JP2010084701A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心ファン羽根車側の空気吸込口側に沿って一方向から空気吸込口に空気を案内する空気吸込流路を付設した送風装置において、空気吸込口付近に安定した旋回流を形成し、風量−圧力特性を向上させるとともに静音化、軸動力の低減を図る。
【解決手段】この発明の課題解決手段は、遠心ファンと、該遠心ファンの羽根車外周に設けられた空気吹出通路と、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を包囲する形で設けられ、上記遠心ファン羽根車の軸直交方向に開口された空気吸込流路とを備えてなる送風装置において、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を、上記空気吸込流路中に突出した構成とした。
このような構成によると、遠心ファン羽根車の空気吸込口が断面円弧状の環状部となり、同環状部により縮流作用が実現され、それによる整流効果によって空気吸込口部分に安定した吸込旋回流が形成される。
その結果、風量−圧力特性が向上し、静音化、軸動力の低減が実現される。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、遠心ファンを備えた送風装置に関し、さらに詳しくは遠心ファン羽根車の空気吸込口側に沿って、一方向から空気吸込口に空気を案内する空気吸込流路を付設した送風装置に関するものである。

設置形態上の理由等により、遠心ファン羽根車の空気吸込口から直接吸込空気を吸い込むことが難しい場合には、遠心ファン羽根車の空気吸込口に沿って、軸に直交する一方向から空気吸込口部分に吸込空気を案内する袖型の空気吸込流路（案内流路）を付設した送風装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−２９９９５３号公報

しかし、このような空気吸込流路を設けたものの場合、円形のファン空気吸込口に対して同空気吸込口の空気吸込方向と空気吸込流路への空気流入方向が直交する状態となるために、スムーズな吸込旋回流が形成されにくく、不安定流れが生じやすい。その結果、風量−静圧特性が不安定となり、運転音が大きくなる問題があった。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を、上記空気吸込流路中に突出した構成とすることによって、縮流作用を実現し、空気吸込口付近に安定した旋回流を形成することによって風量−圧力特性を向上させるとともに静音化、軸動力の低減を図った送風装置を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上述の問題を解決するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。

（１） 請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、遠心ファンと、該遠心ファンの羽根車外周に設けられた空気吹出通路と、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を包囲する形で設けられ、上記遠心ファン羽根車の軸直交方向に開口された空気吸込流路とを備えてなる送風装置であって、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口は、上記空気吸込流路中に突出した構成となっていることを特徴としている。

このような構成によると、遠心ファン羽根車の空気吸込口が空気吸込流路中に突出した円弧状の環状部となり、同環状部により空気案内流路に流入した空気の縮流作用が実現され、それによる整流効果によって円形の空気吸込口部分に安定した吸込旋回流が形成される。

その結果、風量−圧力特性が向上し、静音化、軸動力の低減が実現される。

（２） 請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、空気吹出通路が斜流遠心方向の空気吹出通路となっていることを特徴としている。

このような構成の場合、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を、より空気吸込流路側に突出させやすくなり、また吹出気流の斜流遠心流化も容易となる。

（３） 請求項３の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１又は２の発明の課題解決手段の構成において、空気吸込流路は、遠心ファン羽根車の突出した空気吸込口の外周囲を囲み、かつ空気吹出通路とその通路壁を介して仕切られていることを特徴としている。

このような構成によると、上述した遠心方向又は斜流遠心方向の空気吹出通路の通路壁面を有効に利用することができるので、実質的に袖型の空気吸込流路の軸方向寸法をより大きくすることができる。このため、吸込み旋回流が緩和、安定化され、逆予旋回流入による悪影響が小さくなり、より良好な性能が得られる。

また、必要に応じ、上記空気吸込口を略長楕円形状の環状部（外周端面が丸み付、あるいは丸みなし等）にすれば、より良好な縮流および整流効果が図られるので、さらに良好な性能を得ることができる。

（４） 請求項４の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２又は３の発明の課題解決手段の構成において、空気吸込流路通路壁の遠心ファン羽根車の空気吸込口との対向部には、空気吸込口方向に突出した略円錐形状の整流部材が設けられていることを特徴としている。

このような構成によると、略円錐形状（円錐台形状、単葉双曲面状などを含む）の整流部材の付設により、さらになめらかで、より安定した吸込み旋回流が形成されるようになり、さらなる風量―圧力特性の向上、静音化、軸動力の低減が図られる。

（５） 請求項５の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３又は４の発明の課題解決手段の構成において、遠心ファンの羽根車は、シュラウドのない多翼羽根車であることを特徴としている。

このような構成によると、シュラウドレス遠心ファンの場合において、シュラウド付遠心ファンよりも吸込口内径を大きくすることができるので、より吸込口前の逆予旋回流入による悪影響が緩和され、特に静音化が顕著である。

（６） 請求項６の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３，４又は５の発明の課題解決手段の構成において、所望の空気調和手段と組み合わせ、空気調和機用の送風手段として構成されたことを特徴としている。

このような構成によると、風量−圧力特性が高く、静かで、軸動力の低い斜流遠心吹出通路（全周方向吹き、四方向吹き、三方向吹き、二方向吹き）の空気調和機や空気吸込流路の前方に水分吸着エレメントを配置した高性能の除湿装置等を適切に実現することができる。

以上の結果、本願発明によれば、空気吹出通路外周面の有効利用化により、良好なファン性能が実現されるようになり、このファンを用いた送風装置や空調機の静音化、低軸動力化（省エネルギー化）が図られ、また、これらの効果により軸方向寸法のコンパクト化が図られる。

以下、本願発明の幾つかの最良の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

（最良の実施の形態１）
先ず図１〜図５は、本願発明の最良の実施の形態１に係る送風装置の構成を示している。

この送風装置１は、方形の本体ケーシング１１と、該本体ケーシング１１内に設けられた遠心ファン２と、該遠心ファン２の羽根車２１の外周３方向に設けられた斜流遠心方向の空気吹出通路３，３，３と、上記遠心ファン羽根車２１の環状の空気吸込口４を下方側から包囲する形で設けられ、上記遠心ファン羽根車２１の軸直交方向一方に開口された断面矩形形状の空気吸込流路５とを備えるとともに、上記遠心ファン羽根車２１の空気吸込口４は、上記空気吸込流路５中に所定寸法Ｓだけ突出した構成となっており、また空気吸込流路５は、同遠心ファン羽根車２１の突出した環状の空気吸込口４の外周囲を囲み、かつ斜流遠心方向の空気吹出通路３，３，３とその下面側通路壁１１ｃを介して仕切られていることを特徴としている。

本体ケーシング１１は、遠心ファン２の羽根車２１を吊設支持する天板部１１ａと、該天板部１１ａの外周から下方に延びる側壁部１１ｂと、該外側壁部１１ｂから内側に延びる通路壁１１ｃの内端に連続しているとともに、同通路壁１１ｃよりも下方にあって、上記遠心ファン２の羽根車２１の羽根２１ｂ，２１ｂ・・・部分を覆う底板部１１ｄとからなり、上記側壁部１１ｂの３方部分には、上記天板部１１ａの外周と通路壁１１ｃ、底板１３ｄによって斜流遠心方向に延びる所定の長さの空気吹出通路３，３，３が形成されている。また底板部１１ｄは中央部が上記遠心ファン２の遠心羽根車２１の羽根２１ｂ，２１ｂ・・・の内径に対応して逆漏斗形状に開口されているとともに、同開口部を形成している底板部１１ｃは上記通路壁１１ｃの内端部分から上記所定寸法Ｓ分下方に延びながら半径方向内側に円弧状に曲成された後、所定幅水平方向に延びるフラット面を形成し、同フラット面の内側にベルマウス構造の空気吸込口４を形成している。

そして、空気吸込流路５は、上記本体ケーシング１１の側壁部１１ｂの下部に対して矩形構造（断面Ｕ状）の空気吸込流路形成板１２を上記通路壁１１ｃおよび底板１１ｄとの間に所定の通路高さＨ，Ｌを保った状態で一体に取り付けることによって形成されている。

この実施の形態の場合、同空気吸込流路５の空気取入れ用の開口５ａは、上記空気吹出通路３，３，３のない側壁部１１ｂ側に設けられている。

遠心ファン２の遠心羽根車２１は、所定の直径の円形の主板２１ａと、該主板２１ａの外周部側面に所定の間隔を保って周方向に多数枚配設された羽根２１ｂ，２１ｂ・・・と、該多数枚の羽根２１ｂ，２１ｂ・・・のスパン方向他端部の外周面側に嵌合一体化して設けられた循環流形成用のリング部材２１ｃとからなり、上記主板２１ａの中央部側ボス部２１ｄをファンモータ６の駆動軸６ａに固着一体化し、ファンモータ６を介して上記本体ケーシング１１の天板部１１ａ中央に吊持して支持されている。

なお、主板２１ａは、上記本体ケーシング天板部１１ａに形成された所定の深さの主板嵌合凹部７内に遊嵌される形で吊設されている。

上記羽根車２１の空気出口部から斜流遠心方向に延びる空気吹出通路３，３，３は、それぞれ上述のように３方の側壁部１１ｂ，１１ｂ，１１ｂに下流側吹出口部分を開口しているが、その通路上壁面３ａの高さは、上記主板嵌合凹部７への嵌合寸法を利用して上記羽根車２１の主板２１ａの外周部側羽根取付部の下面高さに等しい高さに形成されている一方、その通路下壁面３ｂの高さは、上記羽根車２１の羽根他端部側リング部材２１ｃの後端部ｂの上面の高さに等しくなるように形成されている。

そして、この実施の形態１の場合、上記底板１１ｄの上面側（本体ケーシング１１内送風路の上記リング部材２１ｃに対応する部分）には、所定の広さの空気流通空間８が形成されており、上記遠心羽根車２１の空気出口部側から上記空気吸込口４の背面側を通って再度上記遠心羽根車２１の空気吸込部側に吸い込まれる空気の循環流Ｆを容易且つ確実に形成し得るようになっている。

このような構成の送風装置では、上記ファンモータ６が駆動されて遠心ファン２の羽根車２１が図２の矢印のように回転すると、上記空気吸込流路５の空気取り入れ口５ａから空気吸込流路５内に、図１、図２の矢印で示すように空気が吸い込まれ、同空気吸込流路５内の空気が上記ベルマウス構造の空気吸込口４から遠心羽根車２１の羽根２１ｂ，２１ｂ・・・間に吸い込まれて行くが、円形のファン空気吸込口４に対して同空気吸込口４の空気吸込方向と空気吸込流路への空気流入方向が一方向から直交する状態となるために、スムーズな吸込旋回流が形成されにくく、不安定流れが生じやすい。その結果、風量−静圧特性が不安定となり、運転音が大きくなる問題がある。

そこで、この実施の形態では、上記遠心ファン羽根車２１側の空気吸込口４を、上記空気吸込流路５中に所定寸法Ｓだけ突出した、外周面側および内周面側がともに円弧面状の長楕円形状の環状部材に構成している。

したがって、同環状部材となった空気吸込口４により空気吸込口４周囲での縮流作用が実現され、それによる整流効果によって空気吸込口４部分に安定した吸込旋回流が形成され、吸込状態がスムーズなものとなる。

その結果、風量−圧力特性が向上し、静音化、軸動力の低減が実現される。

また、同構成における空気吸込流路５は、遠心ファン羽根車２１の上記環状に突出した空気吸込口４の外周囲を囲み、かつ上記斜流遠心方向の空気吹出通路３，３，３とその通路壁１１ｃを介して仕切られている。

したがって、上記遠心斜流方向の吹出通路３，３，３の通路壁１１ｃ面を有効に利用しながら、袖型の空気吸込流路５の軸方向寸法Ｈをより大きくすることができる（Ｈ＝Ｌ＋Ｓ）。このため、吸込み旋回流が緩和、安定化され、逆予旋回流入による悪影響が小さくなり、より良好な性能が得られる。

また、上記のように空気吸込口４を形成している環状の底板１１ｄの外周面部が丸みを帯びたものの場合、より良好な縮流整流効果が図られるので、さらに良好な性能を得ることができる。もちろん、丸みがなくても略同様の作用は得られる。

そして、以上のようにしてスムーズに羽根車２１内に吸い込まれた空気流は、同遠心羽根車２１の羽根２１ｂ，２１ｂ・・・の外周から空気吹出通路３，３，３を通して斜流遠心方向に吹き出されて行くが、この時、上記各羽根２１ｂ，２１ｂ・・・は、その反主板側端部の位置が空気吸込側から空気吹出側に向かうにしたがって、主板２１ａ側に近づく斜流方向への傾斜翼とされており、さらに同反主板側の端部にはシュラウドに代えて、同じ傾斜方向（斜流方向）に伸びるリング部材２１ｃが設けられている。しかも、このリング部材２１ｃは、その前端部ａ側が底板１１ｄ側空気流通空間８内に少し延びて曲成されている。したがって、同リング部材２１ｃによる図示循環流Ｆの生成作用もより容易となる一方、上記斜流遠心方向への主流の流れもスムーズになる。

また、このようなシュラウドレス構造の遠心ファン羽根車の場合、シュラウド付遠心ファン羽根車の場合よりも空気吸込口４の内径を大きくすることができるので、空気吸込口４前の逆予旋回流入による悪影響が効果的に緩和され、より静音化が顕著となる。

（実験の結果）
今例えば図４に示すように、所定の設計条件（羽根車２１の羽根２１ｂ部の内径φＤ₀、空気吸込口４部分の空気吸込流路５の軸方向寸法Ｌ、空気吸込口４の突出寸法Ｓ等・・・以下の記載を参照）の下において図１〜図３のものと同様の構成の送風装置を試作し、その外部への開放部である空気取り入れ口５ａから水平方向外方に１ｍの距離をおいて集音用のマイクロホンＭを設置し、その所定風量域における運転騒音を測定した。

その測定結果（騒音レベル）を図５に示す（なお、上記所定の設計条件は、Ｌ＝２８ｍｍと３４ｍｍ、Ｓ＝０ｍｍと６ｍｍ、φＤ₀＝１３０ｍｍに設定し、風量２．４ｍ³／ｍｉｎ、静圧３．６ｍｍＡｑで運転した）。

この結果を見ると、上述の如く斜流遠心吹出通路３の通路壁１１ｃ外周面を活用して円形の空気吸込口４を断面長楕円形状の環状部材構造にして寸法Ｓだけ空気吸込流路５中に突出させると、逆予旋回流れの緩和と縮流流れによる整流効果により、有効にファン性能が改善されることがわかる。

すなわち、同実験結果では、そのようにすることにより、実際の軸方向寸法Ｌを６ｍｍコンパクトにしても、騒音レベルが０．５ｄＢＡ低減された。

（最良の実施の形態２）
次に図６は、本願発明の最良の実施の形態２に係る送風装置の構成を示している。

この送風装置１では、上述した最良の実施の形態１の構成において、遠心ファン２側下方に突出した環状の空気吸込口４の構成を、上述のように本体ケーシング１１の底板部１１ｄをフラット部を含む断面長楕円形状に曲成することによって実現するのではなく、通路壁１１ｃの下面に沿って中心方向に水平に延びるフラットな底板部１１ｃの開口縁部９に対して、別途外周面部にアール面がない断面半長楕円形状の環状部材１０ａを取り付けることにより、遠心ファン羽根車２１の空気吸込口４を、所定寸法Ｓだけ空気吸込流路５中に突出した環状部材構造とすることによって、同様に空気吸込口４付近に安定した旋回流を形成して風量−圧力特性を向上させるとともに静音化、軸動力の低減を図ったものである。

このようにしても、全く同様の作用効果を得ることができる。

（変形例）
この場合において、さらに同環状部材１０ａを、例えば図７に示すように、その外周面部に丸みがあるもの１０ｂにすれば、より良好な縮流、整流効果が図られるので、さらに良好な性能を得ることができる。

（最良の実施の形態３）
次に図８は、本願発明の最良の実施の形態３に係る送風装置の構成を示している。

この送風装置１では、上記最良の実施の形態１の構成において、空気吸込流路５の下面側通路壁１２ａ上の遠心ファン羽根車２１側の空気吸込口４との対向部に、円錐台形状の整流部材１５を設けたことを特徴としている。

このような構成によると、該円錐台形状の整流部材１５により、空気吸込流路５の開口５ａ側から空気吸込口４付近に進入して来た空気が下方側でも旋回方向に縮流化され、空気吸込口４方向に整流ガイドされるので、空気吸込口４部分に、さらになめらかで、安定した吸込み旋回流が形成されるようになり、さらなる風量―圧力特性の向上、静音化、軸動力の低減が図られる。

この整流部材１５の形状は、また円錐状のものでも、単葉双曲面状のものでもよい。

（最良の実施の形態４）
次に図９は、本願発明の最良の実施の形態４に係る送風装置の構成を示している。

この送風装置１では、上記最良の実施の形態１の構成における空気吸込流路５の最上流側空気取り入れ口５ａ部分に水分吸着エレメント（吸湿材）１６を設置することにより、除湿用の空気調和装置として構成したことを特徴とするものである。

このように本願発明は、熱交換器や除湿部材等各種空気調和手段と組み合わせることによって、それら各空気調和装置を全く同様の作用効果を伴う形で実現することができる。

（他の実施の形態）
以上の実施の形態では、三方向吹きの吹き出し形態を採用した例で説明したが、この発明の構成は、例えば全周吹き、四方向吹き、二方向吹きなどの何れの吹き出し形態の場合であっても全く同様に適用することができる。

また、遠心ファンの一種の斜流ファンの場合にも全く同様に構成することができる。

本願発明の最良の実施の形態１に係る送風装置の構成を示す断面図である。 同送風装置の一部切欠下面図（図３のＡ−Ａ）である。 同送風装置の中央断面図（図２のＢ−Ｂ）である。 同送風装置の所定の設計条件の下における図１と同様の構成を示す断面図である。 同図４の構成における送風装置の風量−圧力特性等測定データを示すグラフである。 本願発明の最良の実施の形態２に係る送風装置の構成を示す断面図である。 同図６の送風装置の変形例の断面図である。 本願発明の最良の実施の形態３に係る送風装置の構成を示す断面図である。 本願発明の最良の実施の形態４に係る送風装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１は送風装置、２は遠心ファン、３は空気吹出通路、４は空気吸込口、５は空気吸込流路、５ａは空気取り入れ用の開口、６はファンモータ、９は空気吸込口４の開口縁部、１０ａ，１０ｂは環状部材、１１は本体ケーシング、１１ａは天板部、１１ｂは側壁部、１１ｃは通路壁、１１ｄは底板部、１５は整流部材、１６は水分吸着エレメント、２１は羽根車、２１ａは主板、２１ｂは羽根、２１ｃはリング部材である。

Claims (6)

1. 遠心ファンと、該遠心ファンの羽根車外周に設けられた空気吹出通路と、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口を包囲する形で設けられ、上記遠心ファン羽根車の軸直交方向に開口された空気吸込流路とを備えてなる送風装置であって、上記遠心ファン羽根車の空気吸込口は、上記空気吸込流路中に突出した構成となっていることを特徴とする送風装置。
2. 空気吹出通路が斜流遠心方向の空気吹出通路となっていることを特徴とする請求項１記載の送風装置。
3. 空気吸込流路は、遠心ファン羽根車の突出した空気吸込口の外周囲を囲み、かつ空気吹出通路とその通路壁を介して仕切られていることを特徴とする請求項１又は２記載の送風装置。
4. 空気吸込流路通路壁の遠心ファン羽根車の空気吸込口との対向部には、同空気吸込口方向に突出した略円錐形状の整流部材が設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の送風装置。
5. 遠心ファンの羽根車は、シュラウドのない多翼羽根車であることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の送風装置。
6. 所望の空気調和手段と組み合わせ、空気調和機用の送風手段として構成されていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の送風装置。

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