JP4054777B2 - 横流ファン - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室内ファン等に適用される横流ファンに係り、特に、傾斜スキューブレードを備えた横流ファンに関する。

一般に、この種の横流ファンを室内ファンとして組み込む空気調和機の一例として、図１８に示すものがある。図１８によれば、室内機１００の本体ケーシング１０１の前面１０１ａに、吸込グリル１０２と吹出グリル１０３とを図中上下に配設し、これら吸込グリル１０２と吹出グリル１０３とをファンケーシング１０４内の通風路１０５により連通している。

そして、この通風路１０５には、室内側熱交換器１０６の下流側に室内ファンとして横流ファン１０７を配設し、吸込グリル１０２から本体ケーシング１０１内へ吸込んだ室内空気を室内側熱交換器１０６で熱交換して、冷風又は暖風を横流ファン１０７により吹出グリル１０３から室内へ吹き出して冷房又は暖房を行なうようになっている。

ところで、上述した空気調和機では、送風時の異常音を低減することが高性能化を図る上で特に望まれている。そして、異常音の主要なものとして、ノーズ１０８と横流ファン１０７との間の隙間及びその近傍に圧力変動に基づく渦が生じ、この渦部により発生する翼ピッチ音と呼ばれる異常音があり、この翼ピッチ音等の異常音を減じることが重要になっている。

翼ピッチ音等の異常音を減じるための諸策として、従来では、図１９に示すように、ブレード１１０をファン軸Ｏに対して所定の角度傾斜させて配置させた横流ファン１０７Ａが知られている（なお、このようなブレード１１０を傾斜スキューブレードといい、これに対して、ブレード１１０をファン軸Ｏと平行に配置されたブレードをストレートブレードという）。この横流ファン１０７Ａは、複数のブレード１１０を有するファンコマ１１１を複数個同心状に固着して形成されている。この構成によれば、ブレード１１０を所定の角度傾斜させて配置しているため、ブレード１１０とノーズ１０８との間隔で発生する渦（圧力変動）を分散させて翼ピッチ音を低減させることができる。

また、複数の傾斜スキューブレード１１０を仕切板１１２上に複数種類の間隔（ランダムピッチ）で設けることにより、傾斜スキューブレード１１０により減じた回転音のピーク周波数を分散させる構成も知られている。

さらに、翼ピッチ音等の異常音を減じるための他の諸策として、ブレードをファン軸に対し所定の捩じれ角及び捩じれ方向で螺旋状に配置する構成（以下、このブレードを螺旋スキューブレードといい、この螺旋スキューブレードを有するファンを螺旋スキューファンという）も知られており、上述した渦部の分散効果がある。

一方、傾斜スキューブレード１１０を有する横流ファン１０７Ａから吹き出される空気流は、そのファンのブレードのスキュー傾斜角度がファン軸Ｏに対して所定方向のみに定められているため、図２０に示すように、ファン軸Ｏに直交する方向対して常に所定の角度α1を有する斜め方向のみに流れていた。したがって、使用目的に応じて空気流の吹出方向を調整することが困難であり、また、図２０に示すように、横流ファン１０７Ａの軸方向端部が送風の無い範囲（無風範囲）となるか、あるいは送風量が不安定な範囲１１５となり、均一且つワイドな送風範囲が得られないという問題も生じていた。

そこで、特開平５−３４０３８０号公報（特許文献１）には、図２１に示すように、横流ファン１０７Ｂのファン軸Ｏの中心を通り当該ファン軸Ｏに直交する位置（境界位置）Ｂを境にして、左右のスキュー傾斜方向を変えることにより、異なる二方向に空気流を吹出す構成が開示されている。例えば、向かって左側の空気流がファン軸Ｏに直交する方向対して常に所定の角度α1を有する斜め方向に流れ、向かって右側の空気流はファン軸Ｏに直交する方向対して常に所定の角度α2を有する斜め方向に流れる。
特開平５−３４０３８０号公報

図２２は、図１９に示した横流ファン１０７Ａを構成する傾斜スキューブレード１１０を有するファンコマ１１１の側面図であり、図２３は、ファンコマ１１１を仕切板側からこの仕切板を透かして見た図である。そして、図２４は、図２３に示したファンコマ１１１におけるブレード１１０の拡大図である。

図２４に示すように、傾斜スキューブレードにおいては、ブレード１１０の立設方向に沿った周縁（この周縁の内、ファン軸Ｏに対して最も遠い周縁を外周縁１１０ａと呼び、ファン軸Ｏに対して最も近接した周縁を内周縁１１０ｂと呼ぶ）が直線状に形成されているため、図２５に示すように、ファン軸Ｏからブレード外周縁１１０ａまでの距離（ファン半径Ｒ）は、ブレード外周縁１１０ａ中央部において図２５の斜線で示すように小さくなっていることが分かる。ブレード外周縁１１０ａが回転軸Ｏに対して遠ければ遠いほど送風性能が高いため、傾斜スキューブレード１１０を有する送風ファン１０７Ａは、通常のストレートブレードを有する送風ファンに対して送風量が低下してしまうという問題点が生じていた。

また、傾斜スキューブレード１１０を有するファンコマ１１１を備えた横流ファンを回転させた時のブレード外周縁１１０ａの周方向の位置と当該ブレード外周縁１１０ａ及びノーズ１０８の隙間（ノーズ隙間）との関係を図２６乃至図２７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。なお、図２７（Ａ）及び（Ｂ）は、図２６における破線円で示した部分の拡大図であり、図２７（Ａ）と図２７（Ｂ）とでは、回転によりブレード１１０のノーズ１０８に面する周方向の位置が異なっている。

図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）に示すように、ノーズ隙間は、ノーズ１０８のブレード１１０に最も近接する角部１０８ａに対するブレード外周縁１１０ａの位置によって異なる。すなわち、ファンの回転に応じてノーズ角部１０８ａとブレード外周縁１１０ａの中央部が最近接した場合のノーズ隙間Ｃ1（図２７（Ａ）参照）と、同じくファンの回転に応じてノーズ角部１０８ａとブレード外周縁１１０ａの端部が最近接した場合のノーズ隙間Ｃ2（図２７（Ｂ）参照）とでは、「Ｃ1＞Ｃ2」となっていることが分かる。

ノーズ隙間と静圧力とは密接な関係があり、傾斜スキューブレードでは、ファン回転によりノーズ隙間が変化してブレード外周縁方向（長手方向）に静圧分布が発生し、この結果、異常音が発生する。

特に、ランダムピッチ化した傾斜スキューブレード１１０Ａ（図２８参照）を用いて横流ファン１０７Ｃを構成した場合においては、図２９に示すように、ブレード１１０Ａとノーズ１０８との間隔で発生する渦Ｗの大きさ（渦半径ｒ）がファン回転数の整数倍の周期で変動し（図３０参照）、さらに上述したノーズ隙間の横流ファン１０７Ｃにおけるファン軸Ｏ長手方向の変動により、そのランダムピッチ化による渦の大きさ（渦半径ｒ）の変動が増大するため（図３１参照）、異常音がより大きく発生するという傾向を有していた。

また、傾斜スキューブレードにおけるスキュー傾斜角は、大きければ大きいほど翼ピッチ音抑制効果が高いことが知られている。

しかしながら、図３２に示すように、傾斜スキューブレード１１０を有するファンコマ１１１をモールド成形で製造し、その成型品（ファンコマ１１１）を図示しない下金型から抜き出す場合においては、ブレード傾斜方向へファンコマをその軸心回りに回転させながら下金型から抜き出しているため（その抜き方向Ｄを図３２に示す）、スキュー傾斜角を十分にとり、その傾斜スキューブレード部分に普通の抜きテーパを設けた場合では、図３２に示すように傾斜スキューブレード１１０の外周縁１１０ａ及び内周縁１１０ｂ部分に回転によるアンダーカットが生じてしまい、抜き出すことが困難であった。

つまり、スキュー角度を増大させるためには、この回転によるアンダーカットを回避しなければならない。このアンダーカットを回避してスキュー角度を増大方法として、図３３に示すように、傾斜スキューブレード１１０'の抜きテーパを大きくとることが考えられるが、不必要にブレード形状が崩れることになり、送風性能の悪化を招いた。

また、従来の螺旋スキューファンでは、ブレードが螺旋状に成形されるため、モールド成形した場合その螺旋形状部分においてアンダーカットが生じ、下金型から抜き出すことが困難であり、コマつなぎ製法等を用いることが困難であった。

この理由から、従来の螺旋スキューファンでは、一般的なストレート（傾斜していない）形状の金属製及び樹脂製のファンを、外力を加えて所定方向へ捩じって螺旋スキューブレードを形成していたが、その外力の捩じりに基づく捩じり残留応力がファン内部に残り、ファンの信頼性を低下させていた。

一方、特開平５−３４０３８０号公報に開示された構成の横流ファンでは、確かに異なる二方向に空気流を送風することができるが、図２１に示すように、横流ファン１０７Ｂの軸方向両端部が無風範囲１１５Ａ，１１５Ｂとなるか、あるいは送風量が不安定な範囲となり、サージング現象を引き起こすという問題が生じていた。また、左右で傾斜方向を反対にして送風方向が左右に広がるように変えても、今度は横流ファン１０７Ｂの中心軸に沿った中央部分からの送風が減少し、同じくサージング現象を引き起こしてしまった。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、送風性能を高度に維持したままで翼ピッチ音等の騒音を有効に低減させることができる横流ファンを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量が得られる横流ファンを提供することにある。

上記目的を達成させるため、本発明の横流ファンでは、請求項１記載にしたように、ファン軸に対して周方向に沿って所定角度傾斜した状態で上記ファン軸を中心に環状に立設された複数のブレードを有するファンコマを、一対の側プレート間に複数個同心状に配設して形成され、上記複数個のファンコマを前記ファン軸を中心に一体に回転させて空気流を送風するようにした横流ファンにおいて、前記複数個のファンコマにおける互いに隣接するファンコマの各ブレードの傾斜方向を前記ファン軸に対して互いに逆向きに設定し、
前記複数個のファンコマの各ブレードは、上記各ブレードにおける前記ファン軸に対して最も離れた周縁（外周縁）及び前記ファン軸に対して最も近接した周縁（内周縁）が前記ファン軸に対して外方に湾曲するように形成されたものである。

特に、請求項２に記載した横流ファンでは、前記複数個のファンコマは偶数個であり、一方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記一方の側プレート側に偏向するように設定し、他方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記他方の側プレート側に偏向するように設定している。

さらに、本発明の横流ファンにおいては、複数個のファンコマにおける互いに隣接するファンコマの各ブレードの傾斜方向がファン軸に対して互いに逆向きに設定されているため、ファン軸方向両端部の領域においては、当該端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから送風される空気流に基づいて安定した送風が得られる。

本発明に係る横流ファンでは、ファン軸方向両端部の領域に対して、ファン軸方向両端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから安定した空気流を送風することができ、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量を実現することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、横流ファンの概略的な全体構成を示す斜視図である。

横流ファン１は、例えば図１８で示す空気調和機の室内機１００に室内ファンとして組み込む場合に好適な横流ファンである。この横流ファン１は、複数個のファンコマ２を例えばコマつなぎ製法により一体に接合して形成されている。すなわち、横流ファン１は、その両端部に左右一対の側プレート３ａ，３ｂを有し、この側プレート３ａ，３ｂ間に、複数のブレード４を有する側プレート５からなる複数個のファンコマ２が同心状且つ一体に設けられている。

この横流ファン１は、ファン軸Ｏを中心に一体に回転自在に構成され、この横流ファン１の回転により、ファン軸Ｏと略直交する方向に空気流を送風するようになっている。

各ファンコマ２は、図２に示すように、円板状又は環状の側プレート５を有し、この側プレート５の一面に、隣接するファンコマ２の各ブレード４の先端部をそれぞれ嵌入させて固着するための円弧状の嵌合凹部５ａが形成されている。また、側プレート５の他面には、横断面が円弧状の複数のブレード４が所要の取り付けピッチでファン軸Ｏを中心に環状に立設されている。なお、側プレート５から各ブレード４の立設側先端部までの距離をＬとする。また、図１において左端のコマの端板は側プレートを兼ねている。

ここで、各ブレード４の形状について詳細に説明する。図３は、ファンコマ２を側プレート５側から側プレート５を透かして見た図である。また、図４は、図３の破線で囲まれた部分の拡大図である。

図２ないし図４によれば、各ブレード４は、その横断面形状が円弧状をなし、ファン軸Ｏに対して回転方向（周方向）に沿って所定角度傾斜している（この傾斜角をスキュー傾斜角という）。そして、横流ファン１の各ブレード４においては、ファン軸Ｏに対して最も離れた周縁４ａ（外周縁という）及びファン軸Ｏに対して最も近接する周縁４ｂ（内周縁という）の形状に特徴を有している。すなわち、従来のブレードの外周縁及び内周縁は、図４に二点鎖線で示すように直線状であった。しかしながら、本実施形態のブレード４の外周縁４ａ及び内周縁４ｂは、図４に示すように、ファン軸Ｏに対して外方に湾曲している。

このように構成したため、ファン軸Ｏからブレード外周縁４ａまでの距離であるファン半径Ｒaは、外周縁４ａにおけるどの位置においても略均一である。また、従来のファン半径をＲcとすると、例えば外周縁４ａの中央部におけるファン半径Ｒaは、図５に示すように、「Ｒa＝Ｒc＋ΔＲ」となり、従来のファン半径Ｒcに比べてΔＲ大きくなっている。

したがって、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ノーズ隙間Ｃaは、ブレード４のファン半径Ｒaが略均一であるため、ノーズ角部１０８ａに対向するブレード４の外周縁４ａの位置に関係なく常に略均一に形成される。この結果、ノーズ隙間の変化に起因した静圧分布の発生を無くし、異常音の発生を大幅に減じることができる。

また、従来生じていた外周縁４ａの中央部におけるファン半径のロス（ΔＲ）が解消されるため、従来に比べて送風量を増加させることができる。

さらに本構成によれば、ブレード４の外周縁４ａ及び内周縁４ｂがファン軸Ｏに対して外方に湾曲しているため、次の利点を有する。

すなわち、本構成の傾斜スキューブレード４を有するファンコマ２をモールド成形で製造し、図７に示すように、その成型品（ファンコマ２）を軸心回りに回転（回転方向を矢印ｓに示す）させながら下金型（ファンコマ型キャビティ）１０から抜き出す際に、ブレード４の外周縁４ａ及び内周縁４ｂが湾曲しているため、当該ファンコマ２を回転方向ｓに沿って下金型１０の通りに抜き出すことができる。したがって、本構成においては、図３３に示す従来のように抜きテーパを不必要に大きくすることなくスキュー傾斜角を可能な最大限に大きくしてもアンダーカットが発生することがないため、翼ピッチ音抑制効果を送風量の低下等を生じることなく最大限に高めることができる。

また、本構成のスキューブレード４を有する複数のファンコマ２を備えた横流ファン１によれば、アンダーカットの心配が無いため、各ファンコマ２をモールド成形により製造して容易に下金型から抜き出し、このファンコマ２をコマつなぎ製法により接合して横流ファン１を製造することができる。したがって、従来の螺旋スキューブレードを有する螺旋スキューファンと比べた場合、コマつなぎ製法を用いることが可能なためファン製造方法が容易になり、また、ファン製造工程において捩じり外力を加える必要が無いため、ファンに捩じり残留応力が残ることがなく、信頼性を向上させることができる。

ところで、図７に示した横流ファンを構成する各ファンコマを作成するための下金型（ファンコマ型キャビティ）１０を製造する場合、各ブレード成形用のブレード穴キャビティ１１は、各ブレードの外周縁及び内周縁を湾曲させるために、当該穴キャビティ１１の内側面を曲面として形成しなければならず、既存技術であるワイヤカットでは製造不可能である。

そこで、本実施形態では、放電加工用電極の形状を工夫して下金型を製造している。すなわち、放電加工機１５は、図８に示すように、図示しない加工液中に浸漬され被加工物（モールドベース）Ｍを載置するための加工テーブル１６と、被加工物Ｍに対向させてパルス放電を行なうことにより被加工物Ｍを放電加工する放電加工用電極１７と、この放電加工用電極１７の電源である加工電源１８と、放電加工用電極１７を図中の（ｘ，ｙ，ｚ）方向に水平・垂直移動、回転移動させる移動機構１９と、放電加工用電極１７の移動・回転位置を制御する制御部２０とを備えている。

そして、本構成では、放電加工用電極１７として、ブレード形状と略同一形状（相似形状）に加工した電極を用いており、この放電加工用電極１７を移動機構１９及び制御部２０の制御に基づいて回転・垂直移動させながら被加工物Ｍにキャビティ穴１１を切削加工するようになっている。

したがって、既存技術のワイヤカットでは切削加工が困難であった曲面を内側面に有するキャビティ穴の切削加工も容易に行なうことができる。

この横流ファン１によれば、ファン軸Ｏに対して周方向に沿って所定角度傾斜した状態でファン軸Ｏを中心に環状に立設された複数のブレード４の外周縁及び内周縁をファン軸Ｏに対して外方に湾曲させているため、ノーズ隙間をファン軸長手方向で略均一に形成することができ、また、ファン半径を外周縁中央部におけるロス無く略均一に形成することができる。したがって、ノーズ隙間の変化に起因した静圧分布の発生を無くし、異常音の発生を大幅に減じることができ、また、横流ファン１の送風量を従来に比べて増加させることができる。

さらにまた、横流ファン１のファンコマ成形型製造方法によれば、外周縁及び内周縁がファン軸Ｏに対して外方に湾曲して形成された複数のブレード４を成形する穴を、ブレード４と略同一の形状を有する放電電極１７を用いて容易に切削加工することができる。したがって、大きな傾斜角度を有し、外周縁及び内周縁をファン軸に対して外方に湾曲させたブレード４を有するファンコマを製造するためのファンコマ成形型を容易に製造することができる。

（第２実施形態）
図９は、本実施形態に係わる横流ファン２５のファンコマ２６のブレード２７を拡大して示す図である。また、図１０（Ａ）は、ブレード２７の内周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図であり、図１０（Ｂ）は、ブレード２７の外周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図である。本実施形態は、第１実施形態の横流ファン１において、ファンコマ２６の各ブレード２７の構成のみが異なっており、その他の構成は第１実施形態と略同様であるため、その説明は省略する。

本実施形態の各ブレード２７の外周縁２７ａは、図９に示すように、ブレード２７の外周縁２７ａにおける先端側２７Ｈの端部２８ａとファン軸Ｏとを接続する線分をＲout０とした場合、このＲout０を曲率半径として当該先端側端部２８ａから描かれる軌跡（すなわち、抜きテーパが無い軌跡；図中二点鎖線参照）に基づいて湾曲され、さらに、その湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。

また、本実施形態の各ブレード２７の内周縁２７ｂは、図９に示すように、前記内周縁２７ｂの先端側２７Ｈ端部２８ｂとファン軸Ｏとを接続する線分をＲin０とした場合、このＲin０を曲率半径として当該端点２８ｂから描かれる軌跡に基づいて湾曲され、さらに、その湾曲形状は抜きテーパを考慮した形状を有している。

すなわち、図１０（Ｂ）に示すように、Ｒout０からの角度（θ）を変数とした場合のファン軸Ｏに対する外周縁２７ａの軌跡（Ｒout（θ））を、前記曲率半径Ｒout０の軌跡及び抜きテーパ（ｆout（θ））で表すと次の（１）式及び（２）式となる。
［数１］
Ｒout（θ）＜Ｒout０−ｆout（θ） ……（１）
δｆout（θ）／δθ≧０ ……（２）

ファン半径を最大にするためには、抜きテーパｆout（θ）を０に設定すればよい（つまり、外周縁２７ａの軌跡Ｒout（θ）は、一定の曲率半径Ｒout０の軌跡と一致する）が、抜きテーパｆout（θ）が０では、モールド成形において型抜きが難しい。したがって、抜きテーパｆout（θ）を例えば、
［数２］
ｆout（θ）＝Ａ・θ・Ｌ／θmax ……（３）
と設定している。但し、Ａは通常のストレートブレードで用いる一般的な抜きテーパであり、θmaxは、Ｒout０からブレード２７の外周縁２７ａの側プレート５に対する接合側（根本側）２７Ｌの端部２９ａとファン軸Ｏとを接続する線分（Ｒoutmax）までの角度である（図９参照）。

一方、内周縁２７ｂにおいても同様である。すなわち、図１０（Ａ）に示すように、Ｒin０からの角度（θ）を変数とした内周縁２７ｂの軌跡（Ｒin（θ））を、曲率半径Ｒin０の軌跡及び抜きテーパ（ｆin（θ））で表すと次の（４）式及び（５）式となる。
［数３］
Ｒin（θ）＜Ｒin０＋ｆin（θ） ……（４）
δｆin（θ）／δθ＞０ ……（５）

また、抜きテーパｆin（θ）は、外周縁２７ａと同様に例えば、
［数４］
ｆin（θ）＝Ａ・θ・Ｌ／θmax ……（６）
と設定している。

前記（１）式〜（６）式によれば、ブレード２７の外周縁２７ａ及び内周縁２７ｂを、抜きテーパｆout（θ），ｆin（θ）を考慮しながら一定の曲率半径Ｒout０及びＲin０の軌跡に基づいて湾曲させているため、ファン半径の均一性及び外周縁中央部でのファン半径の拡大等の第１実施形態と同様の効果を享受することができる。

また、前記（２）式，（３）式および（５）式，（６）式によれば、抜きテーパｆout（θ）及びｆin（θ）の値は０ではなく、θが増大するにつれて（すなわち、ブレード２７の根本側２７Ｌに向かうにつれて）、抜きテーパｆout（θ）及びｆin（θ）の値が増大していくため、ブレード２７を有するファンコマ２６の型抜きを容易に行なうことができる。

したがって、図９乃至図１０で説明したブレードを有するファンコマは、ブレード２７の最外周縁及び内周縁が抜きテーパを考慮した湾曲形状になっているため、従来の傾斜ブレードを有するファンコマと比べてアンダーカットが生じず、スキュー傾斜角度の大きいブレードを有したファンコマを製造できる。

図９乃至図１０で説明したブレード２７を有するファンコマ２６をモールド成形で製造する場合には、ファンコマ２６の下金型（ファンコマ型キャビティ）３０のブレード穴キャビティ３１をブレード２７の形状に合わせて、例えば上述した放電加工等により形成すればよい。

このブレード穴キャビティ３１部分を図１１に拡大して示す。また、図１２（Ａ）は、図１１におけるブレード穴キャビティ３１の後述する最近内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図であり、図１２（Ｂ）は、図１１におけるブレード穴キャビティ３１の後述する最離内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図である。

図１１において、ファン軸に対応するファンコマ型キャビティの中心軸（キャビティ軸）をＯ'とすると、ブレード穴キャビティ３１は、ブレード穴キャビティ３１の横断面形状が円弧状をなし、キャビティ軸Ｏ'に対して周方向に沿って所定角度傾斜している。

さらに、ブレード穴キャビティ３１の内面におけるキャビティ軸Ｏ'から最も離れた周縁３１ａ（最離内面周縁という）の軌跡（ブレード２７の外周縁２７ａを形成する部分の軌跡；図中破線で表される軌跡参照）をＲ'out（θ）とすると、この軌跡Ｒ'out（θ）は、ブレード穴キャビティ３１の最離内面周縁３１ａにおけるブレード抜き出し側端部３２ａとキャビティ軸Ｏ'とを接続する線分Ｒ'out０を曲率半径としてブレード抜き出し側端部３２ａから描かれる軌跡（すなわち、抜きテーパが無い軌跡；図中二点鎖線で表す軌跡参照）に基づいて湾曲され、さらにその湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。

また、ブレード穴キャビティ３１の内面におけるキャビティ軸Ｏ'に対して最も近接した周縁３１ｂ（最近内面周縁という）の軌跡（ブレード２７の内周縁２７ｂを形成する部分の軌跡；図中破線で表される軌跡参照）をＲ'in（θ）とすると、この軌跡Ｒ'in（θ）は、ブレード穴キャビティ３１の最近内面周縁３１ｂにおけるブレード抜き出し側端部３２ｂとキャビティ軸Ｏ'とを接続する線分Ｒ'in０を曲率半径として当該端部３２ｂから描かれる軌跡（すなわち、抜きテーパが無い軌跡；図中二点鎖線で表す軌跡参照）に基づいて湾曲され、さらにその湾曲形状は、抜きテーパを考慮した形状になっている。

すなわち、図１２（Ｂ）に示すように、Ｒ'out（θ）を、前記曲率半径Ｒ'out０の軌跡及び抜きテーパ（ｆ'out（θ））で表すと次の（７）式及び（８）式となる。
［数５］
Ｒ'out（θ）＜Ｒ'out０−ｆ'out（θ） ……（７）
δｆ'out（θ）／δθ＞０ ……（８）

同様に、図１２（Ａ）に示すように、Ｒ'in（θ）を、前記曲率半径Ｒ'in０の軌跡及び抜きテーパ（ｆ'in（θ））で表すと次の（９）式及び（１０）式となる。
［数６］
Ｒ'in（θ）＞Ｒ'in０＋ｆ'in（θ） …… （９）
δｆ'in（θ）／δθ＞０ ……（１０）

ｆ'out（θ）及びｆ'in（θ）は、例えば上式（３）及び（６）式等を参照して（穴キャビティ３１の深さをＬに設定すればよい）設定できる。

以上述べたように、当該ブレード穴キャビティ３１の最離内面周縁（ブレードの外周縁に対応する）３１ａ及び最近内面周縁３１ｂ（ブレードの内周縁に対応する）を抜きテーパを考慮しながら、一定の曲率半径Ｒ'out０及びＲ'in０の軌跡に基づいて湾曲形状に形成したため、当該ブレード穴キャビティを介してスキュー傾斜角度の大きなブレードを有するファンコマ及びそのファンコマを備えた横流ファンを製造することができる。

ところで、上述した各実施形態においては、ファンコマ成形用の下金型（ファンコマ型キャビティ）自体を放電加工等により製造していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファンコマ型キャビティを分割して製造してもよい。ただ、従来では、隣接するファンコマ型キャビティ要素間の分割面（パーティングライン）が直線となるように当該ファンコマ型キャビティ要素を設けていたため、この従来の方法では、上述した各実施形態で詳細に説明した傾斜スキューブレードを備えたファンコマは回転させながら型抜きを行なうため、当該パーティングラインにアンダーカットが生じるという問題が発生する恐れがある。

そこで、本実施形態の傾斜スキューブレードを有するファンコマ製造用のファンコマ型キャビティを、そのブレード用穴キャビティ３７部分において当該キャビティの径方向に沿って例えば放射状に分割して製造する場合においては、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、分割された各ファンコマ型キャビティ要素３５ａにおける隣接する要素間のパーティングライン３６を例えばブレード用穴キャビティ３７の傾斜方向に沿って螺旋状に形成している。このように構成すれば、ファンコマ型キャビティ３５を分割しても、パーティングライン３６にアンダーカットが生じることがない。

一方、図１４（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、本実施形態の傾斜スキューブレードを有するファンコマ製造用のファンコマ型キャビティを分割して製造する場合の他の例を示す図である。

図１４（Ａ）乃至（Ｃ）によれば、ファンコマ型キャビティ４０を、そのファンコマ型キャビティ４０のブレード穴キャビティ４１部分において環状に分割し、分割された一方（環状体（円筒部））４２及び残りの中空円筒部４３との間のパーティングライン４４を例えばブレード用穴キャビティ４１の傾斜方向に沿って螺旋状に形成している。このように構成したため、図１３（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、パーティングライン４４にアンダーカットが生じることがない。

上述した各実施形態においては、傾斜スキューブレードを一定の取り付けピッチで環状に立設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前掲図２８に示すように、傾斜スキューブレードの取り付けピッチをランダムに設定して環状に立設してもよい。この場合、上述したように、本実施形態の傾斜スキューブレード４、２７はノーズ隙間が略均一になるため、当該ノーズ隙間の変動に基づく渦の大きさの変動は発生せず、この結果、異常音の増大現象を回避することができる。したがって、ランダムピッチ化に基づく渦の分散効果のみを享受することができ、高周波数の異常音を低減させることができる。

さらに、この横流ファン２５のファンコマ成形型によれば、成形されたブレード部分及びパーティングラインにアンダーカットが生じることがないため、大きな傾斜角度を有し、外周縁及び内周縁をファン軸に対して外方に湾曲させたブレードを有するファンコマ及びそのファンコマを備えた横流ファンを上述したファンコマ成形型を用いて容易に製造することができる。

（第３実施形態）
図１５は、本実施形態の横流ファンの概略的な全体構成を示す正面図である。

この横流ファン５１は、複数個のファンコマ５２を例えばコマつなぎ製法により一体に接合して形成されている。すなわち、横流ファン５１は、その両端部に左右一対の側プレート５３ａ，５３ｂを有し、この側プレート５３ａ，５３ｂ間に、複数のブレード５４を有する複数個のファンコマ５２が同心状且つ一体に設けられている。

この一体に設けられた複数（例えば６個）のファンコマ５２は、ファン軸Ｏを中心に一体に回転自在に構成され、このファンコマ５２の例えば矢印ｔ方向への回転によりファン軸Ｏと略直交する方向に送風するようになっている。

各ファンコマ５２の複数のブレード５４は、所要の取り付けピッチでファン軸Ｏを中心に環状に立設されている。各ブレード５４は、ファン軸Ｏに対して周方向に沿って所定角度傾斜している（この傾斜角をスキュー傾斜角という）。

そして、本実施形態では、各ファンコマ５２の複数のブレード５４のファン軸Ｏに対するスキュー傾斜角が、隣接するファンコマ５２において互いに逆向きとなっている。

例えば、図１５に示すように、図面向かって右の側プレート（右側プレート）５３ｂに隣接するファンコマ５２Ｂのブレード５４Ｂは、ファン軸Ｏに対してスキュー傾斜角β1傾斜して配設されている。一方、このファンコマ５２Ｂに隣接するファンコマ５２Ｃのブレード５４Ｃは、ファン軸Ｏに対してスキュー傾斜角β2傾斜して配設されており、β1及びβ2は、ファン軸Ｏに対して互いに向きが逆（図においてβ1下向き、β2上向き）になっている。

また、例えば、図面向かって左の側プレート（左側プレート）５３ａに隣接するファンコマ５２Ａのブレード５４Ａは、スキュー傾斜角β2となっており、このファンコマ５２Ａに隣接するファンコマ５２Ｄのブレード５４Ｄは、スキュー傾斜角β1となっている。

この結果、図１５に示すように、全てのファンコマ５２が一体となって矢印ｔ方向へ回転すると、右側プレート５３ｂに隣接するファンコマ５２Ｂでは、左側プレート５３ａ側に空気流ｖ1が偏向し、そのファンコマ５２Ｂに隣接するファンコマ５２Ｃでは、右側プレート５３ｂ側に空気流ｖ2が偏向する。したがって、横流ファン５１の軸方向における図面向かって右側端部では、ファンコマ５２Ｃにより偏向された空気流ｖ2に基づいて安定した送風が得られ、サージング現象を低減させることができる。

また、同様に、左側プレート５３ａに隣接するファンコマ５２Ａでは、右側プレート５３ｂ側に空気流ｖ3が偏向し、そのファンコマ５２Ａに隣接するファンコマ５２Ｄでは、左側プレート５３ｂ側に空気流ｖ4が偏向する。したがって、横流ファン５１の軸方向における図面向かって左側端部では、上記ファンコマ５２Ｄにより偏向された空気流ｖ4に基づいてより安定した送風が得られ、同じくサージング現象を低減させることができる。

以上述べたように、本実施形態によれば、隣接するファンコマ５２，５２の各ブレード５４，５４のスキュー傾斜方向を逆向きに設定して当該隣接するファンコマ５２，５２を介して送風される空気流を互いに逆向き偏向させたため、サージング現象を低減させて、安定した吹き出し流速、送風量及び送風範囲が得られる。

また、本実施形態の構成である隣接するファンコマ５２の各ブレード５４のスキュー傾斜方向を互いに逆向きに設定された横流ファン５１は、周知のファン製造方法であるコマつなぎ製法を用いれば容易に実現することができるため、製造コストを上昇させることなく製造することができる。

さらに、本実施形態の変形例を図１６に示す。この変形例によれば、横流ファン６１におけるファンコマ６２の数を偶数個（６個）に設定し、右側プレート６２ｂに隣接するファンコマ６２Ｂのブレード６４Ｂをファン軸Ｏに対してスキュー傾斜角β2傾斜して配設し、左側プレート６２ａに隣接するファンコマ６２Ａのブレード６４Ａをファン軸Ｏに対してβ1傾斜して配設している。なお、その他の構成は、図１５に示した構成と同様であり、隣接するファンコマ６２の各ブレード６４のスキュー傾斜角は、互いに逆向きになっている。

このように構成したため、全てのファンコマ６２が一体となって矢印ｔ方向へ回転すると、右側プレート６３ｂに隣接するファンコマ６２Ｂでは、右側プレート６３ｂ側に空気流ｖ5が偏向し、一方、左側プレート６３ａに隣接するファンコマ６２Ａでは、左側プレート６３ａ側に空気流ｖ6が偏向する。

すなわち、本構成では、空気流の送風範囲がファン軸方向に沿って拡大するため、ファン軸方向両端部に安定した送風を行なうことができ、ファン軸方向両端部のサージング減少を大幅に減少させることができる。

なお、本実施形態では、各ファンコマ５２、６２のスキュー傾斜ブレード５４、６４は、当該ブレード５４、６４の外周縁及び内周縁が直線状の傾斜スキューブレードを用いてもよく、また、第１及び第２実施形態で説明した外周縁及び内周縁が湾曲した傾斜スキューブレードを用いてもよい。特に、外周縁及び内周縁が湾曲した傾斜スキューブレードを用いた、図１５で示した構成に基づく横流ファン７１によれば、ノーズ隙間が略均一に保たれるため、図１７に示すように、より均一な風速分布が得られる。

この横流ファンでは、ファン軸方向両端部の領域に対して、ファン軸方向両端部に隣接したファンコマ、あるいはこのファンコマに隣接するファンコマから安定した空気流を送風することができる。この結果、サージング現象を起こすことなく均一且つワイドな送風範囲及び良好な送風量を実現することができる。

第１実施形態に係る横流ファンの概略構成を示す斜視図。 図１の横流ファンを構成するファンコマを示す斜視図。 図２のファンコマを側プレート側から当該側プレートを透かして見た図。 図３の破線で囲まれたブレードを拡大して示す図。 本実施形態の横流ファンのファン半径を従来のファン半径と比較して示す図。 本実施形態の横流ファンのノーズ隙間を示す図。 本実施形態の横流ファンを構成するファンコマを下金型（ファンコマ型キャビティ）から抜き出す状態を示す斜視図。 本実施形態の横流ファンを構成するファンコマ成形用の下金型（ファンコマ型キャビティ）を製造するための放電加工機の概略構成を示す斜視図（一部ブロック図）。 第２実施形態に係る横流ファンのファンコマのブレードを拡大して示す図。 （Ａ）は、図９におけるブレードの内周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図、（Ｂ）は、図９におけるブレードの外周縁側における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図。 第２実施形態に係わるブレードを有するファンコマ成形用のファンコマ型キャビティにおけるブレード穴キャビティを拡大して示す図。 （Ａ）は、図１１におけるブレード穴キャビティの最近内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図、図１２（Ｂ）は、図１１におけるブレード穴キャビティの最離内面周縁における破線円で囲んだ部分を拡大して示す図。 傾斜スキューブレードを有するファンコマ成形用のファンコマ型キャビティを分割して製造する際のパーティングラインを示す図。 傾斜スキューブレードを有するファンコマ成形用のファンコマ型キャビティを分割して製造する際のパーティングラインを示す図。 第３実施形態に係る横流ファンの概略的な全体構成を示すもので、本発明に係る横流ファンの一実施形態を示す正面図。 第３実施形態の変形例に基づく横流ファンの概略的な全体構成を示す正面図。 第３実施形態の変形例に基づく横流ファンの概略的な全体構成を示す正面図。 従来の空気調和機における室内機の一例を概略的に示す縦断面図。 従来の傾斜スキューブレードを有する横流ファンを示す斜視図。 従来の傾斜スキューブレードを有する横流ファンを示す正面図。 従来の傾斜スキューブレードを有する横流ファンを示す正面図。 図１９に示した横流ファンを構成する傾斜スキューブレードを有するファンコマを表す側面図。 図２２で示したファンコマを仕切板側から当該仕切板を透かして見た図。 図２３に示したファンコマのブレードを拡大して示す図。 図１９乃至図２４で示した従来の横流ファンにおけるファン半径を示す図。 従来の傾斜スキューブレードを有するファンコマを備えた横流ファンを回転させた時のノーズ隙間を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、異なるブレード位置における図２６における破線円で示した部分を拡大して示す図。 ランダムピッチ化した傾斜スキューブレードを用いた横流ファンを示す図。 ブレードとノーズとの間隔で発生する渦を示す図。 渦の大きさ（渦半径）の周期的な変動を示す図。 横流ファンの長手方向における渦半径の変動を示す図。 従来のファンコマにおける傾斜スキューブレードに生ずるアンダーカット構造を示す図。 従来のファンコマにおける抜きテーパを大きくした傾斜スキューブレードを拡大して示す図。

符号の説明

１、２５、５１、６１、７１ 横流ファン
２、２６、５２、５２Ａ〜５２Ｄ、６２、６２Ａ〜６２Ｂ ファンコマ
３ａ，３ｂ、５、５３ａ，５３ｂ 側プレート
４、２７、５４、５４Ａ〜５４Ｄ、６４、６４Ａ〜６４Ｂ 傾斜スキューブレード
４ａ、２７ａ 外周縁
４ｂ、２７ｂ 内周縁
１０、３０、４０ 下金型（ファンコマ型キャビティ）
１１、３１、４１ ブレード穴キャビティ
１５ 放電加工機１５
１７ 放電加工用電極
２８ａ、２８ｂ 根本側端部
２９ａ 先端側端部
３１ａ 最離内面周縁
３１ｂ 最近内面周縁
３２ａ、３２ｂ 抜き出し側端部
３５ａ ファンコマ型キャビティ要素
３６、４４ パーティングライン
４２ 円筒体
４３ 中空円筒部

Claims (2)

1. ファン軸に対して周方向に沿って所定角度傾斜した状態で上記ファン軸を中心に環状に立設された複数のブレードを有するファンコマを一対の側プレート間に複数個同心状に配設して形成され、前記複数個のファンコマを前記ファン軸を中心に一体に回転させて空気流を送風するようにした横流ファンにおいて、
   前記複数個のファンコマにおける互いに隣接するファンコマの各ブレードの傾斜方向を前記ファン軸に対して互いに逆向きに設定し、
   前記複数個のファンコマの各ブレードは、上記各ブレードにおける前記ファン軸に対して最も離れた周縁（外周縁）及び前記ファン軸に対して最も近接した周縁（内周縁）が前記ファン軸に対して外方に湾曲するように形成されたことを特徴とする横流ファン。
2. 前記複数個のファンコマは偶数個であり、
   一方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記一方の側プレート側に偏向するように設定し、
   他方の側プレートに隣接するファンコマにおける各ブレードの傾斜方向を、上記ファンコマを介して送風される空気流の偏向方向が前記ファン軸に直交する方向から前記他方の側プレート側に偏向するように設定した請求項１記載の横流ファン。

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