JP3520017B2 - クロスフローファン - Google Patents

クロスフローファン

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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、例えば空気調和装
置に熱交換器と対向して配置されるクロスフローファン
に係り、特にそのブレードの断面形状の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高効率の送風設計が要求されるよ
うになり、送風機の高性能化がますます進んでいる。特
に空気調和装置においては、クロスフローファンに高風
量、高圧力のものが要求されると共に、騒音においても
低騒音化が課題になっている。
【0003】クロスフローファンを利用した空気調和装
置は、例えば、図7に示すような構成になっている。1
は空気調和装置本体、2はケーシング、3はフレーム、
4は吸込グリル、5は熱交換器、6はクロスフローファ
ン、7はリアガイダ、8はスタビライザ、11は吹出
口、12は左右風向調節羽根、13は上下風向調節板で
ある。
【0004】空気調和装置本体1内の後上部、前面上部
および前面中央部には3つの部分からなる熱交換器5が
配置されている。この熱交換器5上部に対向するケーシ
ング2には空気の吸入口となる開口14が設けられてお
り、熱交換器5の前面には同じく吸込グリル4が設けら
れている。この吸込グリル4には熱交換器5の上部およ
び前面を覆うように空気清浄フィルタ15が備えられて
いる。空気調和装置本体1内のほぼ中央にはクロスフロ
ーファン6が配置され、その周囲にリアガイダ7とスタ
ビライザ8とが設けられている。クロスフローファン6
の下部には複数の左右風向調節羽根12と上下風向調節
板13とが備えられた吹出口11が設けられている。リ
アガイダ7とスタビライザ8と左右風向調節羽根12と
クロスフローファン6の回転軸方向に垂直に配設された
左右2個の壁(図示せず)とにより空気の流路が形成さ
れている。
【0005】このような構成を有する空気調和装置にお
いて、ケーシング2上部の開口14および吸込グリル4
から流入した空気は、クロスフローファン6が回転する
ことによって空気清浄フィルタ15および熱交換器5、
さらにリアガイダ7とスタビライザ8と側壁(図示せ
ず)とで形成された通風路を通過して、吹出口11から
流出される。
【0006】ここに使用されるクロスフローファン6
は、図13に示すように、ブレード23が両側の円盤2
1および中間部の支持板22により支持されていると共
に、これらのブレード23が周方向に所定以上の間隔を
あけて保持されて成る羽根車24を、回転軸方向に回転
軸を同じにして複数個連結させたものである。なお、一
方の端の円盤21の中心にはモータのシャフトを連結す
るための軸受けが取り付けられ、他方の端の円盤21は
支持板22を兼ねる回転軸が取り付けられている。
【0007】図7において、クロスフローファン6が矢
印Y方向に回転すると、上部および前部の熱交換器5を
通して流入した空気が、矢印に示すように、ブレード2
3の列を通してクロスフローファン6内部に流入する。
流入した空気によりスタビライザ8近傍に渦が形成さ
れ、この渦が高速度回転することによって周囲の空気が
移動して空気の流れが形成される。クロスフローファン
6内部の空気が吹出口11側のブレード23の列を通し
て流出する。
【0008】このクロスフローファン6のブレード23
は前向き(矢印Y方向)に湾曲した円弧状に形成され、
円弧状の端を円盤21の回転軸側(以下内周端という)
および円盤21の外周側(以下外周端という)に向けて
配置されている。
【0009】図8は従来のクロスフローファンのブレー
ドを回転軸と直交する面で切って示した断面図である。
ブレード23の断面形状は、中央の線(一転鎖線)を中
心に左右対称形をした略三日月形状であり、背面側の中
央部分が曲率半径R1を有する円弧25、腹面側の中央
部分が曲率半径R1より大きい曲率半径R2を有する円
弧26で形成され、円弧25、26の中心点P1、P2
が中央の線上に位置している。背面側円弧面25および
腹面側円弧面26のそれぞれの両端に連続して一対の末
端円弧面27、28が形成され、使用される送風機の能
力と形状に応じてあらかじめ決められたブレード23の
弦の長さになるように設計されている。
【0010】図9から図12はクロスフローファンを流
れる空気の方向および速さを矢印で表したものである。
矢印の向きが空気の流れる方向を示し、矢印が長いほど
風速が速いことを示している。
【0011】図9はクロスフローファン6の吸込み側に
流れ込む空気の状態を表わしている。(ブレード23の
凹状の腹面側で空気が図の上から下に流れ、凸状の背面
側で下から上に流れている。)ブレード23の上端部の
周囲付近で長い矢印が多く分布しており、風速が速いこ
とを表している。
【0012】図10は図9のブレード23の上部付近を
拡大したものである。図において、ブレード23の背面
側上部付近で右向きに長い矢印が多く分布しており、風
速が速いことを表している。また、背面側で(下から上
にかけて)短い矢印が分布しており、風速が遅いことを
表している。
【0013】図11はクロスフローファン6のリアガイ
ダ7側に流れ込む空気の状態を表わしている。図におい
て、ブレード23の両端付近で長い矢印が分布してお
り、風速が速いことを表している。
【0014】図12はクロスフローファン6のスタビラ
イザ8側に流れ込む空気の状態を表わしている。図にお
いてブレード23の両端付近に長い矢印が分布してお
り、風速が速いことを表している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空気の速い
流れの中では、クロスフローファン6に空気の剥離や剥
離渦が生じ易くなり、空気の剥離や剥離渦が生じると、
その場所で騒音が大きくなるという問題があった。これ
を回避するためにクロスフローファンの回転速度を遅く
すれば、規定の送風量を確保することができず、また、
回転速度を遅くして送風量を確保するためにファンを大
形にすれば、ファンの形状が大きくなった分だけ空気調
和装置が大形化することになる。
【0016】本発明は上述のような従来の問題点を解消
したものであり、クロスフローファンを大形にすること
なく、クロスフローファンを通過する空気の剥離や剥離
渦を生じ難くして騒音値を低減することのできるクロス
フローファンを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、回転軸に取り付けられた円盤の
外周に少なくとも所定以上の間隔で複数枚のブレードを
配置してなるクロスフローファンにおいて、前記回転軸
と直交する面で切られる前記ブレードの断面形状を、少
なくとも凸状の背面側をなす背面側円弧と、凹状の腹面
側をなす腹面側円弧と、前記背面側円弧の両端にそれぞ
れつながる曲線と、前記腹面側円弧の両端にそれぞれつ
ながる曲線とから構成し、これら曲線の長さを前記断面
形状から得られる弦の長さの5〜25%に成すと共に、
これら曲線の曲率半径を前記腹面側円弧の曲率半径より
大きく成すことを特徴とする。
【0018】請求項2の発明は、請求項1に記載のクロ
スフローファンにおいて、前記曲線の前記背面側円弧に
つながらない他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円
弧につながらない他端とを前記ブレードの最大厚みの1
5〜25%の曲率半径の円弧でつなげることを特徴とす
る。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。なお、図7から図12と同一の構成要
素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0020】図1は本発明の一実施形態に係るクロスフ
ローファンのブレードを回転軸と直交する面で切って示
した断面図である。図1において、ブレード30の断面
形状は、中央の線(一転鎖線)を中心に左右対称形をし
た略三日月形状であり、背面側の中央部分が曲率半径R
1を有する凸状の背面側円弧25と、腹面側の中央部分
が曲率半径R1より大きい曲率半径R2を有する凹状の
腹面側円弧26とで形成され、円弧25、26の中心点
P1、P2が中央の線上に位置している。背面側円弧面
25の両端には、曲率半径R2よりも曲率半径が大きい
曲線、あるいは直線でそれぞれ背面側外周端面41、背
面側内周端面43が形成され、同様に腹面側円弧面26
の両端には、曲率半径R2よりも曲率半径が大きい曲
線、あるいは直線でそれぞれ腹面側外周端面42、腹面
側内周端面44が形成されている。さらに、外周端は背
面側外周端面41から腹面側外周端面42へ連続して外
周末端円弧面35が形成され、内周端は背面側内周端面
43から腹面側内周端面44へ連続する内周末端円弧面
36で形成されている。
【0021】aはブレード30の弦に相当する長さ、b
は背面側および腹面側の外周、内周端面41、42、4
3、44の内外周端からの長さ(以下カット長とい
う)、cはブレード30の中央に位置する最大厚みを示
している。
【0022】なお、点線で示した31、32、33、3
4は、従来のブレード23の断面形状を示しており、本
発明のブレード30は、従来のブレード23の断面形状
の4ヵ所41、42、43、44をカットした断面形状
をしている。
【0023】このようなブレード30を用いたクロスフ
ローファン38の騒音値に対する効果を調べるために、
従来のブレード23の断面形状の4ヵ所41、42、4
3、44をカットしたブレードを用いて騒音値の比較を
する。なお、弦の長さaとカット長bとの比率b/a
(以下カット長率という)を5〜25%、最大厚みcに
対する末端円弧面の曲率半径Rの割合R/c(以下端R
率という)を15〜25%に設計して比較する。測定に
使われたクロスフローファンは、回転軸方向の長さ61
5mm、ファンの直径100mm、ブレードの枚数35
枚、ブレードの弦の長さ(a)13.2mmである。測
定ではファンの回転数を1330rpm、風量を700
3/hにしている。
【0024】図2は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから背面側外周端面31のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率5%のとき騒
音値が0.37dB低減され、カット長率25%のとき
騒音値が0.36dB低減され、カット長率15%のと
き騒音値が0.65dB低減されて、カット長率15%
のとき最も大きく低減されている。
【0025】図3は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから背面側内周端面33のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率5%のとき騒
音値が0.34dB低減され、カット長率15%のとき
騒音値が0.54dB低減され、カット長率25%のと
き騒音値が0.31dB低減されて、カット長率15%
のとき最も大きく低減されている。
【0026】図4は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから腹面側外周端面32のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率5%のとき騒
音値が0.35dB低減され、カット長率15%のとき
騒音値が0.61dB低減され、カット長率25%のと
き騒音値が0.35dB低減されて、カット長率15%
のとき最も大きく低減されている。
【0027】図5は従来のクロスフローファンと、従来
のクロスフローファンから腹面側内周端面34のみカッ
トしたブレードを用いたクロスフローファンとの騒音値
の比較を示したグラフである。カット長率5%のとき騒
音値が0.32dB低減され、カット長率15%のとき
騒音値が0.54dB低減され、カット長率25%のと
き騒音値が0.31dB低減されて、カット長率15%
のとき最も大きく低減されている。
【0028】図2ないし図5に示すように、従来のブレ
ード断面形状の4ヵ所のうちいずれか1ヵ所でもカット
されていれば騒音値が低減され、特にカット長率15%
を最大にして5〜25%の範囲で0.3dB以上の低減
が図れる。
【0029】図6はブレードの端R率と騒音値との関係
を示したグラフである。カット長率を15%一定にし
て、従来のクロスフローファンと、従来のクロスフロー
ファンから背面側、腹面側外周端面31、32をカット
したブレードを用いたクロスフローファンと、背面側、
腹面側内周端面33、34をカットしたブレードを用い
たクロスフローファンと、背面側、腹面側の内外周端面
31、32、33、34をカットしたブレードを用いた
クロスフローファンとを、騒音値の比較している。背面
側、腹面側内周端面33、34をカットした場合、端R
率15%のとき0.37dB低減され、端R率21%の
とき0.42dB低減され、端R率25%のとき0.3
7dB低減されている。
【0030】また、背面側、腹面側外周端面31、32
をカットした場合、端R率15%のとき0.37dB低
減され、端R率21%のとき0.45dB低減され、端
R率25%のとき0.40dB低減されている。
【0031】また、背面側、腹面側の内外周端面31、
32、33、34をカットした場合、端R率15%のと
き0.47dB低減され、端R率21%のとき0.61
dB低減され、端R率25%のとき0.55dB低減さ
れている。
【0032】この騒音値の測定結果によれば背面側、腹
面側の内外周端面31、32、33、34をカットした
場合、背面側、腹面側外周端面31、32をカットした
場合、背面側、腹面側内周端面33、34をカットした
場合の順に騒音値の低減に効果があった。2ヵ所をカッ
トする場合に比べ、4ヵ所をカットすると、騒音値の低
減効果が大きくなり、特に図6に示すように、端R率2
1%のとき、最も大きな効果を奏する。
【0033】このように、従来のブレード断面形状から
4ヵ所をカットし、末端円弧面を小さくしたブレードを
用いてクロスフローファンを駆動することにより、騒音
値の低減が図れる。
【0034】以上、測定結果に基づいて本発明を説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
のブレード30ではブレード30の中央に最大厚みcが
あるが、背面側円弧面25の曲率半径R1および腹面側
円弧面26の曲率半径R2が等しいものであっても良
い。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
背面側円弧の両端にそれぞれつながる曲線と、腹面側円
弧の両端にそれぞれつながる曲線との長さをブレードの
断面形状から得られる弦の長さの5〜25%に成すと共
に、これら曲線の曲率半径を腹面側円弧の曲率半径より
大きい曲線、あるいは直線にすることにより、従来、背
面側や腹面側の端面で生じていた空気流の剥離が少なく
なり、騒音値の低減が図れる。
【0036】また、前記曲線の前記背面側円弧につなが
らない他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円弧につ
ながらない他端とをブレードの断面形状の最大厚みの1
5〜25%の曲率半径の円弧でつなげることにより、さ
らに騒音値の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るクロスフローファン
のブレードを回転軸と直交する面で切って示した断面図
である。
【図2】従来のクロスフローファンと、背面側外周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。
【図3】従来のクロスフローファンと、背面側内周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。
【図4】従来のクロスフローファンと、腹面側外周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。
【図5】従来のクロスフローファンと、腹面側内周端面
を形成したブレードを用いたクロスフローファンとの騒
音値の比較を示したグラフである。
【図6】ブレードの端R率と騒音値との関係を示したグ
ラフである。
【図7】クロスフローファンを使用した空気調和装置の
側断面図である。
【図8】従来のクロスフローファンのブレードを回転軸
と直交する面で切って示した断面図である。
【図9】図7におけるクロスフローファンの吸込み側
(s)の空気の流れを示した図である。
【図10】図7におけるクロスフローファンの吸込み側
(s)の空気の流れを示した拡大図である。
【図11】図7におけるクロスフローファンのリアガイ
ダ側(t)の空気の流れを示した図である。
【図12】図7におけるクロスフローファンのスタビラ
イザ側(u)の空気の流れを示した図である。
【図13】クロスフローファンの概略正面図である。
【符号の説明】
1 空気調和装置本体 2 ケーシング 4 吸込グリル 5 熱交換器 6 従来のクロスフローファン 7 リアガイダ 8 スタビライザ 11 吹出口 21 円盤 22 支持板 23 従来のブレード 24 羽根車 25 背面側円弧面 26 腹面側円弧面 27 従来の外周端末円弧面 28 従来の内周端末円弧面 30 本発明のブレード 31 背面側外周端面 32 腹面側外周端面 33 背面側内周端面 34 腹面側内周端面 35 外周端末円弧面 36 内周端末円弧面 38 本発明のクロスフローファン a 弦の長さ b カット長 c 最大厚み R 末端円弧面の曲率半径 R1 背面側円弧面の曲率半径 R2 腹面側円弧面の曲率半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−200291(JP,A) 特開 平6−323294(JP,A) 特開 平5−44686(JP,A) 特開 平2−169896(JP,A) 実開 昭62−110597(JP,U) 実開 昭62−110598(JP,U) 実開 昭57−157788(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 17/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に取り付けられた円盤の外周に少
    なくとも所定以上の間隔で複数枚のブレードを配置して
    なるクロスフローファンにおいて、前記回転軸と直交す
    る面で切られる前記ブレードの断面形状を、少なくとも
    凸状の背面側をなす背面側円弧と、凹状の腹面側をなす
    腹面側円弧と、前記背面側円弧の両端にそれぞれつなが
    る曲線と、前記腹面側円弧の両端にそれぞれつながる曲
    線とから構成し、これら曲線の長さを前記断面形状から
    得られる弦の長さの5〜25%に成すと共に、これら曲
    線の曲率半径を前記腹面側円弧の曲率半径より大きく成
    すことを特徴とするクロスフローファン。
  2. 【請求項2】 前記曲線の前記背面側円弧につながらな
    い他端と相対向する前記曲線の前記腹面側円弧につなが
    らない他端とを前記ブレードの最大厚みの15〜25%
    の曲率半径の円弧でつなげ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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