JP5014296B2

JP5014296B2 - シロッコファン、およびそれを具備した空気調和機

Info

Publication number: JP5014296B2
Application number: JP2008247193A
Authority: JP
Inventors: 宏樹岡澤; 奈穂竹原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010077899A

Description

本発明は、シロッコファン、及びそれを具備した空気調和機に関する。

従来のシロッコファンは、ケーシング内に複数の翼を円周上に配置したファンが収納されており、ファンの回転により吸込口より吹出口に空気が導かれる。この場合、シロッコファンの主板側に空気が集中して流れる（例えば、特許文献１参照）。

特開平０４−２６９３９９号公報（第２頁、図１）

特許文献１記載の技術によれば、シロッコファンの主板側に風が集中して流れるため、所定風量時の、騒音、ファン入力が大きい。
所定騒音値におけるシロッコファンの吹出し風量は小さく、吹出し風量を大きくすると騒音値が大きくなり、使用者に不快感を与えてしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、騒音、ファン入力の低減を図り、使用者に不快感を与えることがないシロッコファン及びそれを具備した空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係るシロッコファンは、吹出口を有するケーシング内に、複数の翼を円周上に配置したファンが収容されるとともに、ファンの長手方向の中央位置に前記円周に沿った主板が、またファンの長手方向の両端側に吸込口がそれぞれ設けられ、かつケーシングとファンとの間にファンの回転により吸込口から吹出口へ空気を導くための風路を有し、ファンの吹出口付近の舌部から、ファンの反回転方向の風路内に、ファンの径よりも大きく、ファンとほぼ同心円の曲線状の板を、その横幅方向の中心が前記ケーシングの横幅方向の中心とほぼ一致するように設けるとともに、吸込口の縁部からファンの内周壁に向かってベルマウスを設け、ベルマウスの外周にベルマウスとほぼ同心円でベルマウスの径よりも大きい環状の穴を設けたものである。

本発明に係るシロッコファンは、ファンの長手方向の中央位置にその円周に沿った主板が、またファンの長手方向の両端側に吸込口がそれぞれ設けられ、かつケーシングとファンとの間にファンの回転により吸込口から吹出口へ空気を導くための風路を有し、ファンの吹出口付近の舌部からファンの反回転方向の風路内に、ファンの径よりも大きく、ファンとほぼ同心円の曲線状の板を、その横幅方向の中心が前記ケーシングの横幅方向の中心とほぼ一致するように設けるとともに、吸込口の縁部からファンの内周壁に向かってベルマウスを設け、その外周にベルマウスとほぼ同心円でベルマウスの径よりも大きい環状の穴を設けたので、両吸込型のシロッコファンにおいて所定風量時の騒音を小さくすることができ、使用者に不快感を与えることがない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るシロッコファンの縦断面図、図２は図１のシロッコファンのケーシングの斜視図、図３は図２の曲線状の板の部分を拡大した斜視図、図４は図２の曲線状の板の部分の他の例を拡大した斜視図、図５は図２の側面図である。
図において、シロッコファン１は、そのケーシング２内に、複数の翼６ａを円周上に配置したファン６が収納されており、ファン６の回転により、空気が吸込口３から吸入され、風路５を通って吹出口４から吹き出すようになっている。なお、ファン６には、その長手方向（図１の前後方向）の中央位置に、円周に沿った主板（図示せず）が設けられている。
風路５は、ファン６の外周壁とこの外周壁に対向する側壁２ａとによって形成されて側壁２ａに吸込口３を有する吸込風路５ａと、吸込風路５ａに連通して吹出口４に通じる吹出風路５ｂとからなっている。
ケーシング２の側壁２ａに設けられた吸込口３には、その縁からファン６の内周側に向かって設置されたベルマウス７が吸込口３の全周縁に沿って設けられている。

ケーシング２の吹出口４側には舌部２ｂが形成されており、ファン６の主板付近の舌部２ｂからファン６の反回転方向ロの位置には、ファン６の半径Ｒ₀よりも大きい半径Ｒ₁であって、ファン６とほぼ同心円の曲線状の板８が設けられている。この曲線状の板８は、例えば円弧状の板よりなる。そして、曲線状の板８の横幅方向（図２の左右方向）の中心と、ケーシング２の横幅方向（図２の左右方向）の中心とはほぼ一致している。
曲線状の板８の両側には一対のリブ９が立設しており（図３参照）、その上縁部９ａにおいてケーシング２の上壁２ｃに接合されている（図１、図２参照）。なお、リブ９は曲線状の板８のほぼ中央に１個立設したものでもよく（図４参照）、リブ９が曲線状の板８をケーシング２の上壁２ｃに接合するものであれば、個数および形状は限定しない。

本実施の形態１では、曲線状の板８の横幅方向の長さＸは例えば６０ｍｍ、半径Ｒ₁は例えば１０５ｍｍ、中心角α（線分ＯＢと線分ＯＣのなす角度）は例えば６０°であり、反回転方向ロの角度β（線分ＯＡと線分ＯＤのなす角度）は例えば６０°である。この場合、ファン６の中心をＯとし、舌部２ｂ近傍の、ファン６との距離が最小となる点をＡとし、曲線状の板８の舌部２ｂに最も近い点をＢとし、最も遠い点をＣとして、曲線ＢＣの中点をＤとしてある。
ケーシング２の高さＨは例えば２４０ｍｍであり、横幅方向の長さＹは例えば３００ｍｍである。ファン６の半径Ｒ₀は例えば９０ｍｍで、横幅方向の長さ（図１の前後方向の長さ）は例えば２７０ｍｍであり、ファン６に設けられた翼６ａの枚数は例えば４０枚である。

ケーシング２の側壁２ａには、図５に示すように、ベルマウス７とほぼ同心円でベルマウス７の径よりも大きい環状の穴（ドーナツ状の穴）１０が設けられている。そして、ベルマウス７をケーシング２の側壁２ａに固定するため、穴１０の一部には所定の間隔でリブ１１が設けられており、このリブ１１によって、ベルマウス７はケーシング２の側壁２ａに固定されている。

次に、上記のように構成したシロッコファン１の作用について、図１〜図８により説明する。
シロッコファン１は、ファン６が駆動されてイ方向に回転し、吸込口３から空気を取り入れる。この空気は、吸込風路５ａから曲線状の板８を通って吹出風路５ｂに至り、吹出口４から放出される。

ここで、曲線状の板８がある場合とない場合のＰ−Ｑ特性（図６参照）、及び、曲線状の板８と環状の穴１０の有無によるＰ−Ｑ上の同一動作点における騒音差（図７参照）を調べた。
図６、図７において、Ｐａは静圧、Ｑは風量であり、Ｐａは通風抵抗の大きさを表し、Ｐａが大きいほど通風抵抗は大きい。動作点は、例えばシロッコファン１を空気調和機に用いる場合、空気調和機の風路や熱交換器により定まる静圧Ｐ₀と、空気調和装置の吹出し風量により定まる風量Ｑ₀であり、（Ｑ₀，Ｐ₀）は、設定される吹出し風量が大、中、小に応じて変化する。

図６において、ファン６の回転数は同一である。図７は、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合と、ない場合とで、任意の動作点における騒音値をそれぞれ求め、曲線状の板８がない場合の騒音値から、ある場合の騒音値を引いた値、すなわち騒音差を表したものである。すなわち、図７において、騒音差が負の場合は、曲線状の板８と環状の穴１０がない場合の方が騒音が小さく、騒音差が正の場合は、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合の方が騒音が小さいことを表している。

図６より、曲線状の板８がある場合のＰ−Ｑ特性の方が下側にあるため、同一動作点における回転数は、曲線状の板８と環状の穴１０がない場合に比べて大きくなる。
一方、図７より、どの動作点においても、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合の方が、ない場合に比べて騒音値が小さい。
同一動作点において、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合の方が、ない場合に比べて回転数が大きいにもかかわらず、騒音値が小さい理由を説明する。

ここで、同一動作点における、各々の翼間風量（縦軸）と翼の位置（横軸）との翼間風量分布を調べた（図８参照）。
図８において、縦軸の符号は、翼６ａ間において、空気がファン６の内側から外側へ流れる場合を正、外側から内側へ流れる場合を負としてあり、横軸の翼６ａの位置は、図１の翼６ａの位置を時計の短針で表現したものである。
図８に示すように、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合の最大翼間風量は短針の１０時３０分付近である。一方、曲線状の板８と環状の穴１０がない場合の最大翼間風量も短針の１０時３０分付近であるが、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合に比べて、翼間風量の最大値は大きい。翼間風量をＱｉ（翼枚数４０枚であるから、ｉ＝１〜４０）とすると、騒音ＳＰＬに関して、概ね、式（１）が成立する。
ＳＰＬ∝Σ（１０ｌｏｇ₁₀Ｑ_i ⁶）（１）
式（１）より、騒音値はＱ_iが全て等しい場合に最小となり、Ｑ_iの最大値が大きいほど、騒音値は増大する。
曲線状の板８と環状の穴１０がある場合と、ない場合では、ある場合の方がＱｉの最大値が小さく、Ｑｉの分布がより均一であるため、騒音値が小さくなる。

以上のように、主板付近の舌部２ｂから、ファン６の反回転方向ロの位置に、ファン６の径Ｒ₀よりも大きく、ファン６とほぼ同心円の曲線状の板８を設けたので、騒音値を小さくすることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ケーシング２の横幅方向の長さＹを例えば３００ｍとし、曲線状の板８の横幅方向の長さＸを例えば６０ｍｍとして、Ｘ／Ｙ＝０．２とした場合について説明したが、本実施の形態２では、ケーシング２の横幅方向の長さＹを例えば３００ｍｍとし、曲線状の板８の横幅方向の長さＸを変えたものである。
図９は、同一動作点における、曲線状の板８と環状の穴１０がない場合の騒音値から、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合にＸ／Ｙを変化させたときの騒音値を引いた騒音差と、Ｘ／Ｙとの関係を示す図である。
図９に示すように、Ｘ／Ｙ＜０．５のとき、曲線状の板８がある場合の方が騒音値が小さく、Ｘ／Ｙ＝０．２のときの騒音が最も小さい。

次に、この理由を説明する。Ｘ／Ｙ≦０．２の場合は、Ｘ／Ｙが大きくなるほど、曲線状の板８がある場合の方が騒音値は小さくなる。これは実施の形態１で説明したように、翼間風量をＱｉの最大値が小さくなるためである。０．２＜Ｘ／Ｙ＜０．５の場合は、曲線状の板８により、翼間風量をＱｉの最大値を小さくする効果があるものの、曲線状の板８が通風抵抗となり回転数が大きくなる。Ｘ／Ｙが大きくなるほど、Ｑ_iの最大値を小さくし騒音値を小さくする効果よりも、回転数が大きくなり騒音値を大きくする効果の方が大きくなり、Ｘ／Ｙ＝０．５のとき、互いの効果が打ち消しあい騒音が等しくなる。
従って、曲線状の板８かつ穴１０を設け、Ｘ／Ｙ＜０．５のとき、騒音値を小さくすることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、曲線状の板８の中心角αが例えば６０°の場合について説明したが、本実施の形態３では、中心角αを変えたものである。
図１０は、同一動作点における、曲線状の板８かつ穴１０がない場合の騒音値から、中心角αを変化させ曲線状の板８かつ穴１０がある場合の騒音値を引いた騒音差と、角度αとの関係を示す図である。
図１において、曲線状の板８の点Ｄを固定し、ＢＤとＤＣの長さを等しくして中心角αを変えたものである。
図１０に示すように、０°＜α＜６０°のとき、曲線状の板８と環状の穴１０がある場合の方が騒音値が小さく、α＝３０°のときの騒音が最も小さい。

次に、この理由を説明する。α≦３０°の場合は、中心角αが大きくなるほど、曲線状の板８がある場合の方が騒音値は小さくなる。これは実施の形態１で説明したように、翼間風量をＱ_iの最大値が小さくなるためである。３０°＜α＜６０°の場合は、曲線状の板８と環状の穴１０により、翼間風量をＱ_iの最大値を小さくする効果があるものの、曲線状の板８が通風抵抗となる。中心角αが大きくなるほど、Ｑ_iの最大値を小さくし、騒音値を小さくする効果よりも、曲線状の板８によって通風抵抗が増加し、騒音値を大きくする効果の方が大きくなり、α＝６０°のとき、互いの効果が打ち消しあい、騒音が等しくなる。
従って、曲線状の板８かつ穴１０を設け、０°＜α＜６０°のとき、騒音値を小さくすることができる。

実施の形態４．
実施の形態１では、ファン６の半径を例えばＲ₀＝９０ｍｍ、曲線状の板８の円弧の半径Ｒ₁が１０５ｍｍ、Ｒ₁／Ｒ₀＝１．１７の場合について説明したが、本実施の形態４では、Ｒ₀を固定し、Ｒ₁を変化させ、Ｒ₁／Ｒ₀を変えたものである。
図１１は、同一動作点における、曲線状の板８かつ穴１０がない場合の騒音値から、曲線状の板８かつ穴１０がある場合の騒音値を引いた騒音差と、Ｒ₁／Ｒ₀との関係を示す図である。
図１１に示すように、１．１＜Ｒ₁／Ｒ₀＜１．５のとき、曲線状の板８かつ穴１０がある場合の方が騒音値が小さく、Ｒ₁／Ｒ₀＝１．２５のときの騒音が最も小さい。

次に、この理由を説明する。Ｒ₁／Ｒ₀＜１．１の場合は、曲線状の板８かつ穴１０により、翼間風量をＱ_iの最大値を小さくする効果があるものの、曲線状の板８とファン６との距離が近いため、曲線状の板８のファン６と対向する面において、壁面の静圧変動が大きいこと、および曲線状の板８近くの翼６ａ間の風量が低下し過ぎるため、曲線状の板８かつ穴１０がない場合に比べて、騒音は大きくなる。Ｒ₁／Ｒ₀＞１．５の場合は、曲線状の板８がファン６から離れているため、最大翼間風量を小さくする効果が低減し、かつ曲線状の板８が通風抵抗となり、騒音が大きくなる。
そして、１．１＜Ｒ₁／Ｒ₀＜１．５の場合は、最大翼間風量を小さくする効果が、Ｒ₁／Ｒ₀＜１．１、およびＲ₁／Ｒ₀＞１．５で生じる騒音を大きくする効果よりも優勢となり、騒音が小さくなる。
従って、曲線状の板８かつ穴１０を設け、１．１＜Ｒ₁／Ｒ₀＜１．５のとき、騒音値を小さくすることができる。

実施の形態５．
本実施の形態５は、実施の形態１−４のいずれかに係るシロッコファン１を空気調和機に設けたものである（図示せず）。
本実施の形態５によれば、低騒音、低入力の空気調和機を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るシロッコファンの縦断面図である。図１のシロッコファンのケーシングの斜視図である。図２の曲線状の板の斜視図である。図２の曲線状の板の他の例の斜視図である。図２の側面図である。曲線状の板がある場合とない場合の静圧−風量特性（Ｐ−Ｑ特性）を示す図である。曲線状の板かつ穴がある場合とない場合の、静圧−風量（Ｐ−Ｑ）の同一動作点における騒音差を示す図である。同一動作点における、曲線状の板かつ穴がある場合とない場合との、各々の翼間風量と翼の位置との関係を示す図である。本発明の実施の形態２に係る、同一動作点における、曲線状の板かつ穴がない場合の騒音値から、曲線状の板かつ穴がある場合にＸ／Ｙを変化させたときの騒音値を引いた騒音差と、Ｘ／Ｙとの関係を示す図である。本発明の実施の形態３に係る、同一動作点における、曲線状の板かつ穴がない場合の騒音値から、曲線状の板の中心角αを変化させ、曲線状の板かつ穴がある場合の騒音値を引いた騒音差と、中心角αとの関係を示す図である。本発明の実施の形態４に係る、同一動作点における、曲線状の板かつ穴がない場合の騒音値から、曲線状の板かつ穴がある場合の騒音値を引いた騒音差と、Ｒ₁／Ｒ₀との関係を示す図である。

符号の説明

１シロッコファン、２ケーシング、２ａケーシングの側壁、２ｂ舌部、２ｃケーシングの上壁、３吸込口、４吹出口、５風路、５ａ吸込風路、５ｂ吹出風路、６ファン、６ａ翼、７ベルマウス、８曲線状の板、９リブ、１０環状の穴、１１リブ、イファンの回転方向、ロファンの反回転方向。

Claims

吹出口を有するケーシング内に、複数の翼を円周上に配置したファンが収容されるとともに、該ファンの長手方向の中央位置に前記円周に沿った主板が、また該ファンの長手方向の両端側に吸込口がそれぞれ設けられ、かつ前記ケーシングとファンとの間に前記ファンの回転により前記吸込口から前記吹出口へ空気を導くための風路を有し、
前記ファンの吹出口付近の舌部から、前記ファンの反回転方向の風路内に、前記ファンの径よりも大きく、前記ファンとほぼ同心円の曲線状の板を、その横幅方向の中心が前記ケーシングの横幅方向の中心とほぼ一致するように設けるとともに、
前記吸込口の縁部から前記ファンの内周壁に向かってベルマウスを設け、前記ベルマウスの外周に前記ベルマウスとほぼ同心円で前記ベルマウスの径よりも大きい環状の穴を設けたことを特徴とするシロッコファン。
前記曲線状の板が円弧状の板であることを特徴とする請求項１記載のシロッコファン。
前記曲線状の板の横幅方向の長さをＸとし、前記ケーシングの横幅方向の長さをＹとしたとき、Ｘ／Ｙ＜０．５とすることを特徴とする請求項１又は２記載のシロッコファン。
前記曲線状の板の中心角をαとしたとき、０°＜α＜６０°とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシロッコファン。
前記ファンの半径をＲ₀、上記曲線状の板の半径をＲ₁としたとき、１．１＜Ｒ₁／Ｒ₀＜１．５とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシロッコファン。
前記曲線状の板にリブを立設し、前記曲線状の板を前記リブを介して前記ケーシングに取り付けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシロッコファン。
前記環状の穴に所定の間隔でリブが設けられ、前記ベルマウスを前記リブによってケーシングの側壁に接合したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシロッコファン。
請求項１〜７のいずれかに記載のシロッコファンを具備したことを特徴とする空気調和機。