JPH0914182A - クロスフローファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 翼の表面における摩擦抵抗を低減して、低騒
音化を図る。 【構成】 回転軸方向に延びる複数枚の翼（40，40，
…）を周方向に配列して成るファン体を回転軸方向に複
数個配置している。翼（40，40，…）の圧力面には、回
転軸心Ｏと直交する方向に延びる多数のリブレット（5
0，50，…）を形成している。更に、各リブレット（5
0，50，…）は、翼（40，40，…）の外側縁（41）の尖
端から内側縁（42）の尖端に亘って形成している。一
方、翼（40，40，…）は、回転軸心Ｏと直交する横断面
の翼形（4S）が何れの断面位置においても回転軸心Ｏに
対して同一形状となるように一方の側端面から他方の側
端面にいくに従って回転軸心Ｏを中心に捩れた捩れ形状
に形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロスフローファンに
関し、特に、翼の摩擦損失対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、クロスフローファンは、回転軸
方向に複数枚の仕切板が所定間隔を存して平行に配置さ
れると共に、各仕切板の間に複数枚の翼が周方向に配列
されて構成されている。そして、上記仕切板と仕切板と
の間で１つのファン体を構成し、いわゆる連を構成し、
例えば、１０連で１つの本体を構成している。

【０００３】一方、上記クロスフローファンにおいて
は、回転時に貫流渦又は舌部との干渉によって、回転数
（Ｎ）と翼枚数（Ｚ）との積の周波数で発生する回転騒
音（以下、ＮＺ音という。）が大きいという問題があっ
た。

【０００４】このＮＺ音を低減するために、従来、例え
ば、実開平３−７３６９７号公報に開示されているよう
に、翼のピッチをランダムにして不等ピッチにするも
の、また、特開平５−１０５９７号公報に開示されてい
るように、各ファン体の翼を傾斜させたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した何れのクロス
フローファンにおいても、干渉音が特定の周波数に集中
しないように分散させてＮＺ音の低減を図るようにして
いる。

【０００６】しかしながら、従来の低減方法は、干渉音
を分散させているに過ぎず、翼の摩擦損失については何
ら考慮されておらず、騒音の低減に限度があるという問
題があった。

【０００７】そこで、特開平７−４０１５１号公報に開
示されているように、翼にリブレットを形成しているも
のがある。しかしながら、この翼では、リブレットを翼
の圧力面と負圧面との双方に形成するようにしているた
め、圧力損失を十分に低減することができず、騒音を低
減することができないという問題があった。つまり、翼
の負圧面では、剥離等の乱れが生じているので、この負
圧面にリブレットを形成すると、更に抵抗が増大するこ
とになり、騒音を低減することができないという問題が
あった。

【０００８】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、翼の表面における摩擦抵抗を低減して、低騒音化を
図ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、翼の圧力面にリブレット
を形成するようにしたものである。

【００１０】具体的に、請求項１に係る発明が講じた手
段は、先ず、回転軸方向に延びる複数枚の翼（40，40，
…）を周方向に配列して成るファン体（30，30，…）が
回転軸方向に複数個配置されているクロスフローファン
を前提としている。そして、上記翼（40，40，…）の圧
力面（43）には、流体の流れ方向に延びる多数のリブレ
ット（50，50，…）が形成されている。

【００１１】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１の発明において、各リブレット（50，
50，…）が、回転軸心Ｏと直交する方向に形成されたも
のである。

【００１２】ことを特徴とするクロスフローファン。

【００１３】また、請求項３に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１の発明において、翼（40，40，…）
は、該翼（40，40，…）の一方の側端面から他方の側端
面にいくに従って回転軸心Ｏを中心に捩れた捩れ形状に
形成されている。そして、各リブレット（50，50，…）
が、翼（40，40，…）に対して直角に横断する方向に形
成されたものである。

【００１４】また、請求項４に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１〜３の何れか１の発明において、各リ
ブレット（50，50，…）が、翼（40，40，…）の外側縁
（41）の尖端から内側縁（42）の尖端に亘って形成され
たものである。

【００１５】また、請求項５に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１〜３の何れか１の発明において、各リ
ブレット（50，50，…）が、翼（40，40，…）の外側縁
（41）の近傍から内側縁（42）の近傍に亘って形成され
たものである。

【００１６】

【作用】上記の構成により、本発明では、各ファン体
（30，30，…）を一体に回転すると、例えば、室内空気
が空気調和装置（10）のケーシング（11）に吸い込ま
れ、熱交換器（12）で冷媒と熱交換して温風又は冷風の
調和空気となり、この調和空気が吹出口（14）より室内
に吹き出される。

【００１７】そして、上記空気は、翼（40，40，…）の
間を通ることになるが、この翼（40，40，…）の圧力面
（43）には、リブレット（50，50，…）が形成されてい
るので、空気は、このリブレット（50，50，…）に沿っ
て流れ、しかも、横方向（回転軸心Ｏの方向）の流れが
阻止される。このため、境界層の粘性底層において、互
いに逆回転する縦渦対が近付く際に発生するニヤウォー
ル・バーストがそれ以前に早まって発生し、吹き下ろし
の強度が弱まると共に、その持続時間も減少する。

【００１８】この結果、リブレット（50，50，…）の表
面上の乱流摩擦抵抗が減少することになる。この乱流摩
擦抵抗の減少により、騒音が低減され、且つファン性能
が向上されることになる。

【００１９】

【発明の効果】従って、本発明によれば、翼（40，40，
…）の圧力面（43）にリブレット（50，50，…）を形成
するようにしたために、該リブレット（50，50，…）の
表面上の乱流摩擦抵抗を減少することができる。この結
果、騒音を低減することができると共に、ファン性能を
向上させることができる。

【００２０】また、上記翼（40，40，…）の負圧面（4
4）にはリブレット（50，50，…）を形成することなく
平坦面にするようにしたために、負圧面（44）における
空気の剥離現象による抵抗の増大が抑制され、リブレッ
ト（50，50，…）による騒音の低減を確実に発揮させる
ことができる。

【００２１】また、請求項２に係る発明によれば、リブ
レット（50，50，…）を回転軸心Ｏに直交する方向に形
成したために、空気の流れがリブレット（50，50，…）
に沿うことになり、翼（40，40，…）を捩れ形状に形成
した際の旋回流を抑制することができる。

【００２２】また、請求項３に係る発明によれば、翼
（40，40，…）を捩れ形状に形成したために、干渉音が
翼（40，40，…）のピッチを周期とする正弦波として発
生することになるが、各翼（40，40，…）で干渉音の位
相がずれているので、各干渉音が打ち消し合い、ＮＺ音
を低減することができ、リブレット（50，50，…）と相
俟って騒音の音圧レベルを確実に低減することができ
る。

【００２３】また、請求項４に係る発明によれば、リブ
レット（50，50，…）を、翼（40，40，…）の外側縁
（41）の尖端から内側縁（42）の尖端に亘って形成する
ようにしたために、空気がリブレット（50，50，…）に
沿って確実に流れることになり、乱流摩擦抵抗を確実に
減少することができる。

【００２４】また、請求項５に係る発明によれば、リブ
レット（50，50，…）を、翼（40，40，…）の外側縁
（41）の近傍から内側縁（42）の近傍に亘って形成する
ようにしたために、リブレット（50，50，…）を容易に
形成することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２６】＜実施例１＞ −構成− 図１に示すように、壁掛式の空気調和装置（10）は、ケ
ーシング（11）の内部に、ほぼ逆Ｖ字状の熱交換器（1
2）が収納されると共に、クロスフローファン（20）が
収納されて構成されている。上記ケーシング（11）に
は、前面上部から上面に亘って吸込口（13）が形成され
る一方、前面下部に吹出口（14）が形成されている。

【００２７】更に、上記ケーシング（11）の内部には、
該ケーシング（11）の内部を低圧側と高圧側とに仕切る
舌部（15）がクロスフローファン（20）に近接して形成
されている。そして、上記クロスフローファン（20）を
回転すると、室内空気が吸込口（13）よりケーシング
（11）に吸い込まれ、熱交換器（12）で冷媒と熱交換し
て温風又は冷風の調和空気となり、この調和空気がクロ
スフローファン（20）を通って吹出口（14）より室内に
吹き出されることになる。

【００２８】上記クロスフローファン（20）は、図２〜
図４に示すように、いわゆる連を構成するファン体（3
0，30，…）が回転軸方向に複数配置されて構成されて
いる。この各ファン体（30，30，…）は、両側の仕切板
（31，31）の間に翼列を構成する複数の翼（40，40，
…）が周方向に配列されて構成されている。

【００２９】そして、上記ファン体（30，30，…）は、
例えば、１０連接続されて本体（21）を構成し、該本体
（21）の両側に位置する仕切板（31，31）に回転軸（2
2）が取り付けられており、図示しないが、この回転軸
（22）にモータが接続されている。また、上記ファン体
（30，30，…）は、３５枚の翼（40，40，…）が周方向
に配列された円形翼列に形成されており、図３に示すよ
うに、各翼（40，40，…）のピッチＰが異なる不等ピッ
チに配列されている。例えば、上記翼（40，40，…）の
ピッチＰは、９．４°から１１．１°の範囲で適宜設定
されている。

【００３０】上記翼（40，40，…）は、図８に示すよう
に、外側縁（41）から内側縁（42）に亘って所定の反り
を有する翼形翼に形成され、該外側縁（41）及び内側縁
（42）は、所定の円弧の丸み形状に形成されている。

【００３１】更に、上記各ファン体（30，30，…）の翼
（40，40，…）は、図８に示すように、翼（40，40，
…）の一方の側端面から他方の側端面にいくに従って回
転軸心Ｏを中心に捩れた捩れ形状に形成され、回転軸心
Ｏと直交する横断面の翼形（4S）が何れの断面位置にお
いても回転軸心Ｏに対して同一形状となるように形成さ
れている。つまり、上記翼（40，40，…）は、回転軸心
Ｏを中心にしたスパイラル状に捩れていると共に、空気
の流入角と流出角とが何れの断面位置においても等しく
なるように捩れている。

【００３２】また、上記各ファン体（30，30，…）の翼
（40，40，…）は、隣り合うファン体（30，30）の翼
（40，40，…）が連続するように形成されると共に、翼
（40，40，…）の捩れ方向が同一方向に形成され、例え
ば、時計回り方向に形成されている。

【００３３】そして、上記翼（40，40，…）の捩れ角
は、本体（21）の全長の１側端から他側端まで延長され
た状態で捩れ角が６０°以上で３６０°以下になるよう
に翼形状が形成されている。例えば、図５に示すよう
に、本体（21）の左端から右端までの各ファン体（30，
30，…）の翼（40，40，…）を繋ぐと、この連続線Ｌが
一回転するように翼（40，40，…）が捩れている。

【００３４】そこで、上記翼（40，40，…）を捩れ形状
に形成した基本的理由について説明する。

【００３５】先ず、図６（ａ）は、ファン体（30，30，
…）の翼列を展開した一部を示しており、この各翼（4
0，40，…）が舌部（15）を通過する際に、図６（ｂ）
に示すように、正弦波形の干渉音SW（圧力波）が発生す
ることになる。そして、この干渉音SWが各翼列、つま
り、ファン体（30，30，…）で同時に発生する。具体的
に、図５に示すように、上述した翼（40，40，…）の捩
れ角が本体（21）の全長で３６０°になるように設定す
ると、図６（ｂ）の正弦波形の干渉音SWが所定のずれを
もって同時に発生することになる。したがって、図７に
示すように、干渉音SWが重畳されるので、加算値が零と
なり、ＮＺ音が低減されることになる。

【００３６】本発明の特徴として、図８に示すように、
上記各翼（40，40，…）には、多数のリブレット（50，
50，…）が形成されている。該リブレット（50，50，
…）は、各翼（40，40，…）の正面である圧力面（43）
にのみ形成されており、各翼（40，40，…）の内側縁
（42）から外側縁（41）に亘って形成されている。

【００３７】上記リブレット（50，50，…）の方向は、
回転軸心Ｏに直交する方向に形成されている。つまり、
各リブレット（50，50，…）の間隔が、翼（40，40，
…）の外側縁（41）から内側縁（42）に亘って同じにな
るように形成されている。この結果、空気の流れがリブ
レット（50，50，…）に沿うことになる。

【００３８】上記リブレット（50，50，…）は、図９に
示すように、翼（40，40，…）の外側縁（41）の尖端か
ら内側縁（42）の尖端に亘って形成され、つまり、丸み
の尖端までリブレット（50，50，…）が形成されいてい
る。

【００３９】また、上記リブレット（50，50，…）は、
図１０に示すように、断面三角形状に形成されており、
具体的に、幅Ｗと深さＨとが等しい三角形（Ｗ＝Ｈ）に
形成されている。

【００４０】そこで、上記リブレット（50，50，…）を
形成する理由について説明すると、このリブレット（5
0，50，…）は、境界層の粘性底層に対応した深さに形
成されている。つまり、この境界層の粘性底層における
流体の流れは、縦渦の運動となり、且つ縦渦は多くの場
合一対となって運動する。そして、上記リブレット（5
0，50，…）は、横方向の流れを阻止するように働くた
め、互いに逆回転する縦渦対が近付く際に発生するニヤ
ウォール・バーストがそれ以前に早まって発生し、吹き
下ろしの強度が弱まると共に、その持続時間も減少す
る。この結果、リブレット（50，50，…）の表面上の乱
流摩擦抵抗が減少することになることから、上記翼（4
0，40，…）の圧力面（43）にリブレット（50，50，
…）を形成するようにしている。

【００４１】一方、上記翼（40，40，…）の背面側であ
る負圧面（44）においては、空気の剥離現象が起こるの
で、リブレット（50，50，…）を形成すると抵抗が増大
することになる。このことから、上記翼（40，40，…）
の圧力面（43）にのみリブレット（50，50，…）を形成
するようにしている。

【００４２】−クロスフローファン（20）の作用− 次に、上記クロスフローファン（20）の作用について説
明する。

【００４３】上記クロスフローファン（20）を回転駆動
すると、図１の空気流れAFに示すように、室内空気が吸
込口（13）よりケーシング（11）に吸い込まれ、熱交換
器（12）で冷媒と熱交換して温風又は冷風の調和空気と
なり、この調和空気がクロスフローファン（20）を通っ
て吹出口（14）より室内に吹き出される。尚、図１のAV
は空気の渦を示している。

【００４４】そして、上記クロスフローファン（20）を
通る空気は、翼（40，40，…）の間を流れることになる
が、この翼（40，40，…）の圧力面（43）には、リブレ
ット（50，50，…）が形成されているので、空気は、こ
のリブレット（50，50，…）に沿って流れ、しかも、横
方向（回転軸心Ｏの方向）の流れが阻止される。このた
め、境界層の粘性底層において、互いに逆回転する縦渦
対が近付く際に発生するニヤウォール・バーストがそれ
以前に早まって発生し、吹き下ろしの強度が弱まると共
に、その持続時間も減少する。この結果、リブレット
（50，50，…）の表面上の乱流摩擦抵抗が減少すること
になる。

【００４５】この乱流摩擦抵抗の減少により、騒音が低
減され、且つファン性能が向上されることになる。

【００４６】−クロスフローファン（20）の効果− 以上のように、本実施例によれば、クロスフローファン
（20）における翼（40，40，…）の圧力面（43）にリブ
レット（50，50，…）を形成するようにしたために、該
リブレット（50，50，…）の表面上の乱流摩擦抵抗を減
少することができる。この結果、騒音を低減することが
できると共に、ファン性能を向上させることができる。

【００４７】また、上記翼（40，40，…）の負圧面（4
4）にはリブレット（50，50，…）を形成することなく
平坦面にするようにしたために、負圧面（44）における
空気の剥離現象による抵抗の増大が抑制され、リブレッ
ト（50，50，…）による騒音の低減を確実に発揮させる
ことができる。

【００４８】また、上記クロスフローファン（20）の翼
（40，40，…）を捩れ形状に形成したために、干渉音SW
が翼（40，40，…）のピッチを周期とする正弦波として
発生することになるが、各翼（40，40，…）で干渉音SW
の位相がずれているので、各干渉音SWが打ち消し合い、
ＮＺ音を低減することができ、リブレット（50，50，
…）と相俟って騒音の音圧レベルを確実に低減すること
ができる。

【００４９】また、上記リブレット（50，50，…）を回
転軸心Ｏに直交する方向に形成したために、空気の流れ
がリブレット（50，50，…）に沿うことになり、翼（4
0，40，…）を捩れ形状に形成した際の旋回流を抑制す
ることができる。

【００５０】また、上記リブレット（50，50，…）を、
翼（40，40，…）の外側縁（41）の尖端から内側縁（4
2）の尖端に亘って形成するようにしたために、空気が
リブレット（50，50，…）に沿って確実に流れることに
なり、乱流摩擦抵抗を確実に減少することができる。

【００５１】＜実施例２＞本実施例は、図１１に示すよ
うに、実施例１のリブレット（50，50，…）が回転軸心
Ｏに直交する方向に形成されていたのに代り、リブレッ
ト（50，50，…）が翼（40，40，…）を直角に横断する
方向に形成されたものである。つまり、上記リブレット
（50，50，…）は、翼（40，40，…）の骨格線に沿って
形成され、各リブレット（50，50，…）の間隔が、翼
（40，40，…）の内側縁（42）で最も狭く、外側縁（4
1）にいくに従って大きくなるように形成されている。
その他の構成及び作用・効果は実施例１と同様である。

【００５２】＜実施例３＞本実施例は、図１２に示すよ
うに、外側縁（41）及び内側縁（42）を除いてリブレッ
ト（50，50，…）を形成したものである。つまり、該リ
ブレット（50，50，…）は、外側縁（41）及び内側縁
（42）の丸み部分を除いて翼（40，40，…）の外側縁
（41）の近傍から内側縁（42）の近傍に亘って形成され
ている。

【００５３】この結果、上記リブレット（50，50，…）
を容易に形成することができる。その他の構成及び作用
・効果は実施例１と同様である。

【００５４】＜実施例４＞本実施例は、図１３に示すよ
うに、実施例１のリブレット（50，50，…）が三角形に
形成されたのに代り、半円弧状に形成したものである。
つまり、該リブレット（50，50，…）は、幅Ｗが深さＨ
の２倍になる半楕円形（Ｗ＝２Ｈ）に形成されている。
その他の構成及び作用・効果は実施例１と同様である。

【００５５】＜その他の実施例＞上記各実施例は、翼
（40，40，…）の捩れ形状に形成したが、請求項１及び
２の発明では必ずしも捩れ形状に形成する必要はなく、
回転軸方向に延びる翼（40，40，…）であってもよい。

【００５６】また、本実施例の翼（40，40，…）は、翼
形（4S）が何れの断面位置においても回転軸心Ｏに対し
て同一形状になるように形成したが、本発明では、各フ
ァン体（30，30，…）の翼（40，40，…）は、各断面位
置における翼形（4S）が異なるように形成してもよく、
要するに、干渉音が互いに打ち消し合うようにすればよ
い。

【００５７】また、上記翼（40，40，…）の捩れ形状は
実施例に限定されるものではなく、例えば、上記翼（4
0，40，…）の捩れ方向を反時計回り方向に設定したフ
ァン体（30，30，…）であってもよく、また、上記翼
（40，40，…）の捩れ方向を時計回り方向に設定したフ
ァン体（30，30，…）と翼（40，40，…）の捩れ方向を
反時計回り方向に設定したファン体（30，30，…）と交
互に配置するようにしてもよい。

【００５８】また、上記ファン体（30，30，…）の翼
（40，40，…）を等ピッチにしてもよい。

【００５９】また、本実施例は、空気調和装置（10）に
ついて説明したが、本発明のクロスフローファン（20）
は各種の送風機として適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和装置の断面図である。

【図２】クロスフローファンの正面図である。

【図３】図２のＩ−Ｉにおける一部省略した断面図であ
る。

【図４】ファン体の正面図である。

【図５】翼の捩れ角を示すクロスフローファンの正面図
である。

【図６】翼列の展開図及び干渉音の波形図である。

【図７】干渉音の重畳を示す波形図である。

【図８】翼を示す斜視図である。

【図９】リブレットを示す翼の側面図である。

【図１０】リブレットを示す斜視図である。

【図１１】他のリブレットを示す翼の斜視図である。

【図１２】他のリブレットを示す翼の側面図である。

【図１３】他のリブレットを示す斜視図である。

【符号の説明】

10 空気調和装置 15 舌部 16 垂直フラップ 20 クロスフローファン 30 ファン体 40 翼 41 外側縁 42 内側縁 43 圧力面 44 負圧面 4S 翼形 50 リブレット SW 干渉音

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸方向に延びる複数枚の翼（40，4
   0，…）を周方向に配列して成るファン体（30，30，
   …）が回転軸方向に複数個配置されているクロスフロー
   ファンにおいて、 上記翼（40，40，…）の圧力面（43）には、流体の流れ
   方向に延びる多数のリブレット（50，50，…）が形成さ
   れていることを特徴とするクロスフローファン。
2. 【請求項２】 請求項１記載のクロスフローファンにお
   いて、 各リブレット（50，50，…）は、回転軸心Ｏと直交する
   方向に形成されていることを特徴とするクロスフローフ
   ァン。
3. 【請求項３】 請求項１記載のクロスフローファンにお
   いて、 翼（40，40，…）は、該翼（40，40，…）の一方の側端
   面から他方の側端面にいくに従って回転軸心Ｏを中心に
   捩れた捩れ形状に形成される一方、 各リブレット（50，50，…）は、翼（40，40，…）に対
   して直角に横断する方向に形成されていることを特徴と
   するクロスフローファン。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３の何れか１記載の
   クロスフローファンにおいて、 各リブレット（50，50，…）は、翼（40，40，…）の外
   側縁（41）の尖端から内側縁（42）の尖端に亘って形成
   されていることを特徴とするクロスフローファン。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項３の何れか１記載の
   クロスフローファンにおいて、 各リブレット（50，50，…）は、翼（40，40，…）の外
   側縁（41）の近傍から内側縁（42）の近傍に亘って形成
   されていることを特徴とするクロスフローファン。