JP6479161B2 - 送風機および空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば空気調和機などに用いる送風機などに関するものである。特に羽根車にバランスウェイトを装着して重心を修正する送風機などである。

たとえば、風を送り出す送風機において、翼（羽根）を有し、回転軸を中心として回転し、空気の流れを形成する羽根車は性能に大きな影響を与える重要な部品である。ここで、羽根車に重心の偏り（偏重心）がある（回転軸以外の位置に重心がある）と、羽根車が回転したときに大きな振動が発生する。このため、羽根車の振動、振動に伴う騒音などにより、使用者に不快感を与えてしまうことになる。

そこで、羽根車の重心位置が回転軸となるように、羽根車にバランスウェイト（おもり）を装着する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。羽根車によって重心の位置が異なることが多いため、バランスウェイトを羽根車に装着する作業は、個々の羽根車に対して、それぞれ対応する位置にバランスウェイトを装着することによって行われる。

特開２０１１−１９０８０６号公報

ここで、偏重心を修正しても、使用時、取り扱い時などにおいて、バランスウェイトの位置が変わってしまうと、再び羽根車に偏重心が生じる。このため、バランスウェイトを位置ずれさせないようにすることはたいへん重要である。従来の送風機では、装着したバランスウェイトを羽根車に接着剤で接着する、かしめるなどして固定し、位置ずれが発生しないようにしていた。

しかし、バランスウェイトを羽根車に固定するには、接着剤を塗布するなどの作業が発生する。また、バランスウェイトを羽根車に装着した後、接着剤が乾燥するまでに時間を要する。したがって、バランスウェイトの装着作業を効率よく行うには限界があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、バランスウェイトの装着作業をさらに効率よく行うことができる送風機などを得ることを目的とする。

この発明に係る送風機は、複数の翼を有し、回転軸を中心に回転する羽根車と、羽根車に１個または複数個が装着され、羽根車の重心を修正する、爪部を有するバランスウェイトとを備え、羽根車は、爪部が引っかかって羽根車の径方向へのバランスウェイトの移動を規制する、周方向に沿って形成された周方向凹凸部と、爪部が引っかかって羽根車の周方向へのバランスウェイトの移動を規制する、径方向に沿って形成された径方向凹凸部とを有するものである。

また、この発明に係る空気調和機は、上記の送風機を有するものである。

この発明の送風機によれば、送風機に凹凸部を設け、装着されたバランスウェイトの移動を規制するようにしたので、バランスウェイトを固定する作業を行わなくても、ずれ、抜けなどを防止することができる。特に径方向凹凸部を設けるようにすることで、周方向のずれについても防止することができ、偏重心の発生を抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る送風機の羽根車１００部分の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る送風機に取り付けられるバランスウェイト１０を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る主板３が有する凸部３０を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る凸部３０を含む主板３の周縁部分の概要を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るバランスウェイト１０の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る主板３と主板３に装着したバランスウェイト１０との断面形状を表す図である。 この発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０を上面側から見た図である。 この発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の爪部１１と径方向凸部３２との位置関係を説明する図（その１）である。 この発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の爪部１１と径方向凸部３２との位置関係を説明する図（その２）である。 この発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の爪部１１間の距離と径方向凸部３２の間隔との関係を説明する図である。 この発明の実施の形態４に係る空気調和機を示す図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、参照符号について、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、複数枚有する翼に関する符号は、代表の１枚にのみ付すものとする。また、図などに示した翼の枚数は一例である。さらに、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る送風機の羽根車１００部分の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、遠心送風機であるターボファンを送風機として説明する。そして、ターボファンの羽根車１００について説明する。羽根車１００は、図１に示すように、シュラウド（側板）１と主板３との間に複数（図１では７枚）の翼（羽根）２が設けられている。

シュラウド１は、ベルマウス形状をしており、空気吸込口１ａを有する。本実施の形態の翼２は、シュラウド１と主板３との間において、ねじれた形状を有する３次元翼である。このため、低騒音化、低消費電力化などをはかることができる。また、羽根車１００は、主板３の中央にボス４を有している。ボス４は、回転中心（回転軸５）となる。ボス４に駆動装置（ファンモーターなど）を取り付けて羽根車１００を回転させる。羽根車１００が回転軸５を中心に回転することで、回転軸５方向から気体（たとえば、空気）が流入し、流入した気体は回転軸５と交差する外周方向に吹き出す。ここで、シュラウド１、翼２および主板３は、たとえば樹脂を材料として形成されている。

図２はこの発明の実施の形態１に係る送風機に取り付けられるバランスウェイト１０を説明する図である。図１および図２に示すように、本実施の形態の送風機は、羽根車１００にバランスウェイト１０を有している。バランスウェイト１０は、羽根車１００の重心位置を回転軸５となるようにして、回転のバランスをとるためのおもりである。本実施の形態では、バランスウェイト１０は、主板３の周縁に取り付けられる。

図３はこの発明の実施の形態１に係る主板３が有する凸部３０を説明する図である。図３では、図１における上側から見た主板３の一部を示している。図３に示すように、本実施の形態の送風機では、主板３の周縁部分に凸部３０を有することで、凹凸が形成された凹凸部（段差部）を有している。ここで、凸部３０は、凹凸部の凸となる部分で、周方向凸部３１と径方向凸部３２とを有している。周方向凸部３１は、凸形状が周方向に沿って延びるように形成された凸部である。周方向凸部３１により、少なくとも周方向凸部３１よりも内側（回転軸５側）には、後述するように、バランスウェイト１０が有する爪部１１を引っかけることができる段差（壁）ができる。場合よっては、周方向凸部３１より内側（回転軸５側）にさらに凹み（凹部）を形成することで段差が大きくなる（壁が高くなる）ようにしてもよい。周方向凸部３１によってできた壁に爪部１１が引っかかることで、バランスウェイト１０を係止させ、径方向への移動を規制することができる。このため、周方向凸部３１は、遠心力などの力によりバランスウェイト１０が径方向にずれてしまうこと、主板３から抜けてしまうことなどを防止する。ここで、周方向凸部３１の形状（断面形状）については、たとえば三角状、矩形状など、バランスウェイト１０のずれ、抜けなどを生じない形状であれば特に限定するものではない。

図４はこの発明の実施の形態１に係る凸部３０を含む主板３の周縁部分の概要を説明する図である。本実施の形態の送風機では、周方向凸部３１よりも内側（回転軸５側）において、周方向凸部３１によりできた壁により凹んだ部分に径方向凸部３２を有している。径方向凸部３２は、凸形状が径方向に沿って延びるように形成された凸部である。径方向凸部３２は、バランスウェイト１０の周方向への移動を規制し、バランスウェイト１０が周方向にずれてしまうことを防止する。

径方向凸部３２の間隔については、たとえば、図３に示すように、隣り合う２つの径方向凸部３２と送風機の回転軸５とがなす角度が、０．５°以上２．５°以下となるようにする。また、径方向凸部３２の形状（断面形状）についても、たとえば三角状、矩形状など、バランスウェイト１０のずれなどを生じない形状であれば特に限定するものではない。

ここで、本実施の形態の主板３においては、主板３の周縁部分のうち、バランスウェイト１０を装着できる部分に凸部３０が形成されている。したがって、たとえば、翼２がバランスウェイト１０の装着を邪魔する位置など、バランスウェイト１０を装着し難い位置に作業者が装着しようとすることを防ぐことができる。また、たとえば、径方向凸部３２の凸形状の高さが周方向凸部３１における凸形状の高さ以下となるようにし、径方向凸部３２の凸形状の頂点の位置が、周方向凸部３１の凸形状の頂点の位置よりも低い位置となるようにする。

図５はこの発明の実施の形態１に係るバランスウェイト１０の斜視図である。本実施の形態のバランスウェイト１０は、Ｕ字形状をしている。また、前述したように、バランスウェイト１０は爪部１１を有している。ここで、本実施の形態のバランスウェイト１０は、差し入れられる面の両面に一対の爪部１１を有している。このため、各爪部１１を主板３の周縁部分の両面に引っかけることができる。また、両面に爪部１１があれば、本実施の形態のように主板３の周縁部分の片面に凸部３０がある場合でも、作業者が爪部１１を気にせず差し入れることができる。そして、爪部１１は、弾性を有している。また、爪部１１は、径方向凸部３２の間隔よりも狭い幅であるものとする。

図６はこの発明の実施の形態１に係る主板３と主板３に装着したバランスウェイト１０との断面形状を表す図である。たとえば、作業者がバランスウェイト１０を装着する際は、Ｕ字形状の開口部分から主板３の周縁部分を挟むようにして差し入れる。爪部１１は弾性を有しており、爪部１１が周方向凸部３１を乗り越えた後、たとえば、主板３の上面側の爪部１１は、周方向凸部３１との段差などにより、周方向凸部３１よりも内側（回転中心側）にできた凹みにはまる。爪部１１が凹みにはまることで、バランスウェイト１０の径方向における移動（移動範囲）を規制し、ずれ、抜けなどを防止することができる。したがって、たとえば装着したバランスウェイト１０を変形させてかしめて固定しなくてもよいので、工程時間の短縮をはかることができる。

一方、たとえば、径方向凸部３２の間にはまった爪部１１は、径方向凸部３２を乗り越えられない。このため、バランスウェイト１０の周方向における移動は規制され、ずれを防止することができる。

以上のように、本実施の形態の送風機によれば、主板３の周縁部分に凸部３０を設け、装着されたバランスウェイト１０の移動を規制するようにしたので、ずれ、抜けなどを防止することができる。このとき、本実施の形態の送風機では、径方向へのずれ、抜けを防止する周方向凸部３１だけでなく、周方向へのずれを防止する径方向凸部３２を設けるようにしたので、周方向のずれについても防止することができる。また、隣り合う２つの径方向凸部３２と送風機の回転中心とがなす角度が、０．５°以上２．５°以下となるようにすることで、重心の修正を適切に行うことができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の斜視図である。また、図８はこの発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０を上面側から見た図である。たとえば、実施の形態１で説明したように、バランスウェイト１０は爪部１１を有している。ここでは、バランスウェイト１０は、バランスウェイト１０と送風機（主板３）とが複数箇所で引っかかることができるように、一対の爪部１１をバランスウェイト１０の複数箇所（本実施の形態では２箇所）に有している。したがって同じ面に複数個の爪部１１が並んでいる。ここで、上述した実施の形態１では特に説明しなかったが、たとえば、バランスウェイト１０の爪部１１の先端部分１２は二股に分かれた形状となっている。

図９および図１０はこの発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の爪部１１と径方向凸部３２との位置関係を説明する図である。前述したように、爪部１１の幅は径方向凸部３２の間隔よりも狭い。このため、図９に示すように、径方向凸部３２の間にできる凹みに爪部１１がはまることで装着したバランスウェイト１０が安定する。一方、作業者が作業を行っていると、爪部１１が径方向凸部３２の間にうまくはまらない場合がある。このような場合に、爪部１１の先端部分１２が二股に分かれていれば、図１０に示すように、爪部１１は凹みにははまらないものの、径方向凸部３２を跨ぐことで、バランスウェイト１０の周方向における移動を規制することができる。前述したように、径方向凸部３２の凸形状の高さを、周方向凸部３１における凸形状の高さ以下としておくことにより、爪部１１が径方向凸部３２を跨ぎやすくなる。

図１１はこの発明の実施の形態２に係るバランスウェイト１０の爪部１１間の距離と径方向凸部３２の間隔との関係を説明する図である。爪部１１間の距離をＬとし、径方向凸部３２の間隔をＤとする。本実施の形態のバランスウェイト１０においては、複数の爪部１１のうち、２つの爪部１１間の距離Ｌと径方向凸部３２の間隔Ｄとは、Ｌ≒（ｎ＋０．５）×Ｄを満たす関係にあるものとする。ここでｎは自然数である。この関係を満たすことで、複数個の爪部１１の少なくとも１個の爪部１１は径方向凸部３２の間にはまることになる。

たとえば、図１１のバランスウェイト１０は、Ｌ＝２．５Ｄの関係を満たす間隔で二対の爪部１１を形成している。Ｌ≒（ｎ＋０．５）×Ｄを満たす関係にあれば、片方の爪部１１は径方向凸部３２の間にはまる。同じ面に並ぶ両方の爪部１１が共に径方向凸部３２を跨ぐことがない。したがって、バランスウェイト１０の安定した装着をはかることができる。

以上のように、実施の形態２の送風機によれば、バランスウェイト１０の爪部１１の先端部分が二股形状になっているので、径方向凸部３２を跨ぐことができる。そして、爪部１１が径方向凸部３２の間の凹みにはまらなくても、バランスウェイト１０の径方向における移動を規制することができる。このため、作業者は、装着をし直す必要がなく、作業の効率を高めることができる。

また、径方向凸部３２の凸形状の高さが、周方向凸部３１における凸形状の高さ以下となるようにしたことで、爪部１１が径方向凸部３２を跨ぎやすくすることができる。

さらに、爪部１１をバランスウェイト１０の複数箇所に有している場合に、径方向凸部３２の間隔Ｄに対し、Ｌ≒（ｎ＋０．５）×Ｄを満たすような爪部１１間の距離Ｌでバランスウェイト１０を構成することで、少なくとも一方の爪部１１が径方向凸部３２の間の凹みにはまるので、バランスウェイト１０を安定して装着することができる。

実施の形態３．
上述した実施の形態１では、主板３に凸部３０を設け、バランスウェイト１０を主板３に装着する場合について説明したが、これに限定するものではない。たとえば、シュラウド１、翼２に凸部３０を設け、バランスウェイト１０を装着できるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態１では、主板３の上面側（翼２と接する側）に凸部３０を設けるようにしたが、この発明はこれに限定するものではない。たとえば、主板３の下面側にも凸部３０を設け、両面に凸部３０を有するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態１では、凹凸部の凸形状に着目して凸部３０を形成することで、段差部を形成するものとして説明したが、特に限定するものではない。たとえば主板３などに凹凸部の凹形状に着目した凹部を形成することで、バランスウェイト１０が有する爪部１１を引っかけることができる段差部を形成するようにしてもよい。

また、実施の形態１では、送風機がターボファンである場合について説明した。この発明はこれに限定するものではなく、たとえばシロッコファンなどの遠心送風機、ラインフローファンなど、他の種類の送風機においても適用することができる。

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４に係る空気調和機を示す図である。図１２では、空気調和機を構成する機器のうち、天井埋め込み形の室内機の構成に係る部分断面図を示している。図１２において、上述した実施の形態１などと同一機能部分には同一符号を付してある。

本実施の形態に係る天井埋め込み形の室内機２０は、天井４０の裏側に埋設設置され、下面開口部が天井４０の開口部４１から露出している。そして、本体外郭２１の下面開口部から天井４０の開口部４１の周縁にかけて、吸込口２３および吹出口２４を有する化粧パネル２２が取り付けられている。吸込口２３の下流側にはフィルター２５が配設されている。

本体外郭２１の天板には、送風機のファンモーター２６が取り付けられ、ファンモーター２６の出力軸には、シュラウド１の空気吸込口１ａを化粧パネル２２の吸込口２３側に位置して配設された送風機における羽根車１００のボス４が固定されている。化粧パネル２２の吸込口２３と、送風機における羽根車１００のシュラウド１の空気吸込口１ａとの間には、ベルマウス２７が設置されている。また、吸込口２３から吹出口２４に至る風路の送風機における羽根車１００の下流側外周に、熱交換器２８が設置されている。

上記のような天井埋込み型の室内機２０を有する空気調和機において、運転を開始すると送風機のファンモーター２６が回転駆動され、これに固定された羽根車１００が回転する。羽根車１００の回転により室内の空気が吸込口２３から吸込まれてフィルター２５により清浄化され、ベルマウス２７から羽根車１００に流入し、翼２の間から外周に向って流出する。羽根車１００から流出した空気は熱交換器２８を通過し、ここで冷風または温風の調和空気となり、吹出口２４から室内に吹き出される。

本実施の形態の空気調和機によれば、上述の実施の形態１〜３において説明した羽根車１００を用いた送風機を有するようにしたので、作業効率のよい空気調和機を得ることができる。

ここで、前記の説明では、空気調和機の図示の室内機にこの発明に係る送風機を用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の室内機であってもよい。さらに、空気調和機の室外機や空気清浄器などにもこの発明に係る送風機を用いることができる。

１ シュラウド、１ａ 空気吸込口、２ 翼、３ 主板、４ ボス、５ 回転軸、１０
バランスウェイト、１１ 爪部、１２ 先端部分、２０ 室内機、２１ 本体外郭、２２ 化粧パネル、２３ 吸込口、２４ 吹出口、２５ フィルター、２６ ファンモーター、２７ ベルマウス、２８ 熱交換器、３０ 凸部、３１ 周方向凸部、３２ 径方向凸部、４０ 天井、４１ 開口部、１００ 羽根車。

Claims (8)

1. 複数の翼を有し、回転軸を中心に回転する羽根車と、
   前記羽根車に１個または複数個が装着され、前記羽根車の重心を修正する、爪部を有するバランスウェイトとを備え、
   前記羽根車は、
   前記爪部が引っかかって前記羽根車の径方向への前記バランスウェイトの移動を規制する、周方向に沿って形成された周方向凹凸部と、
   前記爪部が引っかかって前記羽根車の周方向への前記バランスウェイトの移動を規制する、径方向に沿って形成された径方向凹凸部とを有する送風機。
2. 前記爪部は、二股に分かれた先端部分を有する請求項１に記載の送風機。
3. 前記先端部分が前記径方向凹凸部の凸形状を跨げるように、前記径方向凹凸部を形成する請求項２に記載の送風機。
4. 前記径方向凹凸部の凸形状の高さが、周方向凹凸部の凸形状の高さ以下である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の送風機。
5. 前記バランスウェイトは、同じ面に複数の前記爪部を有し、
   隣り合う前記径方向凹凸部の間隔をＤとし、ｎを自然数とすると、前記同じ面のある２つの前記爪部の間の距離Ｌが、Ｌ≒（ｎ＋０．５）×Ｄを満たす関係にある請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の送風機。
6. 隣り合う前記径方向凹凸部の間隔は、前記回転軸と隣り合う前記径方向凹凸部とがなす角度が０．５°以上２．５°以下となるような間隔である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の送風機。
7. 前記送風機は遠心送風機である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の送風機。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の送風機を有する空気調和機。

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