JP4918650B2 - 多翼ファン - Google Patents

Description

本願発明は、多翼ファンの羽根車の羽根部の構造に関するものである。

例えば、クロスフローファン、シロッコファン、ターボファン等の多翼ファンは、空気調和機用の送風機として一般に用いられている。

今例えば図９には、同多翼ファン３を送風機として用いて構成された壁掛型の空気調和機Ａが示されている。

この空気調和機Ａは、上面に空気吸込口４を、下面前部に空気吹出口５を備えた本体ケーシング１と、該本体ケーシング１内に配設されたラムダ形状の熱交換器２と、該熱交換器２の二次側に配設された多翼ファン３とを備えて構成されている。

熱交換器２は、空気吸込口４から本体ケーシング１の前面側および上面側に形成された空気通路６を介して供給される空気流が通過する前面側熱交換部２ａと、該前面側熱交換部２ａの上端に連設されて背面側に位置する背面側熱交換部２ｂとからなっている。

一方、符号８は、上記前面側熱交換部２ａからのドレンを受け止める第１のドレンパン、９は背面側熱交換部２ｂからのドレンを受け止める第２のドレンパン、１０は上記多翼ファン３の羽根車７から吹き出される空気流を案内するガイド部、１１は羽根車７から吹き出される空気流の逆流を防止するための逆流防止用舌部、１２は空気吹出口５の上流部に配設された垂直羽根、１３は空気吹出口５の下流部に配設された水平羽根である。

そして、上記空気吸込口４から吸い込まれた空気流は、上記熱交換器２を通過する際に冷却あるいは加熱されて調和空気となり、例えば図１１に示すように、多翼ファン３の羽根車７を回転軸１６に対して直交するように貫流した後、空気吹出口５から室内へ吹き出される（矢線部参照）。

この多翼ファン３の羽根車７は、例えば図１０に示すように、回転軸１６方向に所定の間隔で平行に配設された複数の円形支持プレートの外周縁部に、回転軸１６と平行となるように多数枚の羽根（ブレード）１５，１５・・・を所定の翼角をもって前進翼構造で配設して構成されている。

このような多翼ファン３の羽根車７においては、羽根車７を構成する羽根１５，１５・・・を通過する空気流により生ずる空力騒音が問題となる。この空力騒音の主たる発生原因としては、羽根１５，１５・・・の負圧面側の空気の流れの剥離と翼後縁側で発生する後流渦とが挙げられる。

そこで、このような多翼ファン３の羽根車７の空力騒音を減少させる方法として、従来から例えば図１２〜図１６に示すように上記羽根車７の各羽根１５，１５・・・の外周側翼端１５ａ，１５ａ・・・に平滑部１８，１８・・・を介して断続的に切欠部１７，１７・・・を設けたり、翼端１５ａ，１５ａ・・・に連続的に切欠部１７，１７・・・を形成してのこぎり歯状にすることなどで、吹出し時の翼後縁側で発生する後流渦を低減して騒音を低減する方法が提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。

特開平３−２４９４００号公報 特開平１１−１４１４９４号公報

しかし、これらの構成では、例えば図１４および図１５から理解できるように、例えば羽根１５の外周側翼端１５ａ，１５ａ・・・の正圧面側および負圧面側両面に亘る同じ形状、同じ深さ、同じ角度の切欠部１７，１７・・・があるために（Ｄ１＝Ｄ２で、左右の切り欠かれた面１７ａ，１７ａが他面方向にストレートになっている）、吹出し時においては、図１６の（ａ）に示す切欠部１７がある部分は図１６の（ｂ）に示す無い部分（平坦な平滑部分１８）と比べて羽根１５の出口がファンの周方向に十分に向く前に広がっているために、ファン吹出し流れが周方向に十分に向かなくなって吹出気流の速度が低下し、圧力が低くなる。その結果、フィルタ等の圧力損失に対して弱くなり、有効な風量が出にくくなるという問題がある。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、羽根外周側翼端に断続的にまたは連続的に切欠を設けた多翼ファンにおいて、切欠部の形状を正圧面側と負圧面側とで異なるものとすることなどによって、可能な限り切欠部を通過する空気の速度を上昇させることによって、有効に吹出し流れの圧力を上昇させることができるようにした多翼ファンを提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の問題を解決することを目的としてなされたものであって、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。

（１） 第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設け、上記切欠部２７，２７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部２７，２７・・・の形状は略三角形であり、羽根正圧面側の三角形の面積が負圧面側の三角形の面積よりも大きく形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、正圧面側切欠部２７，２７・・・の左右の面がテーパー面となり、それによって同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなるので、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（２） 第２の課題解決手段
この発明の第２の課題解決手段は、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設け、上記切欠部２７，２７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部２７，２７・・・の形状は略三角形であり、羽根正圧面側の三角形の面積が負圧面側の三角形の面積よりも小さく形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、正圧面側切欠部２７，２７・・・の溝部が小さくなり、それによって同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（３） 第３の課題解決手段
この発明の第３の課題解決手段は、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設け、上記切欠部２７，２７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部２７，２７・・・の形状は略台形であり、羽根正圧面側の台形の面積が負圧面側の台形の面積よりも大きく形成されていることを特徴としている。

このような構成によっても、正圧面側切欠部２７，２７・・・の左右の面がテーパー面となり、それによって同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（４） 第４の課題解決手段
この発明の第４の課題解決手段は、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設け、上記切欠部２７，２７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部２７，２７・・・の形状は略台形であり、羽根正圧面側の台形の面積が負圧面側の台形の面積よりも小さく形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、正圧面側切欠部２７，２７・・・の溝部小さくなり、それによって同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（５） 第５の課題解決手段
この発明の第５の課題解決手段は、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設け、上記切欠部２７，２７・・・の幅を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、切欠部２７，２７・・・の深さ方向の幅の変化は、連続的であることを特徴としている。

このような構成によると、特に上述した正圧面側切欠部２７，２７・・・の左右の切り欠き面が連続した一定傾斜角のテーパー面となり、それによって同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を効率良く上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを一層周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

以上の構成では、羽根外周側端部に切欠部を設けた多翼ファンにおいて、切欠部を通過する空気の速度を上昇させ、有効に圧力を上昇させることにより、フィルタ等の抵抗がある場合でも、所定量の風量を出すことができる。

また、羽根外周側端部の２次元性を無くすことができるので、吹出し時の翼後縁側で発生する後流渦を低減し、騒音を低下させることもできる。

したがって、空気調和機用の送風機、例えば空気調和機用クロスフローファン等として最適なものとなり、安定した一定量の送風量で、しかも静音性の高い高性能の空気調和機を提供することができる。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの最良の実施の形態について説明する。

（最良の実施の形態１）
先ず図１〜図４には、本願発明の実施の形態１に係る多翼ファンの羽根車の羽根部の構成が示されている。

この実施の形態の多翼ファンの羽根車も、前述の従来例のもの（図１０参照）と同様に回転軸１６方向に所定の間隔で平行に配設された複数枚の円形支持プレート１４，１４・・・の外周縁部に、回転軸１６と平行となるように多数枚の断面円弧状の羽根（ブレード）１５，１５・・・を所定の翼角をもって前進翼構造で配設して構成されている。

そして、各羽根１５，１５・・・の外周側翼端１５ａには、例えば図１〜図４に示すように、その長手方向に所定の間隔をもって略三角形状の多数の切欠部２７，２７・・・が形成され、かつ該切欠部２７，２７・・・の間には、翼端の一部を構成する所定の幅の平滑部（非切欠部）１８，１８・・・がそれぞれ設けられている。

このように、羽根１５の外周側翼端１５ａに、所定の間隔をもって略三角形状の多数の切欠部２７，２７・・・を形成し、かつ該切欠部２７，２７・・・の間に所定の幅の平滑部１８，１８・・・を設けると、例えば前述の図１１に示すようにクロスフローファンとして用いた場合に、吹出側領域では翼後縁側において翼端から放出されるスケールの大きな横渦が、上記切欠部２７，２７・・・により形成される縦渦によって、スケールが小さく組織化され、安定した横渦に細分化されるため、効果的に空力騒音の低減を図ることができるメリットがある。

しかし、先にも述べたように単に切欠部２７，２７・・・を設けただけの構成では、羽根の外周側翼端１５ａに切欠部２７，２７・・・があるために、吹出し時においては、切欠部２７，２７・・・がある部分は無い部分と比べて羽根出口がファンの周方向に十分に向く前に広がっているために、ファン吹出し流れが周方向に十分に向かなくなって、速度が低下し、圧力が減少する。

その結果、フィルタ等の圧力損失に対して弱くなり、有効な風量が出にくくなるという問題が生じる。

この場合、羽根１５に設けた切欠部２７，２７・・・の数が多いほど、また切欠部２７，２７・・・の大きさが大きいほど圧力の減少量が大きくなる。

そこで、本実施の形態では、このような問題を解決するために、上記切欠部２７，２７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異ならせて構成している。

このように、羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的または連続的に切欠部２７，２７・・・を設けた多翼ファン３において、同切欠部２７，２７・・・の形状を羽根１５の正圧面側と負圧面側で異なるものとすると、同切欠部２７，２７・・・がある位置における断面の羽根出口の角度を、翼端１５ａに切欠部２７，２７・・・がない場合（破線で示している）と同様に周方向に向けることができ、ファン圧力を上昇させることができる。

これによりフィルタ等の抵抗がある場合でも、所定の風量を出すことができるようになり、従来の単に正圧、負圧両面側で同形状の切欠部１７，１７・・・を設けた羽根よりも低回転で同風量の送風機を実現できるので、ファンの回転による騒音を低減させることもできる。

また、羽根１５の外周側翼端部１５ａの２次元性を無くすことができるので、吹出し時の翼後縁側で発生する後流渦を低減し、効果的に騒音を低下させることもできる。

（実施例）
以上のように、羽根１５の外周側翼端部１５ａ，１５ａ・・・の切欠部２７，２７・・・の形状を正圧面側と負圧面側とで変える場合、その具体的な実施例として、例えば次のような各種の形状の採用が考えられる。

（１） 実施例１
上記切欠部２７，２７・・・の溝部の形状は、全体として上述のように略三角形であるが、例えば図１および図２に示すように、羽根正圧面側の三角形（図２（ｂ））の面積が負圧面側の三角形（図２（ａ））の面積よりも十分に大きくなるように形成する。

この場合、図３に示すように、正圧面側と負圧面側各切欠部２７の深さ（翼弦方向の深さ）は全く同一である（Ｄ１＝Ｄ２）。

このような構成によると、正圧面側切欠部２７，２７・・・の左右の切り欠き面（溝面）が、図２（ｂ）に示すように幅広のテーパー面となり、それによって図４に示すように同切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（２） 実施例２
上記実施例１の場合と同じく上記切欠部２７，２７・・・の形状は略三角形であるが、実施例１とは逆に羽根正圧面側の三角形の面積を負圧面側の三角形の面積よりも小さく形成する。

このような構成によると、正圧面側切欠部２７，２７・・・の溝部の幅が小さくなる一方、負圧面側の切欠部２７，２７・・・の左右の面が、テーパー面となり、それによって同切欠部１７，１７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、やはりファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（３） 実施例３
上記切欠部１７，１７・・・の形状が略台形であり、羽根正圧面側の台形の面積の方を負圧面側の台形の面積よりも大きく形成する。

このような構成によっても、上記実施例１の場合と同様に羽根正圧面側の切欠部１７，１７・・・の左右の切り欠き面が幅広のテーパー面となり、それによって切欠部１７，１７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（４） 実施例４
上記実施例３の場合と同様に上記切欠部２７，２７・・・の形状は略台形であるが、実施例３の場合とは逆に羽根正圧面側の台形の面積が負圧面側の台形の面積よりも小さく形成する。

このような構成によると、上記羽根正圧面側の切欠部２７，２７・・・の溝部の幅が小さくなる一方、反対側負圧面の切欠部２７，２７・・・の左右の面がテーパー面となり、それによって正圧面側切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けやすくなる。その結果、より有効にファン圧力を上昇させることができる。

（最良の実施の形態２）
次に図５〜図８は、本願発明の最良の実施の形態２に係る多翼ファンの羽根車の羽根部の構成を示している。

この実施の形態は、上記最良の実施の形態１の構成と同様に羽根１５の外周側翼端１５ａに平滑部１８，１８・・・を介して断続的に切欠部２７，２７・・・を設けた多翼ファンにおいて、上記切欠部２７，２７・・・の形状自体は正圧面側と負圧面側とで同じであるが、他方その溝部２７ｂの幅を、例えば図５〜図７に示すように羽根正圧面側が大きく、羽根負圧面側で小さくなるものとしたことを特徴としている。

なお、この場合の切欠部２７，２７・・・の溝部２７ｂの正圧面側から負圧面側への深さ方向の幅の変化は、例えば図６および図７に示すように連続的であることが好ましい。

このような構成によると、切欠部２７，２７・・・の左右の溝面が前述の図１４の（ａ），（ｂ）および図１５に示す従来例のようなストレートな切断面ではなく、図６のように正圧面側切欠面が幅広のテーパー面となり（図６の（ｂ）参照）、それによって正圧面側の切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を効果的に上昇させることができ、例えば図８の矢線に示すようにファンより吹出される空気の流れを周方向に向けることで、有効にファン圧力を上昇させることができる。

その結果、フィルタ等の抵抗がある場合でも、所定の風量を出すことができるようになり、従来の単に切欠きを設けた羽根よりも低回転で実現できるので、ファンの回転による騒音を低減させることもできる。

また、羽根１５の外周側翼端部１５ａの２次元性を無くすことができるので、吹出し時の翼後縁側で発生する後流渦を低減し、効果的に騒音を低下させることもできる。

なお、このように上記切欠部２７，２７・・・の幅を羽根１６の正圧面側と負圧面側とで異なる構成にする場合において、上記とは逆に、その幅を例えば羽根正圧面側が小さく、羽根負圧面側で大きくなるようにすることもできる。

そのようにした場合、上述した図６の（ａ）と（ｂ）の関係から理解されるように、正圧面側の切欠部２７の溝部２７ｂの大きさが小さくなり、その分正圧面側の切欠部２７，２７・・・を通過する空気流の速度を上昇させることができ、ファンより吹出される空気の流れを周方向に向けることで、有効にファン圧力を上昇させることができる。

その結果、フィルタ等の抵抗がある場合でも、所定の風量を出すことができるようになり、従来の単に切欠きを設けた羽根よりも低回転で実現できるので、ファンの回転による騒音を低減させることもできる。

（最良の実施の形態３）
なお、以上の最良の実施の形態１の構成、すなわち羽根１５の外周側翼端１５ａに断続的（または連続的）に切欠部１７，１７・・・を設けるとともに、該切欠部１７，１７・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、さらに上記最良の実施の形態２の構成である上記切欠部１７，１７・・・の深さを正圧面側と負圧面側とで異なるものとする構成を組み合わせることも可能である。

そのようにすると、それら両者の作用が相乗して、より有効にファン圧力が上昇する。

本願発明の最良の実施の形態１に係る多翼ファンの羽根車の羽根部の全体的な構成を示す斜視図（圧力面側）である。 同羽根の要部の構成を示す羽根外周端側から切欠部方向に見た羽根外周側翼端部（切欠部）の拡大図（（ａ）負圧面側から見た図、（ｂ）正圧面側から見た図）である。 同羽根の切欠部位置における羽根内外方向の切断部の断面図（横断面図）である。 同羽根の切欠部位置における羽根車構成時の作用を示す断面図である。 本願発明の最良の実施の形態２に係る多翼ファンの羽根車の羽根の構成を示す斜視図（圧力面側）である。 同羽根の要部の構成を示す羽根外周端側から切欠部方向に見た羽根外周側翼端部（切欠部）の拡大図（（ａ）負圧面側から見た図、（ｂ）正圧面側から見た図）である。 同羽根の切欠部位置における羽根内外方向の切断部の断面図（横断面図）である。 同羽根の切欠部位置における羽根車構成時の作用を示す断面図である。 多翼ファンよりなる羽根車の適用例である従来一般の壁掛け型空気調和機の構成を示す縦断面図である。 同多翼ファンよりなる羽根車の全体的な構成を示す斜視図である。 同多翼ファンよりなる羽根車の羽根における吹出空気流の状態を示す図である。 同多翼ファンの羽根車における従来例の羽根の構成例を示す平面図である。 同多翼ファンの羽根車の羽根外周端部の切欠部の配設状態を示す全体的な斜視図（圧力面側）である。 同多翼ファンの羽根の負圧面側から見た切欠部形状（ａ）と正圧面側から見た切欠部形状（ｂ）を示す図である。 同多翼ファンの羽根の切欠部の構成を示す羽根前後方向に切断した切断部の断面図（横断面図）である。 同多翼ファンの羽根車の羽根翼間部分（図１２のＡ−Ａ線断面部（ａ）と図１２のＢ−Ｂ線断面部（ｂ））の吹出側の空気の流れの状態を示す説明図（切欠部がない場合とある場合）である。

３は多翼ファン（クロスフローファン）、７は羽根車、１０はガイド部、１１は舌部、１４は円形支持プレート、１５は羽根、１５ａは羽根外周側の翼端部、１５ｂは羽根内周側の翼端部、１６は回転軸、１７，２７は切欠部、１８は平滑部、２７ａはテーパ面部、２７ｂは溝部である。

Claims (5)

1. 羽根（１５）の外周側翼端（１５ａ）に断続的または連続的に切欠部（２７），（２７）・・・を設け、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状は略三角形であり、羽根正圧面側の三角形の面積が負圧面側の三角形の面積よりも大きく形成されていることを特徴とする多翼ファン。
2. 羽根（１５）の外周側翼端（１５ａ）に断続的または連続的に切欠部（２７），（２７）・・・を設け、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状は略三角形であり、羽根正圧面側の三角形の面積が負圧面側の三角形の面積よりも小さく形成されていることを特徴とする多翼ファン。
3. 羽根（１５）の外周側翼端（１５ａ）に断続的または連続的に切欠部（２７），（２７）・・・を設け、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状は略台形であり、羽根正圧面側の台形の面積が負圧面側の台形の面積よりも大きく形成されていることを特徴とする多翼ファン。
4. 羽根（１５）の外周側翼端（１５ａ）に断続的または連続的に切欠部（２７），（２７）・・・を設け、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、上記切欠部（２７），（２７）・・・の形状は略台形であり、羽根正圧面側の台形の面積が負圧面側の台形の面積よりも小さく形成されていることを特徴とする多翼ファン。
5. 羽根（１５）の外周側翼端（１５ａ）に断続的または連続的に切欠部（２７），（２７）・・・を設け、上記切欠部（２７），（２７）・・・の幅を羽根正圧面側と負圧面側とで異なるものとした多翼ファンにおいて、切欠部（２７），（２７）・・・の深さ方向の幅の変化は、連続的であることを特徴とする多翼ファン。

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