(57)【要約】【課題】ファンの羽根とフィルタとの距離を工夫することで、ファン効率の低下を抑える。【解決手段】遠心ファン（40）の上流側には、フィルタ（30）が配置されている。フィルタ（30）は、遠心ファン（40）の内部に入り込むように延びて羽根（44）に対向する円筒部（31）を有する。フィルタ（30）の円筒部（31）の外周面と、遠心ファン（40）の羽根（44）の前縁部との距離Ｄは、遠心ファン（40）の効率が最大となる距離Ａに基づいて設定されている。【選択図】図２
2020020287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（46）周りに環状に配置された複数の羽根（44）を有する遠心ファン（40）と、該遠心ファン（40）の上流側に配置されたフィルタ（30）とを備えた空気調和装置であって、
前記フィルタ（30）は、前記遠心ファン（40）の内部に入り込むように延びて前記羽根（44）に対向する円筒部（31）を有し、
前記遠心ファン（40）の効率が最大となる前記円筒部（31）の外周面と前記羽根（44）の前縁部との距離がＡであるときに、該円筒部（31）の外周面と該羽根（44）の前縁部との距離Ｄは、
０．５Ａ＜Ｄ＜１．５Ａ
という条件を満たすように設定されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記円筒部（31）は、前記遠心ファン（40）側の端部が塞がれた有底筒状に形成されていることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、羽根車の羽根の内側で且つ羽根車と同心状に、円筒状のフィルタエレメントを羽根車に対して着脱可能に設けた空調設備の換気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１９０１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の発明では、羽根車の羽根とフィルタとの距離については、何ら考慮されていない。例えば、羽根車の羽根とフィルタとの距離が近いと、羽根の前縁付近のよどみ領域の影響が円筒状のフィルタ内部に及ぶこととなる。その結果、フィルタに風の偏流が生じてしまい、フィルタの通風抵抗が増加してファン効率が低下するという問題がある。
【０００５】
一方、羽根車の羽根とフィルタとの距離が遠いと、円筒状のフィルタの外径が小さくなり、フィルタの有効面積が減少するという問題がある。
【０００６】
本開示の目的は、ファンの羽根とフィルタとの距離を工夫することで、ファン効率の低下を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、回転軸（46）周りに環状に配置された複数の羽根（44）を有する遠心ファン（40）と、該遠心ファン（40）の上流側に配置されたフィルタ（30）とを備えた空気調和装置を対象としている。そして、前記フィルタ（30）は、前記遠心ファン（40）の内部に入り込むように延びて前記羽根（44）に対向する円筒部（31）を有し、前記遠心ファン（40）の効率が最大となる前記円筒部（31）の外周面と前記羽根（44）の前縁部との距離がＡであるときに、該円筒部（31）の外周面と該羽根（44）の前縁部との距離Ｄは、０．５Ａ＜Ｄ＜１．５Ａという条件を満たすように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の態様では、フィルタ（30）の円筒部（31）の外周面と、遠心ファン（40）の羽根（44）の前縁部との距離を、遠心ファン（40）の効率が最大となる距離に基づいて適切に設定するようにしている。これにより、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離が近すぎてフィルタ（30）の通風抵抗が増加したり、距離が離れすぎてフィルタ（30）の円筒部（31）の径が小さくなってフィルタ（30）の有効面積が減少するのを抑えることができる。
【０００９】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記円筒部（31）は、前記遠心ファン（40）側の端部が塞がれた有底筒状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の態様では、フィルタ（30）の円筒部（31）が有底筒状に形成され、遠心ファン（40）側の端部が塞がれているので、塵埃を含む空気が遠心ファン（40）の羽根（44）に流入するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係る空気調和装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】図２は、遠心ファンの羽根とフィルタとの位置関係を示す側面断面図である。
【図３】図３は、フィルタから羽根までの距離とファン効率との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《実施形態》
実施形態について説明する。
【００１３】
図１に示すように、空気調和装置（10）は、天井吊り下げ型や天井埋め込み型の空気調和装置である。空気調和装置（10）は、室外ユニット（図示省略）と、室内ユニット（11）とを有し、これらが冷媒配管で接続されることで、冷媒回路が構成される。
【００１４】
室内ユニット（11）は、天井（C）に設けられた開口に埋め込まれる箱形状を有するケーシング（12）と、ケーシング（12）の下部の開口面を塞ぐように取り付けられたパネル（13）とを備えている。
【００１５】
パネル（13）は、平面視の形状がケーシング（12）よりも一回り大きく、天井（C）に設けられた開口を覆った状態で室内に露出している。パネル（13）の中央部には、空気を吸い込むための吸込口（14）が形成されている。吸込口（14）には、吸込グリル（15）と、吸込グリル（15）よりも下流側に配置されたフィルタ（30）とが設けられている。
【００１６】
パネル（13）における吸込口（14）の周りには、複数の吹出口（17）が形成されている。吹出口（17）は、例えば、４つ形成されている。４つの吹出口（17）は、パネル（13）の４つの辺に沿ってそれぞれ延びている。
【００１７】
ケーシング（12）の内部には、ベルマウス（20）と、遠心ファン（40）と、熱交換器（25）と、ドレンパン（26）とが設けられている。
【００１８】
遠心ファン（40）は、羽根車（41）と、羽根車（41）を回転させるファンモータ（45）とを備えている。羽根車（41）は、ハブ（42）と、シュラウド（43）と、複数の羽根（44）とを有する。ハブ（42）は、ケーシング（12）の天板に固定されたファンモータ（45）の回転軸（46）に固定されている。ハブ（42）の中央部は、ケーシング（12）の天板との間にファンモータ（45）を収容するために、パネル（13）側に向かって膨出している。
【００１９】
シュラウド（43）は、ハブ（42）よりもベルマウス（20）側に配置されている。シュラウド（43）は、回転軸（46）を中心として円形に開口する空気の流入口（43a）を有している。シュラウド（43）の外径は、回転軸（46）の軸方向においてハブ（42）側に向かうにつれて大きくなっている。
【００２０】
複数の羽根（44）は、ハブ（42）とシュラウド（43）との間に流入口（43a）の周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。羽根（44）のシュラウド（43）側の端部は、シュラウド（43）の内面に接合されている。羽根（44）のハブ（42）側の端部は、ハブ（42）に接合されている。シュラウド（43）によって案内される空気は、羽根（44）の前縁部に最初に接した後、羽根（44）の側面に沿って流れ、羽根（44）の後縁部から吹き出される。
【００２１】
ベルマウス（20）は、シュラウド（43）よりもパネル（13）側に配置されている。ベルマウス（20）は、回転軸（46）を中心として円形に開口する空気の吸込口（21）を有している。
【００２２】
ベルマウス（20）の吸込口（21）を構成する周壁部（22）における下流側の端縁部は、シュラウド（43）の空気の流入口（43a）内に配置されている。ベルマウス（20）の吸込口（21）は、その外径がハブ（42）側に向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。ベルマウス（20）の吸込口（21）の上流側には、電装品箱（50）が配設されている。
【００２３】
熱交換器（25）は、羽根車（41）の周囲を取り囲むように設けられている。熱交換器（25）は、例えば、フィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されており、遠心ファン（40）から吹き出された空気が通過する位置に配置されている。熱交換器（25）は、熱交換器（25）の下端部に沿って延設された皿状のドレンパン（26）から上方に起立した姿勢で、羽根車（41）の径方向外側に配置されている。ドレンパン（26）は、熱交換器（25）で生じた水滴を収容する。収容された水は、図示しない排水経路を通じて排出される。
【００２４】
室内ユニット（11）では、遠心ファン（40）の羽根車（41）がファンモータ（45）によって回転すると、ケーシング（12）の内部において、図１において二点鎖線で示す空気の流れが形成される。すなわち、吸込グリル（15）から吸い込まれた空気は、ベルマウス（20）に案内されて羽根車（41）に流入し、羽根車（41）から吹き出される。羽根車（41）から吹き出された空気は、熱交換器（25）を通過するときに冷媒と熱交換することによって冷却又は加熱される。そして、熱交換された空気は、吹出口（17）から室内へ供給される。
【００２５】
フィルタ（30）は、遠心ファン（40）の上流側に配置されている。フィルタ（30）は、吸込グリル（15）からケーシング（12）内に吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕捉する。
【００２６】
図２にも示すように、フィルタ（30）は、円筒部（31）と、平面部（32）と、底部（33）とを有する。円筒部（31）は、遠心ファン（40）のシュラウド（43）の流入口（43a）から遠心ファン（40）の内部に入り込むように延びて羽根（44）の前縁部に対向している。
【００２７】
平面部（32）は、円筒部（31）の上流側の周縁部から径方向外方に張り出して吸込グリル（15）に沿って延び、パネル（13）の吸込口（14）を覆っている。
【００２８】
底部（33）は、円筒部（31）の遠心ファン（40）側の端部を塞いでいる。これにより、円筒部（31）は、上流側が開口した有底筒状に形成されている。底部（33）は、ハブ（42）の中央部の膨出部分に干渉しないように、円筒部（31）の内部側に膨出している。
【００２９】
ところで、遠心ファン（40）の内部にフィルタ（30）の円筒部（31）を入り込ませた構成では、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離Ｄ［ｍｍ］によってファン効率が異なることを、本願発明者らは見い出した。
【００３０】
具体的に、羽根車（41）の羽根（44）とフィルタ（30）との距離が近いと、羽根（44）の前縁付近のよどみ領域の影響がフィルタ（30）の円筒部（31）内部に及ぶこととなる。その結果、フィルタ（30）に風の偏流が生じてしまい、フィルタ（30）の通風抵抗が増加してファン効率が低下する。
【００３１】
一方、羽根車（41）の羽根（44）とフィルタ（30）との距離が遠いと、円筒部（31）の外径が小さくなり、フィルタ（30）の有効面積が減少する。
【００３２】
そこで、本実施形態では、羽根（44）とフィルタ（30）との距離を工夫することで、ファン効率の低下を抑えるようにしている。具体的に、ファン効率Ｅは、圧力上昇量△Ｐ［Ｐａ］、空気流量Ｑ［ｍ３／ｓｅｃ］、遠心ファン（40）の軸動力Ｗ［Ｗ］に基づいて、以下の（１）式で算出することができる。
【００３３】
Ｅ＝△Ｐ×Ｑ／Ｗ  ・・・（１）
【００３４】
そして、円筒部（31）の外径が異なる複数のフィルタ（30）に対して、シミュレーションによってファン効率をそれぞれ算出することで、図３に示すグラフ図が得られた。図３に示すように、遠心ファン（40）の効率が最大となる円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離をＡ［ｍｍ］とする。
【００３５】
ここで、図３のグラフ図に示すように、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離Ｄが０．５Ａを下回ると、フィルタ（30）の通風抵抗が増加してファン効率が急激に低下していることが分かる。また、距離Ｄが１．５Ａを上回ると、円筒部（31）の外径が小さくなってフィルタ（30）の有効面積が減少するため、ファン効率が低下する傾向にあることが分かる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離Ｄ［ｍｍ］を、以下の（２）式に示す範囲に設定するようにした。
【００３７】
０．５Ａ＜Ｄ＜１．５Ａ  ・・・（２）
【００３８】
図３のグラフ図を見ると、距離Ｄが０．５Ａから１．５Ａの範囲内であれば、ファン効率が最大値に比べてそれほど低下していないことが分かる。そのため、距離Ｄを（２）式の条件を満たすように設定するのが好ましい。
【００３９】
なお、本実施形態では、距離Ａ及び距離Ｄの単位を「ｍｍ」としたが、距離Ａ及び距離Ｄの単位は「ｍｍ」には限定されない。ただし、距離Ａの単位と距離Ｂの単位とは、一致する必要がある。
【００４０】
−実施形態の効果−
本実施形態の空気調和装置（10）は、回転軸（46）周りに環状に配置された複数の羽根（44）を有する遠心ファン（40）と、遠心ファン（40）の上流側に配置されたフィルタ（30）とを備えている。そして、フィルタ（30）は、遠心ファン（40）の流入口（43a）から遠心ファン（40）の内部に入り込むように延びて羽根（44）に対向する円筒部（31）を有し、遠心ファン（40）の効率が最大となる円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離がＡ［ｍｍ］であるときに、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離Ｄ［ｍｍ］は、０．５Ａ＜Ｄ＜１．５Ａという条件を満たすように設定されている。
【００４１】
本実施形態では、フィルタ（30）の円筒部（31）の外周面と、遠心ファン（40）の羽根（44）の前縁部との距離Ｄを、遠心ファン（40）の効率が最大となる距離Ａに基づいて適切に設定するようにしている。これにより、円筒部（31）の外周面と羽根（44）の前縁部との距離Ｄが近すぎてフィルタ（30）の通風抵抗が増加したり、距離Ｄが離れすぎてフィルタ（30）の円筒部（31）の径が小さくなってフィルタ（30）の有効面積が減少するのを抑えることができる。
【００４２】
また、本実施形態の空気調和装置（10）は、フィルタ（30）の円筒部（31）は、遠心ファン（40）側の端部が塞がれた有底筒状に形成されている。
【００４３】
本実施形態では、フィルタ（30）の円筒部（31）が有底筒状に形成され、遠心ファン（40）側の端部が塞がれているので、塵埃を含む空気が遠心ファン（40）の羽根（44）に流入するのを抑えることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、フィルタ（30）の底部（33）を、羽根車（41）のハブ（42）の膨出部分の形状に対応して、円筒部（31）の内部側に膨出させた形状としたが、この形態に限定するものではない。例えば、フィルタ（30）の製造が容易となるように、円筒部（31）の高さをハブ（42）に干渉しない高さに設定して、円筒部（31）の遠心ファン（40）側の端部を平板状の底部（33）で覆うようにしてもよい。
【００４５】
以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本開示は、空気調和装置について有用である。
【符号の説明】
【００４７】
10    空気調和装置
30    フィルタ
31    円筒部
40    遠心ファン
43a   流入口
44    羽根
46    回転軸
【図１】
2020020287.tif 000003
【図２】
2020020287.tif 000004
【図３】
2020020287.tif 000005