WO2009136585A1 - クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

　クロスフローファンは、板状の翼４２によって構成された羽根車を備えている。翼４２は、同翼４２の外側縁４２ａが内側縁４２ｄよりも羽根車４１の回転方向の前側に位置するように傾斜している。同翼４２の両側面のうち翼４２の回転方向の前側に位置する側面は、圧力面４２ｐを構成し、同回転方向の後側に位置する側面は、負圧面４２ｑを構成している。翼４２の外側縁４２ａには、複数の切欠４２ｂが羽根車の回転軸線に沿って所定間隔で形成されている。切欠４２ｂの底部４２ｙと圧力面４２ｐとを接続する圧力角部４２ｎ、及び切欠４２ｂの底部４２ｙと負圧面４２ｑとを接続する負圧角部４２ｍの双方に丸みが付けられている。

Description

クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機

　本発明は、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。

　壁掛け型の空気調和機の室内ユニットに用いられる送風機としては、クロスフローファンが知られている。図１４は、クロスフローファンの一例を示している。図１４に示すように、クロスフローファン１０４は、横流送風機（貫流送風機）であり、多数の翼（羽根）１４２によって構成された羽根車１４１を備えている。これら翼１４２は、その外側縁が内側縁よりも羽根車１４１の回転方向Ｚ１の前側に位置するように傾斜しており、いわゆる前進翼である。羽根車１４１が電動モータにより回転方向Ｚ１へ回転されることにより、空気調和機内の室内ユニット１において冷却あるいは加熱された空気流Ｘ（即ち、調和空気流）が羽根車１４１の回転軸線Ｚに垂直な面において横断するように羽根車１４１を通り抜け、室内へ吹き出される。

　このような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際に騒音が生じる。簡単な構成でこ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クロスフローファンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１５（ａ），（ｂ）は、このようなクロスフローファンにおける羽根車の翼を示す斜視図である。図１５（ａ），（ｂ）に示すように、板状の翼２４２の外周縁２４２ａには、複数の切欠２４２ｂが所定間隔で形成されている。隣接する切欠２４２ｂの間には、平滑部２４２ｃが形成されている。図１６に示すように、このように構成された切欠２４２ｂの底部２４２ｙは、翼２４２の両側面と略垂直な方向に延びている。以上のように、翼２４２に複数の切欠２４２ｂが形成されることにより、クロスフローファン２０４の吹き出し領域Ｍにおいて発生する後流渦（不図示）が低減され、即ち、翼２４２について簡単な形状の変更を行うことによってクロスフローファン２０４の騒音を効果的に低減することができる。
特開２００６－１２５３９０号公報

　上記特許文献１に記載されるように、翼の縁部に切欠を設けるという簡単な構成により騒音を効果的に低減することができる。しかしながら、このような構成を採用する場合には、羽根車２４１の回転に対する空気抵抗が増加するという問題があった。具体的には、図１６に示すように、翼２４２の外周縁２４２ａに切欠２４２ｂが設けられている場合には、羽根車２４１が回転すると、翼２４２の両側面と略垂直な方向に延びる切欠２４２ｂの底部２４２ｙに空気流Ｘが衝突する。このため、外周縁２４２ａに切欠を設けない場合と比較し、クロスフローファン２０４の吸い込み領域Ｎにおいて、空気流Ｘの衝突により羽根車２４１の回転に対する空気抵抗が大きくなる。その結果、クロスフローファン２０４による送風量を確保するために、同クロスフローファン２０４を駆動する電動モータの出力を増大させなければならない。

　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を駆動する電動モータの出力の増大を抑制することのできる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。

　上記問題点を解決するために、本発明の一態様によれば、羽根車の回転軸線上に位置する複数の支持板と、前記支持板の周縁部に設けられ、前記回転軸線と平行に延びる複数の板状の翼とによって構成された羽根車を備え、前記翼は同翼の外側縁が内側縁よりも前記羽根車の回転方向の前側に位置するように傾斜し、前記翼の両側面のうち前記羽根車の回転方向の前側に位置する側面は圧力面を構成し、前記回転方向の後側に位置する側面は負圧面を構成するクロスフローファンにおいて、前記翼の外側縁には、複数の切欠が前記羽根車の回転軸線に沿って所定間隔で形成され、前記各切欠の底部と前記圧力面とを接続する圧力角部、及び前記各切欠の底部と前記負圧面とを接続する負圧角部の少なくとも一方に丸みが付けられているクロスフローファンが提供される。

　同構成によれば、翼の外側縁に切欠が形成されることにより、簡単な構成で騒音を効果的に低減することができる。さらに、切欠の底部と圧力面及び負圧面とをそれぞれ接続する圧力角部及び負圧角部の少なくとも一方に丸みが付けられている。そのため、翼の外周側から切欠へ流入する空気流が負圧面及び圧力面に沿って羽根車内へスムーズに流入することができる。従って、翼の外周側から空気流が切欠へ流入する際の衝突損失を低減することができ、その結果、翼に切欠が形成されることに起因してクロスフローファンを駆動する電動モータの出力の増大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。

　本発明において、前記切欠の底部と前記負圧面とを接続する前記負圧角部には丸みが付けられている構成を採用することができる。
　また、本発明において、前記切欠の底部と前記圧力面とを接続する前記圧力角部には丸みが付けられている構成を採用することができる。

　本発明の他の態様によれば、羽根車の回転軸線上に位置する複数の支持板と、前記支持板の周縁部に設けられ、前記回転軸線と平行に延びる複数の板状の翼とによって構成された羽根車を備え、前記翼は同翼の外側縁が内側縁よりも前記羽根車の回転方向の前側に位置するように傾斜し、前記翼の両側面のうち前記羽根車の回転方向の前側に位置する側面は圧力面を構成し、前記回転方向の後側に位置する側面は負圧面を構成するクロスフローファンにおいて、前記翼の外側縁には、複数の切欠が前記羽根車の回転軸線に沿って所定間隔で形成され、前記切欠の底部は、前記羽根車の外周に向かって全体的に突出する曲面に形成されているクロスフローファンが提供される。

　同構成によれば、翼の外側縁に切欠が形成されることにより、簡単な構成で騒音を効果的に低減することができる。さらに、切欠の底部は羽根車の外周に向かって全体的に突出する滑らかな曲面に形成されているため、翼の外周側から切欠へ流入する空気流が負圧面及び圧力面に沿って羽根車内へスムーズに流入することができる。従って、翼の外周側から空気流が切欠へ流入する際の衝突損失を効果的に低減させることができ、その結果、クロスフローファンを駆動する電動モータの出力の増大を効率的に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。

　本発明において、前記切欠は、前記翼の負圧面及び圧力面から見てＶ字状を成すことが好ましい。
　同構成によれば、切欠が矩形に形成された場合に比し、翼の圧力面積を確保することができる。

　また、本発明によれば、上述の構成を有するクロスフローファンを備える空気調和機が提供される。

　本発明によれば、翼の外側縁に切欠が形成されることにより、簡単な構成で騒音を効果的に低減することができる。さらに、切欠の底部と圧力面及び負圧面とをそれぞれ接続する圧力角部及び負圧角部の少なくとも一方に丸みが付けられている。そのため、翼の外周側から切欠へ流入する空気流が負圧面及び圧力面に沿って羽根車内へスムーズに流入することができる。従って、翼の外周側から空気流が切欠へ流入する際の衝突損失を低減することができ、その結果、翼に切欠が形成されることに起因してクロスフローファンを駆動する電動モータの出力の増大を抑制することができる。

本発明の一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の室内ユニットを示す概略構成図。 同実施形態に係るクロスフローファンを示す斜視図。 （ａ）（ｂ）同ロスフローファンを構成する羽根車の翼を示す斜視図。 切欠が設けられた翼を説明するための図。 図４の５－５線に沿った翼の断面図。 切欠の断面を示す斜視図。 切欠に流入する空気流の態様を説明するための図。 翼の変形例の断面図。 翼の他の変形例の断面図。 翼の更に他の変形例の断面図 （ａ）（ｂ）翼の更に他の変形例を示す斜視図。 同変形例に係る翼を説明するための図。 同変更例における切欠の断面を示す斜視図。 従来の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を構成する羽根車の翼を示す斜視図。 従来のクロスフローファンを説明するための図。

　以下、本発明の一実施形態について、図１～図７を参照しながら説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機は、壁掛け型の室内ユニット１を備えており、この室内ユニット１は、本体ケーシング２、本体ケーシング２内に配設された熱交換器３及びクロスフローファン４を備えている。クロスフローファン４は、板状の翼（羽根）４２を有する羽根車４１を備えており、この羽根車４１は、電動モータ（不図示）によって駆動されることにより、空気をその吸い込み領域Ｎから吹き出し領域Ｍへ圧送する。

　本体ケーシング２の上面及び前面（図中では左面）には、空気吸込口２１が設けられており、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。空気吹出口２２には、同空気吹出口２２から吹き出される空気の方向を調整するための垂直羽根２３及び水平羽根２４が設けられている。

　本体ケーシング２の内側においてクロスフローファン４の吹き出し領域Ｍの近傍には、ガイド部２５が形成されており、このガイド部２５は、クロスフローファン４により吹き出される空気の流路を形成している。空気吹出口２２には、逆流防止用舌部２６が形成されており、この逆流防止用舌部２６は、吹き出し領域Ｍと吸い込み領域Ｎとを区切ることにより、吹き出される空気の逆流を防止する。

　熱交換器３は、空気吸込口２１と羽根車４１との間に位置し、前面熱交換部３ａと背面熱交換部３ｂとから構成されている。前面熱交換部３ａは、本体ケーシング２内においてその前面の近傍に配設されており、背面熱交換部３ｂは、前面熱交換部３ａの上端に連設され、本体ケーシング２内においてその背面の近傍に配設されている。

　上述の構成により、クロスフローファン４の羽根車４１が電動モータによって駆動されると、室内の空気が空気吸込口２１から本体ケーシング２の内部に吸い込まれる。そして、この空気は、熱交換器３を通過することによって冷却あるいは加熱された後に、クロスフローファン４を通り抜けて空気吹出口２２から室内へ吹き出される。これにより、調和された空気が室内に送風される。

　図２に示すように、クロスフローファン４の羽根車４１は、多数の板状の翼４２と、これらの翼４２を支持し、羽根車４１の回転軸線Ａ１上に位置する複数の円形の支持板４３と、電動モータに接続され、回転軸線Ａ１に沿って延びる入力軸４４とから構成されている。それらの支持板４３は、羽根車４１の回転軸線Ａ１、即ち翼４２の長手方向に沿って所定の間隔で平行に配設されている。翼４２は、支持板４３の外周縁部４３ａに固定され、回転軸線Ａ１と平行に延びるように隣接する２つの支持板４３の間に配設されている。

　以下、図３及び図４を併せ参照して翼４２の構造について詳細に説明する。図２に示すように、翼４２は、同翼４２の外側縁４２ａが内側縁４２ｄよりも羽根車４１の回転方向Ｚ１の前側に位置するように所定の翼角をもって傾斜しており、いわゆる前進翼である。図２及び図３に示すように、翼４２の両側面のうち、回転方向Ｚ１の前側に位置する側面は、圧力面４２ｐを構成し、回転方向Ｚ１の後側に位置する側面は、負圧面４２ｑを構成している。更に、翼４２は、同翼４２の外側縁４２ａが内側縁４２ｄよりも羽根車４１の回転方向Ｚ１の前側に位置するように湾曲している。

　翼４２の外側縁４２ａには、複数の切欠４２ｂが羽根車４１の回転軸線Ａ１に沿って所定間隔で形成されている。これらの切欠４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐから見てＶ字状を成すように形成されている。隣接する２つの切欠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が形成されている。隣接する２つの切欠４２ｂの間隔は、一定の値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。例えば、図３及び図４に示すように、回転軸線Ａ１における翼４２の端部６ａは、支持板４３の近傍であるため、回転軸線Ａ１における翼４２の中央部６ｂよりも、その端部６ａを流れる空気流Ｘの流速が遅い。本実施形態においては、翼４２の端部６ａにおける切欠４２ｂの間隔は、翼４２の中央部６ｂにおける切欠４２ｂの間隔よりも大きく設定されている。これにより、翼４２の端部６ａの圧力面積を確保することができる。

　切欠４２ｂは、全て同じ大きさに形成されてもよいが、回転軸線Ａ１における位置により異なる大きさに形成されてもよい。本実施形態においては、回転軸線Ａ１における翼４２の端部６ａの切欠４２ｂは、回転軸線Ａ１における翼４２の中央部６ｂの切欠４２ｂよりも小さく形成されている。これにより、翼４２の端部６ａの圧力面積を確保することができる。

　以上のようにして、図４に示すように、翼４２の外側縁４２ａに切欠４２ｂが所定間隔で形成され、切欠４２ｂ間に複数の基本形状部４２ｃが形成されている。このため、クロスフローファン４の吹き出し領域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、簡単な構成で騒音を効果的に低減することができる。

　切欠４２ｂが翼４２の負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐから見てＶ字状を成すように形成されたため、切欠４２ｂが矩形に形成される場合に比し、翼４２の圧力面積を確保することができる。

　図５は、図４の５－５線に沿った翼４２の断面図であり、図６は、切欠４２ｂの断面を示す斜視図である。図５及び図６に示すように、本実施形態では、切欠４２ｂの底部４２ｙと負圧面４２ｑとを接続する負圧角部４２ｍ、及び切欠４２ｂの底部４２ｙと圧力面４２ｐとを接続する圧力角部４２ｎの双方に丸みが付けられている。

　より具体的には、切欠４２ｂにおいて翼４２の負圧面４２ｑに略垂直な方向に延びる底部４２ｙとその負圧面４２ｑとは、負圧角部４２ｍにより滑らかに接続されている。切欠４２ｂにおいて翼４２の圧力面４２ｐに略垂直な方向に延びる底部４２ｙとその圧力面４２ｐとは、圧力角部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に略垂直な方向に延びる底部４２ｙの長さは、従来の切欠２４２ｂ（図１６参照）の底部２４２ｙの長さよりも短い。

　このように、負圧角部４２ｍ及び圧力角部４２ｎは、丸みが付けられることにより滑らかな曲面に形成しているため、図７に示すように、翼４２の外周側から切欠４２ｂへ流入する空気流Ｘは、負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐに沿ってスムーズに羽根車４１内へ流入することができる。その結果、翼４２の外周側から空気流Ｘが切欠４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減することができる。

　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）切欠４２ｂの底部４２ｙと圧力面４２ｐ及び負圧面４２ｑとをそれぞれ接続する圧力角部４２ｎと負圧角部４２ｍとは、丸みが付けられることにより滑らかな曲面に形成しているため、翼４２の外周側から切欠４２ｂへ流入する空気流Ｘが負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐに沿って羽根車４１内へスムーズに流入することができる。従って、翼４２の外周側から空気流Ｘが切欠４２ｂへ流入する際の衝突損失を低減することができる。その結果、翼４２に切欠が形成されることに起因してクロスフローファン４を駆動する電動モータの出力の増大を抑制することができる。特に、本実施形態においては、負圧角部４２ｍ及び圧力角部４２ｎの双方に丸みが付けられているため、翼４２の外周側から空気流Ｘが流入する際の衝突損失を効果的に低減することができ、クロスフローファン４を駆動する電動モータの出力の増大を効率的に抑制することができる。

　（２）切欠４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐから見てＶ字状を成すように形成されたため、翼４２の圧力面積を確保することができる。
　本実施形態において空気調和機は、上記（１）、（２）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）、（２）と同様の効果を得ることができる。

　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、負圧角部４２ｍ及び圧力角部４２ｎの双方に丸みが付けられている。これに限らず、それらの負圧角部４２ｍ及び圧力角部４２ｎのいずれか一方のみに丸みが付けられてもよい。図８は、負圧角部４２ｍのみに丸みが付けられている構成を示している。図９は、圧力角部４２ｎのみに丸みが付けられている構成を示している。このようにしても、翼４２に切欠が形成されることに起因してクロスフローファン４を駆動する電動モータの出力の増大を抑制することができる。

　・図１０に示すように、切欠４２ｂの底部４２ｙは、外周に向かって全体的に突出する滑らかな曲面に形成されてもよい。このような構成によれば、翼４２の外周側から切欠４２ｂへ流入する空気流Ｘが負圧面４２ｑ又は圧力面４２ｐに沿って羽根車４１内へよりスムーズに流入することができる。従って、翼４２の外周側から空気流Ｘが切欠４２ｂへ流入する際の衝突損失をより一層低減することができ、クロスフローファン４を駆動する電動モータの出力の増大をより効率的に抑制することができる。

　・上記実施形態においては、切欠４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐから見てＶ字状を成すように形成されているが、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、切欠４２ｂは、翼４２の負圧面４２ｑ及び圧力面４２ｐから見て矩形を成すように形成されてもよい。図１２の５－５線に沿った断面図は、図５と同じである。このように、切欠４２ｂが矩形に形成された場合であっても、負圧角部４２ｍ及び圧力角部４２ｎの少なくとも一方に丸みが付けられていれば、翼４２に切欠が形成されることに起因してクロスフローファン４を駆動する電動モータの出力の増大を抑制することができる。更に、このように切欠４２ｂが矩形に形成された場合に、切欠４２ｂの底部４２ｙは、羽根車４１の外周に向かって全体的に突出する曲面に形成されてもよい。

Claims (6)

1. 　羽根車の回転軸線上に位置する複数の支持板と、前記支持板の周縁部に設けられ、前記回転軸線と平行に延びる複数の板状の翼とによって構成された羽根車を備え、前記翼は同翼の外側縁が内側縁よりも前記羽根車の回転方向の前側に位置するように傾斜し、前記翼の両側面のうち前記羽根車の回転方向の前側に位置する側面は圧力面を構成し、前記回転方向の後側に位置する側面は負圧面を構成するクロスフローファンにおいて、
   　前記翼の外側縁には、複数の切欠が前記羽根車の回転軸線に沿って所定間隔で形成され、
   　前記各切欠の底部と前記圧力面とを接続する圧力角部、及び前記各切欠の底部と前記負圧面とを接続する負圧角部の少なくとも一方に丸みが付けられている
   　ことを特徴とするクロスフローファン。
2. 　前記切欠の底部と前記負圧面とを接続する前記負圧角部には丸みが付けられている
   　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. 　前記切欠の底部と前記圧力面とを接続する前記圧力角部には丸みが付けられている
   　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. 　羽根車の回転軸線上に位置する複数の支持板と、前記支持板の周縁部に設けられ、前記回転軸線と平行に延びる複数の板状の翼とによって構成された羽根車を備え、前記翼は同翼の外側縁が内側縁よりも前記羽根車の回転方向の前側に位置するように傾斜し、前記翼の両側面のうち前記羽根車の回転方向の前側に位置する側面は圧力面を構成し、前記回転方向の後側に位置する側面は負圧面を構成するクロスフローファンにおいて、
   　前記翼の外側縁には、複数の切欠が前記羽根車の回転軸線に沿って所定間隔で形成され、
   　前記切欠の底部は、前記羽根車の外周に向かって全体的に突出する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. 　前記切欠は、前記翼の負圧面及び圧力面から見て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。

Images