JP4371171B2 - クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本願発明は、クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

一般に、壁掛け型の空気調和機が備える送風機として、クロスフローファンを使用することが知られており、図１４に示すように、クロスフローファン１０４は、羽根車１４１の中心軸Ｚに垂直な面において、空気流Ｘが、横断するように羽根車１４１を通り抜ける横流送風機（貫流送風機）である。即ち、翼（羽根）１４２を備えた羽根車１４１が、図中の矢印Ｚ１で示す方向へ回転することにより、例えば、空気調和機内において冷却あるいは加熱された空気（即ち、調和空気）が室内へ吹き出される構成となっている。

また、クロスフローファンの羽根車において、空気が羽根車を形成する翼を通過することによって騒音が生じるため、この騒音を低減させるものとして、翼の縁部の断面形状を鋸歯状にしたり、翼の縁部に切欠を設けたクロスフローファンが知られている。

例えば、簡単な形状で上記の騒音を低減することを目的として、翼の縁部に、所定の間隔をもって複数の切欠を設けた発明が出願されている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、図１５に示すように、翼２４２の外周側縁部（特許文献１では外周側翼端）２４２ａに複数の切欠を設けることで、翼２４２の外周側縁部２４２ａには、外周側縁部２４２ａから直角方向（図中の矢印Ｔで示す方向）に切り込まれた切込部２４２ｂが、所定間隔で複数形成されている。そして、切込部２４２ｂ間に基本形状部（特許文献１では平滑部）２４２ｃが残された構成となっている。このように構成された切込部２４２ｂにおける翼２４２の外周側縁部２４２ａの形状は、図１６に示すように、外周側縁部２４２ａの端面２４２ｙが平坦になっている。以上のように、翼２４２に切込部２４２ｂが複数形成されているため、クロスフローファン２０４の吹き出し側Ｍにおいて発生する後流渦（不図示）を低減して、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができる。
特開２００６−１２５３９０号公報

しかしながら、上記特許文献に記載されるように翼の縁部に切欠を設けた場合、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができるものの、電動モータの入力が増加するという問題があった。具体的には、翼２４２の外周側縁部２４２ａに切欠が設けられている場合、図１６に示すように、切込部２４２ｂにおける外周側縁部２４２ａの平坦な端面２４２ｙに空気流Ｘが衝突するように羽根車２４１が回転する。このため、外周側縁部２４２ａに切欠を設けた場合は、外周側縁部２４２ａに切欠を設けない場合に比し、クロスフローファン２０４の吸い込み側Ｎにおいて、空気流Ｘが切込部２４２ｂへ流入することにより衝突損失が増える。その結果、例えば、クロスフローファン２０４駆動用の電動モータ（不図示）の入力（即ち、電動モータへ供給する電力）が増加していた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加を抑制したクロスフローファン及びこれを備えた空気調和機を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、羽根車を構成する翼が圧力面側に湾曲してなるクロスフローファンにおいて、翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成され、さらに、この切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部及び圧力面側角部のうちの少なくとも一方の角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成されているため、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができる。さらに、切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部及び圧力面側角部のうちの少なくとも一方の角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されている。このため、切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部が、外周側に突状を成す曲面が形成されている場合は、翼の外周側から切込部へ流入する空気流を、負圧面に沿って羽根車内へ容易に流入させることができる。また、切込部の外周側縁部における翼の圧力面側角部が、外周側に突状を成す曲面が形成されている場合は、翼の外周側から切込部へ流入する空気流を、負圧面に沿って羽根車内へ容易に流入させることができる。従って、翼の外周側から空気流が切込部へ流入する際の衝突損失を低減させることができ、その結果、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加を抑制することができる。上記において、「所定間隔」とは、一定の間隔でもよいし、あるいは、翼の長手方向の位置により間隔を変えたものでもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクロスフローファンであって、切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼の外周側から切込部へ流入する空気流を、負圧面に沿って羽根車へ容易に流入させて、翼の外周側から空気流が切込部へ流入する際の衝突損失を低減させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のクロスフローファンであって、切込部の外周側縁部における翼の圧力面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、切込部の外周側縁部における翼の圧力面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼の外周側から切込部へ流入する空気流を、圧力面に沿って羽根車内へ容易に流入させて、翼の外周側から空気流が切込部へ流入する際の衝突損失を低減させることができる。特に、請求項２に記載の構成にこの構成が適用されることで、翼の外周側から空気流が流入する際の衝突損失をより低減させることができ、その結果、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加をより抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、羽根車を構成する翼が圧力面側に湾曲してなるクロスフローファンにおいて、翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成され、さらに、この切込部の縁部全体が外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成されているため、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができる。さらに、切込部の縁部全体が外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されているため、切込部の縁部に平坦な端面が形成されている場合に比し、翼の外周側から切込部へ流入する空気流を、負圧面又は圧力面に沿って羽根車内へ容易に流入させることができる。従って、翼の外周側から空気流が切込部へ流入する際の衝突損失をより一層低減させることができ、その結果、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加をより一層抑制することができる。上記において、「所定間隔」とは、一定の間隔でもよいし、あるいは、翼の長手方向の位置により間隔を変えたものでもよい。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクロスフローファンであって、切込部は、翼の負圧面側及び圧力面側から見てＶ字状を成すことを特徴とする。

同構成によれば、切込部は、翼の負圧面側及び圧力面側から見てＶ字状を成すため、翼の縁部に形成された切込部が矩形状である場合に比し、翼の圧力面積を確保することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えることを特徴とする。
同構成によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えているため、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができ、さらに、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加を抑制することができる。

本発明によれば、翼の外周側縁部に、縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成されているため、騒音を低減することができる。さらに、切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部及び圧力面側角部のうちの少なくとも一方の角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼の外周側から空気流が切込部へ流入する際の衝突損失を低減させることができ、クロスフローファン駆動用の電動モータの入力の増加を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図３〜図５、図８〜図１２において、矢印Ｓは、羽根車及び翼の外周側を示すとともに、矢印Ｕは、羽根車及び翼の内周側を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１は、壁掛け型室内ユニットであって、空気調和機１は、本体ケーシング２や、本体ケーシング２内に配設された熱交換器３や、熱交換器３の後流側に配設されたクロスフローファン４等から構成されている。

本体ケーシング２の上面及び前面には、空気吸込口２１が設けられるとともに、本体ケーシング２の下面には、空気吹出口２２が設けられている。この空気吹出口２２には、空気吹出口２２から吹き出される空気の方向を調整するために、垂直羽根２３や、水平羽根２４が設けられている。

また、クロスフローファン４の吹き出し側Ｍにおける本体ケーシング２の背面側には、クロスフローファン４により吹き出される吹出空気の流路を形成するためのガイド部２５が形成されている。また、熱交換器３と空気吹出口２２との間には、吹き出し側Ｍと吸い込み側Ｎを区切ることで吹出空気の逆流を防止するための逆流防止用舌部２６が形成されている。

熱交換器３は、本体ケーシング２内において前面側に配設された前面熱交換部３ａと、前面熱交換部３ａの上端に連設されるとともに本体ケーシング２内において背面側に配設された背面熱交換部３ｂとから構成されている。空気吸込口２１から流入した空気は、熱交換器を通過することによって、冷却あるいは加熱された調和空気となり、クロスフローファン４によって調和空気が送風されて、空気吹出口２２から室内へ吹き出される。

クロスフローファン４は、翼（羽根）４２を備えた羽根車４１と、クロスフローファン４の吸い込み側Ｎ及び吹き出し側Ｍにおける空気流Ｘ（図７参照）の流路を形成するケーシングである本体ケーシング２とからなり、電動モータ（不図示）により駆動される。

クロスフローファン４の羽根車４１は、図２に示すように、多数の翼４２と、軸方向Ａ１（即ち、回転軸４４の長手方向であって翼４２の長手方向）に所定の間隔で平行に配設されるとともに、翼４２を支持する複数の円形の支持板４３と、電動モータに接続された回転軸４４とから構成されている。翼４２は、支持板４３の外周側端部４３ａに固定されることにより、複数の支持板４３の間に所定の翼角をもって前進翼構造で複数配設されている。

翼４２は、図３及び図４に示すように、圧力面４２ｐ側に凹状に湾曲した形状を有するとともに、翼４２の外周側縁部４２ａには、複数の切欠が形成されることにより、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見てＶ字状の切込部４２ｂが、切込部４２ｂ間に基本形状部４２ｃを残すように所定間隔で複数形成されている。

即ち、翼４２の外周側縁部４２ａに、外周側縁部４２ａから内周側縁部４２ｄに向けて（即ち、図中の矢印Ｕが示す方向に）切り込まれた切込部４２ｂが所定間隔で複数形成されているため、切込部４２ｂ間には翼４２の湾曲した基本形状を有する基本形状部４２ｃが残されている。なお、ここでいう「所定間隔」とは、一定の間隔でもよいし、あるいは、翼４２の長手方向の位置により間隔を変えたものでもよい。例えば、軸方向Ａ１における翼４２の端部６ａは、支持板４３の近傍であるため、軸方向Ａ１における翼４２の中央部６ｂよりも、空気流Ｘの流速が遅い。従って、本実施形態においては、翼４２の圧力面積を確保するために、軸方向Ａ１における翼４２の端部６ａの切込部４２ｂの間隔は、軸方向Ａ１における翼４２の中央部６ｂの切込部４２ｂの間隔よりも大きい。

また、切欠（即ち、切込部４２ｂの切り込み）の大きさは全て同じであってもよいが、翼４２の長手方向の位置により切欠の大きさを異ならせてもよく、本実施形態においては、翼４２の圧力面積を確保するために、軸方向Ａ１における翼４２の端部６ａの切欠は、軸方向Ａ１における翼４２の中央部６ｂの切欠よりも小さい。

以上のようにして、翼４２の外周側縁部４２ａに、外周側縁部４２ａから直角方向（矢印Ｕが示す方向）に切り込まれた切込部４２ｂが、切込部４２ｂ間に基本形状部４２ｃを残すように所定間隔で複数形成されている。このため、クロスフローファン４の吹き出し側Ｍにおいて発生する後流渦（不図示）を低減することができ、外周側縁部４２ａの断面形状を鋸歯状にする場合に比し、簡単な形状で騒音を効果的に低減することができる。

また、上述のごとく、切込部４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見てＶ字状であるため、翼４２の外周側縁部４２ａに形成された切込部４２ｂが矩形状である場合に比し、翼４２の圧力面積を確保することができる。

ここで、本実施形態においては、図４で示すＡ−Ａ部分の断面図（即ち、切込部４２ｂの断面図）である図５と、切込部４２ｂの断面を示す斜視図である図６に示すように、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍ及び圧力面側角部４２ｎの双方が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることに特徴がある。

より具体的には、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍが、外周側に突状を成す曲面に形成されており、翼４２の翼弦に平行な断面（即ち、Ａ−Ａ断面）において、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の平坦な端面４２ｙと負圧面４２ｑが、負圧面側角部４２ｍにより滑らかに接続されている。また、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の圧力面側角部４２ｎが、外周側に突状を成す曲面に形成されており、翼４２の翼弦に平行な断面において、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の平坦な端面４２ｙと圧力面４２ｐが、圧力面側角部４２ｎにより滑らかに接続されている。このため、圧力面４２ｐ及び負圧面４２ｑに滑らかに連続する平坦な端面４２ｙの面積は、従来の切込部２４２ｂの外周側縁部２４２ａにおける翼２４２の平坦な端面２４２ｙの面積よりも小さい。

このような構成により、負圧面側角部４２ｍが外周側に突状を成す曲面に形成されていない場合に比し、翼４２の外周側から切込部４２ｂへ流入する空気流Ｘを、負圧面４２ｑに沿って羽根車４１内へ容易に流入させることができる。また、圧力面側角部４２ｎが外周側に突状を成す曲面に形成されていない場合に比し、翼４２の外周側から切込部４２ｂへ流入する空気流Ｘを、圧力面４２ｐに沿って羽根車４１内へ容易に流入させることができる。従って、図７に示すように、翼４２の外周側から空気流Ｘが切込部４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減させることができる。

本実施形態のクロスフローファン４によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍが、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼４２の外周側から切込部４２ｂへ流入する空気流Ｘを負圧面４２ｑに沿って羽根車４１内へ容易に流入させることができ、翼４２の外周側から空気流Ｘが切込部４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減させることができる。その結果、切欠が形成されることによるクロスフローファン４駆動用の電動モータの入力の増加を抑制することができる。

（２）切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の圧力面側角部４２ｎが、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼４２の外周側から切込部４２ｂへ流入する空気流Ｘを圧力面４２ｐに沿って羽根車４１内へ容易に流入させることができ、翼４２の外周側から空気流Ｘが切込部４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減させることができる。その結果、クロスフローファン４駆動用の電動モータの入力の増加を抑制することができる。特に、本実施形態においては、負圧面側角部４２ｍ及び圧力面側角部４２ｎの双方が、外周側に突状を成す曲面に形成されているため、翼４２の外周側から空気流Ｘが流入する際の衝突損失をより低減させることができ、その結果、クロスフローファン４駆動用の電動モータの入力の増加をより抑制することができる。

（３）切込部４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見てＶ字状を成すため、翼４２の外周側から空気流Ｘが切込部４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減させながらも、翼４２の圧力面積を確保することができる。

また、本実施形態において空気調和機１は、上記（１）〜（３）の効果を得ることができるクロスフローファン４を備えているため、上記（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては、外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍ及び圧力面側角部４２ｎの双方が、外周側に突状を成す曲面に形成されていたが、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍ及び圧力面側角部４２ｎのうちの少なくとも一方の角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていればよい。

即ち、図８に示すように、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍのみが、外周側に突状を成す曲面に形成されていてもよい。このようにしても、上記（１）、（３）の効果を得ることができる。

また、図９に示すように、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の圧力面側角部４２ｎのみが、外周側に突状を成す曲面に形成されていてもよい。このようにしても、上記（２）、（３）の効果を得ることができる。

・上記実施形態においては、外周側縁部４２ａにおける負圧面側角部４２ｍ及び圧力面側角部４２ｎのみが、外周側に突状を成す曲面に形成されていたが、縁部全体が外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されていてもよい。即ち、図１０に示すように、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａ全体が、外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されていてもよい。このように構成すれば、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａに平坦な端面４２ｙが形成されている場合に比し、翼４２の外周側から切込部４２ｂへ流入する空気流Ｘを負圧面４２ｑ又は圧力面４２ｐに沿って羽根車４１内へさらに容易に流入させることができる。従って、翼４２の外周側から空気流Ｘが切込部４２ｂへ流入する際の衝突損失をより一層低減させることができ、その結果、クロスフローファン４駆動用の電動モータの入力の増加をより一層抑制することができる。

・上記実施形態においては、切込部４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見てＶ字状を成していたが、このように構成されていなくてもよい。例えば、図１１〜図１３に示すように、翼４２の外周側縁部４２ａに、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見て矩形状の切込部４２ｂが、切込部４２ｂ間に基本形状部４２ｃを残すように所定間隔で複数形成されていてもよい。なお、図１２で示すＡ−Ａ部分の断面図は、図５と同じである。

上記のように、切込部４２ｂが、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見て矩形状を成している場合であっても、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の負圧面側角部４２ｍが、外周側に突状を成す曲面に形成されていれば、上記（１）の効果を得ることができる。また、切込部４２ｂが、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見て凹状を成している場合であっても、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａにおける翼４２の圧力面側角部４２ｎが、外周側に突状を成す曲面に形成されていれば、上記（２）の効果を得ることができる。

また、切込部４２ｂの外周側縁部４２ａ全体が、外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されている場合に、その切込部４２ｂが、翼４２の負圧面４２ｑ側及び圧力面４２ｐ側から見て矩形状を成していてもよい。

本発明の実施形態に係るクロスフローファンを備えた空気調和機を示す概略構成図。 本発明の実施形態に係るクロスフローファンを示す斜視図。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態に係るクロスフローファンが備える羽根車の翼を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る切欠が設けられた翼を説明するための図。 本発明の実施形態に係る翼のＡ−Ａ断面図。 切込部の断面を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る切込部への空気流の流入を説明するための図。 本発明の実施形態に係る翼の変形例のＡ−Ａ断面図 本発明の実施形態に係る翼の変形例のＡ−Ａ断面図 本発明の実施形態に係る翼の変形例のＡ−Ａ断面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態に係るクロスフローファンが備える羽根車の翼の変形例を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る切欠が設けられた翼の変形例を説明するための図。 切込部の断面を示す斜視図。 クロスフローファンを説明するための図。 （ａ）（ｂ）従来のクロスフローファンが備える羽根車の翼を示す斜視図。 従来の翼により羽根車が形成されたクロスフローファンを説明するための図。

符号の説明

Ｓ…外周側、Ｕ…内周側、Ｘ…空気流、１…空気調和機、２…本体ケーシング、３…熱交換器、４…クロスフローファン、４１…羽根車、４２…翼、４２ａ…外周側縁部、４２ｂ…切込部、４２ｃ…基本形状部、４２ｄ…内周側縁部、４２ｐ…圧力面、４２ｑ…負圧面、４２ｍ…負圧面側角部、４２ｎ…圧力面側角部、４２ｙ…外周側縁部の端面、４３…支持板、４４…回転軸。

Claims (6)

1. 羽根車を構成する翼が圧力面側に湾曲してなるクロスフローファンにおいて、
   前記翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成され、さらに、この切込部の外周側縁部における翼の負圧面側角部及び圧力面側角部のうちの少なくとも一方の角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることを特徴とするクロスフローファン。
2. 前記切込部の外周側縁部における前記翼の負圧面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されてい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。
3. 前記切込部の外周側縁部における前記翼の圧力面側角部が、外周側に突状を成す曲面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクロスフローファン。
4. 羽根車を構成する翼が圧力面側に湾曲してなるクロスフローファンにおいて、
   前記翼の外周側縁部に、この縁部から直角方向に切り込まれた切込部が、切込部間に基本形状部を残すように所定間隔で複数形成され、さらに、この切込部の縁部全体が外周側に突状を成す滑らかな曲面に形成されていることを特徴とするクロスフローファン。
5. 前記切込部は、翼の負圧面側及び圧力面側から見てＶ字状を成すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクロスフローファン。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えることを特徴とする空気調和機。

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