(57)【要約】【課題】二次元形状の翼によって、翼のファン吸込側の縁部と衝突することによる流入空気の剥離発生を低減し、滑らかな空気流を吐出する。【解決手段】主板部１２と、主板部１２に対向するリング部１３と、これら主板部１２及びリング部１３の外周部間に跨る複数枚の翼２０とを有し、中央部にファン吸込口１４を有するターボファン１において、翼２０は２次元形状を呈しており、翼２０のファン吸込口１４側に位置する部分Ｖ２の翼弦線Ｌ２が、主板部１２側に位置する部分Ｖ１の翼弦線Ｌ１よりも回転方向側にオフセットされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、
前記翼は２次元形状を呈しており、該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分の翼弦線が、前記主板部側に位置する部分の翼弦線よりも回転方向側にオフセットされていることを特徴とする遠心ファン。
【請求項２】
前記翼の前記ファン吸込口側に位置する部分の翼弦線と中心線とが成す角度である入口角が、前記主板部側に位置する部分の前記入口角よりも小さくなることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、
前記翼は２次元形状を呈しており、該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分の翼弦線と中心線とが成す角度である入口角が、前記主板部側に位置する部分の前記入口角よりも小さくなることを特徴とする遠心ファン。
【請求項４】
主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、
前記翼は２次元形状を呈しており、該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分は先細りとされ、且つ、回転方向側の面に比して反回転方向側の面の傾斜が緩慢とされていることを特徴とする遠心ファン。
【請求項５】
前記翼は前記主板部側に位置する部分である第１の領域と、前記ファン吸込口側に位置する部分である第２の領域とから成り、
前記第１の領域の前記翼の高さ方向における寸法は、前記第２の領域より大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の遠心ファン。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の遠心ファンと、該遠心ファンのファン吸込口に対応して形成され、被調和室から空気を吸い込む空気吸込口と、前記遠心ファンの吹出側に配置された熱交換器と、該熱交換器と熱交換した空気を前記被調和室に吹き出す空気吹出口とを備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より空気調和機や冷凍装置等においては、冷却若しくは加熱、加湿若しくは除湿された空気の送風を行うために遠心ファンが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この遠心ファンは、例えば図１１に示すように、通常、ケーシング内に主板部（主板）１０１とリング部（側板）１０２との外周部間に跨って複数枚の翼（羽根）１０３を放射状に配設された羽根車と、当該羽根車を駆動するモータから構成されている。
【０００３】
この場合、各翼１０３の後縁部におけるリング部１０２側結合位置を主板部１０１側結合位置よりも羽根車の反回転方向に所定量オフセットして構成され、三次元曲面を描く、所謂三次元翼とされている。
【０００４】
これにより、モータを駆動して遠心ファンの羽根車を回転させると、羽根車の各羽根が内周側の空間から外周側の空間へと空気を昇圧して、羽根車の径方向外方に吹き出し、回転軸の軸方向に開口する空気吸込口から羽根車の内周側の空間に空気が吸い込まれる構成とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３９９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、羽根車の羽根（翼）形状が三次元であると、図１１に示すように、主板部１０１の翼流出角とリング部１０２側の翼流出角が異なる。そのため、翼１０３の後縁において主板部１０１側とリング部１０２側より流出される空気の向きやその大きさが異なるため、速度勾配が生じ、空気流に乱れが生じる。これにより、大きな騒音を発することとなる。また、空気調和機に設けられた際、空気流に乱れが生じた状態では、数ミリ単位でフィンが並設されている熱交換器に流入した際、各フィンの干渉による流体音が上昇する問題がある。
【０００７】
更に、同様の寸法、同様の材料にて構成して、二次元の場合と比較すると重量が大きくなってしまうため、遠心ファンの始動時において、モータにかかる負荷が大きくなり、結果的に消費電力量の増大を招来する。また、当該翼の構成をするための材料コストが増大する問題がある。
【０００８】
本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、二次元形状の翼によって、翼のファン吸込側の縁部と衝突することによる流入空気の剥離発生を低減し、滑らかな空気流を吐出することができる遠心ファン及びそれを用いた空気調和機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、翼は２次元形状を呈しており、該翼のファン吸込口側に位置する部分の翼弦線が、主板部側に位置する部分の翼弦線よりも回転方向側にオフセットされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、上記発明において、翼のファン吸込口側に位置する部分の翼弦線と中心線とが成す角度である入口角が、主板部側に位置する部分の入口角よりも小さくなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、翼は２次元形状を呈しており、該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分の翼弦線と中心線とが成す角度である入口角が、主板部側に位置する部分の入口角よりも小さくなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有する遠心ファンにおいて、翼は２次元形状を呈しており、該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分は先細りとされ、且つ、回転方向側の面に比して反回転方向側の面の傾斜が緩慢とされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、上記各発明において、翼は主板部側に位置する部分である第１の領域と、ファン吸込口側に位置する部分である第２の領域とから成り、第１の領域の翼の高さ方向における寸法は、第２の領域より大きいことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の空気調和機は、上記各発明の遠心ファンと、該遠心ファンのファン吸込口に対応して形成され、被調和室から空気を吸い込む空気吸込口と、遠心ファンの吹出側に配置された熱交換器と、該熱交換器と熱交換した空気を被調和室に吹き出す空気吹出口とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の遠心ファンによれば、主板部と、該主板部に対向するリング部と、これら主板部及びリング部の外周部間に跨る複数枚の翼とを有し、中央部にファン吸込口を有するものであって、翼は２次元形状を呈しており、該翼のファン吸込口側に位置する部分の翼弦線が、主板部側に位置する部分の翼弦線よりも回転方向側にオフセットされている、即ち、請求項２の如く該翼の前記ファン吸込口側に位置する部分の翼弦線と中心線とが成す角度である入口角が、主板部側に位置する部分の入口角よりも小さくなるように構成されているため、ファン吸込口の周縁部から内部に流入する空気の流入角度に対して翼のファン吸込側の縁部の面の角度を近づけることができる。
【００１６】
また、請求項４の発明のように、翼の前記ファン吸込口側に位置する部分は先細りとされ、且つ、回転方向側の面に比して反回転方向側の面の傾斜が緩慢とされていることにより、ファン吸込口の周縁部から内部に流入する空気の流入角度に対して翼のファン吸込側の縁部の面の角度を近づけることができる。
【００１７】
そのため、ファン吸込口の周縁部から内部に流入する空気の流れに沿って各翼のファン吸込側の縁部を形成することができ、当該翼の縁部と衝突することによる空気の剥離（空気流の乱れ）発生を低減することができる。これにより、空気の剥離を原因とする流体音を低減することができ、滑らかな空気流を実現することができ、吐出風量の増大を図ることができる。従って、ファン回転数を低減することができ、より一層、流体音及び消費電力量の低減を図ることができる。
【００１８】
また、上記請求項１乃至請求項４の発明によれば、翼が２次元形状を呈しているため、成形が容易であり、また、軽量化を実現することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、上記各発明に加えて、翼は主板部側に位置する部分である第１の領域と、ファン吸込口側に位置する部分である第２の領域とから成り、第１の領域の翼の高さ方向における寸法は、第２の領域より大きくすることにより、各翼の回転による空気の吐出量を確保することができる。
【００２０】
請求項６の発明の空気調和機によれば、上記各発明の遠心ファンと、該遠心ファンのファン吸込口に対応して形成され、被調和室から空気を吸い込む空気吸込口と、遠心ファンの吹出側に配置された熱交換器と、該熱交換器と熱交換した空気を被調和室に吹き出す空気吹出口とを備えたことにより、空気の剥離を原因とする乱れた空気流が熱交換器に吹き出される不都合を低減することができ、滑らかな空気流の流入によって、当該熱交換器との干渉音を低減でき、騒音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の遠心ファンを適用した空気調和機の縦断側面図である。
【図２】本発明を適用した遠心ファンの斜視図である。
【図３】遠心ファンの縦断側面図である。
【図４】図２を矢印Ｙ方向からの斜視図を用いて異なる高さ位置の翼断面を示した図である。
【図５】図２を矢印Ｚの方向で切断した状態の斜視図を用いて異なる高さ位置の翼断面を示した図である。
【図６】入口角を説明する翼の各部分における平断面図である。
【図７】ファン吸込口側と主板部側との各翼弦線が成す角を説明する図である。
【図８】空気の剥離を説明する図である。
【図９】空気の剥離を説明する図である。
【図１０】翼の高さ寸法を説明する斜視図である。
【図１１】従来の羽根車の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明のターボファン１を適用した空気調和機ＡＣの縦断側面図、図２は本発明を適用したターボファン１の斜視図、図３はターボファン１の縦断側面図、図４及び図５はターボファン１の翼断面を示す図をそれぞれ示している。本実施例では、遠心ファンの一例としてターボファン１を例に挙げて説明する。尚、遠心ファンはこれに限定されるものではなく、シロッコファンなどであってもよい。
【００２３】
実施例の空気調和機ＡＣは、板金製で箱型のケーシング２に、各部が収容されて構成される。このケーシング２は、吊りボルトにより天井から吊り下げられて天井裏に埋めこまれ、ケーシング２の下端は被調和室の天井と略同じ高さとされる。ケーシング２内には、被調和室３から空気を吸い込むターボファン１と当該ターボファン１を駆動するモータ１０とが配設される。
【００２４】
ケーシング２内には、ターボファン１を取り囲むように、当該ターボファン１の吹出側に位置して、多角形状に曲げられたフィン・アンド・チューブ型の熱交換器６が配設される。そして、このケーシング２の下面２Ａは、被空調室の天井板と略面一とされ、その中央部には、被調和室３から空気を吸い込む空気吸込口４が形成され、この空気吸込口４の周囲（水平面内でターボファン１の回転中心から離れる側）に位置する外縁部には、熱交換器６と熱交換した空気を被調和室３に吹き出す空気吹出口５が形成されている。ケーシング２の熱交換器６の下方には、空気吸込口４から吸い込まれた空気をターボファン１へ導くため、徐々に縮径するベルマウス７が取り付けられている。
【００２５】
ターボファン１は、主板部１２と、該主板部１２に対向する円環状のリング部１３と、複数枚、本実施例では７枚の翼２０とから構成される。各翼２０は、主板部１２のリング部１３側の一面の外周部に一端が固定され、他端の外周縁がリング部１３にて接合されることで、これら主板部１２及びリング部１３の外周部間に跨って設けられる。
【００２６】
主板部１２は、中央に位置してリング部１３側に膨らんだ膨出部１２Ａが形成されており、当該膨出部１２Ａ内には、モータ１０が収容される。このモータ１０の回転軸は、ターボファン１の主板部１２とリング部１３に略直交する方向に延在して設けられており、当該回転軸端部は、主板部１２のリング部１３と反対側の面において、主板部１２の膨出部１２Ａの略中央に固定される。
【００２７】
前記ケーシング２のベルマウス７の端縁の内径は、当該ターボファン１のリング部１３の内径よりも小さく形成されており、当該ベルマウス７の端縁が、リング部１３内に進入して回転軸方向において所定寸法重複して構成される。
【００２８】
これにより、ベルマウス７と対向するリング部１３のベルマウス７側の端縁は、ターボファン１の中央部に位置してファン吸込口１４を構成する。そして、ターボファン１の外周側、即ち、各翼２０の翼後縁２１側がファン吹出口１５を構成する。
【００２９】
各翼２０は、回転中心（回転軸）に対して等角配置される。翼２０は回転中心（回転軸）に近い縁部である翼前縁２２が、翼２０の回転中心（回転軸）に遠い縁部である翼後縁２１よりも、回転方向（図２の矢印）の進行方向に位置している。即ち、翼後縁２１は、翼前縁２２に対し、回転方向の遅れ側に位置している。
【００３０】
翼２０は、翼前縁２２及び翼後縁２１が共に主板部１２とリング部１３に直交する２次元形状を呈している。この翼２０は、図３の縦断側面図に示すように、主板部１２側に位置する部分である第１の領域Ｐ１と、ファン吸込口１４側に位置する部分である第２の領域Ｐ２とから成る。
【００３１】
主板部１２側に位置する第１の領域Ｐ１部分では、翼２０の回転軸方向（図中Ｙ軸方向）と直交する方向（図Ｘ軸方向）における断面は、いずれの高さ位置においても、同一の断面形状（単一の断面形状）とされる（但し、翼２０とリング部１３との接合部分１６を除く）。これに対し、ファン吸込口１４側に位置する第２の領域Ｐ２部分では、ファン吸込口１４に近づくに従い翼前縁２２側が漸減していき、翼厚さ寸法が小さくなる先細り形状とされている。即ち、第２の領域Ｐ２において、主板部１２側からファン吸込口１４側に渡って、翼２０の回転軸方向（図中Ｙ軸方向）と直交する方向（図中Ｘ軸方向）における断面は次第に小さくなる（即ち、複数（２つ以上）の異なる断面形状を有する）。
【００３２】
図４は、図２を矢印Ｑの方向からみた場合における翼２０の第２の領域Ｐ２で異なる翼２０の高さ（回転方向と直交する方向）位置における断面Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ示している。断面Ｓ１は、第２の領域Ｐ２における主板部１２側における断面を示しており、断面Ｓ２は、当該断面Ｓ１よりもファン吸込口１４側に位置する断面を示している。
【００３３】
図５は、図２を矢印Ｒの方向で切断した状態について、翼２０の第２の領域Ｐ２で異なる翼２０の高さ（回転方向と直交する方向）位置における断面Ｓ３、Ｓ４をそれぞれ示している。断面Ｓ３は、第２の領域Ｐ２における主板部１２側における断面を示しており、断面Ｓ４は、当該断面Ｓ３よりもファン吸込口１４側に位置する断面を示している。
【００３４】
この際、特に図５に示すように、翼２０の第２の領域Ｐ２の断面形状は、ファン吸込口１４側に位置する断面の最大翼厚さ（Ｔ４）が、主板部１２側における断面の最大翼厚さ（Ｔ３）を基準に漸減している。
【００３５】
また、第２の領域Ｐ２のファン吸込口１４側の端部、即ち、翼２０のファン吸込口１４側に位置する部分は、図６の各部分（Ｖ１、Ｖ２）における断面図にて示すように、翼２０のファン吸込口１４側に位置する部分（図中Ｖ２）の翼弦線（翼前縁２２と翼後縁２１を結ぶ線）Ｌ２と翼前縁２２部の中心線Ｃ２とが成す角度である入口角θ２が、主板部１２側に位置する部分（図中Ｖ１）の翼弦線Ｌ１と翼前縁２２部の中心線Ｃ１とが成す角度である入口角θ１よりも小さくなるように形成されている。
【００３６】
即ち、図７の各部分（Ｖ１、Ｖ２）における断面図にて示すように、翼２０のファン吸込口１４側に位置する部分（図中Ｖ２）の翼弦線Ｌ２と主板部１２側に位置する部分（図中Ｖ１）の翼弦線Ｌ１とが成す角αが回転方向側に、オフセットされている。
【００３７】
このように、翼２０のファン吸込口１４側に位置する部分（図中Ｖ２）の翼弦線Ｌ２が、主板部１２側に位置する部分（図中Ｖ１）の翼弦線Ｌ１よりも回転方向側にオフセットされていることによって、図８の左側の図に示すように、翼２０のファン吸込口１４側の端部（リング部１３と接続されている部分は除く）は、回転方向側２３の面に比して反回転方向側の面２４の傾斜が緩慢とされている。
【００３８】
これにより、ファン吸込口１４の周縁部からターボファン１の内部に流入する空気は、ファン吸込口１４に対し斜め方向から所定の流入角度で流入することとなるが、当該流入角度（矢印にて示す）に対して翼２０のファン吸込口１４側の縁部の面２５の角度を近づけることができる。
【００３９】
そのため、ファン吸込口１４の周縁部から内部に流入する空気の流れに沿って各翼２０のファン吸込口１４側の縁部を形成することができ、図８の右側に示す図のように、当該翼２０の縁部と衝突することによる空気の剥離（空気流の乱れ。渦の発生）発生を低減することができる。
【００４０】
図８の右側の図に示すように、翼２０のファン吸込口１４の縁部と空気が衝突することによって、空気流が渦を形成してしまうことで空気の剥離が発生するが、当該渦は、空気流が翼後縁２１に行くに従い大きくなり、空気流の乱れによる流体音の増大、及び吐出風量の減少を招来する。図９は、図８の右側の図において空気の剥離が生じている状態を示している。
【００４１】
これに対し、翼２０のファン吸込口１４側縁の面２５における空気との衝突を緩和することによって、空気の剥離を原因とする流体音を低減することができ、滑らかな空気流を実現することができる。これにより、吐出風量の増大を図ることができるため、ファン回転数を低減することができ、より一層、流体音及び消費電力量の低減を図ることができる。
【００４２】
このように、ターボファン１により吐出される空気流は、空気の剥離を原因とする乱れが抑制されているため、乱れた空気流が熱交換器６に吹き出される不都合を低減することができ、滑らかな空気流の流入によって、当該熱交換器６との干渉音を低減でき、騒音の発生を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施例では、第１の領域Ｐ１の翼２０の高さ方向における寸法は、第２の領域Ｐ２よりも大きくなるように構成されている。具体的には、図１０に示すように、第１の領域Ｐ１の翼２０の高さ（ファン吸込口１４側端部）は、翼２０とリング部１３の接合部分の最もリング部１３側の端部１６Ａと、翼２０と主板部１２の接合部分１７の中間位置よりもファン吸込口１４側に位置する構成とされている。
【００４４】
そのため、各翼２０の回転による空気の吐出量に大きく影響する第１の領域Ｐ１の面積を第２の領域Ｐ２よりも大きく確保することができるため、第１の領域Ｐ１によって空気を吐き出す高さ寸法を十分に確保することができる。これにより、略同一方向に吐き出される空気量をより多く確保することができる。
【００４５】
従って、本実施例のように、ターボファン１の吹出側に配置されるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器６に向けて整流された空気を吐出することができ、各フィンの干渉による流体音を低減することができる。
【００４６】
また、本実施例における翼２０は、２次元形状を呈しているため、成形時において、両抜き型を回転軸方向に移動分離することが可能となり、容易に製作することができる。係る成型方法を採用することができるため、複雑な形状を呈する３次元形状の翼と異なり、同寸法、同材料で構成した場合、低コストで製作することができると共に、軽量化を実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
ＡＣ  空気調和機
Ｐ１    第１の領域
Ｐ２    第２の領域
Ｔ３、Ｔ４  最大翼厚さ
Ｖ１    主板部側に位置する部分
Ｖ２    ファン吸込口側に位置する部分
Ｌ１    主板部側の翼弦線
Ｌ２    ファン吸込口側の翼弦線
Ｃ１    主板部側の中心線
Ｃ２    ファン吸込口側の中心線
θ１    主板部側の入口角
θ２    ファン吸込口側の入口角
１    ターボファン（遠心ファン）
２    ケーシング
３    被調和室
４    空気吸込口
５    空気吹出口
６    熱交換器
７    ベルマウス
１０    モータ
１２    主板部
１２Ａ  膨出部
１３    リング部
１４    ファン吸込口
１５    ファン吹出口
１６    翼とリング部の接合部分
１６Ａ  端部
１７    翼と主板部の接合部
２０    翼
２１    翼後縁
２２    翼前縁
２３    回転方向側の面
２４    反回転方向側の面
２５    翼のファン吸込口側縁の面
【図１】
2013060916.tif 000003
【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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【図１１】
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