(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の拡開部を有するホーン形状ボスプレートの外周面に、前記拡開部と直交する多数のブレードが突設されたファン本体部と、前記拡開部の裏面に対向配置され、前記ブレードの軸方向端部が接合されたシュラウドリングとを備え、前記ブレードの外縁端が位置する外径をＤ１、前記ブレードの外縁端の軸方向長さをｈとして次式、
０．２５＜ｈ／Ｄ１
の関係を有する空気調和機用ターボファンにおいて、
前記シュラウドリングと、前記ファン本体部とが互いに別個に成形されて超音波接合が可能な樹脂材でなり、かつ、前記ファン本体部がガラスの入らないアクリロニトリル・スチレン又はアクリロニトリル・ブタジェン・スチレンでなり、前記シュラウドリングがガラス入りアクリロニトリル・スチレンでなることを特徴とする空気調和機用ターボファン。
【請求項２】
前記シュラウドリングと前記ファン本体部の材質が互いに異なることに対応させて、これらを互いに異なる色付けをしたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用ターボファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機用ターボファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１はこの種のターボファンを装着した天井カセット形の空気調和機の縦断面図である。同図において、下端部のみが開放された空気調和機の筺体の外側部が、つり金具１８及びつりボルト１９によって図示省略の梁等に吊り下げて固定される。筐体の上底の中央部にファンモータ９がモータベース１０を介して取り付けられ、このファンモータ９の出力軸にターボファン１が結合されている。ターボファン１の下部に吸込みベルマウス１１が固定され、さらに、この吸込みベルマウス１１の外周部にドレン皿１７が配置され、その上部に、ターボファン１を取り囲むように熱交換器１２が配置されている。吸込みベルマウス１１の下部開放端は空気の吸い込み口となり、ここに、プレフィルタ１６が装着されている。熱交換器１２の外側は送風通路１３となり、その下面部が吹き出し口１４になっている。そして、空気調和機の筐体の開口部に枠状の前面パネル１５が装着されている。
【０００３】
上記の構成により、ファンモータ９に通電するとターボファン１が回転せしめられ、室内空気が矢印Ａ方向に吸い込まれ、熱交換器１２で熱交換された後、送風通路１３及び吹き出し口１４を通して矢印Ｂ方向に吹き出される。これによって、天井カセット形の空気調和機による室内の空調、除湿が行われる。
【０００４】
図２（ａ）及び（ｂ）は上述したターボファン１の詳細な構成を示す平面図及び縦断面図である。このターボファン１は環状の拡開部８ａを有するホーン形状ボスプレート８の外周面に、拡開部８ａと直交する多数のブレード２が突設され、拡開部８ａの裏面に対向配置されたシュラウドリング３にブレード２の各軸方向端部が接合されている。ホーン形状ボスプレート８の軸心部には防振ボス４が装着され、さらに、その周囲に複数のモータ冷却穴５が形成されている。
【０００５】
ここで、ブレード２及びホーン形状ボスプレート８は一体的に成形されてファン本体部６を形成している。そして、このファン本体部６に対して、別個に成形されたシュラウドリング３が超音波接合されて羽根車として使用される。
【０００６】
このように構成されたターボファン１の形状寸法に着目する。いま、図２（ｂ）の断面図に示したように、ターボファン１のブレード２の外縁端の軸方向長さをｈ、ブレード２の外縁端が位置する外径をＤ１とし、図３の平面図に示したように、ブレード２の内縁端が位置する内径をｄ、シュラウドリング３の内径をＤ２とすると、これらの間に次式の関係が成り立つように作成されている。
０．７４＜Ｄ２／Ｄ１＜０．７６      …（１）
０．６２＜ｄ／Ｄ１＜０．６８        …（２）
０．２５＜ｈ／Ｄ１                  …（３）
【０００７】
さらに、図４に示したように、ブレード２の弦長Ｌとブレード２の外縁端の周方向のピッチｔとの比Ｌ／ｔを弦節比σとして次式の関係が成り立つように作成されている。
σ≦０．８                          …（４）
一方、材質面に着目すると、ターボファン１を構成するシュラウドリング３及びファン本体部６は両方とも同じ材質で形成され、例えば、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）、ガラス強化樹脂であるガラス入りアクリロニトリル・スチレン（ＡＳＧ）、ガラス入りアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳＧ）等が用いられていた。
【０００８】
さらに、近年は、省エネルギーと低騒音化を実現するために、ファン径に対して、すなわち、ブレード２の外縁端が位置する外径Ｄ１に対してブレード２の外縁端の軸方向長さｈの長いものが使用される傾向にあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した（１），（２）及び（４）式を満たすように形成された空気調和機用ターボファンは、一般に騒音レベルが高く、効率が低いという問題があった。また、ファン径Ｄ１に対してブレード２の軸方向長さｈを長くすることが騒音をより大きくするもう一つの要因になっていた。
【００１０】
一方、シュラウドリング３及びファン本体部６の両方がガラス強化樹脂でなっている場合、超音波による溶着接合に際してガラスの溶着性が悪く、例えば、１箇所の溶着に２〜３秒程度かかってしまうため、両者の結合に長時間を要し、これによって他の部分が変形して騒音の増大を招くこともあった。
【００１１】
なお、シュラウドリング３及びファン本体部６の両方をガラスの入らないアクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）又はアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）等を用いた場合、両者の溶着性は良くなるが、（３）式を満たすように、ブレード２の軸方向長さｈを長くすると、ファンのねじり方向のばね定数が低いため、モータの電磁振動と共振しやすくなる。
【００１２】
また、ガラス強化樹脂はガラスの入らないものに比較して比重が２０％程度高くなるため、シュラウドリング３及びファン本体部６の両方がガラス強化樹脂でなるとき、ファンモータ９の起動時の慣性が大きくなり、回転数の上昇に時間を要し、負荷電流の増大によって効率も低下する。
【００１３】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は低騒音、高効率を実現し得る空気調和機用ターボファンを提供するにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、シュラウドリング及びファン本体部の溶着性を改善する空気調和機用ターボファンを提供するにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、モータの電磁振動との共振を起こり難くする空気調和機用ターボファンを提供するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
環状の拡開部を有するホーン形状ボスプレートの外周面に、前記拡開部と直交する多数のブレードが突設されたファン本体部と、前記拡開部の裏面に対向配置され、前記ブレードの軸方向端部が接合されたシュラウドリングとを備え、前記ブレードの外縁端が位置する外径をＤ１、前記ブレードの外縁端の軸方向長さをｈとして次式、
０．２５＜ｈ／Ｄ１
の関係を有する空気調和機用ターボファンにおいて、
前記シュラウドリングと、前記ファン本体部とが互いに別個に成形されて超音波接合が可能な樹脂材でなり、かつ、前記ファン本体部がガラスの入らないアクリロニトリル・スチレン又はアクリロニトリル・ブタジェン・スチレンでなり、前記シュラウドリングがガラス入りアクリロニトリル・スチレンでなることを特徴とする。
【００１８】
請求項２係る発明は、請求項１に記載の空気調和機用ターボファンにおいて、前記シュラウドリングと前記ファン本体部の材質が互いに異なることに対応させて、これらを互いに異なる色付けをしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。上述した従来の空気調和機用ターボファンにおいて、ブレード２の弦長Ｌとブレード２の外縁端の周方向のピッチｔとの比Ｌ／ｔを弦節比σとして、σ≦０．８のように作成していた。ここで、ピッチｔはｔ＝π・Ｄ１／ブレード枚数で求められる。発明者は第１の実施形態として、上記（５），（６），（８）式の関係を満たしつつ、ブレード２の弦長Ｌ、ブレード２の外縁端の周方向のピッチｔを種々に変更して弦節比σが０．７から１．１の範囲に収まる８種類のターボファンを作成し、図１に示す空気調和機に装着して実際に冷暖房モードや除湿モードで運転すると同時に、それぞれに対する騒音レベル及び効率を測定し、弦節比σと、ファン騒音及び効率とを関係を調べ、図５に示す結果を得た。因みに、各運転時の風量は１６００ｍ3／ｈ、静圧７０ｐａであった。
【００２３】
図５において、◆は節弦比σに対応するターボファンの騒音を、□（ただし黒ぬりとする）は節弦比σに対応するファン効率を表している。この図から明らかなように、節弦比σが０．７〜０．８の範囲ではファン効率は最も低く６０％以下で、騒音は４６ｄＢを超えて大きくなっている。これに対して、節弦比σが０．８より大きく、１．０よりも僅かに小さい範囲ではファン効率は６０％以下から６７％を超えるまで次第に増大し、騒音は４６ｄＢを超えるレベルから４５．５ｄＢ程度まで次第に減少している。従って、節弦比σが０．８より大きく、１．０よりも僅かに小さい範囲では、節弦比σを大きくするほどファン効率及び騒音が改善されることが分かる。また、節弦比σが１．０になるとファン効率は低下し、騒音は増加するものの節弦比σが０．７〜０．８の範囲よりも改善されていることは明らかであり、さらに、節弦比σが１．０を超えて大きくなるほどファン効率は低下し、騒音は増加し節弦比σが０．７〜０．８の範囲の値に近づく。
【００２４】
かくして、第１の実施形態から明らかなように、弦節比σとして次式、
０．８３＜σ＜１．０
の関係を持たせることによって、低騒音、高効率を実現し得る空気調和機用ターボファンが得られる。
【００２５】
図６は本発明に係る空気調和機用ターボファンの第２の実施形態を説明するための図て゛、（ａ）はシュラウドリング３の溶着ガイド部７の形状を示す平面図、（ｂ）は溶着対象であるファン本体部６のブレード２の形状を示す平面図である。
【００２６】
ここで、シュラウドリング３とファン本体部６とは別々に射出成形される。このうち、シュラウドリング３の材質は強化樹脂材であるが、ファン本体部６の材質は強化材を含まず、比重も小さいものである。そして、シュラウドリング３の溶着ガイド部７にファン本体部６のブレード２を挿嵌して位置決めをした後、超音波により溶着接合される。
【００２７】
具体的な材質は、シュラウドリング３としてガラス強化樹脂を用いる一方、ファン本体部６として非ガラス強化樹脂を用いる。ガラス強化樹脂として、例えば、ガラス入りアクリロニトリル・スチレン（ＡＳＧ）や、ガラス入りアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳＧ）があり、非ガラス強化樹脂としてアクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）や、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）がある。
【００２８】
シュラウドリング３及びファン本体部６の材質を、上記のように選定することによって、この両者をガラス入りアクリロニトリル・スチレン（ＡＳＧ）で形成した場合と比較して、溶着性が良くなる。また、全体の固有振動数を上昇させ、振動伝達率を下げることができ、ファンモータ９で駆動するときの異常音を発生し難くする。
【００２９】
因みに、ブレード２の外縁端が位置する外径Ｄ１＝４６０ｍｍ、ブレード２の外縁端の軸方向長さをｈ＝１２７ｍｍで、０．２５＜ｈ／Ｄ１（＝０．２７６）とし、シュラウドリング３の材質がガラス入りアクリロニトリル・スチレン（ＡＳＧ）で、ファン本体部６の材質がアクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）であるとき、同質のアクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）を接合した従来の固有振動数が９２Ｈｚであったのに対して、その固有振動数が１０５Ｈｚに上昇した。また、電磁騒音を７ｄＢ低減させることができ、さらに、運転騒音をも低減することができた。
【００３０】
図７はシュラウドリング３の材質がガラス入りアクリロニトリル・スチレン（ＡＳＧ）で、ファン本体部６の材質がアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）である本実施形態と、両者をアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）で形成した従来装置とにおけるファン回転数（ｒｐｍ）と送風騒音（ｄＢ）との関係を示し、●が本実施形態の騒音をプロットしたもの、◆が従来装置の騒音をプロットしたものである。この図から本実施形態におけるファンの運転音が１．５ｄＢ低減されていることが分かる。
【００３１】
かくして、第２の実施形態によれば、低騒音、高効率を実現することができ、また、シュラウドリング及びファン本体部の溶着性を改善し、さらに、モータの電磁振動との共振を起こり難くすることができる。
【００３２】
なお、第２の実施形態においては、互いに材質の異なるファン本体部６とシュラウドリング３とを接合しているが、これらを同一に色付けしたとすると、その管理、組み立てに気を遣わなければならず、さらには、そのリサイクル時に誤った処理が行われる可能性もある。そこで、異なる材質に対して互いに異なる色付けをして、ファン本体部６とシュラウドリング３とを溶着接合することとする。
【００３３】
これによって、管理及び組み立てが容易になるほか、リサイクル時に誤った処理が行われる虞れもなくなるという効果も得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、低騒音、高効率を実現し得る空気調和機用ターボファンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターボファンを装着した天井カセット形の空気調和機の縦断面図。
【図２】図１に示したターボファンの詳細な構成を示す平面図及び縦断面図。
【図３】図２に示したターボファンのシュラウドリング及びブレードの寸法を明示するための平面図。
【図４】図２に示したターボファンのブレードの長さを明示するための断面図。
【図５】本発明に係る空気調和機用ターボファンの第１の実施形態の節弦比と、ファン騒音及びファン効率の関係を、従来装置と比較して示した線図。
【図６】本発明に係る空気調和機用ターボファンの第２の実施形態を構成するシュラウドリング及びファン本体部の平面図。
【図７】図６に示した第２の実施形態のファン回転数と送風騒音との関係を、従来装置と比較して示した線図。
【符号の説明】
１  ターボファン
２  ブレード
３  シュラウドリング
６  ファン本体部
７  溶着ガイド部
８  ホーン形状ボスプレート
８ａ  拡開部
９  ファンモータ
１１  吸込みベルマウス
１２  熱交換器
【図１】
0004317676.tif 000002
【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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