JP2008096037A - 送風装置および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風装置の装着されるプロペラファンから吹き出される気流の方向を曲げる風向変換装置において、ベーンに流入する流れはファンの旋回方向成分をもつため、目標とする送風方向と流入方向が大きく異なる場合、気流方向を曲げる際にベーン付近で流れが剥離し、ユニットの入力増大や騒音増大をまねいていた。
【解決手段】ユニット内部に設けられたプロペラファン２と、このプロペラファンを駆動するファンモータ３と、前記プロペラファンから吹き出す気流の吹き出し口５の下流側に設置され、その気流の方向を変換する複数の反り形状をしたベーン１１で構成された風向変換装置１０とを有する送風装置において、前記ベーン１１の外側の反り面１１ｂの上流側１１ｃが膨らみ厚肉とした形状とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ユニット内部に設置されたプロペラファンから吹き出される風の吹き出し側に位置し、前記プロペラファンから吹き出される風の向きを変化させる風向変換装置を備えた送風装置および空気調和機に関するものである。

従来の送風装置では、プロペラファンから吹き出した気流が人体に当たり不快になることや、空気調和機の室外ユニットをプロペラファン下流側の空間が狭い場所や複数のユニットを近接させて設置した場合には、気流の吹き出し効率が悪化することや複数のユニットから吹き出した気流が干渉して性能が低下するなどの問題がある。そこで、かかる問題を解消するためには気流の吹き出し方向を正面からずらし、他のユニットから吹き出された気流と干渉しないように気流を曲げることが必要になる。気流を曲げるためにはプロペラファンの下流側にベーンを設ける必要がある。

従来の送風装置において、プロペラファンからの気流の吹き出し口に網目状(格子状または円形状）に形成された複数の桟をもつファングリルを取り付けたものが知られている。これは気流を曲げる必要の有無にかかわらず、安全上回転するファンに手が接触しないようにするために取り付けられており、桟の奥行き方向の長さは通常１０ｍｍ程度で、桟の取付間隔(ピッチ)は一定幅以内（例えば１２ｍｍ程度）になっている。

このようなファングリルにおける風の流れについて図２２により説明する。図２２は、（ａ）に示すように、水平方向に対して出口方向が約６０゜上方に傾いた桟７に水平方向と３０゜下向きに流速１０ｍ／ｓの気流が流入した場合について、桟の弦長Ｌと桟ピッチｄの比であらわされる弦節比（Ｌ／ｄ）と気流の流出角の数値解析結果を（ｂ）に、弦節比と圧力損失の数値解析結果を（ｃ）にあらわしたものである。
ファングリルの桟のように弦節比が小さい場合（例えば、弦長１０ｍｍ、ピッチ１２ｍｍ、弦節比＝１０/１２＝０．８３のとき）、流出角は４０゜程度であり、気流は曲がりにくい。
これまでにファングリルの桟の向きを変えた例が示されているが（例えば特許文献１、特許文献２参照）、これはプロペラファンから吹き出す気流に桟の向きを合わせて流動抵抗を下げることが目的であり、気流を意図した方向へ曲げることは困難である。

ところで、図２２（ｂ）より、流出角の分布は弦節比が１辺りに変曲点があり、弦節比が１以上になると流出角が５０゜以上となり、気流が曲がりやすくなる。従来、ファングリルのように異物がファンに触れないようにする目的に対しては弦節比を１未満に設定し、風向変換装置のように気流を曲げる目的に対しては弦節比を１以上に設定していた。
風向を大きく変えるためには弦節比が大きいベーンを備えた風向変換装置が必要であるが、図２２(ｃ)に示すように圧力損失が大きくなる傾向がある。

ユニットの入力増大を抑えるため、ベーンの形状を変化させた例がいくつか示されている。例えば、プロペラファンからの吹き出し流れに合わせて平板状ベーンを上向きに傾斜させた第１のベーンと上流側の端部を「逆ヘの字状」に折り曲げた第２のベーンとを備えた風向変換装置（特許文献３参照）や、上流・下流部の２枚のベーンを設置してベーン付近の境界層の発達を抑制して気流の方向を曲げる風向変換装置が示されている（特許文献４参照）。また、両端で長さの異なる円弧状のベーンを用いてプロペラファンからの気流に合わせてベーン形状を変化させた風向変換装置が示されている（特許文献５参照）。

特開平８−４２８７６号公報（第２頁、図１） 特開平１０−２８１４９９号公報（第６−７頁、図１、図２） 特開平７−２２５０３５号公報（第３頁、図１） 特開平７−３０５８６９号公報（第３−４頁、図２、図３） 特開平５−２６４０７０号公報（第３頁、図１、図５）

ユニット内部に設置されたプロペラファンから吹き出す流れはファンの旋回方向に角度をもって流出するため、気流の吹き出し方向は場所によって上下・左右方向を向く。風向変換装置が目標とする送風方向とファンからの吹き出し方向（ベーンに対する流入方向）が大きく異なる場合、気流方向を曲げる際にベーン付近で流れの剥離が生じ、ユニットの入力増大や騒音増大をまねいていた。すなわち、上記の特許文献１や特許文献２のファングリルの構成では、本来的に気流を意図した方向へ大きく曲げることは困難であり、特許文献３のベーン形状では、風向変換装置が目標とする送風方向とファンからの吹き出し方向（ベーンに対する流入方向）が大きく異なる場合、特に第２のベーンの負圧面側で流れの剥離が生じ、ユニットの入力増大や騒音増大を起こすという問題がある。特許文献４では、上流ベーンと下流ベーンの２枚を所定の間隔で並列に配置し、かつグリルの左側部分と右側部分では上流ベーンの取付角度を上方から下方へかけて変化させる構成となっているため、気流を意図した方向へ大きく曲げることが困難であるうえに、構造が複雑でコスト高になる問題がある。特許文献５では、両端で長さの異なる円弧状のベーンであるので、ベーンの形状、構成は簡単であるが、ベーンの負圧面側に生じる流れの剥離の問題については何ら配慮されていない。

本発明は、上記のような課題に鑑み、プロペラファンから吹き出される流れが風向変換装置のベーンで剥離することを防ぎ、目的の方向へ気流を向けながらも騒音低減と流動損失低減を実現できる風向変換装置を備えた送風装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る送風装置は、ユニット内部に設けられたプロペラファンと、このプロペラファンを駆動するファンモータと、前記プロペラファンから吹き出す気流の吹き出し口の下流側に設置され、その気流の方向を変換する複数の反り形状をしたベーンで構成された風向変換装置とを有する送風装置において、前記ベーンの外側の反り面の上流側が膨らみ厚肉の形状とするものである。

本発明の送風装置では、ユニット内部に設置されたプロペラファンから吹き出された風の流れは前記ファンの下流側に位置する風向装置に向かうが、ファンから吹き出した気流の方向がベーンの内側の反り面に向く場合はベーンの外側の反り面の上流側が膨らみ厚肉となっているため、外側の反り面で流れの剥離が生じにくい。また、ファンから吹き出した気流の方向がベーンの外側の反り面に向く場合はベーンの内側の反り面に膨らみがないため、同様に流れの剥離は生じにくい。そのため、ベーンでの流動抵抗が減少するため、流動損失と騒音を抑制することができ、結果として、ユニットの入力増加を小さく抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、以下に示す図は全て説明用に簡略化してある。

実施の形態１．
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における送風装置を前方から見た図であり、図１（ｂ）はその送風装置の内部を上から見た図である。
送風装置１のユニット内部にはプロペラファン（軸流ファン）２とそれを駆動するファンモータ３が設置されている。プロペラファン２が動作する時、風は後方から吹き込まれプロペラファン２によって前方へ送られる。風の流れは図１（ｂ）に示す矢印４の方向になる。また、プロペラファン２の下流側には前面の吹き出し口５を覆うように風向変換装置１０が設置されている。この風向変換装置１０は、図１（ａ）に示すように正面からみると横方向の板状ベーン１１が弦節比１以上になるピッチで設置されている。

図２（ａ）は上記風向変換装置１０を正面から見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。
この風向変換装置１０は水平方向に複数のベーン１１が配置されており、垂直方向にはベーン１１を支持する複数の桟１２が配置されている。いま例えば、プロペラファンが１３の向きに回転し、気流を風向変換装置１０で上向きに吹き出す場合を考えると、プロペラファンから吹き出した気流は旋回成分をもつため、ベーン１１に対する気流の流入方向は、Ａ−Ａ断面の位置では下向き１４ａに、Ｂ−Ｂ断面の位置では１４ａとは逆方向の上向き１４ｂとなる。このように、ベーン１１は気流を吹かせたい方向に反った形状として、流入した気流がベーン１１に沿って滑らかに曲がるように形成する。また、図２２からベーン１１の弦節比を１以上に設定することにより、プロペラファンから吹き出す気流を所望の方向に変換することができる。なお、弦節比については特に断らない限り実施の形態２以降においても１以上になっているものとする。

図３（ａ）はベーン１１の形状の詳細図を示したものである。ベーン１１の内側の反り面１１ａと、外側の反り面１１ｂはほぼ円弧形状に形成されている。そして、外側の反り面１１ｂの上流側１１ｃは滑らかに膨らませて厚肉の形状に形成されている。
なお、図３（ａ）に示したベーン形状は樹脂成型の場合を対象としたものであり、ベーン１１を例えば板金で成型する場合は、安全のため端部を折り曲げる必要がある。その際に図３（ｂ）の１１ｄのように上流側の端部を反りの外側に折り曲げるような加工をすれば、上記のように外側反り面１１ｂの上流側１１ｃが膨らんだ肉厚の形状となり、上記の樹脂成型のベーンと同じ効果が得られる。

次に、このベーン１１の作用について図４を用いて説明する。図４の上段の図（ａ）、（ｂ）は、気流の流入方向が下向き１４ａの場合の、本実施の形態１のベーン１１と従来のベーン１５における気流解析の結果を模式的に示したものであり、下段の図（ｃ）、（ｄ）は、気流の流入方向が上向き１４ｂの場合の、本実施の形態１のベーン１１と負圧面先端を膨らませたベーン１６における気流解析の結果を模式的に示したものである。

図２のＡ−Ａ断面のように気流の流入方向が下向き１４ａとなる位置では、ベーン１１、１５の上側（内側）反り面１１ａ、１５ａが圧力面となり、下側（外側）反り面１１ｂ、１５ｂが負圧面となる。このとき外側反り面の上流側１５ｃの端部が膨らんでいない従来技術のベーン１５では、図４（ｂ）のように上流側１５ｃの端部で流れが剥離して渦１７が生じる。これに対して、本実施の形態１のベーン１１では外側反り面の上流側１１ｃに膨らみを設けているため、流れがベーン１１に沿い、剥離が抑えられている。

次に、図２のＢ−Ｂ断面のように気流の流入方向が上向き１４ｂとなる位置では、ベーン１１、１６の下側（外側）反り面１１ｂ、１６ｂが圧力面となり、上側（内側）反り面１１ａ、１６ａが負圧面となる。この場合は負圧面の上流側端部１１ｅ、１６ｄで剥離が生じるため、負圧面の上流側端部１６ｄに膨らみを設けたベーン１６の場合は、図４（ｄ）のように渦１７がより多く発生して流動抵抗（気流抵抗ともいう）が大きくなる。これに対して、本実施の形態１のベーン１１では圧力面（外側反り面１１ｂ）の上流側１１ｃのみに膨らみを設けているため、流動抵抗を増大させにくくなっている。

以上のように本実施の形態１によれば、風向変換装置１０のベーン１１は外側反り面１１ｂの上流側１１ｃのみが膨らみ厚肉になっているので、プロペラファン２から吹き出した風の流れ方向を変える際に、しかも目標とする送風方向とベーン１１に対するプロペラファン２からの気流の流入方向とが大きく異なった位置においても、ベーン１１での流れの剥離を抑えることができる。その結果、騒音が減少し流動損失を低減できるため、ユニットの入力増加を小さくすることができる効果がある。

実施の形態２．
プロペラファンから吹き出す気流は旋回方向成分をもつため、風向変換装置のベーンに流入する流れ方向は場所によって異なる。そこで、ベーンに流入する風向に応じてベーンの形状を変える例を図５に示す。図５（ａ）は実施の形態２における風向変換装置１０を正面から見た図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、図５（ｃ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面のベーン形状を示す詳細図である。

プロペラファンは１３の方向に旋回するため、気流はＡ−Ａ断面位置では目標とする送風方向１７と大きくずれた向き１４ａに、Ｂ−Ｂ断面位置では目標とする送風方向１７と近い向き１４ｂに流入する。そこで、図５（ｃ）のように、ベーンの先端で流れの剥離が懸念されるＡ−Ａ断面位置では前述のように外側反り面１１ｂの上流側１１ｃが膨らんだベーン（第１のベーン）１１を用い、Ｂ−Ｂ断面位置ではベーンによって流れを妨げないように外側反り面１８ｂの上流側１８ｃが膨らんでいない板厚の薄い第２のベーン１８を用いる。すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４（１４ａ、１４ｂ）とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が大きい位置では第１のベーン１１を配置し、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が小さい位置では第２のベーン１８を配置する風向変換装置１０の構成とする。このように、プロペラファンから吹き出す気流が旋回方向成分をもつことを考慮して、位置によってベーンの形状を変化させる。
これにより、Ａ−Ａ断面位置では剥離を防止するとともにＢ−Ｂ断面位置では気流抵抗を小さくして目的の風向を作ることができる。

本実施の形態２では、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が大きい位置では第１のベーン１１を配置し、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が小さい位置では第２のベーン１８を配置する構成としたので、全てのベーンを同一形状とするよりも、より一層流れの剥離を抑えることができ、更なる騒音低減と流動損失低減を図ることができ、その結果、ユニットの入力増加がさらに小さくなる風向変換装置を実現できる。

なお、風の吹き出し位置によって、第１のベーン１１及び第２のベーン１８は、それぞれ長手方向に同一の形状として良いし、正面からみて右半分は第１のベーン１１の形状、左半分は第２のベーン１８の形状としても良い。このようなベーンの配置例としては、最上部及び最下部付近には第２のベーン１８を配置し、中央部付近には右・左部分が第１、第２のベーン形状をもつベーンを配置し、それらの中間部には第１のベーン１１を配置する構成をあげることができる。

実施の形態３．
実施の形態２ではベーンの先端部形状を変化させる場合を示したが、ここではベーンの反り角２１に着目する。図６（ａ）のように例えば、ベーンの弦長が３０．７ｍｍで水平方向に流速１０ｍ／ｓで気流が流入する場合、反り角２１とベーンを通過した気流の流出角、全圧損失の傾向は図６（ｂ）のようになる。この結果から、ベーンの反り角を大きくすると、気流は大きく曲がるが、圧力損失は大きくなる。逆にベーンの反り角を小さくすると、気流は曲がりにくくなるが、圧力損失は小さくなる。

この性質を利用した例を図７に示す。図７（ａ）は実施の形態３における風向変換装置１０を正面から見た図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、図７（ｃ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面のベーン形状を示す詳細図である。図７に示すように、目的の送風方向１７と大きくずれた風向で流入するＡ−Ａ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が大きい位置）では反り角２１を大きくしたベーン２２を用いて風向を曲げ、目的の送風方向１７と近い風向で流入するＢ−Ｂ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が小さい位置）では反り角２１の小さいベーン２３を用いて圧力損失を小さく抑えるようにする。

このように本実施の形態３では、風の吹き出し位置によってベーンの反り角を変化させる構成としたので、全部が同一反り角を有するベーンを設けた風向変換装置よりも、より一層流れの剥離を抑えることができ、更なる騒音低減と流動損失低減を図ることができ、ユニットの入力増加がさらに小さくなる風向変換装置を実現できる。

なお、ベーン２２、２３の反り角２１についても、実施の形態２と同様の考え方をとることができる。

実施の形態４．
ここでは、弦節比を構成するファクターの中でベーンの弦長に着目する。図２２で示したように気流を曲げるためには弦節比が１以上であることが必要であるが、弦節比が大きくなると圧力損失が大きくなるため、プロペラファンから吹き出した流れ方向を曲げずに済む場合は弦節比を大きくしなくてよい。
図８はベーンの弦長を変える例を示すものであり、図８（ａ）は実施の形態４における風向変換装置１０を正面から見た図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、図８（ｃ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面のベーン形状を示す詳細図である。
図８に示すように、目的の送風方向１７と大きくずれた風向で流入するＡ−Ａ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が大きい位置）では弦長が長いベーン２４を用いて弦節比を大きくして風向を曲げ、目的の送風方向１７と近い風向で流入するＢ−Ｂ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線１９の方向とのなす角２０が小さい位置）では弦長が短いベーン２５を用いて弦節比をを小さくして圧力損失を小さく抑えるようにする。

このように本実施の形態４では、風の吹き出し位置によってベーンの弦長を変化させる構成としたので、全部が同一弦長のベーンを設けた風向変換装置よりも、より一層流れの剥離を抑えることができ、更なる騒音低減と流動損失低減を図ることができ、ユニットの入力増加がさらに小さくなる風向変換装置を実現できる。

なお、ベーン２４、２５の弦長についても、実施の形態２と同様の考え方をとることができる。

実施の形態５．
ここでは、ベーンのピッチ２６に着目する。図９はベーンのピッチを変える例を示すものであり、図９（ａ）は実施の形態５における風向変換装置１０を正面から見た図で、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。
図９に示すように目的の送風方向１７と大きくずれた風向で流入するＡ−Ａ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置）ではベーン１１のピッチ２６を小さくして弦節比を大きくして風向を曲げ、目的の送風方向１７と近い風向で流入するＢ−Ｂ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置）ではベーン１１のピッチ２６を大きくして弦節比をを小さくして圧力損失を小さく抑えるようにする。

このように本実施の形態５では、風の吹き出し位置によってベーンのピッチを変化させる構成としたので、全部が同一ピッチのベーンを設けた風向変換装置よりも、より一層流れの剥離を抑えることができ、更なる騒音低減と流動損失低減を図ることができ、ユニットの入力増加がさらに小さくなる風向変換装置を実現できる。

実施の形態６．
ここではベーンの設置角（取付角）２７に着目する。気流を急角度で曲げたい場合にはベーンの形状だけでなく、設置角度を大きくする必要がある。図１０はベーンの設置角を変える例を示すものであり、図１０（ａ）は実施の形態６における風向変換装置１０を正面から見た図で、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。
図１０に示すように風向変換装置１０で上向きに風を吹かせたい場合を例に挙げる。Ａ−Ａ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置）ではプロペラファンからの旋回流が１４ａのように下向きであるので、ベーン１１の設置角２７を大きくして気流を曲げるようにする。Ｂ−Ｂ断面位置（すなわち、プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向１４とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置）ではプロペラファンからの気流がすでに上向きになっているためベーンの設置角２７を小さくして、気流の流れを妨げないようにする。これによりＡ−Ａ断面位置に流入する気流はベーンの働きによって目的の送風方向に曲げられ、Ｂ−Ｂ断面位置を通過する気流はベーンが流れの妨げにならないため流動抵抗が小さくなる。以上の効果によって、目的の方向に風を送り出せ、ユニットの入力増加が小さくなる風向変換装置を実現できる。

実施の形態７．
実施の形態６では単一の風向変換装置の内部でベーンの設置角が異なる例を挙げた。ここでは２つのプロペラファンを備える大型送風装置に関する例を挙げる。
図１１（ａ）は実施の形態７における送風装置１を正面から見た図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。
図１１（ａ）のように上下に２つのプロペラファンを持つ送風装置１において、それぞれのプロペラファンの吹き出し口に、風向変換装置１０ａ、１０ｂを取り付け、図１１（ｂ）のように上向きに風を吹かせることを考える。２つのプロペラファンに取り付ける風向変換装置のベーンの設置角が同じである場合、２つのプロペラファンから吹き出した気流が干渉して効率よく気流を送り出せなくなり、ユニットの入力増加を起こす。

そこで、本実施の形態７では、上側のプロペラファンに取り付ける風向変換装置１０ａのベーン１１Ａは、Ａ−Ａ断面図に示すように設置角２７ａを大きくし、下側のプロペラファンに取り付ける風向変換装置１０ｂのベーン１１Ｂは、Ｂ−Ｂ断面図に示すように設置角２７ｂを設置角２７ａより小さくして設置する。これにより、下側ファンからの風は緩やかに上昇し、上側ファンからの風は急角度で上昇するため、２つのプロペラファンから吹き出した風が干渉することがなくなり、送風装置からの風が効率よく排出されるためユニットの入力増加を小さく抑えることができる。

実施の形態８．
これまで示した風向変換装置は目的の風向が一つであるため、ベーンの向きが一方向であった。風向変換装置を用いて風を上向きに吹かせたい場合、ユニットの下部分から吹き出す風は風向変換装置の直後ではプロペラファンの軸高さにあるため、ユニットの近くでは風が正面に吹きつける。そこで、吹き出した風をすぐに拡散させたい場合の手段を図１２に示す。図１２（ａ）は実施の形態８における風向変換装置１０を正面から見た図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。

本実施の形態８では、図１２に示すように、プロペラファンの中心位置で領域を上下２つに分け、ベーンの反り中心が外周側を向くように上部Ａ−Ａ断面位置ではベーン１１Ａを上向きに設置し、下部Ｂ−Ｂ断面位置ではベーン１１Ｂを下向きに設置する。これにより、ファンの上側から吹き出した気流は上側に排出され、ファンの下側から吹き出した気流は下側に排出されるため、吹き出した風がファン中心を通過せずに拡散するため、ユニット正面方向に風が吹きつけることがなくなる。

実施の形態９．
実施の形態８では上下方向に風を分ける方式であるが、左右方向に風を分ける手段を示す。図１３（ａ）は実施の形態９における風向変換装置１０を正面から見た図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。
本実施の形態９では、図１３に示すように、ベーンを縦方向に配置し、プロペラファンの中心位置で領域を左右２つに分け、ベーンの反りの中心が外周側を向くように左部Ａ−Ａ断面位置ではベーン１１Ａを左向きに設置し、右部Ｂ−Ｂ断面位置ではベーン１１Ｂを右向きに設置する。これにより、ファンの左側から吹き出した気流は左側に排出され、ファンの右側から吹き出した気流は右側に排出されるため、吹き出した風がファン中心を通過せずに拡散するため、ユニット正面方向に風が吹きつけることがなくなる。

実施の形態１０．
これまで示した風向変換装置は、図１４に示すようにベーン１１の長手方向２８が一方向であるため位置によって圧損値に違いが生じる。１３の向きに回転するプロペラファンから吹き出した気流は、図１４に塗りつぶしで示すように、上・下領域内のＡ−Ａ断面位置では矢印１４ａの方向に流れる。ここでは気流がベーン１１の長手方向の面に沿って流れるため摩擦抵抗が支配的であり、流動抵抗が小さい。一方、左・右領域内のＢ−Ｂ断面位置では気流はベーン１１の断面を横切るように流れるため流れが剥離しやすく抵抗が大きくなる。

そこで、本実施の形態１０では、図１５に示すように、複数のベーン１１をプロペラファンから吹き出した気流の方向に沿うようにほぼ同心の四角形状に配置し、かつ、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面の各位置でベーン１１の反りの中心が外周側を向くように設置する。すると、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面の各位置では四角形状に配置したベーン１１の長手方向２８ａ、２８ｂ、２８ｃがファンから吹き出す気流方向１４ａ、１４ｂ、１４ｃと一致するため、ベーンでの剥離が生じにくくなり、風向変換装置１０の圧損は減少する。また、ベーン１１の反りの向きが四方に向いているため、ファンから吹き出した風はファン軸付近を通過することなく拡散し、ユニット正面に風が吹きつけない構造とすることができる。これにより、ユニット正面に風を吹かせることなく風向変換装置によるユニットの入力増加を小さく抑えることができる。

実施の形態１１．
実施の形態１０で示した形状は四角形配置のベーンであるが、ここではプロペラファンの形状に合わせたベーンの配置とする。図１６は実施の形態１１における複数のベーン１１をほぼ同心の円形状に配置したものである。また、ベーン１１の反りの中心が放射状に外周側を向くようになっているため、ファンから吹き出した気流がユニット正面に吹くことはない。このベーン１１の長手方向は円周方向であるため、回転するファンから吹き出す気流方向１４ａと一致しやすくなるため、圧損はさらに小さくなる。この効果により、実施の形態１０に示した四角形配置のベーンによる場合よりもユニットの入力増加を小さく抑えることができる。

実施の形態１２．
実施の形態１０、１１では気流を周囲に拡散させるベーンを示したが、ファンの中心側と外周側からの気流同士が干渉すると、気流がスムーズに排出されない。そこで、吹き出した気流が干渉しにくいベーンの構造を示す。図１７は実施の形態１２におけるベーン１１の反り角２１を中心側から外周側にかけて徐々に大きくしていく構造である。なお、図１７（ａ）はベーン１１を円形状に配置した例であり、図１７（ｂ）はベーン１１を四角形状に配置した例である。また、図１７（ｃ）は図１７（ａ）、（ｂ）のＡ−Ａ断面のおけるベーンと流れを示す図であり、ここではベーン１１の反り角２１が本旨であるためベーン１の形状は簡略化してある。

本実施の形態１２では、図１７に示すように、半径方向にＡ−Ａ断面をみるとベーン１１の反り角２１が中心側２１ａから外周側２１ｂにかけて大きくなっている。これにより、ファン中心側から吹き出した気流１７ａはゆるやかに曲がり、外周側から吹き出した気流１７ｂは急角度で曲がるため、内側・外側の気流が干渉することなく排出される。これにより、ユニット正面に風を吹かせることなくユニットの入力増加をさらに小さく抑えることができる。この考えは実施の形態１０であげた四角形配置のベーンにも適用できる。

実施の形態１３．
送風装置から吹き出す気流の風向制御が常に必要とされる場所に送風装置を設置する際、風向変換とファンに手や異物が接触することを防ぐ機能が必要になる。ここでは、風向変換装置とグリルの機能を一体にすることを考える。図１８（ａ）は実施の形態１３における風向変換装置を正面から見た図であり、図１８（ｂ）はＡ−Ａ断面におけるベーンと流れを示す図である。
本実施の形態１３では、図１８に示すようにベーン１１のピッチ２６を手がいらないように（例えばピッチ１０ｍｍ）に設定し、ベーンの弦節比は気流を曲げられるよう１以上に設定する。これにより、ファングリルと風向変換装置を一体にできるため、材料コスト削減につながるとともにユニット正面がコンパクトに収まる利点がある。

実施の形態１４．
実施の形態１３ではグリルと風向変換装置とを一体化した例であるが、ここでは別パーツとして装着する例を示す。これは設置環境の変化（季節）などを考慮して風向制御が必要なときのみ風向変換装置を取り付ける場合に有効な手段である。図１９は実施の形態１４におけるファングリルと風向変換装置での流れを示す図で、（ａ）はファングリルの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はファングリルの前面に風向変換装置を取り付けた状態を示す断面図である。

送風装置には図１９に示すように、プロペラファン２の下流側にファングリル６が取り付けられている。ファングリル６の桟７の配置は格子状であり、縦横の桟本数によって使い分けをする。まず、縦方向桟７ａの本数が多い場合（図１９（ｂ））、プロペラファンから吹き出した気流の水平方向成分は桟７ａによって弱められるため、グリルを吹き出した直後の流れ２９ａは桟７ａの長手方向に垂直な流速成分が弱くなり、鉛直上下方向成分が残る（図１９（ｃ））。このとき、風向変換装置のベーン１１が左右方向を向くようにベーンの長手方向を鉛直方向に合わせて設置すると（図１９（ｄ））、ベーン１１に流入する気流はベーンの長手方向（鉛直方向）に沿うように流れるため、ベーンの気流抵抗が小さい状態で目的の方向１７に気流を曲げることができる。

実施の形態１５．
次に、図２０は実施の形態１５におけるファングリルと風向変換装置での流れを示す図で、（ａ）はファングリルの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はファングリルの前面に風向変換装置を取り付けた状態を示す断面図である。
図２０のように横方向桟７ｂの本数が多い場合（図２０（ｂ））、プロペラファンから吹き出した気流の鉛直方向成分は桟７ｂによって弱められるため、グリルを吹き出した直後の流れ２９ｂは桟７ｂの長手方向に垂直な流速成分が弱くなり、水平左右方向の流れ２７ｂが残る（ｃ）。このとき、風向変換装置のベーン１１が上下方向を向くようにベーンの長手方向を水平方向に設置すると（図２０（ｄ））、ベーン１１に流入する気流はベーンの長手方向（水平方向）に沿うように流れるため、ベーンの気流抵抗を小さくして目的の方向１７に気流を曲げることができる。

以上の実施の形態１４及び実施の形態１５によると、グリルと風向変換装置の２箇所で大きな圧損を生じることなく風を吹き出させることができ、ユニットの入力増加を抑えることができる。

実施の形態１６．
図２１は、これまでの実施の形態であげた風向変換装置を空気調和機に取り付けた例である。図２１（ａ）は風向変換装置がない場合である。
空気調和機は、プロペラファン２の上流側に熱交換器８があり、外気との熱交換を行う。従来の空気調和機では、図２１（ａ）に示すように、グリル６を通過した風４が熱交換器８に戻り（ショートサイクル）、熱交換効率の低下をまねいていた。本実施の形態１５では、図２１（ｂ）に示すように、グリル６の前面に風向変換装置１０を設けることによって、ユニットの入力増加を小さく抑えてショートサイクルを防止する吹き出し風向を実現できるため、ユニット全体の入力を低減した空気調和機を実現できる。

（ａ）は本発明の実施の形態１における送風装置を正面から見た図で、（ｂ）はその送風装置の内部を上から見た図である。 （ａ）は図１の風向変換装置を正面から見た図で、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 ベーン形状の詳細図である。 （ａ）、（ｃ）は実施の形態１のベーン周りの流れを、（ｂ）は従来のベーン周りの流れを、（ｄ）は負圧面先端が膨らんだベーン周りの流れを示す模式図である。 （ａ）は本発明の実施の形態２における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、（ｃ）はベーン形状の詳細図である。 風向変換装置のベーンの反り角を変化させたときの全圧損失と流出角の関係を表した図である。 （ａ）は本発明の実施の形態３における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、（ｃ）はベーン形状の詳細図である。 （ａ）は本発明の実施の形態４における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図、（ｃ）はベーン形状の詳細図である。 （ａ）は本発明の実施の形態５における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態６における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態７における送風装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態８における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態９における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は一方向ベーンを有する風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１０における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１１における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１２における風向変換装置を正面から見た図、（ｃ）はＡ−Ａ断面におけるベーンと流れを示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１３における風向変換装置を正面から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ断面におけるベーンと流れを示す図である。 本発明の実施の形態１４におけるファングリルと風向変換装置での流れを示す図で、（ａ）はファングリルの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はファングリルの前面に風向変換装置を取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１５におけるファングリルと風向変換装置での流れを示す図で、（ａ）はファングリルの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）はファングリルの前面に風向変換装置を取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１６における空気調和機の図である。 ベーンの弦節比と流出角・全圧損失の関係を表した図である。

符号の説明

１ 送風装置、２ プロペラファン、３ ファンモータ、４ 送風装置を流れる気流、５ 吹き出し口、６ ファングリル、７ ファングリルの桟、８ 熱交換器、１０ 風向変換装置、１１ ベーン（第１のベーン）、１１ａ 内側反り面、１１ｂ 外側反り面、１１ｃ 上流側、１２ 風向変換装置の桟、１３ プロペラファンの旋回方向、１４ プロペラファンからの気流のベーンへの流入方向、１７ 目標の送風方向、１８ 第２のベーン、１９ ベーンの先端と後端を結ぶ直線、２０ 気流のベーンへの流入方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角、２１ ベーンの反り角、２２ 反り角の大きいベーン、２３ 反り角の小さいベーン、２４ 弦長の長いベーン、２５ 弦長の短いベーン、２６ ベーンのピッチ、２７ ベーンの設置角。

Claims (19)

1. ユニット内部に設けられたプロペラファンと、このプロペラファンを駆動するファンモータと、前記プロペラファンから吹き出す気流の吹き出し口の下流側に設置され、その気流の方向を変換する複数の反り形状をしたベーンで構成された風向変換装置とを有する送風装置において、
   前記ベーンの外側の反り面の上流側が膨らみ厚肉となっていることを特徴とする送風装置。
2. ユニット内部に設けられたプロペラファンと、このプロペラファンを駆動するファンモータと、前記プロペラファンから吹き出す気流の吹き出し口の下流側に設置され、その気流の方向を変換する複数の反り形状をしたベーンで構成された風向変換装置とを有する送風装置において、
   前記風向変換装置は、外側の反り面の上流側が膨らみ厚肉となっているベーンと、前記上流側の膨らみがなく板厚の薄いベーンとを備えたことを特徴とする送風装置。
3. ベーンの弦節比は１以上であることを特徴とする請求項１または２記載の送風装置。
4. 前記外側の反り面の上流側が膨らみ厚肉となっているベーンは、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置に配置し、
   前記上流側の膨らみがなく板厚の薄いベーンは、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置に配置することを特徴とする請求項２または３記載の送風装置。
5. 前記ベーンの反り角を前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角によって変化させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の送風装置。
6. 前記ベーンの反り角を、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置ではベーンの反り角が大きくなるように、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置ではベーンの反り角が小さくなるように、位置によって変化させたことを特徴とする請求項５記載の送風装置。
7. 前記ベーンの弦長を前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角によって変化させたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の送風装置。
8. 前記ベーンの弦長を、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置ではベーンの弦長が長くなるように、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置ではベーンの弦長が短くなるように、位置によって変化させたことを特徴とする請求項７記載の送風装置。
9. 前記ベーンの設置間隔を前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角によって変化させたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の送風装置。
10. 前記ベーンの設置間隔を、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置ではベーンの設置間隔が小さくなるように、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置ではベーンの設置間隔が広くなるように、位置によって変化させたことを特徴とする請求項９記載の送風装置。
11. 前記ベーンの設置角を前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角によって変化させたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の送風装置。
12. 前記ベーンの設置角を、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が大きい位置ではベーンの設置角が小さくなるように、前記プロペラファンから吹き出す気流がベーンに流入する方向とベーンの先端と後端を結ぶ直線方向とのなす角が小さい位置ではベーンの設置角が大きくなるように、位置によって変化させたことを特徴とする請求項１１記載の送風装置。
13. 前記風向装置を水平方向あるいは垂直方向に領域を２分したときに、上下あるいは左右のベーンの反りの向きを逆向きに設置したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の送風装置。
14. 前記ベーンを水平方向と鉛直方向に格子状に設置し、水平方向及び鉛直方向のベーンは反りの中心が外周側を向くように設置したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の送風装置。
15. 前記ベーンを前記プロペラファンの軸位置を中心として円形状に配置し、ベーンの反り中心が外周側を向くように設置したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の送風装置。
16. 前記ベーンの反り角が前記プロペラファンの中心側から外周側に向けて大きくなることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の送風装置。
17. 前記風向変換装置がファングリルの機能を持つように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の送風装置。
18. 前記吹き出し口にファングリルが設けられ、そのファングリルの下流部に前記風向変換装置を有する送風装置において、前記ファングリルの桟の配置が格子状であるとき、本数が多い桟の長手方向と前記風向変換装置のベーンの長手方向とを一致させることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の送風装置。
19. 請求項１乃至１７のいずれかに記載の送風装置を備えたことを特徴とする空気調和機。

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