JP2010019262A - 送風機及びこれを用いた空気調和機並びに空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風騒音の低減と送風性能の向上との両立を実現した送風機及びこれを用いた空気調和機並びに空気清浄機を提供する
【解決手段】遠心羽根車２０の該吸込口２４側に、上流側に向かって曲面状に拡径変化するファンガイド３０を、その下流端部３０ｂがファン吸込口２４に臨む如くシュラウド２２の上流端部２２ｂに近接させて配置してなる送風機において、ファンガイド３０の外面３０ａに、又はシュラウド２２の外面２２ａに、又はこれら各外面３０ａ，２２ａの双方に、該各外面３０ａ，２２ａに沿って、ファンガイド３０の下流端部３０ｂとシュラウド２２の上流端部２２ｂとの近接部位に向けて空気を案内する空気案内部１８を設ける。係る構成によれば、「漏れ流れ」が安定した流れとなり、「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音の増大と送風性能の低下が可及的に防止され、低騒音で且つ高効率の運転が実現される。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、ファンガイドを備えた送風機及びこれを用いた空気調和機並びに空気清浄機に関するものである。

従来より、セパレート型の空気調和機の室内機においては送風機として遠心送風機が使用されることが多い（特許文献１、特許文献２ 参照）。

このように遠心送風機を備えた空気調和機の室内機の一例として、図５には、遠心送風機６２を備えた空気調和機の室内機Ｚ０１を示している。この室内機Ｚ０１は、吸込口７１と吹出口（図示省略）とを同一面上にそれぞれ設けたケーシング６１内に、対向配置される側板６４とシュラウド６５の間に複数枚の羽根６６，６６，・・を取り付けてなる遠心羽根車６３と該羽根車６３を回転駆動するモータ７２と該羽根車６３のファン吸込口６７に臨ましめられたファンガイド７０とからなる送風機６２を配置するとともに、該送風機６２の外周側にはこれを囲繞するようにして熱交換器６９を配置して構成される。そして、この室内機Ｚ０２においては、上記ファンガイド７０によって上記羽根車６３の上流側と下流側とが仕切られ、その昇圧作用により上記ファン吸込口６７からファン吹出口６８に向かう空気の流れが形成されるものである。

特開２００６−２００７６９号公報 特開２００７−０５１７９０号公報

ところで、このように空気調和機用送風機として用いられる遠心送風機においては、以下に述べるような理由によって、送風効率の低下とか送風騒音の増大という問題が発生することが懸念される。

即ち、遠心送風機１においては、図５に示すように、上記ファンガイド７０の下流端が上記羽根車６３のシュラウド６５に設けられたファン吸込口６７に臨んで配置され、且つこれら両者は相対回転するものであることから、これら両者間には環状の隙間７３が形成され、しかもこの隙間７３は上記送風機６２の吸込口６７側に臨んでいる。このため、上記送風機６２の吹出口６８から吹き出された高圧空気の一部は、上記羽根車６３のシュラウド６５とこれに対向する上記ファンガイド７０との間の対向空間７４を通って上記隙間７４から吸込口６７側に吸い出され、ここに所謂「漏れ流れ」が生じるとともに、上記対向空間７４には渦Ｎが生成されることになる。この場合、この渦Ｎが、例えば送風機６２の運転状態の変化とか、空気の非軸対称な流れによる通風抵抗の増大等の種々の送風条件によって変動する不安定なものであることから、この渦Ｎの変動の影響を受けて上記「漏れ流れ」の流れ状態も変動し、結果的に、上記送風機１においては送風騒音が増大するとともに送風性能の低下が生じるものである。

そこで本願発明は、送風騒音の低減と送風性能の向上との両立を実現した送風機及びこれを用いた空気調和機並びに空気清浄機を提供することを目的としてなされたものである。

本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。

本願の第１の発明では、吸込口２４を有するシュラウド２２を備えた遠心羽根車２０の該吸込口２４側に、上流側に向かって曲面状に拡径変化するファンガイド３０を、その下流端部３０ｂが上記ファン吸込口２４に臨む如く上記シュラウド２２の上流端部２２ｂに近接させて配置してなる送風機において、上記ファンガイド３０の外面３０ａに、又は上記シュラウド２２の外面２２ａに、又はこれら各外面３０ａ，２２ａの双方に、該各外面３０ａ，２２ａに沿って、上記ファンガイド３０の下流端部３０ｂと上記シュラウド２２の上流端部２２ｂとの近接部位に向けて空気を案内する空気案内部１８を設けたことを特徴としている。

本願の第２の発明では、上記第１の発明にかかる送風機において、上記空気案内部１８を、上記ファンガイド３０の外面３０ａ、又は上記シュラウド２２の外面２２ａ上を径方向に、又は径方向に対して傾斜して延びる複数本の溝１９，１９，・・で構成したことを特徴としている。

本願の第３の発明にかかる空気調和機では、熱交換器５の上流側又は下流側に、上記第１又は第２の発明にかかる送風機１を備えて構成されたことを特徴としている。

本願の第４の発明にかかる空気清浄機では、空気改質デバイスの上流側又は下流側に、第１又は第２の発明にかかる送風機１を備えて構成されたことを特徴としている。

本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。

（１） 本願の第１の発明にかかる送風機では、吸込口２４を有するシュラウド２２を備えた遠心羽根車２０の該吸込口２４側に、上流側に向かって曲面状に拡径変化するファンガイド３０を、その下流端部３０ｂが上記ファン吸込口２４に臨む如く上記シュラウド２２の上流端部２２ｂに近接させて配置してなる送風機において、上記ファンガイド３０の外面３０ａに、又は上記シュラウド２２の外面２２ａに、又はこれら各外面３０ａ，２２ａの双方に、該各外面３０ａ，２２ａに沿って、上記ファンガイド３０の下流端部３０ｂと上記シュラウド２２の上流端部２２ｂとの近接部位に向けて空気を案内する空気案内部１８を設けている。

従って、この発明の送風機によれば、上記羽根車２０が回転すると、それに伴って上記ファンガイド３０の下流端部３０ｂと上記シュラウド２２の上流端部２２ｂとの近接部位を通って上記羽根車２０の下流側から上流側へ向けて流れる「漏れ流れ」が生成されるとともに、該「漏れ流れ」の上流側で且つ上記ファンガイド３０とシュラウド２２とが対向する空間部分に不安定な渦が生成されるが、この場合、この渦の生成部位及び上記「漏れ流れ」の発生部位は共に低圧であって上記羽根車２０の下流側領域との間には圧力差が生じているので、上記羽根車２０の下流側領域の空気は、この圧力差により、上記空気案内部１８に案内されて上記ファンガイド３０の下流端部３０ｂと上記シュラウド２２の上流端部２２ｂとの近接部位、即ち、上記「漏れ流れ」の生成部位に向けて導入される。

ここで、上記空気案内部１８が上記ファンガイド３０の外面３０ａに設けられている場合には、該空気案内部１８を介して導入される空気の流れ方向と上記「漏れ流れ」の流れ方向とが一致することから、この導入空気がそのまま上記羽根車２０の吸込側に吸入されて「漏れ流れ」となる。このため、この「漏れ流れ」は上記渦の流れが変動したとしてもその影響をほとんど受けることなく安定した流れとなり、結果的に、「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音の増大と送風性能の低下が可及的に防止され、低騒音で且つ高効率の運転が実現されることになる。

一方、上記空気案内部１８が上記シュラウド２２の外面２２ａに設けられている場合には、該空気案内部１８を介して導入される安定した空気の流れによって、上記渦の変動が可及的に抑制され、該渦の変動に伴う上記「漏れ流れ」の変動も可及的に抑制され、結果的に「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音の増大と送風性能の低下が可及的に防止され、低騒音で且つ高効率の運転が実現されることになる。

また、上記空気案内部１８が、上記渦の生成部位を挟んで対向する上記ファンガイド３０の外面３０ａと上記シュラウド２２の外面２２ａの双方に設けられている場合には、上記空気案内部９が上記ファンガイド３０の外面３０ａに設けられている場合における作用、即ち、上記空気案内部１８を介して導入される導入空気によって「漏れ流れ」が生成され、例え上記渦の流れに変動が生じたとしても、上記「漏れ流れ」はその影響をほとんど受けることなく安定した流れとなることと、上記空気案内部１８が上記シュラウド２２の外面２２ａに設けられている場合における作用、即ち、上記空気案内部１８を介して導入される安定した空気の流れによって上記渦の変動が可及的に抑制され、該渦の変動に伴う上記「漏れ流れ」の変動も可及的に抑制されること、の相乗作用によって、上記「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音の増大と送風性能の低下がより一層確実に防止され、低騒音で且つ高効率の運転がさらに促進されることになる。

（２） 本願の第２の発明にかかる送風機によれば、上記空気案内部１８を、上記ファンガイド３０の外面３０ａ、又は上記シュラウド２２の外面２２ａ上を径方向に、又は径方向に対して傾斜して延びる複数本の溝１９，１９，・・で構成することで、より簡単且つ安価な構造で上記（１）に記載の効果が得られることから、低騒音で且つ高効率の送風機をより安価に提供できる。

（３） 本願の第３の発明にかかる空気調和機によれば、熱交換器５の上流側又は下流側に、上記第１又は第２の発明にかかる送風機を備えることで、高水準の静粛運転性と空調性能とをもつ空気調和機が得られるものである。

（４） 本願の第４の発明にかかる空気清浄機によれば、空気改質デバイスの上流側又は下流側に、第１又は第２の発明にかかる送風機を備えることで、高水準の静粛運転性と空気清浄性能とをもつ空気清浄機が得られるものである。

本願発明の第１の実施形態にかかる送風機及びこれを用いた空気調和機の要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 本願発明の第２の実施形態にかかる送風機の要部断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 従来の空気調和機の断面図である。 本願発明に係る送風機と従来の送風機の「騒音・静圧−風量」性能対比図である。

以下、本願各発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。

第１の実施形態（図１及び図２参照）
図１には、請求項１及び請求項２の発明の第１の実施形態にかかる遠心送風機を備えて構成されたセパレート型空気調和機の天井埋込型の室内機Ｚ１を示している。この室内機Ｚ１は、室内の天井２７を通して天井裏に埋め込み配置されるケーシング２と該ケーシング２の下面開口部に室内側から衝合固定される吸込パネル２６とで囲繞される機内空間に、遠心送風機１と熱交換器５とを収容して構成される。また、上記吸込パネル２６は、その中央部に吸込口３を、周辺部に吹出口４をそれぞれ設けている。

上記送風機１は、所定間隔をもって対向配置された側板２１とシュラウド２２の間に複数枚の羽根２３，２３，・・をその周方向に所定間隔をもって取り付けてなる羽根車２０と、上記ケーシング２の天井側に固定されて上記羽根車２０を回転駆動するモータ６と、上記羽根車２０の上記ファン吸込口２４と上記吸込パネル２６側の上記吸込口３との間に配置された次述のファンガイド３０とを備えて構成される。

上記ファンガイド３０は、環状のフランジ部３０Ａと、該フランジ部３０Ａの内周縁に連続してその一側面側に湾曲状に立ち上がる湾曲部３０Ｂと、該湾曲部３０Ｂの外端に連続してその軸方向に延出する直筒部３０Ｃとを備えている。上記直筒部３０Ｃは、上記送風機１のファン吸込口２４の内側に近接状態で進入し得るように、その径寸法が設定されている。

また、上記ファンガイド３０の外面３０ａのうち、上記湾曲部３０Ｂと上記直筒部３０Ｃの境界部から上記フランジ部３０Ａの中間部位までにかけての領域には、多数の溝１９，１９，・・で構成される空気案内部１８が設けられている。そして、この実施形態においては、図２に示すように、上記溝１９，１９，・・を、上記直筒部３０Ｃ寄りの内側端部１９ａに対して、上記フランジ部３０Ａ寄りの外側端部１９ｂが、上記羽根車２０の回転方向（図２の矢印Ｒ方向）の前方側に位置する傾斜溝としている。尚、この溝１９は、上記羽根車２０の回転方向の後方側に位置する傾斜溝とか径方向に延びる溝とすることもてきる。また、この実施形態では、上記溝１９を直線溝としているが、他の実施形態においてはこれを湾曲溝あるいは屈曲溝とすることもできる。

このように構成された上記ファンガイド３０は、上記直筒部３０Ｃの端部で構成される下流端部３０ｂを、上記送風機１のファン吸込口２４に重合させた状態で上記ケーシング２側に固定されている。従って、このファンガイド３０の装着状態においては、上記直筒部３０Ｃの端部、即ち、下流端部３０ｂと、上記羽根車２０側の上記シュラウド２２の上流端部２２ｂとの間には、上記羽根車２０のファン吸込口２４とファン吹出口２５とを連通させる環状の隙間３１が形成されることになる。また、この隙間３１の径方向外側においては、上記羽根車２０のシュラウド２２の外面２２ａと上記ファンガイド３０の外面３０ａとが対峙し、これらの間には、上記隙間３１と上記羽根車２０のファン吹出口２５とに共に臨む対向空間３２が形成されている。尚、上記羽根車２０のファン吹出口２５の外側には、該羽根車２０を囲繞するようにして熱交換器５が配置されている。

この実施形態の室内機Ｚ１においては、上記羽根車２０の回転に伴って、上記上記吸込口３から上記ファンガイド３０を通って上記ファン吸込口２４に吸い込まれた室内空気は、空気流Ａで示すように、上記羽根車２０のファン吹出口２５から吹き出された後、上記熱交換器５を通過し、該熱交換器５での熱交換によって温風あるいは冷風とされ、上記吹出口４から室内へ吹き出される。

この場合、上記羽根車２０のシュラウド２２の上流端部２２ｂと上記ファンガイド３０の下流端部３０ｂとの間には上記隙間３１が形成され、さらにこの隙間３１は上記対向空間３２を介して上記羽根車２０のファン吹出口２５に臨ましめられていることから、上記羽根車２０のファン吹出口２５から吹き出される高圧空気の一部が上記対向空間３２側に還流しここに不安定な渦を生成するとともに、この還流空気の一部は上記隙間３１を通って上記ファン吸込口２４側に流れ、該隙間３１部分に「漏れ流れ」が生じる。この「漏れ流れ」は、これが安定した流れである場合には送風騒音及び送風性能にほとんど悪影響を与えないが、これが不安定となりその流れが変動すると、乱れた流れが上記羽根車２０の羽根２３，２３，・・側に流入することから送風騒音及び送風性能の低下を招来することになる。また、この「漏れ流れ」の変動は、上記対向空間３２に生成された渦の流れ状態が変動することで惹起されるものであり、しかもこの渦の流れ状態は、例えば送風機１の通風抵抗の変動等の諸条件によって変動を生じるものである。従って、上記「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音及び送風性能の低下を抑制するには、該「漏れ流れ」に直接働きかけてその流れを安定させて変動を抑制する手法と、該「漏れ流れ」の変動の原因となっている上記対向空間３２における渦の流れの変動を抑制して間接的に上記「漏れ流れ」の変動を抑制する手法とが考えられる。

そこで、この実施形態においては、上記二つの手法のうち、前者の手法を採用することとし、そのために、上述のように、上記ファンガイド３０の外面３０ａに多数の溝１９，１９，・・で構成される空気案内部１８を設けたものである。尚、後者の手法は、次述の第２の実施形態において説明する。

このように、上記ファンガイド３０の外面３０ａに上記空気案内部１８を設けると、次のような作用が得られる。即ち、上記「漏れ流れ」が生じる上記隙間３１部分は、上記溝１９，１９，・・の外端部に対応する領域部分よりも低圧となっており、これら両者間には圧力差が生じている。従って、上記対向空間３２に臨む上記ファンガイド３０の外面３０ａに上記溝１９，１９，・・が形成されていることで、該対向空間３２の近傍領域の高圧の空気が圧力差によって上記溝１９，１９，・・を通って上記隙間３１側に導入される。そして、この場合、この導入空気の流れ方向と上記「漏れ流れ」の流れ方向が一致しているため、安定した流れである上記導入空気が上記隙間３１内に流れ込んで「漏れ流れ」を生成することになる。しかも、この「漏れ流れ」は、上記対向空間３２内の渦流にはほとんど影響を受けないことから安定した変動の少ない流れとなる。

この結果、例え、上記対向空間３２内に生成される渦の流れに変動が生じたとしても、上記「漏れ流れ」は安定状態を持続し、上記送風機１においては送風騒音及び送風性能が良好に維持されるものである（図６参照）。

第２の実施形態（図３及び図４参照）
図３及び図４には、請求項１及び請求項２の発明の第２の実施形態にかかる遠心送風機１の要部を示している。この実施形態の送風機１は、上記第１の実施形態にかかる送風機１とその基本構成を同一とするものであって、これと異なる点は、上記第１の実施形態の送風機１においては上記空気案内部１８を上記ファンガイド３０の外面３０ａに設けていたのに対して、この実施形態の送風機１においては該空気案内部１８を上記羽根車２０のシュラウド２２の外面２２ａに設けた点である。これは、上述した「漏れ流れ」の変動を抑制するための二つの手法のうちの後者の手法、即ち、「漏れ流れ」の変動の原因となっている上記対向空間３２に生成される渦の流れの変動を抑制する手法を採用した結果である。以下、これを具体的に説明する。

即ち、図３及び図４に示すように、上記羽根車２０のシュラウド２２の外面２２ａ（即ち、上記対向空間３２に臨む面）に多数の傾斜した溝１９，１９，・・を、その周方向に所定間隔で形成し、この溝１９，１９，・・によって上記空気案内部１８を構成したものである。尚、上記溝１９は、この実施形態の如き直線状の傾斜溝とする他に、例えばこれを径方向に延びる溝としたり、また湾曲溝とか屈曲溝とすることもできるものである。

かかる構成の空気案内部１８を上記羽根車２０のシュラウド２２の外面２２ａに設けると、次のような作用が得られる。

即ち、上記シュラウド２２の外面２０ａに上記空気案内部１８を設けると、該空気案内部１８を介して上記対向空間３２の近傍領域から上記隙間３１側に向けて導入される安定した空気の流れによって、上記対向空間３２内に生成されている渦の変動が可及的に抑制されるとともに、該渦の変動が上記「漏れ流れ」に影響を与えるのが可及的に防止され、その結果、上記「漏れ流れ」が安定しその変動が可及的に抑制され、該「漏れ流れ」の変動に起因する送風騒音の増大と送風性能の低下が可及的に防止されることで低騒音で且つ高効率の運転が実現されるものである（図６参照）。

尚、上記第１の実施形態においては、上記対向空間３２に臨む上記羽根車２０のシュラウド２２の外面２２ａと上記ファンガイド３０の外面３０ａのうち、該ファンガイド３０の外面３０ａに上記空気案内部１８を設けることで、また上記第２の実施形態においては上記シュラウド２２の外面２２ａに上記空気案内部１８を設けることで、共に送風騒音の低下と送風性能の向上とを実現しているが、本願発明の他の実施形態においては、上記シュラウド２２の外面２２ａと上記ファンガイド３０の外面３０ａの双方にそれぞれ空気案内部１８，１８を設ける構成を採用することも可能である。そして、この場合には、上記第１の実施形態における作用効果と上記第２の実施形態における作用効果との相乗的効果が得られるものである。

さらに、上記各実施形態においては、上記送風機１を空気調和機用送風機１として適用した場合を例にとって説明したが、本願発明の送風機は、例えば、脱臭デバイスとか除塵デバイス等の空気改質デバイスを備えた空気清浄機用送風機としても適用できるものである。

１は送風機、２はケーシング、３は吸込口、４は吹出口、５は熱交換器、６はモータ、１８は空気案内部、１９は溝、２０は羽根車、２１は側板、２２はシュラウド、２３は羽根、２４はファン吸込口、２５はファン吹出口、２６は吸込パネル、３０はファンガイド、Ｚ１は室内機である。

Claims (4)

1. 吸込口（２４）を有するシュラウド（２２）を備えた遠心羽根車（２０）の該吸込口（２４）側に、上流側に向かって曲面状に拡径変化するファンガイド（３０）を、その下流端部（３０ｂ）が上記ファン吸込口（２４）に臨む如く上記シュラウド（２２）の上流端部（２２ｂ）に近接させて配置してなる送風機であって、
   上記ファンガイド（３０）の外面（３０ａ）に、又は上記シュラウド（２２）の外面（２２ａ）に、又はこれら各外面（３０ａ），（２２ａ）の双方に、該各外面（３０ａ），（２２ａ）に沿って、上記ファンガイド（３０）の下流端部（３０ｂ）と上記シュラウド（２２）の上流端部（２２ｂ）との近接部位に向けて空気を案内する空気案内部（１８）が設けられていることを特徴とする送風機。
2. 請求項１において、
   上記空気案内部（１８）が、上記ファンガイド（３０）の外面（３０ａ）、又は上記シュラウド（２２）の外面（２２ａ）上を径方向に、又は径方向に対して傾斜して延びる複数本の溝（１９），（１９），・・で構成されていることを特徴とする送風機。
3. 熱交換器（５）の上流側又は下流側に、請求項１又は２に記載の送風機（１）を備えて構成されたことを特徴とする空気調和機。
4. 空気改質デバイスの上流側又は下流側に、請求項１又は２に記載の送風機（１）を備えて構成されたことを特徴とする空気清浄機。

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