JP2013185560A - クロスフローファン - Google Patents

Abstract

【課題】接続されたモータ筐体の帯電を防ぎつつ、強度を向上させて直径と長さを大きく形成することができるようにしたクロスフローファンを提供する。
【解決手段】モータ２８の出力軸２８aに固定するボス２９aを備えた円盤形状の側板２９ｂに複数のブレード２９ｃを形成した第１のファンユニット２９と、リング形状のフレーム３０ａ一側に複数のブレード３０ｂを形成した複数の第２のファンユニット３０と、円盤形状の側板３１ａにボス軸３１ｂを突設したエンドプレート３１とからなり、第１のファンユニット２９を絶縁性の強化プラスチックで形成し、第２のファンユニットを導電性を有する強化プラスチックで形成してなる、構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明はクロスフローファンに関するものであり、特に、駆動源となるモータ筐体への放電を無くしてモータ筐体の帯電を防ぎつつ、強度の向上と軽量化を伴わせて直径と長さを大きく形成することができるようにしたクロスフローファンに関するものである。

一般に、従来の空気調和機の室内機にはクロスフローファンが備えられている（例えば、特許文献１）。クロスフローファンが回転することによって、室内機に備えられた吸込口から室内機内部に室内空気が取り込まれて熱交換器で冷媒と熱交換を行い、熱交換された室内空気は室内機に備えられた吹出口から室内に送出される。このクロスフローファンは、駆動モータの出力軸に接続して固定するためのボスを備えた円盤形状の側板に複数のブレードを形成したボス付きファンユニットと、リング形状のフレーム一側に複数のブレードを形成した複数のファンユニットと、円盤形状の側板にボス軸を突設したエンドプレートとから構成されている。

また、従来、クロスフローファンの形成に際しては、例えばスチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）樹脂材にガラス繊維を所定の割合(２０〜３０重量％)で混ぜ込んだガラス繊維強化プラスチックが多用されている。

ところで、クロスフローファンでは、直径を大きくすれば通風性能が向上し、ブレードの長さ、つまり、ファンユニットの長さを長くすれば回転時に発生する騒音(風切り音)が小さくなる。しかし、直径を大きくしたり、ブレードの長さを長くすると、クロスフローファンの強度が不足し、ブレードの変形等の不具合が発生する虞がある。

この問題を解決するために、ガラス繊維に代えて、ガラス繊維より比重の軽い炭素繊維を樹脂材に混ぜ込んだ炭素繊維強化プラスチックを用いてクロスフローファンを形成することが提案されている(例えば、特許文献２参照)。このように炭素繊維強化プラスチックを用いてクロスフローファンを形成すると、強度の向上を図ることができ、直径を大きく、かつファンユニットの長さを長くしたクロスフローファンを得ることが可能になる。

また、近年、室内機の吹出口付近にイオン発生器を設け、イオン発生器で生成したマイナスイオンを、吹出口から室内に吹き出す送風で室内に拡散させるようにした空気調和機が提案されている(例えば、特許文献３参照)。

特開２００８−２６７１８１号公報。 特開２００２−８１３９５号公報。 特開２００３−２４７７４０号公報。

しかしながら、特許文献３に記載の空気調和機のように吹出口付近にイオン発生器を設けた室内機では、室内機の運転中にイオン発生器を駆動させたときに、室内機の吸込口から室内空気とともに発生したマイナスイオンの一部が吸い込まれ、吸い込まれたマイナスイオンがクロスフローファンに付着してクロスフローファンが帯電する。尚、クロスフローファンが帯電することによって、クロスフローファンの電位が−２．０ｋＶ程度になることがある。

クロスフローファンが導電性を有する炭素繊維強化プラスチックで形成されている場合は、帯電したクロスフローファンとボス付きファンユニットに固定接続されているモータの出力軸を介して電気的に接続されているモータ筐体も帯電する。そして、モータ筐体の電位が所定値（例えば、クロスフローファンと同じ−２．０ｋＶ程度）となれば、モータ筺体からモータ内部に配置されているモータ駆動用ＩＣに放電が起こり、モータ駆動用ＩＣが破損する虞があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、接続されたモータ筐体の帯電を防ぎつつ、強度を向上させて直径と長さを大きく形成することができるようにしたクロスフローファンを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明はモータの出力軸に接続されモータにより回転されるクロスフローファンであって、このクロスフローファンは、モータの出力軸に固定するボスを備えた円盤形状の側板に複数のブレードを形成した第１のファンユニットと、リング形状のフレームに複数のブレードを形成した複数の第２のファンユニットと、円盤形状の側板にボス軸を突設したエンドプレートとからなり、第１のファンユニットはガラス繊維強化プラスチックで形成され、第２のファンユニットは炭素繊維強化プラスチックで形成されてなるものある。

この構成によれば、駆動モータの出力軸が固定される第１のファンユニットを絶縁性のガラス繊維強化プラスチックで形成するので、例えば、マイナスイオンを発生させるイオン発生器で発生したマイナスイオンが第２のファンユニットやエンドプレートに付着して帯電しても、第２のファンユニットやエンドプレートとモータの出力軸とは第１のファンユニットによって絶縁されているので、モータ筐体への電導が第１のファンユニットで遮断される。従って、モータ筐体は帯電することがない。一方、第１のファンユニット以外の第２のファンユニットやエンドプレート等は、導電性を有するが強度を備える炭素繊維強化プラスチックで成形することができ、クロスフローファン全体の強度増大が図れる。

また、前記第２のファンユニットと前記エンドプレートは、樹脂材にガラス繊維及び炭素繊維を混ぜ込んだ強化プラスチックで形成されることが好ましい。

この構成によれば、第２のファンユニットとエンドプレートを、樹脂材にガラス繊維及び炭素繊維を混ぜ込んだ強化プラスチックで形成することにより、第２のファンユニットとエンドプレートの両方における強度増大を得ることができ、かつガラス繊維を混ぜ込むことで安価になり、経済性を向上させることができる。

本発明によれば、モータ筐体の帯電を防ぎつつ、クロスフローファン全体の強度増大を図ることができる。したがって、クロスフローファンの直径を大きくして通風性能を向上させるとともに、クロスフローファンの長さを長くして回転時に発生する騒音(風切り音)を小さくしたりすることができるなど、設計の自由度が得られる。

空気調和機における室内機の概略構成図であり、(Ａ)は室内機の正面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 本発明によるクロスフローファンの構成部材をモータと固定接続した状態で示す説明図であり、(Ａ)はその正面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 図２に示すクロスフローファンの分解図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。尚、以下の説明では、空気調和機の室内機に備えられたクロスフローファンを例に挙げて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１は空気調和機における室内機の概略構成図であり、(Ａ)は室内機の正面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。

図１（Ａ）に示すように、空気調和機の室内機１００は、外形が横長の直方体に形成され、室内機１００の前面を覆う前面カバー１０を備えている。前面カバー１０には吸込グリル１３が設けられており、吸い込みグリル１３には吸込口１１が開口されている。また、前面カバー１０の下方には、吹出口１２が設けられており、吹出口１２には、空気の吹き出し方向を調節する上下方向板１４及び左右方向板１５のほかに、マイナスイオンを発生させるイオン発生器１６が設けられている。

図１（Ｂ）に示すように、吸込口１１と吹出口１２とをつなぐ通風路には、冷媒を循環させる配管１７に複数のフィンを取り付けた熱交換器１８と、吸込グリル１３から室内空気を吸い込んで吹出口１２から排出させる送風ファンであるクロスフローファン２５と、吸込グリル１３から吸い込んだ吸入空気に含まれる塵埃を取り除くフィルタ２１と、フィルタ２１に付着した塵埃を除去する清掃装置２２とが設けられている。熱交換器１８やクロスフローファン２５、その他の各構成部品は、室内機１００の背面に配したベース２３に取り付けられており、室内機１００はベース２３を介して室内の壁面２４に取り付けられている。

次に、クロスフローファン２５の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２はクロスフローファン２５の構成部材をモータ２８の出力軸２８ａと接続した状態で示し、(Ａ)はその正面図、(Ｂ)は(Ａ)におけるＤ−Ｄ断面を示す断面図で、図３は図２に示す構成の分解図である。

図２に示すように、クロスフローファン２５は、１個の第１のファンユニット２９と複数個(本例では７個)の第２のファンユニット３０と、１個のエンドプレート３１とを、例えば超音波溶着によりそれぞれ接合して１本の筒状体として形成されるようになっている。

第１のファンユニット２９は、駆動源となるモータ２８の出力軸２８ａが固定されるアルミ材からなるボス２９ａを備えた円盤状の側板２９ｂと、側板２９ｂの一側（ボス２９ａを備えた面と反対側の面）の周縁部から出力軸２８ａの方向に突設され、断面が湾曲形状に形成された複数のブレード２９ｃとを備えたボス付ファンユニットである。

第２のファンユニット３０は、リング状のフレーム３０ａと、フレーム３０ａの一側周縁部から出力軸２８ａの方向に突設され、断面が湾曲形状に形成された複数のブレード３０ｂとを備えている。また、エンドプレート３１は、円盤状の側板３１ａと、側板３１ａの中心部に側板３１ａの両側に突き出すように配置された鉄材からなる軸３１ｂとを備える。

第１のファンユニット２９と第２のファンユニット３０とは、第１のファンユニット２９の各ブレード２９ｃの先端部が、第２のファンユニット３０のフレーム３０ａに超音波溶着によって接合される。第２のファンユニット３０同士は、第２のファンユニット３０の各ブレード３０ｂの先端部が、隣に配置される第２のファンユニット３０のフレーム３０ａに超音波溶着によって接合される。第２のファンユニット３０とエンドプレート３１とは、第２のファンユニット３０の各ブレード３０ｂの先端部が、エンドプレート３１の側板３１ａに超音波溶着によって接合される。このように第１のファンユニット２９と第２のファンユニット３０とエンドプレート３１とを接合することによって、クロスフローファン２５が形成される。尚、第１のファンユニット２９のブレード２９ｃと各第２のファンユニット３０のブレード３０ｂとは、向きが同じとなるように接合されている。

尚、図示は省略するが、モータ２８はベース２６に取り付けられ、モータ２８の筐体内部にはモータ駆動用ＩＣ３２が配置されている。また、クロスフローファン２５の一端側は第１のファンユニット２９のボス２９とモータ２８の出力軸２８ａとの接続により支持され、他端側はエンドプレート３１の軸３１ｂが図示しない軸受部材を介してベース２６に回転可能に支持される。また、モータ２８の筺体や出力軸２８ａは鉄材で形成されており、モータ２８の筺体と出力軸２８ａとはベアリングや軸受等によって電気的に接続されている。

以上説明した室内機１００が運転を開始し、モータ２８を駆動してクロスフローファン２５を回転させると、吸込グリル１３の吸込口１１から室内機１００内部に室内空気が取り込まれる。取り込まれた室内空気は、フィルタ２１を通過するときに室内空気に含まれる塵埃が取り除かれた後、熱交換器１８で配管１７を流れる冷媒と熱交換を行う。熱交換器１８を通過して冷気あるいは暖気となった室内空気は、クロスフローファン２５の回転によって吹出口１４から室内に送出される。吹出口１４から室内に送出される室内空気は、上下風向板１４および左右風向板１５によって偏向される。また、イオン発生器１６が駆動している場合は、生成されたマイナスイオンが吹出口１４から室内に送出される室内空気によって室内に拡散する。

ところで、クロスフローファン２５が回転しているときは、空気との摩擦によって発生した静電気によって、クロスフローファン２５が帯電する。また、室内機１００が、上下風向板１４を閉じた状態でイオン発生器１６およびクロスフローファン２５を駆動することで、室内機１００内部にマイナスイオンを含んだ空気を充満させて、室内機１００内部の除菌を行うクリーン運転を行っているときは、イオン発生器１６により生成されたマイナスイオンの一部がクロスフローファン２５に付着してクロスフローファン２５が帯電する。

前述したように、クロスフローファン２５とモータ２８の筺体とは、導電性を有するボス２９ａ（アルミ材で形成）やモータ２８の出力軸２８ａ（鉄材）で接続された状態となっている。したがって、クロスフローファン２５が導電性を有する強化プラスチック材で形成されている場合は、クロスフローファンが帯電すればクロスフローファン２５からボス２９ａ、出力軸２８ａを介してモータ２８の筐体に電流が流れてモータ２８の筐体が帯電する。そして、モータ２８の筺体が帯電すれば、モータ２８の筺体からモータ２８内部に配置されているモータ駆動用ＩＣ３２に放電が起こり、モータ駆動用ＩＣ３２が破損する虞がある。

一方、クロスフローファン２５は、通風性能の向上を図るために直径を大きくしたいという要望がある。また、回転時に発生する騒音(風切り音)を小さくするめに、クロスフローファン２５を構成するブレード２９ｃやブレード３０ｂの長さを長くしたい、つまり、第１のファンユニット２９や複数の第２のファンユニット３０の長さを長くしたいという要望がある。しかし、これらの要望を満足させるためには、強度の高い材料で形成する必要がある。この条件を満足する材料の一つとして、樹脂材に炭素繊維を混ぜ込んだ炭素繊維強化プラスチックが知られているが、炭素繊維強化プラスチックは導電性を有するので、上述したように、室内機１００の運転中にイオン発生器１６を駆動させているときは、モータ２８の筺体からの放電によりモータ駆動用ＩＣ３２が破損する虞がある。

そこで、本実施形態におけるクロスフローファン２５では、第１のファンユニット２９はガラス繊維強化プラスチックで形成し、第２のファンユニット３０及びエンドプレート３１は強度の高い炭素繊維強化プラスチックで形成している。なお、第１のファンユニット２９のガラス繊維強化プラスチックとしては、例えばスチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）樹脂材にガラス繊維を３０ｗｔ％（重量パーセント）混ぜ込んだプラスチックである。また、第２のファンユニット３０及びエンドプレート３１の炭素繊維強化プラスチックとしては、例えばアクリロニトリルスチレン(ＳＡＮ樹脂)に炭素繊維１８〜２０ｗｔ％（重量パーセント）混ぜ込んだプラスチック、あるいはクリロニトリルスチレン(ＳＡＮ樹脂)にガラス繊維及び炭素繊維を所定の割合で混ぜ込んだプラスチックである。

本実施形態におけるクロスフローファン２５は、導電性を有する炭素繊維強化プラスチックで形成している第２のファンユニット３０とモータ２８（の出力軸２８ａ）との間に、絶縁性のガラス繊維強化プラスチックで形成している第１のファンユニット２９が介在しているので、イオン発生器１６で発生したマイナスイオンによって第２のファンユニット３０やエンドプレート３１が帯電しても、第１のファンユニット２９によってモータ２８への導電が遮断される。これにより、モータ２８の筐体が帯電することがなく、モータ２８の筺体からモータ駆動用ＩＣ３２に放電が起こらずモータ駆動用ＩＣ３２が破損することを防ぐことができる。

また、第２のファンユニット３０やエンドプレート３１は、導電性を有しているがガラス繊維強化プラスチックよりも強度が高い炭素繊維強化プラスチックで形成する。ガラス繊維強化プラスチックで形成する第１のファンユニット２９では、例えば、ブレード２９ｃの長さを、ブレード２９ｃの変形（たわみ）が発生しないように、ガラス繊維強化プラスチックが有する強度に見合った長さ以下とする必要がある。これに対し、図２や図３に示すように、第２のファンユニット３０は、ガラス繊維強化プラスチックよりも強度が高い炭素繊維強化プラスチックで形成するので、第１のファンユニット２９のブレード２９ｃに比べてブレード３０ｂを長く、つまり、第１のファンユニット２９に比べて第２のファンユニットの長さを長く形成できる。

したがって、室内機１００の運転中にイオン発生器１６を駆動している場合にクロスフローファン２５が帯電してもモータ２８の筺体が帯電することを防ぐことができるとともに、クロスフローファン２５の直径を大きくして通風性能を向上させたり、第２のファンユニット３０のブレード３０ｂを長く、つまり、第２のファンユニット３０の長さを長くして回転時に発生する騒音(風切り音)を小さくしたりすることができるので、クロスフローファン２５の設計の自由度が向上する。

以上説明した実施例では、第２のファンユニット３０やエンドプレート３１を炭素繊維強化プラスチックで形成する場合について説明したが、炭素繊維強化プラスチック以外の、導電性を有しているがガラス繊維強化プラスチックよりも強度が高い樹脂材料を用いて、第２のファンユニット３０やエンドプレート３１を形成してもよい。

１００ 室内機
１１ 吸込口
１２ 吹出口
１６ イオン発生器
１７ 配管
１８ 熱交換器
２１ フィルタ
２２ 清掃装置
２５ クロスフローファン
２８ モータ
２８ａ 出力軸
２９ 第１のファンユニット(ボス付ファンユニット)
２９ａ ボス
２９ｂ 側板
２９ｃ ブレード
３０ 第２のファンユニット
３０ａ フレーム
３０ｂ ブレード
３１ エンドプレート
３１ａ 側板
３１ｂ 軸
３２ モータ駆動用ＩＣ

Claims (2)

1. モータの出力軸に接続され、同モータにより回転されるクロスフローファンであって、
   前記クロスフローファンは、
   前記モータの出力軸に固定するボスを備えた円盤形状の側板に複数のブレードを形成した第１のファンユニットと、
   リング形状のフレームに複数のブレードを形成した複数の第２のファンユニットと、
   円盤形状の側板の中心部に軸を突設したエンドプレートとからなり、
   前記第１のファンユニットはガラス繊維強化プラスチックで形成され、前記第２のファンユニットは炭素繊維強化プラスチックで形成されてなることを特徴とするクロスフローファン。
2. 前記第２のファンユニットと前記エンドプレートとは、樹脂材にガラス繊維及び炭素繊維を混ぜ込んだ強化プラスチックで形成されてな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。

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