JP5263198B2 - 羽根車と送風機及びそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機など室外機に用いられる軸流、あるいは斜流などの羽根車を備えた送風機に関するものである。

近年、空気調和機では、地球温暖化などの対応として省エネが急激に進んでおり、機器の低入力化が促進されている。一方、暖房快適性の向上など室内機、室外機の熱交換性能の向上を求められており、熱交換器の高性能化とともに室内、室外の送風機の高効率高性能も必須となっている。従来、室外機の送風機には、大風量でかつ低騒音の観点から軸流式、あるいは斜流式の送風機が用いられてきた。しかし、空気調和機のさらなる省エネの促進のため、室外機の送風機にも低入力化が必要であり、室外機として所定の風量を維持しつつ、送風機の送風効率をさらに向上することが求められている。

図１１から図１３は、従来の空気調和機用室外ユニットに搭載されたプロペラファンを示すものである（例えば、特許文献１参照）。図１１、図１２において、１０１はプロペラファンで、ファン回転軸Ａに取り付けられるハブ１０２に同一形状の２枚の翼１０３が設けられており、翼１０３はファン回転中の空気流れの流出部にあたる翼後縁部１０３ａに空気流れと逆方向に凹んだ略円弧状、またはＶ字状、あるいは多角形状の後縁凹部１０３ｂが設けられている。また、一方の翼１０３はファン回転軸Ａを中心に１８０°±５°の範囲で他方の翼１０３と反転した状態で配置されている。例えば、一方の翼１０３と他方の翼１０３は、ファン回転軸Ａに対して軸対称に配置されている。１０４は、プロペラファン１０１の吐出側の周囲に翼１０３と所定のクリアランスを保ち設けられたオリフィスリングである。

また、図１３において、本室外機ユニット１１１はユニット本体１１２内に、平面Ｌ形状の室外熱交換器１１３と、先に述べたプロペラファン１０１と、オリフィスリング１０４と、ファンモータ１１４からなる室外送風回路１１５と、コンプレッサ１１６と、四方弁、インバータ等（図示せず）を収容している。室外送風回路１１５とコンプレッサ１１６との間を仕切板１１７により仕切っている。

次に、特許文献１に記載のプロペラファン、および空気調和機用室外ユニットの作用を説明する。まず、ファンモータ１１４により回転軸Ａを介してプロペラファン１０１が回転駆動して、室外熱交換器１１３を介して室外空気をプロペラファン１０１内に導く。その際、翼１０３と、翼１０３の周囲に設けられたオリフィスリング１０４により、動圧と静圧が付加され送風作用を成す。また、室外熱交換器１１３を通過する際に、コンプレッサ１１６の作動により室外熱交換器１１３の管内を流動する冷媒と熱交換する。

ここで、翼１０３は、ファン回転中の空気流れの流出部にあたる翼後縁部１０３ａに空気流れと逆方向に凹んだ略円弧状、またはＶ字状、あるいは多角形状の後縁凹部１０３ｂが設けることで、翼後縁部１０３ａの形状を複雑化することなく翼１０３の面積を小さく形成でき、翼後流渦、すなわち、翼の正圧面および負圧面に沿う空気流の流れが翼後縁部１０３ａの下流部で衝突することにより生じる渦が小さく抑え、流れのロスが増大するのを抑える。これにより、プロペラファン１０１の回転数を上昇して風量の増加を図った際に、ファンモータ１１４に与える負荷を小さく抑えて、省エネ性の向上化を得ることができる。

図１４から図１６は、他の従来の空気調和機用の送風機羽根車を示すものである（例え
ば、特許文献２参照）。図１４、図１５に示すように、空調用送風機羽根車１５１は、回転軸中心にモータ１５０のシャフトを固定して断面が略円錐台状のハブ１５３を中心にして薄断面の翼１５２を放射状に３枚設けている。そして、図１４のように、空調用送風機羽根車１５１のハブ１５３の回転軸中心にモータ１５０のシャフトを固定して、翼１５２外周端の回転軌跡に沿うような適切なケ−シング１５９に納めている。

ここで、図１６（ａ），（ｂ）および（ｃ）に示すように、翼１５２の半径方向の断面形状を、中点線Ｅ−Ｅ付近より外周端６側では風上側に対して凹形状の曲線で、中点線Ｅ−Ｅ付近よりハブ１５３側は風上側に対して凸形状の曲線にて構成している。かつ、中点線Ｅ−Ｅ付近より外周側では風上側に対して凹形状である曲線の曲率半径が、翼１５２の前縁１５４側の半径方向断面部、翼１５２の弦長の中央付近の半径方向断面部、翼１５２の後縁１５５付近の半径方向断面部の順に、その値が大きくなるようにして構成したものである。すなわち、翼１５２の前縁１５４側の半径方向断面部の曲率半径をｒ１、翼１５２の弦長の中央付近の半径方向断面部の曲率半径をｒ２、翼１５２の後縁１５５付近の半径方向断面部の曲率半径をｒ３としたとき、曲率半径の大きさの関係がｒ１＜ｒ２＜ｒ３となるように構成したものである。

次に、特許文献１に記載の空気調和機用の送風機羽根車の作用を説明する。モータ１５０により空調用送風機羽根車１５１を回転させることによって送風作用を生じ、その際、翼１５２と、翼１５２の周囲に設けられたオリフィスリング１５９により、動圧と静圧が付加され送風作用を成す。そして、上記の構成によって、風下側である翼１５２の圧力面１５８から風上側である負圧面１５７に向かい、翼外周端１５６とケーシング１５９間を通過する洩れ流れが生じる。これにより翼１５２の外周付近の負圧面１５７に発生する翼端渦の生成を翼２自体の上記の凹状の曲線部で促進させて低騒音化が図れる。

また、翼端渦は、翼の負圧面１５７に発生し、翼１５２の弦長の中心付近より後縁１５５よりの位置で、翼１５２の負圧面１５７から剥離する傾向にある。しかし、凹形状である曲線の曲率半径が、翼１５２の前縁１５４側の半径方向断面部、翼１５２の弦長の中心付近の半径方向断面部、翼１５２の後縁１５５付近の半径方向断面部の順に、その値が大きくなるようにして、翼１５２の後縁１５５付近の半径方向断面部側の曲率半径ｒ３が充分に大きくしているので、後縁付近の凹部は、この翼端渦の剥離現象が阻害されることはない。したがって、渦剥離による損失が減少して更なる効率の向上が図れる。

特開２００５−１４００８１号公報 特開２００３−１４８３９５号公報

しかしながら、上記のような従来の構成では、翼１０３、１５２の外周側、もしくは外周端１０３ｄ、１５６付近は、翼弦長がハブ側１０３ｃなどや半径方向の中心付近に比べ長く、また、翼端渦を引き寄せたりするため、翼としての仕事量の比率が大きくなり、翼の前縁１０３ｂ、１５４側からの流れが片寄る。そのため、翼の圧力面１０３Ｐ、１５８、負圧面１０３Ｓ、１５８でも摩擦損失の増加が抑えられない。また、外周端付近でいうと、特許文献１に記載のプロペラファンでは翼弦長は長いままなので、翼後流渦を小さく抑えるには限界がある。

さらに、特許文献１、２に記載の送風機は、プロペラファン１０１、送風機羽根車１５１の吐出側の周囲のみオリフィスリング１０４、１５９で周囲を囲っているため、翼１０
３、１５２の吸い込み側の外周から気流が流れ込む。この際、図１３、図１４に示すようにオリフィスリングの吸込み側は端部１０４ａ、１５９ａを有する形状のため、端部１０４ａ、１５９ａ付近で流れが剥離して、乱れた流れが翼１０３、１５２の吸い込み側の外周から翼間に流れ込むことになり、翼１０３、１５２の外周側、もしくは外周端１０３ｄ、１５６付近の負圧面１０３Ｓ、１５８の翼端渦を後縁１０３ａ、１５５付近で乱すことになり渦変動による損失を抑えられない。また、翼後流渦も乱れ、翼後流渦の変動による損失を小さく抑えることは困難である。また、翼端渦、後流渦の変動に伴う送風騒音の増加を抑えることも困難となる。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、空気調和機の室外ユニットの送風に用いられる軸流式、あるいは斜流式の羽根車をもつ送風機において、翼の外周側に流れが片寄り、翼の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑えると共に、翼の吐出側外周を囲うオリフィスリングを用いた場合に翼の吸い込み側外周からの流入気流の乱れを抑え、翼外周側での翼端渦、翼後流渦の変動に伴う損失を小さく抑えて送風機への入力を低く抑え、かつ、翼端渦、後流渦の変動に伴う送風騒音の増加を抑える送風機と、それを用いた所定の熱交換能力を実現するための送風量を確保しつつ、機器の入力の低減と室外送風騒音の増加を抑えた空気調和機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の羽根車は、回転中心に設けられたハブと前記ハブの周囲に設けられた複数の羽根から成り、前記羽根の半径方向の断面形状は外周側では吸込み側に対して凹形状の曲線となり、ハブ側では吸込み側に対して凸形状の曲線となり、前記ハブ側における凸形状曲線は略円弧状で前記羽根の前縁側から後縁側に向かうにつれて略円弧状の凸形状曲線の曲率半径の値が小さくなっている。

この構成によって、羽根のハブ側の前縁から後縁側に向かって凸形状曲線の曲率半径が小さくなることで、その凸形状部の圧力面側に形成される凹みが羽根前縁から後縁に向かってが徐々に狭くなる。このため、ハブ側の凸形状部の圧力面側に流れ込んだ気流は羽根から気流にかかる遠心力により後縁に向かうほど大きな半径方向成分を有するが圧力面側に形成される凹みに導かれ羽根後縁から羽根車の吐出側に吹き出す。

また、ハブ側の凸部の負圧面側に流れ込んだ気流も、凸部頂点より内周側では凸形状が後縁側に向かうほど、外周側に向かう流れが凸部に沿って周方向に流れて後縁から羽根車の吐出側に吹き出す。

このため、羽根車の複数の羽根により形成される翼間において、ハブ側の流れが気流にかかる遠心力により外周側に片寄ることが抑制され、ハブ側の羽根の後縁側から吹き出される。そして、ハブ側に比べ、翼弦長が長く、また、翼端渦を外周側の凹部の負圧面側に導くことで、外周側の流れを促進してもハブ側からの流れが外周側に片寄らず外周側の気流の流速が大きくならず、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑える。

本発明の羽根車は、外周側では、翼端渦の生成を促進して、翼端渦の崩壊による羽根外周側の流れの乱れを抑えつつ、ハブ側の流れが気流にかかる遠心力により外周側に片寄ることが抑制され羽根の後縁側から吹き出される。その結果、羽根の外周側が、翼弦長が長く、また、翼端渦を外周側の凹部の負圧面側に導くことで、外周側の流れを促進してもハブ側からの流れが外周側に片寄らず外周側の気流の流速が大きくならず、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑える。

従って、かかる羽根車を搭載した送風機の送風騒音の増加を抑えると共に、送風機の空
力効率が向上し、送風機用のモータの低入力化が図れる。さらに、かかる送風機を搭載した空気調和機は、所定の熱交換能力を実現するための送風量を確保しつつ、機器の入力の低減と室外送風騒音の増加を抑えることができる。

本発明の実施の形態１における一部回転軌跡のある送風機の子午断面図 同実施の形態１における羽根車の回転軌跡を示す子午断面図 同実施の形態１における羽根車の正面図 （ａ）図３のＡ−Ｏ（同羽根車の前縁側半径方向）断面図（ｂ）図３のＢ−Ｏ（同羽根車の翼の弦長の中央付近の半径方向）断面図（ｃ）図３のＣ−Ｏ（同羽根車の後縁側半径方向）断面図 同実施の形態１における空気調和機の室外ユニットの断面図 同実施の形態１における円筒型ハブの径の羽根車外径の比と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機のモータの入力の関係を示す特性図 同実施の形態１における他の羽根車の回転軌跡を示す子午断面図 同実施の形態１における他の羽根車の正面図 本発明の実施の形態２における一部回転軌跡のある送風機の子午断面図 同実施の形態２における第１のオリフィスリングと第２のオリフィスリングの半径方向の間隔Ｓと羽根車外径Ｄ２の比と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機のモータの入力の関係を示す特性図 従来の羽根車の正面図 従来の羽根車の斜視図 従来の空気調和機の室外ユニットの断面図 従来の他の一部回転軌跡のある送風機の子午断面図 従来の他の送風機の正面図 （ａ）図１５のＡ−Ｏ（同羽根車の前縁側半径方向）断面図（ｂ）図１５のＢ−Ｏ（同羽根車の翼の弦長の中央付近の半径方向）断面図（ｃ）図１５のＣ−Ｏ（同羽根車の後縁側半径方向）断面図

請求項１に記載の発明は、回転中心に設けられたハブと前記ハブの周囲に設けられた複数の羽根から成る羽根車であり、前記羽根の半径方向の断面形状は外周側では吸込み側に対して凹形状の曲線となり、ハブ側では吸込み側に対して凸形状の曲線となり、前記ハブ側における凸形状曲線は略円弧状で前記羽根の前縁側から後縁側に向かうにつれて略円弧状の凸形状曲線の曲率半径の値が小さくなるものである。

かかる構成とすることにより、羽根のハブ側の前縁から後縁側に向かって凸形状曲線の曲率半径が小さくなることで、その凸形状部の圧力面側に形成される凹みが羽根前縁から後縁に向かってが徐々に狭くなる。このため、ハブ側の凸形状部の圧力面側に流れ込んだ気流は羽根から気流にかかる遠心力により後縁に向かうほど大きな半径方向成分を有するが圧力面側に形成される凹みに導かれ羽根後縁から羽根車の吐出側に吹き出す。

また、ハブ側の凸部の負圧面側に流れ込んだ気流も、凸部頂点より内周側では凸形状の傾斜が後縁側に向かうほど急になるので、外周側に向かう流れが凸部に沿って周方向に流れて後縁から羽根車の吐出側に吹き出す。

このため、羽根車の複数の羽根により形成される翼間において、ハブ側の流れが気流にかかる遠心力により外周側に片寄ることが抑制され、ハブ側の羽根の後縁側から吹き出される。

その結果、外周側では、ハブ側に比べ翼弦長が長く、翼端渦の生成を促進して、翼端渦の崩壊による羽根外周側の流れの乱れを抑えつつ、ハブ側に比べ翼弦長が長く翼端渦を外周側の凹部の負圧面側に導くことで、外周側の流れを促進しても、ハブ側からの流れが外周側に片寄らず外周側の気流の流速が大きくならず、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑える。

請求項２に記載の発明は、前記ハブを前記羽根の前縁の内径と後縁の内径がほぼ同一径となる略円筒形にするものである。

かかる構成とすることにより、ハブ側の凸部形状の圧力面側、負圧面側に流れ込んだ気流が共に傾斜した斜流型ハブに阻害されず周方向に流れるため、ハブ側でも流動損失の増加を小さく抑えることができ、羽根車で発生する損失をさらに低く抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、前記略円筒形ハブの径をＤ１とし、前記羽根車の外径をＤ２とした場合、Ｄ１／Ｄ２を０．１３５〜０．３６８としたものである。

かかる構成とすることにより、円筒型ハブの径を最適化することで、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件にて、ハブ側の凸部形状の圧力面側、負圧面側に流れ込んだ気流が共に周方向に流れてハブ側での流動損失の抑制効果が最大に発揮され、さらにハブ側に比べ、翼弦長が長く、また、翼端渦を外周側の凹部の負圧面側に導くことで外周側の流れを促進しても、ハブ側からの流れが外周側に片寄らず外周側の気流の流速を低く抑え、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑える効果を最大に発揮できる。

請求項４に記載の発明は、モータと、請求項１から３のいずれかに記載の羽根車と、前記羽根車の吐出側の周囲を囲むオリフィスリングとから成る送風機とするものである。

かかる構成により、ハブ側での流動損失の抑制し、かつ、翼弦長が長く、また、翼端渦を外周側の凹部の負圧面側に導くことで外周側の流れを促進しても、外周側の気流の流速を低く抑え、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑え、かかる羽根車を搭載した送風機の送風騒音の増加を抑えると共に、送風機の空力効率が向上し送風機用のモータの低入力化が図れることができる。

請求項５に記載の発明は、前記オリフィスリングが前記羽根車の吐出側外周を囲み、吐出側先端部を開放端とした略円筒形の第１のオリフィスリングと、前記第１のオリフィスリングの外側に設けた略同心円状でかつ第１のオリフィスリングより軸方向高さの高い第２のオリフィスリングと、第１のオリフィスリングの吸込み側と第２のオリフィスリングの吸込み側をなめらかにつなぐ湾曲部とから成る請求項４に記載の送風機とするものである。

かかる構成により、第２オリフィスリングと第１オリフィスリングの吸込み側がなめらかな湾曲部でつながり吸込み側に端部がないため、オリフィスリングに囲まれていない羽根の外周から気流が流れ込む際に、剥離のないスムーズな流れとなり、翼間に流れ込む。そして、羽根の外周側、もしくは外周端付近で、負圧面の翼端渦を後縁付近で乱すこと無く、翼端渦変動による損失を抑えられる。また、翼後流渦の変動による損失を小さく抑える。

その結果、軸流式、あるいは斜流式の羽根車をもつ送風機において、羽根の外周側に流れが片寄り、羽根の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑えると共に、羽根の吐出側外周を囲うオリフィスリングを用いた場合に羽根の吸い込み側外周からの流入気流の乱れを抑え、羽根外周側での翼端渦、翼後流渦の変動に伴う損失を小さく抑えて、送風機の空気
効率をさらに向上し、送風機用モータへの入力を低く抑え、かつ、翼端渦、後流渦の変動に伴う送風騒音の増加を抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、第１のオリフィスリングと第２のオリフィスリングの半径方向の間隔をＳとし、前記羽根車の外径をＤ２とした場合、Ｓ／Ｄ２を０．０２０〜０．０９２としたものである。

かかる構成とすることにより、第１のオリフィスリングと第２のオリフィスリングの半径方向の間隔を最適化することで、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件にて、オリフィスリングに囲まれていない羽根の外周から気流が流れ込む際に、翼間へ流れが剥離を最小に抑えたスムーズな流れとなる。そして、羽根の外周側もしくは外周端付近で、負圧面の後縁付近での翼端渦変動の抑制効果が最大に発揮され、翼端渦変動による損失を最小にする。また、翼後流渦の変動による損失を最小にする。

請求項７に記載の発明は、空気と冷媒の熱交換を行うフィンチューブ型の熱交換器と、請求項１から３のいずれか一項に記載の羽根車、あるいは請求項４から６のいずれか一項に記載の送風機と、前記熱交喚器と前記送風機とを収納する箱体とから成る空気調和機である。

かかる構成により、請求項１から６のいずれか一項に記載の羽根車、あるいは送風機の送風騒音の増加を抑えると共に、送風機の空力効率が向上し、送風機用のモータの低入力化が図れ、かかる送風機を搭載した空気調和機は、所定の熱交換能力を実現するための送風量を確保しつつ、機器の入力の低減と室外送風騒音の増加を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が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における一部回転軌跡のある送風機の子午断面図である。図２は、同実施の形態１における羽根車の回転軌跡を示す子午断面図である。図３は同実施の形態１における羽根車の正面図である。図４の（ａ）は図３のＡ−Ｏ断面（同羽根車の前縁側半径方向断面図）、（ｂ）は図３のＢ−Ｏ断面（同羽根車の翼の弦長の中央付近の半径方向断面図）、（ｃ）は図３のＣ−Ｏ断面（同羽根車の後縁側半径方向断面図）である。図５は同実施の形態１における空気調和機の室外ユニットの断面図である。図６は同実施の形態１における円筒型ハブの径の羽根車外径の比と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機のモータの入力の関係を示す図である。図７は同実施の形態１における他の羽根車の回転軌跡を示す子午断面図である。図８は同実施の形態１における他の羽根車の正面図である。

まず、図１で示すように、送風機１は、羽根車２と、モータ３と、羽根車２の吐出側の周囲を囲むベルマウス状のオリフィスリング４から成る。ベルマウス状のオリフィスリングの吸込み側には端部４ａを有する。

また、図２、図３で示すように、羽根車２はモータ３の回転軸３ａと連結した円筒型のハブ５と、ハブ５の周囲に配設された２枚の羽根６から成っている。そして、羽根６は、図３で示すように、外周側６ａがハブ側６ｂに対し羽根車２の回転方向に前傾している。

また、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、羽根６の半径方向の断面形状を、羽根６の半径方向の中央付近より外周側６ａでは吸込み側に対して凹形状の曲線で、羽根６の半径方向の中央付近よりハブ６ｂ側は吸込み側に対して凸形状の曲線にて構成して
いる。

さらに、また、羽根６の半径方向の中央付近よりハブ側６ｂでは、吸込み側に対して凸形状である曲線の曲率半径が、羽根６の前縁７側の半径方向断面部、羽根の弦長の中央付近の半径方向断面部、羽根の後縁８付近の半径方向断面部の順に、その値が小さくなるようにして構成したものである。すなわち、羽根６の前縁７側の半径方向断面部の曲率半径をＲ１、羽根６の弦長の中央付近の半径方向断面部の曲率半径をＲ２、羽根６の後縁８付近の半径方向断面部の曲率半径をＲ３としたとき、曲率半径の大きさの関係がＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるように構成したものである。

以上のように構成された送風機１について、以下その動作を説明する。まず、モータ３により回転軸３ａを介して羽根車２が回転し、その際、羽根６と、羽根の６の吐出側の周囲に設けられたオリフィスリング４により、動圧と静圧が付加され送風作用を成す。

ここで、図４で示すように、羽根６の半径方向の断面形状は外周側６ａでは吸込み側に対して凹形状の曲線となり、ハブ側６ｂでは吸込み側に対して凸形状の曲線となり、ハブ側６ｂにおける凸形状曲線は略円弧状で前記羽根の前縁７側から後縁８側に向かうにつれて略円弧状の凸形状曲線の曲率半径の値が小さくしていることで、凸形状のハブ側６ｂの圧力面９側に形成される凹み１１が羽根６の前縁７から後縁８に向かってが徐々に狭くなる。このため、ハブ側６ｂの凸形状部の圧力面９側に流れ込んだ気流は羽根６から気流にかかる遠心力により後縁８に向かうほど大きな半径方向成分を有するが圧力面９側に形成される凹み１１に導かれ羽根６の後縁８から羽根車２の吐出側に吹き出す。

また、凸形状のハブ側６ｂの負圧面１０側に流れ込んだ気流も、凸形状の頂点より内周側６ｂ’では凸形状の傾斜が後縁８側に向かうほど急になるので、外周側６ａに向かう流れが凸部に沿って周方向に流れて後縁８から羽根車２の吐出側に吹き出す。

このため、羽根車２の２枚の羽根６により形成される翼間において、ハブ側６ｂの流れが気流にかかる遠心力により外周側６ａに片寄ることが抑制され、ハブ側６ｂの羽根６の後縁８側から吹き出される。

その結果、羽根６の外周側６ａがハブ側６ｂに比べ翼弦長が長く、翼端渦の生成を促進して、翼端渦の崩壊による羽根６の外周側６ａの流れの乱れを抑えつつ、翼端渦を凹状の外周側６ａの負圧面１０側に導くことで、外周側６ａの流れを促進しても、ハブ側６ｂからの流れが外周側６ａに片寄らず外周側６ａの気流の流速が大きくならず、羽根６の外周側６ａの圧力面９、負圧面１０での摩擦損失の増加を抑える。

また、図２、図３で示すように、羽根車２のハブ５を羽根６の前縁７の内径と後縁８の内径がほぼ同一径となる略円筒形にすることで、凸形状のハブ側６ｂの圧力面９側、負圧面１０側に流れ込んだ気流が共に傾斜した斜流型ハブに比べに阻害されず周方向に流れるため、ハブ側６ｂでも流動損失の増加を小さく抑えることができ、斜流型のハブの場合に比べ、羽根車２で発生する損失をさらに低く抑えることができる。

さらに、ここで、円筒型のハブ５の外径Ｄ１とし、羽根車２の外径をＤ２とした場合に、Ｄ１／Ｄ２を０．１３５〜０．３６８とすることにより、図６の円筒型ハブの径Ｄ１の羽根車外径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機１のモータ３の従来の送風機に対する入力の比との関係の特性図で示すように、従来の送風機に対する入力を１以下と低入力化する傾向が実現できる。

また、図５に示すように、セパレート型の空気調和機１５の室外ユニットは、空気と冷
媒の熱交換を行うフィンチューブ型の熱交換器１２と、羽根車２と、モータ３と、オリフィスリング４から成る送風機１と、熱交換器１２と送風機１と圧縮機１３を収納する箱体１４とから成ることにより、送風機１の送風騒音の増加を抑えると共に、送風機１の空力効率が向上し、送風機１用のモータ３の低入力化が図れ、かかる送風機１を搭載した空気調和機１５は、所定の熱交換能力を実現するための送風量を確保しつつ、機器の入力の低減と室外送風騒音の増加を抑えることができる。

尚、本発明の実施の形態１では、ハブ３を円筒型としたが、図７、図８で示すように、傾斜型のハブ１６としても、ハブ側６ｂでの流動損失の抑制効果が発揮され、さらにハブ側６ｂに比べ、翼弦長が長く、また、翼端渦を凹状の外周側６ａの負圧面１０側に導くことで外周側６ａの流れを促進しても、ハブ側６ｂからの流れが外周側６ａに片寄らず外周側６ａの気流の流速を低く抑え、羽根６の外周側６ａの圧力面９、負圧面１０での摩擦損失の増加を抑える効果を発揮できる。

尚、本発明の実施の形態１では、羽根６枚数の枚数を２枚としたが、３枚以上でも同様の効果が得られる。

尚、本発明の実施の形態１では、オリフィスリング４を羽根車２の吐出側のみ囲う構成としたが、羽根車の外周全域を囲う構成でも同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２における一部回転軌跡のある送風機の子午断面図である。図１０は同実施の形態２における第１のオリフィスリングと第２のオリフィスリングの半径方向の間隔Ｓと羽根車外径Ｄ２の比と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機のモータの入力の関係の特性を示す図である。尚、先の実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明を省略する。

図９で示すように、１７は、羽根車２の吐出側外周を囲むオリフィスリングであり、吐出側先端部を開放端１８ａとした略円筒形の第１のオリフィスリング１８と、第１のオリフィスリング１８の外側に設けた略同心円状でかつ第１のオリフィスリングより軸方向高さの高い第２のオリフィスリング１９と、第１のオリフィスリングの吸込み側１８ｂと第２のオリフィスリング１９の吸込み側１９ｂをなめらかにつなぐ湾曲部２０とから成る。

これにより、第１オリフィスリング１８と第２オリフィスリング１９をつなぐ湾曲部２０で吸込み側に端部がないため、オリフィスリング１８に囲まれていない羽根６の外周から気流が流れ込む際に、剥離のないスムーズな流れとなり、翼間に流れ込む。そして、羽根６の外周側６ａ、外周端６ｄ付近で、負圧面１０の翼端渦を後縁付近で乱すこと無く、翼端渦変動による損失を抑えられる。また、翼後流渦の変動による損失を小さく抑える。

その結果、円筒型のハブ５の羽根車２をもつ送風機１において、羽根６の外周側６ａに流れが片寄り、羽根６の圧力面９、負圧面１０での摩擦損失の増加を抑えると共に、羽根６の吐出側外周を囲うオリフィスリング１５を用いた場合に羽根６の吸い込み側外周からの流入気流の乱れを抑え、羽根６の外周側６ａでの翼端渦、翼後流渦の変動に伴う損失を小さく抑えて、送風機１の空気効率をさらに向上し、送風機１のモータ３への入力を低く抑え、かつ、翼端渦、後流渦の変動に伴う送風騒音の増加を抑える。

さらに、ここで、第１のオリフィスリング１８と第２のオリフィスリング１９の半径方向の間隔をＳとし、羽根車２の外径をＤ２とした場合に、Ｓ／Ｄ２を０．０２０〜０．０９２とすることにより、図１０の２つのオリフィスリング１８、１９の間の間隔Ｓと羽根車外径Ｄ２の比Ｓ／Ｄ２と、所定の空力特性（風量、静圧）を確保した条件での送風機１
のモータ３の従来のオリフィスリング４を有する送風機１に対する入力の比との関係の特性図で示すように、従来のオリフィスリング４を有する送風機１に対する入力を１以下と低入力化する傾向が実現できる。

以上のように、本発明にかかる羽根車と、送風機は、羽根外周側では、翼端渦の生成を促進して、翼端渦の崩壊による羽根外周側の流れの乱れを抑えつつ、外周側の流れを促進してもハブ側からの流れが外周側に片寄らず外周側の気流の流速が大きくならず、羽根の外周側の圧力面、負圧面での摩擦損失の増加を抑える。さらに、オリフィスリングに囲まれていない吸込み側外周の流れもスムーズに流入させ、羽根の外周側での翼端渦、後流渦の変動を抑える。従って、かかる羽根車を搭載した送風機の送風騒音の増加を抑えると共に、送風機の空力効率が向上し、送風機用のモータの低入力化が図れる。

従って、かかる羽根車、送風機を用いた室外ユニットの送風効率の向上とヒートポンプユニットとしての高い熱交換能力を両立でき、さらに低騒音化が可能となるので、家庭用、業務用等エアコンの空調機器、家庭用冷凍冷蔵庫や自動販売機等の冷凍冷蔵機器、給湯機等のヒートポンプ機器、さらに熱電子部品を有する電子機器のみならず、ＡＶ機器、廃熱回収機器などの用途にも適用できる。

１ 送風機
２ 羽根車
３ モータ
４、１７ オリフィスリング
５、１６ ハブ
６ 羽根
１２ 熱交換器
１４ 箱体
１８ 第１のオリフィスリング
１８ａ 開放端
１９ 第２のオリフィスリング
２０ 湾曲部

Claims (7)

1. 回転中心に設けられたハブと前記ハブの周囲に設けられた複数の羽根から成り、前記羽根の半径方向の断面形状は外周側では吸込み側に対して凹形状の曲線となり、ハブ側では吸込み側に対して凸形状の曲線となり、前記ハブ側における凸形状曲線は略円弧状で前記羽根の前縁側から後縁側に向かうにつれて略円弧状の凸形状曲線の曲率半径の値が小さくなることを特徴とした羽根車。
2. 前記ハブを前記羽根の前縁の内径と後縁の内径がほぼ同一径となる略円筒形にすることを特徴とした請求項１に記載の羽根車。
3. 前記略円筒形ハブの径をＤ１とし、前記羽根車の外径をＤ２とした場合、Ｄ１／Ｄ２を０．１３５〜０．３６８としたことを特徴とした請求項２に記載の羽根車。
4. モータと、請求項１から３のいずれかに記載の羽根車と、前記羽根車の吐出側の周囲を囲むオリフィスリングとから成ることを特徴とした送風機。
5. 前記オリフィスリングは、前記羽根車の吐出側外周を囲み、吐出側先端部を開放端とした略円筒形の第１のオリフィスリングと、前記第１のオリフィスリングの外側に設けた略同心円状でかつ第１のオリフィスリングより軸方向高さの高い第２のオリフィスリングと、第１のオリフィスリングの吸込み側と第２のオリフィスリングの吸込み側をなめらかにつなぐ湾曲部とから成ることを特徴とした請求項４に記載の送風機。
6. 第１のオリフィスリングと第２のオリフィスリングの半径方向の間隔をＳとし、前記羽根車の外径をＤ２とした場合、Ｓ／Ｄ２を０．０２０〜０．０９２としたことを特徴とした請求項５に記載の送風機。
7. 空気と冷媒の熱交換を行うフィンチューブ型の熱交換器と、請求項４から６のいずれか一項に記載の送風機と、前記熱交換器と前記送風機とを収納する箱体とから成ることを特徴とした空気調和機。