JP3021433B2 - 横流ファン装置 - Google Patents

横流ファン装置

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JP3021433B2 JP10309693A JP30969398A JP3021433B2 JP 3021433 B2 JP3021433 B2 JP 3021433B2 JP 10309693 A JP10309693 A JP 10309693A JP 30969398 A JP30969398 A JP 30969398A JP 3021433 B2 JP3021433 B2 JP 3021433B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、横流ファン装置に
関する。
【０００２】横流ファンは、クロスフロー・タンジェン
シャルファンとしても知られている。このファンは、ラ
イン状に広がった流れを提供することができ、熱交換装
置の全長にわたって延び得る故に、プレート−フィン熱
交換器との適切な関係を有していることから、空調装置
に用いられる。所望の長さを得るために、インペラは、
複数のセグメント又はモジュールから形成することがで
き、この場合、これらのセグメントの１個又は複数個
は、全長を所望の長さとするために他のセグメントより
も短い長さとすることができる。横流ファンは、入口及
び出口が、一般に、公称上直角を成しているが、角度は
０°から１８０°が可能である。このインペラは、両端
で閉成されていることを除けば、前向き羽根遠心ファン
ホイールと同様である。流れは、ファン全体を通じてイ
ンペラ軸に直角であり、上流側で半径方向内向きにブレ
ード列に入り、インペラの内部を通過し、次いで、半径
方向外向きに再度ブレード列を通過する。流れは、ロー
タ軸に平行に延び、ロータと同方向に回転する偏心渦を
形成することによって特徴付けられている。
【０００３】流れが最初に吸入ブレード列（上流ブレー
ド列）を通過し、次いで吐出ブレードを通過するにつれ
て２段階の動作が起こる。流れは、インペラを通って流
れるにつれて収縮し、吐出ブレードで高速となる（第２
段階）。流れは、インペラから放出され、渦の周りで回
転し押し潰されるにつれて再び収縮する。これらの効果
が組合わさって、横流ファンによって高い圧力係数が得
られる。渦壁は、入口を出口から分離して渦を安定させ
る作用をする。渦の領域には、再循環流だけが生じるの
で、そこでは有用な仕事がなされない。渦内の主な効果
は、エネルギが分散されることである。しかし、ファン
の安定性は、渦壁の隙間に対して非常に感度が高い。安
定した高性能と、インペラの渦の壁との相互作用によっ
て発生するトーンノイズ（ｔｏｎｅ ｎｏｉｓｅ）と、
の間に背反性があるために、このパラメータは非常に注
意深く調節されなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】インペラのブレードが
吐出側から吸入側へ動くにつれて、これらと渦壁が協働
する。ダクトのない分割システムの高壁型室内ファンコ
イルユニットにおいて、背後／底壁、特に２つの端壁の
近傍において流れが分離することによって発生するノイ
ズの問題がある。渦又は流れの分離が背後／底壁に生じ
ることが想像される。
【０００５】本発明の目的は、流れの安定化を提供する
ことにある。
【０００６】本発明の他の目的は、ノイズの発生を減少
させることである。
【０００７】これらの目的及び後に明らかになる他の目
的は本発明によって達成される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
ペラと、該インペラと吐出部との間を延び、背後壁と渦
壁と一対の端壁とによって規定される吐出流路と、前記
吐出流路内の流れを安定化するための流れ安定化手段と
からなり、該流れ安定化手段は、前記インペラと前記吐
出部との間にあり前記吐出流路の断面積を局部的に減少
させる少なくとも１つの部材を含むことを特徴とする。
【０００９】請求項１に従属する請求項２の発明では、
前記流れ安定化手段は、空気を案内する形状を有するこ
とを特徴とする。
【００１０】同様に請求項１に従属する請求項３の発明
では、前記流れ安定化手段は、前記一対の端壁にそれぞ
れ近接して設置された一対の部材であることを特徴とす
る。
【００１１】請求項３に従属する請求項４の発明では、
前記一対の部材は、それぞれ、空気案内面として作用す
る曲面を有することを特徴とする。
【００１２】請求項４に従属する請求項５の発明では、
前記曲面は楕円の一部であることを特徴とする。
【００１３】請求項１に従属する請求項６の発明では、
前記吐出部の前記断面積の局部的減少量は２０％よりも
少ないことを特徴とする。
【００１４】本発明は横流ファン流れに安定性を与える
ことを課題としている。流れの安定化は、渦又は流れの
分離が生じると考えられる壁の近傍の流れを加速するこ
とによって達成される。この流れの安定化は、インペラ
の端の近傍の背後/底壁にランプ（ｒａｍｐ）形状の流
れ安定化装置を設置することによって達成される。流れ
の方向に見て、適切なランプ部の断面は、それぞれ、ほ
ぼ楕円の１／４及びベルの形状をしている。ランプ部は
流れと交差する方向に０．２平方インチ（１２９mm2）
から１．５平方インチ（９６８mm2)の範囲での最大断面
積を有している。ランプ部は、一般に１dB以下のノイズ
レベルに影響を有するが、ランプ部の寸法及び設置を特
定なものにすることでノイズが約５dB減少する。このラ
ンプ部は、吐出部のわずか０．２５インチ（６．３５m
m)上流にあるか、インペラとの隙間が効果を生じる点
に、例えば、５インチ（１２７mm）だけ吐出部の上流に
ある。吐出部の上流の位置はランプ部によって占められ
る吐出路の割合に影響を与え、この割合はこの位置が上
流側へ移行するにつれて増加するものである。ランプ部
によって占められる吐出路の最大パーセンテージは、一
般には１％より少ないが、０．５％から２０％の範囲が
可能である。
【００１５】基本的には、横流ファンの吐出流路が、背
後／底壁にランプ部を配設することによって、流れの不
安定性が生じるのを避けながら、流れの局部的な加速を
発生させるように改良されている。ランプ部は、ユニッ
トの性能の低下を生じることなしに発生するノイズを減
少させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１及び２において、符号１０
は、分割システムの室内ファンコイルユニット全体を示
す。従来例のように、インペラ又はロータ１２が回転す
ると、冷却モードでは分割空調システムのエバポレータ
となり、加熱モードではコンデンサとなる熱交換部１４
−１，１４−２，１４−３を通して空気が引かれる。熱
交換部１４−１〜１４−３を通過して加熱され又は冷却
された空気は、その後、インペラ１２を通じて、側壁１
８、背後／底壁２０及び渦壁２２によって規定される吐
出部に入る。背後壁２０の湾曲した入口部２０−１と渦
壁２２の頂部２２−１はインペラ１２と協働してファン
１００の吸引側Ｓを規定し、この吸引側Ｓをファン１０
０の吐出側Ｄから分離する。加熱され又は冷却された空
気は順番にルーバー２４及びルーバー２６を通って吐出
部から部屋内に入る。ルーバー２４及びルーバー２６
は、典型的には、回転でき、互いに体して９０°になる
ように設けられていることで、空気の流れを室内に向け
ることができるようになっている。
【００１７】特に図３を参照して、インペラ又はロータ
１２は、概略円筒形であり、その外面に沿って軸方向に
配置された複数のブレード１２−１を有する。インペラ
１２は、数個のモジュール１２−２からなり、各モジュ
ールは隣接する対の仕切円板１２−３によって又は１個
の端円板１２−４と１個の仕切円板１２−３によって区
画される。複数のブレード１２−１は各隣接する対の円
板間を長手方向に延びる。各ブレード１２−１は、その
長手方向の端の１つで一方の円板に取り付けられ、他端
で対になっている他方の円板に取り付けられる。インペ
ラ１２は、図３に示すように複数モジュールから成って
もよいし、単品のモジュールから成っていても良く、こ
の場合、ブレードは両端でそれぞれ端盤に取り付いてい
る。所望の長さを得るために、複数のモジュールが使用
される所では、モジュールの長さが違っていても良く、
この場合、通常端部のモジュール長さは調整された長さ
になっている。
【００１８】これまでに説明されたユニットの構造はほ
ぼ従来のものである。長さが２１．８９インチ（５５６
mm）、直径が３．５インチ（８８．９mm）であり、３５
枚のブレードを有し、吐出部面積は６１．２９平方イン
チ（３９５４０mm2）であり、１０５０ｒｐｍで運転す
るインペラを有するユニットに対して試験を行ったとこ
ろ、図５のグラフが得られた。更に、測定された吐出量
は、２３４．９ｃｆｍであり、１／３オクターブ音響出
力（Ｌｗ）は５０．３dBであった。次いで、ユニット１
０はランプ部３０を壁２０上に設置することによって改
良された。図４、図７及び図８それぞれに説明されてい
るように、適切なランプ部３０，１３０，２３０は、矢
で示されている流れの方向に、楕円の１／４の形又はベ
ル曲面状の形を成しており、流れを方向付け及び加速す
るための空気案内面を提供している。ランプ部３０は、
高さを０．２０インチ（５．０８mm）から０．７５イン
チ（１９．０５mm）、長さを０．５インチ（１２．７m
m）から１．５インチ（３８．１mm）、幅を０．４イン
チ（１０．１６mm）から１．５インチ（３８．１mm）に
できる。２個のランプ部３０が上述の装置内で使用され
る時には、ランプ部３０の位置は、一般に、端壁１８か
ら０．７５インチ（１９．０５mm）か１．７５インチ
（４４．４５mm）またはこれらの値の間にあり、吐出部
４０内でルーバー２４，２６の０．２５インチ（６．３
５mm）から５インチ（１２７mm）上流にあるべきであ
る。
【００１９】各々０．３１インチ（７．８７mm）の高
さ、０．７５インチ（１９．０５mm）の長さ及び０．８
８インチ（２０．３２mm）の幅を有する一対のランプ部
３０を、ルーバー２４から上流に０．３インチ（７．６
２mm）、対応の端壁１８から１．２インチ（３０．４８
mm）の位置に置いて、ユニット１０を、上述と同じ条件
で操作した。図６はこの試験結果を示す。更に、測定さ
れた吐出量は２４１．６ｃｆｍであり、１／３オクター
ブ音響出力（Ｌｗ）は４５．２dBであった。従って、本
発明は、公称流量が増加した状態でノイズが５．１dB減
少した。
【００２０】図７に改良したランプ部１３０が示されて
いる。ランプ部１３０は、それが流れの方向に対称的で
あり、特に、ランプ部１３０の面１３０−１がベル状曲
線を規定している点で、ランプ部３０と異なっている。
ランプ部３０の場合は、広い寸法範囲に適応する。壁１
８に係合しているランプ部１３０については、適切な幅
は１．２５インチ（３１．８mm）、長さは１．０インチ
（２５．４mm）であり、高さは０．３８インチ（０．９
６５mm）〜０．５インチ（１２．７mm）にしてもよい。
この時、ランプ部の頂部は、高さを直径とする円の一部
となる。図８を参照して、改良されたランプ部２３０
は、壁１８から離間されている点でランプ部１３０と異
なっている。面２３０−１は、面１３０−１と同様に、
流れ方向に対してベル状の曲面を規定している。ランプ
部は、壁１８に係合している場合には、壁１８から離間
した場合よりも幅が広くなる傾向にある。
【００２１】以上に本発明の望ましい実施形態が説明さ
れ記載されたが、他の改良も当業者が行い得る。例え
ば、ランプ部が空気案内として作用するものであれば、
このランプ部を他の形状にしても良い。また、場合によ
っては、ユニットの寸法によって、ユニットは２個以上
のランプ部を用いることが望ましいこともあり得、ラン
プ部寸法及び間隙を、ランプ部を側壁から３インチ（７
６．２mm）又はそれ以上離間させることによって変えて
もよい。しかし、ランプ部に対する基本的な必要条件
は、ランプ部が流れの不安定性を避けながら流れに局部
的加速を与えることである。従って、本発明の意図する
所は添付の請求項の範囲のみによって限定されるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファンコイルユニットの部分的切断図である。
【図２】本発明を用いたファンコイルユニットの垂直断
面図である。
【図３】図１のファンインペラの斜視図である。
【図４】図１のランプ部の斜視図である。
【図５】ランプ部なしのユニットについて、音響出力レ
ベル(１ピコワットを基準とするデシベル（dB re １ｘ
１０-12Ｗ)で表す）と周波数との関係を示す特性図であ
る。
【図６】本発明の教示に基づいて適宜に２つのランプ部
を有するユニットについて、音響出力レベル(１ピコワ
ットを基準とするデシベル（dB re １ｘ１０-12Ｗ)で表
す）と周波数との関係を示す特性図である。。
【図７】ランプ部の他の実施形態を示す斜視図である。
【図８】ランプ部の更に他の実施例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
１０…インドアファンコイル １２…インペラ １２−１…ブレード １４−１，１４−２，１４−３…熱交換器 １８…側壁 ２０…背後／底壁 ２０−１…入口部 ２２…渦壁 ２２−１…渦壁の頂部 ２４，２６…ルーバー ３０…ランプ部 ４０…吐出部 １００…ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−121396（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−109604（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−176693（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−100107（ＪＰ，Ｕ) 特公 平８−3385（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−60008（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 29/40 - 29/56 F04D 17/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インペラ（１２）と、 該インペラと吐出部との間を延び、背後壁（２０）と渦
    壁（２２）と一対の端壁（１８）とによって規定される
    吐出流路と、 前記吐出流路内の流れを安定化するための流れ安定化手
    段（３０，１３０，２３０）とからなり、 該流れ安定化手段は、前記インペラと前記吐出部との間
    でかつ前記背後壁上に設けられているとともに前記吐出
    流路の断面積を局部的に減少させる少なくとも１つの部
    材を含む横流ファン装置。
  2. 【請求項２】 前記流れ安定化手段は、空気を案内する
    形状を有する請求項１に記載の横流ファン装置。
  3. 【請求項３】 前記流れ安定化手段は、前記一対の端壁
    にそれぞれ近接して設置された一対の部材である請求項
    １に記載の横流ファン装置。
  4. 【請求項４】 前記一対の部材は、それぞれ、空気案内
    面として作用する曲面を有する請求項３に記載の横流フ
    ァン装置。
  5. 【請求項５】 前記曲面は楕円の一部である請求項４に
    記載の横流ファン装置。
  6. 【請求項６】 前記吐出部の前記断面積の局部的減少量
    は２０％よりも少ない請求項１に記載の横流ファン装
    置。
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