JP2019183737A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】電動機を用いた軸流ファンにおいて、軸流ファンへ吸い込まれる気流の渦を抑制し、気流の渦が原因で発生する騒音を低減することを目的とする。【解決の手段】円筒状のハブ２２と、ハブ２２の外周面の周方向２３に所定の間隔で配置される複数の翼２４とから構成される軸流ファン２１と、軸流ファン２１を回転駆動させ、軸流ファン２１と接続するシャフトを有する電動機３３と、を備え、軸流ファン２１によって生成された空気の流れる上流側から、電動機３３、軸流ファン２１の順に配置するとともに、ハブ２２は上流側に延出する円筒部２９を有するとともに、円筒部２９の内径は電動機３３の外径よりも大きく、さらに円筒部２９は少なくとも電動機３３の下流側の端面まで延出していることを特徴とした軸流ファン。【選択図】図２

Description

本発明は 空気調和機等に用いられる軸流ファンの騒音低減に関するものである。

従来、この種の軸流ファンは、送風騒音の低減を図るために、軸流ファンの空気の取り込み側から吐き出し側へと徐々に翼の外周直径が大きくなり、かつハブ直径についても軸流ファンの空気の取り込み側から吐き出し側へと徐々に大きくなっている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、前記特許文献１に記載された、従来の一般的な前記軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図を示すものである。図５に示すように、室外機１は、熱交換器２と、ハブ６の外周面の周方向９に所定の間隔で配置される複数の翼１３とから構成される軸流ファン３と、軸流ファン３を回転駆動させ軸流ファン３と接続するシャフト４を有する電動機５と、から構成させる。その中で、室外機１は軸流ファン３の送風により室外機１の外側から空気を吸入する。吸入された空気は、熱交換器２を通過することで、熱交換器２内の冷媒（図示せず）から空気へと熱を放熱、もしくは空気ら熱交換器２内の冷媒（図示せず）へと熱を吸熱する。軸流ファン３の中心部の空気は、電動機５近傍、シャフト４近傍、軸流ファン３のハブ６近傍を通過して、軸流ファン３に吸い込まれ、室外機１の外側へと吐き出される。

特開２０１４−５１９０５号公報

しかしながら、前記従来の一般的な構成では、室外機１の外側から吸入された空気は熱交換器２と電動機５近傍を通過したのち、空気の一部の気流Ｆはシャフト４のみの急拡大領域の空間に入り込み流速の低下を招く。次に、急拡大領域に入り込んだ気流Ｆはハブ６の上流側の端面７に当たることから、さらに流速の低下を招いたのち、気流Ｆは流れの向きを変えて軸流ファン３へと吸い込まれていく。

以上のように、空気の一部の気流Ｆは流速を低下させながら 、かつ流路も変えていたため、気流Ｆは急拡大領域で逆流して渦を巻いていた。その結果、軸流ファン３は渦を含んだ気流Ｆを吸い込み、騒音の増大といった課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、軸流ファンへ吸い込まれる気流の渦を抑制し、気流の渦が原因で発生する騒音を低減することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、前記軸流ファンによって生成された空気の流れる上流側から、前記電動機、前記軸流ファンの順に配置するとともに、前記ハブは上流側に延出する円筒部を有するとともに、前記円筒部の内径は前記電動機の外径よりも大きく、さらに前記円筒部は少なくとも前記電動機の下流側の端面まで延出するとしたものである。

これによって、前記電動機と前記ハブとを接続する前記シャフトのみの急拡大領域に、前記空気の一部の前記気流が入り込まないので、前記気流の流速の変動や流路の変更を抑
制できる。従って、前記軸流ファンへ吸い込まれる前記気流の渦を抑制することとなる。

本発明の軸流ファンは、軸流ファンへ取り込まれる気流の渦を抑制することとなり、気流に起因する騒音を低減することができる。

本発明の実施の形態１における軸流ファンの断面図 本発明の実施の形態１における軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図 本発明の実施の形態２における軸流ファンの断面図 本発明の実施の形態２における軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図 従来の軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図

第１の発明は、円筒状のハブと、前記ハブの外周面の周方向に所定の間隔で配置される複数の翼とから構成される軸流ファンと、前記軸流ファンを回転駆動させ、前記軸流ファンと接続するシャフトを有する電動機と、を備え、前記軸流ファンによって生成された空気の流れる上流側から、前記電動機、前記軸流ファンの順に配置するとともに、前記ハブは上流側に延出する円筒部を有するとともに、前記円筒部の内径は前記電動機の外径よりも大きく、さらに前記円筒部は少なくとも前記電動機の下流側の端面まで延出したものである。

これによって、前記電動機と前記ハブとを接続する前記シャフトのみの急拡大領域に、前記空気の一部の前記気流が入り込まないので、前記気流の流速の変動や流路の変更を抑制できる。

従って、前記円筒部が少なくとも前記電動機の下流側の端面まで延出していないものと比べ、前記軸流ファンへ取り込まれる前記気流の渦を抑制することとなる。

よって、前記軸流ファンへ流入する前記気流の渦を抑制することとなり、前記気流に起因する騒音を低減することができる。

第２の発明は、前記円筒部の上流側の端面と、前記円筒部の外周面の周方向との間に構成された接続面が、弧形もしくは斜形としたものである。

これによって、延出した前記円筒部からの前記気流の剥離を抑制することができる。
従って、前記軸流ファンへ取り込まれる前記気流の渦をさらに抑制することとなる。

よって、剥離による渦を抑制することとなり、前記気流に起因する騒音をさらに低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態1）
本発明の実施の形態１について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における軸流ファンの断面図を示したものである。図２は、本発明の実施の形態１における軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図を示したものである。

本発明を実施するための冷凍サイクル装置の室外機１について説明する。室外機３１は
、屋外に設置されるものであり、屋内に設置された室内機（図示せず）と冷媒配管で接続されることで、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成される。室外機３１と室内機（図示せず）とは、一方から他方へ電力を供給する電源線や互いに制御信号を送受信する通信線などのケーブルでも接続されている。

室外機３１は、複数の板状板金部品が組み合わさって構成されており、室外機３１の底部を担う底板には、室外機３１の内部を区切る仕切板３８が設置されている。この仕切板３８によって、主に熱交換器３２と取付板３５と電動機３３と軸流ファン２１を設置する空間と、冷媒を圧縮して冷凍サイクル回路に冷媒を循環させる主に圧縮機（図示せず）が設置される空間とに分けられている。

熱交換器３２は、フィンアンドチューブ型熱交換器が一般的であり、室外機３１の空気の上下流方向に各々伸びる複数の金属製薄板状のフィン（図示せず）が、所定の間隔で互いが略平行となるように並列し、それらのフィン（図示せず）を貫通しながら空気の上下流方向に複数列を成して挿設される金属製の伝熱管（図示せず）により構成されている。

図２に示すように、熱交換器３２は、上面図で略Ｌ字状を呈している。そして、そのＬ字の長辺に該当する部分となる長辺部が、室外機３２の空気の流れの最上流側に配置する。

また、熱交換器３２は、熱交換器３２内の冷媒（図示せず）から空気と熱を放熱、もしくは空気から熱交換器３２内の冷媒（図示せず）へと熱を吸熱するという動作を切り替えることが可能となっている。

取付板３５は、貫通穴が開いており、穴を利用してボルトなどを用いて取付板３５と電動機３３とを、取付板３５と室外機３１とを、取付板３５と熱交換器３２とを固定している。なお、取付板３５は他の取付板（図示せず）と併用して使用することもあり、熱交換器３２の下流側に配置されている。取付板３５は主に板金製の一体板状部品で製作されることから電動機３３の形状に合致する形状にでき、リブ（図示せず）などを用いて強度を維持させて薄板化にすることもできる。

電動機３３は、軸流ファン２１と接続するシャフト３４を有しており、シャフト３４の軸線を中心に回転駆動できるようになっている。

軸流ファン２１は、円筒状のハブ２２と、ハブ２２の外周面の周方向２３に所定の間隔で配置される複数の翼２４を有しており、樹脂一体成型により形成している。ハブ２２はハブ２２の上流側に延出する円筒部２９を有している。さらに、円筒部２９の内側には、ハブ２２の上流側の端面２５と略平行かつ、電動機３３の下流側の端面３６より下流側に閉鎖された端面２７が形成されており、ハブ２２の下流側の端面２６は開放されている。

なお、ハブ２２の中心には、電動機３３のシャフト３４と接続する円筒状の空間２８を有している。また、空気の上流側から、電動機３３、軸流ファン２１の順に配置しており、ハブ２２の円筒部２９の内径は電動機３３の外径よりも大きいことから、ハブ２２の円筒部２９は電動機３３の少なくとも一部と周方向に重なることも可能となっている。

以上のように構成された軸流ファン２１について、以下の動作、作用を説明する。室外機３１は軸流ファン２１の送風により室外機３１の外側から空気を吸入し、熱交換器３２を通過する。

熱交換器３２を通過した軸流ファン２１の中心部の空気は、電動機３３の近傍を通過す
る。ここで、ハブ２２の円筒部２９が少なくとも電動機３３の下流側の端面３６の近傍まで延出していることから、シャフト３４のみの急拡大領域の入口の空間が狭くなっている。

そのため、電動機３３の近傍を通過した空気の一部の気流Ｆはシャフト３４のみの急拡大領域に入り込まないので、流速の変化が抑制される。さらに、気流Ｆはハブ２２の上流側の端面２５と当たる箇所も少なくなったことから、気流Ｆの流路の変化も抑制され、軸流ファン２１に吸い込まれ、室外機の外側へと吐き出される。これにより、軸流ファン２１は渦の少ない気流Ｆを吸い込むことができる。

よって、軸流ファン２１へ流入する気流Ｆの渦を抑制することとなり、この気流Ｆに起因する騒音を低減することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態における軸流ファンの断面図を示したものである。図４は、本発明の実施の形態２における軸流ファンを取り付けた室外機内の上面図を示したものである。

実施の形態２では、ハブ２２の上流側の端面２５と、ハブ２２の外周面の周方向２３との間に構成された接続面が、弧形もしくは斜形（図３、４では弧形）とする構成となっている。他は実施の形態１と同様の構成である。

以上のように構成された軸流ファンについて、以下の動作、作用を説明する。このような構成にしたことにより、実施形態１のような空気の一部の気流Ｆは流速の変化や流路の変更を抑制でき、下流側の軸流ファン２１は渦の少ない気流Ｆを吸い込む作用に加え、ハブ２２の上流側の端面２５と、ハブ２２の外周面の周方向２３との間に構成された接続面４１を弧形もしくは斜形としたことで、延出した円筒部２９からの気流Ｆの剥離を抑制することができる。

よって、軸流ファン２１へ流入する気流Ｆの剥離による渦を抑制することとなり、この気流Ｆに起因する騒音を低減することができる。

また、本実施の形態１、２に、電動機３３の上流側に熱交換器３２を構成に追加することができる。以上のように構成された軸流ファン２１について、以下その動作、作用を説明する。

図２のように、本実施の形態１を実施することで、軸流ファン２１の位置を基準とすれば、ハブ２２の円筒部２９が少なくとも電動機３３の下流側の端面まで延出することで、電動機３３は本実施形態前よりも下流側に配置されるので、電動機３３は熱交換器３２と空気の流れる上下方向では離れる。

電動機３３と熱交換器３２との距離を十分な空間で確保することができるため、熱交換器３２を通過する空気の阻害要因とならない。よって、熱交換器３２を通過する空気の通風抵抗を抑制することとなり、熱交換器性能を向上することができる。

また、本実施の形態１、２の派生形態１として、電動機３３を室外機３１に取り付ける取付板３５の曲げ部３７が孤形となっていることを構成に追加することができる。以上のように構成された取付板３５について、以下その動作、作用を説明する。

本実施形態１、２を実施することで、図２のように、軸流ファン２１の位置を基準とす
れば、ハブ２２の円筒部２９が少なくとも電動機３３の下流側の端面まで延出することで、電動機３３は本実施形態前よりも下流側に配置されるので、電動機３は熱交換器３２と空気の流れる上下方向では離れる。その結果、電動機３３を室外機３１に取り付ける取付板３５の長さが長くなる。

取付板３５の長さが長くなることで、図５に示すような直角曲げ１１の取付板１０を使用すると、直角曲げ部に応力が集中して、疲労破壊の原因となる。よって、図２に示すような派生形態１の孤形曲げ３７の取付板３５にすることで、曲げ部への応力集中が減らせることから、十分な強度を持った取付板３５となり、電動機３３を室外機３１に取り付けることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる軸流ファンは、軸流ファンへ吸い込まれる気流の渦を抑制するもので、空気調和装置、冷凍機、給湯空調複合装置、カーエアコン等の用途にも適用できる。

２１ 軸流ファン
２２ ハブ
２３ ハブの外周面の周方向
２４ 翼
２５ ハブの上流側の端面
２６ ハブの下流側の端面
２７ 端面
２８ シャフトと接続する円筒状の空間
２９ 延出する円筒部
３１ 室外機
３２ 熱交換器
３３ 電動機
３４ シャフト
３５ 取付板
３６ 電動機の下流側の端面
３７ 取付板の曲げ部
３８ 仕切板
４１ 弧形の接続面

Claims (2)

1. 円筒状のハブと、前記ハブの外周面の周方向に所定の間隔で配置される複数の翼とから構成される軸流ファンと、前記軸流ファンを回転駆動させ、前記軸流ファンと接続するシャフトを有する電動機と、を備え、前記軸流ファンによって生成された空気の流れる上流側から、前記電動機、前記軸流ファンの順に配置するとともに、前記ハブは上流側に延出する円筒部を有するとともに、前記円筒部の内径は前記電動機の外径よりも大きく、さらに前記円筒部は少なくとも前記電動機の下流側の端面まで延出していることを特徴とする軸流ファン。
2. 前記円筒部の上流側の端面と、前記円筒部の前記外周面の周方向との間に構成された接続面が、弧形もしくは斜形としたことを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。