JP3982181B2 - 送風ユニットのファンガード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンガード、特に、送風ファンを有する送風ユニットの空気吹き出し口に装着される送風ユニットのファンガードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、空気調和装置の室外機としての送風ユニットには、送風ファンの吹き出し口にファンガードが設けられている。ファンガードは、送風ファンを防護するための部材であり、グリル構造に形成されている。
【０００３】
従来のファンガードとして、放射状に配置された複数の放射リブと、同芯に配置されたリング状の複数の環状リブとを一体形成した合成樹脂製のものが知られている。このような合成樹脂製のファンガードは、強度を維持して圧力損失を低減するために送風ファンの軸方向に沿って細長い扁平な形状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のファンガードでは、送風ファンとしてプロペラファンを用いた場合には、放射リブ及び環状リブが送風ファンからファンガードに流入する吹き出し流と干渉するという問題が生じやすい。すなわち、プロペラファンの吹き出し流は、プロペラファンの回転方向及び軸方向に所定の大きさの速度成分を有する旋回広がり流れである。このような旋回広がり流れに対して、放射リブ及び環状リブは送風ファンの軸方向に沿った扁平形状であるため、放射リブ及び環状リブが吹き出し流に衝突して渦流が発生し、圧力損失を招くとともに騒音が発生するおそれがある。
【０００５】
また、放射リブの外周側の間隔が広くかつ環状リブが軸方向に沿う扁平形状の部材であるため、外周側の剛性が弱くなってファンガードの厚み方向の剛性が低下しやすいという問題がある。厚み方向の剛性が低下すると、上吹き出し型の室外機では、特に、冬季にファンガードに雪が積もるとファンガードがたわんで送風ファンに接触するおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、送風ユニットのファンガードにおいて、圧力損失や騒音を抑えかつ厚み方向剛性を高く維持できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る送風ユニットのファンガードは、送風ファンを有する送風ユニットの空気吹き出し口に装着されるファンガードであって、外枠と、複数の第１リブと、複数の第２リブと、肉盛り部とを備えている。外枠は、空気吹き出し口の外周囲に配置されるものである。複数の第１リブは、外枠の中心部付近から径方向外方に外枠に向かって放射状に送風ファンの回転方向に湾曲すると共に送風ファンの吹き出し流に沿って回転方向下流側に向けて傾斜するように形成されるものである。複数の第２リブは、第１リブに一体化され、送風ファンの回転軸芯を中心として径方向に所定の間隔を隔てて環状に同芯に配置されかつ少なくとも外周側が送風ファンの吹き出し流に沿って径方向外側に向けて第１リブとは異なる傾斜角度で傾斜して形成されたものである。肉盛り部は、第１リブの傾斜角度と第２リブの傾斜角度とをそれぞれ有する２種の直角三角形で構成される４面体形状を呈している。そして、この肉盛り部は、第１リブと第２リブの交差部において第１リブと第２リブとの間に第１リブ及び第２リブの両リブに面接触するように形成されている。
【０００８】
この送風ユニットのファンガードでは、送風ファンが回転して回転方向及び軸方向に所定の大きさの速度成分を有する旋回広がり流れの吹き出し流が発生すると、その吹き出し流が第１リブ及び第２リブを通過する。このとき、第１リブは回転方向に湾曲すると共に送風ファンの吹き出し流に沿って回転方向下流側に向けて傾斜しているので、旋回広がり流れの吹き出し流に沿うように湾曲させることにより吹き出し流が第１リブに衝突しにくくなり、吹き出し流に対する抵抗を容易に削減できる。また、第２リブが吹き出し流に沿って径方向外側に傾斜しているので、吹き出し流が第２リブにも衝突しにくくなり、吹き出し流に対する第２リブの抵抗も小さくなる。このため、第１リブ及び第２リブを設けても吹き出し流がスムーズに吹き出し、圧力損失や騒音を抑えることができる。しかも、第２リブが吹き出し流に沿って傾斜しているので、第２リブの幅（第２リブの厚みと交差する方向の長さ）が傾斜していない場合に比べて長くなり、ファンガードの厚み方向の剛性を高く維持できる。また、この送風ユニットのファンガードには、第１リブと第２リブの交差部における第１リブと第２リブとの間に肉盛り部が形成されているので、第１及び第２リブの双方を外側に傾斜させてアンダーカット部分が生じた場合でも、肉盛り部によりアンダーカット部分を解消することができる。このため、分割型を用いることなく、型抜きが容易になり、ファンガードを合成樹脂などにより容易に一体成形できる。しかも、肉盛りにより第２リブにおいて最も曲げモーメントが大きくなる固定部分の断面積が大きくなるので、第２リブの剛性がさらに高くなり、ファンガードの厚み方向の剛性をさらに高く維持できる。
【０００９】
請求項２に係る送風ユニットのファンガードは、請求項１に記載のガードにおいて、第１リブは、送風ファンの回転軸芯と平行な第１基準面に対して吹き出し側が２０度〜４０度回転方向下流側に傾いて形成されている。この場合には、旋回する吹き出し流に対して第１リブの傾きが最適なものになる。
【００１０】
請求項３に係る送風ユニットのファンガードは、請求項２に記載のガードにおいて、第２リブは、送風ファンの回転軸芯と同芯な円筒状の第２基準面に対して吹き出し側が５度〜１５度外側に傾いて形成されている。この場合には、吹き出し流の広がりに対して第２リブの傾きが最適なものになる。
【００１１】
請求項４に係る送風ユニットのファンガードは、請求項１から３のいずれかに記載のガードにおいて、送風ファンは中心に位置する筒状のハブと、ハブの周囲に設けられた複数の羽根とを有するプロペラファンであり、ハブに対向して送風ファンの回転軸芯と同芯に配置される閉塞板をさらに備え、第１リブは、閉塞板から外枠に向けて形成されている。この場合には、送風ファンにおいて送風に寄与していないハブ部分を閉塞板で覆っているので、送風ファンの逆流を防止しやすい。
【００１２】
請求項５に係る送風ユニットのファンガードは、請求項４に記載のガードにおいて、閉塞板は、ハブの径より大きい円形形状である。この場合には、送風ファンにおいて、逆流が生じやすいと羽根の根元も閉塞板で塞がれるので、逆流がより生じにくくなる。
【００１３】
請求項６に係る送風ユニットのファンガードは、請求項１から５のいずれかに記載のガードにおいて、第１リブはトロコイド曲線状に湾曲して形成されている。この場合には、第１リブの湾曲が吹き出し流により沿いやすくなる。
【００１４】
請求項７に係る送風ユニットのファンガードは、請求項４から６のいずれかに記載のガードにおいて、第２リブは、外周側だけ傾斜しており、内周側は傾斜していない。この場合には、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が速く外側に広がりやすい外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造が容易になる。
【００１５】
請求項８に係る送風ユニットのファンガードは、請求項７に記載のガードにおいて、第２リブは、送風ファンの羽根の径方向長さの１／３より外周側の領域で傾斜している。この場合には、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が特に速く外側に広がりやすい送風ファンの羽根の１／３より外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造がより容易になる。
【００１６】
請求項９に係る送風ユニットのファンガードは、請求項７に記載のガードにおいて、第２リブは、外枠の外径の１／２より外周側の領域で傾斜している。この場合には、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が特に速く外側に広がりやすい外枠の外径の１／２より外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造がより容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３において、本発明の一実施形態を採用した空気調和装置の室外ユニット（送風ユニットの一例）１０は、側面から外気を導入し、導入された外気を冷媒と熱交換して上方に吹き出す上吹き型のものである。室外ユニット１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配置された熱交換部１２と、熱交換部１２と対向してケーシング１１内に配置された制御部１３と、外気を取り込み吹き出すための送風ファン１５と、ケーシング１１にはめ込まれた本発明の一実施形態によるファンガード１８と、冷媒を圧縮する圧縮機１９とを備えている。
【００１８】
ケーシング１１は、上方が開口した直方体形状のケーシング本体１６と、ケーシング本体１６の開口部分に載置された上蓋部材１７とを有している。ケーシング本体１６は、たとえば板金加工により形成された金属薄板製の部材であり、その制御部１３と対向する側壁２０ａ及びその両側の側壁２０ｂ，２０ｂの一部に矩形の多数の開口からなる外気導入口２１ａ，２１ｂを有し、内部に空間２２を有している。
【００１９】
上蓋部材１７は、合成樹脂製の一体形成された部材であり、そこには、概ね筒状で上下部分が広がったベルマウス１４が形成されている。上蓋部材１７は、矩形の外形を有しケーシング本体１６に載置される載置部１７ａと、載置部１７ａから筒状に絞られベルマウス１４が形成された中間部１７ｂと、中間部１７ｂから広がった円形のガード取付部１７ｃとを有している。
【００２０】
送風ファン１５は、中心に位置する筒状のハブ１５ａと、ハブの周囲に設けられた複数の羽根１５ｂとを有するプロペラファンであり、ベルマウス１４の内部に配置されている。送風ファン１５は、ケーシング本体１６に固定されたモータ３１により回転駆動される。
【００２１】
ファンガード１８は、中心に位置する閉塞板２５と、外周に位置する外枠２６と、閉塞板２５と外枠２６とを結ぶ湾曲した複数の放射リブ（第１リブの一例）２７と、閉塞板２５と外枠２６との間に環状に配置された環状リブ（第２リブの一例）２８とを有している。ファンガード１８は、たとえば一体成形された合成樹脂製である。閉塞板２５は、送風ファン１５のハブ１５ａより大径の円形の部分である。外枠２６は、送風ファン１５の羽根１５ｂの外径より大径のスリーブ状の部分である。この外枠２６がガード取付部１７ｃにはめ込まれてファンガード１８が上蓋部材１７にはめ込まれる。
【００２２】
放射リブ２７は、閉塞板２５から径方向外方に外枠２６に向かって放射状に配置され、かつ送風ファン１５の回転方向下流側に向かって凸に湾曲して形成されている。これにより、放射状に広がりながら吹き出される送風ファン１５の吹き出し流に放射リブ２７が沿いやすくなる。具体的には、放射リブ２７は、トロコイド曲線となるように回転方向下流側に向かって凸に湾曲して形成されている。
【００２３】
放射リブ２７は、図４に示すように、送風ファン１５の吹き出し流に沿って送風ファン１５の回転方向下流側に向けて傾斜して形成されている。具体的には、送風ファン１５の回転軸芯に平行な第１基準面ＰＬ１に対して吹き出し側が第１角度α回転方向下流側に傾いて形成されている。この第１角度αの範囲は、好ましくは２０度〜４０度の範囲、とくに３０度近辺の値が好ましい。この第１角度αが前記範囲にあると、吹き出し流の軸方向速度成分が最も大きい径方向位置における送風ファン１５の吹き出し流の流出角度に近づけることができ、吹き出し流に対する抵抗をさらに効率的に低減できる。
【００２４】
環状リブ２８は、閉塞板２５と祖木枠２６との間で送風ファン１５の回転軸芯を中心として径方向に所定の間隔を隔てて環状に同芯に配置されている。環状リブ２８のうち、図１及び図３に示すように、外枠２６の外径Ｄの半分の直径Ｄ／２より外周側に配置されたものは、送風ファン１５の吹き出し流に沿って径方向外側に向けて傾斜して形成されている。具体的には、環状リブ２８は、送風ファン１５の回転軸芯と同芯な円筒状の第２基準面ＰＬ２に対して吹き出し側が第２角度β外側に傾いて形成されている。この第２角度βは、好ましくは５度〜１５度の範囲、とくに１０度近辺の値が好ましい。このように、吹き出し流の流速が特に速く外側に広がりやすい送風ファン１５の外周側で環状リブ２８を傾けることにより、吹き出し流に対する抵抗を効率よく低減でき、しかも、全部を傾ける場合に比べて製造が容易になる。
【００２５】
放射リブ２７と環状リブ２８との交差部分には、一体形成する場合に型抜きできないアンダーカット部分ＵＣが生じる。ここで、アンダーカット部分ＵＣとは、図５に示すように、吹き出し側及び吹き込み側（図５の上下方向）から型を抜く場合、互いに逆方向に傾斜しているため、型を抜けなくなる交差部分である。このため、このようなアンダーカット部分ＵＣには、肉盛り部２９が形成されている。肉盛り部２９は、図６に示すように第１角度αと第２角度βとをそれぞれ有する２種の直角三角形で構成される４面体で構成されている。肉盛り部２９は、交差部分の２つのアンダーカット部分ＵＣに形成されている。このような肉盛り部２９を形成すると、アンダーカット部分ＵＣで分割型を用いることなく成形できるので、一体成形が容易になるとともに、肉盛り部２９により環状リブ２８の最も曲げモーメントがかかる両端部分の強度が高くなり、環状リブ２８の剛性が高くなる。このため、ファンガード１８の全体の厚み方向の剛性が高くなる。
【００２６】
熱交換部１２は、多数の冷却フィンを有するものであり、ケーシング１１内の外気導入口２１ａ，２１ｂを有する側壁２０ａ，２０ｂに配置され内部を冷媒が通流して導入された空気と熱交換する。たとえば、冷房時には、室内機で凝縮された冷媒と導入された空気とを熱交換して空気を暖める。また、暖房時には導入された空気と圧縮された高温高圧の冷媒と熱交換して空気を冷やす。
【００２７】
制御部１３は、室外ユニット１０の圧縮機１９や送風ファン１５を室温や運転モードに応じて制御する。
【００２８】
圧縮機１９は、冷媒を高温高圧に圧縮して冷暖房時に室内機の熱交換器（図示せず）と熱交換部１２とに切り換えて送出する。
【００２９】
このように構成された室外ユニット１０では、送風ファン１５が回転すると、外気導入口２１ａ，２１ｂを介して空気が熱交換部１２を通過してケーシング１１内に導入される。この導入された空気は、送風ファン１５によりファンガード１８を通って外部に吹き出される。
【００３０】
このとき、ファンガード１８を通過するとき、閉塞板２５が送風ファン１５のハブ１５ａの直径より大きいので、羽根１５ｂの根元付近で生じやすい逆流現象を確実に防止できる。また、放射リブ２７が送風ファン１５の旋回して広がる吹き出し流に沿うように回転方向に湾曲しかつ回転方向下流側に傾いているとともに、環状リブ２８も広がりに応じて外周側を径方向外側に傾いているので、吹き出し流が２種のリブ２７，２８に衝突しにくくなり、圧力損失や騒音を抑えることができる。
【００３１】
また、環状リブ２８が径方向外側に傾いているので、環状リブ２８の幅（環状リブ２８の厚みと交差する方向の長さ）が傾斜していない場合に比べて長くなり、ファンガード１８の厚み方向の剛性を高く維持できる。しかも、放射リブ２７と環状リブ２８との交差部のアンダーカット部分ＵＣに肉盛り部２９を形成したので、肉盛り部２９により環状リブ２８の最も曲げモーメントがかかる両端部分の強度がさらに高くなり、環状リブ２８の剛性がさらに高くなる。このため、ファンガード１８の全体の厚み方向の剛性がさらに高くなる。
【００３２】
〔他の実施形態〕
（ａ） 前記実施形態では、放射リブ２７を回転方向下流側に傾けたが、環状リブ２８を径方向外方に傾けるだけで、放射リブ２７は傾けなくてもよい。
【００３３】
（ｂ） 前記実施形態では、アンダーカット部分ＵＣに肉盛り部２９を形成し、分割型を用いることなく上下型だけでファンガード１８を一体形成できるようにしたが、分割型を用いてアンダーカット部分ＵＣを形成するようにしてもよい。ただし、この場合、アンダーカット部分が多いため、製造コストの上昇を招くとともに肉盛り部による剛性強化の効果は得られにくい。
【００３４】
（ｃ） 前記実施形態では、外枠の外径Ｄの１／２より外周側の環状リブ２８を径方向外側に傾けたが、環状リブ２８全体を傾けてもよく、送風ファン１５の羽根１５ｂの径方向長さの所定割合（たとえば１／３）より外周側を傾けてもよい。
【００３５】
（ｄ） 前記実施形態では、ファンガード１８でガードする送風ファン１５としてプロペラファンを例示したが、軸流ファンであればどのような形態のものでもよい。また送風ユニットとして空気調和装置の室外ユニットを例示したが、ファンガードが装着される送風ユニットは室外ユニットに限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、第１リブは回転方向に湾曲すると共に送風ファンの吹き出し流に沿って回転方向下流側に向けて傾斜しているので、旋回広がり流れの吹き出し流に沿うように湾曲させることにより吹き出し流が第１リブに衝突しにくくなり、吹き出し流に対する抵抗を容易に削減できる。また、第２リブが吹き出し流に沿って径方向外側に傾斜しているので、吹き出し流が第２リブにも衝突しにくくなり、吹き出し流に対する第２リブの抵抗も小さくなる。このため、第１リブ及び第２リブを設けても吹き出し流がスムーズに吹き出し、圧力損失や騒音を抑えることができる。しかも、第２リブが吹き出し流に沿って傾斜しているので、第２リブの幅（第２リブの厚みと交差する方向の長さ）が傾斜していない場合に比べて長くなり、ファンガードの厚み方向の剛性を高く維持できる。また、この発明では、第１リブと第２リブの交差部における第１リブと第２リブとの間に肉盛り部が形成されているので、第１及び第２リブの双方を外側に傾斜させてアンダーカット部分が生じた場合でも、肉盛り部によりアンダーカット部分を解消することができる。このため、分割型を用いることなく、型抜きが容易になり、ファンガードを合成樹脂などにより容易に一体成形できる。しかも、肉盛りにより第２リブにおいて最も曲げモーメントが大きくなる固定部分の断面積が大きくなるので、第２リブの剛性がさらに高くなり、ファンガードの厚み方向の剛性をさらに高く維持できる。
【００３７】
請求項２に係る発明では、旋回する吹き出し流に対して第１リブの傾きが最適なものになる。
【００３８】
請求項３に係る発明では、吹き出し流の広がりに対して第２リブの傾きが最適なものになる。
【００３９】
請求項４に係る発明では、送風ファンにおいて送風に寄与していないハブ部分を閉塞板で覆っているので、送風ファンの逆流を防止しやすい。
【００４０】
請求項５に係る発明では、送風ファンにおいて、逆流が生じやすいと羽根の根元も閉塞板で塞がれるので、逆流がより生じにくくなる。
【００４１】
請求項６に係る発明では、第１リブの湾曲が吹き出し流により沿いやすくなる。
【００４２】
請求項７に係る発明では、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が速く外側に広がりやすい外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造が容易になる。
【００４３】
請求項８に係る発明では、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が特に速く外側に広がりやすい送風ファンの羽根の１／３より外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造がより容易になる。
【００４４】
請求項９に係る発明では、複数の第２リブのうち、吹き出し流の流速が特に速く外側に広がりやすい外枠の外径の１／２より外周側だけを傾斜させているので、ファンガードを一体成形する場合の型の製造がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による空気調和装置の室外ユニットの一部破断側面図。
【図２】 室外ユニットの上部の一部破断分解斜視図。
【図３】 室外ユニットの平面図。
【図４】 ファンガードの拡大斜視図。
【図５】 図４のＶ部拡大図。
【図６】 肉盛り部の斜視図。
【符号の説明】
１０ 室外ユニット
１５ 送風ファン
１５ａ ハブ
１５ｂ 羽根
１７ 上蓋部材
１８ ファンガード
２５ 閉塞板
２６ 外枠
２７ 放射リブ
２８ 環状リブ
２９ 肉盛り部
ＰＬ１，ＰＬ２ 第１及び第２基準面

Claims (9)

1. 送風ファン（１５）を有する送風ユニット（１０）の空気吹き出し口（１７）に装着される送風ユニット（１０）のファンガード（１８）であって、
   前記空気吹き出し口（１７）の外周囲に配置される外枠（２６）と、
   前記外枠（２６）の中心部付近から径方向外方に前記外枠（２６）に向かって放射状に前記送風ファン（１５）の回転方向に湾曲すると共に前記送風ファン（１５）の吹き出し流に沿って回転方向下流側に向けて傾斜するように形成される複数の第１リブ（２７）と、
   前記第１リブ（２７）に一体化され、前記送風ファン（１５）の回転軸芯を中心として径方向に所定の間隔を隔てて環状に同芯に配置されかつ少なくとも外周側が前記送風ファン（１５）の吹き出し流に沿って径方向外側に向けて前記第１リブ（２７）とは異なる傾斜角度で傾斜して形成された複数の第２リブ（２８）と、
   前記第１リブの傾斜角度と前記第２リブの傾斜角度とをそれぞれ有する２種の直角三角形で構成される４面体形状を呈し、前記第１リブ（２７）と前記第２リブ（２８）の交差部において前記第１リブ（２７）と前記第２リブ（２８）との間に前記第１リブ及び前記第２リブの両リブに面接触するように形成される肉盛り部（２９）と、
   を備えた送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
2. 前記第１リブ（２７）は、前記送風ファン（１５）の回転軸芯と平行な第１基準面（ＰＬ１）に対して吹き出し側が２０度〜４０度回転方向下流側に傾いて形成されている、請求項１に記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
3. 前記第２リブ（２８）は、前記送風ファン（１５）の回転軸芯と同芯な円筒状の第２基準面（ＰＬ２）に対して吹き出し側が５度〜１５度外側に傾いて形成されている、請求項２に記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
4. 前記送風ファン（１５）は中心に位置する筒状のハブ（１５ａ）と、前記ハブ（１５ａ）の周囲に設けられた複数の羽根（１５ｂ）とを有するプロペラファンであり、
   前記ハブ（１５ａ）に対向して前記送風ファン（１５）の回転軸芯と同芯に配置される閉塞板（２５）をさらに備え、
   前記第１リブ（２７）は、前記閉塞板（２５）から前記外枠（２６）に向けて形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
5. 前記閉塞板（２５）は、前記ハブ（１５ａ）の径より大きい円形形状である、
   請求項４に記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
6. 前記第１リブ（２７）はトロコイド曲線状に湾曲して形成されている、請求項１から５のいずれかに記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
7. 前記第２リブ（２８）は、外周側だけ傾斜しており、内周側は傾斜していない、請求項４から６のいずれかに記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
8. 前記第２リブ（２８）は、前記送風ファン（１５）の前記羽根（１５ｂ）の径方向長さの１／３より外周側の領域で傾斜している、請求項７に記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。
9. 前記第２リブ（２８）は、前記外枠（２６）の外径の１／２より外周側の領域で傾斜している、請求項７に記載の送風ユニット（１０）のファンガード（１８）。

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