JP2019023474A - 遠心送風機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心送風機の高効率化および低騒音化を目的とする。【解決手段】遠心送風機は、回転軸の方向に対向する主板と側板とを有する遠心ファンと、遠心ファンを収容し、遠心ファンの外周端に沿って延在する周壁を有するケーシングとを備える。周壁は舌部を有し、遠心ファンの外周端と舌部との隙間の風速は、遠心ファンの側板側よりも遠心ファンの主板側の方が速い。【選択図】図４

Description

本発明は、遠心送風機および空気調和装置に関する。

従来より、渦形ケーシングと遠心多翼型のファンとを備えた遠心送風機が知られている。遠心送風機では、渦形ケーシング内に設けられた舌部の近傍をファンの翼が通過する際の圧力変化によって、風切音と呼ばれる騒音が発生する。そこで、特許文献１に開示された遠心送風機では、舌部とファンとの距離が、ファンの側板側（吸込側）よりも主板側で広くなるように、舌部を階段状に構成している。

実開平７−１４１９２号公報（図４、図５参照）

ここで、遠心送風機では、ファンから吹き出された気流の多くは渦形ケーシングの吹出口に向かうが、吹出口へ向かわずに、舌部とファンとの隙間を通過して渦形ケーシング内を循環する循環流も生じる。騒音抑制のために舌部とファンとの距離を広げると、その分だけ循環流が増加する。循環流の増加は圧力損失の増加につながり、遠心送風機の効率の低下を招く。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、高効率化と低騒音化とを図ることができる遠心送風機および空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る遠心送風機は、回転軸の方向に対向する主板と側板とを有する遠心ファンと、遠心ファンを収容し、遠心ファンの外周端に沿って延在する周壁を有するケーシングとを備える。周壁は舌部を有し、遠心ファンの外周端と舌部との隙間の風速は、遠心ファンの側板側よりも遠心ファンの主板側の方が速い。

本発明によれば、高効率化および低騒音化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の外観形状を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の内部構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の内部構成を吸込側から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の内部構成を、ケーシングの側板および側壁の一部を取り除いて示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の内部構成を、図４のケーシングから遠心ファンとファンモータとを取り外して示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の遠心ファンの回転軸と舌部とを通る平面における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の内部構成を吸込側から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における距離差設定領域の範囲と騒音レベルとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の舌部の上流端の形状を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る遠心送風機の遠心ファンの回転軸と舌部とを通る平面における断面図である。 本発明の実施の形態３に係る遠心送風機の遠心ファンの回転軸と舌部とを通る平面における断面図である。 本発明の実施の形態４に係る遠心送風機の内部構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る遠心送風機を示す模式図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の外観形状を示す斜視図である。実施の形態１に係る空気調和装置は、具体的には、いわゆるパッケージエアコンの室内機であり、室外機と組み合わされて用いられる。

図１に示すように、空気調和装置１０は、空調対象の空間（室内）の床面上に設置された筐体１１を備えている。筐体１１は、ここでは、上面部１２と、下面部１３と、側面部１４と、背面部１５と、正面部１６とを有している。

正面部１６の上部には、吹出口１７が設けられている。吹出口１７は、例えば矩形状の開口である。この吹出口１７には、風向を制御する複数のベーン１８が設けられている。ベーン１８は、風向を上下方向および左右方向に調整できるように構成されている。

側面部１４には、吸込口１９が設けられている。吸込口１９は、例えば、上下方向に長い長尺状の開口である。吸込口１９には、吸込口１９を通過した空気の塵埃を除去するフィルタが取り付けられている。

なお、図１に示した例では、筐体１１の正面に着脱可能な正面上部カバー１６ａおよび正面下部カバー１６ｂが取り付けられている。吹出口１７は、正面上部カバー１６ａに形成されており、吸込口１９は正面下部カバー１６ｂの両側部に形成されている。但し、吹出口１７および吸込口１９は、このような例に限定されるものではない。

図２は、空気調和装置１０の内部構成を、正面上部カバー１６ａおよび正面下部カバー１６ｂを取り外して示す斜視図である。図２に示すように、筐体１１内には、遠心送風機１と、熱交換器６とが収容されている。

遠心送風機１は、吸込口１９（図１）から筐体１１内に空気を吸い込み、吹出口１７（図１）から対象空間（室内）に向けて空気を吹き出す。すなわち、遠心送風機１は、吸込口１９から筐体１１の内部に吸い込まれて吹出口１７から対象空間に吹き出される空気の流れを生成する。

熱交換器６は、遠心送風機１から吹出口１７に向かう流路（風路）中に配置されている。熱交換器６は、遠心送風機１から吹出口１７に向かう空気の熱交換および湿度交換を行う。熱交換器６を通過した空気は、吹出口１７から吹き出される。なお、熱交換器６の構成および態様は、特に限定されない。

＜遠心送風機の構成＞
図３は、遠心送風機１の内部構成を吸込側（図１に示した正面下部カバー１６ｂ側）から見た図である。図３に示すように、遠心送風機１は、遠心ファン３と、遠心ファン３を収容するケーシング７と、遠心ファン３を回転させるファンモータ４とを有している。なお、ケーシング７は、渦形ケーシングとも称する。

図４は、遠心送風機１の内部構成を示す斜視図である。図４では、ケーシング７の後述する側板７２および周壁７３の一部が取り除かれている。図５は、遠心送風機１の内部構成を、図４のケーシング７から遠心ファン３とファンモータ４とを取り外して示す分解斜視図である。

図４に示すように、遠心ファン３は、回転軸Ａの方向に互いに対向するリング状の主板３１および側板３２と、これら主板３１と側板３２との間に配置された複数の翼３３とを有する多翼型のファンである。遠心ファン３の主板３１および側板３２（いずれもリング状）の中心は、回転軸Ａ上にある。翼３３は、ファンモータ４の回転軸Ａを中心とする円周方向に等間隔に配列されている。なお、ここでは、多翼型の遠心ファン３について説明するが、ターボファンであってもよい。

図６は、遠心ファン３の回転軸Ａおよび舌部８（後述）を通る平面における遠心送風機１の断面図である。すなわち、図６は、図３における線分ＶＩ−ＶＩに沿った矢視方向の断面図である。

図６に示すように、ファンモータ４は、ステータ４１およびロータ４２を有している。ロータ４２には、遠心ファン３の主板３１が固定されている。上述した遠心ファン３の回転軸Ａは、ファンモータ４のロータ４２の回転軸によって規定される。すなわち、ファンモータ４が回転すると、遠心ファン３が回転軸Ａを中心として回転する。

ケーシング７は、遠心ファン３の回転軸Ａの方向に互いに対向する主板７１および側板７２と、これら主板７１と側板７２との間に設けられた周壁７３とを有している。ケーシング７の主板７１は、遠心ファン３の主板３１側に設けられている。ケーシング７の側板７２は、遠心ファン３の側板３２側（すなわち吸込側）に設けられている。ケーシング７の主板７１、側板７２および周壁７３は、一体に成形されていてもよく、複数の部品の組み合わせで構成されていてもよい。

ケーシング７の主板７１は、空気調和装置１０の筐体１１の背面部１５（図１）と一体に成形されるか、または別部品として背面部１５に取り付けられている。ケーシング７の主板７１には、遠心ファン３を駆動するファンモータ４のステータ４１が固定されている。

図３に示すように、ケーシング７の周壁７３は、遠心ファン３の外周端３５に沿って渦巻き状に延在している。ケーシング７の周壁７３において、遠心ファン３の外周端３５に最も近い部分には、舌部８が設けられている。舌部８は、周壁７３の渦巻き形状の起点（開始位置）となる部分である。また、舌部８は、ケーシング７の周壁７３と、空気をケーシング７の外部に吹き出すディフューザ部７４（後述）との境界をなす部分でもある。言い換えると、舌部８は、周壁７３の内側（遠心ファン３の周囲）を循環する空気の流れと、ディフューザ部７４を通ってケーシング７の外部に吹き出される空気の流れとを分ける部分でもある。

周壁７３は、遠心ファン３の回転方向（矢印Ｂで示す）において、舌部８を起点として、遠心ファン３の回転軸Ａからの距離が徐々に増加するように形成されている。すなわち、周壁７３と遠心ファン３との間の風路は、遠心ファン３の回転方向に徐々に拡大する。なお、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率は、一定でもよく、区間によって増加率が変化してもよい。

周壁７３は、遠心ファン３の回転軸Ａを中心として、舌部８を起点として例えば２７０度〜３６０度の角度範囲に、渦巻き形状の終了位置である終端７３ａを有している。言い換えると、周壁７３は、舌部８から終端７３ａまで、回転軸Ａからの距離が連続的に増加するように延在している。

ケーシング７は、また、ディフューザ部７４を有している。ディフューザ部７４は、遠心ファン３から吹き出された空気をケーシング７の外部に吹き出す部分である。ディフューザ部７４は、周壁７３の終端７３ａおよび舌部８からそれぞれ直線状に延在する壁部７４ａ，７４ｂを有している。

ディフューザ部７４の壁部７４ａ，７４ｂの間隔は、遠心ファン３からの吹き出された空気の流れの方向に沿って拡大する。すなわち、ディフューザ部７４内に形成される風路７６の幅は、遠心ファン３から吹き出された空気の流れの方向に沿って拡大する。ディフューザ部７４の下流側の端部には、吹出口７５が形成されている。吹出口７５は、例えば長方形の開口である。

図６に示すように、ケーシング７の側板７２には、吸込口５１が形成されている。吸込口５１は、例えば、遠心ファン３の回転軸Ａを中心とする円形の開口である。遠心ファン３が回転すると、吸込口５１からケーシング７の内部に空気が吸い込まれる。吸込口５１の縁に沿って、ベルマウス５が形成されている。ベルマウス５は、吸込口５１から吸い込まれる空気の流れを案内する。ベルマウス５は、ケーシング７の側板７２と一体に成形されるか、または別部品として取り付けられている。なお、ベルマウス５の構成および態様は、特に限定されない。

このような構成において、遠心ファン３が回転軸Ａを中心として回転すると、遠心ファン３の内部が負圧となる。この負圧により、空気が吸込口１９（図１）から筐体１１の内部に吸い込まれ、ベルマウス５に案内されて遠心ファン３の内部に吸い込まれる。遠心ファン３の内部に吸い込まれた空気は、遠心ファン３の回転によって遠心ファン３の外周に向けて流れ、さらに遠心ファン３の回転方向の速度を付与されて遠心ファン３から吹き出される。

遠心ファン３から吹き出された空気は、ケーシング７の周壁７３の内側およびディフューザ部７４の内側の風路を通り、吹出口７５から吹き出される。ケーシング７の吹出口７５から吹き出された空気は、熱交換器６（図２）を通過して熱交換および湿度交換がなされたのち、吹出口１７から対称空間に吹き出される。

＜ケーシングの構成＞
次に、図３〜図６に基づいて、ケーシング７の詳細について説明する。上述した舌部８は、図４に示したように、遠心ファン３の回転軸Ａの方向において、ケーシング７の主板７１と側板７２との間に亘って形成されている。舌部８には、遠心ファン３の主板３１側の第１部分８１と、遠心ファン３の側板３２側の第２部分８２とが形成されている。ここでは、遠心ファン３の主板３１側は、ケーシング７の主板７１側に対応し、遠心ファン３の側板３２側は、ケーシング７の側板７２側に対応する。

図３および図４に示すように、遠心ファン３の外周端３５と舌部８の第１部分８１との距離Ｄ１は、遠心ファン３の外周端３５と舌部８の第２部分８２との距離Ｄ２よりも小さい（Ｄ１＜Ｄ２）。つまり、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離は、遠心ファン３の側板３２側よりも主板３１側で小さい。

すなわち、遠心ファン３の主板３１側では、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が縮小され、風路幅が狭められている。これは、後述するように、遠心ファン３から吹き出された空気の一部が遠心ファン３の外周端３５と舌部８との隙間を通ってケーシング７の内部を循環する循環流を抑制するためである。

遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離Ｄ１、および、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離Ｄ２は、Ｄ１／Ｄ２≧１／３の関係を満足することが望ましい。Ｄ１／Ｄ２＜１／３の場合、遠心ファン３の主板３１側の風路が側板３２側の風路に対して狭くなり過ぎるため、風路幅の差に起因する風速差が大きくなり、圧力損失が増加するためである。

また、遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離Ｄ１、および、遠心ファン３の直径Ｄ３（図３）は、Ｄ１／Ｄ３≧０．０３の関係を満足することが望ましい。Ｄ１／Ｄ３＜０．０３の場合、遠心ファン３の主板３１側の風路が遠心ファン３の直径に対して狭すぎるため、遠心ファン３から吹き出される空気と舌部８との干渉による騒音が増加するためである。

図５に示すように、第１部分８１および第２部分８２は、舌部８からケーシング７の周壁７３の内周面にも延在している。第１部分８１および第２部分８２は、遠心ファン３の外周端３５との距離の差が、遠心ファン３の回転方向に連続的に減少するように形成されている。そして、遠心ファン３の回転軸Ａを中心として舌部８から角度αの位置で、第１部分８１および第２部分８２と遠心ファン３の外周端３５との距離の差が０になる。

この角度αは、図３および図５に示した例では、９０度以上１８０度以下（９０≦α≦１８０）である。但し、角度αはこのような例に限定されるものではなく、例えば、図７に一例を示すように、９０度以下（０＜α≦９０）であってもよい。遠心ファン３の回転軸Ａを中心として舌部８から角度αまでの範囲を、「距離差設定領域９」と称する。

距離差設定領域９では、第１部分８１と第２部分８２との間に、段差部８５（図５）が形成される。この段差部８５は、遠心ファン３の回転軸Ａを中心とした舌部８からの角度が大きくなるにつれて幅が狭くなり、角度αに達すると段差部８５の幅が０となる。

図４および図５に示すように、遠心ファン３の回転軸Ａの方向において、第１部分８１は寸法（高さ）Ｈ１を有し、第２部分８２は寸法Ｈ２を有している。また、同方向において、遠心ファン３は寸法Ｈ３を有している。

第１部分８１の寸法Ｈ１は、遠心ファン３の寸法Ｈ３の１／２以下であることが望ましい。また、第１部分８１および第２部分８２の寸法Ｈ１，Ｈ２は、舌部８を起点とする距離差設定領域９において一定であることが望ましい。いずれも、遠心ファン３の吹出流が主板３１側から側板３２側へ巻き上がることを抑制するためである。

＜作用＞
遠心送風機１では、遠心ファン３から吹き出された空気の多くは、ケーシング７の周壁７３に沿って流れ、さらにディフューザ部７４を通って吹出口７５から吹き出される。しかしながら、遠心ファン３から吹き出された空気の一部は、ディフューザ部７４に向かわずに、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との隙間を通過して、再び周壁７３の内側を循環する。すなわち、循環流が発生する。特に、遠心ファン３の吹出風速は、側板３２側よりも主板３１側で高速であるため、ケーシング７内の循環流の風量は、主板３１に近い領域ほど多い。

そこで、この実施の形態１では、遠心ファン３の主板３１側において、遠心ファン３の外周端３５と舌部８（すなわち第１部分８１）との距離を縮小している。これにより、遠心ファン３の主板３１側で、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との間を通過する風量を低減し、ケーシング７内の循環流の低減を図っている。また、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を主板３１側および側板３２側の両方で縮小した場合には、循環流が少なくなる反面、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との接近により騒音（風切音）が増大するが、この実施の形態１では、遠心ファン３の吹出風速が高い主板３１側のみ、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を縮小することにより、風切音の抑制を図っている。

また、遠心ファン３の吹出風速は主板３１側より側板３２側で低速であるが、上記のように遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が主板３１側より側板３２側で広いため、遠心ファン３の側板３２側の通風抵抗は小さくなる。そのため、遠心ファン３の側板３２側の吹出風速を高くし、主板３１側と側板３２側とで遠心ファン３の吹出風速分布を均一化することができる。これにより、遠心ファン３の主板３１側と側板３２側との風速差に起因する渦の発生を抑制し、低騒音化を図っている。

さらに、上記のようにケーシング７内の循環流を低減することによって、ケーシング７からの吹出風量を増加させることができ、また、同じ吹出風量を得るために必要な遠心ファン３の回転数を低減することができるため、高効率化および低騒音化を図ることができる。

また、この実施の形態１では、遠心ファン３の回転軸Ａとケーシング７の周壁７３との距離の増加率を、遠心ファン３の側板３２側よりも主板３１側で大きくしている。この点について、図３を参照して説明する。

上記の通り、遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離をＤ１とし、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離をＤ２とする。さらに、遠心ファン３の半径をＲ（＝Ｄ３／２）とする。この場合、遠心ファン３の主板３１側における、遠心ファン３の回転軸Ａと舌部８（第１部分８１）との距離は、Ｄ１＋Ｒで表される。また、遠心ファン３の側板３２側における、遠心ファン３の回転軸Ａと舌部８（第２部分８２）との距離は、Ｄ２＋Ｒで表される。

遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３の終端７３ａ（渦巻き形状の終了位置）との距離をＺとすると、遠心ファン３の主板３１側では、舌部８から終端７３ａまでの間に、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離が、Ｄ１＋ＲからＺまで増加することになる。同様に、遠心ファン３の側板３２側では、舌部８から終端７３ａまでの間に、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離が、Ｄ２＋ＲからＺまで増加することになる。

そのため、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率は、遠心ファン３の主板３１側では｛Ｚ−（Ｄ１＋Ｒ）｝／Ｚとなり、遠心ファン３の側板３２側では｛Ｚ−（Ｄ２＋Ｒ）｝／Ｚとなる。なお、拡大率を求める際の分母は、基準となる距離であればよく、距離Ｚに限定されない。

上記の通り、距離Ｄ１は距離Ｄ２よりも小さいため、主板３１側における遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率は、側板３２側における遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率よりも大きい。

このように、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率を、遠心ファン３の主板３１側で大きくすることによって、遠心ファン３の外周端３５と周壁７３との間の風路幅の拡大率が、遠心ファン３の主板３１側で大きくなる。これにより、遠心ファン３の主板３１側において、遠心ファン３の外周端３５と舌部８とが接近することによる通風抵抗の増加を、上記風路幅の拡大によって抑制することができる。

次に、距離差設定領域９の範囲について説明する。図８は、距離差設定領域９を変化させた場合の騒音（風切音）の変化を調べたシミュレーション結果を示す図である。図８の横軸は、遠心ファン３の回転軸Ａを中心とする、舌部８から距離差設定領域９の終端までの角度αを示す。図８の縦軸は、騒音レベルを示す。角度αを０度から９０度まで増加させると、角度αの増加に対して騒音が大きく低下するが、角度αが９０度を超えると騒音の低下の度合いは小さくなる。

そのため、舌部８から距離差設定領域９の終端までの角度αは、図７に一例を示したように、９０度以下であることが望ましい。このように角度αを９０度以下とすると、舌部８からの角度αが９０度となる位置では、遠心ファン３の回転軸Ａとケーシング７の周壁７３との距離が主板３１側と側板３２側とで等しくなる。そのため、ケーシング７の幅（図３における左右方向の寸法）を拡大する必要がない。すなわち、遠心送風機１の幅を拡大せずに、高効率化および低騒音化を図ることができる。

次に、舌部８の形状とその作用について説明する。図９は、遠心ファン３の回転軸Ａの方向から見た舌部８の形状を示す模式図である。舌部８の第１部分８１および第２部分８２は、遠心ファン３の回転方向（図中矢印Ｂで示す）の上流端に、それぞれ遠心ファン３側に凸となる曲面部８１ａ，８２ａを有している。言い換えると、舌部８は、遠心ファン３の回転方向の上流端に、遠心ファン３の主板３１側（すなわちケーシング７の主板７１側）の曲面部８１ａと、遠心ファン３の側板３２側（すなわちケーシング７の側板７２側）の曲面部８２ａとを有している。

第１部分８１の曲面部８１ａ（すなわち遠心ファン３の主板３１側の曲面部）の曲率半径Ｒ１は、第２部分８２の曲面部８２ａ（すなわち遠心ファン３の側板３２側の曲面部）の曲率半径Ｒ２よりも大きい。言い換えると、遠心ファン３の回転方向における舌部８の上流端は、遠心ファン３の外周端３５との距離が近いほど、曲率半径が大きい。

遠心ファン３の主板３１側（すなわちケーシング７の主板７１側）では、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が小さいため、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との隙間の風速が増加する。ここでは、舌部８の第１部分８１の曲面部８１ａの曲率半径Ｒ１が第２部分８２の曲面部８２ａの曲率半径Ｒ２よりも大きいため、遠心ファン３の主板３１側で遠心ファン３の外周端３５と舌部８との隙間の風速が増加しても、気流のはく離が生じにくい。その結果、気流のはく離による渦の発生を抑制することができ、渦の発生に起因する騒音を低減することができる。

なお、舌部８の第１部分８１の曲面部８１ａの曲率半径Ｒ１の曲率半径Ｒ１と、第２部分８２の曲面部８２ａの曲率半径Ｒ２との比Ｒ１／Ｒ２は、３以下（Ｒ１／Ｒ２≦３）であることが望ましい。Ｒ１／Ｒ２が３より大きいと、舌部８の上流端への気流の衝突に起因する圧力損失が生じる可能性があるためである。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が、遠心ファン３の側板３２側よりも主板３１側で小さい。そのため、遠心ファン３の主板３１側で、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を縮小してケーシング７内の循環流を低減すると共に、遠心ファン３の側板３２側で、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を確保して騒音を抑制することができる。すなわち、低騒音化および高効率化を図ることができる。

また、遠心ファン３の回転軸Ａとケーシング７の周壁７３との距離が、舌部８を起点として、遠心ファン３の回転方向に増加するため、遠心ファン３の外周端３５とケーシング７の周壁７３との間の風路幅が、遠心ファン３の回転方向に沿って徐々に広がる。そのため、遠心ファン３から吹き出された空気を、動圧から静圧に変換してディフューザ部７４に送り出すことができる。

さらに、遠心ファン３の回転軸Ａとケーシング７の周壁７３との距離の増加率が、遠心ファン３の側板３２側よりも遠心ファン３の主板３１側で大きいため、遠心ファン３の外周端３５と舌部８とを主板３１側で接近させたことによる通風抵抗の増加を、遠心ファン３の主板３１側の風路幅の拡大によって抑制することができる。これにより、より一層の高効率化を図ることができる。

また、舌部８が、遠心ファン３の主板３１側に第１部分８１を有し、遠心ファン３の側板３２側に第２部分８２を有し、遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離が、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離よりも小さく、第１部分８１が遠心ファン３の回転軸Ａの方向に一定の長さＨ１を有するため、遠心ファン３の吹出流が主板３１側から側板３２側へ巻き上がることを抑制することができる。

また、舌部８を起点として、遠心ファン３の回転軸Ａを中心とする一定の角度αの範囲（距離差設定領域９）において、遠心ファン３の外周端３５とケーシング７の周壁７３との距離が、遠心ファン３の側板３２側よりも主板３１側で小さい。そのため、遠心ファン３の側板３２側で、遠心ファン３の外周端３５とケーシング７の周壁７３との距離を確保することができる。そのため、風切音の発生を、より一層抑制することができる。

特に、上記の角度αを９０度以下とすることで、遠心送風機１をできるだけ大型化させずに低騒音化を図ることができる。

また、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を、遠心ファン３の主板３１側でＤ１とし、遠心ファン３の側板３２側でＤ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２≧１／３の関係が成立することにより、風路幅の差に起因する風速差の増大を抑え、圧力損失の増加を抑制することができる。

また、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を、遠心ファン３の主板３１側でＤ１とし、遠心ファン３の直径をＤ３としたときに、Ｄ１／Ｄ３≧０．０３の関係が成立することにより、遠心ファン３から吹き出される空気と舌部８との干渉による騒音の発生を抑制することができる。

また、遠心ファン３の回転方向における舌部８の上流端が、遠心ファン３側に凸となる曲面部８１ａ，８２ａを有することにより、遠心ファン３から吹出された気流の衝突による騒音の発生を抑制することができる。

特に、舌部８の曲面部８１ａ，８２ａの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が、遠心ファン３の側板３２側（すなわち曲率半径Ｒ２）より遠心ファン３の主板３１側（すなわち曲率半径Ｒ１）で大きいため、遠心ファン３の主板３１側で遠心ファン３の外周端３５と舌部８との隙間の風速が増加しても、気流のはく離が生じにくく、気流のはく離による渦の発生に起因する騒音を低減することができる。

また、舌部８の曲面部８１ａ，８２ａの曲率半径を、遠心ファン３の主板３１側でＲ１とし、遠心ファン３の側板３２側でＲ２としたときに、Ｒ１／Ｒ２≦３の関係が成立することにより、舌部８の上流端への気流の衝突に起因する圧力損失を抑制することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施の形態２に係る遠心送風機１Ａの構成を示す断面図である。この図１０は、図３における線分Ｖ−Ｖに沿った矢視方向の断面図に相当する。図１０において、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

実施の形態２では、舌部８の第１部分８１と第２部分８２との境界部８３が、遠心ファン３の回転軸Ａに直交する面に対して傾斜している。より具体的には、この境界部８３は、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が、遠心ファン３の主板３１側から側板３２側に向けて（すなわちケーシング７の主板７１側から側板７２側に向けて）連続的に増加するよう構成されている。

この実施の形態２では、境界部８３において、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が、遠心ファン３の主板３１側から側板３２側に向けて連続的に増加するため、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離の変化が緩やかになる。すなわち、ケーシング７の外周端３５と舌部８との間の風路幅の変化が緩やかになる。

風路幅が急に変化する部分では、風路を流れる空気の風速差によって騒音が生じ、また圧力損失を生じる場合がある。この実施の形態２では、境界部８３において風路幅を緩やかに変化させることで、風速差による騒音を低減し、圧力損失を抑えることができる。

遠心ファン３の回転軸Ａに直交する面に対する境界部８３の傾斜角度βは、６０度以上であることが望ましい。境界部８３の傾斜角度βが６０度未満の場合、境界部８３における風路幅の拡大によって、遠心ファン３の主板３１側から側板３２側に巻き上がる気流が生じて気流のはく離を招く可能性があるためである。

なお、境界部８３は、舌部８を起点として周壁７３の距離差設定領域９（図３参照）に亘って設けられていることが望ましい。また、境界部８３は、図１０では直線状の傾斜部分として示しているが、例えば曲線状であってもよい。また、図１０では、片吸込構造の遠心送風機を示したが、実施の形態２は後述する両吸込構造の遠心送風機（図１３参照）にも適用することができる。

このように、本発明の実施の形態２では、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が、遠心ファン３の主板３１側から側板３２側に向けて連続的に大きくなる境界部８３を設けている。そのため、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との間の風路幅の変化を緩やかにし、風路幅の変化に起因する風速差を低減することができる。従って、実施の形態１で説明した効果に加えて、さらなる高効率化および低騒音化を図ることができる。

また、遠心ファン３の回転軸Ａに直交する面に対する境界部８３の傾斜角度βを６０度以上とすることにより、遠心ファン３の主板３１側から側板３２側への気流の巻き上がりを抑制し、これに伴う騒音を抑制することができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態３に係る遠心送風機１Ｂの構成を示す断面図である。この図１１は、図３における線分ＶＩ−ＶＩに沿った矢視方向の断面図に相当する。図１１において、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

実施の形態３では、舌部８が、遠心ファン３の回転軸の方向において、遠心ファン３よりもケーシング７の側板７２側（すなわち吸込側）に、距離縮小部８４を有している。遠心ファン３の外周端３５と距離縮小部８４との距離は、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離よりも近い。言い換えると、距離縮小部８４は、第２部分８２よりも遠心ファン３側に突出している。

距離縮小部８４を設けることにより、遠心ファン３よりもさらに吸込側（図１１における上側）の風路が狭められる。これにより、ケーシング７の内部の循環流をさらに低減することができる。また、遠心ファン３からの吹出流に与える影響が非常に小さい。距離縮小部８４は、舌部８を起点として周壁７３の距離差設定領域９（図３参照）に亘って設けられている。

遠心ファン３の半径方向における第２部分８２と距離縮小部８４との距離Ｅと、遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離Ｄ１と、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離Ｄ２との間には、Ｅ≦Ｄ２−Ｄ１の関係が成立することが望ましい。距離Ｅを距離Ｄ１，Ｄ２の差（Ｄ２−Ｄ１）以下に設定することにより、遠心ファン３の振れ回りによる遠心ファン３とケーシング７との衝突を確実に防止できるためである。

なお、図１１では、第１部分８１と第２部分８２との間に、実施の形態２と同様の傾斜した境界部８３が設けられているが、傾斜した境界部８３の代わりに、遠心ファン３の回転軸Ａに直交する段差部８５（図６参照）を設けてもよい。また、図１１では、片吸込構造の遠心送風機を示したが、実施の形態３は後述する両吸込構造の遠心送風機（図１３参照）にも適用することができる。

このように、本発明の実施の形態３では、遠心ファン３よりもケーシング７の側板７２側において、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を縮小している。そのため、遠心ファン３の吹出流に影響を与えずに、ケーシング７の内部の循環流を低減することができる。従って、実施の形態１で説明した効果に加えて、さらなる高効率化および低騒音化を図ることができる。

また、遠心ファン３の半径方向における第２部分８２と距離縮小部８４との距離Ｅと、遠心ファン３の外周端３５と第１部分８１との距離Ｄ１と、遠心ファン３の外周端３５と第２部分８２との距離Ｄ２とが、Ｅ≦Ｄ２−Ｄ１の関係を満足することにより、遠心ファン３の振れ回りによる遠心ファン３とケーシング７との衝突の防止を図ることができる。

実施の形態４．
次に、図１２に基づいて、本発明の実施の形態４について説明する。図１２は、本実施の形態４に係る遠心送風機１Ｃの内部構成を吹出口７５側から見た斜視図である。なお、図１１では、遠心送風機１Ｃの内部構成を示すため、ケーシング７の側板７２を取り除いている。図１４において、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

ケーシング７は、上述したように、吹出口７５までの風路７６を形成するディフューザ部７４を有している。実施の形態４では、ディフューザ部７４の主板７１側（すなわち遠心ファン３の主板３１側）に、風路７６の幅を広げる拡張部７７が形成されている。

ディフューザ部７４内の風路７６では、主板７１側を流れる風量は、側板７２側を流れる風量よりも多い。この実施の形態４では、風量の多い主板７１側に拡張部７７を設けてディフューザ部７４の幅を広げている。特に、実施の形態１で説明した循環流の抑制によってディフューザ部７４内の風量が増加するため、風路幅の拡大によって圧力損失の回復を図っている。

また、風量の少ない側板７２側でディフューザ部７４の幅を広げると、ディフューザ部７４の壁部７４ａに気流が沿いきれずに、気流のはく離を生じる可能性がある。この実施の形態４では、風量の多い主板７１側でのみディフューザ部７４の幅を広げることにより、通風抵抗を抑制すると共に、気流のはく離を抑制している。

ここでは、ディフューザ部７４の主板７１側の幅Ｗ１と側板７２側の幅Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）が１．１未満となるように、各幅Ｗ１，Ｗ２が設定されている。Ｗ１／Ｗ２が１．１以上の場合には、ディフューザ部７４の主板７１側で幅が広がり過ぎ、気流のはく離の原因となるためである。

ここでは、拡張部７７は、ディフューザ部７４の壁部７４ａ，７４ｂのうち、舌部８につながる壁部７４ｂに設けられている。但し、拡張部７７を他方の壁部７４ａに設けてもよいし、両方の壁部７４ａ，７４ｂに設けてもよい。

拡張部７７は、遠心ファン３の回転軸Ａの方向の位置および寸法が、舌部８の第１部分８１と等しくなるように形成されている。言い換えると、ディフューザ部７４の幅を広げる範囲と、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離を縮小する範囲とは、遠心ファン３の回転軸Ａの方向において互いに一致している。さらに言い換えると、遠心ファン３の回転軸Ａの方向において、ディフューザ部７４の幅の変化が最大となる部分と、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離の変化が最大となる部分とは、互いに一致している。

なお、図１２では、片吸込構造の遠心送風機を示したが、実施の形態３は後述する両吸込構造の遠心送風機（図１３参照）にも適用することができる。この場合には、ディフューザ部７４の、遠心ファン３の回転軸Ａの方向における中央部（すなわち遠心ファン３の主板３１側）に拡張部７７を設ける。

このように、本発明の実施の形態４では、ケーシング７のディフューザ部７４の、遠心ファン３の主板３１側の幅を広げている。そのため、循環流の抑制によってディフューザ部７４内の風量が増加しても、風路幅の拡大によって圧力損失の回復を図ることができる。従って、実施の形態１で説明した効果に加えて、さらなる高効率化を図ることができる。

また、ディフューザ部７４の主板７１側の幅Ｗ１と側板７２側の幅Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）を１．１未満とすることにより、ディフューザ部７４の主板７１側で幅が広がり過ぎないようにし、これにより気流のはく離に伴う騒音の抑制を図ることができる。

実施の形態５．
上述した実施の形態１〜４では、１つの吸込口５１を有し、遠心ファン３の一方の側から空気を吸い込む片吸込型の遠心送風機について説明した。しかしながら、各実施の形態１は、２つの吸込口５１を有し、遠心ファン３の両側から空気を吸い込む両吸込型の遠心送風機に適用することもできる。

図１３は、実施の形態５の遠心送風機１Ｄを示す断面図である。実施の形態５の遠心送風機１Ｄは、実施の形態１を両吸込型の遠心送風機に適用したものである。図１３において、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付す。

実施の形態５の遠心送風機１Ｄのケーシング７は、遠心ファン３の回転軸Ａの方向に互いに対向する２つの側板７２を有しており、主板７１を有していない。２つの側板７２のそれぞれには吸込口５１が設けられている。それぞれの吸込口５１の縁には、ベルマウス５が設けられている。

遠心ファン３は、回転軸Ａの方向の中央部に主板３１を有し、回転軸Ａの方向の両端部に側板３２を有している。ファンモータ４（図１３では遠心ファン３の内側に隠れている）は、ロータ４２（図６）が遠心ファン３の主板３１に連結されている。遠心ファン３が回転すると、遠心ファン３の内部に負圧が発生し、ケーシング７の２つの側板７２の各吸込口５１から空気が吸い込まれる。

ケーシング７の舌部８は、遠心ファン３の回転軸Ａの方向における中央部（すなわち遠心ファン３の主板３１側）に第１部分８１を有し、遠心ファン３の回転軸Ａの方向における両端部（すなわち遠心ファン３の各側板３２側）に第２部分８２を有している。

実施の形態１で説明したように、遠心ファン３の外周端３５と舌部８の第１部分８１との距離は、遠心ファン３の外周端３５と舌部８の第２部分８２との距離よりも小さい。つまり、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離は、遠心ファン３の側板３２側よりも主板３１側で小さい。

両吸込型の遠心送風機１Ｄでは、遠心ファン３の回転軸Ａの方向の中央部で、吹出速度が最も速くなる。この実施の形態５では、吹出速度が最も速くなる遠心ファン３の回転軸Ａの方向の中央部（すなわち遠心ファン３の主板３１側）において、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との間の風路幅を狭めている。これにより、ケーシング７内の循環流を低減することができる。また、遠心ファン３の回転軸Ａの方向の両端部（すなわち遠心ファン３の側板３２側）において遠心ファン３の外周端３５と舌部８との間の風路幅を確保しているため、騒音を抑制することができる。

さらに、遠心ファン３の回転軸Ａと周壁７３との距離の増加率を、遠心ファン３の回転軸方向の両端部（すなわち遠心ファン３の側板３２側）よりも中央部（すなわち遠心ファン３の主板３１側）で大きくすることにより、通風抵抗の増加を抑制することができる。

このように、本発明の実施の形態５によれば、両吸込型の遠心送風機１Ｄにおいても、遠心ファン３の外周端３５と舌部８との距離が、遠心ファン３の側板３２側（すなわち回転軸Ａの方向の両端部）よりも主板３１側（すなわち回転軸Ａの方向の中央部）で小さくなるように構成することにより、低騒音化および高効率化を図ることができる。

実施の形態６．
図１４は、本発明の実施の形態６に係る空気調和装置５００の構成を示す図である。この実施の形態６では、実施の形態１〜５で説明した遠心送風機を適用した室内機２００を含む冷凍サイクル装置を有する空気調和装置５００について説明する。

図１４に示した空気調和装置５００は、室外機１００と室内機２００とを備える。室外機１００と室内機２００とは、冷媒配管であるガス配管３００および液配管４００によって互いに連結されている。室外機１００、室内機２００、ガス配管３００および液配管４００は、冷媒回路を構成し、冷媒を循環させる。ガス配管３００には、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる。液配管４００は、液体の冷媒（液冷媒）または気液二相冷媒が流れる。

室外機１００は、ここでは、圧縮機１０１、四方弁（流路切換弁）１０２、室外側熱交換器１０３、室外側送風機１０４、および絞り装置（膨張弁）１０５を備えている。

圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して送り出す。圧縮機１０１は、例えば、インバータ装置等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１０１の容量（単位時間当たりの冷媒の送り出し量）を細かく変化させることができるよう構成されている。四方弁１０２は、制御装置（図示せず）の指示に基づいて、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒の流れを切り換える。

室外側熱交換器１０３は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時には、室外側熱交換器１０３は蒸発器として機能する。すなわち、室外側熱交換器１０３は、液配管４００から絞り装置１０５を経て流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発（気化）させる。冷房運転時には、室外側熱交換器１０３は凝縮器として機能する。すなわち、室外側熱交換器１０３は、圧縮機１０１で圧縮されて四方弁１０２を経て流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。

室外側送風機１０４は、室外側熱交換器１０３に室外の空気を供給する。室外側送風機１０４は、インバータ装置によりファンモータの運転周波数を任意に変化させてファンの回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。絞り装置１０５は、開度を変化させることによって、液配管４００を流れる冷媒の圧力等を調整する。

室内機２００は、負荷側熱交換器２０１と負荷側送風機２０２とを備える。負荷側熱交換器２０１は、冷媒と空気（室内の空気）との熱交換を行う。暖房運転時には、負荷側熱交換器２０１は凝縮器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器２０１は、ガス配管３００から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化（または気液二相化）させ、液配管４００側に送り出す。冷房運転時には、負荷側熱交換器２０１は蒸発器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器２０１は、絞り装置１０５により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発（気化）させて、ガス配管３００側に送り出す。

負荷側送風機２０２は、負荷側熱交換器２０１に室内の空気を供給する。負荷側送風機２０２の運転速度は、例えば利用者の設定によって決定される。

実施の形態６に係る空気調和装置５００では、室内機２００の負荷側送風機２０２として、実施の形態１〜５で説明した遠心送風機１〜１Ｄを用いることができる。また、室外機１００の室外側送風機１０４として、実施の形態１〜５で説明した遠心送風機１〜１Ｄを用いてもよい。

実施の形態６に係る空気調和装置５００では、実施の形態１〜５で説明した遠心送風機１〜１Ｄを、室外側送風機１０４、負荷側送風機２０２またはその両方で用いることにより、高効率化および低騒音化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

本発明は、例えば、空気調和装置および冷凍サイクル装置の室内機、室外機などを始め、送風機を備える各種装置に広く利用することができる。

１，１Ｄ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 遠心送風機、 １０ 空気調和装置（室内機）、 １１ 筐体、 １７ 吹出口、 １９ 吸込口、 ３ 遠心ファン、 ３１ 主板、 ３２ 側板、 ３５ 外周端、 ４ ファンモータ、 ４１ ロータ、 ４２ ステータ、 ５ ベルマウス、 ５１ 吸込口、 ６ 熱交換器、 ７ ケーシング、 ７１ 主板、 ７２ 側板、 ７３ 周壁、 ７４ ディフューザ部、 ７４ａ，７４ｂ 壁部、 ７５ 吹出口、 ７７ 拡張部、 ８ 舌部、 ８１ 第１部分、 ８１ａ，８２ｂ 曲面部、 ８２ 第２部分、 ８３ 境界部、 ８４ 距離縮小部、 ９ 距離差設定領域、 １００ 室外機、 １０１ 圧縮機、 １０２ 四方弁（流路切換弁）、 １０３ 室外側熱交換器、 １０４ 室外側送風機、 １０５ 絞り装置、 ２００ 室内機、 ２０１ 負荷側熱交換器、 ２０２ 負荷側送風機、 ３００ ガス配管、 ４００ 液配管、 ５００ 空気調和装置。

Claims (10)

1. 回転軸の方向に対向する主板と側板とを有する遠心ファンと、
   前記遠心ファンを収容し、前記遠心ファンの外周端に沿って延在する周壁を有するケーシングと
   を備え、
   前記周壁は舌部を有し、
   前記遠心ファンの前記外周端と前記舌部との隙間の風速は、前記遠心ファンの前記側板側よりも前記遠心ファンの前記主板側の方が速い
   遠心送風機。
2. 前記舌部は曲面部を有し、
   前記曲面部の曲率半径は、前記遠心ファンの前記側板側よりも前記遠心ファンの前記主板側の方が大きい
   請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記曲面部の曲率半径を、前記遠心ファンの前記主板側でＲ１とし、前記遠心ファンの前記側板側でＲ２とすると、Ｒ１／Ｒ２≦３の関係が成立する
   請求項２に記載の遠心送風機。
4. 前記遠心ファンの前記外周端と前記舌部との距離は、前記遠心ファンの前記側板側よりも前記遠心ファンの前記主板側の方が小さい
   請求項１から３までの何れか１項に記載の遠心送風機。
5. 前記遠心ファンの前記外周端と前記舌部との距離は、前記遠心ファンの前記主板側から前記遠心ファンの前記側板側に向けて連続的に増加する
   請求項１から４までの何れか１項に記載の遠心送風機。
6. 前記遠心ファンの前記外周端と前記舌部との距離を、前記遠心ファンの前記主板側でＤ１とし、前記遠心ファンの前記側板側でＤ２とすると、Ｄ１／Ｄ２≧１／３の関係が成立する
   請求項４または５に記載の遠心送風機。
7. 前記遠心ファンの前記外周端と前記舌部との距離を、前記遠心ファンの前記主板側でＤ１とし、前記遠心ファンの直径をＤ３とすると、Ｄ１／Ｄ３≧０．０３の関係が成立する
   請求項４から６までの何れか１項に記載の遠心送風機。
8. 前記遠心ファンの前記回転軸と前記ケーシングの前記周壁との距離は、前記舌部を起点として、前記遠心ファンの回転方向に増加する
   請求項１から７までの何れか１項に記載の遠心送風機。
9. 前記遠心ファンの前記回転軸と前記ケーシングの前記周壁との距離の増加率は、前記遠心ファンの前記側板側よりも前記遠心ファンの前記主板側で大きい
   請求項８に記載の遠心送風機。
10. 請求項１から９までの何れか１項に記載の遠心送風機と、
    前記遠心送風機によって空気が供給される熱交換器と
    を備えた空気調和装置。

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