JP2020012462A - 軸流ファン、及び空気調和装置の室外機 - Google Patents
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このような軸流ファンには、樹脂製の羽根車が用いられる場合がある。この樹脂製の羽根車は、熱や回転によって生じるクリープ現象で変形し、ベルマウスと接触する場合がある。
このため、従来では、羽根車の半径を小さくすることによって、当該羽根車と、ベルマウスとの間隔を十分にとり、羽根車が変形した場合に当該羽根車とベルマウスとが接触することを抑制していた。
本発明は、風量や効率を低下させずに、羽根車と、ベルマウスとの接触を抑制できる軸流ファンを提供することを目的とする。
これによれば、各羽根のベルマウスに最も接近している箇所に切り欠き部が設けられているため、各羽根と、ベルマウスとの間に十分な間隔が設けられ、クリープ現象で生じた変形による羽根車とベルマウスとの接触を防ぐことができる。
これによれば、切り欠き部は、各羽根の一部が切り欠かれることによって形成されているため、羽根車全体の半径は、縮小しない。このため、軸流ファンの風量や効率の低下を抑制することができる。
これによれば、各羽根の外縁の内、ベルマウスの内側に位置する全ての箇所に切り欠き部を設けるため、ベルマウスと、当該ベルマウスの内側に位置する各羽根の外縁の全てとの間に同程度の間隔が設けられる。これによって、ベルマウスと、ベルマウスの内側に位置する各羽根の外縁の全てとが接触することを抑制できる。
これによれば、羽根車に切り欠き部を設けることによって、各羽根と、ベルマウスとの間に十分な間隔を設けつつ、風量や、効率を低下させることなく、クリープ現象で生じた変形による羽根車とベルマウスとの接触を防ぐことができる。
これによれば、軸流ファンの風量や効率を低下させることなく、羽根車とベルマウスとの接触を十分に抑制できる切り欠き部を設けることができる。
これによれば、切り欠き部が設けられた外縁の後端の強度が上昇し、羽根車の回転時に石や落ち葉等の異物が接触した場合においても、羽根車の割れを抑制することができる。
これによれば、風量や効率を低下させることなく、羽根車とベルマウスとの接触を抑制できる室外機を得るこができる。
これによれば、筐体の設置面に対して、鉛直方向に並べて配置された2つの軸流ファンが同一の支柱によって支持されている室外機であっても、切り欠き部が設けられた羽根車を備えることによって、羽根車とベルマウスとの接触を防ぐことができる。
図1は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室外機1の斜視図、図2は、室外機1の内部構造を示す図、図3は、軸流ファン20と、これを支持する取り付け台22との側面図である。
室外機1は、空気調和装置の冷凍サイクルに用いられるものであり、当該室外機1は、図1に示すように、筐体2を備えており、当該筐体2の前面に配置された前面パネル2Aには、円形の吹き出し口4が設けられている。この吹き出し口4は、筐体2の内部と外部とを連通する開口であり、図1では省略しているが、図2に示すように、吹き出し口4の前面は、グリル6によって覆われている。
送風室10には、軸流ファン20や、取り付け台22、図示は省略するが、熱交換器等が配置されている。また、この送風室10は、上述した吹き出し口4に連通しており、この吹き出し口4の周縁には、環状のベルマウス16が設けられている。
機械室12には、圧縮機18や不図示の冷媒配管等の冷凍サイクル部品が収納されている。
モータ24は、羽根車26を回転させる駆動部であり、当該モータ24は、羽根車26に接続された駆動軸24Aを備えている。
羽根車26は、モータ24によって回転されることで、軸流方向に空気を送り出す回転部品である。
ベルマウス16は、羽根車26の側、すなわち空気の流入側に位置する端部が拡径された流入部16Aと、吹き出し口4の側、すなわち空気の流出側に位置する端部が拡径された流出部16Bと、これらをつなぐ円筒形状の連結部16Cとを備えている。
また、ベルマウス16の内側には、図3に示すように、側面視で、羽根車26の内、空気の流出側の一部が位置している。
なお、本実施形態のベルマウス16は、金属製で、絞り加工によって成形されている。
図4は、羽根車26の斜視図であり、図5は、空気の流入側から見た羽根車26の平面図である。また、図6は、ベルマウス16と羽根50の外縁後端部52との側面図であり、図7は、羽根50の外縁後端部52の平面図である。
本実施形態の羽根車26は、AS(アクリロニトリル・スチレン)材や、PP(ポリプロピレン)材といった樹脂が用いられており、射出成型金型を利用した、樹脂一体成型により形成されている。
羽根車26は、図4に示すように、回転中心mを備えた円筒状のハブ30と、ハブ30の外周面を構成する側壁32と、側壁32に一体成型された複数の羽根50とを備えている。
羽根車26は、平面視で略円形に形成されており、当該羽根車26の半径を、回転中心mから各羽根50の外端部に位置する外縁50Bまでの距離である第1寸法r1とすると、第1寸法r1は、所定の大きさに設定されたベルマウス16の内径寸法に対して、軸流ファン20の最大風量を確保できる寸法に設定される。
ハブ30の空気の流出側に位置する流出側端部38は、解放されており、ハブ30の内部には、流入側端面34の裏面から流出側端部38に延びるボス40と、当該ボス40と側壁32とをつなぐ複数の内側リブ42が設けられている。
ボス40の中心には、羽根車26の回転軸方向に沿って中心孔40Aが設けられている。この中心孔40Aは、ボス40の流出側端部38側に位置する端面40Bから、流入側端面34まで貫通している。
本実施形態の内側リブ42は、9箇所に形成されており、ハブ30を補強している。
また、各羽根50の基部50Aは、羽根車26の回転方向Rの前方に位置する端部においては、いずれも側壁32、及びハブ30の流入側端面34に接続されており、基部50Aのそれ以外の箇所では、側壁32に接続されている。
各羽根50の内、羽根車26の回転方向Rの前方に位置する端部を前縁50Cとし、後方に位置する端部を後縁50Dとすると、前縁50Cは、羽根車26の外縁50B側ほど回転方向Rの前方に延びており、かつ、空気の流入側に傾斜している。また、後縁50Dは、羽根車26の外縁50B側ほど回転方向Rの前方に延びる一方で、外縁50Bの後端付近では、回転方向Rの後方に延びている。
さらに、本実施形態の各羽根50の外縁後端部52における厚さは、いずれも各羽根50の他の箇所よりも薄くなるように形成されている。
これによって、外縁後端部52における強度が上昇し、当該外縁後端部52に石等の異物が接触した場合であっても、羽根車26の割れを抑制することができる。
さらに、ハブ30の流入側端面34と、盛り部60との接続箇所には、羽根車26の回転方向Rに沿って延びる第2リブ64が設けられている。
図6に示すように、外縁後端部52は、ベルマウス16の内側に位置しており、切り欠き部54は、外縁後端部52のベルマウス16の内側に位置する箇所が羽根車26の周方向に切り欠かれることによって設けられている。
詳述すると、切り欠き部54は、ベルマウス16の側面視で、ベルマウス16の流入側における開口の縁部である開口縁部17と、各羽根50の外縁50Bとの交点である開始点50Fから、後縁50Dまで、外縁50Bが切り欠かれることによって設けられる。
また、この切り欠き部54は、図7に示すように、外縁後端部52が羽根車26の半径方向に、切り欠き寸法Lだけ切り欠かれることによって形成されている。この切り欠き部54が設けられることによって、各羽根50の外縁後端部52と、ベルマウス16との間に、間隔Cが設けられる。
次いで、上述のクリープ現象等が発生することを見込んで、各羽根50の内、ベルマウス16の内周部に最も接近する箇所、すなわち各羽根50の外縁後端部52に切り欠き部54が設けられる。
切り欠き部54の切り欠き寸法Lは、上述のクリープ現象等が発生しても、各羽根50とベルマウス16とが干渉しない寸法とされる。
詳述すると、切り欠き寸法Lは、羽根車26の半径、すなわち第1寸法r1の約1〜2%に相当し、これによって、軸流ファン20の風量や効率を低下させることなく、羽根車26と、ベルマウス16との間に、間隔Cを設けることができる。
なお、羽根車26の回転中心mから、各切り欠き部54までの距離(長さ)を第2寸法r2とする。
詳述すると、切り欠き部54は、ベルマウス16の側面視で、連結部16Cの内側面16Dの延長線Eに略平行となるように外縁50Bが切り欠かれることによって設けられている。
すなわち、外縁後端部52の内、ベルマウス16の内側に位置する全ての箇所に切り欠き部54が設けられる。
これによって、外縁後端部52の内、ベルマウス16に最も接近している箇所全てと、ベルマウス16との間に、所定の間隔Cを設けることができる。
なお、本実施形態では、切り欠き部54は、ベルマウス16の流入部16Aと、流出部16Bと、連結部16Cとの内側面に近接している外縁50Bの所定箇所を切り欠くことによって設けられるとした。しかしながらこれに限らず、切り欠き部54は、ベルマウス16の連結部16Cの内側面16Dに近接している外縁50Bの所定箇所が切り欠かれることによって設けられていてもよい。すなわち、切り欠き部54は、ベルマウス16の内部に配置され、ベルマウス16の内側面に最も接近している外縁50Bの所定箇所のみを切り欠くことによって設けられてもよい。
また、各羽根50の外縁50Bは、羽根車26の回転方向Rにおける前方側から後方側にかけて、ハブ30の流入側端面34から流出側端部38に向かって傾斜している。
このため、各羽根50の前縁50Cの側に位置する箇所は、ベルマウス16の外側に配置されている。一方で、各羽根50の後縁50Dの側に位置する箇所は、ベルマウス16の内側に配置されている。すなわち、羽根車26の内、ベルマウス16に最も接近している箇所は、各羽根50の外縁後端部52となっている。
空気調和装置の暖房運転の場合、室外機1が作動を開始すると、圧縮機18が駆動される。当該圧縮機18は、圧縮機18、不図示の室内熱交換器、膨張弁、熱交換器、及び冷媒配管から構成される冷凍サイクルの内部に封入された冷媒を圧縮し、冷媒配管を経由して冷媒を送り出す。
この冷媒は、室内熱交換器で熱を放出した後、配管を通って膨張弁に流入し、当該膨張弁によって減圧され、さらに配管を通って熱交換器に流入する。
室外機1は、圧縮機18を駆動すると同時に、モータ24を駆動し、羽根車26を回転させる。回転駆動する羽根車26は、空気を室外機1の背面側から吹き出し口4に送り出す。
送り出される空気は、熱交換器を通過し、熱交換器内を流れる冷媒と、空気との熱交換が促進される。空気と熱交換された冷媒は、凝縮される。その後冷媒は、熱交換器から流出し、配管を通って圧縮機18に流入した後、再び圧縮される。
一方、冷媒と熱交換された空気は、軸流ファン20によって、吹き出し口4から筐体2の外部に排出される。
この動作を繰り返すことで、室外機1は、室外の空気から冷凍サイクルに熱を吸収し、室内に放出する。
なお、空気調和装置の冷房運転の場合、冷凍サイクルの冷媒の循環方向は、暖房運転の場合の逆向きとなる。
そこで、本実施形態では、羽根車26の内、ベルマウス16に最も接近している箇所である各羽根50の外縁後端部52に、切り欠き部54を設けている。
さらに、室外機1の吹き出し口4から、雪や落ち葉、土や小石等の異物が入り込んだ場合であっても、間隔Cが設けられているため、外縁後端部52と、ベルマウス16との間にこれらを挟み込んでしまうことを抑制できる。
発明者らは、本実施形態の羽根車と、切り欠き部が設けられていない羽根車とを用いたシミュレーションによって、切り欠き部が本実施形態の羽根車の性能に与える影響を検証した。
このシミュレーションに用いた2つの羽根車の半径は、いずれも280mmとした。また、本実施形態の羽根車の各切り欠き部は、外縁後端部が当該羽根車の半径方向に3mm切り欠かれることによって設けられた。すなわち、各切り欠き部は、本実施形態の羽根車の半径に対して、1%程度の長さで外縁後端部が切り欠かれることによって設けられた。
これによって、このシミュレーションにおける本実施形態の羽根車の第1寸法は、280mmとなり、第2寸法は、277mmとなった。
そして、800rpm、850rpm、900rpmのそれぞれの回転数におけるこれら2つの羽根車の風量特性について調べた。
さらに、300rpmから100rpmまでの回転数における送風騒音量について、2つの羽根車を比較したところ、いずれの回転数においても、2つの羽根車は、同程度の騒音量となった。
これらの結果から、発明者らは、各切り欠き部54を、羽根車26の半径の約1〜2%に相当する切り欠き寸法Lで、当該羽根車26の半径方向に切り欠いて形成した場合、軸流ファン20の風量や効率を低下させることがないという知見を得た。
本実施形態では、ベルマウス16の内側に配置された羽根車26と、モータ24とを備える軸流ファン20において、羽根車26が備える各羽根50の内、ベルマウス16に最も接近している箇所に切り欠き部54を設けた。
これによって、羽根車26と、ベルマウス16との間に間隔Cを設けることができ、クリープ現象による変形が生じた場合でも、羽根車26と、ベルマウス16とが接触することを抑制できる。
例えば、2つの軸流ファン20を収めた筐体を備え、当該筐体の側面に、筐体の設置面に対して鉛直方向に2つの吹き出し口が並べて設けられ、この2つの吹出し口に向けて2つの軸流ファン20がそれぞれ送風する室外機に用いてもよい。
この場合、切り欠き部54を設けることによって、外縁後端部52と、ベルマウス16との間に土や小石等の異物を挟み込んでしまうことや、羽根車26の位置ずれによる当該羽根車26と、ベルマウス16との接触を抑制することが可能である。
2 筐体
4 吹き出し口
16 ベルマウス
16D 内側面
20 軸流ファン
22 取り付け台
22A 支柱
24 モータ
24A 駆動軸
26 羽根車
30 ハブ
32 側壁(外周面)
34 流入側端面
38 流出側端部
50 羽根
50A 基部
50B 外縁
50C 前縁
50D 後縁
50F 開始点
52 外縁後端部
54 切り欠き部
C 間隔
E 延長線
R 回転方向
r1 第1寸法(半径)
r2 第2寸法
L 切り欠き寸法
δ 隙間
Claims (8)
- 円筒状のハブと前記ハブの外周面に設けられた複数の羽根とを備える羽根車と、前記羽根車を回転駆動させるモータと、を備え、
前記羽根車は、ベルマウスの内側に配置され、
前記各羽根の前記ベルマウスに最も接近している箇所には、切り欠き部が設けられている
ことを特徴とする軸流ファン。 - 前記切り欠き部は、前記各羽根の外縁であって、前記各羽根の回転方向における後端に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の軸流ファン。 - 前記切り欠き部は、前記ベルマウスの内側に配置されており、
前記各羽根の外縁を前記ベルマウスの内側面に沿う形状に切り欠いて形成されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の軸流ファン。 - 前記羽根車の半径は、第1寸法に設定され、
前記切り欠き部は、前記羽根車が変形することを見込んで、前記羽根車の回転中心から、前記切り欠き部までの長さが前記各羽根と前記ベルマウスとが干渉しない第2寸法となるように、前記各羽根の外縁を前記羽根車の半径方向に切り欠いて形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸流ファン。 - 前記切り欠き部は、前記各羽根の外縁を前記羽根車の半径の約1〜2%に相当する寸法で前記羽根車の半径方向に切り欠いて形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の軸流ファン。 - 前記切り欠き部の厚さは、前記各羽根の他の箇所における厚さよりも薄く形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の軸流ファン。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の軸流ファンを備えている
ことを特徴とする空気調和装置の室外機。 - 筐体と、前記筐体の側面に設けられた複数の吹き出し口と、前記筐体の内部に収められた複数の前記軸流ファンとを備え、
前記複数の吹き出し口は、前記筐体の側面に、前記筐体の設置面に対して鉛直方向に並べて設けられており、
複数の前記軸流ファンは、前記複数の吹き出し口にそれぞれ送風し、
複数の前記軸流ファンは、いずれも前記筐体の内側の底面から鉛直方向に延びる同一の支柱によって支持されている
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置の室外機。
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- 2018-08-08 JP JP2018149596A patent/JP2020012462A/ja active Pending
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