oを中心に一体に回転自在に構成され、この横流ファン1の回転により、ファン軸Oと略直交する方向に空気流を送風するようになっている。
The
各ファンコマ2は、図2に示すように、円板状又は環状の側プレート5を有し、この側プレート5の一面に、隣接するファンコマ2の各ブレード4の先端部をそれぞれ嵌入させて固着するための円弧状の嵌合凹部5aが形成されている。また、側プレート5の他面には、横断面が円弧状の複数のブレード4が所要の取り付けピッチでファン軸Oを中心に環状に立設されている。なお、側プレート5から各ブレード4の立設側先端部までの距離をLとする。また、図1において左端のコマの端板は側プレートを兼ねている。
As shown in FIG. 2, each
ここで、各ブレード4の形状について詳細に説明する。図3は、ファンコマ2を側プレート5側から側プレート5を透かして見た図である。また、図4は、図3の破線で囲まれた部分の拡大図である。
Here, the shape of each
図2ないし図4によれば、各ブレード4は、その横断面形状が円弧状をなし、ファン軸Oに対して回転方向(周方向)に沿って所定角度傾斜している(この傾斜角をスキュー傾斜角という)。そして、横流ファン1の各ブレード4においては、ファン軸Oに対して最も離れた周縁4a(外周縁という)及びファン軸Oに対して最も近接する周縁4b(内周縁という)の形状に特徴を有している。すなわち、従来のブレードの外周縁及び内周縁は、図4に二点鎖線で示すように直線状であった。しかしながら、本実施形態のブレード4の外周縁4a及び内周縁4bは、図4に示すように、ファン軸Oに対して外方に湾曲している。
According to FIGS. 2 to 4, each
このように構成したため、ファン軸Oからブレード外周縁4aまでの距離であるファン半径Raは、外周縁4aにおけるどの位置においても略均一である。また、従来のファン半径をRcとすると、例えば外周縁4aの中央部におけるファン半径Raは、図5に示すように、「Ra=Rc+ΔR」となり、従来のファン半径Rcに比べてΔR大きくなっている。
With such a configuration, the fan radius Ra, which is the distance from the fan shaft O to the blade outer
したがって、図6(A)及び(B)に示すように、ノーズ隙間Caは、ブレード4のファン半径Raが略均一であるため、ノーズ角部108aに対向するブレード4の外周縁4aの位置に関係なく常に略均一に形成される。この結果、ノーズ隙間の変化に起因した静圧分布の発生を無くし、異常音の発生を大幅に減じることができる。
Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, the nose gap Ca is located at the position of the outer
また、従来生じていた外周縁4aの中央部におけるファン半径のロス(ΔR)が解消されるため、従来に比べて送風量を増加させることができる。
Further, since the loss (ΔR) of the fan radius at the central portion of the outer
さらに本構成によれば、ブレード4の外周縁4a及び内周縁4bがファン軸Oに対して外方に湾曲しているため、次の利点を有する。
Further, according to this configuration, the outer
すなわち、本構成の傾斜スキューブレード4を有するファンコマ2をモールド成形で製造し、図7に示すように、その成型品(ファンコマ2)を軸心回りに回転(回転方向を矢印sに示す)させながら下金型(ファンコマ型キャビティ)10から抜き出す際に、ブレード4の外周縁4a及び内周縁4bが湾曲しているため、当該ファンコマ2を回転方向sに沿って下金型10の通りに抜き出すことができる。したがって、本構成においては、図33に示す従来のように抜きテーパを不必要に大きくすることなくスキュー傾斜角を可能な最大限に大きくしてもアンダーカットが発生することがないため、翼ピッチ音抑制効果を送風量の低下等を生じることなく最大限に高めることができる。
That is, the
また、本構成のスキューブレード4を有する複数のファンコマ2を備えた横流ファン1によれば、アンダーカットの心配が無いため、各ファンコマ2をモールド成形により製造して容易に下金型から抜き出し、このファンコマ2をコマつなぎ製法により接合して横流ファン1を製造することができる。したがって、従来の螺旋スキューブレードを有する螺旋スキューファンと比べた場合、コマつなぎ製法を用いることが可能なためファン製造方法が容易になり、また、ファン製造工程において捩じり外力を加える必要が無いため、ファンに捩じり残留応力が残ることがなく、信頼性を向上させることができる。
In addition, according to the
ところで、図7に示した横流ファンを構成する各ファンコマを作成するための下金型(ファンコマ型キャビティ)10を製造する場合、各ブレード成形用のブレード穴キャビティ11は、各ブレードの外周縁及び内周縁を湾曲させるために、当該穴キャビティ11の内側面を曲面として形成しなければならず、既存技術であるワイヤカットでは製造不可能である。
By the way, when manufacturing the lower mold (fan-comb-type cavity) 10 for producing each fan piece constituting the cross flow fan shown in FIG. 7, the
そこで、本実施形態では、放電加工用電極の形状を工夫して下金型を製造している。すなわち、放電加工機15は、図8に示すように、図示しない加工液中に浸漬され被加工物(モールドベース)Mを載置するための加工テーブル16と、被加工物Mに対向させてパルス放電を行なうことにより被加工物Mを放電加工する放電加工用電極17と、この放電加工用電極17の電源である加工電源18と、放電加工用電極17を図中の(x,y,z)方向に水平・垂直移動、回転移動させる移動機構19と、放電加工用電極17の移動・回転位置を制御する制御部20とを備えている。
Therefore, in this embodiment, the shape of the electrode for electric discharge machining is devised to manufacture the lower mold. That is, as shown in FIG. 8, the
そして、本構成では、放電加工用電極17として、ブレード形状と略同一形状(相似形状)に加工した電極を用いており、この放電加工用電極17を移動機構19及び制御部20の制御に基づいて回転・垂直移動させながら被加工物Mにキャビティ穴11を切削加工するようになっている。
In the present configuration, an electrode machined into a shape (similar shape) substantially the same as the blade shape is used as the
したがって、既存技術のワイヤカットでは切削加工が困難であった曲面を内側面に有するキャビティ穴の切削加工も容易に行なうことができる。 Therefore, it is possible to easily cut a cavity hole having a curved surface on the inner surface, which has been difficult to cut by wire cutting of the existing technology.
この横流ファン1によれば、ファン軸Oに対して周方向に沿って所定角度傾斜した状態でファン軸Oを中心に環状に立設された複数のブレード4の外周縁及び内周縁をファン軸Oに対して外方に湾曲させているため、ノーズ隙間をファン軸長手方向で略均一に形成することができ、また、ファン半径を外周縁中央部におけるロス無く略均一に形成することができる。したがって、ノーズ隙間の変化に起因した静圧分布の発生を無くし、異常音の発生を大幅に減じることができ、また、横流ファン1の送風量を従来に比べて増加させることができる。
According to the
さらにまた、横流ファン1のファンコマ成形型製造方法によれば、外周縁及び内周縁がファン軸Oに対して外方に湾曲して形成された複数のブレード4を成形する穴を、ブレード4と略同一の形状を有する放電電極17を用いて容易に切削加工することができる。したがって、大きな傾斜角度を有し、外周縁及び内周縁をファン軸に対して外方に湾曲させたブレード4を有するファンコマを製造するためのファンコマ成形型を容易に製造することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing a fan-compression molding die of the
(第2実施形態)
図9は、本実施形態に係わる横流ファン25のファンコマ26のブレード27を拡大して示す図である。また、図10(A)は、ブレード27の内周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図であり、図10(B)は、ブレード27の外周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図である。本実施形態は、第1実施形態の横流ファン1において、ファンコマ26の各ブレード27の構成のみが異なっており、その他の構成は第1実施形態と略同様であるため、その説明は省略する。
(2nd Embodiment)
FIG. 9 is an enlarged view showing the
本実施形態の各ブレード27の外周縁27aは、図9に示すように、ブレード27の外周縁27aにおける先端側27Hの端部28aとファン軸Oとを接続する線分をRout0とした場合、このRout0を曲率半径として当該先端側端部28aから描かれる軌跡(すなわち、抜きテーパが無い軌跡;図中二点鎖線参照)に基づいて湾曲され、さらに、その湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。
As shown in FIG. 9, the outer
また、本実施形態の各ブレード27の内周縁27bは、図9に示すように、前記内周縁27bの先端側27H端部28bとファン軸Oとを接続する線分をRin0とした場合、このRin0を曲率半径として当該端点28bから描かれる軌跡に基づいて湾曲され、さらに、その湾曲形状は抜きテーパを考慮した形状を有している。
As shown in FIG. 9, the inner
すなわち、図10(B)に示すように、Rout0からの角度(θ)を変数とした場合のファン軸Oに対する外周縁27aの軌跡(Rout(θ))を、前記曲率半径Rout0の軌跡及び抜きテーパ(fout(θ))で表すと次の(1)式及び(2)式となる。
[数1]
Rout(θ)<Rout0−fout(θ) ……(1)
δfout(θ)/δθ≧0 ……(2)
That is, as shown in FIG. 10B, the locus (Rout (θ)) of the outer
[Equation 1]
Rout (θ) <Rout0−fout (θ) (1)
δfout (θ) / δθ ≧ 0 (2)
ファン半径を最大にするためには、抜きテーパfout(θ)を0に設定すればよい(つまり、外周縁27aの軌跡Rout(θ)は、一定の曲率半径Rout0の軌跡と一致する)が、抜きテーパfout(θ)が0では、モールド成形において型抜きが難しい。したがって、抜きテーパfout(θ)を例えば、
[数2]
fout(θ)=A・θ・L/θmax ……(3)
と設定している。但し、Aは通常のストレートブレードで用いる一般的な抜きテーパであり、θmaxは、Rout0からブレード27の外周縁27aの側プレート5に対する接合側(根本側)27Lの端部29aとファン軸Oとを接続する線分(Routmax)までの角度である(図9参照)。
In order to maximize the fan radius, the draft taper fout (θ) may be set to 0 (that is, the locus Rout (θ) of the outer
[Equation 2]
fout (θ) = A · θ · L / θmax (3)
Is set. Here, A is a general draft taper used for a normal straight blade, and θmax is an angle between Rout0 and an end portion 29a of a joining side (root side) 27L of the outer
一方、内周縁27bにおいても同様である。すなわち、図10(A)に示すように、Rin0からの角度(θ)を変数とした内周縁27bの軌跡(Rin(θ))を、曲率半径Rin0の軌跡及び抜きテーパ(fin(θ))で表すと次の(4)式及び(5)式となる。
[数3]
Rin(θ)<Rin0+fin(θ) ……(4)
δfin(θ)/δθ>0 ……(5)
On the other hand, the same applies to the inner
[Equation 3]
Rin (θ) <Rin0 + fin (θ) (4)
δfin (θ) / δθ> 0 (5)
また、抜きテーパfin(θ)は、外周縁27aと同様に例えば、
[数4]
fin(θ)=A・θ・L/θmax ……(6)
と設定している。
Further, the draft taper fin (θ) is, for example, similar to that of the outer
[Equation 4]
fin (θ) = A · θ · L / θmax (6)
Is set.
前記(1)式〜(6)式によれば、ブレード27の外周縁27a及び内周縁27bを、抜きテーパfout(θ),fin(θ)を考慮しながら一定の曲率半径Rout0及びRin0の軌跡に基づいて湾曲させているため、ファン半径の均一性及び外周縁中央部でのファン半径の拡大等の第1実施形態と同様の効果を享受することができる。
According to the above equations (1) to (6), the outer
また、前記(2)式,(3)式および(5)式,(6)式によれば、抜きテーパfout(θ)及びfin(θ)の値は0ではなく、θが増大するにつれて(すなわち、ブレード27の根本側27Lに向かうにつれて)、抜きテーパfout(θ)及びfin(θ)の値が増大していくため、ブレード27を有するファンコマ26の型抜きを容易に行なうことができる。
According to the above equations (2), (3), (5), and (6), the values of the draft tapers fout (θ) and fin (θ) are not 0, but as θ increases ( That is, the values of the extraction taper fout (θ) and fin (θ) increase toward the
したがって、図9乃至図10で説明したブレードを有するファンコマは、ブレード27の最外周縁及び内周縁が抜きテーパを考慮した湾曲形状になっているため、従来の傾斜ブレードを有するファンコマと比べてアンダーカットが生じず、スキュー傾斜角度の大きいブレードを有したファンコマを製造できる。
Therefore, the fan top having the blades described with reference to FIGS. 9 and 10 has a curved shape at the outermost peripheral edge and the inner peripheral edge of the
図9乃至図10で説明したブレード27を有するファンコマ26をモールド成形で製造する場合には、ファンコマ26の下金型(ファンコマ型キャビティ)30のブレード穴キャビティ31をブレード27の形状に合わせて、例えば上述した放電加工等により形成すればよい。
When the fan top 26 having the
このブレード穴キャビティ31部分を図11に拡大して示す。また、図12(A)は、図11におけるブレード穴キャビティ31の後述する最近内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図であり、図12(B)は、図11におけるブレード穴キャビティ31の後述する最離内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図である。
FIG. 11 is an enlarged view of the
図11において、ファン軸に対応するファンコマ型キャビティの中心軸(キャビティ軸)をO'とすると、ブレード穴キャビティ31は、ブレード穴キャビティ31の横断面形状が円弧状をなし、キャビティ軸O'に対して周方向に沿って所定角度傾斜している。
In FIG. 11, assuming that the central axis (cavity axis) of the fan top cavity corresponding to the fan axis is O ′, the
さらに、ブレード穴キャビティ31の内面におけるキャビティ軸O'から最も離れた周縁31a(最離内面周縁という)の軌跡(ブレード27の外周縁27aを形成する部分の軌跡;図中破線で表される軌跡参照)をR'out(θ)とすると、この軌跡R'out(θ)は、ブレード穴キャビティ31の最離内面周縁31aにおけるブレード抜き出し側端部32aとキャビティ軸O'とを接続する線分R'out0を曲率半径としてブレード抜き出し側端部32aから描かれる軌跡(すなわち、抜きテーパが無い軌跡;図中二点鎖線で表す軌跡参照)に基づいて湾曲され、さらにその湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。
Furthermore, the locus of the
また、ブレード穴キャビティ31の内面におけるキャビティ軸O'に対して最も近接した周縁31b(最近内面周縁という)の軌跡(ブレード27の内周縁27bを形成する部分の軌跡;図中破線で表される軌跡参照)をR'in(θ)とすると、この軌跡R'in(θ)は、ブレード穴キャビティ31の最近内面周縁31bにおけるブレード抜き出し側端部32bとキャビティ軸O'とを接続する線分R'in0を曲率半径として当該端部32bから描かれる軌跡(すなわち、抜きテーパが無い軌跡;図中二点鎖線で表す軌跡参照)に基づいて湾曲され、さらにその湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。
Also, the locus of the
すなわち、図12(B)に示すように、R'out(θ)を、前記曲率半径R'out0の軌跡及び抜きテーパ(f'out(θ))で表すと次の(7)式及び(8)式となる。
[数5]
R'out(θ)<R'out0−f'out(θ) ……(7)
δf'out(θ)/δθ>0 ……(8)
That is, as shown in FIG. 12B, when R′out (θ) is represented by the locus of the radius of curvature R′out0 and the draft taper (f′out (θ)), the following equations (7) and (7) are obtained. 8)
[Equation 5]
R′out (θ) <R′out0−f′out (θ) (7)
δf'out (θ) / δθ> 0 (8)
同様に、図12(A)に示すように、R'in(θ)を、前記曲率半径R'in0の軌跡及び抜きテーパ(f'in(θ))で表すと次の(9)式及び(10)式となる。
[数6]
R'in(θ)>R'in0+f'in(θ) …… (9)
δf'in(θ)/δθ>0 ……(10)
Similarly, as shown in FIG. 12A, when R′in (θ) is represented by the locus of the curvature radius R′in0 and the draft taper (f′in (θ)), the following equation (9) is obtained. Equation (10) is obtained.
[Equation 6]
R'in (θ)>R'in0 + f'in (θ) (9)
δf′in (θ) / δθ> 0 (10)
f'out(θ)及びf'in(θ)は、例えば上式(3)及び(6)式等を参照して(穴キャビティ31の深さをLに設定すればよい)設定できる。
f′out (θ) and f′in (θ) can be set, for example, by referring to the above equations (3) and (6) (the depth of the
以上述べたように、当該ブレード穴キャビティ31の最離内面周縁(ブレードの外周縁に対応する)31a及び最近内面周縁31b(ブレードの内周縁に対応する)を抜きテーパを考慮しながら、一定の曲率半径R'out0及びR'in0の軌跡に基づいて湾曲形状に形成したため、当該ブレード穴キャビティを介してスキュー傾斜角度の大きなブレードを有するファンコマ及びそのファンコマを備えた横流ファンを製造することができる。
As described above, the outermost
ところで、上述した各実施形態においては、ファンコマ成形用の下金型(ファンコマ型キャビティ)自体を放電加工等により製造していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファンコマ型キャビティを分割して製造してもよい。ただ、従来では、隣接するファンコマ型キャビティ要素間の分割面(パーティングライン)が直線となるように当該ファンコマ型キャビティ要素を設けていたため、この従来の方法では、上述した各実施形態で詳細に説明した傾斜スキューブレードを備えたファンコマは回転させながら型抜きを行なうため、当該パーティングラインにアンダーカットが生じるという問題が発生する恐れがある。 By the way, in each of the above-described embodiments, the lower mold (fan-comb-type cavity) for fan-comb molding is manufactured by electric discharge machining or the like. However, the present invention is not limited to this. The mold cavity may be divided and manufactured. However, conventionally, since the fan-compartment-type cavity element is provided such that the dividing surface (parting line) between adjacent fan-compartment-type cavity elements is straight, the conventional method employs the above-described embodiments. Since the fan top provided with the inclined skew blade described in detail performs die cutting while rotating, there is a possibility that a problem that an undercut occurs in the parting line may occur.
そこで、本実施形態の傾斜スキューブレードを有するファンコマ製造用のファンコマ型キャビティを、そのブレード用穴キャビティ37部分において当該キャビティの径方向に沿って例えば放射状に分割して製造する場合においては、図13(A)及び図13(B)に示すように、分割された各ファンコマ型キャビティ要素35aにおける隣接する要素間のパーティングライン36を例えばブレード用穴キャビティ37の傾斜方向に沿って螺旋状に形成している。このように構成すれば、ファンコマ型キャビティ35を分割しても、パーティングライン36にアンダーカットが生じることがない。
Therefore, in the case where the fan top cavity for manufacturing the fan top having the inclined skew blade of the present embodiment is manufactured by, for example, radially dividing the
一方、図14(A)乃至(C)は、図13(A)及び(B)と同様に、本実施形態の傾斜スキューブレードを有するファンコマ製造用のファンコマ型キャビティを分割して製造する場合の他の例を示す図である。 On the other hand, FIGS. 14 (A) to (C) show, similarly to FIGS. 13 (A) and (B), a fan-top cavity for manufacturing a fan-top having the inclined skew blade of the present embodiment, which is divided and manufactured. It is a figure showing other examples of a case.
図14(A)乃至(C)によれば、ファンコマ型キャビティ40を、そのファンコマ型キャビティ40のブレード穴キャビティ41部分において環状に分割し、分割された一方(環状体(円筒部))42及び残りの中空円筒部43との間のパーティングライン44を例えばブレード用穴キャビティ41の傾斜方向に沿って螺旋状に形成している。このように構成したため、図13(A)及び(B)と同様に、パーティングライン44にアンダーカットが生じることがない。
According to FIGS. 14A to 14C, the
上述した各実施形態においては、傾斜スキューブレードを一定の取り付けピッチで環状に立設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前掲図28に示すように、傾斜スキューブレードの取り付けピッチをランダムに設定して環状に立設してもよい。この場合、上述したように、本実施形態の傾斜スキューブレード4、27はノーズ隙間が略均一になるため、当該ノーズ隙間の変動に基づく渦の大きさの変動は発生せず、この結果、異常音の増大現象を回避することができる。したがって、ランダムピッチ化に基づく渦の分散効果のみを享受することができ、高周波数の異常音を低減させることができる。
In each of the embodiments described above, the inclined skew blades are erected in an annular shape at a fixed mounting pitch. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The mounting pitch may be set at random and may be set up in an annular shape. In this case, as described above, since the nose gaps of the
さらに、この横流ファン25のファンコマ成形型によれば、成形されたブレード部分及びパーティングラインにアンダーカットが生じることがないため、大きな傾斜角度を有し、外周縁及び内周縁をファン軸に対して外方に湾曲させたブレードを有するファンコマ及びそのファンコマを備えた横流ファンを上述したファンコマ成形型を用いて容易に製造することができる。 Further, according to the fan top mold of the cross flow fan 25, since the molded blade portion and the parting line do not have undercuts, they have a large inclination angle, and the outer peripheral edge and the inner peripheral edge are set to the fan shaft. On the other hand, a fan top having blades curved outward and a cross flow fan having the fan top can be easily manufactured using the above-described fan top mold.
(第3実施形態)
図15は、本実施形態の横流ファンの概略的な全体構成を示す正面図である。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a front view showing a schematic overall configuration of the cross flow fan of the present embodiment.
この横流ファン51は、複数個のファンコマ52を例えばコマつなぎ製法により一体に接合して形成されている。すなわち、横流ファン51は、その両端部に左右一対の側プレート53a,53bを有し、この側プレート53a,53b間に、複数のブレード54を有する複数個のファンコマ52が同心状且つ一体に設けられている。
The cross flow
この一体に設けられた複数(例えば6個)のファンコマ52は、ファン軸Oを中心に一体に回転自在に構成され、このファンコマ52の例えば矢印t方向への回転によりファン軸Oと略直交する方向に送風するようになっている。
The plurality (for example, six) of the
各ファンコマ52の複数のブレード54は、所要の取り付けピッチでファン軸Oを中心に環状に立設されている。各ブレード54は、ファン軸Oに対して周方向に沿って所定角度傾斜している(この傾斜角をスキュー傾斜角という)。
The plurality of
そして、本実施形態では、各ファンコマ52の複数のブレード54のファン軸Oに対するスキュー傾斜角が、隣接するファンコマ52において互いに逆向きとなっている。
In the present embodiment, the skew inclination angles of the plurality of
例えば、図15に示すように、図面向かって右の側プレート(右側プレート)53bに隣接するファンコマ52Bのブレード54Bは、ファン軸Oに対してスキュー傾斜角β1傾斜して配設されている。一方、このファンコマ52Bに隣接するファンコマ52Cのブレード54Cは、ファン軸Oに対してスキュー傾斜角β2傾斜して配設されており、β1及びβ2は、ファン軸Oに対して互いに向きが逆(図においてβ1下向き、β2上向き)になっている。
For example, as shown in FIG. 15, the blade 54B of the
また、例えば、図面向かって左の側プレート(左側プレート)53aに隣接するファンコマ52Aのブレード54Aは、スキュー傾斜角β2となっており、このファンコマ52Aに隣接するファンコマ52Dのブレード54Dは、スキュー傾斜角β1となっている。
Further, for example, the
この結果、図15に示すように、全てのファンコマ52が一体となって矢印t方向へ回転すると、右側プレート53bに隣接するファンコマ52Bでは、左側プレート53a側に空気流v1が偏向し、そのファンコマ52Bに隣接するファンコマ52Cでは、右側プレート53b側に空気流v2が偏向する。したがって、横流ファン51の軸方向における図面向かって右側端部では、ファンコマ52Cにより偏向された空気流v2に基づいて安定した送風が得られ、サージング現象を低減させることができる。
As a result, as shown in FIG. 15, when all the
また、同様に、左側プレート53aに隣接するファンコマ52Aでは、右側プレート53b側に空気流v3が偏向し、そのファンコマ52Aに隣接するファンコマ52Dでは、左側プレート53b側に空気流v4が偏向する。したがって、横流ファン51の軸方向における図面向かって左側端部では、上記ファンコマ52Dにより偏向された空気流v4に基づいてより安定した送風が得られ、同じくサージング現象を低減させることができる。
Similarly, in the
以上述べたように、本実施形態によれば、隣接するファンコマ52,52の各ブレード54,54のスキュー傾斜方向を逆向きに設定して当該隣接するファンコマ52,52を介して送風される空気流を互いに逆向き偏向させたため、サージング現象を低減させて、安定した吹き出し流速、送風量及び送風範囲が得られる。
As described above, according to this embodiment, the skew inclination directions of the
また、本実施形態の構成である隣接するファンコマ52の各ブレード54のスキュー傾斜方向を互いに逆向きに設定された横流ファン51は、周知のファン製造方法であるコマつなぎ製法を用いれば容易に実現することができるため、製造コストを上昇させることなく製造することができる。
Further, the
さらに、本実施形態の変形例を図16に示す。この変形例によれば、横流ファン61におけるファンコマ62の数を偶数個(6個)に設定し、右側プレート62bに隣接するファンコマ62Bのブレード64Bをファン軸Oに対してスキュー傾斜角β2傾斜して配設し、左側プレート62aに隣接するファンコマ62Aのブレード64Aをファン軸Oに対してβ1傾斜して配設している。なお、その他の構成は、図15に示した構成と同様であり、隣接するファンコマ62の各ブレード64のスキュー傾斜角は、互いに逆向きになっている。
FIG. 16 shows a modification of the present embodiment. According to this modification, the number of the
このように構成したため、全てのファンコマ62が一体となって矢印t方向へ回転すると、右側プレート63bに隣接するファンコマ62Bでは、右側プレート63b側に空気流v5が偏向し、一方、左側プレート63aに隣接するファンコマ62Aでは、左側プレート63a側に空気流v6が偏向する。
With this configuration, when all the
すなわち、本構成では、空気流の送風範囲がファン軸方向に沿って拡大するため、ファン軸方向両端部に安定した送風を行なうことができ、ファン軸方向両端部のサージング減少を大幅に減少させることができる。 That is, in the present configuration, since the blowing range of the airflow is expanded along the fan axis direction, stable blowing can be performed at both ends in the fan axis direction, and the surging at both ends in the fan axis direction is greatly reduced. be able to.
なお、本実施形態では、各ファンコマ52、62のスキュー傾斜ブレード54、64は、当該ブレード54、64の外周縁及び内周縁が直線状の傾斜スキューブレードを用いてもよく、また、第1及び第2実施形態で説明した外周縁及び内周縁が湾曲した傾斜スキューブレードを用いてもよい。特に、外周縁及び内周縁が湾曲した傾斜スキューブレードを用いた、図15で示した構成に基づく横流ファン71によれば、ノーズ隙間が略均一に保たれるため、図17に示すように、より均一な風速分布が得られる。
In the present embodiment, the skew inclined
この横流ファンでは、ファン軸方向両端部の領域に対して、ファン軸方向両端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから安定した空気流を送風することができる。この結果、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量を実現することができる。 In this cross-flow fan, a stable airflow can be blown from the fan top adjacent to both ends in the fan axial direction or the fan top adjacent to this fan top to the regions at both ends in the fan axial direction. As a result, a uniform and wide air blowing range and a good air blowing amount can be realized without causing a surging phenomenon.
1、25、51、61、71 横流ファン
2、26、52、52A〜52D、62、62A〜62B ファンコマ
3a,3b、5、53a,53b 側プレート
4、27、54、54A〜54D、64、64A〜64B 傾斜スキューブレード
4a、27a 外周縁
4b、27b 内周縁
10、30、40 下金型(ファンコマ型キャビティ)
11、31、41 ブレード穴キャビティ
15 放電加工機15
17 放電加工用電極
28a、28b 根本側端部
29a 先端側端部
31a 最離内面周縁
31b 最近内面周縁
32a、32b 抜き出し側端部
35a ファンコマ型キャビティ要素
36、44 パーティングライン
42 円筒体
43 中空円筒部
1, 25, 51, 61, 71
11, 31, 41
17
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