(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157668
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】クロスフローファンおよび冷蔵庫
(51)【国際特許分類】
F04D 17/04 20060101AFI20241031BHJP
【ＦＩ】
F04D17/04 A
F04D17/04 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072148
(22)【出願日】2023-04-26
(71)【出願人】
【識別番号】000232302
【氏名又は名称】ニデック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山田 健太郎
【テーマコード（参考）】
3H130
【Ｆターム（参考）】
3H130AA13
3H130AB12
3H130AB26
3H130AB54
3H130AC27
3H130BA66A
3H130BA66C
3H130CA02
3H130CA09
3H130CB02
3H130DD01Z
3H130EA08A
3H130EA08C
3H130EB01A
3H130EB05A
3H130EB05C
(57)【要約】 （修正有）
【課題】クロスフローファンにおける軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる技術を提供する。
【解決手段】クロスフローファンは、軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根１１を有するインペラを有する。前記羽根１１は、前記軸線に直交する断面視において円弧状である。前記羽根１１の外周角度θ１は、前記断面視において、前記羽根１１の幅方向の中心を通る円弧線１１３と、前記羽根１１の径方向外端の回転軌跡である外径円１１１との交点１１４を通る、前記円弧線１１３の接線１１５と前記外径円１１１の接線１１６とがなす角である。前記羽根１１の外周角度θ１は、２７．５°以上、３２．５°以下である。
【選択図】図４
【解決手段】クロスフローファンは、軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根１１を有するインペラを有する。前記羽根１１は、前記軸線に直交する断面視において円弧状である。前記羽根１１の外周角度θ１は、前記断面視において、前記羽根１１の幅方向の中心を通る円弧線１１３と、前記羽根１１の径方向外端の回転軌跡である外径円１１１との交点１１４を通る、前記円弧線１１３の接線１１５と前記外径円１１１の接線１１６とがなす角である。前記羽根１１の外周角度θ１は、２７．５°以上、３２．５°以下である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根を有するインペラを有し、
前記羽根は、前記軸線に直交する断面視において円弧状であり、
前記羽根の外周角度は、前記断面視において、前記羽根の幅方向の中心を通る円弧線と、前記羽根の径方向外端の回転軌跡である外径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記外径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の外周角度は、２７．５°以上、３２．５°以下である、クロスフローファン。
前記羽根は、前記軸線に直交する断面視において円弧状であり、
前記羽根の外周角度は、前記断面視において、前記羽根の幅方向の中心を通る円弧線と、前記羽根の径方向外端の回転軌跡である外径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記外径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の外周角度は、２７．５°以上、３２．５°以下である、クロスフローファン。
【請求項2】
前記インペラが内部に配置され、吸気口および排気口を有する筐体を有し、
前記吸気口は、前記筐体の前記軸線と直交する第１方向の一方側に向けて開口し、
前記排気口は、前記筐体の、前記軸線および前記第１方向と直交する第２方向の一方側に向けて開口する、請求項１に記載のクロスフローファン。
前記吸気口は、前記筐体の前記軸線と直交する第１方向の一方側に向けて開口し、
前記排気口は、前記筐体の、前記軸線および前記第１方向と直交する第２方向の一方側に向けて開口する、請求項１に記載のクロスフローファン。
【請求項3】
前記筐体は、前記インペラを互いの間に配置する舌部およびスクロール部を有し、
前記断面視において、前記舌部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度が０°であるとした場合に、前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度は１３５°である、請求項２に記載のクロスフローファン。
前記断面視において、前記舌部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度が０°であるとした場合に、前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度は１３５°である、請求項２に記載のクロスフローファン。
【請求項4】
前記スクロール部は、
前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部を含む湾曲面部と、
前記湾曲面部と繋がる平面部と、
を有し、
前記断面視において、
前記湾曲面部と前記平面部との境界の周方向角度は２７０°であり、
前記舌部の前記排気口を構成する側の端部の周方向角度は３３５°である、請求項３に記載のクロスフローファン。
前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部を含む湾曲面部と、
前記湾曲面部と繋がる平面部と、
を有し、
前記断面視において、
前記湾曲面部と前記平面部との境界の周方向角度は２７０°であり、
前記舌部の前記排気口を構成する側の端部の周方向角度は３３５°である、請求項３に記載のクロスフローファン。
【請求項5】
前記羽根の内周角度は、前記断面視において、前記円弧線と、前記羽根の径方向内端の回転軌跡である内径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記内径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の内周角度は、９０°である、請求項１に記載のクロスフローファン。
前記羽根の内周角度は、９０°である、請求項１に記載のクロスフローファン。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載のクロスフローファンと、
前記クロスフローファンによって送風される冷気を生成する冷却器と、
を有する、冷蔵庫。
前記クロスフローファンによって送風される冷気を生成する冷却器と、
を有する、冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、クロスフローファンおよび冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、クロスフローファンにおける外周の羽根角度を、流体が羽根に流入する平均角度と一致させることによって、クロスフローファンの効率を最大化できることが知られる。従来においては、羽根の外周角度を５０°～７０°とすることが多い。なお、クロスフローファンにおいては、軸動力を小さく抑えることができると、効率を高めることができる。
【0003】
また、従来、自動車用及び家庭用室内機に使用されるクロスフローファンの性能を向上させたケーシングと羽根車の組合わせ構造が知られる（例えば特許文献１参照）。当該組合わせ構造は、スクロール部の巻き角を１４０°～１８５°に大きくしてなる高圧型のクロスフローファンの構造を開示する。クロスフローファンのケーシングは、拡がり率を９°～１０．５°に設定すると共にケーシングの吹出口角度を０°～１０°に設定し、一方、羽根車の羽根外周角度を２１°～２２°に設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－２０８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
クロスフローファンの開発の中で、羽根の外周角度が４５°以上になった場合に、流体の流入角度と合わず、クロスフローファンの効率が低下することがあった。また、この際、吸気口において逆流が生じ、ＰＱ（風量－静圧）特性にも低下がみられた。
【0006】
本開示は、クロスフローファンにおける軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の例示的なクロスフローファンは、軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根を有するインペラを有する。前記羽根は、前記軸線に直交する断面視において円弧状である。前記羽根の外周角度は、前記断面視において、前記羽根の幅方向の中心を通る円弧線と、前記羽根の径方向外端の回転軌跡である外径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記外径円の接線とがなす角である。前記羽根の外周角度は、２７．５°以上、３２．５°以下である。
【0008】
本開示の例示的な冷蔵庫は、上記構成のクロスフローファンと、前記クロスフローファンによって送風される冷気を生成する冷却器と、を有する。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、クロスフローファンにおける軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
本明細書では、本開示の実施形態に係るクロスフローファン１００を有する冷蔵庫２００の説明に際し、図１に示す方向の定義に準じて説明する。図１に示す符号Ｕは上側、符号Ｄは下側、符号Ｆは正面側、符号Ｒは背面側である。
【0013】
また、本明細書では、クロスフローファン１００の説明に際し、図２に示す軸線Ａｘの延びる方向を単に「軸方向」と呼び、軸線Ａｘを中心とする径方向および周方向を単に「径方向」および「周方向」と呼ぶことにする。また、図２に示す互いに直交するＸＹＺ方向のうち、Ｚ方向は、軸方向に平行な方向で、当該方向を左右方向と定義する。径方向に平行な第１方向であるＸ方向を前後方向と定義し、径方向に平行な第２方向であるＹ方向を上下方向と定義する。＋Ｚ側を左、－Ｚ側を右とする。＋Ｘ側を前、－Ｘ側を後とする。＋Ｙ側を上、－Ｙ側を下とする。
【0014】
なお、本明細書で定義される方向は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、本明細書では、冷蔵庫２００における方向の定義と、クロスフローファン１００における方向の定義とは別々に定義されている。
【0015】
＜１．冷蔵庫＞
図１は、本開示の実施形態に係る冷蔵庫２００の概略の構成を示す図である。なお、図１は、冷蔵庫２００を側面から見た図である。また、図１においては、冷蔵庫２００の下部側のみを示している。図１に示すように、冷蔵庫２００は、断熱箱体２０１と、収納室２０２と、冷却室２０３とを有する。
図１は、本開示の実施形態に係る冷蔵庫２００の概略の構成を示す図である。なお、図１は、冷蔵庫２００を側面から見た図である。また、図１においては、冷蔵庫２００の下部側のみを示している。図１に示すように、冷蔵庫２００は、断熱箱体２０１と、収納室２０２と、冷却室２０３とを有する。
【0016】
断熱箱体２０１は、収納室２０２を周囲と断熱する。断熱箱体２０１は、詳細には、外箱と、内箱と、外箱と内箱との間の空間に充填発泡される発泡断熱材とを有する。
【0017】
断熱箱体２０１内に配置される収納室２０２は、１つ又は複数である。収納室２０２の数が複数である場合、複数の収納室２０２は、例えば上下方向に並ぶ。収納室２０２は、例えば、冷蔵室、冷凍室、又は、野菜室等である。収納室２０２は、冷蔵庫２００の正面側に配置される扉２０４により開閉することができる。扉２０４の開閉により、収納室２０２内に配置される収納容器（不図示）が引き出される構成であってよい。
【0018】
冷却室２０３は、断熱箱体２０１内の下部に配置される。冷却室２０３は、収納室２０２の下方に配置される。冷却室２０３内には、冷凍サイクルを構成する冷却器２０５が配置される。なお、冷蔵庫２００は、冷凍サイクルを構成する不図示のコンプレッサーも有する。冷却室２０３内には、冷却器２０５により生成された冷気を収納室２０２に送風するクロスフローファン１００が配置される。断熱箱体２０１内であって収納室２０２の背面側には、クロスフローファン１００により送風される冷気の搬送路を構成するダクト２０６が配置される。
【0019】
つまり、冷蔵庫２００は、クロスフローファン１００と、クロスフローファン１００によって送風される冷気を生成する冷却器２０５と、を有する。冷気の送風にクロスフローファン１００を用いることによって、冷却器２０５により生成された冷気を均一に送風することができる。また、冷気の送風を行うクロスフローファン１００が冷蔵庫２００の背面側でなく下側に配置されるために、収納室２０２の容積を大きくすることができる。また、後述のように本実施形態のクロスフローファン１００はエネルギー効率が良く構成されるので、冷蔵庫２００の冷却効率を良くして省電力化を図ることができる。
【0020】
なお、本実施形態では、本開示のクロスフローファンが冷蔵庫に適用される構成としたが、これは例示にすぎない。本開示のクロスフローファンは、冷蔵庫に限らず、空気調和機等の他の機器に適用されてもよい。
【0021】
＜２．クロスフローファン＞
［２－１．構成概要］
図２は、本開示の実施形態に係るクロスフローファン１００の概略の構成を示す斜視図である。図２において、軸線Ａｘは左右方向に延びる。図２に示すように、クロスフローファン１００は、インペラ１を有する。また、クロスフローファン１００は、筐体２を有する。
［２－１．構成概要］
図２は、本開示の実施形態に係るクロスフローファン１００の概略の構成を示す斜視図である。図２において、軸線Ａｘは左右方向に延びる。図２に示すように、クロスフローファン１００は、インペラ１を有する。また、クロスフローファン１００は、筐体２を有する。
【0022】
インペラ１は、軸線Ａｘを中心とする周方向に配列される複数の羽根１１を有する。周方向に隣り合う羽根同士は、一定の間隔をあけて配置される。本実施形態では、周方向に配列される羽根１１の数は２３枚である。ただし、羽根１１の枚数は、本実施形態の数と異なる数とされてよい。
【0023】
詳細には、インペラ１は、複数のインペラブロック１０を左右方向に直列に接合した構造を有し、当該構造の両端にエンドプレート１２を有する。インペラブロック１０ごとに、周方向に配列される複数の羽根１１を有する。左右方向に隣り合うインペラブロック１０の間には、羽根１１を支持するリング状の支持プレート１３が配置される。
【0024】
本実施形態では、インペラブロック１０の数は２つである。各インペラブロック１０の複数の羽根１１の左右方向の両端部は、その一方がエンドプレート１２に支持され、他方が支持プレート１３に支持される。なお、インペラブロック１０の数は、１つまたは３つ以上であってもよい。インペラブロック１０の数が１つである場合には、支持プレート１３は不要である。インペラブロック１０が３つ以上の場合には、複数の羽根１１の左右方向の両端部が、いずれも支持プレート１３に支持されるインペラブロック１０が存在する構成となる。
【0025】
インペラ１は、軸線Ａｘに沿って延びる柱状の回転軸（不図示）を有する。当該回転軸の一端部（右端部）は、エンドプレート１２に固定された状態でエンドプレート１２から突き出ており、筐体２の左右方向の一端部に回転可能に支持される。当該回転軸の他端部（左端部）は、筐体２の左右方向の他端部側に配置されるモータ３の出力軸に連結される。モータ３の駆動によって回転軸が回転され、インペラ１が軸線Ａｘを中心として回転する。
【0026】
筐体２は、インペラ１が内部に配置される。筐体２は、インペラ１を互いの間に配置する舌部２１およびスクロール部２２を有する。より詳細には、インペラ１は、舌部２１およびスクロール部２２の前後方向間に配置される。筐体２は、当該筐体の左端部に配置される平板状の第１側壁部２３と、当該筐体の右端部に配置される平板状の第２側壁部２４とをさらに有する。第１側壁部２３は、モータ３を支持する。第２側壁部２４は、インペラ１の不図示の回転軸の右端部を回転可能に支持する。
【0027】
舌部２１は、インペラ１の後方に配置される。舌部２１は、後方からの平面視において、左右方向に延びる矩形状である。舌部２１の左端部は、第１側壁部２３の後端部の上下方向中間部に接続される。舌部２１の右端部は、第２側壁部２４の後端部の上下方向中間部に接続される。
【0028】
スクロール部２２は、平面部２２１と湾曲面部２２２とを有する。平面部２２１は、インペラ１と対向する内面が平面に構成される。本実施形態では、平面部２２１は、インペラ１の下方に配置され、その上面が平面である。詳細には、平面部２２１は、上下方向と直交する方向に広がる平面を有する矩形平板状である。平面部２２１の左端部は、第１側壁部２３の下端部に接続される。平面部２２１の右端部は、第２側壁部２４の下端部に接続される。
【0029】
湾曲面部２２２は、インペラ１と対向する内面がインペラ１の外周に沿う湾曲面状に構成される。本実施形態では、湾曲面部２２２は、インペラ１の下方からインペラ１の外周に沿うように上方に延びる形状である。湾曲面部２２２は、下方側の端部が平面部２２１の前端部と接続される。換言すると、平面部２２１は、湾曲面部２２２と繋がる。湾曲面部２２２の左端部は、第１側壁部２３の前端部に接続される。湾曲面部２２２の右端部は、第２側壁部２４の前端部に接続される。
【0030】
筐体２は、吸気口２５および排気口２６を有する。吸気口２５は、上方からの平面視において、舌部２１とスクロール部２２との前後方向間に配置される。詳細には、吸気口２５は、上方からの平面視において、舌部２１と湾曲面部２２２との間に配置される。排気口２６は、後方からの平面視において、舌部２１とスクロール部２２との上下方向間に配置される。詳細には、排気口２６は、後方からの平面視において、舌部２１と平面部２２１との間に配置される。
【0031】
つまり、吸気口２５は、筐体２の軸線Ａｘと直交する第１方向の一方側に向けて開口する。排気口２６は、筐体２の、軸線Ａｘおよび第１方向と直交する第２方向の一方側に向けて開口する。なお、本実施形態では、第１方向の一方側は上側であり、第２方向の一方側は後側である。本実施形態の構成によれば、吸気口２５から筐体２の内部に入った流体を、吸気口２５が有る面と直交する面から排出することができる。
【0032】
［２－２．羽根の詳細］
次に、クロスフローファン１００が有する羽根１１について詳細に説明する。
次に、クロスフローファン１００が有する羽根１１について詳細に説明する。
【0033】
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ位置における断面を示す概略断面図である。図３は、軸線Ａｘに直交する面で切った断面を示す図である。図３において、インペラ１の回転方向ＲＤは時計回り方向である。図３に示すように、羽根１１は、インペラ１の径方向外側に配置される。複数の羽根１１の形状は、いずれも同じである。本実施形態では、羽根１１は、軸線Ａｘに直交する断面視において円弧状である。円弧状の複数の羽根１１が、周方向に等間隔に配置される。
【0034】
図４は、図３に示す羽根１１の断面を拡大して示した図である。図４において、一点鎖線で示す外径円１１１は、羽根１１の径方向外端の回転軌跡である。一点鎖線で示す内径円１１２は、羽根１１の径方向内端の回転軌跡である。破線で示す円弧線１１３は、羽根１１の幅方向の中心を通る線である。なお、羽根１１の幅方向は、円弧線１１３を構成する円の中心を基準とした径方向と一致する。
【0035】
特に限定する趣旨ではないが、内径円１１２の半径を外径円１１１の半径で除して得られる羽根１１の内外径比は、０．７以上、０．７５以下であることが好ましく、本実施形態では、０．７２である。また、特に限定する趣旨ではないが、羽根１１の幅は１．２ｃｍである。また、特に限定する趣旨ではないが、円弧状の羽根１１は、円弧を構成する円の中心を基準とした周方向の両端の形状が円弧状である。
【0036】
羽根１１の外周角度は、断面視において、円弧線１１３と外径円１１１との交点１１４を通る、円弧線１１３の接線１１５と外径円１１１の接線１１６がなす角θ１である。羽根１１の外周角度θ１は、２７．５°以上、３２．５°以下であることが好ましい。このように羽根１１の外周角度θ１を構成すると、クロスフローファン１００の軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる。これについての詳細は後述する。
【0037】
また、羽根１１の内周角度は、断面視において、円弧線１１３と内径円１１２との交点１１７を通る、円弧線１１３の接線１１８と内径円１１２の接線１１９とがなす角θ２である。羽根の内周角度θ２は、９０°であることが好ましい。このように構成することで、羽根１１の径方向内側において衝突損失を小さく抑えて、流体を効率良く流すことができる。
【0038】
【0039】
図３に示すように、クロスフローファン１００は、筐体２の上部に吸気口２５を有する。また、クロスフローファン１００は、筐体２の後部に排気口２６を有する。クロスフローファン１００の吸気範囲と排気範囲とは、インペラ１と、舌部２１およびスクロール部２２との位置関係に基づき、次のように表現することができる。
【0040】
図５に示すように、断面視において、舌部２１の吸気口２５を構成する側の端部の周方向角度が０°であるとする。本実施形態において、舌部２１の吸気口２５を構成する側の端部は、断面視において上下方向に延びる舌部２１の、インペラ１と対向する内面２１１の上端部２１１ａである。軸線Ａｘから周方向角度０°の方向に延びる直線Ｌ１は、舌部２１の内面２１ａの上端部２１１ａを通る。当該上端部２１１ａは、詳細には、断面視において、舌部２１の内面２１１の上部の後方に向けて湾曲する曲線と、舌部２１の上面２１２を構成する直線との接続点である。なお、上述した、舌部２１の内面２１１の上端部の決め方は、例示であり、他の手法によって決められてもよい。例えば、舌部２１の内面２１１が上下に延びる平面である場合、断面視において、舌部２１の内面２１１と上面２１２とが交わる頂点が、舌部２１の上端部であってよい。
【0041】
図５において、直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角度は、周方向角度α１と同じであり、クロスフローファン１００の吸気範囲に該当する。断面視において、直線Ｌ２は、軸線Ａｘから周方向角度α１の方向に延びる直線であり、スクロール部２２の吸気口２５を構成する側の端部を通る。本実施形態において、湾曲面部２２２が、スクロール部２２の吸気口２５を構成する側の端部を含む。スクロール部２２の吸気口２５を構成する側の端部は、湾曲面部２２２のインペラ１と対向する内面２２２１の上端部２２２１ａである。当該上端部２２２１ａは、詳細には、断面視において、湾曲面部２２２の内面２２２１の上部の前方に向けて湾曲する曲線と、湾曲面部２２２の上面２２２２を構成する直線との接続点である。なお、上述した、湾曲面部２２２の内面２２２１の上端部の決め方は、例示であり、舌部２１の内面２１１の上端部の場合と同様に、他の手法で決められてもよい。
【0042】
吸気範囲を決める周方向角度α１は、クロスフローファン１００の効率およびＰＱ特性を良好とすることができる範囲で、適宜設定されてよい。本実施形態において、吸気角度範囲は、周方向角度α１と同じであり、当該角度は鈍角である。周方向角度α１は、例えば１３５°±５°であってよい。本実施形態では、好ましい形態として、周方向角度α１は１３５°である。すなわち、スクロール部２２の吸気口２５を構成する側の端部の周方向角度は１３５°である。このように構成すると、周方向角度０°～１３５°の範囲を吸気範囲とすることができる。このように構成すると、羽根１１の外周角度θ１を２７．５°以上、３２．５°以下とした場合に、クロスフローファン１００における軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる。これについての詳細は後述する。
【0043】
図５において、直線Ｌ３は、軸線Ａｘから周方向角度α２の方向に延びる直線であり、平面部２２１と湾曲面部２２２との境界を通る。本実施形態では、好ましい形態として、周方向角度α２は２７０°である。すなわち、断面視において、湾曲面部２２２と平面部２２１との境界の周方向角度は２７０°である。ただし、周方向角度α２は、クロスフローファン１００の効率およびＰＱ特性を良好とすることができる範囲で、２７０°からずれた角度であってもよい。
【0044】
図５において、直線Ｌ４は、軸線Ａｘから周方向角度α３の方向に延びる直線であり、舌部２１の排気口２６を構成する側の端部を通る。本実施形態において、舌部２１の排気口２６を構成する側の端部は、舌部２１の、インペラ１と対向する内面２１１の下端部２１１ｂである。当該下端部２１１ｂは、詳細には、断面視において、舌部２１の内面２１１の下部の後方に向けて湾曲する曲線と、舌部２１の下面２１３を構成する直線との接続点である。なお、上述した、舌部２１の内面２１１の下端部の決め方は、例示であり、舌部２１の内面２１１の上端部の場合と同様に他の手法で決められてもよい。
【0045】
周方向角度α２から周方向角度α３までの角度範囲が、クロスフローファン１００の排気範囲に該当する。排気範囲を決める周方向角度α３は、クロスフローファン１００の効率およびＰＱ特性を良好とすることができる範囲で、適宜設定されてよい。周方向角度α３は、例えば３３５°±５°であってよい。本実施形態では、好ましい形態として、周方向角度α３は３３５°である。すなわち、舌部２１の排気口２６を構成する側の端部の周方向角度は３３５°である。このように構成すると、周方向角度２７０°～３３５°の範囲を排気範囲とすることができる。このように構成すると、羽根１１の外周角度θ１を２７．５°以上、３２．５°以下とした場合に、クロスフローファン１００における軸動力が大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とすることができる。これについての詳細は後述する。
【0046】
［２－３．シミュレーション］
次に、羽根１１の外周角度θ１を変化させた場合のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションは、ＭＳＣソフトウェア株式会社の解析ソフトである製品名「ｓｃＦＬＯＷ Ｖ２０２０ ＳＰ１」を用いて行った。
次に、羽根１１の外周角度θ１を変化させた場合のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションは、ＭＳＣソフトウェア株式会社の解析ソフトである製品名「ｓｃＦＬＯＷ Ｖ２０２０ ＳＰ１」を用いて行った。
【0047】
図６は、シミュレーション時のクロスフローファン１００の配置を示す模式図である。図６に示すように、シミュレーションは、クロスフローファン１００の後端面が、ダクト３００の、上下方向および左右方向と平行な方向に広がる取付面３０１に取り付けられた状態を想定して行われた。また、クロスフローファン１００の排気口２６から排出された空気は、取付面３０１に設けられた開口３０１ａからダクト３００内に入ることを想定してシミュレーションが行われた。また、シミュレーション時のクロスフローファン１００のインペラ１の回転方向は、図６において、時計回り方向に回転することとした。
【0048】
なお、シミュレーションに際して、吸気範囲は、上述の周方向角度０°から１３５°の範囲に設けられることとした。また、排気範囲は、上述の周方向角度２７０°から３３５°の範囲に設けられることとした。また、羽根１１の内外径比は０．７２とした。また、羽根１１の内周角度θ２は９０°とした。羽根１１の外周角度θ１は、１５°～５０°の範囲で変化させた。詳細には、羽根１１の外周角度θ１は、１５°～４０°の範囲では２．５°刻みで変化させた。羽根１１の外周角度θ１は、４０°～５０°の範囲では、５°刻みに変化させた。
【0049】
図７は、羽根１１の外周角度θ１が３０°、風量が動作点の風量（以下、動作点風量という）である場合の風の流れのシミュレーション結果を示す図である。図７は、筐体２内における流速ベクトルの分布を示す図である。本例では、動作点風量は１．２ｍ3／ｍｉｎである。図７に示すように、インペラ１の回転により、舌部２１の近傍に渦４００が発生する。渦４００の作用によって、図６に白抜きの矢印で示すのと同様に、筐体２の上部に配置される吸気口２５から空気が吸い込まれ、筐体２の後部に配置される排気口２６から空気が排出される。
【0050】
図８は、シミュレーションにより得られた羽根１１の外周角度θ１と軸動力との関係を示す棒グラフである。図８は、風量が動作点風量である場合の結果である。図８において、横軸は羽根１１の外周角度θ１であり、縦軸は軸動力である。なお、軸動力は、モータ３が回転するエネルギーであり、以下の式（１）で与えられる。また、各外周角度θ１における軸動力は、外周角度θ１が３０°である場合の値を「１」として正規化された値である。なお、羽根１１の外周角度θ１が３０°である場合に得られる軸動力の値は、目標を達成する値であった。
ＡＰ ＝ Ｎ／６０×２×π×Ｔ （１）
ＡＰ：軸動力（Ｗ）
Ｎ ：インペラ１の回転数（ｒｐｍ）
Ｔ ：インペラ１を回転させるトルク（Ｎ・ｍ）
ＡＰ ＝ Ｎ／６０×２×π×Ｔ （１）
ＡＰ：軸動力（Ｗ）
Ｎ ：インペラ１の回転数（ｒｐｍ）
Ｔ ：インペラ１を回転させるトルク（Ｎ・ｍ）
【0051】
図８に示すように、羽根１１の外周角度θ１が２７．５°以上４０°以下の場合に、動作点風量における正規化した軸動力の値が１．０５より小さくなった。特に、羽根１１の外周角度θ１が３２．５°の場合に、動作点風量における軸動力が最も低い値となった。羽根１１の外周角度θ１が２７．５°以上４０°以下の場合に、動作点風量における軸動力が良好となった。
【0052】
図９は、シミュレーションにより得られた羽根１１の外周角度θ１と、圧力（静圧）および効率との関係を示す折れ線グラフである。図９は、風量が動作点風量である場合の結果である。図９において、横軸は羽根１１の外周角度θ１である。図９において、左の縦軸は圧力であり、右の縦軸は効率である。また、図９において、塗りつぶした丸は圧力値を示し、白抜きの丸は効率値を示す。
【0053】
なお、効率は、クロスフローファン１００において入力した電気エネルギーがどれだけ力学的エネルギーに変換されたかを表し、以下の式（２）で与えられる。また、各外周角度における圧力および効率は、羽根１１の外周角度θ１が３０°である場合の値を「１」として正規化された値である。なお、羽根１１の外周角度θ１が３０°である場合に得られる圧力および効率の値は、目標を達成する値であった。
η ＝ Ｐ×Ｑ／（６０×ＡＰ）×１００ （２）
η ：効率（％）
Ｐ ：圧力（Ｐａ）
Ｑ ：風量（ｍ3／ｍｉｎ）
ＡＰ：軸動力（Ｗ）
η ＝ Ｐ×Ｑ／（６０×ＡＰ）×１００ （２）
η ：効率（％）
Ｐ ：圧力（Ｐａ）
Ｑ ：風量（ｍ3／ｍｉｎ）
ＡＰ：軸動力（Ｗ）
【0054】
図９に示すように、羽根１１の外周角度θ１が１５°以上３２．５°以下の場合に、動作点風量における正規化した圧力の値が０．９５より大きくなった。特に、羽根１１の外周角度θ１が２０°、２７．５°、および、３２．５°の場合に、動作点風量における正規化した圧力の値が１を超える値となった。動作点風量における圧力は、羽根１１の外周角度θ１が３２．５°よりも大きくなると低下する傾向が見られた。
【0055】
また、図９に示すように、羽根１１の外周角度θ１が２０°、２２、５°、および、２７．５°以上３５°以下の場合に、動作点風量における正規化した効率の値が０．９５より大きくなった。特に、羽根１１の外周角度θ１が３２．５°の場合に、動作点風量における正規化した効率の値が１を超える値となった。動作点風量における効率は、羽根１１の外周角度θ１が３２．５°である場合がピークであり、３２．５°より小さくなった場合と大きくなった場合とのいずれの場合においても低下する傾向が見られた。
【0056】
図１０Ａは、羽根１１の外周角度θ１が２５°、風量が動作点風量である場合の流速ベクトルの分布を示す図である。図１０Ｂは、羽根１１の外周角度θ１が３０°、風量が動作点風量である場合の流速ベクトルの分布を示す図である。図１０Ｃは、羽根１１の外周角度θ１が３５°、風量が動作点風量である場合の流速ベクトルの分布を示す図である。図１０Ｄは、羽根１１の外周角度θ１が４０°、風量が動作点風量である場合の流速ベクトルの分布を示す図である。なお、図１０Ａ～図１０Ｄは、いずれもシミュレーション結果である。
【0057】
従来の知見では、インペラ１の風の吹き出し部分に風量が急激に増大する部分が生じると、クロスフローファンの特性が低下すると言われている。羽根１１の外周角度θ１が２５°である場合（図１０Ａ参照）に、破線枠５０１で示すように、上述の吹き出し部分における風量の急激な増大が認められた。図示は省略するが、同様の傾向が羽根１１の外周角度θ１が２５°よりも小さい場合にも認められた。また、羽根１１の外周角度θ１が４０°である場合（図１０Ｄ参照）に、インペラ１の上部前方に破線枠５０２で示す渦が認められた。当該渦は、逆流を生じさせていると考えられる。これに関連した結果として図１１Ａから図１１Ｄを示す。
【0058】
図１１Ａは、筐体２の上方から見た流速のＹ方向成分の分布を示す図で、羽根１１の外周角度θ１が２５°、風量が動作点風量である場合のシミュレーション結果である。図１１Ｂは、筐体２の上方から見た流速のＹ方向成分の分布を示す図で、羽根１１の外周角度θ１が３０°、風量が動作点風量である場合のシミュレーション結果である。図１１Ｃは、筐体２の上方から見た流速のＹ方向成分の分布を示す図で、羽根１１の外周角度θ１が３５°、風量が動作点風量である場合のシミュレーション結果である。図１１Ｄは、筐体２の上方から見た流速のＹ方向成分の分布を示す図で、羽根１１の外周角度θ１が４０°、風量が動作点風量である場合のシミュレーション結果である。なお、図１１Ａ～図１１ＤにおけるＸＹＺの方向は、図２に示すＸＹＺの方向と同義である。
【0059】
羽根１１の外周角度θ１が３５°である場合（図１１Ｃ参照）に、破線枠５０３で示すように、筐体２の前側、且つ、左右方向の中央部に下方から上方に向かう逆流が認められた。また、羽根１１の外周角度θ１が４０°である場合（図１１Ｄ参照）に、破線枠５０４で示すように、筐体２の前側、且つ、左右方向の中央部に下方から上方に向かう強い逆流が認められた。図示は省略するが、同様の傾向が羽根１１の外周角度θ１が４０°よりも大きい場合にも認められた。これらの逆流は、クロスフローファン１００のＰＱ特性を低下させていると考えられた。
【0060】
以上のシミュレーション結果から、クロスフローファン１００の軸動力を大きくなることを抑制し、且つ、ＰＱ特性を良好とするためには、羽根１１の外周角度θ１は、２７．５°以上、３２．５°以下であることが好ましいことがわかった。
【0061】
＜３．その他＞
本明細書中に開示される種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
本明細書中に開示される種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
【0062】
本開示は、以下の（Ｉ）～（ＶＩ）の構成をとることが可能である。
【0063】
（Ｉ）
軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根を有するインペラを有し、
前記羽根は、前記軸線に直交する断面視において円弧状であり、
前記羽根の外周角度は、前記断面視において、前記羽根の幅方向の中心を通る円弧線と、前記羽根の径方向外端の回転軌跡である外径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記外径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の外周角度は、２７．５°以上、３２．５°以下である、クロスフローファン。
軸線を中心とする周方向に配列される複数の羽根を有するインペラを有し、
前記羽根は、前記軸線に直交する断面視において円弧状であり、
前記羽根の外周角度は、前記断面視において、前記羽根の幅方向の中心を通る円弧線と、前記羽根の径方向外端の回転軌跡である外径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記外径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の外周角度は、２７．５°以上、３２．５°以下である、クロスフローファン。
【0064】
（ＩＩ）
前記インペラが内部に配置され、吸気口および排気口を有する筐体を有し、
前記吸気口は、前記筐体の前記軸線と直交する第１方向の一方側に向けて開口し、
前記排気口は、前記筐体の、前記軸線および前記第１方向と直交する第２方向の一方側に向けて開口する、（Ｉ）に記載のクロスフローファン。
前記インペラが内部に配置され、吸気口および排気口を有する筐体を有し、
前記吸気口は、前記筐体の前記軸線と直交する第１方向の一方側に向けて開口し、
前記排気口は、前記筐体の、前記軸線および前記第１方向と直交する第２方向の一方側に向けて開口する、（Ｉ）に記載のクロスフローファン。
【0065】
（ＩＩＩ）
前記筐体は、前記インペラを互いの間に配置する舌部およびスクロール部を有し、
前記断面視において、前記舌部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度が０°であるとした場合に、前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度は１３５°である、（ＩＩ）に記載のクロスフローファン。
前記筐体は、前記インペラを互いの間に配置する舌部およびスクロール部を有し、
前記断面視において、前記舌部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度が０°であるとした場合に、前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部の周方向角度は１３５°である、（ＩＩ）に記載のクロスフローファン。
【0066】
（ＩＶ）
前記スクロール部は、
前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部を含む湾曲面部と、
前記湾曲面部と繋がる平面部と、
を有し、
前記断面視において、
前記湾曲面部と前記平面部との境界の周方向角度は２７０°であり、
前記舌部の前記排気口を構成する側の端部の周方向角度は３３５°である、（ＩＩＩ）に記載のクロスフローファン。
前記スクロール部は、
前記スクロール部の前記吸気口を構成する側の端部を含む湾曲面部と、
前記湾曲面部と繋がる平面部と、
を有し、
前記断面視において、
前記湾曲面部と前記平面部との境界の周方向角度は２７０°であり、
前記舌部の前記排気口を構成する側の端部の周方向角度は３３５°である、（ＩＩＩ）に記載のクロスフローファン。
【0067】
（Ｖ）
前記羽根の内周角度は、前記断面視において、前記円弧線と、前記羽根の径方向内端の回転軌跡である内径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記内径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の内周角度は、９０°である、（Ｉ）から（ＩＶ）のいずれかに記載のクロスフローファン。
前記羽根の内周角度は、前記断面視において、前記円弧線と、前記羽根の径方向内端の回転軌跡である内径円との交点を通る、前記円弧線の接線と前記内径円の接線とがなす角であり、
前記羽根の内周角度は、９０°である、（Ｉ）から（ＩＶ）のいずれかに記載のクロスフローファン。
【0068】
（ＶＩ）
（Ｉ）から（Ｖ）のいずれかに記載のクロスフローファンと、
前記クロスフローファンによって送風される冷気を生成する冷却器と、
を有する、冷蔵庫。
（Ｉ）から（Ｖ）のいずれかに記載のクロスフローファンと、
前記クロスフローファンによって送風される冷気を生成する冷却器と、
を有する、冷蔵庫。
【産業上の利用可能性】
【0069】
本開示の技術は、冷蔵庫等の各種の機器に搭載されるクロスフローファンに広く利用することができる。
【符号の説明】
【0070】
１・・・インペラ
２・・・筐体
１１・・・羽根
２１・・・舌部
２２・・・スクロール部
２５・・・吸気口
２６・・・排気口
１００・・・クロスフローファン
１１１・・・外径円
１１２・・・内径円
１１３・・・円弧線
１１４、１１７・・・交点
１１５、１１６、１１８、１１９・・・接線
２００・・・冷蔵庫
２０５・・・冷却器
２２１・・・平面部
２２２・・・湾曲面部
Ａｘ・・・軸線
２・・・筐体
１１・・・羽根
２１・・・舌部
２２・・・スクロール部
２５・・・吸気口
２６・・・排気口
１００・・・クロスフローファン
１１１・・・外径円
１１２・・・内径円
１１３・・・円弧線
１１４、１１７・・・交点
１１５、１１６、１１８、１１９・・・接線
２００・・・冷蔵庫
２０５・・・冷却器
２２１・・・平面部
２２２・・・湾曲面部
Ａｘ・・・軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
