JP2014001656A - 遠心送風機及びそれを具備する衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風機を小型化・薄型化することにより発生する流体エネルギーの減少、損失の増加などが生じて、遠心送風機の出力が低下すること。
【解決手段】ケーシング２は、多翼ファン１の外周から間隔を設けて多翼ファン１の反回転方向に突形状をなす副舌部２２ａを基点として所定の回転角度まで渦巻き形状をなしたのち略直線状をした側壁２ｂ（渦巻状側壁）と、回転軸に垂直でありかつ多翼ファン１の側板１ｂに対向して吸入口を有する吸入面２ｃと、多翼ファン１の主板１ｃに対向してスクロールの基点からケーシング２の出口にかけて回転電機側に傾斜する底面２ｄとから構成される。多翼ファン１は回転電機３の出力軸３ａにナットなどで固定され回転電機３を駆動することにより回転し、側板１ｂに設けられた空気の吸気口１ａから吸引する流れが生じる。この流れは回転軸方向から半径方向に屈曲され、羽根１ｄによって動圧を与えられ半径方向外側へ流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、電気機器等に用いられる遠心送風機に関する。

近年、家電製品への省エネ化・低騒音化の要望が高まっている。洗濯乾燥機の省エネ化としてはヒータ式からヒートポンプ式の製品が増加してきている。洗濯乾燥機内にヒートポンプユニットが設置されることに加えて製品の小型化を実現するために送風機の小型、薄型化が求められている。また、洗濯乾燥機の小型化による送風ダクトの風路抵抗の増加、乾燥性能の向上などにより高効率送風機の要望も高まっている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−６３７００公報

しかしながら、送風機を小型化・薄型化することにより発生する流体エネルギーの減少、損失の増加などが生じ、遠心送風機の出力が低下する。また、ファンの回転数を高くして出力を向上させる手段を採用すると、騒音が増加するという課題があった。

特に、薄型化するために遠心送風機の中央部を窪ませて、そこに回転電機を配置した構成においては、ケーシングの主板とケーシングの底面との接続部位で生じる循環流れ損失を低減することも課題となり、送風機の効率の向上が希求された。

第１の発明は、回転電機と、この回転電機の出力軸に装着される多翼ファンと、この多翼ファンを収容しかつ前記多翼ファンが前記出力軸によって回転駆動されて前記出力軸の軸方向から吸気される空気の入り口である吸気口を備える共に前記多翼ファンの外径側から出力される出力風の通路を成す渦巻き状の導風路と吸気された空気が吐き出される吹き出し口とを備えかつ前記吹き出し口の内側近傍に突出する主舌部及び前記導風路の基点の近傍に配置される副舌部を有するケーシングとからなる遠心送風機であり、前記ケーシングにおける前記多翼ファンの収容部の底部中央部は前記吸気口側へ突出する突出底を有し、さらに前記導風路の通路断面は前記基点から前記吹き出し口へと漸増しかつ渦巻き状の形態を成す構成を有し、さらに前記主舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの吹き出し口の多翼ファン側の吸気口の天面側を頂部として前記ケーシングの底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記導風路の奥側の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、そしてさらに前記副舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの底部の、前記導風路の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、少なくとも前記主舌部の傾斜面の一辺と前記副舌部の傾斜面の一辺の一部とが稜線部を成して接する構成を具備する遠心送風機である。

第２の発明は、回転電機と、この回転電機の出力軸に装着される多翼ファンと、この多翼ファンを収容しかつ前記多翼ファンが前記出力軸によって回転駆動されて前記出力軸の軸方向から吸気される空気の入り口である吸気口を備える共に前記多翼ファンの外径側から出力される出力風の通路を成す渦巻き状の導風路と吸気された空気が吐き出される吹き出し口とを備えかつ前記吹き出し口の内側近傍に突出する主舌部及び前記導風路の基点の近傍に配置される副舌部を有するケーシングとからなる遠心送風機であり、前記ケーシングにおける前記多翼ファンの収容部の底部中央部は前記吸気口側へ突出する突出底を有し、さらに前記導風路の通路断面は前記基点から前記吹き出し口へと漸増しかつ渦巻き状の形態を成す構成を有し、さらに前記主舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの吹き出し口の多翼ファン側の吸気口の天面側を頂部として前記ケーシングの底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記導風路の奥側の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、そしてさらに前記副舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの底部の、吹き出し口の前記導風路の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、少なくとも前記主舌部の傾斜面の一辺と前記副舌部の傾斜面の一辺の一部とが稜線部を成して接する構成を具備し、かつ前記副舌部の傾斜面と前記導風路の始点とが接する箇所は前記ケーシングの略径方向に稜線部を成す構成を具備する遠心送風機である。

第３の発明は、第１又は第２の発明の遠心送風機を搭載する衣類乾燥機である。

本発明によれば、薄型化するために遠心送風機の中央部を窪ませて回転電機を配置した遠心送風機においても、ファンケーシングの主板とケーシングの底面の接続部位で生じる循環流れ損失を低減することができるので、送風機の効率を向上可能である。また、本発明の遠心送風機を搭載する衣類乾燥機は、従来よりも機器の性能が向上可能である。

本発明によれば、遠心送風機の出力を低下させることなく遠心送風機全体の高さを薄くすることが可能であり、騒音の増加も抑制することも可能である。

本発明の実施例を示す遠心送風機の正面図 本発明の実施例を示す遠心送風機の軸方向断面図 本発明の実施例を示す軸に垂直な面の断面図 本発明の実施例を示す側面図 本発明の実施例を示すケーシングの軸に垂直な面の断面図 （ａ）従来例のケーシング底面付近の流れ場を示す図、（ｂ）本発明のケーシング底面付近の流れ場を示す図、（ｃ）従来例の軸に垂直な面の断面図、（ｄ）本発明の実施例の軸に垂直な面の断面図、（ｅ）本発明の実施例の軸に垂直な面の断面図 本発明の解析結果を示す特性図 従来例のエアガイドを示す図 本発明の実施例を示す遠心送風機の一部切欠きの斜視図 従来例を示す遠心送風機の一部切欠きの斜視図 従来例を示す遠心送風機の回転電機の配置側からの斜視図

以下、本発明について、図面等を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態又は実施例によって本発明が限定されるものではない。

まず、本発明の実施の形態の一例を以下に示す。

（実施の形態）
回転電機（１）と、この回転電機の出力軸（３ａ）に装着される多翼ファン（１）と、この多翼ファンを収容しかつ前記多翼ファンが前記出力軸によって回転駆動されて前記出力軸の軸方向から吸気される空気の入り口である吸気口（１ａ）を備える共に前記多翼ファンの外径側から出力される出力風の通路を成す渦巻き状の導風路（２ｅ）と吸気された空気が吐き出される吹き出し口とを備えかつ前記吹き出し口の内側近傍に突出する主舌部（２１ａ）及び前記導風路の基点の近傍に配置される副舌部（２２ａ）を有するケーシング（２）とからなる遠心送風機（７）であり、前記ケーシングにおける前記多翼ファンの収容部の底部中央部は前記吸気口側へ突出する突出底を有し、さらに前記導風路の通路断面は前記基点から前記吹き出し口へと漸増しかつ渦巻き状の形態を成す構成を有し、さらに前記主舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの吹き出し口の多翼ファン側の吸気口の天面側を頂部（２１ｂ）として前記ケーシングの底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記吹き出し口の奥側の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面（２１ｃ）を有し、そしてさらに前記副舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの底部の、前記吹き出し口の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面（２２ｃ）を有し、少なくとも前記主舌部の傾斜面の一辺と前記副舌部の傾斜面の一辺の一部とが稜線部（２２ｄ）を成して接する構成を具備し、かつ前記副舌部の傾斜面と前記導風路の始点とが接する箇所は前記ケーシングの略径方向に稜線部（２２ｅ）を成す構成を具備する遠心送風機である。

本発明の遠心送風機を図１に、Ａ−Ａ断面図を図２に、Ｂ−Ｂ断面図を図３に示す。図２に示すように本発明の遠心送風機７は空気の吸気口１ａを有する側板１ｂとそれに対面する主板１ｃと、これらの間に円形状に配置された複数の羽根１ｄを配した多翼ファン１と多翼ファン１を囲むケーシング２で構成されている。

図３及び図４に示すとおり、ケーシング２は、多翼ファン１の外周から間隔を設けて多翼ファン１の反回転方向に突形状をなす副舌部２２ａを基点として所定の回転角度まで渦巻き形状をなしたのち略直線状をした側壁２ｂ（渦巻状側壁）と、回転軸に垂直でありかつ多翼ファン１の側板１ｂに対向して吸入口を有する吸入面２ｃと、多翼ファン１の主板１ｃに対向してスクロールの基点からケーシング２の出口にかけて回転電機側に傾斜する底面２ｄとから構成される。

多翼ファン１は回転電機３の出力軸３ａにナットなどで固定され回転電機３を駆動することにより回転し、側板１ｂに設けられた空気の吸気口１ａから吸引する流れが生じる。この流れは回転軸方向から半径方向に屈曲され、羽根１ｄによって動圧を与えられながら半径方向外側に向かって流れる。

多翼ファン１から流出した空気の流れは導風路２ｅによって集められ、減速して動圧から静圧に変換される。ケーシング２の側壁、吸込み面、底面で構成される導風路２ｅを通過した流れはケーシング２の吹き出し口２ｆから流出されるが、主舌部２１ａ及び副舌部２２ａ近傍では、主舌部２１ａ、副舌部２２ａ及びケーシング２の底面２ｄと、多翼ファン１との隙間４によって周方向に流れる循環流れ５が若干生じる。なお、この循環流れ５が多くなると遠心送風機の出力の低下を招くことは言うまでも無い。

ケーシング２の底面は中心部分が多翼ファン１側に突出しており、ここに回転電機３が配置されることにより遠心送風機の体格としての軸方向寸法を小さくして、小型化を図っている。さらに軸方向に寸法を小さくした場合でもケーシング２の圧力回復率を向上させるために、ケーシング２の底面をスクロールの基点からケーシング２の吹き出し口２ｆにかけて回転電機側に傾斜させて、ケーシングの径小化によって流路の半径方向幅が狭くなったかわりに、軸方向に寸法を広げて流路断面積を確保し、かつ流路断面積の拡大率を最適な形態としている。

遠心送風機の小型化を図ると、遠心送風機の出力密度が高くなると騒音も増加する傾向にある。そこで、出力密度が高くても低騒音化を実現するためにケーシングの主舌部２１ａは図４に示すように多翼ファン１の側板側から主板側へ反回転方向に傾斜させている。つまり、主舌部２１ａの周囲端部はケーシング２の内壁面に接する構成を有して、ケーシング２の吹き出し口２ｆの多翼ファン１側の吸気口１ａの天面側を頂部２１ｂとしてケーシング２の底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記吹き出し口の奥側の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面２１ｃを有する構成である。

そして、副舌部２２ａの周囲端部はケーシング２の内壁面に接する構成を有して、ケーシング２の底部の、前記吹き出し口の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面２２ｃを有し、少なくとも主舌部２１ａの傾斜面２１ｃの一辺と副舌部２２ａの傾斜面２２ｃの一辺の一部とが稜線部２２ｄを成して接する構成を具備し、かつ副舌部２２ａの傾斜面２２ｃと導風路２ｅの基点とが接する箇所はケーシング２の略径方向に稜線部２２ｅを成す構成を具備する。空気の流れと循環流れとにスムーズに分離することができ、かつ循環流れも減少させることも可能である。この様態を図６（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に示す。なお、稜線部２２ｄ及び稜線部２２ｅの稜線の頂部形状は、鋭角の凸形状、Ｒ形の凸形状など、気流の乱れを生じさせずかつ作成加工な容易な形状から適宜選択する。

このようにして、騒音の原因となる羽根の後縁１ｅが舌部を通過するときの急激な圧力変動が軸方向に分散され、羽根の回転により生じるＮｚ音（多翼ファンの回転数の羽根枚数倍周期の音）が低減される。なお、図４では傾斜が軸方向にほぼ一定の形状を示しているが、傾斜角度は一定ではなく除々に増減、又は階段状に形成してもよい。

なお、従来の遠心送風機では、ケーシングの底面に図８に示す無効壁６ａとこの無効壁６ａに接して窪み形状６を有する構成が広く採用されている。また、この無効壁６ａの端部は主舌部６１ａの端部の一部と接する構成である。図６（ａ）、（ｃ）に示すようにこの窪み形状６に空気の流れが吸引され、空気の流れに渦を生じるとともに循環流れを誘導し、空気の流れに損失を生じさせていた。

一方、本発明は、上述した従来例である図６（ａ）、（ｃ）に示す無効壁６ａ及び窪み形状６に相当する構造を有さない構成であり、主舌部２１ａ及び副舌部２２ａを有する新規な構成である。

本発明の遠心送風機と従来例の窪み形状６を有する遠心送風機とについて、静圧と効率を流体解析によって求めた結果を図７に示す。本発明の遠心送風機では静圧、効率ともに改善することができた。また、主舌部及び副舌部付近の圧力変動も従来例と比較して２８％低減することが確認されている。これにより、主舌部及び副舌部付近の損失の低減と、乱流による騒音の抑制により遠心送風機の高効率、低騒音を実現することができる。

さらに、本発明の遠心送風機を洗濯乾燥機に搭載することにより、乾燥を確保しつつ小型・軽量化することができ、操作性を向上することができる。なお、本発明の実施例における多翼ファンの羽根の曲率や羽根枚数などは、設計的仕様に基づき任意に選択可能であり、特定の条件に限られるものではない。

本発明の遠心送風機は、小型化、高出力化、低騒音化に最適であり、家庭用衣類乾燥機用途などに有用である。

１ 多翼ファン
１ａ 吸気口
１ｂ 側板
１ｃ 主板
１ｄ 羽根
１ｅ 後縁
２ ケーシング
２１ａ 主舌部
２１ｂ 頂部
２１ｃ 傾斜面
２２ａ 副舌部
２２ｃ 傾斜面
２２ｄ 稜線部
２２ｅ 稜線部
２ｂ 側壁
２ｃ 吸入面
２ｄ 底面
２ｅ 導風路
２ｆ 吹き出し口
３ 回転電機
３ａ 出力軸
４ 隙間
５ 循環流れ
６ 窪み形状
６ａ 無効壁
６１ａ 主舌部
７ 遠心送風機

Claims (3)

1. 回転電機と、この回転電機の出力軸に装着される多翼ファンと、この多翼ファンを収容しかつ前記多翼ファンが前記出力軸によって回転駆動されて前記出力軸の軸方向から吸気される空気の入り口である吸気口を備える共に前記多翼ファンの外径側から出力される出力風の通路を成す渦巻き状の導風路と吸気された空気が吐き出される吹き出し口とを備えかつ前記吹き出し口の内側近傍に突出する主舌部及び前記導風路の基点の近傍に配置される副舌部を有するケーシングとからなる遠心送風機であり、
   前記ケーシングにおける前記多翼ファンの収容部の底部中央部は前記吸気口側へ突出する突出底を有し、さらに前記導風路の通路断面は前記基点から前記吹き出し口へと漸増しかつ渦巻き状の形態を成す構成を有し、
   さらに前記主舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの吹き出し口の多翼ファン側の吸気口の天面側を頂部として前記ケーシングの底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記吹き出し口の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、
   そしてさらに前記副舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの底部の、前記吹き出し口の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、
   少なくとも前記主舌部の傾斜面の一辺と前記副舌部の傾斜面の一辺の一部とが稜線部を成して接する構成を具備する遠心送風機。
2. 回転電機と、この回転電機の出力軸に装着される多翼ファンと、この多翼ファンを収容しかつ前記多翼ファンが前記出力軸によって回転駆動されて前記出力軸の軸方向から吸気される空気の入り口である吸気口を備える共に前記多翼ファンの外径側から出力される出力風の通路を成す渦巻き状の導風路と吸気された空気が吐き出される吹き出し口とを備えかつ前記吹き出し口の内側近傍に突出する主舌部及び前記導風路の基点の近傍に配置される副舌部を有するケーシングとからなる遠心送風機であり、
   前記ケーシングにおける前記多翼ファンの収容部の底部中央部は前記吸気口側へ突出する突出底を有し、さらに前記導風路の通路断面は前記基点から前記吹き出し口へと漸増しかつ渦巻き状の形態を成す構成を有し、
   さらに前記主舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの吹き出し口の多翼ファン側の吸気口の天面側を頂部として前記ケーシングの底部の、吹き出し口の開口端部側及び前記吹き出し口の奥側の両側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、
   そしてさらに前記副舌部の周囲端部は前記ケーシングの内壁面に接する構成を有して、前記ケーシングの底部の、前記吹き出し口の奥側に向かって徐々に張り出す傾斜面を有し、
   少なくとも前記主舌部の傾斜面の一辺と前記副舌部の傾斜面の一辺の一部とが稜線部を成して接する構成を具備し、かつ前記副舌部の傾斜面と前記導風路の基点とが接する箇所は前記ケーシングの略径方向に稜線部を成す構成を具備する遠心送風機。
3. 請求項１または請求項２に記載の遠心送風機を搭載した衣類乾燥機。