JP2010242597A - 軸流送風機及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルマウスの吸込側拡径部に沿って羽根前縁側に流入してくる空気に対し効果的に予旋回を付与することにより、騒音を軽減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、ハブ１２の外周に複数の羽根１１が支持された羽根車１と、開口孔部２１内に羽根車１を配置するベルマウス２とを備えた半開放型の軸流送風機である。また、ベルマウス２の開口孔部２１は、羽根１１の外周端縁との間隙が最小となる部分を含む絞り部２２と、この絞り部２２の吸い込み側を拡径する吸込側拡径部２３とを有する。そして、少なくともこの吸込側拡径部２３には、この吸込側拡径部２３の表面に沿って流れている空気流に対し、羽根車１の回転方向Ｆと同一方向に予旋回力を付与するガイド部３１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本願発明は、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。

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９に示す。なお、このような送風機は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
この送風機は、羽根車１１０がベルマウス１２０の開口孔部１２１（特許文献１では開口）内に配置された半開放型の軸流送風機である。そして、羽根車１１０は、複数の前進翼型の羽根１１１がハブ１１２の外周に支持されたものである。また、ベルマウス１２０は、中心位置に開口孔部１２１を有し、この開口孔部１２１の吸込側に、羽根車１１０の回転中心軸１１０ａに直交する平面壁面（特許文献１では隔壁）１２２が形成されたものである。

この軸流送風機は、羽根車１１０がモータ等で回転駆動されることによって、羽根車１１０が矢印Ｆの方向に回転する。また、羽根車１１０が回転することにより、空気が図９（ａ）に実線矢印で示すように開口孔部１２１に吸入され、羽根車１１０で付勢されて吹き出される。また、この軸流送風機の開口孔部１２１は、図９（ａ）に示すように、円筒状の絞り部１２３と、この絞り部１２３を吸込側に拡径する吸込側拡径部１２４（特許文献１ではベルマウス）とから構成されており、吸込側拡径部１２４が円弧状に形成されていることにより、羽根車１１０の吸込側の空気が羽根車１１０に案内されるように構成されている。

しかし、一般に半開放型の軸流送風機では羽根１１１の前縁側の外周端側が開放されているため、ベルマウス１２０の吸込側拡径部１２４から絞り部１２３に沿って流れている流れが羽根１１１の前縁側の外周端側から羽根車１１０に流入してくる。また、このようにして羽根車１１０に入ってくる空気流れと羽根１１１との相対速度が大きいため、送風機は必要以上に空気に対して仕事が行われることになっていた。

このような問題を解決するものとして、羽根１１１の前縁側の外周端側から羽根車１１０に流入してくる空気流れと羽根１１１との相対速度を小さくするために、この空気流を予旋回させることが考えられる。また、実際に特許文献１及び２には、このような空気流を予旋回させるガイド部を付加した軸流送風機が提案されている。この軸流送風機は、図１０に示すようなものであって、平面壁面１２２の表面上にガイド部が設けられている。このガイド部は、平面壁面１２２の表面上において、回転中心軸１１０ａを通る面に対して所定の角度αで傾斜するとともに周方向に所定の間隔で配設された複数のリブ１２６（特許文献１ではベルマウスフィン）から構成されている。また、このリブ１２６の高さは、開口孔部１２１の内周と羽根１１１の外周端縁との間隙の３〜５倍にされている。

実開平２−１３７６００号公報 実開平２−６９０９９号公報

しかしながら、発明者らが研究したところ、一般に半開放型の軸流送風機において平面壁面１２２にガイド部を形成しても、ベルマウス１２０の吸込側拡径部１２４から絞り部１２３に沿って流れている空気流れを効果的に予旋回させることは難しいことが分かった。

本発明は、このような背景に鑑み成されたものであって、ベルマウスの吸込側拡径部に沿って羽根前縁側に流入してくる空気に対し効果的に予旋回を付与することにより、騒音を軽減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。

本発明に係る軸流送風機は、ハブの外周に複数の羽根が支持された羽根車と、開口孔部内に羽根車を配置するベルマウスとを備えた半開放型の軸流送風機であって、ベルマウスの開口孔部は、羽根の外周端縁との間隙が最小となる部分を含む絞り部と、この絞り部の吸い込み側を拡径する吸込側拡径部とを有するとともに、少なくともこの吸込側拡径部には、この吸込側拡径部の表面に沿って流れている空気流に対し、羽根車の回転方向と同一方向に予旋回力を付与するガイド部が形成されていることを特徴する。

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、吸込側拡径部の表面に沿って流れてくる空気流が、羽根の前縁外周端から羽根車に吸入される前に、吸込側拡径部に形成されたガイド部により羽根車の回転方向に効果的に予旋回される。このため、羽根の前縁外周端から羽根車に吸入される空気流と羽根との相対速度が低下し、送風機としての仕事量が低減し効率が向上する。

また、前記ガイド部は、前記吸込側拡径部の開口孔部側の表面に形成された波型の壁面から成るとともに、この波型が羽根車の回転方向に捻られていることが好ましい。このように構成すると、吸込側拡径部の表面に沿って流れてくる空気流に対し効果的に予旋回を付与するガイド部を構成することができる。また、吸込側拡径部それ自体がガイド部を構成するので、別途にガイド部を形成する必要がなく、製作費、材料費などが削減されコスト軽減に寄与することができる。

また、前記ガイド部は、前記絞り部側の端部に向かって、波形が漸次小さくなって波型状の壁面が絞り部の円筒状内壁面に収斂するように構成されていることが好ましい。このように構成すると、ガイド部の絞り部側端部おける空気流の乱れが減少するので、ガイド効果を十分に発揮することができる。

また、前記ガイド部は、前記吸込側拡径部の開口孔部側の表面に形成された段差状のものからなり、この段差状のものが羽根車の回転方向に捻られているものとしてもよい。このように構成しても、吸込側拡径部の内壁面に沿って流れる空気流に対し、羽根車の回転方向と同一方向に予旋回力を付与することができる。なお、段差状のものとは、溝又はリブのようなものにより表面が凹凸に形成されているものをいう。

また、前記ガイド部は、前記絞り部側の端部に向かって、段差が漸次小さくなって段差状の壁面が絞り部の円筒状内壁面に収斂するように構成されていることが望ましい。このように構成すると、ガイド部の絞り部側の端部における空気流の乱れが減少するので、ガイド効果を十分に発揮することができる。

また、前記ベルマウスが吸込側拡径部の入口側に回転中心軸と直交する入口側平面壁部を有する場合には、前記ガイド部が吸込側拡径部からこの入口側平面壁部に延びて形成されていることが好ましい。このように構成すれば、入口側平面壁部から吸込側拡径部を経由して羽根の前縁外周端から羽根車に吸入される空気流に対し、より確実に予旋回力を付与することができるので、羽根車に吸入される空気流と羽根との相対速度がより低下し、送風機としての仕事量がより低減し効率がより向上する。

前記ガイド部は、ベルマウスとともに樹脂一体成型により形成されているものが好ましい。このように構成すると、ガイド部を種々の形状に容易に製作することができるとともに、コストを軽減することができる。

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、送風機の効率が向上し、省エネ効果を発揮することができる。

本発明に係る軸流送風機によれば、吸込側拡径部の表面に沿って流れてくる空気流が、羽根の前縁外周端から羽根車に吸入される前に、吸込側拡径部に形成されたガイド部により羽根車の回転方向に効果的に予旋回される。このため、羽根の前縁外周端から羽根車に吸入される空気流と羽根との相対速度が低下し、送風機としての仕事量が低減し効率が向上する。

本発明の実施の形態に係る軸流送風機の斜視図である。 同軸流送風機の従断面図である。 同軸流送風機のベルマウスの図面であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は従断面図である。 図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるベルマウスの吸込側拡径部の拡大図である。 同ベルマウスの外周側から見た円周方向の展開側面図である。 同軸流送風機の変形例に係り、（ａ）は一の変形例についてのベルマウスの外周側から見た円周方向の展開側面図であり、（ｂ）は他の変形例についてのベルマウスの外周側から見た円周方向の展開側面図である。 同軸流送風機の他の変形例に係り、（ａ）は軸流送風機の従断面図であり、（ｂ）はガイド部の拡大断面図である。 従来の軸流送風機に係り、（ａ）は部分的従断面図であり、（ｂ）は部分的正面図である。 他の従来例の軸流送風機に係り、（ａ）は部分的正面図であり、（ｂ）は部分的従断面図である。

本発明の実施の形態に係る軸流送風機を、図１〜図６に基づいて説明する。
本実施の形態に係る軸流送風機は、例えば、分離型空気調和機の室外ユニットにおける送風装置として使用されるものであって、図１に示すように、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。

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、絞り部２２下流側を拡径する吹出側拡径部２４と、吹出側拡径部２４の出口側に形成された、回転中心軸Ｏに直交する出口側平面壁部２５とを備えている。絞り部２２は、開口孔部２１の壁面のうち、羽根１１の外周端縁との間隙が最小となる部分を含む部分である。この最小の間隙は、運転中に羽根車１がベルマウスに当接しないようにした大きさであって、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が変形する分などの寸法を包含する。

吸込側拡径部２３は、図１〜図５からよく分かるように、開口孔部２１側の表面が円周方向に波打つ波型の壁面に形成されている。この波型壁面はこの実施の形態におけるガイド部３１そのものを構成している。また、このガイド部３１を構成する波型は、絞り部２２側が羽根車１の回転方向Ｆの方向に所定角度捻って設定されている。また、ガイド部３１の波型形状は、絞り部２２に連続する部分に向かって漸次小さくなり、ガイド部３１を構成する波型壁面が絞り部２２の波の無い通常の円筒表面に収斂するように形成されている。

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。
上記構成の半開放型の軸流送風機は、ファンモータ（図示せず）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。

このとき、羽根１１の前縁部の側面が開放されているため、羽根車１の外周端部側からも空気が吸い込まれるので、吸込側拡径部２３に沿って開口孔部２１内部の絞り部２２へ流れる空気流Ｓが、図３（ａ）に示すように、ガイド部３１の作用により効率よく予旋回されながら羽根１１の前縁部の外周端縁側から流入してくる。このため、この空気流Ｓと羽根１１との相対速度が従来のものより小さくなって従来の軸流送風機に比較し仕事量が軽減されるので、送風機の効率が上昇する。

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、動作するので、次のような効果を奏することができる。
（１）吸込側拡径部２３の表面に沿って流れている空気流Ｓが、羽根１１の前縁外周端から羽根車１に吸入される前に、吸込側拡径部２３に形成されたガイド部３１により羽根車１の回転方向に予旋回されるので、羽根車１に吸入される空気流Ｓと羽根１１との相対速度が低下し、送風機としての仕事量が低減し効率が向上する。

（２）ガイド部３１は、吸込側拡径部２３の開口孔部２１側の表面に形成された波型の壁面から成るとともに、この波型が羽根車１の回転方向Ｆの方向に捻られたものである。したがって、吸込側拡径部２３の表面に沿って流れてくる空気流Ｓに対し効果的に予旋回を付与するガイド部３１を構成することができる。また、吸込側拡径部２３それ自体がガイド部３１を構成部分となっているので、別途にガイド部３１を形成する必要がなく、製作費、材料費などが削減されコスト軽減に寄与することができる。

（３）また、ガイド部３１は、絞り部２２側の端部に向かって、波形が漸次小さくなって波型状の壁面が絞り部２２の円筒状内壁面に収斂するように構成されているので、ガイド部３１の絞り部２２側端部おける空気流の乱れが減少し、ガイド効果を十分に発揮することができる。

（４）特に、ガイド部３１は、ベルマウス２とともに樹脂一体成型により形成されているので、ガイド部を種々の形状に容易に製作することができるとともに、コストを軽減することができる。

（５）また、このような軸流送風機を室外ユニットの送風装置として使用した空気調和機は、送風機の効率がよいので省エネ効果を発揮することができる。
（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。

・上記実施の形態に係るガイド部３１は、図６に示すように円周方向に壁面が波打つ波型に形成されていたが、この波型に代えて段差状として空気流に旋回力を付与するようにしてもよい。図７はその段差状の例を示したものである。図７（ａ）は、波型に代えてリブ３１ａを所定間隔で形成することにより、吸込側拡径部２３の開口孔部２１側の表面を段差状にしたものである。また、図７（ｂ）は、波型に代えて溝３１ｂを所定間隔で形成することにより、吸込側拡径部２３の開口孔部２１側の表面を段差状にしたものである。

・上記実施の形態に係るガイド部３１は、吸込側拡径部２３の開口孔部２１側の表面のみに形成されていたが、図８（ａ）に示すようにベルマウス２が吸込側拡径部２３の入口側に、回転中心軸Ｏと直交する入口側平面壁部２６を有する場合には、ガイド部３１を吸込側拡径部２３から入口側平面壁部２６に延長して形成してもよい。なお、この図におけるガイド部３１は、先の実施の形態と同様の波型に形成したものである。また、このガイド部３１を構成する波型状の壁面は、図８（ｂ）に示すように、絞り部２２側の端部においては先の実施の形態と同様に波形が漸次小さくなって、絞り部の円筒状内壁面に収斂するように構成されている。また、ガイド部３１を構成する波型の壁面は、入口側平面壁部２６の途中において波形状の壁面が入口側平面壁部２６の形状に収斂するように構成されている。

・このように図８の変形例においては、入口側平面壁部２６に延長されたガイド部３１が入口側平面壁部２６の途中まで延長されているが、入口側平面壁部２６の外周端まで延長されるものとしてもよい。なお、この入口側平面壁部２６の拡がり寸法については取付構造等の構造的要素で設定されることがあるが、特に限定されるものではない。

・上記図８の変形例においては、入口側平面壁部２６に延長されたガイド部３１が波型の壁面から成るものであるが、前記図７に記載のもののような段差状のものであってもよい。

・また、図８に示したベルマウス２のように、吸込側拡径部２３の入口側に入口側平面壁部２６が形成されたものであっても、入口側平面壁部２６にガイド部を形成しないようにしてもよい。

・上記図８の変形例においては、入口側平面壁部２６は絞り部２２、吸込側拡径部２３などと一体に形成されているが、入口側平面壁部２６が絞り部２２や吸込側拡径部２３などと別体に形成されたものも、本発明に包含される。なお、この場合は、入口側平面壁部２６と吸込側拡径部２３とが滑らかな表面で連結されていることが好ましい。

・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。

・本発明に係る軸流送風機は、空気調和機の室外ユニット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。

Ｆ…回転方向、Ｏ…回転中心軸、Ｓ…空気流、１…羽根車、２…ベルマウス、１１…羽根、１２…ハブ、２１…開口孔部、２２…絞り部、２３…吸込側拡径部、２６…入口側平面壁部、３１…ガイド部。

Claims (8)

1. ハブの外周に複数の羽根が支持された羽根車と、開口孔部内に羽根車を配置するベルマウスとを備えた半開放型の軸流送風機であって、
   ベルマウスの開口孔部は、羽根の外周端縁との間隙が最小となる部分を含む絞り部と、この絞り部の吸い込み側を拡径する吸込側拡径部とを有するとともに、少なくともこの吸込側拡径部には、この吸込側拡径部の表面に沿って流れている空気流に対し、羽根車の回転方向と同一方向に予旋回力を付与するガイド部が形成されている
   ことを特徴とする軸流送風機。
2. 前記ガイド部は、前記吸込側拡径部の開口孔部側の表面に形成された波型の壁面から成るとともに、この波型が羽根車の回転方向に捻られていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
3. 前記ガイド部は、前記絞り部側の端部に向かって波形状が漸次小さくなって波型状の壁面が絞り部の円筒状内壁面に収斂するように構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。
4. 前記ガイド部は、前記吸込側拡径部の開口孔部側の表面に形成された段差状の壁面からなり、この段差状が羽根車の回転方向に捻られていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
5. 前記ガイド部は、前記絞り部側の端部に向かって、段差が漸次小さくなって段差状の壁面が絞り部の円筒状内壁面に収斂するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の軸流送風機。
6. 前記ベルマウスが吸込側拡径部の入口側に回転中心軸と直交する入口側平面壁部を有する場合には、前記ガイド部が吸込側拡径部からこの入口側平面壁部に延びて形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の軸流送風機。
7. 前記ガイド部は、ベルマウスとともに樹脂一体成型により形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の軸流送風機。
8. 請求項１〜７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。

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