JP7289235B2 - エアコン装置の室外機用プロペラファン - 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、回転するボスと、このボスの外周に設けられた翼と、を有し、翼は、上流側に膨らむ屈曲部を有している。

特許文献１に開示されたプロペラファンによれば、送風量を増加しつつ低騒音化を図ることができる。

特許第５９３３７２１号公報

翼を回転させると、遠心力等の影響により、翼の表面のうち後縁の外側に風が集中する。これを外側の外方に漏らすことなく後縁の全体に流すことができれば、送風効率を向上させることができる。

本発明は、送風効率を向上させることが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、中心に位置すると共に回転可能に設けられたハブ部と、このハブ部の外周に設けられている羽根と、からなるプロペラファンにおいて、
前記羽根は、回転方向を基準として前端に位置する前縁部と、後端に位置する後縁部と、径方向の外側の端部に位置する外縁部と、前記前縁部から前記後縁部まで連続して凹状に形成されている凹部と、この凹部よりも外側に位置し前記外縁部又は前記前縁部から前記後縁部まで連続して凸状に形成されている凸部と、を有し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、羽根は、前縁部から後縁部まで連続して凹状に形成されている凹部と、凹部よりも外側に位置し外縁部又は前縁部から後縁部まで連続して凸状に形成されている凸部と、を有している。凹部を形成することにより、凹部に沿ってより多くの風を流すと共に、凸部を凹部の外側に形成することにより、径方向外方への風の流れを抑制する。これにより、後縁部の全体に風を流すことができ、送風効率を向上させることができる。つまり、送風効率を向上させたプロペラファンを提供することができる。

実施例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３に示されたプロペラファンの正面図である。 図５Ａは、図４の５Ａ線断面図、図５Ｂは、図４の５Ｂ線断面図、図５Ｃは、図４の５Ｃ線断面図、図５Ｄは、図４の５Ｄ線断面図、図５Ｅは、図４の５Ｅ線断面図である。 図６Ａは、図４に示されたプロペラファンの作用を説明する図、図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ-６Ｂ線断面図である。

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＞

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に向かって送風を行うプロペラファン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。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、室外熱交換器２３の外部から空気を取り入れ、ベルマウス２５に向かって送風を行うことができる。この送風方向を基準として、以下、図面右側を上流又は上流側、図面左側を下流又は下流側という。

図１を参照する。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、壁Ｗａに固定され前面に送風口３１ｂを有するケース３１に、室内から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及び図４を参照する。プロペラファン４０は、モータ２７（図２参照）に連結されている略円柱状のハブ部４１と、このハブ部４１の側壁面４１ａに一体的に形成された３枚の羽根５０と、を有する。プロペラファン４０は、例えば、時計回り方向に回転する。

ハブ部４１は、プロペラファン４０の中心に位置し、ハブ部４１の中心Ｏは、モータ２７の軸線に一致している。

３枚の羽根５０は、ハブ部４１の側面に周方向を基準として等間隔に配置されていると共に、同じ形状を呈する。羽根５０は、回転方向を基準として前端に位置する前縁部５１と、後端に位置する後縁部５２と、径方向の内側の端部に位置しハブ部４１に沿って形成された内縁部５３と、径方向の外側の端部に位置する外縁部５４と、を有する。

前縁部５１は、ハブ部４１側の端部が最も下流側に位置し、径方向外側の端部が最も上流側に位置するよう、傾斜している。換言すれば、前縁部５１は、ハブ部４１から径方向外側に向かって下り勾配に形成されている。

後縁部５２は、径方向内側の端部と径方向外側の端部とが送風方向を基準として略同じ位置（略同じ高さ）になるよう形成されている。

内縁部５３は、前縁部５１側の端部が最も上流側に位置し、後縁部５４側の端部が最も下流側に位置している。つまり、内縁部５３は、前縁部５１側から後縁部５２側に向かって上り勾配に形成されている。

外縁部５４は、ハブ部４１の中心Ｏを中心とした円弧形状を呈する。外縁部５４は、前縁部５１側の端部が最も上流側に位置し、後縁部５２側の端部が最も下流側に位置している。つまり、外縁部５４は、前縁部５１側から後縁部５２側に向かって上り勾配に形成されている。

図４及び図５Ａ～図５Ｅを参照する。羽根５０の断面形状は、回転方向を基準とした前方から後方に向かって連続的に変化している。羽根５０は、前縁部５１から後縁部５２まで連続して凹状に形成されている凹部５５と、この凹部５５よりも外側に位置し外縁部５４から後縁部５２まで連続して凸状に形成されている凸部５６と、を有している。

特に図５Ａ～図５Ｅを参照する。凹部５５の底である底点Ｐ１～Ｐ５が連続して形成された線を、底線Ｌ１という。また、凸部５６の頂である頂点Ｐ６～Ｐ８が連続して形成された線を頂線Ｌ２という。凹部５５と凸部５６との変曲点となる部位を境界部Ｐ９～Ｐ１１とすると共に、この境界部Ｐ９～Ｐ１１が連続して形成された線を境界線Ｌ３という。

なお、凸部５６は、凹部５５の外側において前縁部５１から形成されていてもよいが、図に示すように、前後方向の途中において外縁部５４から後縁部５２まで形成されていることが好ましい。理由は、後述する。

ハブ部４１の中心Ｏから凹部５５の後端までの長さｒ１は、ハブ部４１の中心Ｏから凹部５５の前端までの長さｒ２よりも短い。

ハブ部４１の中心Ｏから凸部５６の後端までの長さｒ３は、ハブ部４１の中心Ｏから凸部５６の前端までの長さｒ４よりも短い。

頂線Ｌ２が底線Ｌ１に平行になるよう、凹部５５と凸部５６とは、形成されている。

境界線Ｌ３は、頂線Ｌ２及び底線Ｌ１に平行である。また、境界線Ｌ３から底線Ｌ１までの長さＷ１は、境界線Ｌ３から頂線Ｌ２までの長さＷ２よりも長い。つまり、境界線Ｌ３は、底線Ｌ１よりも頂線Ｌ２に近い部位に位置している。

図６Ａ及び図６Ｂを参照する。羽根５０は、前縁部５１から後縁部５２まで連続して凹状に形成されている凹部５５と、凹部５５よりも外側に位置し外縁部５４から後縁部５２まで連続して凸状に形成されている凸部５６と、を有している。凹部５５を形成することにより、凹部５５に沿ってより多くの風を流す（図６Ｂ二点鎖線によって囲われた領域参照）と共に、凸部５６を凹部５５の外側に形成することにより、径方向外方への風の流れを抑制する。これにより、後縁部５２の全体に風を流すことができ、小さなトルクによってプロペラファン４０を回転させることができる。換言すれば、同じトルクでプロペラファン４０を回転させた際の送風量を増加させることができ、プロペラファン４０の送風効率を向上させることができる。つまり、送風効率を向上させたプロペラファン４０を提供することができる。

また、凸部５６を形成し、外縁部５４の外方へ風が漏れることを抑制することにより、外縁部５４とベルマウス２５との間の渦流れを原因とする騒音の発生を抑制することができる。

なお、上述のとおり、凸部５６は、前縁部５１から形成されていてもよいが、外縁部５４から形成されていることがより好ましい。前縁部５１から羽根５０の表面を流れる風は、遠心力によって外縁部５４と後縁部５２との角に向かって流れる。換言すれば、外縁部５４のうち、前縁部５１に近い部位では、外縁部５４の外に流れる風量は少ない。外縁部５４側への風の漏れが発生しやすい部位にのみ凸部５６を形成することにより、後縁部５２のより広い範囲に風を送ることができる。このため、凸部５６は、外縁部５４から形成されていることがより好ましい。

図４を参照する。ハブ部４１の中心Ｏから凹部５５の後端までの長さｒ１は、ハブ部４１の中心Ｏから凹部５５の前端までの長さｒ２よりも短く、且つ、ハブ部４１の中心Ｏから凸部５６の後端までの長さｒ３は、ハブ部４１の中心Ｏから凸部５６の前端までの長さｒ４よりも短い。つまり、凹部５５及び凸部５６は、後方に向かうに連れてハブ部４１に寄るように形成されている。これにより、より内側にも風を導くことができ、遠心力による外向きの力と合わせて羽根５０の全体に風を流すことができる。

図５Ａ～図５Ｅを併せて参照する。凸部５６の頂点Ｐ６～Ｐ８が連続して形成された頂線Ｌ２は、凹部５５の底点Ｐ１～Ｐ５が連続して形成された底線Ｌ１に略平行である。凹部５５の幅を狭めることなく広く確保することにより、円滑な流れを確保することができる。

境界部Ｐ９～Ｐ１１が連続して形成された境界線Ｌ３は、頂線Ｌ２及び底線Ｌ１に平行であると共に、底線Ｌ１よりも頂線Ｌ２に近い部位に位置している。これにより、凹部５５をより広く確保することができる。凹部５５の幅をより広く確保することにより、円滑な流れを確保することができる。

尚、本発明によるプロペラファンは、羽根が３枚である例を基に説明したが、羽根の枚数は、３枚に限られず、任意の枚数とすることができる。また、プロペラファンは、エアコン装置の室外機に限らず、その他の用途に用いてもよい。つまり、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…プロペラファン
４１…ハブ部
５０…羽根
５１…前縁部
５２…後縁部
５３…内縁部
５４…外縁部
５５…凹部
５６…凸部
Ｐ１～Ｐ５…底点
Ｐ６～Ｐ８…頂点
Ｐ９～Ｐ１１…境界部
Ｌ１…底線
Ｌ２…頂線
Ｌ３…境界線
ｒ１…ハブ部の中心から凹部の後端までの長さ
ｒ２…ハブ部の中心から凹部の前端までの長さ
ｒ３…ハブ部の中心から凸部の後端までの長さ
ｒ４…ハブ部の中心から凸部の前端までの長さ
Ｗ１…境界線から底線までの長さ
Ｗ２…境界線から頂線までの長さ
Ｏ…ハブ部の中心

Claims (4)

1. 中心に位置すると共に回転可能に設けられたハブ部と、このハブ部の外周に設けられている羽根と、からなるプロペラファンにおいて、
   前記羽根は、回転方向を基準として前端に位置する前縁部と、後端に位置する後縁部と、前記ハブ部に沿って形成された内縁部と、径方向の外側の端部に位置し自由端とされている外縁部と、前記前縁部から前記後縁部まで連続して凹状に１つだけ形成されている凹部と、この凹部よりも外側に位置し前記外縁部から前記後縁部まで連続して凸状に１つだけ形成されている凸部と、を有していると共に前記内縁部の肉厚が前記外縁部の肉厚よりも厚く形成され、
   前記凹部は、前記内縁部よりも軸線方向の一方向に凹状に形成され、
   前記凸部は、前記内縁部よりも軸線方向の他方向に凸状に形成されていることを特徴とするエアコン装置の室外機用プロペラファン。
2. 前記ハブ部の中心から前記凹部の後端までの長さは、前記ハブ部の中心から前記凹部の前端までの長さよりも短く、且つ、
   前記ハブ部の中心から前記凸部の後端までの長さは、前記ハブ部の中心から前記凸部の前端までの長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のエアコン装置の室外機用プロペラファン。
3. 前記凹部と、前記凸部とは、湾曲状に連続して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアコン装置の室外機用プロペラファン。
4. 前記凹部と前記凸部との変曲点である部位を境界部とした場合に、
   この境界部が連続して形成された境界線は、前記内縁部よりも前記外縁部に近い部位に位置していることを特徴とする請求項３に記載のエアコン装置の室外機用プロペラファン。

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