JP7555474B2 - 送風装置および空気調和装置 - Google Patents

Description

本開示は、ファンを収納するスクロールケーシングを備えた送風装置および空気調和装置に関するものである。

送風装置は、環状に配置された複数の翼を有する貫流ファンと、貫流ファンを収納するスクロールケーシングを有する送風部と、を備えている。送風部は、スクロールケーシングによって風路を構成し、この風路内において貫流ファンが回転することにより送風を行う。この種の送風部のスクロールケーシングは、貫流ファンが発生させた気流を渦巻状に導くスクロール部を有し、従来、スクロール部の巻き始めから巻き終わりにかけて対数螺旋形状に構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のスクロールケーシングの対数螺旋形状とは、スクロールケーシングを貫流ファンの回転軸に直交する断面で見て次のような形状である。対数螺旋形状とは、貫流ファンの回転中心とスクロールケーシングとの距離が、巻き始めから巻き終わりかけて、一定の変化率で連続的に拡大する形状である。特許文献１では、スクロールケーシングを上記形状とすることで、騒音の低減を図っている。

特開２０００－２２０５９２号公報

特許文献１のスクロールケーシングは、騒音の低減に着目した技術であり、ファン入力の低減の面で改善の余地があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためのものであり、ファン入力の低減を行うことが可能なスクロールケーシングを備えた送風装置および空気調和装置を得ることを目的とする。

本開示に係る送風装置は、貫流ファンを収納して風路を形成するスクロールケーシングと、貫流ファンとを備えた送風装置であって、スクロールケーシングは、スクロールケーシングのうち貫流ファンと最も接近する接近点を上流端として有し、貫流ファンの回転中心の高さ位置よりも気流の上流側の高さ位置から貫流ファンの側方を通過して回転中心の高さ位置よりも気流の下流側に延びて形成され、風路の上流側を形成するスクロール部を備え、スクロール部の上流端からスクロール部の下流端までの間は、風路を流れる気流の流れ方向に３つの領域に分けられており、３つの領域は、スクロール部を貫流ファンの回転軸に直交する断面で見た場合に、貫流ファンの回転中心とスクロール部との距離が、スクロール部の上流端から下流端にかけて、異なる変化率で拡大する領域であり、３つの領域を上流側から順に第１領域、第２領域および第３領域としたとき、第２領域の変化率が最も小さく形成されており、第２領域は、貫流ファンの回転中心の高さ位置を跨ぐように設けられているものである。

本開示に係る空気調和装置は、上記の送風装置と、送風装置を収納する筐体と、送風装置によって発生する気流が通過する位置に配置された熱交換器と、を備えたものである。

本開示によれば、第２領域の翼から吹出される風量を低減でき、その結果、第２領域の翼にかかるトルクを低減でき、ファン入力の低減を行うことができる。

実施の形態１に係るスクロールケーシングを備えた空気調和装置の概略断面図である。 実施の形態１に係る送風装置の概略断面図である。 実施の形態１に係るスクロールケーシングの形状を従来と比較して示す図である。 実施の形態１に係るスクロールケーシングにおける、ケーシング位置と距離Ｌとの関係を示したグラフを従来と比較して示す図である。 従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域の風量分布を示す図である。 従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域のファン入力分布を示す図である。 実施の形態１に係るスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域の各翼間から吹出される風量分布を従来と比較して示す図である。 実施の形態１に係るスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域におけるファン入力分布を従来と比較して示す図である。 従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、低風量時の気流の流れを示した概略図である。

以下、本開示の実施の形態に係るスクロールケーシングを備えた空気調和装置について図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係および形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、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とする。

実施の形態１．
［空気調和装置］
図１は、実施の形態１に係るスクロールケーシングを備えた空気調和装置の概略断面図である。
空気調和装置１００は、熱交換器１０と、気流を発生させて熱交換器１０に送風する送風装置２０と、これらを収納する筐体５０と、を有する。筐体５０の上面には、空気を筐体５０内に吸込む吸込口５１が形成されている。筐体５０の前面下部には、筐体５０内から空気を吹出す吹出口５２が形成されている。吹出口５２には、吹出口５２から吹出される気流の方向を自在に変更するための風向板５３が設けられている。筐体５０内において、吸込口５１から吹出口５２に至る筐体内流路の上流側に熱交換器１０が配置され、下流側に送風装置２０が配置されている。

空気調和装置１００は、送風装置２０の駆動によって生じる気流を吸込口５１から筐体５０内に吸込み、吸込んだ気流を熱交換器１０にて冷媒と熱交換した後、吹出口５２から室内へ吹出すことで、室内温度の調整を行うものである。以下の説明における上流とは空気調和装置１００における気流の上流を意味し、下流とは空気調和装置１００における気流の下流を意味する。図１の点線矢印は、空気調和装置１００における気流を示している。なお、図１には、空気調和装置が壁掛け型空調室内機である例を示しているが、これに限られたものではなく、他に例えば、天井吊り下げ型空調室内機であってもよい。

（送風装置２０の構成）
送風装置２０は、気流を発生させる貫流ファン３０と、貫流ファン３０を収納する送風部４０と、を有する。貫流ファン３０は、回転軸の回転中心Ｏを中心として環状に配置された複数の翼３１と、複数の翼３１が設置され、複数の翼３１を一体に支持する支持板（図示せず）と、を有する羽根車が、回転軸方向に積層された構成を有する。貫流ファン３０は、図１の実線矢印の向きに回転し、熱交換器１０側の翼３１間から気流を吸込み、送風部４０の後述のスクロールケーシング４１側の翼３１間から気流を吹出すものである。

貫流ファン３０において気流を吸込む吸込領域７０は、貫流ファン３０の全周を熱交換器１０側（前面側）と送風部４０側（背面側）との２つに分けたうちの熱交換器１０側（前面側）の領域である。一方、貫流ファン３０において気流を吹出す吹出領域８０は、貫流ファン３０の全周を熱交換器１０側（前面側）と送風部４０側（背面側）との２つに分けたうちの送風部４０側（背面側）の領域である。図１においてドットの円で示した吹出開始位置Ｓは、吹出領域８０の周方向範囲の上流側の端部の位置を示している。図１においてドットの円で示した吹出終了位置Ｅは、吹出領域の周方向範囲の下流側の端部の位置を示している。

送風部４０は、スクロールケーシング４１と、リアガイド４２と、側壁４３と、吐出部４４と、を有する。スクロールケーシング４１は、貫流ファン３０を収納して風路４５を形成するものである。スクロールケーシング４１は、貫流ファン３０から吹出された空気を整流する。スクロールケーシング４１の上流端Ｐ１は、スクロールケーシング４１のうち貫流ファン３０と最も接近する接近点である。スクロールケーシング４１の下流端Ｐ２は、筐体５０の吹出口５２の周壁の一部を形成している。スクロールケーシング４１は、スクロール部４１ａと、吐出部４１ｂと、を有する。

スクロール部４１ａは、貫流ファン３０が発生させた気流を渦巻状に導く部分である。スクロール部４１ａは、貫流ファン３０の回転中心Ｏの高さ位置よりも上流側の高さ位置から貫流ファン３０の側方である背面を通過して回転中心Ｏの高さ位置よりも下流側まで延びて形成された壁部である。スクロール部４１ａの上流端Ｐ１は、スクロールケーシング４１の上流端Ｐ１に一致している。スクロール部４１ａの下流端Ｐ３は、回転中心Ｏの高さ位置よりも下流側に位置している。スクロール部４１ａの上流端Ｐ１は渦巻状の巻き始め部分である。スクロール部４１ａの下流端Ｐ３は渦巻状の巻き終わり部分である。吐出部４１ｂは、スクロール部４１ａの下流に位置し、スクロール部４１ａを通過した気流が吐出される部分である。吐出部４１ｂは、スクロール部４１ａの下流端Ｐ３から筐体５０の吹出口５２に向かって延びて形成された壁部である。

リアガイド４２は、スクロールケーシング４１の上流端Ｐ１よりも上流側に延びた壁部である。側壁４３は、回転軸の回転中心Ｏの高さ位置よりも下流側の高さ位置で、貫流ファン３０を挟んでスクロール部４１ａと対向する壁部である。側壁４３は、貫流ファン３０の外周面に沿って形成されている。側壁４３の下流側の端部には、気流を絞る絞り部である舌部４３ａが形成されている。吐出部４４は、側壁４３の舌部４３ａから送風部４０の吐出口に向かって延びて形成された壁部である。送風部４０の吐出口は、送風装置２０の吐出口に相当し、筐体５０の吹出口５２に一致している。なお、送風部４０の吐出口は筐体５０の吹出口５２に一致する構成に限らず、送風部４０の吐出口と筐体５０の吹出口５２との間にこれらを滑らかに接続する部材を別途設けて接続した構成としてもよい。吐出部４４は、スクロールケーシング４１の吐出部４１ｂと対向して形成されている。

スクロールケーシング４１のスクロール部４１ａおよびリアガイド４２は、風路４５の上流側を形成している。吐出部４４およびスクロールケーシング４１の吐出部４１ｂは、風路４５の下流側を形成している。風路４５の下流側は、貫流ファン３０から吹出された気流を外部に導く吐出風路４６となっている。吐出風路４６は、上流から下流にかけて流路断面積が拡大する拡大風路となっている。

（送風装置２０の動作）
送風装置２０において、貫流ファン３０が回転すると、吸込領域７０の翼３１間から貫流ファン３０内に空気が取り込まれる。貫流ファン３０内に取り込まれた空気は、吹出領域８０の翼３１間から径方向外側に吹出される。貫流ファン３０から径方向外側に吹出された気流は、スクロールケーシング４１のスクロール部４１ａに沿って流れた後、吐出風路４６に吐出され、吐出風路４６から送風部４０の吐出口（筐体５０の吹出口５２）を介して室内に吹出される。

（ファン入力低減効果）
本実施の形態１のスクロールケーシング４１を備えた送風装置２０は、ファン入力低減効果を有する。以下、この効果を可能にする具体的な構成について説明する。

図２は、実施の形態１に係る送風装置の概略断面図である。以下、図２を用いてスクロールケーシング４１の形状について説明する。
スクロール部４１ａは、風路４５を流れる気流の流れ方向に３つの領域に分けられる。３つの領域は、スクロール部４１ａを回転軸に直交する断面で見た場合に、回転軸の回転中心Ｏとスクロール部４１ａとの距離Ｌが、スクロール部４１ａの上流端Ｐ１から下流端Ｐ３にかけて、異なる変化率αで拡大する領域である。つまり、スクロール部４１ａは、変化率αの異なる３つの領域から構成されている。以下では、この３つの領域を、気流の上流側から順に、第１領域Ａ、第２領域Ｂおよび第３領域Ｃという。第１領域Ａ、第２領域Ｂおよび第３領域Ｃはこの順に連続している。

また、以下では、第１領域Ａに対応する貫流ファン３０の翼３１を第１領域Ａの翼３１という。第１領域Ａに対応する貫流ファン３０の翼３１とは、スクロール部４１ａを回転軸に直交する断面で見たとき、第１領域Ａの上流端および下流端のそれぞれと回転中心Ｏとを結ぶ各線と、第１領域Ａと、によって囲まれる断面扇状の領域内に位置する翼３１を指す。同様の趣旨で、以下では、第２領域Ｂに対応する貫流ファン３０の翼３１を第２領域Ｂの翼３１という。また、第３領域Ｃに対応する貫流ファン３０の翼３１を、第３領域Ｃの翼３１という。

第１領域Ａの上流端は、スクロール部４１ａの上流端Ｐ１であり、上述したように貫流ファン３０に最も接近する部分である。第１領域Ａの下流端は、第２領域Ｂの上流端に一致する。第２領域Ｂの上流端は、回転軸の回転中心Ｏの高さ位置よりも上流側に設けられている。第２領域Ｂの下流端は、回転軸の回転中心Ｏの高さ位置よりも下流側に設けられている。第２領域Ｂの下流端は、第３領域Ｃの上流端に一致する。第３領域Ｃの上流端は、側壁４３の舌部４３ａの高さ位置よりも上流側に設けられている。第３領域Ｃの下流端は、側壁４３の舌部４３ａの高さ位置よりも下流側に設けられている。

スクロール部４１ａにおいて、第１領域Ａの変化率αをα１、第２領域Ｂの変化率αをα２、第３領域Ｃの変化率αをα３とする。スクロールケーシング４１は、第２領域Ｂの変化率α２が第１領域Ａの変化率αおよび第３領域Ｃの変化率α３よりも小さく設定されている。つまり、第２領域Ｂの変化率α２は、スクロール部４１ａの中で最も小さく設定されている。また、第３領域Ｃの変化率α３は、第１領域Ａの変化率α１よりも大きく設定されている。以上を整理すると、スクロールケーシング４１は、α２＜α１＜α３の関係を満たしている。

図３は、実施の形態１に係るスクロールケーシングの形状を従来と比較して示す図である。図３において、スクロールケーシング４１の背面側（図３の右側）に点線で示した曲線は従来のスクロールケーシングを示している。従来のスクロールケーシングとは、スクロール部の変化率を一定にしたものである。図４は、実施の形態１に係るスクロールケーシングにおける、ケーシング位置と距離Ｌとの関係を示したグラフを従来と比較して示す図である。図４において、グラフの傾きは変化率αを示している。図３および図４は、第１領域Ａの変化率を従来の変化率に一致させた場合を示している。

本実施の形態１のスクロール部４１ａは、第２領域Ｂの変化率α２が最も小さいため、図４に示すように第２領域Ｂのグラフの傾きが第１領域Ａおよび第３領域Ｃのグラフの傾きよりも小さくなっている。また、第２領域Ｂのグラフの傾きは、従来よりも小さくなっている。つまり、第２領域Ｂの変化率α２は、第１領域Ａの変化率α１を従来の変化率と一致させた場合で比較すると、従来よりも小さくなっている。第２領域Ｂの変化率α２が従来よりも小さいことで、図３において第２領域Ｂの位置が、点線で示した従来の位置よりも貫流ファン３０側に寄った位置となっている。

ここで、スクロール部４１ａにおける第２領域Ｂの位置は、ファン入力の低減に効果的な位置に設定される。この点について次の図５および図６を参照して説明する。

図５は、従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域の風量分布を示す図である。図５の横軸は吹出領域内の位置、縦軸は風量［ｍ^３／ｍｉｎ］である。図６は、従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域のファン入力分布を示す図である。図６の横軸は吹出領域内の位置、縦軸はファン入力［Ｗ］である。ファン入力［Ｗ］は、貫流ファンの吹出領域の吹出開始位置から吹出終了位置までの間の各位置における翼にかかるトルクに、角速度を乗算して算出された入力電力量である。

図５および図６における中間領域は、従来のスクロール部の気流方向の中間部である。この中間領域は、貫流ファンとスクロール部との間の風路における風量が比較的多く、翼から吹出された気流の流れが混合する際の圧力損失が高い領域である。圧力損失が高いことで、図６に示すように中間領域のファン入力は比較的高くなる。実施の形態１では、このように圧力損失が高くなる中間領域の変化率αを小さく設定することで、以下に説明するようにファン入力の低減を図る。つまり、実施の形態１では、圧力損失が高くなる中間領域を第２領域Ｂに設定する。

図３に示した壁掛け型空調室内機は、筐体５０の吹出口５２が筐体前面下部に設けられ、送風部４０の吐出口が下方に向く姿勢で送風装置２０が用いられる。このような姿勢で送風装置２０が用いられる場合、スクロール部４１ａは、上下方向に延びて形成されている。具体的には、スクロール部４１ａは、貫流ファン３０の回転中心Ｏの高さ位置よりも上流の高さ位置から、貫流ファン３０の側方である背面を通過し、回転中心Ｏの高さ位置よりも下流の高さ位置まで、に延びて形成されている。スクロール部４１ａがこのように形成されている場合、圧力損失が高くなる領域は、概ね回転軸の回転中心Ｏの高さ位置付近となる。よって、第２領域Ｂは、図２に示したように回転軸の回転中心Ｏの高さ位置付近、具体的には貫流ファン３０の回転中心Ｏの高さ位置を跨ぐように設けられている。

（スクロールケーシング４１の作用）
次に、本実施の形態１のスクロールケーシング４１の作用を説明する。
図３に示したように、実施の形態１の第２領域Ｂを示す実線と従来を示す点線とを比較して明らかなように、実施の形態１の第２領域Ｂは、従来よりも貫流ファン３０の外周に近づいて貫流ファン３０との間の空間が狭くなる。貫流ファン３０と第２領域Ｂとの間の空間が狭くなることで、当該空間の静圧が高くなり、第２領域Ｂの翼３１から吹出される風量（以下、翼間吹出風量という）が低減する。第２領域Ｂの翼間吹出風量が低減することで第２領域Ｂの翼３１にかかるトルクを低減でき、貫流ファン３０の回転に対する抵抗が小さくなり、貫流ファン３０の駆動に必要なファン入力を低減できる。

図７は、実施の形態１に係るスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域の各翼間から吹出される風量分布を従来と比較して示す図である。図７の横軸は吹出領域内の位置、縦軸は風量［ｍ^３／ｍｉｎ］である。図８は、実施の形態１に係るスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、貫流ファンの吹出領域におけるファン入力分布を従来と比較して示す図である。図８の横軸は吹出領域内の位置、縦軸はファン入力［Ｗ］である。ファン入力［Ｗ］は、吹出領域８０の吹出開始位置から吹出終了位置までの間の各位置における翼３１にかかるトルクに角速度を乗算して算出された入力電力量である。

実施の形態１のスクロールケーシング４１は、図７の下向き矢印に示すように、第２領域Ｂの翼間吹出風量、言い換えれば従来風量が多かった中間領域の翼間吹出風量を低減できる。その結果、図８に示すように、第２領域Ｂの翼３１に係るトルクに基づくファン入力を従来よりも低減できる。

なお、第２領域Ｂの翼間吹出風量が低減される分、図７の上向き矢印で示すように第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大する。このため、第３領域Ｃにおける圧力損失の増加が懸念される。しかし、第３領域Ｃは、第２領域Ｂよりも貫流ファン３０との間の空間が広いため、第３領域Ｃにおける圧力損失は第２領域Ｂにおける圧力損失よりも低い。よって、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増加することによるファン入力の増加量は大きくなく、第３領域Ｃのファン入力は、図８に示すように従来と略変わらない。したがって、第２領域Ｂのファン入力の低減効果が高いことで、ファン全体としてのファン入力は低減する。このように、第２領域Ｂの変化率α２がスクロール部４１ａの中で最も小さいことで、ファン全体におけるファン入力を低減できる。

また、第２領域Ｂの翼間吹出風量が低減される分、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大するとしたが、以下の理由によっても第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大する。具体的には、第３領域Ｃの変化率α３が第１領域Ａの変化率α１よりも大きいことから、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大する。

第３領域Ｃの変化率α３が第１領域Ａの変化率α１よりも大きいことで、第３領域Ｃと貫流ファン３０との間の空間が広く確保され、静圧が低いことで、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大する。ここで、第３領域Ｃの上流端（＝第２領域Ｂの下流端）は、側壁４３の舌部４３ａの高さ位置よりも上流側に設けられており、側壁４３の舌部４３ａの高さ位置よりも下流側に設けられるよりも第３領域Ｃの気流方向の長さが長く確保されている。これにより、翼間吹出風量が増大する領域を広く確保できる。

第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大することで、以下の（Ａ）および（Ｂ）の効果が得られる。
（Ａ）第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大すると、第３領域Ｃから筐体５０の吹出口５２へ向かう気流が増大する。第３領域Ｃから筐体５０の吹出口５２へ向かう気流が増大することで、貫流ファン３０の吹出領域８０から吹出された後、舌部４３ａと貫流ファン３０との間の隙間を通り、再度吸込領域７０へ向かう循環流が減少する。循環流は、吹出口５２から吹出される吹出量の低下を招くため、循環流を減少できることで、結果的にファン入力を低減できる。

（Ｂ）第３領域Ｃは筐体５０の吹出口５２に近い領域であるため、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大することで、筐体５０の吹出口５２を構成する吐出風路４６の入口における動圧が増大する。吐出風路４６の入口における動圧が増大することで、吐出風路４６において動圧が静圧として回収される静圧回復量が増大し、貫流ファン３０の高性能化を図ることができる。

ここで、第１領域Ａの変化率α１および第３領域Ｃの変化率α３は、搭載する貫流ファン３０の形状に応じて個別に設定されている。例えば、第１領域Ａの変化率α１および第３領域Ｃの変化率α３は、貫流ファン３０の翼３１の設置角度等に応じて個別に設定されている。翼３１の設置角度は、翼３１の後縁側端部（流れ方向下流側端部）の翼厚の中心線と、複数の翼３１の後縁端を結ぶ周方向の円弧と、のなす角度で定義され、翼３１間から吹き出される気流の流出角度に影響を及ぼすものである。翼３１の設置角度は、翼３１の後縁側端部の翼厚の中心線と、羽根車の径方向に延びる線と、のなす角度で定義されることもある。第１領域Ａの変化率α１および第３領域Ｃの変化率α３には、貫流ファン３０の形状に応じて、設定風量にてファン入力を最小にできる最適値が存在すると考えられる。このため、第１領域Ａの変化率α１および第３領域Ｃの変化率α３をそれぞれ最適値に設定することで、設定風量にてファン入力を最小にできる最適なスクロールケーシング形状を構成できる。

（低風量時のスクロールケーシング４１の作用）
空気調和装置１００では、筐体５０の吸込口５１に埃等が堆積する等して筐体５０内を通過する気流の風量が低風量となる場合がある。以下、低風量時のスクロールケーシング４１の作用について説明する。

本実施の形態１のスクロールケーシング４１は、第１領域Ａの変化率α１が第２領域Ｂの変化率α２よりも大きいことで、貫流ファン３０の吹出領域が反回転方向へ向かうことを抑制でき、結果としてファン入力の低減効果が得られる。この点について、変化率が一定である従来のスクロールケーシングと比較して説明する。

図９は、従来のスクロールケーシングを壁掛け型空調室内機に適用した場合の、低風量時の気流の流れを示した概略図である。
筐体５００内を通過する気流の風量が低風量となると、従来のスクロールケーシング４１０では、吐出風路４６内の圧力損失に打ち勝つことができず、スクロールケーシング４１０側（背面側）に寄った流れとなる。これにより、貫流ファン３００の吹出領域８００が反回転方向へ向かう。すなわち、図９と図１とを比較すると、図９の吹出開始位置Ｓおよび吹出終了位置Ｅは、図１の吹出開始位置Ｓおよび吹出終了位置Ｅよりも回転軸の回転方向とは逆の反回転方向に移動している。

貫流ファン３００の吹出領域が反回転方向へ向かうと、貫流ファン３００の吹出領域から吹出された気流の一部が、スクロール部４１０ａ側（図９の下側）へ向かわず、リアガイド４２０側（図９の上側）へ向かう。リアガイド４２０側へ向かった気流は、ファン上部に配置された熱交換器１１０から直接リアガイド４２０に向かって流れてくる気流と衝突し、損失となる。また、貫流ファン３００の吹出領域８００からリアガイド４２０側へ向かった気流は、再度貫流ファン３０に流入する気流（図９の矢印６０）となり、損失となる。上記損失が生じることで、設定風量を確保しようとした場合に必要なファン入力が増大する。

また、低風量時において、従来のスクロールケーシング４１０では、貫流ファン３００の吹出領域８００が反回転方向へ向かうことで、吹出終了位置Ｅにおいて、以下の循環流が生じる。貫流ファン３００の吹出領域の翼３１０間から吹出された気流は、吹出口５２０から舌部４３０ａに向かう逆流と共に舌部４３０ａと貫流ファン３００との隙間を通り、再度貫流ファン３０の吸込領域７００へ向かう循環流（図９の矢印６１）となる。このような循環流が生じることで、設定風量を確保しようとした場合に必要なファン入力が増大する。

これに対し、本実施の形態１では、第１領域Ａの変化率α１が第２領域Ｂの変化率α２よりも大きいため、第１領域Ａ（図２参照）における翼間吹出風量を確保でき、低風量時に貫流ファン３００の吹出領域８００が反回転方向へ向かうことを抑制できる。よって、貫流ファン３０からリアガイド４２０側へ向かう流れを抑制することができる。その結果、貫流ファン３０からリアガイド４２０側へ向かう流れが生じることに起因した損失を低減でき、ファン入力の増大を抑制することができる。

また、本実施の形態１では、第３領域Ｃの翼間吹出流量が増大することで、低風量時に以下の（Ｃ）の効果が得られる。
（Ｃ）第３領域Ｃの翼間吹出流量が増大することで、吐出風路４６から吹出口５２に向かう気流が増大する。このため、低風量時に吹出口５２から舌部４３ａに向かう逆流を抑制でき、再度貫流ファン３０の吸込領域７０へ向かう循環流を低減できる。その結果、ファン入力を低減できる。

なお、上記では、スクロールケーシング４１を壁掛け型空調室内機に適用した例で説明したが、他のタイプの室内機に適用された場合にも同様の効果が得られる。

［効果］
本実施の形態１のスクロールケーシング４１は、貫流ファン３０を収納して風路４５を形成するスクロールケーシング４１である。スクロールケーシング４１は、スクロールケーシング４１のうち貫流ファン３０と最も接近する接近点を上流端Ｐ１として有し、風路の上流側を形成するスクロール部４１ａを備える。スクロール部４１ａの上流端Ｐ１からスクロール部４１ａの下流端Ｐ３までの間は、風路４５を流れる気流の流れ方向に３つの領域に分けられている。３つの領域は、スクロール部４１ａを貫流ファンの回転軸に直交する断面で見た場合に、スクロール部４１ａの上流端Ｐ１から下流端Ｐ３にかけて、貫流ファン３０の回転中心とスクロール部４１ａとの距離が、異なる変化率αで拡大する領域である。スクロールケーシング４１は、３つの領域を上流側から順に第１領域Ａ、第２領域Ｂおよび第３領域Ｃとしたとき、第２領域Ｂの変化率α２が最も小さい。

これにより、第２領域Ｂの翼３１から吹出される風量を低減でき、その結果、第２領域Ｂの翼３１にかかるトルクを低減でき、ファン入力の低減を行うことができる。特に、第２領域Ｂは、翼３１から吹出された気流が混合する際の圧力損失が比較的高い領域であるため、この第２領域Ｂの翼３１のトルクを低減できることで、ファン全体としてのファン入力を低減できる。

また、第１領域Ａの変化率α１および第３領域Ｃの変化率α３は、設定風量にてファン入力が最小となるように、貫流ファン３０の形状に応じて個別に設定されている。

これにより、設定風量にてファン入力を最小にできる最適なスクロールケーシング形状を構成できる。

本実施の形態１のスクロールケーシング４１は、第１領域Ａの変化率をα１、第２領域Ｂの変化率をα２、第３領域Ｃの変化率をα３とした場合、α２＜α１＜α３の関係を満たす。

このように第２領域Ｂの変化率α２をスクロール部４１ａの中で最も小さく設定することで、第２領域Ｂの翼３１から吹出される風量を低減できる。第２領域Ｂと貫流ファン３０との間の空間は圧力損失が比較的高くなりやすい領域であるため、この領域における風量を低減できることで、第２領域Ｂの翼３１にかかるトルクの低減によるファン入力低減効果が高い。その結果、ファン全体におけるファン入力を低減できる。

また、第３領域Ｃの変化率α３が第１領域Ａの変化率α１よりも大きいため、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大する。第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大することで、上記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の効果が得られる。

また、第１領域Ａの変化率α１が第２領域Ｂの変化率α２よりも大きいため、第１領域Ａ（図２参照）における翼間吹出風量を確保することができ、低風量時に貫流ファン３０の吹出領域８０が反回転方向へ向かうことを抑制できる。よって、貫流ファン３０からリアガイド４２側へ向かう流れを抑制することができる。その結果、貫流ファン３０からリアガイド４２側へ向かう流れが生じることに起因した損失を低減でき、ファン入力の増大を抑制することができる。

本実施の形態１のスクロールケーシング４１は、スクロール部４１ａが、貫流ファン３０の回転中心Ｏの高さ位置よりも気流の上流側の高さ位置から貫流ファン３０の側方を通過し、回転中心Ｏの高さ位置よりも気流の下流側の高さ位置に延びて形成されている。そして、第２領域Ｂは、貫流ファン３０の回転中心Ｏの高さ位置を跨ぐようにして設けられている。

これにより、翼３１間から吹出された気流が混合する際の圧力損失が比較的高い領域を通過する翼３１にかかるトルクを低減でき、ファン入力を低減できる。

本実施の形態１のスクロールケーシング４１は、貫流ファン３０を挟んでスクロールケーシング４１と対向する位置に設けられた側壁４３を有し、第３領域Ｃの上流端Ｐ１は、側壁４３の舌部４３ａが位置する高さ位置よりも上流側に設けられている。

これにより、第３領域Ｃの翼間吹出風量が増大し、上記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の効果が得られる。

本実施の形態１の送風装置２０は、上記のスクロールケーシング４１と、貫流ファン３０とを備えている。また、本実施の形態１の空気調和装置１００は、上記の送風装置２０と、送風装置２０を収納する筐体５０と、送風装置２０によって発生する気流が通過する位置に配置された熱交換器１０と、を備えている。

これにより、ファン入力を低減できる送風装置２０および空気調和装置１００を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ 熱交換器、２０ 送風装置、３０ 貫流ファン、３１ 翼、４０ 送風部、４１ スクロールケーシング、４１ａ スクロール部、４１ｂ 吐出部、４２ リアガイド、４３ 側壁、４３ａ 舌部、４４ 吐出部、４５ 風路、４６ 吐出風路、５０ 筐体、５１ 吸込口、５２ 吹出口、５３ 風向板、６０ 矢印、６１ 矢印、７０ 吸込領域、８０ 吹出領域、１００ 空気調和装置、１１０ 熱交換器、３００ 貫流ファン、３１０ 翼、４１０ スクロールケーシング、４１０ａ スクロール部、４２０ リアガイド、４３０ａ 舌部、５００ 筐体、５２０ 吹出口、７００ 吸込領域、８００ 吹出領域、Ａ 第１領域、Ｂ 第２領域、Ｃ 第３領域、Ｅ 吹出終了位置、Ｌ 距離、Ｏ 回転中心、Ｐ１ 上流端、Ｐ２ 下流端、Ｐ３ 下流端、Ｓ 吹出開始位置。

Claims (5)

1. 貫流ファンを収納して風路を形成するスクロールケーシングと、前記貫流ファンとを備えた送風装置であって、
   前記スクロールケーシングは、
   前記スクロールケーシングのうち前記貫流ファンと最も接近する接近点を上流端として有し、前記貫流ファンの回転中心の高さ位置よりも気流の上流側の高さ位置から前記貫流ファンの側方を通過して前記回転中心の高さ位置よりも気流の下流側に延びて形成され、前記風路の上流側を形成するスクロール部を備え、
   前記スクロール部の前記上流端から前記スクロール部の下流端までの間は、前記風路を流れる気流の流れ方向に３つの領域に分けられており、
   前記３つの領域は、前記スクロール部を前記貫流ファンの回転軸に直交する断面で見た場合に、前記貫流ファンの前記回転中心と前記スクロール部との距離が、前記スクロール部の前記上流端から前記下流端にかけて、異なる変化率で拡大する領域であり、前記３つの領域を上流側から順に第１領域、第２領域および第３領域としたとき、前記第２領域の前記変化率が最も小さく形成されており、
   前記第２領域は、前記貫流ファンの前記回転中心の高さ位置を跨ぐように設けられている送風装置。
2. 前記第１領域の前記変化率および前記第３領域の前記変化率は、設定風量にてファン入力が最小となるように前記貫流ファンの形状に応じて個別に設定されている請求項１記載の送風装置。
3. 前記第１領域の前記変化率をα１、前記第２領域の前記変化率をα２、前記第３領域の前記変化率をα３とした場合、α２＜α１＜α３の関係を満たす請求項１または請求項２記載の送風装置。
4. 前記貫流ファンを挟んで前記スクロールケーシングと対向する位置に設けられた側壁を有し、
   前記第３領域の上流端は、前記側壁の舌部が位置する高さ位置よりも上流側に設けられている請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の送風装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の送風装置と、前記送風装置を収納する筐体と、前記送風装置によって発生する気流が通過する位置に配置された熱交換器と、を備えた空気調和装置。

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