JP2011190748A - Fan, molding die and fluid feeding device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一般的には、ファン、成型用金型および流体送り装置に関し、より特定的には、貫流ファンや遠心ファンなどのファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置に関する。 The present invention generally relates to a fan, a molding die, and a fluid feeding device, and more specifically, a fan such as a cross-flow fan or a centrifugal fan, a molding die used for manufacturing the fan, and the fan. The present invention relates to a fluid feeder comprising:
従来のファンに関して、たとえば、特開2008−241188号公報には、送風機の上流側に抵抗体が付着した場合にも、ユニット内部の風速分布を均一にして、サージング現象や逆吸い込み現象を抑制しつつ、流入時の剥離発生を低減することを目的とした貫流送風機が開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された貫流送風機においては、外周側の肉厚が内周側よりも厚い複数の第1のブレードと、内周側の肉厚が外周側よりも厚い複数の第2のブレードとが周方向に並んで配置されている。第1のブレードが周方向に2枚連続した場合に、この第1のブレードの両側に第2のブレードが配置され、第2のブレードが2枚連続した場合に、この第2のブレードの両側に第1のブレードが配置される。 Regarding conventional fans, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-241188, even when a resistor adheres to the upstream side of a blower, the wind speed distribution inside the unit is made uniform to suppress the surging phenomenon and the reverse suction phenomenon. On the other hand, a once-through blower aimed at reducing the occurrence of separation during inflow is disclosed (Patent Document 1). In the cross-flow blower disclosed in Patent Document 1, a plurality of first blades whose outer peripheral side thickness is thicker than the inner peripheral side, and a plurality of second blades whose inner peripheral side thickness is thicker than the outer peripheral side Are arranged side by side in the circumferential direction. When two first blades are arranged in the circumferential direction, a second blade is arranged on both sides of the first blade, and when two second blades are arranged, both sides of the second blade are arranged. The first blade is disposed in
また、特開2006−170043号公報には、N・Z音の発生を軽減しつつ、かつ送風能力の低下、流体振動による騒音の発生などを抑制することを目的としたクロスフローファンが開示されている(特許文献2)。特許文献2に開示されたクロスフローファンにおいては、取り付け角度および取り付けピッチが一定で、形状が異なる2種以上のブレードがランダムに配列されている。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-170043 discloses a cross flow fan that aims to reduce the generation of N / Z noise and to suppress the reduction of air blowing capability and the generation of noise due to fluid vibration. (Patent Document 2). In the crossflow fan disclosed in
近年、地球環境の保全のため、家庭用の電気機器のさらなる省エネルギ化が求められている。たとえば、空気調和機(エアーコンディショナ)や空気清浄機といった電気機器の効率は、それに内包される送風機の効率に大きく依存することが知られており、このため、電気機器の省エネルギ化を推し進めるためには、送風機の送風能力を向上させる必要がある。 In recent years, in order to preserve the global environment, further energy saving is required for household electrical equipment. For example, it is known that the efficiency of an electric device such as an air conditioner or an air purifier greatly depends on the efficiency of a blower included therein, and therefore, energy saving of the electric device is promoted. For this purpose, it is necessary to improve the blowing capacity of the blower.
送風機に用いられるファンとしては、ファンの回転軸に平行な平面状の吹き出し流れを形成する貫流ファン(クロスフローファン)や、ファンの回転中心からその半径方向に空気を送り出す遠心ファンなどが挙げられる。これらのファンを用いた送風機において好適な送風能力を得ようとすれば、ファンケーシングの吹き出し側に成形されるスクロール形状(渦巻き形状)を、ファンから送り出される気流の向きに対応させなければならない。 Examples of the fan used in the blower include a cross-flow fan (cross-flow fan) that forms a flat blowout flow parallel to the rotation axis of the fan, and a centrifugal fan that sends air in the radial direction from the rotation center of the fan. . If it is going to acquire suitable ventilation capability in the air blower using these fans, you have to make the scroll shape (spiral shape) shape | molded by the blowing side of a fan casing correspond to the direction of the airflow sent out from a fan.
たとえば、ファンケーシングに成形されるスクロール形状が気流の向きに比べて半径方向外側に広がっている場合、気流がファンケーシング内における経路上でスクロール形状に沿わなくなり、スクロール形状をなすファンケーシング表面から剥離するおそれがある。また、ファンケーシングに成形されるスクロール形状が気流の向きに比べて半径方向内側に狭まっている場合、気流の向きが、スクロール形状をなすファンケーシング表面によって急激に曲げられる。これらの場合、送風効率の低下を招くこととなり、送風機の送風能力を向上させることができない。 For example, if the scroll shape formed on the fan casing spreads outward in the radial direction compared to the direction of the airflow, the airflow will not follow the scroll shape on the path in the fan casing and will peel from the surface of the fan casing forming the scroll shape. There is a risk. Further, when the scroll shape formed on the fan casing is narrower inward in the radial direction than the direction of the airflow, the direction of the airflow is abruptly bent by the surface of the fan casing having the scroll shape. In these cases, the blowing efficiency is lowered, and the blowing ability of the blower cannot be improved.
一方、空気調和機や空気清浄機といった電気機器には、運転時の静粛性が求められるため、ファンの回転に伴う騒音を低減することが必要である。 On the other hand, since electrical equipment such as an air conditioner and an air purifier is required to be quiet during operation, it is necessary to reduce noise accompanying rotation of the fan.
しかしながら、単一形状の翼断面を有するファンブレードを等ピッチ(間隔)で配置した場合、ファンの回転に伴って、各ファンブレードの翼端が一定周期で通過することになる。この場合、ファンケーシングの内側で一定周期の圧力変動が生じ、羽根通過音(nZ音:自然数nと、ファンブレードの枚数Zとを乗じた値によって周波数が定まる音)と呼ばれる狭帯域騒音が発生する原因となる。 However, when fan blades having a single-shaped blade cross section are arranged at an equal pitch (interval), the blade tips of the fan blades pass at a constant period as the fan rotates. In this case, pressure fluctuation with a constant cycle occurs inside the fan casing, and narrow-band noise called blade passing sound (nZ sound: a sound whose frequency is determined by a value obtained by multiplying the natural number n and the number Z of fan blades) is generated. Cause.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、優れた送風能力を発揮するとともに、騒音の発生が抑制されるファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and to provide a fan that exhibits excellent air blowing capability and suppresses the generation of noise, a molding die used for manufacturing the fan, and the fan. It is providing the fluid feeder provided.
この発明に従ったファンは、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部を備える。羽根部には、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる翼面が形成される。羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、正圧面と負圧面との間の中心線が内周側の翼先端に交わる内縁部と、その中心線が外周側の翼先端に交わる外縁部とを有する。ファンの回転に伴って、翼面上には内縁部と外縁部との間を流れる流体流れが発生する。 The fan according to the present invention includes a plurality of blade portions arranged at intervals in the circumferential direction. The blade portion is formed with a blade surface including a pressure surface disposed on the rotational direction side of the fan and a suction surface disposed on the back side of the pressure surface. When the blade portion is cut by a plane perpendicular to the rotation axis of the fan, an inner edge portion where the center line between the pressure surface and the suction surface intersects the blade tip on the inner periphery side, and the center line is on the outer periphery side. And an outer edge that intersects the blade tip. As the fan rotates, a fluid flow that flows between the inner edge portion and the outer edge portion is generated on the blade surface.
ファンの回転中心および外縁部を通る直線と、外縁部における中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定する。ファンの回転中心および内縁部を通る直線と、内縁部における中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定する。正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定する。この場合に、複数の羽根部は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第1羽根部および第2羽根部を含む。複数の羽根部は、複数の羽根部間において各羽根部の食違い角が互いに等しくなるように設けられる。 The angle formed by the straight line passing through the rotation center and the outer edge of the fan and the tangent to the center line at the outer edge is defined as the outer peripheral blade tip angle. An angle formed by a straight line passing through the rotation center and the inner edge of the fan and a tangent to the center line at the inner edge is defined as an inner peripheral blade tip angle. Staggered angle is defined as the angle between the chord line in contact with the inner and outer blade tips on the pressure side and the straight line that passes through the contact point between the fan rotation center and outer blade tip and chord line To do. In this case, the plurality of blade portions include a first blade portion and a second blade portion in which at least one of the outer peripheral blade tip angle and the inner peripheral blade tip angle is different from each other. The plurality of blade portions are provided so that the stagger angle of each blade portion is equal between the plurality of blade portions.
このように構成されたファンによれば、翼面上を通過した流体がファンから送り出される方向(以下、流体の吹き出し方向ともいう)は、主に羽根部の食違い角によって決定される。このため、複数の羽根部を各羽根部の食違い角が互いに等しくなるように設けることにより、流体の吹き出し方向が最適化されるように食違い角を設定するとともに、流体の吹き出し方向が複数の羽根部間でばらつくことを抑制できる。これにより、ファンの送風能力を向上させることができる。 According to the fan configured as described above, the direction in which the fluid that has passed over the blade surface is sent out from the fan (hereinafter also referred to as the fluid blowing direction) is mainly determined by the stagger angle of the blade portion. For this reason, by providing a plurality of blade portions so that the stagger angles of each blade portion are equal to each other, the stagger angle is set so that the fluid blow direction is optimized, and a plurality of fluid blow directions are provided. It can suppress that it varies between the blade parts. Thereby, the ventilation capability of a fan can be improved.
また、複数の羽根部は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第1羽根部および第2羽根部を含む。これにより、羽根部の内周側および外周側の少なくともいずれか一方において、翼先端が通過する周期を第1羽根部および第2羽根部間で積極的にずらすことができる。これにより、翼先端の通過に伴う圧力変動を不定周期とし、圧力変動に起因する騒音の発生を抑制することができる。 The plurality of blade portions include a first blade portion and a second blade portion in which at least one of the outer peripheral blade tip angle and the inner peripheral blade tip angle is different from each other. Thereby, the period in which the blade tip passes can be positively shifted between the first blade portion and the second blade portion on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the blade portion. Thereby, the pressure fluctuation accompanying the passage of the blade tip is set to an indefinite period, and the generation of noise due to the pressure fluctuation can be suppressed.
また好ましくは、第1羽根部と第2羽根部とは、翼弦線を基準とする羽根部の高さが互いに等しくなる。このように構成されたファンによれば、羽根部の高さの違いに起因して、隣接する羽根部間の間隔がばらつくことがないため、隣接する羽根部間の間隔を最適化することが可能となる。これにより、各羽根部間における空気流れを安定化させ、異音の発生を防いだり、各羽根部間における流体の流通抵抗の増大を抑え、ファンの送風能力を高めたりできる。 Preferably, the first blade portion and the second blade portion are equal in height to each other with respect to the chord line. According to the fan configured as described above, the interval between the adjacent blade portions does not vary due to the difference in the height of the blade portion, so the interval between the adjacent blade portions can be optimized. It becomes possible. Thereby, the air flow between each blade | wing part can be stabilized, generation | occurrence | production of abnormal noise can be prevented, the increase in the distribution resistance of the fluid between each blade | wing part can be suppressed, and the ventilation capability of a fan can be improved.
また好ましくは、羽根部は、中心線が内縁部と外縁部との間の複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有する。第1羽根部と第2羽根部とは、屈曲部における屈曲角度が互いに異なる。このように構成されたファンによれば、屈曲部における屈曲角度を変化させることによって、第1羽根部と第2羽根部との間で外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方を異ならせる。 Preferably, the blade portion has a bent portion whose center line is bent at a plurality of locations between the inner edge portion and the outer edge portion. The first blade portion and the second blade portion have different bending angles at the bent portion. According to the fan configured as described above, at least one of the outer peripheral blade tip angle and the inner peripheral blade tip angle is changed between the first blade portion and the second blade portion by changing the bending angle at the bent portion. Make them different.
また好ましくは、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数種類の羽根部が、不規則な順に並ぶように配列される。このように構成されたファンによれば、翼先端が通過する周期を複数の羽根部間でより効果的にずらすことができる。これにより、ファンの回転に伴う騒音を大幅に低減することができる。 Preferably, a plurality of types of blade portions having different at least one of the outer peripheral blade tip angle and the inner peripheral blade tip angle are arranged in an irregular order. According to the fan configured as described above, the cycle through which the blade tip passes can be more effectively shifted between the plurality of blade portions. Thereby, the noise accompanying rotation of a fan can be reduced significantly.
また、周方向に配列された複数の羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成される。好ましくは、上述のいずれかに記載のファンは、ファンの回転軸方向から見た場合に、回転軸に対して一方の側の外側空間から内側空間に流体を取り込み、取り込んだ流体を回転軸に対して他方の側の外側空間に送り出す貫流ファンである。このように構成されたファンによれば、貫流ファンの送風能力を向上させるとともに、騒音の発生を抑制することができる。 An inner space is formed inside the plurality of blade portions arranged in the circumferential direction, and an outer space is formed outside the inner space. Preferably, when the fan described in any of the above is viewed from the direction of the rotation axis of the fan, the fluid is taken into the inner space from the outer space on one side with respect to the rotation shaft, and the taken-in fluid is used as the rotation shaft. On the other hand, it is a once-through fan that is sent to the outer space on the other side. According to the fan configured as described above, it is possible to improve the blowing ability of the once-through fan and to suppress the generation of noise.
また好ましくは、複数の羽根部は、不等間隔に配列される。このように構成されたファンによれば、翼先端が通過する周期を複数の羽根部間でより効果的にずらすことができる。これにより、ファンの回転に伴う騒音を大幅に低減することができる。 Preferably, the plurality of blade portions are arranged at unequal intervals. According to the fan configured as described above, the cycle through which the blade tip passes can be more effectively shifted between the plurality of blade portions. Thereby, the noise accompanying rotation of a fan can be reduced significantly.
また、周方向に配列された複数の羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成される。好ましくは、上述のいずれかに記載のファンは、内側空間から外側空間に流体を送り出す遠心ファンである。このように構成されたファンによれば、遠心ファンの送風能力を向上させるとともに、騒音の発生を抑制することができる。 An inner space is formed inside the plurality of blade portions arranged in the circumferential direction, and an outer space is formed outside the inner space. Preferably, the fan described in any of the above is a centrifugal fan that sends fluid from the inner space to the outer space. According to the fan configured as described above, it is possible to improve the air blowing capability of the centrifugal fan and to suppress the generation of noise.
上述のいずれかに記載のファンは、樹脂により形成される。この発明に従った成型用金型は、そのファンを成型するために用いられる。このように構成された成型用金型によれば、樹脂製のファンを製造することができる。 The fan described in any of the above is made of resin. The molding die according to the present invention is used for molding the fan. According to the molding die configured as described above, a resin fan can be manufactured.
この発明に従った流体送り装置は、上述のいずれかに記載のファンと、ファンに連結され、複数の羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える。このように構成された流体送り装置によれば、送風能力を高く維持しつつ、駆動モータの消費電力を低減することができる。 A fluid feeder according to the present invention includes a fan that includes any one of the above-described fans and a drive motor that is connected to the fans and rotates a plurality of blade portions. According to the fluid feeder configured in this way, it is possible to reduce the power consumption of the drive motor while maintaining a high blowing capacity.
以上に説明したように、この発明に従えば、優れた送風能力を発揮するとともに、騒音の発生が抑制されるファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a fan that exhibits excellent air blowing capability and suppresses the generation of noise, a molding die used for manufacturing the fan, and a fluid feeder including the fan Can be provided.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態では、まず、本発明におけるファンが適用される貫流ファンの構造について説明し、続いて、その貫流ファンが用いられる空気調和機(エアーコンディショナ)および貫流ファンの製造時に使用される成型用金型の構造について説明する。 In the present embodiment, first, the structure of a cross-flow fan to which the fan of the present invention is applied will be described, and subsequently used in the manufacture of an air conditioner (air conditioner) in which the cross-flow fan is used and the cross-flow fan. The structure of the molding die will be described.
[実施の形態1]
(貫流ファンの構造の説明)
図1は、この発明の実施の形態1における貫流ファンを示す側面図である。図2は、図1中のII−II線上に沿った貫流ファンを示す断面斜視図である。
[Embodiment 1]
(Description of cross-flow fan structure)
1 is a side view showing a cross-flow fan according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the cross-flow fan along the line II-II in FIG.
図1および図2を参照して、本実施の形態における貫流ファン(クロスフローファン)100は、複数のファンブレード21を有する。貫流ファン100は、全体として略円筒形の外観を有し、複数のファンブレード21は、その略円筒形の周面に配置されている。貫流ファン100は、樹脂により一体に形成されている。貫流ファン100は、図中に示す仮想上の中心軸101を中心に、矢印103に示す方向に回転する。
Referring to FIGS. 1 and 2, cross-flow fan (cross flow fan) 100 in the present embodiment has a plurality of
貫流ファン100は、回転する複数のファンブレード21によって、回転軸である中心軸101に直交する方向に送風するファンである。貫流ファン100は、中心軸101の軸方向から見た場合に、中心軸101に対して一方の側の外側空間からファンの内側空間に空気を取り込み、さらに取り込んだ空気を中心軸101に対して他方の側の外側空間に送り出すファンである。貫流ファン100は、中心軸101に直交する平面内において中心軸101に交差する方向に流れる空気流れを形成する。貫流ファン100は、中心軸101に平行な平面状の吹き出し流れを形成する。
The
貫流ファン100は、家庭用の電気機器などのファンに適用される低レイノズル数領域の回転数で使用される。
貫流ファン100は、中心軸101の軸方向に並べられた複数の羽根車12が組み合わさって構成されている。各羽根車12において、複数のファンブレード21は中心軸101を中心に周方向に互いに間隔を隔てて設けられている。
貫流ファン100は、支持部としての外周枠13をさらに有する。外周枠13は、中心軸101を中心に環状に延在するリング形状を有する。外周枠13は、端面13aおよび端面13bを有する。端面13aは、中心軸101の軸方向に沿った一方の方向に面して形成されている。端面13bは、端面13aの裏側に配置され、中心軸101の軸方向に沿った他方の方向に面して形成されている。
外周枠13は、中心軸101の軸方向において隣り合う羽根車12間に介在するように設けられている。
The outer
互いに隣り合って配置された図1中の羽根車12Aおよび羽根車12Bに注目すると、羽根車12Aに設けられる複数のファンブレード21は、端面13a上に立設され、中心軸101の軸方向に沿って板状に延在するように形成されている。羽根車12Bに設けられる複数のファンブレード21は、端面13b上に立設され、中心軸101の軸方向に沿って板状に延在するように形成されている。
When attention is paid to the
図2中には、貫流ファン100の回転軸である中心軸101に直交する平面で切断した場合のファンブレード21の翼断面が示されている。
FIG. 2 shows a blade cross section of the
ファンブレード21は、内周側翼先端部28および外周側翼先端部29を有する。内周側翼先端部28は、ファンブレード21の内周側の端部に配置されている。外周側翼先端部29は、ファンブレード21の外周側の端部に配置されている。ファンブレード21は、内周側翼先端部28から外周側翼先端部29に向けて中心軸101を中心とする周方向に傾斜して形成されている。ファンブレード21は、内周側翼先端部28から外周側翼先端部29に向けて貫流ファン100の回転方向に傾斜して形成されている。
The
ファンブレード21には、正圧面25および負圧面24からなる翼面23が形成されている。正圧面25は、貫流ファン100の回転方向の側に配置され、負圧面24は、正圧面25の裏側に配置されている。貫流ファン100の回転時、翼面23上で空気流れが発生するのに伴って、正圧面25で相対的に大きく、負圧面24で相対的に小さくなる圧力分布が生じる。ファンブレード21は、正圧面25側が凹となり、負圧面24側が凸となるように、内周側翼先端部28と外周側翼先端部29との間で全体的に曲がった形状を有する。
The
ファンブレード21は、中心軸101の軸方向におけるいずれの位置で切断されても同一の翼断面を有するように形成されている。ファンブレード21は、内周側翼先端部28と外周側翼先端部29との間で薄肉の翼断面を有するように形成されている。ファンブレード21は、内周側翼先端部28と外周側翼先端部29との間でほぼ一定の厚み(正圧面25と負圧面24との間の長さ)を有するように形成されている。
The
本実施の形態における貫流ファン100においては、各ファンブレード21の形状および配置が、複数のファンブレード21間で「外周側翼先端角」、「内周側翼先端角」および「食違い角」が所定の関係を満たすように決定されている。まず、貫流ファン100の構造を説明するに当たって用いられる「外周側翼先端角」、「内周側翼先端角」および「食違い角」の各用語の意味について説明する。
In the
図3は、「食違い角」を示す図である。図3を参照して、図中には、内周側翼先端部28および外周側翼先端部29に接する翼弦線333が示されている。翼弦線333は、内周側翼先端部28および外周側翼先端部29において正圧面25側から翼面23に接する。翼弦線333は、直線である。翼弦線333と外周側翼先端部29とが交わる点が、接点331として示されている。さらに図中には、貫流ファン100の回転中心である中心軸101と、接点331とを通る直線332が示されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a “stagger angle”. Referring to FIG. 3, a
この場合に、翼弦線333と直線332とがなす角度αが、食違い角である。食違い角は、各ファンブレード21において、中心軸101と接点331とを通る直線332を基準に、翼弦線333が傾いている角度である。図中に示す食違い角αは、90°よりも小さい。
In this case, the angle α formed by the
図4は、「外周側翼先端角」および「内周側翼先端角」を示す図である。図4を参照して、図中には、ファンブレード21の翼断面の厚み方向(正圧面25と負圧面24とを結ぶ方向)における中心線106が示されている。中心線106は、ファンブレード21の翼断面を正圧面25側と負圧面24側とに分けるように翼断面中を延びている。ファンブレード21は、中心線106が外周側翼先端部29に交わる位置に外縁部27を有し、中心線106が内周側翼先端部28に交わる位置に内縁部26を有する。中心線106は、外縁部27と内縁部26との間で連続的に延びている。
FIG. 4 is a diagram showing an “outer peripheral blade tip angle” and an “inner peripheral blade tip angle”. Referring to FIG. 4, a
また、図中には、外縁部27における中心線106に対する接線337と、内縁部26における中心線106に対する接線339とが示されている。図中に示す例では、中心線106が外縁部27および内縁部26において湾曲しているが、直線状に延びている場合、接線337および接線339は、それぞれ、外縁部27および内縁部26における中心線106に重なることになる。
In the drawing, a
さらに図中には、貫流ファン100の回転中心である中心軸101と、外縁部27とを通る直線336が示され、貫流ファン100の回転中心である中心軸101と、内縁部26とを通る直線338が示されている。
Further, in the drawing, a
この場合に、直線336と接線337とがなす角度βが、外周側翼先端角であり、直線338と接線339とがなす角度γが、内周側翼先端角である。外周側翼先端角は、中心軸101と外縁部27とを通る直線336を基準に、外縁部27において外周側翼先端部29がなす角度を意味する。内周側翼先端角は、中心軸101と内縁部26とを通る直線338を基準に、内縁部26において内周側翼先端部28がなす角度を意味する。図中に示す外周側翼先端角βおよび内周側翼先端角γは、90°よりも小さい。
In this case, the angle β formed by the
図5は、図1中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの形状および配置を示す断面図である。図5を参照して、本実施の形態における貫流ファン100においては、複数のファンブレード21が、複数種類のファンブレード21A,21B,21C,21D,21E,21F,21Gから構成されている。ファンブレード21A〜21Gは、互いに異なる形状の翼断面を有する。ファンブレード21A〜21Gの各ファンブレードは、複数ずつ設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the shape and arrangement of fan blades in the cross-flow fan in FIG. Referring to FIG. 5, in
図6は、ファンブレードの翼断面を拡大して示す断面図である。図中には、代表的に、図5中のファンブレード21Dの翼断面が示されている。図7は、図5中に示す複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the blade cross section of the fan blade. In the drawing, the blade cross section of the
図5から図7を参照して、複数のファンブレード21は、各ファンブレード21の食違い角αが複数のファンブレード21間で互いに等しくなるように設けられている。言い換えれば、内周側翼先端部28から外周側翼先端部29に向けて延びるファンブレード21が、中心軸101を中心にその周方向に傾く角度は、複数のファンブレード21間において等しくなる。
With reference to FIGS. 5 to 7, the plurality of
図5中に示す範囲でいえば、ファンブレード21A〜21Gの食違い角αは、互いに等しくなる。このため、図7中に示すように、ファンブレード21A〜21Gを中心軸101を中心とする周方向に回転させ、いずれか1つのファンブレードに重ねた場合、ファンブレード21A〜21Gの翼弦線333は、互いに重なり合う。
In the range shown in FIG. 5, the stagger angle α of the
さらに、複数のファンブレード21は、各ファンブレード21の外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なるファンブレード21A〜21Gを含む。本実施の形態では、ファンブレード21A〜21Gが、各ファンブレードの外周側翼先端角βがファンブレード21A〜21G間で互いに異なるように設けられている。このため、図7中に示すように、ファンブレード21A〜21Gを中心軸101を中心とする周方向に回転させ、いずれか1つのファンブレードに重ねた場合、ファンブレード21A〜21Gの外周側翼先端部29は、互いに重なり合わない。
Furthermore, the plurality of
ファンブレード21は、ファンブレード21の翼断面の中心線106が内縁部26と外縁部27との間の複数箇所で屈曲する屈曲部41を有する。本実施の形態では、ファンブレード21が内縁部26と外縁部27との間の2箇所で屈曲部41を有する。ファンブレード21は、外縁部27に隣り合う位置に屈曲部41qを有し、内縁部26および外縁部27の間の翼中央部に屈曲部41pを有する。屈曲部41qにおいて、中心線106は屈曲角度θqだけ折れ曲がり、屈曲部41pにおいて、中心線106は屈曲角度θpだけ折れ曲がる。
The
ファンブレード21A〜21Gは、各ファンブレード間で屈曲角度θqが互いに異なるように形成されている。より具体的には、ファンブレード21Aでは、屈曲部41qが負圧面24側で凸となり、正圧面25側で凹となるように形成されている(θq<180°)。ファンブレード21B,21C,21D,21E,21F,21Gとなるに従って、屈曲角度θqが徐々に大きくなり、ファンブレード21Gでは、屈曲部41qが正圧面25側で凸となり、負圧面24側で凹となるように形成されている(θq>180°)。屈曲部41qにおける屈曲角度θqが変化するのに伴って、外周側翼先端部29の傾きが変化し、これによって、ファンブレード21A〜21G間で外周側翼先端角が異なる構成が得られる。
The
また、屈曲角度θqの変化に伴って屈曲角度θpも変化する。図7中に示すように、屈曲角度θpは、内周側翼先端部28側でファンブレード21A〜21Gの翼断面が重なった状態を維持するように変化する。
Further, the bending angle θp also changes as the bending angle θq changes. As shown in FIG. 7, the bending angle θp changes so as to maintain the state in which the blade sections of the
屈曲部41による屈曲構造によってファンブレード21の強度を向上させることができる。この結果、貫流ファン100が薄肉の翼断面を有する樹脂製ファンであるにもかかわらず、ファンの強度に対する信頼性を向上させることができる。また、強度を向上させた分だけファンブレード21を薄肉化することも可能となる。これにより、貫流ファン100を軽量化したり、低コスト化したりすることができる。
The strength of the
なお、本実施の形態では、屈曲部41は、角部をなすように折れ曲がって形成されているが、丸みを帯びるように折れ曲がって形成されてもよい。
In the present embodiment, the
図8は、図1中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの配列を模式的に示す図である。図8を参照して、ファンブレード21A,21B,21C,21D,21E,21F,21Gは、中心軸101を中心とする周方向において不規則(ランダム)な順番で並ぶように配列されている。すなわち、ファンブレード21A〜21Eが、規則性を持った順番(たとえば、ファンブレード21A→21B→21C→21D→21E→21F→21G→21A→21B→21C→21D→21E→21F→21G→21A→21B…といった順番)で繰り返し並ばないように配列されている。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the arrangement of fan blades in the cross-flow fan in FIG. 1. Referring to FIG. 8,
図8中に示す例では、中心軸101を中心にその時計回り方向に、ファンブレード21C,21G,21E,21A,21D,21F,21B,21A,21B,21C,21D,21E,21F,21G,21B,21D,21G,21F,21A,21C,21Eが順に並んでいる。
In the example shown in FIG. 8, the
なお、上記の例では、7種類のファンブレード21A〜21Gを1セットと考えて、ファンブレード21A〜21Gの並びが異なる複数のセットを順に配置する構成としたが、これに限られず、たとえば、ファンブレード21A〜21Gの各ファンブレードを複数ずつ準備し、その中から適当なファンブレードを選択して順に並べる構成としてもよい。また、全体として規則性を持たずにファンブレード21A〜21Gが配列されれば、特定種類のファンブレードが連続して並んでもよい。また、貫流ファン100に使用されるファンブレード21A〜21Gの各ファンブレードの数は、全てが同じでなくてもよい。また、貫流ファン100に使用されるファンブレード21の全てが、互いに異なる翼断面形状を有してもよい。使用されるファンブレード21の種類の数は、好ましくは3種類以上であり、より好ましくは4種類以上である。
In the above example, the seven types of
図1および図8を参照して、複数のファンブレード21は、隣接するファンブレード21間のピッチ(図8中において、隣接するファンブレード21間で中心軸101と接点331とを通る直線がなす角度η)がランダムとなるように配列されている。このようなランダムピッチは、たとえば、複数のファンブレード21を乱数正規分布に従って不等間隔に配置することにより実現される。
Referring to FIGS. 1 and 8, the plurality of
複数の羽根車12は、ファンブレード21の配列が互いに同一となるように形成されている。すなわち、各羽根車12において、複数のファンブレード21を配列する間隔と、その間隔で配列されるファンブレード21の順番とは、複数の羽根車12間で同一である。
The plurality of
なお、複数のファンブレード21は、ランダムピッチに限られず、等ピッチに配列されてもよい。
The plurality of
複数の羽根車12は、中心軸101の軸方向から見た場合に隣接する羽根車12間でずらし角度Tが生じるように積層されている。たとえば、挙げる順に隣り合って配置された図1中の羽根車12A、羽根車12Bおよび羽根車12Cに注目すると、羽根車12Bは、羽根車12Aに対して、羽根車12Aおよび羽根車12Bの全てのファンブレード21が中心軸101の軸方向において重なる位置から、中心軸101を中心にずらし角度Tだけずれるように積層されている。さらに、羽根車12Cは、羽根車12Bに対して、羽根車12Bおよび羽根車12Cの全てのファンブレード21が中心軸101の軸方向において重なる位置から、中心軸101を中心にずらし角度T(羽根車12Aから見れば2T)だけずれるように積層されている。
The plurality of
以上に説明した、この発明の実施の形態1におけるファンとしての貫流ファン100の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における貫流ファン100は、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部としてのファンブレード21を備える。ファンブレード21には、ファンの回転方向の側に配置される正圧面25と、正圧面25の裏側に配置される負圧面24とからなる翼面23が形成される。ファンブレード21は、ファンの回転軸としての中心軸101に直交する平面により切断された場合に、正圧面25と負圧面24との間の中心線106が内周側の翼先端としての内周側翼先端部28に交わる内縁部26と、中心線106が外周側の翼先端としての外周側翼先端部29に交わる外縁部27とを有する。ファンの回転に伴って、翼面23上には内縁部26と外縁部27との間を流れる流体流れとしての空気流れが発生する。
The structure of the
ファンの回転中心である中心軸101および外縁部27を通る直線336と、外縁部27における中心線106の接線337とがなす角度を外周側翼先端角と規定する。ファンの回転中心である中心軸101および内縁部26を通る直線338と、内縁部26における中心線106の接線339とがなす角度を内周側翼先端角と規定する。正圧面25側において内周側翼先端部28および外周側翼先端部29に接する翼弦線333と、ファンの回転中心である中心軸101および外周側翼先端部29と翼弦線333との接点331を通る直線332とがなす角度を食違い角と規定する。
An angle formed by a
この場合に、複数のファンブレード21は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方としての外周側翼先端角が互いに異なる第1羽根部および第2羽根部としてのファンブレード21A〜21Gを含む。複数のファンブレード21は、複数のファンブレード21間において食違い角が互いに等しくなるように設けられる。
In this case, the plurality of
なお、本実施の形態では、複数のファンブレード21が、外周側翼先端角が互いに異なるファンブレード21A〜21Gから構成される場合について説明したが、複数のファンブレード21は、内周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成されてもよいし、外周側翼先端角および内周側翼先端角の双方が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成されてもよい。
In the present embodiment, the case where the plurality of
(空気調和機および成型用金型の構造の説明)
図9は、図1中の貫流ファンが用いられる空気調和機を示す断面図である。図9を参照して、空気調和機210は、室内に設置され、室内側熱交換器229が設けられる室内機220と、室外に設置され、室外側熱交換器および圧縮機が設けられる図示しない室外機とから構成されている。室内機220および室外機は、室内側熱交換器229と室外側熱交換器との間で冷媒ガスを循環させるための配管により接続されている。
(Description of the structure of the air conditioner and molding die)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an air conditioner in which the cross-flow fan in FIG. 1 is used. Referring to FIG. 9, an
室内機220は、送風機215を有する。送風機215は、貫流ファン100と、貫流ファン100を回転させるための図示しない駆動モータと、貫流ファン100の回転に伴って、所定の気流を発生させるためのケーシング222とから構成されている。
The
ケーシング222は、キャビネット222Aおよびフロントパネル222Bを有する。キャビネット222Aは、室内の壁面に支持されており、フロントパネル222Bは、キャビネット222Aに着脱自在に取り付けられている。フロントパネル222Bの下端部とキャビネット222Aの下端部との間隙には、吹き出し口225が形成されている。吹き出し口225は、室内機220の幅方向に延びる略矩形に形成され、前方下方に臨んで設けられている。フロントパネル222Bの上面には、格子状の吸い込み口224が形成されている。
The
フロントパネル222Bに対向する位置には、吸い込み口224から吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕集・除去するためのエアフィルタ228が設けられている。フロントパネル222Bとエアフィルタ228との間に形成される空間には、図示しないエアフィルタ清掃装置が設けられている。エアフィルタ清掃装置によって、エアフィルタ228に蓄積した塵埃が自動的に除去される。
An
ケーシング222の内部には、吸い込み口224から吹き出し口225に向けて空気が流通する送風通路226が形成されている。吹き出し口225には、左右方向の吹き出し角度を変更可能な縦ルーバ232と、上下方向の吹き出し角度を、前方上方、水平方向、前方下方および真下方向に変更可能な複数の横ルーバ231とが設けられている。
Inside the
送風通路226の経路上における、貫流ファン100とエアフィルタ228との間には、室内側熱交換器229が配置されている。室内側熱交換器229は、上下方向に複数段、かつ前後方向に複数列に並設される蛇行した図示しない冷媒管を有する。室内側熱交換器229は、屋外に設置される室外機の圧縮機に接続されており、圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転される。冷凍サイクルの運転によって、冷房運転時には室内側熱交換器229が周囲温度よりも低温に冷却され、暖房運転時には室内側熱交換器229が周囲温度よりも高温に加熱される。
An
図10は、図9中の空気調和機の吹き出し口近傍を拡大して示す断面図である。図9および図10を参照して、ケーシング222は、前方壁部251および後方壁部252を有する。前方壁部251および後方壁部252は、互いに間隔を隔てて向い合って配置されている。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the air outlet of the air conditioner in FIG. With reference to FIGS. 9 and 10, casing 222 has a
送風通路226の経路上には、前方壁部251と後方壁部252との間に位置するように貫流ファン100が配置されている。前方壁部251には、貫流ファン100の外周面に向けて突出し、貫流ファン100と前方壁部251との隙間を微小とする突出部253が形成されている。後方壁部252には、貫流ファン100の外周面に向けて突出し、貫流ファン100と後方壁部252との隙間を微小とする突出部254が形成されている。
On the path of the
ケーシング222は、上側ガイド部256および下側ガイド部257を有する。送風通路226は、貫流ファン100よりも空気流れの下流側において、上側ガイド部256および下側ガイド部257によって規定されている。
The
上側ガイド部256および下側ガイド部257は、それぞれ、前方壁部251および後方壁部252から連なり、吹き出し口225に向けて延在している。上側ガイド部256および下側ガイド部257は、貫流ファン100によって送り出された空気を、上側ガイド部256が内周側となり、下側ガイド部257が外周側となるように湾曲させ、前方下方へと案内するように形成されている。上側ガイド部256および下側ガイド部257は、貫流ファン100から吹き出し口225に向かうほど、送風通路226の断面積が拡大するように形成されている。
The
本実施の形態では、前方壁部251および上側ガイド部256がフロントパネル222Bに一体に形成されている。後方壁部252および下側ガイド部257がキャビネット222Aに一体に形成されている。
In the present embodiment, the
図11は、図9中の空気調和機の吹き出し口近傍に生じる空気流れを示す断面図である。図9から図11を参照して、送風通路226上の経路上には、貫流ファン100よりも空気流れの上流側に位置して上流側外側空間246が形成され、貫流ファン100の内側(周方向に配列された複数のファンブレード21の内周側)に位置して内側空間247が形成され、貫流ファン100よりも空気流れの下流側に位置して下流側外側空間248が形成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the air flow generated in the vicinity of the air outlet of the air conditioner in FIG. With reference to FIGS. 9 to 11, an upstream
貫流ファン100の回転時、突出部253,254を境にして送風通路226の上流側領域241には、上流側外側空間246からファンブレード21の翼面23上を通って内側空間247に向かう空気流れ261が形成され、突出部253,254を境にして送風通路226の下流側領域242には、内側空間247からファンブレード21の翼面23上を通って下流側外側空間248に向かう空気流れ261が形成される。このとき、前方壁部251に隣接する位置には、空気流れの強制渦262が形成される。
When the
なお、本実施の形態では、空気調和機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気清浄機や加湿機、冷却装置、換気装置などの流体を送り出す装置に、本発明における貫流ファンを適用することが可能である。 In the present embodiment, an air conditioner has been described as an example. However, in addition to this, for example, an air purifier, a humidifier, a cooling device, a ventilating device, or the like can be used as a flow-through device in the present invention. It is possible to apply a fan.
図12は、図1中の貫流ファンの製造時に用いられる成型用金型を示す断面図である。図12を参照して、成型用金型110は、固定側金型114および可動側金型112を有する。固定側金型114および可動側金型112により、貫流ファン100と略同一形状であって、流動性の樹脂が注入されるキャビティ116が規定されている。
12 is a cross-sectional view showing a molding die used in manufacturing the cross-flow fan in FIG. Referring to FIG. 12, the molding die 110 has a fixed side die 114 and a movable side die 112. The fixed
成型用金型110には、キャビティ116に注入された樹脂の流動性を高めるための図示しないヒータが設けられてもよい。このようなヒータの設置は、たとえば、ガラス繊維入りのAS(アクリロニトリルおよびスチレンの共重合化合物)樹脂のような強度を増加させた合成樹脂を用いる場合に特に有効である。
The molding die 110 may be provided with a heater (not shown) for improving the fluidity of the resin injected into the
なお、後述する実施の形態3における遠心ファン10も、図12中の成型用金型110と同様の構造を有する金型により製造される。
In addition, the
(作用、効果の詳細な説明)
続いて、本実施の形態における貫流ファン100によって奏される作用、効果を、貫流ファン100を空気調和機に適用した場合を想定して説明する。
(Detailed explanation of action and effect)
Then, the effect | action and effect which are show | played by the
図13は、図1中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための図である。図13および後述する図14中には、図9に対応する空気調和機の断面が示されている。 FIG. 13 is a diagram for explaining the action and effects achieved by the cross-flow fan in FIG. In FIG. 13 and FIG. 14 described later, a cross section of the air conditioner corresponding to FIG. 9 is shown.
図13を参照して、空気調和機210において好適な送風能力を得たい場合には、ケーシング222の吹き出し側に成形されるスクロール形状301(渦巻き形状)が、矢印310に示す、貫流ファン100から送り出される気流の吹き出し方向に対応している必要がある。
Referring to FIG. 13, when it is desired to obtain a suitable blowing capacity in
すなわち、図中に示すスクロール形状302のように、ケーシング222に成形されるスクロール形状が貫流ファン100からの気流の吹き出し方向に比べて半径方向外側に広がっている場合、気流が、吹き出し口225に向かう経路上でスクロール形状に沿わなくなり、スクロール形状をなすケーシング222の表面から剥離するおそれがある。また、図中に示すスクロール形状303のように、ケーシング222に成形されるスクロール形状が気流の吹き出し方向に比べて半径方向内側に狭まっている場合、吹き出し口225に向かう気流の向きが、スクロール形状をなすケーシング222の表面によって急激に曲げられる。これらの場合、ケーシング222内の送風通路226上において、送風効率の低下を招くこととなる。
That is, when the scroll shape formed in the
一方、翼面23上を流れた空気がファンから送り出される方向を主に決定するパラメータは、ファンブレード21の食違い角である。本実施の形態における貫流ファン100においては、複数のファンブレード21は、各ファンブレード21の食違い角が複数のファンブレード21間で互いに等しくなるように設けられている。このため、全てのファンブレード21の食違い角をケーシング222のスクロール形状301に適合した値に設定することが可能となる。これにより、送風通路226上における送風を円滑にし、空気調和機210に組み込まれた送風機215の送風能力を向上させることができる。
On the other hand, the parameter that mainly determines the direction in which the air flowing on the
図14は、図1中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための別の図である。 FIG. 14 is another diagram for explaining the operation and effect achieved by the cross-flow fan in FIG.
図14を参照して、まず、ファンブレード21の外周側翼先端部29側で発生する現象について説明する。貫流ファン100の回転に伴い、各ファンブレード21の外周側翼先端部29が次々に通過することによって、ケーシング222とファンブレード21との接近箇所306(ケーシング222の前方壁部251とファンブレード21とが対峙する空間)において周期的な圧力変動が生じる。この周期的な圧力変動は、羽根通過音と呼ばれる狭帯域騒音を発生させる原因となっている。
With reference to FIG. 14, the phenomenon which generate | occur | produces in the outer peripheral side blade | wing front-end | tip
これに対して、本実施の形態における貫流ファン100においては、複数のファンブレード21が、外周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレード21A〜21Gから構成されている。これにより、複数のファンブレード21間で外周側翼先端部29の傾きが変化するため、各ファンブレード21の翼面23上から外周側翼先端部29を通じて流出する空気流れの向きが複数のファンブレード21間で微小に変化する。これに伴って、外周側翼先端部29よりも下流側に存在する上記接近箇所306において、圧力変動のタイミングに変化が生じる。結果、圧力変動の周期が揃いにくくなるため、その分だけ狭帯域騒音を低減させることができる。
On the other hand, in
次に、ファンブレード21の内周側翼先端部28側で発生する現象について説明する。図11を参照して説明したように、内周側翼先端部28側では、ファンブレード21の回転に伴って強制渦262が発生する。強制渦262が形成される領域の中心部分307において、各ファンブレード21の内周側先端部28が次々に通過すると、強制渦262と内周側翼先端部28との干渉によって周期的な圧力変動が生じる。これにより、外周側翼先端部29側と同じように、狭帯域騒音が発生するという問題が生じる。
Next, a phenomenon that occurs on the inner
これに対して、複数のファンブレード21が、内周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成された場合、複数のファンブレード21間で内周側翼先端部28の傾きが変化するため、各ファンブレード21の内周側翼端部29を通じて翼面23上に流入する空気流れの向きが複数のファンブレード21間で微小に変化する。これにより、内周側翼端部29よりも上流側に存在する上記中心部分307において、圧力変動のタイミングに変化が生じるため、前述と同様に、狭帯域騒音を低減させることができる。
On the other hand, when the plurality of
外周側翼先端部29側および内周側翼先端部28側の双方とも、翼先端の通過に伴う圧力変動に起因するという点では、騒音が発生するメカニズムは共通である。しかしながら、強制渦262および内周側翼先端部28間では、強制渦262の中心位置がある程度柔軟に移動する。このため、中心部分307で発生する圧力変動は小さくなり、狭帯域騒音に対する影響は小さくなる。これに対して、ケーシング222とファンブレード21との接近箇所306では、両者の相対的位置が変化することがない。このため、接近箇所306で発生する圧力変動は大きくなり、狭帯域騒音に対する影響は大きくなる。
The mechanism for generating noise is common in that both the outer peripheral
このように構成された、この発明の実施の形態1における貫流ファン100によれば、貫流ファン100を用いた送風機215の送風能力を向上させるとともに、ファンブレード21の回転に伴って発生する狭帯域騒音を低減させることができる。また、このような貫流ファン100を用いた空気調和機210によれば、駆動モータの消費電力を低減させ、省エネルギ化に貢献可能な空気調和機210を実現することができる。また、静粛性能に優れた空気調和機210を実現することができる。
According to the
[実施の形態2]
本実施の形態では、図5中に示す複数種類のファンブレード21の各種変形例について説明する。
[Embodiment 2]
In the present embodiment, various modifications of the plurality of types of
図15は、図5中の複数種類のファンブレードの第1変形例を示す断面図である。図16は、図15中の複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing a first modification of the plurality of types of fan blades in FIG. FIG. 16 is a diagram showing a state in which a plurality of types of fan blades in FIG. 15 are stacked on each other.
図15および図16を参照して、複数のファンブレード21が、複数種類のファンブレード21A,21B,21C,21D,21E,21F,21Gから構成されている。本変形例においては、各ファンブレード21の食違い角が複数のファンブレード21間で互いに等しくなる構成および各ファンブレードの外周側翼先端角がファンブレード21A〜21G間で互いに異なる構成は、実施の形態1と同様であるが、ファンブレード21A〜21G間で外周側翼先端角が異ならせるための屈曲部41の構造が異なる。
Referring to FIGS. 15 and 16, the plurality of
より具体的には、ファンブレード21は、内縁部26と外縁部27との間の3箇所で屈曲部41を有する。ファンブレード21は、外縁部27に隣り合う位置に屈曲部41qを有し、内縁部26および外縁部27の間の翼中央部に屈曲部41pを有し、内縁部26に隣り合う位置に屈曲部41rを有する。
More specifically, the
実施の形態1と同様に、ファンブレード21A〜21Gは、各ファンブレード間で屈曲部41qの屈曲角度θq(図6を参照のこと)が互いに異なるように形成されており、これにより、外周側翼先端部29の傾きが変化している。但し、屈曲角度θqは、ファンブレード21A〜21Gのいずれにおいても180°よりも小さい角度である。
As in the first embodiment, the
また、屈曲角度θqの変化に伴って、屈曲部41pの屈曲角度θp(図6を参照のこと)も変化している。屈曲角度θpは、ファンブレード21A〜21Gのいずれにおいても180°よりも大きい角度である。一方、θpおよびθqと同様に屈曲部41rの屈曲角度θrを規定した場合に、屈曲角度θrは、ファンブレード21A〜21G間で互いに同一である。屈曲角度θrは、180°よりも小さい角度である。
Further, the bending angle θp (see FIG. 6) of the bending
このような構成により、本変形例では、ファンブレード21A〜21Gが略W字状の翼断面形状を有する。ファンブレード21A〜21Gは、翼面23の正圧面25に凹部57が形成され、翼面23の負圧面24に凹部56が形成される翼断面を有する。
With this configuration, in the present modification, the
貫流ファン100の回転時に、翼面23上を通過する空気流れが、隣接するファンブレード21間に発生する。この際、翼面23に形成された凹部56,57に空気流れの渦(2次流れ)が生成されることによって、翼面23上を通過する空気流れ(主流)は、凹部56,57に生じた渦の外側に沿って流れる。これにより、ファンブレード21は、薄肉の翼断面を有するにもかかわらず、渦が形成された凹部56,57の深さの分だけ翼断面が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。この結果、凹部56,57が形成された近傍において生じる揚力を大幅に増大させることができる。
When the
図17は、図5中の複数種類のファンブレードの第2変形例を示す断面図である。図17を参照して、複数のファンブレード21は、複数種類のファンブレード21A,21B,21Cから構成されており、図中には、ファンブレード21A,21B,21Cが重なった状態が示されている。各ファンブレード21の食違い角が複数のファンブレード21間で互いに等しくなる構成および各ファンブレードの外周側翼先端角がファンブレード21A〜21C間で互いに異なる構成は、実施の形態1と同様である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a second modification of the plurality of types of fan blades in FIG. Referring to FIG. 17, the plurality of
本変形例では、複数種類のファンブレード21A,21B,21Cが、翼弦線333を基準とするファンブレード21の高さHが互いに等しくなるように設けられている。高さHは、翼弦線333と、翼弦線333から最も離れた負圧面24の位置との間の長さである。
In this modification, a plurality of types of
このような構成によれば、ファンブレード21A〜21Cの高さの違いに起因して、隣接するファンブレード21間の間隔がばらつくことがないため、貫流ファンに求められる送風性能に応じて、隣接するファンブレード21間の間隔を最適化することができる。これにより、各ファンブレード21間における空気流れを安定化させ、異音の発生を防いだり、各ファンブレード21間における空気流れの通風抵抗の増大を抑え、ファンの送風能力を高めたりできる。
According to such a configuration, the distance between the
このように構成された、この発明の実施の形態2における貫流ファンによれば、実施の形態1に記載の効果を同様に得ることができる。 According to the cross-flow fan in the second embodiment of the present invention configured as described above, the effects described in the first embodiment can be similarly obtained.
[実施の形態3]
本実施の形態では、まず、本発明におけるファンが適用される遠心ファンの構造について説明し、続いて、その遠心ファンが用いられる送風機および空気清浄機の構造について説明する。なお、本実施の形態における遠心ファンは、実施の形態1における貫流ファン100と比較して、部分的に同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
[Embodiment 3]
In this embodiment, first, the structure of a centrifugal fan to which the fan of the present invention is applied will be described, and then the structure of a blower and an air cleaner in which the centrifugal fan is used will be described. In addition, the centrifugal fan in the present embodiment is partially provided with the same structure as that of
(遠心ファンの構造の説明)
図18は、この発明の実施の形態3における遠心ファンを示す斜視図である。図18を参照して、本実施の形態における遠心ファン10は、複数のファンブレード21を有する。遠心ファン10は、全体として略円筒形の外観を有し、複数のファンブレード21は、その略円筒形の周面に配置されている。遠心ファン10は、樹脂により一体に形成されている。遠心ファン10は、図18中に示す仮想上の中心軸101を中心に、矢印103に示す方向に回転する。
(Explanation of centrifugal fan structure)
FIG. 18 is a perspective view showing a centrifugal fan according to Embodiment 3 of the present invention. Referring to FIG. 18,
遠心ファン10は、回転する複数のファンブレード21によって、内周側から取り込んだ空気を外周側に送り出すファンである。遠心ファン10は、遠心力を利用して、ファンの回転中心側からその半径方向に空気を送り出すファンである。遠心ファン10は、シロッコファンである。遠心ファン10は、家庭用の電気機器などのファンに適用される低レイノズル数領域の回転数で使用される。
The
遠心ファン10は、支持部としての外周枠13をさらに有する。外周枠13は、中心軸101を中心に環状に延在して形成されている。外周枠13は、中心軸101の軸方向に距離を隔てた位置にそれぞれ配置されている。一方の外周枠13には、ディスク部14を介して、遠心ファン10を駆動モータに連結するためのボス部16が一体に形成されている。
The
複数のファンブレード21は、中心軸101を中心とする周方向に互いに間隔を隔てて配列されている。複数のファンブレード21は、中心軸101の軸方向における両端において、外周枠13によって支持されている。ファンブレード21は、一方の外周枠13上に立設され、他方の外周枠13に向けて中心軸101の軸方向に沿って延びるように形成されている。
The plurality of
複数のファンブレード21は、図5中に示す複数種類のファンブレード21A〜21Gから構成されており、実施の形態1において説明したファンブレード21と同様の構造(複数のファンブレード21が複数のファンブレード21間において食違い角が互いに等しくなるように設けられる構造、複数のファンブレード21が、外周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレード21A〜21Gから構成される構造、ファンブレード21A〜21Gが不規則な順番で配列される構造)を有する。
The plurality of
但し、本実施の形態における遠心ファン10においては、複数のファンブレード21が等間隔に配列されている点が、実施の形態1における貫流ファン100と異なる。
However, the
(送風機および空気清浄機の構造の説明)
図19は、図18中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。図20は、図19中のXX−XX線上に沿った送風機を示す断面図である。図19および図20を参照して、送風機120は、外装ケーシング126内に、駆動モータ128と、遠心ファン10と、ケーシング129とを有する。
(Description of the structure of the blower and air cleaner)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a blower using the centrifugal fan in FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view showing the blower along the line XX-XX in FIG. Referring to FIGS. 19 and 20,
駆動モータ128の出力軸は、遠心ファン10と一体に成型されたボス部16に連結されている。ケーシング129は、誘導壁129aを有する。誘導壁129aは、遠心ファン10の外周上に配置される略3/4円弧によって形成されている。誘導壁129aは、ファンブレード21の回転により発生する気流をファンブレード21の回転方向に誘導しつつ、気流の速度を増大させる。
The output shaft of the
ケーシング129には、吸い込み部130および吹き出し部127が形成されている。吸い込み部130は、中心軸101の延長上に位置して形成されている。吹き出し部127は、誘導壁129aの一部から誘導壁129aの接線方向の一方に開放されて形成されている。吹き出し部127は、誘導壁129aの一部から誘導壁129aの接線方向の一方に突出する角筒形状をなしている。
The
駆動モータ128の駆動により、遠心ファン10が矢印103に示す方向に回転する。このとき、空気が吸い込み部130からケーシング129内に取り込まれ、遠心ファン10の内周側空間131から外周側空間132へと送り出される。外周側空間132に送り出された空気は、矢印104に示す方向に沿って周方向に流れ、吹き出し部127を通じて外部に送風される。
The
図21は、図18中の遠心ファンを用いた空気清浄機を示す断面図である。図21を参照して、空気清浄機140は、ハウジング144と、送風機150と、ダクト145と、(HEPA:High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタ141とを有する。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing an air cleaner using the centrifugal fan in FIG. Referring to FIG. 21,
ハウジング144は、後壁144aおよび天壁144bを有する。ハウジング144には、空気清浄機140が設置された室内の空気を吸い込むための吸い込み口142が形成されている。吸い込み口142は、後壁144aに形成されている。ハウジング144には、さらに、清浄空気を室内に向けて放出する吹き出し口143が形成されている。吹き出し口143は、天壁144bに形成されている。一般的に、空気清浄機140は、後壁144aを室内の壁に対向させるようにして壁際に設置される。
The
フィルタ141は、ハウジング144の内部において、吸い込み口142と向い合って配置されている。吸い込み口142を通じてハウジング144内部に導入された空気は、
フィルタ141を通過する。これにより、空気中の異物が除去される。
The
Passes through the
送風機150は、室内の空気をハウジング144内部に吸引するとともに、フィルタ141により清浄された空気を、吹き出し口143を通じて室内に送り出すために設けられている。送風機150は、遠心ファン10と、ケーシング152と、駆動モータ151とを有する。ケーシング152は、誘導壁152aを有する。ケーシング152には、吸い込み部153および吹き出し部154が形成されている。
The
ダクト145は、送風機150の上方に設けられ、清浄空気をケーシング152から吹き出し口143に導く導風路として設けられている。ダクト145は、その下端が吹き出し部154に連なり、その上端が開放された角筒形をなす形状を有する。ダクト145は、吹き出し部154から吹き出された清浄空気を、吹き出し口143に向けて層流に誘導するように形成されている。
The
このような構成を備える空気清浄機140においては、送風機150の駆動により、ファンブレード21が回転し、室内の空気が吸い込み口142からハウジング144内に吸い込まれる。このとき、吸い込み口142および吹き出し口143間に空気流れが発生し、吸い込まれた空気に含まれる塵埃等の異物は、フィルタ141により除去される。
In the
フィルタ141を通過して得られた清浄空気は、ケーシング152内部に吸い込まれる。この際、ケーシング152内に吸い込まれた清浄空気は、ファンブレード21周りの誘導壁152aによって層流となる。層流とされた空気は、誘導壁152aに沿って吹き出し部154に誘導され、吹き出し部154からダクト145内に送風される。空気は、吹き出し口143から外部空間に向けて放出される。
The clean air obtained through the
なお、本実施の形態では、空気清浄機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気調和機(エアーコンディショナ)や加湿機、冷却装置、換気装置などの流体を送り出す装置に、本発明における遠心ファンを適用することが可能である。 In the present embodiment, the air cleaner has been described as an example, but in addition to this, for example, an air conditioner (air conditioner), a humidifier, a cooling device, a device that sends out fluid such as a ventilation device, etc. The centrifugal fan according to the present invention can be applied.
このように構成された、この発明の実施の形態3における遠心ファン10および空気清浄機140によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に得ることができる。
According to
以上に説明した実施の形態1から3に記載のファンの構造を適宜組み合わせて新たなファンを構成してもよい。たとえば、実施の形態2において説明したファンブレードを用いて、実施の形態3における遠心ファン10を構成してもよい。
A new fan may be configured by appropriately combining the fan structures described in the first to third embodiments described above. For example, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、主に、空気清浄機や空気調和機などの送風機能を有する家庭用の電気機器に適用される。 The present invention is mainly applied to household electric appliances having a blowing function such as an air purifier and an air conditioner.
10 遠心ファン、12,12A,12B,12C 羽根車、13 外周枠、13a,13b 端面、14 ディスク部、16 ボス部、21,21A〜21G ファンブレード、23 翼面、24 負圧面、25 正圧面、26 内縁部、27 外縁部、28 内周側翼先端部、29 外周側翼先端部、41,41p,41q,41r 屈曲部、56,57 凹部、100 貫流ファン、101 中心軸、106 中心線、110 成型用金型、112 可動側金型、114 固定側金型、116 キャビティ、120,150,215 送風機、126 外装ケーシング、127,154 吹き出し部、128,151 駆動モータ、129,152,222 ケーシング、129a,152a 誘導壁、130,153 吸い込み部、131 内周側空間、132 外周側空間、140 空気清浄機、141 フィルタ、142,224 吸い込み口、143,225 吹き出し口、144 ハウジング、144a 後壁、144b 天壁、145 ダクト、210 空気調和機、220 室内機、222A,222B キャビネット、226 送風通路、228 エアフィルタ、229 室内側熱交換器、231 横ルーバ、232 縦ルーバ、241 上流側領域、242 下流側領域、246 上流側外側空間、247 内側空間、248 下流側外側空間、251 前方壁部、252 後方壁部、253,254 突出部、256 上側ガイド部、257 下側ガイド部、262 強制渦、301,302,303 スクロール形状、306 接近箇所、307 中心部分、331 接点、332,336,338 直線、333 翼弦線、337,339 接線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Centrifugal fan, 12, 12A, 12B, 12C Impeller, 13 Outer frame, 13a, 13b End face, 14 Disk part, 16 Boss part, 21, 21A-21G Fan blade, 23 Blade face, 24 Negative pressure face, 25 Positive pressure face , 26 Inner edge, 27 Outer edge, 28 Inner peripheral blade tip, 29 Outer blade tip, 41, 41p, 41q, 41r Bent part, 56, 57 Recessed part, 100 Cross-flow fan, 101 Central axis, 106 Center line, 110 Mold for molding, 112 movable mold, 114 fixed mold, 116 cavity, 120, 150, 215 blower, 126 outer casing, 127, 154 blowing section, 128, 151 drive motor, 129, 152, 222 casing, 129a, 152a guide wall, 130, 153 suction part, 131 inner circumferential side space, 32 Outer space, 140 Air cleaner, 141 Filter, 142, 224 Suction port, 143, 225 Air outlet, 144 Housing, 144a Rear wall, 144b Top wall, 145 Duct, 210 Air conditioner, 220 Indoor unit, 222A, 222B Cabinet, 226 Air passage, 228 Air filter, 229 Indoor heat exchanger, 231 Horizontal louver, 232 Vertical louver, 241 Upstream area, 242 Downstream area, 246 Upstream outside space, 247 Inside space, 248 Downstream outside Space, 251 Front wall part, 252 Rear wall part, 253, 254 Projection part, 256 Upper guide part, 257 Lower guide part, 262 Forced vortex, 301, 302, 303 Scroll shape, 306 Approaching part, 307 Central part, 331 Contacts, 332, 336, 33 Straight line, 333 chord line, 337, 339 tangent.
Claims (9)
前記羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、前記正圧面と前記負圧面との間の中心線が内周側の翼先端に交わる内縁部と、その中心線が外周側の翼先端に交わる外縁部とを有し、
ファンの回転に伴って、前記翼面上には前記内縁部と前記外縁部との間を流れる流体流れが発生し、
ファンの回転中心および前記外縁部を通る直線と、前記外縁部における前記中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定し、ファンの回転中心および前記内縁部を通る直線と、前記内縁部における前記中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定し、前記正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と前記翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定した場合に、
複数の前記羽根部は、前記外周側翼先端角および前記内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第1羽根部および第2羽根部を含み、複数の前記羽根部間において前記食違い角が互いに等しくなるように設けられる、ファン。 A blade surface composed of a pressure surface arranged on the fan rotation direction side and a suction surface arranged on the back side of the pressure surface is formed, and a plurality of blade portions arranged at intervals from each other in the circumferential direction are formed. Prepared,
When the blade portion is cut by a plane perpendicular to the rotation axis of the fan, an inner edge portion where the center line between the pressure surface and the suction surface intersects the blade tip on the inner peripheral side, and the center line is An outer edge that intersects the outer wing tip,
As the fan rotates, a fluid flow that flows between the inner edge and the outer edge occurs on the blade surface,
An angle formed by a straight line passing through the rotation center of the fan and the outer edge and a tangent line of the center line at the outer edge is defined as an outer blade tip angle, a straight line passing through the rotation center of the fan and the inner edge, and the inner edge The angle formed by the tangent to the center line at the center is defined as the inner peripheral blade tip angle, the chord line in contact with the inner peripheral side and the outer peripheral blade tip on the pressure surface side, the rotation center of the fan and the outer peripheral side When the angle formed by the straight line passing through the contact point between the blade tip and the chord line is defined as the stagger angle,
The plurality of blade portions include a first blade portion and a second blade portion in which at least one of the outer peripheral blade tip angle and the inner peripheral blade tip angle is different from each other, and the stagger angle between the plurality of blade portions. Fans are provided so that they are equal.
前記第1羽根部と前記第2羽根部とは、前記屈曲部における屈曲角度が互いに異なる、請求項1または2に記載のファン。 The blade portion has a bent portion in which the center line is bent at a plurality of locations between the inner edge portion and the outer edge portion,
The fan according to claim 1 or 2, wherein the first blade portion and the second blade portion have different bending angles at the bent portion.
ファンの回転軸方向から見た場合に、回転軸に対して一方の側の前記外側空間から前記内側空間に流体を取り込み、取り込んだ流体を回転軸に対して他方の側の前記外側空間に送り出す貫流ファンである、請求項1から4のいずれか1項に記載のファン。 An inner space is formed inside the plurality of blade portions arranged in the circumferential direction, and an outer space is formed outside thereof,
When viewed from the direction of the rotation axis of the fan, fluid is taken into the inner space from the outer space on one side with respect to the rotation axis, and the taken-in fluid is sent out to the outer space on the other side with respect to the rotation axis. The fan according to any one of claims 1 to 4, wherein the fan is a cross-flow fan.
前記内側空間から前記外側空間に流体を送り出す遠心ファンである、請求項1から4のいずれか1項に記載のファン。 An inner space is formed inside the plurality of blade portions arranged in the circumferential direction, and an outer space is formed outside thereof,
The fan according to any one of claims 1 to 4, wherein the fan is a centrifugal fan that sends fluid from the inner space to the outer space.
そのファンを成型するために用いられる、成型用金型。 The fan according to any one of claims 1 to 7 is formed of a resin,
Mold for molding, used to mold the fan.
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