WO2015045907A1 - 遠心送風機及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

　遠心送風機（５１）では、羽根（２１）の前縁（６１）と後縁（６２）を通る羽根断面においてキャンバライン（ＣＬ）と回転軸（Ａ）を中心とする円弧との交点（Ｐ）におけるキャンバライン（ＣＬ）の接線（Ｌ１）と、交点（Ｐ）における円弧の接線（Ｌ２）とのなす角度を羽根角度（β）とする場合において、羽根（２１）は、シュラウド（１９）側の羽根断面（Ｓ１）における前縁（６１）側の部分（ＰＬ）においてキャンバライン（ＣＬ）上を交点（Ｐ）が後縁（６２）側にシフトするにつれて羽根角度（β）が減少する減少形状、及びシュラウド（１９）側の羽根断面（Ｓ１）における前縁（６１）側の部分（ＰＬ）においてキャンバライン（ＣＬ）上を交点（Ｐ）が後縁（６２）側にシフトしても羽根角度（β）が一定である一定形状の少なくとも一方の形状を有する。

Description

遠心送風機及びこれを備えた空気調和機

　本発明は、遠心送風機及びこれを備えた空気調和機に関する。

　従来、空気調和機の室内機の送風機として遠心送風機が用いられている。この遠心送風機では、ファンモータによって羽根車が回転すると、室内機の吸込口から室内機のケース内に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ベルマウスの内周面によって羽根車のシュラウドの空気吸込口に案内される。以下、ベルマウスの内周面によって空気吸込口に案内された空気の流れを主流という。

　この主流の空気は、ハブとシュラウドとの間に周方向に沿って配列された複数の羽根によって羽根車からその外側（羽根車の回転軸から離れる方向）に吐出される。羽根車から吐出された空気の大半は、室内機の吹出口を通じて室内に吹き出される。しかし、羽根車から吐出された空気の一部は、室内機のケース内において、シュラウドの外周面とケースと間の空間を通ってベルマウスに向かって環流する。環流した空気は、ベルマウスの外周面とシュラウドの内周面との間の隙間を通過して主流と合流する。以下、上記のように環流し、ベルマウスの外周面とシュラウドの内周面との間の隙間を通過して主流と合流する空気の流れを循環流れ（漏れ流れ）という。

　上記のような循環流れは、風速が大きい。このため、前記隙間を通過した循環流れが羽根の前縁と衝突すると、騒音が大きくなる。また、循環流れは、風速の変動が大きい（風速の乱れが大きい）ので、循環流れ付近の羽根の表面において生じる圧力が不安定になりやすい。羽根の表面での圧力変動は、それが音源となって騒音増大の原因となる。

　特に、室内機の薄型化に伴って薄型化された遠心送風機では、主流の流路が狭くなる一方で、主流の風量は、薄型化されていない室内機と同等の風量が必要とされる。このような薄型化された遠心送風機では、循環流れの量が増加する傾向にあるので、主流に対する循環流れの割合が大きくなる。その結果、主流に対する循環流れの影響が大きくなる。したがって、循環流れの影響を抑制することが重要である。

　特許文献１には、循環流れ（漏れ流れ）を低減して低騒音化を図るための技術が提案されている。特許文献１の遠心送風機は、ハブとシュラウドとの間に設けられた複数の主羽根と、シュラウドの外周面に設けられた複数の小羽根とを備え、主羽根のシュラウド側翼素のキャンバラインが圧力面側に凹状となること、又は主羽根のシュラウド側翼素のキャンバライン前縁側が回転方向に傾斜することを特徴としている。この特許文献１には、小羽根による昇圧効果でシュラウド背面の領域とベルマウス流路の領域の圧力差が低減するので、循環流れの流量を低減することができ、主羽根前縁シュラウド側での流速も低減すると記載されている。また、特許文献１には、主羽根の形状を上記のようにすることにより、流れを主羽根に沿わせることができると記載されている。そして、特許文献１には、これらの作用により、低騒音化を図ることができると記載されている。

　しかしながら、特許文献１の遠心送風機の構成では、必ずしも十分な量の循環流れを低減することができず、よって十分な騒音低減効果が得られない場合がある。また、特許文献１の遠心送風機の構成では、小羽根を付加することで、送風機の重量が増加し、また、コストの増加にもつながる。

特開２００７－１９８２６８号公報

　本発明の目的は、重量の増加及びコストの増加を抑制しつつ、循環流れに起因する騒音を低減することができる遠心送風機を提供することである。

　本発明の遠心送風機は、回転軸を中心に回転する羽根車と、前記羽根車に空気を案内するベルマウスと、を備えている。前記羽根車は、前記ベルマウスの端部との間に径方向に隙間をあけて設けられたシュラウドと、前記シュラウドの周方向に沿って配列され、前記シュラウドに取り付けられた複数の羽根と、を備えている。

　前記羽根の前縁と後縁を通る羽根断面においてキャンバラインと前記回転軸を中心とする円弧との交点における前記キャンバラインの接線と、前記交点における前記円弧の接線とのなす角度を羽根角度とする場合において、前記羽根は、減少形状及び一定形状の少なくとも一方の形状を有する。前記減少形状は、前記シュラウド側の羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度が減少する形状である。前記一定形状は、前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトしても前記羽根角度が一定である形状である。

本発明の一実施形態に係る遠心送風機を備えた室内機を示す断面図である。 前記室内機における羽根車、熱交換器及び吹出口の位置関係を示す底面図である。 前記遠心送風機の羽根車を示す斜視図である。 主流と循環流れについて説明するための断面図である。 （Ａ）は、前記羽根車における羽根の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＶＢ－ＶＢ線断面図である。 本実施形態における羽根の半径位置と羽根角度との関係を示すグラフである。 （Ａ）は、本実施形態におけるシュラウド側の羽根断面を示す断面図であり、（Ｂ）は、本実施形態におけるスパン中央の羽根断面を示す断面図であり、（Ｃ）は、本実施形態におけるハブ側の羽根断面を示す断面図である。 負圧の強い領域を前縁から後縁側に遠ざけていることを説明するための断面図である。 ベルマウスの端部とシュラウドとの距離、及びシュラウドと羽根との境界部からシュラウドに対して遠ざかる方向に所定の幅をもった領域について説明するための断面図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、本実施形態の変形例１～５における羽根の半径位置と羽根角度との関係を示すグラフである。 従来の遠心送風機における羽根の半径位置と羽根角度との関係を示すグラフである。 （Ａ）は、従来の遠心送風機におけるシュラウド側の羽根断面を示す断面図であり、（Ｂ）は、従来の遠心送風機におけるスパン中央の羽根断面を示す断面図であり、（Ｃ）は、従来の遠心送風機におけるハブ側の羽根断面を示す断面図である。

　以下、本発明の一実施形態に係る遠心送風機５１及びこれを備えた空気調和機の室内機３１について図面を参照して説明する。

　［空気調和機の室内機の構成］
　図１及び図２に示す本実施形態の空気調和機の室内機３１は、天井埋込型のカセット室内機である。この室内機３１は、天井３５に設けられた開口に埋め込まれる略直方体のケース３３と、ケース３３の下部に取り付けられた化粧パネル４７とを備えている。化粧パネル４７は、平面視の形状がケース３３よりも一回り大きく、天井の開口を覆った状態で室内に露出している。化粧パネル４７は、その中央部に設けられた矩形状の吸込口３９と、この吸込口３９の各辺に沿って設けられた細長い矩形状の４つの吹出口３７とを有している。

　室内機３１は、ケース３３内に、遠心送風機（ターボファン）５１、ファンモータ１１、熱交換器４３、ドレンパン４５、エアフィルタ４１などを備えている。遠心送風機５１は、羽根車２３とベルマウス２５とを含む。ファンモータ１１は、ケース３３の天板の略中央に固定されている。ファンモータ１１のシャフト１３は上下方向に延びている。

　熱交換器４３は、厚みの小さな扁平な形状を有している。熱交換器４３は、その下端部に沿って延設された皿状のドレンパン４５から上方に起立した状態で羽根車２３の周囲を囲むように配置されている。ドレンパン４５は、熱交換器４３において生じる水滴を収容する。収容された水は図略の排水経路を通じて排出される。

　エアフィルタ４１は、ベルマウス２５の入口を覆う大きさを有し、ベルマウス２５と吸込口３９との間に吸込口３９に沿って設けられている。エアフィルタ４１は、吸込口３９からケース３３内に吸い込まれた空気がエアフィルタ４１を通過する際に空気中の塵埃を捕捉する。

　本実施形態の室内機３１は、薄型化されており、それに伴って遠心送風機５１の羽根車２３も回転軸Ａ方向に薄型化されているので、循環流れＣに起因する騒音が生じやすい構造である。すなわち、循環流れＣの流量は、隙間Ｇの大きさと、圧力差（室内機の圧力損失）に比例すると考えられる。薄型化された室内機３１では、隙間Ｇの大きさは変わらず、前記圧力差が大きくなる傾向にある。薄型化された室内機３１においても薄型化されていない室内機３１と同じ風量を得るためには、風速が増加して圧力損失が増加するからである。よって、薄型化された室内機３１においては、循環流れＣが増加する。

　［遠心送風機の構成］
　図１～図３に示すように、羽根車２３は、ハブ１５と、シュラウド１９と、複数の羽根２１とを含む。羽根車２３は、回転軸Ａを中心に回転する。ハブ１５は、ファンモータ１１のシャフト１３の下端部に固定されている。ハブ１５は、平面視で回転軸Ａを中心とする円形状を有している。

　シュラウド１９は、ハブ１５に対してシャフト１３の回転軸Ａ方向の正面側Ｆに対向するように配置されている。シュラウド１９は、回転軸Ａを中心として円形に開口する空気吸込口１９ａを有している。シュラウド１９の外径は、回転軸Ａ方向の背面側Ｒに向かうにつれて大きくなっている。

　図１に示すように、ベルマウス２５は、シュラウド１９に対して回転軸Ａ方向の正面側Ｆに対向するように配置されている。ベルマウス２５は、回転軸Ａ方向に貫通する開口２５ａ（吸込口２５ａ）を有している。ベルマウス２５の背面側Ｒの一部は、シュラウド１９における空気吸込口１９ａの周縁部１９ｅとの間に所定の隙間を設けた状態で空気吸込口１９ａからシュラウド１９内に挿入されている。これにより、ベルマウス２５は、開口２５ａを通じて背面側Ｒに向かって吸い込まれる空気をシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内することができる。

　図３に示すように、複数の羽根２１は、ハブ１５とシュラウド１９との間において、回転軸Ａの周りに配列されている。各羽根２１は、ハブ１５の径方向に対して回転方向ＤＲの反対向き（後ろ向き）に傾斜した後ろ向き羽根である。本実施形態における各羽根２１は、ハブ１５とシュラウド１９の間において捩れながら回転軸Ａ方向に延びる三次元形状を有している。なお、各羽根２１は、上記のような捩れを有していないものであってもよい。図３及び図４に示すように、各羽根２１の後縁６２には、複数の凹凸７２が設けられているが、これらの凹凸７２は、省略することができる。

　図３、図４及び図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、各羽根２１は、羽根車２３において径方向内側に向く負圧面２１Ａ（羽根内面２１Ａ）と、径方向外側に向く正圧面２１Ｂ（羽根外面２１Ｂ）と、羽根車２３の回転時における前側の縁である前縁６１と、後側の縁である後縁６２とを有している。また、各羽根２１における正面側Ｆの端縁２１Ｆは、シュラウド１９の内面に接合されている。各羽根２１における背面側Ｒの端縁２１Ｒは、ハブ１５の内面に接合されている。

　図４及び図５（Ａ）に示すように、羽根２１の前縁６１は、正面側領域６１Ｆと、背面側領域６１Ｒとを有する。また、前縁６１は、正面側Ｆの一端部６１ａと、背面側Ｒの他端部６１ｃと、これらの間に設けられた屈曲部６１ｂとを有する。正面側領域６１Ｆは、一端部６１ａから屈曲部６１ｂまでの領域であり、背面側領域６１Ｒは、他端部６１ｃから屈曲部６１ｂまでの領域である。前縁６１の一端部６１ａは、端縁２１Ｆの端部と接続されている。前縁６１の他端部６１ｃは、端縁２１Ｒの端部と接続されている。前縁６１は、屈曲部６１ｂにおいて屈曲した形状を有している。正面側領域６１Ｆの回転軸Ａに対する傾斜角度は、背面側領域６１Ｒの回転軸Ａに対する傾斜角度よりも大きい。正面側領域６１Ｆは、屈曲部６１ｂから一端部６１ａに向かうにつれて回転軸Ａから離れる方向に回転軸Ａに対して傾斜している。

　本実施形態では、すべての羽根２１は同じ形状を有している。すなわち、各羽根２１は、循環流れＣに起因する騒音を低減するために、後述の羽根角度βの特徴を備えている。なお、遠心送風機５１では、必ずしもすべての羽根２１が羽根角度βの特徴を備えていなくてもよく、すべての羽根２１のうちの少なくとも１つの羽根が羽根角度βの特徴を備えているだけでもよい。ただし、騒音低減効果をより高めるという観点では、すべての羽根２１がシュラウド１９側において後述の羽根角度βの特徴を有しているのが好ましい。

　［空気の流れ］
　図４は、主流と循環流れについて説明するための断面図である。ファンモータ１１によって羽根車２３が回転すると、室内機３１の吸込口３９から室内機３１のケース３３内に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ベルマウス２５の内周面によって羽根車２３のシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内される。ベルマウス２５の内周面によって空気吸込口１９ａに案内された主流Ｍの空気は、ハブ１５とシュラウド１９との間に周方向に沿って配列された複数の羽根２１によって羽根車２３からその外側（回転軸Ａから離れる方向）に吐出される。羽根車２３から吐出された空気の大半は、室内機３１の吹出口３７を通じて室内に吹き出される。

　羽根車２３から吐出された空気の一部は、室内機３１のケース３３内において、シュラウド１９の外周面とケース３３と間の空間を通ってベルマウス２５に向かって環流し、ベルマウス２５の外周面とシュラウド１９の内周面との間の隙間Ｇを通過する循環流れＣ（漏れ流れＣ）となる。この循環流れＣは、隙間Ｇを通過した後、主流Ｍと合流する。

　［羽根形状］
　図６は、本実施形態における羽根２１の半径位置ｒと羽根角度βとの関係を示すグラフである。図７（Ａ）は、本実施形態におけるシュラウド１９側の羽根断面Ｓ１を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、本実施形態におけるスパン中央（回転軸Ａ方向の羽根高さの中央）の羽根断面Ｓ２を示す断面図であり、図７（Ｃ）は、本実施形態におけるハブ側の羽根断面Ｓ３を示す断面図である。図６におけるグラフの横軸は、回転軸Ａを中心とする円弧の半径位置ｒを示しており、横軸の原点Ｏ側は、羽根２１における前縁６１側であり、横軸の原点Ｏから離れる側は、羽根２１における後縁６２側である。回転軸Ａを中心とする円弧は、例えば図７（Ａ）～（Ｃ）において二点鎖線で示されている。

　本実施形態において、羽根２１の前縁６１と後縁６２を通る羽根断面においてキャンバラインＣＬと回転軸Ａを中心とする円弧との交点ＰにおけるキャンバラインＣＬの接線Ｌ１と、交点Ｐにおける円弧の接線Ｌ２とのなす角度を羽根角度βとする。キャンバラインＣＬは、図７（Ａ）～（Ｃ）のそれぞれにおいて破線で示されている。

　図６におけるシュラウド１９側の羽根角度βを示す破線は、図７（Ａ）に示すシュラウド１９側の羽根断面Ｓ１において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁６１から後縁６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。なお、図７（Ａ）に示す断面図では、交点Ｐとして５つの交点Ｐ１～Ｐ５を図示しているが、図６に示す破線は、交点Ｐ１～Ｐ５だけでなく、さらに多数の交点Ｐにおける羽根角度βをプロットしたものである。

　また、図７（Ａ）に示すシュラウド１９側の羽根断面Ｓ１は、図９に示すシュラウド１９と羽根２１との境界部Ｂ１（シュラウド１９と羽根２１との接合部Ｂ１）における羽根断面であり、具体的には、シュラウド１９の内周面と羽根２１の正面側Ｆの端縁２１Ｆとの境界部Ｂ１における羽根断面である。図７（Ａ）に示す羽根断面Ｓ１は、シュラウド１９の内周面に沿って湾曲している境界部Ｂ１における羽根断面を、回転軸Ａに直交する平面上に、回転軸Ａの方向に投影した図である。

　また、図７（Ｃ）に示すハブ１５側の羽根断面Ｓ３は、図９に示すハブ１５と羽根２１との境界部Ｂ２（ハブ１５と羽根２１との接合部Ｂ２）における羽根断面であり、具体的には、ハブ１５の内面と羽根２１の背面側Ｒの端縁２１Ｒとの境界部Ｂ２における羽根断面である。本実施形態では、羽根２１の背面側Ｒの端縁２１Ｒとこれが接合されるハブ１５の内面は、回転軸Ａに直交する平面である。なお、羽根２１の背面側Ｒの端縁２１Ｒが湾曲している場合には、端縁２１Ｒに沿って湾曲している境界部Ｂ２における羽根断面を、回転軸Ａに直交する平面上に、回転軸Ａの方向に投影することによって図７（Ｃ）に示す羽根断面Ｓ３を得ることができる。

　また、図７（Ｂ）に示すスパン中央の羽根断面Ｓ２は、回転軸Ａ方向の羽根高さの中央における羽根断面であり、具体的には、例えば羽根２１の後縁６２の羽根高さの中央を通って回転軸Ａに直交する平面で羽根２１を切断したときの羽根断面である。

　また、本実施形態において、図６及び図７（Ａ）に示すように、羽根断面Ｓ１においてキャンバラインＣＬの長さの中間点（中央）よりも前縁６１側の領域を、羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬといい、羽根断面Ｓ１においてキャンバラインＣＬの長さの中間点（中央）よりも後縁６２側の領域を、羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴという。

　図６において破線で示すように、羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいてキャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βが減少する減少形状を有する。

　羽根２１が、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいて、上記のような前記減少形状を有することにより、羽根２１の負圧面２１Ａにおいてシュラウド１９側の負圧の強い領域を前縁から後縁側に移動させることができる。

　図８は、負圧の強い領域Ｎを前縁から後縁側に遠ざけていることを説明するための断面図である。図８において、負圧面２１Ａに描かれた実線の丸は、本実施形態における負圧の強い領域Ｎであり、負圧面２１Ａに描かれた破線の丸は、後述する従来の遠心送風機の羽根における負圧の強い領域Ｎである。図８に示すように、本実施形態では、羽根２１が、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいて、上記のような前記減少形状を有することにより、羽根２１の負圧面２１Ａにおいて負圧の強い領域Ｎを、従来に比べて前縁６１から後縁６２側に遠ざけることができる。これにより、本実施形態では、循環流れＣを吸引する力を弱めることができる。その結果、循環流れＣの流量が減少するので、循環流れＣに起因する騒音（主流と循環流れとの干渉音）を低減できる。

　なお、羽根２１の負圧面２１Ａにおいて負圧の強い領域Ｎは、負圧が最も強い領域と一致する場合を例示しているが、これに限られない。本実施形態では、負圧面２１Ａにおいて負圧の強い領域Ｎを後縁６２側に移動させることができればよいので、負圧の強い領域Ｎよりも負圧がさらに強い別の領域が例えば後縁６２側の部分ＰＴに存在していてもよい。

　また、図６に示す本実施形態では、羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１において前縁６１から後縁６２まで羽根角度βが減少し続ける形状を有する。このように本実施形態では羽根２１における羽根角度βが減少し続ける形状を有するので、例えば後縁６２側の部分において羽根角度βが増加する場合に比べて、負圧面において気流が後縁６２まで追随しやすくなる。これにより、後縁６２近傍において気流の剥離が生じるのを抑制できる。

　また、図６に示す本実施形態では、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいて、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが前縁６１から後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βの減少の度合いが小さくなる領域が設けられている。具体的には、図６に示すように羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいて、羽根角度βを示す破線は、左下に凸の曲線の部分を含む。すなわち、前縁６１側の部分ＰＬのうちの前半領域（原点Ｏに近い側の領域）における右下がりの勾配は、前縁６１側の部分ＰＬのうちの後半領域（原点Ｏから遠い側の領域）における右下がりの勾配よりも大きい。このように本実施形態における羽根２１では、前縁６１側の部分ＰＬのうちでも、前縁６１により近い領域における羽根角度βの減少の勾配を比較的大きくする一方で、前縁６１側の部分ＰＬにおいて後縁６２側に向かうにつれて羽根角度βの減少の勾配が小さくなる領域を設けている。すなわち、前縁６１により近い領域において羽根角度βの減少度合いを局所的に大きくすることによって、負圧の強い領域を前縁６１から後縁６２側に移動させる効果を高めることができる。その一方で、後縁６２側に向かうにつれて羽根角度βの減少度合いを緩やかにする領域を設けることによって、負圧面においてシュラウド１９側の翼負荷が極端に小さくなるのを抑制している。これにより、負圧面においてシュラウド１９側の翼負荷がある程度の大きさに維持される。

　図６に示す本実施形態では、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬのほぼ全領域において、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが前縁６１から後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βの減少の度合いが小さくなる。ただし、羽根角度βの減少の度合いが小さくなる領域は、前縁６１側の部分ＰＬの全領域に設けられていなくてもよく、前縁６１側の部分ＰＬの一部の領域にのみ設けられていてもよい。

　例えば、後述する図１０（Ｂ）に示す変形例２では、前縁６１側の部分ＰＬにおいて羽根角度βの減少の度合いが小さくなる領域は、前縁６１側の部分ＰＬの全領域に設けられているのではなく、前縁６１側の部分ＰＬのうちの前半領域に設けられていて、前縁６１側の部分ＰＬのうちの後半領域には設けられていない。前縁６１側の部分ＰＬのうちの後半領域では、羽根角度βは、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトしても小さくなっておらず、一定である。

　また、図６に示す本実施形態では、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βの減少の度合いが大きくなる領域が設けられている。具体的には、図６に示すように羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、羽根角度βを示す破線は、右上に凸の曲線である。すなわち、後縁６２側の部分ＰＴのうちの後半領域（原点Ｏから遠い側の領域）における右下がりの勾配は、後縁６２側の部分ＰＴのうちの前半領域（原点Ｏに近い側の領域）における右下がりの勾配よりも大きい。このように後縁６２側の部分ＰＴにおいて羽根角度βの減少の度合いが大きくなる領域を設けることにより、後縁６２側の部分ＰＴにおいて気流が負圧面により追随しやすくなるので、後縁６２側の部分ＰＴにおいて気流の剥離がさらに生じにくくなる。

　図６に示す本実施形態では、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴのほぼ全領域において、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βの減少の度合いが大きくなる。ただし、羽根角度βの減少の度合いが大きくなる領域は、後縁６２側の部分ＰＴの全領域に設けられていなくてもよく、後縁６２側の部分ＰＴの一部の領域にのみ設けられていてもよい。

　例えば、後述する図１０（Ｂ）に示す変形例２では、後縁６２側の部分ＰＴにおいて、羽根角度βの減少の度合いが大きくなる領域は、後縁６２側の部分ＰＴの全領域に設けられているのではなく、後縁６２側の部分ＰＴのうちの後半領域に設けられていて、後縁６２側の部分ＰＴのうちの前半領域には設けられていない。後縁６２側の部分ＰＴのうちの前半領域では、羽根角度βは、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトしても小さくなっておらず、一定である。

　なお、本実施形態において、図７（Ａ）に示すシュラウド１９側の羽根断面Ｓ１は、必ずしもシュラウド１９と羽根２１との境界部Ｂ１における羽根断面でなくてもよい。羽根断面Ｓ１は、羽根２１におけるシュラウド１９側の羽根断面であればよい。ここで、羽根２１におけるシュラウド１９側とは、例えば次のような範囲とすることができる。すなわち、羽根２１におけるシュラウド１９側とは、図９に示すように、シュラウド１９と羽根２１との境界部Ｂ１からシュラウド１９に対して遠ざかる方向に所定の幅Ｗをもった領域Ｂ３であってもよい。所定の幅Ｗは、ベルマウス２５の端部２５ｅとシュラウド１９との距離Ｄと同じ大きさである。そして、前縁６１と後縁６２を通ってシュラウド１９と羽根２１との境界部Ｂ１に沿った羽根断面を領域Ｂ３の範囲内において選び、選ばれた羽根断面を、回転軸Ａに直交する平面上に、回転軸Ａの方向に投影したものを羽根断面Ｓ１としてもよい。

　このような羽根２１におけるシュラウド１９側において上述したような羽根角度βの特徴を付与することによって、循環流れＣを吸引する力を効果的に弱めることができる。具体的には次の通りである。ベルマウス２５の外周面とシュラウド１９の内周面との間の隙間Ｇを通過した直後の循環流れＣの幅は、ベルマウス２５の端部２５ｅとシュラウド１９の内周面との距離Ｄと同程度である。この循環流れＣは、隙間Ｇを通過した後まもなく羽根２１に到達する。したがって、循環流れＣが羽根２１に影響を与える領域は、循環流れＣの前記幅と関連している。よって、ベルマウス２５の端部２５ｅとシュラウド１９との距離Ｄと同じ大きさである所定の幅Ｗをもった領域Ｂ３に、上述したような羽根角度βの特徴を付与することによって、循環流れＣを吸引する力を効果的に弱めることができる。

　また、領域Ｂ３内において境界部Ｂ１に沿った何れの羽根断面が選ばれた場合であっても、選ばれた羽根断面を回転軸Ａに直交する平面上に回転軸Ａの方向に投影した羽根断面Ｓ１が、上述のような羽根角度βの特徴を有しているのが好ましい。

　また、本実施形態では、図６におけるハブ１５側の羽根角度βを示す実線は、図７（Ｃ）に示すハブ１５側の羽根断面Ｓ３において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁６１から後縁６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。図６に示すように、ハブ１５側の羽根角度βは、右上がりの線（曲線）であり、前縁６１から後縁６２に向かうにつれて大きくなっているが、これに限定されない。

　また、本実施形態では、図６におけるスパン中央の羽根角度βを示す一点鎖線は、図７（Ｂ）に示すスパン中央の羽根断面Ｓ２において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁６１から後縁６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。図６に示すように、スパン中央の羽根角度βは、右上がりの線（曲線）であり、前縁６１から後縁６２に向かうにつれて大きくなっているが、これに限定されない。

　次に、従来の遠心送風機における羽根１２１の特徴について簡単に説明する。図１１は、従来の遠心送風機における羽根１２１の半径位置ｒと羽根角度βとの関係を示すグラフである。図１２（Ａ）は、従来の遠心送風機におけるシュラウド側の羽根断面Ｓ１１を示す断面図であり、図１２（Ｂ）は、従来の遠心送風機におけるスパン中央の羽根断面Ｓ１２を示す断面図であり、図１２（Ｃ）は、従来の遠心送風機におけるハブ側の羽根断面Ｓ１３を示す断面図である。

　図１１におけるシュラウド側の羽根角度βを示す破線は、図１２（Ａ）に示すシュラウド側の羽根断面Ｓ１１において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁１６１から後縁１６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。図１１におけるスパン中央の羽根角度βを示す一点鎖線は、図１２（Ｂ）に示すスパン中央の羽根断面Ｓ１２において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁１６１から後縁１６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。図１１におけるハブ側の羽根角度βを示す実線は、図１２（Ｃ）に示すハブ側の羽根断面Ｓ１３において、交点ＰがキャンバラインＣＬ上を前縁１６１から後縁１６２までシフトしたときの羽根角度βの変化を示している。羽根断面Ｓ１１～Ｓ１３は、上述した本実施形態における羽根断面Ｓ１～Ｓ３と同様の位置における羽根断面である。

　図１１に示すように従来の遠心送風機では、羽根１２１におけるシュラウド側の羽根断面Ｓ１１、スパン中央の羽根断面Ｓ１２及びハブ側の羽根断面の何れにおいても、羽根角度βは、右上がりの線（曲線）であり、前縁１６１から後縁１６２に向かうにつれて大きくなっている。したがって、従来の遠心送風機では、羽根１２１の負圧面２１Ａにおいて、負圧の強い領域Ｎが前縁１６１に近いところに位置することになるので、循環流れが本実施形態に比べて大きな力で吸引され、その結果、循環流れの流量が本実施形態に比べて多くなって循環流れに起因する騒音が大きくなる。

　［変形例］
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

　図６に示す実施形態では、羽根２１が、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１において前縁６１から後縁６２まで羽根角度βが減少し続ける形状を有する場合を例示したが、これに限られず、羽根２１は、例えば図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）に示す変形例１～５のような形状を有していてもよい。なお、図１０（Ａ）～図１０（Ｅ）においては、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における羽根角度βについてのみ図示しており、スパン中央の羽根断面Ｓ２における羽根角度β及びハブ１５側の羽根断面Ｓ３における羽根角度βについては図示を省略している。

　図１０（Ａ）に示す変形例１の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいてキャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βが減少する減少形状を有し、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、羽根角度βが増加する増加形状を有している。

　図１０（Ｂ）に示す変形例２の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいて、前記減少形状と一定形状を組み合わせた形状を有する。前記一定形状の領域では、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいてキャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトしても羽根角度βが一定である。そして、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいては、一定形状と減少形状がこの順に後縁６２側に向かって並んでいる。

　図１０（Ｃ）～（Ｄ）に示す変形例３～５の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における前縁６１側の部分ＰＬにおいてキャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトしても羽根角度βが一定である一定形状を有している。

　図１０（Ｃ）に示す変形例３の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βが減少する領域を有している。

　図１０（Ｄ）に示す変形例４の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βが増加する領域を有している。

　図１０（Ｅ）に示す変形例５の羽根２１は、シュラウド１９側の羽根断面Ｓ１における後縁６２側の部分ＰＴにおいて、キャンバラインＣＬ上を交点Ｐが後縁６２側にシフトするにつれて羽根角度βが減少する領域と羽根角度βが増加する領域とを有している。

　また、前記実施形態では、全ての羽根２１が同じ形状を有する場合を例示したが、これに限られず、複数の羽根２１のうちの少なくとも１つの羽根２１が、前記減少形状、前記一定形状、又はこれらを組み合わせた形状を有していればよい。

　また、前記実施形態では、遠心送風機５１を天井埋込型の室内機に適用する場合を例示したが、これに限定されない。本発明の遠心送風機は、天吊り型の室内機、エアハンドリングユニット、ルーフトップなどの高所設置型の室内機、床置き型の室内機などの他のタイプの室内機にも適用できる。

　なお、上述した実施形態を概説すると次の通りである。

　前記実施形態の遠心送風機は、回転軸を中心に回転する羽根車と、前記羽根車に空気を案内するベルマウスと、を備えている。前記羽根車は、前記ベルマウスの端部との間に径方向に隙間をあけて設けられたシュラウドと、前記シュラウドの周方向に沿って配列され、前記シュラウドに取り付けられた複数の羽根と、を備えている。

　前記羽根の前縁と後縁を通る羽根断面においてキャンバラインと前記回転軸を中心とする円弧との交点における前記キャンバラインの接線と、前記交点における前記円弧の接線とのなす角度を羽根角度とする場合において、前記羽根は、前記シュラウド側の羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度が減少する減少形状、及び前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトしても前記羽根角度が一定である一定形状の少なくとも一方の形状を有する。

　この構成では、羽根は、シュラウド側の羽根断面における前縁側の部分において前記減少形状及び前記一定形状の少なくとも一方の形状を有する。羽根角度を規定する要素であるキャンバラインは、羽根断面において正圧面と負圧面から等しい距離にある位置を結んだ線である。羽根が、シュラウド側の羽根断面における前縁側の部分において、上記のような前記減少形状及び前記一定形状の少なくとも一方の形状を有することにより、羽根の負圧面においてシュラウド側で且つ前縁側の部分の翼負荷を弱めることができる。これにより、羽根の負圧面において負圧の強い領域を前縁から後縁側に遠ざけることができるので、循環流れ（漏れ流れ）を吸引する力を弱めることができる。その結果、循環流れの流量が減少するので、循環流れに起因する騒音（主流と循環流れとの干渉音）を低減できる。

　また、前記実施形態では、従来のように小羽根を付加しなくても循環流れに起因する騒音を低減できるので、重量の増加及びコストの増加を抑制することができる。

　なお、前記実施形態において、羽根断面における前縁側の部分は、キャンバラインの中間点よりも前縁側であり、羽根断面における後縁側の部分は、キャンバラインの中間点よりも後縁側である。

　前記遠心送風機において、前記羽根は、前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において、前記減少形状と前記一定形状を組み合わせた形状を有していてもよい。

　前記遠心送風機において、前記羽根は、前記シュラウド側の前記羽根断面において前記前縁から前記後縁まで前記羽根角度が減少し続ける形状を有するのが好ましい。

　この構成では、羽根における前記羽根角度が減少し続ける形状を有するので、例えば後縁側の部分において羽根角度が増加する場合に比べて、負圧面において気流が後縁まで追随しやすくなる。これにより、後縁近傍において気流の剥離が生じるのを抑制できる。

　前記遠心送風機では、前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において、前記キャンバライン上を前記交点が前記前縁から前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度の減少の度合いが小さくなる領域が設けられているのが好ましい。

　この構成では、前縁側の部分のうちでも、前縁により近い領域における羽根角度の減少の勾配を比較的大きくする一方で、前縁側の部分において後縁側に向かうにつれて羽根角度の減少の勾配が小さくなる部分を設けている。すなわち、前縁により近い領域において羽根角度の減少度合いを局所的に大きくすることによって、負圧の強い領域を前縁から後縁側に移動させる効果を高めることができる。その一方で、後縁側に向かうにつれて羽根角度の減少度合いを緩やかにする部分を設けることによって、負圧面においてシュラウド側の翼負荷が極端に小さくなるのを抑制している。これにより、負圧面においてシュラウド側の翼負荷がある程度の大きさに維持される。

　前記遠心送風機では、前記シュラウド側の前記羽根断面における前記後縁側の部分において、前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度の減少の度合いが大きくなる領域が設けられているのが好ましい。

　この構成では、後縁側の部分において羽根角度の減少の度合いが大きくなることにより、後縁側の部分において気流が負圧面により追随しやすくなるので、後縁側の部分において気流の剥離がさらに生じにくくなる。

　前記遠心送風機において、前記羽根における前記シュラウド側とは、例えば次のような範囲とすることができる。すなわち、前記羽根における前記シュラウド側とは、前記シュラウドと前記羽根との境界部から前記シュラウドに対して遠ざかる方向に所定の幅をもった領域であり、前記所定の幅は、前記ベルマウスの端部と前記シュラウドとの距離と同じ大きさであってもよい。

　このようなシュラウド側において上述したような羽根角度の特徴を付与することによって、循環流れを吸引する力を効果的に弱めることができる。具体的には次の通りである。ベルマウスの外周面とシュラウドの内周面との隙間を通過した直後の循環流れの幅は、ベルマウスの端部とシュラウドの内周面との距離と同程度である。この循環流れは、前記隙間を通過した後まもなく羽根に到達する。したがって、循環流れが羽根に影響を与える領域は、循環流れの前記幅と関連している。よって、ベルマウスの端部と前記シュラウドとの距離と同じ大きさである所定の幅をもった領域に、上述したような羽根角度の特徴を付与することによって、循環流れを吸引する力を効果的に弱めることができる。

　前記遠心送風機において、前記複数の羽根は同じ形状を有するのが好ましい。

　この構成では、すべての羽根が、シュラウド側において上述したような羽根角度の特徴を有しているので、各羽根において循環流れを吸引する力を効果的に弱めることができる。

　前記実施形態の空気調和機は、前記遠心送風機を備えているので、騒音を低減することができる。
 

Claims (8)

1. 　回転軸を中心に回転する羽根車と、
   　前記羽根車に空気を案内するベルマウスと、を備え、
   　前記羽根車は、前記ベルマウスの端部との間に径方向に隙間をあけて設けられたシュラウドと、前記シュラウドの周方向に沿って配列され、前記シュラウドに取り付けられた複数の羽根と、を備え、
   　前記羽根の前縁と後縁を通る羽根断面においてキャンバラインと前記回転軸を中心とする円弧との交点における前記キャンバラインの接線と、前記交点における前記円弧の接線とのなす角度を羽根角度とする場合において、
   　前記羽根は、
   　前記シュラウド側の羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度が減少する減少形状、及び
   　前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトしても前記羽根角度が一定である一定形状の少なくとも一方の形状を有する遠心送風機。
2. 　前記羽根は、前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において、前記減少形状と前記一定形状を組み合わせた形状を有する、請求項１に記載の遠心送風機。
3. 　前記羽根は、前記シュラウド側の前記羽根断面において前記前縁から前記後縁まで前記羽根角度が減少し続ける形状を有する、請求項１に記載の遠心送風機。
4. 　前記シュラウド側の前記羽根断面における前記前縁側の部分において、前記キャンバライン上を前記交点が前記前縁から前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度の減少の度合いが小さくなる領域が設けられている、請求項１～３の何れか１項に記載の遠心送風機。
5. 　前記シュラウド側の前記羽根断面における前記後縁側の部分において、前記キャンバライン上を前記交点が前記後縁側にシフトするにつれて前記羽根角度の減少の度合いが大きくなる領域が設けられている、請求項１～４の何れか１項に記載の遠心送風機。
6. 　前記羽根における前記シュラウド側とは、前記シュラウドと前記羽根との境界部から前記シュラウドに対して遠ざかる方向に所定の幅をもった領域であり、
   　前記所定の幅は、前記ベルマウスの端部と前記シュラウドとの距離と同じ大きさである、請求項１～５の何れか１項に記載の遠心送風機。
7. 　前記複数の羽根は同じ形状を有する、請求項１～６の何れか１項に記載の遠心送風機。
8. 　請求項１～７の何れか１項に記載の遠心送風機を備えた空気調和機。

Images