JP5590016B2 - ターボファン、空気調和装置 - Google Patents

Description

この発明は、ターボファン及びターボファンを有する空気調和装置の騒音低減に関する。

ターボファンは、モータの回転軸に固定された円盤形状のハブと、このハブに回転軸を中心として放射状に設けられた複数枚の羽根と、この羽根をハブとで挟むほうにシュラウドとを備えている。このようなターボファンにおいて、その回転中に外的要因やターボファンの周囲に設けられた構造物の影響でターボファンの羽根表面に掛かる空気圧が変動することがある。羽根表面に掛かる空気圧が変動すると羽根表面を流れる気流が羽根から剥離して乱流が生じ騒音の原因となる。

そこで、従来のターボファンには、モータの回転軸に固定された円盤形状のハブと、このハブに回転軸を中心として放射状に設けられた複数枚の羽根と、この羽根をハブとで挟むようにハブと対向する位置に配置された円盤状のシュラウドとを備えたターボファンであって、シュラウドにはシュラウドの外周側端部から所定長さ離れた位置に外面側から内面側へ空気を還流させる連通口が形成され、この連通口からシュラウドの内側へ還流される空気流によってシュラウドの内面における空気流の剥離を抑制し、この空気流の剥離に起因するシュラウド内面に沿う空気流の乱れを抑えることにより送風音を低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のターボファンには、回転軸を中心として放射状に設けられた複数枚の羽根と、この羽根の外周側端部に取り付けられた多孔質材料でできた円盤状のシュラウドと、このシュラウドの外側に固着されて、ターボファンの外周面を形成するとともにシュラウドとの間に空間を形成する断面Ｌ字状のリング部材とを備えたターボファンであって、ターボファンの送風音を多孔質材料のシュラウド及びシュラウドとリング部材の間の空間を利用して送風音を吸音するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１―６５４９３号公報（００２７段落、第２図） 特開平９−２７３４９８号公報（００１７段落、第１図、第２図）

しかしながら、従来の特許文献１のターボファンでは、シュラウドに形成された連通孔を通ってターボファンの外側から内側に還流される空気が羽根に直接噴出され、この噴出された空気が勢いよく羽根に当たる構造であるので、羽根表面での空気圧の変動が生じ、羽根表面で気流が羽根から剥離して騒音が生じるという問題があった。

また、従来の特許文献２のターボファンでは、多孔質材料のシュラウドがターボファンの内側に配置されているので、外部からの要因に起因する羽根の外周側端部に掛かる空気圧の変動及び羽根端部での空気の剥離を抑制できず、騒音が発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明はターボファンの周囲羽根表面に掛かる空気圧の変動を抑制して羽根表面における気流の剥離にともなう騒音を低減することができるターボファン及びこのターボファンを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のターボファンは、中央がモータの回転軸に固定される円盤状の主板と、一端が前記主板に設けられた複数枚の羽根と、前記複数枚の羽根の他端に設けられた羽根側壁及び前記羽根側壁と連続して設けられた外側壁を有し、前記羽根側壁と前記外側壁で内部空間が形成されている中空構造のシュラウドと、を備え、前記外側壁の径方向における側面に複数の外周側面開口穴が形成され、前記羽根同士の間から吹き出された空気の一部を前記外周側面開口穴より取り込むことを特徴としている。

また、本発明の空気調和装置は、前記ターボファンと、前記ターボファンの外周を囲むようには配置される熱交換器と、を備える。

本発明のターボファンは、中空構造のシュラウドの外周側壁に複数の外周側面開口穴を形成したことにより、ターボファンの羽根に掛かる空気圧が大きくなる領域では外周側面開口穴を介して外部からシュラウドの内部空間へ空気が流入し、この空気は、シュラウドの内部空間で風速が下げられた後に内部空間から吹き出されるので、ターボファン外周における圧力変動を抑制することができ、その結果、ターボファンの羽根表面での空気圧の変動を抑制すると共に空気の剥離を抑制して騒音を低減することができる。
また、本発明の空気調和装置は、前記ターボファンを備えたことにより、騒音を低減す
ることができる。

実施の形態１の室内機１００の断面図。 実施の形態１のターボファン２０の斜視図。 実施の形態１のシュラウド２３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）。 実施の形態１の室内機１００の断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）。 実施の形態１の室内機１００の断面図（図１のＣ−Ｃ断面図）。 実施の形態１のシュラウド２３近傍の断面図。 実施の形態１のシュラウド２３近傍の空気の流れを示す図。 実施の形態２のターボファン３０の斜視図。 実施の形態２のターボファン３０の断面図（図８のＤ−Ｄ断面図）。 実施の形態２のターボファン３０の断面図（図８のＥ−Ｅ断面図）。

実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和装置の室内機１００について図１乃至図７を用いて説明する。図１は室内機１００の断面図、図２はターボファン２０の斜視図、図３はシュラウドのＡ−Ａ断面図、図４は室内機１００のＢ−Ｂ断面図、図５は室内機１００のＣ−Ｃ断面図、図６はシュラウド２３近傍の断面図、図７はシュラウド２３近傍の空気の流れを示す図である。

空気調和機の室内機１００は、部屋の天井１に埋め込まれて設置される天井埋込型空気調和機の室内機である。室内機１００は、部屋の上方に天板２ａとなる向きに設置され、天板２ａの周りには側板２ｂが取り付けられ部屋に向け開口するように設置される。そして室内機１００の下方には平面視で略四角形状の化粧パネル３が取付けられ部屋に面している。また化粧パネル３の中央付近には室内機１００への空気の吸込口である吸込グリル３ａと吸込グリル３ａ通過後の空気を除塵するフィルタ４、化粧パネル３の各辺に沿って形成されたパネル吹出口３ｂを有し、さらに各パネル吹出口３ｂには風向ベーン５を備えている。また、前記室内機１００の内部にはターボファン２０、ターボファン２０の吸込風路を形成するベルマウス６、ターボファン２０を回転駆動するファンモータ７、熱交換器８はターボファン２０の下流側に囲むように立設され、接続配管により室外機と接続されている。

また、室内機１００の下面中央部に本体吸込口２ｃと本体吸込口２ｃの周囲には本体吹出口２ｄを有し化粧パネル３の吸込グリル３ａ、パネル吹出口３ｂに連通するように配置されている。
このように構成された室内機１００により、ターボファン２０が回転すると部屋内の空気が化粧パネル３の吸込グリル３ａ、フィルタ４を通過し除塵され本体吸込口２ｃ、ベルマウス６を通過後ターボファン２０に吸込まれ、その後熱交換器８へ向け吹出される。そして熱交換器８にて暖房、冷房等の熱交換や除湿がされた空気は本体吹出口２ｄ、パネル吹出口３ｂから部屋内へ向け風向ベーン５により風向制御されながら吹出され空調が行われる。

なお、室内機１００の本体筐体２は天板２ａの周りに側面板２ｂが取り付けられた箱状で、同様に箱状の断熱材が本体筐体２の内側に合わせて挿入されて固定されている。
また、化粧パネル３は、中央に吸込グリル３ａが設けられており、その吸込グリル３ａの外周に沿ってパネル吹出口３ｂが設けられている。化粧パネル３の端部が天井１に取り付けられている。パネル吹出口３ｂは、化粧パネル３の各辺に沿って形成されている。
また、風向ベーン５は、室内機１００の停止時はパネル吹出口３ｂを塞ぐように配置されるが、運転時は図示しないモータなどの駆動装置によって回動する。その際、風向ベーン５の先端はパネル吹出口３ｂの開口面から突出する位置にあり、パネル吹出口３ｂから出る吹出空気は風向ベーン５に沿って流れるので、風向ベーン５が可動制御されることによって吹出空気の風向が制御される。

また、ベルマウス６は、略円柱状の筒形状であって、下方から上方にかけて開口面積が小さくなるよう側面が傾斜している。ベルマウス６はフィルタ４からターボファン２０への風路を形成している。ベルマウス６は、本体吸込口２ｃの下流側に設けられている。
ファンモータ７は、ターボファン２０の主板２１のボス部２１ａに収納されている。

熱交換器８は、水平断面が略四角形であり、ターボファン２０の外周側を囲むように立設されている。熱交換器８の下方には冷房運転や除湿運転時に熱交換器８で空気が凝縮し結露した凝縮水を受けるドレンパン９が設けられている。

ドレンパン９とベルマウス６の間には、ファンモータ７や風向ベーン５などの駆動を制御するための制御基板１０が設けられている。制御基板１０は、カバー１１（対面部）に収納されている。カバー１１は、ベルマウス６の側面に沿って、その外周を囲むように設けられている。

化粧パネル３の吸込グリル３ａから吸入された空気は、フィルタ４を通過した後、本体吸入口２ｃからベルマウス６を通ってターボファン２０のファン吸込口２０ａに吸い込まれ、ターボファン２０の羽根２２同士の外周側の隙間（ファン吹出口２０ｂ）から熱交換器８に向けて吹き出される。ターボファン２０から吹き出された空気は熱交換器８を流れる熱い冷媒若しくは冷たい冷媒と熱交換する。そして、熱交換した空気は熱交換器８を通過した後、パネル吹出口３ｂから室内に吹き出される。
尚、冷房運転時に熱交換器８を流れる冷媒の温度は室内温度より低く、暖房運転時は高い。

次に、室内機１００に搭載されるターボファン２０について図２、図３を用いて説明する。図２はターボファン２０の斜視図、図３は図２のターボファンの部分Ａ−Ａ断面図である。

図２において、ターボファン２０はファンモータ７の回転軸Ｏとの固定部であるボス部２１ａと一体に形成されファン吸込口２０ａへ向け凸形状の主板２１、ファン吸込口２０ａ及び吸込み導風壁を形成しファン吸込口側下方に突出した中空構造のシュラウド２３、複数枚の羽根２２とで構成され、シュラウド２３及び主板２１で囲まれたファン吹出口２０ｂを形成する。

主板２１は円盤状をしており、主板２１の中央には、ファンモータ（図示せず）の回転軸が固定される固定部であるボス部２１ａが設けられている。ボス部２１ａは凸形状をしており、ファンモータ７は主板２１の裏側でボス部２１ａの窪みに収納される。

複数の羽根２２は、主板２１の外周側であってボス部２１ａよりも外側に立てて設けられている。羽根２２は、その一端が主板２１に設けられ、他端がシュラウド２３に設けられており、モータの回転中に回転軸方向から吸い込んだ空気を回転軸を中心としてファン吹出口２０ｂから放射状に吹き出す。

リング状で中空構造のシュラウド２３が、複数の羽根２２の主板２１の反対側に設けられている。リング状のシュラウド２３に囲まれた中央の開口がターボファン２０の空気のファン吸入口２０ａとなっている。このファン吸入口２０ａからターボファン２０に吸い込まれた空気が羽根２２同士の間（ファン吹出口２０ｂ）から吹き出される。
尚、図２に図示しているや回転方向Ｚはターボファン２０の回転方向を示している。

羽根２２の構成について説明する。図２のように、羽根２２は内周側前縁部２２ａのシュラウド２３側及びシュラウド側端面２２ｃは、ファン回転方向Ｚでかつ径方向外側へ向け湾曲した形状で、さらに羽根後縁部２２ｂはシュラウド２３側の方が主板２１側に比べファン回転方向Ｚに対し逆側に湾曲している。

羽根２２は、回転軸から最も近い位置にある内周側前縁部２２ａ、回転軸から最も遠い位置にある羽根後縁部２２ｂ、主板２１の逆側の端面であってシュラウド２３が設けられているシュラウド側端面２２ｃ、羽根２２の回転方向Ｚの前方側の側面であり空気圧がかかる回転方向側面２２ｄ、羽根２２の回転方向の後方側の側面であって、回転方向側面２２ｄの裏面であって負圧面となる回転方向逆側面２２ｅとから構成されている。
羽根２２は、羽後端部２２ｂから内周側前縁部２２ａにかけて回転方向Ｚ前方側へ凸状に湾曲している。
複数の羽根２２のそれぞれの一端は主板２１に繋がっており、それぞれの他端（シュラウド側端面２２ｃ）はシュラウド２３に繋がっている。主板２１と複数の羽根２２とシュラウド２３は、それぞれ樹脂製であって、一体成形されている。

シュラウド２３の構成について説明する。シュラウド２３は、羽根２２のシュラウド側端面２２ｃに設けられた羽根側壁２４と、この羽根側壁２４をターボファン２０の外周側から覆う外周側壁２５を有している。シュラウド２３は、羽根側壁２４と外周側壁２５で囲まれた内部空間２７を有する中空構造である。

羽根側壁２４は、その外周側の一部が羽根２２のシュラウド側端面２２ｃに設けられており、ターボファン２０の外側から内側にかけて羽根２２のシュラウド側端面２２ｃの方向を凸にして膨らんでいる。また、羽根側壁２４のターボファン２０の径方向における外周側端部は、ターボファン２０の径方向における内周側端部より回転軸方向において主板２１に近い。

外周側壁２５は、外周側面２５ａと吸込口側面２５ｂから構成されている。外周側面２５ａはターボファン２０の径方向におけるシュラウド２３の側面であり、吸込口側面２５ｂはターボファン２０の回転軸方向におけるシュラウド２３の側面である。羽根側壁２４の径方向外側の一端辺に連続して外周側面２５ａが形成され、外周側面２５ａの羽根側壁２４とは反対側の一端辺から吸込口側面２５ｂが形成され、吸込口側面２５ｂの外周側面２５ａとは反対側の一端辺が羽根側壁２４の径方向内側の一端辺に連続して形成されている。

シュラウド２３の外周側面２５ａには複数の外周側面開口穴２６ａ（第１の開口穴）が開口し、図４、図５のように、外周側面開口穴２６ａのそれぞれと連通するようにシュラウド２３の吸込口側面２５ｂの吸込口側面開口穴２６ｂ（第１の開口穴）及び、シュラウド２３の羽根側壁２４のシュラウド開口穴２６ｃ（第２の開口穴）が開口し、ファン吹出口２０ｂから吹出された空気の一部を外周側面開口穴２６ａで取り込み、シュラウド２３の内部空間２７で流入空気の風速を低下させた後、外周側面開口穴２６ａに連通する吸込口側面開口穴２６ｂ及びシュラウド開口穴２６ｃから空気が流出するように形成されている。

また、図１、図６のように、中空構造のシュラウド２３の吸込口側面２５ｂから羽根側壁の側面にかけてベルマウス６に沿い所定距離を有するような曲面で形成され、シュラウド２３の外周側面２５ａは外周側に凸の円弧湾曲形状で形成されている。

そして、図２のように、シュラウド２３の外周側面開口穴２６ａは、羽根２２に対しファン回転方向Ｚの上流側である回転方向側面２２ｄ（圧力面）側近傍に開口し、一つの外周側面開口穴２６ａと回転方向Ｚで互い違いの位置に開口する吸込口側面開口穴２６ｂ、とが図４のようにダクト（内部空間２７）で連通して対を成しており、ファン吹出口２０ｂから吹き出された空気の一部を外周側面開口穴２６ａから取り込んだ後、吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出すように形成され、吸込口側面開口穴２６ｂは、ファン径方向でベルマウス６側寄りに開口している。

また、図２のように、外周側面開口穴２６ａと対を成す吸込口側面開口穴２６ｂは、回転方向Ｚで隣接する羽根２２との中間を跨ぐように開口し、外周側面開口穴２６ａ近傍には、外周側面２５ａから外部へ突出し、ファン回転方向Ｚの前方側に開口するフード状の空気を取り込むための導入壁となるエアスクープ２８ａを形成し、吸込口側面開口穴２６ｂ近傍には、ファン下面に突出し、ファン回転方向Ｚの後方側に開口するフード状の空気を放出する放出壁となるエアスクープ２８ｂを形成している。

そして、シュラウド２３のファン内部に開口するシュラウド開口穴２６ｃは羽根の回転方向逆側面２２ｅ(翼負圧面)近傍に開口するように形成されている。

ターボファン２０には、シュラウド２３の外周側壁２５の外周側面２５ａに外周側面開口穴２６ａが形成され、吸込口側面２５ｂに吸込口側面開口穴２６ｂが形成されている。外周側面開口穴２６ａには外部から内部空間２７への空気の吸い込み効率を上げるための導風壁となるエアスクープ２８ａが設けられており、吸込口側面開口穴２６ｂには内部空間２７から外部への空気の吹き出し効率を上げるためのエアスクープ２８ｂが設けられている。エアスクープ２８ａ、２８ｂはそれぞれ内部空間２７とは反対側へ突出するように外周側壁２５に形成されている。
エアスクープ２８ａの開口（外周側面開口穴２６ａ）はターボファン２０の回転方向Ｚの進行方向側に形成されており、エアスクープ２８ｂの開口（吸込口側面開口穴２６ｂ）はターボファン２０の回転方向Ｚの進行方向とは反対側に形成されている。
尚、ターボファン２０の羽根側壁２４及び外周側壁２５は実施の形態１のターボファン２０の羽根側壁２４及び外周側壁２５と同じ構成とする。

さらに、図３、図６に図示するようにターボファン２０のシュラウド２３の羽根側壁２４にもシュラウド開口穴２６ｃが形成されている。
シュラウド開口穴２６ｃは、羽根２２の回転方向逆側面２２ｅの近傍に開口するように羽根側壁２４に形成されている。シュラウド開口穴２６ｃの配置についてより詳細に説明すると、シュラウド開口穴２６ｃは、回転方向Ｚにおいて羽根２２の回転方向逆側面２２ｅよりも後方側で羽根２２に沿うよう形成されており、さらに径方向において羽根２２の外周寄りに形成されている。

ターボファン２０のシュラウド２３の内部空間２７は羽根２２と同数の仕切壁２９が設けられており、羽根２２及び仕切壁２９と同数の内部空間２７が形成されている。
尚、本実施の形態１では羽根２２、仕切壁２９がそれぞれ７つある点対称構造のターボファン２０を図示しているが、本発明のターボファンはこれらを７つに限定するものでない。

水平略四角形状の熱交換器８が水平断面略円形のターボファン２０を取り囲んでいるので、熱交換器８とターボファン２０の間には距離が近い領域と遠い領域がある。この領域について図４、図５を用いて説明する。ターボファン２０の回転中において、図４、図５中で破線で囲った領域Ａでは、シュラウド２３の外周側壁２５と熱交換器８との距離、つまり、羽根後縁部２２ｂと熱交換器８との距離が近いので、この領域Ａでは外周側壁２５近傍の空気圧が高くなる。これと比較して、破線で囲った領域Ｂでは、外周側壁２５と熱交換器８との距離、つまり、羽根後縁部２２ｂと熱交換器８との距離が遠くなるので、この領域Ｂでは外周側壁２５近傍の空気圧が低くなる。
このように、円形状のターボファン２０の周囲を略四角形状の熱交換器８で取り囲むと、場所によってはターボファン２０の外周に掛かる空気圧が変化する。そうすると、ターボファン２０の回転中においては、空気圧が高い領域Ａに位置している外周側面開口穴２６ａを通ってシュラウド２３の内部空間２７へ空気が流入する。

シュラウド２３の外周側壁２５の吸込口側面２５ｂは制御基板１０を覆うカバー１１（対面部）と対面している。カバー１１と吸込口側面２５ｂの間には隙間があり、カバー１１と外周側壁２５が接触しない構成となっている。同様に、カバー１１より上に位置するベルマウス６の側面と羽根側壁２４の下端近傍の側面が対面している。ベルマウス６の側面と羽根側壁２４の間には隙間があり、ベルマウス６と羽根側壁２４が接触しない構成となっている。
シュラウド２３及びカバー１１、ベルマウス６の間には吸込口側面２５ｂから羽根側壁２４に沿って風路となる所定距離の隙間が形成されている。
尚、外周側壁２５の吸込口側面２５ｂとカバー１１の間の隙間の幅はエアスクープ２８ｂの吸込口側面２５ｂからその先端までの高さよりも大きい。
カバー１１の上面はシュラウド２３の吸込口側面２５ｂと対面しており、それらの間には所定間隔の隙間がある。また、シュラウド２３の羽根側壁２４もベルマウス６の側面と所定の隙間を設けるように配置している。
尚、本実施の形態１では、カバー１１を対面部として吸込口側面２５ｂが対面させる構成であるが、対面部はシュラウド２３と隙間を形成していればよく、カバー１１に代えて別の部材を吸込口側面２５ｂと対面させてもよい。

また、吸込口側面開口穴２６ｂ及びエアスクープ２８ｂは、ターボファン２０の径方向で外周側面２５ａよりも羽根側壁２４側寄り（ベルマウス６側寄り）に設けられている。

図６は図１のシュラウド２３近傍の拡大図、図７はシュラウド２３近傍における空気の流れを示した図である。図６、図７を用いてシュラウド２３近傍における空気の流れについて説明する。

空気Ｆ１は、吸込グリル３ａからベルマウス６を通過してきた空気であって、そのままターボファン２０から熱交換器８へ吹き出される空気である。
空気Ｆは、外周側面開口穴２６ａ（エアスクープ２８ａ）から内部空間２７に流入した空気である。空気Ｆは吸込口側面開口穴２６ｂ（エアスクープ２８ｂ）から流出する空気Ｆｏｕｔ１若しくはシュラウド開口穴２６ｃから流出する空気Ｆｏｕｔ２となって、シュラウド２３から外部へ流出する。

空気Ｆ２は、シュラウド２３とカバー１１及びベルマウス６の間を抜ける空気である。空気Ｆ２についてより詳細に説明すると、空気Ｆ２はシュラウド２３の外周側壁２５の外周側面２５ａと吸込口側面２５ｂの境界近傍から吸込口側面２５ｂとカバー１１の間の隙間に吸い込まれる。そして、吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出されるＦｏｕｔ１と合流して、羽根側壁２４とベルマウス６の側面との間に形成されている隙間を流れた後、羽根側壁２４に沿って羽根２２の方向へ流れてファン吹出口２０ｂから外部へ吹き出される。

Ｆｏｕｔ２は、羽根側壁２４に形成されたシュラウド開口穴２６ｃを通じて内部空間２７から外部へ吹き出す空気である。シュラウド開口穴２６ｃから吹き出された空気Ｆｏｕｔ２は、羽根２２から熱交換器８方向へ吹き出されるが、その一部は、シュラウド２３の外周側壁２５の外周側面２５ａに沿って下方へ流れ、さらにその一部空気が外周側面２５ａに形成された外周側面開口穴２６ａ（エアスクープ２８ａ）から内部空間２７へ吸い込まれる。

次に、シュラウド２３の内部空間２７に吸い込まれる空気の流れについて図４及び図５を用いて説明する。
エアスクープ２８ａでは回転方向Ｚの前方から後方に向けて空気Ｆｉｎ１が吸い込まれ、エアスクープ２８ｂでは回転方向Ｚの前方から後方に向けて空気Ｆｏｕｔ１が吹き出される。エアスクープ２８ａから内部空間２７に吸い込まれる空気Ｆｉｎ１は、吸込口側面２５ｂの吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出される空気Ｆｏｕｔ１若しくは羽根側壁２４のシュラウド開口穴２６ｃから吹き出される空気Ｆｏｕｔ２となって内部空間２７から外部へ吹き出される。

外周側面開口穴２６ａから内部空間２７に吸い込まれた空気Ｆｉｎ１は、内部空間２７内に一度分散した後に風速が弱まって吸込口側面開口穴２６ｂ若しくはシュラウド開口穴２６ｃから外部へ吹き出されることから、内部空間２７は、外周側面開口穴２６ａから吸い込まれた空気の風速、圧力を下げる圧力緩衝部として機能している。

尚、本実施の形態１のターボファン２０では、吸込口側面２５ｂに形成された吸込口側面開口穴２６ｂ及び羽根側壁２４に形成されたシュラウド開口穴２６ｃの２つの吹き出し用の孔を設けた構成としたが、内部空間２７から空気が吹き出すための孔は、少なくとも吸込口側面開口穴２６ｂとシュラウド開口穴２６ｃどちらかが形成されていれば良い。

尚、本実施の形態１のターボファン２０では、外周側壁２５から外側に向けて突出するエアスクープ２８ａ、２８ｂについて説明したが、エアスクープ２８ａが外部から内部空間２７へ空気を導入でき、エアスクープ２８ｂが内部空間２７から外部へ空気を放出できるものであれば、エアスクープ２８ａ、２８ｂは外周側壁２５から内側へ窪んだ形状のものであってもよい。

このように形成されたターボファン２０を搭載した空気調和機の室内機１００において、ターボファン２０のシュラウド２３はファン吸込口２０ａ側下方に突出した中空構造で、シュラウド２３の外周側面２５ａには複数の外周側面開口穴２６ａが開口し、かつシュラウド２３の吸込口側面２５ｂ、またはシュラウド２３の少なくとも一方には外周側面２５ａの外周側面開口穴２６ａと連通する開口穴が形成され、ファン吹出口２０ｂから吹出された空気の一部を外周側面２５ａの外周側面開口穴２６ａで取り込み、シュラウド２３の中空部（内部空間２７）で流入空気の風速を低下させた後、外周側面開口穴２６ａに連通する吸込口側面開口穴２６ｂ及びシュラウド開口穴２６ｃから空気が流出するように形成したので、従来シュラウド２３とベルマウス６の間に存在した風路が縮小されるので、ファン吹出し後の熱交換器８に流入しきれなかった二次流れが減少しシュラウド２３とベルマウス６との隙間流れが減少するので、隙間流れとファン吸込み流れの速度差による圧力変動が抑制される。

また、ターボファン２０と熱交換器８が近い領域（図４、５の破線丸印の領域Ａ）を羽根２２が通過する時、従来ではターボファンと熱交換器の間で流れが集中し圧力上昇するが、ターボファン２０では、中空構造のシュラウド２３の外周側面２５ａに開口する複数の外周側面開口穴２６ａから空気が流入するため流れの集中が抑制される。

さらに、シュラウド２３の中空部（内部空間２７）が圧力緩衝部となることで従来のように開口穴での吸入、吐出がダイレクトに行われないでの急激に吹出されず、空気が吸込口側面開口穴２６ｂ或いはシュラウド開口穴２６ｃから吹出す時もなだらかに流出するので剥離や急激に吐出しないので圧力変動が生じない。そして、シュラウド２３とベルマウス６との隙間流れの押し込みを抑制できる。
以上の結果、ファン回転中の圧力変動を抑制し均一化することができるので低騒音化が可能である。

つまり、外周側壁２５に外周側面開口穴２６ａ或いは吸込口側面２６ｂを設けたことにより、シュラウド２３の外周の高圧領域の空気を吸い込んで、シュラウド２３外周、特に羽根後縁部２２ｂでの圧力変動を抑制することができ、その結果、ターボファンの羽根表面での空気圧の変動を抑制すると共に空気の剥離を抑制して騒音を低減することができる。
また、ターボファン２０のシュラウド２３は中空構造であって、シュラウド２３の羽根側壁２４にシュラウド開口穴２６ｃ、外周側壁２５に外周側面開口穴２６ａ、吸入側側面開口穴２６ｂを形成したことにより、羽根２２から吹き出された空気の一部を外周側面開口穴２６ａで取り込み、シュラウド２３の内部空間２７で流入空気の風速を低下させた後、吸込口側面開口穴２６ｂ若しくはシュラウド開口穴２６ｃから空気が流出する。よって、本発明では、従来のように開口穴での吸入、吐出がダイレクトに行われないので、シュラウド２３及び羽根２２の外周近傍に加えて、羽根２２の回転方向逆側面２２ｅでの空気圧の圧力変動を抑制して低騒音化することができる。

また、外周側面開口穴２６ａから吸込んだ空気を吸込口側面開口穴２６ｂから吸込口側面２５ｂとカバー１１の隙間に空気Ｆｏｕｔ２が吹き出す構成であるが、この空気Ｆｏｕｔ２は内部空間２７で風速が下げられているので、外周側面開口穴２６ａから内部空間２７へ吸い込まれた空気Ｆｉｎ１が吸い込まれたときの風速を維持したまま吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出すことはないので、Ｆ２とＦ１の速度差による干渉音を抑制することができる。

また、図６のように、また、中空構造のシュラウド２３の吸込口側面２５ｂから羽根側壁２４の側面にかけてカバー１１及びベルマウス６の側面に沿って所定距離を有するような曲面で形成したので、吸込口側面２５ｂ及び羽根側壁２４の側面に流れが沿い、従来のように急激に縮流せず徐々にシュラウド２３とベルマウス６の隙間に流入するので、ファン吸込流れとの干渉が抑制されるのでより低騒音化が可能である。
つまり、より低騒音な空気調和機の室内機が得られる。

つまり、中空構造のシュラウド２３の吸込口側面２５ｂ及び羽根側壁２４の下端の近傍をベルマウス６の側面に沿う曲面で形成したことにより、吸込口側面２５ｂ及び羽根側壁２４の下端に沿ってシュラウド２３とカバー１１及びベルマウス６の隙間を空気が流れるので、従来のように急激に縮流せず、徐々にシュラウド２３とベルマウス６の隙間に空気が流入する。よって、ターボファン２０に吸い込まれてそのまま熱交換器８へ吹き出される空気Ｆ１とシュラウド２３とベルマウス６の間を流れた空気Ｆ２の速度差によって生じる圧力変動が抑制されて、より低騒音化が可能である。

さらに、中空構造のシュラウドの外周側面２５ａを外周側に凸の湾曲形状にすると、ターボファン２０から吹出された流れはコアンダー効果でファン吸込口側下方へ湾曲され拡散されるので吹出し風速が低下し、ターボファン２０の外周側に配設された熱交換器８への流入風速が低減し低騒音化が図れる。また熱交換器８の通風抵抗が低減するのでファンへの負荷が低減し回転動力が低減できるのでモータの消費電力が低減できる。
つまり、低騒音で省エネな空気調和機の室内機が得られる。

そして、シュラウド２３の外周側面２５ａに開口する外周側面開口穴２６ａは、羽根２２に対しファン回転方向Ｚの上流側である回転方向側面２２ｄ（圧力面側）近傍に開口し、一つの外周側面開口穴２６ａとファン回転方向で互い違いの位置に開口する少なくとも一つの吸込口側面開口穴２６ｂ、とがダクトで連通して対を成し、ファン吹出口２０ｂから吹き出された空気の一部を外周側面開口穴２６ａから取り込んだ後、吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出すように形成したので、従来シュラウド２３とベルマウス６の間に存在した風路が縮小されるので、ファン吹出し後の熱交換器８に流入しきれなかった二次流れが減少しシュラウド２３とベルマウス６との隙間流れが減少するので、隙間流れとファン吸込み流れの速度差による圧力変動が抑制される。

また、図２、図４のように、吸込口側面開口穴２６ｂは、ファン径方向でベルマウス６側寄りに開口したので、この吸込口側面開口穴２６ｂから流出する流れにより、シュラウド２３とベルマウス６の隙間を通過する隙間流れが阻害されるので隙間流れの流量が減少し、ファン吸込流れとの干渉が抑制されるのでさらに低騒音化が図れる。
つまり、より低騒音な空気調和機の室内機が得られる。

つまり、吸込口側面開口穴２６ｂ及びエアスクープ２８ｂを、ターボファン２０径方向で外周側面２５ａよりも羽根側壁２４側、すなわち内周側に配置したので、吸込口側面開口穴２６ｂから流出する空気Ｆｏｕｔ１により、外周側面２５ａからシュラウド２３とベルマウス６の隙間を通過する空気Ｆ２の流れが阻害される。これは空気Ｆｏｕｔ１が回転するシュラウド２３の吸込口側面開口穴２６ｂから吹き出されると、シュラウド２３の回転方向Ｚの方向に流れるためであり、シュラウド２３とベルマウス６の隙間を流れるターボファン２０の径方向の流れ空気Ｆ２に対して回転方向の流れＦｏｕｔ１ができるので、空気Ｆ２の流れが阻害される。従って、空気Ｆ２の流量が減少し、空気Ｆ１と空気Ｆ２の干渉音が抑制されるので、低騒音化が可能となる。

また、図２のように、外周側面開口穴２６ａと対を成す吸込口側面開口穴２６ｂは、ファン回転方向で隣接翼との中間を跨ぐように開口しているので、羽根２２同士の間の吸込口側面開口穴２６ｂから流れが放出される。そのため、回転方向側面２２ｄでの圧力上昇が外周側面開口穴２６ａへ流れが流入することで抑制し、ターボファン２０と熱交換器８が近接する領域Ａへの流れの集中による圧力上昇が抑制され、かつ吸込口側面開口穴２６ｂから流れが放出されることで圧力が上昇する。よって、ファン回転中の圧力変動が抑制される。その結果、シュラウドとベルマウスの隙間流れが抑制されつつ圧力も均一化することで、さらに低騒音化が図れる。
つまり、より低騒音な空気調和機の室内機が得られる。
外周側面２５ａに形成された外周側面開口穴２６ａは羽根２２に対しファン回転方向Ｚ上流側にある羽根２２の回転方向側面２２ｄ近傍に開口し、吸込側の側面に形成された外周側面開口穴２６ａは内部空間２７を介して外周側面開口穴２６ａと繋がり、羽根２２から吹き出された空気の一部は外周側面開口穴２６ａから空間に取り込まれた後に吸込側面開口穴２６ｂから吹き出されるので、シュラウド２３外周における圧力上昇を抑制し、かつ吸込口側面開口穴２６ｂから流れが放出されることで圧力が上昇するので、ファン回転中の圧力変動が抑制される。

そして、図２，３，４のように、外周側面開口穴２６ａ近傍には、シュラウド外周面から外部へ突出し、ファン回転方向Ｚ前方側に開口するフード状の空気を取り込むための導入壁（エアスクープ２８ａ）を形成しているので、ファン回転中に常にファン周囲の流れが取り込みやすく、圧力差による流れの流入を促進し、常に外周側面開口穴２６ａから吸込口側面開口穴２６ｂへ向け流れが通過し逆流が生じないため不安定流れが抑制できる。その結果、騒音悪化を抑制でき、流れが安定する。
つまり、低騒音な空気調和機の室内機１００を得られる。

また、図２，３のように、吸込口側面開口穴２６ｂ近傍には、ファン下面に突出し、ファン回転方向Ｚ後方側に開口するフード状の空気を放出する放出壁（エアスクープ２８ｂ）を形成しているので、吸込口側面開口穴２６ｂからの放出流れは、放出壁により負圧が生じるので開口穴から必ずファン回転方向Ｚ後方へ放出され、流れの逆流を防止でき、それによる圧力変動を防止できる。
よって、さらに低騒音な空気調和機の室内機が得られる。

つまり、外部空気をシュラウド２３内に取り込むための外周側面開口穴２６ａに外周側面２５ａの外側に突出するエアスクープ２８ａを設けているので、ターボファン２０の回転中常に外周の空気をシュラウド２３内に取り込み易く、外周側面開口穴２６ａと吸込口側面開口穴２６ｂ、シュラウド開口穴２６ｃにおける空気圧の差による流れの流入を促進することができる。
つまり、吸込口側面開口穴２６ｂにもシュラウド２３の外周側に突出して空気の放出壁となるエアスクープ２８ｂを設けているので、外周側面２５ａの外周側面開口穴２６ａから内部空間２７を通った空気が吸込口側面２５ｂの吸込口側面開口穴２６ｂへ流れ易くなり、必ず吸込口側面開口穴２６ｂから外周側面開口穴２６ａへの空気の逆流を抑制できる。その結果、逆流によるシュラウド２３の外周側壁２５の外周近傍での不安定な空気の流れを抑制でき、羽根２２の表面に掛かる空気圧が均等になるので騒音を小さくすることができる。

外周側面開口穴２６ａから仕切壁２９に仕切られた内部空間２７に空気が流入し、空気は吸込側面開口穴２６ｂまたはシュラウド開口穴２６ｃから放出されるので、シュラウド２３に流入した空気は内部空間２７で風速が弱められて吹き出されるので、羽根２２での空気の剥離を抑制し圧力変動が生じない。さらに、シュラウド２３とベルマウス６との隙間流れの押し込みを抑制できるので、低騒音化ができる。

また、図２、図５のように、シュラウド開口穴２６ｃは羽根２２の回転方向逆側面２２ｅ(翼負圧面)近傍に開口するように形成したので、空気調和機の室内機１００に配設されている風向ベーン５が回動し通風抵抗が変化しても剥離しやすい翼負圧面に流れが供給されるので剥離が防止でき風向ベーン５の動作に対する騒音の変化が小さくできるとともに、シュラウド２３が中空構造であるのでシュラウド２３が圧力緩衝部となり、シュラウド開口穴２６ｃの流入流れがファン内部の流れを押し上げシュラウド２３からの剥離を促進してしまうようなことはなく、なめらかに流れが供給される。
よって、通風抵抗の変化に対しても剥離しづらく低騒音を維持できる高品質な空気調和機の室内機が得られる。

つまり、羽根側壁２４のシュラウド開口穴２６ｃは、空気が剥離し易い回転方向逆側面２２ｅ近傍に開口するように形成されているので、外的要因によりシュラウド２３の外周の空気圧が変動したとしても、回転方向逆側面２２ｅにシュラウド開口穴２６ｃから吹出し空気を回転方向逆側面２２ｅ表面に供給することができ、回転方向逆側面２２ｅでの空気の剥離を抑制することができる。

また、本実施の形態１の空気調和装置の室内機１００では、熱交換器８の形状や風向ベーン５の動作といった要因によりターボファン２０のシュラウド２３の外周側壁２５に掛かる空気圧が場所によって変動する場合であっても、その変動に応じて外周側面開口穴２６ａに空気が入るので、結果としてシュラウド２３の外周側壁２５及び羽根２２の外周近傍での空気圧の変動を均一化し、羽根２２表面での空気の剥離を抑制して騒音を小さくすることができる。

また、吸込口側面開口穴２６ｂから空気Ｆｏｕｔ１が外周側壁２５とカバー１１との隙間に吹き出されることにより、この隙間における空気圧が上昇して内部空間２７の空気圧に近づくので、ターボファン２０の回転中におけるシュラウド２３の回転ブレが抑制されて低騒音で安定的にターボファン２０が回転することができる。

実施の形態２．
図８乃至図１０を用いて本実施の形態２のターボファン３０について説明する。図８はターボファン３０の斜視図である。図９は図８のターボファン３０のＤ−Ｄ断面図、図１０は図８のターボファン３０のＥ−Ｅ断面図である。
実施の形態１のターボファン２０は、羽根側壁２４及び外周側壁２５のそれぞれに開口穴を設けた構成について説明したが、本実施の形態２では、外周側壁２５にのみ開口穴３６を設けた構成について説明する。
尚、ターボファン３０のシュラウド３３は、ターボファン２０のシュラウド２３と同様に、羽根側壁２４及び外周側壁２５とから構成されており、外周側壁２５は外周側面２５ａと吸込口側面２５ｂを有しているものとする。
また、本実施の形態２において、実施の形態１のターボファン２０と同一構成部分には、同一の符号を付して説明は省略する。

外周側壁２５には複数の開口穴３６が形成されており、内部空間２７は外周側壁２５の開口穴３６を介して外部の空間と連通している。尚、本実施の形態１のターボファン２０は外周側面２５ａ及び吸込口側面２５ｂの両方に開口穴を設ける構成であったが、ターボファン３０は外周側面２５ａと吸込口側面２５ｂの少なくとも一方に開口穴３６を設ける構成でよい。

また、図９には、例として、開口穴３６ａの外側周囲の空気圧が内部空間２７の気圧よりも高く、開口穴３６ｂの外側周囲の空気圧が内部空間２７の空気圧よりも低い場合を図示している。この場合、開口穴３６ａではシュラウド３３の外部の空気Ｆｉｎ３がシュラウド３３の内部空間２７に流入し、開口穴３６ｂでは逆に内部空間２７の空気Ｆｏｕｔ３が外部に流出する。

ターボファン３０は、外部の空気圧、特にシュラウド３３周辺の空気圧が変動した場合に、シュラウド３３の外部の気圧が内部空間２７よりも高い箇所では開口穴３６に外部から空気が流入し、外部の気圧が内部空間２７より低い箇所では開口穴３６から外部に空気が流出する。このように、外部の気圧が高い開口穴３６ａから内部空間２７へ吸い込まれた空気が、そのまま直接外部の気圧が低い開口穴３６ｂから吹き出されるのではなく、内部空間２７で風速が弱められた後に開口穴３６ｂから吹き出される。内部空間２７は、開口穴３６ａから吸い込まれた空気の風速、圧力を下げる圧力緩衝部として機能している。

尚、外部の気圧が高くなる領域は実施の形態１の図４、図５で図示した領域Ａ、外部の気圧が低くなる領域は図４、図５で図示した領域Ｂである。領域Ａに位置する開口穴３６では外部から内部空間２７に空気が流入し、領域Ｂに位置する開口穴３６では内部空間２７から外部へ空気が流出する。

また、外周側壁２５に掛かる空気圧が変動する要因として、風向ベーン５の動作がある。風向ベーン５がスイング動作すると熱交換器８からパネル吹出口３ｂへ流れる空気の流路及びその風量が変動するので、それに伴ってターボファン３０から熱交換器８へ流れる空気の流路及び風量が変動して外周側壁２５に掛かる空気圧も変動する。
このように、風向ベーン５の動作が原因で外周側壁２５に掛かる空気圧が変動する場合であっても、外周側壁２５に掛かる空気圧が高くなる領域では開口穴３６を通って内部空間２７へ空気が流入し、外周側壁２５に掛かる空気圧が低くなる領域では開口穴３６を通って内部空間２７から外部へ空気が流出する。

以上のように、ターボファン３０の回転中おいて、シュラウド３３の周囲の空気圧の変動に応じて開口穴３６に空気が流入若しくは流出するので、シュラウド３３の周囲の空気圧の変動を抑制することができる。つまり、羽根２２に掛かる空気圧が大きくなる領域では開口穴３６を介して外部からシュラウド３３の内部空間２７へ空気が流入し、この空気は、内部空間２７で風速が下げられた後に別の開口穴３６から外部へ吹き出されるので、羽根２２表面での空気圧の変動、特に羽根２２の羽根後縁部２２ｂ及び回転方向側面２２ｄに掛かる空気圧の変動を抑制できるので、羽根２２の回転方向側面２２ｄでの空気の剥離を抑制することができ、ターボファン３０から生じる騒音を軽減することができる。

さらに、シュラウド３３の内部空間２７が圧力緩衝部となるので、従来のように開口穴での吸入、吐出がダイレクトに行われない。このように本発明では、シュラウド３３を中空構造にしたことにより、開口穴３６から内部空間２７内の吸い込まれた空気が別の開口穴３６から急激に吹き出すことを抑制するので、シュラウド３３及び羽根２２の外周の近傍での空気圧の圧力変動を抑制して低騒音化することができる。

さらに、ターボファン３０を備えた室内機では、熱交換器８の形状もしくは風向ベーン５の動作といった要因によりターボファン３０のシュラウド３３の外周側壁２５に掛かる空気圧が変動する場合であっても、その変動に応じて開口穴３６に空気が出入りするので、結果としてシュラウド３３の外周側壁２５及び羽根２２の外周近傍での空気圧の変動を均一化し、羽根２２表面での空気の剥離を抑制することができる。
ターボファン３０の羽根２２の羽根後縁部２２ｂと熱交換器８が近い領域Ａを羽根２２の羽根後縁部２２ｂが通過する時、従来では羽根２２と熱交換器８の間で流れが集中し、圧力上昇するが、中空構造のシュラウド３３を有するターボファン３０では、外周側壁２５の外周側面２５ａに形成された開口穴３６から空気が内部空間２７へ流入するため、羽根２２と熱交換器８の間での空気の流れの集中が抑制され、羽根２２での空気圧の変動を均一化して低騒音化できる。

尚、実施の形態１乃至２は天井埋込型の空気調和装置の室内機を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターボファンの吹出側周囲にフィルタや熱交換器等の通風可能な圧損体を有する空気調和装置に広く適用できるものであり、例えば空気調和装置の室外機にも適用できる。

本発明は、ターボファン及びターボファンを内蔵した空気調和装置の室内機に利用することができる。

１ 天井、
２ 本体筐体、 ２ａ 天板、 ２ｂ 側面板、 ２ｃ 本体吸込口、 ２ｄ 本体吹出口、
３ 化粧パネル、 ３ａ 吸込グリル、 ３ｂ パネル吹出口、
４ フィルタ、
５ 風向ベーン、
６ ベルマウス、
７ ファンモータ、
８ 熱交換器、
９ ドレンパン、
１０ 制御基板、
１１ カバー、
２０ ターボファン、 ２０ａ ファン吸込口、 ２０ｂ ファン吹出口、 ２１ 主板、 ２１ａ ボス部、
２２ 羽根、 ２２ａ 内周側前縁部、 ２２ｂ 羽根後縁部、 ２２ｃ シュラウド側端面、 ２２ｄ 回転方向側面、 ２２ｅ 回転方向逆側面、
２３ シュラウド、
２４ 羽根側壁、
２５ 外周側壁、 ２５ａ 外周側面、 ２５ｂ 吸込口側面、
２６ａ 外周側面開口穴、 ２６ｂ 吸込口側面開口穴、
２６ｃ シュラウド開口穴、
２７ 内部空間、
２８ａ エアスクープ、 ２８ｂ エアスクープ、
２９ 仕切壁、
３０ ターボファン、
３３ シュラウド、
３６ 開口穴、
１００ 室内機。

Claims (13)

1. 中央がモータの回転軸に固定される円盤状の主板と、
   一端が前記主板に設けられた複数枚の羽根と、
   前記複数枚の羽根の他端に設けられた羽根側壁及び前記羽根側壁と連続して設けられた外側壁を有し、前記羽根側壁と前記外側壁で内部空間が形成されている中空構造のシュラウドと、を備え、
   前記外側壁の径方向における側面に複数の外周側面開口穴が形成され、前記羽根同士の間から吹き出された空気の一部を前記外周側面開口穴より取り込むことを特徴とするターボファン。
2. 前記羽根側壁に複数のシュラウド開口穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボファン。
3. 前記外側壁の回転軸方向における側面に複数の吸込口側面開口穴が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のターボファン。
4. 前記シュラウドは、前記内部空間を複数の空間に仕切る複数の仕切部を備え、
   前記仕切部に仕切られた前記空間は、前記外周側面開口穴、前記吸込口側面開口穴及び前記シュラウド開口穴を介して外部と連通していることを特徴とする請求項３に記載のターボファン。
5. 前記外周側面開口穴は、前記羽根の回転方向の上流側に面する前記羽根の回転方向側面の近傍に開口し、
   前記吸込口側面開口穴は前記空間を介して前記外周側面開口穴と繋がり、
   前記羽根同士の間から吹き出された空気の一部は前記外周側面開口穴から前記空間に取り込まれた後に前記吸込口側面開口穴から吹き出される
   ことを特徴とする請求項４に記載のターボファン。
6. 前記外周側の側面に形成された前記外周側面開口穴から前記仕切部に仕切られた前記空間に空気が流入し、
   前記外周側面開口穴から流入した空気は前記吸込側の側面に形成された前記吸込口側面開口穴または前記シュラウド開口穴から放出されることを特徴とする請求項５に記載のターボファン。
7. 前記外周側面開口穴が前記羽根の回転方向上流側に形成され、前記吸込口側面開口穴が前記羽根の回転方向下流側に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のターボファン。
8. 前記シュラウド開口穴は、前記羽根の回転方向の下流側に面する前記羽根の側面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のターボファン。
9. 前記外側壁の外周側の側面が外周側に凸の円弧湾曲形状であることを特徴とする請求項１
   乃至８のいずれかに記載のターボファン。
10. 前記吸込口側面開口穴は、前記複数の羽根の径方向で内側に寄せて配置されていることを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載のターボファン。
11. 前記外周側面開口穴には前記内部空間へ空気を導入するための導入壁が設けられ、
    前記吸込口側面開口穴には前記内部空間から空気を放出するための放出壁が設けられていることを特徴とする請求項３乃至１０のいずれかに記載のターボファン。
12. 前記請求項１乃至１１のいずれかに記載のターボファンと、
    前記ターボファンの外周を囲むように配置される熱交換器と、
    を備える空気調和装置。
13. 前記ターボファン及び前記熱交換器を収納し、前記ターボファンと対向する位置に吸込口
    が形成された筐体と、
    前記吸込口に設けられ、前記シュラウドの内周から前記ターボファンへ空気を導くベルマ
    ウスと、
    前記ベルマウスの外周に設けられ、前記外側壁の吸込側の側面と隙間を空けて対面する対
    面部と、
    を備える請求項１２に記載の空気調和装置。

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