JP7270524B2 - プロペラファン - Google Patents

Description

本発明は、回転することにより送風を行うプロペラファンに関する。

例えば、エアコン装置の室外機内には、熱交換器に送風を行うためのプロペラファンが設けられている。このようなプロペラファンに関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるようなプロペラファンは、軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスから外周に向かって延び回転することにより送風を行う羽根部と、ボスの内周に形成されている補強のためのリブ部と、を有する。

特開２００６－１６１７５７号公報

特許文献１に開示されたプロペラファンによれば、リブ部を形成することにより、プロペラファン全体の強度を高めることができる。一方、プロペラファンが回転すると、ボスの内部にも風の流れが発生する。この際、リブは、風の流れに対して抵抗となり、騒音発生の原因となり得る。

本発明は、高い強度を維持しつつ、ボスの内部における風の流れを円滑にすることのできるプロペラファンの提供を課題とする。

本発明によれば、軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスに支持され回転することにより前記軸線に沿って送風を行う羽根部と、を有するプロペラファンにおいて、
前記ボスは、前記軸線に直交するよう設けられた底部と、この底部から前記軸線に沿って延びる略筒状の側壁部と、この側壁部の内周に形成されている複数のリブ部と、を有し、
前記リブ部は、それぞれ高さの異なる複数の板体によって構成され、
前記ボスの回転方向を基準とした場合に、前記板体は、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置され、
前記リブ部は、前記羽根部の内側にのみ形成されていることを特徴とするプロペラファンが提供される。

本発明では、リブ部を構成する板体は、ボスの回転方向を基準とした場合に、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置されている。順に高くなるよう配置することにより、２枚目以降の板体には、風が接触しにくい部位が生ずる。接触する風量が少なくなるため、風の流れに対する抵抗を小さくすることができる。本発明のプロペラファンによれば、リブ部によって高い強度を維持しつつ、ボスの内部における風の流れを円滑にすることができる。

実施例１によるプロペラファンが搭載されたエアコン装置の模式図である。 図１に示されたプロペラファン、熱交換器、及び、ベルマウスについて説明する図である。 図２に示されたプロペラファンの斜視図である。 図２に示されたプロペラファンの展開図である。 図５Ａは、比較例によるプロペラファンの作用について説明する図、図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ矢視図、図５Ｃは、実施例１によるプロペラファンの作用について説明する図、図５Ｄは、図５Ｃの５Ｄ矢視図である。 図６Ａは、実施例２によるプロペラファンの要部の断面図、図６Ｂは、図６Ａに示された板体の後方に位置する板体を説明する図、図６Ｃは、図６Ｂに示された板体の後方に位置する板体を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例１＞

図１を参照する。図１には、プロペラファン４０を含むエアコン装置１０が示されている。エアコン装置１０は、屋内Ｉｎを冷却する冷房機能と、屋内Ｉｎを暖房する暖房機能と、を備えている。

エアコン装置１０は、屋外Ｏｕに設けられた室外機２０及び屋内Ｉｎに設けられた室内機３０を備えてなる。室外機２０と、室内機３０とは、冷媒を循環させることができるよう互いに接続されている。以下、特に説明のない限り、冷媒の循環する方向は、冷房運転時を基準とする。

室外機２０は、冷房運転時及び暖房運転時における冷媒の循環する方向を切り替える四路切替弁２１と、この四路切替弁２１を通過した冷媒が流され冷媒を圧縮する圧縮機２２と、この圧縮機２２において圧縮され高温高圧となった冷媒が流れる室外熱交換器２３と、この室外熱交換器２３に風を通過させるためのプロペラファン４０と、これらの室外熱交換器２３及びプロペラファン４０の外周に設けられているベルマウス２５と、室外熱交換器２３を通過した冷媒を減圧する膨張弁２６と、を有する。

図２を参照する。プロペラファン４０は、ベルマウス２５の内部においてモータ２７によって回転可能に支持されている。

図１を併せて参照する。モータ２７を作動させプロペラファン４０を回転させることにより、室外機３０の外部に向かって送風を行うことができる。一方、プロペラファン４０の下流側（図面左側）は、負圧となり、ベルマウス２５の外部からプロペラファン４０に向かって空気が引き込まれる。引き込まれた空気が通過する位置には、室外熱交換器２３が配置されている。引き込まれた空気が室外熱交換器２３を通過することにより、室外熱交換器２３の内部を流れる冷媒は冷却される。

室内機３０は、屋内Ｉｎにおいて壁Ｗａに掛けて用いられる。室内機３０は、送風口３１ｂを有するケース３１が壁Ｗａに固定され、このケース３１に、室内の空気を取り込み送風を行う室内ファン３２と、この室内ファン３２が取り込んだ空気を冷却する室内熱交換器３３と、が収納されてなる。

冷房運転時において、圧縮機２２で高温高圧とされた冷媒は、室外熱交換器２３において外気と熱交換を行い、熱を放出する。このとき、プロペラファン４０が作動することによって、外気を強制的に室外熱交換器２３の外周に流し、熱交換を促す。室外熱交換器２３を通過し熱を放出した冷媒は、膨張弁２６において減圧され、温度が低下する。温度が低下した冷媒は、室内熱交換器３３に送られる。

室内熱交換器３３に送られた温度の低い冷媒は、室内熱交換器３３において屋内Ｉｎの空気と熱交換を行い、屋内の空気を冷却する。冷却された空気は、室内ファン３２によって屋内Ｉｎに送風される。なお、室内ファン３２は、空気を強制的に室内熱交換器３３の外周に流し、熱交換を促す役割を果たす。

暖房運転時には、四路切替弁２１が冷媒の流路を切り替え、冷房運転時とは逆方向に冷媒を循環させる。

図３を参照する。プロペラファン４０は、モータ２７（図２参照）に支持され軸線Ｏ上に回転可能に設けられているボス５０と、このボス５０に支持され回転することにより軸線Ｏに沿って送風を行う羽根部６０と、を有する。

ボス５０は、軸線Ｏに直交するよう設けられた底部５１と、この底部５１から軸線Ｏに沿って延びる略筒状の側壁部５２と、これらの底部５１及び側壁部５２に連続して一体的に形成されているリブ部７０と、を有している。

羽根部６０は、ボス５０に一体的に３枚形成され、側壁部５２から径方向外方へ向かって延びている。羽根部６０の回転方向（矢印参照）を基準として、前方の縁を前縁部６１といい、後方の縁を後縁部６２という。また、軸線Ｏに近い内側の縁を内縁部６３といい、外側の縁を外縁部６４という。内縁部６３は、側壁部５２と羽根部６０との境界に位置しており、境界部６３ということもできる。適宜、内縁部６３を境界部６３という。

底部５１は、中央に丸穴５１ａが開けられたドーナツ板形状を呈する。中央に開けられた丸穴５１ａには、モータ２７のモータ軸２７ａ（図２参照）が貫通する。モータ軸２７ａによって、プロペラファン４０は、回転可能に軸支されている。丸穴５１ａの周縁は、軸線Ｏに対して垂直な平面状に形成されている。

側壁部５２は、底部５１の外縁から一体的に立ち上げられている。

図４を参照する。リブ部７０は、３枚の羽根部６０の内側にそれぞれ形成されている。３つのリブ部７０は、それぞれ３枚の板体７１～７３によって構成されている。それぞれのリブ部７０の間の長さは、Ｌ２である。

板体７１～７３は、それぞれＬ１の距離ごとに形成されている。板体７１～７３は、それぞれ軸線方向に長く径方向に短い矩形状の板である。板体７１～７３は、それぞれ高さが異なり、ボス５０の回転方向を基準とした場合に、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置されている。板体７１～７３の径方向の長さは、同じである。

板体７１～７３は、底部５１に対して斜めに形成されている境界部６３よりも、それぞれの位置において高い位置まで形成されている。

板体７１～７３の先端は、それぞれ径方向に延びる略半円柱状に形成されている。板体７１～７３の先端は、半円柱形状の他にも曲面形状を呈することが好ましい。理由は後述する。

なお、リブ部７０の形成される場所は、羽根部６０と羽根部６０との間であっても良い。つまり、リブ部７０は、羽根部６０に対してオフセットされた位置に形成されても良い。又は、リブ部７０は、羽根部６０に重なる場所と重ならない場所の両方に形成されても良い。ここで、リブ部７０の形成される数は、羽根部６０の数の倍数、又は、羽根部６０の数の約数であることが好ましい。理由は後述する。

以上に説明したプロペラファン４０の作用及び効果を以下に説明する。

図５Ａ及び図５Ｂを参照する。比較例によるプロペラファン１４０は、ボス１５０の内周に３枚の板体１７１～１７３からなるリブ部１７０が形成されている。３枚の板体１７１～１７３は、同じ高さに形成されている。

ボス１５０が回転すると、ボス１５０の内部において風が発生する。発生した風は、矢印Ｆ１１によって示されるように、一番前の板体１７１の前面に接触する。なお、図５Ｂの斜線で示されている部位は、風が接触する部位である。

また、矢印Ｆ１２によって示されるように、板体１７１～１７３の上方を流れる風は、板体１７１～１７３の上端から所定の高さ上方を主に流れる。このため、板体１７１～１７３の上端付近が負圧となり、矢印Ｆ１３によって示すように、下流側から上流側への逆流れが発生する。また、矢印Ｆ１４によって示されるように、板体１７１の上方付近において渦流れが発生する。

図５Ｃ及び図５Ｄを参照する。実施例１によるプロペラファン４０は、ボス５０の内周に３枚の板体７１～７３からなるリブ部７０が形成されている。３枚の板体７１～７３は、回転方向を基準として、前から後ろに順に高くなるよう形成されている。

ボス５０が回転することにより発生した風は、矢印Ｆ１によって示されるように、板体７１の前面に接触する。なお、図５Ｄの斜線で示されている部位は、風が接触する部位である。

また、矢印Ｆ２によって示されるように、板体７１の上方を流れる風は、板体７２、７３の上端に沿って上方に向かって流れる。このとき、２番目以降の板体７２、７３の上部には、風の接触しにくい領域Ａ１、Ａ２が発生する。

また、風が板体７１～７３の上端に沿って流れるため、一番後ろの板体７３から空気が逆流することや、板体７１～７３の上端付近における渦流れの発生を抑制することができる（矢印Ｆ３参照）。

比較例によるプロペラファン１４０に比べて、実施例１によるプロペラファン４０は、風を受ける部位の面積を減らし、抵抗を少なくすることができる。また、負圧による渦流れの発生を抑制し、抵抗を少なくすることができる。

以上を纏める。プロペラファン４０は、リブ部７０を構成する板体７１～７３が、ボス５０の回転方向を基準とした場合に、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置されている。順に高くなるよう配置することにより、２枚目以降の板体７２、７３には、風が接触しにくい部位Ａ１、Ａ２が生ずる。接触する風量が少なくなるため、風の流れに対する抵抗を小さくすることができる。プロペラファン４０によれば、リブ部７０によって高い強度を維持しつつ、ボス５０の内部における風の流れを円滑にすることができる。

図４を参照する。リブ部７０は、羽根部６０の内側に形成されている。リブ部７０によって、ボス５０の強度を高めると共に、羽根部６０の補強も行うことができる。

１つのリブ部７０（例えば一番右側のリブ部７０）のうちの最も後ろに形成されている板体７３から１つ前の板体７２までの距離Ｌ１は、１つのリブ部７０の後方に隣接して形成されたリブ部７０（例えば真ん中のリブ部７０）の最も前の板体７１までの距離Ｌ２よりも短い。即ち、１つのリブ部７０における板体７１～７３のピッチＬ１よりも、リブ部７０同士の距離Ｌ２を長くする。これにより、隣接するリブ部７０から受ける影響を軽減することができる。

リブ部７０の形成される数は、羽根部６０の数の倍数、又は、羽根部６０の数の約数であることが好ましい。羽根部６０に対してリブ部７０をバランスよく配置することができる。軸線Ｏに対するブレを抑制し、モータ２７（図２参照）等にかかる負荷を軽減することができる。

板体７１～７３の先端は、曲面形状を呈する。ボス５０の回転中において、後方に向かって円滑に風を流すことができる。

＜実施例２＞
次に、実施例２によるプロペラファンについて図面に基づいて説明する。

図６Ａ～図６Ｃを参照する。図６Ａ～図６Ｃには実施例２によるプロペラファンの要部が示されている。実施例２によるプロペラファン４０Ａのボス５０Ａに形成されたリブ部７０Ａは、実施例１によるプロペラファン４０のリブ部７０（図３参照）とは形状が異なる。その他の基本的な構成については、実施例１によるプロペラファンと共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。

リブ部７０Ａは、３枚の板体７１Ａ～７３Ａによって構成されている。板体７１Ａ～７３Ａは、ボスの回転方向を基準とした場合に、図６Ａに示される板体７１Ａ、図６Ｂに示される板体７２Ａ、図６Ｃに示される板体７３Ａの順に前から配置されている。リブ部７０Ａは、ボス５０Ａの内周に複数形成されている。それぞれのリブ部７０Ａ同士の間隔や、板体７１Ａ～７３Ａの形成されるピッチについては、実施例１によるプロペラファン４０と同様であり、詳細な説明は省略する。

板体７１Ａ～７３Ａは、側壁部５２に沿って柱状に形成された部位７１Ａａ～７３Ａａと、この柱状に形成された部位７１Ａａ～７３Ａａから軸線Ｏに向かって略三角形状に形成された部位７１Ａｂ～７３Ａｂと、によって構成されている。柱状に形成された部位７１Ａａ～７３Ａａは、側壁部５２の軸線Ｏ側への倒れを防止している。略三角形状に形成された部位７１Ａｂ～７３Ａｂは、ボス５０Ａが回転した際に境界部６３に係る負荷を底部５１側へ逃がすことができる。応力の集中を軽減することができるよう、略三角形状に形成された部位７１Ａｂ～７３Ａｂの斜辺に相当する部位は、湾曲状に形成されている。

板体７１Ａは、この位置における境界部６３の上面の高さＨ１よりも高い位置まで形成されている。板体７２Ａ、７３Ａも同様にそれぞれの位置における境界部６３の上面の高さＨ２、Ｈ３よりも高い位置まで形成されている。略三角形状に形成された部位７１Ａｂ～７３Ａｂの頂点は、それぞれ境界部６３の上面の高さＨ１～Ｈ３に略一致している。つまり、柱状に形成された部位７１Ａａ～７３Ａａが境界部６３の上面の高さＨ１～Ｈ３よりも高い位置まで形成されている。

略三角形状に形成された部位７１Ａｂ～７３Ａｂの頂点が境界部６３と同じ高さ又はこれよりも高い位置に位置することにより、ボス５０Ａが回転した際に境界部６３に加わる負荷を底部５１に向かって特に円滑に逃がすことができる。

板体７１Ａ～７３Ａの高さは、ボス５０Ａの回転方向を基準にして、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置されている。一方、板体７１Ａ～７３Ａの径方向の長さはＬ５で同一である。

以上に説明した実施例２によるプロペラファン４０Ａも本発明所定の効果を奏する。

尚、本発明のプロペラファンは、エアコン装置の室外機に用いられた例を基に説明を行ったが、エアコン装置の室外機以外に用いることも可能である。換言すれば、本発明は、送風を行うためのプロペラファン全般に適用可能である。

さらに、本発明によるプロペラファンは、羽根部が３枚である例を基に説明したが、羽根部の枚数は、３枚に限られず、複数枚であれば任意の枚数とすることができる。

さらに、板体は、矩形状や三角形状の他にも任意の形状を採用することができる。

本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のプロペラファンは、エアコン装置の室外機に用いるのに好適である。

４０、４０Ａ…プロペラファン
５０、５０Ａ…ボス
５１…底部
５２…側壁部
６０…羽根部
７０、７０Ａ…リブ部
７１～７３、７１Ａ～７３Ａ…板体
Ｏ…軸線

Claims (4)

1. 軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスに支持され回転することにより前記軸線に沿って送風を行う羽根部と、を有するプロペラファンにおいて、
   前記ボスは、前記軸線に直交するよう設けられた底部と、この底部から前記軸線に沿って延びる略筒状の側壁部と、この側壁部の内周に形成されている複数のリブ部と、を有し、
   前記リブ部は、それぞれ高さの異なる複数の板体によって構成され、
   前記ボスの回転方向を基準とした場合に、前記板体は、前側から後側に向かって順に高くなるよう配置され、
   前記リブ部は、前記羽根部の内側にのみ形成されていることを特徴とするプロペラファン。
2. 前記リブ部は、前記側壁部の内周に複数形成され、
   １つの前記リブ部のうちの最も後ろに形成されている板体から１つ前の板体までの距離は、前記１つのリブ部の後方に隣接して形成されたリブ部の最も前の板体までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。
3. 前記リブ部は、前記側壁部の内周に複数形成され、
   前記リブ部の形成される数は、前記羽根部の数の倍数、又は、前記羽根部の数の約数である請求項１又は請求項２に記載のプロペラファン。
4. 前記板体の先端は、曲面形状を呈することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のプロペラファン。

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