JP2010133297A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボファン等の遠心送風機におけるシュラウドとベルマウスとの間の隙間からの漏れ流れの量を低減して、ファン効率を向上させ、さらに剥離を抑制するとともに主流との干渉による羽根負圧面の剥離騒音を下げる。
【解決手段】回転駆動軸に固定された円形のハブと、該ハブの周方向に並設固定された複数枚の後ろ向き羽根と、該羽根の反固定端側に固定され、空気吸込口を形成するシュラウドと、該シュラウドの空気吸込側端部内に所定の隙間を保って空気流出口部が遊嵌されたベルマウスとからなる遠心送風機において、上記シュラウドの内側に遊嵌される上記ベルマウスの空気流出口部外周には、上記シュラウドの空気吸込側端部を覆うシール壁が断面Ｕ字構造をなすように設けることにより、上記シュラウドとベルマウスとの間の隙間からの漏れ流れ量を少なくした。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、遠心送風機の構造に関するものである。

図４および図５は、例えば天井埋込型空気調和機１に適用された遠心送風機の一例としての従来のターボファンの全体および要部の構造を示している。

図４中、先ず符号２は、当該天井埋込型空気調和機１のカセット型の本体ケーシングである。該本体ケーシング２は、その吸気・吹出パネル（下面パネル部）４が天井３と略同一平面状に連続するようにして、天井３内に埋設されている。

そして、上記本体ケーシング２の上記吸気・吹出パネル４には、中央部に方形の空気吸込グリル５が設けられ、さらに、その内側にプレフィルタＦを介してターボファン１１用のベルマウス６が連設されている。

また、上記本体ケーシング２の吸気・吹出パネル４の上記空気吸込グリル５の外周部４方には、所定の幅の空気吹出口９，９・・が設けられている。

そして、上記本体ケーシング２内には上記空気吸込グリル５からベルマウス６を経て上記空気吹出口９，９・・方向に到る全周方向の送風流路１０が形成されており、該送風流路１０の上記ベルマウス６の背後（図示上部）中央に位置して、その空気吸込側（後述するシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａ）が上記ベルマウス６の空気流出口部６ｃの外周に遊嵌されたターボファン１１が、ファンモータ１３を介して上記本体ケーシング２の天井パネル２ａに吊設されている。

また、同送風流路１０には、該ターボファン１１を囲む状態で空気熱交換器１２が設けられている。

一方、該ターボファン１１は、上記ファンモータ１３の回転駆動軸１３ａに固定された円形のハブ（主板）１４と羽根車内遠心方向への空気吸込口を形成する他端側異径筒状のシュラウド１５との間に複数枚の羽根（翼）１６，１６・・・を所定の翼角、所定の翼間隔で周方向に並設して構成されている。他方、そのシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａ内には、上記ベルマウス６の下流側空気流出口部６ｃが所定の隙間Ｇを保って相対回転可能に所定寸法遊嵌されている。

上記ベルマウス６は、上記ターボファン羽根車の空気吸込口を形成しているシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａに対して上記本体ケーシング２側空気吸込グリル５からの空気をターボファン羽根車内遠心方向にスムーズに流入させるために、図示のように吸気・吹出パネル４への取付縁部６ａから内方に延び、その空気流上流側から空気流下流側にかけて次第に開口径が縮小した所定曲率半径の円弧面よりなる空気流入口部６ｂと同空気流入口部６ｂの延長線上に延びる空気流出口部６ｃとからなる気流ガイド面を有して構成されている。

そして、その形状により上記ターボファン羽根車のシュラウド１５に対応して、上記ターボファン羽根車の吸込側の空気を当該吸込側において吹出側遠心方向にスムーズにガイドすることによって送風時に生じる空力騒音を可能な限り低減するようにしている。

このようにターボファン等の遠心送風機では、各々ベルマウスおよびシュラウドの気流ガイド面の形状を相互に理想的な気流ガイド面形状に近づけることによって、羽根車外周部や吸込部の気流の乱れを可及的に少なくして空力騒音の低減を図るようにしている。

しかし、上記シュラウド１５とベルマウス６との間で発生する空力騒音には、例えば図５に示すように、上記羽根車の回転時において、それらの間の隙間Ｇから漏れる高速の漏れ流れＢと本来の主流Ａの内のシュラウド寄りの主流Ａ′との干渉により、羽根１６，１６・・・の負圧面側での気流の剥離が増大し、それによって発生する空力騒音もある。

ところで、上記ベルマウス６とシュラウド１５との間の隙間Ｇは、羽根車が回転するときに、羽根車がベルマウス６に接触しないように設けられている。

そして、この隙間Ｇの幅は、一般に次の３つの要因を考慮して設定されている。

（１） ファンの製造精度による回転ブレ
（２） 室内機の組立て誤差
（３） 室内機設置時に発生しうる羽根車の芯ズレ
しかし、この隙間Ｇの存在により、図５のように羽根１６，１６・・・から吐き出された気流が、同隙間Ｇを通って羽根車の吸込み側に漏れていく。そして、この漏れ流れＢが、上述のように空力騒音を発生させるとともにファン効率の低下を招いている。

もちろん、これまでに、ファン羽根車の製造精度を向上させて、可能な限り回転ブレを低減してきた。また、室内機の組立て誤差を小さくする努力もしてきた。さらに、室内機を設置するときに、水平度をできるだけ高く保持して、室内機の微小な変形による芯ズレを減らしてきた。

それでも、実際には或る程度の芯ズレを避けられないため、例えば上記隙間Ｇは５ｍｍ以上の大きなものに設定されている。したがって、このままでは、やはりファン効率が低く、ファンモータ入力が高くなり、空気調和機の省エネ性を損なっているのが現状である。

従来、このような問題に対応する第１の従来例として、例えば複数枚のブレードおよび該ブレードの吸い込み口の先端に配設したリング状の整流板を有する遠心羽根車と、空気吸気口の周囲先端部にリング状の凹部を形成し、該凹部の吸い込み側端部の形状を上記整流板の形状に対向させて流入口側から流出口側にかけて凸曲面としたベルマウスを備えた構成とし、上記ベルマウスの空気吸気口の先端部と遠心羽根車の空気吸気口の端面の接触部における逆流を少なくするとともに、ベルマウスの吸い込み口からスムーズに空気が流入するようにしたものがある（特許文献１）。

しかし、このような構成の場合、上記ベルマウスの空気流入口周縁部分が空気流上流側に局部的に突出した構造となり、その外周辺からのスムーズな空気の吸入が困難となる問題がある。

また、同構成の場合、その結果、漏れ流れが乱れるので、該乱れた気流が羽根とぶつかり、空力騒音の上昇を招く。

そこで、羽根車の空気吸込側の側板の吸込口の内側に吸込口リングの先端を挿入し、上記空気吸気口吸込側側板の吸込口の外側に上記吸込口リングの中心と同心に環状壁を設けたものも提案されている（特許文献２参照）。

また、主板と側板と複数の羽根板から成る羽根車と、上記羽根車を内包するケーシングと、上記側板の吸込部先端全周に設けた環状溝と、この環状溝内に先端部を挿入した吸込口リングとから構成したものも提案されている（特許文献３参照）。

特開平７−１８０８５５号公報 特開昭６４−６０７９９号公報 実開昭６４−４７９９８号公報

上記特許文献２，３のような構成によれば、上記特許文献１のようなベルマウスの空気吸込部周縁部の突出部を無くすことができ、シール性も実現されるが、やはり漏れ流れは乱れるので、該乱れた気流が羽根とぶつかり、空力騒音の上昇を招く問題は残される。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、シール性を一層確実なものにするとともに漏れ流れをもスムーズなものとすることによって、騒音の上昇が少なく、可及的にファンの効率を向上させた遠心送風機を提供することを目的とするものである。

本願各発明は、上記の目的を達成するために、それぞれ次のような課題解決手段を備えて構成されている。

（１） 請求項１の発明
この発明は、回転駆動軸に固定された円形のハブと、該ハブの周方向に並設固定された複数枚の後ろ向き羽根と、該羽根の反固定端側に固定され、空気吸込口を形成するシュラウドと、該シュラウドの空気吸込側端部内に所定の隙間を保って空気流出口部が遊嵌されたベルマウスとからなる遠心送風機において、上記シュラウドの内側に遊嵌される上記ベルマウスの空気流出口部外周には、上記シュラウドの空気吸込側端部を覆うシール壁が断面Ｕ字構造をなすように設けられていることを特徴としている。

該構成では、シュラウドに遊嵌される上記ベルマウスの空気流出口部外周には、上記シュラウドの空気吸込側端部を覆うシール壁が断面Ｕ字構造をなすように設けられている。

したがって、それによってベルマウスの空気流出口部外周に断面Ｕ字構造のポケット部が形成されることになり、同断面Ｕ字構造のポケット部の存在により、漏れ流れ流路そのものの長さが長くなり、漏れ流れ自体の気流抵抗が増大するだけでなく、漏れ流れがＵターンして流れるようになるため、気流抵抗が大きく上昇する。

その結果、漏れ流れ量が大幅に低減し、ファン効率が向上するとともに、主流との干渉による羽根負圧面の剥離も有効に抑制される。

その結果、従来の遠心送風機に比べて、送風性能が向上するとともに、有効に空力騒音が低減される。

（２） 請求項２の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、シール壁は、ベルマウスの空気流出口部よりもシュラウド側に長く延びて形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、上記請求項１の発明の構成において、上記漏れ流れの流路を、より長くすることができ、より有効に漏れ流れを低減することができる。その結果、ファン効率が向上する。

またベルマウスの先端を過ぎた気流がシュラウド面に沿うようになる。その結果、シュラウド面の剥離が低減され、さらに有効に空力騒音が低減される。

（３） 請求項３の発明
この発明は、上記請求項１又は２の発明の構成において、ベルマウスの空気流出口部は、吸込側から出口側にかけて断面円弧状に拡径されていることを特徴としている。

このような構成によると、漏れ流れの低減により上記同様にファン効率が向上することはもちろん、ベルマウスの空気流出口部の気流ガイド面がシュラウドの空気吸込側端部下流に沿って円弧面状に連続することになり、ベルマウスの先端を過ぎた気流がシュラウド面に沿うようになる。

その結果、シュラウド面の剥離が低減され、さらに有効に空力騒音が低減される。また、その結果、漏れ流れも滑らかに流れるようになるため、漏れ流れ自体の乱れが小さくなり、漏れ流れと羽根との衝突による空力騒音が、さらに有効に低減される。

（４） 請求項４の発明
この発明は、上記請求項１，２又は３の発明の構成において、シール壁のベルマウスの空気流出口部に対する連続部内側は、断面円弧状の凹溝面に形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、漏れ流れの低減により上記同様にファン効率が向上することはもちろん、同部分をＵターンして流れる漏れ流れが、さらに滑らかに流れるようになるため、一層漏れ流れの乱れが小さくなり、漏れ流れと羽根との衝突による空力騒音が、さらに有効に低減される。

（５） 請求項５の発明
この発明は、上記請求項１，２，３又は４の発明の構成において、ベルマウスの空気流出口部とシュラウドとの間の最小間隔とシール壁とシュラウドとの間の最小間隔とは、略等しくなるように形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、漏れ流れの低減により上記同様にファン効率が向上することはもちろん、シュラウドと内側のベルマウス空気流出口部およびシュラウドと外側のシール壁との距離がそれぞれ略同等の寸法ものとなり、羽根車の回転ブレや芯ズレによる接触が無いように設定されるため、シュラウドとベルマウス内外両壁との接触が発生しない。

（６） 請求項６の発明
この発明は、上記請求項１，２，３，４又は５の発明の構成において、遠心送風機が、空気調和機用室内機の送風機として構成されていることを特徴としている。

このような構成によると、ファン効率の向上など、以上の請求項１，２，３，４又は５の構成の送風機の各種のメリットを生かした高性能、低騒音で省エネ性の高い空気調和機用室内機を実現することができる。

以上の結果、本願発明によれば、空力騒音が低く、送風性能の高い遠心送風機並びに同送風機を用いた送風性能が高く、低騒音の高性能の空気調和機を提供することができるようになる。

（最良の実施の形態１）
図１および図２は、例えば天井埋込型空気調和機に適用した本願発明の最良の実施の形態１に係る遠心送風機の構造を示している。

図１中、先ず符号２は、当該天井埋込型空気調和機１のカセット型の本体ケーシングである。該本体ケーシング２は、その吸気・吹出パネル（下面パネル部）４が天井３と略同一平面状に連続するようにして、天井３内に埋設されている。

そして、上記本体ケーシング２の上記吸気・吹出パネル４には、中央部に方形の空気吸込グリル５が設けられ、さらに、その内側にプレフィルタＦを介してターボファン１１用のベルマウス６が連設されている。

また、上記本体ケーシング２の吸気・吹出パネル４の上記空気吸込グリル５の外周部４方には、所定の幅の空気吹出口９，９・・が設けられている。

そして、上記本体ケーシング２内には上記空気吸込グリル５からベルマウス６を経て上記空気吹出口９，９・・方向に到る全周方向の送風流路１０が形成されており、該送風流路１０の上記ベルマウス６の背後（図示上部）中央に位置して、その空気吸込側（後述するシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａ）が上記ベルマウス６の空気流出口部６ｃ外周に遊嵌されたターボファン１１が、ファンモータ１３を介して上記本体ケーシング２の天井パネル２ａに吊設されている。

また、同送風流路１０には、該ターボファン１１を囲む状態で空気熱交換器１２が設けられている。

一方、該ターボファン１１は、上記ファンモータ１３の回転駆動軸１３ａに固定された円形のハブ（主板）１４とターボファン羽根車内遠心方向への空気吸込口を形成する他端側異径筒状のシュラウド１５との間に複数枚の後ろ向きタイプの羽根（翼）１６，１６・・・を所定の翼角、所定の翼間隔で周方向に並設して構成されている。他方、そのシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａ内には、上記ベルマウス６の下流側空気流出口部６ｃが所定の隙間を保って相対回転可能に所定寸法遊嵌されている。

上記ベルマウス６は、上記ターボファン羽根車の空気吸込口を形成しているシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａに対して上記本体ケーシング２側空気吸込グリル５からの空気をターボファン羽根車内遠心方向にスムーズに流入させるために、図示のように吸気・吹出パネル４への取付縁部６ａから内方に延び、その空気流上流側から空気流下流側にかけて次第に開口径が縮小した所定曲率半径の円弧面よりなる空気流入口部６ｂと同空気流入口部６ｂの延長線上に延びる空気流出口部６ｃとからなる気流ガイド面を有して構成されている。

そして、その形状により上記ターボファン羽根車のシュラウド１５に対応して、上記ターボファン羽根車の吸込側の空気を当該吸込側において吹出側遠心方向にスムーズにガイドすることによって送風時に生じる空力騒音を可能な限り低減するようにしている。

そして、この実施の形態の場合、上記シュラウド１５の空気吸込側端部１５ａの内側に遊嵌される上記ベルマウス６の空気流出口部６ｃ外周側には、さらに上記シュラウド１５の空気吸込側端部１５ａを覆うシール壁６ｄが断面Ｕ字構造をなすように設けられている。

したがって、それによって、上記ベルマウス６の空気流出口部６ｃの外周には、図示のような断面Ｕ字構造のポケット部２１が形成されることになり、同断面Ｕ字構造のポケット部２１の存在により、漏れ流れＢの流路そのものの長さが長くなり、漏れ流れＢに対応する流通抵抗が増大するだけでなく、同ポケット部２１のＵ字溝内で漏れ流れ自体がＵターンして流れるようになるため、気流抵抗が一層大きく上昇する。

その結果、漏れ流れＢの量が大幅に低減され、ファン効率が向上するとともに、シュラウド１５寄りの主流Ａ′との干渉による羽根負圧面側の剥離も有効に抑制される。

その結果、従来の遠心送風機に比べて、有効に空力騒音が低減される。

また、この場合、上記ポケット部２１を形成するシール壁６ｄは、ベルマウス６の空気流出口部６ｃよりもシュラウド１５側に円弧状に長く延びて形成されている。

このような構成によると、上述した漏れ流れＢの流路の長さを、より長くすることができ、より有効に上述の漏れ流れ量を低減することができ、さらにファン効率が向上する。

また、上記ポケット部２１を形成しているシール壁６ｄのベルマウス６の空気流出口部６ｃに対する連続部の内壁面は、断面円弧状の凹溝面６ｅに形成されている。

このような構成によると、上記のようにＵターンして流れる漏れ流れＢが、一層滑らかにＵターンして流れるようになるため、より一層漏れ流れの乱れが小さくなり、漏れ流れと羽根１６，１６・・・との衝突による空力騒音が、さらに有効に低減される。

この場合において、上記ベルマウス６の空気流出口部６ｃとシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａとの間の最小間隔とシール壁６ｄとシュラウド１５の空気吸込側端部１５ａとの間の最小間隔とは、略等しくなるように形成されている。

このような構成によると、シュラウド１５と内側のベルマウス６との距離が全周に亘って内外ともに一定であり、回転ブレや芯ズレが発生しても、それによる接触が生じにくくなる。

以上の結果、この実施の形態によると、空力騒音が低く、送風性能の高い、高性能の遠心送風機並びに同送風機を用いた送風性能が高く、低騒音の、高性能の空気調和機を提供することができるようになる。

（変形例）
次に、図３は、上記天井埋込型空気調和機に適用した本願発明の最良の実施の形態１の変形例に係る遠心送風機の構造を示している。

この遠心送風機は、例えば図３に示すように、上記最良の実施の形態１の構成に係る遠心送風機において、そのベルマウス６の下流側空気流出口部６ｃの内径が下流側に向かうほど半径方向外方に拡大されるように構成したことを特徴とするものである（図１のベルマウス６の空気流出口部６ｃの内壁面の延長線に対し、外向きに開口角θが拡大）。

この結果、同ベルマウス６の空気流出口部６ｃの内壁面は、シュラウド１５の空気吸込側端部１５ａ下流側の斜流遠心方向への滑らかな円弧面状の気流ガイド面に沿って滑らかに連続する円弧状の気流ガイド面となり、ベルマウス６の空気流出口部６ｃを過ぎた気流がシュラウド１５面に沿うようになる。その結果、ベルマウス６側からシュラウド１５側への主流Ａの流れの剥離が低減され、羽根１６，１６・・・からのスムーズな吹出しが可能となる。

したがって、前述したシール壁６ｄによる漏れ流れＢ量の低減によるファン効率の向上、空力騒音の低減等と併せて、より有効に送風性能を向上させることができるようになる。

天井埋込型空気調和機に適用した本願発明の最良の実施の形態１に係る遠心送風機の構成を示す全体構造の断面図である。 同遠心送風機のシュラウドおよびベルマウス相互間の構成を示す要部の拡大断面図である。 同遠心送風機の変形例に係るシュラウドおよびベルマウス相互間の構成を示す要部の拡大断面図である。 天井埋込型空気調和機に適用した従来の遠心送風機の構成を示す全体構造の断面図である。 同遠心送風機の作用（問題点）を示す要部の拡大断面図である。

符号の説明

６はベルマウス、６ｃは空気流出口部、６ｄはシール壁、１０は送風流路、１１はターボファン、１４はハブ、１５はシュラウド、１５ａは空気吸込側端部、１６は羽根、２１はポケット部である。

Claims (6)

1. 回転駆動軸に固定された円形のハブと、該ハブの周方向に並設固定された複数枚の後ろ向き羽根と、該羽根の反固定端側に固定され、空気吸込口を形成するシュラウドと、該シュラウドの空気吸込側端部内に所定の隙間を保って空気流出口部が遊嵌されたベルマウスとからなる遠心送風機において、上記シュラウドの内側に遊嵌される上記ベルマウスの空気流出口部外周には、上記シュラウドの空気吸込側端部を覆うシール壁が断面Ｕ字構造をなすように設けられていることを特徴とする遠心送風機。
2. シール壁は、ベルマウスの空気流出口部よりもシュラウド側に長く延びて形成されていることを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。
3. ベルマウスの空気流出口部は、吸込側から出口側にかけて断面円弧状に拡径されていることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心送風機。
4. シール壁のベルマウスの空気流出口部に対する連続部内側は、断面円弧状の凹溝面に形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の遠心送風機。
5. ベルマウスの空気流出口部とシュラウドとの間の最小間隔とシール壁とシュラウドとの間の最小間隔とは、略等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の遠心送風機。
6. 遠心送風機が、空気調和機用室内機の送風機として構成されていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の遠心送風機。

Images