JP2010127565A - 貫流ファン及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 中央部に回転中心が位置する円板状の支持板8b、及び前記支持板8bの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板8bに支持される複数の翼8cを有する羽根車単体8dと、前記羽根車単体8dを前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車8aと、前記翼8cの回転方向に対して後面となる翼負圧面13aに設けられ前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝14と、を備え、隣接する溝14との間に平坦部Mを有するように前記溝14を所定の間隔離して設ける。
【選択図】 図3
Description
また、静粛で省エネルギー化できる空気調和機を得ることを目的とする。
また、本発明に係る空気調和機は、前記の貫流ファンを搭載したものである。
また、この貫流ファンを空気調和機に搭載することで、静粛で省エネルギー化できる空気調和機が得られる。
以下、本発明の実施の形態1について、図に基づいて説明する。図1は本実施の形態に係る貫流ファンを搭載した空気調和機を示す外観斜視図、図2は図1のQ−Q線における縦断面図である。空気の流れを、図1では白抜き矢印で示し、図2では点線矢印で示す。図1及び図2に示すように、空気調和機本体1は空調される部屋11の壁11aに設置される。空気調和機本体上部1aには、室内空気の吸込口となる吸込グリル2、ホコリを静電させ集塵する電気集塵器6、ホコリを除塵する網目状のフィルタ5を配設している。さらに、複数のアルミフィン7aに配管7bが貫通する構成の熱交換器7を、羽根車8aの正面側と上部側に、羽根車8aを囲むように配置している。また、空気調和機本体前面1bは前面パネルで覆われ、その下側に吹出口3が開口している。送風機である貫流ファン8は、羽根車8aに対して吸込側流路E1と吹出側流路E2を分離すると共に、熱交換器7から滴下される水滴を一時貯水するスタビライザー9を有し、羽根車8aの吹出側には吹出側流路の背面を構成するため、渦巻状のガイドウォール10を有する。さらに吹出口3には上下風向ベーン4a、左右風向ベーン4bが回動自在に取り付けられ、室内への送風方向を変化させる。図中、Oは羽根車8aの回転中心を示し、E1は羽根車8aの吸込領域、E2は羽根車8aの吹出領域である。また、ROは羽根車8aの回転方向を示す。
ここで、翼の形状について、詳しく説明する。翼8cの回転方向側の面で回転時に圧力を受ける面を翼圧力面13b、翼圧力面13bと反対側の面で回転時に負圧になる面を翼負圧面13aと称する。図4は例えば1つのリング8bに1枚の翼8cが固定されている状態を示す斜視図であり、図5は図4のP−P線断面を拡大して示す説明図である。図4に示すように、リング8bの外周側に翼8cの翼外周側端部15aが位置し、リング8bの内周側に翼8cの翼内周側端部15bが位置し、翼外周側端部15aと翼内周側端部15bの間で略円弧形状をなす。翼8cの回転軸に垂直な断面において、溝14が無い時の翼8cの肉厚中心線であるそり線Uと翼8cの翼外周側端部15a、翼内周側端部15bとを結ぶ直線を翼弦線Lとし、翼弦線Lの長さをL1とする。
翼8cが羽根車吸込領域E1を通過する時、翼外周側端部15aから翼負圧面13aに吸込空気が通過する。ここで、翼負圧面13aに溝14を設けているので、溝14の内部が負圧となって、矢印20で示すように溝14内部へ向かう方向成分を有する流れとなる。このため、下流側へ向かうにつれて翼負圧面13aで剥離しそうになっても、空気流れが翼負圧面13aへ引き寄せられる。そして、下流側の翼内周側端部15bにかけて翼負圧面13aへ引き寄せるので、翼内周側端部15bで流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。
さらに、剥離を抑制できることで、翼間流路の有効面積が拡大し、モータの駆動トルクも低減できる。これによって、効率のよい貫流ファンが得られる。
ただし、図8及び図9で示したように、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面13aの翼外周側端部15aから翼内周側端部15bの全面に溝14を設けると、翼負圧面13aのどこで剥離が起ころうとしてもこれを防止できるので、さらに効果的である。
また、一本の溝14において、溝深さh、平坦部長さML、溝幅gは同じでなくてもよい。例えば、溝幅gが翼長手方向の一端部で大きく、他端部で小さくなるように、徐々にまたは段階的に変化させてもよい。
図10は本発明の実施の形態2に係る貫流ファンの羽根車8aを示す斜視図であり、図11は貫流ファンの羽根車のモータ側の部分を示す図で、図11(a)はモータ側の羽根車8aを部分的に示す斜視図、図11(b)は側面からみた説明図である。図11(b)は最もモータに近いリング8bの側面を一部切り欠いて示しており、切り欠いた部分はその隣のリング8bと共に翼8cを示している。各図において、実施の形態1と同一符号は同一、または相当部分を示す。
また、貫流ファンを搭載することで耳障りのない静粛で高品質な空気調和機が得られる。
以下、本発明の実施の形態3について、図に基づいて説明する。図12は本実施の形態に係る貫流ファン8の羽根車8aを示す概略図であり、図12(a)は貫流ファン8の側面図、図12(b)は図12(a)のS−S線断面図を示し、各羽根車単体8dで、下半分は向こう側の複数枚の翼が見えている状態を示し、上半分は1枚の翼8cを示している。図において、実施の形態1及び実施の形態2と同一符号は同一、又は相当部分を示す。図12(b)でも、一点鎖線はモータシャフト12aとファンシャフト8fを結び、回転中心Oを示す仮想回転軸線である。図12に示すように、貫流ファン8の羽根車8aは、回転軸方向AXに複数の羽根車単体8dを有する。羽根車単体8dは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、ここでは例えばリング8b、及びリング8bの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端をリング8bに支持される複数の翼8cを有する。本実施の形態における翼8cは、羽根車単体8dにおいて、一端部でリング8bと接続する接続部である翼付け根部(図12(b)では向かって右側)で回転軸に垂直な断面形状が一番大きく、徐々に断面形状が小さくなるように形成する。そして翼8cの他端部で隣接する羽根車単体8dに固着される接続部である翼長手方向先端部(図12(b)では向かって左側)で回転軸に垂直な断面形状が最小となるような先細り形状とする。即ち、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面13aと翼圧力面13bで形成される翼8cの翼厚と、翼外周側端部15aと翼内周側端部15bとを結ぶ直線の長さである翼弦線長さL1とを、翼付け根部から翼長手方向先端部へ向かって減少させた形状とする。このため、図12(b)に示した断面では、翼外周側端部15a及び翼内周側端部15bは共に、翼付け根部から翼長手方向先端部に向かって翼8cの内側に傾斜した形状となる。本実施の形態でも、翼8cの回転方向に対して後面となる翼負圧面13aに回転軸方向AXに伸びる複数の凹状の溝14を設ける。
さらに、剥離を抑制できることで、翼間流路の有効面積が拡大し、モータの駆動トルクも低減できる。これによって、効率のよい貫流ファンが得られる。
このように翼外周側のみに設けた構成では、吸込領域E1で剥離の最初となる翼外周側端部15aで溝14の引き寄せ効果が得られるので、吸込領域E1で剥離を抑制でき、安定した流れとすることで吹出領域E2での剥離防止ができ、静粛で省エネルギー化できる貫流ファンが得られる。
また、翼外周側端部15a側に設けると共に、翼内周側端部15b側に複数本溝14を設けてもよい。即ち、翼8cの中央部分には設けずに、翼外周側と翼内周側にそれぞれ複数本の溝14を設けてもよい。翼内周側端部15b側に溝14を設けた構成では、特に吹出領域E2での剥離を抑制する効果が得られる。翼外周側端部15a側と翼内周側端部15b側の少なくともどちらか一方の翼負圧面13aに回転軸方向AXに伸びる複数の溝14を設けることで、ある程度の引き寄せ効果が得られる。
ただし、図8及び図9で示したように、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面13aの翼外周側端部15aから翼内周側端部15bの全面に溝14を設けると、翼負圧面13aのどこで剥離が起ころうとしてもこれを防止できるので、さらに効果的である。
その結果、貫流ファンは、さらに低騒音化できると共に羽根車の組立て時の強度を確保できるため組立て損失がなく、この貫流ファンを搭載することで、静粛で生産性のよい空気調和機が得られる。
また、貫流ファンの上流側で、例えばフィルタ5でホコリが堆積することなどによって偏流が生じても、剥離しようとするのを防止でき、吸込流れを安定化できる。さらに、吹出領域E2においても同様であり、吹出流れが翼長手方向で不規則に変化し、ガイドウォール10に接する時の流速や角度が不規則に変化する。このため、圧力変動が不規則に減衰し、低騒音化が図れる。
翼負圧面13aに設ける凹状の溝14は、貫流ファンを動作させる状況に応じて剥離が生じると考えられる箇所に設けると、効果的である。
2 吸込口
3 吹出口
7 熱交換器
8 貫流ファン
8a 羽根車
8b 支持板
8c 翼
8c1 翼付け根部
8c2 翼長手方向先端部
8d 羽根車単体
9 スタビライザー
10 ガイドウォール
12 モータ
12a モータシャフト
13a 翼負圧面
13b 翼圧力面
14 溝
14a 溝側部
14b 溝底部
14P 仮想交点
15a 翼外周側端部
15b 翼内周側端部
16 固定部
C 開口部
E1 吸込領域
E2 吹出領域
L 翼弦線
L1 翼弦線Lの長さ
L11 翼付け根部8c1の翼弦線長さ
L12 翼長手方向先端部8c2の翼弦線長さ
M 平坦部
ML 平坦部長さ
O 回転中心
RO 回転方向
g 溝幅
g1 翼付け根部8c1の溝幅
g2 翼長手方向先端部8c2の溝幅
h 溝深さ
h1 翼付け根部8c1の溝深さ
h2 翼長手方向先端部8c2の溝深さ
ht 翼外周側端部15a及び翼内周側端部15b近傍の溝深さ
hc 翼の翼弦線方向中央部分付近の溝深さ
K 翼圧力面を基準とした翼外周側端部又は翼内周側端部の厚さの等厚線
tmax 翼の最大厚さ
tmax1 翼付け根部8c1の最大厚さ
tmax2 翼長手方向先端部8c2の最大厚さ
Claims (15)
- 中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、及び前記支持板の外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板に支持される複数の翼を有する羽根車単体と、前記羽根車単体を前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車と、前記翼の回転方向に対して後面となる翼負圧面に設けられ前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝と、を備え、隣合う溝との間に平坦部を有するように前記溝を所定の間隔離して設けたことを特徴とする貫流ファン。
- 中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、及び前記支持板の外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板に支持される複数の翼を有する羽根車単体と、前記羽根車単体を前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車と、前記羽根車の端部に位置する前記支持板にモータシャフトが固定されて前記羽根車を回転駆動するモータと、前記羽根車単体の内側に位置する前記モータシャフトとの固定部と、前記固定部に固定具を挿入しうるように前記羽根車単体の前記翼の間隔を部分的に広くしてなる開口部と、を備え、少なくとも前記羽根車の回転方向側で前記開口部に隣接する翼の、前記回転方向に対して後面となる翼負圧面に前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝を設けたことを特徴とする貫流ファン。
- 中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、及び前記支持板の外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板に支持される複数の翼を有する羽根車単体と、前記羽根車単体を前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車と、を備え、前記翼の一端部の、前記支持板に接続する接続部における回転軸に垂直な断面形状を、前記翼の他端部の、前記支持板に接続する接続部における前記回転軸に垂直な断面形状よりも大きくすると共に、前記翼の回転方向に対して後面となる翼負圧面に前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝を設けたことを特徴とする貫流ファン。
- 前記回転軸方向に伸びる前記溝を、前記翼負圧面の少なくとも前記他端部の前記接続部側に設けたことを特徴とする請求項3記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、隣合う溝との間に平坦部を有するように前記溝を所定の間隔離して設けたことを特徴とする請求項2または請求項3または請求項4記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、隣合う前記溝の間隔を、前記凹状の溝の溝深さよりも大きくしたことを特徴とする請求項1または請求項5記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、向かい合う溝側部と溝底部とで前記凹状の溝を構成し、前記溝側部と前記翼負圧面との接続部を丸みを有する形状としたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、向かい合う溝側部と溝底部とで前記凹状の溝を構成し、前記溝底部を丸みを有する形状とすると共に、前記溝底部に連続する溝側部を前記翼負圧面に向かって広がりを有する形状としたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、前記複数の翼は、前記支持板の外周側に位置する翼外周側端部と前記支持板の内周側に位置する翼内周側端部との間で略円弧状であると共に、前記翼外周側端部及び前記翼内周側端部における翼の厚さよりも前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分での翼の厚さを大きくし、少なくとも前記翼の前記回転方向に対して前面となる翼圧力面から前記翼外周側端部または前記翼内周側端部における翼の厚さだけ離して、前記翼負圧面に前記凹状の溝を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、前記複数の翼は、前記支持板の外周側に位置する翼外周側端部と前記支持板の内周側に位置する翼内周側端部との間で略円弧状とし、前記複数の溝を、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の少なくとも一方の端部近傍に設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、前記凹状の溝の溝幅と溝深さの少なくとも一方を、前記回転軸方向で増加または減少させたことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記翼負圧面に形成される複数の前記溝のうち、少なくとも一部の溝の前記回転軸方向の長さを不規則に変化させたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記翼負圧面に形成される複数の前記溝のうち、少なくとも一部の溝の前記回転軸方向の長さを、前記支持板の外周方向に沿って徐々に増加又は減少するように変化させたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 前記回転軸に垂直な断面で、前記複数の翼は、前記支持板の外周側に位置する翼外周側端部と前記支持板の内周側に位置する翼内周側端部との間で略円弧状とし、前記翼負圧面に形成された複数の前記凹状の溝の、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分における溝深さを、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部近傍における溝深さよりも大きくしたことを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の貫流ファン。
- 請求項1乃至請求項14の少なくともいずれか1項に記載の貫流ファンと、前記貫流ファンで形成される吸込側流路に配設され、吸い込んだ空気と熱交換する熱交換器と、を備えたことを特徴とする空気調和機。
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