(57)【要約】【課題】ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布を均一化して運転音を低減した遠心ファン、及びこの遠心ファンを適用して運転を低減した空気調和機を提供すること。【解決手段】モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板２５と、主板２５に対向配置されて気体流路２６を形成するシュラウド２７と、これら主板２５とシュラウド２７との間に配置された複数枚の羽根２８と、シュラウド２７の吸入側に配置されたベルマウスと備えた遠心ファンであって、ファン運転時にシュラウド裏面２７ａに沿ってシュラウド２７の中心から外周に向かう空気流Ｓ１を形成する突部又は凹部（例えばリブ状突部３１）をシュラウド裏面２７ａに形成する。このように構成された遠心ファンを空気調和機に搭載する。【選択図】      図５
2007100548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心から外周に向かう空気流を形成する突部又は凹部がシュラウド裏面に形成されていることを特徴とする遠心ファン。
【請求項２】
前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心から外周に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成されていることを特徴とする請求項２記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記シュラウド裏面のリブ状突部のピッチは、羽根のピッチより小さいことを特徴とする請求項３記載の遠心ファン。
【請求項５】
前記シュラウド裏面のリブ状突部の高さは、略シュラウドを形成する板厚と同程度とすることを特徴とする請求項４記載の遠心ファン。
【請求項６】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、シュラウド裏面から垂直に立ち上がる回転方向側の側面と、同様に立ち上がる反回転側の側面と、これら両側面の先端間を接続する先端面とを有し、先端面と回転方向側の側面とは略直交状に連結され、先端面と反回転方向側の側面とは曲面状に連結されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項記載の遠心ファン。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項記載の遠心ファンを搭載したことを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
前記遠心ファンのファン吸込口の前面に室内空気を吸い込む空気吸込口を有し、前記遠心ファンの吹出側に熱交換器を配置し、この熱交換器の下流側に室内へ空気を吹き出す空気吹出口を配置したことを特徴とする請求項７記載の空気調和機。
【請求項９】
前記遠心ファンは、ターボファンであることを特徴とする請求項７又は８記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ファン及びこれを用いた空気調和機に関し、特に遠心ファン及びこれを用いた空気調和機における低騒音化に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、遠心ファンは、高効率、かつ低騒音であることから空気調和機に多用されている。また、最近の空気調和機としては、業務用では天井埋込型の空気調和機が多く利用され、また、家庭用では壁掛け型の空気調和機が多く利用されているが、何れの空気調和機においても、小型コンパクト化のために遠心ファンの吹出側に熱交換器を配置する構造が多くなってきている。
【０００３】
このように遠心ファンの吹出側に熱交換器を配置する構造においては、熱交換器における風速分布を均一化するために、羽根車の軸方向長さ、つまり羽根の高さを熱交換器のサイズに合わせて大きくしなければならない場合が多くなってきている。
【０００４】
ところで、一般に、遠心ファンでは、シュラウド表面（シュラウドの、主板に対向する側の面）のファン吹出口近傍において剥離流が生じ、この剥離流により騒音が発生するとともに、ファン吹出口における空気流の風速分布が主板側に偏った状態になるという問題がある。また、遠心ファンの吹出側に熱交換器等を配置した空気調和機では、ファン吹出口における空気流の風速分布が主板側に偏った状態になるため、熱交換器の風速分布が不均一となって、熱交換器の熱交換効率の低下及び熱交換器の通風抵抗の増加を招き、惹いては、ファン動力の増加及びエネルギー効率の低下を招く原因となっていた。
【０００５】
この剥離流を図１０及び図１１により説明する。図１０は、従来例の遠心ファンとしてのターボファンの羽根車外観斜視図であり、図１０は、同ターボファンの部分縦断面図である。これら図に示すように、ターボファンは、モータの回転軸を固定するハブ１０１と、ハブ１０１の外周側に一体に形成された主板１０２と、主板１０２に対向配置されて気体流路１０３を形成するシュラウド１０４と、これら主板１０２とシュラウド１０４との間に配置された複数枚の羽根１０５と、シュラウド１０４の吸入側に配置されたベルマウス１０６とを有している。そして、ハブ１０１、主板１０２、シュラウド１０４及び羽根１０５が、このターボファンの羽根車を構成している。この羽根車は図１０の矢印Ｒの方向に回転する。ベルマウス１０６は、このターボファンが用いられる空気調和機を構成するケーシング等の構成部材に取り付けられている。また、ベルマウス１０６の中央部がファン吸込口１０７を構成し、気体流路１０３の外周側がファン吹出口１０８を構成している。
【０００６】
そして、このような構成のターボファンでは、ファン吹出口１０８から吹き出される空気流のうち一部がベルマウス１０６表面に沿ってシュラウド１０４の吸入口１０４ａ側に回り、ベルマウス１０６とシュラウド１０４との隙間１０９から吸入されて、再度ファン吹出口１０８から吹き出されるという循環空気流を形成している。また、シュラウド表面１０４ｂは吸入口１０４ａからファン吹出口１０８にかけての形状変化が急激であるため、ファン吹出口１０８近傍で剥離流Ｅが形成されていた。そして、この剥離流Ｅにより、前述のように、騒音が発生し、ファン吹出口１０８における風速分布が主板１０２側に偏るという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するものとして、特許文献１記載のターボファンが提案されている。このターボファンは、基本的な構造は上記図１０及び図１１と同一であって、羽根１０５の形状が次のように工夫されている。すなわち、特許文献１のターボファンでは、羽根１０５は、後縁部におけるシュラウド側結合部の位置が、主板側結合部の位置よりも反回転方向に所定量オフセットされている。また、シュラウド側翼素の正圧面が突状に形成されるとともに、シュラウド側翼素のキャンバー線の最大そり位置が翼弦長の中間位置より前縁側に位置している。さらに、シュラウド側羽根入口角が、シュラウド側羽根翼素のキャンバー線を単円弧キャンバー線とした場合と同じ角度に形成されるとともに、主板側翼素のキャンバー線が単円弧形状とされている。このようにすることにより、シュラウド側羽根出口角を大きくして、このシュラウド側羽根出口角を主板側羽根出口角に近づけている。
【０００８】
特許文献１の従来ターボファンは、このように羽根１０５を構成することにより、羽根前縁部から流入して羽根後縁部に向かって流れる空気流に対し、シュラウド１０４方向への力を与えて、剥離流Ｅを抑制することを意図している。また、この従来ターボファンは、シュラウド側羽根出口角を主板側羽根出口角に近づけることで、ファン吹出口１０８における羽根１０５の高さ方向における風速分布の均一化を図っている。
【特許文献１】特開平５−３１２１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この従来ターボファンにあっては、未だ、シュラウド１０４表面のファン吹出口１０８近傍に発生する剥離流Ｅを十分に抑制できていなかった。このため、剥離流による騒音を十分に抑制できていなかった、また、ファン吹出口１０８における羽根１０５の高さ方向の風速分布が主板１０２側へ偏っていた。また、特許文献１のターボファンを搭載した空気調和機では運転音が大きいという問題があった。また、特許文献１のターボファンを用い、ファン吹出側に熱交換器を配置した空気調和機にあっては、熱交換器における風速分布が不均一となるため、熱交換器の通風抵抗が大きくなってファン動力が大きくなるとともに、熱交換器の熱交換効率が低くなっていた。この結果、空気調和機のエネルギー効率が低くなるといった問題があった。このような理由により、特許文献１のターボファンにおいても、ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布の更なる改善が求められていた。また、特許文献１のターボファンは、羽根を特殊形状とするものであって、遠心ファン一般には適用できないものであったため、遠心ファン一般に適用できる改善策が要望されていた。
【００１０】
本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものである。すなわち、本発明は、遠心ファン一般に適用できる新規な構成であって、遠心ファンのシュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流を抑制することにより、遠心ファンのファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布を均一化するとともに、遠心ファンの運転音を低減することを目的とする。また遠心ファンを搭載する空気調和機において、このように構成された遠心ファンを用いることにより空気調和機の運転音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係る遠心ファンは、モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心から外周に向かう空気流を形成する突部又は凹部がシュラウド裏面に形成されていることを特徴とする。なお、本発明においては、シュラウドの、主板に対向する側の面を、シュラウド表面と称し、その反対側の面をシュラウド裏面と称するものとする。
【００１２】
上述の如く構成された遠心ファンによれば、シュラウド裏面に形成された突部又は凹部により、シュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流が生起される。また、この空気流は、シュラウド裏面とベルマウスとの間に形成される空間部において、シュラウド外周からベルマウスの外周壁の表面を経由してシュラウドの中心側から再びその外周側に向かう循環気流へと発展する。このため、ファン吹出口から吐き出される空気流の一部がこの循環気流に誘引されて循環する。また、このようにして循環する空気の一部は、ハブとシュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿ってファン吹出口に向かって流れるので、シュラウド表面に沿う空気流が増加する。この結果、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流が抑制されて、遠心ファンの運転音が低下するとともに、ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。
【００１３】
また、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心から外周に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成されているものが好ましい。このようにシュラウド裏面にリブ状突部を形成した場合は、リブ状突部を羽根と同様に作用させる構成とすることが容易になり、シュラウド裏面に溝状凹部を形成する場合に比し、シュラウドの中心外周に向かう循環気流を生起させやすくなる。
【００１４】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成されるように構成されているのが好ましい。このように構成されると、シュラウド裏面に形成される循環気流のシュラウド外周部における気流方向と、ファン吹出口から吐き出される空気流の気流方向とを一致させることができるので、ファン吹出口から吐き出される空気流からシュラウド裏面側の循環気流に誘引される量が増加する。この結果、シュラウド表面に沿ってシュラウドの吸入口からファン吹出口に向かう空気流が増加し、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流をより一層抑制することができる。
【００１５】
また、前記シュラウドのリブ状突部は、そのピッチを羽根のピッチより小さくするのが好ましい。このように構成することにより、シュラウド裏面とベルマウスとの間の空間部に生ずる循環気流を効率よく生起させることができる。
【００１６】
また、前記シュラウドのリブ状突部の高さを、略シュラウドを形成する板厚と同程度としてもよい。このように構成すると、シュラウドを樹脂一体成型する場合に、シュラウド全体における肉厚の変化量を小さくすることができ、成型が容易になる。また、前記シュラウドのリブ状突部は、シュラウドとベルマウスとの間に形成される小さな空間部に対し適切な高さとなり効率よく前記循環気流を生起し、騒音を効率よく低減することができる。
【００１７】
また、前記シュラウド裏面のリブ状突部は、シュラウド裏面から垂直に立ち上がる回転方向側の側面と、同様に立ち上がる反回転側の側面と、これら両側面の先端間を接続する先端面とを有し、先端面と回転方向側の側面とは略直交状に連結され、先端面と反回転方向側の側面とは曲面状に連結されるように構成してもよい。このように構成すれば、正圧側となる回転方向側の側面が先端面まで垂直に形成されるので、シュラウド裏面における中心側から外周方向に向かう気流の生起能力を高く維持することができる。また、負圧側となる反回転方向側の側面の先端部が円弧状に形成されるので、空気が負圧面側に回りやすくなり負圧面側における渦の発生を抑制することができる。この結果、シュラウド裏面における中心側から外周方向に向かう気流をより一層効率よく生起することが可能となり、負圧面側の渦による騒音を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る空気調和機は、上記のように構成された遠心ファンを搭載したものである。この空気調和機によれば、遠心ファンの運転音が低減されるので、空気調和機の騒音を低減することができる。
【００１９】
また、上記のように構成された遠心ファンを搭載した空気調和機において、遠心ファンのファン吸込口の前面に室内空気を吸い込む空気吸込口を有し、前記遠心ファンの吹出側に熱交換器を配置し、この熱交換器の下流側に室内へ空気を吹き出す空気吹出口を配置したものとしてもよい。このように構成した空気調和機によれば、空気調和機のコンパクト化に好適な構造を提供することができる。また、遠心ファンのファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布が均一化されて、熱交換器の風速分布が改善される。その結果、熱交換器の熱交換効率が改善されるとともに機内抵抗が低減され、空気調和機のエネルギー効率が改善される。
【００２０】
また、この空気調和機において、遠心ファンをターボファンとしてもよい。このように遠心ファンとしてターボファンを用いると、ファン効率を向上させることができるとともに運転音をより一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る遠心ファンによれば、シュラウド裏面に形成された突部又は凹部により、ュラウド裏面とベルマウスとの間に形成される空間部において、シュラウド外周からベルマウスの外周壁の表面を経由してシュラウドの中心側から再びその外周側に向かう循環気流が生起される。このため、ファン吹出口から吐き出される空気流の一部がこの循環気流に誘引される。そして、ハブとシュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿ってファン吹出口に向かって流れる空気流が増加する。この結果、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流が抑制されて、遠心ファンの運転音が低下されるとともに、ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。また、この遠心ファンを空気調和機に用いることにより、空気調和機の運転音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態に係る遠心ファン及びこの遠心ファンを搭載した空気調和機について、図面に基づき説明する。
この実施の形態に係る空気調和機は、図１の外観斜視図に示すように、横長箱型形状に形成された壁掛型空気調和機の室内ユニットである。また、この室内ユニットは、図２の平断面図に示すように、奥行き寸法が薄くなるように形成されており、本体ケーシング１内に室内ファンとしてのターボファン２と、室内空気を冷却又は加熱する熱交換器４とが収納されている。
【００２３】
本体ケーシング１は、図１の外観斜視図に示すように、前面に前板１１を備えている、この前板１１は、中央部に室内空気を吸い込む空気吸込口１２を備え、左右側方部分に、熱交換器４で熱交換された空気を吹き出すための空気吹出口１３を備えている。また、本体ケーシング１の内部は、図２の平断面図及び図３の前面開放の斜視図に示すように、中央部にターボファン２を配置し、その左右両側に熱交換器４を配置している。ターボファン２は空気吸込口１２から吸入した空気を左右側方に吹き出すように配置され、熱交換器４がターボファン２の吹出側となるように構成されている。また、本体ケーシング１内は、ターボファン２に吸入された空気が、熱交換器４で熱交換された後、空気吹出口１３から室内に吹出されるように空気通路１４が形成されている。
【００２４】
ターボファン２は、図２に示すように、羽根車２１と、羽根車２１に空気を案内するベルマウス２２と、羽根車２１を駆動するモータ２３とを有している。そして、羽根車２１の回転軸、すなわち、モータ２３の回転軸２３ａが本体ケーシング１の前後方向となるように、本体ケーシング１の内部中央部に配置されている。ベルマウス２２は、空気吸込口１２の背面側となるように配置されている。モータ２３は、薄型仕様のモータ、例えばプリントモータが使用されており、羽根車２１の背面側において、本体ケーシング１の背壁に固定されている。
【００２５】
羽根車２１は、図２〜図６に示すように、モータ２３の回転軸２３ａを固定するハブ２４と、ハブ２４の外周側に一体に形成された主板２５と、主板２５に対向配置されて気体流路２６を形成するシュラウド２７と、これら主板２５とシュラウド２７との間に配置された６枚の羽根２８とから構成されている。なお、図４は羽根車の外観斜視図であり、図５は羽根車の部分拡大外観斜視図であり、図６はターボファンの部分縦断面図である。図３〜図５、並びに、後述する図７及び図８の各図における矢印Ｒは羽根車２１の回転方向を示している。ベルマウス２２は、中央穴部がファン吸込口２９を形成するとともに、図２に示すように前板１１と協働して熱交換器４の吸込側を区画する仕切壁としても機能している。また、気体流路２６の外周側、つまり、羽根２８の後縁側がファン吹出口３０である。
【００２６】
羽根２８は前述の特許文献１と同様のものである。すなわち、羽根２８は、後縁部におけるシュラウド側結合部の位置が、主板側結合部の位置よりも反回転方向に所定量オフセットされている。また、シュラウド側翼素の正圧面が突状に形成されるとともに、シュラウド側翼素のキャンバー線の最大そり位置が翼弦長の中間位置より前縁側に位置するように形成されている。さらに、シュラウド側羽根入口角が、シュラウド側羽根翼素のキャンバー線を単円弧キャンバー線とした場合と同じ角度に形成されるとともに、主板側翼素のキャンバー線が単円弧形状とされている。
【００２７】
そして、シュラウド裏面２７ａには、図３〜図６に示すように、ファン運転時にシュラウド裏面２７ａに沿ってシュラウド２７の中心から外周に向かう空気流を形成する多数のリブ状突部３１が形成されている。このリブ状突部３１は、羽根２８のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面２７ａ全周にわたり等間隔に形成されている。また、リブ状突部３１のピッチは、羽根２８のピッチの約１／１０程度に小さく形成されている。リブ状突部３１の高さは、シュラウド２７を形成する板厚と同程度であって、１ｍｍ程度に形成されている。また、リブ状突部３１は、図７のリブ状突部３１の拡大断面図に示すように、シュラウド裏面２７ａから垂直に立ち上がる回転方向側の側面３２及び反回転側の側面３３と、これら両側面３２、３３の先端間を接続する先端面３４とを有し、先端面３４と回転方向側の側面３２とは略直交状に連結され、先端面３４と反回転方向側の側面３３とは曲面状に連結される。
【００２８】
熱交換器４は、図２に示すように、ターボファン２の吹出側である左右両側に略対称的に分散配置されている。分散配置された両熱交換器４は、図９の外観斜視図に示すように底部スペースを利用して配置される冷媒配管４１により連結され、一体となって作用するように構成されている。また、左右の各熱交換器４は、図９に示すように、前板４２と後板４３との間に扁平チューブ４４が前後方向に平行に６列配置され、これら扁平チューブ４４間及び扁平チューブ４４と前板４２又は後板４３との間にコルゲートフィン４５を介在させ、扁平チューブ４４とコルゲートフィン４５とをろう付け等により接合したものである。
【００２９】
以上のように構成された空気調和機及び空気調和機に搭載されたターボファンは、次のように作用する。空気調和機の運転が開始されてターボファン２が運転されると、空気吸込口１２から室内空気が吸い込まれる。この室内空気は、ファン吸込口２９からターボファン２の気体流路２６に取り込まれ羽根２８により昇圧されてファン吹出口３０から吐き出される。ファン吹出口３０から吹出された空気は、左右両側の熱交換器４で熱交換されて、空気吹出口１３から室内に吹き出される。
【００３０】
また、ターボファン２は、図５及び図６に示すように、シュラウド裏面２７ａに成された複数のリブ状突部３１が羽根のように作用して、シュラウド裏面２７ａに沿ってシュラウド２７の中心側から外周側に向かう空気流Ｓ１が生起される。また、この空気流Ｓ１は、シュラウド裏面２７ａとベルマウス２２との間に形成される空間部において、シュラウド２７の外周からベルマウス２２の外周壁の表面を経由してシュラウド２７の中心側から再びその外周側に向かう循環気流Ｓ２へと発展する。このため、ファン吹出口３０から吐き出される空気流Ｓ３の一部の空気流Ｓ４がこの循環気流Ｓ２に誘引されて循環する。また、このようにして循環する空気の一部の空気流Ｓ４は、ハブ２４とシュラウド２７との隙間３５からシュラウド表面２７ｂに沿ってファン吹出口３０に向かって流れるので、シュラウド表面２７ｂに沿う空気流Ｓ５が増加する。この結果、シュラウド表面２７ｂのファン吹出口３０近傍に発生する剥離流Ｅが抑制されて、ターボファン２の運転音が低下されるとともに、ファン吹出口３０における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。
【００３１】
また、リブ状突部３１は、羽根２８のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されているので、シュラウド裏面２７ａに沿って流れる空気流Ｓ１のシュラウド２７外周部における気流方向と、ファン吹出口３０から吐き出される空気流Ｓ３の気流方向とを一致させることができる。このように空気流Ｓ１と空気流Ｓ３との気流方向が略一致することにより、ファン吹出口３０から吐き出される空気流Ｓ３からシュラウド裏面２７ａ側の循環気流Ｓ２に誘引される空気流Ｓ４の量が増加する。この結果、シュラウド表面２７ｂに沿ってシュラウド２７の吸入口からファン吹出口３０に向かう空気流Ｓ５が増加し、シュラウド表面２７ｂのファン吹出口３０近傍に発生する剥離流Ｅをより一層抑制することができる。
【００３２】
また、リブ状突部３１は、そのピッチが羽根２８のピッチよりかなり小さく形成されているので、シュラウド裏面２７ａとベルマウス２２との間の小さな空間部において、循環気流Ｓ２を効率よく生起させることができる。
【００３３】
また、リブ状突部３１の高さを、略シュラウドを形成する板厚と同程度としているので、シュラウド２７を樹脂一体成型する場合に、シュラウド２７全体における肉厚の変化量を小さくすることができ、成型が容易になる。また、リブ状突部３１は、シュラウド２７とベルマウス２２との間に形成される小さな空間部に対し適切な高さとなり効率よく前記循環気流Ｓ２を生起し、騒音を効率よく低減することができる。
【００３４】
また、リブ状突部３１は、図７に示されるように、正圧側となる回転方向側の側面３２が先端面３４まで垂直に形成されるので、シュラウド裏面２７ａにおける中心側から外周方向に向かう空気流Ｓ１の生起能力を高く維持することができる。また、負圧側となる反回転方向側の側面３３では、先端部が円弧状に形成されるので、空気が負圧面側に回りやすくなり負圧面側における渦Ｆの発生を抑制することができる。この結果、シュラウド裏面における中心側から外周方向に向かう気流をより一層効率よく生起することが可能となり、負圧面側の渦による騒音を抑制することができる。
【００３５】
また、この実施の形態におけるターボファン２は、前述の特許文献１に記載のターボファンと同様に、羽根２８は、後縁部におけるシュラウド側結合部の位置が、主板側結合部の位置よりも反回転方向に所定量オフセットされているので、羽根２８の前縁部から流入して羽根２８の後縁部に向かって流れる空気流にシュラウド２７方向への力が与えられる。したがって、この点からも剥離流Ｅが抑制される。また、シュラウド側翼素の正圧面が突状に形成されるとともに、シュラウド側翼素のキャンバー線の最大そり位置が翼弦長の中間位置より前縁側に位置している。さらに、シュラウド側羽根入口角が、シュラウド側羽根翼素のキャンバー線を単円弧キャンバー線とした場合と同じ角度に形成されるとともに、主板側翼素のキャンバー線が単円弧形状とされている。このようにすることにより、シュラウド側羽根出口角を大きくして、このシュラウド側羽根出口角を主板側羽根出口角に近づけている。このような構成を有することにより、この点からもファン吹出口３０における羽根２８の高さ方向の風速分布が均一化されている。
【００３６】
また、この実施の形態に係る空気調和機は、ターボファン２の運転音が低減されるので、空気調和機としての運転音を低減することができる。
また、この空気調和機では、ターボファン２のファン吸込口２９の前面に室内空気を吸い込む空気吸込口１２を有し、ターボファン２の吹出側に熱交換器４を配置し、この熱交換器４の下流側に室内へ空気を吹き出す空気吹出口１３を配置したものとしているので、熱交換器４の前後方向の寸法を小さくすることにより、空気調和機の前後方向の外形寸法を小さくすることが可能となる。また、ターボファン２のファン吹出口３０における羽根高さ方向の風速分布が均一化されて、熱交換器４の風速分布が改善される。その結果、熱交換器４の熱交換効率が改善されるとともに機内抵抗が低減され、空気調和機のエネルギー効率が改善される。
【００３７】
また、この空気調和機では、室内ファンとしてターボファン２を用いているので、他の遠心ファンを用いる場合よりも、ファン効率を向上させることができるとともに運転音をより一層抑制することができる。
【００３８】
本発明は、以上説明した実施の形態において次のように変形することもできる。
（１）上記実施の形態においては、羽根２８を前述の特許文献１に記載の羽根と同様のものとしたが、これに限られるものではない。例えば、特許文献１において従来技術として紹介されているような、羽根２８の前縁部及び後縁部がそれぞれ主板２５及びシュラウド２７に直交する二次元形状としたものに対しても、本発明は応用することができる。
【００３９】
（２）上記実施の形態ではターボファン２についての騒音低下を述べているが、シロッコファン、ラジアルファンなどの他の遠心ファンについても同様の問題がある。そして、他の遠心ファンにおいても、本発明の場合と同様にシュラウド裏面にリブ状突部３１を設けてもよい、この場合には、前述と同様の作用効果を奏することができる。
【００４０】
（３）上記実施の形態及び上記変形例（１）及び（２）の場合を含め、リブ状突部３１に代えて、空気流Ｓ１を形成するような羽根状の突部、凹溝のような凹部を形成することは可能である。凹溝は、切削によっても簡単に形成することができるが、シュラウド２７の板厚との関係で深くすることができない。また、リブ状突部３１の場合に比し空気流れの変化が多くなり、シュラウド裏面２７ａに沿ってシュラウド２７の中心側から外周側に向かう空気流Ｓ１を効率よく生起させることが困難であると思われる。
【００４１】
（４）リブ状突部３１は、図８のリブ状突部の変形例図に示すように、先端面３４と回転方向側の側面（正圧面）３２とを略直交状に連結するとともに、先端面３４と反回転方向側の側面（負圧面）３３とを略直交状に連結することも可能である。しかしながら、この場合は、反回転方向側の側面（負圧面）３３に空気が回り込み難くなるため、渦Ｆの発生が大きくなり、騒音低減効果及びファン吹出口の風速分布の均一化効果が劣化することになる。
【００４２】
（５）リブ状突部３１の高さは、前記実施の形態においては約１ｍｍとているが、ターボファン２の羽根車の直径、シュラウド２７とベルマウス２２との間に形成される空間の大きさなどによりリブ状突部３１の適切な高さは変化すると考えられる。なお、シュラウド２７とベルマウス２２との間に形成される空間の大きさに対し、リブ状突部３１をあまり高くすると、このリブ状突部３１周りに発生する渦流が大きくなって騒音低減効果が損なわれる。
【００４３】
（６）上記実施の形態においては、空気調和機は壁掛け型について述べたが、これは他の形式にしてもよいことは勿論であって、コンパクト型の天井埋込型などに好適である。また、遠心ファンとしてのターボファン２の吹出側に設ける熱交換器４も、クロスフィンコイル式熱交換器などの他の形式の熱交換器とすることができることは勿論である。また、空気調和機としては、遠心ファンとしてのターボファン２の吹出側に熱交換器を配置する構造に限定されるものではなく、ターボファン２の吸込側に熱交換器４を配置する空気調和機において本発明に係る遠心ファンを適用きることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る遠心ファンは、ターボファン、シロッコファン、ラジアルファンなど遠心ファン一般に適用できるものである。また、この遠心ファンを搭載した空気調和機は、家庭用及び業務用の各種形式の空気調和機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機の外観斜視図である。
【図２】同空気調和機平断面図である。
【図３】同空気調和機の前面を開放した状態の斜視図である。
【図４】同空気調和機におけるターボファンを構成する羽根車の斜視図である。
【図５】同羽根車の部分拡大斜視図である。
【図６】同ターボファンの部分拡大縦断面図である。
【図７】同羽根車におけるリブ状突部の拡大断面図である。
【図８】同リブ状突部の変形例図である。
【図９】同空気調和機における熱交換器の斜視図である。
【図１０】従来例に係るターボファンにおける羽根車の斜視図である。
【図１１】同ターボファンの部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  ターボファン、４  熱交換器、１２  空気吸込口、１３  空気吹出口、２２  ベルマウス、２３  モータ、２３ａ  回転軸、２４  ハブ、２５  主板、２６  気体流路、２７  シュラウド、２７ａ  シュラウド裏面、２８  羽根、２９  ファン吸込口、３１  リブ状突部、３２、３３  側面、３４  先端面、Ｓ１  空気流
【図１】
2007100548.tif 000003
【図２】
2007100548.tif 000004
【図３】
2007100548.tif 000005
【図４】
2007100548.tif 000006
【図５】
2007100548.tif 000007
【図６】
2007100548.tif 000008
【図７】
2007100548.tif 000009
【図８】
2007100548.tif 000010
【図９】
2007100548.tif 000011
【図１０】
2007100548.tif 000012
【図１１】
2007100548.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月25日(2006.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成され、前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成され、前記シュラウド裏面のリブ状突部のピッチは、羽根のピッチより小さく、前記シュラウド裏面のリブ状突部の高さは、略シュラウドを形成する板厚と同程度とすることを特徴とする遠心ファン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する突部又は凹部がシュラウド裏面に形成され、前記空気流は、前記シュラウド裏面と前記ベルマウスとの間に形成される空間部において、前記シュラウドの外周から前記ベルマウスの外周壁の表面を経由して前記シュラウドの中心側から再びその外周側に向かう循環気流へと発展し、前記気体流路の外周側から吐き出される空気流の一部の空気流が、前記循環気流に誘引されて、前記ベルマウスと前記シュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿って前記気体流路の外周側に向かって流れ循環することを特徴とする遠心ファン。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の遠心ファン。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成されていることを特徴とする請求項３記載の遠心ファン。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記シュラウド裏面のリブ状突部のピッチは、羽根のピッチより小さいことを特徴とする請求項４記載の遠心ファン。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、シュラウド裏面から垂直に立ち上がる回転方向側の側面と、同様に立ち上がる反回転側の側面と、これら両側面の先端間を接続する先端面とを有し、先端面と回転方向側の側面とは略直交状に連結され、先端面と反回転方向側の側面とは曲面状に連結されていることを特徴とする請求項１、３〜５の何れか１項記載の遠心ファン。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係る遠心ファンは、モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成され、前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成され、前記シュラウド裏面のリブ状突部のピッチは、羽根のピッチより小さく、前記シュラウド裏面のリブ状突部の高さは、略シュラウドを形成する板厚と同程度とすることを特徴とする。なお、本発明においては、シュラウドの、主板に対向する側の面を、シュラウド表面と称し、その反対側の面をシュラウド裏面と称するものとする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述の如く構成された遠心ファンによれば、シュラウド裏面に形成された複数のリブ状突部が羽根のように作用して、シュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流が生起される。また、この空気流は、シュラウド裏面とベルマウスとの間に形成される空間部において、シュラウド外周からベルマウスの外周壁の表面を経由してシュラウドの中心側から再びその外周側に向かう循環気流へと発展する。このため、ファン吹出口から吐き出される空気流の一部がこの循環気流に誘引されて循環する。また、このようにして循環する空気の一部は、ハブとシュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿ってファン吹出口に向かって流れるので、シュラウド表面に沿う空気流が増加する。この結果、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流が抑制されて、遠心ファンの運転音が低下するとともに、ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。また、リブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成されているので、シュラウド裏面に沿って流れる空気流のシュラウド外周部における気流方向と、ファン吹出口から吐き出される空気流の気流方向とを一致させることができ、ファン吹出口から吐き出される空気流からシュラウド裏面側の循環気流に誘引される空気流の量が増加する。この結果、シュラウド表面に沿ってシュラウドの吸入口からファン吹出口に向かう空気流が増加し、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流をより一層抑制することができる。また、リブ状突部は、そのピッチが羽根のピッチより小さいので、シュラウド裏面とベルマウスとの間の空間部に生ずる循環気流を効率よく生起させることができる。また、リブ状突部の高さを、略シュラウドを形成する板厚と同程度としているので、シュラウドを樹脂一体成型する場合に、シュラウド全体における肉厚の変化量を小さくすることができ、成型が容易になる。また、シュラウドのリブ状突部は、シュラウドとベルマウスとの間に形成される小さな空間部に対し適切な高さとなり効率よく前記循環気流を生起し、騒音を効率よく低減することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明に係る遠心ファンは、モータの回転軸を固定するハブと、ハブの外周側に形成された主板と、主板に対向配置されて気体流路を形成するシュラウドと、これら主板とシュラウドとの間に配置された複数枚の羽根と、シュラウドの吸入側に配置されたベルマウスとを有し、前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する突部又は凹部がシュラウド裏面に形成され、前記空気流は、前記シュラウド裏面と前記ベルマウスとの間に形成される空間部において、前記シュラウドの外周から前記ベルマウスの外周壁の表面を経由して前記シュラウドの中心側から再びその外周側に向かう循環気流へと発展し、前記気体流路の外周側から吐き出される空気流の一部の空気流が、前記循環気流に誘引されて、前記ベルマウスと前記シュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿って前記気体流路の外周側に向かって流れ循環することを特徴とする。上述のごとく構成された遠心ファンによれば、気体流路の外周側（即ち、ファン吹出口）から吐き出される空気流の一部の空気流は、ベルマウスとシュラウドとの隙間からシュラウド表面に沿ってファン吹出口に向かって流れるので、シュラウド表面に沿う空気流が増加する。この結果、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流が抑制されて、遠心ファンの運転音が低下されるとともに、ファン吹出口における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
前記シュラウドは、ファン運転時にシュラウド裏面に沿ってシュラウドの中心側から外周側に向かう空気流を形成する複数のリブ状突部がシュラウド裏面に形成されているものが好ましい。このようにシュラウド裏面にリブ状突部を形成した場合は、リブ状突部を羽根と同様に作用させる構成とすることが容易になり、シュラウド裏面に溝状凹部を形成する場合に比し、シュラウドの中心外周に向かう循環気流を生起させやすくなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記シュラウド裏面のリブ状突部は、羽根のシュラウド側翼素のキャンバー線と略同一の傾きに形成されるとともに、シュラウド裏面全周にわたり等間隔に形成されるように構成されているのが好ましい。このように構成されると、シュラウド裏面に形成される循環気流のシュラウド外周部における気流方向と、ファン吹出口から吐き出される空気流の気流方向とを一致させることができるので、ファン吹出口から吐き出される空気流からシュラウド裏面側の循環気流に誘引される量が増加する。この結果、シュラウド表面に沿ってシュラウドの吸入口からファン吹出口に向かう空気流が増加し、シュラウド表面のファン吹出口近傍に発生する剥離流をより一層抑制することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、前記シュラウドのリブ状突部は、そのピッチを羽根のピッチより小さくするのが好ましい。このように構成することにより、シュラウド裏面とベルマウスとの間の空間部に生ずる循環気流を効率よく生起させることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、ターボファン２は、図５及び図６に示すように、シュラウド裏面２７ａに形成された複数のリブ状突部３１が羽根のように作用して、シュラウド裏面２７ａに沿ってシュラウド２７の中心側から外周側に向かう空気流Ｓ１が生起される。また、この空気流Ｓ１は、シュラウド裏面２７ａとベルマウス２２との間に形成される空間部において、シュラウド２７の外周からベルマウス２２の外周壁の表面を経由してシュラウド２７の中心側から再びその外周側に向かう循環気流Ｓ２へと発展する。このため、ファン吹出口３０から吐き出される空気流Ｓ３の一部の空気流Ｓ４がこの循環気流Ｓ２に誘引されて循環する。また、このようにして循環する空気の一部の空気流Ｓ４は、ベルマウス２２とシュラウド２７との隙間３５からシュラウド表面２７ｂに沿ってファン吹出口３０に向かって流れるので、シュラウド表面２７ｂに沿う空気流Ｓ５が増加する。この結果、シュラウド表面２７ｂのファン吹出口３０近傍に発生する剥離流Ｅが抑制されて、ターボファン２の運転音が低下されるとともに、ファン吹出口３０における羽根高さ方向の風速分布が均一化される。