(57)【要約】【課題】  風量および圧力の増大を図ると共に騒音の低減も実現し得る送風機を提供することを目的とする。【解決手段】  複数の翼７を所定間隔で円環状に配列させた円筒形状の貫流ファン３を、その貫流ファン３の長手方向中心に設けられた回転軸を中心として回転自在にケースに収納してなる送風機において、貫流ファン３の内部に、円弧形状のガイド板１６を前記回転軸に固定して設け、このガイド板１６の曲率半径Ｒ１を、貫流ファン３の内径Ｒ２の１．５倍以上とし、さらに、このガイド板１６の曲率半径中心位置Ｃ１を、出口流路を形成する締め切り部２０と貫流ファン３の回転中心Ｃ２を結ぶ線Ｌより吹き出し方向の出口側に位置させた。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼（７）を所定間隔で円環状に配列させた円筒形状の貫流ファン（３）を、その貫流ファン（３）の長手方向中心に設けられた回転軸（８）を中心として回転自在にケース（１）に収納してなる送風機において、
前記貫流ファン（３）の内部に、円弧形状のガイド板（１６）を前記回転軸（８）に固定して設け、このガイド板（１６）の曲率半径（Ｒ１）を、貫流ファン（３）の内径（Ｒ２）の１．５倍以上とし、さらに、このガイド板（１６）の曲率半径中心位置（Ｃ１）を、出口流路を形成する締め切り部（２０）と貫流ファン（３）の回転中心（Ｃ２）を結ぶ線（Ｌ）より吹き出し方向の出口側に位置させた
ことを特徴とする送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の送風機であって、
前記ガイド板（１６）の曲率半径中心位置（Ｃ１）を、前記締め切り部（２０）と前記貫流ファン（３）の回転中心（Ｃ２）を結ぶ線（Ｌ）より、１０度以上出口側に傾けた
ことを特徴とする送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫流ファンをケースに回転自在に収納した送風機に関し、詳細には、風量アップおよび低騒音化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、家庭用空調機の室内機には、複数の翼を所定間隔で円環状に配列させた細長い貫流ファンが使用されている。しかし、この貫流ファンは、約３０Ｐａ前後の低圧しか出せないため、各構成部品が高密度に実装されているカーエアコンディショナー（約６００Ｐａ前後の圧力を必要とする）には使用できない。
【０００３】
そこで、貫流ファンによる風力の向上を図り少しでも圧力上昇させる試みの一つとして、スタビラーザーの近傍に形成される渦を安定させ強めるため、円弧状のガイドをファン内に設けることが行われている（例えば、特許文献１、２など参照）。
【０００４】
図９は、貫流ファン１０１をモータ１０２の駆動軸１０３に取り付けると共に、この貫流ファン１０１の内部に円弧形状の制御羽根１０４を回転自在に設けた流れ方向制御装置である。この流れ方向制御装置は、制御羽根１０４の両端に固定した回転軸１０５のうち一端に固定したレバー１０６を回すことにより、貫流ファン１０１内の制御羽根１０４を回転させることによって、低圧渦Ｗの位置を貫流ファン１０１の円周上任意の位置に移動させ、当該貫流ファン１０１による吹き出し方向を自由に可変可能としたものである。
【０００５】
図１０は、制御羽根１０４と相対向する貫流ファン１０１の外側に円弧形状の背面ガイダー１０７を設け、該制御羽根１０４の背面部の流れの収束性を強めた流れ方向制御装置である。この流れ方向制御装置は、制御羽根１０４と背面ガイダー１０７とを常に一定の位置関係を保ちつつ同時に移動させて貫流ファン１０１の円周上任意の位置にこれら制御羽根１０４と背面ガイダー１０７とを配置可能とし、制御羽根１０４の背面部での空気流れの収束性を高めることによって、圧力上昇を図っている。
【特許文献１】特開昭５７−１０５５９２号公報（第２頁および第３頁、第２図および第３図）
【特許文献２】特開昭５８−１２８４９７号公報（第２頁および第３頁、第図２および第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２に記載の流れ方向制御装置では、低圧渦Ｗを安定化させることはできるが、制御羽根１０４が低圧渦Ｗとそれ以外の伴流１０８とを分離するため、低圧渦Ｗの力が伴流１０８に伝わらず、結果として圧力を強めることはできない。
【０００７】
また、この流れ方向制御装置では、貫流ファン１０１内に発生した低圧渦Ｗが移動し、当該貫流ファン１０１を構成する翼に当たることによって低圧渦Ｗが不安定化揺動して騒音が発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、風量および圧力の増大を図ると共に騒音の低減も実現し得る送風機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、複数の翼を所定間隔で円環状に配列させた円筒形状の貫流ファンを、その貫流ファンの長手方向中心に設けられた回転軸を中心として回転自在にケースに収納してなる送風機において、前記貫流ファンの内部に、円弧形状のガイド板を前記回転軸に固定して設け、このガイド板の曲率半径を、貫流ファンの内径の１．５倍以上とし、さらに、このガイド板の曲率半径中心位置を、出口流路を形成する締め切り部と貫流ファンの回転中心を結ぶ線より吹き出し方向の出口側に位置させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の送風機であって、前記ガイド板の曲率半径中心位置を、前記締め切り部と前記貫流ファンの回転中心を結ぶ線より、１０度以上出口側に傾けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、貫流ファンの内部に設けた円弧形状のガイド板の曲率半径を、該貫流ファンの内径の１．５倍以上と大きくし、さらに、このガイド板の曲率半径中心位置を、締め切り部と貫流ファンの回転中心を結ぶ線より吹き出し方向の出口側に位置させたので、出口側の翼列に対して風の引き込みを押し止める効果（予旋回流入させない効果）を有するので、翼列による転向が大きくなり流体は翼列により加速され、しかもその方向は出口方向成分を持つため出口流路厚さも増えて流量を増大させることができる。したがって、本発明によれば、出口側翼列の流れへの加力が強まり、風量および圧力を増大させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ガイド板の曲率半径中心位置を、締め切り部と貫流ファンの回転中心を結ぶ線より、１０度以上出口側に傾けたので、循環渦の発生が抑制され、出口側翼列への流体加力が増大し、風量をアップさせることができる。また、本発明によれば、循環渦の発生を抑制できるので、低騒音化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の送風機を、家庭用空調機の室内機に適用した例である。
【００１４】
「室内機の構成」
図１は室内機の分解斜視図、図２は室内機の一部を破断して示す要部拡大斜視図、図３は貫流ファンおよびガイド板のケースへの取り付け部分を示す要部拡大断面図である。
【００１５】
本実施の形態の室内機は、図１に示すように、ケース１と、このケース１内に収容されるエバポレータ（熱交換器）２と、貫流ファン（クロスフローファン）３と、スタビラーザー４と、配風用ルーバー５とを備えている。
【００１６】
ケース１は、室内に向けられる表板（図示は省略する）と壁に取り付けられる背板とにより構成され、その内部にエバポレータ２、貫流ファン３、スタビラーザー４および配風用ルーバー５を収納させる空間部（キャビティー）を形成する。
【００１７】
このケース１内には、図２に示すように、貫流ファン３の前方上部にエバポレータ２が配置されると共に、該貫流ファン３の前方下部にスタビラーザー４および配風用ルーバー５が配置されている。また、このケース１には、エバポレータ２の前方に空気を吸い込む吸込み口１８が形成されると共に、スタビラーザー４の下方にエバポレータ２で熱交換された温風または冷風を室内に吹き出す吹出し口１９が形成されている。
【００１８】
貫流ファン３は、図１および図２に示すように、所定間隔で複数配置した円盤形状の翼取付板６間に、複数枚の翼７を円環状に配列固定させることによって、円筒形状の細長い横長ファンとして形成されている。この貫流ファン３は、自身が回転することにより吸込み口１８からケース１内へと流入させた空気をエバポレータ２にて熱交換させて加温または冷却させた温風または冷風を、各翼７の隙間から内部に導入させた後、加力させて吹出し口１９から吹き出すように構成されている。
【００１９】
この貫流ファン３の長手方向中心位置には、当該貫流ファン３を回転自在とする回転軸８が設けられている。この回転軸８は、貫流ファン３の長手方向に沿って設けられており、その両端部が翼取付板６を貫通して外方に突出している。そして、この回転軸８の一端部は、ケース１の内面に設けられた軸受け９に回転可能に支持され、他端部は、ケース１の内面に取り付けられる軸受け１０（図１参照）に回転可能に支持される。
【００２０】
なお、回転軸８の一端部はケース１の側板内面に突き当て、他端部は貫流ファン３本体の滑り軸としてもよい。
【００２１】
回転軸８の一端には、貫流ファン３を回転駆動させるための駆動ギア１１と噛み合う従動ギア１２が固定されている。従動ギア１２は、翼取付板６に基端側部を固定させると共に、そのギア中心部にブッシュ１３を介して回転軸８を挿通固定させている。
【００２２】
駆動ギア１１は、ケース１の側面に固定される駆動モータ１４の駆動軸１５に取り付けられている。この駆動ギア１１は、駆動モータ１４が回転することにより回転し、従動ギア１２と噛み合って貫流ファン３を回転させる。
【００２３】
この貫流ファン３の内部には、図２および図３に示すように、円弧形状のガイド板１６が設けられている。このガイド板１６は、貫流ファン３のほぼ全長さに亘って設けられており、伴流が発生する背面側に設けられたシャフト取付部１７に前記回転軸８を挿入させて固定されている。このシャフト取付部１７に回転軸８を挿入させることで、前記ガイド板１６は、当該回転軸８に固定される。これにより、このガイド板１６は、貫流ファン３と相対位置関係を保ったまま回転するようになっている。
【００２４】
そして、特に本実施の形態では、図４に示すように、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１を、貫流ファン３の内径Ｒ２（翼列の流入部半径）の１．５倍以上とし、さらに、このガイド板１６の曲率半径中心位置Ｃ１を、出口流路を形成する締め切り部２０と貫流ファン３の回転中心Ｃ２を結ぶ線Ｌより吹き出し方向の出口側に位置させている。なお、締め切り部２０は、貫流ファン３から吹き出された風を流入口側に戻さないようにする部分で、吹出し口１９側における貫流ファン３とケース１とが最も近接する部分である。なお、前記最も近接する部分が複数ある場合は、出口に近い実質的に締め切り効果を示す部分が締め切り部２０となる。
【００２５】
このように、本実施の形態では、貫流ファン３の内部に設けた円弧形状のガイド板１６の曲率半径Ｒ１を、該貫流ファン３の内径Ｒ２の１．５倍以上と大きくし、さらに、このガイド板１６の曲率半径中心位置Ｃ１を、締め切り部２０と貫流ファン３の回転中心Ｃ２を結ぶ線Ｌより吹き出し方向の出口側に位置させたので、出口側の翼列に対して風の引き込みを押し止める効果（予旋回流入させない効果）を有するので、翼列による転向が大きくなり流体は翼列により加速され、しかもその方向は出口方向成分を持つため出口流路厚さも増えて流量を増大させることができる。したがって、本発明によれば、出口側翼列の流れへの加力が強まり、風量および圧力を増大させることができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、ガイド板１６の曲率半径中心位置Ｃ１を、締め切り部２０と貫流ファン３の回転中心Ｃ２を結ぶ線Ｌより、角度θとして１０度以上出口側に傾けている。このように、前記角度θを１０度以上出口側に傾けたので、循環渦の発生が抑制され、出口側翼列への流体加力が増大し、風量をアップさせることができる。なお、前記角度θを１０度未満とすると、伴流の出口側翼列への流入角が減って、出口側翼列への流体加力が弱くなり、風量が少なくなる。また、本発明によれば、循環渦の発生を抑制できるので、低騒音化させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、前記ガイド板１６の湾曲する方向の長さを、そのガイド板１６の両端を翼７に当接するまで延長させたときのガイド板１６の長さを１００％とした場合、約７０％以上の長さに設定している。このようにすれば、翼列による加力を増大させることができ、風量アップさせることができる。このガイド板１６の長さが７０％未満であると、予旋回流入となるので、翼列による加力を増大させることが困難になる。
【００２８】
［実験による考察］
ここで、実際に送風機を運転（動作）したときの空気流の流れを調べてみた。図５は、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１を本発明に比べて小さくすると共に、ガイド板１６の曲率半径中心位置Ｃ１を、締め切り部２０と貫流ファン３の回転中心Ｃ２を結ぶ線Ｌ上に位置させた例である。図６は、本発明の貫流ファン３による流速ベクトル図、図７は、ガイド板１６を設けなかったときの貫流ファン３による流速ベクトル図、図８は、図５の貫流ファン３による流速ベクトル図である。
【００２９】
図７のガイド板１６を設けなかったときの循環渦Ｗの形成状態（流速ベクトル図）に対して、循環渦Ｗを囲むようにガイド板１６を貫流ファン３の内部に設けた場合は、図８に示すように翼列出口の風速は強まるが、出口流路の厚さが薄くなっており、結果的にガイド板１６を設けなかった場合に比べて風量が減少している。
【００３０】
具体的には、貫流ファン３の外径を直径６２ｍｍ、貫流ファン３の回転速度を２４００ｒｐｍとしたときに、ガイド板１６無しのときに比べてガイド板１６有りの場合は、風量が２．４ｍ３／分から２．３ｍ３／分とおよそ４％程度減少する結果となった。これは、ガイド板１６がファン回転方向の流れを単に誘導するだけで、外向きの流れを作れていないためと解析結果から判断できる。
【００３１】
これらに対して、本発明の貫流ファン３では、同一条件でその風量が３．０ｍ３／分となり、ガイド板１６無しに比べて２５％風量アップ、ガイド板１６有りに比べて３０％風量アップとなった。この原因を、図５〜図７の流速ベクトル図で示す解析結果から考察すると、次のように考えられる。
【００３２】
すなわち、ガイド板１６無しと、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１が小さく循環渦Ｗの中心方向に中心を持つ貫流ファン３の場合は、出口翼列に対して空気流が引き込まれて流入する（予旋回を持つ）ため、この出口翼列間で流れの転向がほとんどない、つまり加力しない。このため、ガイド板１６無しの貫流ファン３と、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１が小さく循環渦Ｗの中心方向に中心を持つ貫流ファン３は、何れも図７および図８に示すように、入口から出口への外向きの流れを作ることができないと考えられる。
【００３３】
なお、風が回転する翼列のような動く翼列に近づくと、流体は動翼方向へ引っ張られて流入角が減じる。その結果、ファンの流体への加力が減じることになる。この現象が前記した予旋回である。
【００３４】
一方、本発明の貫流ファン３は、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１が大きく出口方向に中心が寄っているため、出口翼列に対して引き込みを押し止める効果（予旋回流入させない効果）を有する。したがって、本発明の貫流ファン３では、翼列による転向が大きくなり流体は翼列により加力加速され、しかもその方向は出口方向成分を持つため、出口流路厚さも増えて流量が増大する。
【００３５】
図４（ｂ）および図５（ｂ）は、翼に対する流入ベクトルＦ１と流出ベクトルＦ２との合力である翼列による加力Ｆの速度ベクトルを三角形として表示した図である。この図からわかるように、本発明の貫流ファン３によれば、翼列への予旋回を防止するガイド板１６の設置により、翼列による加力が増大しているのが分かる。
【００３６】
一般に、貫流ファン３は、循環渦Ｗが形成されることにより、入口から出口へと伴流が生じ、この伴流により入口から出口へと流れが生じる。しかしながら、本発明では、この循環渦Ｗを形成させないようにし、ガイド板１６で出口側翼列の流入時の巻き込みを防止して翼列の速度三角形（ベクトル）をしっかり形成することにより、流体への加力を確実化させている。
【００３７】
このように、本実施の形態の送風機によれば、ガイド板１６の曲率半径Ｒ１を従来のものより大きくし、しかもその曲率半径中心位置Ｃ１を締め切り部２０に形成される循環渦Ｗの中心より出口側に位置させているので、出口翼列への吸い込む流れが連れ回らなくなり、翼列での前記した速度三角形が大きくなり流体加力が増大する。速度三角形が増大すると、風量が２０％以上増大すると同時に、これを静圧回収することにより、より高抵抗および高負荷の送風機に適用することが可能となる。また、本実施の形態の送風機によれば、循環渦Ｗの発生を極力抑えることができるので、この循環渦Ｗの移動により翼に衝突して発生する騒音が抑えられ、低騒音化することができる。
【００３８】
「その他の実施の形態」
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３９】
上述した実施の形態では、貫流ファン３の内部に１枚のガイド板１６を設けたが、このガイド板１６を前記した条件の下に複数枚、貫流ファン３の内部に設けても同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】室内機の分解斜視図である。
【図２】室内機の一部を破断して示す要部拡大斜視図である。
【図３】貫流ファンのケースへの取り付け部分を示す要部拡大断面図である。
【図４】曲率半径が大きく曲率半径中心位置を出口側に向けて配置したガイド板を内部に設けた貫流ファンを示す図であり、（ａ）はこの貫流ファンによる空気流の流れを示す図、（ｂ）は翼列による加力のベクトル線図である。
【図５】曲率半径が小さく曲率半径中心位置を締め切り部に一致させて配置したガイド板を内部に設けた貫流ファンを示す図であり、（ａ）はこの貫流ファンによる空気流の流れを示す図、（ｂ）は翼列による加力のベクトル線図である。
【図６】本発明の貫流ファンによる流速ベクトル図である。
【図７】ガイド板を設けなかったときの貫流ファンによる流速ベクトル図である。
【図８】図５の貫流ファンによる流速ベクトル図である。
【図９】従来の流れ方向制御装置を示す図であり、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその横断面図である。
【図１０】さらに従来の流れ方向制御装置を示す図であり、貫流ファンの外側に円弧形状の背面ガイダーを設けたときの横断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ケース
２…エバポレータ
３…貫流ファン
４…スタビラーザー
５…配風用ルーバー
７…翼
８…回転軸
１６…ガイド板
１９…吹出し口
２０…締め切り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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