JP6880250B2 - 送風機及び空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、送風機及び空気調和装置に関し、特に、ベルマウスを備えている送風機及び空気調和装置に関するものである。

従来、回転自在に設けられている遠心ファンと、空気が通過する開口部が形成されているベルマウスを有する仕切板とを備えている送風機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の送風機の仕切板は、ベルマウスの環状端部に繋がっているフランジ部を有している。また、特許文献１に記載の送風機は、フランジ部からベルマウスにかけて延びているガイド部を有している。特許文献１の送風機のガイド部は、遠心ファンに流入する空気を旋回させる機能を有している。

遠心ファンに流入する空気の速度ベクトルは、ベルマウスの径方向に平行な速度成分Ｖｒと、ベルマウスの周方向の速度成分Ｖθと、ベルマウスの軸方向に平行な速度成分Ｖｚとを有している。また、ベルマウスから遠心ファンに流入する空気の量を吸込空気量と定義する。ここで、一般的に、速度成分Ｖｒの増加及び速度成分Ｖｚの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与するが、速度成分Ｖθの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与しない。また、一般的に、フランジ部に沿って流れる空気がベルマウスに近づくにしたがって、速度成分Ｖｒと速度成分Ｖθとの合成速度成分は増加する。なお、以下では、速度成分Ｖｒと速度成分Ｖθとの合成速度成分を、単に合成速度成分とも称する。この合成速度成分が増加すると、その分、仕切板に沿って流れている空気が仕切板の表面から剥離しやすくなる。このような空気の剥離は、送風機の運転音の増大の一因となっている。

特開２００９−２４５９５号公報

特許文献１の送風機において、遠心ファンに流入する空気の速度成分Ｖｒの一部は、ガイド部の作用により、遠心ファンに流入する空気の速度成分Ｖθへ変換される。遠心ファンに流入する空気の速度成分Ｖｒの一部が速度成分Ｖθに変換されると速度成分Ｖｒが低減するとともに速度成分Ｖθが増大することになるので、遠心ファンに流入する空気の速度成分Ｖｒの一部が速度成分Ｖθに変換されると単位時間あたりの吸込空気量が低減してしまう。ここで、特許文献１の送風機における、遠心ファンに流入する空気の合成速度成分と、ガイド部が存在しない送風機における、遠心ファンに流入する空気の合成速度成分とは、遠心ファンの出力等の種々の条件が同じであれば、大差がないと考えられる。このため、特許文献１の送風機における空気の剥離に伴う運転音と、ガイド部が存在しない送風機における空気の剥離に伴う運転音とについても、大差がないと考えられる。つまり、特許文献１の送風機は、単位時間あたりの吸込空気量に対する、空気の剥離に伴う運転音が大きくなってしまう、という課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、単位時間あたりの吸込空気量に対する運転音を抑制することができる送風機及び空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る送風機は、電動機と、一端部が電動機に接続されているシャフトと、シャフトの他端部が固定されている主板、及び、主板に設けられている複数の翼を有する遠心ファンと、遠心ファンよりも空気流れ方向の上流側に設けられ、空気が通過する開口部が形成されている筒状のベルマウス、及び、ベルマウスの上流側の環状端部に繋がっている板状のフランジ部を有する仕切板と、フランジ部に立設された第１の立設部と、ベルマウスに立設された第２の立設部とを有し、第１の立設部から第２の立設部までが、フランジ部からベルマウスにかけて延びており、且つ、ベルマウスの径方向に平行に設けられている板状部と、を備えている。

本発明によれば、仕切板が板状部を有しているので、空気の速度成分Ｖｒの低減が抑制されるとともに空気の速度成分Ｖθの増大が抑制され、その結果、単位時間あたりの吸込空気量の低減が抑制される。このため、本発明によれば、単位時間あたりの吸込空気量に対する運転音が抑制される。

実施の形態に係る送風機５を備えている空気調和装置１００の冷媒回路図である。 実施の形態に係る送風機５を備えている室内機５０の断面図である。 実施の形態に係る送風機５の遠心ファン５Ａの斜視図である。 実施の形態に係る送風機５の仕切板１０の説明図である。 図４に示すＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は板状部１１の斜視図であり、（ｂ）は板状部１１の寸法の説明図である。 実施の形態に係る送風機５を備えている室内機５０の動作説明図である。 仕切板１０及び板状部１１における空気の流れの説明図である。 速度成分Ｖθ、速度成分Ｖｒ及び速度成分Ｖｚの説明図である。 実施の形態に係る送風機５の板状部１１の配置の変形例である。

実施の形態．
以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、以下の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。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、これらの記載に限定されるものではない。

＜実施の形態の構成＞
図１は、実施の形態に係る送風機５を備えている空気調和装置１００の冷媒回路図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の構成について説明する。空気調和装置１００は、冷媒を圧縮する圧縮機４１と、冷媒を液化する熱交換器３と、冷媒を減圧させる絞り装置４２と、冷媒を気化する蒸発器４３とを備えている。また、空気調和装置１００は、熱交換器３へ空気を供給する送風機５と、蒸発器４３へ空気を供給する送風機４４とを備えている。

図２は、実施の形態に係る送風機５を備えている室内機５０の断面図である。図３は、実施の形態に係る送風機５の遠心ファン５Ａの斜視図である。図４は、実施の形態に係る送風機５の仕切板１０の説明図である。図５は、図４に示すＡ−Ａ断面図である。図６は、（ａ）は板状部１１の斜視図であり、（ｂ）は板状部１１の寸法の説明図である。図２〜図６に基づいて、室内機５０及び送風機５の構成について説明する。

図２に示すように、室内機５０は、天井４０に設置される天井埋込型の室内機である。室内機５０は、枠状の本体１と、本体１に固定されている化粧パネル２と、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器３と、熱交換器３の下に設けられ、ドレン水を貯留するドレンパン４と、本体１内に空気を取り込む送風機５とを備えている。また、室内機５０は、空気の吹出方向を調整するルーバー６と、送風機５が設けられている側と化粧パネル２が設けられている側とを仕切る仕切板１０と、仕切板１０に設けられている板状部１１とを備えている。

図２に示すように、本体１には、化粧パネル２が設けられている風路ＡＰ１と、送風機５が設けられ、且つ、風路ＡＰ１よりも空気流れ方向の下流側に設けられている風路ＡＰ２と、風路ＡＰ２よりも空気流れ方向の下流側に設けられている風路ＡＰ３と、が形成されている。本体１内には、仕切板１０と、板状部１１と、送風機５と、熱交換器３と、ドレンパン４とが収容されている。本体１には、熱交換器３を通過した空気を室内へ導く吹出口Ｏｐ２が形成されている。吹出口Ｏｐ２にはルーバー６が設けられている。化粧パネル２には、本体１に固定されている枠体２Ａと、柵状のグリル２Ｂと、空気中の塵埃を捕集するフィルター２Ｃとを有している。また、化粧パネル２には、室内の空気を風路ＡＰ１へ導く吸込口Ｏｐ１が形成されている。熱交換器３は風路ＡＰ２と風路ＡＰ３との間に設けられている。ドレンパン４には仕切板１０が取り付けられている。

図２及び図３に示すように、送風機５は、遠心ファン５Ａと、本体１に固定され、遠心ファン５Ａを駆動する電動機５Ｂと、一端部が電動機５Ｂに接続され、他端部が遠心ファン５Ａに固定されているシャフト５Ｃとを有している。図３に示すように、遠心ファン５Ａは、シャフト５Ｃの他端部が挿入されている主板５Ａ１と、主板５Ａ１に設けられている複数の翼５Ａ２と、円環状に形成されているシュラウド５Ａ３とを有している。主板５Ａ１の中央部には、電動機５Ｂ側からシュラウド５Ａ３側へ突出し、シャフト５Ｃの他端部が挿入されているボス部５Ａ４が形成されている。シュラウド５Ａ３には空気が通過する開口部５Ａ５が形成されている。

図２及び図５に示すように、仕切板１０は、板状のフランジ部１０Ａと、遠心ファン５Ａよりも空気流れ方向の上流側に設けられている筒状のベルマウス１０Ｂと、ドレンパン４に取り付けられる縁部１０Ｃとを備えている。フランジ部１０Ａは、ベルマウス１０Ｂ及び縁部１０Ｃと繋がっている。フランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１は化粧パネル２に向かい合っている。具体的には、フランジ部１０Ａは、化粧パネル２の吸込口Ｏｐ１の上側に設けられている。フランジ部１０Ａの上面Ｓｒ２は遠心ファン５Ａに向かい合っている。ベルマウス１０Ｂは、空気が通過する開口部１０Ｄが形成されている。ベルマウス１０Ｂは、シュラウド５Ａ３の内側すなわちシュラウド５Ａ３の開口部５Ａ５に設けられている環状端部１０Ｂ１と、フランジ部１０Ａに繋がっている環状端部１０Ｂ２とを有している。

図５及び図６（ａ）に示すように、板状部１１は平板状部材であり、板状部１１は仕切板１０を流れる空気を整流する機能を有している。図２、図４及び図５に示すように、板状部１１は、フランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に設けられている。板状部１１は、フランジ部１０Ａからベルマウス１０Ｂにかけて延びている。また、板状部１１は、ベルマウス１０Ｂの径方向Ｄｒに平行に設けられている。なお、図５に示すように、ベルマウス１０Ｂの径方向Ｄｒは、ベルマウス１０Ｂの軸方向Ｄｚに直交している。図４に示すように、仕切板１０には、板状部１１が８個設けられている。８個の板状部１１は、ベルマウス１０Ｂの周方向において等ピッチで配置されている。つまり、隣接する２つの板状部１１の中心角は４５度である。なお、板状部１１の数は８個に限定されるものではない。

図５及び図６（ａ）に示すように、板状部１１は、フランジ部１０Ａに設けられている第１の立設部１１Ａと、ベルマウス１０Ｂに設けられている第２の立設部１１Ｂとを有している。第１の立設部１１Ａはフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１に設けられ、第２の立設部１１Ｂはベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に設けられている。第１の立設部１１Ａは、フランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１に接触している第１の縁部１１Ａ１と、第１の縁部１１Ａ１に向かい合う第２の縁部１１Ａ２とを有している。第１の縁部１１Ａ１及び第２の縁部１１Ａ２は径方向Ｄｒに平行に延びている。また、第２の立設部１１Ｂは、ベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に接触している第３の縁部１１Ｂ１と、第３の縁部１１Ｂ１に向かい合う第４の縁部１１Ｂ２とを有している。第３の縁部１１Ｂ１は、ベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿うように湾曲している。第４の縁部１１Ｂ２は、第２の縁部１１Ａ２に繋がっている縁部Ｅｄ１と、縁部Ｅｄ１に繋がっている縁部Ｅｄ２とを有している。縁部Ｅｄ１は、ベルマウス１０Ｂの軸方向Ｄｚに平行な方向に鋭角φをなしている。縁部Ｅｄ２は、ベルマウス１０Ｂの軸方向Ｄｚに平行に延びている。実施の形態において、仕切板１０と板状部１１とは別々の部材であるものとして説明しているが、仕切板１０と板状部１１とは一体成形されていてもよい。

図６（ｂ）に示すように、第１の縁部１１Ａ１と第２の縁部１１Ａ２との間における第１の立設部１１Ａの幅Ｗｔ１は、第３の縁部１１Ｂ１と第４の縁部１１Ｂ２との間における第２の立設部１１Ｂの幅よりも広い。ここで、第３の縁部１１Ｂ１と第４の縁部１１Ｂ２との間における第２の立設部１１Ｂの幅には、第３の縁部１１Ｂ１と縁部Ｅｄ１との間における第２の立設部１１Ｂの幅Ｗｔ２と、第３の縁部１１Ｂ１と縁部Ｅｄ２との間における第２の立設部１１Ｂの幅Ｗｔ３と、が存在する。また、幅Ｗｔ２は、縁部Ｅｄ１の中央で最小となり、縁部Ｅｄ１の端で最大となる。幅Ｗｔ１は、幅Ｗｔ２のうちの最大よりも広く、且つ、幅Ｗｔ３よりも広くなっている。

＜実施の形態１の動作＞
図７は、実施の形態に係る送風機５を備えている室内機５０の動作説明図である。図７に基づいて、室内機５０の空気の流れについて説明する。送風機５が運転している場合において、室内の空気は、吸込口Ｏｐ１を介して、本体１内の風路ＡＰ１に吸い込まれる。風路ＡＰ１の空気は、仕切板１０の開口部１０Ｄを通過し、風路ＡＰ２に流入する。風路ＡＰ２に流入した空気は、翼５Ａ２を通過した後に、熱交換器３に流入する。熱交換器３に流入した空気は、熱交換器３の伝熱管を流れる冷媒と熱交換する。熱交換器３を通過した空気は、風路ＡＰ３を通過した後に、吹出口Ｏｐ２を介して室内へ吹き出される。

図８は、仕切板１０及び板状部１１における空気の流れの説明図である。図９は、速度成分Ｖθ、速度成分Ｖｒ及び速度成分Ｖｚの説明図である。なお、図８は、図４に示すＢ−Ｂ断面における説明図である。また、図９において、仕切板１０のベルマウス１０Ｂのみが、説明の便宜上、模式的に示されており、フランジ部１０Ａ、縁部１０Ｃ及び板状部１１については図示省略としている。上述した図７と、図８及び図９とに基づいて、室内機５０の空気の流れのうち、仕切板１０及び板状部１１における空気の流れを詳しく説明する。

図７及び図９に示すように、遠心ファン５Ａに流入する空気の速度ベクトルＶは、ベルマウス１０Ｂの径方向Ｄｒに平行な速度成分Ｖｒと、ベルマウス１０Ｂの周方向の速度成分Ｖθと、ベルマウス１０Ｂの軸方向Ｄｚに平行な速度成分Ｖｚとを有している。また、ベルマウス１０Ｂから遠心ファン５Ａに流入する空気の量を吸込空気量と定義する。

図８に示すように、仕切板１０の開口部１０Ｄを通過する空気には、ベルマウス１０Ｂの中央部を通過する空気Ａｒ１と、仕切板１０に沿って流れる空気Ａｒ２とを含んでいる。板状部１１は、仕切板１０に沿って流れる空気Ａｒ２を整流している。吸込口Ｏｐ１を介して風路ＡＰ１に流入した空気Ａｒ２は、フランジ部１０Ａに近づいていき、その後、フランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら吸込口Ｏｐ１を通過する。ベルマウス１０Ｂにおける空気の流速は、フランジ部１０Ａにおける空気Ａｒ２の流速よりも高くなっている。

ここで、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、板状部１１はベルマウス１０Ｂの周方向における空気Ａｒ２の流れを規制している。つまり、板状部１１の整流作用により、空気Ａｒ２はベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３を旋回しにくくなっている。このため、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、空気Ａｒ２の速度成分Ｖｒは空気Ａｒ２の速度成分Ｖθへ変換されにくくなっている。つまり、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、空気Ａｒ２の速度成分Ｖｒの低減が抑制されるとともに空気Ａｒ２の速度成分Ｖθの増大が抑制されている。

一般的に、速度成分Ｖｒの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与するが、一方、速度成分Ｖθの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与しない。ここで、上述の通り、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、空気Ａｒ２の速度成分Ｖｒの低減が抑制されるとともに空気Ａｒ２の速度成分Ｖθの増大が抑制されているので、単位時間あたりの吸込空気量の低減は抑制される。

＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１に係る送風機５の仕切板１０が板状部１１を有している。このため、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、板状部１１はベルマウス１０Ｂの周方向における空気Ａｒ２の流れを規制している。つまり、板状部１１の整流作用により、空気Ａｒ２はベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３を旋回しにくくなっている。したがって、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、空気Ａｒ２の速度成分Ｖｒの低減が抑制されるとともに空気Ａｒ２の速度成分Ｖθの増大が抑制されている。一般的に、速度成分Ｖｒの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与するが、一方、速度成分Ｖθの増加は単位時間あたりの吸込空気量の増加に寄与しない。よって、送風機５において、単位時間あたりの吸込空気量の低減が抑制される。

空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、空気Ａｒ２の速度成分Ｖθの増大は抑制されているが、空気Ａｒ２の速度成分Ｖｒは増大する。つまり、空気Ａｒ２がフランジ部１０Ａの下面Ｓｒ１及びベルマウス１０Ｂの内周面Ｓｒ３に沿いながら流れる過程において、速度成分Ｖｒと速度成分Ｖθとの合成速度成分は増大する。しかしながら、上述のように、送風機５は、単位時間あたりの吸込空気量の低減が抑制されている。このため、単位時間あたりの吸込空気量に対する送風機５の運転音は抑制される。

ベルマウス１０Ｂにおける空気の流速は、フランジ部１０Ａにおける空気の流速よりも高い。つまり、第２の立設部１１Ｂにおける空気の流速は、第１の立設部１１Ａにおける空気の流速よりも高い。ここで、板状部１１の幅が空気の流速が高い領域において大きくなっていると、その分、空気の流速が高い領域における空気の流れが阻害されてしまう場合がある。そこで、第１の立設部１１Ａの幅Ｗｔ１は、第２の立設部１１Ｂの幅Ｗｔ２よりも広く、且つ、第２の立設部１１Ｂの幅Ｗｔ３よりも広くなっている。このため、第２の立設部１１Ｂにおける空気の流れすなわちベルマウス１０Ｂにおける空気の流れが阻害されてしまうことが抑制される。

図４に示すように、仕切板１０には板状部１１が複数設けられ、複数の板状部１１はベルマウス１０Ｂの周方向に配置されている。このため、ベルマウス１０Ｂの周方向における、板状部１１の整流作用のばらつきが、抑制される。その結果、送風機５は、単位時間あたりの吸込空気量に対する運転音の抑制効果をより確実に得ることができる。

空気調和装置１００は板状部１１を有する送風機５を備えている。このため、空気調和装置１００は、上述した送風機５の効果と同様の効果を有する。

＜実施の形態の変形例＞
図１０は、実施の形態に係る送風機５の板状部１１の配置の変形例である。変形例に係る送風機の仕切板１０は、板状部１１ａ〜板状部１１ｈを有している。板状部１１ａ〜１１ｈの形状は、実施の形態で説明した板状部１１と同じである。板状部１１ａ〜１１ｈは、ベルマウス１０Ｂの周方向において不等ピッチで配置されている。例えば板状部１１ａ及び板状部１１ｈのピッチは、例えば板状部１１ａ及び板状部１１のピッチよりも短くなっている。

送風機の運転音には、板状部のピッチに起因する運転音が含まれる場合がある。板状部のピッチに起因する運転音は、板状部が等ピッチで配置されている場合に、増大しやすい性質がある。そこで、変形例に係る送風機において、板状部１１ａ〜１１ｈは、ベルマウス１０Ｂの周方向において不等ピッチで配置されている。このため、変形例に係る送風機において、板状部１１ａ〜１１ｈのピッチに起因する運転音が抑制される。

１ 本体、２ 化粧パネル、２Ａ 枠体、２Ｂ グリル、２Ｃ フィルター、３ 熱交換器、４ ドレンパン、５ 送風機、５Ａ 遠心ファン、５Ａ１ 主板、５Ａ２ 翼、５Ａ３ シュラウド、５Ａ４ ボス部、５Ａ５ 開口部、５Ｂ 電動機、５Ｃ シャフト、６ ルーバー、１０ 仕切板、１０Ａ フランジ部、１０Ｂ ベルマウス、１０Ｂ１ 環状端部、１０Ｂ２ 環状端部、１０Ｃ 縁部、１０Ｄ 開口部、１１ 板状部、１１Ａ 第１の立設部、１１Ａ１ 第１の縁部、１１Ａ２ 第２の縁部、１１Ｂ 第２の立設部、１１Ｂ１ 第３の縁部、１１Ｂ２ 第４の縁部、１１ａ 板状部、１１ｂ 板状部、１１ｃ 板状部、１１ｄ 板状部、１１ｅ 板状部、１１ｆ 板状部、１１ｇ 板状部、１１ｈ 板状部、４０ 天井、４１ 圧縮機、４２ 絞り装置、４３ 蒸発器、４４ 送風機、５０ 室内機、１００ 空気調和装置、ＡＰ１ 風路、ＡＰ２ 風路、ＡＰ３ 風路、Ｅｄ１ 縁部、Ｅｄ２ 縁部、Ｏｐ１ 吸込口、Ｏｐ２ 吹出口、Ｓｒ１ 下面、Ｓｒ２ 上面、Ｓｒ３ 内周面。

Claims (5)

1. 電動機と、
   一端部が前記電動機に接続されているシャフトと、
   前記シャフトの他端部が固定されている主板、及び、前記主板に設けられている複数の翼を有する遠心ファンと、
   前記遠心ファンよりも空気流れ方向の上流側に設けられ、空気が通過する開口部が形成されている筒状のベルマウス、及び、前記ベルマウスの上流側の環状端部に繋がっている板状のフランジ部を有する仕切板と、
   前記フランジ部に立設された第１の立設部と、前記ベルマウスに立設された第２の立設部とを有し、前記第１の立設部から前記第２の立設部までが、前記フランジ部から前記ベルマウスにかけて延びており、且つ、前記ベルマウスの径方向に平行に設けられている板状部と、
   を備えている
   送風機。
2. 前記第１の立設部は、前記フランジ部に接触している第１の縁部と、前記第１の縁部に向かい合う第２の縁部とを有し、
   前記第２の立設部は、前記ベルマウスに接触している第３の縁部と、前記第３の縁部に向かい合う第４の縁部とを有し、
   前記第１の縁部と前記第２の縁部との間における前記第１の立設部の幅は、前記第３の縁部と前記第４の縁部との間における前記第２の立設部の幅よりも広い
   請求項１に記載の送風機。
3. 前記仕切板には、前記板状部が複数設けられ、
   前記複数の前記板状部は、前記ベルマウスの周方向において不等ピッチで配置されている
   請求項１又は２に記載の送風機。
4. 前記仕切板には、前記板状部が複数設けられ、
   前記複数の前記板状部は、前記ベルマウスの周方向に配置されている
   請求項１又は２に記載の送風機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の送風機を備えている
   空気調和装置。

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