JP7442727B1 - ベルマウス構造体、シュラウド、送風装置、室外機、空気調和機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルマウス構造体を提供すること。【解決手段】 本実施形態によるベルマウス構造体１５は、ファン１を囲むよう構成され、外壁面３０ａを有する筒状部３０と、筒状部３０の一端Ｌから外側へ延伸する土台部３１と、土台部３１および筒状部３０に結合する補強部材３２，３３，３４，３５とを含む。補強部材３２，３３，３４，３５は、土台部３１から、筒状部３０の中心軸方向で一端Ｌから他端Ｕに向けて筒状部３０の外壁面３０ａに沿って筒状部３０の周方向で変位しながら連続的に延在する。【選択図】図２

Description

本開示は、ベルマウス構造体、シュラウド、送風装置、空気調和機の室外機、空気調和機および冷凍サイクル装置に関する。

従来、ビル用マルチエアコンなどの空気調和機の室外機の上部に、空気の吹出口に設置されているファンを囲むように略円筒状のベルマウスが設置される。送風機の性能を確保するためには、ファンおよびベルマウスの間隔を極力狭くすることが望ましい。一方、ベルマウスが樹脂材料で構成される場合、周囲の温度変化により変形しやすいが、熱変形によりファンおよびベルマウスの間隔が狭くなると、ファンとベルマウスとが接触し、故障につながってしまう。そのため、ファンおよびベルマウスの間隔は、熱変形を見込んで拡大する傾向にある。

従来、ベルマウスに関連して、特開２０１９－１４３８４７号公報（特許文献１）が知られている。特許文献１の従来技術は、ベルマウスの筒状部に、該筒状部の中心軸と並行にのびる複数の縦リブと、該筒状部の周方向にのびる複数の横リブが形成され、縦リブは、筒状部の中心を通る奥行き方向の中心線及び幅方向の中心線に沿った４箇所と、筒状部の中心と板状部の角部を通る斜め方向線分に沿った４箇所の、合計８箇所に形成される構成を開示する。特許文献１の従来技術では、縦リブは、ベースに対して直交する面を有し、円周方向で複数設置されている。

また、近年では、コストを低減するために、ベルマウスと空気調和機の室外機のシュラウドを一体に成形する構成も採用されている。

上記技術背景において、ベルマウスの周辺の温度変化による変形を抑制し、高剛性かつ高信頼性で、ファンおよびベルマウスの隙間の拡大を抑制することにより、送風性能低下を抑制することが可能な技術の開発が望まれていた。

特開２０１９－１４３８４７号公報

本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、本開示は、ベルマウスの温度変化による変形を抑制し、高剛性かつ高信頼性なベルマウス構造体を提供し、ファンおよびベルマウスの隙間の拡大を抑制するにより、それを用いて構成された送風装置における性能低下を抑制することが可能なベルマウス構造体、該ベルマウス構造体を有するシュラウド、該ベルマウス構造体を備える送風装置、送風装置を備える空気調和機の室外機、空気調和機および冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本開示では、上記課題を解決するために、下記特徴を有するベルマウス構造体を提供する。ベルマウス構造体は、ファンを囲むように配置され、外壁面を有する筒状部と、筒状部の一端から外側へ延伸する土台部と、土台部および筒状部に結合する補強部材とを含む。補強部材は、土台部から、筒状部の中心軸方向で一端から他端に向けて筒状部の外壁面に沿って筒状部の周方向で変位しながら連続的に延在することを特徴とする。

本開示では、さらに、上記ベルマウス構造体を有するシュラウド、ファンとベルマウス構造体とを備える送風装置、上記送風装置を備える空気調和機の室外機、室内機と上記室外機とを備える空気調和機および上記送風装置を備える冷凍サイクル装置が提供される。

上記構成により、ベルマウスの温度変化による変形を抑制し、高剛性かつ高信頼性なベルマウス構造体を提供し、ファンおよびベルマウスの隙間の拡大を抑制するにより、送風装置の性能低下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態によるベルマウス構造体を備えた空気調和機の室外機の概略構成を示す図である。 図２は、１または複数の実施形態によるベルマウス構造体を備えるシュラウドの斜視図を示す。 図３は、１または複数の実施形態によるベルマウス構造体を備えるシュラウドの平面図（上面図および正面図）を示す。 図４は、本発明の第１の実施形態によるシュラウドを２台の送風機に対応して２つ連結して設けた空気調和機の室外機の斜視図を示す。 図５は、１または複数の実施形態によるベルマウス構造を備えるシュラウドの特性をシミュレートした結果を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明する具体的な実施形態に限定されるものではない。なお、図面において、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。

本開示は、ベルマウス構造体、該ベルマウス構造体を有するシュラウド、該ベルマウス構造体を備える送風装置、該送風装置を備える空気調和機の室外機、該室外機を備える空気調和機および該送風装置を備える冷凍サイクル装置を対象とする。

本発明の実施形態によるベルマウス構造体は、ファンを囲むように構成され、外壁面を有する筒状部（ベルマウス部）と、筒状部の一端から外側へ延伸する土台部（ベース部）と、土台部および筒状部に結合する補強部材（傾斜リブ）とを含み構成される。かかる構成において、補強部材（短辺側リブ，傾斜リブ）は、土台部から、筒状部の中心軸方向で一端から他端に向けて筒状部の外壁面に沿って筒状部の周方向で変位しながら連続的に延在することを特徴とする。

上記構成により、ベルマウス構造体において、土台部と結合して筒状部が周方向で幅をもって連続的に補強されるため、温度変化に起因したベルマウスの変形を好適に抑制し、また剛性を高めることができる。ひいては、高剛性かつ高信頼性なベルマウス構造体を提供し、ファンおよびベルマウスの隙間の拡大を抑制するにより、それを用いて構成された送風装置における性能低下を抑制することが可能となる。

特定の実施形態において、上記筒状部、土台部および補強部材は、樹脂材料で構成され、好ましくは樹脂材料で成形される。さらに好ましい実施形態においては、上記筒状部、土台部および補強部材は、樹脂材料で一体的に成形される。

好ましい実施形態において、上記補強部材は、それぞれ、筒状部の一端の位置から他端に向かって周方向で互いに近づくように延在する第１の補強部材および第２の補強部材を含む。かかる形状とすることによって、熱変形の抑制と、高剛性化および低振動化とを両立することが可能となる。

さらに好ましい実施形態において、補強部材は、第１の補強部材および第２の補強部材の近づく端部同士を接続し、かつ、土台部と略平行である第３の補強部材（平行リブ）をさらに含む。かかる形状とすることによって、筒状部の周方向でより広い幅で補強することが可能となる。

さらに好ましい実施形態において、筒状部は、略円筒形状を有し、土台部、第１の補強部材および第２の補強部材は、それぞれ、略平面形状を有し、第１の補強部材および第２の補強部材の面は、土台部の平面に対して傾斜する、または、土台部の直交方向に対してそれぞれ傾斜している。かかる形状は、スライドを有する金型を用いてシュラウドを成形しやすい形状であるといえる。

好ましい実施形態では、第１の補強部材および第２の補強部材は、一端の位置から、筒状部の中心軸方向で内径が最も小さくなる位置まで延在する。この構成により、最小量の補強で充分に変形を抑えることが可能となる。

好ましい実施形態において、補強部材は、それぞれ筒状部の長軸方向の両側の箇所に設けられる。筒状部が略円形に構成されても、台座部の形状に起因して、根元部分の剛性が均一でないため、熱変形は、楕円形状となり、短軸側でファンに接触こととなる。上記構成を採用することにより、サイズが大きな長軸方向での筒状部の変形を抑制し、変形を真円形状に近づけるができ、ひいては、故障につながる熱変形を効率的に防止することができる。

特定の実施形態において、筒状部の短軸方向の両側に追加補強部材（長辺側リブ）をさらに備え、追加補強部材は、それぞれ、土台部および筒状部に結合し、土台部と直交する面を有し、筒状部の周方向で離間して配置される第１の追加補強部材および第２の追加補強部材（縦リブ）と、第１の追加補強部材および第２の追加補強部材の間を周方向で接続する１または複数の第３の追加補強部材（横リブ）とを備える。

特定の実施形態において、ベルマウス構造体を備えるシュラウドが提供されてもよい。他の特定の実施形態において、ベルマウス構造体は、シュラウドとは別体のベルマウスとして提供されてもよい。

特定の実施形態において、ファンと、ベルマウス構造体とを備える送風装置が提供されてもよい。上記送風装置は、上向きに配置されてもよい。特定の実施形態においては、上記送風装置を備える空気調和機の室外機が提供されてもよい。特定の実施形態においては、室内機と、上記室外機とを備える空気調和機が提供されてもよい。特定の実施形態においては、上記送風装置を備える冷凍サイクル装置が提供されてもよい。

以下、図１～図４を参照しながら、本発明の実施形態によるベルマウス構造体、シュラウド、送風装置、室外機および空気調和機の一例として、プロペラファン１２を有する送風機１１を備えた空気調和機の室外機１０を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の実施形態によるベルマウス構造体を備えた空気調和機の室外機の概略構成を示す図である。

空気調和機は、室内に配置される、図示しない室内機と、室外に配置され、配管によって室内機に接続される室外機１０とを含み構成される。室内機は、空気調和機の冷凍サイクルにおいて、室内熱交換器と、クロスフローファンなどの室内送風機とを備える。室外機１０は、冷凍サイクルにおいて、送風機１１と、圧縮機１６と、室外熱交換器１７と、四方弁と、膨張弁とを備える。

図１に示す室外機１０は、筐体１９内に配置される圧縮機１６と、室外熱交換器１７と、圧縮機１６の上方に配置された電気品箱１８と、電気品箱１８が取り付けられるステー１４と、ステー１４に固定された送風機１１と、送風機１１の外周に設けられ、筐体１９上に被せられるシュラウド１５とを含み構成される。本実施形態において、シュラウド１５は、ベルマウス構造体を備えており、したがって、室外機１０のシュラウドとベルマウスとが一体化された構成となっている。また、シュラウド１５は、好ましくは樹脂材料で構成され、好ましくは樹脂材料で成形され、さらに好ましくは樹脂材料で一体成型される。

送風機１１は、プロペラファン１２と、プロペラファン１２を駆動するモータ１３とを含み構成される。プロペラファン１２は、風を回転軸に沿って旋回させながら流す羽根部を有し、羽根部は、特に限定されるものではないが、例えば３本の部材から構成される。室外機１０は、送風機１１のプロペラファン１２がモータ１３によって回転されることにより、室外熱交換器１７の側面から空気を吸引し、室外熱交換器１７で熱交換を行い、シュラウド１５の上部開口部から空気を大気中に排出する。

なお、本発明の実施形態による送風機１１は、モータ１３でプロペラファン１２を回転させて風を送るでもよいし、あるいは、空気を吸引するものであってもよい。また、空気調和機の室外機１０および送風機１１は、ファンおよびベルマウス構造体を備えたものであれば、特に限定されない。

上述したような空気調和機の室外機１０の構成において、送風機１１の性能を確保するためには、プロペラファン１２とシュラウド１５のベルマウス部分と間の間隔を極力狭くすることが望ましい。一方、上述したように、シュラウド１５が、樹脂材料で構成される場合、シュラウド１５が周囲の温度変化により変形しやすくなる。より具体的には、シュラウド１５は、周囲の温度変化に応じて、樹脂材料の線膨張係数に比例して熱変形が生じる。熱変形によりプロペラファン１２およびシュラウド１５のベルマウス部分の間隔が狭くなると、ファンとベルマウス部分とが接触し、部品損傷の要因となる可能性がある。そのため、ファンおよびベルマウス部分の間隔を、熱変形を見込んで充分に確保する必要があり、間隔は、信頼性を考慮すると、拡大する傾向にある。

このような背景から、ベルマウス部分の周辺の温度変化による変形を抑制し、高剛性かつ高信頼性で、ファンとベルマウス部分との間の隙間の拡大を抑制することにより、送風装置における性能低下を抑制することが求められている。

そこで、本実施形態においては、プロペラファン１２を囲むよう構成され、外壁面を有するベルマウス部（筒状部）と、ベルマウス部の下端（一端）から外側へ延伸するベース部（土台部）と、ベース部およびベルマウス部に結合するリブ（補強部材）とを設け、リブは、ベース部から、ベルマウス部の中心軸方向で下端から上端（他端）に向けてベルマウス部の外壁面に沿ってベルマウス部（筒状部）の円周方向（周方向）で変位しながら連続的に延在する構成を採用する。これにより、ベルマウス部の温度変化による変形を抑制し、また剛性を高め、高剛性かつ高信頼性なベルマウス構造体を提供し、送風装置の性能低下を抑制することを図る。

図２は、１または複数の実施形態によるベルマウス構造体を備えるシュラウドの斜視図を示す。図３は、１または複数の実施形態によるベルマウス構造体を備えるシュラウドの平面図を示す。図２（Ａ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第１の実施形態によるシュラウド１５を示し、図２（Ｂ）、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、第２の実施形態によるシュラウドを示す。図３（Ａ）および図３（Ｃ）が上面図を示し、図３（Ｂ）および図３（Ｄ）がベース部３１の所定の方向から見た正面図を示す。

まず、第１の実施形態によるシュラウド１５について説明する。図２（Ａ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すシュラウド１５は、ベルマウス部３０と、ベルマウス部３０の下端Ｌから外側へ向かって延伸するベース部３１とを備える。

ベルマウス部３０は、上方および下方で開口した略円筒形状を有する。ベルマウス部３０は、空気が、ベース部３１の下方の開口Ｉから入り、ベルマウス部３０の円筒形状を下から上へ流れ、その上方にある開口Ｏから排出さるように構成される。説明する実施形態においては、ベルマウス部３０の円筒の径は、中央Ｍが最も小さくなっており、中央Ｍから上端Ｕに向かって拡大し、かつ、中央Ｍから下端Ｌに向かって拡大するように構成されている。また、上述したように、ベルマウス部３０は、プロペラファン１２が設置された状態での送風機１１において、プロペラファン１２の最大径から一定のクリアランスを確保した径を有するように構成される。

また、説明する実施形態において、ベルマウス部３０は、径が中央から段階的に拡大する構造、いわゆる多段拡大構造を有する構成を採用しており、このような構造を備えるベルマウスは、ロングベルマウスとも呼ばれる。このロングベルマウスの構成を採用することにより、空気の流れを円滑にし、ファン入力を低減し、高効率化および広い運転範囲での性能の向上が図られている。

ベルマウス部３０は、内壁面および外壁面３０ａを有し、この外壁面３０ａには、両側に端面３０ｂ，３０ｃが含まれる。端面３０ｂ，３０ｃは、それぞれ１台の送風機１１に対するシュラウド１５の部分を複数隣接して配置した場合に、互いに接触しないように形成されている。ベルマウス部３０は、本実施形態における筒状部を構成する。

ベース部３１は、略長方形の形状を有し、シュラウド１５を室外機１０の筐体（図１における筐体１９）の上に載置され、固定されるように構成される。ベース部３１は、略長方形の形状の中央にベルマウス部３０が形成されており、ベルマウス部３０の下端Ｌから外側（円筒の半径方向）へ延伸して長方形の形状を構成する。ベース部３１には、ベルマウス部３０が設けられる箇所で開口しており、開口部Ｉを有する。なお、図２（Ａ）において、ベース部３１の左手前側および右奥側の辺、図３（Ａ）の上下の辺、図３（Ｂ）で示す側の辺が短辺となっている。ベース部３１は、本実施形態における土台部を構成する。

シュラウド１５は、さらに、ベース部３１およびベルマウス部３０に結合し、短辺側に設けられた手前の短辺側リブ３２，３３および奥の短辺側リブ３４，３５（３５は、図２（Ａ）では隠れている。）と、同様にベース部３１およびベルマウス部３０に結合し、長辺側に設けられた手前の長辺側リブ３８～４０および奥の長辺側リブ４１～４３（４１～４３は、図２（Ａ）では隠れている。）とを備える。短辺側リブ３２～３５は、本実施形態における補強部材を構成し、長辺側リブ３８～４３は、本実施形態における追加補強部材を構成する。

短辺側リブ３２，３３は、ベース部３１の上面に結合して、そこから、ベルマウス部３０の中心軸方向で下端Ｌから上端Ｕに向けてベルマウス部３０の外壁面３０ａに沿って延び、その際にベルマウス部３０の円周方向で変位（図３（Ａ）に太線で示す。）しながら連続的に延在する。手前の一組の短辺側リブ３２，３３は、それぞれベルマウス部３０の下端Ｌの位置から上端Ｕに向かって、円周方向で互いに近づくように延在する。リブ３２，３３は、傾斜リブとも参照する。傾斜リブ３２，３３は、ハの字を構成するように傾斜している。図２（Ａ）では、手前の短辺側に傾斜リブ３２，３３が設けられた様子が描かれているが、奥側の短辺にも同様の傾斜リブ３４，３５が設けられており、図２（Ａ）においては、一方の傾斜リブ３４が主に見えていることに留意されたい。

一つの短辺側リブ（３２，３３，３４または３５）が円周方向で変位することによりカバーされるベルマウス部３０の円周方向の好ましい範囲としては、１５度～４０度の範囲であり、一組の短辺側リブ３２，３３（または短辺側リブ３４，３５）がカバーする円周方向の範囲としては３０度～８０度の範囲に対応する。また、図３（Ｂ）の短辺方向から見た正面図における、ベルマウスの最小径部分の直径に対する１つの短辺側リブ３２，３３，３４，３５の水平方向での割合としては、１０％～３５％程度である。

また、短辺側リブの数は、特に限定されるものではないが、図２（Ａ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す実施形態では、３２，３３，３４，３５で示すように４か所に設けられており、この４か所が最も効率的である。

図２（Ａ）および図３（Ｂ）に示ように、第１実施形態では、短辺側リブ３２，３３，３４，３５は、それぞれ、略平面形状を有し、短辺側リブ３２，３３，３４，３５は、その平面が、ベース部３１の平面に対して傾斜するように設けられている。あるいは、短辺側リブ３２，３３、３４，３５は、その平面が、ベース部３１の直交する面に対して傾斜しているということができる。ここで、短辺側リブ３２，３３，３４，３５の平面と、ベース部３１の平面とがなす角度としては、３０度～６５度程度である。かかる構成は、特許文献１に開示されるような、ベース部３１の平面の直交面にそって延びる縦リブとは異なる働きを示す。また、このように構成することで、金型を用いてシュラウド１５を成形する際の利点をもたらす。

また、図２（Ａ）および図３（Ｂ）には、短辺側リブ３２～３５が設けられる、ベルマウス部３０の中心軸方向での好ましい範囲が示しされている。短辺側リブ３２～３５は、好ましくは、ベルマウス部３０の中心軸方向において、ベルマウス部３０の下端Ｌの位置から、ベルマウス部３０の上端Ｕの位置前のベルマウス部３０の中心軸方向で内径が最も小さくなる位置、より具体的にはちょうど中央の位置Ｍまで延在するようになっている。下端Ｌからの距離を伸ばすと、特性が良好となるが、中央の位置Ｍまで伸ばすことで、最小量の補強で充分に変形を抑えることが可能となる。ただし、短辺側リブ３２～３５の長さをそれ以上伸ばすことが妨げられるものではない。

図２（Ａ）に示すシュラウド１５は、上記それぞれベルマウス部３０の両短辺側の箇所に設けられた短辺側リブ３２～３５に加えて、長辺の両側にも追加の１組のリブ、長辺側リブ３８～４０，４１～４３をさらに備える。一方の長辺側リブ３８～４０は、それぞれ、ベルマウス部３０およびベース部３１に結合し、ベース部３１の面と直交する面を有し、ベルマウス部３０の円周方向で離間して配置される縦リブ３８，３９と、縦リブ３８，３９の間を円周方向で接続する１または複数の横リブ（図２（Ａ）では３つ）４０を備える。図２（Ａ）には、手前側の長辺側リブ３８～４０が示されているが、奥側にも同様の長辺側リブ４１～４３が備えられる点に留意されたい。

引き続き、第２の実施形態によるシュラウド１５について、図２（Ｂ）、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）を参照しながら説明する。第２の実施形態についても、第１の実施形態にける部材に対応するものには同一の符番を付して説明するものとし、以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。特に断りがない限り、第２の実施形態のシュラウド１５は、第１の実施形態のシュラウド１５と同様の構成を備えるものとする。

図２（Ｂ）、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示すシュラウド１５は、第１の実施形態と同様に、ベルマウス部３０と、ベルマウス部３０の下端Ｌから外側へ延伸するベース部３１と、ベース部３１およびベルマウス部３０に結合する短辺側リブと、ベース部３１およびベルマウス部３０に結合する長辺側リブとを備える。

図２（Ｂ）に示す第２の実施形態によるシュラウド１５においては、短辺側リブ３２，３３は、第１の実施形態と同様に、それぞれベルマウス部３０の下端Ｌの位置から上端Ｕに向かって円周方向で互いに近づくように延在するが、第２の実施形態においては短辺側リブ３２，３３（短辺側リブ３４，３５も同様）が下記の特有の構造を備える。すなわち、一方の短辺側リブ３２および他方の短辺側リブ３３の近づく端部同士を接続し、かつ、ベース部３１と略平行であるリブ３６がさらに設けられる。ここで、３２，３３傾斜リブと参照し、３６を平行リブと参照する。傾斜リブ３２，３３および平行リブ３６は、連続的に構成されており、好ましくは、一体的に成形される。傾斜リブ３２，３３および平行リブ３６は、上部で繋がったハの字を構成する。なお、図２（Ｂ）には、手前側の傾斜リブ３２，３３および平行リブ３６が示されているが、奥側にも同様の構成の傾斜リブ３４，３５および平行リブ３７が設けられていることに留意されたい。

一組の傾斜リブ３２，３３および平行リブ３６によりカバーされるベルマウス部３０の円周方向の範囲としては、４０度～９０度の範囲に対応する。また、図３（Ｄ）の短辺方向から見た正面図における、ベルマウスの最小径部分の直径に対する一組の短辺側リブ３２，３３，３６の水平方向での割合としては、３５％～８０％程度である。

図４は、図２（Ａ）に示す第１の実施形態によるシュラウド１５を２台の送風機に対応して２つ連結して設けた構成の空気調和機の室外機１０の斜視図を示す。図４に示すように、２つのシュラウド部分１５－１，１５－２は、互いに、外壁面３０ａの端面３０ｂと端面３０ｃ（３０－１ｂ，３０－２ｃ）とが向かい合わせで隣接して配置されている。図４に示す２つのシュラウド部分１５－１，１５－２は、それぞれ、その内側に図示しないプロペラファンが設けられ、吹き出しの開口にファンガード２０－１，２０－２が取り付けられている。

なお、説明する実施形態では、ベルマウスとシュラウドが一体的に構成されたものとして、外壁面３０ａおよびリブ３２，３３などは、室外機１０において露出しており、外装を構成しているが、かかる構成に限定されるものではない。上述したように、ベルマウスとシュラウドとを別体としてもよく、ベルマウス構造体を筐体内に設ける構成としてもよい。

以下、図１～図４を参照して説明したシュラウド１５の特性について、図５を参照しながら説明する。

まず、熱変形の総量は、線膨張係数と温度変化量と材料長さ（サイズ）との積で定まる。このため、補強のためのリブを設置したとしても、必ずしも熱変形が抑えられるわけではなく、熱変形の総量は、変わらない可能性がある。一方、変形は、構造の非対称性から略楕円形状となり、プロペラファン１２とベルマウス部との最小ギャップは、短軸方向となる。つまり、変形の大きい長軸方向（短辺方向）の箇所を優先的に補強することにより、変形を略円形に近付けることができれば、プロペラファン１２に接触するような大きな変形を好適に抑制できると考えられる。変形の大きい箇所を補強するためには、上述したように、ベルマウス部３０とベース部３１の接続箇所にリブを設置することが有効である。リブは、特許文献１のように、ベース部に対して直交方向する面を有するように設置するものが知られているが、その場合、補強したい範囲に複数設置する必要がある上に、複数設置した場合でも円周方向で断続的な補強となるため、変形の抑制効果は大きくない。また、その場合に、リブを増やすことを検討しても、リブの数が増えると、樹脂の重量が増大してしまう可能性がある。

これに対し、本発明の実施形態によるシュラウド１５では、リブ３２～３５は、土台部と結合してベルマウス部３０の円周方向で変位しながら連続的に延在するように構成され、その面がベース部３１の直交方向に対して傾斜して設置するように構成されている。かかる構成により、リブを複数設置する必要なく、補強したい箇所に、円周方向に対して幅を持った連続的な補強ができるため、変形を抑制する効果を高めることができる。

図５は、本実施形態によるベルマウス構造を備えるシュラウドの特性をシミュレートした結果を示す。図５には、比較のための他の構成を備えるシュラウドのシミュレーション結果も示されている。図５中、１番目のカラムは、実験の番号を示し、２番目のカラムは、シミュレーションに使用したモデルの形状を示す。３～５番目のカラムは、シミュレーション結果を示し、特に、３番目のカラムは、熱変形量、４番目のカラムは、熱応力、５番目のカラムは、一次の固有周波数（振動数）を示す。熱変形量は、ベルマウス部３０の最小径の位置での径方向の変形量であり、小さい方が、熱変形に対応したクリアランスを小さくできるため、好ましい。熱応力は、小さいほど好ましい。一次の固有周波数は、ファン速度に起因した周波数帯（～約２０Ｈｚ）からは外れている必要があり、運転範囲での翼通過周波数（Blade Passing Frequency:BPF）の周波数帯（約２０Ｈｚ～約７０Ｈｚ）からも外れている方が好ましく、説明する範囲では、固有周波数は、高い方が、剛性が高いといえ、好ましい。

番号１の実験結果は、基本構成の形状のモデルの実験結果である。番号２の実験結果は、熱変形対策を目標としてトポロジー最適化を適用した結果として得られた形状のモデルの実験結果である。なお、番号２の実験結果で用いたモデルは、ベルマウスの短辺の箇所に、ベース部の平面に対して垂直な面を有し、ベルマウスの中央まで伸ばした縦リブを５つ設けたものであり、従来のベースの直交方向にリブを設置したシュラウドの例である。番号２の実験結果で用いたモデルの長辺側のリブは、図２および図３で示したものと同様の構成（縦リブおよび横リブ）を有する。なお、番号２の実験結果で用いたモデルは、リブの数、リブの高さ、リブの幅などをパラメトリック最適化したものである。番号３は、低騒音・低振動対策（高剛性化）を目標としてトポロジー最適化を適用した結果として得られた形状のモデルの実験結果を示す。番号３の実験結果で用いたモデルは、図２（Ａ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）で示したものと同様の短辺側リブを設け、さらに、短辺側の中央部分に縦方向のリブを設けたものであり、長辺側は、ベルマウス部３０の端面３０ｂ，３０ｃに結合させてベタの板状で補強したものである。番号４は、１～３番目の実験結果を踏まえて、低騒音低振動対策（高剛性化）および熱変形対策の両立を目指して検討した結果として得られた形状のモデルの実験結果を示し、第１の実施形態のものに対応する。番号５は、１～４番目の実験結果を踏まえて、低騒音低振動対策（高剛性化）および熱変形対策の両立を目指してさらに検討した結果として得られた形状のモデルの実験結果を示し、第２の実施形態のものに対応する。

番号３～５は、本発明の実施形態による特徴的な短辺側の傾斜リブを備える構成に対応する。図５の表を参照するとわかるように、番号１の実験結果は、熱変形量が大きく、熱応力は小さいものの、周波数が小さく、ＢＰＦに重なる一次の固有周波数を有することを示す。番号２の実験結果は、熱応力は小さく、熱変形量は、番号１と比べて小さくなっているが、周波数が小さく、ＢＰＦに近い一次の固有周波数を有することを示す。番号３の実験結果は、熱変形量は、番号１および２と比べて小さく、固有周波数が最も大きくなっているが、熱応力が最も大きいことを示す。番号４の実験結果は、熱変形量は、番号１～３と比べて小さく、熱応力が充分に小さく、周波数も充分に大きいことを示す。番号５の実験結果は、熱変形量は、最も小さく、熱応力が充分に小さく、周波数も充分に大きいことを示す。

このように、本発明の実施形態による特徴的な短辺側リブを備える構成（番号３～５）では、小さな熱変形量および高い固有周波数を示し、熱変形対策と低騒音・低振動（高剛性化）対策を両立することができることが示される。特に、本発明の実施形態による特徴的な短辺側リブと、追加の長辺側リブとを備える構成（番号４～５）では、熱応力を抑えることができ、変形量と熱応力と固有周波数が最もバランスが取れているといえる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ベルマウスの温度変化による変形を抑制し、高剛性かつ高信頼性なベルマウス構造体を提供し、ファンおよびベルマウスの隙間の拡大を抑制するにより、それを用いて構成された送風装置における性能低下を抑制することが可能なベルマウス構造体、該ベルマウス構造体を有するシュラウド、該ベルマウス構造体を備える送風装置、送風装置を備える空気調和機の室外機および空気調和機を提供することが可能となる。

上述までの実施形態では、上述したシュラウドまたはベルマウス構造体を備える室外機を備える空気調和機を一例に説明した。しかしながら、本実施形態によるシュラウドまたはベルマウス構造体は、空気調和機の送風機に限定されるものではない。他の実施形態では、空気調和機以外の冷凍サイクル装置に対して適用されてもよい。ここで、冷凍サイクル装置は、冷凍空気調和機器とも呼ばれ、冷凍空気調和機器とは、上述した空気調和機のほか、冷蔵庫、冷凍庫など、冷媒および冷凍サイクルを利用した機器を総称するものである。冷凍空気調和機器の例としては、より具体的には、パッケージエアコンやビル用マルチエアコンなど上記空気調和機、冷凍機やチリングユニットなどの熱源機器、ショーケースや冷凍冷蔵庫、ユニットクーラー、製氷機など業務用冷凍機、カーエアコンなどの輸送用冷凍機器、ヒートポンプ給湯機などが含まれ得る。

なお、本発明の実施形態は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ得る。例えば、上記した実施形態は、分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…室外機、１１…送風機、１２…プロペラファン、１３…モータ、１４…ステー、１５…シュラウド、１６…圧縮機、１７…室外熱交換器、１８…電気品箱、１９…筐体、２０…ファンガード、３０…ベルマウス部、３０ａ…外壁面、３０ｂ，３０ｃ…端面、３１…ベース部、３２，３３，３４，３５…短辺側（傾斜）リブ、３６，３７…短辺側（平行）リブ、３８，３９，４１，４２…長辺側リブ（縦リブ）、４０，４３…長辺側リブ（横リブ）

Claims (13)

1. ファンを囲むよう構成され、外壁面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外側へ延伸する土台部と、
   前記土台部および前記筒状部に結合する補強部材と
   を含み、前記補強部材は、それぞれ、前記土台部から、前記筒状部の中心軸方向で前記一端から他端に向けて前記筒状部の前記外壁面に沿って前記筒状部の周方向で変位しながら、前記筒状部と前記補強部材との接続部において前記筒状部の前記一端の位置から前記他端に向かうにつれて前記周方向で互いに近づくように連続的に延在する第１の補強部材および第２の補強部材を含む、ベルマウス構造体。
2. 前記筒状部、前記土台部および前記補強部材は、樹脂材料で一体的に成形される、請求項１に記載のベルマウス構造体。
3. 前記補強部材は、前記第１の補強部材および前記第２の補強部材の近づく端部同士を接続し、かつ、前記土台部と略平行である第３の補強部材をさらに含む、請求項１に記載のベルマウス構造体。
4. 前記補強部材は、それぞれ前記筒状部の長軸方向の両側の箇所に設けられる、請求項１に記載のベルマウス構造体。
5. ファンを囲むよう構成され、外壁面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外側へ延伸する土台部と、
   前記土台部および前記筒状部に結合する補強部材と
   を含み、前記補強部材は、前記土台部から、前記筒状部の中心軸方向で前記一端から他端に向けて前記筒状部の前記外壁面に沿って前記筒状部の周方向で変位しながら連続的に延在し、
   前記補強部材は、それぞれ、前記筒状部の前記一端の位置から前記他端に向かって前記周方向で互いに近づくように延在する第１の補強部材および第２の補強部材を含み、
   前記筒状部は、略円筒形状を有し、前記土台部、前記第１の補強部材および前記第２の補強部材は、それぞれ、略平面形状を有し、前記第１の補強部材および前記第２の補強部材の面は、前記土台部の平面に対して傾斜する、または、前記土台部の平面の直交方向に対してそれぞれ傾斜している、ベルマウス構造体。
6. ファンを囲むよう構成され、外壁面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外側へ延伸する土台部と、
   前記土台部および前記筒状部に結合する補強部材と
   を含み、前記補強部材は、前記土台部から、前記筒状部の中心軸方向で前記一端から他端に向けて前記筒状部の前記外壁面に沿って前記筒状部の周方向で変位しながら連続的に延在し、
   前記補強部材は、それぞれ、前記筒状部の前記一端の位置から前記他端に向かって前記周方向で互いに近づくように延在する第１の補強部材および第２の補強部材を含み、
   前記第１の補強部材および前記第２の補強部材は、前記一端の位置から、前記筒状部の中心軸方向で内径が最も小さくなる位置まで延在する、ベルマウス構造体。
7. ファンを囲むよう構成され、外壁面を有する筒状部と、
   前記筒状部の一端から外側へ延伸する土台部と、
   それぞれ前記筒状部の長軸方向の両側の箇所に設けられ、前記土台部および前記筒状部に結合する補強部材と、
   前記筒状部の短軸方向の両側に設けられる追加補強部材と
   を含み、前記補強部材は、前記土台部から、前記筒状部の中心軸方向で前記一端から他端に向けて前記筒状部の前記外壁面に沿って前記筒状部の周方向で変位しながら連続的に延在し、
   前記追加補強部材は、それぞれ、前記土台部および前記筒状部に結合し、前記土台部と直交する面を有し、前記筒状部の周方向で離間して配置される第１の追加補強部材および第２の追加補強部材と、前記第１の追加補強部材および前記第２の追加補強部材の間を前記周方向で接続する１または複数の第３の追加補強部材とを備える、ベルマウス構造体。
8. 請求項１、請求項５、請求項６または請求項７に記載のベルマウス構造体を有するシュラウド。
9. ファンと、
   請求項１、請求項５、請求項６または請求項７に記載のベルマウス構造体と
   を備える、送風装置。
10. 前記送風装置は、上向きに配置される、請求項９に記載の送風装置。
11. 請求項９に記載の送風装置を備える空気調和機の室外機。
12. 室内機と、請求項１１に記載の室外機とを備える空気調和機。
13. 請求項９に記載の送風装置を備える冷凍サイクル装置。