JP2016186289A - 送風機およびそれを用いた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調負荷が大きい場合においても、送風機の翼片上を流れる気流の剥離を抑制し、乱流騒音の低下とファン効率の向上が図れる送風機を提供する。【解決手段】主板２と、シュラウド３と、前記主板２と前記シュラウド３との間に配置された複数枚の翼片４と、を備え、前記シュラウド３の内側面８に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部９を設けた。【選択図】図５

Description

本発明は、遠心型の送風機およびそれを用いた空気調和装置に関する。

一般に、遠心型の送風機の内部における送風流体の流速が速い部分では、送風機を構成する各部材に沿って乱流境界層が発達し、流れが剥離するという現象が生じ、この剥離現象が運転騒音の上昇や送風効率の悪化を招く原因となっている。
そこで、送風機における低騒音化・高効率化を目的として、シュラウドの吸込口側に、遠心方向に所定厚さを有する環状の厚肉部を設け、この厚肉部に内面に生ずる剥離渦を遠心方向に誘導する多数の空気通路を全周に亘って所定間隔で形成した送風機が知られている。この送風機によれば、シュラウドにおける吸込口近傍の流速の速い空気流の一部が空気通路を通って遠心方向に誘導排出され、シュラウドにおける吸込口内面での剥離渦の発生が抑制されることとなり、乱流境界層の発達が抑制されるとともに、吹出空気の流速分布Ｖｆも均一化されることとなる。その結果、送風機の低騒音化、高効率化を図ることができるとしていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−３０５９６号公報

しかしながら、特許文献１に示される従来技術では、特に空調負荷が大きい場合において、シュラウドから吹き出す気流の風速が速いため、送風機の翼片上を流れる気流に剥離が生じ、乱流騒音の増加とファン効率の低下を招いていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、空調負荷が大きい場合においても、送風機の翼片上を流れる気流の剥離を抑制し、乱流騒音の低下とファン効率の向上が図れる送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、主板と、シュラウドと、前記主板と前記シュラウドとの間に配置された複数枚の翼片と、を備え、前記シュラウドの内側面に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記段部は、前記シュラウドの内側面に、複数段の段差となるように設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、一端が開口された本体ケーシングと、前記本体ケーシングの天板に取付けられたファンモータと、前記ファンモータに取付けられ、主板、シュラウド、前記主板と前記シュラウドの間に配置された複数枚の翼片を有するファン本体と、前記ファン本体の前記シュラウドの内周側開口部に挿入されたオリフィスと、前記ファン本体を囲むように配置された熱交換器と、を備え、前記シュラウドの内側面に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記段部は、前記シュラウドの内側面に、複数段の段差となるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、シュラウドの内側面に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部を設けたため、空調負荷が大きい場合においても、送風機の翼片上を流れる気流の剥離を抑制し、乱流騒音の低下とファン効率の向上が図れる。

本発明の実施形態に係る天井設置型室内ユニットの縦断面図である。 天井設置型室内ユニットの室内側から見た平面図である。 天井設置型室内ユニットのフラップ部分の断面図である。 送風機の斜視図である。 送風機のオリフィス外周縁付近の断面拡大図である。 別の実施形態に係る送風機のオリフィス外周縁付近の断面拡大図である。

以下、本発明に係る空気調和装置（以下「天井埋込型室内ユニット」と言う。）の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本発明は各実施形態により限定されるものではない。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施の形態に係る天井埋込型室内ユニット１０の縦断面図、図２は、天井埋込型室内ユニット１０の化粧パネル２５を室内側から見た平面図である。図３は、天井埋込型室内ユニット１０のフラップ３０部分の断面図である。なお、以下の説明において、上下とは、図１に示す状態のファン本体２３の上下を示している。
本実施形態においては、図１に示すように、天井埋込型室内ユニット１０は、建屋の天井１１とこの天井１１の下方に設置された天井板１２との間の天井空間１３に設置されるものである。
図１に示すように、この天井埋込型室内ユニット１０は、吊りボルト１５で天井からつり下げられる態様で設置される。

この天井埋込型室内ユニット１０は、下面が開放され箱型に形成された本体ケーシング１４を備えている。この本体ケーシング１４の内側には、発泡スチロール製の断熱部材１６が、本体ケーシング１４の側板１７の内面に接した状態で配置され、側板１７における結露を防止している。
本体ケーシング１４の天板３４の下面には、ファンモータ２１が取り付けられており、このファンモータ２１には、ファンモータ２１の駆動により回転駆動される回転シャフト２２が下方に延在するように設けられている。この回転シャフト２２の下端部分には、ファン本体２３が取り付けられている。ファン本体２３の周方向空間は、ファン本体から空気が吹き出されるファン吹出口３３が設けられている。このファンモータ２１とファン本体２３とで送風機２０を構成している。
この送風機２０と断熱部材１６との間には、送風機２０の側方を取り囲むように、平面視でほぼ四角形状に曲折形成された熱交換器１８が配置されている。この熱交換器１８の上下方向の長さは、ファン本体２３の上下方向の長さより長く構成され、熱交換器１８は、ファン吹出口３３より下方に至る位置まで配置されている。

熱交換器１８は、冷房運転時には、冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時、冷媒の放熱器として機能する。熱交換器１８は、天井埋込型室内ユニット１０の内部に吸い込まれる室内の空気と冷媒との熱交換を行って、冷房運転時には、空調室内の空気を冷却し、暖房運転時には、室内の空気を加熱することができるように構成されている。
また、熱交換器１８の下側には、熱交換器１８の下面に対応するようにドレンパン１９が配置されている。このドレンパン１９は、熱交換器１８で発生するドレン水を受けるためのものである。また、ドレンパン１９の中央部分には、送風機２０の吸い込み口２４が形成されている。
ドレンパン１９の内側には、送風機２０の吸い込み口２４に風を案内するオリフィス６が設けられている。

また、天井埋込型室内ユニット１０の下面には、図１および図２に示すように、天井埋込型室内ユニット１０の下側開口を覆うように、ほぼ四角形状の化粧パネル２５が取り付けられている。
化粧パネル２５の中央部分には、ドレンパン１９の吸い込み口２４に連通する吸い込み口２６が形成されており、この吸い込み口２６部分には、吸い込み口２６を覆う吸い込みグリル２７が着脱可能に取り付けられている。
吸い込みグリル２７の本体ケーシング１４側には、空気中の塵などを除去するためのフィルタ２８が設けられている。

化粧パネル２５の吸い込み口２６の外側であって化粧パネル２５の各辺に沿った位置には、空調後の空気を室内に送る吹出口２９がそれぞれ形成されている。そして、ファンモータ２１により回転シャフト２２を回転駆動させてファン本体２３を回転させることにより、室内の空気は、吸い込み口２４、２６から吸い込まれ、フィルタ２８を通過した後に熱交換器１８を通過して熱交換され、吹出口２９から空調後の空気が室内に送られるように構成されている。

また、各吹出口２９には、図２および図３に示すように、風向を変更するフラップ３０がそれぞれ設けられている。各フラップ３０の両端部には、不図示の支持軸が設けられており、この支持軸を吹出口２９の両端辺に支持させることにより、支持軸を中心として回動自在に形成されている。また、各フラップ３０の裏面（空気調和機本体側の面）の長手方向ほぼ中央には、ヒンジ部３１が設けられており、このヒンジ部３１を不図示のフラップ駆動モータを介して駆動することにより、各フラップ３０をそれぞれ独立して回動駆動できるように構成されている。

図４は、ファン本体２３の斜視図である。
ファン本体２３は、ファン本体２３の上部を構成する主板２と、主板２と対向配置されファン本体２３の下部を構成するシュラウド３と、主板２とシュラウド３との間に配置される複数枚の翼片４とを備えている。

主板２は、外周の平垣部２ａと、中央の上部が開くよう構成される略逆円錐台形状の凹部２ｂとを備える。この凹部２ｂの底部には、ファンモータ２１の回転シャフト２２と主板２と連結する不図示の連結部が設けられている。ファンモータ２１は、この連結部と回転シャフト２２とを固定したとき、凹部２ｂに格納される構成となっている。また、不図示の連結部の周方向には、ファンモータ２１の冷却に必要な気流が流れるように不図示の通気孔が複数形成されている。

シュラウド３は、図５に示すように、シュラウド端縁３ａとシュラウド外縁３ｂとをつなぐシュラウド曲面３ｃを備えて構成されている。
このシュラウド端縁３ａの内径は、オリフィス６の最も内径の小さい端縁の内径より大きく形成され（図１参照）、ファン本体２３はシュラウド端縁３ａが、オリフィス６にオーバーラップするよう配設される。
シュラウド曲面３ｃの内側面８には、翼片４の一端が一体形成されており、この翼片４の他端は主板２の平垣部２ａの下面と一体形成されている。翼片４は、主板２の外周付近に放射状に複数設けられている。

シュラウド３の厚さは、図５に示すように、シュラウド端縁３ａからシュラウド外縁３ｂに至るまで、ほぼ同一の厚さで形成され、周方向に亘っても、ほぼ同一の厚さで形成されている。シュラウド３の内側面８のうち、シュラウド外縁３ｂに近い内側面８の先端には、段部９が設けられている。この段部９は、吸い込み口２４、２６（図１参照）からファン本体２３に吸い込まれた室内の空気がファン本体２３の外に送風される気流Ｂの方向の先端部に設けられている。すなわち、段部９は、内側面８のうち、シュラウド３の周方向で外周部分に設けられている。この段部９においては、内側面８の端Ｘが、段部９の内側面の端Ｙよりも高く形成されており、段部９は、気流Ｂの吹き出し方向に向かって低くなるように構成されている。

以上のように構成された送風機２０について、以下その動作、作用を説明する。
ファンモータ２１がファン本体２３を所定の回転方向に回転させると、化粧パネル２５の吸い込み口２６から吸い込まれた空気はオリフィス６を通過する。オリフィス６を通過した空気は、ファン本体２３の下部開口からファン本体２３に吸込まれる。図１に示すように、ファン本体２３に吸込まれた空気は、ファン本体２３の断面視で、シュラウド３と主板２で形成される略平行な２円弧の流体流路によって曲げられ複数枚の翼片４によって昇圧されてファン吹出口３３から周方向（矢印Ｂ方向）に吹き出される。ファン吹出口３３から吹き出される空気のうち、ファン吹出口３３の下部から吹き出される空気は、シュラウド３の内側面８に沿って吹出される。

本実施の形態では、シュラウド３の内側面８に段部９が設けられているため、空気は段部９の段差の上を通過する。このとき、空気が段部９の段差を通過する際に、空気と段差との間に負圧が生じ、矢印ＢＹで示すように、空気が段部９の段差方向に巻き込んで吹出される。本実施の形態では、図１に示すように、熱交換器１８がファン吹出口３３の下方に延びており、熱交換器１８の下部方向に巻き込むように空気が吹き出される。仮に、シュラウド３の内側面８に段部９が設けられていない場合には、シュラウド３の近傍から吹き出す空気は熱交換器１８の下部方向には流れず、略水平方向に流れる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、シュラウド３の内側面８に段部９を設けたため、ファン吹出口３３の下部から吹き出される空気が段部９の段差方向に巻き込んで吹出される。そのため、熱交換器１８の下部方向に空気が吹き出され、ファン吹出口３３から吹き出す空気の流路を拡大できる。
また、本実施の形態によれば、風速分布の均一化と同一風量時の気流の低流速化を図ることができる。これにより、ファン本体２３の翼片４上を流れる気流の剥離を抑制することができ、剥離による乱流騒音を低減できる。
また、この構成によれば、ファン吹出口３３より下方に至る位置まで熱交換器１８を配置した本実施形態において、ファン本体２３からの気流Ｂを熱交換器１８の下部にも吹き出すことができ、ファン本体２３の高効率化を実現できる。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、シュラウド３の内側面８に１段の段部９を設けたが、以下に述べる第２実施形態では、シュラウド３の内側面８に２段の段部を設けた実施形態について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、この第２実施形態では、シュラウド３の内側面８に第１の段部９０と、第２の段部９１とが設けられている。これら第１の段部９０および第２の段部９１は、吸い込み口２４、２６（図１参照）からファン本体２３に吸い込まれた室内の空気がファン本体２３の外に送風される気流Ｂの方向の先端部に設けられている。すなわち、これら第１の段部９０および第２の段部９１は、内側面８のうち、シュラウド３の周方向で外周部分に設けられている。
第２の段部９１は、シュラウド３の周方向で最外周部分に設けられ、第１の段部９０は、第２の段部９１の内側に設けられている。すなわち、第１の段部９０は、翼片４の取付け部Ｚよりも内側面８の奥に延びている。
これら第１の段部９０および第２の段部９１は、気流Ｂの吹き出し方向に向かって低くなるよう構成されている。第１の段部９０は、シュラウド３の内側面８から１段低く構成され、第２の段部９１は、第１の段部９０より更に一段低くなるよう構成されている。これら第１の段部９０および第２の段部９１は、シュラウド３の周方向の外周方向に向かって、下り階段となるように設けられている。

以上のように構成することで、ファン本体２３のファン吹出口３３から吹き出される空気が段差を通過する際に、空気と段差との間に負圧が生じるため、空気が段差部方向に巻き込まれて吹出される。段差が複数存在することによって、段部が１段の場合（上記実施の形態。）と比べ、より上流方向から気流がシュラウド３の内側面８に沿って流れ、空気が第１の段部９０および第２の段部９１の段差方向に巻き込まれて吹出され、熱交換器１８の下部方向に空気が吹き出される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、シュラウド３の内側面８に第１の段部９０と、第２の段部９１とを設けたため、段部が１段の場合と比べ、より熱交換器１８の下部方向に空気が吹き出すことができ、ファン吹出口３３から吹き出す空気の実行流路を拡大できる。

この構成により、効果がより発揮されるのは、例えば熱交換器１８が蒸発器として作動する場合である。一般的に、熱交換器１８が蒸発器として作動する場合、熱交換器１８を通過する空気は低温の冷媒と熱交換するため、空気温度が下がり、空気が飽和温度以下になると結露水が発生する。
結露水は熱交換器１８のフィンに付着し、空気流路を塞ぎ、また、気流の抵抗体となるため通風抵抗が増加し、シュラウド３を流れる気流が剥離しやすくなる。
よって、熱交換器１８が蒸発器として作動し、熱交換器１８に結露水が発生し通風抵抗が増加し、シュラウド３を流れる気流が剥離しやすい場合であっても、シュラウド３の内側面８に第１の段部９０と、第２の段部９１とを複数段設けることによって、吸い込んだ気流がより上流からシュラウド３に沿って流れるため、通風抵抗増加による気流の剥離を抑制することができる。

本実施の形態では、気流がファン吹出口３３から吹き出す際の実行流路が拡大し、風速分布の均一化と同一風量時の気流の低流速化が図れるため、ファン本体２３の翼片４上を流れる気流の剥離が更に抑制され、剥離による乱流騒音を低減と、ファン本体２３の高効率化を実現することができる。
また、風速分布の均一化と熱交換器１８の下部方向への気流誘引により、熱交換器１８の性能が向上するため、熱交換器１８の小型化、軽量化、低コスト化が図れる。
熱交換器に付着する結露水を熱交換器１８全体に亘って分散でき、熱交換器１８の腐食を抑制することができるため、熱交換器１８の信頼性向上を図ることができる。

以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の本実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。
例えば、熱交換器１８の通風抵抗が増加する例として、熱交換器１８が蒸発器として作動する場合を説明したがこの限りではない。その他の例として、熱交換器１８のフィン間に埃やゴミが詰まっている場合においても翼片４上を流れる気流の剥離抑制を発揮することができる。

また、例えば、本実施の形態では、シュラウド３の内側面８に段部が１段設けられる場合およびシュラウド３の内側面８に段部が１段設けられる場合を説明したが、これら実施形態に限定されない。シュラウド３の内側面８に設けられる段部は２段以上の複数段であってもよい。

２ 主板
３ シュラウド
４ 翼片
６ オリフィス
８ 内側面
９ 段部
１０ 天井埋込型室内ユニット
１４ 本体ケーシング
１８ 熱交換器
１９ ドレンパン
２０ 送風機
２１ ファンモータ
２２ 回転シャフト
２３ ファン本体
３３ ファン吹出口
３４ 天板
９０ 第１の段部
９１ 第２の段部

Claims (4)

1. 主板と、シュラウドと、前記主板と前記シュラウドとの間に配置された複数枚の翼片と、を備えた送風機において、
   前記シュラウドの内側面に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部を設けたことを特徴とする送風機。
2. 前記段部は、前記シュラウドの内側面に、複数段の段差となるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 一端が開口された本体ケーシングと、
   前記本体ケーシングの天板に取付けられたファンモータと、
   前記ファンモータに取付けられ、主板、シュラウド、前記主板と前記シュラウドの間に配置された複数枚の翼片を有するファン本体と、
   前記ファン本体の前記シュラウドの内周側開口部に挿入されたオリフィスと、
   前記ファン本体を囲むように配置された熱交換器と、
   を備え、
   前記シュラウドの内側面に、気流吹き出し方向に向かって低くなる段部を設けたことを特徴とする空気調和装置。
4. 前記段部は、前記シュラウドの内側面に、複数段の段差となるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。

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