JP4767006B2 - 送風装置および空気調和機 - Google Patents
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Description
また、格子形状を翼形にして空気の流れと格子の干渉を抑えた形状が示されている(例えば、特許文献2参照)。また、翼形桟の弦長と取り付けピッチを調整した構成も示されている(例えば、特許文献3参照)。また、桟断面形状で流入側の形状を流れに合わせて曲げた形状が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
前記桟の長手方向に垂直な断面形状を、上流部と下流部の頂点を結ぶ直線と、同一断面内に存在して前記直線と垂直に交わり、両端が桟断面の辺と交わる線分で最も長くなる線分とで規定するとともに、前記直線と前記線分の中点を通り前記直線に平行な直線との距離で前記上流部と下流部の頂点を結ぶ直線からみて前記プロペラファンの旋回方向を向いた方向の距離を、前記プロペラファンから吹き出す風の迎え角が大きくなるにつれて大きくなるように変化させることにより、前記桟の断面幅を変えることなく、前記プロペラファンの旋回方向を向いた側面の反りをプロペラファンの旋回方向の逆側を向いた側面よりも大きくしたものである。
図1(a)は本発明の送風装置を前方から見た図であり、図1(b)はその送風装置の内部を上から見た図である。
送風装置1のユニット内部にはプロペラファン(軸流ファン)2とそれを駆動するファンモータ3が設置されている。プロペラファン2が動作する時、風はプロペラファン2によって後方から吸い込まれ前方へ送られる。風の流れは図1(b)に示す矢印4の方向になる。また、プロペラファン2の下流側には前面の吹き出し口5を覆う前面グリル6が設置されている。この前面グリル6は図1(a)に示すように正面からみると縦方向や横方向の桟列によって網目状の格子形状をしている。
前面グリル6には、図2に示すように縦横に格子状に桟列が配置されている。このうち、本数が多い方の縦方向の桟列7が主桟で、本数が少ない横方向の桟列8は副桟である。本発明は、主として本数の多い方の桟を対象として適用するものである。ここでは、隣り合う2本の縦方向の桟列7について、桟列の長手方向に垂直な断面(例としてA−A断面)の形状(水平断面形状)について図3を用いて説明する。
また、図2のB−B位置においては、図4に示すように、プロペラファン2の旋回方向が図3とは逆向きになるので、桟面7a、7bはプロペラファン2を中心としてグリル6上の桟列7の上半部と下半部とでは逆向きに反転した形状となっている。
従来のグリルではプロペラファン2から吹き出した気流は、桟面7c付近で壁表面に沿って流れることができないため剥離し、桟面7a付近や桟の後部で大きな渦14を形成し流動損失の増大を招いていた。しかし、本実施形態のグリルでは従来のような大きな渦形成が抑制されている。この理由を示す。上流部の桟面7c付近では桟の壁面が流れ方向に沿う形状となるため、吹き出した気流はなめらかに流れ、上流部での剥離が生じにくくなっている。後流部においては隣接桟との翼列作用によって剥離を抑制している。すなわち、プロペラファン2から吹き出した流れは、桟面7b、7dに衝突して静圧が高くなり、桟面7bから隣り合う桟の桟面7aに向かって静圧差による力が生じる。その結果、桟面7a付近の流れや渦領域を7a壁側に押さえつけることができ、剥離領域と渦領域を従来グリルに比べて小さく抑えることができる。また、上流部頂点11a付近と下流部頂点11b付近は円弧状に形成していることにより、上流側は正面への流れを滑らかに左右に分けて流動抵抗を減らし、下流側は桟の左右からの流れを滑らかに合流させて物体(グリル)後流の渦発生を抑制する働きも持っている。
実施の形態1で述べたものは主桟7の長手方向に垂直な断面(水平断面)で上流側と下流側の頂点がそれぞれ1箇所に特定できる場合を示した。この実施の形態2では、上流・下流部の頂点が特定できない場合を示す。
以上の実施の形態1、2では、プロペラファンから吹き出した流れが主桟7に斜めに流入する場合に、流れの剥離が抑制されるような桟の長手方向に垂直な断面形状を示したものである。しかし、プロペラファンの翼形状、ファンの回転数、ファンとグリルの距離や桟列で縦横方向の位置などによってプロペラファンからグリルに流入する流れの方向は異なる。そこで、数種類の流入方向に適応するように主桟7の長手方向に垂直な水平断面形状について図7に示す。
実施の形態3では桟断面の幅を拡げて片側の反りを変化させた。しかし、材料コスト削減の面から幅を拡げることは困難であり、あまり太くしすぎると流れに対する抵抗体としての働きが大きくなる。そこで、この実施の形態4では、幅を変えることなく反りに変化をつける方法を図8(a)、(b)に示す。
桟断面の線分13を境に上流部と下流部に区分けされる領域について示す。ここでは、図2のA−A断面付近の流れを想定して図9に示すように、例えば、桟の長さL=10mm、桟のピッチ11.3mmで横方向に3つ並べて、流入流れ10の速度5m/s、迎え角17が40度で流れ解析を行った。条件として3つの桟の上流部の長さをl、桟断面の全長をLとして、桟の上流部と桟断面全長の長さ比l/Lを変化させたときの桟の上流・下流部の流動損失に相当する全圧損失を調べた。図9(b)にその結果を示す。
以上の実施の形態1〜5は主桟7の断面形状に関するものであるが、次に前面グリル6における桟断面の配置に関する実施の形態6を示す。矢印9の方向に旋回するプロペラファンから吹き出した流れが桟に流入する迎え角はグリル面上の位置によっても異なるため、1種類の断面の桟を配置するよりも複数種類の断面をもつ桟を配置してグリル全体としての流動損失低減を実現する方が望ましい。そこで、この実施の形態6ではグリル面上の位置によって桟断面の形状を変化させた場合の例について示す。
実施の形態6では、2つのベクトル21と12のなす角度22に応じて断面を変化させるものであるが、流入角度によって細かく断面形状を変えるよりもグリルの面をある領域で区切った方が製造上容易である。そこで、グリルの各領域での断面形状をプロペラファンが旋回する周方向9の位置によって変化させた構成とする。
実施の形態7では斜め方向に領域分けを行って桟断面の形状を変化させた。しかし、グリル桟列が縦横方向ならば、桟列方向に従って領域分けをすれば製作はさらに容易になる。そこで、縦横方向に領域分けした場合の桟断面の配置について示す。
図12は桟列が縦横方向の場合の桟配置を示したものである。図12(a)は上流側から見たグリル、図12(b)は図12(a)中のグリル各点24a、24b、24cでのグリルの主桟列の断面形状を矢印の方向に見た図を表す。ここでは、流動損失はプロペラファンからの吹き出し速度の大きさに従って増加する。そこで、吹き出し速度が速い半径が大きな地点において、桟への迎え角の大小を比較して、グリル面を例えばH形の点線で示すように複数の対称な領域に分けている。H形内の上下部の24aと24cの領域は9の方向に旋回するプロペラファンから吹き出した流れの主流方向を前記の桟断面に投影させたベクトル21と桟断面の上流部と下流部の頂点を結んだ直線12がなす角度22が大きいため、桟断面の両側面の反りに違いがあるものを配置している。また、H形外の左右端部の24bの領域は桟断面に対する角度22が小さいため、直線12に対して対称な形状の断面を選択している。H形内の下部の24cの領域については24aと天地が逆の位置にあるため、24aで選択した形状と反対向きの形状の断面を構成し配置している。
これまでの実施の形態で示した送風装置を空気調和機に適用した例を示す。図13に示すものは空気調和機の室外機に適用した例である。図13(a)は室外機の正面図、図13(b)は室外機の内部を上から見た図である。
空気調和機の室外機の内部には、プロペラファン2とファンを駆動するファンモータ3がある。また、ファンの上流側と側面には熱交換器25が配置されている。また、ファンの下流側にはファンから吹き出した流れを送るベルマウス26が吹き出し口に取り付けてあり、吹き出し口を覆うグリル6が取り付けられている。プロペラファン2の回転に伴って熱交換器25の背面から空気が吸い込まれ、プロペラファンと吹き出し口を通過して、吹き出し口前方にあるグリル6から風が吹き出す。風の流れを矢印27で示す。
これにより、側面熱交換器に吸い込まれることを防ぐことができ、熱交換効率を上げてシステム全体の入力の減少を実現することができる。
これまでの桟断面は外形の側面が連続した曲線で囲まれたものであるが、型で成型時には両側の型を合わせやすくするために、図14に示すような段差29が生じることがある。しかし、この段差は桟幅に対して通常数%であるから流れへの影響は少なく、段差がついた場合でも流動損失低減効果を得ることができる。
Claims (7)
- ユニット内部に設けられたプロペラファンと、このプロペラファンを駆動するファンモータと、前記ユニット内部の前記プロペラファンの吹き出し口を覆い、網目状の複数の桟列で構成されたグリルとを備え、前記プロペラファンから吹き出す風が前記グリルを通して外へ送り出される送風装置において、前記グリルを構成する桟列で、桟の長手方向に垂直な断面形状の両側面が凸型形状であって、
前記桟の長手方向に垂直な断面形状を、上流部と下流部の頂点を結ぶ直線と、同一断面内に存在して前記直線と垂直に交わり、両端が桟断面の辺と交わる線分で最も長くなる線分とで規定するとともに、前記直線と前記線分の中点を通り前記直線に平行な直線との距離で前記上流部と下流部の頂点を結ぶ直線からみて前記プロペラファンの旋回方向を向いた方向の距離を、前記プロペラファンから吹き出す風の迎え角が大きくなるにつれて大きくなるように変化させることにより、前記桟の断面幅を変えることなく、前記プロペラファンの旋回方向を向いた側面の反りをプロペラファンの旋回方向の逆側を向いた側面よりも大きくしたことを特徴とする送風装置。 - 前記桟の長手方向に垂直な断面形状を、前記グリルの上半部と下半部または左半部と右半部において向きが反転した形状に構成したことを特徴とする請求項1記載の送風装置。
- 前記桟の長手方向に垂直な断面形状を、上流部と下流部の頂点を結ぶ直線と、同一断面内に存在して前記直線と垂直に交わり、両端が桟断面の辺と交わる線分で最も長くなる線分とで規定するとともに、前記プロペラファンからの気流の流入方向と前記直線とがなす角度に応じて桟断面の幅を変化させ、前記プロペラファンの旋回方向の逆側を向いた側面を前記直線にほぼ平行な形状としたことを特徴とする請求項1または2記載の送風装置。
- 前記線分で前記桟の長手方向に垂直な断面形状を上流部と下流部に分けたとき、上流部の長さをl、桟断面の全長をLとしたとき、l/Lを0.3から0.6にしたことを特徴とする請求項1又は3記載の送風装置。
- 前記桟の各位置を通過する気流の主流方向を各桟の断面に投影させたベクトルと桟断面の上流部と下流部の頂点を結んだベクトルとがなす角度によって、前記桟断面の形状を2種類以上に変化させたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の送風装置。
- 前記グリルの面を複数の対称な領域に分け、対称軸から一方の各領域ごとに前記桟の長手方向に垂直な断面形状を変化させたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の送風装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の送風装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
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