JP2007205268A

JP2007205268A - 遠心ファン

Info

Publication number: JP2007205268A
Application number: JP2006025851A
Authority: JP
Inventors: Azumi Terakawa; あづみ寺川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】互いに対向配置されたハブ(12)及びシュラウド(13)の外周部間に翼形羽根(14)を架設してなるファンロータ(11)を備え、上記羽根(14)の前縁に段差面(14a)が形成された遠心ファンにおいて、送風音を出来る限り低減する。
【解決手段】段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．１８倍に設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置の送風機等に用いられる遠心ファンに関する技術分野に属する。

一般に、天井埋込型の空気調和装置には、送風機として遠心ファン（ターボファン）が設けられており、この遠心ファンにより、空調室内の空気が吸い込まれて、その空気が、遠心ファンの周囲に略環状に配設した熱交換器に吹き付けられた後、空調室内へ吹き出されるようになっている。このような遠心ファンは、互いに対向配置されたハブ及びシュラウドの外周部間に翼形羽根を架設してなるファンロータと、該ハブのシュラウドとは反対側に配設され、該ファンロータをハブの中心軸周りに回転駆動するためのファンモータとを備えている。

上記遠心ファンにおいては、送風音の低減化が要求されており、この要求を満たすべく種々の提案がなされている。例えば特許文献１及び特許文献２では、羽根の前縁に段差面を形成して、該羽根の翼弦長を翼幅方向において不連続に変化させるとともに、羽根の前縁における上記段差面よりもハブ側に位置するハブ側縁部を、当該段差面よりもシュラウド側に位置するシュラウド側縁部よりも羽根の中心線方向の前方側へ偏位させるようにしている。こうすることで、羽根の前縁に流入する空気流が、該羽根の前縁における不連続部分への衝突によって乱され、羽根の表面上には、前縁側から後縁側へ向かうに従って次第に成長する縦渦が生成され、この縦渦のエネルギーが羽根の表面における空気の境界層に供給されて該境界層の成長が抑制されることで、羽根の表面での空気の剥離現象が可及的に防止され、この結果、送風音が低減されるとともに羽根全体としての送風効率が高められ、低騒音でかつ高効率の遠心ファンを提供することができるようになる。
特許第３３９１３１９号公報特開２００２−３６４５９１号公報

上記のように羽根前縁に段差面が形成された遠心ファンにおいて、本発明者は、送風音をより低減するために鋭意研究した結果、上記段差面の位置での羽根前縁の偏位量が送風音に影響することを突き止め、従来の羽根よりも送風音を低減できることが判明した。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のように羽根前縁に段差面が形成された遠心ファンにおいて、その段差面の位置での羽根前縁の偏位量を適切に設定することによって、送風音を出来る限り低減しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明では、互いに対向配置されたハブ(12)及びシュラウド(13)の外周部間に翼形羽根(14)を架設してなるファンロータ(11)を備え、上記羽根(14)の前縁に少なくとも１つの段差面(14a)が形成されて、該羽根(14)の前縁における上記段差面(14a)よりも上記ハブ(12)側に位置するハブ側縁部(14b)が、当該段差面(14a)よりも上記シュラウド(13)側に位置するシュラウド側縁部(14c)よりも該羽根(14)の中心線方向の前方側へ偏位した遠心ファンを対象として、上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．１８倍に設定されている構成とするものである。

上記の構成により、羽根(14)の前縁に流入する空気流が、該羽根(14)の前縁における段差面(14a)の形成によって不連続となった部分への衝突によって乱されて羽根(14)の表面上に縦渦が生成され、この縦渦により空気流の剥離が抑えられて、送風音を低減させる。そして、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．１８倍に設定されていることで、適切な大きさの縦渦が生成され、これにより、空気流の剥離が良好に抑えられて、送風音を効果的に低減させることができる。

第２の発明では、上記第１の発明において、上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０６〜０．１４倍に設定されているものとする。このことにより、送風音をより一層効果的に低減させることができる。

第３の発明では、上記第２の発明において、上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．１０倍に設定されているものとする。このことにより、送風音を最大限に低減させることができる。

第４の発明では、上記第３の発明において、上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．０９倍に設定されているものとする。

このことで、送風音を最大限に低減させることができるとともに、最大翼弦長を出来る限り小さくすることができ、この結果、羽根(14)を樹脂等で製造する場合の金型を小型化して製造コストを低減することができる。

第５の発明では、上記第１の発明において、上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．０９倍に設定されているものとする。

こうすることで、送風音を良好に低減しつつ、羽根(14)の製造コストを出来る限り低減することができる。

以上説明したように、本発明によると、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．１８倍に設定したことにより、羽根(14)の表面上に適切な大きさの縦渦を生成して空気流の剥離を良好に抑え、送風音を効果的に低減させることができる。

特に第２の発明では、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０６〜０．１４倍に設定したことにより、送風音をより一層効果的に低減させることができる。

さらに、第３の発明では、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．１０倍に設定したことにより、送風音を最大限に低減させることができる。

また、第４の発明では、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．０９倍に設定したことにより、送風音を最大限に低減させることができるとともに、羽根(14)の製造コストを低減することができる。

さらにまた、第５の発明では、段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量を、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．０９倍に設定したことにより、送風音を良好に低減しつつ、羽根(14)の製造コストを出来る限り低減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心ファン(F)が搭載された天井埋込型空気調和装置を示し、この空気調和装置は、内部に各種構成機器を収納するケーシング(1)を備えている。このケーシング(1)は、ケーシング本体(1a)と、該ケーシング本体(1a)の下側に配置された化粧パネル(1b)とで構成されている。

上記ケーシング本体(1a)は、下面が下方から見て略矩形状（４つの角部はＣ面取りされており、長辺と短辺とが交互に形成された略８角形状であるともいえる）に開口した箱状体であって、該開口が、空調室の天井壁(C)に形成された開口と対向するように、不図示の固定金具を介して該天井壁(C)に固定されている。

上記化粧パネル(1b)は、上記ケーシング本体(1a)の開口及び天井壁(C)の開口を覆うように、該ケーシング本体(1a)の下端部に固定されている。この化粧パネル(1b)は、下方から見て略矩形状の板状体であって、その略中央部に配設されかつ空調室内の空気を吸い込む吸込口(2)と、該化粧パネル(1b)の周縁部において４つの辺部にそれぞれ対応するように配設され、ケーシング本体(1a)内から空調室内に空気を吹き出す４つの吹出口(3)とを有している。上記吸込口(2)は、略正方形状の開口であり、各吹出口(3)は、それぞれ、各辺部に沿うように細長く延びる略長方形状の開口である。

上記吸込口(2)には、吸込グリル(4)と、該吸込口(2)から吸い込まれた空気中の塵埃を除去するためのフィルタ(5)とが設けられている。また、上記各吹出口(3)には、不図示のモータによって該吹出口(3)の長手方向に延びる軸周りに揺動されるフラップ(6)がそれぞれ設けられており、このフラップ(6)の揺動により、吹出口(3)から空調室内へ吹き出される空気の風向を可変することができるようになっている。

上記ケーシング本体(1a)の内部には、主に、空調室内の空気を上記吸込口(2)を通じてケーシング本体(1a)内に吸い込んで外周方向に吹き出す送風機として機能する遠心ファン(F)と、この遠心ファン(F)の外周を囲むように配置された略環状の熱交換器(8)とが設けられている。

上記遠心ファン(F)は、ターボファンであって、図２にも示すように、互いに上下方向に対向配置された円形のハブ(12)及びシュラウド(13)の外周部間に、複数（本実施形態では、７枚）の断面翼形の羽根(14)を周方向に等間隔に架設してなるファンロータ(11)と、該ハブ(12)のシュラウド(13)とは反対側に配設され、該ファンロータ(11)をハブ(12)の中心軸（シュラウド(13)の中心軸でもあり、ファンロータ(11)の中心軸でもある）周りに回転駆動するためのファンモータ(15)とを備えている。上記ハブ(12)、シュラウド(13)及び羽根(14)は全て樹脂製である。

上記ハブ(12)の中心部には、ファンモータ(15)と反対側（下側）へ略円錐状に突出する突出部(12a)が形成されている。この突出部(12a)の形成により、ハブ(12)の中心部のファンモータ(15)側の面（上面）は、略円錐状に凹むことになり、この凹んだ上面と上記ケーシング本体(1a)内の上面との間に、ファンモータ(15)の収容空間が形成されることになる。そして、上記突出部(12a)の先端（下端）には、円柱状のボス部(12b)が一体形成されており、このボス部(12b)の中心（ハブ(12)の中心に相当）にファンモータ(15)の駆動軸が連結されている。これにより、ファンロータ(11)がファンモータ(15)によってハブ(12)の中心軸周りに図２で反時計回り方向に回転駆動されることになる。

上記シュラウド(13)は、中心部に空気導入開口(13a)を有していて、上記ハブ(12)との間に、上記吸込口(2)より吸い込んだ空気を空気導入開口(13a)からファンロータ(11)の外周側へ、つまり熱交換器(8)の方向へ向って案内する空気通路(18)を形成する。尚、シュラウド(13)の空気導入開口(13a)の下側（吸込口(2)側）には、吸込口(2)から吸い込まれた空気を空気導入開口(13a)へ案内するためのベルマウス(20)が配置されている。

上記熱交換器(8)は、遠心ファン(F)の外周を囲むように曲げられて形成されたクロスフィンチューブ型の熱交換器パネルであり、屋外等に設置された不図示の室外ユニットに冷媒配管を介して接続されている。この熱交換器(8)は、冷房運転時には内部を流れる冷媒の蒸発器として、暖房運転時には内部を流れる冷媒の凝縮器としてそれぞれ機能できるようになっている。これにより、熱交換器(8)は、吸込口(2)を通じてケーシング本体(1a)内に吸い込まれかつ遠心ファン(F)のファンロータ(11)から吹き出された空気と熱交換を行って、冷房運転時には空気を冷却し、暖房運転時には空気を加熱することができる。尚、熱交換器(8)の下側には、該熱交換器(8)において空気中の水分が凝縮されて生じるドレン水を受けるためのドレンパン(22)が配置されている。

上記空気調和装置の運転を開始すると、遠心ファン(F)のファンモータ(15)が駆動されて、ファンロータ(11)がハブ(12)の中心軸周りに回転する。また、熱交換器(8)内に室外ユニットから冷媒が供給されて、熱交換器(8)は冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器としてそれぞれ作用する。そして、ファンロータ(11)の回転に伴って、空調室内の空気が、吸込口(2)からフィルタ(5)及びベルマウス(20)並びにシュラウド(13)の空気導入開口(13a)を通じてファンロータ(15)の空気通路(18)へと吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、空気通路(18)内をハブ径方向外側へ向かって流れる。この空気通路(18)内を流れる空気は、羽根(14)によってファンロータ(15)の外周側へ吹き出されて熱交換器(8)に達し、この熱交換器(8)において冷却又は加熱された後、吹出口(3)から空調室内に向かって吹き出される。このようにして、空調室内の冷房又は暖房が行われる。

上記遠心ファン(F)において、上記羽根(14)の前縁におけるハブ(12)側の部分には、図３に拡大して示すように、２つの段差面(14a)が形成されている。このことで、羽根(14)の前縁における各段差面(14a)よりもハブ(12)側に位置するハブ側縁部(14b)が、当該段差面(14a)よりもシュラウド(13)側に位置するシュラウド側縁部(14c)よりも該羽根(14)の中心線方向の前方側へ偏位している。尚、羽根(14)の前縁における２つの段差面(14a)の間に位置する部分は、シュラウド(13)側の段差面(14a)に対しては、ハブ側縁部(14b)となり、ハブ(12)側の段差面(14a)に対しては、シュラウド側縁部(14c)となる。

上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量ｄは、翼幅方向（図３に示すＨ方向）における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長Ｌの０．０４〜０．１８倍に設定されている。すなわち、シュラウド(13)側の段差面(14a)の場合には、図３に示すように、ｄ＝ｄ１、Ｌ＝Ｌ１であり、ｄ１／Ｌ１＝０．０４〜０．１８となる。また、ハブ(12)側の段差面(14a)の場合には、ｄ＝ｄ２、Ｌ＝Ｌ２であり、ｄ２／Ｌ２＝０．０４〜０．１８となる。本実施形態では、ｄ１／Ｌ１＝ｄ２／Ｌ２としているが、ｄ１／Ｌ１の値とｄ２／Ｌ２の値とを互いに異ならせてもよい。

上記ｄ／Ｌの値を０．０４〜０．１８に設定するのは、以下の理由からである。すなわち、羽根(14)の前縁に流入する空気流は、該羽根(14)の前縁における段差面(14a)の形成によって不連続となった部分への衝突によって乱されて羽根(14)の表面上に縦渦が生成され、この縦渦により空気流の剥離が抑えられて、送風音を低減させる。このとき、上記ｄ／Ｌの値が０．０４〜０．１８であれば、適切な大きさの縦渦が生成され、これにより、空気流の剥離が良好に抑えられて、送風音を効果的に低減させることができるようになる。

ここで、上記羽根(14)のｄ／Ｌ（＝ｄ１／Ｌ１＝ｄ２／Ｌ２）の値を変化させた場合の送風音の測定結果を図４に示す。この測定に用いた羽根(14)のｄ／Ｌの値は、０．０３８４６、０．０７９５６、０．０９７９０及び０．１７６１８の４種類である。そして、これら羽根(14)を組み込んだ遠心ファン(F)を上記空気調和装置に搭載し、化粧パネル(1b)から１．５ｍ下側に離れた位置で送風音を測定した。また、同様にして、段差面(14a)を１つも有しない羽根（ｄ／Ｌ＝０）を組み込んだ遠心ファンを上記空気調和装置に搭載し、化粧パネル(1b)から１．５ｍ下側に離れた位置で送風音を測定した。図４は、２つの段差面(14a)を有する羽根(14)の送風音が、段差面(14a)を有しない羽根に対してどれだけ低減したかを示すものである。この測定結果より、ｄ／Ｌの値が０．０４〜０．１８であれば、段差面(14a)を有しない羽根に対して良好な音低減効果が得られることが判る。

尚、１つ及び３つの段差面(14a)を有する羽根についても同様に測定したところ、段差面(14a)を有しない羽根に対する音低減量は、２つの段差面(14a)を有する羽根(14)とは若干異なるものの、ｄ／Ｌの変化に対して同様の傾向を示し、ｄ／Ｌの値が０．０４〜０．１８であれば、送風音を効果的に低減させることができる。

上記送風音の低減の観点から上記ｄ／Ｌの値のより好ましい範囲は、０．０６〜０．１４であり、さらに好ましい範囲は、０．０７〜０．１０である。

また、ｄ／Ｌの値が約０．０９であるとき、送風音の低減効果が最大に得られ、ｄ／Ｌの値が０．０４〜０．０９である場合と、ｄ／Ｌの値が０．０９〜０．１８である場合とでは、送風音の低減効果は略同じである。ここで、送風音の低減効果が略同じであれば、最大翼弦長を出来る限り小さくして羽根(14)の製造コストを低減する観点より、ｄ／Ｌの値は０．０４〜０．０９であることが好ましい。同様に、送風音及び製造コストの低減の観点から最も好ましいｄ／Ｌの値は０．０７〜０．０９である。

本実施形態では、上記各段差面(14a)は、上記羽根(14)の内周面側（負圧側）から外周面側（図３の紙面手前側）へ向かうに従ってハブ(12)側に接近するように傾斜している。すなわち、遠心ファン(F)の大風量運転時（特に空気調和装置の遠心ファンでは、大風量域を実使用風量域とするのが一般的である）には、羽根(14)の外周面側に剥離域が発生するが、上記段差面(14a)の傾斜により、羽根(14)の外周面側に上記縦渦を集中的に発生させることができ、送風音を効果的に低減することができるようになる。

また、本実施形態では、上記各段差面(14a)よりもハブ(12)側に位置するハブ側縁部(14b)は、シュラウド(13)側からハブ(12)側へ向かうに従って羽根(14)の中心線方向後側へ後退するように傾斜している。これにより、段差面(14a)とハブ側縁部(14b)との角部が僅かに尖って、上記縦渦が生じ易くなる。

したがって、本実施形態では、上記段差面(14a)の位置での羽根(14)前縁の偏位量ｄが、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長Ｌの０．０４〜０．１８倍に設定されているので、羽根(14)の表面上に適切な大きさの縦渦を生成して空気流の剥離を良好に抑え、送風音を効果的に低減させることができる。

尚、上記実施形態では、羽根(14)の前縁に２つの段差面(14a)を形成したが、段差面(14a)の数は１つであっても、３つ以上であってもよい。

また、上記実施形態では、段差面(14a)を、羽根(14)の内周面側から外周面側へ向かうに従ってハブ(12)側に接近するように傾斜させるとともに、ハブ側縁部(14b)を、シュラウド(13)側からハブ(12)側へ向かうに従って羽根(14)の中心線方向後側へ後退するように傾斜させたが、このような傾斜の有無に拘わらず、ｄ／Ｌの値を０．０４〜０．１８に設定すれば、送風音を効果的に低減させることができる。

さらに、本発明は、空気調和装置の送風機に用いられるターボファンに適用した例を示したが、本発明は、ターボファンやシロッコファン等の遠心ファンであれば、どのようなものにも適用することができる。

本発明は、空気調和装置の送風機等に用いられるターボファン等の遠心ファンに有用である。

本発明の実施形態に係る遠心ファンが搭載された天井埋込型空気調和装置を示す断面図である。遠心ファンを示すシュラウド側から見た図である。羽根の要部を示す該羽根の外周面側から見た図である。ｄ／Ｌの値と、２つの段差面を有する羽根の、段差面を有しない羽根に対する音低減量との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｆ遠心ファン
１１ファンロータ
１２ハブ
１２ａ突出部
１２ｃボス部
１３シュラウド
１４羽根
１４ａ段差面
１５ファンモータ

Claims

互いに対向配置されたハブ(12)及びシュラウド(13)の外周部間に翼形羽根(14)を架設してなるファンロータ(11)を備え、上記羽根(14)の前縁に少なくとも１つの段差面(14a)が形成されて、該羽根(14)の前縁における上記段差面(14a)よりも上記ハブ(12)側に位置するハブ側縁部(14b)が、当該段差面(14a)よりも上記シュラウド(13)側に位置するシュラウド側縁部(14c)よりも該羽根(14)の中心線方向の前方側へ偏位した遠心ファンであって、
上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．１８倍に設定されていることを特徴とする遠心ファン。
請求項１記載の遠心ファンにおいて、
上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０６〜０．１４倍に設定されていることを特徴とする遠心ファン。
請求項２記載の遠心ファンにおいて、
上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．１０倍に設定されていることを特徴とする遠心ファン。
請求項３記載の遠心ファンにおいて、
上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０７〜０．０９倍に設定されていることを特徴とする遠心ファン。
請求項１記載の遠心ファンにおいて、
上記段差面(14a)の位置での上記前縁の偏位量が、翼幅方向における当該段差面(14a)の前端に対応する位置での翼弦長の０．０４〜０．０９倍に設定されていることを特徴とする遠心ファン。