JP6671469B2 - 遠心送風機、空気調和装置および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、遠心送風機、当該遠心送風機を備えた空気調和装置および冷凍サイクル装置に関する。

従来、空気調和装置や冷凍サイクル装置に用いられる遠心送風機が知られている。たとえば、特開平９−１２６１９３号公報（特許文献１）には、ケーシングと当該ケーシングの内部に保持された多翼遠心型の遠心羽根車とを備え、ケーシングには遠心羽根車の回転軸と交差する側面にベルマウスにより規定される吸込口が形成された遠心送風機が開示されている。特許文献１では、遠心羽根車の回転軸から吸込口の外縁までの距離が当該遠心羽根車の回転方向において局所的に異なるように構成されたケーシングが開示されている。具体的には、吹出口に隣接するノーズ部（舌部）を起点にし、遠心羽根車の回転方向に―６０°から＋６０°までの領域では、上記距離が相対的に小さく、遠心羽根車の回転方向に＋１２０°から２７０°までの領域では、上記距離が相対的に大きくなるようにケーシングが構成されている。

特開平９−１２６１９３号公報

たとえば従来の天井埋込形の空気調和装置においては、空気調和装置のハウジングに形成された空気吸込口に対し、遠心送風機のケーシングの吸込口が垂直に設置される場合がある。この場合、空気吸込口から吸込まれた空気が、遠心送風機のケーシングの吸込口に設置されたベルマウスで９０°転向し、ケーシングの吸込口から遠心羽根車に流入する。このため、空気吸込口側のベルマウスには気流が集中する。このため、空気吸込口側では特にベルマウスの表面上で気流がはく離しやすくなり、気流がファンの主板側に偏ることになる。この結果、遠心羽根車の翼前縁における気流の風速分布が不均一になり、効率低下や騒音増大といった問題の原因になっていた。

そこで、特許文献１の遠心送風機を、空気調和装置のハウジング内に当該空気吸込口側と反対側にケーシングのノーズ部が位置するように配置する。このようにすれば、空気吸込口側のケーシングにおいて、ベルマウスから流入した空気が遠心羽根車の翼間に達するまでの距離を縮小できる。しかし、特許文献１に開示された遠心送風機では、ベルマウスの表面上における気流のはく離を抑制する効果はほとんどなく、効率改善効果と低騒音効果が十分に得られないという課題があった。

本発明は、上記にような課題を解決するためになされたものであり、高効率で低騒音の遠心送風機、および当該遠心送風機を用いた空気調和装置および冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

この発明に従った遠心送風機は、ハウジングに収容される遠心送風機であって、当該ハウジングは空気吸込口を有する。遠心送風機は、ケーシングと、ケーシングの内部に収容された遠心ファンとを備える。ケーシングには、遠心ファンの回転軸に垂直な径方向において吹出口が形成される。ケーシングは、遠心ファンに面する第１壁部を含む。第１壁部は空気を吸込むための開口部を含む。開口部は第１壁部において遠心ファンの回転軸が交わる部分に形成される。第１壁部は、開口部を囲むベルマウスを有する。ベルマウスは、第１領域と第２領域とを含む。第１領域は空気吸込口に最も近い位置に配置される。第２領域は第１領域よりも空気吸込口から遠い位置に配置される。第２領域は、ケーシングにおいて吹出口より遠心ファンの回転方向の前側に位置する舌部に隣接する部分である。ベルマウスは、第１領域および第２領域のそれぞれにおいて、開口部の外周縁を規定する端部と、端部から遠心ファンより離れる方向に延びる曲面状の表面とを有する。第１領域における遠心ファンの回転軸から端部までの距離は、第２領域における回転軸から端部までの距離より大きい。中心軸を含む第１領域の断面における第１領域の表面の曲率は、中心軸を含む第２領域の断面における第２領域の表面の曲率より小さい。

本発明によれば、ベルマウスから流入した空気が遠心羽根車の翼間に流入するまでの距離が縮小し、遠心羽根車の翼前縁における風速分布が均一化され、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斜視模式図である。 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模式図である。 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空気調和装置の側面から見た模式図である。 図３の線分Ａ−Ａにおける部分断面模式図である。 図３の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。 本発明の実施の形態１の変形例に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。 図６の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。 図８の線分Ｃ−Ｃにおけるケーシングの断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の内部構成の斜視模式図である。 図１０に示した空気調和装置を構成する遠心送風機の平面模式図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。 図１２の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。 本発明の実施の形態４の変形例に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。 図１４の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
＜本実施形態に係る空気調和装置の室内機の構成および動作＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る遠心ファンを搭載する空気調和装置の室内機の斜視模式図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室内機の内部構成を示す模式図である。図３は、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空気調和装置の側面から見た模式図である。

図１〜図３に示すように、空気調和装置の室内機は、空調対象の空間の天井裏に設置されたハウジング１を備えている。なお、ハウジング１の形状は任意の形状を採用できる。たとえば一例として、ハウジング１は直方体状に形成されている。ハウジング１は、上面部１ａと、下面部１ｂと、側面部１ｃとを含む。

ハウジング１の側面部１ｃの内、１面に空気吹出口２が設けられている。空気吹出口２の形状は任意の形状を採用できる。空気吹出口２の形状はたとえば矩形状である。また、ハウジング１の側面部１ｃのうち、空気吹出口２が形成された面と反対側の面に、空気吸込口８が形成されている。空気吸込口８の形状は任意の形状を採用できる。空気吸込口８の形状はたとえば矩形状である。空気吸込口８には、空気を除塵するフィルタが設けられていてもよい。

ハウジング１の内部には、渦型ケーシング７の内部に遠心ファン３（以下、ファン３とも呼ぶ）が配置された遠心送風機と、ファンモータ４と、熱交換器６とが収容されている。遠心送風機では、渦型ケーシング７にベルマウス５が形成されている。本実施形態においては、ベルマウス５の形状が従来の遠心送風機とは異なっている。なおベルマウス５の詳細な構成については後述する。

当該ベルマウス５により規定される開口部に面するように、遠心ファンとしてのファン３が配置されている。ファンモータ４は、たとえばハウジング１の上面部１ａに固定されたモータサポートにより支持されている。ファンモータ４は回転軸Ｘ（図４参照）に沿って延びる出力軸を有する。回転軸Ｘは、側面部１ｃのうち空気吸込口８が形成された面および空気吹出口２が形成された面に対して平行に伸びるように配置されている。出力軸には、多翼遠心型のファン３が取り付けられている。ファン３は、少なくとも１つが出力軸に取り付けられている。図２に示した室内機では、２つのファン３がファンモータ４の出力軸に取り付けられている。ファン３は、空気吸込口８からハウジング１内に吸込まれ空気吹出口２から対象空間へと吹出される空気の流れを作る。

熱交換器６は、ハウジング１の内部において空気の流動路中に配置される。具体的には、熱交換器６は、図３に示すように遠心送風機の吹出口７ｄと空気吹出口２との間に配置される。熱交換器６は空気の温度を調整する。ベルマウス５の吸込側の空間と渦型ケーシング７の吹出側の空間は、仕切板１０により仕切られている。なお、熱交換器６の構成や態様は特に限定されるものではなく、本実施の形態１では周知のものが用いられている。

このような構成において、ファン３が回転すると、空調対象の部屋の空気は、空気吸込口８に吸い込まれる。ハウジング１の内部に吸い込まれた空気は、ベルマウス５によって案内されて、ファン３に吸い込まれる。さらに、ファン３では、吸い込まれた空気が、ファン３の径方向の外側に吹き出される。ファン３から吹き出された空気は、渦型ケーシング７の内部を通過後、吹出口７ｄ（図３参照）から熱交換器６に供給される。熱交換器６に供給された空気は、熱交換器６を通過する際に、熱交換および湿度調整される。その後、空気は空気吹出口２から部屋に吹き出される。

＜遠心送風機の構成＞
図４は、図３の線分Ａ−Ａにおける部分断面模式図である。図５は、図３の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。

ファン３は、主板３ａと、側板３ｃと、複数の翼３ｄとを備える。主板３aは、円盤状であり、中心部にボス部３ｂを有する。ボス部３ｂの中央には、ファンモータ４の出力軸が接続される。ファン３は出力軸を介してファンモータ４の駆動力によって回転される。側板３ｃは、主板３ａに対向し設けられる。側板３ｃはリング状に形成されている。複数の翼３ｄは、主板３ａから側板３ｃに向かって回転軸Ｘを囲むように設けられている。複数の翼３ｄは、相互に同一形状で設けられる。それぞれの翼３ｄは、内周側の翼前縁より外周側の翼後縁が、ファン３の回転方向に前進して位置した前向き羽根で形成されている。

渦型ケーシング７は、ファン３の外周端に沿って延在する周壁７ａ（図３〜図５参照）を備える。また、渦型ケーシング７では、周壁７ａの一か所に舌部７ｂを有する。舌部７ｂは、吹出口７ｄから見てファン３の回転方向前方側に位置する。渦型ケーシング７は、ファン３から吹出された空気を整流する。渦型ケーシング７の側壁７ｃには渦型ケーシングの開口部としての吸込口９が設けられている。遠心ファンとしてのファン３に面する第１壁部としての側壁７ｃは、周壁７ａと交差する方向に延びるとともに、周壁７ａに連なるように形成されている。側壁７ｃには吸込口９に気流を案内するベルマウス５が形成されている。ベルマウス５は吸込口９を囲むように形成されている。異なる観点から言えば、ベルマウス５はファン３の吸込口に対向する位置に配置されている。ベルマウス５はファン３に流入する気流を整流する。

渦型ケーシング７は、少なくとも１つの側壁７ｃに空気を吸い込みための開口部としての吸込口９を備える。側壁７ｃは、気流の流れ方向の下流に向かって、徐々に内径が小さくなるベルマウス５を備える。ベルマウス５の表面５ｂ、５ｃは、回転軸Ｘ側に凸となる曲面状の形状である。ベルマウス５は、回転軸Ｘを含む平面のベルマウス５の断面において、図３〜図５に示すように空気吹出口２側での回転軸Ｘからベルマウス５の端部である下流端５ａまでの距離Ｌ１（図４参照）より、空気吸込口８側での当該距離Ｌ２（図５参照）の方が大きくなっている。また、上記断面において、空気吹出口２側でのベルマウス５の表面５ｂ（図３および図４参照）の曲率より、空気吸込口８側でのベルマウス５の表面５ｃの曲率が小さい。ここで、渦型ケーシング７の対向する側壁７ｃは、一定の距離を保っている。また、渦型ケーシング７の側壁７ｃとベルマウス５とは、図４および図５に示すように段差状に接続されている。また、ベルマウス５の相対的に曲率の小さな表面５ｃと相対的に曲率の大きな表面５ｂとの接続部も段差部となっている。

上述した遠心送風機の構成を異なる観点から言えば、当該遠心送風機は、ケーシングとしての渦型ケーシング７と、渦型ケーシング７の内部に収容された遠心ファン３とを備える。遠心ファン３は、表面を有する円板状の主板３ａ、リング状の側板３ｃ、および複数の翼３ｄを含む。側板３ｃは主板３ａの表面に面する。複数の翼３ｄは、主板３ａと側板３ｃとの間に配置されるとともに主板３ａおよび側板３ｃと接続される。複数の翼３ｄは、側板３ｃの円周方向に互いに間隔を隔てて設けられる。渦型ケーシング７は、側板３ｃに面する第１壁部としての側壁７ｃを含む。第１壁部（側壁７ｃ）は空気を吸込むための開口部を含む。開口部は側壁７ｃにおいて遠心ファンの回転軸が交わる部分に形成され、主板３ａの表面の中央部を少なくとも露出させる。側壁７ｃは、開口部を囲むベルマウス５を有する。ベルマウス５は、第１領域と第２領域とを含む。第１領域は空気吸込口８に最も近い位置に配置される。第２領域は第１領域よりも空気吸込口８から遠い位置に配置される。ベルマウスは、第１領域および第２領域のそれぞれにおいて、開口部の外周縁を規定する端部としての下流端５ａと、下流端５ａから遠心ファン３より離れる方向に延びる曲面状の表面５ｂ、５ｃとを有する。第１領域における遠心ファン３の回転軸Ｘから下流端５ａまでの距離Ｌ２は、第２領域における回転軸Ｘから下流端５ａまでの距離Ｌ１より大きい。回転軸Ｘを含む第１領域の断面における第１領域の表面５ｃの曲率は、回転軸Ｘを含む第２領域の断面における第２領域の表面５ｂの曲率より小さい。

また、空気吸込口８側に位置し回転軸Ｘからベルマウス下流端５aまでの距離が相対的に大きい範囲は、以下のような範囲とすることが好ましい。具体的には、当該範囲は、ベルマウス下流端５aが空気吸込口８に最も接近する下流端５ａの位置を起点に、回転軸Ｘから見てベルマウス５の周方向に沿った方向での角度がファン３の回転方向に−９０°〜＋９０°となる範囲とすることが好ましい。ベルマウス下流端５ａは、ベルマウス５の周方向全域でファン３の外周端より内周側に位置する。

ベルマウス５の表面５ｂ、５ｃでは、回転軸Ｘからベルマウス５の下流端５ａまでの距離Ｌ１、Ｌ２が大きいほど、回転軸Ｘを含む断面において、ベルマウス５の表面５ｂ、５ｃの曲率は小さくなることが好ましい。

ここで、渦型ケーシング７の内部空間で、ベルマウス下流端５ａより外周側のファン３の回転領域を除く領域（図４、図５参照）を渦型ケーシング７内の風路２１とする。このとき、回転軸Ｘを含む平面における渦型ケーシング７の風路２１の断面積が、舌部７ｂ（図３参照）を起点にファン３の回転方向に進むにつれて拡大するように、遠心送風機を構成する。なお、回転軸Ｘからベルマウス下流端５ａまでの距離が広い範囲（ベルマウス５において空気吸込口８に近い側の表面５ｃが位置する領域）においては、渦型ケーシング７の風路２１の断面積がファン３の回転方向に進むにつれて拡大するように、ベルマウス５の表面５ｃの曲率を徐々に小さくする、あるいは回転軸Ｘから渦型ケーシング７の周壁７ａまでの距離を徐々に縮小することが好ましい。

次に遠心送風機における空気の流れについて説明する。空気吸込口８から流入した空気は、渦型ケーシング７の吸込口９に向かって９０°転向して流入する。さらにベルマウス５からファン３ヘ流入した空気は、９０°転向してから回転軸Ｘより離れる方向（遠心方向）に吹き出される。当該空気は、その後渦型ケーシング７の風路により案内されて渦型ケーシング７の吹出口７ｄから吹出される。その後、空気は熱交換器６に供給され、上述のように熱交換および湿度調整された後、空気吹出口２から吹出される。

＜遠心送風機および空気調和装置の作用効果＞
上記空気調和装置に用いられる遠心送風機では、上述のようにベルマウス５が、第１領域と第２領域とを含む。そして、図３〜図５に示すように、第１領域における遠心ファン３の回転軸Ｘから下流端５ａまでの距離Ｌ２は、第２領域における回転軸Ｘから下流端５ａまでの距離Ｌ１より大きい。回転軸Ｘを含む断面における第１領域の表面５ｃの曲率は、回転軸Ｘを含む断面における第２領域の表面５ｂの曲率より小さい。

また、上記空気調和装置は、ハウジング１と熱交換器６と上述した遠心送風機とを備える。ハウジング１は、第１側面と、当該第１側面と反対側に位置する第２側面とを含む。熱交換器６は、ハウジング１の内部に配置される。遠心送風機は、ハウジング１の内部に配置される。ハウジング１の第１側面には空気吹出口２が形成される。ハウジング１の第２側面には空気吸込口８が形成される。ハウジング１の内部では、遠心送風機より熱交換器６が空気吹出口２に近い位置に配置される。遠心送風機の第１壁部（側壁７ｃ）は、空気吸込口８から空気吹出口２に向かう方向に沿って配置される。遠心送風機の第１領域（ベルマウス５において相対的に曲率が小さい表面５ｃを含む部分）は、第２領域（ベルマウス５において相対的に曲率が大きい表面５ｂを含む部分）より空気吸込口８に近い位置に配置されている。

ここで、ベルマウス５に流入する空気は、主に空気吸込口８側から偏って流入する。そのため、空気吸込口８側のベルマウス５近傍での空気の風速は相対的に高く、空気は回転軸Ｘに向かった流れとなる。そこで、本実施形態では、回転軸Ｘとベルマウス下流端５ａまでの距離を拡大し、ベルマウス５により規定される開口部（空気の流通経路）の面積を拡大することで風速の低減が可能となる。さらに、ベルマウス５の下流端５ａの位置が回転軸Ｘより離れる方向に後退しているので、ベルマウス５から回転軸Ｘに向かった空気の流れが翼３ｄの前縁まで到達する距離を縮小できる。この結果、空気吸込口８側の領域で、主板３ａ側に偏って翼３ｄの前縁に流入していた空気が、側板３ｃ側に分散し翼３ｄの前縁における風速分布が均一化するようになる。

一方、ベルマウス５の空気吹出口２側に流入する空気は、空気吸込口８から遠いため、空気の風速が低くベルマウス５上でベルマウス５の表面５ｂからのはく離が生じにくい。そのため、回転軸Ｘを含む断面におけるベルマウス５の表面５ｂの曲率を大きくし、渦型ケーシング７の回転軸Ｘ方向の寸法（側壁７ｃ間の距離）を小さくできる。この結果、ハウジング１内の風路２１の面積が拡大し通風抵抗を低減できる。

以上のように、構成された本実施の形態１の渦型ケーシング７によれば、翼前縁における風速分布を均一化できる。この結果、高風速域の発生を抑制できるため、遠心ファン３における気流の乱れや摩擦損失を低減できる。したがって、遠心送風機および空気調和装置の高効率化および低騒音化を図ることができる。

また、上記遠心送風機において、渦型ケーシング７には、図３に示すように回転軸Ｘに垂直な径方向において吹出口７ｄが形成されている。渦型ケーシング７では、径方向において遠心ファン３の外側に位置する渦型ケーシング７の内面と遠心ファンとの間の空間が風路２１（図４および図５参照）となる。回転軸Ｘを含む断面における風路２１の断面積は、渦型ケーシング７において吹出口７ｄより遠心ファン３の回転方向の前側に位置する舌部７ｂから、回転方向の前側に向かうにつれて大きくなっていてもよい。このようにすれば、遠心送風機の吹出口７ｄから効率的に空気を吹き出すことができる。

＜空気調和装置の室内機の変形例＞
図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。図７は、図６の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。

図６および図７に示した空気調和装置は、基本的には図１〜図５に示した空気調和装置と同様の構成を備えるが、遠心送風機のベルマウス５の構成が図１〜図５に示した空気調和装置と異なっている。すなわち、図６および図７に示した空気調和装置では、当該側壁７ｃとベルマウス５との接続部は滑らかな曲面により接続されている。また、図６に示すように、ベルマウスにおいて曲率が相対的に小さい表面５ｃと曲率が相対的に大きな表面５ｂとの間も滑らかな曲面により接続されている。また、ベルマウス下流端５ａが空気吸込口８に最も接近する位置で、図６に示すように、回転軸Ｘからベルマウス下流端５ａまでの距離が最大となることが好ましい。このような構成の空気調和装置によっても、図１〜図５に示した遠心送風機および空気調和装置と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
＜本実施形態に係る空気調和装置の室内機の構成＞
図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。図９は、図８の線分Ｃ−Ｃにおける遠心送風機のケーシングの断面模式図である。

図８および図９に示した空気調和装置は、基本的には図１〜図５に示した空気調和装置と同様の構成を備えるが、遠心送風機における渦型ケーシング７の側壁７ｃの構成が図１〜図５に示した空気調和装置と異なっている。すなわち、遠心送風機において、空気吸込口８側にて回転軸Ｘからベルマウス５の下流端５ａまでの距離が相対的に大きい範囲（ベルマウス５の表面５ｃと連なる部分）において、渦型ケーシング７の対向する側壁７ｃ、７ｅの間の距離Ｌ３を部分的に拡大した渦型ケーシング拡大部１１を設ける。渦型ケーシング拡大部１１において、回転軸Ｘを含む平面における渦型ケーシング７の風路２１の面積は、遠心ファン３の回転方向に常に拡大するように、渦型ケーシング拡大部１１を設置する。なお、ベルマウス５の表面５ｂと連なる部分において、渦型ケーシング７の対向する側壁７ｃ、７ｅには、非拡大部３１が形成されている。側壁７ｃ、７ｅの非拡大部３１の間の距離Ｌ４は、渦型ケーシング拡大部１１の間の距離Ｌ３より相対的に小さくなっている。側壁７ｃ、７ｅにおいて、渦型ケーシング拡大部１１と非拡大部３１との接続部は、図９に示すように段差形状であってもよいが、滑らかな曲面状であってもよい。

＜室内機を構成する遠心送風機の作用効果＞
上記遠心送風機において、渦型ケーシング７は、回転軸Ｘ方向において遠心ファン３を挟んで第１壁部（側壁７ｃ）と対向する第２壁部（側壁７ｅ）を含む。側壁７ｃは、回転軸Ｘの径方向において第１領域（ベルマウス５において相対的に曲率が小さい表面５ｃを含む部分）に接続された第１外周部（渦型ケーシング拡大部１１）と、第２領域（ベルマウス５において相対的に曲率が大きい表面５ｂを含む部分）に接続された第２外周部（非拡大部３１）とを含む。回転軸Ｘに沿った方向において、第１外周部（側壁７ｃの渦型ケーシング拡大部１１）と側壁７ｅとの間の距離Ｌ３は、第２外周部（側壁７ｃの非拡大部３１）と側壁７ｅとの間の距離Ｌ４より大きい。

図８および図９に示した構成において、回転軸Ｘからベルマウス５の下流端５ａまでの距離Ｌ２（図５参照）を拡大した範囲で、ベルマウス５の断面における表面５ｃの曲率を小さくすることで、渦型ケーシング７内の風路２１の面積を維持できる。一方、ベルマウス５の断面における表面５ｃの曲率を小さくしすぎると、渦型ケーシング７の回転軸Ｘ方向における最大幅（主板３ａからの最大高さ）が拡大しすぎることになる。この場合、ハウジング１の壁面と渦型ケーシング７との間の距離、または隣接する渦型ケーシング７間の距離が相対的に小さくなる。この結果、ハウジング１内の風路断面積が縮小し、通風抵抗が増大する。

そこで、上述のように渦型ケーシング拡大部１１を設けることで、渦型ケーシング７内の風路２１の断面積を拡大し、ベルマウス５の断面における表面５ｃの曲率を小さくする程度を抑制できる。また、渦型ケーシング拡大部１１は、渦型ケーシング７内の風路２１の断面積が遠心ファン３の回転方向に常に拡大するように設けることで、風速の急激な増加による損失の増加を抑制できる。

以上のように構成された本実施形態に係る遠心送風機および空気調和装置によれば、実施の形態１に係る遠心送風機および空気調和装置による効果に加え、ハウジング１内の風路の通風抵抗の増加が抑制され、遠心送風機および空気調和装置の高効率化および低騒音化を図ることができる。

（実施の形態３）
＜本実施形態に係る空気調和装置の室内機の構成＞
図１０は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の内部構成の斜視模式図である。図１１は、図１０に示した空気調和装置を構成する遠心送風機の平面模式図である。

図１０および図１１に示した空気調和装置は、基本的には図１〜図５に示した空気調和装置と同様の構成を備えるが、遠心送風機における渦型ケーシング７の構成が図１〜図５に示した空気調和装置と異なっている。すなわち、本実施形態に係る遠心送風機では、ベルマウス５より空気吸込口８側で、渦型ケーシング７の対向する側壁７ｃ，７ｅ間の幅が空気吸込口８に向かって縮小するように渦型ケーシング７が構成されている。具体的には、渦型ケーシング７の側壁７ｃ、７ｅに、図１１の矢印４１で示す空気吸込口８に向かう方向に対して傾斜する方向に延びる渦型ケーシング縮小部１２が形成されている。渦型ケーシング縮小部１２を設けることで、渦型ケーシング７内の風路２１の断面積が減少する場合、周壁７ａ（図３〜図５参照）と回転軸Ｘとの間の距離を大きくする、または側壁７ｃ、７ｅ（図９参照）の間の距離を大きくすることで風路２１の断面積を確保してもよい。

＜室内機を構成する遠心送風機の作用効果＞
上記遠心送風機において、渦型ケーシング７は、回転軸Ｘ方向において遠心ファン３を挟んで第１壁部（側壁７ｃ）と対向する第２壁部（側壁７ｅ）を含む。第１壁部（側壁７ｃ）は、回転軸Ｘの径方向において第１領域（ベルマウス５において相対的に曲率が小さい表面５ｃを含む部分）に接続された第１外周部と、第２領域（ベルマウス５において相対的に曲率が大きい表面５ｂを含む部分）に接続された第２外周部とを含む。第１外周部および第２壁部の少なくとも一部（本実施形態では第１外周部に形成された渦型ケーシング縮小部１２）は、回転軸Ｘに沿った方向において、第１外周部と第２壁部（側壁７ｅ）との間の距離が、回転軸Ｘから離れるにしたがって徐々に小さくなるように構成されている。

このように、渦型ケーシング７に空気吸込口８に向かって渦型ケーシング縮小部１２を設けることで、空気吸込口８に隣接する領域において、渦型ケーシング７が占有する体積割合を縮小できる。このため、空気吸込口８における有効な吸込風路面積を拡大できるため、空気吸込口８での通風抵抗を抑制できる。このように通風抵抗が低減することで、ハウジング１に取り込まれる風量が増大し、結果的に遠心送風機に導入される空気の流量を十分確保することができる。したがって、遠心送風機における遠心ファンの翼前縁において空気の流れが分散しやすくなり、さらに翼前縁での風速の均一化を図ることができる。

以上のように、本実施形態に係る遠心送風機および空気調和装置によれば、上述した実施の形態１、２に係る遠心送風機および空気調和装置による効果に加え、さらに空気調和装置のハウジング１内の風路の通風抵抗を低減できる。この結果、遠心送風機および空気調和装置の高効率化および低騒音化を図ることができる。

（実施の形態４）
＜本実施形態に係る空気調和装置の室内機の構成および作用効果＞
図１２は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。図１３は、図１２の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。

図１２および図１３に示した空気調和装置は、基本的には図１〜図５に示した空気調和装置と同様の構成を備えるが、遠心送風機における渦型ケーシング７のベルマウス５の構成が図１〜図５に示した空気調和装置と異なっている。すなわち、図１２および図１３に示した空気調和装置では、回転軸Ｘからベルマウス５の下流端５ａまでの距離Ｌ２を相対的に拡大した範囲で、ベルマウス５の表面５ｃに乱流促進部を設けている。

乱流促進部は、図１２および図１３に示すようにベルマウス５の表面５ｃに設けられた、曲率の異なる複数の領域２２、２４である。たとえば、回転軸Ｘを含む平面での断面において、表面５ｃの領域２４の曲率を相対的に小さくし、表面５ｃの領域２２の曲率を相対的に大きくする。複数の領域２２、２４はベルマウス５の周方向に交互に設置してもよい。異なる観点から言えば、ベルマウス５の第１領域の表面５ｃは、第１の曲率を有する複数の第１表面部分（領域２４）と、第１の曲率と異なる曲率を有する複数の第２表面部分（領域２２）とを含む。複数の第１表面部分（領域２４）と、複数の第２表面部分（領域２２）とは、ベルマウス５により規定される開口部の外周縁に沿って交互にならんでいる。

上記領域２２、２４を周方向に交互に設けることで、ベルマウス５に気流が流入する際の気流の方向が不均一になり、表面５ｃ近傍において気流が乱れやすくなる。乱れた気流により、ベルマウス５の表面５ｃ上での気流のはく離を遅らせることができる。この結果、遠心ファン３の翼前縁における風速分布が均一化し、遠心送風機および空気調和装置の高効率化及び低騒音化を図ることができる。

なお、領域２２の面積と領域２４の面積とは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。また、上述した例では乱流促進部として曲率の異なる２種類の領域２２、２４を配置したが、互いに曲率の異なる３種類の領域を表面５ｃに配置してもよい。

＜本実施形態の変形例に係る空気調和装置の室内機の構成および作用効果＞
図１４は、本発明の実施の形態４の変形例に係る空気調和装置の内部構成を空気調和装置の側面から見た模式図である。図１５は、図１４の線分Ｂ−Ｂにおける部分断面模式図である。

図１４および図１５に示した空気調和装置は、基本的には図１２および図１３に示した空気調和装置と同様の構成を備えるが、乱流促進部のの構成が図１２および図１３に示した空気調和装置と異なっている。すなわち、図１４および図１５に示した空気調和装置では、乱流促進部としてベルマウス５の第１領域の表面５ｃに複数のディンプル（凹部２３）を形成している。複数の凹部２３は、表面５ｃに分散配置されている。このような構成によっても、図１２および図１３に示した構成と同様に、遠心送風機および空気調和装置の高効率化及び低騒音化を図ることができる。

なお、凹部２３の平面形状は、円形状、多角形状など、任意の形状とすることができる。また、凹部２３の平面形状のサイズは、複数の凹部２３について共通としてもよいが、複数の凹部２３が異なるサイズの複数種類の凹部を含んでいてもよい。

（実施の形態５）
図１６は、本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、上述した遠心送風機などを備える室内機２００を有する冷凍サイクル装置としての空気調和装置について説明する。図１６に示した空気調和装置は、室外機１００と室内機２００とを備える。これらの室外機１００と室内機２００とは冷媒配管で連結され、冷媒回路を構成している。冷媒回路中では冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる配管をガス配管３００とする。また、液体を含む冷媒（液冷媒、あるいは気液二相冷媒の場合も含む）が流れる配管を液配管４００とする。

室外機１００は、本実施形態においては、圧縮機１０１、四方弁１０２、室外側熱交換器１０３、室外側送風機１０４、絞り装置（膨張弁）１０５を含む。

圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１０１は、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（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができる。四方弁１０２は、制御装置（図示せず）からの指示に基づいて冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流路を切り換える。

また、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、暖房運転時においては蒸発器として機能し、液配管４００から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行う。この場合、室外側熱交換器１０３では、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時において室外側熱交換器１０３は凝縮器として機能する。この場合、圧縮機１０１において圧縮された冷媒が四方弁１０２側から室外側熱交換器１０３に流入する。室外側熱交換器１０３では、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。室外側熱交換器１０３には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、上述の実施の形態１〜４で説明した遠心送風機である室外側送風機１０４が設けられている。室外側送風機１０４についても、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送風ファンとしての遠心ファン３の回転速度を細かく変化させてもよい。絞り装置１０５は、開度を変化させることで、冷媒の圧力等を調整するために設けられる。

一方、室内機２００は、負荷側熱交換器２０１及び負荷側送風機２０２で構成される。負荷側熱交換器２０１は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能する。この場合、負荷側熱交換器２０１では、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（又は気液二相化）させる。この結果、負荷側熱交換器２０１から液配管４００側に液化した冷媒が流出する。一方、冷房運転時においては負荷側熱交換器２０１は蒸発器として機能する。例えば、負荷側熱交換器２０１では、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う。この場合、負荷側熱交換器２０１では、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させることにより冷媒を気化させる。負荷側熱交換器２０１から気化した冷媒がガス配管３００側に流出する。また、室内機２００には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側送風機２０２が設けられている。この負荷側送風機２０２の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。特に限定するものではないが、負荷側送風機２０２にも実施の形態１〜４で説明した遠心送風機を用いることができる。

以上のように実施の形態５の空気調和装置では、実施の形態１〜４において説明した遠心送風機を室外機１００、さらには室内機２００に用いることで、高効率化、低騒音化等を実現することができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。例えば、本発明の活用例としては、冷凍サイクル装置を構成する室内機、例えば空気調和装置の室内機は勿論、その他、遠心送風機が設置される各種装置や設備などに広く利用することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

本発明は、空気調和装置の室内機などに設置される遠心送風機に特に有利に適用される。

１ ハウジング、１ａ 上面部、１ｂ 下面部、１ｃ 側面部、２ 空気吹出口、３ 遠心ファン、３ａ 主板、３ｂ ボス部、３ｃ 側板、３ｄ 翼、４ ファンモータ、５ ベルマウス、５ａ 下流端、５ｂ，５ｃ 表面、６ 熱交換器、７ 渦型ケーシング、７ａ 周壁、７ｂ 舌部、７ｃ，７ｅ 側壁、７ｄ 吹出口、８ 空気吸込口、９ 吸込口、１０ 仕切板、１１ 渦型ケーシング拡大部、１２ 渦型ケーシング縮小部、２１ 風路、２２，２４ 領域、２３ 凹部、３１ 非拡大部、４１ 矢印、１００ 室外機、１０１ 圧縮機、１０２ 四方弁、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。

Claims (8)

1. ハウジングに収容される遠心送風機であって、前記ハウジングは空気吸込口を有し、
   ケーシングと、
   前記ケーシングの内部に収容された遠心ファンとを備え、
   前記ケーシングには、前記遠心ファンの回転軸に垂直な径方向において吹出口が形成され、
   前記ケーシングは、前記遠心ファンに面する第１壁部を含み、
   前記第１壁部は空気を吸込むための開口部を含み、前記開口部は前記第１壁部において前記遠心ファンの前記回転軸が交わる部分に形成され、
   前記第１壁部は、前記開口部を囲むベルマウスを有し、
   前記ベルマウスは、第１領域と第２領域とを含み、前記第１領域は前記空気吸込口に最も近い位置に配置され、前記第２領域は前記第１領域よりも前記空気吸込口から遠い位置に配置され、
   前記第２領域は、前記ケーシングにおいて前記吹出口より前記遠心ファンの回転方向の前側に位置する舌部に隣接する部分であり、前記吹出口よりも前記舌部に近い部分であり、
   前記ベルマウスは、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれにおいて、前記開口部の外周縁を規定する端部と、前記端部から前記遠心ファンより離れる方向に延びる曲面状の表面とを有し、
   前記第１領域における前記遠心ファンの前記回転軸から前記端部までの距離は、前記第２領域における前記回転軸から前記端部までの距離より大きく、
   前記回転軸を含む前記第１領域の断面における前記第１領域の前記表面の曲率は、前記回転軸を含む前記第２領域の断面における前記第２領域の前記表面の曲率より小さい、遠心送風機。
2. 前記ケーシングは、前記回転軸に沿った方向において前記遠心ファンを挟んで前記第１壁部と対向する第２壁部を含み、
   前記第１壁部は、前記回転軸の前記径方向において前記第１領域に接続された第１外周部と、前記第２領域に接続された第２外周部とを含み、
   前記回転軸に沿った方向において、前記第１外周部と前記第２壁部との間の距離は、前記第２外周部と前記第２壁部との間の距離より大きい、請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記ケーシングでは、前記径方向において前記遠心ファンの外側に位置する前記ケーシングの内面と前記遠心ファンとの間の空間が風路となり、
   前記回転軸を含む断面における前記風路の断面積は、前記舌部から、前記回転方向の前側に向かうにつれて大きくなる、請求項１または請求項２に記載の遠心送風機。
4. 前記ケーシングは、前記回転軸に沿った方向において前記遠心ファンを挟んで前記第１壁部と対向する第２壁部を含み、
   前記第１壁部は、前記回転軸の前記径方向において前記第１領域に接続された第１外周部と、前記第２領域に接続された第２外周部とを含み、
   前記第１外周部および前記第２壁部の少なくとも一部は、前記回転軸に沿った方向において、前記第１外周部と前記第２壁部との間の距離が、前記回転軸から離れるにしたがって徐々に小さくなるように構成されている、請求項１に記載の遠心送風機。
5. 前記ベルマウスの前記第１領域の前記表面は、第１の曲率を有する複数の第１表面部分と、前記第１の曲率と異なる曲率を有する複数の第２表面部分とを含み、
   前記複数の第１表面部分と、前記複数の第２表面部分とは、前記開口部の前記外周縁に沿って交互に並んでいる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の遠心送風機。
6. 前記ベルマウスの前記第１領域の前記表面には、複数の凹部が形成されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の遠心送風機。
7. 第１側面と、前記第１側面と反対側に位置する第２側面とを含むハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置された熱交換器と、
   前記ハウジングの内部に配置された、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の遠心送風機とを備え、
   前記ハウジングの前記第１側面には空気吹出口が形成され、
   前記ハウジングの前記第２側面には空気吸込口が形成され、
   前記ハウジングの内部では、前記遠心送風機より前記熱交換器が前記空気吹出口に近い位置に配置され、
   前記遠心送風機の前記第１壁部は、前記空気吸込口から前記空気吹出口に向かう方向に沿って配置され、
   前記遠心送風機の前記第１領域は、前記第２領域より前記空気吸込口に近い位置に配置されている、空気調和装置。
8. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の遠心送風機を備える冷凍サイクル装置。

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