(57)【要約】【課題】ベルマウスの吹出側の平面壁面に沿って逆流する空気流を抑制することにより、サージング静圧を高圧化するとともに送風効率を向上させた軸流送風機を提供すること、及びこの軸流送風機を用いた空気調和機を提供すること。【解決手段】本発明の軸流送風機は、ベルマウス２の開口孔部２１に羽根車１が配置されたものであって、ベルマウス２の吹出側に、回転中心軸に直交する平面壁部２５を備えている。そして、平面壁部２５に、この壁面に沿って開口孔部２１を介して吸込側に逆流する空気流を抑制する逆流規制部が形成されている。逆流規制部としては例えば弓形のリブ２６である。また、平面壁部２５は、羽根車１の外周を囲む絞り部２２や吹出側拡径部２４と別部材としてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルマウスの開口孔部に羽根車が配置された軸流送風機であって、
前記ベルマウスは、羽根車の外周を包囲する、前記開口孔部の壁面を成す絞り部と、絞り部の吹出側に形成された、回転中心軸に直交する平面壁部とを備え、
この平面壁部には、この平面壁部を伝って前記開口孔部の壁面を成す絞り部を経て送風機の吸込側に逆流しようとする空気流れを抑制する逆流規制部が形成されている
ことを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
前記逆流規制部は、前記開口孔部周囲の前記平面壁部上において、開口孔部に向かって流れる空気流と交差するように前記平面壁部に対し垂直方向に起立して形成された複数の一定長さのリブからなることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
【請求項３】
前記リブの頂端面は、平面壁部から起立する壁面に対し略直角に形成されていることを特徴とする請求項２記載の軸流送風機。
【請求項４】
前記リブは、吹出空気流に沿う弓形に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の軸流送風機。
【請求項５】
前記ベルマウスは、前記絞り部、前記平面壁部、前記逆流規制部が樹脂一体成形により一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の軸流送風機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の軸流送風機を、室外ユニットの送風装置として用いたことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
前記空気調和機はヒートポンプ式空気調和機であることを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ヒートポンプ式空気調和機などの送風装置に適した軸流送風機の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の室外ユニットなどに使用されている一般的な軸流送風機の一例を図７及び図８に示す。なお、このような送風機は、例えば特許文献１に記載されている。
この軸流送風機は、半開放型と称されるものであって、羽根車１と、羽根車１の外周を囲むように配置されたベルマウス２とからなる。羽根車１は、複数の前進翼型の羽根１１がハブ１２の外周に支持されたものであって、羽根１１とハブ１２とが一体的に樹脂成型されたものである。ベルマウス２は、羽根車１を中心位置に配置して、その外周を囲むための開口孔部２１を備えている。また、ベルマウス２は、この開口孔部２１の壁面を成す絞り部２２と、開口孔部２１の吸込側を拡径する吸込側拡径部２３と、開口孔部２１の吹出側を拡径する吹出側拡径部２４と、絞り部２２の吹出側であり、さらに吹出側拡径部２４の吹出側に位置する、回転中心軸Ｏに直交する平面壁部２５とを備えている。絞り部２２は、羽根１１の外周端縁との間に必要最小限の寸法の隙間を形成するように設計されている。ここで、必要最小限の寸法には、ベルマウス２や羽根１１の許容製作誤差を見込んだ公差や、羽根車１の回転時に、遠心力により羽根１１が変形する分などが含まれる。
【０００３】
一方、このような軸流送風機を用いた空気調和機の室外ユニット３は、例えば図９に示すように、仕切板３１により室外側熱交換器３２を収納した熱交換室３３と圧縮機３４を収納した機械室３５とに分離されている。また、このような室外ユニット３は、最近では多くの場合に冷暖房を行うヒートポンプ式として構成される。その場合、室外ユニット３に内蔵されている室外側熱交換器３２は、夏季には凝縮器として、そして冬季には蒸発器としてそれぞれ作用するように構成されており、冬季の低外気温度時に着霜することは避け難く、適宜除霜されるように構成されている。したがって、このような室外ユニット３は、室外側熱交換器３２の除霜直前に、室外側熱交換器３２の通風抵抗が大きくなるとともに機内空気抵抗が大幅に上昇し、それにより軸流送風機の所要静圧が上昇するとともに風量が低下していた。なお、上記構成の室外ユニット３において、室外側熱交換器３２の下流側に軸流送風機が配置され、ファンモータ３６により駆動されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平４−３１４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、軸流送風機は、回転数一定とした場合に所定静圧になると風量が低下するのみならず静圧風量が不安定となるサージング現象（失速状態）を発生するという特性を持っている。このため、軸流送風機は、通常、サージング現象を生じない低い静圧の範囲で使用されている。したがって、前記のようにヒートポンプ式空気調和機における室外ユニットに用いられる送風装置の場合には、運転中に所要静圧が大幅に上昇することがあるため、通常の運転は、サージング現象が生じる静圧（以下ではサージング静圧という）より低い静圧で使用する必要があった。このため、機内抵抗の増加と、サージング静圧により制約される使用限界静圧との調和がとりにくく、サージング静圧の高圧化が要望されている。
【０００６】
ところが、本発明者らの研究により、ヒートポンプ式空気調和機の室外ユニット３などに使用されている半開放型の軸流送風機においては、使用範囲を制約するサージング静圧に関し、次のようなことが分かった。
【０００７】
すなわち、軸流送風機は、運転中、送風機の吹出側と吸込側との間に圧力差が生じることにより、ベルマウス２の吹出側の回転中心軸Ｏと直角な平面壁部２５における吹出側表面に、図７及び図８に示すような開口孔部２１へ流れる空気流Ａが生じていることが分かった。また、この空気流Ａは、平面壁部２５上においては羽根車１の回転方向Ｆに引かれた方向の気流であるが、開口孔部２１の内壁面に流れ込んだ後は、回転中心軸０に平行な方向の空気流Ｂとなって送風機の吸込側に流れていることが分かった。そして、このような空気流Ｂが形成されることにより送風機の吸込側において渦Ｃを発生し、送風機の負荷を増大するとともにサージング静圧を低下させていることが分かった。
【０００８】
なお、特許文献１においては、送風機の吹出側と吸込側との仕切り機能を強化するために、ベルマウス２の開口孔部２１の内壁面を成す絞り部２２の壁面における羽根車１の下流側に環状突起２２ａを設けたものが提案されている。図１０に、この環状突起２２ａを備えた軸流送風機の断面を示しているが、環状突起２２ａはベルマウス２の開口孔部２１の壁面と羽根１１の外周端縁との隙間をより狭くしたものと同様の効果をもたらせることを狙ってファン効率を向上させようとしたものである。しかしながら、このような環状突起２２ａを設けたものについても、図１０に示すように、前述と同様の逆流現象である空気流Ａ、Ｂ、及び渦Ｃを生じ、送風機の負荷を増大するとともにサージング静圧を低下させていることが分かった。
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑み成されたものであって、ベルマウスの吹出側の平面壁面に沿って逆流する空気流を抑制することにより、サージング静圧を高圧化するとともに送風効率を向上させた軸流送風機を提供することを目的とする。また、このような軸流送風機を使用した空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る軸流送風機は、ベルマウスの開口孔部に羽根車が配置された軸流送風機であって、前記ベルマウスは、羽根車の外周を包囲する、前記開口孔部の壁面を成す絞り部と、絞り部の吹出側に形成された、回転中心軸に直交する平面壁部とを備え、この平面壁部には、この平面壁部を伝って前記開口孔部の壁面を成す絞り部を経て送風機の吸込側に逆流しようとする空気流れを抑制する逆流規制部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成上の特徴を有する本発明に係る軸流送風機によれば、吹出側の平面壁部に形成された逆流規制部により、前記平面壁部に沿って流れる開口孔部への空気流れが抑制されて、吸込側への空気の逆流が抑制される。また、この逆流に起因して発生する吸込側の渦が抑制される。これにより、サージング静圧、すなわち使用限界静圧の上限を増大させることができるとともに、送風機の効率向上を図ることができる。
【００１２】
前記逆流規制部は、前記開口孔部周囲の前記平面壁部上において、開口孔部に向かって流れる空気流と交差するように前記平面壁部に対し垂直方向に起立して形成された複数のリブからなるものとしてもよい。このようなリブを構成すると、平面壁部を流れる空気流に対し抵抗を与えることができるので、送風機の吸込側への空気の逆流を抑制することができる。また、弓型リブの間隙から吹き出し空気を送風することができる。
【００１３】
また、前記リブの頂端面は、平面壁部から起立する壁面に対し略直角に形成されていることが好ましい。このように構成すると、リブを低くしながら逆流する空気流を効率よく抑制することができる。なお、仮に頂端面が丸みを帯びていると、逆流する空気流がリブを乗り越え易くなる。
【００１４】
前記リブは、吹出空気流に沿う弓形に形成されていることが好ましい。このように構成すると、逆流する空気流がリブの起立壁面に対し略直角に衝突することになり、効率よく逆流する空気流を抑制することができる。
【００１５】
前記ベルマウスは、前記絞り部、前記平面壁部、前記逆流規制部が樹脂一体成形により形成されていることが好ましい。このように樹脂一体成形により形成されていることにより、適正な形状の逆流規制部を安価に製造することができる。
【００１６】
本発明に係る空気調和機は、上記軸流送風機を室外ユニットの送風装置として用いたものである。室外ユニットの送風装置としてこのような軸流送風機を用いると使用限界静圧を向上させることができる。これにより、室外ユニットの据付条件を緩和することができる。例えば、通常の空気調和機の室外ユニットにおいても、空気取り入れ口前方の空間スペースが小さい場合、外気を吸い込む吸込空気抵抗が大きくなり、据付不能となることもあり得る。しかし、このような場合に使用限界静圧の大きい軸流送風機が用いられることにより、据付が可能になることがあり得る。
【００１７】
また、このような空気調和機としては、ヒートポンプ式空気調和機であってもよい。ヒートポンプ式空気調和機の場合には、前述のように室外ユニットに収納されている室外側熱交換器が冬季の低外気温時に着霜する場合があり、機内抵抗が上昇し易く、軸流送風機の使用限界静圧との調和が難しいという問題があった。しかし、使用限界静圧の高圧化された軸流送風機を用いることにより、機内抵抗と使用限界静圧との調和が容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る軸流送風機によれば、吹出側の平面壁部に形成された逆流規制部により、前記平面壁部に沿って流れる開口孔部への空気流れが抑制されて、吸込側への空気の逆流が抑制される。また、この逆流に起因して発生する吸込側の渦が抑制される。これにより、サージング静圧を高圧化することができるとともに、使用限界静圧の上限を増大させることができ、さらに、送風機の効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る軸流送風機の斜視図であって、（ａ）は吸込側から見た斜視図であって、（ｂ）は吹出側から見た斜視図である。
【図２】同軸流送風機の断面図である。
【図３】同軸流送風機の正面図である。
【図４】同軸流送風機における平面壁部のリブの断面図（図３におけるＬ−Ｌ断面図）であって、（ａ）は本実施の形態に係るものであり、（ｂ）は参考例に係るものである。
【図５】同軸流送風機の静圧−風量特性線図である。
【図６】変形例に係る軸流送風機の正面図である。
【図７】従来一般の軸流送風機の断面図である。
【図８】同軸流送風機の正面図である。
【図９】同軸流送風機が用いられる空気調和機の模式水平断面図である。
【図１０】他の従来例に係る軸流送風機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態に係る軸流送風機を、図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明において従来の軸流送風機や空気調和機と共通する部分について述べる場合は、前述の説明における符号と同一の符合を付して説明するものとする。また、図１〜図４において従来の軸流送風機や空気調和機と共通する部分については同一の符号を付すものとする。
【００２１】
本実施の形態に係る軸流送風機は、前述のヒートポンプ式分離型空気調和機の室外ユニット３における送風装置として使用されるものである。
すなわち、本実施の形態に係る軸流送風機が使用される空気調和機の室外ユニット３は、前述の図９に示すように、仕切板３１により室外側熱交換器３２を収納した熱交換室３３と圧縮機３４を収納した機械室３５とに分離されている。また、室外側熱交換器３２は、夏季は凝縮器として動作し、冬季は蒸発器として動作するように構成されている。送風装置は、このような室外側熱交換器３２の下流側、すなわち室外ユニット３の前面側に組み付けられ、ファンモータ３６により駆動されて室外側熱交換器３２で熱交換した外気を吹き出すように構成されている。
【００２２】
次に、本実施の形態における軸流送風機は、図１に示すような従来一般の軸流送風機と同様、羽根車１と、羽根車１の外周を囲むように配置されるベルマウス２とからなる半開放型の軸流送風機である。羽根車１は、３枚の前進翼型の羽根１１がハブ１２の外周に支持されるように、羽根１１とハブ１２とが一体的に樹脂成型されている。また、ベルマウス２は、図２の断面図から見てよく分かるように、羽根車１を中央に配置する開口孔部２１を備えている。また、ベルマウス２は、開口孔部２１の壁面を成す絞り部２２と、開口孔部２１の吸込側を拡径する吸込側拡径部２３と、開口孔部２１の吹出側を拡径する吹出側拡径部２４と、絞り部２２の吹出側にあって吹出側拡径部２４の吹出側に形成された、回転中心軸Ｏに直交する平面壁部２５とを備えている。絞り部２２は、その壁面と羽根１１の外周端縁との間に必要最小限の寸法の隙間を形成するように設計されている。ここに、必要最小限の寸法には、必要最小限の寸法には、ベルマウス２や羽根１１の許容製作誤差を見込んだ公差や、羽根車１の回転時に、遠心力により羽根１１が変形する分などが含まれる。
【００２３】
また、平面壁部２５の吹出側表面には、この吹出側表面に沿って開口孔部２１の内壁面を成す絞り部２２へ流れて送風機の吸込側に逆流しようとする空気流れＡを抑制する逆流規制部が形成されている。この逆流規制部は、開口孔部２１の周囲の平面壁部２５の吹出側表面において、開口孔部２１に向かって流れる空気流Ａと交差するように平面壁部２５に対し垂直方向に起立して形成された複数の弓形のリブ２６から形成されている。また、この弓型のリブ２６の形状は、より具体的には図３に示すように、羽根車１から吹き出される吹出気流に沿った弓形の形状に形成されている。また、リブ２６の頂端面２６ａは、図４（ａ）に示すように、平面壁部２５から起立する壁面に対し略直角に、つまり平面壁部２５と平行な端面に形成されている。なお、この頂端面２６ａを図４（ｂ）のように円弧等の滑らかな曲面で形成することも可能であるが、このようにすると平面壁部２５の吹出側表面に沿って流れる空気流Ａがリブ２６を乗り越え易くなる欠点がある。
【００２４】
次に、以上のように構成される実施の形態に係る軸流送風機の動作について説明する。
上記構成の軸流送風機は、ファンモータ３６の駆動により羽根車１が回転されると、図２に示すように、羽根車１の吸込領域Ｘと吹出領域Ｙとで圧力差が生じ、吸込領域Ｘから吹出領域Ｙに向けて空気が送り出される。
【００２５】
このとき、図３に示すように、ベルマウス２の吹出側の平面壁部２５の吹出側表面に羽根１１の回転方向に引っ張られながら開口孔部２１に向かう空気流Ａが発生する。しかしながら、この空気流Ａは弓形のリブ２６に遮られる。このため、従来見られたような開口孔部２１の壁面を成す円筒状の絞り部２２の壁面に沿って吸込側に流れる空気流Ｂ（図７参照）や渦Ｃ（図７参照）が抑制される。この結果、風量を横軸とし静圧を縦軸として示される静圧−風量特性線図は、図５に示すように、送風機の回転数一定の場合において従来の線図Ｓ１に対し本発明の場合は線図Ｓ２となる。すなわち、サージング静圧は、従来のＰ１に対しそれより高圧のＰ２となる。なお、このサージング静圧時の風量は、従来のＱ１に対しそれより少ないＱ２となる。したがって、送風機としての使用範囲が従来のものに比し高静圧化、小風量化され拡大する。また、このように吸込側へ逆流する空気流Ａ，Ｂや渦Ｃが抑制されることにより、無駄な仕事が減少し送風効率が向上する。
【００２６】
本実施の形態に係る軸流送風機は、以上のように構成されて動作するので、次のような効果を奏することができる。
（１）吹出側の平面壁部２５に形成された逆流規制部により、平面壁部２５の吹出側表面に沿って流れる開口孔部２１への空気流Ａ，Ｂが抑制されて、吸込側への空気の逆流が抑制される。また、この逆流に起因して発生する吸込側の渦Ｃが抑制される。これにより、サージング静圧、すなわち使用限界静圧の上限を増大させることができるとともに、送風機の効率向上を図ることができる。
【００２７】
（２）吹出側の平面壁部２５に形成された逆流規制部として、平面壁部２５上において開口孔部２１に向かって流れる空気流Ａと交差するように、平面壁部２５に対し垂直方向に起立して形成された複数のリブ２６が形成されている。このような簡略な構造で空気流Ａを抑制することができる。
【００２８】
（３）また、リブ２６の頂端面２６ａは、平面壁部２５から起立する壁面に対し略直角に形成されているので、リブ２６ａを低くしながら逆流する空気流Ａを効率よく抑制することができる。なお、仮に頂端面２６ａが丸みを帯びていると、逆流する空気流Ａがリブ２６を乗り越え易くなる。
【００２９】
（４）また、リブ２６は、吹出空気流に沿う弓形に形成されているので、逆流する空気流Ａがリブ２６の起立壁面に対し略直角に衝突することになり、効率よく逆流する空気流Ａを抑制することができる。
【００３０】
（５）また、ベルマウス２は、絞り部２２、平面壁部２５、逆流規制部を成すリブ２６が樹脂一体成形により形成されているので、適正な形状の逆流規制部を安価に製造することができる。
【００３１】
（６）また、このような軸流送風機を室外ユニット３の送風装置として使用した空気調和機は、吸込側の設置スペースを小型化することが可能となる。また、このような軸流送風機をヒートポンプ式の室外ユニットの送風装置として使用する場合は、着霜による室外側熱交換器３２の通風抵抗増大に対し、サージング静圧の大きい軸流送風機を選定することができるので、軸流送風機の選定が容易になる。
【００３２】
（変形例）
上記実施の形態において以下のように変更することもできる。
・逆流規制部として弓形のリブ２６を示しているが、弓形でなく図６に示したような直線状のリブ２６１など他の形状としても、平面壁部２５から送風機の吸込側への逆流となる空気流Ａを防止することができる。
【００３３】
・リブ２６の長さ、高さ、肉厚などその他の形状要素については、送風機の構造、仕様、性能にも影響されるので、実験的な裏付けを経て実際的数値を決定されることが好ましく、画一的に設定する必要はない。
【００３４】
・本発明には、ベルマウス２における吹出側拡径部２４とその吹出側に形成される平面壁部２５とが別部材となっているものも包含される、なお、この場合は、吹出側拡径部２４と平面壁部２５とが滑らかな表面で連結されていることが好ましい。
【００３５】
・羽根１１の形状、ベルマウス２の形状について先の実施の形態に限定されるものではない。例えば、先の実施の形態においては、図１の斜視図などから分かるように羽根１１の外周端部が所定半径位置から吸込側に折り曲げられているが、これは羽根１１の外周端部に生ずる翼端渦を安定化、小型化するためのものである。しかし、本発明は、このような折り曲げ部を有していない羽根車１に対しても適用できることは勿論である。
【００３６】
・本発明に係る軸流送風機は、空気調和機の室外ユニット３の送風装置として用いられるものとして説明しているが、換気扇、空気清浄機など各種用途に幅広く使用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ，Ｂ…空気流、Ｏ…回転中心軸、１…羽根車、２…ベルマウス、３…室外ユニット、２１…開口孔部、２２…絞り部、２５…平面壁部、２６…リブ、２６ａ…（リブの）頂端面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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