(57)【要約】【課題】送風性能の低下及び騒音を抑制する。【解決手段】プロペラファン２７をモータ２３の回転軸２５に取り付けてなる送風機と、この送風機と室外熱交換器５とが格納され、プロペラファン２７の吹出側に吹出口９が形成された箱型の筐体１と、プロペラファン２７の径方向に吹出し筐体の側面１３の内壁に沿って逆流する洩れ流れをプロペラファン２７の吸込側の端部に導くとともに、洩れ流れとプロペラファン２７に吸込まれる吸込み流れとを仕切る流れガイド３５を備えたことにより、洩れ流れと吸込み流れとの衝突を回避でき、騒音を抑えることができる。さらに、洩れ流れを再びプロペラファン２７に戻すことができるので送風性能の低下を抑制することができる。【選択図】    図１
2004163060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車をモータの回転軸に取り付けてなる送風機と、該送風機と室外熱交換器とが格納され、前記羽根車の吹出側に開口が形成された箱型の筐体と、前記羽根車の径方向に吹出し前記筐体の内壁に沿って逆流する洩れ流れを前記羽根車の吸込側の端部に導くとともに、前記洩れ流れと前記羽根車に吸込まれる吸込み流れとを仕切る流れガイドを備えた空気調和機の室外機。
【請求項２】
羽根車をモータの回転軸に取り付けてなる送風機と、該送風機と室外熱交換器とが格納され、前記送風機の吹出側に開口が形成された箱型の筐体と、前記羽根車の吸込側に配置された円筒状の流れガイドとを備え、
該流れガイドは、前記モータの回転軸と同軸に配置され、該流れガイドの前記羽根車側の筒端の径は、前記羽根車の外周に合わせて形成され、前記径は、他端にいくにつれて漸次拡径して形成された空気調和機の室外機。
【請求項３】
前記流れガイドの前記羽根車側の筒端は、前記羽根車の吸込側の端部に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の室外機。
【請求項４】
前記流れガイドは、前記モータを固定するクランプ部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機の室外機。
【請求項５】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の室外機と、室内熱交換器が格納された室内機と、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を減圧する膨張弁と、前記室外熱交換器、前記圧縮機、前記室内熱交換器及び前記膨張弁を順次環状に連結し前記冷媒が封入される循環管路とを備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機及び空気調和機の室外機に係り、特に、室外機に備えた送風機の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機は、冷媒が封入された環状の循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器とを順次配設してなる冷凍サイクルを備えている。この室外熱交換器は、送風機により通流する外気の風路上に配置されている。
【０００３】
このような空気調和機の室外機に搭載される送風機は、主として、電源に接続されたモータと、モータの回転軸に取り付けられた羽根車とで形成されている。この羽根車は、例えば、モータの回転軸と同軸に取り付けられる円柱状または円筒状のハブと、このハブの外周に固定される複数の羽根とで構成されている。この羽根の風受け面は、回転軸に直交する面に対して傾けた格好で設けられており、羽根車が回転軸を中心として回転することにより、主として回転軸方向の気流を発生できるようになっている。この気流は、例えば、室外熱交換器と熱交換した後、筐体に形成された開口を介して外部に排出される。なお、羽根の軸方向の両端部のうち、羽根車の吹出側、つまり、軸流の流れ方向側の端部を後縁、羽根の吸込側の端部を前縁と称して説明する。
【０００４】
このような室外機は、例えば、建物と建物の間、あるいは高密集化したビルの屋上などの送風機の吹出側に空間の余裕のない狭い場所に設置すること、または室内機の筐体を小型にすることなどが望まれている。しかし、送風機の吹出側の空間を狭くする、または筐体を小型にすると、送風機から吹出される流れの通風抵抗が上昇する。この通風抵抗が上昇することで、送風機の回転軸方向の流れ減り、送風機としての性能が低下するという問題がある。さらに、回転軸方向の流れが低下した分だけ、羽根車の径方向の流れ、すなわち、洩れ流れが増大する。この洩れ流れは、羽根車に吸い込まれる吸込流れと衝突して気流を乱し音を発するため、騒音が増大するという問題もある。
【０００５】
これらの問題に対して、羽根車の前縁側の外周を円筒形状のリングで囲むことで、羽根車の外周に吹出す洩れ流れを抑え、洩れ流れと羽根車の外周から流入する吸込み流れとの衝突を防止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、羽根の外周に切り欠きを設け、この切り欠きにリングを挿入した構成とすることで、羽根の外周から吸込まれる吸込流れをリングにより回転軸側に寄せ、この吸込流れと、羽根の外周から流出する洩れ流れとが衝突するのを防止するとともに、洩れ流れを吸込流れに還流するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、羽根の後縁に切り欠きを形成し、この切り欠きに略円筒状のリングを挿入した構成とすることで、羽根の吹出側の外周部から径方向に吹出す洩れ流れの発生を抑制するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１０２９６号公報（第２頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平５−４４６９６号公報（第２頁、第１−２図）
【特許文献３】
特開平５−１６４０９０号公報（第２頁、第１−２図）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、羽根車の吸込側の外周を円筒形状のリングで囲むもの（特許文献１）は、洩れ流れがリングの外周を迂回して吸込流れと衝突する構造になっている。また、羽根の外周に切り欠きを設け、この切り欠きにリングを挿入したもの（特許文献２）も、リングの外周を迂回した洩れ流れと吸込み流れとが衝突する構造になっている。また、羽根の後縁に切り欠きを形成し、この切り欠きに略円筒状のリングを挿入したもの（特許文献３）は、洩れ流れの発生をなるべく抑えるものであるが、通風抵抗が、例えば設計動作点より高い場合に当然に発生する洩れ流れについては配慮されていない。このように、従来の構成は、送風性能の劣化や騒音の増加を抑えるものとして確立されておらず改善の余地がある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、送風性能の低下及び騒音を抑制することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気調和機及び空気調和機の室外機は、上記課題を解決するために、羽根車をモータの回転軸に取り付けてなる送風機と、この送風機と室外熱交換器とが格納され、羽根車の吹出側に開口が形成された箱型の筐体と、羽根車の径方向に吹出し筐体の内壁に沿って逆流する洩れ流れを羽根車の吸込側の端部に導くとともに、洩れ流れと羽根車に吸込まれる吸込み流れとを仕切る流れガイドを備えたことを特徴とする。
【００１１】
具体的には、羽根車の前縁側に、かつ、モータの回転軸と同軸に円筒状の流れガイドを配置し、この流れガイドの羽根車側の筒端の径を、羽根車の前縁の外周に合わせて形成し、さらに、他端にいくにつれて漸次拡径して形成することを特徴とする。このように構成することで、通風抵抗の増加により後縁側で洩れ流れが発生した場合、洩れ流れを流れガイドの外壁に沿って羽根車の前縁側に導くとともに、洩れ流れと吸込み流れとの衝突を回避でき、騒音を抑えることができる。この場合において、流れガイドの周方向の断面は、例えば、直線状に限らず、外周側を凹ませたような曲線状にすることが好ましい。
【００１２】
ところで、羽根車は、設計風量や圧力等を考慮して羽根形状や角度等の設計をするが、実際に回転させると、ファンのアンバランス、流体力および遠心力等で、羽根が変形してしまい、設計形状とは異なった羽根になってしまう。そこで、本発明は、流れガイドの羽根車側の筒端を羽根車の前縁に連結する構成とする。これにより、各羽根の強度を高めることができ、回転による羽根の前縁の変形を抑制することができるので、羽根が設計された形状でなくなることによる送風性能の低下を抑制することができる。また、流れガイドは、羽根車に連結させる構成に代えて、モータを固定するクランプ部材に固定することもできる。
【００１３】
このような室外機は、室内熱交換器が格納された室内機と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する膨張弁と、室外熱交換器、圧縮機、室内熱交換器及び膨張弁を順次環状に連結し冷媒が封入される循環管路とを備えた空気調和機に適用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明を適用してなる室外機の第１の実施形態の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線からの矢視断面図である。図３は、第１の実施形態の変形例を示した図である。
【００１５】
本実施形態の室外機は、図１及び２に示すように、箱型の筐体１と、筐体１に格納された送風機３及び熱交換器５とを備えて形成されている。筐体１の上面７には吹出口９が形成され、吹出口９の縁から外部に向けて筒状のベルマウス１１が設けられている。筐体１の側面１３には吸込口１５が形成され、熱交換器５は、吸込口１５の近傍に配置されている。また、側面１３の内側には、例えば制御装置などが格納された電気箱１７が設けられている。筐体の底面１９には圧縮機２１などが配置されている。
【００１６】
送風機３は、モータ２３と、モータ２３の回転軸２５に取り付けられた羽根車であるプロペラファン２７とで形成され、プロペラファン２７の吐出側を吹出口９に向け、筐体１内の上部に配置されている。モータ２３は、筐体１内の上部に渡された梁状のモータクランプ２９に固定されている。プロペラファン２７は、モータ２３の回転軸２５が挿入される円筒状のハブ３１と、ハブ３１の外周面に等間隔で配設された４枚の羽根３３で形成されている。羽根３３はそれぞれ回転軸２５に直交する面に対して傾けて形成され、回転軸２５が回転方向に回ることで吹出口９の方向に送風するようになっている。なお、羽根３３の吹出口９側の端部を後縁、吸込側の端部を前縁と称する。
【００１７】
次に、本実施形態の特徴部の流れガイドについて説明する。流れガイド３５は、一端から他端にかけて漸次拡径して形成された筒型の部材であり、一端側、つまり小径側を上に向けてプロペラファン２７の前縁側に配置されている。流れガイド３５は、小径がプロペラファン２７の外周と同径に形成され、回転軸と同軸に配置されている。流れガイド３５の外周面は、軸心方向に凹ませて反らせた格好に形成され、さらに、流れガイド３５のエッジを丸めるように構成されている。流れガイド３５の小径側端部は、各羽根３３の前縁に連結されている。
【００１８】
室外機の運転時における気流の流れについて説明する。まず、運転が開始されると、モータ２３が駆動して回転軸２５を介してプロペラファン２７を符号３７の矢印方向に回転させる。これにより前縁側の空気は符号３９の矢印で示すように吸込流れとなりプロペラファン２７に吸い込まれる。プロペラファン２７の外縁付近を流れる吸込流れは、流れガイド３５の内周面に沿ってプロペラファン２７の吸込側に導かれる。プロペラファン２７内の空気は、後縁側から吐出し吹出口９から外部へ排出される。
【００１９】
このとき、例えば、吹出口９の外側に気流の吹出を阻害する障害物がある、または、筐体がコンパクトに形成されるなどの場合、通風抵抗が増して気流がプロペラの径方向に流れる洩れ流れが発生する。この洩れ流れは、筐体１の側面１３に沿って吸込側に流れ、プロペラファン２７の吸引側に配置されている流れガイド３５の外周面に沿って、プロペラファン２７の吸込側の外周部分に流れる。つまり、洩れ流れは符号４１の矢印方向に流れる。このように、流れガイド３５によって洩れ流れと吸込流れとの衝突を防止することで、衝突による乱流の発生を抑えて送風騒音を低減することができる。さらに、洩れ流れを再びプロペラファン２７に戻すことができるので送風性能の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、プロペラファン２７は設計風量や圧力等を考慮して、羽根３３の形状や角度等の設計がされているが、実際に回転させると、ファンのアンバランス、流体力および遠心力等で、羽根３３が変形してしまい設計形状とは異なったものになり送風性能が低下する。特に、羽根３３の前縁は変形に対する送風性能の低下の影響が大きい。そこで、本実施形態のようにリング状の流れガイドで各羽根３３の前縁を保持固定する構成とすることで、羽根３３の変形を抑制することができる。
【００２１】
また、本実施の形態では、流れリング３５を羽根３３に連結した構成としたが、これに代えて、図３に示すように、流れリング３５の大径側をモータクランプ２９に連結固定した構成とすることもできる。また、この場合において、流れリング３５の小径と同等の内径を有する変形防止リング４３を羽根３３と流れリングとの間に同軸に配置し、変形防止リング４３を各羽根３３の前縁を連結させる構成とすることができる。このように構成することで、例えば、流れガイド３５の重さは、モータ２３やプロペラファン２７に掛かることがないので、流れガイド３５を大きくすることができ、洩れ流れと吸込流れとを確実に仕切ることができる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図４〜図６を用いて説明する。図４は本発明を適用してなる室外機の第２の実施の形態の平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線からの矢視断面図である。図６は、第２の実施形態の変形例を示した図である。なお、図４〜６に示す実施の形態において、図１〜３に示す実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、図１〜３に示す実施形態と相違する構成及び特徴部などについて説明する。
【００２２】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の構成に加えて、プロペラファン２７の吹出側に吹出ガイド４５を設けたことを特徴とする。以下に、本実施形態の特徴部の吹出ガイド４５について説明する。吹出ガイド４５は、一端から他端にかけて漸次拡径して形成された筒型の部材であり、一端側、つまり小径側を下に向けてプロペラファン２７の後縁側に配置されている。吹出ガイド４５の小径は、プロペラファン２７の外周の径とハブ３１の径との中間の大きさに形成されており、回転軸２５と同軸に配置されている。吹出ガイド４５の外周面は、軸心方向に凹ませて反らせた格好に形成され、さらに、吹出ガイド４５のエッジを丸めるように構成されている。吹出ガイド４５の小径側は、各羽根３３の後縁に連結されている。
【００２３】
このように構成された第２の実施の形態の室外機の運転時における気流の流れについて説明する。運転が開始されると、モータ２３が駆動して回転軸２５を介してプロペラファン２７を符号３７の矢印方向に回転させる。これにより前縁側の空気は符号３９の矢印で示すように吸込流れとなり、プロペラファン２７に吸い込まれる。プロペラファン２７の外縁付近を流れる吸込流れは、流れガイド３５の内周面に沿ってプロペラファン２７の吸込側に導かれる。プロペラファン２７内の空気は、吹出ガイド４５の外周面側、及び内周面側を通り吹出口９から外部へ排出される。
【００２４】
このとき、吹出口９の外側に気流の吹出を阻害する障害物がある場合、あるいは、筐体がコンパクト化されて筐体内部の流れが妨げられる場合、通風抵抗が増して気流がプロペラの径方向に流れる洩れ流れが発生する。このように、吹出ガイド４５を設けることで、ハブ３１と吹出ガイド４５の内周面との間に生じる洩れ流れを吹出ガイド４５の内周面に沿って回転軸方向に矯正して吹出口９に導くことができる。吹出ガイド４５の外周面側の洩れ流れは、筐体１の側面１３に沿って吸込側に流れ、プロペラファン２７の吸引側に配置されている流れガイド３５の外周面に沿って、プロペラファン２７の吸込側の外周部分に導かれる。つまり、洩れ流れは符号４１の矢印方向に流れる。
【００２５】
このように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、プロペラファン２７の後縁側に発生する洩れ流れを抑制することができる。さらに、後縁と吹出ガイド４５とを連結させることで羽根３３の後縁の変形を防止することができる。また、本実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、流れリング３５を羽根３３に連結した構成としたが、これに代えて、図６に示すように、流れリング３５の大径側をモータクランプ２９に連結固定した構成とすることもできる。
【００２６】
また、上記実施の形態は、吹出口を上に向けて配置したものであるが、これに代えて、図７に示すように、モータの回転軸及び吹出口を横にして配置した一般的な構成にも適用することができる。なお、図７は、上記実施の形態の変形例を示した平面図である。また、上記実施の形態の室外機は、冷媒が封入された環状の循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器とを順次配設してなる冷凍サイクルを有する空気調和機に組み込んで用いることができる。また、流れガイド及び吹出ガイドの断面は、外周面を凹ませた形状としたが、これに限らず、プロペラファンの吸込み流れや洩れ流れを阻害しないように気流に沿って形成できればよい。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、プロペラファンの前縁に流れガイドを設けることにより、プロペラファン外周側に洩れ出した洩れ流れを吸込流れと衝突させることなくプロペラファンに戻すことができるので、騒音の抑制及び送風性能低下を抑制することができる。さらに、流れガイドに各羽根の前縁側先端部を連結させることで、前縁端部の羽根の変形を抑制することができ、送風性能の低下をさらに抑制することができる。また、プロペラファンの後縁に吹出ガイドを設けることで、流れガイドの効果に加え、さらにプロペラファンの吹出側においても、二つの流れの整流化が可能となり、その結果、更なる送風騒音を低減することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、送風性能の低下及び騒音を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる室外機の第１の実施形態の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線からの矢視断面図である。
【図３】第１の実施形態の変形例を示した図である。
【図４】本発明を適用してなる室外機の第２の実施の形態の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線からの矢視断面図である。
【図６】第２の実施形態の変形例を示した図である。
【図７】第１及び第２の実施の形態の変形例を示した平面図である。
【符号の説明】
９  吹出口
１３  側面
２３  モータ
２５  回転軸
２７  プロペラファン
３５  流れガイド
【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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