WO2017060973A1 - 送風装置、室外機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

送風装置、室外機及び冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2017060973A1
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propeller fan
bell mouth
enlarged portion
outer diameter
wing
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PCT/JP2015/078309
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惇司 河野
誠治 中島
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三菱電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38Blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers

Definitions

  • the present invention relates to a blower, an outdoor unit, and a refrigeration cycle apparatus.
  • the refrigerant circuit is often divided into an indoor unit and an outdoor unit.
  • a propeller fan having blades (propellers) is rotated to generate an air flow, and blowing (cooling, exhaust heat, etc.) is performed.
  • Patent Document 1 there is a device having a configuration in which a bell mouth is arranged around the rear edge side of the propeller fan.
  • the blade radius in the range from the outermost peripheral point of the leading edge on the outer peripheral edge of the wing to the outer peripheral edge of the blade on the suction side end of the bell mouth is continuously increased from the outermost peripheral point of the leading edge, and the bell
  • the blade radius in the range from the upstream end of the mouse to the center point of the lap portion inside the bell mouth is continuously reduced, and the blade radius in the range from the center point of the wrap portion to the outermost peripheral point on the trailing edge side is continuously reduced.
  • the present invention has been made in view of the above, and does not generate a vortex in the enlarged portion of the blade radius on the trailing edge side of the propeller fan, and reduces the wind speed by reducing the wind area by expanding the blowout area.
  • An object of the present invention is to provide an outdoor unit that can be realized.
  • a blower device of the present invention includes a propeller fan having a plurality of wings and a bell mouth surrounding an outer periphery of the propeller fan, and the propeller fan overlaps with the bell mouth.
  • the projection is viewed along the direction of the rotation center CL.
  • a straight line L1 connecting the point PX at the same radial position as the blade outer diameter at the starting position P0 of the downstream blade outer diameter enlarged portion and the outer peripheral end P1 of the propeller fan is the point PX and the rotation center CL. It is inclined in the direction opposite to the rotation direction R with respect to the radial straight line L2 passing through.
  • the present invention it is possible to reduce the wind speed by reducing the wind speed without increasing the vortex in the enlarged portion of the blade radius on the trailing edge side of the propeller fan and by increasing the area of the air outlet.
  • Embodiment 1 of this invention It is a perspective view which shows an outdoor unit regarding Embodiment 1 of this invention. It is a figure for demonstrating the structure of an outdoor unit regarding Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which removed the fan grille regarding Embodiment 1 of this invention. It is the block diagram which removed the front panel etc. regarding Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the propeller fan from Embodiment 1 regarding Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the cross section of the blade
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outdoor unit according to Embodiment 1 of the present invention and is a view seen from an outlet.
  • FIG. 2 is a figure for demonstrating the structure of an outdoor unit from the upper surface side.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention with the propeller fan grill removed.
  • FIG. 4 is a block diagram of the first embodiment of the present invention with the front panel and the like removed.
  • the main body 1 of the outdoor unit 50 includes a housing having two side surfaces 1a and 1c, a front surface 1b, a back surface 1d, a top surface 1e, and a bottom surface 1f.
  • the side surface 1a and the back surface 1d have an opening for sucking air from the outside.
  • the front surface 1b is comprised with the front panel 2 which has the opening part used as the blower outlet 3 which blows off air outside.
  • the outlet 3 is covered with a propeller fan grill 4 in order to prevent contact with the propeller fan 8 and to ensure safety.
  • the propeller fan grill 4 is attached to the front panel 2.
  • a propeller fan 8 that rotates around a rotating shaft 12 to generate a gas flow is installed.
  • the propeller fan 8 has a plurality of (for example, three) blades 10 around the boss 9.
  • the propeller fan 8 is rotationally driven by a propeller fan motor 11 on the back side.
  • the inside of the main body 1 is divided by a partition plate 5 into a blower chamber 6 in which a propeller fan 8 is installed and a machine chamber 7 in which a compressor 606 and the like are installed.
  • a substantially L-shaped heat exchanger 18 is provided inside the side surface 1a and the back surface 1d.
  • the propeller fan 8 is installed in the air blowing chamber 6 surrounded by the heat exchanger 18, the front panel 2, and the like.
  • an annular bell mouth 13 is integrated with the front panel 2 so as to surround the outer periphery of the air outlet 3 on the outer side of the outer peripheral end of the blade 10 along the rotation direction of the blade 10. It is attached as a separate body.
  • This bell mouth 13 divides the suction side and the blowout side to constitute an air passage near the blowout port 3. Further, the bell mouth 13 forms a wall surface along the rotation direction of the blade so as to surround the outer periphery of the propeller fan 8 and rectifies the flow of gas by the propeller fan.
  • a heat exchanger 18 is provided in an L shape over the side surface 1a and the back surface 1d.
  • the heat exchanger 18 includes a plurality of fins arranged side by side so that plate-like surfaces are parallel to each other, and a heat transfer tube penetrating each fin in the direction of arrangement.
  • coolant which circulates through a refrigerant circuit circulates in a heat exchanger tube.
  • the heat exchanger 18 of the present embodiment is configured such that the heat transfer tube extends in an L shape over the side surface 1a and the back surface 1d of the main body 1, and a plurality of stages of heat transfer tubes penetrate the fins in the height direction.
  • the heat exchanger 18 is connected to the compressor 606 via the pipe 15 or the like, and constitutes a refrigerant circuit of the air conditioner.
  • the apparatus mounted in the outdoor unit is controlled by the control board 17 in the board box 16.
  • FIG. 5 is a view showing the propeller fan from the side with respect to the first embodiment
  • FIG. 6 is a view showing a cross section of the blade of the propeller fan with respect to the first embodiment.
  • the arrow shown in FIG. 5 has shown the flow of the gas which passes the inside of the main body 1, The heat exchanger 18 side (left side of FIG. 5) is upstream, and the bellmouth 13 side (right side of FIG. 5) is downstream.
  • the direction perpendicular to the rotation center CL of the propeller fan 8 (vertical direction in FIG. 5) is the radial direction
  • the direction approaching the rotation center CL is the radially inner side
  • the direction away from the rotation center CL is the radially outer side.
  • the cross section of the blade 10 shown in FIG. 6 is a cross section when cut in a direction perpendicular to the rotation center CL of the propeller fan 8.
  • the bell mouth 13 has an inlet portion 13c whose diameter increases toward the upstream side and an enlarged portion whose diameter continuously increases downstream from the downstream side of the inlet portion 13c.
  • the propeller fan 8 includes a downstream blade outer diameter expanding portion 10a as a first expanding portion in which the outer diameter of the blade 10 expands toward the downstream in the range of the overlap portion 19 where the blade 10 and the bell mouth 13 overlap.
  • the downstream blade outer diameter expanding portion 10 a starts from the downstream side from the inlet portion 13 c of the bell mouth 13 and is provided to the upstream side of the air outlet 3.
  • the enlargement rate of the downstream blade outer diameter expanding portion 10a is constant toward the downstream side as an example, but a curved surface (for example, near the center of the propeller fan) that gradually increases in enlargement rate.
  • a convex curved surface in addition, in the range of the overlap part 19, the clearance gap between the outer peripheral end of the downstream blade outer diameter enlarged part 10a and the inner diameter of the bell mouth 13 is constant.
  • the downstream blade outer diameter enlarged portion 10 a is a cross section that passes through the downstream blade outer diameter enlarged portion and is perpendicular to the rotation center CL of the propeller fan 8, along the direction of the rotation center CL.
  • the straight line L1 connecting the point PX at the same radial position as the outer diameter of the blade 10 at the expansion start position P0 of the downstream blade outer diameter expanding portion 10a and the outer peripheral end P1 of the blade 10 is the point.
  • the straight line L2 passing through PX and the rotation center CL of the propeller fan 8 is inclined in the direction opposite to the rotation direction R.
  • the flow of the airflow passing through the propeller fan 8 will be described with reference to FIGS.
  • the airflow passing through the heat exchanger 18 and flowing into the blower chamber 6 flows out of the blower chamber 6 after passing through the propeller fan 8 and the bell mouth 13.
  • the direction of the force F received by the air from the blade 10 is more outward in the radial direction than the rotation direction R of the propeller fan 8, as shown in FIG. The flow follows the bell mouth 13.
  • the air outlet 3 of the outlet 3 is generated without generating vortices in the downstream blade outer diameter enlarged portion 10a of the overlap portion 19 of the propeller fan 8.
  • the area can be expanded, and the noise can be reduced by reducing the blowing air speed.
  • FIG. 8 is a diagram of the same mode as FIG. 5 regarding the second embodiment.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment described above except for the parts described or limited below.
  • the bell mouth 113 includes a first bell mouth diameter expanding portion 113a that is a second expanding portion and a second bell mouth diameter expanding portion 113b that is a third expanding portion. It is out.
  • the first bell mouth diameter enlarged portion 113 a is located on the radially outer side of the downstream blade outer diameter enlarged portion 10 a of the propeller fan 8.
  • the 1st bellmouth diameter expansion part 113a is a part which the internal diameter of the bellmouth 113 expands toward the downstream.
  • the second bell mouth diameter enlarged portion 113b is a portion located on the downstream side of the first bell mouth diameter enlarged portion 113a, that is, a portion located on the downstream side of the outer peripheral end of the rear edge of the propeller fan 8. .
  • the second bell mouth diameter enlarged portion 113b is also a portion where the inner diameter of the bell mouth 113 is enlarged toward the downstream side.
  • the enlargement rate of the second bellmouth diameter enlarged portion 13b is larger than the enlargement rate of the first bellmouth diameter enlarged portion 13a.
  • the following advantages can be obtained in addition to the same advantages as those of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram of the same mode as FIG.
  • the third embodiment is the same as the first or second embodiment described above except for the parts described or limited below.
  • FIG. 9 illustrates the case where it is the same as that of Embodiment 2 mentioned above except the part demonstrated or limited below.
  • the bell mouth 213 includes a straight pipe portion 213d having a constant inner diameter from the upstream side toward the downstream side.
  • the straight pipe portion 213d connects the downstream end B1 of the inlet portion of the bell mouth 213 and the upstream end B2 of the first bell mouth diameter enlarged portion 113a.
  • the upstream end B2 of the first bellmouth diameter enlarged portion 113a is located on the radially outer side of the upstream end of the downstream blade outer diameter enlarged portion 10a of the propeller fan 8.
  • the outer diameter of the blade 10 at the portion located on the radially inner side of the downstream end B1 of the inlet portion of the bell mouth 213 and the outer diameter of the blade 10 at the upstream end of the downstream blade outer diameter expanding portion 10a of the propeller fan 8 are: equal.
  • the downstream blade outer diameter enlarged portion 10a of the propeller fan 8 is the same as the downstream blade outer diameter enlarged portion 10a described above.
  • the following advantages are obtained in addition to the same advantages as those of the first or second embodiment.
  • the airflow flows in at the inlet of the bell mouth 213, it passes through the straight pipe portion 213d having a uniform air passage cross-sectional area, so that the airflow is stabilized in the straight pipe portion 213d and then flows into the downstream blade outer diameter expanding portion 10a. be able to. Since the airflow is stabilized in the straight pipe portion 213d, the airflow is less likely to be peeled off on the surface of the bell mouth 13, and the vortex due to the peeling is less likely to be caused. Therefore, the noise can be further reduced.
  • FIG. 10 is a diagram of the same mode as FIG.
  • the fourth embodiment is the same as any one of the first to third embodiments described above except for the parts described or limited below.
  • FIG. 10 exemplifies a case that is the same as that of the above-described third embodiment except for parts described or limited below.
  • the inner diameter ID1 of the bell mouth 213 located on the radially outer side of the outer peripheral end of the rear edge of the propeller fan 8 (the downstream end of the downstream blade outer diameter expanding portion 10a) is It is smaller than the inner diameter ID2 at the upstream end of the inlet.
  • the minimum outer diameter of the propeller fan 8 is determined by the inner diameter ID2 of the upstream end of the inlet portion of the bell mouth 213, and the inner diameter ID2 of the upstream end of the inlet portion of the bell mouth 213 is determined by the casing size of the outdoor unit 50.
  • FIG. 11 is a diagram of the same mode as FIG.
  • the fifth embodiment is the same as any one of the first to fourth embodiments described above except for the parts described or limited below.
  • FIG. 11 illustrates the case where it is the same as that of Embodiment 3 mentioned above except the part demonstrated or limited below.
  • the propeller fan 408 has an upstream blade outer diameter expansion as a fourth expansion portion in which the outer diameter of the blade 10 expands toward the upstream, upstream from the minimum inner diameter portion of the bell mouth 213.
  • the point Mi including the part 10b is included in the range of the overlap part 19 and the outer diameter of the blade 10 is minimized.
  • the propeller fan 408 has a reduced portion 10c whose blade outer diameter decreases toward the downstream side from the portion with the smallest inner diameter of the bell mouth 213 (the upstream end of the straight tube portion 213d in the bell mouth 213). Including.
  • the outer diameter of the blade 10 is enlarged upstream of the minimum inner diameter position of the bell mouth 213, the work of the propeller fan 408 is increased, and the rotation speed of the propeller fan 408 is reduced. Can do. Therefore, further noise reduction can be achieved.
  • the outer diameter of the wing of the propeller fan upstream of the minimum inner diameter portion of the bell mouth and the outer diameter of the wing of the propeller fan downstream of the minimum inner diameter portion of the bell mouth are larger than the minimum inner diameter of the bell mouth.
  • the bell mouth is composed of at least two or more parts and assembled with parts divided in the circumferential direction.
  • Such a bell mouth is composed of a separate part from the casing of the outdoor unit.
  • the bell mouth is made of a resin and is divided into two parts, and the parts that have been divided into two parts after the propeller fan is arranged are combined to form the bell mouth. Secure to the body.
  • FIG. 13 is a diagram of the same mode as FIG. 5 regarding the sixth embodiment.
  • the sixth embodiment is the same as any of the first to fifth embodiments described above except for the parts described or limited below.
  • FIG. 13 exemplifies a case that is the same as that of the above-described third embodiment, except for parts described or limited below.
  • the propeller fan 508 includes a cylindrical boss 9 at the center, and the boss 9 has a constant expansion toward the downstream at the same axial position as the downstream blade outer diameter expansion portion 10a.
  • the boss diameter expansion part 9a as a fifth expansion part that expands at a rate is included, and the expansion ratio of the boss diameter expansion part 9a is smaller than the expansion ratio of the downstream blade outer diameter expansion part 10a.
  • the separation of the airflow on the outer peripheral surface of the boss 9 can be suppressed. Furthermore, by making the expansion rate of the boss diameter expanded portion 9a smaller than the expansion rate of the downstream blade outer diameter expanded portion 10a, the air path between the outer diameter of the boss 9 and the outer peripheral end of the blade 10 is an expanded air path. Thus, since the blowing area is enlarged, the blowing wind speed can be reduced, and the noise can be reduced.
  • Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the seventh embodiment is a refrigeration cycle apparatus having the outdoor unit of any of the first to sixth embodiments described above, and specifically, an air conditioner will be described as an example of such a refrigeration cycle apparatus.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the air conditioner 600 includes an outdoor unit 50 and an indoor unit 52.
  • the outdoor unit 50 and the indoor unit 52 are connected by a refrigerant pipe, and the refrigerant is circulated through the refrigerant circuit configured thereby.
  • a pipe through which a gaseous refrigerant (gas refrigerant) flows is referred to as a gas pipe 602
  • a pipe through which a liquid refrigerant (liquid refrigerant, sometimes a gas-liquid two-phase refrigerant) flows is referred to as a liquid pipe 604.
  • the outdoor unit 50 is the outdoor unit of any one of Embodiments 1 to 6 described above.
  • the outdoor unit 50 includes a compressor 606, a four-way valve 608, an outdoor heat exchanger 610, an outdoor blower 612, and a throttle device (expansion valve) 614 in the present embodiment.
  • Compressor 606 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the compressor 606 includes an inverter device and the like, and can arbitrarily change the capacity of the compressor 606 (the amount of refrigerant sent out per unit time) by arbitrarily changing the operation frequency.
  • the four-way valve 608 switches the refrigerant flow between the cooling operation and the heating operation based on an instruction from a control device (not shown).
  • the outdoor heat exchanger 610 exchanges heat between the refrigerant and air (outdoor air). For example, during the heating operation, it functions as an evaporator, performs heat exchange between the low-pressure refrigerant flowing from the liquid pipe 604 and air, evaporates and vaporizes the refrigerant. Further, during the cooling operation, it functions as a condenser and performs heat exchange between the refrigerant compressed in the compressor 606 flowing in from the four-way valve 608 side and air, and condenses and liquefies the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 610 is the heat exchanger 18 according to any one of the first to sixth embodiments described above.
  • the outdoor heat exchanger 610 is provided with an outdoor air blowing unit 612 in order to efficiently perform heat exchange between the refrigerant and the air. That is, the outdoor air blowing unit 612 is provided in the above-described first to third embodiments. 6 is one of the propeller fans. In FIG. 14, in the above-described first to sixth embodiments, illustration of configurations other than the heat exchanger and the propeller fan in the outdoor unit is omitted.
  • the rotation speed of the propeller fan may be finely changed by arbitrarily changing the operating frequency of the propeller fan motor 11 (shown in FIG. 2) by the inverter device.
  • the expansion device 614 is provided to adjust the refrigerant pressure and the like by changing the opening.
  • the indoor unit 52 includes a load-side heat exchanger 616 and a load-side air blower 618.
  • the load side heat exchanger 616 performs heat exchange between the refrigerant and the air. For example, during heating operation, it functions as a condenser, performs heat exchange between the refrigerant flowing in from the gas pipe 602 and air, condenses and liquefies the refrigerant (or gas-liquid two-phase), and moves to the liquid pipe 604 side. Spill.
  • the indoor unit 52 is provided with a load side air blower 618 for adjusting the flow of air for heat exchange.
  • the operation speed of the load side air blower 618 is determined by, for example, a user setting.
  • the propeller fan according to any of the first to sixth embodiments described above can be used as the load-side air blowing unit 618.
  • the outdoor unit including the propeller fan described in the first to sixth embodiments by using the outdoor unit including the propeller fan described in the first to sixth embodiments, it is possible to realize a reduction in air volume, noise suppression, and the like.
  • the blower of the present invention can be widely implemented as a device including a propeller fan and a bell mouth.
  • Embodiment mentioned above is only the case where the air blower of this invention is implemented as an outdoor unit of an air conditioning apparatus.
  • the air conditioner is an example of a refrigeration cycle apparatus, and other examples include a water heater. Therefore, the present invention can be implemented as an outdoor unit of a water heater.

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Abstract

第1拡大部を通る断面であってプロペラファンの回転中心CLに直交する断面において、回転中心CLの方向に沿って投影的に見た場合、第1拡大部の拡大開始位置P0における翼の外径と同じ半径位置における点PXと、翼の外周端P1とを結ぶ直線L1は、点PXと、回転中心CLとを通る直線L2に対して、回転方向Rと逆方向に傾いている。

Description

送風装置、室外機及び冷凍サイクル装置
 本発明は、送風装置、室外機及び冷凍サイクル装置に関するものである。
 冷媒回路を構成して、冷媒を循環させて対象空間等の加熱、冷却等を行う冷凍サイクル装置では、室内機と室外機とに分けて構成することが多い。そして、このような室外機(室外ユニット)では、翼(プロペラ)を有するプロペラファンを回転させて空気の流れを発生させ、送風(冷却、排熱等)を行っている。
 従来のプロペラファンに関する装置のなかには、例えば特許文献1に開示されているように、プロペラファンの後縁側の周囲にベルマウスが配置されている構成の装置がある。この装置では、翼の外周縁における前縁側最外周点からベルマウスの吸込側の端部における翼外周縁までの範囲の翼半径を、前縁側最外周点から連続的に増加させ、且つ、ベルマウス上流端からベルマウス内部のラップ部の中央点までの範囲の翼半径を、連続的に減少させ、且つ、ラップ部の中央点から後縁側最外周点までの範囲の翼半径を、連続的に増加させている。
特開2001-227497号公報(第10図)
 室外機では、気流は、室外機の筐体の背面と側面とから筐体内に流入し、熱交換器を通過し、さらにプロペラファンとベルマウスとを通過し、筐体の外に流出することとなる。このとき、プロペラファンの下流側では、プロペラファンの後流とグリルとの干渉により騒音が発生する可能性が有る。これに関しては、プロペラファン外周側においては、吹出風速が最も高くなるため、外周側の風速を低減することが騒音低減に最も有効である。
 ここで、上述した特許文献1に開示の構成を、室外機に適用した場合、プロペラファンとベルマウスとのラップ部の中央点から後縁に従って、翼外径が拡大するため、流れが翼に沿って拡大した場合には、吹出面積が拡大し、風速が低減されるため、騒音低減が可能になる。しかしながら、気流が翼に沿わない場合には、拡大部において渦が発生し、騒音悪化の原因となる。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、プロペラファンの後縁側における翼半径の拡大部において渦を発生させることなく、且つ、吹出口面積の拡大により風速を低減して低騒音化を図ることができる、室外機を提供することを目的とする。
 上述した目的を達成するため、本発明の送風装置は、複数の翼を有するプロペラファンと、前記プロペラファンの外周を囲むベルマウスとを備え、前記プロペラファンは、前記ベルマウスとのオーバーラップ部に、下流側翼外径拡大部を含み、前記下流側翼外径拡大部を通る断面であって前記プロペラファンの回転中心CLに直交する断面において、前記回転中心CLの方向に沿って投影的に見た場合、前記下流側翼外径拡大部の開始位置P0における翼外径と同じ半径位置における点PXと、前記プロペラファンの外周端P1とを結ぶ直線L1は、前記点PXと、前記回転中心CLとを通る径方向直線L2に対して、回転方向Rと逆方向に傾いている。
 本発明によれば、プロペラファンの後縁側における翼半径の拡大部において渦を発生させることなく、且つ、吹出口面積の拡大により風速を低減して低騒音化を図ることができる。
本発明の実施の形態1に関し、室外機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に関し、室外機の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態1に関し、ファングリルを外した構成図である。 本発明の実施の形態1に関し、前面パネル等を取り外した構成図である。 本発明の実施の形態1に関し、プロペラファンを側方から示す図である。 本発明の実施の形態1に関し、プロペラファンの翼の断面を示す図である。 図6のプロペラファンに関する斜視図である。 本発明の実施の形態2に関し、ベルマウスを説明するための図である。 本発明の実施の形態3に関し、ベルマウスを説明するための図である。 本発明の実施の形態4に関し、ベルマウスを説明するための図である。 本発明の実施の形態5に関し、プロペラファンを説明するための図である。 図11のプロペラファンに関する斜視図である。 本発明の実施の形態6に関し、プロペラファンを説明するための図である。 本発明の実施の形態7に関し、空気調和装置の構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
 実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1に関し、室外機を示す斜視図であり、吹出口から見た図である。また、図2は、上面側から室外機の構成を説明するための図である。図3は、本発明の実施の形態1に関し、プロペラファングリルを外した構成図である。図4は、本発明の実施の形態1に関し、前面パネル等を取り外した構成図である。
 図1~図4に示すように、室外機50の本体1は、2つの側面1a及び1c、前面1b、背面1d、上面1e並びに底面1fを有する筐体で構成されている。側面1a及び背面1dは外部から空気を吸込むために開口部分を有している。また、前面1bは外部に空気を吹出す吹出口3となる開口部分を有する前面パネル2で構成している。そして、吹出口3は、プロペラファン8との接触を防止して安全をはかるためにプロペラファングリル4で覆われている。プロペラファングリル4は前面パネル2に取り付けられている。
 本体1内には、回転軸12を中心に回転して気体の流れを発生させるプロペラファン8が設置されている。プロペラファン8は、ボス9の周囲に複数(例えば3枚)の翼10を有する。プロペラファン8は、背面側にあるプロペラファンモータ11で回転駆動される。そして、本体1の内部は仕切板5によってプロペラファン8が設置されている送風室6と圧縮機606等が設置されている機械室7に分けられている。側面1aと背面1dの内側には略L字状の熱交換器18が設けられている。
 上述したように、熱交換器18、前面パネル2等で囲まれた送風室6には、プロペラファン8が設置されている。プロペラファン8の径方向外側には、翼10の回転方向に沿って、翼10の外周端より外側に、吹出口3の外周を囲むように円環状のベルマウス13が前面パネル2と一体または別体として取り付けられる。このベルマウス13は吸込側と吹出側とを区切って吹出口3近傍の風路を構成するものである。また、ベルマウス13は、プロペラファン8の外周を囲むように翼の回転方向に沿って壁面を形成し、プロペラファンによる気体の流れを整流する。
 一方、プロペラファン8の吸込み側には、熱交換器18が側面1aと背面1dにかけてL字状に設けられている。この熱交換器18は、板状の面が平行になるように並設された複数のフィンと、その並設方向に各フィンを貫通する伝熱管で構成される。そして伝熱管内には、冷媒回路を循環する冷媒が循環する。本実施の形態の熱交換器18は、伝熱管が本体1の側面1aと背面1dにかけてL字状に延び、高さ方向に複数段の伝熱管がフィンを貫通するように構成される。また、熱交換器18は、配管15等を介して圧縮機606と接続し、空気調和装置の冷媒回路を構成する。そして、基板箱16内の制御基板17により室外機内に搭載された機器を制御する。
 図5は、実施の形態1に関し、プロペラファンを側方から示す図、図6は、実施の形態1に関し、プロペラファンの翼の断面を示す図である。なお、図5に示す矢印は本体1内を通過する気体の流れを示しており、熱交換器18側(図5の左側)を上流、ベルマウス13側(図5の右側)を下流として以下説明をする。また、図5において、プロペラファン8の回転中心CLと直交する方向(図5の上下方向)を径方向とし、回転中心CLに近づく方向を径方向内側、回転中心CLから離れる方向を径方向外側として以下説明する。さらに、図6に示す翼10の断面は、プロペラファン8の回転中心CLに直交する向きに切断したときの断面である。
 図5に示すように、ベルマウス13は、上流に向けて径が拡大する入口部13cと、入口部13cの下流側から連続して下流に向けて径が拡大する拡大部を有する。プロペラファン8は、翼10とベルマウス13とがオーバーラップするオーバーラップ部19の範囲において、下流に向かって翼10の外径が拡大する第1拡大部としての下流側翼外径拡大部10aを持つ。下流側翼外径拡大部10aは、ベルマウス13の入口部13cより下流側から始まり、吹出口3の上流側まで設ける。図5では、一例として、下流側翼外径拡大部10aの拡大率が、下流側に向かって一定である態様を示しているが、順次、拡大率が大きくなる曲面(例えば、プロペラファン中央側に凸となる曲面)でもよい。なお、オーバーラップ部19の範囲において、下流側翼外径拡大部10aの外周端とベルマウス13の内径との隙間は一定となっている。
 図6および図7に示すように、下流側翼外径拡大部10aは、下流側翼外径拡大部を通る断面であってプロペラファン8の回転中心CLに直交する断面において回転中心CLの方向に沿って投影的に見た場合、下流側翼外径拡大部10aの拡大開始位置P0における翼10の外径と同じ半径位置における点PXと、翼10の外周端P1とを結ぶ直線L1が、当該点PXと、プロペラファン8の回転中心CLとを通る直線L2に対して、回転方向Rと逆方向に傾いて構成される。
 次に、本実施の形態の室外機50における送風動作について図に基づいて説明する。室外機50において、プロペラファン8が回転すると、本体1の外部から空気を吸い込む。これにより、側面1aおよび背面1dから、熱交換器18に空気が流入して熱交換がなされる。その後、プロペラファン8、さらにベルマウス13を通過して、吹出口3から室外に空気が吹き出される。このとき、図2等に示すように、吹出口3から室外に導かれる気流Aが発生する。
 さらに、図5および図6に基づいて、プロペラファン8を通過する気流の流れについて説明する。図5に示すように、熱交換器18を通過し送風室6の内部に流入した気流は、プロペラファン8とベルマウス13を通過した後、送風室6の外部へ流出する。下流側翼外径拡大部10aにおいては、図6に示すように空気が翼10から受ける力Fの方向がプロペラファン8の回転方向Rよりも径方向外向きのため、気流が径方向に広がりやすく、ベルマウス13に沿った流れになる。
 以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置の室外機50によれば、プロペラファン8のオーバーラップ部19の下流側翼外径拡大部10aにおいて、渦を発生させることなく、吹出口3の面積を拡大でき、吹出風速の低減による低騒音化を図ることができる。
 実施の形態2.
 次に、図8を用いて、本発明の実施の形態2を説明する。図8は、本実施の形態2に関する、図5と同態様の図である。なお、本実施の形態2は、以下に説明または限定する部分を除いては、上述した実施の形態1と同様であるものとする。
 本実施の形態2においては、ベルマウス113は、第2拡大部である、第1のベルマウス径拡大部113aと、第3拡大部である、第2のベルマウス径拡大部113bとを含んでいる。第1のベルマウス径拡大部113aは、プロペラファン8の下流側翼外径拡大部10aの径方向外側に位置している。また、第1のベルマウス径拡大部113aは、ベルマウス113の内径が下流に向かって拡大する部分である。第2のベルマウス径拡大部113bは、第1のベルマウス径拡大部113aの下流側に位置する部分であり、すなわち、プロペラファン8の後縁の外周端より下流側に位置する部分である。また、第2のベルマウス径拡大部113bも、ベルマウス113の内径が下流に向かって拡大する部分である。第2のベルマウス径拡大部13bの拡大率は、第1のベルマウス径拡大部13aの拡大率より大きい。
 本実施の形態2によれば、上記実施の形態1と同様な利点が得られることに加え、次のような利点が得られる。プロペラファン8の後縁から吹出された気流が、さらに径方向に広がった場合に、ベルマウス113の壁面に気流が衝突することなく、吹出口3から吹出され、さらに吹出面積が拡大されるため、吹出風速が低減され、低騒音化を図ることができる。
 実施の形態3.
 次に、図9を用いて、本発明の実施の形態3を説明する。図9は、本実施の形態3に関する、図5と同態様の図である。なお、本実施の形態3は、以下に説明または限定する部分を除いては、上述した実施の形態1または2と同様であるものとする。なお、図9は、以下に説明または限定する部分を除いて、上述した実施の形態2と同様である場合を例示している。
 本実施の形態3においては、ベルマウス213は、上流側から下流側に向かって内径が一定となる直管部213dを含んでいる。直管部213dは、ベルマウス213の入口部の下流端B1と第1のベルマウス径拡大部113aの上流端B2とを接続している。第1のベルマウス径拡大部113aの上流端B2は、プロペラファン8の下流側翼外径拡大部10aの上流端の径方向外側に位置している。また、ベルマウス213の入口部の下流端B1の径方向内側に位置する部分の翼10の外径と、プロペラファン8の下流側翼外径拡大部10aの上流端における翼10の外径とは等しい。それ以外については、プロペラファン8の下流側翼外径拡大部10aは、上述した下流側翼外径拡大部10aと同じである。
 本実施の形態3によれば、上記実施の形態1または2と同様な利点が得られることに加え、次のような利点が得られる。ベルマウス213の入口部で気流が流入したあと、均一の風路断面積の直管部213dを通過するため、直管部213dで気流を安定させてから下流側翼外径拡大部10aに流入させることができる。直管部213dで気流が安定するため、ベルマウス13の表面で気流がはく離を生じにくく、はく離による渦が生じにくいため、さらに低騒音化を図ることができる。
 実施の形態4.
 次に、図10を用いて、本発明の実施の形態4を説明する。図10は、本実施の形態4に関する、図5と同態様の図である。なお、本実施の形態4は、以下に説明または限定する部分を除いては、上述した実施の形態1~3の何れかと同様であるものとする。図10は、以下に説明または限定する部分を除いて、上述した実施の形態3と同様である場合を例示している。
 本実施の形態4においては、プロペラファン8の後縁の外周端(下流側翼外径拡大部10aの下流端)の径方向外側に位置するベルマウス213の部分の内径ID1が、ベルマウス213の入口部の上流端の内径ID2より小さい。
 本実施の形態4によれば、上記実施の形態1~3と同様な利点が得られることに加え、次のような利点が得られる。プロペラファン8の最小外径は、ベルマウス213の入口部の上流端の内径ID2により決まり、ベルマウス213の入口部の上流端の内径ID2は、室外機50の筐体寸法によって決定される。上記構成とすることで、ベルマウス213の入口部の上流端の外径を最大限大きくできるため、それに伴い、プロペラファン8の最小外径を最大にとることができる。そのため、ベルマウス213の通過風速を低減でき、さらに低騒音化を図ることができる。
 実施の形態5.
 次に、図11および図12を用いて、本発明の実施の形態5を説明する。図11は、本実施の形態5に関する、図5と同態様の図である。なお、本実施の形態5は、以下に説明または限定する部分を除いては、上述した実施の形態1~4の何れかと同様であるものとする。なお、図11は、以下に説明または限定する部分を除いて、上述した実施の形態3と同様である場合を例示している。
 以下の説明は、上記の実施の形態3のベルマウス213に、本実施の形態5の特徴を適用した場合の例である。本実施の形態5においては、プロペラファン408は、ベルマウス213の最小内径の部分より上流側に、上流に向かって翼10の外径が拡大する、第4拡大部としての上流側翼外径拡大部10bを含み、オーバーラップ部19の範囲内に翼10の外径が最小となる点Miを含む。より詳細には、プロペラファン408は、ベルマウス213の最小内径の部分(ベルマウス213では直管部213dの上流端)より上流側に、下流に向かって翼外径が縮小する縮小部10cを含む。
 本実施の形態5によれば、ベルマウス213の最小内径位置より上流側において翼10の外径が拡大されるため、プロペラファン408の仕事が増加し、プロペラファン408の回転数を小さくすることができる。そのため、さらに低騒音化を図ることができる。
 ここで、ベルマウスの最小内径の部分より上流側のプロペラファンの翼の外径と、ベルマウスの最小内径の部分より下流側のプロペラファンの翼の外径とが、ベルマウスの最小内径より大きい場合、ベルマウスは、少なくとも2つ以上の部品から構成され、周方向に分割した部品で組み立てられる構成とする。このようなベルマウスは、室外機の筐体と別部品で構成され、例えば、樹脂製の上下2分割の構成とし、プロペラファンを配置後に2分割されていた部品を合体させ、ベルマウスを筐体に固定する。
 実施の形態6.
 次に、図13を用いて、本発明の実施の形態6を説明する。図13は、本実施の形態6に関する、図5と同態様の図である。なお、本実施の形態6は、以下に説明または限定する部分を除いては、上述した実施の形態1~5の何れかと同様であるものとする。なお、図13は、以下に説明または限定する部分を除いて、上述した実施の形態3と同様である場合を例示している。
 以下の説明は、上記の実施の形態3のベルマウス213に、本実施の形態6の特徴を適用した場合の例である。本実施の形態6においては、プロペラファン508は、中央部に円筒状のボス9を含んでおり、ボス9は、下流側翼外径拡大部10aと同じ軸方向位置において下流に向かって一定の拡大率で拡大する、第5拡大部としてのボス径拡大部9aを含み、ボス径拡大部9aの拡大率は、下流側翼外径拡大部10aの拡大率よりも小さい。
 本実施の形態6によれば、プロペラファン508の吹出流れが径方向に広がる流れであっても、ボス9の外周面における気流のはく離を抑制することができる。さらに、ボス径拡大部9aの拡大率を、下流側翼外径拡大部10aの拡大率よりも小さくすることで、ボス9の外径と翼10の外周端との間の風路は拡大風路となり、吹出面積が拡大されるため、吹出風速を小さくすることができ、それによっても、低騒音化を図ることができる。
 実施の形態7.
 次に、図14を用いて、本発明の実施の形態7について説明する。本実施の形態7は、上述した実施の形態1~6の何れかの室外機を有する冷凍サイクル装置であり、そのような冷凍サイクル装置の一例として、具体的には、空気調和装置を説明する。図14は、本発明の実施の形態7に関し、空気調和装置の構成図である。
 空気調和装置600は、室外機50と、室内機52とを備えている。これら室外機50および室内機52は冷媒配管で連結されており、それにより構成された冷媒回路に冷媒が循環される。冷媒配管のうち、気体の冷媒(ガス冷媒)が流れる配管をガス配管602とし、液体の冷媒(液冷媒。気液二相冷媒の場合もある)が流れる配管を液配管604とする。室外機50は、上述した実施の形態1~6の何れかの室外機である。
 室外機50は、本実施の形態においては、圧縮機606、四方弁608、室外側熱交換器610、室外側送風部612、絞り装置(膨張弁)614で構成する。
 圧縮機606は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機606は、インバータ装置等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機606の容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を細かく変化させることができるものとする。四方弁608は、制御装置(図示せず)からの指示に基づいて冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える。
 また、室外側熱交換器610は、冷媒と空気(室外の空気)との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、液配管604から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁608側から流入した圧縮機606において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。室外側熱交換器610は、上述した実施の形態1~6の何れかの熱交換器18である。
 室外側熱交換器610には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、室外側送風部612が設けられており、すなわち、この室外側送風部612は、上述した実施の形態1~6の何れかのプロペラファンである。なお、図14においては、上述した実施の形態1~6において室外機における、熱交換器およびプロペラファン、以外の構成の図示は省略している。
 室外側送風部612についても、インバータ装置によりプロペラファンモータ11(図2に図示)の運転周波数を任意に変化させてプロペラファンの回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。絞り装置614は、開度を変化させることで、冷媒の圧力等を調整するために設ける。
 一方、室内機52は、負荷側熱交換器616及び負荷側送風部618で構成される。負荷側熱交換器616は、冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管602から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化(又は気液二相化)させ、液配管604側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、例えば絞り装置614により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管602側に流出させる。また、室内機52には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側送風部618が設けられている。この負荷側送風部618の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。特に限定するものではないが、負荷側送風部618としても、上述した実施の形態1~6の何れかのプロペラファンを用いることができる。
 以上のように実施の形態7の空気調和装置では、実施の形態1~6において説明したプロペラファンを含む室外機を用いることで、風量低下、騒音の抑制等を実現することができる。
 以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
 本発明の送風装置は、プロペラファンと、ベルマウスとを備えた装置として広く実施することができる。上述した実施の形態は、本発明の送風装置を、空気調和装置の室外機として実施した場合に過ぎない。空気調和装置は、冷凍サイクル装置の一例であり、他の例を挙げるならば、給湯器を挙げることができる。よって、本発明は、給湯器の室外機として実施することも可能である。
 8、408、508 プロペラファン、9a ボス径拡大部、10 翼、10a 下流側翼外径拡大部、10b 上流側翼外径拡大部、10c 縮小部、13、113 ベルマウス、18 熱交換器、50 室外機、52 室内機、113a 第1のベルマウス径拡大部、113b 第2のベルマウス径拡大部、600 空気調和装置、602 ガス配管、604 液配管、606 圧縮機、610 室外側熱交換器、614 絞り装置(膨張弁)、616 負荷側熱交換器。

Claims (8)

  1.  翼を有するプロペラファンと、
     前記プロペラファンの外周を囲むベルマウスとを備え、
     前記プロペラファンは、側方から見たときに、前記翼と前記ベルマウスとがオーバーラップする範囲に、下流に向かって前記翼の外径が拡大する第1拡大部を含み、
     前記第1拡大部を通る断面であって前記プロペラファンの回転中心CLに直交する断面において、前記回転中心CLの方向に沿って投影的に見た場合、前記第1拡大部の拡大開始位置P0における前記翼の外径と同じ半径位置における点PXと、前記翼の外周端P1とを結ぶ直線L1は、前記点PXと、前記回転中心CLとを通る直線L2に対して、回転方向Rと逆方向に傾いている、
    送風装置。
  2.  前記ベルマウスは、第2拡大部と、第3拡大部とを含んでおり、
     前記第2拡大部は、前記第1拡大部の径方向外側に位置しており、
     前記第3拡大部は、前記翼の後縁の外周端より下流側に位置しており、
     前記第3拡大部の拡大率は、前記第2拡大部の拡大率より大きい、
    請求項1の送風装置。
  3.  前記ベルマウスの入口部の上流端B1と、前記第1拡大部の上流端と前記回転中心CLの延びる方向でみた位置が同じである前記ベルマウスの部分B2とは、直管部で接続されている、
    請求項1又は請求項2の送風装置。
  4.  前記翼の後縁の外周端と前記回転中心CLの延びる方向でみた位置が同じである前記ベルマウスの部分の内径ID1は、前記ベルマウスの上流端の内径ID2より小さい、
    請求項1~3の何れか一項の送風装置。
  5.  前記プロペラファンは、前記ベルマウスの最小内径の部分より上流側に、上流に向かって前記翼の外径が拡大する第4拡大部を含み、
    前記プロペラファンは、側方から見たときに、前記翼と前記ベルマウスとがオーバーラップする範囲内に、前記翼の外径が最小となる点Miを含む、
    請求項1~4の何れか一項の送風装置。
  6.  前記プロペラファンは、ボスを含んでおり、
     前記ボスは、前記第1拡大部と同じ軸方向位置において下流に向かって一定の拡大率で拡大する第5拡大部を含んでおり、
     前記第5拡大部の拡大率は、前記第1拡大部の拡大率よりも小さい、
    請求項1~5の何れか一項の送風装置。
  7.  請求項1~6の何れか一項の送風装置と、熱交換器とを備えた、
    室外機。
  8.  請求項1~6の何れか一項の送風装置と、圧縮機と、室外側熱交換器と、絞り装置と、負荷側熱交換器とを備えた、
    冷凍サイクル装置。
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