JP5511224B2 - 多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、建物や自動車用の空気調和機に広く適用できる多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機に関するものである。

スクロール状のケーシング内に複数枚のファンブレードを備えた羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンは、冷凍、空調あるいは換気装置等における送風用ファンとして、幅広く採用されている。かかる多翼遠心ファンにおいて、羽根車のファンブレード枚数（Ｚ）と回転数（Ｎ）の積を一次成分とする離散周波数騒音（いわゆるＮＺ音）が発生することが知られている。このＮＺ音は、ケーシングの舌部付近でファンブレード間から遠心方向に吹き出された気流やその二次流れが舌部と干渉することが原因で発生していると考えられている。

ＮＺ音の発生を抑制するために、従来からファンブレードのピッチを不均一にして周期性を崩したり、スクロール状ケーシングの舌部とファンブレードとが平行とならないようにしたりする等の様々な対策が実施されている。しかし、これらの対策によってもＮＺ音のレベルを十分に低減できていないのが現状であり、また、舌部以外にも原因があるのではないかと考えられているが、その原因が未だ十分に解明がなされていなかった。

一方、特許文献１には、スクロール状ケーシング内を気流が流れる際のエネルギー損失を抑制するために、ケーシング内の上面、底面および側面に羽根車の回転軸方向に沿う突条を含む多数の突起を設け、この突起の近傍を流れる気流を境界層内で乱流にして安定化させ、境界層の発達を防止することによって、エネルギー損失を抑制するようにした技術が提示されている。

特開２００２−５０９０号公報

多翼遠心ファンにおけるＮＺ音の発生メカニズムを詳しく分析したところ、ＮＺ音の発生要因は、ケーシングの舌部付近でファンブレード間から遠心方向に吹き出された気流やその二次流れが舌部と干渉すること以外に、ＮＺ周波数の圧力変動を伴う乱流エネルギーの大きな流れが舌部下流側でケーシングの側面と干渉することによっても発生していることが判明した。

具体的には、大風量時において、ケーシングの出口付近ではファンブレードと舌部との隙間から、再びケーシング内へと漏れ出る乱流エネルギーの大きな流れが発生する場合があり、この流れがファンブレードの回転によるＮＺ周波数の圧力変動の影響を受け、ＮＺ周期の圧力変動を伴ってケーシング側面と干渉し、これがＮＺ音の音源となっていることが解った。従って、このＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れをケーシング側面から離間すれば、ＮＺ騒音を低減できると考えられる。

しかし、特許文献１には、ＮＺ音の低減については一切触れられていない。仮にケーシング内面に設けられている突条、突起が主に横渦の発生により境界層内で気流を乱し、多少なりともＮＺ周波数を持つ圧力変動成分を分散させる機能を有していたとしても、ケーシングの内面全域に流線と略直交する方向に突条、突起が設けられているため、これらの突条、突起によっては、ＮＺ騒音を十分に低減することが困難であるとともに、流れに対する抵抗が増大し、風量の低下やファン動力の増大は避けられないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、流路抵抗を増大させることなく、ＮＺ騒音を十分に低減することができる多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる多翼遠心ファンは、スクロール状ケーシング内に、多数枚のファンブレードを備えた羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記ケーシング内の舌部よりも下流側の側面に、前記羽根車の回転軸方向および回転方向に多数の段差が設けられ、該段差は、前記羽根車の回転軸方向の高さが前記回転方向において不連続となるように配置され、鋭角な頂部を備えた縦渦発生体とされていることを特徴とする。

本発明によれば、スクロール状のケーシング内の舌部よりも下流側の側面に、羽根車の回転軸方向および回転方向に多数の段差が設けられ、該段差は、羽根車の回転軸方向の高さが回転方向において不連続となるように配置され、鋭角な頂部を備えた縦渦発生体とされているため、ケーシング側面に沿う空気流により各段差の頂部からケーシング側面に沿って下流側へと縦渦が形成され、それが多数の段差によってケーシング側面に層をなすように形成される。これにより、ケーシングの出口付近で羽根車のファンブレードと舌部との隙間からケーシング内へと漏れ出るＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れをケーシング側面から離間し、その流れが直接ケーシング側面と干渉するのを阻止することができる。従って、上記高乱流エネルギーの流れがケーシング側面と干渉することにより発生されるＮＺ騒音のピークレベルを十分に低減することができる。また、段差により発生される縦渦は、空気流れ方向の軸周りに発生する縦型の渦であるため、空気流れに対する抵抗を減らすことができ、従って、段差を設けることによる風量の低下やファン動力の増大を抑制し、多翼遠心ファンを高性能化することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記多数の段差は、前記羽根車の回転方向に互いに隣接する前記段差の頂部の間隔と、前記ファンブレードの平均ピッチとが異なるピッチとされ、該ファンブレードが前記段差を通過する際の圧力変動の位相がずらされていることを特徴とする。

本発明によれば、多数の段差が、羽根車の回転方向に互いに隣接する段差の頂部の間隔と、ファンブレードの平均ピッチとが異なるピッチとされ、該ファンブレードが段差を通過する際の圧力変動の位相がずらされているため、ファンブレードと段差とが干渉することによる圧力変動の位相をずらすことができる。従って、ファンブレードと段差との干渉によるＮＺ音の発生をも防止することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記ケーシングは、前記羽根車の回転軸方向に上下に２分割され、前記段差は、前記回転軸方向の高さが最大である前記頂部が前記ケーシングの分割面方向を向くように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ケーシングが、羽根車の回転軸方向に上下に２分割され、段差が、回転軸方向の高さが最大である頂部がケーシングの分割面方向を向くように配置されているため、スクロール状のケーシングを上下２分割構造としても、高さが最大である段差の頂部がケーシングの分割面方向を向くように配置されていることから、上下方向に離型される単純な金型を用いてケーシングを成形することができる。従って、側面に段差を設けたケーシングを特殊な金型を用いることなく、射出成形等により容易に製造でき、コストアップを抑えることができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記２分割されたケーシングには、上下ケーシングの側面に多数の前記段差が互いの頂部の位置が前記羽根車の回転方向に一致しない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、２分割された上下ケーシングの側面に多数の段差が互いの頂部の位置が羽根車の回転方向に一致しないように設けられているため、段差の頂部から発生される縦渦の発生箇所を周方向に分散させることができる。従って、段差によって発生される縦渦自体とファンブレードとの干渉によるＮＺ音の発生をも防止することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記段差は、前記ケーシングの下流方向に向って階段状に連続的に複数個設けられ、少なくとも隣接する前記段差の頂部の前記回転軸方向高さ位置が互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、段差が、下流方向に階段状に連続的に複数個設けられ、少なくとも隣接する段差の頂部の回転軸方向高さ位置が互いに異なる位置に設けられているため、下流方向に階段状に連続的に複数個設けられている段差によって、回転軸方向に複数個の縦渦を層状に形成することができる。従って、高乱流エネルギーの流れがケーシング側面と干渉することにより発生されるＮＺ騒音を低減することができる。また、上下２分割構造で上下方向に離型される単純な金型を用いて成形されるケーシングに対しても容易に適用することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記段差の内周側に突出した面の端辺のうち、上流方向に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、段差の内周側（羽根車の回転軸中心側）に突出した面の端辺のうち、上流方向（羽根車の回転方向と反対方向）に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されているため、段差自体が空気流に対して大きな抵抗となることがなく、段差およびそれによって形成される縦渦による圧損の増大を最小限に抑えることができる。従って、ＮＺ騒音を低減しながら、風量の低下およびファン動力の増大を抑制することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記段差は、前記羽根車の回転軸中心Φ１と前記ケーシングの舌部のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準に前記羽根車の回転方向への角度をθとしたとき、前記ケーシング内の側面における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、段差が、ケーシング内の側面に舌部から下流側の少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲に設けられているため、ケーシングの出口付近で羽根車のファンブレードと舌部との隙間からケーシング内へと漏れ出たＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れの影響が及ぶケーシング側面の略全域において、該流れをケーシングの側面から離間し、その流れが直接ケーシングの側面と干渉するのを阻止することができる。従って、ケーシングの側面上で発生するＮＺ騒音のピークレベルを確実に低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記段差は、前記羽根車の回転軸中心Φ１と前記ケーシングの舌部のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準に前記羽根車の回転方向への角度をθとしたとき、前記ケーシング内の側面における好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、段差が、ケーシング内の側面に舌部から下流側の好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲に設けられているため、ケーシングの出口付近で羽根車のファンブレードと舌部との隙間からケーシング内へと漏れ出たＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れの影響が及ぶ可能性があるスクロール状ケーシングの巻き終り付近までの側面の略全域において、該流れをケーシングの側面から離間し、その流れが直接ケーシングの側面と干渉するのを阻止することができる。従って、ケーシングの側面上で発生するＮＺ騒音のピークレベルを確実に低減することができる。

さらに、本発明にかかる空気調和機は、空気送風用のファンとして、上述のいずれかに記載の多翼遠心ファンが搭載されていることを特徴とする。

本発明によれば、空気調和機に搭載される空気送風用のファンが、上述のいずれかに記載の多翼遠心ファンとされているため、上述の如くＮＺ騒音が低減されるとともに、風量の低下やファン動力の増大が抑制される高性能の多翼遠心ファンを搭載でき、従って、空気調和機を一段と低騒音化および高性能化することができる。

本発明の多翼遠心ファンによると、ケーシング側面に沿う空気流により段差の頂部からケーシング側面に沿って下流側へと縦渦が形成され、それが多数の段差によってケーシング側面に層をなすように形成されるため、ケーシングの出口付近で羽根車のファンブレードと舌部との隙間からケーシング内へと漏れ出るＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れをケーシング側面から離間し、その流れが直接ケーシング側面と干渉するのを阻止することができ、従って、高乱流エネルギーの流れがケーシング側面と干渉することにより発生されるＮＺ騒音のピークレベルを十分に低減することができる。また、段差により発生される縦渦は、空気流れ方向の軸周りに発生する縦型の渦であるため、空気流れに対する抵抗を減らすことができ、従って、段差を設けることによる風量の低下やファン動力の増大を抑制し、多翼遠心ファンを高性能化することができる。

本発明の空気調和機によると、空気送風用のファンとしてＮＺ騒音のレベルを十分に低減することができるとともに、風量の低下やファン動力の増大を抑制することができる多翼遠心ファンを搭載することができるため、空気調和機を一段と低騒音化、高性能化することができる。

本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンの斜視図である。 図１に示す多翼遠心ファンの横断面図である。 図１に示す多翼遠心ファンの段差が設けられているケーシング側面の部分斜視図（Ａ）とその段差の拡大図（Ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る多翼遠心ファンの段差が設けられているケーシング側面の部分斜視図（Ａ）とその段差の拡大図（Ｂ）である。 図４に示す多翼遠心ファンのケーシングの上下分割位置と段差の位置関係の一例を示す縦断面図である。 図４に示す多翼遠心ファンのケーシングの上下分割位置と段差の位置関係の他の例を示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る多翼遠心ファンの段差が設けられているケーシング側面の部分斜視図（Ａ）とその段差の拡大図（Ｂ）である。 図７に示す多翼遠心ファンのケーシングの上下分割位置と段差の位置関係の一例を示す縦断面図である。 図７に示す多翼遠心ファンのケーシングの上下分割位置と段差の位置関係の他の例を示す縦断面図である。 本発明の多翼遠心ファンによるＮＺ音の低減効果を示す分析図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３及び図１０を用いて説明する。図１には、本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンの斜視図が示されており、図２には、その横断面図が示されている。
多翼遠心ファン１は、樹脂材によって射出成形された上下２分割構造のスクロール形状をなす樹脂製ケーシング２を備えている。

ケーシング２は、上面３、底面４、および側面５から構成され、舌部６を基点としてスクロール状（渦巻き状）に形成されている。ケーシング２の上面３には、ベルマウス７を有する空気吸い込み口８が設けられており、また、舌部６の上流側から接線方向に向け吹き出し口９が延長されている。このケーシング２の内部には、多数のファンブレード１１を備えた羽根車１０が、底面４側に設置されているモータ（図示省略）の回転軸を介して回転自在に支持されている。

上記多翼遠心ファン１において、羽根車１０が時計回りに回転されることによりベルマウス７を介して空気吸い込み口８から軸方向に吸い込まれた空気は、羽根車１０の複数枚のファンブレード１１間を通って内周側から外周側へと遠心方向に破線矢印の如く吐出される。この空気は、スクロール状のケーシング２の内周面に沿って周方向へと送られ、吹き出し口９から破線矢印の如く外部へと送出される。

羽根車１０の回転によって上記の如く空気流が形成される中、ケーシング２の舌部６付近において発生する逆流に対して、羽根車１０のファンブレード１１が通過することで発生する流れの乱れが原因となって大きな渦が形成され、乱れの大きい乱流領域が生じることが知られている。この乱流領域をファンブレード１１が通過することによる圧力変動はＮＺの周波数成分を持ち、その乱流領域がそのままファンブレード１１と舌部６との隙間から、ケーシング２内の舌部６の下流側へと漏れ出る。

このＮＺ周波数成分を持つ高乱流エネルギー流れの舌部６の下流側への漏れ流れは、大風量時において顕著であり、舌部６の下流側のかなり広い範囲にまで及び、これがケーシング２の側面５と干渉することによって、ＮＺ音の音源となっていることが発明者らの分析により判明した。
本実施形態では、このＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れをケーシング２の側面５から離間させるため、図３に示されるように、ケーシング２内の舌部６よりも下流側の側面５に、羽根車１０の回転軸方向の高さが不連続的に異なるとともに、比較的消滅しにくい縦渦を発生させる鋭角な頂部１３を備えている段差（縦渦発生体）１２を多数設けた構成を採用している。

この縦渦を形成するための多数の段差１２は、羽根車１０の回転方向に互いに隣接する段差１２の頂部１３間の間隔と、羽根車１０のファンブレード１１の平均ピッチとが異なるピッチとされ、該ファンブレード１１が段差１２を通過する際の圧力変動の位相がずらされるように設けられており、両者間における干渉の位相の周期性がずらさせている。
また、図３に示されるように、段差１２の内周側（羽根車１０の回転軸中心Φ１側）に突出した面の端辺のうち、上流方向（羽根車１０の回転方向と反対方向）に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されており、縦渦を適正に発生させることができるとともに、段差１２自体が空気流れに対して抵抗とならないように構成されている。

更に、上記段差１２は、図２に示されるように、羽根車１０の回転軸中心Φ１とケーシング２の舌部６のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準に羽根車１０の回転方向への角度をθとしたとき、ケーシング２の側面５における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲、より好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲に設けられている。これは、ＮＺの周波数成分を含む高乱流エネルギーの流れの影響が及び範囲が風量により変化することを考慮し、ＮＺ音を確実に低減するためには、スクロール状のケーシング２の巻き終り付近である舌部６から約３００°までの範囲において、多数の段差１２を分散して設けることが望ましいからである。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記のように、スクロール状のケーシング２内の舌部６よりも下流側の側面５に、羽根車１０の回転軸方向の高さが不連続的に異なるとともに、鋭角な頂部１３を備えている段差１２を多数設けことにより、ケーシング２内の側面５に沿う空気流により段差１２の頂部１３からケーシング２の側面５に沿って下流側へと縦渦を含む流れ（図７（Ａ）参照）を形成することができる。

このような縦渦は、比較的消滅しにくく、該縦渦を含む流れが多数の段差１２を介してケーシング２の側面５に層状をなすように形成されることによって、ケーシング２の出口付近で羽根車１０のファンブレード１１と舌部６との間からケーシング２内へと漏れ出るＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れをケーシング２の側面５から離間させることができる。

これによって、ＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れが直接ケーシング２の側面５と干渉するのを阻止することができ、このため、高乱流エネルギーの流れがケーシング２の側面５と干渉することにより発生されるＮＺ騒音のピーク値を十分に低減することができる。図１０には、横軸に周波数［Ｈｚ］、縦軸に音圧レベル［ｄＢ］を取ったときのＮＺ騒音の周波数分析結果が示されている。図中の破線が従来技術よる波形、実線が本発明による波形であり、従来技術では現れていたＮＺのピーク値Ｐが本発明によって消滅され、ＮＺ騒音が十分低減されていることが解かる。

しかも、上記段差１２によって発生される縦渦は、空気流れ方向の軸周りに発生する縦型の渦であるため、空気流れに対する抵抗を減らすことができる。従って、段差１２を設けることによる風量の低下やファン動力の増大を抑制することができ、多翼遠心ファン１を高性能化することができる。

また、本実施形態においては、多数の段差１２が、羽根車１０の回転方向に互いに隣接する段差１２の頂部１３の間隔と、ファンブレード１１の平均ピッチ（ファンブレード１１が不等ピッチで設けられる場合があるため）とが異なるピッチとされ、該ファンブレード１１が段差１２を通過する際の圧力変動の位相がずらされるように設けられている。これによって、ファンブレード１１と段差１２との間の干渉の位相を周期的にずらすことができ、ファンブレード１１と段差１２との干渉によるＮＺ音の発生をも防止することができる。

加えて、段差１２の内周側（羽根車１０の回転軸中心Φ１側）に突出した面の端辺のうち、上流方向（羽根車１０の回転方向と反対方向）に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されている。このため、段差１２自体が空気流に対して大きな抵抗となることがなく、段差１２およびそれによって形成される縦渦による圧損の増大を最小限に抑えることができ、ＮＺ騒音を低減しながら、風量の低下およびファン動力の増大を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、段差１２を羽根車１０の回転軸中心Φ１とケーシング２の舌部６のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準にして羽根車１０の回転方向への角度をθとしたとき、ケーシング２の側面５における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲、より好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲に設けている。このため、ファンブレード１１と舌部６との隙間からケーシング２内へと漏れ出るＮＺ周波数の圧力変動を伴う高乱流エネルギーの流れの影響が及ぶ可能性があるスクロール状ケーシング２の巻き終り付近までの側面５の略全域において、該流れをケーシング２の側面５から離間し、その流れが直接ケーシング２の側面５と干渉するのを阻止することができる。従って、ケーシング２の側面５上で発生するＮＺ騒音を確実に低減することができる。

また、上記の如く、ＮＺ騒音を低減できるとともに、風量の低下やファン動力の増大を抑制できる高性能の多翼遠心ファン１を空気調和機の空気送風用ファンに適用することによって、空気調和機の一層の低騒音化および高性能化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図４ないし図６を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、ケーシング２の側面５に設けられる段差１２Ａの方向が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、ケーシング２の成形性を考慮して、段差１２Ａの配置方向が特定されている。つまり、この種多翼遠心ファンにおいて、空調用に用いられるものは、ケーシング２が樹脂製とされ、射出成形するために上下２分割構造とされている。この場合、ケーシング２は、羽根車１０の回転軸方向に上下に２分割されるので、段差１２Ａは、図４に示されるように、回転軸方向の高さが最大である頂部１３Ａがケーシング２の分割面方向を向くように配置される。

具体的には、図５に示されるように、上下に２分割される上ケーシング２Ａと下ケーシング２Ａとの分割面２Ｃが、羽根車１０の回転軸方向の上方部に位置される場合は、下ケーシング２Ｂの側面５を上方部が拡がっている傾斜面とし、この傾斜されている側面５に頂部１３Ａが下ケーシング２Ｂの分割面２Ｃ方向を向くように多数の段差１２Ａが配置された構成とされる。これによって、側面５に段差１２Ａが設けられている下ケーシング２Ｂを上下方向に分離される金型によって容易に成形することが可能となる。

また、図６に示されるように、上下に２分割される上ケーシング２Ａと下ケーシング２Ｂとの分割面２Ｃが、羽根車１０の回転軸方向のほぼ中間部に位置される場合は、上下両ケーシング２Ａ，２Ｂの各側面５を下方部および上方部が拡がる傾斜面とし、この傾斜されている上下ケーシング２Ａ，２Ｂの各側面５に頂部１３Ａがそれぞれ分割面２Ｃの方向を向くように多数の段差１２Ａが配置された構成とされる。これによって、それぞれの側面５に段差１２Ａが設けられている上下ケーシング２Ａ，２Ｂを上下方向に分離される金型によって容易に成形することが可能となる。

なお、図６に示されるように、２分割された上下ケーシング２Ａ，２Ｂにそれぞれ段差１２Ａを設ける場合、上下のケーシング２Ａ，２Ｂに設けられる多数の段差１２Ａの頂部１３Ａの位置が羽根車１０の回転方向において一致しないように設けることが望ましい。

上記のように、ケーシング２を羽根車１０の回転軸方向に上下に２分割された上下ケーシング２Ａ，２Ｂにより構成し、段差１２Ａを回転軸方向の高さが最大である頂部１３Ａが上下ケーシング２Ａ，２Ｂの分割面２Ｃ方向を向くように配置した構成とすることによって、樹脂製スクロール状ケーシングを上下２分割構造としても、高さが最大である段差１２Ａの頂部１３Ａが上下ケーシング２Ａ，２Ｂの分割面２Ｃ方向を向くように配置されていることから、上下方向に離型される単純な金型を用いて上下ケーシング２Ａ，２Ｂを成形することができる。このため、側面に段差１２Ａを設けた上下ケーシング２Ａ，２Ｂを特殊な金型を用いることなく、射出成形等により容易に製造でき、コストアップを抑えることができる。

しかも、上下に２分割された上下ケーシング２Ａ，２Ｂの各側面５に設けられる多数の段差１２Ａを、互いの頂部１３Ａの位置が羽根車１０の回転方向において一致しないように設けているため、段差１２Ａの頂部１３Ａから発生される縦渦の発生箇所を周方向に分散させることができる。これによって、段差１２Ａにより発生される縦渦自体とファンブレード１１との干渉によるＮＺ音の発生をも防止することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７ないし図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、ケーシング２の側面５に設けられる段差１２Ｂの構成が異なっている。その他の点については、第１および第２実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図７に示されるように、ケーシング２の側面５に設けられる多数の段差１２Ｂが、それぞれケーシング２の下流方向に向って階段状に連続的に成形された複数の段差１２Ｂによって構成されている。

この階段状に連続的に成形されている複数の段差１２Ｂは、図７（Ｂ）に示されるように、例えば、２０ｍｍピッチで連続的に１０個、隣接する段差１２Ｂの頂部１３Ｂの回転軸方向高さ位置が異なる位置となるように設けられている。また、この段差１２Ｂは、上記した如く、各段差１２Ｂの内周側（羽根車１０の回転軸中心Φ１側）に突出した面の端辺のうち、上流方向（羽根車１０の回転方向と反対方向）に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されているともに、舌部６からケーシング２の下流方向に向ってその側面５における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲、より好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲において、複数箇所に設けられている。

さらに、成形上の都合から、図８に示されるように、上下に２分割構造とされる上ケーシング２Ａと下ケーシング２Ｂとの分割面２Ｃが、羽根車１０の回転軸方向の上方部に位置される場合は、下ケーシング２Ｂの側面５に階段状に連続的に成形されている多数の段差１２Ｂの各頂部１３Ｂが分割面２Ｃの方向を向くように段差１２Ｂが成形された構成とされる。これによって、側面５に段差１２Ｂが設けられている下ケーシング２Ｂを上下方向に分離される金型によって容易に成形することが可能となる。

同様に、図９に示されるように、上下に２分割される上ケーシング２Ａと下ケーシング２Ｂとの分割面２Ｃが、羽根車１０の回転軸方向のほぼ中間部に位置される場合は、上下両ケーシング２Ａ，２Ｂの各側面５に階段状に連続的に成形されている多数の段差１２Ｂの各頂部１３Ｂがそれぞれ分割面２Ｃの方向を向くように段差１２Ｂが成形された構成とされる。これによって、それぞれ側面５に段差１２Ｂが設けられている上下ケーシング２Ａ，２Ｂを上下方向に分離される金型によって容易に成形することが可能となる。
なお、本実施形態の段差１２Ｂの段１４は、下流側に向って滑らかに薄くしていくことにより、段１４をなくしてもよい。

上記のように、段差１２Ｂを下流方向に階段状に連続的に複数個設け、少なくとも隣接する段差１２Ｂの頂部１３Ｂの回転軸方向高さ位置を互いに異なる位置に設けた構成とすることにより、下流方向に階段状に連続的に複数個設けられる段差１２Ｂによって回転軸方向に複数個の縦渦を層状（図７（Ａ）参照）に形成することができる。このため、高乱流エネルギーの流れがケーシング２の側面５と干渉することにより発生されるＮＺ騒音を低減することができる。また、上下２分割構造で上下方向に離型される単純な金型を用いて成形されるケーシング２に対しても容易に適用することができる。

さらに、本実施形態における階段状に連続的に成形された複数の段差１２Ｂも、各段差１２Ｂの内周側（羽根車１０の回転軸中心Φ１側）に突出した面の端辺のうち、上流方向（羽根車１０の回転方向と反対方向）に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されているともに、舌部６からケーシング２の下流方向に向ってその側面５における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲、より好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲において、複数箇所に設けられているため、上記した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、樹脂製の上下２分割構造のケーシングを有する多翼遠心ファンについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、板金製のケーシングを備えた多翼遠心ファンにも同様に適用することができる。また、空気調和機用の多翼遠心ファンにも同様に適用できることは云うまでもない。

１ 多翼遠心ファン
２ ケーシング
２Ａ 上ケーシング
２Ｂ 下ケーシング
２Ｃ 分割面
５ 側面
６ 舌部
１０ 羽根車
１１ ファンブレード
１２，１２Ａ，１２Ｂ 段差
１３，１３Ａ，１３Ｂ 頂部
Δ 段差の傾斜角
θ 舌部から回転方向への角度
Φ１ 回転軸中心
Φ２ 舌部のアール中心

Claims (9)

1. スクロール状ケーシング内に、多数枚のファンブレードを備えた羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、
   前記ケーシング内の舌部よりも下流側の側面に、前記羽根車の回転軸方向および回転方向に多数の段差が設けられ、該段差は、前記羽根車の回転軸方向の高さが前記回転方向において不連続となるように配置され、鋭角な頂部を備えた縦渦発生体とされていることを特徴とする多翼遠心ファン。
2. 前記多数の段差は、前記羽根車の回転方向に互いに隣接する前記段差の頂部の間隔と、前記ファンブレードの平均ピッチとが異なるピッチとされ、該ファンブレードが前記段差を通過する際の圧力変動の位相がずらされていることを特徴とする請求項１に記載の多翼遠心ファン。
3. 前記ケーシングは、前記羽根車の回転軸方向に上下に２分割され、前記段差は、前記回転軸方向の高さが最大である前記頂部が前記ケーシングの分割面方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多翼遠心ファン。
4. 前記２分割されたケーシングには、上下ケーシングの側面に多数の前記段差が互いの頂部の位置が前記羽根車の回転方向に一致しないように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の多翼遠心ファン。
5. 前記段差は、前記ケーシングの下流方向に向って階段状に連続的に複数個設けられ、少なくとも隣接する前記段差の頂部の前記回転軸方向高さ位置が互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
6. 前記段差の内周側に突出した面の端辺のうち、上流方向に対向する辺と空気流れ方向とがなす傾斜角Δが、３０°±１０°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
7. 前記段差は、前記羽根車の回転軸中心Φ１と前記ケーシングの舌部のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準に前記羽根車の回転方向への角度をθとしたとき、前記ケーシング内の側面における少なくとも０°＜θ＜２００°の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
8. 前記段差は、前記羽根車の回転軸中心Φ１と前記ケーシングの舌部のアール中心Φ２とを結ぶ直線を基準に前記羽根車の回転方向への角度をθとしたとき、前記ケーシング内の側面における好ましくは０°＜θ＜３００°の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
9. 空気送風用のファンとして、請求項１ないし８のいずれかに記載の多翼遠心ファンが搭載されていることを特徴とする空気調和機。
   

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