(57)【要約】  プロペラファンは、回転軸を中心に回転するボスと、ボスの外周面に固定された翼とを備え、翼は、回転方向に対する後縁に、正圧面側に突出した第２突出部を有し、第２突出部は、翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部と、突出先端部より径方向内側で突出が開始する部分の第１基部と、突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部と、を有し、突出先端部は、径方向において第１基部よりも前記第２基部側に位置する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転するボスと、
前記ボスの外周面に固定された翼とを備え、
前記翼は、回転方向に対する前縁に、負圧面側に突出した第１突出部を有し、
前記第１突出部は、前記翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部と、該突出先端部より径方向内側で突出が開始する部分の第１基部と、該突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部と、を有し、
前記突出先端部は、径方向において前記第１基部よりも前記第２基部側に位置する、
プロペラファン。
【請求項２】
前記第１突出部の突出形状は、曲面で構成されている、
請求項１のプロペラファン。
【請求項３】
回転軸を中心に回転するボスと、
前記ボスの外周面に固定された翼とを備え、
前記翼は、回転方向に対する後縁に、正圧面側に突出した第２突出部を有し、
前記第２突出部は、前記翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部と、該突出先端部より径方向内側で突出が開始する部分の第１基部と、該突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部と、を有し、
前記突出先端部は、径方向において前記第１基部よりも前記第２基部側に位置する、
プロペラファン。
【請求項４】
前記第２突出部の突出形状は、曲面で構成されている、
請求項３のプロペラファン。
【請求項５】
前記突出先端部の突出高さは、前記第１基部と前記第２基部との径方向距離よりも小さい、
請求項１〜４の何れか一項のプロペラファン。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項のプロペラファンと、ベルマウスと、ファングリルとを備え、
前記ベルマウスは、平面的にみて、前記プロペラファンの送風方向の下流側の部分を包囲し、前記プロペラファンの送風方向の上流側の部分は、平面的にみて、前記ベルマウスの外にあり、前記ファングリルは、前記プロペラファンの送風方向の下流に配置されている、
プロペラファン装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項のプロペラファンを搭載した、空気調和装置用室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラファン、プロペラファン装置および空気調和装置用室外機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロペラファン形状としては、次のようなものがある。すなわち、回転するボスと、そのボスの外周に放射状に設けられた複数の翼とを備えるファンにおいて、翼の中間部の取付角が、翼の付根部の取付角および翼の先端部の取付角のそれぞれよりも、大きくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に示す技術では、ファンの吹き出し流れの風速分布を均一化させる形状ではないため、ファンの下流にグリル等の構造物がある場合、十分な騒音低減効果が得られないという問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低騒音なプロペラファンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するための本発明は、回転軸を中心に回転するボスと、前記ボスの外周面に固定された翼とを備え、前記翼は、回転方向に対する前縁に、負圧面側に突出した第１突出部を有し、前記第１突出部は、前記翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部と、該突出先端部より径方向内側で突出が開始する部分の第１基部と、該突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部と、を有し、前記突出先端部は、径方向において前記第１基部よりも前記第２基部側に位置する、プロペラファンである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ファン下流の風速の偏差を小さくすることにより低騒音化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の空気調和装置用室外機の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の空気調和装置用室外機の内部構成を平面的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のプロペラファンの斜視図である。
【図４】プロペラファンの翼端渦の流れの様子を示す図である。
【図５】プロペラファンの下流側での風速分布を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２および実施の形態３のプロペラファンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、複数枚の翼に関する符号は、代表の１枚の翼にのみ付すものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の空気調和装置用室外機の正面図である。図２は、本発明の実施の形態１の空気調和装置用室外機の内部構成を平面的に示す図である。図３は、本発明の実施の形態１のプロペラファンの斜視図である。
【００１１】
空気調和装置用室外機１００は、図１および図２に示されるように、ケース５１を有している。ケース５１は、左右一対の側面５１ａ，５１ｃ、前面５１ｂ、背面５１ｄ、上面５１ｅ並びに底面５１ｆを有する筐体として構成されている。側面５１ａ及び背面５１ｄは、外部から空気を吸込む（矢印Ａ参照）ために開口部分を有している。また、前面５１ｂにおいては、外部に空気を吹出す（矢印Ａ参照）ための開口部分としての吹出口が形成され、吹出口にはベルマウス３が配置されるとともに、格子状のファングリル４が装着されている。
【００１２】
空気調和装置用室外機１００のケース５１内には、プロペラファン１、ファンモータ（駆動源）６、熱交換器７が収容されている。一例である、プロペラファン１は、プロペラファン１よりも背面５１ｄ側に配置されたファンモータ６と接続されており、そのファンモータ６の駆動力によって回転される。
【００１３】
熱交換器７は、側面５１ａと背面５１ｄとの近傍に配置されており、それら側面５１ａと背面５１ｄとに沿うように平面視、略Ｌ字状に延びている。
【００１４】
プロペラファン１の径方向外側には、ベルマウス３が配置されている。ベルマウス３は、プロペラファン１の回転方向に沿ってループ状（リング状）をなしている。
【００１５】
なお、図２、図３および図６における、矢印Ａは、空気の流れを例示しているが、あくまでも、説明上の図示であり、実際の流れを正確に示しているものではない。
【００１６】
プロペラファン１は、ボス１ａと、複数の翼とを備えている。一例であるが、本実施の形態１では、プロペラファン１は、３つの翼２を備えている。
【００１７】
ボス１ａは、プロペラファン１における中心部を占めている。換言すれば、プロペラファン１の回転中心線ＲＣが、ボス１ａを通っている。ボス１ａの形状は、特に限定されるものではないが、例えば、円柱状、截頭円錐体状、ドーム状に構成することができる。
【００１８】
３つの翼２はそれぞれ、ボス１ａの外周面に固定されている。翼２は、平面的にみて、部分的に、ベルマウス３に包囲されている。すなわち、それぞれの翼２の下流部は、平面的にみて、ベルマウス３で包囲されたベルマウス３の内側の領域内に入っており、それぞれの翼２の上流部は、平面的にみて、ベルマウス３で包囲されたベルマウス３の内側の領域の外に出ている。つまり、それぞれの翼２の上流部は、ベルマウス３の上流端（入口端）よりも、上流側に位置している。このようなプロペラファン１を半開放型という。また、ファングリル４は、プロペラファン１の下流に配置されている。
【００１９】
本発明として、特に限定するものではないが、本実施の形態１では、３つの翼２は、同じ形状を有しているので、以下、一つの翼２について説明する。翼２は、回転方向に対する前縁２１に、負圧面２ａ側に突出した第１突出部３１を有している態様、および、回転方向に対する後縁２２に、正圧面２ｂ側に突出した第２突出部４１を有している態様の、いずれか一態様、または、両方の態様を有している。換言すると、半径方向の内周端２３から外周端２４に至る間の半径比が０．５より外周側の範囲において、前縁２１の一部が、負圧面２ａ側へ突出している形状か、または、後縁２２の一部が、正圧面２ｂ側へ突出している形状かの、少なくとも一方の形状を有している。すなわち、翼２は、半径比０．５より外周側において、前縁２１の一部が負圧面側へ突出している第１突出部３１と、後縁２２の一部が正圧面側へ突出している第２突出部４１とを有している。
【００２０】
ここで、半径比とは、平面的にみて、ある径方向線上に関する、回転中心線ＲＣから外周端２４までの径方向の距離をＲとし、その径方向線上でみた、回転中心線ＲＣから、翼の任意の位置までの、径方向の距離をｒとしたときの、ｒ／Ｒを示す。別の言い方をすると、翼２は、半径方向の最内周から最外周に至る間の半径比が０．５より外周側の範囲において、局部的に、前縁２１が負圧面２ａ側へ突出している形状か、または、局所的に、後縁２２が、正圧面２ｂ側へ突出している形状かの、少なくとも一方の形状を有している。図示例の翼２は、前縁２１の一部が負圧面２ａ側へ突出している形状と、後縁２２の一部が正圧面２ｂ側へ突出している形状との、両方の形状を有している。また、別の記述態様によれば、回転中心線ＲＣの延びる方向でみた送風方向（図３に矢印Ａで例示の方向）に関して、上述した前縁２１の一部の突出は、送風方向の上流側への突出であり、上述した後縁２２の一部の突出は、送風方向の下流側への突出である。
【００２１】
さらに、径方向から内側から外側に至る向きで突出の始まりと終わりとを捉えた場合、前縁２１の負圧面２ａ側への突出部の突出高さが最大となる位置Ｒｍ、および、後縁２２の正圧面２ｂ側への突出部の突出高さが最大となる位置Ｒｍは、共に、突出開始半径Ｒ１と突出終了半径Ｒ２との平均半径よりも外周側となるように構成されている。別の言い方をすると、第１突出部３１および第２突出部４１のそれぞれにおいて、突出開始半径Ｒ１を第１基部とし、突出終了半径Ｒ２を第２基部とし、突出部の突出高さが最大となる位置を突出部の突出先端部（最高点）の位置とし、回転中心線の方向に投影的にみたとき、第１突出部３１の突出先端部３１ａの位置は、第１突出部３１の第１基部３１ｂの半径と、第１突出部３１の第２基部３１ｃの半径との平均半径よりも、外周側に存在し、第２突出部４１の突出先端部４１ａは、第２突出部４１の第１基部４１ｂの半径と、第２突出部４１の第２基部４１ｃの半径との平均半径よりも、外周側に存在する。さらに、異なる表現で説明すると、第１突出部３１は、翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部３１ａと、突出先端部３１ａより径方向内側で突出が開始する部分の第１基部３１ｂと、その突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部３１ｃとを有し、突出先端部３１ａは、径方向において第１基部よりも第２基部側に位置する。また、第２突出部４１は、翼の内周端から外周端までの径方向距離の中心よりも径方向外側の範囲内に設けられ、突出高さが最大となる突出先端部４１ａと、突出先端部４１ａより径方向内側で突出が開始する部分の第１基部４１ｂと、その突出先端部より径方向外側で突出が開始する部分の第２基部４１ｃとを有し、突出先端部４１ａは、径方向において第１基部よりも第２基部側に位置する。
【００２２】
上記のような構成により得られる効果について、図４および図５を用いて説明する。図４はプロペラファンの翼端渦の流れの様子を示す図である。半開放型のプロペラファン１では、翼の外周端２４の近傍に翼端渦Ｂという渦が発生する。翼端渦Ｂは、ベルマウス３の上流端よりも上流側に位置している翼２の上流部において、翼２の正圧面２ｂ側に対し負圧面２ａ側の圧力が低いことにより発生し、発生領域は半径比０．５より外周側となる。翼端渦Ｂが通過する領域は、渦の作用により流速が増加する。
【００２３】
図５はプロペラファンの下流側での風速分布を示す図であり、図５の左側の図は、比較例のプロペラファンの下流側での風速分布を示し、図５の右側の図は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの下流側での風速分布を示している。なお、比較例のプロペラファンとは、前縁における負圧面側への突出部、および、後縁における正圧面側への突出部との、両方とも、有していない翼のみからなるプロペラファンである。また、図中の等高線は、プロペラファンの下流にある平面での風速分布を示している。
【００２４】
図５の左側の図に示すように、比較例のプロペラファンでは、下流に向かって流下した翼端渦Ｂ（図４参照）の影響で、領域Ｃに局部的な増速部が現れている。プロペラファン１の下流にはファングリル４が存在するため、領域Ｃのような局部的な増速部が存在すると、ファングリル４を通過する風速の偏差が大きくなり、それによってファングリル４の表面での圧力変動が増大して、騒音増加の要因となっていた。
【００２５】
一方、図５の右側の図に示すように、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンでは、半径方向の内周端２３から外周端２４に至る間の半径比が０．５より外周側の範囲において、前縁２１の一部が、負圧面２ａ側へ突出している形状か、または、後縁２２の一部が、正圧面２ｂ側へ突出している形状かの、少なくとも一方の形状を有していることにより、翼負荷を局部的に増大させ、翼端渦Ｂの局部的な増速を受ける半径領域において、翼端渦Ｂの通過領域ではない領域Ｄの風速を増加させ、領域Ｃと領域Ｄの風速差を低減することができる。
【００２６】
また、図５の左側の図に示すように、Ｉ−Ｉ’断面の風速分布は、外周側の速度勾配が内周側の速度勾配よりも大きくなっている。このような前提において、本実施の形態１では、前縁２１の負圧面２ａ側への突出部、の突出高さが最大となる位置Ｒｍ、および、後縁２２の正圧面２ｂ側への突出部の突出高さが最大となる位置Ｒｍは、共に、突出開始半径Ｒ１と突出終了半径Ｒ２との平均半径Ｒａよりも外周側となるように構成されていることにより、上記の速度勾配を効果的に解消しつつ翼負荷を局部的に増大させることができ、翼端渦Ｂの局部的な増速を受ける半径領域において、翼端渦Ｂの通過領域ではない領域Ｄの風速を増加させ、領域Ｃと領域Ｄの風速差を低減することができる。これにより、ファングリル４を通過する風速の偏差を小さくし、ファングリル４の表面圧力変動を減少させることにより、低騒音化できる。
【００２７】
なお、本実施の形態１のプロペラファンおよび空気調和装置用室外機は、第１突出部３１および第２突出部４１の一方だけを有する翼によっても構成することができ、その場合も、上述した本実施の形態の効果が得られる。
【００２８】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２および実施の形態３のプロペラファンの斜視図である。なお、以下に説明する部分を除いては、本実施の形態２は、上述した実施の形態１と同様であるものとする。
【００２９】
図６に示すように、プロペラファン１の翼２の、半径方向の内周端２３から外周端２４に至る間の半径比が０．５より外周側の範囲における前縁２１の一部の負圧面２ａ側への突出形状、および、後縁２２の一部の正圧面２ｂ側への突出形状は、翼の径方向に延びる断面においてみて、略円弧状の曲線でつながれた滑らかな曲線で構成された特徴的断面を有しており、すなわち、負圧面２ａ側への突出形状、および、正圧面２ｂ側への突出形状は、上記のような特徴的断面のみを有するような形状である。換言すれば、負圧面２ａ側への突出形状、および、正圧面２ｂ側への突出形状は、稜線を有しない曲面で構成されている。
【００３０】
上記のような構成により、突出部での流れの不連続を誘発することなく翼負荷を局部的に増大させることができ、図５に示すように、翼端渦Ｂの局部的な増速を受ける半径領域において、翼端渦Ｂの通過領域ではない領域Ｄの風速を増加させ、領域Ｃと領域Ｄとの風速差を効果的に低減することにより、グリルを通過する風速の偏差を小さくし、グリル表面圧力変動を減少させることにより、一層の低騒音化ができる。
【００３１】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るプロペラファンにつき、図６を用いて、説明する。なお、以下に説明する部分を除いては、本実施の形態３は、上述した実施の形態１または実施の形態２と同様であるものとする。
【００３２】
図６に示すように、プロペラファン１の翼２の、半径方向の内周端２３から外周端２４に至る間の半径比が０．５より外周側の範囲における、前縁２１の一部の負圧面２ａ側への突出形状の最大高さである突出高さＬ１、および、後縁２２の一部の正圧面２ｂ側への突出形状の最大高さである突出高さＬ１は、突出開始半径Ｒ１から突出終了半径Ｒ２までの径方向距離Ｌ２よりも小さく構成されている。
【００３３】
上記のような構成により、突出部での流れの急激な変化を抑制しつつ翼負荷を局部的に増大させることができ、図５に示すように、翼端渦Ｂの局部的な増速を受ける半径領域において、翼端渦Ｂの通過領域ではない領域Ｄの風速を増加させ、領域Ｃと領域Ｄの風速差を効果的に低減することにより、グリルを通過する風速の偏差を小さくし、グリル表面圧力変動を減少させることにより、一層の低騒音化ができる。
【００３４】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００３５】
上述した実施の形態では、プロペラファンを、空気調和装置用室外機に組み入れた態様として説明しているが、本発明のプロペラファンは、これに限定されるものではない。本発明は、上述したプロペラファンと、ベルマウスと、ファングリルとを備えたプロペラファン装置として実施することができる。ベルマウスは、平面的にみて、プロペラファンの送風方向の下流側の部分を包囲し、プロペラファンの送風方向の上流側の部分は、平面的にみて、ベルマウスの外にあり、ファングリルは、プロペラファンの送風方向の下流に配置されている。そして、このようなプロペラファン装置を、熱交換器と組み合わせて実施した態様の一つが、先に説明してきた空気調和装置用室外機としての実施の形態である。よって、他の例を挙げると、本発明のプロペラファン装置は、冷凍装置等の空気調和装置以外の冷凍サイクル装置（圧縮機、凝縮器、膨張装置および蒸発器を少なくとも含む冷凍回路を備えた装置）に用いることができ、さらに、熱交換要素の具備を条件としない、換気装置、送風装置、ドライヤとして実施することも可能である。
【００３６】
また、本発明を実施するための最良の形態として、上記に説明した例では、翼の枚数が３枚である場合を図示しているが、本発明は、３枚以外の翼枚数の構成として実施することも可能であり、かかる構成においても、上記の優れた作用効果が得られる。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、翼が、前縁の一部が負圧面側へ突出している形状と、後縁の一部が正圧面側へ突出している形状との両方を備えている態様を例示していたが、この態様は、本発明のあくまでも一例であり、本発明に関する翼は、前縁に上記の突出を有する一方、後縁に上記の突出を有しない形態であってもよく、あるいは、本発明に関する翼は、後縁に上記の突出を有する一方、前縁に上記の突出を有しない形態であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  プロペラファン、１ａ  ボス、２  翼、２１  前縁、２２  後縁、２３  内周端、２４  外周端、２ａ  負圧面、２ｂ  正圧面、３  ベルマウス、４  ファングリル、７  熱交換器、３１  第１突出部、３１ａ  第１突出部の突出先端部、３１ｂ  第１突出部の第１基部、３１ｃ  第１突出部３１の第２基部、４１  第２突出部、４１ａ  第２突出部の突出先端部、４１ｂ  第２突出部の第１基部、４１ｃ  第２突出部の第２基部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2017042877.tif 000010
2017042877.tif 000011
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