JP5984767B2 - 遠心送風機及び空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸方向から気体を吸入し、回転軸に交差する方向に吹き出す遠心送風機等に関するものである。

例えば、遠心送風機に用いられる羽根車について、これまでは、主板とシュラウドとの間において、ねじれ形状のない２次元翼を用いるのが主流であった。このため、一般に主板と翼とを、例えば樹脂等により一体成形することが可能であった。しかし、さらなる低騒音化、低消費電力化等をはかるため、例えば、主板とシュラウドとの間に配置する翼を、例えば３次元翼とする遠心送風機が必要となってきている。

遠心送風機（羽根車）を３次元翼とする場合には、樹脂成形の自由度を上げるため、例えば、羽根車（特に翼）を複数の部品に分けて成形し、部品を組み合わせ、接合等により固定して製造することが多い。複数の部品に分けることにより、複雑な形状の翼等を得ることができる。このとき、翼内部を中空構造とすれば、軽量化をはかることができる（例えば、特許文献１参照）。

さらに、例えば、軸流送風機の３次元翼を構成している複数の部品の勘合部において、組み合わせた部品が互いに嵌り合うようにし、部品間に形成される勘合線をジグザクに折曲させ、折曲点にスポット的な超音波接合をすることで、接合点を増やし、接合強度を向上させているものがある（例えば、特許文献２参照）。

特許第４４３２４７４号公報（図５、図６） 特開平１０−１２２１９６号公報（図１）

上述したように、遠心送風機の羽根車部分を、複数の部品（例えば主板、シュラウド及び翼）に分けて製造した後、各部品を接合等して固定する。このとき、例えば、主板とシュラウドとの間に挟まれる翼にレーザー光の照射、超音波による加振等により、翼と主板、翼とシュラウドとを溶着する。溶着する際、翼と主板との間、翼とシュラウドとの間に圧力を加え、溶着面を押し付けて密着させ、接合を強固にする。

例えば、特に翼が中空構造である場合には、外部から加わる圧力によっては、翼の形状が大きく変形することがある。例えば溶着の際に大きく変形すると、破損、溶着面の密着性が低下して接合不良等が生じる可能性があり、信頼性の低下、騒音発生等の原因となる。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、外部から加わる圧力に対応することができる遠心送風機等を得ることを目的とする。

本発明に係る遠心送風機は、駆動装置の回転軸に固定される主板と、空気吸込口を有するシュラウドと、主板とシュラウドとの間に配置された複数の翼とを備え、翼は、シュラウドと翼とが当接する面側と、主板と翼とが当接する面側とにわたるリブを有し、リブは、主板と翼とが当接する面と接する部分が、他の部分の厚さよりも薄いものである。

本発明の遠心送風機によれば、翼の内部にリブを設けるようにしたので、外部から加わる圧力に対する翼の変形を抑えることができ、変形による信頼性の低下、騒音発生等を抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の羽根車における断面の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における翼の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における翼の構成を側方より見た断面図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の羽根車の構成を、翼の正面側より見た断面の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機を示す図である。

以下、発明の実施の形態に係る遠心送風機等について図面等を参照しながら説明する。ここで、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の構成を示す斜視図である。また、図２は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の羽根車における断面の概略構成を示す図である。実施の形態１に係る遠心送風機の羽根車１００は、図１及び図２に示すように、シュラウド１と主板３との間に複数（図１では７枚）の翼２が設けられている。

シュラウド１は、ベルマウス形状をしており、空気吸込口１ａを有する。また、本実施の形態の翼２は、シュラウド１と主板３の間において、ねじれた形状を有する３次元翼である。このため、低騒音化、低消費電力化等をはかることができる。さらに、主板３の中央には回転軸となるボス４が取り付けられている。ボス４に駆動装置（ファンモーター等）を取り付け、羽根車１００を回転させる。回転すると、羽根車１００は、回転軸方向から気体（例えば、空気）を吸入し、吸入した気体を回転軸と交差する外周方向に吹き出す。ここで、シュラウド１、翼２及び主板３は、樹脂を材料としている。シュラウド１、翼２及び主板３の詳細については後述する。

図３は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における翼の構成を示す斜視図である。また、図４は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における翼の構成を側方（翼が風を切る方向とほぼ垂直の方向）より見た断面図である。図３及び図４に示すように、本実施の形態では複数の部品（主翼５及び翼カバー６）を組み合わせて翼２を作製する。組み合わせに際しては、主翼５と翼カバー６とを嵌合のみで固定するようにしてもよい。このときには、例えば、主翼５が中空部９側の面に有するボス５ｅ（後述する図６参照）に翼カバー６が中空部９側の面に有する凸部（図示せず）を嵌め込んで固定する。場合によっては、さらに接着、溶着等を行って接合して固定してもよい。本実施の形態では、翼２において、主翼５は負圧面５ａの全面と正圧面６ａの一部となる。また、翼カバー６は、正圧面６ａのうち、主翼５により形成されていない残りの部分となる。ここで、主翼５と翼カバー６とが形成する正圧面６ａと負圧面５ａとの関係については、これに限定するものではない。また、本実施の形態では、主翼５及び翼カバー６の２つの部品を組み合わせて翼２を作製しているが、部品数を限定するものではなく、形状に合わせて、３個以上の部品数を組み合わせて作製してもよい。また、主翼５と翼カバー６とを組み合わせることにより、主翼５と翼カバー６との間には中空部９となる空間ができる。翼２の内部を中空にすることで、羽根車１００の軽量化、材料のコスト削減等をはかることができる。

図５は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機の羽根車の構成を、翼の正面（翼が風を切る方向）側より見た断面の概略構成を示す図である。図３及び図５に示すように、主翼５は、シュラウド１と当接しての溶着面となるシュラウド側側面５ｂと主板３と当接して溶着面となる主板側側面５ｃとを有している。主翼５と翼カバー６とを組み合わせた翼２を、シュラウド１と主板３との間に設置する。

ここで、シュラウド１が曲面を有する形状であるため、翼２（主翼５）との位置決め等を行うことが難しい。そこで、主翼５（翼２）のシュラウド側側面５ｂには、天面がシュラウド１との溶着面（当接面）となる凸部５ｄを形成し、シュラウド１には凹部１ｂを形成して、凸部５ｄと凹部１ｂとを嵌合させる（嵌める）ことができるようにする。このため、シュラウド１と翼２との位置決め及び溶着を容易に確実に行うことができる。一方、主板３は凹部３ａを有している。凹部３ａの底面部分に主板側側面５ｃを設置することで、主板３と翼２との位置決め及び溶着を容易に確実に行うことができる。そして、レーザー光の照射、超音波振動を加える等することで、主翼５（翼２）のシュラウド側側面５ｂにおいて、凸部５ｄの天面等の当接面を加熱してシュラウド１と溶着する。また、主板側側面５ｃの部分を加熱して主板３と溶着する。

以上のようにして、主翼５に対し、シュラウド１及び主板３を溶着により接合し、翼２を固定する。ここで、溶着を行う際、シュラウド側側面５ｂ及び主板側側面５ｃが密着するように、シュラウド１と翼２とを加圧する。また、主板３と翼２とを加圧する。ここで、翼２内部は中空部９であるため、例えば圧力による破損等が生じる可能性がある。また、例えば翼２の変形等によって、シュラウド１と翼２、主板３と翼２を密着させることができない可能性がある。そこで、例えば、このような外部からの圧力によって、翼２が破損等しないように対処しておく必要がある。

図６は本発明の実施の形態１に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、翼２が外部から加わる圧力（特に溶着時に係る）に耐えられる剛性を有するように、主翼５に補強用のリブ１０を設けている。リブ１０は、シュラウド側側面５ｂ側と主板側側面５ｃ側とをつなぐ全長に渡って形成されている。ここで、翼２が３次元翼であることから、本実施の形態ではリブ１０を中空部９に設ける。中空部９に設けることで、シュラウド側側面５ｂと主板側側面５ｃとを内側から支えることができる。また、空気の流れに影響を及ぼさない。

リブ１０については、主翼５と翼カバー６との組み合わせを阻害しないようにする必要がある。したがって、リブ１０の高さ（主翼５の負圧面５ａとなる面の裏側の面からの高さ）は、少なくとも翼カバー６において中空部９に面する部分（内壁面）の形状に沿うようにすることが望ましい。

また、前述したように、主翼５は樹脂を材料としている。例えば、シュラウド側側面５ｂ等において、溶着面（当接面）の裏側の面にリブ１０が形成されていると、成形後の収縮が大きくなってヒケ（収縮によって生じるへこみ）が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、凸部５ｄの側壁面に連なるようにリブ１０を形成している。したがって、シュラウド側側面５ｂにおいてシュラウド１との溶着面にはヒケが生じないので、密着性を維持することができる。

以上のように、実施の形態１に係る遠心送風機においては、羽根車１００について、翼２にリブ１０を設けるようにしたので、外部からの圧力による翼２の変形を抑制し、破損、シュラウド１及び主板３との密着不良を抑えることができる。このため、信頼性の維持（変形による信頼性低下の抑制）をはかることができる。また、シュラウド１、主板３と翼２とを強固に固定することができ、騒音発生を抑制することができる。シュラウド側側面５ｂ側から主板側側面５ｃ側に渡るリブ１０を設けることで、溶着時における加圧に対して有効に機能する。さらに、本実施の形態では、リブ１０を、中空部９に形成することで、溶着面（当接面）に近い位置から支持することができる。また、駆動時において空気の流れを阻害しない。そして、例えば、リブ１０（特に高さ方向）を翼カバー６の形状に合わせた形状で形成することで、主翼５及び翼カバー６が中空部９側に変形しないようにすることができる。また、翼２の内部を中空部９（中空構造）としたので、軽量化をはかることができる。

例えば、主翼５のシュラウド側側面５ｂに凸部５ｄを形成し、シュラウド１の凹部１ｂと嵌合するようにしたので、シュラウド１と翼２との位置決めを容易にし、溶着等の接合を強固に行うことができる。このとき、凸部５ｄの側壁面に連なるようにリブ１０を形成し、溶着面（当接面）の裏側にヒケを発生させないようにしたので、溶着面における密着性を高めることができる。

実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。図７中、前述の実施の形態１で説明した部材等と同一機能の部材等には図６等と同一符号を付してある。例えば、上述した実施の形態では、外部からの圧力（特に溶着時）に耐えることができるように、リブ１０を付して補強するようにした。ここで、リブ１０により、翼２ひいては羽根車１００の重量が増えることになるため、リブ１０による重さはできる限り軽い方がよい。そこで、本実施の形態の遠心送風機の羽根車１００では、リブ１０としての機能は確保した上で、リブ１０における高さを異ならせて形成（特に一部を低く形成）することで、羽根車１００の軽量化をはかるようにする。

また、実施の形態１において説明したように、当接面の裏側にリブ１０を設けると、ヒケを生じる可能性がある。ここで、主板側側面５ｃについては全面にわたって主板３と当接するため、主板側側面５ｃの裏側にリブ１０を直接形成せざるを得ない。このため、図７では、特に主板側側面５ｃの裏側におけるリブ１０の高さを低く形成する。主板側側面５ｃの裏側に形成するリブ１０の面積をできる限り少なくすることで、軽量化をはかるとともに、溶着時に生じるヒケが小さくなるようにして、翼２（主翼５）と主板３との密着性を維持する。

以上のように、実施の形態２の遠心送風機の羽根車１００においては、翼２の中空部９に形成するリブ１０について、リブ１０における高さを異ならせて形成することで、羽根車１００の軽量化をはかることができる。また、使用する材料を少なくすることができ、コスト削減をはかることができる。そして、特に主板３と当接する主板側側面５ｃの裏側に形成する部分のリブ１０を低く形成するようにして、面積を少なくして溶着時に生じるヒケが小さくなるようにすることで、翼２（主翼５）と主板３との密着性を維持することができるので、信頼性が高く、低騒音の羽根車１００を得ることができる。

実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係る遠心送風機における主翼の構成を示す斜視図である。図８中、前述の実施の形態１で説明した部材等と同一機能の部材等には図６等と同一符号を付してある。上述した実施の形態２では、リブ１０の高さを異ならせて形成することで、軽量化を図るようにした。特に、主板側側面５ｃの裏側に形成するリブ１０の面積をできる限り少なくするように形成し、溶着時に生じるヒケが小さくなるようにした。

本実施の形態の遠心送風機の羽根車１００では、リブ１０としての機能は確保した上で、リブ１０における厚さを異ならせて形成（特に一部を薄く形成）することで、羽根車１００の軽量化をはかるようにするものである。このとき、例えば、図８に示すように、主板側側面５ｃの裏側におけるリブ１０を薄く形成し、面積をできる限り少なくすることで、軽量化を図るとともに、溶着時に生じるヒケが小さくなるようにして、翼２（主翼５）と主板３との密着性を維持する。

以上のように、実施の形態３の遠心送風機の羽根車１００においては、翼２の中空部９に形成するリブ１０について、リブ１０における厚さを異ならせて形成することで、羽根車１００の軽量化をはかることができる。また、使用する材料を少なくすることができ、コスト削減をはかることができる。そして、特に主板３と当接する主板側側面５ｃの裏側に形成する部分のリブ１０を薄く形成するようにして、面積を少なくして溶着時に生じるヒケが小さくなるようにすることで、翼２（主翼５）と主板３との密着性を維持することができるので、信頼性が高く、低騒音の羽根車１００を得ることができる。

実施の形態４．
上述の実施の形態１では、主翼５が負圧面５ａの全面と正圧面６ａの一部を形成し、翼カバー６が正圧面６ａの残りの面を形成するようにしたが、本発明はこれに限定するものではなく、翼カバー６が負圧面側に位置するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態２においてはリブ１０の高さが異なるようにし、上述の実施の形態３においてはリブ１０の厚さが異なるようにしたが、どちらか一方に限定するものではない。高さを異ならせ、かつ厚さを異ならせるようにしてもよい。

さらに、上述の各実施の形態における翼２は、３次元翼であるものとして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、２次元翼（特に中空構造を有するもの）についても適用することができる。

また、上述の実施の形態では、溶着による接合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えばシュラウド１、主板３と翼２とを接着において加圧が行われる場合についても適用することができる。

そして、上述の実施の形態では、リブ１０を中空部９の２箇所に形成しているが、本発明は形成数、形成箇所等について限定するものではない。ただ、軽量化をはかるという観点からは、形成するリブ１０の数は少ない方がよい。

実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５に係る空気調和機を示す図である。図９では、空気調和機を構成する機器のうち、天井埋込型の室内機の構成に係る部分断面図を示している。図９において、上述した実施の形態１等で説明した機器等と同一機能を有する機器等については同一符号を付している。

本実施の形態に係る天井埋込み型の室内機２０は、天井３０の裏側に埋設設置され、下面開口部が天井３０の開口部３１から露出している。そして、本体外郭２１の下面開口部から天井３０の開口部３１の周縁にかけて、吸込口２３及び吹出口２４を有する化粧パネル２２が取り付けられている。吸込口２３の下流側にはフィルター２５が配設されている。

本体外郭２１の天板には、駆動装置となるファンモーター２６が取り付けられ、ファンモーター２６の出力軸には、シュラウド１の空気吸込口１ａを化粧パネル２２の吸込口２３側に位置して配設された遠心送風機における羽根車１００のボス４が固定されている。化粧パネル２２の吸込口２３と、遠心送風機における羽根車１００のシュラウド１の空気吸込口１ａとの間には、ベルマウス２７が設置されている。また、吸込口２３から吹出口２４に至る風路の遠心送風機における羽根車１００の下流側外周に、熱交換器２８が設置されている。

上記のような天井埋込み型の室内機２０を有する空気調和機において、運転を開始すると遠心送風機のファンモーター２６が回転駆動され、これに固定された羽根車１００が回転する。羽根車１００の回転により室内の空気が吸込口２３から吸込まれてフィルター２５により清浄化され、ベルマウス２７から羽根車１００に流入し、翼２の間から外周に向って流出する。羽根車１００から流出した空気は熱交換器２８を通過し、ここで冷風又は温風の調和空気となり、吹出口２４から室内に吹き出される。

実施の形態５の空気調和機によれば、上述の実施の形態１〜４において説明した遠心送風機の羽根車１００を用いた遠心送風機を有するようにしたので、強度が高く、低騒音で省エネルギー効果の高い空気調和機を得ることができる。

なお、前記の説明では、空気調和機の図示の室内機に本発明に係る遠心送風機を用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の室内機であってもよい。さらに、空気調和機の室外機や空気清浄器等にも本発明に係る遠心送風機を用いることができる。

１ シュラウド、１ａ 空気吸込口、１ｂ 凹部、２ 翼、３ 主板、３ａ 凹部、４ ボス、５ 主翼、５ａ 負圧面、５ｂ シュラウド側側面、５ｃ 主板側側面、５ｄ 凸部、５ｅ ボス、６ 翼カバー、６ａ 正圧面、９ 中空部、１０ リブ、２０ 室内機、２１ 本体外郭、２２ 化粧パネル、２３ 吸込口、２４ 吹出口、２５ フィルター、２６ ファンモーター、２７ ベルマウス、２８ 熱交換器、３０ 天井、３１ 開口部、１００ 羽根車。

Claims (8)

1. 駆動装置の回転軸に固定される主板と、
   空気吸込口を有するシュラウドと、
   前記主板と前記シュラウドとの間に配置された複数の翼とを備え、
   前記翼は、前記シュラウドと前記翼とが当接する面側と、前記主板と前記翼とが当接する面側とにわたるリブを有し、
   前記リブは、前記主板と前記翼とが当接する面と接する部分が、他の部分の厚さよりも薄いことを特徴とする遠心送風機。
2. 前記リブの高さが部分的に異なることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記翼は、
   前記主板及び前記シュラウドと固定される主翼と、
   該主翼と組み合わさって内部に空間を有する形状で前記翼を構成する翼カバーとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心送風機。
4. 前記主翼は、前記シュラウドに形成された凹部に嵌合し、天面が前記シュラウドとの当接面となる凸部を有し、前記リブは、前記凸部の側壁面に連なるように、前記空間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の遠心送風機。
5. 前記リブは、前記主翼及び前記翼カバーが前記空間側に向かって変形しないような形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心送風機。
6. 前記リブは、前記翼カバーの形状に対応する高さに形成されていることを特徴とする請求項５に記載の遠心送風機。
7. 前記翼は、ねじれた３次元翼形状をしていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心送風機。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心送風機を備えることを特徴とする空気調和機。

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