WO1999017027A1 - Soufflante radiale, procede de fabrication, et conditionneur d'air equipe de cette soufflante - Google Patents

Description

明 細 書 遠心送風機及びその製造方法並びに該遠心送風機を備えた空気調和機 技術分野

本願発明は、 翼構造の特徴をもつ遠心送風機及びその製造方法並びに該 遠心送風機を備えた空気調和機に関するものである。 背景技術

一般に、 遠心送風機は、 モータの回転軸に軸着されるハブと、 該ハプに 対して所定の間隔をもって対向配置されるシュラウドと、 上記ハブの外周 部と上記シュラゥドの外周部との間に跨がり且つ上記ハブの軸心を中心と して略放射状に配置された複数枚の翼とからなる羽根車を備え、 該羽根車 の回転により上記翼の前縁側から後縁側に流れる空気流を発生させるよう に構成されている。

また、 かかる遠心送風機は、 上記羽根車の軸心部分に吸込口が設けられ、 該吸込口から吸い込んだ空気を該羽根車の外周部に設けられた吹出口から 該羽根車の周囲に吹き出すようになつており、 かかる空気の吸い込み及び 吹き出しの形態は、 空気調和機の室内機、 特に部屋の天井に配置される天 井埋込型あるいは天井吊下型の室内機に要求される空気循環形態 （即ち、 部屋の中央部から室内空気を吸い込んでこれを空気調和した後に室内の全 域に吹き出す形態） と合致することから、 遠心送風機が室内機用の送風機 として適用されることが多い。

ところで、 遠心送風機においては、 送風仕事を行う翼における圧力面と 負圧面との間の圧力差が、 軸流送風機等の他の形態の送風機の場合に比し て大きい。 このため、 羽根車の回転に伴い、 翼の圧力面側をその前縁から 後縁に向かって流れる高圧の空気流と負圧面側をその前縁から後縁に向か つて流れる低圧の空気流とが該翼の後縁側で合流して所定圧力に均衡する 場合、 該後縁部分での圧力勾配が大きく、 それだけ速度欠損も大きい。 し かも、 従来一般の遠心送風機における翼の後縁形状は、 翼幅方向に直線状 に延びる形状とされているので、 上記の如き速度欠損が翼の後縁の全域に おいて同時に発生する。 これらの結果、 翼の後縁部分における空気の流れ の乱れが大きくなり、 比較的大きな送風音が発生することになる。 従って、 遠心送風機においては、 その静音化の要請が強く、 従来より種々の解決手 段が提案されてはいるものの、 未だ十分な結果が得られていないというの が実情である。 そして、 かかる静音化の要請は、 空調風の送風用に遠心送 風機を備え且つ室内に配置される空気調和機の室内機において特に強いも のである。 発明の開示

そこで本願発明は、 簡単且つ安価な構成にて送風音の低減を可能とした 遠心送風機及び該遠心送風機を備えた静音タイプの空気調和機を提供する と共に、 該遠心送風機の好適な製造方法を提案することを目的としてなさ れたものである。

本願発明は、 モータの回転軸に軸着されるハブと、 該ハブに対して所定 の間隔をもつて対向配置されると共にその軸心部分に吸込口が形成された シュラウドと、 上記ハブの外周部と上記シュラウドの外周部との間に跨が り且つ上記ハブの軸心を中心として略放射状に配置された複数枚の翼とを 有する羽根車を備え、 該羽根車の回転により上記翼の前縁側から後縁側に 流れる空気流を発生させるように構成された遠心送風機であって、 上記翼 の後縁を、 翼長方向に交互に折曲しながら翼幅方向に延びるノコ歯形状と したことを特徴とする遠心送風機を提供する。

この遠心送風機は、 上記翼の後縁を、 翼長方向に交互に折曲しながら翼 幅方向に延びるノコ歯形状としているので、 該後縁部分においては翼長が 長い部分と短い部分とが交互に存在することとなり、 このため上記翼の圧 力面側を流れる空気流と負圧面側を流れる空気流との後縁部分における合 流が該後縁の全長において段階的に徐々に行われる。 この結果、 例えば従 来のように翼の後縁が直線状とされ空気流の合流が翼後縁全域において同 時に発生するような場合に比して、 後縁部分での空気流の合流に伴う空気 流の圧力勾配及び速度欠損が小さくなり、 それだけ該後縁部分における空 気流の乱れが抑制されて送風音が低減されることになる。 即ち、 翼の後縁 をノコ歯形状とするという簡単且つ安価な構成によって遠心送風機の静音 化が容易に実現できる。

上記ノコ歯形状を構成する複数の歯のそれぞれを略三角形状とすれば、 例えばこれを複雑な多角形状とするような場合に比して、 成形型の構造が 簡単であり、 それだけ遠心送風機の製造コストの低廉化が可能になるとい う特有の効果がある。

また、 三角形状をもつ上記各歯の先端部を平面状又は円弧状とすれば、 例えば該先端部が鋭角状に尖っているような場合に比して、 該先端部が割 れ等によって損傷することが少なく、 それだけ遠心送風機の耐久性が向上 する。

また、 上記ノコ歯形状を構成する上記各歯を、 その歯高を 「H」 、 歯ピ ツチを 「S」 としたとき、 上記羽根車の外径 「D」 に対して 0 . 0 0 5く H/D < 0 . 0 1 5及び 0 . 0 1 < S /D < 0 . 0 2となるように設定する ことで、 送風音をより効率的に低減させることができ、 遠心送風機の静音 化が一層促進される。

また、 本願発明は、 上記遠心送風機の製造方法を提供する。 この方法は、 まず、 羽根車を構成するハブと各翼が一体化されてなる一体成形体を製造 した後、 上記一体成形体における上記翼の端部に、 該一体成形体と別体に 成形されたシュラゥドを接合固定して羽根車を得るものである。

上記一体成形体の製造は、 上記ハプの板厚方向両側面のうちの上記翼が 付設される一方の側面を成形する第 1成形型と、 該第 1成形型と相対的に 接離可能に対向配置されて上記ハブの他方の側面を成形する第 2成形型と、 上記各翼の間隙部のそれぞれに該翼の翼長方向に進退可能に配置されて少 なくとも上記翼の後縁に設けられる上記ノコ歯形状を成形する複数の第 3 成形型とを使用し、

上記第 1成形型と上記第 2成形型と上記各第 3成形型とをそれぞれ所定 の組みつけ位置に設定し、 これら各成形型の間に形成されたキヤビティ内 に溶融素材を注入して成形し、

上記第 1成形型と上記第 2成形型とを相互に離間させて型外しを行なう と共に、 上記第 3成形型のそれぞれを上記翼の翼長方向に移動させて型外 しを行うことによって行なわれる。

従来のように相互に対向配置され且つ対向方向に接離する構成の成形型 (例えば、 上記第 1成形型と第 2成形型） のみを用いた製造方法では型抜 きができないので （即ち、 型抜き方向に直交する方向に上記歯が延ぴてい るので） 上記ノコ歯形状の成形が不可能であったものが、 本願発明によれ ば該ノコ歯形状を成形する上記第 3成形型の型抜き方向を上記翼の翼長方 向とすることで該ノコ歯形状を容易に成形することができる。 このため、 例えば、 上記ハブと各翼とをそれぞれ別々に成形した後、 これらを組み合 わせて上記一体成形体を得るような場合に比して、 上記一体成形体の製造、 延いては上記羽根車の製造が容易となり、 結果的に遠心送風機をより安価 に提供することができる。

さらにまた、 本願発明は空調風用の送風機として上記遠心送風機を用い た空気調和機を提供する。 この発明によれば、 該遠心送風機に特有の効果、 即ち、 高い静化性能がそのまま空気調和機の運転性能に反映され、 より静 音性能の高い空気調和機を提供することができるものであり、 かかる効果 は該空気調和機が室内に設置される室内機である場合に特に顕著となる。 図面の簡単な説明

図 1は本願発明に係る遠心送風機の斜視図である。

図 2は図 1に示した遠心送風機を備えた空気調和機の断面図である。 図 3は図 1に示した遠心送風機の翼後縁部の拡大図である。

図 4は図 3の IV— IV断面図である。

図 5は羽根車の型成形による製造方法の説明図である。

図 6は図 5の VI— VI断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本願発明にかかる遠心送風機及びその製造方法並びに該遠心送風 機を備えた空気調和機を添付図面に示す実施形態に基づいて具体的に説明 する。

図 1には、 本願発明の実施形態にかかる遠心送風機 Xの羽根車 1 0を示 している。 また、 図 2には、 この遠心送風機 Xを備えた空気調和機の室内 機 Zを示している。

上記遠心送風機 Xは、 図 1及び図 2に示すように、 モータ 1 9と該モ一 タ 1 9により回転駆動される羽根車 1 0とで構成される。 また、 上記羽根 車 1 0は、 略円錐形状の中心部 1 1 aと平板状のフランジ 1 1 bと取り付 け部 1 1 cとからなり上記モータ 1 9のモータ軸 1 1 aに取り付け部 1 1 cが軸着されるハブ 1 1と、 該ハブ 1 1に対して所定間隔をもって対向配 置されると共にその軸心部に送風機吸込口 1 6を形成したシュラウド 1 2 と、 上記ハブ 1 1の外周部、 より詳しくはフランジ 1 1 bの外周部と上記 シュラウド 1 2の外周部との間に跨がって且つ円周方向に等間隔で放射状 に配置された複数の翼 1 3とを備えてなる。 そして、 この羽根車 1 0は、 上記ハブ 1 1及び上記シュラウド 1 2の外周部を送風機吹出口 1 7とする と共に、 上記送風機吸込口 1 6から上記送風機吹出口 1 7に至る通路を空 気流路 1 8としている。

上記ハブ 1 1は、 所定径の円板体の軸心近傍を板厚方向に陥没成形して なるものであって、 後述するように、 翼 1 3と共に樹脂材の型成形により 一体形成される。

上記シュラウド 1 2は、 円弧状断面をもつ環状体であって、 上記ハブ 1 1等とは別体に、 樹脂材の型成形により形成される。 そして、 このシユラ ゥド 1 2は、 その成形後に上記ハブ 1 1との各翼 1 3とを一体形成してな る一体成形体 1 5 (図 5及び図 6参照） に対して接合固定される。

上記翼 1 3は、 湾曲した流線形の断面形状をもつ板体であって、 上述の ように、 上記ハブ 1 1の外周部と上記シュラウド 1 2の外周部との間に跨 がって且つ円周方向に等間隔で放射状に複数枚 （この実施形態においては 8枚） 配置されるものであり、 上記ハブ 1 1と共に、 樹脂材の型成形によ り一体形成される。

また、 この翼 1 3は、 その後縁 1 3 bの構造に最大の特徴を有するもの である。 即ち、 この実施形態の翼 1 3は図 1〜図 4にそれぞれ示すように、 その後縁 1 3 bを従来のように直線状とすることなく、 翼長方向に交互に 折曲しながら翼幅方向に延びるノコ歯形状 2 0としている。 尚、 このノコ 歯形状 2 0は、 後縁 1 3 bに沿って連続する歯 2 1で構成されているが、 この実施形態においては、 さらに本願発明を適用して、 図 3及び図 4に示 すように、 この歯 2 1の形状を、 三角形状の先端部を直線状とした略台形 状とすると共に、 該歯 2 1の寸法を羽根車 1 0の外径 「D」 との関係にお いて、 該歯 2 1の歯高を 「H」 、 歯ピッチを 「S」 としたとき、 「0 . 0 0 5 < H/D < 0 . 0 1 5」 及び 「0 . 0 1く S ZDく 0 . 0 2」 の関係 となるように設定している。 この実施形態では歯 2 1の先端部 2 1 aを図 4に示すように円弧状としている力 平面状であってもよい。

ここで、 上記羽根車 1 0の製造方法 （即ち、 上記遠心送風機 Xの製造方 法） について説明する。

上記羽根車 1 0は、 上述のように、 その構成部材であるハブ 1 1とシュ ラウド 1 2と複数の翼 1 3のうち、 上記ハブ 1 1と各翼 1 3とはこれを一 体的に成形 （一体成形体 1 5 ) する一方、 上記シュラウド 1 2はこれを上 記一体成形体 1 5とは別体に成形し、 これら各部材の成形後に上記一体成 形体 1 5に上記シュラウド 1 2を接合 （例えば、 溶着接合とか接着接合） してこれらを一体化することで得られるものであり、 かかる製造手順は従 来周知のものである。

しかしながら、 従来の遠心送風機においては、 上記翼 1 3の後縁 1 3 b が直線形状であったために、 上記一体成形体 1 5を型成形する場合には、 相互に対向配置され且つ対向方向に接離可能とされた一対の成形型 （例え ば下型と上型） とを使用することで容易に得ることができたのであるが、 この実施形態の翼 1 3はその後縁 1 3 bがノコ歯形状 2 0とされているた め、 この各翼 1 3と上記ハブ 1 1とを一体化してなる一体成形体 1 5を上 述の如き一対の成形型を使用して成形することは、 該ノコ歯形状 2 0部分 の型抜きとの関係から不可能である。

そこで、 この実施形態においては、 この一体成形体 1 5の成形に本願発 明の製造方法を適用して、 次述する三種類の成形型 （即ち、 下型 3 1と上 型 3 2と複数の抜型 3 3 ) を用いて製造するようにしている。

上記下型 3 1は、 図 5及び図 6に示すように、 上記一体成形体 1 5の上 記翼 1 3が配置される側の面を成形するハブ内面成形面 3 1 aと上記翼 1 3の前縁 1 3 a側を成形する翼成形面 3 1 bと次述する抜型 3 3の嵌入ス ペースを確保する抜型嵌合部 3 1 cとを備えた成形型であって、 請求の範 囲中の 「第 1成形型」 に該当する。

上記上型 3 2は、 上記一体成形体 1 5の上記翼 1 3が配置されていない 側の面を成形するハブ外面成形面 3 2 aを備えた成形型であって、 請求の 範囲中の 「第 2成形型」 に該当する。

上記抜型 3 3は、 上記一体成形体 1 5における上記各翼 1 3の間に配置 されて上記ノコ歯形状 2 0を成形するノコ歯成形面 3 3 aと上記翼 1 3の 後縁 1 3 b側部分を成形する翼成形面 3 3 bとを備えた成形型であって、 請求の範囲中の 「第 3成形型」 に該当する。

そして、 上記下型 3 1のハブ内面成形面 3 1 aの上方側に上記上型 3 2 を、 そのハブ外面成形面 3 2 aを上記下型 3 1側に指向させた姿勢で配置 し、 該上型 3 2を上記下型 3 1に対してその対向方向に接離可能とする一 方、 上記各抜型 3 3は、 これらをそれぞれ上記下型 3 1と上型 3 2の間に、 該下型 3 1と上型 3 2の対向方向に直交する方向から、 且つ該各抜型 3 3 がそれぞれ成形しょうとする上記一体成形体 1 5における上記各翼 1 3の 間に位置するようにして配置する。 このように各成形型 3 1， 3 2， 3 3 を配置することで、 これらの間に上記一体成形体 1 5の成形用のキヤビテ ィが形成される。 従って、 このキヤビティ内に溶接した樹脂素材を注入す ることで上記一体成形体 1 5が成形される。

この樹脂素材の注入及び成形完了後、 上記各成形型 3 1， 3 2， 3 3を それぞれ型抜きする。 この場合、 上記上型 3 2は上記下型 3 1が離間する 方向に移動させることで型抜きが行われる。 また、 上記各抜型 3 3は、 上 記翼 1 3の翼長方向に沿って側方へ移動させることで型抜きが行われる。 かかる成形方法によって、 上記一体成形体 1 5が上記各翼 1 3の後縁 1 3 bにノコ歯形状 2 0を備えた形態であるにも拘わらず、 該一体成形体 1 5 を型成形によって容易に成形することができるものである。 尚、 上記一体 成形体 1 5の成形後に、 上記各翼 1 3の端部 2 2に上記シュラウド 1 2を 接合固定することで上記羽根車 1 0が得られるものである。

以上の如く して製造された遠心送風機 Xにおいては、 上記羽根車 1 0の 各翼 1 3の後縁 1 3 bがノコ歯形状 2 0とされているため、 上記モータ 1 9によって上記羽根車 1 0を回転させて送風を行う場合、 その送風音が従 来構造のもの （即ち、 上記翼 1 3の後縁 1 3 bが直線状とされているも の） に比して小さく、 高い静音性能が得られる。

即ち、 上記翼 1 3の後縁 1 3 bをノコ歯形状 2 0とすることで、 該後縁 1 3 b部分においては翼 1 3長が長い部分と短い部分とが交互に存在する こととなり、 このため、 上記翼 1 3の圧力面側を流れる空気流と負圧面側 を流れる空気流との後縁 1 3 b部分における合流が該後縁 1 3 bの全長に おいて段階的に徐々に行われる。 この結果、 該後縁 1 3 b部分での空気流 の合流に伴う空気流の圧力勾配及び速度欠損が小さくなり、 それだけ該後 縁 1 3 b部分における空気流の乱れが抑制されて送風音が低減される。 また、 この実施形態のように、 上記ノコ歯形状 2 0における各歯 2 1の 寸法を、 上記羽根車 1 0の外径 「D」 との関係において、 該歯 2 1の歯高 を 「H」 、 歯ピッチを 「S」 としたとき、 「0 . 0 0 5 < H,D < 0 . 0 1 5」 及び 「0 . O K S Z D O . 0 2」 となるように設定することで、 送風音をより効果的に低減させることができ、 遠心送風機の静音化がより 一層促進される。

一方、 図 2に示すように、 上記の如き構造の遠心送風機 Xを備えて構成 される上記室内機 Zにおいては、 該遠心送風機 Zに特有の効果、 即ち、 上 述の如き高い静音性能がそのままこの室内機 Zの運転性能に反映されるこ とになり、 結果的に、 上記遠心送風機 Xを採用することでより静音性能の 高い室内機 Zを提供することができる。

尚、 上記室内機 Zの構造を簡単に説明すると次の通りである。 即ち、 上 記室内機 Zはケーシング 1内の通風路 4の中央部に上記遠心送風機 Xを配 置すると共に、 該遠心送風機 Xの周囲に熱交換器 5を配置して構成されて いる。 尚、 同図において符号 2は上記遠心送風機 Xの送風機吹込口 1 6に 対応する吸込口であって、 該吸込口 2にはベルマウス 8が配置されると共 に、 該ベルマウス 8の下方側にはフィルタ一 7を備えた吸込グリル 6が装 着されている。 また、 上記吸込グリル 6の外周側には、 上記熱交換器 5の 下流側に臨んで吹出口 3が形成されている。

そして、 この室内機 Zにおいては、 上記遠心送風機 Xの運転により、 上 記吸込口 2から吸い込んだ室内空気を該遠心送風機 Xの送風機吹出口 1 7 から上記熱交換器 5側に向けて吹き出す。 そして、 この吹出空気は、 上記 熱交換器 5を通過する間に該熱交換器 5側を循環する冷媒と熱交換して温 風あるいは冷風として上記吹出口 3から室内に吹き出され、 該室内の暖房 あるいは冷房を行う。 産業上の利用可能性

本願発明の遠心送風機は空気調和機用の送風機として利用できる他、 流 体を移送するあらゆる分野において利用でき、 また、 この遠心送風機を備 えた本願発明の空気調和機は特に天井埋込型あるいは天井吊下型の室内機 として各種の建物において利用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. モータ （1 9) の回転軸 （1 9 a) に軸着されるハブ （1 1) と、 該 ハブ （1 1) に対して所定の間隔をもって対向配置されると共にその軸心 部分に吸込口 （16) が形成されたシユラウド （1 2) と、 上記ハブ （1 1) の外周部と上記シュラウド （1 2) の外周部との間に跨がり且つ上記 ハブ （1 1) の軸心を中心として略放射状に配置された複数枚の翼 （1 3) とを有する羽根車 （10) を備え、 該羽根車 （10) の回転により上 記翼 （13) の前縁 （13 a) 側から後縁 （1 3 b) 側に流れる空気流を 発生させるように構成された遠心送風機 （X) であって、

上記翼 （1 3) の後縁 （1 3 b) を、 翼長方向に交互に折曲しながら翼 幅方向に延びるノコ歯形状 （20) としたことを特徴とする遠心送風機。

2. 上記ノコ歯形状 （20) を構成する複数の歯 （21) のそれぞれが略 三角形状とされていることを特徴とする請求項 1に記載の遠心送風機。

3. 上記各歯 （21) 力 その先端部を平面状又は円弧状としていること を特徴とする請求項 2に記載の遠心送風機。

4. 上記ノコ歯形状 （20) を構成する各歯 （21) 、 その歯高を 「H」 、 歯ピッチを 「S」 としたとき、 上記羽根車 （10) の外径 「D」 に対して 0.005く HZDく 0.015及び 0.01く S/D< 0.02と されていることを特徴とする請求項 1， 2又は 3に記載の遠心送風機

5. ハブ （1 1) と、 該ハブに対して所定の間隔をもって対向配置される シュラウド （12) と、 上記ハブ （1 1) の外周部と上記シュラウド （1 2) の外周部との間に跨がって配置されると共にその後縁 （13 b) が翼 長方向に交互に折曲しながら翼幅方向に延びるノコ歯形状 （20) とされ た複数枚の翼 （13) とを有する羽根車 （10) を備えた遠心送風機にお ける上記羽根車 （10) を製造するに際して、

上記ハブ （1 1) の板厚方向両側面のうちの上記翼 （1 3) が付設され る一方の側面を成形する第 1成形型 （3 1) と、

該第 1成形型 （31) と相対的に接離可能に対向配置されて上記ハブ (1 1) の他方の側面を成形する第 2成形型 （32) と、

上記各翼 （13) の間隙部のそれぞれに該翼 （1 3) の翼長方向に進退 可能に配置されて少なくとも上記翼 （13) の後縁 （1 3 b) に設けられ る上記ノコ歯形状 （20) を成形する複数の第 3成形型 （33) とを使用 し、

上記第 1成形型 （3 1) と上記第 2成形型 （32) と上記各第 3成形型 (33) とをそれぞれ所定の組付け位置に設定し、 これら各成形型 （3 1， 32， 33) の間に形成されたキヤビティ內に溶融素材を注入して成形し、 しかる後、 上記第 1成形型 （3 1) と上記第 2成形型 （32) とを相互 に離間させて型外しを行なうと共に、 上記第 3成形型 （33) のそれぞれ を上記翼の翼長方向に移動させて型外しを行って上記ハブ （1 1) と上記 各翼 （13) とが一体となった一体成形体 （1 5) を製造し、

その後、 上記一体成形体 （1 5) における上記翼 （1 3) の端部に、 該 一体成形体 （1 5) とは別体に成形されたシュラウド （1 2) を接合固定 して上記羽根車 （10) を得ることを特徴とする遠心送風機の製造方法。

6. ケーシング （1) 内に形成された通風路 （4) に、 請求項 1， 2， 3 又は 4に記載の遠心送風機 （X)と熱交換器 (5) とを配置してなる空気 調和機 （Z) 。