JP2007285164A - シロッコファン及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸込み口が略円形状のものと同一回転数で比較した場合の吹出し風量が大きく、かつ低騒音なシロッコファンを提供することを目的とする。
【解決手段】スクロール形状の開始点２０ａより渦巻き形状に形成され、外周壁の内側に沿って吹出し風路２４を形成するスクロールケーシング２０と、このスクロールケーシング２０内に収納されるファン１０と、スクロールケーシング２０に設けられ、ファン１０の回転軸方向に開口する吸込み口２１と、ファン１０の周方向に開口し、渦巻き状の吹出し風路２４の下流端に位置する吹出し口２２とを備え、スクロール形状の開始点２１ａとファン回転軸心１とを結ぶ直線２３より吹出し口２２側の吸込み口２１の少なくとも一部を、吸込み口２１が円形状の場合より吹出し口２２側に張り出させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、吹出し風量の増加を図ったシロッコファン及びそれを用いた空気調和機に関するものである。

従来、シロッコファンとして、吸込み口と吹出口とを有するケーシング内に、羽根車を収納している。シロッコファンが動作すると、羽根車の回転軸方向に開口するケーシングの吸込み口から空気を吸い込み、この吸い込んだ空気を羽根車の周方向に開口するケーシングの吹出口から吹き出す。ケーシングの吸込み口は、羽根車の回転軸と同心の円形状をなしている。

しかしながら、従来のシロッコファンは、高負荷運転の際に、吸込み口から吸い込まれた空気の一部が、再び吸込み口から吹き出て、吸込み口に逆流領域が生じるという課題がある。この逆流領域が生じると、大きな騒音が生じ、かつ、吹出口から吹き出る空気の量が減ってシロッコファンの送風効率が悪化する。

そこで、高負荷運転時でも、吸込み口から空気が逆流することがなくて、騒音の発生を防止でき、かつ、効率が良好なシロッコファンを提供するために、シロッコファンのケーシングの吸込み口を、略直角に交差する２つの直線と、ケーシング内に収納した羽根車の回転軸と略同心の円弧とからなる扇形をなし、羽根車の回転軸に対して偏心して配置する。この吸込み口には、高負荷運転時でも空気の逆流領域が生じないので、吸込み口における空気の流れに擾乱が生じないから、シロッコファンの動作時の騒音が減少し、また、吸込み口から吸入された空気は吹出口から略全て吹き出されるから、送風効率が向上するシロッコファンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０６４９７号公報

従来のシロッコファンは、羽根車の回転軸とほぼ同心の円形状である吸込み口と、吹出口とを有するケーシングが、羽根車の外周と回転軸方向に垂直な面を覆うように形成される。この羽根車を動作させると、吸込み口から空気を吸込み、羽根車の内側から外側に向かって空気が流れ、ケーシングで集められた空気は吹出口から吹出される。この時の吸込み風量（吸込み口に垂直な面での分布）は、吹出口に近い吸込み口領域において多いことが実験から分かっている。

そこで、吸込み風量を増加させるために全体的に吸込み口の径を拡大すると、吸込み風量の分布が少ない領域では、吸込み空気の逆流が生じ、ファン効率の悪化を招く。

また、特許文献１に記載されたシロッコファンは、高負荷運転時でも逆流領域が生じないようにすることはできるが、吸込み風量が多い吹出口に近い吸込み口領域に吸込み口が形成されていないので、吸込み風量を増加させることができない。

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、吸込み空気の逆流防止と吸込み風量の増加を実現し、延いては、吸込み口が略円形状のものと同一回転数で比較した場合の吹出し風量が大きく、かつ低騒音なシロッコファン及びそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係るシロッコファンは、スクロール形状の開始点より渦巻き形状に形成され、外周壁の内側に沿って吹出し風路を形成するスクロールケーシングと、このスクロールケーシング内に収納されるファンと、スクロールケーシングに設けられ、ファンの回転軸方向に開口する吸込み口と、ファンの周方向に開口し、スクロール形状の開始点よりファンの外周とスクロールケーシングの外周壁との間が下流に向かって徐々に径方向の幅が拡大する渦巻き状の吹出し風路の下流端に位置する吹出し口とを備え、スクロール形状の開始点とファン回転軸心とを結ぶ直線より吹出し口側の吸込み口の少なくとも一部を、吸込み口が円形状の場合より吹出し口側に張り出させることを特徴とする。

この発明に係るシロッコファンは、上記構成により、円形状の吸込み口と比較した場合、同一回転数での吹出し風量が大きく、かつ低騒音で運転することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
図１乃至図３は実施の形態１を示す図で、図１はシロッコファン１００を示す平面図、図２はシロッコファン１００を示す平面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）、図３はシロッコファン１００の吸込み口２１の円形状部分の半径をＲ、ファン回転軸心１からの距離をｒとした時、ｒ／Ｒ＝０．９の位置における吸込み風速分布を示す図である。

図１に示すシロッコファン１００は、渦巻き形状のスクロールケーシング２０内にファン１０（多翼ファン）を配した構成を有する。スクロールケーシング２０は、中心に吸込み口２１を有する吸込み側スクロール壁２０ｂと、中心に図示しないファンモータが取付けられた図示しないモータ側スクロール壁とを平行に配し、両スクロール壁の外周を図示しない外周壁で連結している。ファン１０の外周と外周壁との間は下流に向かって径方向の幅が拡大する渦巻き状の吹出し風路２４となっている。吹出し風路２４の下流端は、吹出し口２２となっている。例えば、シロッコファン１００が空気調和機に使用される場合は、吹出し口２２の下流側に熱交換器等が配される。尚、図１における矢印は、吹出し風を示す。

吹出し風路２４の上流端と下流端との間には、舌部２５が配される。通常、舌部２５とファン１０の外周との間の隙間は小さく、ファン１０の外径に対する舌部２５とファン１０の外周との間の隙間の比は、０．０３〜０．１０程度に設計される。

スクロールケーシング２０の外周壁は、図１に示すように、吸込み側スクロール壁２０ｂ側から見て、時計方向に渦巻き状に形成されるが、そのスクロール形状の開始点２０ａは舌部２５近傍に配される。このスクロール形状の開始点２０ａと、ファン回転軸心１とを結ぶ直線を、ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３とする。

スクロールケーシング２０の吸込み口２１は、通常円形状であるが、本実施の形態においては、吸込み口２１の吹出し口２２に近い、吸込み風速の大きい領域２１ａの径を円形状の径よりも大きくしている。

図３はシロッコファン１００の吸込み口２１の円形状部分の半径をＲ、ファン回転軸心１からの距離をｒとした時、ｒ／Ｒ＝０．９の位置における吸込み風速分布を示す図である。図３に示す角度θは、ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３を基準とした反時計方向（反回転方向）の角度である。図３（ｂ）の縦軸は、吸込み風速の最大値を１とし、この吸込み風速の最大値に対する速度比を示している。この角度θに対する速度比のデータは、計算により求めたものである。

図３（ｂ）より、角度θが９０度弱付近、即ち、吹出し口２２に近い領域で、吸込み風速が最大となる。また、吸込み風速は、角度θに対して、略正弦波状に変化し、角度θが２７０度付近で最小になる。

従って、吸込み風速の大きい領域２１ａの吸込み口２１の径を円形状の径より大きくすることにより、吸込み風量を増加することができる。即ち、同一回転数において、吸込み風量が増加し、かつ、騒音が低下する。

吸込み口２１の径を円形状の径より大きくする箇所は、図１のファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３より吹出し口２２側であればよく、吸込み風量の増加が図れる。図３に示す角度θで表せば、０＜角度θ＜１８０（単位：度）の吸込み口２１の径を円形状の径より大きくする。

ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３より吹出し口２２側の吸込み口２１の少なくとも一部の径を円形状の径より大きくすることで、吸込み風量の増加が図れる。これは、ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３より吹出し口２２側の吸込み口２１の少なくとも一部を、吸込み口２１が円形状の場合より吹出し口２２側に張り出させることの一例である。

図１では平面形状を示しているが、これを側面から見ると図２のようになる。図２のＢ−Ｂ断面が円形状の部分であり、図２のＡ−Ａ断面が吸込み口２１の径を円形状の径より大きくした部分を示す。吸込み口２１の径を円形状の径より大きくした部分は、吸込み口２１の径がファン１０の外径と略同じになっている。尚、吸込み口２１の径は、ファン１０の内径と略同じになっている。

実施の形態２．
図４は実施の形態２を示す図で、シロッコファン１００の平面図である。

実施の形態２では、実施の形態１と異なる点のみを説明する。従って、実施の形態１と同じ構成の部分については、説明を省略する。

図４に示すように、吸込み口２１は円形状であるが、吸込み口２１の円形状の中心２が、ファン回転軸心１に対して略吹出し口２２側に所定距離偏心している。これは、ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３より吹出し口２２側の吸込み口２１の少なくとも一部を、吸込み口２１が円形状の場合より吹出し口２２側に張り出させることの一例である。

これにより、吸込み口２１の円形状の中心２がファン回転軸心１と一致している場合に比べ、吸込み口２１の反吹出し口２２側は、塞がれた状態になるが、図３に示したように、この領域は吸込み風速が小さい領域であるので、吸込み風量の減少は小さい。

吸込み口２１の円形状の中心２が、ファン回転軸心１に対して略吹出し口２２側に所定距離偏心することにより、吸込み風速が大きい領域に吸込み口２１が形成されることにより、実施の形態１と同様、同一回転数において、吸込み風量が増加し、かつ、騒音が低下する。

実施の形態３．
図５は実施の形態３を示す図で、シロッコファン１００の平面図である。

実施の形態３では、実施の形態１と異なる点のみを説明する。従って、実施の形態１と同じ構成の部分については、説明を省略する。

図５に示す吸込み口２１は、円形状ではなく、長穴形状である。さらに詳しくは、ファン回転軸心１を中心とする円弧と、ファン回転軸心１に対して吹出し口２２側に所定距離偏心した点３を中心とする円弧とを略直線で結ぶ長穴形状である。これは、ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線２３より吹出し口２２側の吸込み口２１の少なくとも一部を、吸込み口２１が円形状の場合より吹出し口２２側に張り出させることの一例である。

実施の形態２と異なる点は、吸込み口２１の反吹出し口２２側が塞がれた状態にならない点である。これにより、実施の形態２よりも若干ではあるが、同一回転数において、吸込み風量がさらに増加し、かつ、騒音がさらに低下する。

実施の形態４．
図６は実施の形態４を示す図で、天吊形空気調和機２００（空気調和機の一例）の平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。

図６に示すように、天吊形空気調和機２００は、ファンモーター５０で駆動される２台のシロッコファン１００と、冷凍サイクルの冷媒と空気とが熱交換を行う熱交換器４０とを備える。また、空気の吸込み口には吸込みグリル３０を備える。シロッコファン１００の台数は、２台に限定されるものではない。２乃至４台等の、複数台のシロッコファン１００が使用される。

天吊形空気調和機２００のシロッコファン１００に、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかのシロッコファン１０を用いることにより、風量が大きく、かつ、騒音の小さい天吊形空気調和機２００を提供することができる。

天吊形空気調和機２００の他に、例えば、床置き形空気調和機にも、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかのシロッコファン１０を使用することができる。

実施の形態１を示す図で、シロッコファン１００を示す平面図である。 実施の形態１を示す図で、シロッコファン１００を示す平面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。 実施の形態１を示す図で、シロッコファン１００の吸込み口２１の円形状部分の半径をＲ、ファン回転軸心１からの距離をｒとした時、ｒ／Ｒ＝０．９の位置における吸込み風速分布を示す図である。 実施の形態２を示す図で、シロッコファン１００の平面図である。 実施の形態３を示す図で、シロッコファン１００の平面図である。 実施の形態４を示す図で、天吊形空気調和機２００の平面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。

符号の説明

１ ファン回転軸心、１０ ファン、２０ スクロールケーシング、２０ａ スクロール形状の開始点、２０ｂ 吸込み側スクロール壁、２１ 吸込み口、２１ａ 吸込み風速の大きい領域、２２ 吹出し口、２３ ファン回転軸心１とスクロール形状の開始点２０ａとを結ぶ直線、２４ 吹出し風路、２５ 舌部、３０ 吸込みグリル、４０ 熱交換器、５０ ファンモーター、１００ シロッコファン、２００ 天吊形空気調和機。

Claims (5)

1. スクロール形状の開始点より渦巻き形状に形成され、外周壁の内側に沿って吹出し風路を形成するスクロールケーシングと、
   このスクロールケーシング内に収納されるファンと、
   前記スクロールケーシングに設けられ、前記ファンの回転軸方向に開口する吸込み口と、
   前記ファンの周方向に開口し、前記スクロール形状の開始点より前記ファンの外周と前記スクロールケーシングの外周壁との間が下流に向かって徐々に径方向の幅が拡大する渦巻き状の吹出し風路の下流端に位置する吹出し口とを備え、前記スクロール形状の開始点と前記ファン回転軸心とを結ぶ直線より前記吹出し口側の前記吸込み口の少なくとも一部を、該吸込み口が円形状の場合より前記吹出し口側に張り出させることを特徴とするシロッコファン。
2. 前記スクロール形状の開始点と前記ファン回転軸心とを結ぶ直線より前記吹出し口側の部分の前記吸込み口の径を、該吸込み口が円形状の場合の径より大きい径とすることを特徴とする請求項１記載のシロッコファン。
3. 前記吸込み口は円形状であり、その円形状の中心を前記ファン回転軸心より所定距離前記吹出し口側に偏心させることを特徴とする請求項１記載のシロッコファン。
4. 前記吸込み口を、前記ファン回転軸心を中心とする円弧と、前記ファン回転軸心に対して前記吹出し口側に所定距離偏心した点を中心とする円弧とを略直線で結ぶ長穴形状としたことを特徴とする請求項１記載のシロッコファン。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシロッコファンを用いたことを特徴とする空気調和機。

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