WO2015104837A1

WO2015104837A1 - ファン、遠心ファン及び空気調和装置

Info

Publication number: WO2015104837A1
Application number: PCT/JP2014/050336
Authority: WO
Inventors: 惇司河野; 池田　尚史; 昌彦高木; 栗原　誠; 功平恒友; 毅浩林
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-07-16
Also published as: JP6203293B2; EP3093499B1; JPWO2015104837A1; EP3093499A1; EP3093499A4

Abstract

　遠心ファン３は、シュラウド５１と、主板５３と、複数の羽根５５とを備えており、シュラウド５１と、主板５３とは、遠心ファンの回転軸方向に離れており、複数の羽根５５は、シュラウド５１と、主板５３との間に設けられており、複数の羽根５５は、シュラウド５１及び主板５３の少なくとも一方に溶着されており、シュラウド５１及び主板５３の少なくとも一方は、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材である。

Description

ファン、遠心ファン及び空気調和装置

　本発明は、ファン及びそれを備えた空気調和装置に関するものである。

　特許文献１には、天井埋込形の空気調和装置に設けられる遠心ファンが開示されている。この遠心ファンでは、主板と、側板と、複数の羽根とを備えている。主板は、側板と、ファン回転軸方向に離れており、主板と側板との間に、複数の羽根が設けられている。

特開２００５－１５５５１０号公報

　複数の羽根のそれぞれは、一方側の端面が主板に接続され、他方側の端面が側板に接続されているが、複数の羽根の何れにおいても、主板または側板との間に好適な接続状態を維持したい。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数の羽根と、羽根支持部材との間の接続状態の確認が容易に行える、ファン及び空気調和装置を提供することを目的とする。

　上述した目的を達成するため、本発明のファンは、第１支持部材と、第２支持部材と、複数の羽根とを備えたファンであって、前記第１支持部材と、前記第２支持部材とは、該ファンの回転軸方向に離れており、前記複数の羽根は、前記第１支持部材と、前記第２支持部材との間に設けられており、前記複数の羽根は、前記第１支持部材及び前記第２支持部材の少なくとも一方に溶着されており、前記第１支持部材及び前記第２支持部材の前記少なくとも一方は、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材である。
　前記羽根は、可視光線透過率が３０パーセント未満の部材であってもよい。
　前記羽根はそれぞれ、該羽根の両端のそれぞれ負圧面側が、対応する前記第１支持部材及び前記第２支持部材に、溶着されていてもよい。
　本発明は、上記のファンにおいて、前記第１支持部材は、シュラウドであり、前記第２支持部材は、主板であり、前記シュラウドには、複数の受け入れ部が形成されており、前記受け入れ部はそれぞれ、前記主板と離れる向きに突出すると共に、該受け入れ部の内側に凹みを有しており、前記羽根のそれぞれの一端は、前記シュラウドの対応する前記受け入れ部の前記凹みに嵌め込まれ、該一端の負圧面側が、対応する前記凹みの底面に溶着される、遠心ファンであってもよい。
　前記受け入れ部は、第１段部と、第２段部と、斜面部とを有しており、前記第１段部の凹み深さは、前記第２段部の凹み深さよりも深く、前記斜面部は、前記第１段部と前記第２段部との間に位置しており、前記第１段部及び前記第２段部が延びる方向に対して斜めに延びていてもよい。
　前記羽根の正圧面において、前記シュラウドに溶着される前記羽根の一端側には、第１ラウンド部が形成され、前記羽根の負圧面において、前記シュラウドに溶着される前記羽根の一端側には、第２ラウンド部が形成されており、前記第１ラウンド部の湾曲半径をＲ１とし、前記第２ラウンド部の湾曲半径をＲ２としたとき、Ｒ１＞Ｒ２となっていてもよい。
　前記羽根の正圧面の前縁側には、第３ラウンド部が形成され、前記羽根の負圧面の前縁側には、第４ラウンド部が形成されており、前記第３ラウンド部の湾曲半径をＲ３とし、前記第４ラウンド部の湾曲半径をＲ４としたとき、Ｒ３＞Ｒ４となっていてもよい。
　また、同目的を達成する本発明の空気調和装置は、熱交換器と、ファンとを備えており、当該ファンは、上述した本発明のファンまたは遠心ファンである。

　本発明によれば、複数の羽根と、羽根支持部材との間の接続状態の確認が容易に行える。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の内部構造を側方から示した図である。本実施の形態１に係る遠心ファンの斜視図である。一つの羽根周辺部を、図２の矢印ＩＩＩの方向から見たときの図である。一つの羽根周辺部を、図２の矢印ＩＶの方向から見たときの図である。図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。一つの羽根周辺部の斜視図である。シュラウドと羽根との接続部を、図５の断面の向きで示す図である。図７の矢印ＶＩＩＩ方向から示す、シュラウドと羽根との溶着部の形状関係を模式的に示す図である。図７のＹ部の拡大図である。図３のＺ部の拡大図である。本発明の実施の形態２に係るクロスフローファンの斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の内部構造を側方から示す模式図である。より詳細には、本実施の形態１に係る空気調和装置は、いわゆるパッケージエアコンの室内機であり、図１は、空気調和装置の大部分が部屋の天井裏に埋設され、本体の下部が部屋の室内に面した状態を示している。

　空気調和装置１００は、空調対象の空間（部屋１５の）の天井１５ａに埋設されたケース１を備えている。ケース１は、一例であるが、概ね直方体状に形成されている。ケース１は、上面部１ａと、側面部１ｂと、下面部である化粧パネル２とを含んでいる。

　側面部１ｂは、平面視矩形で、上下に延びる筒状に形成されており、側面部１ｂの上部は、上面部１ａで閉塞されており、側面部１ｂの下部に化粧パネル２が設けられている。ケース１は、これら上面部１ａ、側面部１ｂ及び化粧パネル２によって概ね箱状に形成されている。

　化粧パネル２の中央には、吸込口２ａが設けられており、化粧パネル２における吸込口２ａの周囲には、側面部１ｂの四面に対応して４つの吹出口２ｂが設けられている。

　ケース１内には、遠心ファン３と、ファンモータ４と、ベルマウス５と、熱交換器６とが収容されている。遠心ファン３は、吸込口２ａからケース１内に吸込まれ吹出口２ｂから対象空間へと吹出される空気の流れを作る。熱交換器６は、そのような空気の流動路中に配置され、空気の温度を調整する。なお、ベルマウス５や熱交換器６の構成や態様は特に限定されるものではなく、本実施の形態１では周知のものが用いられている。

　このような構成において、遠心ファン３が回転すると、部屋１５の空気は、化粧パネル２の吸込口２ａに吸い込まれ、ベルマウス５によって案内されて、遠心ファン３に吸い込まれる。さらに、遠心ファン３では、下方から上方に向かって吸い込まれた空気が、水平方向に、且つ、径方向でいう外側方向に、吹き出される。そのように吹き出された空気は、熱交換器６を通過する際に、熱交換及び湿度調整された後、流れ方向を下方に変更して、吹出口２ｂそれぞれから部屋１５に吹き出される。

　次に、図３～６に基づいて、遠心ファンの詳細について説明する。図３は、一つの羽根周辺部を、図２の矢印ＩＩＩの方向から見たときの図である。図４は、一つの羽根周辺部を、図２の矢印ＩＶの方向から見たときの図である。図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。なお、図５は肉厚の微小な部分を示しているため、ハッチングについては省略している。図６は、一つの羽根周辺部の斜視図である。図７は、シュラウドと羽根との接続部を、図５の断面の向きで示す図である。図８は、図７の矢印ＶＩＩＩ方向から示す、シュラウドと羽根との溶着部の形状関係を模式的に示す図である。なお、図８は、あくまでもシュラウドと羽根との形状の関係を示すことが目的の図であり、図の見易さを優先し、シュラウドと羽根との隙間（隙間の有無や隙間の大きさ）や、シュラウドの肉厚や、シュラウドの接続斜面部の形状等に関しては、実際の状態を示すものではない。

　遠心ファン３は、第１支持部材であるシュラウド５１と、第２支持部材である主板５３と、複数の羽根５５とを備えている。シュラウド５１と主板５３とは、遠心ファン３の回転軸Ｘ方向に離れている。複数の羽根５５は、シュラウド５１と、主板５３との間に設けられている。

　シュラウド５１及び主板５３のそれぞれには、対応する複数の羽根５５が溶着されている。羽根５５の対応するシュラウド５１または主板５３への溶着には、レーザー溶着が用いられている。なお、本発明としては、レーザー溶着に限定されず、他の一例として、超音波溶着を用いることもできる。

　羽根５５はそれぞれ、少なくとも一つの中空部を内部に有しており、一体成形によって、または複数のパーツの組み合わせによって、作られている。羽根５５はそれぞれ、前縁５５ａが後縁５５ｂよりも径方向の内側に位置している。

　主板５３は、円盤状の形状を有している。一方、シュラウド５１は、平面視、円環状の形状を有している。シュラウド５１は、図１及び図５の縦断面に示されるように、遠心ファン３に吸い込まれる空気の流れの上流側且つ径方向外側に向かって凹んだ、湾曲面を有している。

　図２、図３、図５及び図６に示されるように、シュラウド５１には、羽根５５の回転軸方向の一端が溶着される。より詳細には、図６に示されるように、シュラウド５１の湾曲面に、複数の羽根５５と同数である複数の受け入れ部６１が形成されている。受け入れ部６１は、主板５３と離れる向きに突出しており、且つ、概ね同じ肉厚を有している。したがって、受け入れ部６１は、主板５３側（羽根５５側）に、主板５３と離れる向きに突出した形状に概ね相似形の凹みを有している。この凹みに、対応する羽根５５の一端が嵌め込まれる。

　図６に示されているように、受け入れ部６１は、二段階に突出しており、第１段部６１ａと、第２段部６１ｂとを有している。第１段部６１ａは、羽根５５の前縁５５ａ側に位置しており、第２段部６１ｂは、羽根５５の後縁５５ｂ側に位置している。第１段部６１ａの内側（主板側）の凹み深さは、第２段部６１ｂの内側（主板側）の凹み深さよりも深い。これら第１段部６１ａ及び第２段部６１ｂは、主板５３と概ね平行に延びるフラットな面（遠心ファン３の回転軸Ｘを垂線とする平面）である。

　また、受け入れ部６１は、第１段部６１ａと第２段部６１ｂとの間に、接続斜面部６１ｃを有している。接続斜面部６１ｃは、突出高さが異なる第１段部６１ａ及び第２段部６１ｂを接続しており、第１段部６１ａ及び第２段部６１ｂが延びる方向に対して斜めに延びている。そして、受け入れ部６１は、概ね同じ肉厚を有しているので、受け入れ部６１の内側（主板５３側・羽根５５側）には、図２や図６に現れている外側と相似形の凹みが形成されている。

　図８に示されるように、羽根５５の一端（シュラウド５１側の端部）には、受け入れ部６１の第１段部６１ａ及び第２段部６１ｂと対応するように、第１端面７１及び第２端面７３を有している。第１端面７１は、羽根５５の前縁５５ａ側に位置しており、第２端面７３は、羽根５５の後縁５５ｂ側に位置している。第１端面７１は、第２端面７３よりも主板５３から離れている。これら第１端面７１及び第２端面７３は、主板５３と概ね平行に延びるフラットな面（遠心ファン３の回転軸Ｘを垂線とする平面）である。

　また、羽根５５は、第１端面７１と第２端面７３との間に、立ち上がり部７５を有している。立ち上がり部７５は、遠心ファン３の回転軸Ｘの方向にほぼ沿って延びて、第１端面７１と第２端面７３とを接続している。

　このように構成されている羽根５５とシュラウド５１とは、図３に示されるように、羽根５５の第１端面７１と、シュラウド５１の第１段部６１ａの内側（凹みでみた底面）との間、及び、羽根５５の第２端面７３と、シュラウド５１の第２段部６１ｂの内側（凹みでみた底面）との間が、溶着されている。より詳細には、図３に示されているように、羽根５５の正圧面８１及び負圧面８３の関係でみて、羽根５５の一端の負圧面８３側（羽根５５において遠心ファン３の回転軸Ｘに近い方の面側）のみが、シュラウド５１の受け入れ部６１の内側に溶着される。すなわち、本実施の形態１では、羽根５５の第１端面７１の負圧面８３側の部分と、第２端面７３の負圧面８３側の部分とが、それぞれ、受け入れ部６１の内側（凹みでみた底面）に溶着されている。なお、図３におけるクロス模様の部分が溶着されている部分を示している。後述する図４でも同様である。

　図９は、図７のＹ部の拡大図であり、図１０は、図３のＺ部の拡大図である。図９に示されるように、羽根５５の正圧面８１の第１端面７１側及び第２端面７３には、第１ラウンド部８５が形成されている。羽根５５の第１端面７１側及び第２端面７３側にも、第２ラウンド部８７が形成されている。そして、第１ラウンド部８５の湾曲半径をＲ１とし、第２ラウンド部８７の湾曲半径をＲ２としたとき、Ｒ１＞Ｒ２となる。

　また、図１０に示されるように、羽根５５の正圧面８１の前縁５５ａ側には、第３ラウンド部９１が形成されている。羽根５５の負圧面８３の前縁５５ａ側には、第４ラウンド部９３が形成されている。そして、第３ラウンド部９１の湾曲半径をＲ３とし、第４ラウンド部９３の湾曲半径をＲ４としたとき、Ｒ３＞Ｒ４となる。

　このように、羽根５５の正圧面８１側に負圧面８３側よりも湾曲半径の大きなラウンド部８５、９３を備えていることにより、空気抵抗の少ない構成を提供することができる。

　図２、図４及び図５に示されるように、主板５３には、羽根５５の回転軸方向の他端が溶着される。より詳細には、主板５３の内側の面（シュラウド５１側の面）に、複数の羽根５５と同数である複数の凹みが形成されており、その凹みに、羽根５５の他端が嵌め込まれて溶着される。主板５３の内側の面の凹みは、僅かに凹んでいるだけである。また、主板５３の内側の面の凹みの底面、及び、羽根５５の他端は、共に、主板５３と概ね平行に延びるフラットな面（遠心ファン３の回転軸Ｘを垂線とする平面）である。

　羽根５５と主板５３とは、図４に示されるように、羽根５５の正圧面８１及び負圧面８３の関係でみて、羽根５５の他端の負圧面８３側（羽根５５において遠心ファン３の回転軸Ｘに近い方の面側）のみが、主板５３の内側の面の凹みの底に溶着される。

　このように、羽根はそれぞれ、羽根の両端（一端及び他端）それぞれの負圧面側が、対応するシュラウド５１及び主板５３に、溶着されている。

　また、シュラウド５１及び主板５３は、共に、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材（例えば可視光線透過率が３０パーセント以上の樹脂）で作られている。なお、本発明としては、第１支持部材及び第２支持部材の少なくとも一方が、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材で作られていればよく、第１支持部材及び第２支持部材の両方が、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材で作られていることには限定されない。一方、羽根５５は、シュラウド５１及び主板５３のそれぞれよりも、可視光線透過率の低い部材で作られているか、あるいは、可視光線透過率が３０パーセント未満の部材で作られている。また、第１支持部材及び第２支持部材の少なくとも一方は、レーザー光の透過率が５０パーセント以上の部材で作られている。

　以上のように構成された本実施の形態１に係る遠心ファン及び空気調和装置によれば、羽根支持部材が、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材であるので、複数の羽根を羽根支持部材に溶着後に、羽根の溶着状態の適否（接続不良等の有無）を外観観察によって容易且つ確実に判定することができる。より具体的には、ファン組立異常、接着面への異物の混入、羽根の溶着状態の確認（ガス化現象（レーザー光の透過率が相対的に高い羽根支持部材の熱が、レーザー光の透過率が相対的に高い低い羽根側へと適切に伝熱せずに、温度が高くなりすぎて発泡する現象）の識別、溶着幅の識別）を外観観察で判定可能である。また、遠心ファンの場合、空気調和装置に設置した状態で、ファンモータ・配線の取付不良の発生の有無や、主板の裏側への異物の混入の発生の有無を、外観観察できる。

　さらに、本実施の形態１では、羽根がそれぞれ、羽根の端部の負圧面側で、羽根支持部材に溶着されているので、ファン回転による遠心力が羽根に働いても、羽根支持部材と羽根との負圧面側の接続部に隙間が生じないため、隙間を気流が通過することで生じる騒音を防止できる。

　さらに、本実施の形態１では、羽根のそれぞれの一端が、シュラウドの対応する受け入れ部の凹みに嵌め込まれるので、回転方向のねじれに対して、溶着面による支持に加え、凹みの正圧面側の面による支持及び凹みの負圧面側の面による支持も得られるので、高強度な羽根の支持が得られる。また、溶着面が、遠心ファンの回転軸方向を垂線とする面の向きとなるようにすることで、羽根支持部材と羽根との接触面の密着度が向上し、溶着不良を低減できる。さらに、シュラウドと羽根との溶着面は、主板からの距離が異なる２面で構成されているので、受け入れ部の回転軸方向高さを縮小でき、凸形状により生じる気流のはく離による騒音を低減できる。さらに、シュラウドの受け入れ部は、二段階に突出する第１段部と第２段部とを有しており、第１段部及び第２段部が延びる方向に対して斜めに延びている接続斜面部を有しているので、突出している受け入れ部に、急激な段差がなくなるため、段差で生じる気流のはく離による騒音を低減できる。

　実施の形態２．
　次に、図１１に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。図１１は、本実施の形態２に係るクロスフローファンの斜視図である。

　クロスフローファン２０３は、ファンの回転軸Ｘの方向に離れて配置された複数の羽根支持部材２５３と、対応する２つの羽根支持部材の間に溶着された対応する複数の羽根２５５とを備えている。そして、複数の羽根支持部材２５３の少なくとも一部（全部でもよい）は、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材である。また、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材である羽根支持部材２５３に溶着される一つ以上の羽根２５５は、羽根支持部材２５３よりも可視光線透過率の低い部材で作られているか、あるいは、可視光線透過率が３０パーセント未満の部材で作られている。

　このようなクロスフローファンにおいても、羽根の溶着状態の適否を外観観察によって容易且つ確実に判定することができる。

　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

　例えば、本発明の活用例としては、冷凍サイクル装置を構成する室内機、例えば空気調和装置の室内機は勿論、その他、送風機が設置される各種装置や設備などに広く利用することができる。

　３　遠心ファン、５１　シュラウド、５３　主板、５５　羽根、５５ａ　前縁、５５ｂ　後縁、６１　受け入れ部、６１ａ　第１段部、６１ｂ　第２段部、６１ｃ　接続斜面部、７１　第１端面、７３　第２端面、７５　立ち上がり部、８１　正圧面、８３　負圧面、８５　第１ラウンド部、８７　第２ラウンド部、９１　第３ラウンド部、９３　第４ラウンド部、１００　空気調和装置、２０３　クロスフローファン。

Claims

　第１支持部材と、第２支持部材と、複数の羽根とを備えたファンであって、
　前記第１支持部材と、前記第２支持部材とは、該ファンの回転軸方向に離れており、
　前記複数の羽根は、前記第１支持部材と、前記第２支持部材との間に設けられており、
　前記複数の羽根は、前記第１支持部材及び前記第２支持部材の少なくとも一方に溶着されており、
　前記第１支持部材及び前記第２支持部材の前記少なくとも一方は、可視光線透過率が３０パーセント以上の部材である、
ファン。
　前記羽根は、可視光線透過率が３０パーセント未満の部材である、
請求項１のファン。
　前記羽根はそれぞれ、該羽根の両端のそれぞれ負圧面側が、前記第１支持部材及び前記第２支持部材に、溶着されている、
請求項１又は２のファン。
　請求項１又は２のファンにおいて、
　前記第１支持部材は、シュラウドであり、前記第２支持部材は、主板であり、
　前記シュラウドには、複数の受け入れ部が形成されており、
　前記受け入れ部はそれぞれ、前記主板と離れる向きに突出すると共に、該受け入れ部の内側に凹みを有しており、
　前記羽根のそれぞれの一端は、前記シュラウドの対応する前記受け入れ部の前記凹みに嵌め込まれ、該一端の負圧面側が、対応する前記凹みの底面に溶着される、
遠心ファン。
　前記受け入れ部は、第１段部と、第２段部と、斜面部とを有しており、
　前記第１段部の凹み深さは、前記第２段部の凹み深さよりも深く、
　前記斜面部は、前記第１段部と前記第２段部との間に位置しており、前記第１段部及び前記第２段部が延びる方向に対して斜めに延びている、
請求項４の遠心ファン。
　前記羽根の正圧面において、前記シュラウドに溶着される前記羽根の一端側には、第１ラウンド部が形成され、
　前記羽根の負圧面において、前記シュラウドに溶着される前記羽根の一端側には、第２ラウンド部が形成されており、
　前記第１ラウンド部の湾曲半径をＲ１とし、前記第２ラウンド部の湾曲半径をＲ２としたとき、Ｒ１＞Ｒ２となる、
請求項４又は５の遠心ファン。
　前記羽根の正圧面の前縁側には、第３ラウンド部が形成され、
　前記羽根の負圧面の前縁側には、第４ラウンド部が形成されており、
　前記第３ラウンド部の湾曲半径をＲ３とし、前記第４ラウンド部の湾曲半径をＲ４としたとき、Ｒ３＞Ｒ４となる、
請求項４～６の何れか一項の遠心ファン。
　熱交換器と、
　請求項１～３の何れか一項のファン又は請求項４～７の何れか一項の遠心ファンとを備えた、
空気調和装置。