JP2014077437A - プロペラファンおよび空気調和機の室外ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロペラファンは、円筒状のハブの周面に沿って複数枚のブレードを設けてなり回転にともなって軸方向へ送風する。ブレードは、空気の流出側に翼後縁部、空気の導入側に翼前縁部、外周に翼外周部を形成するとともに、翼後縁部に空気の流出方向とは逆方向に凹陥形成した凹部を設けている。翼後縁部を形成する翼後縁内周側輪郭線α1と凹部を形成する凹部輪郭線α2との交点P1と、翼後縁外周側輪郭線α3とハブの中心点Oから翼後縁部を形成する翼後縁外周側輪郭線α3へ引いた接線との交点P2とを結ぶ線分P1−P2の長さを凹部の幅寸法aとしたとき、それぞれのブレードにおける凹部の幅寸法aを互いに異なるように設定する。
【選択図】図3
Description
前記ブレードは、空気の流出側に翼後縁部、空気の導入側に翼前縁部、外周に翼外周部を形成するとともに、翼後縁部に空気の流出方向とは逆方向に凹陥形成した凹部を設けている。
前記翼後縁部は、翼後縁内周側輪郭線α1と、凹部を形成する凹部輪郭線α2、および翼後縁外周側輪郭線α3を連設してなる。
図1は、空気調和機の室外ユニットUの概略的な平面図である。
この空気調和機の室外ユニットUは、ユニット筐体100内に、平面形状が略L字状に形成される室外熱交換器Nと、回転軸に後述するプロペラファンFを嵌着したファンモータMからなる送風機Sと、圧縮機Kと、四方弁Vおよびインバータ等の制御器Wなどを収容してなる。
プロペラファンFの基本構成として、中心部に円筒状のハブ1が設けられ、ハブ1の周面に複数枚(ここでは3枚)の翼であるブレード2が所定間隔を存して一体に設けられてなる。プロペラファンFが回転駆動されると、それにともなって翼負圧面側から翼正圧面側へ、軸方向に沿って送風する。
ブレード2において、プロペラファンFの回転時に空気流出部にあたる翼後縁部2cの輪郭線αは、根元部2aから形成される直状の翼後縁内周側輪郭線α1と、逆円弧状曲線である凹部輪郭線α2と、翼外周部2dの輪郭線βと接する円弧状の翼後縁外周側輪郭線α3とが、連なって形成される。
このことにより、プロペラファンFの回転時に生じる後流渦に起因する翼ピッチ音の発生周期をずらして、翼ピッチ音による送風騒音が低減する。
図3に示すように、プロペラファンFが時計回り方向に回転すると、空気はプロペラファンFの回転方向とは逆方向に流れる。すなわち、それぞれのブレード2の翼前縁部2bから空気が入って、それぞれブレード2の表面(正圧面)と裏面(負圧面)に沿って流れ、翼後縁部2cから出る。
しかしながら、凹部3を、それぞれのブレード2において全て同じ形状と大きさに設定しているので、各ブレード2における翼ピッチ音の発生周期が同一となってしまい、音の合成により音圧レベルが増大する。すなわち、翼ピッチ音の減少は極くわずかでしかない。
そこで、上述のようにブレード2の翼後縁部2cに設けた凹部3の、幅寸法aをブレード2毎に互いに異なる寸法に形成する。
図中実線変化が本実施形態のプロペラファンFであり、破線変化が従来構造のプロペラファンである。互いに3枚羽根(ブレード)であって、ブレード半径(回転軸中心Oから翼外周部2d迄の距離r)を250mmに設定した。
a1とa2の変更率Ψ=[(a2−a1)/r×100]%
a2とa3の変更率Ψ=[(a3−a2)/r×100]% で表される。
本実施形態のプロペラファンFにおいて、a3=0.3rとした場合の対従来構造ファン騒音値の変化を実線で示し、a3=0.4rとした場合の対従来構造ファン騒音値の変化を一点鎖線で示し、a3=0.5rとした場合の対従来構造ファン騒音値の変化を二点鎖線で示す。
a3=0.4rを基準にして、a2はa3から凹部3の幅寸法をファン半径rの4%減じ、a1はさらに4%減じることとなる。すなわち、a1=0.32r、a2=0.36r、a=0.4rと設定すればよい。
たとえば、ブレード2毎の配置に規則性が無くても、プロペラファンFの運転時に生じる後流渦に起因する翼ピッチ音の発生周期をずらせることができ、騒音低減が確実に得られる。
一点鎖線変化は、1枚目のブレードと2枚目のブレードとの間で4%、2枚目のブレードと3枚目のブレードとの間で6%の、凹部幅寸法aの変更率Ψがあるプロペラファンの場合である。
二点鎖線変化は、1枚目のブレードと2枚目のブレードとの間で4%、2枚目のブレードと3枚目のブレードとの間で8%の、凹部幅寸法aの変更率Ψがあるプロペラファンの場合である。
ただし、必ずしも変更率Ψの割合を一定にせず、互いに異なる変更率Ψの割合のものであっても、従来構造のプロペラファンよりも送風騒音の低減を得られることが分った。
図8(A)は、同実施形態におけるプロペラファンFとベルマウス105の一部断面図であり、図8(B)は、比較例として示すプロペラファンFXとベルマウス105の一部断面図である。
Claims (7)
- 筒状のハブの周面に沿って複数枚のブレードを設けてなり、回転にともなって軸方向へ送風するプロペラファンにおいて、
前記ブレードは、空気の流出側に翼後縁部、空気の導入側に翼前縁部、外周に翼外周部を形成するとともに、翼後縁部に空気の流出方向とは逆方向に凹陥形成した凹部を設け、
前記翼後縁部は、翼後縁内周側輪郭線α1と、前記凹部を形成する凹部輪郭線α2、および翼後縁外周側輪郭線α3とを連設してなり、
前記翼後縁内周側輪郭線α1と前記凹部輪郭線α2との交点P1と、前記翼後縁外周側輪郭線α3と前記ハブの中心点Oから前記翼後縁外周側輪郭線α3へ引いた接線との交点P2とを結ぶ線分P1−P2の長さを前記凹部の幅寸法aとしたとき、それぞれのブレードにおける凹部の幅寸法aは互いに異なるように設定する
ことを特徴とするプロペラファン。 - 前記ブレードを3枚備え、
前記ブレードの翼後縁部に設けられる凹部の幅寸法aが互いのブレードで異なるよう、各ブレードの凹部の幅寸法をそれぞれa1、a2、a3としたとき、 a1<a2<a3 とするとともに、
ファン半径rに対する前記各ブレードの凹部の幅寸法a1、a2、a3の割合を所定の範囲の割合で変化させ、
ファン半径rに対する凹部の幅寸法変化の割合である翼変更率Ψは、
2% ≦ Ψ ≦ 6% に設定する
ことを特徴とする請求項1記載のプロペラファン。 - 前記凹部の幅寸法a1とa2の変化の割合(翼変更率)Ψと、a2とa3の変化の割合(翼変更率)Ψを、同一値とする
ことを特徴とする請求項2記載のプロペラファン。 - 前記凹部輪郭線曲線α2と前記ハブの中心点Oから前記翼後縁外周側輪郭線α3へ引いた接線との前記交点P2の位置は変えず、前記翼後縁内周側輪郭線α1と前記凹部輪郭線α2との前記交点P1の位置を変えることで、前記凹部の幅寸法aを変化させる
ことを特徴とする請求項1記載のプロペラファン。 - ユニット筐体内に、前記請求項1ないし請求項4記載のプロペラファンと、冷凍サイクルの一部を構成する熱交換器を備えた
ことを特徴とする空気調和機の室外ユニット。 - 前記プロペラファンを構成するブレードの周囲を、前記ユニット筐体に設けたベルマウスで囲んだ室外ユニットであり、
前記ブレードの前記翼後縁部に設けられる前記凹部の軸方向幅寸法Hの全てが、前記ベルマウスの空気流入側端部B1から空気流出側先端B2に至る幅寸法Bと対向するとともに、
H = (0.15〜0.4)×B とした
ことを特徴とする請求項5記載の空気調和機の室外ユニット。 - 前記プロペラファンを構成するブレードの周囲を、前記ユニット筐体に設けたベルマウスで囲んだ室外ユニットであり、
前記ブレードの前記翼後縁部に設けられる前記凹部の軸方向幅寸法Hの全てが、前記ベルマウスの空気流入側端部B1から空気流出側先端B2に至る幅寸法Bと対向するとともに、
前記凹部の軸方向幅寸法Hに対して、前記ベルマウスの空気流出側先端B2と、前記ブレードの前記翼後縁外周側輪郭線α3と前記ハブの中心点Oから前記翼後縁外周側輪郭線α3へ引いた接線との交点P2に至る距離h、を、
1.15H ≦ h ≦ 1.4H とした
ことを特徴とする請求項5および請求項6のいずれか一項に記載の空気調和機の室外ユニット。
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