JP7282215B2 - 送風機及び空気調和装置 - Google Patents

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Description

本開示は、送風機及び送風機を備える空気調和装置に関する。
従来、空気調和装置に搭載される送風機として、横流ファンの両端の側面に円板を設け、当該円板の外側に横流ファンの吸込み口としてスクロールケーシングで覆われたオリフィスを設けた構成が知られている。例えば、特許文献1に記載の送風機は、スクロールケーシング内の第1の羽根車とスクロールケーシング外の第2の羽根車とを接続するため、円板近傍に連通孔が設けられている。
特開2000-111078号公報
しかしながら、送風機の運転時、スクロールケーシング内は第1の羽根車により昇圧する一方で、スクロールケーシング外の第2の羽根車の吸込み面は昇圧していないため、連通孔を介して気流がスクロールケーシングの内部から外部へ漏出し、送風機の省エネ性能が低下する。このような現象を回避するため、第1の羽根車と第2の羽根車とを別体で形成し、連通孔を設けない構成にすることが考えられる。しかしながら、この場合、それぞれの羽根車に別体の回転モーターを設けなければならず、送風機が大型化し、送風機が搭載される空気調和装置のユニットも大型化する。
本開示は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、高い省エネ性能を実現し、かつ大型化が抑制された送風機、及びそのような送風機が搭載された空気調和装置を提供するものである。
本開示に係る送風機は、回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、前記第1の回転主板には、前記回転軸の軸方向から見て前記第2の羽根車の内周側に、前記回転軸の軸方向に貫通する第1の貫通穴が形成されているものである。
また、本開示に係る送風機は、回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、前記第1の固定主板は、前記第2の羽根車側から前記回転軸の軸方向に見た場合、前記舌部から前記スクロールケーシングに対しておろした垂線と前記スクロールケーシングとの接点と、前記第2の羽根車の回転中心とを結ぶ直線と、前記回転中心と前記スクロールケーシングの巻き始め位置とを結ぶ直線と、が前記第1の固定主板を切り取る範囲に第2の貫通穴が形成されているものである。
また、本開示に係る送風機は、回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、前記第1のケーシングの前記第1の周壁は、前記第1のケーシングを前記回転軸に水平な面で切断し、前記回転軸に直交する方向から見た場合、前記第1のケーシングにおいて前記第1の固定主板の側よりも前記第1の側板の側が狭くなるように傾斜して傾斜部を有しているものである。
本開示によれば、送風機において第1の遠心ファンの第1の羽根車の羽根径は第1の横流ファンの第2の羽根車の羽根径よりも小さく構成されている。従って、送風機の運転時、第1の遠心ファンの第1のケーシングの第1の固定主板に形成された連通孔において、第1の横流ファンの吸込み領域に対応する側で気流が昇圧する。その結果、気流が連通孔を介して第1の遠心ファンから第1の横流ファンへ漏出することが低減される。すなわち、第1の遠心ファンの第1の羽根車と第1の横流ファンの第2の羽根車のそれぞれにモーターを設けることなく、連通孔を介した気流の漏出が低減される。従って、本開示によれば、送風機の大型化を抑えつつ省エネ性能の向上を図ることができる。
実施の形態1に係る送風機の斜視図である。 実施の形態1に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1に係る送風機の横断面図である。 実施の形態1に係る送風機の横断面図である。 実施の形態1に係る送風機を備えた室内機ユニットの斜視透視図である。 実施の形態1に係る送風機を備えた空気調和装置の構成例を示す模式図である。 従来例の送風機の縦断面図である。 実施の形態1の性能改善効果を示すグラフである。 実施の形態1の変形例1に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1の変形例2に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1の変形例3に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1の変形例4に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1の変形例5に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態1の変形例6に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態2に係る送風機の斜視図である。 実施の形態2の変形例に係る送風機の横断面図である。 実施の形態3に係る送風機の横断面図である。 実施の形態3に係る送風機の横断面図である。 実施の形態3の変形例に係る送風機の横断面図である。 実施の形態4に係る送風機の横断面図である。 実施の形態4の変形例に係る送風機の横断面図である。 実施の形態5に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態5に係る送風機の横断面図である。 実施の形態5の変形例に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態6に係る送風機の横断面図である。 実施の形態6に係る第1の遠心ファンの縦断面図である。 実施の形態7に係る送風機の斜視図である。 実施の形態7に係る送風機の縦断面図である。 実施の形態7の性能改善効果を示すグラフである。
以下、本開示に係る送風機及び空気調和装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す送風機及び空気調和装置は、本開示の送風機及び空気調和装置が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された送風機及び空気調和装置によって本開示の適用機器が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など)を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本開示を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、各図面において符号AFと共に示す矢印は、気流の流れを示すものである。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る送風機の斜視図である。図2は実施の形態1に係る送風機の縦断面図である。図3は実施の形態1に係る送風機の横断面図である。図4は実施の形態1に係る送風機の横断面図である。図2は、図1の面PAで送風機10を切断し、上方から示す図である。面PAは、後述する回転軸20を含む水平面である。図3は図1の面PBで切断した図であり、図2のD-D断面図に相当する。図4は図1の面PCで切断した図であり、図2のE-E断面図に相当する。面PB及び面PCは回転軸20が直交する面である。
図1~4に示すように、実施の形態1に係る送風機10は、第1の遠心ファン11と横流ファン12とを備えている。第1の遠心ファン11と横流ファン12とは同軸に設けられている。すなわち、第1の遠心ファン11及び横流ファン12は、回転軸20を中心として回転するよう設けられている。第1の遠心ファン11は片吸多翼ファンであり、第1の羽根車31と第1のケーシング8とを有している。第1の羽根車31は、第1の回転主板21と、第1の回転主板21の一方の面に立設された複数の第1の羽根211と、を有している。
第1のケーシング8は、第1の固定主板1と、第1の側板2と、第1の周壁3とを有している。第1の固定主板1と第1の側板2とは、第1の遠心ファン11及び横流ファン12の回転軸20の方向において互いに対向している。第1の周壁3は、第1の固定主板1の外縁部と第1の側板2の外縁部とを接続し、第1の羽根車31の外周に対向している。第1の側板2には気流を吸い込む第1の吸込み孔4が形成されている。第1の固定主板1には第1の連通孔5が形成されている。第1の回転主板21は、第1の固定主板1の第1の連通孔5に位置している。
横流ファン12は、第2の羽根車32と舌部6とスクロールケーシング7とを有している。第2の羽根車32は、第1の羽根車31と同軸に設けられている。第2の羽根車32は、第1の回転主板21において、第1の羽根車31の複数の第1の羽根211が立設されている面の反対側の面に接続されている。スクロールケーシング7は、基部71と延伸部72とを有している。基部71は、第2の羽根車32の回転外周において、周方向の略半分の部分に沿っている。延伸部72は、基部71の一方の端部に連続しており、第2の羽根車32の外周から離れる方向に伸びている。舌部6は、第2の羽根車32の回転外周において、基部71が沿っていない部分の一部に近接して設けられている。舌部6とスクロールケーシング7の基部71とは対向している。図4に示すように、第2の羽根車32の回転外周において舌部6とスクロールケーシング7とで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域22が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域23が形成されている。
モーター13は、横流ファン12の回転軸20の方向における両端部のうち、第1の遠心ファン11が位置している端部とは反対の端部の側に設けられている。送風機10は、モーター13が回転することにより、第1の遠心ファン11及び横流ファン12が回転するよう構成されている。
図2に示されるように、送風機10において、第1の羽根車31の羽根径Dsは第2の羽根車32の羽根径Dcよりも小さい。すなわち、第1の羽根車31の直径は第2の羽根車32の直径よりも小さい。図3に示されるように、送風機10の内部を第1の遠心ファン11の側から回転軸20の軸方向に見た場合、横流ファン12の舌部6の一部及びスクロールケーシング7の一部は視認され、第2の羽根車32は視認されない。換言すると、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視すると、第2の羽根車32は第1の固定主板1に覆われている。また、図4に示されるように、送風機10の内部を横流ファン12の側から回転軸20の軸方向に見た場合、第1の固定主板1と第1の回転主板21とは重なり有っている。換言すると、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視すると、第1の固定主板1は第1の回転主板21で覆われている。
なお、本実施の形態1では、送風機10の内部を第1の遠心ファン11の側から回転軸20の軸方向に見ると、第2の羽根車32は第1の固定主板1に覆われるよう構成されているが、これに限るものではない。第2の羽根車32の吸込み領域22の側において、第2の羽根車32の少なくとも一部が第1の固定主板1により覆われていればよい。
また、本実施の形態1では、送風機10の内部を横流ファン12の側から回転軸20の軸方向に見た場合、第1の固定主板1と第1の回転主板21とは重なりあっているがこれに限るものではない。第1の固定主板1の少なくとも一部が第1の回転主板21で覆われていればよい。
すなわち、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視した場合に、第2の羽根車32の吸込み領域22の側において、第2の羽根車32の少なくとも一部が第1の固定主板1により覆われているか、若しくは、第1の固定主板1の少なくとも一部が第1の回転主板21で覆われていればよい。
次に、実施の形態1に係る送風機10の気流について、図5を参照して説明する。図5には、室内空間300の壁部203に設けられた室内機ユニット201が示されている。図5において、室内機ユニット201の内部構成を示すために、室内機ユニット201は筐体の外郭のみが示されている。また、図の複雑化を避けるため、図5において室内機ユニット201に搭載されている構造物のうちの一部の構造物は省略されている。なお、図5では、1つの送風機10が室内機ユニット201に設けられている構成が示されているが、これに限るものではなく、室内機ユニット201には複数の送風機10が搭載されていてもよい。図5に示されるように、室内機ユニット201において、室内機ユニット201の筐体を構成するパネルと送風機10との間に、第1の熱交換器17が設けられている。
室内空間300において、空気調和装置200の運転時、室内空間300から室内機ユニット201の図示省略の吸込口を介して室内機ユニット201の内部へ気流が流れる。室内機ユニット201の内部へ流れる気流は、第1の熱交換器17などの構造物を介して送風機10の第1の遠心ファン11及び横流ファン12へ分離して流れる。
第1の遠心ファン11に流れた気流は、第1の羽根車31にて昇圧及び加速され、一部が第1の連通孔5を介して横流ファン12の風路へ流れ、スクロールケーシング7により静圧回復され、室内機ユニット201の図示省略の吹出口から室内空間300へ吐出され、循環する。横流ファン12に流れた気流は、第2の羽根車32にて昇圧及び加速され、一部が第1の遠心ファン11の風路へ流れ、第1のケーシング8により静圧回復され、室内機ユニット201の図示省略の吹出口から室内空間300へ吐出され、循環する。すなわち、第2の羽根車32の外周に位置する第1の連通孔5を介して、第1の遠心ファン11の風路と横流ファン12の風路との間で気流の交換が行われる。特に、横流ファン12の吸込み領域22へ漏出した気流は主に第2の羽根車32へ流れる。
なお、第1の遠心ファン11を吐出した気流、及び横流ファン12を吐出した気流が、室内機ユニット201内にて合流後に室内空間300へ吐出しても、送風機10の送風効果に支障はない。
図6を参照して、空気調和装置200の動作を冷房運転を例に説明する。空気調和装置200は、室内空間300に配置された室内機ユニット201と、屋外空間301に配置された室外機ユニット202とを備えている。室外機ユニット202は、圧縮機15と、四方弁16と、第2の熱交換器171と、送風機18と、絞り装置19と、を有している。室内機ユニット201の第1の熱交換器17は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する。室外機ユニット202の第2の熱交換器171は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。圧縮機15にて高温高圧ガスとなった冷媒は、四方弁16を介して室外機ユニット202に搭載する第2の熱交換器171に流れ、室外の空気へ放熱して液相冷媒又は液主体冷媒となる。液相冷媒又は液主体冷媒は、絞り装置19にて減圧され室内機ユニット201の第1の熱交換器17へ流れる。第1の熱交換器17において、送風機10により発生する気流と低温低圧二相冷媒とは熱交換を行い、室外機ユニット202へ戻り、再度四方弁16を介して圧縮機15へ吸入される。このように、圧縮機15と、四方弁16と、第1の熱交換器17と、第2の熱交換器171と、絞り装置19と、でヒートポンプが形成されている。
図6において、送風機10は室内機ユニット201内の気流において第1の熱交換器17の下流に配置されているが、これに限るものではない。送風機10を第1の熱交換器17の上流に配置してもよい。さらに、送風機10と同様の構成を有する送風機を送風機18として室外機ユニット202に搭載しても、同様の効果が得られる。
ここで、本開示の実施の形態1に係る送風機10の性能改善効果について、従来例と比較して説明する。図7は、従来例の送風機を示す断面図である。図7に示すように、従来例の送風機では、第2の羽根車32の羽根径Dcは第1の羽根車31の羽根径Dsと同一の長さを有している。この場合、第1の羽根車31と第2の羽根車32との接続部近傍の第1の連通孔5を介して、第1の羽根車31の外周を覆っている第1のケーシング8の内部から横流ファン12の吸込み領域22へ向かって、第1のケーシング8の外部への漏出気流110が多くなる。その結果、第1の羽根車31が漏出気流110に与えるエネルギーが散逸し、第1の遠心ファン11の送風性能が低下する。なお、第2の羽根車32の羽根径Dcが第1の羽根車31の羽根径Dsよりも小さい場合も、同様に、第1の連通孔5を介する第1のケーシング8の内部から外部への気流の漏出に起因する、送風性能の低下が生じる。
これに対し、本実施の形態1に係る送風機10においては、図2に示すように第1の羽根車31の羽根径Dsに対して第2の羽根車32の羽根径Dcが大きい。従って、第2の羽根車32により第1の連通孔5近傍が昇圧し、第1のケーシング8の内部から第1のケーシング8の外部への漏出気流110が軽減され、送風機10の性能が向上する。
さらに、本実施の形態1では、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視した場合に、第2の羽根車32の吸込み領域22の側において、第2の羽根車32の少なくとも一部が第1の固定主板1により覆われている。この構成により、第1のケーシング8の内部から第1のケーシング8の外部への通風抵抗が向上して漏出気流110が軽減し、送風機10の性能が向上する。また、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視した場合に、第1の固定主板1の少なくとも一部が第1の回転主板21で覆われている。この構成によっても、第1のケーシング8の内部から第1のケーシング8の外部への通風抵抗が向上して漏出気流110が軽減し、送風機10の性能が向上する。
また、横流ファン12を流れる気流が多くなることで、横流ファン12の吸込み領域22から吹出し領域23へ流れる気流の慣性力が大きくなる。その結果、第1の遠心ファン11から横流ファン12への吸込み領域22側の漏出気流110が軽減し、送風機10の性能が向上する。特に、図4に示すように第1の連通孔5の孔径Dhを第2の羽根車32の羽根径Dcよりも小さくすることで、漏出気流110が小さくなる。図8は、実施の形態1の性能改善効果を示すグラフである。図8は、横軸に第1の羽根車31と第2の羽根車32の羽根径比(Dc/Ds)をとり、縦軸に性能比(静圧×風量/入力)をとっている。図8に示す性能改善効果の例のように、特に羽根径比(Dc/Ds)に関し、1<Dc/Ds<1.6とすることで、第1の羽根車31の羽根径と第2の羽根車32の羽根径が同一径である場合に比べて性能改善効果を得られることを発明者らの試験で確認している。特に、1.05<Dc/Ds<1.45とすることで性能110%以上となり効果が大きい。
以上のように実施の形態1のように構成した送風機10及びそれを搭載する空気調和装置200においては、第1の羽根車31の羽根径Dsに対して第2の羽根車32の羽根径Dcが大きく構成している。従って、別体の回転モーター、若しくは複雑な追加機構を設けることなく送風機10の漏出気流110を軽減できる。その結果、送風機10、及びそれを搭載する空気調和装置200の小型化と省エネ性向上の両立が可能である。
なお、室内機ユニット201の送風機10の搭載数は1以上でもよく、回転軸20の向きは問わない。また第1の熱交換器17は、伝熱管が扁平形状であってもよいし、冷媒の流れの向きはファンの回転軸20に対して水平方向でも、垂直方向でもよい。また、図5中の室内機ユニット201は、壁掛け型を例に図示しているが、形態を限定するものではなく、床置き型、天井吊り下げ型、天井埋め込み型でもよい。
図9~図14は第1の連通孔5及び第1の回転主板21に関する変形例を示す断面図である。図9~図14は、図2と同様、送風機10を図1の面PAで切断した断面図である。
<変形例1>
図9に示す変形例1では、第1の回転主板21の外径は第1の連通孔5よりも大きい。換言すると、示す変形例1では、第2の羽根車32、第1の固定主板1、及び第1の回転主板21を回転軸20方向に透視すると、第2の羽根車32の吸込み領域22側において、第1の固定主板1が第1の回転主板21で覆われている。この構成によっても、上述の効果と同様の効果、すなわち気流の漏出100の低減、送風機10の性能向上が得られる。
<変形例2>
図10に示す変形例2では、第1の回転主板21の、回転軸20の周方向に溝24が設けられ、第1の連通孔5の孔径Dhが第1の羽根車31の羽根径Dsよりも小さくなっている。また、第1の固定主板1を回転軸20の軸方向に見た場合、第1の連通孔5の孔径は第2の羽根車32の羽根径Dcよりも小さくなっている。この構成によっても、漏出気流110が低減され、送風機10の性能が向上する。
<変形例3>
図11に示す変形例3では、第1の連通孔5の開口端の一部あるいは全周に絞り機構25が設けられている。絞り機構25は、横流ファン12から第1の遠心ファン11へ向かうにつれ、内径が次第に小さくなるよう構成されている。かかる構成により、第1の羽根車31と第2の羽根車32との接続部である第1の回転主板21の外周と、第1の連通孔5とに囲まれる連通空間が高圧化され、漏出気流110が低減され、送風機10の性能が向上する。
<変形例4>
図12に示す変形例4では、変形例3の絞り機構25に加え、第1の羽根車31と第2の羽根車32との接続部に羽根26が設けられている。羽根26は図11に示す第1の回転主板21の外周に設けられている。かかる構成により、第1の羽根車31と第2の羽根車32との接続部である第1の回転主板21の外周と、第1の連通孔5とに囲まれる連通空間が高圧化され、漏出気流110が低減され、送風機10の性能が向上する。
<変形例5>
図13に示す変形例5のように、第1の回転主板21を横流ファン12の舌部6及びスクロールケーシング7に囲まれる空間にずらして配置し、連通空間を高圧下してもよい。
<変形例6>
図14に示す変形例6のように、第1の回転主板21を第1の遠心ファン11の第1のケーシング8に囲まれる空間にずらして配置し、連通空間を高圧してもよい。
実施の形態2.
図15は本実施の形態2の第1の回転主板21を備える羽根車30を示す斜視図である。実施の形態2は、実施の形態1の第1の回転主板21に関するものであり、送風機10及び空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様の部材あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態2に係る第1の回転主板21には、回転軸20の方向に見て第2の羽根車32の内周側の一部に、回転軸20の方向に貫通する第1の貫通穴27が形成されている。図15に示すように、第1の貫通穴27は2つ形成されている。
実施の形態2のように構成した第1の回転主板21を備える送風機10は、第1の遠心ファン11の第1の羽根車31近傍の風路が、横流ファン12の第2の羽根車32の吸込み領域22における第2の羽根車32の下流と、第1の回転主板21の一部に形成された第1の貫通穴27を介して連通する。従って、第1の遠心ファン11の風路と横流ファン12の圧力差が低減され、その結果、漏出気流110が低減され、送風機10の性能が向上する。
<変形例>
図16は実施の形態2の変形例を示す図である。図16は、図15の面PFにおける断面図である。図16には第1の貫通穴27の位置の変形例が示されている。図16に示すように、第1の貫通穴27は第1の羽根車31の内周側に形成されてもよい。図16の変形例では、第1の貫通穴27は3つ形成されている。
なお、図15及び図16は第1の貫通穴27の数を限定するものでない。第1の羽根車31若しくは第2の羽根車32に形成される第1の貫通穴27の数は1つ、あるいは4つ以上でもよい。
実施の形態3.
図17は本実施の形態3に係る送風機10を示す、図3に対応する断面図である。図17において、第1の羽根車31外周の周方向の気流のノズル近傍で周回する気流111が破線の矢印で示され、第1の遠心ファン11の気流112が実線の矢印で示されている。図18は実施の形態3に係る送風機10を示す、図4に対応する断面図である。実施の形態3は、実施の形態1の第1の連通孔5に関するものであり、送風機10及び空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様の部材あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態3に係る第1の連通孔5は、回転軸20の軸方向から見て第2の羽根車32の吹出し領域23の側の単位角度当たりの開口面積が、回転軸20の軸方向から見て第2の羽根車32の吸込み領域22の側の単位角度当たりの開口面積に対して大きくなるよう構成されている。
第1の連通孔5を回転軸20の軸方向から見て第2の羽根車32の吹出し領域23側の単位角度当たりの開口面積は、次のように画定することができる。図18に示すように、回転軸20の軸方向から見て、横流ファン12の舌部6から第2の羽根車32の回転方向へ円周を周り、スクロールケーシング7に到達するまでの角度をαとする。αで切り取られる第1の連通孔5の開口部の面積をS1とする。回転軸20の軸方向から見て、横流ファン12の舌部6から第2の羽根車32の回転方向に対し反対方向へ円周を周り、スクロールケーシング7から離れるまでの角度をβとする。βで切り取られる第1の連通孔5の開口部の面積をS2とする。そして、S1/α<S2/βとなるよう第1の連通孔5の開口面積を画定してもよい。
以上、実施の形態3のように構成した送風機10は、第1の連通孔5が気流から見て第2の羽根車32の吹出し領域23側が吸込み領域22側に対して大きくなるように構成されている。従って、圧力差が比較的小さい第2の羽根車32の吹出し領域23側で第1の遠心ファン11から横流ファン12への気流の漏出の量を増やし、第1の遠心ファン11において、吹出し領域23側から吸込み領域22の側へ周回する気流を減らすことができる。その結果、第1の連通孔5の吸込み領域22の側における第1の遠心ファン11から横流ファン12への気流の漏出が低減され、送風機10の性能が改善され、送風機10の高性能化が可能となる。
<変形例>
図19は実施の形態3に係る第1の連通孔5の変形例を示す、図4に対応する断面図である。図19に示す変形例では、第2の羽根車32の吹出し領域23のみ、第1の連通孔5の開口端の回転軸20との距離が少なくとも一部をDc/2より大きく形成され、第2の羽根車32の吸込み領域22の第1の連通孔5の開口端の回転軸20との距離がDc/2より小さく形成されている。これにより、吹出し領域23の側のみ、第2の羽根車32よりも外周側に第1の連通孔5が開口している。この構成により、第1の遠心ファン11を流れる気流112(図17参照)の誘引効果が大きくなり、送風機10の性能が向上する。なお、第1の連通孔5の開口形状の図心の位置に関して、回転軸20からの偏心方向や偏心率は、吹出し領域23側であれば図19に示す例と異なってもよい。第1の連通孔5の図心位置の回転軸20からの偏心方向や偏心率は、送風機10の作動条件に合わせて調整される。
実施の形態4.
図20は本実施の形態4に係る送風機10を示す、図4に対応する断面図である。実施の形態4は、実施の形態1の第1の固定主板1に関するものであり、送風機10及び空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態4に係る第1の固定主板1は、以下の特徴を有している。第2の羽根車32側から回転軸20の軸方向に見て、第2の羽根車32の回転中心をO、横流ファン12の舌部6からスクロールケーシング7に対しておろした垂線50とスクロールケーシング7との接点をCA、スクロールケーシング7の巻き始め位置をSBとする。垂線50とは、スクロールケーシング7の延伸部72において、舌部6と対向する側の側面に直交する直線である。スクロールケーシング7の巻き始め位置とは、スクロールケーシング7の基部71において、延伸部72の反対側の端部である。そして、回転中心Oと接点CAとを結ぶ直線LOAと、回転中心Oと巻き始め位置SBとを結ぶ直線LOBとが、第1の固定主板1を切り取る範囲に、回転軸20方向に貫通する第2の貫通穴127が形成されている。
実施の形態4のように構成した送風機10においては、圧力差が比較的小さい第2の羽根車32の吹出し領域23側の気流の漏出の量が増加され、吸込み領域22からの気流の漏出が低減される。従って、送風機10の性能を改善される。
<変形例>
図21は実施の形態4に係る送風機10の変形例を示す、図4に対応した断面図である。図21に示す変形例のように、第2の貫通穴127の一部が直線LOAと直線LOBとが第1の固定主板1を切り取る範囲から外れていてもよい。特に第2の貫通穴127を垂線50よりも気流の上流側に設けることで大きな性能改善効果が得られる。
実施の形態5.
図22は本実施の形態5に係る送風機10を示す、図2に対応した断面図である。図23は本実施の形態5の効果を示す、図4に対応した断面図である。実施の形態5は、実施の形態1の第1のケーシング8の第1の周壁3に関するものであり、送風機10及び空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様の部材あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態5に係る第1のケーシング8の第1の周壁3は、傾斜部28を有している。傾斜部28は、第1のケーシング8において、横流ファン12の吸込み領域22に対応する側に設けられている。図22に示すように、第1のケーシング8において第1の固定主板1側よりも第1の側板2側が狭くなるように傾斜している。換言すると、傾斜部28は、第1の固定主板1から第1の側板2へ向かうにつれて、回転軸20へ近づくように傾斜している。
以上、実施の形態5のように構成した送風機10は、横流ファン12の吸込み領域22に対応する側に位置する第1の遠心ファン11の第1のケーシング8の第1の周壁3の傾斜部28が、第1の側板2側が狭くなるように傾斜している。従って、第1の羽根車31の外周の周方向の気流の速度が第1の固定主板1の側の近傍で上昇する。このとき、図23に示すように、気流に半径方向外側に作用する遠心力60が大きくなるため、第1の連通孔5からの漏出気流110が低減し、送風機10の性能が改善する。また、傾斜部28が上述のように傾斜しているため、外周側のスペース性が改善し、空気調和装置200に搭載するにあたり、筐体構造を小型にできる。その結果、実施の形態5によれば、送風機10の省エネ性向上と小型化とを両立することができる。
<変形例>
図24は実施の形態5に係る送風機10の変形例を示す、図2に対応した断面図である。図24に示す変形例のように、第1のケーシング8の第1の周壁3の傾斜部28を、第1の側板2近傍の一部のみに設けても、上述の効果が得られる。第1の周壁3において傾斜部28を設ける範囲は、送風機10の動作点により適宜調整されてよい。
実施の形態6.
図25は本実施の形態6に係る第1の遠心ファン11を示す、図3に対応した断面図である。図26は本実施の形態6に係る送風機10を示すG-G断面図である。実施の形態6は、実施の形態1の第1のケーシング8の第1の周壁3に関するものであり、送風機10及び空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態6に係る第1のケーシング8の第1の周壁3において、気流が吹き出す吹出ノズル29は、図26に示すように、第1の固定主板1から第1の側板2へ向かって回転軸20に近づくように傾斜している。すなわち、吹出ノズル29は、回転軸20と吹出ノズル29の吹出し口への延伸方向51とに水平な面(G-G断面)から透視した場合、側板の2側の端部と回転軸20と間の距離が、第1の固定主板1の側の端部と回転軸20との間の距離よりも、短くなるように傾斜している。
実施の形態6のように構成した送風機10は、吹出ノズル29を第1の側板2側が狭くなるように傾斜して構成している。従って、第1の羽根車31の外周の周方向の気流の吹出ノズル29近傍で周回する気流113に関し、第1の固定主板1側近傍での速度が上昇する。このとき、気流113の慣性力と半径方向外側に作用する遠心力60が大きくなるため、横流ファン12の吸込み領域22近傍の第1の連通孔5からの漏出気流110が低減し、送風機10の性能が改善する。
実施の形態7.
図27は本実施の形態7に係る送風機10を示す斜視図である。図28は本実施の形態7に係る送風機10を図27の面PHで切断し、上方から示す図である。実施の形態7は、空気調和装置200に備える実施の形態1の送風機10において第2の羽根車32に関するものであり、空気調和装置200の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略し、同様の部材あるいは相当部分には同じ符号を付している。
実施の形態7に係る送風機10は、第1の遠心ファン11と、横流ファン12と、第2の遠心ファン14と、を有している。第2の遠心ファン14は、第2のケーシング408と第3の羽根車33とを有している。第3の羽根車33は、第2の回転主板421と、第2の回転主板421の一方の面に立設された複数の第2の羽根411と、を有している。第2のケーシング408は、第2の固定主板401と、第2の側板402と、第2の周壁403とを有している。第2の固定主板401と第2の側板402とは、第2の遠心ファン14及び横流ファン12の回転軸20の方向において互いに対向している。第2の周壁403は、第2の固定主板401の外縁部と第2の側板402の外縁部とを接続し、第3の羽根車33の外周に対向している。第2の側板402には気流を吸い込む第2の吸込み孔404が形成されている。第2の固定主板401には第2の連通孔405が形成されている。第2の回転主板421は、第2の固定主板401の第2の連通孔405に位置している。すなわち、第2の遠心ファン14は、第1の遠心ファン11と同様の構成を有する片吸多翼ファンである。そして、第1の遠心ファン11及び第2の遠心ファン14は、回転軸20の方向において、上述の各構成要素が対称となるよう配置されている。
実施の形態1と同様、横流ファン12の第2の羽根車32において回転軸20の軸方向における両端部のうち一方の端部が、第1の回転主板21において第1の羽根211が設けられている面の反対側の面に接続されている。そして、第2の羽根車32において回転軸20の方向における両端部のうち他方の端部が、第2の回転主板421において第2の羽根411が設けられている面の反対側の面に接続されている。第2の羽根車32の端部と第3の羽根車33とは、第2の遠心ファン14の第2のケーシング408の第2の固定主板401の第2の連通孔405を介して接続されている。
以上、実施の形態7のように構成した送風機10において、横流ファン12は、回転軸20方向の両端に設けられた第1の遠心ファン11及び第2の遠心ファン14と、それぞれの第1のケーシング8の第1の固定主板1の第1の連通孔5を介して接続されている。従って、第1の遠心ファン11及び第2の遠心ファン14から横流ファン12へ流れる気流に関して回転軸20の方向の対称性を保つことができる。その結果、横流ファン12の吸込み領域22の気流に関し、回転軸20の軸方向の速度成分の減少に伴う回転半径方向の速度成分が増加し、半径方向の慣性力が増加し、第1の遠心ファン11から横流ファン12の吸込み領域22への漏出気流110が減少する。従って、送風機10の性能が改善する。
図29は実施の形態7に係る羽根幅に対する性能改善効果を示すグラフである。図29は、横軸に第1の羽根車31と第2の羽根車32に関する各羽根幅比[L1/(L1+L2)]をとり、縦軸に送風機10の最大性能比をとっている。第1の遠心ファン11の第1の羽根車31の各羽根幅の総和をL1、横流ファン12の第2の羽根車32の各羽根幅の総和をL2としたとき、羽根幅比[L1/(L1+L2)]を、0.3<L1/(L1+L2)<0.85とすると、95パーセント以上の最大性能比を示す。これは、第2の遠心ファン14の第3の羽根車33の各羽根幅の総和と横流ファン12の第2の羽根車32の各羽根幅の総和との関係においても同様である。
第1の羽根車31の羽根幅と第2の羽根車32の羽根幅との関係、及び第3の羽根車33の羽根幅と第2の羽根車32との関係を、上述の羽根幅比、すなわち0.3<L1/(L1+L2)<0.85として製品筐体に搭載すれば、以下の効果が得られる。すなわち、第1の遠心ファン11及び第2の遠心ファン14を流れる気流112の漏出及び偏流による送風ロス、及び第1の遠心ファン11及び第2の遠心ファン14のそれぞれの第1のケーシング8外周面の通風抵抗を低減することができる。従って、送風機10のより大きな性能改善効果が得られる。
1 第1の固定主板、2 第1の側板、3 第1の周壁、4 第1の吸込み孔、5 第1の連通孔、6 舌部、7 スクロールケーシング、8 第1のケーシング、10 送風機、11 第1の遠心ファン、12 横流ファン、13 モーター、14 第2の遠心ファン、15 圧縮機、16 四方弁、17 第1の熱交換器、18 送風機、19 絞り装置、20 回転軸、21 第1の回転主板、22 吸込み領域、23 吹出し領域、24 溝、25 絞り機構、26 羽根、27 第1の貫通穴、28 傾斜部、29 吹出ノズル、30 羽根車、31 第1の羽根車、32 第2の羽根車、33 第3の羽根車、50 垂線、51 延伸方向、60 遠心力、71 基部、72 延伸部、100 漏出、110 漏出気流、111 気流、112 気流、127 第2の貫通穴、171 第2の熱交換器、200 空気調和装置、201 室内機ユニット、202 室外機ユニット、211 第1の羽根、300 室内空間、301 屋外空間、401 第2の固定主板、402 第2の側板、403 第2の周壁、404 第2の吸込み孔、405 第2の連通孔、408 第2のケーシング、411 第2の羽根、421 第2の回転主板、PA 面、PB 面、PC 面、PH 面、CA 接点、Dc 羽根径、Dh 孔径、Ds 羽根径、O 回転中心、LOA 直線、LOB 直線。

Claims (14)

  1. 回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、
    前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、
    前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、
    前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、
    前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、
    前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、
    前記第1の回転主板には、前記回転軸の軸方向から見て前記第2の羽根車の内周側に、前記回転軸の軸方向に貫通する第1の貫通穴が形成されている送風機。
  2. 回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、
    前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、
    前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、
    前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、
    前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、
    前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、
    前記第1の固定主板は、前記第2の羽根車側から前記回転軸の軸方向に見た場合、前記舌部から前記スクロールケーシングに対しておろした垂線と前記スクロールケーシングとの接点と、前記第2の羽根車の回転中心とを結ぶ直線と、前記回転中心と前記スクロールケーシングの巻き始め位置とを結ぶ直線と、が前記第1の固定主板を切り取る範囲に第2の貫通穴が形成されている送風機。
  3. 回転軸と同軸に設けられている第1の遠心ファンと横流ファンとを備え、
    前記第1の遠心ファンは、第1のケーシングと、前記第1のケーシングに収容されている第1の羽根車と、を有し、前記第1の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第1の回転主板と、前記第1の回転主板に設けられた複数の第1の羽根と、を有し、
    前記第1のケーシングは、前記回転軸の方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第1の吸込み孔が形成されている第1の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第1の固定主板と、前記第1の羽根車の外周に対向している第1の周壁と、を有し、
    前記横流ファンは、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に設けられている第2の羽根車と、前記第2の羽根車の回転外周に配置された舌部と、前記第2の羽根車を挟んで前記舌部と対向した位置において、前記回転外周に沿って配置されているスクロールケーシングと、を有し、前記回転外周において前記舌部と前記スクロールケーシングとで挟まれた領域のうち一方の領域に気流が吸い込まれる吸込み領域が形成され、他方の領域に気流が吹き出される吹出し領域が形成されており、
    前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち一方の端部が、前記第1の回転主板において前記第1の羽根が設けられている面の反対側の面に接続され、
    前記第1の羽根車の直径が前記第2の羽根車の直径よりも小さくなるよう構成されており、
    前記第1のケーシングの前記第1の周壁は、前記第1のケーシングを前記回転軸に水平な面で切断し、前記回転軸に直交する方向から見た場合、前記第1のケーシングにおいて前記第1の固定主板の側よりも前記第1の側板の側が狭くなるように傾斜して傾斜部を有している送風機。
  4. 前記第2の羽根車と前記第1の固定主板と前記第1の回転主板とを前記回転軸の軸方向に透視した場合、前記第2の羽根車の前記吸込み領域の側において、前記第2の羽根車の少なくとも一部は前記第1の固定主板で覆われている請求項1~3のいずれか一項に記載の送風機。
  5. 前記第1の固定主板の少なくとも一部は前記第1の回転主板で覆われている請求項1~3のいずれか一項に記載の送風機。
  6. 前記第1の羽根車の羽根径をDs、前記第2の羽根車の羽根径をDcとしたとき、1<Dc/Ds<1.6となるよう構成されている請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  7. 前記第1のケーシングの前記第1の固定主板を前記回転軸の軸方向に見た場合、前記連通孔の孔径は前記第2の羽根車の羽根径よりも小さい請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  8. 前記第1の回転主板の外径は前記連通孔よりも大きい請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  9. 前記連通孔は、前記回転軸の軸方向から見て前記第2の羽根車の前記吹出し領域の側の単位角度当たりの開口面積が、前記回転軸の方向から見て前記第2の羽根車の前記吸込み領域の側の単位角度当たりの開口面積に対して大きくなるよう構成されている請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  10. 前記第1のケーシングの前記第1の周壁において、気流が吹き出す吹出ノズルは、前記回転軸と前記吹出ノズルの吹出し口への延伸方向とに水平な面から透視した場合、前記第1の側板の側の端部と前記回転軸と間の距離が、前記第1の固定主板の側の端部と前記回転軸との間の距離よりも、短くなるように傾斜している請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  11. さらに第2の遠心ファンを備え、
    前記第2の遠心ファンは、第2のケーシングと、前記第2のケーシングに収容されている第3の羽根車と、を有し、前記第3の羽根車は前記回転軸を中心として回転可能な第2の回転主板と、前記第2の回転主板に設けられた複数の第2の羽根と、を有し、
    前記第2のケーシングは、前記回転軸の軸方向における両端部のうちの一方の端部に設けられ、気流を吸込むための第2の吸込み孔が形成されている第2の側板と、他方の端部に設けられ、連通孔が形成されている第2の固定主板と、前記第3の羽根車の外周に対向している第2の周壁と、を有し、
    前記第2の羽根車において前記回転軸の軸方向における両端部のうち他方の端部が、前記第2の回転主板において前記第2の羽根が設けられている面の反対側の面に接続されている請求項1~のいずれか一項に記載の送風機。
  12. 前記第1の遠心ファンの前記第1の羽根車の各羽根幅の総和及び前記第2の遠心ファンの前記第3の羽根車の各羽根幅の総和をそれぞれL1とし、前記横流ファンの前記第2の羽根車の各羽根幅の総和をL2としたとき、0.3<L1/(L1+L2)<0.85となるよう構成されている請求項11に記載の送風機。
  13. 圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを有するヒートポンプを備え、前記ヒートポンプにおいて、前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも一方に気体を送風する請求項1~12のいずれか一項に記載の送風機が設けられている空気調和装置。
  14. 冷房運転時に前記蒸発器として機能し、暖房運転時に前記凝縮器として機能する第1の熱交換器が搭載された室内機ユニットと、冷房運転時に前記凝縮器として機能し、暖房運転時に前記蒸発器として機能する第2の熱交換器が搭載された室外機ユニットと、を備え、
    前記送風機は前記室内機ユニット及び前記室外機ユニットの少なくとも一方に搭載されている請求項13に記載の空気調和装置。
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