JP6281374B2 - 遠心送風機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、空気調和機の室内機などに用いられる遠心送風機に関する。

空気調和機の室内機に用いられる遠心送風機では、ハブとシュラウドと複数の羽根からなる羽根車とベルマウスとを有する。シュラウドは、ハブに対して羽根車を回転させるファンモータの回転軸の軸方向に対向配置され、ハブとシュラウドの間に所定の間隔をあけて羽根が配列される。そして、シュラウドのファンモータの回転軸の軸方向における前方（ハブと反対側）にベルマウスが配置される。

このような遠心送風機において、ファンモータの駆動によって羽根車が回転すると、室内機の吸込口から室内機の内部に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、主流として、ベルマウスによってシュラウドの空気吸込口に案内される。

主流の空気は、ハブとシュラウドとの間に周方向に沿って配列された複数の羽根により半径方向の外側に送られ、その大半は室内熱交換器において冷媒と熱交換を行った後室内機の吹出口を通じて室内に吹き出されるが、一部は室内機内においてシュラウドの外周面側の空間を通ってベルマウスに向かって環流し、ベルマウスとシュラウドとの隙間を通じて再吸入される。

このような再吸入が生じると、その分だけ室内に吹き出される空気量が減少し、ファンの送風効率が低下する。

上述した問題を解決する方法として、ベルマウスとシュラウドとの間隙を小さくすることによって再吸入される空気量を減らす方法が考えられるが、ベルマウスとシュラウドとの干渉を避けるために、ベルマウスとシュラウドとの間隙は少なくとも１０ｍｍ程度は確保する必要があるため、これ以上間隙を小さくすることができない。また、ベルマウスとシュラウドとの間隙を小さくすると、その間隙を通過する空気の速度が速くなって空気の流れに起因する騒音が発生するおそれもある。

一方、空気の再吸入によるファンの送風効率の低下を抑制する方法として、ベルマウスの外周面に周方向に沿って所定の間隔で複数の壁部を設け、これらの壁部を、間隙を流れる空気に対する抵抗とすることで、再吸入される空気量を低減させる方法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−３６４４４号公報

しかしながら、ベルマウスに複数の壁部を設けるなど、遠心送風機に構造体を追加する方法は、遠心送風機の構造が複雑となって製造コストの増大や重量の増大を招くなどの問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ベルマウスとシュラウドとの隙間からの空気の再吸入量を、簡単な構造で低減することのできる遠心送風機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る遠心送風機は、ファンモータの回転軸を中心として円形に開口する空気吸込口を有するシュラウドと空気吸込口の周方向に沿って配列された複数の羽根とを備えた羽根車と、空気吸込口の周縁部の内周面との間に間隙を設けた状態で空気吸込口の側から周縁部に一端部が嵌め込まれて配置されたベルマウスとを具備し、シュラウドの周縁部の内周面に周方向に間隔をあけて設けられ、周縁部の吸入側の端から回転軸の軸方向の空気吸込口と反対方向に向かうにつれて羽根車の回転方向に傾く複数の第１の溝、あるいは、ベルマウスの一端部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、一端部の端から回転軸の軸方向の一端部と反対方向に向かうにつれて羽根車の回転方向の逆方向に傾く複数の第２の溝のうち、少なくとも一方が設けられたものである。

本発明の一形態に係る遠心送風機において、複数の第１の溝は、シュラウドの内周面に不均一な間隔で設けられ、複数の第２の溝は、ベルマウスの外周面に不均一な間隔で設けられたものであってもよい。

また、本発明の一形態に係る遠心送風機において、複数の第１の溝は、周縁部の吸入側の端から各々不均一な長さで設けられ、複数の第２の溝は、一端部の端から各々不均一な長さで設けられたものであってもよい。

さらには、本発明の一形態に係る遠心送風機において、第１の溝の長さと第２の溝の長さとが異なる長さであってもよい。

本発明により、ベルマウスとシュラウドとの間隙からの空気の再吸入量を、簡単な構造で低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る遠心送風機１０及びこれを備えた室内機１の構成を示す縦断面図である。 図１の室内機１の遠心送風機１０におけるベルマウスとシュラウドの側面断面図である。 図１の遠心送風機１０の構成からベルマウスとシュラウドを取り出して示す斜視図である。 図３のベルマウス１６とシュラウド１９とを分解して示す斜視図である。 シュラウド１９の第１の溝１９ｆおよびベルマウス１６の第２の溝１６ｃの形状を示す平面図である。 図５ＡのＣ−Ｃ'断面図である。 図５ＡのＤ−Ｄ'断面図である。 シュラウド１９の第１の溝１９ｆおよびベルマウス１６の第２の溝１６ｃの形状の変形例を示す図である。 シュラウド１９の複数の第１の溝１９ｆの変形例を示す斜視図である。 シュラウド１９の複数の第１の溝１９ｆの別の変形例を示す斜視図である。 ベルマウス１６の変形例を示す側面断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る遠心送風機１０及びこれを備えた室内機１の構成を示す縦断面図である。

同図に示すように、この室内機１は、天井埋込型のカセット室内機である。この室内機１は、天井３５に設けられた開口に埋め込まれる略直方体の筐体２１と、筐体２１の下部に取り付けられた化粧パネル２２とを備えている。

化粧パネル２２は、矩形状の吸込グリル２３と、この吸込グリル２３の各辺に沿って設けられた複数の吹出口２４とを有している。

筐体２１内には、遠心送風機１０、ファンモータ１１、熱交換器１２、ドレンパン１３、エアフィルタ１４などが配置されている。

遠心送風機１０は、羽根車１５とベルマウス１６とを含む。

羽根車１５は、ハブ１７と、シュラウド１９と、複数の羽根１８とを含む。

シュラウド１９は、ハブ１７に対してファンモータ１１の回転軸１１ａの軸方向Ａの前側Ｆに対向配置されている。シュラウド１９は、回転軸１１ａを中心として円形に開口する空気吸込口１９ａを有している。シュラウド１９の外径は、後側Ｒに向かうにつれて大きくなっている。

複数の羽根１８は、ハブ１７とシュラウド１９との間に空気吸込口１９ａの周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。各羽根１８の前側Ｆの端部はシュラウド１９の内面に接合されている。各羽根１８の後側Ｒの端部はハブ１７に接合されている。各羽根１８は、ハブ１７の半径方向に対して回転方向の反対向き（後ろ向き）に傾斜した後ろ向き羽根である。

ベルマウス１６は、シュラウド１９に対して軸方向Ａの前側Ｆに対向配置されている。
ベルマウス１６は、前後方向に貫通する貫通口１６ａを有している。ベルマウス１６は、外径が後側Ｒに向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。

ベルマウス１６の後側Ｒの一部は、シュラウド１９の空気吸込口１９ａの周縁部１９ｅとの間に所定の間隙２５を設けた状態で空気吸込口１９ａからシュラウド１９内に挿入されている。これにより、ベルマウス１６は、貫通口１６ａを通じて後側Ｒに向かって吸い込まれる空気をシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内する。

［ベルマウス１６とシュラウド１９との間隙２５からの空気の再吸入の抑制について］
図２に示すように、ベルマウス１６によってシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内される主流Ｓの空気は、空気吸込口１９ａの近傍においては、主にシュラウド１９の回転軸１１ａの軸方向Ａに沿った方向に流れるが、一部は室内機１内においてシュラウド１９の外周面側の空間を通ってベルマウス１６に向かって環流（符号Ｍ）し、シュラウド１９の周縁部１９ｅとベルマウス１６との間隙２５からシュラウド１９の内面側に再吸入される。このような空気の再吸入が生じると、その分だけ室内に吹き出される空気量が減少し、ファンの送風効率が低下する

本実施形態の遠心送風機１０では、シュラウド１９の内面側への空気の再吸入を低減するために、次のような構成を採用した。

図３は、図１の室内機１の構成から遠心送風機１０の構成を取り出して示す斜視図である。
図４は、図３の遠心送風機１０をベルマウス１６と、シュラウド１９を有する羽根車１５とに分解して示す斜視図であり、ベルマウス１６は静止している状態を、シュラウド１９は回転している状態を、それぞれ示している。

図４に示すように、シュラウド１９のベルマウス１６と嵌め合わされた周縁部１９ｅの内周面には、周縁部１９ｅの吸入側の端１９ｇから軸方向Ａの後側Ｒに向かうにつれて羽根車１５の回転方向Ｋに傾く複数の第１の溝１９ｆが設けられている。これら複数の第１の溝１９ｆは、例えば、周方向に等間隔で配置されている。複数の第１の溝１９ｆの形状、深さ、間隔は全て同じであってよい。

また、ベルマウス１６のシュラウド１９と嵌め合わされる嵌合部１６ｂの外周面には、嵌合部１６ｂの端１６ｄから軸方向Ａの前側Ｆに向かうにつれて羽根車１５の回転方向Ｋに傾く複数の第２の溝１６ｃが設けられている。これら複数の第２の溝１６ｃは、例えば、周方向に等間隔に配置されている。複数の第２の溝１６ｃの形状、深さ、間隔は全て同じであってよい。

ここで、図３に示す環流Ｍによって間隙２５に侵入してくる空気の流れは、図４に示す空気の流れ３３のように、回転している羽根車１５から見て軸方向Ａの後側Ｒに向かうにつれて回転方向Ｋと逆向きに傾く。これに対して、シュラウド１９の周縁部１９ｅの内周面には、上述したように、周縁部１９ｅの吸入側の端１９ｇから軸方向Ａの後側Ｒに向かうにつれて回転方向Ｋに傾く複数の第１の溝１９ｆが設けられているので、上記の間隙２５に浸入してきた空気の流れ３３は、第１の溝１９ｆによって、浸入時とは逆方向つまり軸方向Ａの前側Ｆの方へ導かれる。これにより、間隙２５からシュラウド１９内へ再吸入される空気量が低減される。

一方、ベルマウス１６は静止しているので、ベルマウス１６から見て、上記の間隙２５に浸入してくる空気の流れ３６は、軸方向Ａの後側Ｒに向かうにつれて回転方向Ｋに傾く。これに対して、ベルマウス１６の嵌合部１６ｂの外周面には、上述したように、嵌合部１６ｂの端１６ｄから軸方向Ａの前側Ｆに向かうにつれて回転方向Ｋに傾く複数の第２の溝１６ｃが設けられているので、上記の間隙２５に浸入してきた空気の流れ３６は、第２の溝１６ｃによって、浸入時とは逆方向つまり軸方向Ａの前側Ｆの方へに導かれる。このことによっても、間隙２５からシュラウド１９内へ再吸入される空気量が低減される。

なお、本発明は、シュラウド１９の第１の溝１９ｆ、あるいはベルマウス１６の第２の溝１６ｃのいずれかによって、間隙２５からシュラウド１９内へ再吸入される空気量が低減される効果が得られることは言うまでもない。

図５Ａはシュラウド１９の第１の溝１９ｆ、およびベルマウス１６の第２の溝１６ｃの平面図、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ'断面図、図５Ｃは図５ＡのＤ−Ｄ'断面図である。これらの図に示すように、シュラウド１９の第１の溝１９ｆ、およびベルマウス１６の第２の溝１６ｃは、角が曲率面４１となっていることが望ましい。これにより、第１の溝１９ｆおよび第２の溝１６ｃに対して流入出する空気の流れが円滑になり、再吸入量を低減する効果を高めることができる。

また、図６に示すように、シュラウド１９の第１の溝１９ｆ、およびベルマウス１６の第２の溝１６ｃは、回転軸１１ａの軸方向Ａに沿った方向Ａ'に対して所定の傾斜角度で設けてもよいが、端１６ｄ、１９ｇから軸方向Ａに沿って離間するにつれて傾斜角度が変化するように設けてもよい。

また、図７に示すように、シュラウド１９の複数の第１の溝１９ｆは、不均一に長さを変えてもよい。さらに、図８に示すように、シュラウド１９の複数の第１の溝１９ｆは、周方向に不均一な間隔で配置してもよい。これらにより、第１の溝１９ｆによる風切り音が同調（共鳴）により大きくなるのを回避できる。これは、ベルマウス１６の第２の溝１６ｃについても同様である。

さらに、シュラウド１９の厚さ寸法に比較してベルマウス１６の厚さ寸法が小さく、ベルマウス１６に十分な深さの第２の溝１６ｃを設けることが難しい場合には、図９に示すように、シュラウド１９とベルマウス１６との間の必要な間隙２５の幅Ｗを確保できる範囲で、ベルマウス１６の内面に第２の溝１６ｃに代えて突起部３４を、例えば成形や板状部材の取り付けなどにより設けてもよい。この突起部３４は、第２の溝１６ｃに相当する部分を突出させるように設ければよい。あるいは、第２の溝１６ｃに相当する部分が凹むように設けてもよい。

１０…遠心送風機
１１…ファンモータ
１１ａ…回転軸
１５…羽根車
１６…ベルマウス
１６ｃ…第２の溝
１６ａ…貫通口
１６ｂ…嵌合部
１６ｄ…嵌合部の端
１９…シュラウド
１９ａ…空気吸込口
１９ｅ…周縁部
１９ｇ…周縁部の吸入側の端
１９ｆ…第１の溝
２５…間隙
３４…突起部

Claims (4)

1. 回転軸の周りに回転し、同回転軸を中心として円形に開口する空気吸込口を有するシュラウドと、前記空気吸込口の周方向に沿って配列された複数の羽根とを備えた羽根車と、
   前記空気吸込口の周縁部の内周面との間に所定の間隙を設けた状態で前記空気吸込口の側から前記周縁部に一端部が嵌め込まれて配置されたベルマウスと、
   を具備し、
   前記シュラウドの、前記周縁部の内周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記周縁部の吸入側の端から前記回転軸の軸方向の前記空気吸込口と反対方向に向かうにつれて前記羽根車の回転方向に傾く複数の第１の溝と、前記ベルマウスの前記一端部の外周面に周方向に間隔をあけて設けられ、前記一端部の端から前記回転軸の軸方向の前記一端部と反対方向に向かうにつれて前記羽根車の回転方向に傾く複数の第２の溝と、が設けられた遠心送風機。
2. 請求項１に記載の遠心送風機であって、
   前記複数の第１の溝は、前記シュラウドの内周面に不均一な間隔で設けられ、
   前記複数の第２の溝は、前記ベルマウスの外周面に不均一な間隔で設けられた、
   遠心送風機。
3. 請求項１に記載の遠心送風機であって、
   前記複数の第１の溝は、前記周縁部の吸入側の端から各々不均一な長さで設けられ、
   前記複数の第２の溝は、前記一端部の端から各々不均一な長さで設けられた、
   遠心送風機。
4. 請求項１に記載の遠心送風機であって、
   前記第１の溝の長さと前記第２の溝の長さとが異なる長さである、
   遠心送風機。

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