JP2013050031A - 多翼送風機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】多翼送風機の性能を向上させるため、ファンケーシングと多翼ファンが接近する方向にファンケーシングの中心と多翼ファンの回転軸を偏心させたり、多翼ファンの径を大きくしたりすると、ファンケーシングと多翼ファンのリング部が接近しすぎ、接触する恐れが生じる。
【解決手段】円板状のハブに複数のブレードを円筒状に配置し、複数のブレードが形成する円の外径よりも大きな径のリング部でブレードのハブと反対側の端部を連接した多翼ファンと、渦巻き状の壁面と、壁面の一部分に設けた吐出口と吐出口と渦巻状の壁面を接続する舌部とを備え、側面に吸入口を設けたファンケーシングと、多翼ファンを駆動するモータとを備えた多翼送風機において、ファンケーシングの舌部および舌部近傍で、多翼ファンのリング部に対向する部分近傍に、ファンケーシングから外側に向けて凹部を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多翼送風機および多翼送風機を備えた空気調和機に関する。

空気調和機や換気扇などに使われる送風機に多翼送風機として、たとえば特許文献１（特開２００８−２０８７９８号公報）に記載のものがある。
図１０に従来の多翼送風機５１の斜視図を示す。この多翼送風機５１は円板状のハブ５２の外周部に複数のブレード５３を円筒状に配置した多翼ファン５４と、多翼ファン５４の回りを囲み、多翼ファンへの空気の吸込口と多翼ファン５４から吐き出された空気の吐出流路を備えたファンケーシング５５と多翼ファン５４を回転駆動させるための図示しないモータとで構成される。ここでファンケーシング５５は上下に分割することで多翼ファン５４が組み込みできる構造となっている。ファンケーシング５５の両側面には吸入口５６が設けられており、正面に設けられた吐出口５７の下部には吐出側と吸入側との境界となる舌部５８が設けられている。なお、この図は両側面から空気を吸込む形式の多翼送風機であるが、吸入口を片側のみに設け、反対側の側面は塞いで片側からのみ空気を吸込む形式の多翼送風機もある。

図１１に図１０の多翼送風機５１を多翼ファン５４の回転軸に垂直な平面で切断した断面図を示す。ファンケーシング５５はその吐出口５７近傍を除いて、多翼ファン５４の回転軸を中心とし、ファンケーシング５５の吐出口上面５７ａに垂直で多翼ファン５４の回転軸を通る直線Ｚ上の点を起点６０とする一定の拡大角を持った対数螺旋に沿った形状となっており、舌部５８から吐出口５７に向かって空間が徐々に拡大するように構成されている。つまり図１１の位置６１から図でいえば右下方向にその後右上方向に向かう空気の流れに沿って徐々に断面積が大きくなるように構成されるものである。ここで舌部５８は直線Ｚから所定の角度θとなる位置６１でファンケーシング５５の螺旋と接し、更に吐出口下面５７ｂとも接する円弧として形成されている。なお、ファンケーシング５５の対数螺旋の起点６０と中心間の距離は多翼ファン５４の複数のブレード５３が成す円の外周の半径と一致している。

特開２００８−２０８７９８号公報

図１０、図１１で示した従来の多翼送風機５１における問題についてさらに図１２を用いて説明する。
図１２は図１０、図１１の多翼ファン５４の斜視図を示している。多翼ファン５４は円板上のハブ５２の外周の両側に複数のブレード５３を円筒状に配置し、強度を確保するために複数のブレード５３のハブ５２と反対側の端部を連接するリング部５９を備えた形状となっている。図１２に示すように多翼ファン５４はリング部５９の径が円筒状に配置された複数のブレード５３の成す外径よりも大きくなっている。そのため、リング部５９と舌部５８の端点との隙間Δが多翼ファン５４とファンケーシング５５との最小隙間となり、ファンケーシング５５と多翼ファン５４のブレード５３の隙間寸法の設定を制限する。

すなわち、ファンケーシング５５と多翼ファン５４のブレード５３を近づけようとしたときに、上記したようにリング部５９の外形が大きいことから、リング部５９がファンケーシング５５に接近しすぎ、最悪の場合接触してしまうといった問題点があった。

そこで本発明は、ファンケーシング５５と多翼ファン５４のブレード５３の隙間寸法を従来よりも接近可能とすることで、騒音が小さく、消費電力の小さい多翼送風機および空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数のブレードが円筒状に配置され、該円筒状に配置された複数のブレードのそれぞれの端部を連接する円形状のリング部を備え、リング部の外径は円筒状の外径よりも大きく構成された多翼ファンと、多翼ファンの周囲を覆うように配置される壁面と、壁面と繋がる舌部と、舌部と繋がる吐出口下面部と、吐出口下面部と吐出口上面部とにより形成される吐出口と、を備え、壁面と多翼ファンとの間に渦巻き状の空気流路が形成されるファンケーシングと、を備えた多翼送風機において、渦巻き状の空気流路は、舌部を始点として空気の流れに沿って断面積が大きくなるように形成され、さらに、渦巻き形状の空気流路を流れる空気は前記吐出口から吐出され、ファンケーシングの舌部近傍の多翼ファンのリング部と対向する部分に、リング部から舌部への方向に凹む凹部が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、ファンケーシングと多翼ファンの隙間寸法を従来よりも接近させることが可能となり、騒音が小さく、消費電力の小さい多翼送風機および空気調和機を提供することができる。

第１の実施例における多翼送風機の斜視図である。 第１の実施例における多翼送風機を多翼ファンの回転軸を通り、吐出口に垂直な平面で切断した断面図である。 第１の実施例における多翼送風機を図２の直線Ｘで示される平面で切断した断面図である。 第１の実施例における多翼送風機を図２の直線Ｙで示される平面で切断した断面図である。 第２の実施例における多翼送風機を多翼ファン回転軸に垂直で、多翼ファンのブレードの長手方向の略中間部にて切断した断面図である。 第２の実施例における多翼送風機を多翼ファンの回転軸に垂直で、多翼ファンのリング部を通る平面で切断した断面図である。 多翼ファンの風量−静圧特性を示す図である。 第３の実施例におけるファンケーシングを、多翼ファンの回転軸を含み、ファンケーシングの吐出口に垂直な平面で切断した際の、ファンケーシングの舌部近傍の断面図である。 第４の実施例である空気調和機の断面図である。 従来の多翼送風機の斜視図である。 従来の多翼送風機を多翼ファンの回転軸に垂直な平面で切断した断面図である。 多翼ファンの斜視図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、第１の実施例における多翼送風機の斜視図、図２は第１の実施例における多翼送風機１を、多翼ファン２の回転軸を通り、吐出口に垂直な平面で切断した断面図である。なお、これらの図には多翼ファンを回転させるためのモータは図示していない。ファンケーシング３は上下に分割できる構造となっており、内部に多翼ファン２が組み込まれる。ファンケーシング３の両側面には吸入口４が設けられており、正面に設けられた吐出口５の下部には吐出側と吸入側との境界となる舌部６が設けられている。多翼ファン２は円板上のハブ７の外周の両側に複数のブレード８を円筒状に配置し、多翼ファン２の両端部には強度を保持するために円形状のリング部９が多翼ファン２の各ブレード８を連接している。ここでリング部９の外径はハブ７に円筒状に取り付けられたブレード８が形成する円の外径よりも大きくなっている。また、ファンケーシング３は多翼ファン２のリング部９に対向する位置にて、舌部６近傍に凹部１３を備えている。

図３に多翼送風機１を図２の直線Ｘで示される平面で切断した断面図を示す。ファンケーシング３はその吐出口５近傍を除いて、多翼ファン２の回転軸を中心とし、ファンケーシング３の吐出口上面５ａに垂直で多翼ファンの回転軸を通る直線Ｚ１上の点を起点１０とする一定の拡大角を持った対数螺旋に沿った形状となっており、舌部６から吐出口５に向かって空間が徐々に拡大するように構成されている。つまり、図３でいえば１１の位置から右下方向へ、そしてその後右上方向へと空気の流れに沿って徐々に流路の断面積が大きくなるように構成されるものである。なお、起点１０の位置での対数螺旋の半径は、多翼ファン２の複数のブレード８が形成する円筒の外径よりも小さい値となっている。ここで舌部６は直線Ｚ１から所定の角度θ１となる位置１１でファンケーシング３の螺旋と接し、更に吐出口下面５ｂにも接する円弧として形成されている。この断面における多翼ファン２とファンケーシング３の最小隙間Δ１は舌部６の端点となる位置１１と多翼ファン２のブレード８との距離となっている。

図４に多翼送風機１を図２の直線Ｙで示される平面で切断した断面図を示す。この断面は多翼ファン２のリング部９とファンケーシングの凹部１３を通っている。図４に示すようにこの断面ではファンケーシング３の舌部６の一部から多翼ファンの回転方向に所定の角度θ２の間のみ、多翼ファン２のリング部９の外径から距離Δ２だけ大きい円弧で構成されており、これが凹部１３となっている。つまり、この断面図において、多翼ファン２のリング部９がファンケーシング３の舌部近傍と最も近づくことになるため、このファンケーシング３の舌部近傍に凹部１３を形成し、ファンケーシング３と多翼ファン２との接触を回避するようにしたものである。なお、破線は図３に示した断面でのファンケーシング３の形状を示している。ファンケーシング３の形状が図４で示す多翼ファン２のリング部９においても図３の形状であった場合、すなわち従来のファンケーシングであった場合、多翼ファン２とファンケーシングが接近しすぎているため、組立の誤差を考慮すると、上記したように接触の恐れが生じるが、本実施例の多翼送風機では、径の大きいリング部９の近傍のみファンケーシング３を大きく形成することで（つまり凹部１３を形成することで）、ファンケーシング３と多翼ファン２の間に必要な隙間を確保しつつ、ブレード８とファンケーシング３を接近させることができる。

以上に説明したように本実施例の多翼送風機は、複数のブレード８が円筒状に配置され、該円筒状に配置された複数のブレード８のそれぞれの端部を連接する円形状のリング部９を備え、該リング部９の外径は前記円筒状の外径よりも大きく構成された多翼ファン２を備えている。また多翼送風機は、多翼ファン２の周囲を覆うように配置される壁面と、該壁面と繋がる舌部６と、該舌部６と繋がる吐出口下面部５ｂと、該吐出口下面部５ｂと吐出口上面部５ａとにより形成される吐出口５と、を備え、壁面と多翼ファン２との間に渦巻き状の空気流路が形成されるファンケーシング３を備えている。

そして渦巻き状の空気流路は、舌部６を始点として空気の流れに沿って断面積が大きくなるように形成され、さらに、渦巻き形状の空気流路を流れる空気は吐出口５から吐出され、ファンケーシング３の舌部６近傍の多翼ファン２のリング部９と対向する部分に、リング部９から舌部６への方向に凹む凹部１３が形成されたものである。またファンケーシング３は、円筒状の縦方向から壁面に形成された吸入口４を経て空気を吸込むように構成され、凹部１３は、ファンケーシング３におけるリング部９と対向する部分から吸入口４にかけて形成されるものであることが望ましい。

このような構成にすることで、上記したようにファンケーシング３と多翼ファン２の間に必要な隙間を確保しつつ、ブレード８とファンケーシング３を接近させることができ、さらにファンケーシングと多翼ファンの隙間寸法を従来よりも接近させることが可能となることから、騒音が小さく、消費電力の小さい多翼送風機とすることができる。

なお、多翼ファン２のリング部９と凹部１３の距離Δ２は、多翼ファン２のブレード８とファンケーシングの最小寸法Δ１と略同一とすれば、突出量を最小限とすることができ、製造上好都合である。また、凹部１３の吸込口側の端面の位置をファンケーシング３の吸入口４の端面にあわせ、凹部１３の幅Ｌ１は、リング部９の幅をＬ２、多翼ファン２の幅をＬ３、ファンケーシング３の吸入口４間の寸法をＬ４としたとき、Ｌ１＞（Ｌ４−Ｌ３）＋Ｌ２とすることで多翼ファン２のリング部９とファンケーシング３の隙間が確実に確保できる。

つまりファンケーシング３は、円筒状の縦方向及び該縦方向と反対方向の双方からそれぞれの吸入口４を経て空気を吸込むように構成された場合には、多翼ファン２のリング部９の回転軸方向の幅をＬ２、多翼ファン２の回転軸方向長さをＬ３、前記ファンケーシングの吸入口４間の距離をＬ４としたとき、凹部１３の回転軸方向の幅Ｌ１を（（Ｌ４−Ｌ３）＋Ｌ２）以上とすることが望ましい。

ファンケーシング３は、円筒状の縦方向の一方方向から吸入口４を経て空気を吸込むように構成された場合には、多翼ファン２のリング部９の回転軸方向の幅をＬ２、多翼ファン２の回転軸方向長さをＬ３、ファンケーシング３の吸入口４と該吸入口と反対側の壁面との距離をＬ４としたとき、凹部１３の回転軸方向の幅Ｌ１を（（Ｌ４−Ｌ３）＋Ｌ２）以上とすることが望ましい。

図５は、第２の実施例における多翼送風機を、多翼ファン２５の回転軸に垂直で、多翼ファンのブレード１８の長手方向の略中間部にて切断した断面図を示す。ファンケーシング１５はその吐出口部１６近傍を除いてファンケーシング１５の吐出口上面１６ａに垂直でファンケーシング１５の中心を通る直線Ｚ２上に起点１９を持った一定の拡大角の対数螺旋に沿った形状となっており、舌部１７から吐出口１６に向かって空間が徐々に拡大するように構成されている。ここで舌部１７は直線Ｚ２から所定の角度θ３となる位置２０でファンケーシングの螺旋と接し、更に吐出口下面１６ｂにも接する円弧として形成されている。また、多翼ファンはその回転軸がファンケーシングの中心に対して、図５の左下の方向に偏心している。これが前記第１の実施例と異なる点である。この断面における多翼ファン２５とファンケーシング１５の最小隙間Δ３は舌部の端点となる位置２０と多翼ファン２５のブレード１８との距離となっている。

図６は第２の実施例における多翼送風機を、多翼ファン２５の回転軸に垂直で、多翼ファン２５のリング部２６を通る平面で切断した断面図である。この断面ではファンケーシング１５の舌部１７の一部から多翼ファン２５の回転方向に所定の角度θ４の間のみ、多翼ファン２５のリング部２６の外径から距離Δ４だけ大きい円弧で構成されており、これが凹部２４となっている。なお破線は図５に示した断面でのファンケーシング１５の形状を示すものである。ファンケーシングの形状が図６で示す多翼ファン２５のリング部２６近傍においても図５の形状であった場合すなわち従来のファンケーシングであった場合、多翼ファン２５とファンケーシングが接近しすぎているため、組立の誤差を考慮すると接触の恐れが生じるが、本発明の多翼送風機では、径の大きいリング部２６の近傍のみファンケーシング１５を大きく形成することで、ファンケーシング１５と多翼ファン２５の間に必要な隙間を確保しつつ、ブレード１８とファンケーシング１５を接近させることができる。

図７に多翼ファンの回転軸をファンケーシングの中心に一致させた場合（偏心なし）とファンケーシングの吐出口下側方向に偏心させた場合（偏心有）の多翼送風機の風量−静圧特性を示す。図７に示すように多翼ファンの回転軸をファンケーシングの吐出口下側方向に偏心させると、より大きな静圧を得ることができる。ここで、本実施例のファンケーシングを用いれば、多翼ファンのブレードを最大限ファンケーシングに接近させることで図７の実線の特性が得られるが、従来のファンケーシングでは、リング部がファンケーシングに接触してしまうためにブレードをファンケーシングに接近させる量に限りがあり、図７の破線の特性しか得られない。また、騒音については多翼送風機を使用する動作点により、接近させた方が良い場合と、接近させない方が良い場合があり、接近させた方が良い動作点で用いる場合は、本発明により騒音の小さい多翼送風機を得ることができる。

なお、一般的には多翼ファンの回転軸を偏心させる場合は、ファンケーシングの吸入口もあわせて偏心させるが、ファンケーシングの吸込口は偏心させずにファンケーシングの中心にあわせたままにすることも考えられる。

図８は第３の実施例におけるファンケーシング２７を、多翼ファンの回転軸を含み、ファンケーシング２７の吐出口に垂直な平面で切断した際の、ファンケーシング２７の舌部近傍の断面図である。ここでファンケーシング２７は図示しない多翼ファンのリング部近傍に凹部２８を設けた形状となっており、凹部２８のファンケーシング２７中央側には傾斜をつけたテーパ２９が設けられている。ファンケーシングは樹脂成形にて製造することでコストを低減できるが、多翼ファンのリング部近傍に凹部を設けると金型から抜けない形状となる場合がある。そこで、凹部２８のファンケーシング２７の中央側に傾斜をつけることで金型をスライドさせる構造とし、樹脂一体成形を可能にできる。つまり本実施例の多翼送風機は、ファンケーシング２７は樹脂射出成形で製造され、かつ前記凹部２８にはファンケーシング２７の中央に向かうにつれて凹みが小さくなるように傾斜２９が設けられたものである。

なお、ここまでの実施例１ないし３では両側吸込みの多翼送風機について説明してきたが、本実施例は片側吸込みの多翼送風機にも適用できるものである。また、ファンケーシングの形状は対数螺旋としているが、その他の渦巻き形状でも良いし、ファンケーシングの寸法を小さくするために、渦巻きの一部を円弧とした形状であっても良い。

また、ファンケーシングに設ける凹部は多翼ファンのリング部近傍のみとしているが、リング部近傍からファンケーシングの吸入口までの部分を全て突出させ、多翼ファンのブレードに対向する部分のみを通常の形状のファンケーシングとしてもよい。

さらに、多翼ファンのブレードとファンケーシングの距離と多翼ファンのリング部とファンケーシングの距離とが略同じとなるように凹部を構成すると、ファンケーシングの突出を最小とすることができ、ファンケーシングの製造が容易となる。

図９は第４の実施例である空気調和機の断面図である。この空気調和機は天井吊下げ形と呼ばれる空気調和機の室内機で、筐体３１内に設けられた仕切り板３２に設置されたファンケーシング３３とファンケーシング３３内に配置された多翼ファン３４と多翼ファン３４の中心に回転軸を設置した図示しないモータとで構成される多翼送風機３０を備えている。また、多翼送風機３０の上流側には空気の吸込口となるフィルタ３５と吸込みグリル３６が配置されている。多翼送風機３０の下流側には熱交換器３７と熱交換器３７に生じる結露水を受けるためのドレンパン３８とを備え、吹き出し空気の向きを変えるための風向板３９を配置した吹出口４０を備えている。また、ファンケーシング３３の舌部４１近傍で、多翼ファン３４に対向する部分に凹部４２が設けられている。さらに、多翼ファンの回転軸はファンケーシングを形成する螺旋の中心から図９の左下の方向に偏心している。

すなわち、この空気調和機の室内機には実施例１〜３の何れかに記載の多翼送風機が用いられている。この空気調和機は、モータで多翼ファン３４を回転させることで、室内空気を吸込みグリル３６に設けられたフィルタ３５を通してファンケーシング３３の吸入口４３から吸込み、多翼送風機３０にて昇圧された後、ファンケーシング３３の吐出口から吹出し、熱交換器３７で冷却又は過熱された後、吹出口４０から室内に吹き出される。ここで、多翼送風機には前記実施例に記載の多翼送風機を用いているため、必要風量を得るための回転数が少なくて済み、高効率な空気調和機を得ることができる。なお、本実施例では天井吊下げ形の室内機について説明したが、空気調和機は他の型式でも、室外機でも、多翼送風機を用いるものであれば本発明は共通して使用できる技術である。

１、３０、５１ 多翼送風機
２、２５、３４、５４ 多翼ファン
３、１５、２７、３３、５５ ファンケーシング
４、４３、５６ 吸入口
５、１６、４８、５７ 吐出口
６、１７、４１、５８ 舌部
７、５２ ハブ
８、１８、５３ ブレード
９、２６、５９ リング部
１０、１９、６０ ファンケーシングの螺旋の起点
１１、２０、６１ 舌部の端点
１２、２１、６２ 多翼ファンの回転方向を示す矢印
１３、２４、２８、４２ 凹部
１４、２２、６３ 空気の流れを示す矢印
２９ テーパ
３１ 筐体
３２ 仕切り板
３５ フィルタ
３６ 吸込みグリル
３７ 熱交換器
３８ ドレンパン
３９ 風向板
４０ 吹出口
４４ 電気品箱
４５ 吸込み空気の流れを示す矢印
４６ ファンケーシング吐出口からの空気の流れを示す矢印
４７ 吹出口の空気の流れを示す矢印

Claims (8)

1. 複数のブレードが円筒状に配置され、該円筒状に配置された複数のブレードのそれぞれの端部を連接する円形状のリング部を備え、該リング部の外径は前記円筒状の外径よりも大きく構成された多翼ファンと、
   該多翼ファンの周囲を覆うように配置される壁面と、該壁面と繋がる舌部と、該舌部と繋がる吐出口下面部と、該吐出口下面部と吐出口上面部とにより形成される吐出口と、を備え、前記壁面と前記多翼ファンとの間に渦巻き状の空気流路が形成されるファンケーシングと、
   を備えた多翼送風機において、
   前記渦巻き状の空気流路は、前記舌部を始点として空気の流れに沿って断面積が大きくなるように形成され、さらに、
   前記渦巻き形状の空気流路を流れる空気は前記吐出口から吐出され、
   前記ファンケーシングの舌部近傍の前記多翼ファンのリング部と対向する部分に、前記リング部から前記舌部への方向に凹む凹部が形成されたことを特徴とする多翼送風機。
2. 請求項１に記載の多翼送風機において、
   前記ファンケーシングは、前記円筒状の縦方向から前記壁面に形成された吸入口を経て空気を吸込むように構成され、
   前記凹部は、前記ファンケーシングにおける前記リング部と対向する部分から前記吸入口にかけて形成されることを特徴とする多翼送風機。
3. 請求項１又は２に記載の多翼送風機において、
   前記ファンケーシングは樹脂射出成形で製造され、かつ前記凹部には前記ファンケーシングの中央に向かうにつれて凹みが小さくなるように傾斜が設けられたことを特徴とする多翼送風機。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の多翼送風機において、
   前記ファンケーシングは、前記円筒状の縦方向及び該縦方向と反対方向の双方からそれぞれの吸入口を経て空気を吸込むように構成され、
   前記多翼ファンのリング部の回転軸方向の幅をＬ２、前記多翼ファンの回転軸方向長さをＬ３、前記ファンケーシングの吸入口間の距離をＬ４としたとき、前記凹部の回転軸方向の幅Ｌ１を（（Ｌ４−Ｌ３）＋Ｌ２）以上としたことを特徴とする多翼送風機。
5. 請求項１〜３の何れかに記載の多翼送風機において、
   前記ファンケーシングは、前記円筒状の縦方向の一方方向から前記吸入口を経て空気を吸込むように構成され、
   前記多翼ファンのリング部の回転軸方向の幅をＬ２、前記多翼ファンの回転軸方向長さをＬ３、前記ファンケーシングの吸入口と該吸入口と反対側の壁面との距離をＬ４としたとき、前記凹部の回転軸方向の幅Ｌ１を（（Ｌ４−Ｌ３）＋Ｌ２）以上としたことを特徴とする多翼送風機。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の多翼送風機において、
   前記ファンケーシングの壁面と前記多翼ファンのリング部との間の最小寸法と、前記ファンケーシングの壁面と前記多翼ファンのブレードとの間の最小寸法が略等しいことを特徴とする多翼送風機。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の多翼送風機において、
   前記多翼ファンの回転軸を前記ファンケーシングの壁面を形成する螺旋の中心から偏心させたことを特徴とする多翼送風機。
8. 吸込口及び吹出口を有する筐体と、
   該筐体内に配置された熱交換器と、
   該熱交換器の上流側または下流側に配置され、筐体外部の空気を前記吸込口より吸込み、前記吹出口から吹き出す送風機と、を備えた空気調和機において、
   前記送風機に、請求項１〜７の何れかに記載の多翼送風機を用いたことを特徴とする空気調和機。