遠心送風機
【課題】Ｎｚ音を効果的に低減できる遠心送風機を提供する。
【解決手段】遠心送風機５１は、回転軸Ａの周りに配列された複数の羽根２１を有する羽根車２３を備えている。複数の羽根２１は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根２１１，２１２により構成されている。羽根２１の枚数は、奇数である。前記二種の羽根２１１，２１２の枚数差は、１である。
【解決手段】遠心送風機５１は、回転軸Ａの周りに配列された複数の羽根２１を有する羽根車２３を備えている。複数の羽根２１は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根２１１，２１２により構成されている。羽根２１の枚数は、奇数である。前記二種の羽根２１１，２１２の枚数差は、１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機用の遠心送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機の送風機として遠心送風機が用いられている。遠心送風機は、複数の羽根を有する羽根車を備えている。この羽根車がファンモータによって回転すると、空気調和機の内部に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ベルマウスによって羽根車の空気吸込口（シュラウドの空気吸込口）に案内される。この空気吸込口から羽根車内に流入した空気は、羽根同士の隙間を通って羽根車から吹き出される。
【０００３】
このような空気調和機においては、回転軸を中心とする複数の羽根の回転に伴う周期的な圧力変化に起因して周期的な騒音（Ｎｚ音）が生じる。このＮｚ音は、特に、空気調和機の内部において、遠心送風機の周囲を囲むように配置された熱交換器と羽根とが近接する領域において顕著に生じる。特許文献１には、Ｎｚ音を低減するための整流板が設けられた空気調和機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３-２６９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、空気調和機では、省エネルギー及び小型化が求められており、遠心送風機と熱交換器との隙間がより小さくなる傾向にある。したがって、従来の対策では、Ｎｚ音を必ずしも十分に低減できない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｎｚ音を効果的に低減できる遠心送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の遠心送風機は、回転軸（Ａ）の周りに配列された複数の羽根（２１）を有する羽根車（２３）を備え、前記複数の羽根（２１）は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根の枚数（２１）が奇数であり、前記二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が１である。
【０００８】
この構成では、複数の羽根（２１）には、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）が含まれているので、周期的な圧力変化の発生が抑制され、Ｎｚ音が効果的に低減される。また、羽根（２１）の枚数が奇数であるので、偶数である場合に比べて圧力変化の周期性をより乱すことができ、Ｎｚ音を効果的に低減できる。
【０００９】
さらに、この構成では、複数の羽根（２１）が二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が最小値である１に設定されているので、枚数差が２以上である場合に比べて、重量バランスのよい配置設計が容易になる。これにより、羽根車（２３）においてアンバランスが生じるのを抑制しやすく、その結果、アンバランスに起因する回転時の振動が抑制される。
【００１０】
前記遠心送風機において、前記複数の羽根（２１）が前記回転軸（Ａ）の周りに不等ピッチで配列されている場合には、周期性をさらに乱すことができるので、周期的な圧力変化が生じるのをさらに抑制することができる。
【００１１】
前記遠心送風機において、羽根（２１）の形を異ならせる手段としては、例えば、前記複数の羽根（２１）のうち一部の羽根（２１１）の後縁（６２）に、前縁（６１）側に向かって凹む凹部（７１）を設ける形態が例示できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｎｚ音を効果的に低減できる遠心送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】前記遠心送風機の羽根車を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は、前記羽根車の第１羽根を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。（Ｃ）は、前記羽根車の第２羽根を示す斜視図である。
【図５】前記回転軸を含む仮想平面（子午面）に描かれた羽根の形状を説明するための図である。
【図６】前記羽根の後縁の一部を拡大した斜視図である。
【図７】複数の羽根の具体的な配置例について説明するための図である。
【図８】（Ａ）は、本実施形態に係る遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図であり、（Ｂ）は、従来の遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。
【図９】前記羽根車の羽根と前記熱交換器の一部を示す概略図である。
【図１０】前記羽根の変形例１を示す図である。
【図１１】前記羽根の変形例２を示す図である。
【図１２】前記変形例２における複数の羽根の配置例を示す図である。
【図１３】複数の羽根が不等ピッチで配列された状態を説明するための図である。
【図１４】２つの遠心送風機が設けられた室内機を示す概略図である。
【図１５】第２実施形態に係る遠心送風機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る遠心送風機５１及びこれを備えた室内機３１について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、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筐体３３と、筐体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、平面視の形状が筐体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グリル３９と、この吸込グリル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。
【００１６】
室内機３１は、筐体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、筐体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。
【００１７】
図１及び図２に示すように、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。
【００１８】
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と吸込グリル３９との間に吸込グリル３９に沿って設けられている。エアフィルタ４１は、吸込グリル３９から筐体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。
【００１９】
図１〜図３に示すように、羽根車２３は、ハブ（主板）１５と、シュラウド（側板）１９と、複数の羽根２１とを含む。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。羽根車２３は、回転軸Ａを中心に回転する。
【００２０】
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、背面側Ｒに向かうにつれて大きくなっている。
【００２１】
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に対向配置されている。ベルマウス２５は、前後方向に貫通する貫通口２５ａを有している。ベルマウス２５の背面側Ｒの一部は、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、貫通口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。
【００２２】
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。羽根２１の枚数は、羽根車２３の回転時における周期的な圧力変化に起因するＮｚ音を低減する観点から、奇数枚（例えば５枚、７枚、９枚、１１枚、１３枚など）とするのが好ましい。本実施形態では、羽根２１の枚数は７枚である。
【００２３】
各羽根２１は、ハブ１５の半径方向に対して回転方向の反対向き（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。
【００２４】
図３及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各羽根２１は、羽根車２３において半径方向内側に向く羽根内面２１Ａと、半径方向外側に向く羽根外面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。
【００２５】
複数の羽根２１は、周方向に等間隔又は不等間隔に配列されている。羽根車２３の回転時における周期的な圧力変化に起因するＮｚ音を低減する観点から、複数の羽根２１は、等ピッチではなく不等ピッチで配列されているのが好ましい。ここで、不等ピッチの配列とは、複数の羽根２１が回転軸Ａ周りに均等でない角度で配置されていることをいう。図１３に示すように、隣り合う羽根２１同士の間の中心角は、回転軸Ａに直交する平面で複数の羽根２１を切った断面において、回転軸Ａと一方の羽根２１の前縁６１とを結ぶ直線と、回転軸Ａと他方の羽根２１の前縁６１とを結ぶ直線とがなす角度θ１〜θ７によりそれぞれ規定することができる。したがって、隣り合ういずれかの羽根２１同士の間の中心角が他と異なっている場合に不等ピッチの配列であるということができる。
【００２６】
複数の羽根２１は、形の異なる二種の羽根２１により構成されている。具体的に、複数の羽根２１は、複数の第１羽根２１１と、複数の第２羽根２１２とにより構成されている。第１羽根２１１と第２羽根２１２とは形が異なっている。本実施形態では、第１羽根２１１は後述する第１凹部７１を有している一方で、第２羽根２１２は第１凹部７１を有していない点で両者の形は相違している。
【００２７】
第１羽根２１１の枚数と第２羽根２１２の枚数との差は最小値である１とされている。第１羽根２１１の枚数は、羽根２１の総数の半分以下であるのが好ましい。図２及び図３に示すように、本実施形態では、複数の羽根２１は、３枚の第１羽根２１１と４枚の第２羽根２１２により構成されている。そして、周方向において、第１羽根２１１と第１羽根２１１との間には、少なくとも１枚の第２羽根２１２が介在している。
【００２８】
図３、図４（Ａ），（Ｂ）及び図５に示すように、各第１羽根２１１の後縁６２には、一つの第１凹部７１と、複数の第２凹部７２とが設けられている。これに対し、図３及び図４（Ｃ）に示すように、各第２羽根２１２の後縁６２には、複数の第２凹部７２が設けられているが、第１凹部７１は設けられていない。
【００２９】
第１凹部７１は、後縁６２におけるハブ１５側の領域（空気吸込口１９ａとは反対側の領域）に設けられている。第１凹部７１は、前縁６１側に向かって凹んでおり、羽根２１の後縁６２の一部が切り欠かれたような形状を有している。図４（Ａ）及び図５に示すように、第１凹部７１は、円弧状に滑らかに湾曲している。第１凹部７１は、ハブ１５側の端部７１１と、最も前縁６１側に位置する底部７１２（前縁６１方向の底部７１２）と、シュラウド１９側の端部７１３とを有している。なお、第１羽根２１１において、ハブ１５から回転軸Ａ方向に少し離れた位置に第１凹部７１が設けられているのは、第１羽根２１１とハブ１５との接続面接を確保し、羽根車２３の強度を維持するためである。
【００３０】
図６に示すように、第１凹部７１は、羽根２１の羽根内面２１Ａと羽根外面２１Ｂとをつなぐ凹面を有している。この凹面の幅は、ハブ１５側の端部７１１から底部７１２又はその近傍まで次第に大きくなり、底部７１２又はその近傍からシュラウド１９側の端部７１３まで次第に小さくなっている。すなわち、この凹面は、ハブ１５側（背面側Ｒ）に位置する凹面部７１Ａと、シュラウド１９側（正面側Ｆ）に位置する凹面部７１Ｃと、これらの間に位置する凹面部７１Ｂとを含み、この凹面部７１Ｂの幅は、凹面部７１Ａの幅及び凹面部７１Ｃの幅よりも大きい。
【００３１】
ここで、第１凹部７１がハブ１５側の領域（空気吸込口１９ａとは反対側の領域）に設けられているとは、次のことを意味する。すなわち、第１凹部７１がハブ１５側の領域に設けられているとは、図５に示す羽根２１の形状において、第１凹部７１の底部７１２が、回転軸Ａ方向における後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置していることをいう。なお、ハブ１５側の気流の速度をより重点的に低減させるという観点から、第１凹部７１の全体が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置しているのがより好ましい。
【００３２】
図５について具体的に説明すると次のようになる。図５は、以下のような方法によって回転軸Ａを含む仮想平面（子午面）Ｐに描き出される第１羽根２１１の形状を表している。まず、回転軸Ａを含む任意の平面（仮想平面）Ｐが一つ決められるとともに、対象となる羽根２１が一つ決められる。ついで、回転軸Ａを中心に羽根車２３を回転させて対象の羽根２１が仮想平面Ｐを通過することを想定する。このとき、羽根２１の各部位は、仮想平面Ｐ上のいずれかの部位を通過する。図５に示す羽根２１の形状は、このようにして羽根２１が仮想平面Ｐ上を通過した全ての部位により仮想平面Ｐ上に描き出される形状である。図５に示す第１羽根２１１の形状は、第１羽根２１１の前縁６１、後縁６２、端縁２１Ｆ及び端縁２１Ｒの形状を示している。
【００３３】
図５に示すように、回転軸Ａ方向において、後縁６２の長さＨに対する第１凹部７１の長さｈ１の比（ｈ１／Ｈ）は、０．２５〜０．５の範囲にあるのが好ましく、０．３５〜０．４６の範囲にあるのがより好ましい。
【００３４】
また、図４（Ｂ）及び図５に示すように、羽根２１の翼弦長Ｌと、第１凹部７１における前縁６１に向かう方向の深さＣとの比（Ｃ／Ｌ）は、０．１０〜０．３０であるのが好ましく、０．１５〜０．２５であるのがより好ましく、０．１５〜０．２０であるのがさらに好ましい。比（Ｃ／Ｌ）が０．１０〜０．３０の範囲にあることにより、風量の低減を抑制しつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００３５】
なお、第１凹部７１の深さＣとは、図５において、第１凹部７１におけるハブ１５側の端部７１１とシュラウド１９側の端部７１３とを結ぶ直線（仮想直線）と、底部７１２との距離をいう。また、翼弦長Ｌとは、回転軸Ａに直交し底部７１２を通る平面で第１羽根２１１を切ったときの断面において、前縁６１と前記仮想直線との距離をいう。
【００３６】
さらに、図５に示すように、底部７１２と第１羽根２１１におけるハブ１５側の端部７１４との回転軸Ａ方向の距離ｈ２は、後縁６２の回転軸Ａ方向の長さＨの０．１８〜０．２８倍の範囲にあるのが好ましい。
【００３７】
図５に示す第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線Ｓに対して線対称となる形状であるのが好ましい。本実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、円弧形状又は円弧形状に近い形状である。仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、例えば、楕円弧形状や弓形状などであってもよい。
【００３８】
図４（Ａ）、図５及び図６に示すように、第１羽根２１１に設けられている複数の第２凹部７２は、後縁６２における第１凹部７１よりもシュラウド１９側（空気吸込口１９ａ側）の領域に設けられている。各第２凹部７２は、前縁６１側に向かって凹んでいる。各第２凹部７２は、第１凹部７１よりも回転軸Ａ方向の長さ及び前縁６１方向の深さが小さく、後縁６２に沿って鋸歯状に並んでいる。
【００３９】
また、図４（Ｃ）に示すように、各第２羽根２１２における複数の第２凹部７２は、後縁６２のほぼ全体に設けられている。第２羽根２１２における各第２凹部７２は、第１羽根２１１における各第２凹部７２と同様の形及び大きさを有している。
【００４０】
次に、複数の羽根２１の具体的な配置例について図７及び表１を参照して説明する。表１において、パターン１〜パターン７は、本実施形態における羽根車２３の７枚の羽根２１の配列例をそれぞれ示している。パターン０は、参考例における羽根車の７枚の羽根の配列例を示している。
【００４１】
以下では、パターン１〜パターン７において、７枚の羽根２１のうち、３枚が第１羽根２１１であり、残り４枚が第２羽根２１２である場合を例に挙げて説明する。また、パターン０では、７枚の羽根２１のすべてが第２羽根２１２であり、各羽根２１に第１凹部７１は設けられていない。なお、表１の「不釣合量比」とは、パターン０の不釣合量を１としたときに各パターン（パターン１〜７）の不釣合量がパターン０の不釣合量の何倍に相当するかを示したものである。不釣合量とは、次の式で表される量をいう。
【００４２】
不釣合い量[ｍｍ・g]＝偏重心距離[ｍｍ]×偏荷重量[g]
【００４３】
【表１】
【００４４】
パターン０では、７枚の羽根２１が不等ピッチで配列されている。これにより、羽根車２３の重心は、回転軸Ａから径方向に偏心している。
【００４５】
次に、パターン１〜７について説明する。パターン１〜７では、図７に示す位置［１］〜［７］の各羽根２１は、パターン０と同じ不等ピッチで配列されている。
【００４６】
そして、上述したように、パターン１〜７では、７枚の羽根２１のうちの３枚が第１羽根２１１である。パターン１〜７のそれぞれでは、３枚の第１羽根２１１は、表１に示す３箇所に配置されている。
【００４７】
具体的に、パターン１では、表１に示すように、３枚の第１羽根２１１は、図７における位置［１］，［３］，［６］の３箇所に配置されている。したがって、残りの４枚の第２羽根２１２は、上記位置以外の位置［２］，［４］，［５］，［７］に配置されている。パターン２では、３枚の第１羽根２１１は、図７における位置［２］，［４］，［７］の３箇所に配置されている。したがって、残りの４枚の第２羽根２１２は、位置［１］，［３］，［５］，［６］に配置されている。同様に、パターン３〜パターン７についても表１及び図７に示す通りであるので、説明を省略する。
【００４８】
表１に示されているように、羽根車２３の重心位置は、３枚の第１羽根２１１の配置によってパターン０に比べて回転軸Ａに近づけられることがわかる。すなわち、パターン０において不等ピッチで複数の羽根２１を配置することに起因する偏心を、本実施形態における第１羽根２１１の配置によって抑制することが可能になる。
【００４９】
具体的に、パターン３及びパターン６の配置は、パターン０の状態よりも不釣合量比が小さくなって偏心が抑制されており、重量バランスのよい配置（重量モーメント力の合成ベクトルが小さい配置）となっている。これらのパターン３及びパターン６では、不等ピッチに起因する羽根車２３のアンバランスを低減できるので、羽根車２３の回転時における振動が顕著に抑制される。なお、例えば各羽根２１の重量の微調整、ハブ１５の厚さの調整などによって羽根車２３のアンバランスをさらに低減することもできる。
【００５０】
次に、遠心送風機５１における空気の流れについて説明する。図８（Ａ）は、本実施形態に係る遠心送風機５１における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。遠心送風機５１のモータ１１が動作して羽根車２３が回転すると、図８（Ａ）に示すようにベルマウス２５に沿って空気がシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内される。空気吸込口１９ａに案内された気流は、羽根車２３内を回転軸Ａ方向に沿って背面側Ｒに流れる。この気流は、背面側Ｒに流れながら次第に半径方向外側に向きを変え、羽根２１同士の間から羽根車２３の外に吹き出される。
【００５１】
図８（Ｂ）は、従来の遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。図８（Ｂ）に示す従来の遠心送風機においても同様に、空気吸込口１９ａに案内された気流は、背面側Ｒに流れながら次第に半径方向外側に向きを変え、羽根１２１同士の間から羽根車の外に吹き出される。従来の遠心送風機では、羽根１２１同士の隙間から吹き出される気流の速度は、図８（Ｂ）における速度分布Ｖ２に矢印で示されているように、シュラウド１９側を流れる気流よりもハブ１５側を流れる気流の方が大きい傾向にある。
【００５２】
一方、本実施形態では、第１羽根２１１の後縁６２におけるハブ１５側の領域に、第１凹部７１が設けられているので、図８（Ａ）における速度分布Ｖ１に示されているように、図８（Ｂ）における速度分布Ｖ２に比べて、ハブ１５側を流れる気流の速度を局所的に低減することができる。これにより、本実施形態では、従来の遠心送風機に比べて最大風速を低減することができる。速度分布Ｖ１は、速度分布Ｖ２に比べて偏りが抑制されている。言い換えると、ハブ１５側を流れる気流の速度と、シュラウド１９側を流れる気流の速度との差が小さくなることにより、ハブ１５側の圧力と、シュラウド１９側の圧力との差が小さくなっている。
【００５３】
空気調和機の内部には、遠心送風機５１の他に熱交換器４３などの種々の構造物が配設されている。したがって、図９に示すように羽根車２３が回転方向ＲＤに回転して羽根車２３から吹き出される気流は、例えば羽根２１（１２１）の近傍に位置する熱交換器４３などの構造物と干渉する。そして、同じ形で同じ大きさの複数の羽根が回転軸Ａ周りに等ピッチで配列されている羽根車の場合には、複数の羽根の回転に伴う周期的な圧力変化に起因して周期的な騒音（Ｎｚ音）が生じる。Ｎｚ音の発生周波数Ｆ［Ｈｚ］は、次式で表される。
【００５４】
Ｆ［Ｈｚ］＝１／Ｔ＝ＮＺ／６０
Ｔ：圧力波形の周期［ｓ］
Ｚ：羽根の枚数［枚］
Ｎ：羽根車２３の回転数［ｒｐｍ］
【００５５】
このようなＮｚ音は、複数の羽根２１を不等ピッチで配列することによって低減される。また、Ｎｚ音は、複数の羽根２１が形及び大きさの少なくとも一方が異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根２１の枚数が奇数であることによってより顕著に低減される。本実施形態では、各羽根２１の仕事により吹き出される風速の分布をあえて乱すことによってＮｚ音を低減している。
【００５６】
また、図８（Ａ）に示す第１羽根２１１では、第１凹部７１が設けられているため、第１羽根２１１によって得られる風量が減少する傾向にある。仮に、すべての羽根２１のうちの多くを第１羽根２１１が占めることになると、風量を確保するために回転数を上げる必要が生じるため、Ｎｚ音の低減効果が十分に得られない場合がある。本実施形態では、第１羽根２１１と第２羽根２１２との枚数差を最小値である１にすることにより、風量の低減を小さく抑えつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。特に、本実施形態では、第１羽根２１１の枚数を第２羽根２１２の枚数よりも少なくし、かつ枚数差を１としているので、風量の低減をより小さく抑えつつ、Ｎｚ音をより効果的に低減することができる。
【００５７】
表２は、７枚の羽根２１が３枚の第１羽根２１１と４枚の第２羽根２１２により構成された本実施形態に係る遠心送風機５１と、７枚の羽根２１のすべてが第１羽根２１１により構成された参考例１の遠心送風機と、７枚の羽根２１のすべてが第２羽根２１２により構成された参考例２の遠心送風機とを比較したものである。
【００５８】
表２では、所定の回転数のときのＮｚ音低減効果を示している。Ｎｚ音低減効果を示す表２の各値（ｄＢ）は、参考例２のＮｚ音から低減された値を示している。すなわち、表２に示すように、本実施形態では、同じ回転数で比較したときに、参考例２に比べてＮｚ音が３．０ｄＢ低減している。また、本実施形態は、参考例１に比べてＮｚ音の低減効果が高いことがわかる。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表３は、本実施形態に係る遠心送風機５１と、参考例２の遠心送風機とを比較したものである。Ｎｚ音低減効果を示す表３の値（ｄＢ）は、参考例２のＮｚ音から低減された値を示している。なお、表３のデータは、図１４に示すような２つの遠心送風機５１が設けられた空気調和機において、両方の遠心送風機５１を同時に運転したときのＮｚ音のデータを示している。
【００６１】
表３に示すように、本実施形態では、同じ回転数で比較したときに、参考例２に比べてＮｚ音が２．６ｄＢ低減している。
【００６２】
【表３】
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、複数の羽根２１には、形が異なる二種の羽根２１１，２１２が含まれているので、周期的な圧力変化が生じるのが抑制され、Ｎｚ音が低減される。また、羽根２１の枚数が奇数であるので、偶数である場合に比べて周期性をより乱すことができる。さらに、複数の羽根２１が二種の羽根２１１，２１２により構成されており、二種の羽根２１１，２１２の枚数差が最小値である１に設定されているので、枚数差が２以上である場合に比べて、重量バランスのよい配置設計が容易になる。これにより、羽根車２３においてアンバランスが生じるのを抑制しやすく、その結果、アンバランスに起因する回転時の振動が抑制される。
【００６４】
本実施形態では、第１羽根２１１において、ハブ１５側に第１凹部７１を設けているので、ハブ１５側を流れる気流の速度を局所的に低減することができる。すなわち、風速が高い傾向にあるハブ１５側から吹き出される気流の速度が低減されることにより、圧力変化がより効果的に低減されるので、より効果的にＮｚ音が低減される。
【００６５】
本実施形態では、羽根２１の後縁６２におけるハブ１５側の領域に、後縁６２の長さＨに対する凹部７１の長さｈ１の比（ｈ１／Ｈ）が０．２５〜０．５の範囲にある第１凹部７１を設けることにより、効果的に騒音を低減することができる。
【００６６】
本実施形態では、羽根２１の後縁６２に複数の第１凹部７１を設けるのではなく単一の第１凹部７１を設けることに留めることによって、風量が過度に低減するのを抑制し、羽根車を回転させるモータの回転数の増大を抑制している。
【００６７】
本実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状が円弧形状であるので、羽根車の羽根２１から外側に送られる空気の風速分布をなだらかに変化させることができる。これにより、騒音低減効果を高めることができる。
【００６８】
本実施形態では、羽根２１の翼弦長Ｌに対する第１凹部７１における前縁方向の深さＣの比（Ｃ／Ｌ）が０．１０〜０．３０であることにより、風量の低減を抑制しつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００６９】
本実施形態では、気流の速度が大きい領域に大きな第１凹部７１を設けることによって当該領域の気流の速度を低減することによる騒音低減効果に加え、さらに、後縁６２において第１凹部７１よりも空気吸込口１９ａ側の領域に複数の第２凹部７２を設けることにより、次のような効果が得られる。すなわち、羽根２１の内面２１Ａに沿って流れる空気と外面２１Ｂに沿って流れる空気は、複数の第２凹部７２においてそれぞれ細分化されるので、これらが後縁６２の近傍において合流する際の気流の乱れが抑制される。これにより、羽根２１の後縁６２の近傍において生じる送風音を低減することができる。
【００７０】
＜他の実施形態＞
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。
【００７１】
例えば、前記実施形態では、各羽根２１の後縁６２には、後縁６２に沿って鋸歯状に並ぶ複数の第２凹部７２が設けられている場合を例示したが、これに限定されない。例えば、図１０に示す変形例１のように第１羽根２１１の後縁６２には、第１凹部７１が設けられている一方で、第２凹部７２は設けられていなくてもよい。第２羽根２１２についても第２凹部７２が設けられていなくてもよい。
【００７２】
前記実施形態では、複数の羽根２１が回転軸Ａの周りに不等ピッチで配列されている場合を例示したが、複数の羽根２１が回転軸Ａの周りに等ピッチで配列されていてもよい。
【００７３】
前記実施形態では、第１凹部７１の有無によって第１羽根２１１と第２羽根２１２との形を異ならせる場合を例示したが、これに限定されない。形を異ならせる変形例２として、図１１及び図１２に示すように、前縁６１から後縁６２までの長さが互いに異なる第１羽根２１１と第２羽根２１２を採用することもできる。図１２に示すように、複数の羽根２１は、前縁６１から後縁６２までの長さＬ１を有する複数の第１羽根２１１と、前縁６１から後縁６２までの長さＬ２を有する複数の第２羽根２１２とを含む。この変形例２では、７枚の羽根２１は、４枚の第１羽根２１１と、３枚の第２羽根２１２とからなる。長さＬ２は、長さＬ１よりも小さい（Ｌ２＝ａ×Ｌ１）。係数ａは、例えば０．５〜０．７程度の範囲にあるのが好ましい。図１２では、係数ａは、０．６に設定されている。
【００７４】
前記実施形態では、複数の羽根２１が形の異なる二種の羽根２１により構成されている場合を例示したが、複数の羽根２１は、同じ形で大きさの異なる二種の羽根により構成されていてもよい。すなわち、二種の羽根は、互いに相似形であってもよい。
【００７５】
また、図１５に示す第２実施形態に係る遠心送風機では、複数の羽根２１は、次のような特徴を有している。すなわち、複数の羽根２１は、同じ形、同じ大きさを有している。複数の羽根２１は、出口角α（α１，α２）が互いに異なる二種の羽根２１を有している。二種の羽根２１は、出口角α１を有する複数の第１羽根２１１と、出口角α２を有する複数の第２羽根２１２とを有している。具体的に、図１５に示す第２実施形態では、二種の羽根２１は、合計７枚であり、４枚の第１羽根２１１と、３枚の第２羽根２１２とからなる。図１５では、出口角α１と出口角α２とは、各羽根２１の後縁６２におけるハブ１５側の端部において比較されている。
【００７６】
この第２実施形態のメリットは次の通りである。すなわち、羽根分割式の遠心送風機の場合、同じ形、同じ大きさの複数の羽根（図１５の場合、７枚の羽根２１）を、例えば図１５に示すように出口角αを異ならせるだけでＮｚ音を低減することができる。これにより、異なる形状の羽根を作製する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。前記羽根分割式とは、羽根２１とハブ１５、羽根２１とシュラウド１９をレーザー溶着などの接合手段を用いて接合するタイプをいう。
【００７７】
なお、この第２実施形態においては、複数の羽根２１は、必ずしも同じ形、同じ大きさでなくてもよく、第１実施形態の特徴、各変形例の特徴などを適宜組み合わせてもよい。
【００７８】
上記した第１実施形態及びその変形例、並びに第２実施形態においては、複数の羽根２１は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根２１１，２１２により構成されている。これにより、上述した方法によって仮想平面Ｐ（子午面）に描き出される羽根２１の面積を、第１羽根２１１と第２羽根２１２との間で異ならせることができる。これにより、二種の羽根２１間で仕事量、速度分布、ピーク速度などに差をつけることができるので、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００７９】
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、天吊り型や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、床置き型などの他のタイプの室内機にも適用できる。
【００８０】
前記実施形態では、第１凹部７１の全体が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置している場合を例示したが、第１凹部７１の一部が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもシュラウド１９側に位置していてもよい。
【００８１】
前記実施形態では、各第１羽根２１１の後縁６２に設けられている第１凹部７１の個数が一つである場合を例示したが、これに限定されない。各第１羽根２１１の後縁６２には、ハブ１５側の領域に複数（例えば２つ）の第１凹部７１を設けてもよい。
【００８２】
前記実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線に対して線対称となる形状である場合を例示したが、これに限定されない。例えば、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに交わる直線に対して線対称となる形状であればよい。具体的に、回転軸Ａに交わる直線としては、図５において、回転軸Ａに直交する直線（図５における水平方向の直線）に対して例えば数度〜十数度程度傾斜した直線が例示できる。また、第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線に対して線対称でなくてもよい。
【００８３】
前記実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる凹部７１の形状は、円弧形状である場合を例示したが、これに限定されない。上述したように、仮想平面Ｐに描かれる凹部７１の形状は、楕円弧形状や弓形状などであってもよく、また、直線又は平面の部分を有していてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１９ シュラウド
１９ａ 空気吸込口
２１ 羽根
２１１ 第１羽根
２１２ 第２羽根
２３ 羽根車
２５ ベルマウス
３１ 室内機
５１ 遠心送風機
６１ 前縁
６２ 後縁
７１ 第１凹部
７２ 第２凹部
Ａ 回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機用の遠心送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機の送風機として遠心送風機が用いられている。遠心送風機は、複数の羽根を有する羽根車を備えている。この羽根車がファンモータによって回転すると、空気調和機の内部に空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ベルマウスによって羽根車の空気吸込口（シュラウドの空気吸込口）に案内される。この空気吸込口から羽根車内に流入した空気は、羽根同士の隙間を通って羽根車から吹き出される。
【０００３】
このような空気調和機においては、回転軸を中心とする複数の羽根の回転に伴う周期的な圧力変化に起因して周期的な騒音（Ｎｚ音）が生じる。このＮｚ音は、特に、空気調和機の内部において、遠心送風機の周囲を囲むように配置された熱交換器と羽根とが近接する領域において顕著に生じる。特許文献１には、Ｎｚ音を低減するための整流板が設けられた空気調和機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３-２６９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、空気調和機では、省エネルギー及び小型化が求められており、遠心送風機と熱交換器との隙間がより小さくなる傾向にある。したがって、従来の対策では、Ｎｚ音を必ずしも十分に低減できない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｎｚ音を効果的に低減できる遠心送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の遠心送風機は、回転軸（Ａ）の周りに配列された複数の羽根（２１）を有する羽根車（２３）を備え、前記複数の羽根（２１）は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根の枚数（２１）が奇数であり、前記二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が１である。
【０００８】
この構成では、複数の羽根（２１）には、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）が含まれているので、周期的な圧力変化の発生が抑制され、Ｎｚ音が効果的に低減される。また、羽根（２１）の枚数が奇数であるので、偶数である場合に比べて圧力変化の周期性をより乱すことができ、Ｎｚ音を効果的に低減できる。
【０００９】
さらに、この構成では、複数の羽根（２１）が二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が最小値である１に設定されているので、枚数差が２以上である場合に比べて、重量バランスのよい配置設計が容易になる。これにより、羽根車（２３）においてアンバランスが生じるのを抑制しやすく、その結果、アンバランスに起因する回転時の振動が抑制される。
【００１０】
前記遠心送風機において、前記複数の羽根（２１）が前記回転軸（Ａ）の周りに不等ピッチで配列されている場合には、周期性をさらに乱すことができるので、周期的な圧力変化が生じるのをさらに抑制することができる。
【００１１】
前記遠心送風機において、羽根（２１）の形を異ならせる手段としては、例えば、前記複数の羽根（２１）のうち一部の羽根（２１１）の後縁（６２）に、前縁（６１）側に向かって凹む凹部（７１）を設ける形態が例示できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｎｚ音を効果的に低減できる遠心送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】前記遠心送風機の羽根車を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は、前記羽根車の第１羽根を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。（Ｃ）は、前記羽根車の第２羽根を示す斜視図である。
【図５】前記回転軸を含む仮想平面（子午面）に描かれた羽根の形状を説明するための図である。
【図６】前記羽根の後縁の一部を拡大した斜視図である。
【図７】複数の羽根の具体的な配置例について説明するための図である。
【図８】（Ａ）は、本実施形態に係る遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図であり、（Ｂ）は、従来の遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。
【図９】前記羽根車の羽根と前記熱交換器の一部を示す概略図である。
【図１０】前記羽根の変形例１を示す図である。
【図１１】前記羽根の変形例２を示す図である。
【図１２】前記変形例２における複数の羽根の配置例を示す図である。
【図１３】複数の羽根が不等ピッチで配列された状態を説明するための図である。
【図１４】２つの遠心送風機が設けられた室内機を示す概略図である。
【図１５】第２実施形態に係る遠心送風機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る遠心送風機５１及びこれを備えた室内機３１について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、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筐体３３と、筐体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、平面視の形状が筐体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グリル３９と、この吸込グリル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。
【００１６】
室内機３１は、筐体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、筐体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。
【００１７】
図１及び図２に示すように、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。
【００１８】
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と吸込グリル３９との間に吸込グリル３９に沿って設けられている。エアフィルタ４１は、吸込グリル３９から筐体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。
【００１９】
図１〜図３に示すように、羽根車２３は、ハブ（主板）１５と、シュラウド（側板）１９と、複数の羽根２１とを含む。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。羽根車２３は、回転軸Ａを中心に回転する。
【００２０】
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、背面側Ｒに向かうにつれて大きくなっている。
【００２１】
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に対向配置されている。ベルマウス２５は、前後方向に貫通する貫通口２５ａを有している。ベルマウス２５の背面側Ｒの一部は、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、貫通口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。
【００２２】
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。羽根２１の枚数は、羽根車２３の回転時における周期的な圧力変化に起因するＮｚ音を低減する観点から、奇数枚（例えば５枚、７枚、９枚、１１枚、１３枚など）とするのが好ましい。本実施形態では、羽根２１の枚数は７枚である。
【００２３】
各羽根２１は、ハブ１５の半径方向に対して回転方向の反対向き（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。
【００２４】
図３及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各羽根２１は、羽根車２３において半径方向内側に向く羽根内面２１Ａと、半径方向外側に向く羽根外面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。
【００２５】
複数の羽根２１は、周方向に等間隔又は不等間隔に配列されている。羽根車２３の回転時における周期的な圧力変化に起因するＮｚ音を低減する観点から、複数の羽根２１は、等ピッチではなく不等ピッチで配列されているのが好ましい。ここで、不等ピッチの配列とは、複数の羽根２１が回転軸Ａ周りに均等でない角度で配置されていることをいう。図１３に示すように、隣り合う羽根２１同士の間の中心角は、回転軸Ａに直交する平面で複数の羽根２１を切った断面において、回転軸Ａと一方の羽根２１の前縁６１とを結ぶ直線と、回転軸Ａと他方の羽根２１の前縁６１とを結ぶ直線とがなす角度θ１〜θ７によりそれぞれ規定することができる。したがって、隣り合ういずれかの羽根２１同士の間の中心角が他と異なっている場合に不等ピッチの配列であるということができる。
【００２６】
複数の羽根２１は、形の異なる二種の羽根２１により構成されている。具体的に、複数の羽根２１は、複数の第１羽根２１１と、複数の第２羽根２１２とにより構成されている。第１羽根２１１と第２羽根２１２とは形が異なっている。本実施形態では、第１羽根２１１は後述する第１凹部７１を有している一方で、第２羽根２１２は第１凹部７１を有していない点で両者の形は相違している。
【００２７】
第１羽根２１１の枚数と第２羽根２１２の枚数との差は最小値である１とされている。第１羽根２１１の枚数は、羽根２１の総数の半分以下であるのが好ましい。図２及び図３に示すように、本実施形態では、複数の羽根２１は、３枚の第１羽根２１１と４枚の第２羽根２１２により構成されている。そして、周方向において、第１羽根２１１と第１羽根２１１との間には、少なくとも１枚の第２羽根２１２が介在している。
【００２８】
図３、図４（Ａ），（Ｂ）及び図５に示すように、各第１羽根２１１の後縁６２には、一つの第１凹部７１と、複数の第２凹部７２とが設けられている。これに対し、図３及び図４（Ｃ）に示すように、各第２羽根２１２の後縁６２には、複数の第２凹部７２が設けられているが、第１凹部７１は設けられていない。
【００２９】
第１凹部７１は、後縁６２におけるハブ１５側の領域（空気吸込口１９ａとは反対側の領域）に設けられている。第１凹部７１は、前縁６１側に向かって凹んでおり、羽根２１の後縁６２の一部が切り欠かれたような形状を有している。図４（Ａ）及び図５に示すように、第１凹部７１は、円弧状に滑らかに湾曲している。第１凹部７１は、ハブ１５側の端部７１１と、最も前縁６１側に位置する底部７１２（前縁６１方向の底部７１２）と、シュラウド１９側の端部７１３とを有している。なお、第１羽根２１１において、ハブ１５から回転軸Ａ方向に少し離れた位置に第１凹部７１が設けられているのは、第１羽根２１１とハブ１５との接続面接を確保し、羽根車２３の強度を維持するためである。
【００３０】
図６に示すように、第１凹部７１は、羽根２１の羽根内面２１Ａと羽根外面２１Ｂとをつなぐ凹面を有している。この凹面の幅は、ハブ１５側の端部７１１から底部７１２又はその近傍まで次第に大きくなり、底部７１２又はその近傍からシュラウド１９側の端部７１３まで次第に小さくなっている。すなわち、この凹面は、ハブ１５側（背面側Ｒ）に位置する凹面部７１Ａと、シュラウド１９側（正面側Ｆ）に位置する凹面部７１Ｃと、これらの間に位置する凹面部７１Ｂとを含み、この凹面部７１Ｂの幅は、凹面部７１Ａの幅及び凹面部７１Ｃの幅よりも大きい。
【００３１】
ここで、第１凹部７１がハブ１５側の領域（空気吸込口１９ａとは反対側の領域）に設けられているとは、次のことを意味する。すなわち、第１凹部７１がハブ１５側の領域に設けられているとは、図５に示す羽根２１の形状において、第１凹部７１の底部７１２が、回転軸Ａ方向における後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置していることをいう。なお、ハブ１５側の気流の速度をより重点的に低減させるという観点から、第１凹部７１の全体が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置しているのがより好ましい。
【００３２】
図５について具体的に説明すると次のようになる。図５は、以下のような方法によって回転軸Ａを含む仮想平面（子午面）Ｐに描き出される第１羽根２１１の形状を表している。まず、回転軸Ａを含む任意の平面（仮想平面）Ｐが一つ決められるとともに、対象となる羽根２１が一つ決められる。ついで、回転軸Ａを中心に羽根車２３を回転させて対象の羽根２１が仮想平面Ｐを通過することを想定する。このとき、羽根２１の各部位は、仮想平面Ｐ上のいずれかの部位を通過する。図５に示す羽根２１の形状は、このようにして羽根２１が仮想平面Ｐ上を通過した全ての部位により仮想平面Ｐ上に描き出される形状である。図５に示す第１羽根２１１の形状は、第１羽根２１１の前縁６１、後縁６２、端縁２１Ｆ及び端縁２１Ｒの形状を示している。
【００３３】
図５に示すように、回転軸Ａ方向において、後縁６２の長さＨに対する第１凹部７１の長さｈ１の比（ｈ１／Ｈ）は、０．２５〜０．５の範囲にあるのが好ましく、０．３５〜０．４６の範囲にあるのがより好ましい。
【００３４】
また、図４（Ｂ）及び図５に示すように、羽根２１の翼弦長Ｌと、第１凹部７１における前縁６１に向かう方向の深さＣとの比（Ｃ／Ｌ）は、０．１０〜０．３０であるのが好ましく、０．１５〜０．２５であるのがより好ましく、０．１５〜０．２０であるのがさらに好ましい。比（Ｃ／Ｌ）が０．１０〜０．３０の範囲にあることにより、風量の低減を抑制しつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００３５】
なお、第１凹部７１の深さＣとは、図５において、第１凹部７１におけるハブ１５側の端部７１１とシュラウド１９側の端部７１３とを結ぶ直線（仮想直線）と、底部７１２との距離をいう。また、翼弦長Ｌとは、回転軸Ａに直交し底部７１２を通る平面で第１羽根２１１を切ったときの断面において、前縁６１と前記仮想直線との距離をいう。
【００３６】
さらに、図５に示すように、底部７１２と第１羽根２１１におけるハブ１５側の端部７１４との回転軸Ａ方向の距離ｈ２は、後縁６２の回転軸Ａ方向の長さＨの０．１８〜０．２８倍の範囲にあるのが好ましい。
【００３７】
図５に示す第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線Ｓに対して線対称となる形状であるのが好ましい。本実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、円弧形状又は円弧形状に近い形状である。仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、例えば、楕円弧形状や弓形状などであってもよい。
【００３８】
図４（Ａ）、図５及び図６に示すように、第１羽根２１１に設けられている複数の第２凹部７２は、後縁６２における第１凹部７１よりもシュラウド１９側（空気吸込口１９ａ側）の領域に設けられている。各第２凹部７２は、前縁６１側に向かって凹んでいる。各第２凹部７２は、第１凹部７１よりも回転軸Ａ方向の長さ及び前縁６１方向の深さが小さく、後縁６２に沿って鋸歯状に並んでいる。
【００３９】
また、図４（Ｃ）に示すように、各第２羽根２１２における複数の第２凹部７２は、後縁６２のほぼ全体に設けられている。第２羽根２１２における各第２凹部７２は、第１羽根２１１における各第２凹部７２と同様の形及び大きさを有している。
【００４０】
次に、複数の羽根２１の具体的な配置例について図７及び表１を参照して説明する。表１において、パターン１〜パターン７は、本実施形態における羽根車２３の７枚の羽根２１の配列例をそれぞれ示している。パターン０は、参考例における羽根車の７枚の羽根の配列例を示している。
【００４１】
以下では、パターン１〜パターン７において、７枚の羽根２１のうち、３枚が第１羽根２１１であり、残り４枚が第２羽根２１２である場合を例に挙げて説明する。また、パターン０では、７枚の羽根２１のすべてが第２羽根２１２であり、各羽根２１に第１凹部７１は設けられていない。なお、表１の「不釣合量比」とは、パターン０の不釣合量を１としたときに各パターン（パターン１〜７）の不釣合量がパターン０の不釣合量の何倍に相当するかを示したものである。不釣合量とは、次の式で表される量をいう。
【００４２】
不釣合い量[ｍｍ・g]＝偏重心距離[ｍｍ]×偏荷重量[g]
【００４３】
【表１】
【００４４】
パターン０では、７枚の羽根２１が不等ピッチで配列されている。これにより、羽根車２３の重心は、回転軸Ａから径方向に偏心している。
【００４５】
次に、パターン１〜７について説明する。パターン１〜７では、図７に示す位置［１］〜［７］の各羽根２１は、パターン０と同じ不等ピッチで配列されている。
【００４６】
そして、上述したように、パターン１〜７では、７枚の羽根２１のうちの３枚が第１羽根２１１である。パターン１〜７のそれぞれでは、３枚の第１羽根２１１は、表１に示す３箇所に配置されている。
【００４７】
具体的に、パターン１では、表１に示すように、３枚の第１羽根２１１は、図７における位置［１］，［３］，［６］の３箇所に配置されている。したがって、残りの４枚の第２羽根２１２は、上記位置以外の位置［２］，［４］，［５］，［７］に配置されている。パターン２では、３枚の第１羽根２１１は、図７における位置［２］，［４］，［７］の３箇所に配置されている。したがって、残りの４枚の第２羽根２１２は、位置［１］，［３］，［５］，［６］に配置されている。同様に、パターン３〜パターン７についても表１及び図７に示す通りであるので、説明を省略する。
【００４８】
表１に示されているように、羽根車２３の重心位置は、３枚の第１羽根２１１の配置によってパターン０に比べて回転軸Ａに近づけられることがわかる。すなわち、パターン０において不等ピッチで複数の羽根２１を配置することに起因する偏心を、本実施形態における第１羽根２１１の配置によって抑制することが可能になる。
【００４９】
具体的に、パターン３及びパターン６の配置は、パターン０の状態よりも不釣合量比が小さくなって偏心が抑制されており、重量バランスのよい配置（重量モーメント力の合成ベクトルが小さい配置）となっている。これらのパターン３及びパターン６では、不等ピッチに起因する羽根車２３のアンバランスを低減できるので、羽根車２３の回転時における振動が顕著に抑制される。なお、例えば各羽根２１の重量の微調整、ハブ１５の厚さの調整などによって羽根車２３のアンバランスをさらに低減することもできる。
【００５０】
次に、遠心送風機５１における空気の流れについて説明する。図８（Ａ）は、本実施形態に係る遠心送風機５１における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。遠心送風機５１のモータ１１が動作して羽根車２３が回転すると、図８（Ａ）に示すようにベルマウス２５に沿って空気がシュラウド１９の空気吸込口１９ａに案内される。空気吸込口１９ａに案内された気流は、羽根車２３内を回転軸Ａ方向に沿って背面側Ｒに流れる。この気流は、背面側Ｒに流れながら次第に半径方向外側に向きを変え、羽根２１同士の間から羽根車２３の外に吹き出される。
【００５１】
図８（Ｂ）は、従来の遠心送風機における空気の流れ及び風速分布を示す概略図である。図８（Ｂ）に示す従来の遠心送風機においても同様に、空気吸込口１９ａに案内された気流は、背面側Ｒに流れながら次第に半径方向外側に向きを変え、羽根１２１同士の間から羽根車の外に吹き出される。従来の遠心送風機では、羽根１２１同士の隙間から吹き出される気流の速度は、図８（Ｂ）における速度分布Ｖ２に矢印で示されているように、シュラウド１９側を流れる気流よりもハブ１５側を流れる気流の方が大きい傾向にある。
【００５２】
一方、本実施形態では、第１羽根２１１の後縁６２におけるハブ１５側の領域に、第１凹部７１が設けられているので、図８（Ａ）における速度分布Ｖ１に示されているように、図８（Ｂ）における速度分布Ｖ２に比べて、ハブ１５側を流れる気流の速度を局所的に低減することができる。これにより、本実施形態では、従来の遠心送風機に比べて最大風速を低減することができる。速度分布Ｖ１は、速度分布Ｖ２に比べて偏りが抑制されている。言い換えると、ハブ１５側を流れる気流の速度と、シュラウド１９側を流れる気流の速度との差が小さくなることにより、ハブ１５側の圧力と、シュラウド１９側の圧力との差が小さくなっている。
【００５３】
空気調和機の内部には、遠心送風機５１の他に熱交換器４３などの種々の構造物が配設されている。したがって、図９に示すように羽根車２３が回転方向ＲＤに回転して羽根車２３から吹き出される気流は、例えば羽根２１（１２１）の近傍に位置する熱交換器４３などの構造物と干渉する。そして、同じ形で同じ大きさの複数の羽根が回転軸Ａ周りに等ピッチで配列されている羽根車の場合には、複数の羽根の回転に伴う周期的な圧力変化に起因して周期的な騒音（Ｎｚ音）が生じる。Ｎｚ音の発生周波数Ｆ［Ｈｚ］は、次式で表される。
【００５４】
Ｆ［Ｈｚ］＝１／Ｔ＝ＮＺ／６０
Ｔ：圧力波形の周期［ｓ］
Ｚ：羽根の枚数［枚］
Ｎ：羽根車２３の回転数［ｒｐｍ］
【００５５】
このようなＮｚ音は、複数の羽根２１を不等ピッチで配列することによって低減される。また、Ｎｚ音は、複数の羽根２１が形及び大きさの少なくとも一方が異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根２１の枚数が奇数であることによってより顕著に低減される。本実施形態では、各羽根２１の仕事により吹き出される風速の分布をあえて乱すことによってＮｚ音を低減している。
【００５６】
また、図８（Ａ）に示す第１羽根２１１では、第１凹部７１が設けられているため、第１羽根２１１によって得られる風量が減少する傾向にある。仮に、すべての羽根２１のうちの多くを第１羽根２１１が占めることになると、風量を確保するために回転数を上げる必要が生じるため、Ｎｚ音の低減効果が十分に得られない場合がある。本実施形態では、第１羽根２１１と第２羽根２１２との枚数差を最小値である１にすることにより、風量の低減を小さく抑えつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。特に、本実施形態では、第１羽根２１１の枚数を第２羽根２１２の枚数よりも少なくし、かつ枚数差を１としているので、風量の低減をより小さく抑えつつ、Ｎｚ音をより効果的に低減することができる。
【００５７】
表２は、７枚の羽根２１が３枚の第１羽根２１１と４枚の第２羽根２１２により構成された本実施形態に係る遠心送風機５１と、７枚の羽根２１のすべてが第１羽根２１１により構成された参考例１の遠心送風機と、７枚の羽根２１のすべてが第２羽根２１２により構成された参考例２の遠心送風機とを比較したものである。
【００５８】
表２では、所定の回転数のときのＮｚ音低減効果を示している。Ｎｚ音低減効果を示す表２の各値（ｄＢ）は、参考例２のＮｚ音から低減された値を示している。すなわち、表２に示すように、本実施形態では、同じ回転数で比較したときに、参考例２に比べてＮｚ音が３．０ｄＢ低減している。また、本実施形態は、参考例１に比べてＮｚ音の低減効果が高いことがわかる。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表３は、本実施形態に係る遠心送風機５１と、参考例２の遠心送風機とを比較したものである。Ｎｚ音低減効果を示す表３の値（ｄＢ）は、参考例２のＮｚ音から低減された値を示している。なお、表３のデータは、図１４に示すような２つの遠心送風機５１が設けられた空気調和機において、両方の遠心送風機５１を同時に運転したときのＮｚ音のデータを示している。
【００６１】
表３に示すように、本実施形態では、同じ回転数で比較したときに、参考例２に比べてＮｚ音が２．６ｄＢ低減している。
【００６２】
【表３】
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、複数の羽根２１には、形が異なる二種の羽根２１１，２１２が含まれているので、周期的な圧力変化が生じるのが抑制され、Ｎｚ音が低減される。また、羽根２１の枚数が奇数であるので、偶数である場合に比べて周期性をより乱すことができる。さらに、複数の羽根２１が二種の羽根２１１，２１２により構成されており、二種の羽根２１１，２１２の枚数差が最小値である１に設定されているので、枚数差が２以上である場合に比べて、重量バランスのよい配置設計が容易になる。これにより、羽根車２３においてアンバランスが生じるのを抑制しやすく、その結果、アンバランスに起因する回転時の振動が抑制される。
【００６４】
本実施形態では、第１羽根２１１において、ハブ１５側に第１凹部７１を設けているので、ハブ１５側を流れる気流の速度を局所的に低減することができる。すなわち、風速が高い傾向にあるハブ１５側から吹き出される気流の速度が低減されることにより、圧力変化がより効果的に低減されるので、より効果的にＮｚ音が低減される。
【００６５】
本実施形態では、羽根２１の後縁６２におけるハブ１５側の領域に、後縁６２の長さＨに対する凹部７１の長さｈ１の比（ｈ１／Ｈ）が０．２５〜０．５の範囲にある第１凹部７１を設けることにより、効果的に騒音を低減することができる。
【００６６】
本実施形態では、羽根２１の後縁６２に複数の第１凹部７１を設けるのではなく単一の第１凹部７１を設けることに留めることによって、風量が過度に低減するのを抑制し、羽根車を回転させるモータの回転数の増大を抑制している。
【００６７】
本実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状が円弧形状であるので、羽根車の羽根２１から外側に送られる空気の風速分布をなだらかに変化させることができる。これにより、騒音低減効果を高めることができる。
【００６８】
本実施形態では、羽根２１の翼弦長Ｌに対する第１凹部７１における前縁方向の深さＣの比（Ｃ／Ｌ）が０．１０〜０．３０であることにより、風量の低減を抑制しつつ、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００６９】
本実施形態では、気流の速度が大きい領域に大きな第１凹部７１を設けることによって当該領域の気流の速度を低減することによる騒音低減効果に加え、さらに、後縁６２において第１凹部７１よりも空気吸込口１９ａ側の領域に複数の第２凹部７２を設けることにより、次のような効果が得られる。すなわち、羽根２１の内面２１Ａに沿って流れる空気と外面２１Ｂに沿って流れる空気は、複数の第２凹部７２においてそれぞれ細分化されるので、これらが後縁６２の近傍において合流する際の気流の乱れが抑制される。これにより、羽根２１の後縁６２の近傍において生じる送風音を低減することができる。
【００７０】
＜他の実施形態＞
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。
【００７１】
例えば、前記実施形態では、各羽根２１の後縁６２には、後縁６２に沿って鋸歯状に並ぶ複数の第２凹部７２が設けられている場合を例示したが、これに限定されない。例えば、図１０に示す変形例１のように第１羽根２１１の後縁６２には、第１凹部７１が設けられている一方で、第２凹部７２は設けられていなくてもよい。第２羽根２１２についても第２凹部７２が設けられていなくてもよい。
【００７２】
前記実施形態では、複数の羽根２１が回転軸Ａの周りに不等ピッチで配列されている場合を例示したが、複数の羽根２１が回転軸Ａの周りに等ピッチで配列されていてもよい。
【００７３】
前記実施形態では、第１凹部７１の有無によって第１羽根２１１と第２羽根２１２との形を異ならせる場合を例示したが、これに限定されない。形を異ならせる変形例２として、図１１及び図１２に示すように、前縁６１から後縁６２までの長さが互いに異なる第１羽根２１１と第２羽根２１２を採用することもできる。図１２に示すように、複数の羽根２１は、前縁６１から後縁６２までの長さＬ１を有する複数の第１羽根２１１と、前縁６１から後縁６２までの長さＬ２を有する複数の第２羽根２１２とを含む。この変形例２では、７枚の羽根２１は、４枚の第１羽根２１１と、３枚の第２羽根２１２とからなる。長さＬ２は、長さＬ１よりも小さい（Ｌ２＝ａ×Ｌ１）。係数ａは、例えば０．５〜０．７程度の範囲にあるのが好ましい。図１２では、係数ａは、０．６に設定されている。
【００７４】
前記実施形態では、複数の羽根２１が形の異なる二種の羽根２１により構成されている場合を例示したが、複数の羽根２１は、同じ形で大きさの異なる二種の羽根により構成されていてもよい。すなわち、二種の羽根は、互いに相似形であってもよい。
【００７５】
また、図１５に示す第２実施形態に係る遠心送風機では、複数の羽根２１は、次のような特徴を有している。すなわち、複数の羽根２１は、同じ形、同じ大きさを有している。複数の羽根２１は、出口角α（α１，α２）が互いに異なる二種の羽根２１を有している。二種の羽根２１は、出口角α１を有する複数の第１羽根２１１と、出口角α２を有する複数の第２羽根２１２とを有している。具体的に、図１５に示す第２実施形態では、二種の羽根２１は、合計７枚であり、４枚の第１羽根２１１と、３枚の第２羽根２１２とからなる。図１５では、出口角α１と出口角α２とは、各羽根２１の後縁６２におけるハブ１５側の端部において比較されている。
【００７６】
この第２実施形態のメリットは次の通りである。すなわち、羽根分割式の遠心送風機の場合、同じ形、同じ大きさの複数の羽根（図１５の場合、７枚の羽根２１）を、例えば図１５に示すように出口角αを異ならせるだけでＮｚ音を低減することができる。これにより、異なる形状の羽根を作製する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。前記羽根分割式とは、羽根２１とハブ１５、羽根２１とシュラウド１９をレーザー溶着などの接合手段を用いて接合するタイプをいう。
【００７７】
なお、この第２実施形態においては、複数の羽根２１は、必ずしも同じ形、同じ大きさでなくてもよく、第１実施形態の特徴、各変形例の特徴などを適宜組み合わせてもよい。
【００７８】
上記した第１実施形態及びその変形例、並びに第２実施形態においては、複数の羽根２１は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根２１１，２１２により構成されている。これにより、上述した方法によって仮想平面Ｐ（子午面）に描き出される羽根２１の面積を、第１羽根２１１と第２羽根２１２との間で異ならせることができる。これにより、二種の羽根２１間で仕事量、速度分布、ピーク速度などに差をつけることができるので、Ｎｚ音を効果的に低減することができる。
【００７９】
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、天吊り型や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、床置き型などの他のタイプの室内機にも適用できる。
【００８０】
前記実施形態では、第１凹部７１の全体が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもハブ１５側に位置している場合を例示したが、第１凹部７１の一部が後縁６２の長さＨの１／２の位置よりもシュラウド１９側に位置していてもよい。
【００８１】
前記実施形態では、各第１羽根２１１の後縁６２に設けられている第１凹部７１の個数が一つである場合を例示したが、これに限定されない。各第１羽根２１１の後縁６２には、ハブ１５側の領域に複数（例えば２つ）の第１凹部７１を設けてもよい。
【００８２】
前記実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線に対して線対称となる形状である場合を例示したが、これに限定されない。例えば、仮想平面Ｐに描かれる第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに交わる直線に対して線対称となる形状であればよい。具体的に、回転軸Ａに交わる直線としては、図５において、回転軸Ａに直交する直線（図５における水平方向の直線）に対して例えば数度〜十数度程度傾斜した直線が例示できる。また、第１凹部７１の形状は、仮想平面Ｐ内において回転軸Ａに直交する直線に対して線対称でなくてもよい。
【００８３】
前記実施形態では、仮想平面Ｐに描かれる凹部７１の形状は、円弧形状である場合を例示したが、これに限定されない。上述したように、仮想平面Ｐに描かれる凹部７１の形状は、楕円弧形状や弓形状などであってもよく、また、直線又は平面の部分を有していてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１９ シュラウド
１９ａ 空気吸込口
２１ 羽根
２１１ 第１羽根
２１２ 第２羽根
２３ 羽根車
２５ ベルマウス
３１ 室内機
５１ 遠心送風機
６１ 前縁
６２ 後縁
７１ 第１凹部
７２ 第２凹部
Ａ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ａ）の周りに配列された複数の羽根（２１）を有する羽根車（２３）を備え、
前記複数の羽根（２１）は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根（２１）の枚数が奇数であり、前記二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が１である、遠心送風機。
【請求項２】
前記複数の羽根（２１）は、前記回転軸（Ａ）の周りに不等ピッチで配列されている、請求項１に記載の遠心送風機。
【請求項３】
前記複数の羽根（２１）のうち一部の羽根（２１１）の後縁（６２）には、前縁（６１）側に向かって凹む凹部（７１）が設けられている、請求項１又は２に記載の遠心送風機。
【請求項１】
回転軸（Ａ）の周りに配列された複数の羽根（２１）を有する羽根車（２３）を備え、
前記複数の羽根（２１）は、形、大きさ及び出口角の少なくとも一つが異なる二種の羽根（２１１，２１２）により構成されており、羽根（２１）の枚数が奇数であり、前記二種の羽根（２１１，２１２）の枚数差が１である、遠心送風機。
【請求項２】
前記複数の羽根（２１）は、前記回転軸（Ａ）の周りに不等ピッチで配列されている、請求項１に記載の遠心送風機。
【請求項３】
前記複数の羽根（２１）のうち一部の羽根（２１１）の後縁（６２）には、前縁（６１）側に向かって凹む凹部（７１）が設けられている、請求項１又は２に記載の遠心送風機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９６３７９（Ｐ２０１３−９６３７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２７００（Ｐ２０１１−２４２７００）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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