(57)【要約】【課題】送風効率を大幅に向上させながらも、静翼において発生する騒音を抑制することが可能な送風装置及びそれを用いた室外機を提供する。【解決手段】プロペラファンＦＮの外周端に対して所定距離半径方向へ離間して配置されるベルマウス部１１と、前記ベルマウス部１１の下流側に設けられ、前記ベルマウス部１１の下流端部における流路面積の拡大率よりも大きい拡大率で上流側から下流側へ流路面積が拡大するディフューザ部１２と、複数の静翼２２を具備するステータ部２Ｆと、を備え、前記ステータ部２Ｆを、前記ディフューザ部１２内に配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラファンの径方向外側に配置された横断面円形状をなすベルマウス部と、該ベルマウス部の下流端に連続して設けられたディフューザ部とを具備した送風装置であって、
前記ディフューザ部の内周面の少なくとも一部を、下流側に向かうに連れ径方向外側に向かう傾斜面とするとともに、該ディフューザ部の下流端開口形状を円形状とは異なる異形状にしたことを特徴とする送風装置。
【請求項２】
前記ディフューザ部の下流端開口形状が、楕円形状、長円形状、又は角に丸みを持たせた多角形状であることを特徴とする請求項１記載の送風装置。
【請求項３】
前記傾斜面とファン回転軸線とのなす角度をディフューザ角度としたとき、該ディフューザ角度が円周方向に変化するように構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の送風装置。
【請求項４】
前記ディフューザ角度をθとしたとき、３°≦θ≦３５°の範囲内で該ディフューザ角度が変化するように構成してあることを特徴とする請求項３記載の送風装置。
【請求項５】
前記プロペラファンを通過する風量の多い部分においては風量の少ない部分に比べ、前記ディフューザ角度が大きく設定してあることを特徴とする請求項３又は４記載の送風装置。
【請求項６】
他の送風装置と隣接配置される送風装置であって、前記ディフューザ角度をθとしたとき、前記他の送風装置に隣接する部分のディフューザ角度θが、３°≦θ≦７°に設定してあることを特徴とする請求項３乃至５いずれか記載の送風装置。
【請求項７】
複数の静翼を具備するステータ部をさらに具備し、
前記ステータ部が、前記ディフューザ部内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか送風装置。
【請求項８】
前記複数の静翼が、軸方向から見た場合に中心から放射状に配置され、かつ、外周端が前記ディフューザ部の内周面まで届くように形成されていることを特徴とする請求項７記載の送風装置。
【請求項９】
前記ディフューザ部の下流端開口形状が楕円形状のものにおいて、該下流端開口形状の長軸寸法をＷ、短軸寸法をＤとしたときに、０．７５＜Ｄ／Ｗ＜１の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の送風装置。
【請求項１０】
前記ディフューザ部の下流端開口における重心が、前記プロペラファンの回転軸線上に設定してあることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の送風装置。
【請求項１１】
前記ステータ部が、各静翼の内周端が外周面に接続される概略中空円筒状のハブを有し、
前記ハブが、放射状の補強リブ構造を有することを特徴とする請求項７記載の送風装置。
【請求項１２】
前記ハブの下流側を覆うように設けられ、円錐面又はドーム型の曲面を有する蓋部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載の送風装置。
【請求項１３】
前記蓋部材が、前記ハブに対して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１２記載の送風装置。
【請求項１４】
前記ベルマウス部と前記ディフューザ部とが一体成型された筒状成型体と、
少なくとも前記ステータ部が成型された固定翼成型体とを具備することを特徴とする請求項７乃至１３いずれか記載の送風装置。
【請求項１５】
前記ファン回転軸線が鉛直に設定してあり、上方に気流を吹き出すように構成してあることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか記載の送風装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５いずれか記載の送風装置を１以上具備することを特徴とする空気調和装置用室外機。
【請求項１７】
熱交換器、電装機器などの内部機器が収容されたケーシングをさらに具備し、該ケーシングの天面に戴置された前記送風装置によって、該ケーシングに設けられた空気流入口を通って筐体内部に流入した空気が、該ケーシング内を通ってその天面に設けられた空気流出口から流出するように構成されたものにおいて、
前記内部機器と前記ベルマウス部とが鉛直方向に重複しない箇所に位置する前記傾斜面のディフューザ角度が、内部機器と前記ベルマウス部とが鉛直方向に重複する箇所に位置する前記傾斜面のディフューザ角度よりも大きく設定してあることを特徴とする請求項１６記載の空気調和装置用室外機。
【請求項１８】
プロペラファンの径方向外側に配置されたベルマウス部と、
前記ベルマウス部の下流側に設けられ、前記ベルマウス部の下流端部における流路面積の拡大率よりも大きい拡大率で上流側から下流側へ流路面積が拡大するディフューザ部と、
複数の静翼を具備するステータ部と、を備え、
前記ステータ部が、前記ディフューザ部内に配置されていることを特徴とする送風装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の送風装置を１以上具備することを特徴とする空気調和装置用室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置の室外機及びそれらに用いられる送風装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の送風装置では、例えば特許文献１に示すように、プロペラファンの周囲に設けられた円筒形状のベルマウス部から、下流側にディフューザ部を延出させてある。
【０００３】
しかしながら、この送風装置を設置する機器によっては、前記ベルマウス部の上流側に設けた吸入口の全ての領域に均等に気流が流入してくるとは限らず、領域によって吸い込み流量に分布が生じる場合がある。
【０００４】
そのために送風効率を一定以上向上させることができなくなり、それでも無理やり吸い込み流量を上げるべく、プロペラファンの回転数を上げるなどすると、使用電力量が増加するうえ、騒音が発生するなどの不具合が生じる。特にディフューザ部内に静翼を設けた前記特許文献１の構成では、該静翼において発生する騒音も問題となる。
【０００５】
また、近年、空気調和装置の室外機に熱交換器を複数並列に設ける多列化による高効率化が進められており、これに伴って、熱交換器に付帯する送風装置を複数、隣接配置するといったことが行われているが、このような配置にすると、互いのディフューザから吹き出された気流が衝突、干渉するなどして効率低下や騒音増加の原因となる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１１９８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、送風効率を大幅に向上させ、なおかつ騒音を抑制することが可能な送風装置及びそれを用いた空気調和装置用室外機を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係る送風装置は、プロペラファンの径方向外側に配置された横断面円形状をなすベルマウス部と、該ベルマウス部の下流端に連続して設けられたディフューザ部とを具備した送風装置であって、前記ディフューザ部の内周面の少なくとも一部を、下流側に向かうに連れ径方向外側に向かう傾斜面にするとともに、該ディフューザ部の下流端開口形状を円形状とは異なる異形状にしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなものであれば、ディフューザ部の流路拡大率が場所によって変わるので、例えば、場所によって吸い込み流量の偏り（分布）があるような不均一な気流に対して、各場所の流量に応じた流路拡大率を設定することにより、該ディフューザ部での損失を可及的に抑制し、圧力回復効果を最大限に発揮させることができるようになる。
【００１０】
この結果、送風効率を飛躍的に高めることができるようになるだけでなく、圧力回復効果の裏返しである流速低減効果によって、送風騒音の低減をも図ることができるようになる。
製作が容易で現実的なディフューザ部の下流端開口形状としては、楕円形状、長円形状、又は角に丸みを持たせた多角形状を挙げることができる。
【００１１】
前記傾斜面とファン回転軸線とのなす角度をディフューザ角度としたとき、該ディフューザ角度が円周方向に滑らかに変化するように構成したものであれば、ディフューザ部の流路面積の急激な拡大による乱流発生を可及的に抑制しつつ、圧力回復効果を得ることができるため、送風装置としての効率向上及び騒音低減効果がさらに顕著となる。
【００１２】
乱流の発生を抑制する具体的な態様としては、前記ディフューザ角度をθとしたとき、３°≦θ≦３５°の範囲内で該ディフューザ角度が変化するように構成してあるものを挙げることができる。
【００１３】
本発明の効果をより顕著とするには、前記プロペラファンを通過する風量の多い部分においては風量の少ない部分に比べ、前記ディフューザ角度が大きく設定してあるものが望ましい。
【００１４】
他の送風装置と隣接配置される送風装置において、各送風装置から吹き出す気流の衝突や干渉による損失を抑制し、高効率化及び低騒音化を促進するには、前記ディフューザ角度をθとしたとき、前記他の送風装置に隣接する部分のディフューザ角度θが、３°≦θ≦７°に設定してあるものが好適である。
【００１５】
一方、プロペラファンの外周端に対して所定距離半径方向へ離間して配置されるベルマウス部と、前記ベルマウス部の下流側に設けられ、前記ベルマウス部の下流端部における流路面積の拡大率よりも大きい拡大率で上流側から下流側へ流路面積が拡大するディフューザ部と、複数の静翼を具備するステータ部と、を備え、前記ステータ部が、前記ディフューザ部内に配置されているものであれば、前記ベルマウス部の下流側にディフューザ部が形成してあるので、前記プロペラファンと前記ベルマウスとのチップクリアランスを必要最小限に保ちつつ、前記ディフューザ部での圧力回復に必要な流路面積の拡大率を確保することができる。一方、前記ディフューザ部の内部に前記ステータ部が配置されているので、従来よりもプロペラファンからの旋回流の動圧を回収できる。そして、これらの相乗効果によって本発明の送風装置であれば従来よりも大幅に送風効率を向上させることができる。
【００１６】
また、前記ディフューザ部が拡大流路形状を有し、その内部に前記ステータ部が設けられているので、前記プロペラファンからの旋回流の平均流速を十分に落とした状態で前記ステータ部へと流入させ、各静翼で生じる騒音のレベルを小さくすることができる。
【００１７】
さらに、前記ディフューザ部は前記ベルマウス部とは異なり、プロペラファンに対するチップクリアランスを考慮する必要が無いので、前記ベルマウス部の下流に前記ディフューザ部を設け、そのディフューザ部の内部に前記ステータ部を配置しているので、前記ディフューザ部と前記ステータ部の相乗効果により大幅に送風効率を改善することができる。さらに、上記構成であれば前記ディフューザ部を軸方向から見た場合の形状を楕円形状にし、前記ステータ部の各静翼の少なくとも一部のスパン方向長さや形状を異ならせることができ、各静翼で発生する騒音が特定の周波数でピークを持ち、重なり合うことで騒音レベルが大きくなってしまうことを防ぎ、全体としての騒音レベルを低減することができる。
【００１８】
より具体的には、軸方向から見た場合に前記ディフューザ部の下流端部が楕円形状に形成されており、前記複数の静翼が、軸方向から見た場合に中心から放射状に配置され、かつ、外周端が前記ディフューザ部の内周面まで届くように形成されていればよい。このようなものであれば、ディフューザ部における圧力回復に適した形状としつつ、前記ステータ部を構成する各静翼のスパン方向長さや形状をできる限り同一にならないようにできるので、ＢＰＦ（Blade Passing Frequency）騒音のピークを抑えられる。
【００１９】
前記ディフューザ部での逆圧力勾配による流体の剥離を抑制し、当該ディフューザ部による静圧上昇効果を得やすくするための具体的な形状としては、縦断面で見た場合において、前記ディフューザ部の下流端から軸方向に延びる仮想直線に対して、前記ディフューザ部の上流側端部のなす角度である拡がり角α（前記ディフューザ角度θは、ディフューザ部のどの部分でもよい一方、拡がり角αは、ディフューザ部の上流側端部での角度であり、θとαとは合致する場合がある。）は、３°≦α≦３５°であることが好ましいが、静翼がある場合は０°＜α＜１８°の範囲に設定してもよい。より好ましくは前記拡がり角αを９°に設定すればよい。
【００２０】
前記ディフューザ部の長軸方向と短軸方向で拡がり角が大きく異なることにより当該ディフューザ部の内周面において曲率が大きく変化することを抑制し、当該ディフューザ部での流れを整流しやすくして静圧上昇効果を高めるには、軸方向から見た場合における前記ディフューザ部の下流端での楕円形状の長軸の長さ寸法をＷ、短軸の長さ寸法をＤとしたときに、０．７５＜Ｄ／Ｗ＜１の範囲に設定されていればよい。
【００２１】
前記プロペラファンからの旋回流に対して均一に動圧を回収し、送風効率を高められるようにするには、軸方向から見た場合における前記ディフューザ部の下流端での円形状もしくは多角形形状の中心点、又は、楕円形状の長軸と短軸の交点が前記プロペラファンの回転軸線上にあるように構成されていればよい。
【００２２】
各静翼の厚みを抑えて材料コストを低減できるよう、各静翼にかかる重量を小さくして必要な強度を小さくするには、前記ステータ部が、各静翼の内周端が外周面に接続される概略中空円筒状のハブを有し、前記ハブが、放射状の補強リブ構造を有するものであればよい。
【００２３】
例えば雪が前記ベルマウス部内のプロペラファンの中心部に積ってしまい、プロペラファンの回転バランスが崩れて、前記ベルマウス部の内周面と接触して破損するといった事態を防ぐには、前記ハブの下流側を覆うように設けられ、円錐面叉はドーム型の曲面を有する蓋部材をさらに備えたものであればよい。このようなものであれば、前記蓋部材は曲面を有しているので、前記ハブ上にも雪が積もりにくく前記ステータ部の角静翼が積雪の重みで破損することも防ぐことができる。
【００２４】
積雪がほとんどない地域においては前記蓋部材を省略し、製造コストを低減できるようにするには、前記蓋部材が、前記ハブに対して着脱可能に設けられたものであればよい。
【００２５】
横断面形状が下流側で楕円形状の前記ディフューザ部を成型しつつ、前記ディフューザ部内に前記ステータ部を配置するという、送風効率を向上させるための複雑形状であっても樹脂射出成型によって効率よく成型できるようにするには、前記ベルマウス部と前記ディフューザ部が一体となって成型された筒状成型体と、少なくとも前記ステータ部が成型された固定翼成型体と、から構成されていればよい。
【００２６】
本発明の送風装置を用いた空気調和装置の室外機であれば、多数列化された熱交換器に適合するように送風効率を大幅に向上させつつ、流体騒音も低減する事が可能である。
【発明の効果】
【００２７】
上述したように、本発明の送風装置によれば、送風効率を飛躍的に高めることができるだけでなく、送風騒音の低減をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送風装置及び空気調和装置用室外機を示す前方から視た内部模式図及び平面方向から視た内部模式図。
【図２】同実施形態に係る送風装置及び空気調和装置用室外機を示す側方から視た内部模式図及び平面方向から視た内部模式図。
【図３】同実施形態に係る送風装置を示す模式的平面図及び模式的正面図。
【図４】同実施形態に係る送風装置の変形例を示す模式的平面図。
【図５】同実施形態に係る送風装置の変形例を示す模式的正面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る送風装置を示す模式図。
【図７】同実施形態における送風装置の模式的上面図。
【図８】同実施形態におけるファンガードを外した状態の模式的上面図。
【図９】同実施形態における送風装置の模式的分解図。
【図１０】同実施形態におけるステータ部の外周端近傍の模式的拡大斜視図。
【図１１】同実施形態おける拡がり角と静圧上昇効果との関係を示す模式的グラフ。
【図１２】同実施形態において発生する騒音のスペクトル分布。
【図１３】本発明のその他の実施形態に係る送風装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る送風装置７は、空気調和装置用室外機６００（以下、単に室外機６００ともいう。）に用いられる軸流ファンの一種である。
【００３０】
この室外機６００は、図１、図２に示すように、底板（図示しない）、側周板５２および天板５１からなる概略直方体形状の上下方向に延びるケーシング５と、該ケーシング５の側面及び背面に多数列化されて配置された熱交換器６と、ケーシング５の上面に隣接して配置された複数（ここでは２つ）の前記送風装置５００とを具備し、これら送風装置１００により形成された旋回流によって前記ケーシング５の側面から内部へ空気を流入させ、前記熱交換器６に該空気を触れさせた後、上方へ排気するいわゆる縦置きタイプのものである。なお、このケーシング５には、熱交換器６の他、図示しない種々の電装機器等が収容されている。
次に、前記送風装置７について具体的に説明する。
【００３１】
この送風装置７は、図３等に示すように、プロペラファン７１及びこれを回転駆動するモータ７２と、該プロペラファン７１の周囲に配置された筒状をなす筒状成型体７３とを具備したものである。
【００３２】
筒状成型体７３は、プロペラファン７１の回転軸線Ｃ方向から視て外縁輪郭形状が矩形状（正方形状も含む。）をなすとともに、該回転軸線Ｃ方向に貫通孔を設けてなる一体成型品であり、この貫通孔の内周面にベルマウス部８及びディフューザ部９が形成してある。そして、この筒状成型体７３が、ここではケーシング５内の上部に配置してある。
【００３３】
ベルマウス部８は、前記筒状成型体７３の内周面のうち、プロペラファン７１の外周端のさらに外周にわずかな隙間を有して設けられた真円筒状をなすベルマウスダクト８１と、該ベルマウスダクト８１の上流側に連設した喇叭状をなす開口部（ベルマウス）８２とからなるものである。
【００３４】
ディフューザ部９は、前記筒状成型体７３の内周面のうち、ベルマウス部８の下流端から上流側に連続する内周面に形成されたもので、ここでは、該内周面の全面を、下流側に向かうに連れ径方向外側に向かうように傾斜させた傾斜面９１としてある。
【００３５】
そして、この傾斜面９１と前記回転軸線Ｃとのなす角度をディフューザ角度θとしたとき、該ディフューザ角度θが円周方向に滑らかに変化するように構成することによって、該ディフューザ部９における下流端開口９ａの形状を真円形状とは異なる例えば楕円形状とし、回転軸線Ｃ方向から見て、ベルマウスダクト８１の出口からはみ出した前記下流端開口９ａの幅寸法が、場所によって変わるように構成してある。
【００３６】
したがって、その幅寸法が最小となる、すなわち前記ディフューザ角度θが最小となるのは、回転軸線Ｃ方向から視て、楕円形状をなす下流端開口９ａの短軸Ｃ１上にある傾斜面９１である。ここでは、そのディフューザ角度θを３°に設定してある。また、この実施形態では、前記短軸Ｃ１方向を筒状成型体７３の矩形状外縁輪郭における短手方向に合致させるとともに、この短軸Ｃ１方向に沿って複数（２つ）の送風装置７を並べ設け、言い換えれば、筒状成型体７３の長手方向側面同士が隣り合うように配置してある。
【００３７】
一方、前記ディフューザ角度θが最大となるのは、回転軸線Ｃ方向から視て、前記下流端開口９ａの長軸Ｃ２上にある傾斜面９１である。ここではそのディフューザ角度θを３５°に設定してある。
【００３８】
なお、ベルマウスダクト８１の下流端の内径寸法をＤｂ、ディフューザ部９における回転軸線Ｃ方向に沿った高さ寸法をＬ、筒状成型体の外縁寸法（回転軸線方向から視た縦寸法又は横寸法）Ｓとして、下記式（１）が成り立つように設定してある。
Ｓ／２＝Ｃ（Ｌ×ｔａｎ（θ）＋Ｄｂ／２）・・・（１）
Ｃは係数であり、１．０３≦Ｃ≦１．５より好ましくは１．０６≦Ｃ≦１．１２である。
【００３９】
この式（１）によって、筒状成型体７３の強度担保、設置スペースの最大限の活用、隣接する送風装置７への影響の可及的な低減化、プロペラファン径の最大化による騒音低下等を図ることができる。
一方、図１、図２の拡大図、図３に示すように、筒状成型体７３の上端面（ディフューザ部側の端面）には、前記ケーシング５の天板５１（以下、トップパネル５１ともいう。）が略接するように配設されている。このトップパネル５１は、ディフューザ部９の出口開口と略合致する開口を有した面板部５１１と、該面板部５１の外縁から折曲垂下させた折り曲げ部５１２とから構成した板金部材であり、この折り曲げ部５１２が、ケーシング５の側周板５２にビス止めしてある。
そしてこの実施形態では、図３に示すように、回転軸線Ｃ方向から視て、プロペラファン７１の回転中心からトップパネル５１の隅部まで仮想線を引き、その仮想線の寸法（すなわち、プロペラファン７１の回転中心からトップパネル５１の隅部まで寸法）をＬ１＋Ｌ２、該仮想線上においてプロペラファン７１の中心からディフューザ部９の出口外縁までの寸法をＬ２とするとともに、Ｄｒａｔｉｏ＝Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）としたときに、下記式（２）が成り立つように構成してある。
０．６０≦Ｄｒａｔｉｏ≦０．９５・・・（２）
【００４０】
次に、このように構成した室外機６００の作用及び効果について説明する。
図１、図２に示すように、ケーシング５の前面には熱交換器６は配置されていない一方、前記ケーシング５の側面には、熱交換器６が配置されているため、送風装置７を作動させたとき、抵抗の少ない前面からより多くの空気が吸い込まれる。また、ケーシング５の内部に配置された電装部品などの空気抵抗もあって、この実施形態では、送風装置７の入口（ベルマウス）８２において、その直下に空気抵抗となる部品類が比較的少ない前部と後部からより多くの空気が流入する。その結果、ディフューザ部９においても、前部及び後部での空気流量が最も大きくなり、両側部での空気流量が最も少なくなる。
【００４１】
このように、ディフューザ部９の前部及び後部では空気流量が大きくなるが、この部分でのディフューザ角度θを、乱流等を生じさせない範囲での、できるだけ大きな角度（ここでは最大３５°）に設定してあるので、乱流に起因する粘性損失等を抑制して、当該部分における圧力回復効果を最大限に発揮させることができる。
【００４２】
一方、ディフューザ部９の両側部では空気流量が小さくなるところ、この部分でのディフューザ角度θを前部及び後部と等しくしたとすれば、ディフューザ角度θが大きすぎて、空気の流れが不安定になり、損失が生じる。
【００４３】
これに対し、本実施形態によれば、この部分でのディフューザ角度θを小さく設定してある（最小３°）ので、前述した不安定な流れを抑制でき、この部分においても、やはりディフューザ部９による圧力回復効果を最大限に発揮させることができる。
【００４４】
すなわち、本実施形態のディフューザ部９によれば、吸い込み流量に分布が生じるような不均一な気流に対して、損失を可及的に抑制し、圧力回復効果を最大限に発揮することができるので、送風効率を飛躍的に高めることができる。
また、圧力回復効果を最大限発揮できるということは、ディフューザ部９での流速を低減できるということにつながり、送風騒音の低減をも図ることができる。
【００４５】
さらに、この実施形態では、送風装置７が連設してあり、隣り合う部分のディフューザ角度θが小さく設定してあって、ここから吹き出す気流角度が鉛直により近くなるので、双方の送風装置７からの吹き出し気流が互いに干渉したり衝突したりすることを抑制でき、より高効率で低騒音な送風が可能となる。
加えて、前述したＤｒａｔｉｏを０．９以下に設定してあるので、ディフューザ部９の出口開口とトップパネル面板部５１１の外縁とが最も近くなる位置での、トップパネル５１の折り曲げ加工が確実に可能となり、折り曲げ部５１２の形成に支障が出ないようにできる。一方、Ｄｒａｔｉｏを０．６以上に設定してあるので、この比率Ｄｒａｔｉｏで定まるディフューザ部出口開口の変化率（ディフューザ角度θの周方向の変化率）の平準化とその変化を少なくし、流れの変化の平準化と騒音性能の向上を図ることができる。なお、かかる構成は、回転軸線Ｃ方向から視て矩形状のトップパネル５１に共通して適用できる。
次に、この第１実施形態の変形例を説明する。
【００４６】
まず、ディフューザ部の下流端開口の形状であるが、要するに吸い込み流量に分布に応じてディフューザ角度を変えて、真円とは異なる異形状になればよい。吸い込み流量に分布は、少なくとも前記内部機器の配置に依存するので、例えば、前記ベルマウス部とが鉛直方向に重複しない箇所に位置する前記傾斜面のディフューザ角度を、内部機器と前記ベルマウス部とが鉛直方向に重複する箇所に位置する前記傾斜面のディフューザ角度よりも大きく設定しておけばよい。具体的には、図４に示すように、ディフューザ部下流端開口９ａの形状を各角に丸みをもたせた矩形状（同図（ａ））や長円形状（同図（ｂ））などにして構わない。なお、例えば、下流端開口９ａの形状を、角に丸みをもたせた矩形状にした場合、各角部におけるディフューザ角度θが最大となる場合が生じ得る。このようにディフューザ角度θが最大の場所で空気流量が必ずしも最大とならなくてもよい。
【００４７】
前記実施形態では、乱流発生を可及的に抑える等の目的で、ディフューザ角度θを円周方向に滑らかに変化するようにしていたが、不連続に変化させても構わない。その場合は、図４（ｃ）に示すように、不連続部分において下流端開口９ａの形状に角が生じることになる。
【００４８】
ディフューザ角度θを、前記実施形態では、最大３５°、最小３°に設定していたが、これに限られるものではない。例えば、最大値を３５°よりも小さくしてよいし、最小値を３°よりも、大きくしたり小さくしたりしてもよい。特に隣接する送風装置側のディフューザ角度θは、３°≦θ≦７°が好ましい。
【００４９】
ディフューザ角度θは、回転軸線と平行な縦断面で視たときに、下流側に向かうに連れて大きくなるように、段階的乃至滑らかに変化するように構成してもよい。この場合、ディフューザ部の流路拡大率が下流側に向かうに連れ大きくなる。
【００５０】
前記実施形態では、図３に示すように、回転軸線Ｃと垂直な方向から視たときに、プロペラファン７１の下流端の高さとディフューザ部９の上流端の高さとを合致させていたが、これを変えても構わない。具体的には、図５に示すように、プロペラファン７１の外周端における軸方向寸法をＨ、ディフューザ部９の上流端とプロペラファン７１の下流端との軸方向距離をＺとしたとき、ＺがＨの±２０％の範囲にあればよい。このように設定しておけば、プロペラファンから吹き出される旋回流が、ディフューザ部９の内周面９１に沿って滑らかに速度を低下させながら拡大するため、より大きな圧力回復効果を得ることができる。
【００５１】
ベルマウスダクトの形状は円筒状に限られず、プロペラファンの外周端の形状が鉛直でなければ、それに合わせた、例えば部分円錐状であっても構わないし、ディフューザ部に静翼を設けてもよい。その例については第２実施形態で詳述する。
この送風装置は、室外機に限らず、種々の用途に使用可能である。例えば、換気扇の送風装置や、換気用ダクトに接続して使用される送風装置としても使用できる。
また、この送風装置は、空気に限られず、気体に適用して上記同様の効果を奏し得る。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態につき説明する。
【００５２】
この実施形態での送風装置１００は、樹脂射出成型により形成されるものであって、図６及び図９に示すように、概略円筒状に成型された筒状成型体１と、中央部円形領域に多数の静翼２２からなるステータ部２Ｆが整形された概略扁平直方体形状の固定翼成型体２とを具備したものである。図６に示すように前記筒状成型体１に対して前記固定翼成型体２を組み付けることによって、前記ステータ部２Ｆは前記筒状成型体１の内部の所定位置に配置されるように構成してある。また、前記固定翼成型体２の下流側には、前記ステータ部２Ｆを覆うようにファンガードＦＧが設けてある。
【００５３】
前記筒状成型体１は、図６及び図９に示すようにプロペラファンＦＮの外周端に対して所定距離半径方向へ離間して配置されるベルマウス部１１と、前記ベルマウス部１１の下流側に設けられ、上流側から下流側へ向かって流路が拡大するディフューザ部１２とを一体成型したものである。
【００５４】
前記ベルマウス部１１は、図６に示すように各部分での横断面形状が真円形状をなすものであり、上流側に設けたラッパ状に開口するベルマウスと、プロペラファンＦＮの最上流部位と対向する部分から直径が大きくなるように設けられたベルマウスダクトとから構成してある。また、前記ベルマウス部１１の内周面と前記プロペラファンＦＮの外周端はどの半径方向を見た場合でも一定のチップクリアランスが保たれるようにしてある。
【００５５】
前記ディフューザ部１２は、図６に示すように前記ベルマウス部１１と接続される上流端は横断面形状が真円形状をなし、図７及び図８に示すように下流側の開口端では横断面形状が楕円形状をなすように成型してある。このディフューザ部１２も上流端と下流端との間の横断面形状は、上流側から下流側に向かうにつれてその横断面積が大きくなるとともに上流端と下流端が連続的に滑らかに接続されるように成型してある。また、前記筒状成型体１について上流側から下流側へ軸方向に見た場合、前記ベルマウス部１１の下流側端部における流路面積の拡大率に対して、前記ディフューザ部１２の上流側端部における流路面積の拡大率の方が大きく、図６に示されるように前記ベルマウス部１１に対して折れ曲がった状態で前記ディフューザ部１２が接続してある。
【００５６】
図７に示すようにディフューザ部１２の下流端における長軸方向の長さ寸法をＷ、短軸方向の長さ寸法をＤとした場合、本実施形態では、０．７５＜Ｄ／Ｗ＜１となるように各長さ寸法を設定してある。このように設定することにより、長軸側のディフューザ部１２の拡がり角αと、短軸側のディフューザ部１２の拡がり角αの差異によるディフューザ部１２の内周面における曲率の大きな変化を無くし、流体の流れを整流しやすくできる。
なお、前記ディフューザ部１２の長軸及び短軸の交点であり、前記ステータ部２Ｆの中心は前記プロペラファンＦＮの回転軸線上にあるように配置してある。
【００５７】
また、図９及び図１０に示すように前記ディフューザ部１２の下流側端部には、前記筒状成型体１に前記固定翼成型体２が組み付けられた際に前記ステータ部２Ｆの外周端２Ｅと係合する受け構造が形成してあり、組み付け後においては当該ディフューザ部１２内の流路に前記ステータ部２Ｆが配置及び固定されるようにしてある。さらに前記ディフューザ部１２の下流端には軸方向に対して垂直な平面に広がる平板状台座部１３が形成してあり、前記固定翼成型体２に形成された後述する取付平板部２５と係合するように構成してある。
【００５８】
前記受け構造は、図９及び図１０に示すように前記ステータ部２Ｆの後述する接続部２３の形状と略同じ形状の凹部１Ｂを円周方向に複数並べて形成してある。前記凹部１Ｂは前記ディフューザ部１２の内面を半径方向に凹ませるとともに、その底面部分が前記軸方向と平行となるようにしてある。したがって、前記凹部１Ｂの深さは下流側から上流側へ向かうにつれて深くなるように形成してある。
【００５９】
ここで、前記ベルマウス部１１と前記ディフューザ部１２において上流側から下流側へ軸方向に進んだ距離に対する半径（長軸半径、短軸半径）の増加率について比較すると、前記ディフューザ部１２のほうが大きく設定してある。すなわち、図６の縦断面図で見た場合、前記ベルマウス部１１の下流側端部を形成する面に対して、前記ディフューザ部１２の上流側端部を形成する面は、所定の角度をなして外側へと倒れているように構成してある。言い換えると、図６に示すように縦断面で見た場合に前記ベルマウス部１１の下流端に対して軸方向に延びる仮想直線に対して、前記ディフューザ部１２の内周面がなす角である拡がり角αは、第１実施形態とは若干異なり、０°＜α＜１８°の範囲に設定してある。図１１のシミュレーション結果に示すようにこのような角度に拡がり角αを設定することによってディフューザ部１２の内側周面における逆圧力勾配による流体の剥離を抑制し、静圧上昇効果を得やすくすることができる。この角度αは、３°≦α≦３５°でもよい。
【００６０】
なお、前記ベルマウス部１１及び前記ディフューザ部１２についてその機能に注目して表現すると、前記ベルマウス部１１は、プロペラファンＦＮ近傍の流体の圧力を向上させるためのものであり、前記ディフューザ部１２は、プロペラファンＦＮからの旋回流における圧力を上昇させるためのものである。
【００６１】
図９に示す前記筒状成型体１の外側周面に注目すると、この筒状の成型体の強度を出すために軸方向に延びる縦リブ１５と、円周方向に延びる横リブ１４が成型してある。前記縦リブ１５の突出方向は軸に対して半径方向に向けるのではなく、半面ごとにその突出方向を揃えてある。すなわち、前記筒状成型体１は、半径方向に前後２分割される金型により成型されるように構成してあり、前記縦リブ１５が、半面ごとに金型の分割方向に揃えて形成してある。
次に固定翼成型体２について説明する。
【００６２】
前記固定翼成型体２は、図７乃至図９に示すように中央部に成型された概略扁平円筒状のハブ２１と、前記ハブ２１の外側周面から外側へ放射状に配置された複数の静翼２２と、各静翼２２の外周端２Ｅから下流側へと軸方向に延びる接続部２３と、各接続部２３間を円周方向に接続する連結部２４と、前記平板状台座部１３と係合される取付平板部２５とから構成してある。なお、図８においては分かりやすさのため、断面ではないが静翼２２の部分にハッチングを施してある。
【００６３】
前記ハブ２１は、図８及び図９に示すようにそれぞれ直径の異なる３つの同軸リング状部材と、各リング状部材間を半径方向に接続する補強リブ構造を有したものである。すなわち、前記ハブ２１は流体が通過できるように中空として形成するとともに、所定の強度を保てるように成型してある。また、前記ハブ２１は中空に形成してあるので、前記複数の静翼２２の内周端にかかる重量を低減し、前記静翼２２に必要とされる強度を小さくして、その厚みをできるだけ薄く形成できるようにしてある。
【００６４】
前記複数の静翼２２は図８に示すように前記ステータ部２Ｆを構成するものであって、各静翼２２の内周端２Ｉは前記ハブ２１の外側周面に接続されており、外周端２Ｅが前記ディフューザ部１２の内面まで届くように成型してある。ところで、前記ディフューザ部１２は、前記ベルマウス部１１との接続部分以外はその横断面形状が楕円形状となるように成型してあるので、楕円の１／４に注目すると各静翼２２の形状及び静翼弦長はそれぞれ異なっている。したがって、各接続部２３の形状についても各静翼２２に対応する形状となっている。
【００６５】
このように前記ステータ部２Ｆについて円周方向に順番に各静翼２２を見た場合、スパン方向長さや形状の変化が１／４周期ごとに繰り返されるようにしてあるので、各静翼２２で同じ特定の周波数で騒音が発生することを防ぐことができる。つまり、各静翼２２での最もピークの高い周波数をずらしているので、全体としてのＢＰＦ騒音レベルを低減することができる。より具体的には図１２のグラフに示すように本実施形態の送風装置１００であれば、従来技術に比べて各周波数の騒音レベルを特に低周波側において低減できていることが分かる。
【００６６】
また、図９に示すように、各静翼２２はその凸面２Ｃが前記ベルマウス部１１及びファンモータのある上流側を向くとともに、凹面である圧力面２Ｐは前記ディフューザ部１２の下流端のある下流側を向くように設けてある。また、図８の上面図に示すように各静翼２２については、軸方向から見た場合に隣接する静翼２２同士の前縁２Ｌと後縁２Ｔが重ならないように所定の隙間が設けてある。
【００６７】
前記接続部２３は、図１０（ａ）の拡大斜視図に示すように各静翼２２の外終端から軸方向に延びる板状部分２３１と板状部分２３１の外縁において半径方向に突出した外縁リブ２３２とから構成してある。前記板状部分２３１の内周面側の形状は、前記接続部２３が前記凹部１Ｂに係合された際に前記ディフューザ部１２の内面と面一となるようにその形状を形成してある。また、前記外縁リブ２３２の高さは下流側から上流側へと高くなるように構成してある。
【００６８】
前記連結部２４は、図１０（ａ）に示すように円周方向に延びる部分リング状のものであり、前記接続部２３の上流側端部間を接続するように形成してある。すなわち、前記接続部２３の上流側端部及び前記連結部２４は円周方向に沿ってみた場合、それぞれが交互に現れ、全体としてリング状をなすものである。
次にこのように構成された送風装置１００における前記筒状成型体１と前記固定翼成型体２との間の分割ラインＬについて説明する。
【００６９】
図１０（ａ）において太線で示すように各部品の分割ラインＬは、少なくとも各静翼２２の外周端２Ｅにおいて凸面２Ｃを形成する凸面形成曲線Ｌ１を含むように設定してある。本実施形態では前記分割ラインＬは、前記凸面形成曲線Ｌ１と、前記連結部２４の下流端を形成する円周方向線Ｌ２と、前記接続部２３の外縁リブ２３２の下流側部分であり、前記凸面形成曲線Ｌ１から前記円周方向線Ｌ２まで軸方向に延びる軸方向線Ｌ３により定義してある。言い換えると、図１０（ｂ）に示すように前記筒状成型体１と前記固定翼成型体２との間の分割ラインＬは、概略鋸刃状に設定してあり、各静翼２２の外周端２Ｅにおける凸面２Ｃを形成する凸面形成曲線Ｌ１を含むようにしてある。
【００７０】
このように本実施形態の送風装置１００は、ベルマウス部１１の下流側に形成されたディフューザ部１２と、このディフューザブ内において当該ベルマウス部１１の内面まで静翼２２形状が形成されたステータ部２Ｆが配置されるという複雑形状を有しているので、従来のものと比較して流体の圧力回復を大きくし、大幅な送風効率の改善を実現することができる。
【００７１】
また、前記ベルマウス部１１の下流側に前記ディフューザ部１２を設け、そのディフューザ部１２の下流端部を楕円形状に形成して、その内部に各静翼２２を放射状に設けたので、まず、前記ディフューザ部１２の下流端から出る流体の平均流速を小さくし、全体の騒音レベルを下げることができる。さらに、前記各静翼は全てが同じスパン方向長さや形状で統一されておらず、それぞれが微妙に異なっているので、プロペラファンＦＮから出る旋回流と各静翼２２との干渉の状態がそれぞれで異なっており、特定の周波数に集中して騒音が発生することも防ぐことができる。これらのことから、送風能力を大幅に向上させつつ、騒音レベルも低減することができる。
【００７２】
さらに、前記分割ラインＬにより分割された前記筒状成型体１と前記固定翼成型体２で構成された送風装置１００であるので、前記ディフューザ部１２と前記ステータ部２Ｆの各静翼２２は別々に成型されることになる。したがって、前述した送付効率を向上させるための複雑形状である前記ディフューザ部１２は真円形状から楕円形状へと変化する拡大流路形状と、前記ステータ部２Ｆの各静翼２２が外周端２Ｅまで静翼２２が形成されているという形状を実現しつつ、このような複雑形状を優先した結果、製造性が損なわれるのを防ぐことができる。
【００７３】
より具体的には、例えば、従来であれば各静翼２２の外周端２Ｅが他の部材に対して一体となった状態で射出成型される場合、金型から離型しやすくするために外周端２Ｅのみは軸方向に対して垂直にし、送風効率を犠牲にして製造性を優先していた。これとは対照的に本実施形態では、前記分割ラインＬによって各部品が分割されているので、従来のような金型の離型について考慮しなくてもよく、外周端２Ｅまで凸面２Ｃ及び圧力面２Ｐが形成されるように斜めに設け、送風効率を改善することができる。また、図９の上面図に示すように各静翼２２は軸方向から見た場合に重なり合っている部分がなく、また図１０（ａ）に示すように前記接続部２３においては外縁部にのみ外縁リブ２３２が形成してあり上流側は開口するように形成してあるので、前記固定翼成型体２は軸方向に分割された金型で容易に成型することができる。
【００７４】
同様に前記筒状成型体１についても前記各静翼２２の成型性等を考慮しなくてもよいので、前記ベルマウス部１１の真円形状から楕円形状に変化しつつ拡大するような形状でも単純な金型構成で成型することが可能となる。さらに、縦リブ１５の向きを半面ごとに揃えてあるので、前記筒状成型体１を半径方向に二分割される金型により成型することができ、製造性を高めることができる。
【００７５】
さらに、前記ベルマウス部１１と前記ディフューザ部１２を別々に成型するのではなく、これらを一体化した前記筒状成型体１として成型するように構成してあるので、前記送風装置１００を構成するのに前記筒状成型体１と前記固定翼成型体２の２部品だけでよく、送風効率を改善しつつ部品点数も低減することができる。
その他の実施形態について説明する。
【００７６】
図１３に示すように、雪が前記プロペラファンＦＮの中心部分に積り、回転軸がぶれてベルマウス部１１と接触して破損する事を防ぐために、前記ハブ２１の下流側（上面側）を覆うように上面がドーム型の曲面を有する蓋部材２４を設けても構わない。また、積雪が無い地域においてはこの構成を省略して容易にコストダウンを図れるようにするために、前記蓋部材２４を前記ハブ２１に対して着脱可能に構成しても構わない。
【００７７】
前記実施形態では、前記ディフューザ部１２の内部に放射状に各静翼２２を設けてステータ部２Ｆを形成したが、例えば、長軸方向又は短軸方向にまっすぐに延びる形状の静翼２２を複数個設けても構わない。このようなものであっても、送風効率を向上させつつ、各静翼２２の長さを異ならせて特定の周波数の騒音が集中して騒音が大きくなるのを抑制することができる。前記ディフューザ部１２の下流端の形状は楕円形状として形成したが、例えば円形状や円や楕円を近似されるような多角形状に形成しても構わない。この場合、ディフューザ部１２の下流端における形状の中心点が前記プロペラファンＦＮの回転軸線上に配置されるように構成すればよい。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００７８】
７、１００・・・送風装置
７３、１  ・・・筒状成型体
８、１１  ・・・ベルマウス部
９、１２  ・・・ディフューザ部
９１      ・・・傾斜面
９ａ      ・・・ディフューザ部の下流端開口
６００    ・・・空気調和装置用室外機
１５  ・・・縦リブ
２    ・・・固定翼成型体
２Ｆ  ・・・ステータ部
２１  ・・・ハブ
２２  ・・・静翼
２Ｅ  ・・・外周端
２Ｉ  ・・・内周端
２Ｐ  ・・・圧力面
２Ｃ  ・・・凸面
２３  ・・・接続部
２４  ・・・連結部
２５  ・・・蓋部材
Ｌ    ・・・分割ライン
Ｌ１  ・・・凸面形成ライン
Ｌ２  ・・・円周方向線
Ｌ３  ・・・軸方向線
【図１】
2015129504.tif 000003
【図２】
2015129504.tif 000004
【図３】
2015129504.tif 000005
【図４】
2015129504.tif 000006
【図５】
2015129504.tif 000007
【図６】
2015129504.tif 000008
【図７】
2015129504.tif 000009
【図８】
2015129504.tif 000010
【図９】
2015129504.tif 000011
【図１０】
2015129504.tif 000012
【図１１】
2015129504.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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