JP2006233877A - 送風機及びこれを利用する空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 静寂性を向上させて送風力を高めることができる送風機及びこれを利用する空気調和機を提供する。
【解決手段】 半球状をなす主板１１１の径方向外側面に主動翼１１２が周方向にわたって複数立設されて駆動回転するシロッコファン１１０と、シロッコファン１１０の周りを囲むように配設されて主静翼１２２を周方向にわたって複数有する環状をなすディフューザ１２０とを備える送風機において、ディフューザ１２０の主静翼１２２が、シロッコファン１１０の回転軸心方向と直交する断面形状で変曲点を二箇所有するように略Ｓ字状に曲折すると共に、ディフューザ１２０が、隣り合う主静翼１２２の間に副静翼１２３を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、送風機及びこれを利用する空気調和機に関する。

多翼送風ファン（以下「シロッコファン」という。）による送風機を利用した従来の空気調和機としては、例えば、下記特許文献１等に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載されている空気調和機は、図８に示すように、シロッコファン１０の周囲を包囲するようにディフューザ２０を配設し、この周囲に、フィン＆チューブ型の熱交換器（図示省略）を配設したものであり、シロッコファン１０で当該シロッコファン１０の内周側から外周側へ送風された空気の運動エネルギ（動圧）をディフューザ２０で圧力エネルギ（静圧）に変換回収して当該ディフューザ２０の外周側に送出することにより、上記熱交換器に送風して空調を行うことができるようにしている。

特開２００４−０６０６２２号公報

ところで、空気調和機においては、サイズの小型化を維持しながら送風力をさらに高めることが強く求められている。このため、例えば、前述したような従来の空気調和機において、送風力を高めるようにシロッコファン１０の回転数を高めると、風切り音等の高周波の騒音が非常に大きくなってしまうという問題を生じ、送風力のさらなる向上を図ることが困難となっていた。

このようなことから、本発明は、静寂性を向上させて送風力を高めることができる送風機及びこれを利用する空気調和機を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る送風機は、半球状をなす主板の径方向外側面に主動翼が周方向にわたって複数立設されて駆動回転する多翼送風ファンと、前記多翼送風ファンの周りを囲むように配設されて主静翼を周方向にわたって複数有する環状をなすディフューザとを備える送風機において、前記ディフューザの前記主静翼が、前記多翼送風ファンの回転軸心方向と直交する断面形状で変曲点を二箇所有するように略Ｓ字状に曲折していることを特徴とする。

第二番目の発明に係る送風機は、第一番目の発明において、前記ディフューザが、隣り合う前記主静翼の間にそれぞれ設けられた副静翼を備えていることを特徴とする。

第三番目の発明に係る送風機は、第一番目又は第二番目の発明において、前記多翼送風ファンが、隣り合う前記主動翼の間に位置するように前記主板の径方向内側面に複数立設された副動翼と、前記主板の、前記主動翼の背面側と前記副動翼の腹面側との間にそれぞれ形成された通気溝とを備えていることを特徴とする。

第四番目の発明に係る送風機は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記多翼送風ファンと前記ディフューザとの間と当該多翼送風ファンの回転径方向内側との間を仕切るように当該多翼送風ファンの下部にラビリンスシールを配設していることを特徴とする。

また、前述した課題を解決するための、第五番目の発明に係る空気調和機は、第一番目から第四番目の発明のいずれかの送風機と、前記送風機の周りを囲むように配設された熱交換器とを備えていることを特徴とする。

第六番目の発明に係る空気調和機は、第五番目の発明において、前記ディフューザと前記熱交換器との間と前記多翼送風ファンと当該ディフューザとの間とを仕切るように当該ディフューザの上方及び下方が遮蔽されていることを特徴とする。

本発明に係る送風機及びこれを利用する空気調和機によれば、静寂性を向上させて送風力を高めることができる。

本発明に係る送風機及びこれを利用する空気調和機の実施形態を図１〜７に基づいて説明する。図１は、空気調和機の概略構造図、図２は、図１の空気調和機の縦方向断面図、図３は、図１の空気調和機の要部の抽出斜視図、図４は、図３の空気調和機の動翼の抽出斜視図、図５は、図４の動翼の一部抽出拡大図、図６は、図３の空気調和機の静翼の抽出斜視図、図７は、図６の静翼の一部抽出拡大図である。

図１，２に示すように、箱型をなすケース１０１の内部の中心部には、駆動モータ１０２が取り付けられている。駆動モータ１０２の駆動軸には、多翼送風ファン（以下「シロッコファン」という。）１１０が同軸をなして取り付けられており、当該シロッコファン１１０は、以下のような構造をなしている。

図２〜４に示すように、前記駆動モータ１０２を包囲するように当該駆動モータ１０２の駆動軸に連結される半球状をなす主板１１１の径方向外側面には、板状をなす主動翼１１２が周方向（回転方向）に沿って複数立設されており、当該主動翼１１２は、回転方向前側に曲率半径中心を位置させるように回転軸心方向と直交する断面形状で円弧状に湾曲している。これら主動翼１１２は、図５に示すように、回転径方向の長さ（コード長）Ｌｍが、互いに隣り合う間隔（ピッチ）Ｐｍに対して２倍以上の大きさとなるように設定されると共に、羽根出口角度θｍｅが１１０〜１２５°に設定されている。

図２〜５に示すように、前記主板１１１の径方向内側面には、板状をなす副動翼１１３が隣り合う前記主動翼１１２間に各々位置するように周方向（回転方向）に沿って複数立設されており、当該副動翼１１３は、回転方向前側に曲率半径中心を位置させるように回転軸心方向と直交する断面形状で円弧状に、すなわち、前記主動翼１１２に沿うようにして湾曲している。

前記主板１１１の、前記主動翼１１２の背面側と前記副動翼１１３の腹面側との間には、通気溝１１１ａが各々形成されており、当該通気溝１１１ａは、回転方向前側に曲率半径中心を位置させるように回転軸心方向と直交する断面形状で円弧状に、すなわち、前記主動翼１１２及び前記副動翼１１３に沿うようにして湾曲している。

また、図１〜３に示すように、前記ケース１０１の内部には、環状をなすディフューザ１２０が前記シロッコファン１１０と同軸をなして当該シロッコファン１１０の周りを囲むようにして取り付けられており、当該ディフューザ１２０は、以下のような構造をなしている。

図１，２，６に示すように、対向して配設される一組の環状のケーシング板１２１の間には、板状をなす主静翼１２２が周方向にわたって複数配設されており、当該主静翼１２２は、上記ケーシング板１２１の内周側が、前記シロッコファン１１０の回転方向前側に曲率半径中心を位置させると共に、上記ケーシング板１２１の外周側が、前記シロッコファン１１０の回転方向後側に曲率半径中心を位置させるように、当該シロッコファン１１０の回転軸心方向と直交する断面形状で変曲点を二箇所有するように略Ｓ字状に曲折している。これら主静翼１２２は、図７に示すように、羽根入口角度θｓｉが１０〜３０°に設定されると共に、羽根出口角度θｓｅが４５〜７５°に設定されている。

図１，２，６に示すように、前記ケーシング板１２１間には、板状をなす副静翼１２３が隣り合う前記主静翼１２２の間に位置するように各々配設されており、当該副静翼１２３は、図７に示すように、隣り合う前記主静翼１２２間の等価拡大角θｓｐが６〜８°（好ましくは７°）となるように、その形状及び数（本実施形態では前記主静翼１２２間に２枚ずつ）が設定されている。

このディフューザ１２０は、前記主静翼１２２の上述した配列で形成される内径サイズが、シロッコファン１１０の前記主動翼１１２の上述した配列で形成される外径サイズの１．２倍以上の大きさをなしている。

そして、図１〜３に示すように、前記ケース１０１の内部には、フィン＆チューブ型の熱交換器１０３が前記ディフューザ１２０の周りを囲むようにして取り付けられている。この熱交換器１０３の下端部には、ドレンパン１０４が取り付けられている。

前記シロッコファン１１０の前記主動翼１１２の下端部と、前記ディフューザ１２０の下部の前記ケーシング板１２１の内周側の端部との間には、当該シロッコファン１１０と当該ディフューザ１２０との間と当該シロッコファン１１０の回転径方向内側との間を仕切るようにラビリンスシール１０７が設けられている。

前記ディフューザ１２０の下部の前記ケーシング板１２１の下面と、前記ドレンパン１０４の、前記ディフューザ１２０の径方向内側の端部との間には、当該ディフューザ１２０と熱交換器１０３との間とシロッコファン１１０と当該ディフューザ１２０との間とを仕切るように当該ディフューザ１２０の下方を遮蔽する圧力隔壁１０８が配設されている。

前記ディフューザ１２０の上部の前記ケーシング板１２１の上面と、前記ケース１０１の内面との間には、当該ディフューザ１２０と熱交換器１０３との間とシロッコファン１１０と当該ディフューザ１２０との間とを仕切るように当該ディフューザ１２０の上方を遮蔽する圧力隔壁１０９が配設されている。

なお、図２中、符号１０５は、電装部材を格納する電装ケースである。

このような本実施形態に係る空気調和機の作用を次に説明する。

前記駆動モータ１０２を作動してシロッコファン１１０を回転させると、室内等の空気は、前記主動翼１１２の回転運動により、当該シロッコファン１１０の径方向内側の下方から吸い込まれて上記主動翼１１２を介して径方向外側へ送出され、ディフューザ１２０の径方向内側から前記主静翼１２２及び前記副静翼１２３を介することにより、運動エネルギ（動圧）が圧力エネルギ（静圧）に変換回収されながら径方向外側に送出されて、前記熱交換器１０３内を通過して熱交換されることにより、温度調整等が行われて室内等に戻される。

他方、前記シロッコファン１１０の前記主板１１１の径方向内側面側の空気は、前記主動翼１２２の回転運動により、当該主板１１１の前記通気溝１１１ａを介して当該主板１１１の径方向外側面側に流出し、室内等から吸い込まれた前記空気と共に当該シロッコファン１１０から送出され、当該シロッコファン１１０から送出された空気の一部が、当該シロッコファン１１０の上方から当該主板１１１の径方向内側面側に再び流入することにより、当該主板１１１の径方向内側面側に空気流れを生じさせて、前記駆動モータ１０２を冷却することができる。

このようにして室内等の空気調和を行う本実施形態に係る空気調和機において、前記ディフューザ１２０は、前記主静翼１２２が前述したような変曲点を二箇所有するように略Ｓ字状に曲折していることから、シロッコファン１１０から送出された空気をスムーズに取り入れることができるのはもちろんのこと、熱交換器１０３へ向けて送出する空気の流れの旋回を大幅に低減することができるので、熱交換器１０３に対して略正面から空気を送給することができ、熱交換器１０３のフィンに対して斜め方向から空気が流入する際の高周波の風切り音の発生を大幅に抑制することができる。

さらに、前記ディフューザ１２０は、隣り合う主静翼１２２間に前述したような副静翼１２３を有していることから、内部を流通する空気の剥離流れを抑制して、運動エネルギ（動圧）の圧力エネルギ（静圧）への変換回収効率を高めることができるので、送風力を高めることができる。

また、前記シロッコファン１１０は、前記主板１１１の径方向内側面に副動翼１１３を主動翼１１２間に位置させるように立設されると共に、前記主板１１１の前記主動翼１１２の背面側と前記副動翼１１３の腹面側との間に通気溝１１１ａを有していることから、上記副動翼１１３の回転運動により、主板１１１の径方向内側面側に上方から再び流入してきた静圧の高い空気の一部を前記通気溝１１１ａから主動翼１１２の背面側（負圧面側）に送出することができるので、主動翼１１２の径方向内側の端部（入口端部、前縁部）に上記空気を直接接触させずに径方向外側に送出させることができ、当該接触による高周波の風切り音の発生を大幅に抑制することができると共に、主動翼１１２の背面側（負圧面側）に生じやすい剥離流れを大幅に抑制することができ、主動翼１１２の通路間流れが非常に安定化し、送風力を大幅に向上させることができる。

他方、シロッコファン１１０とディフューザ１２０との間とシロッコファン１１０の回転径方向内側との間を仕切るように前記ラビリンスシール１０７を設けたことから、シロッコファン１１０から送出された空気のディフューザ１２０との干渉で生じる周方向に不均一な速度場又は圧力場の影響がシロッコファン１１０の回転径方向内側に伝わることを防止することができるので、当該影響による高周波の風切り音の発生を大幅に抑制することができる。

また、ディフューザ１２０と熱交換器１０３との間とシロッコファン１１０とディフューザ１２０との間とを仕切るように圧力隔壁１０８，１０９を配設してディフューザ１２０の下方及び上方を遮蔽するようにしたことから、ディフューザ１２０から送出された最も静圧の高い空気がディフューザ１２０の径方向内側に逆流入することを防止することができ、熱交換器１０３に送給するために高めた空気の静圧を有効に利用することができるので、送風力を高めることができる。

したがって、本実施形態に係る送風機及びこれを利用する空気調和機によれば、静寂性を向上させて送風力を高めることができる。

また、シロッコファン１１０の主動翼１１２の回転径方向の長さ（コード長）Ｌｍを、互いに隣り合う間隔（ピッチ）Ｐｍに対して２倍以上の大きさに設定すると共に、羽根出口角度θｍｅを１１０〜１２５°の範囲に設定したので、ディフューザ１２０の主静翼１２２に対しての空気の送出角度と静圧上昇効果とを最もバランスよく保つことができ、静寂性の向上と送風力の向上との両立を最も効果的に得ることができる。

また、ディフューザ１２０の主静翼１２２の羽根入口角度θｓｉを１０〜３０°に設定すると共に、羽根出口角度θｓｅを４５〜７５°に設定する一方、主静翼１２２間の等価拡大角θｓｐを６〜８°（好ましくは７°）とするように副静翼１２３を設けたので、シロッコファン１１０から受け入れて熱交換器１０３へ送出するまでの空気のスムーズな流れと静圧上昇効果とを最もバランスよく保つことができ、静寂性の向上と送風力の向上との両立を最も効果的に得ることができる。

また、ディフューザ１２０の前記内径サイズをシロッコファン１１０の前記外径サイズの１．２倍以上の大きさとしたので、シロッコファン１１０とディフューザ１２０との間のポテンシャル干渉による周期音の低減とディフューザ１２０へ送給する空気の動圧の抑制とを図ることができ、静寂性の向上と送風力の向上との両立をさらに高めることができる。

なお、本実施形態では、ディフューザ１２０の下部のケーシング板１２１の下面と、ドレンパン１０４の、ディフューザ１２０の径方向内側の端部との間、及び、ディフューザ１２０の上部のケーシング板１２１の上面と、ケース１０１の内面との間に、圧力隔壁１０８，１０９を配設することにより、ディフューザ１２０と熱交換器１０３との間とシロッコファン１１０とディフューザ１２０との間とを仕切るようにディフューザ１２０の下方及び上方を遮蔽するようにしたが、例えば、ディフューザ１２０の下部のケーシング板１２１の下面と、ドレンパン１０４の、ディフューザ１２０の径方向内側の端部との間、及び、ディフューザ１２０の上部のケーシング板１２１の上面と、ケース１０１の内面との間をそれぞれ直接密接させるようにすることにより、ディフューザ１２０と熱交換器１０３との間とシロッコファン１１０とディフューザ１２０との間とを仕切るようにディフューザ１２０の下方及び上方を遮蔽することも可能である。

本発明に係る送風機及びこれを利用する空気調和機は、静寂性を向上させて送風力を高めることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

本発明に係る空気調和機の実施形態の概略構造図である。 図１の空気調和機の縦方向断面図である。 図１の空気調和機の要部の抽出斜視図である。 図３の空気調和機の動翼の抽出斜視図である。 図４の動翼の一部抽出拡大図である。 図３の空気調和機の静翼の抽出斜視図である。 図６の静翼の一部抽出拡大図である。 従来の空気調和機の一例の概略構成図である。

符号の説明

１０１ ケース
１０２ 駆動モータ
１０３ 熱交換器
１０４ ドレンパン
１０５ 電装ケース
１０７ ラビリンスシール
１０８，１０９ 圧力隔壁
１１０ 多翼送風ファン（シロッコファン）
１１１ 主板
１１１ａ 通気溝
１１２ 主動翼
１１３ 副動翼
１２０ ディフューザ
１２１ ケーシング板
１２２ 主静翼
１２３ 副静翼

Claims (6)

1. 半球状をなす主板の径方向外側面に主動翼が周方向にわたって複数立設されて駆動回転する多翼送風ファンと、
   前記多翼送風ファンの周りを囲むように配設されて主静翼を周方向にわたって複数有する環状をなすディフューザと
   を備える送風機において、
   前記ディフューザの前記主静翼が、前記多翼送風ファンの回転軸心方向と直交する断面形状で変曲点を二箇所有するように略Ｓ字状に曲折している
   ことを特徴とする送風機。
2. 請求項１において、
   前記ディフューザが、隣り合う前記主静翼の間にそれぞれ設けられた副静翼を備えている
   ことを特徴とする送風機。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記多翼送風ファンが、
   隣り合う前記主動翼の間に位置するように前記主板の径方向内側面に複数立設された副動翼と、
   前記主板の、前記主動翼の背面側と前記副動翼の腹面側との間にそれぞれ形成された通気溝と
   を備えていることを特徴とする送風機。
4. 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
   前記多翼送風ファンと前記ディフューザとの間と当該多翼送風ファンの回転径方向内側との間を仕切るように当該多翼送風ファンの下部にラビリンスシールを配設している
   ことを特徴とする送風機。
5. 請求項１から請求項４のいずれかの送風機と、
   前記送風機の周りを囲むように配設された熱交換器と
   を備えていることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項５において、
   前記ディフューザと前記熱交換器との間と前記多翼送風ファンと当該ディフューザとの間とを仕切るように当該ディフューザの上方及び下方が遮蔽されている
   ことを特徴とする空気調和機。

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