(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるハブと、空気の吸込口を有するシュラウドと、前記ハブと前記シュラウドとの間に配置される複数枚の翼とを備え、前記シュラウド側の後縁を前記ハブ側の後縁よりも反回転側に配置する遠心ファンにおいて、
回転軸方向から見て前記シュラウド側の翼投影図の前縁を前記ハブ側の翼投影図における圧力面よりも反回転側に配置し、
前記翼は、前記ハブと一体成形されるハブ側翼と、前記シュラウドと一体成形されるシュラウド側翼とからなり、
前記回転軸方向から見て前記シュラウドの外径部に前記シュラウド側翼に沿った切欠部を備えることを特徴とする遠心ファン。
【請求項２】
請求項１において、前記複数枚の翼のうち一の翼の前記ハブ側の翼投影図における圧力面上で翼角が最大となる点における接線と、前記一の翼と隣り合う他の翼の前記シュラウド側の翼投影図における負圧面上での接線とが、平行又は回転軸側で交わる場合に、前記回転軸方向から見て前記負圧面上での接線よりも反回転側の前記他の翼を前記シュラウド側翼とすることを特徴とする遠心ファン。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ハブ側翼と前記シュラウド側翼との間に隙間を備えることを特徴とする遠心ファン。
【請求項４】
請求項３において、前記シュラウド側翼に前記隙間の流路を長くする塞ぎ部を備えることを特徴とする遠心ファン。
【請求項５】
請求項１又は２において、前記切欠部は、前記ハブ側翼と前記シュラウド側翼との合わせ面の外周側を頂点とした鈍角とすることを特徴とする遠心ファン。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの遠心ファンと、前記遠心ファンの吹出し側に設けられた熱交換器と、空気の吸込口側に設けられたベルマウスと、前記遠心ファンと前記熱交換器と前記ベルマウスを収納する筐体とを備えることを特徴とする空気調和機の室内機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心ファンと空気調和機の室内機に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製遠心ファン、例えば空気調和機用の樹脂製遠心ファンの一般的な製造方法は射出成形である。その射出成形に用いる金型の分割方法、すなわちファンを形成する部品の構成に関して、以下の従来技術がある。
【０００３】
特許文献１のように、金型を用いて回転板，ブレード，回転板の直径以上の内径を持つシュラウドを一体に形成し、この回転板よりも大きい直径を持つ補助回転板を固定することで遠心ファンを２部品で構成するものがある。
【０００４】
また、特許文献２のように、ブレードを、圧力面側と負圧面側の２分割で構成し、ブレードをエンドプレート（ハブ），エンドリング（シュラウド）で挟んで溶着することで、揺着強度が安定的に得られるように構成するものもある。すなわちブレード，ハブ，シュラウドの各部品ごとに金型を製作し、部品を組み立てて遠心ファンを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２８２３２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の空気調和機は、省エネ，低騒音化が求められる。省エネを達成するためには、室内気に搭載されているファン用のモータの必要電力を小さくするのが良い。モータの必要電力はモータ自身の性能とファンの仕事量と効率で決まる。一方、低騒音について考えると、室内機の駆動音で最も大きいのは送風音、すなわちファンの音である。
【０００７】
以上より、省エネ，低騒音化のためには、ファンの効率向上および低騒音化は必須である。
【０００８】
天井内に設置し、天井面に吸込口と吹出口があるタイプの室内機には、遠心ファンが用いられることが多い。この遠心ファンは、モータとつながるハブと、それに対向して配置するシュラウドと、ハブおよびシュラウドの間に翼を設けて構成している。またそのファンは樹脂で成形されている。
【０００９】
遠心ファンの性能向上（高効率低騒音化）のためには、各要素部品の形状検討が必要であるが、特に翼の形状が最も性能に効く。
【００１０】
従って、遠心ファンの性能向上を考慮して翼の設計をすると、翼は３次元的な曲面を持った複雑形状となる。しかし、製造コストを考慮すると、少ない工程で遠心ファンを製造する必要がある。
【００１１】
しかし、特許文献１では、ハブの内側である回転板と翼とシュラウドを一体成形したものと、ハブの外側である補助回転板を、一体品に溶着した２部品成形品として製造する。このため、製造工程は少ないが翼は単純２次元形状（ハブとシュラウドの間の各高さ断面の形状が同じ）となってしまう。
【００１２】
一方、特許文献２では、遠心ファン各部品を単品で成形し、それらを組み立てて、溶着する。このため、どんな翼形状にも対応できる。しかし、複数枚の翼とハブとシュラウドとを各々組み立てなければならず、製造工程が多くなってしまう。
【００１３】
本発明の目的は、３次元形状の翼を少ない工程で製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、回転駆動されるハブと、空気の吸込口を有するシュラウドと、前記ハブと前記シュラウドとの間に配置される複数枚の翼とを備え、前記シュラウド側の後縁を前記ハブ側の後縁よりも反回転側に配置する遠心ファンにおいて、回転軸方向から見て前記シュラウド側の翼投影面の前縁を前記ハブ側の翼投影面における圧力面よりも反回転側に配置し、前記翼は、前記ハブと一体成形されるハブ側翼と、前記シュラウドと一体成形されるシュラウド側翼とからなり、前記回転軸方向から見て前記シュラウドの外径部に前記シュラウド側翼に沿った切欠部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、３次元形状の翼を少ない工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる遠心ファンの部分図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる遠心ファンの参考斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる遠心ファンを従来方法で成形する場合の図。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる遠心ファン径方向平面図。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる遠心ファン軸方向平面図。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるハブ側から見たシュラウド部分図。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる翼投影面を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる翼投影面を示す図。
【図９】本発明の第３の実施形態にかかるシュラウド部分図。
【図１０】本発明の遠心ファンを搭載した空気調和機の室内機。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１０は、本発明の遠心ファンを搭載した空気調和機の室内機である。室内機３０１は、筐体３０２内に遠心ファン１０１を配置し、遠心ファン１０１のモータ３０３を筐体３０２の天板に固定する。遠心ファン１０１は、モータ軸３１２にハブ１０３を固定し、ハブ１０３に対向して空気を吸込むグリル３０６側にシュラウド１０４を設け、ハブ１０３とシュラウド１０４の間に翼１０５を設ける。シュラウド１０４は円形のファン吸込口を設け、空気が翼１０５に流れやすいように、縦断面が湾曲した形状となっている。パネル３１０の中央にはグリル３０６を設け、シュラウド１０４とグリル３０６との間にベルマウス３０４を設ける。遠心ファン１０１の吹出し側に熱交換器３０７を設け、熱交換器３０７の下部には結露水を受ける水受け３０８を設ける。遠心ファン１０１から吹出された空気が熱交換器３０７を通過して筐体３０２内部から外部へ空気が吹出すところに吹出口３１１を配置する。
【００１８】
図２は、遠心ファン１０１の参考斜視図である。遠心ファン１０１は、ハブ１０３とシュラウド１０４との間に複数枚の翼１０５が接続されている。シュラウド１０４の外周には、１枚の翼１０５に対して１つの切欠部１０８を設ける。切欠部１０８は回転軸側に向かって尖るように切込みを入れる。翼１０５は、ハブ１０３と一体成形されるハブ側翼１３３とシュラウド１０４と一体成形されるシュラウド側翼１３４とから構成される。
【００１９】
図１は、遠心ファン１０１を回転軸方向のシュラウド１０４側から見た図である。ここでは１枚の翼１０５を示す。１０６は、翼１０５とハブ１０３とが接続される部分の投影面（ハブ側翼投影図）である。１０７は、翼１０５とシュラウド１０４とが接続される部分の投影面（シュラウド側翼投影図）である。遠心ファン１０１は中心にボス１０２を設け、回転軸１０９を中心として、矢印で示す回転方向１１０に回転する。回転方向１１０に対して翼１０５の前側を前縁１０５ｃ、後側を後縁１０５ｄとする。この前縁１０５ｃと後縁１０５ｄは、ハブ側翼投影図１０６とシュラウド側翼投影図１０７の何れにも存在する。ハブ側翼投影図１０６の圧力面１０５ａよりも反回転側であって、ハブ側翼投影図１０６上にシュラウド側の前縁１０５ｃを配置する。即ち、ハブ側翼投影図１０６とシュラウド側翼投影図１０７とが交差しない。これにより、翼１０５と隣の翼１０５との間の空気を吹出す空間を成形する金型を、径方向に抜くことができる。翼１０５は、ハブ１０３からシュラウド１０４にかけて、反回転側に傾斜するように捻られている。
【００２０】
２０１は回転軸方向から見たハブ側翼投影図１０６でのキャンバー線（ハブ側キャンバー線）、２０２は回転軸方向から見たシュラウド側翼投影図１０７でのキャンバー線（シュラウド側キャンバー線）を示す。キャンバー線とは、回転軸方向に垂直な断面で翼１０５を切断したときに、圧力面１０５ａを描く線と負圧面１０５ｂを描く線から等距離となる点を結んだ中心線をいう。シュラウド１０４側の翼入口角（図示なし）は、ハブ１０３側の翼入口角（図示なし）よりも小さくする。遠心ファン１０１は吸込んだ空気をほぼ直角に向きを変えて吹出すため、空気の流れはハブ１０３側に偏る。ハブ１０３側の流れはシュラウド１０４側の流れに比べて速い。このため、シュラウド１０４側の翼入口角＜ハブ１０３側の翼入口角とすることで、シュラウド１０４側とハブ１０３側のそれぞれにおいて、翼１０５に沿って空気が流れやすくなり、流れの剥離が抑制される。なお、翼入口角はキャンバー線における前縁１０５ｃでの接線と、前縁１０５ｃを通り回転軸１０９を中心とする円弧における前縁１０５ｃでの接線とのなす角で定義する。
【００２１】
シュラウド１０４側の後縁１０５ｄはハブ１０３側の後縁１０５ｄよりも反回転側に配置する。これにより、遠心ファン１０１の吹出口付近でハブ１０３側からシュラウド１０４側に向かって翼力が作用するため、シュラウド１０４側・負圧面１０５ｂ側に低エネルギー流体が集積することを抑制できる。つまり、吸込まれた空気が前縁１０５ｃから後縁１０５ｄへ流れる間に、その空気をハブ１０３側からシュラウド１０４側へと導くことができ、ハブ１０３側に空気が偏ることを防止できる。
【００２２】
ハブ１０３側の前縁１０５ｃはシュラウド１０４側の前縁１０５ｃよりも回転軸１０９側に配置する。これにより、シュラウド１０４側から吸込まれた空気がハブ１０３側に偏った空気の流れをハブ１０３側の前縁１０５ｃで速やかに捉えることができ、吸込んだ空気を効率よく後縁へ流すことができる。
【００２３】
図３は、遠心ファン１０１を従来方法で成形する場合の図である。遠心ファン１０１を成形する金型は、回転軸方向に引抜く金型（図示なし）と、径方向に引抜く金型１１３で構成される。金型１１３は射出成形時、隣り合う翼の間に配置される。樹脂が金型内部に充填された後、金型１１３を型抜き方向１１４に引抜く。これによって、ハブ１０３と翼１０５とを一体成形し、別部品として成形したシュラウド１０４と溶着等で結合する。
【００２４】
この場合、ある翼１０５の圧力面１０５ａ上で翼角が最大となる点における接線１１７と、隣の翼１０５の負圧面１０５ｂ上で翼角が最少となる点における接線１１８とのなす角１１９が０°以上とする。なお、翼角は、翼１０５の翼面（圧力面１０５ａ又は負圧面１０５ｂ）におけるある点での接線と、後縁１０５ｄを通り回転軸１０９を中心とする円弧と交わる点における円弧の接線とのなす角で定義する。本図での１２０ａを圧力面の最大翼角、１２０ｂを負圧面の最少翼角とする。これらの接線が平行又は、回転軸１０９側で交差するように、翼同士を配置しなければならない。しかし、例えば翼表面積を増やすために、翼１０５の前縁１０５ｃから後縁１０５ｄまでの長さを長くすることがあり、接線１１７と接線１１８とのなす角１１９が０°未満となる（遠心ファン１０１の外周で交差する）配置の場合は、金型引抜き不可部１２２，１２４が邪魔となるため金型１１３を型抜き方向１１４に引き抜くことができない。
【００２５】
そこで、翼１０５を２分割し、ハブ１０３とハブ側翼１３３で１部品、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４で１部品、計２部品で構成する。
【００２６】
図４は、翼１０５をハブ側翼１３３とシュラウド側翼１３４に分割する位置を示している。具体的には、ハブ側翼１３３は、金型１１３を型抜き方向１１４に引き抜くことができる、翼１０５の負圧面１０５ｂ上でのある点における接線１１８が、隣の翼１０５の圧力面１０５ａ上で翼角が最大となる点における接線１１７と平行又は回転軸１０９側で交差する（角１１９が０°以上となる）部分とし、またシュラウド側翼１３４は前記以外の部分（角１１９が０°未満の部分）とする。つまり、翼１０５のうち、接線１１８を境にして回転側の翼をハブ１０３と一体成形し、残りをシュラウド１０４と一体成形する。これにより、金型１１３を型抜き方向１１４に引抜くことができ、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４を一体成形することができる。
【００２７】
翼１０５は接線１１８よりも反回転側で分割すると、金型１１３を型抜き方向１１４に引抜くことができない。しかし、逆に接線１１８よりも回転側で分割するのであれば、金型１１３を型抜き方向１１４に引抜くことができる。例えば図１に示すように、接線１１８で分割しなくてもよい。本図では、接線１１８と９０°の角度をなす線で翼１０５を分割している。
【００２８】
図５は、遠心ファン１０１を回転軸１０９を通る平面で切断した縦断面図である。ハブ１０３とハブ側翼１３３とを一体成形して１部品とし、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４とを一体成形して１部品とする。ハブ側翼１３３に、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４との一体成形品を矢印１１６の向きに従って接続する。
【００２９】
図６は、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４をハブ１０３側から見た図と、シュラウド側翼１３４を回転軸１０９と平行な面で切断したときのＡ−Ａ断面図である。１３７はハブ側翼を仮定した想像線である。シュラウド１０４側に翼の一部を設けており、翼１０５の形状によって成形が困難になる場合がある。そこで、シュラウド１０４の外径部に切欠部１０８を設ける。
【００３０】
シュラウド側翼１３４のＡ−Ａ断面図に示すように、シュラウド１０４の外径部にシュラウド側翼１３４を設ける。シュラウド側翼１３４は、シュラウド１０４との接合部からハブ１０３に向かってテーパの付いた断面となる。もし切欠部１０８がない場合はシュラウド１０４が破線部分にも存在することになり、シュラウド１０４の破線部分とシュラウド側翼１３４のテーパ部分に挟まれる金型が、シュラウド１０４側の回転軸方向にもハブ１０３側の回転軸方向にも引抜くことができない。そのため、ハブ側翼とシュラウド側翼１３４との合わせ面と圧力面との交点からシュラウド側翼１３４の後縁１０５ｄまでの線より外周となるシュラウド１０４を切欠く。これにより、回転軸方向に金型を引抜いて、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４を成形することができる。ここでは、合わせ面を外周側に延長した線とシュラウド側翼１３４の外周側に沿った線でシュラウド１０４を切欠いている。つまり、回転軸方向のシュラウド１０４側から遠心ファン１０１を見たときに、シュラウド側翼１３４のテーパが見えるように切欠部１０８を設ける。
【００３１】
図７は、シュラウド側翼投影図を示す。遠心ファン１０１は、ハブ１０３とハブ側翼１３３とを一体成形して１部品とし、シュラウド１０４とシュラウド側翼１３４とを一体成形して１部品とし、これらを溶着等で結合する。結合部分は、ハブ側翼１３３とシュラウド１０４の接面となる。この場合、ハブ側翼１３３とシュラウド側翼１３４は単に接触しているだけなので、遠心ファン１０１を回転させると、その接触面からこすれ音（ビビリ音）が発生し、最悪の場合翼が破損する。これを防ぐために図７のように、予めハブ１０３側翼とシュラウド１０４側の翼の間に隙間部１３５を設ける。
【００３２】
図８に本発明の第２の実施形態にかかるシュラウド側翼投影図を示す。図７のような構成では、ファン回転中に隙間部に空気が流れて性能低下が生じる可能性がある。その場合、シュラウド側翼１３４に塞ぎ部１３６を設ける。このように構成すると、隙間流路が長くなり、そこを空気が通過するための必要圧力が、図７の構成より大きくなる。これにより、隙間に空気が流れにくくなり性能低下を防ぐことができる。
【００３３】
図９に本発明の第３の実施形態にかかるシュラウド部分図を示す。図６のように、シュラウド１０４の外径部にエッジがあるような切欠部では、エッジ部分を成形する金型の強度が低くなることがある。また、そのエッジによってファン回転中に風きり音が出た場合などは、図９のように、切欠部１０８を、エッジを無くして、シュラウド外径部１３９と滑らかにつなぐようにして構成する。ハブ側翼１３３とシュラウド側翼１３４との合わせ面の外周側を頂点として、切欠部１０８が鈍角となるように大きく切欠く。本図では合わせ面に隙間があるため、隙間のシュラウド側翼１３４側を頂点として、切欠部１０８が鈍角となるように大きく切欠く。これにより、金型の強度が低減することもなく、風きり音も防止できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  遠心ファン
１０２  ボス
１０３  ハブ
１０４  シュラウド
１０５  翼
１０５ａ  圧力面
１０５ｂ  負圧面  
１０５ｃ  前縁
１０５ｄ  後縁
１０６  ハブ側翼投影図
１０７  シュラウド側翼投影図
１０８  切欠部
１０９  回転軸
１１０  回転方向
１１３  金型
１１４，１２１，１２３  型抜き方向
１１６  矢印
１１７，１１８  接線
１１９  角
１２０ａ  圧力面の最大翼角
１２０ｂ  負圧面の最小翼角
１２２，１２４  金型引抜き不可部
１３３  ハブ側翼
１３４  シュラウド側翼
１３５  隙間部
１３６  塞ぎ部
１３７  想像線
１３８  ハブ側翼とシュラウドの接面
１３９  シュラウド外径部
２０１  ハブ側キャンバー線
２０２  シュラウド側キャンバー線
３０１  室内機
３０２  筐体
３０３  モータ
３０４  ベルマウス
３０５  フィルタ
３０６  グリル
３０７  熱交換器
３０８  水受け
３０９  ルーバ
３１０  パネル
３１１  吹出口
３１２  モータ軸
【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】
0005269025.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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