JP6524331B2 - 送風機及びそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、プロペラファンを備えた送風機及びそれを用いた空気調和機に関するものである。

従来から、低騒音化の実現を図るようにした送風機が種々提案されている。たとえば特許文献１のように、ファンを駆動する消費電力の低減と送風時の騒音を低減するための手段としてベルマウス上流側にＳ字状の拡大部を設けて吸込み流の乱れを抑制する送風機が提案されている。また、空気調和機の室外機について、一般的には、ファンの回転によって発生させた気流を熱交換器に通すことにより外気と冷媒との熱交換が行われる。特許文献２には、ベルマウス下流部を径方向に拡大して送風機の効率を高める手段が提案されている。また、特許文献３のように、回転する翼に手を触れないようにするカバーを吹出側に取り付けるようにした空気調和機の室外機も提案されている。

特開２０１１−１８５２３６号公報 特開２０１５−８１６９１号公報 特開２００３−１３０３９６号公報

特許文献１に示された後傾翼の場合、翼弦の中間部から後縁で翼面の法線方向は径方向内向きとなり、翼の側面から吸い込みが強くなる。翼を囲むベルマウスは、内径が最小となるダクト部とベルマウスと翼外周端の距離が長い入口部から構成され、側面吸込みが強い領域がベルマウスの２つの領域にまたがることになる。その結果、側面からの吸込速度差が発生し、内径が最小となる領域内に乱れの原因となる渦を発生させ、騒音の原因となってします。

特許文献２に示された空気調和機においては、翼内周の下流端と翼外周の下流端の位置が回転軸方向にほぼ同一高さにあることから、吹出側において翼面の法線方向がほぼ軸方向になる。翼間を流れる気流は遠心力により径方向外側に向くため、吹出し気流は径方向外側に偏る。その結果、局所的に風速増加してしまうため騒音が大きくなってしまう。

特許文献３に示された空気調和機の室外機では、吹出側には回転する翼に手を触れないようにするカバーを取り付ける。吹き出し方向が鉛直上向きのカバーは、外部からの物体落下に対する強度や降雪がベルマウス中に積もることを防ぐため、網目を細かくする、またはガードを構成する桟を太くする必要がある。ファンから吹き出す気流は、遠心力により外側に風が偏り、網目を通過する気流の通風抵抗が大きくなり損失が大きくなってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ファンの側面流入の損失を低減し、またベルマウスのガードを通過する気流の損失を抑制することにより騒音低減と効率向上を図り、また大風量化を実現することができる送風機及びそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る送風機は、回転軸に取り付けられるボスの周りに複数の翼を取り付けてなるプロペラファンと、前記プロペラファンの外周縁を囲むベルマウスと、を有し、前記ベルマウスは、前記プロペラファンの外周縁を囲む円筒状のダクト部と、前記ダクト部の上流に設けられ、上流から下流に向かって風の通過面積が縮小する入口部と、を備えており、前記翼は、前記回転軸に沿って見た場合に翼内周の上流端よりも翼外周の上流端が上流側にあり、翼内周の下流端よりも翼外周の下流端が下流側にあり、前記回転軸に沿って前記翼の外周及び内周のそれぞれの下流端と上流端を結ぶ線分を同じ比で内分する点同士を結んだ線分と前記回転軸に垂直な直線である基準線とのなす角度をθとし、下流側に傾く方向を正とすると、前記θが前記ダクト部で負から正に変化し、前記θのうち、前記回転軸に沿って前記翼の外周及び内周のそれぞれの下流端と上流端を結ぶ線分を２等分する点同士を結んだ線分と前記基準線とのなす角度が正の値となるものである。

本発明に係る送風機によれば、気流が内向きになるので、ファンの側面流入の損失を低減し、またベルマウスのガードを通過する気流の損失を抑制することにより騒音低減と効率向上を図り、また大風量化を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファンの構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファンの上面図である。 図２の回転軸を含む径方向の断面（Ａ−Ａ断面）図である。 図３に示す線分Ｌを説明するための説明図である。 図３に示す線分Ｌを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファンの翼の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファンを備えた送風機の動作を説明するための模式図である。 従来の送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファンを備えた送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態４に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態５に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態６に係る送風機の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態７に係る送風機を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態７に係る送風機を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態７に係る送風機を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態８に係る送風機の構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態９に係る送風機の構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１０に係る空気調和機の室外ユニットの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１０に係る室外ユニットのプロペラファンの回転軸を含む断面ＣＣで表示した模式図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る送風機に用いられるプロペラファン１の構成の一例を示す斜視図である。図１に基づいて、プロペラファン１について説明する。なお、図１において、プロペラファン１の回転方向を回転方向５で表し、気流方向を気流方向１０で表している。

図１に示すように、プロペラファン１は、中央に設けられた円筒状のボス２と、その周りに取り付けられた複数の翼３と、を有している。ボス２は、図示省略のモータなどの駆動装置のシャフト（回転軸１３）に接続される。また、図１では、４つの翼３がボス２に取り付けられている状態を例に示している。

翼３は、回転方向５に向いた前縁６と、前縁６と向かい合う後縁７と、翼外周側の端部（外周端８）と、翼３の内周側の端部でボス２と接続される内周端９と、で囲まれるように構成されている。気流方向１０に対して、翼面のうち下流側に面する側を圧力面１１、上流側に面する側を負圧面１２という。

図２は、プロペラファン１の上面図である。図３は、図２の回転軸１３を含む径方向の断面（Ａ−Ａ断面）図である。この図３は、翼３について、プロペラファン１を回転させたときにＡ−Ａ断面に現れる軌跡を表した図（回転投影した図）となっている。図２及び図３に基づいて、プロペラファン１についてさらに詳しく説明する。なお、以下の説明において、プロペラファン１の外周端８が断面に作る軌跡を外周縁１４、内周端９が断面に作る軌跡を内周縁１５と呼ぶ。

図２及び図３に示すように、プロペラファン１の外周縁１４の外側には、翼３を囲むベルマウス１６が設置される。ベルマウス１６は、ダクト部１８、出口部２０、入口部１９の３つから構成される。

翼３の回転によってできる外周縁１４の軌跡はおおむね円柱状となる。ダクト部１８は、その円筒状の軌跡に接近して囲む円筒状の部分のことである。
入口部１９は、ダクト部１８よりも上流側に位置し、上流から下流に向かい通風面積が縮小する部分である。なお、図２は断面形状が曲面で構成されている状態を例に示しているが、部分的に直線状に縮小する部分があってもよい。また、途中連続して面積縮小しないものについても本特許で示す現象に影響はない。

出口部２０は、ダクト部１８の下流側に位置し、下流に向かい風路の面積が拡大する部分である。なお、図２は断面が直線的に広がるテーパー形状で構成されている状態を例に示しているが、入口部１９と同様に滑らかな曲面で形成されていてもよい。また、途中連続して面積拡大しないものについても本特許で示す現象に影響はない。

ダクト部１８は、翼３が昇圧した上流側と下流側の圧力差を確保する働きがあるため、風が漏れないように隙間の大きさは一般にファン径の０％より大きく３％程度までで設定される。金属のプレス加工で製造する場合、ダクト部１８は内径がほぼ一定の円筒で構成される。樹脂で製造する場合は、成形後に型を抜くために抜き方向に数％の抜き勾配が付けられ内径が回転軸方向に変化する。

翼３の外周縁１４とベルマウス１６の距離はダクト部１８で最も小さくなり、最も接近する点を点１７とする。ベルマウス断面でダクト部１８と入口部１９との境界をＰ、ダクト部１８と出口部２０との境界をＱ、とすると、点１７は図中のＰ〜Ｑの間のいずれにあってもよい。

また、翼３の内周縁１５の上流端と外周縁１４の上流端を結ぶ線分をＬ１、翼３の内周縁１５の上流端と外周縁１４の上流端を結ぶ線分をＬ２とする。本発明では、回転軸１３に垂直な直線Ｍを基準線とし、Ｌ１は基準線に対して下流側に傾斜し、Ｌ２は上流側に傾斜するプロペラファンを考える。

ここで、図３に示すように、翼３の外周縁１４を上流側と下流側で内分する点をＢ１、内周縁１５を外周縁１４と同じ比率で上流側と下流側に内分する点をＢ２とし、Ｂ１とＢ２を結ぶ線分をＬとし、Ｌと回転軸１３に垂直な直線Ｍがなす角をθとし、直線Ｍに対して下流側へ傾く角度θを正とする。

図４及び図５は、図３に示す線分Ｌを説明するための説明図である。図４及び図５に基づいて、線分Ｌについて説明する。

線分Ｌは、外周縁１４を内分する点Ｂ１と内周縁１５を内分する点Ｂ２との組合せを（Ｂ１ａ，Ｂ２ａ）、（Ｂ１ｂ，Ｂ２ｂ）、（Ｂ１ｃ，Ｂ２ｃ）・・・と選択することにより、断面上にＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ…と無数に描くことができる。これらの線分Ｌと直線Ｍとのなす角度θは、図５に示すように翼３の上流側Ｌ１が負であり、翼３の下流端Ｌ２が正となるため、なす角が０度になる線分Ｌ０が存在する。θ＝０°となる外周縁１４上の内分点をＲとすると、本発明の例では点Ｒはベルマウス１６のダクト部１８に囲まれた領域内にある。つまり、なす角度θはベルマウス１６のダクト部１８において負から正となる。

図６は、プロペラファン１の翼３の断面図である。この図６は、３次元の翼３の各半径に対して上流側と下流側を同じ比で内分したときの、翼断面形状の例を示したものである。

たとえば、図６に示すように直線Ｌと回転軸１３に垂直な直線Ｍのなす角度θが正の場合、翼３の圧力面１１の法線方向Ｎは径方向外側を向く。なす角度θが正の場合、法線方向は径方向内側を向く。なす角度θが負の場合、法線方向は径方向外側を向く。ここでは、翼断面が図６に示すように曲面であっても翼３の内周縁１５と外周縁１４とを結ぶ線分Ｌにより平均的な法線方向で議論する。

以下、実施の形態１に係る送風機の動作について図７〜図９に示す気流の模式図により説明する。図７は、プロペラファン１を備えた送風機の動作を説明するための模式図である。図８は、従来の送風機の動作を説明するための模式図である。図９は、プロペラファン１を備えた送風機の動作を説明するための模式図である。

ファンモータなどプロペラファン１を駆動する機器によりプロペラファン１が回転すると、翼３が気流を下流側へ押し出すとともに、上流から風が流入する。線分Ｌと回転軸１３に垂直な直線Ｍとのなす角度θが負となる翼上流側では、翼３の圧力面１１の法線が径方向外側を向くため、翼３に流入した風２１は径方向外側の力Ｆｂ１により径方向外側へ導かれる。翼３の外周側は回転軸１３からの距離が長く、気流へ与える力のモーメントが大きくなるため、翼３を駆動する力を風に効率良く与えることができる。そのため、プロペラファン１の消費電力の低減や所要風量を送風するときの回転数低減により騒音を低減することができる。

なす角度θが０°となる波線領域より下流側で正の値となる領域では、翼３の圧力面１１の法線が径方向内側を向く。翼間を流れる風は上流から下流にかけて旋回速度が増加し、遠心力Ｆｒにより径方向外向きの力が働くが、圧力面１１から径方向内向きの力Ｆｂが加わるため、両者のバランスにより気流は従来に比べて半径外側に偏らなくなる。気流が均一化すると風速が小さくなる。損失は風速の２乗、騒音は風速の６乗の対数値に比例するため、エネルギー損失と騒音が低減される。翼間の風が径方向内側に押し出されるため、外周縁１４においては径方向内側に吸引流が発生する。

図８に示す従来例のプロペラファン１００は、中央に設けられた円筒状のボス２００と、その周りに取り付けられた複数の翼３００と、を有している。ボス２００は、図示省略のモータなどの駆動装置のシャフト（回転軸１３０）に接続される。

図８に示すように、特許文献１の事例によると、直線Ｌより下流の翼外周縁で径方向内側への吸込みが強い領域が、ベルマウス１６０のダクト部１８０と入口部１９０に渡って存在する。入口部１９０は、翼３００とベルマウス１６０の壁面が遠く離れ、吸い込み空間が広いため径方向内側に向かう風速が高くなる。それに対し、ダクト部１８０では、翼３００とベルマウス１６０の壁面の隙間が狭く吸い込み風速が小さくなる。翼外周縁の吸い込み速度差が大きくなるため、渦２２が発生する。外周縁に発生する渦は損失や乱れの原因になり、翼３００の外周部の流路を狭めるため、送風時の翼３００の効率低下と、所要風量を送風する回転数が増加し騒音増加を招く。

それに対し、実施の形態１に係る送風機では、図９に示すように直線Ｌより下流の外周縁１４で径方向内側への吸込みが強い外周縁１４がベルマウス１６のダクト部１８に収まるため、吸い込み空間が等しくなり風速差が小さくなり、外周縁１４から流入直後の渦が抑制される。その結果、実施の形態１に係る送風機によれば、流れの損失や乱れが小さくなり、翼外周部の流路も広く確保できるため、翼３を高効率、低騒音で動作させることができる。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る送風機の動作を説明するための模式図である。図１０に基づいて、実施の形態２に係る送風機について説明する。この図１０は、回転軸１３を含む径方向の断面に回転投影した図となっている。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態２に係る送風機が備えるプロペラファン１Ａは、外周縁１４と内周縁１５をそれぞれ２等分する点Ｂ１０、Ｂ２０を結ぶ直線Ｌ０と回転軸１３に垂直な直線Ｍのなす角度θが正の値となっている。翼３の外周縁１４、内周縁１５を２等分した点を結ぶ直線Ｌ０と回転軸１３に垂直な直線Ｍのなす角度θが正であるため、翼３の法線方向が径方向内向きとなる領域が広くなる。翼間を通過する気流が径方向内向きの力を受ける領域が広がるため、実施の形態２に係る送風機では、翼３を吹き出した気流２１ａは径方向に均一化され、損失と騒音低減できる。また、実施の形態２に係る送風機は、ダクト部１８を流れる気流２１ｂに径方向内向きへの力がより強く働くため、ダクト部１８に衝突する気流を抑制することができ、ダクト部１８で発生する乱れも抑えることができ損失の低減と騒音低減を実現できる。

実施の形態３．
図１１及び図１２は、本発明の実施の形態３に係る送風機の動作を説明するための模式図である。図１１及び図１２に基づいて、実施の形態３に係る送風機について説明する。この図１１は、回転軸１３を含む径方向の断面に回転投影した図となっている。なお、実施の形態３では実施の形態１、２との相違点を中心に説明し、実施の形態１、２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態３に係る送風機が備えるプロペラファン１Ｂは、翼３の外周縁１４の下流端１４ｅがダクト部１８に囲まれるようになっている。翼３の外周縁１４の下流端を通過する気流が翼３からのエネルギーを最も強く受ける箇所であり、気流速度は速い。図１２に示すように翼３の外周縁１４の下流端１４ｅが出口部２０に囲まれる位置にあると、翼３を通過した気流が翼３と出口部２０の間の空気を誘引し、渦２２が発生し損失や騒音増加の原因になる。実施の形態３に係る送風機では、翼３の外周縁１４をダクト部１８で囲み、側面からの気流誘引による渦を低減することができるようにしている。そのため、実施の形態３に係る送風機によれば、損失を小さくすることができる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係る送風機の動作を説明するための模式図である。図１３に基づいて、実施の形態４に係る送風機について説明する。この図１３は、回転軸１３を含む径方向の断面に回転投影した図となっている。なお、実施の形態４では実施の形態１〜３との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態４に係る送風機が備えるプロペラファン１Ｃは、翼３の外周縁１４の下流端１４ｅがダクト部１８の下流端に一致するようになっている。翼３の下流端１４ｅから吹き出した気流は高速であるため、ダクト部１８が下流に長く伸びると摩擦によるエネルギー損失を大きくする。そこで、実施の形態４に係る送風機では、外周縁１４の下流端１４ｅとダクト部１８の下流端を一致するように構成して摩擦損失を低減するとともに、実施の形態３に係る送風機と同様の効果を維持することが可能になっている。

実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５に係る送風機の動作を説明するための模式図である。図１４に基づいて、実施の形態５に係る送風機について説明する。この図１４は、回転軸１３を含む径方向の断面に回転投影した図となっている。なお、実施の形態５では実施の形態１〜４との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態５に係る送風機が備えるプロペラファン１Ｄは、翼３の外周縁１４の一部をベルマウス１６のダクト部１８、残りを入口部１９で囲んだ構成となっている。実施の形態５に係る送風機によれば、ベルマウス１６により翼３で昇圧した圧力を保つため、翼全体を囲むと差圧による風の漏れを小さくすることができ、損失を低減することができる。一方、翼３は側面からも風を吸い込むことができるため、吸込み側の一部を軸方向に縮小する入口部１９で覆うことにより、側面からの吸込み風量を増やすことができる。以上の効果により、実施の形態５に係る送風機は、漏れ流れの損失を低減し、大風量を確保することができる。

実施の形態６．
図１５は、本発明の実施の形態６に係る送風機の動作を説明するための模式図である。図１５に基づいて、実施の形態６に係る送風機について説明する。この図１５は、回転軸１３を含む径方向の断面に回転投影した図となっている。なお、実施の形態６では実施の形態１〜５との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜５と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態６に係る送風機が備えるプロペラファン１Ｅは、ベルマウス１６の入口部１９が外周縁１４の全体を囲んだ構成であり、入口部１９の断面が曲線形状で上流から下流に向かって徐々に断面積が縮小するようになっている。実施の形態６に係る送風機では、ベルマウス１６の入口部１９付近の翼間を通過する気流２１ａに対して径方向外向きの力が働くが、下流に向かって次第に径方向内向きの力に変わり、気流方向は径方向外向きから軸方向向きに変化する。

一方、ベルマウス１６の入口部１９の断面積が上流から下流にかけて断面積が縮小する形態により、側面から翼３へ流入する気流２１ｂは径方向内向きから軸向きに変化し、ダクト部１８付近で翼間を通過した気流方向と揃う。そのため、実施の形態６に係る送風機によれば、側面から翼間へ流入するときに双方の流れが合流するときの乱れを小さくすることができる。なお、図１５に示す例では、入口部１９が円弧断面となっている場合を例に挙げているが、これに限らず断面積が下流に向かって減少する断面であれば同様の効果が得られる。

実施の形態７．
図１６〜図１８は、本発明の実施の形態７に係る送風機を説明するための模式図である。図１７は、実施の形態７に係る送風機の外周縁１４と内周縁１５とを同比で内分する点を結んだ直線Ｌ０と回転軸に垂直な直線線Ｍとがなす角度θが０°になる位置と消費電力との関係を示している。図１８は、実施の形態７に係る送風機の外周縁１４と内周縁１５とを同比で内分する点を結んだ直線Ｌ０と回転軸に垂直な直線線Ｍとがなす角度θが０°になる位置と騒音との関係を示している。図１６〜図１８に基づいて、実施の形態７に係る送風機について説明する。なお、実施の形態７では実施の形態１〜６との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜６と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

翼３の外周縁１４を上流側と下流側で内分する点Ｂ１と、内周縁１５を外周縁１４と同じ比率で上流側と下流側に内分する点Ｂ２を結び、回転軸１３に垂直な直線Ｍとのなす角度が０°となる線をＬ０とする。Ｌ０とダクト部１８の交点をＲとし、ダクト部１８の上流端とＲの軸方向距離をａとする。またダクト部１８の軸方向距離をｂとする。

図１７は、ａ／ｂに対する送風機の消費電力を気流解析と試験により検討した結果である。この図１７より、ａ／ｂが０以上、０．３以下で効果を示し、特に０．０５以上、０．２以下で高い効果を示し、ａ／ｂ＝０．１５付近にピークを持つ特性を示すことがわかる。

ａ／ｂが０から０．１５にかけて特性が改善する理由は、図７に示したように径方向外側から翼３へ流入する流れとダクト部１８から翼３へ吸込まれる流れに生じる速度差が徐々に無くなり、渦による損失が小さくなるためと考えられる。
ａ／ｂが０．３以上になると、翼面の法線方向が外向きになる領域がダクト部１８と重なるため、気流がベルマウス１６に衝突して乱れを発生させ損失が大きくなり、特性が悪化すると考えられる。
なお、図１８に示す騒音差についても同様のことが言える。

そこで、実施の形態７に係る送風機が備えるプロペラファン１Ｆは、ａ／ｂの数値範囲を特定するようになっている。実施の形態７に係る送風機では、ａ／ｂの数値範囲を特定しているので、消費電力及び騒音の双方に高い効果を発揮する。

実施の形態８．
図１９は、本発明の実施の形態８に係る送風機の構成例を示す斜視図である。図１９に基づいて、実施の形態８に係る送風機について説明する。なお、実施の形態８では実施の形態１〜７との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜７と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。ここでは、実施の形態１に係る送風機のプロペラファン１が適用されている場合を例に説明するが、実施の形態２〜７に係る送風機のプロペラファンのいずれかを適用することができる。

図１９に示すように、実施の形態８に係る送風機には、ベルマウス１６の出口部２０の下流端に防護ガード２３が取り付けられている。防護ガード２３は、縦横複数の桟２４が格子状に配置されて構成されている。つまり、実施の形態８に係る送風機は、ベルマウス１６の出口部２０に網目状の防護ガード２３を備えている。防護ガード２３は、回転する翼３と人の指又は異物との接触防止のために取り付けられる。

プロペラファンから吹き出した気流に偏りがあると、風速が高くなり桟２４を通過する際の損失や気流の乱れが大きくなる。そこで、実施の形態８に係る送風機では、防護ガード２３を設けて、吹き出し風速の均一化を図るようにしている。こうすることにより、吹き出し風速が均一化されるため、桟２４を通過する風速を従来に比べて低減でき、損失や騒音を低減することができる。

実施の形態９．
図２０は、本発明の実施の形態９に係る送風機の構成例を示す斜視図である。図２０に基づいて、実施の形態９に係る送風機について説明する。なお、実施の形態９では実施の形態１〜８との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜８と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。ここでは、実施の形態１に係る送風機のプロペラファン１が適用されている場合を例に説明するが、実施の形態２〜８に係る送風機のプロペラファンのいずれかを適用することができる。

屋外に置かれる送風機の場合、防護ガード２３には飛来物又は落下物などにより強い衝撃が加わる可能性があり、防護ガード２３の破損を防ぐため桟２４の間隔を狭くして強度を高める必要がある。簡単には材質を強度の高いものにすればよいが、材料コストが高くなるため、ベルマウス１６の縁付近の桟２４の間隔を密にすることが簡単で実施例が多い。ただし、従来の送風機では気流が遠心力を受け、桟２４の間隔が狭い外周部に風が偏るため通風抵抗が大きくなり、桟２４で発生する乱れによる騒音が大きくなっていた。

そこで、実施の形態９に係る送風機は、半径外側の網目隙間２５が内側の網目隙間に対して小さく、つまり密になるように桟２４を配置した網目状の防護ガード２３を、ベルマウス１６の出口部２０に備えるようにしている。そのため、実施の形態９に係る送風機では、吹き出し気流が径方向に均一化されることになり、間隔が狭い桟２４を通過する風の風速が低減する。その結果、実施の形態９に係る送風機によれば、防護ガード２３の通風抵抗低減による機器の省エネと騒音低減を実現できる。加えて、半径外側の網目隙間が内側に対して小さくなるように桟２４を配置しているので、防護ガード２３の強度が増加することにもなる。

実施の形態１０．
図２１は、本発明の実施の形態１０に係る空気調和機の室外ユニット１０１の構成例を示す斜視図である。図２２は、室外ユニット１０１のプロペラファン１の回転軸１３を含む断面ＣＣで表示した模式図である。図２１及び図２２に基づいて、実施の形態１０に係る空気調和機について説明する。なお、実施の形態１０では実施の形態１〜９との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜９と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、ここでは、室外ユニット１０１に実施の形態１に係る送風機が適用されている場合を例に説明するが、室外ユニット１０１には実施の形態２〜９に係る送風機のいずれかを適用することができる。

空気調和機は、図示省略の室内ユニットと、図２１に示すような室外ユニット１０１と、を冷媒配管で接続して、ユニット間に冷媒を循環させることにより冷凍サイクルを構成するようになっている。室外ユニット１０１は、筐体１０２と、筐体１０２に収容されるユニット内機器１０３と、を有している。室内ユニットは、筐体と、筐体内に収容されるユニット内機器と、を有している。ユニット内機器１０３としては、たとえば、圧縮機、減圧装置、アキュムレーター等がある。また、室内ユニットのユニット内機器としては、たとえば、熱交換器、送風機等がある。

筐体１０２には、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器１０５が搭載される。熱交換器１０５は、筐体１０２の側面に向かい合うように配置されている。筐体１０２の上端は天板１０６で覆われ、下端には底板１０７が取り付けられる。天板１０６には、吹き出し口を囲むベルマウス１６が取り付けられる。ベルマウス１６の下流端には防護ガード２３が設けられている。また、プロペラファン１を駆動するファンモータ１０８がプロペラファンの下側に設けられている。

室外ユニット１０１は、できるだけ設置面積を小さくすることが設置場所の自由度が高まるため好ましい。一方、プロペラファンの送風音を小さくするためには径を大きくすることが好ましく、ユニット幅がほぼプロペラファンの径に近くなることがある。室外ユニット１０１は、ベルマウス最上流部の幅１０９に対して熱交換器１０５の内側の幅１１０が小さくなるように構成されている。そのため、室外ユニット１０１では、熱交換器１０５を通過した気流２０１が送風機に向かうとき、回転軸側に流入することになり、送風機の内周側に風が流入する。

そこで、室外ユニット１０１では、実施の形態１〜９に係るいずれかの送風機を適用するようにしているので、気流を外側に分配することができ、送風機を効率がよい状態で動作させることができるようになっている。

なお、空気調和機としては、たとえば、ルームエアコン、パッケージエアコン、ビル用マルチエアコン、ヒートポンプ給湯機等、ショーケースなどの冷凍装置に適用することができる。また、圧縮機の吐出側に流路切替装置（例えば、四方弁や、二方弁又は三方弁を組み合わせたもの等）を設ければ、暖房運転と冷房運転を切り替えることができる。

１ プロペラファン、１Ａ プロペラファン、１Ｂ プロペラファン、１Ｃ プロペラファン、１Ｄ プロペラファン、１Ｅ プロペラファン、１Ｆ プロペラファン、２ ボス、３ 翼、５ 回転方向、６ 前縁、７ 後縁、８ 外周端、９ 内周端、１０ 気流方向、１１ 圧力面、１２ 負圧面、１３ 回転軸、１４ 外周縁、１４ｅ 下流端、１５ 内周縁、１６ ベルマウス、１８ ダクト部、１９ 入口部、２０ 出口部、２１ 風、２１ａ 気流、２１ｂ 気流、２２ 渦、２３ 防護ガード、２４ 桟、２５ 網目隙間、１００ プロペラファン、１０１ 室外ユニット、１０２ 筐体、１０３ ユニット内機器、１０５ 熱交換器、１０６ 天板、１０７ 底板、１０８ ファンモータ、１０９ 幅、１１０ 幅、１３０ 回転軸、１６０ ベルマウス、１８０ ダクト部、１９０ 入口部、２００ ボス、２０１ 気流、３００ 翼。

Claims (9)

1. 回転軸に取り付けられるボスの周りに複数の翼を取り付けてなるプロペラファンと、
   前記プロペラファンの外周縁を囲むベルマウスと、を有し、
   前記ベルマウスは、
   前記プロペラファンの外周縁を囲む円筒状のダクト部と、
   前記ダクト部の上流に設けられ、上流から下流に向かって風の通過面積が縮小する入口部と、を備えており、
   前記翼は、
   前記回転軸に沿って見た場合に翼内周の上流端よりも翼外周の上流端が上流側にあり、翼内周の下流端よりも翼外周の下流端が下流側にあり、前記回転軸に沿って前記翼の外周及び内周のそれぞれの下流端と上流端を結ぶ線分を同じ比で内分する点同士を結んだ線分と前記回転軸に垂直な直線である基準線とのなす角度をθとし、下流側に傾く方向を正とすると、前記θが前記ダクト部で負から正に変化し、
   前記θのうち、前記回転軸に沿って前記翼の外周及び内周のそれぞれの下流端と上流端を結ぶ線分を２等分する点同士を結んだ線分と前記基準線とのなす角度が正の値となる
   送風機。
2. 前記翼の外周縁の下流端が前記ダクト部に囲まれている
   請求項１に記載の送風機。
3. 前記翼の外周縁の下流端を前記ダクト部の下流端に一致されている
   請求項２に記載の送風機。
4. 前記翼の外周縁の下流側が前記ダクト部で囲まれ、前記翼の外周縁の上流側が前記入口部で囲まれている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風機。
5. 前記回転軸を含む面に回転投影した断面において、前記入口部が曲線形状で構成されている
   特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の送風機。
6. 前記翼の外周縁を上流側と下流側で内分する点と、前記翼の内周縁を外周縁と同じ比率で上流側と下流側に内分する点とを結び、前記基準線とのなす角度が０°となる線をＬ０とし、
   前記Ｌ０と前記ダクト部の交点をＲとし、
   前記ダクト部の上流端と前記Ｒの軸方向距離をａとし、
   前記ダクト部の軸方向距離をｂとすると、
   ａ／ｂを０以上、０．３以下の範囲とした
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の送風機。
7. 前記ａ／ｂを０．０５以上、０．２以下の範囲とした
   請求項６に記載の送風機。
8. 前記ベルマウスの出口部に網目状の防護ガードを備え、
   前記防護ガードは、
   半径外側の網目隙間が内側に対して小さくなる
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の送風機。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の送風機を室外ユニットに備えた
   空気調和機。

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