(57)【要約】  本発明に係るプロペラファンは、回転軸上に設けられた軸部と、前記軸部の外周側に設けられた翼と、を備え、前記翼は、回転方向の後進側に形成された後縁部を有し、前記後縁部は、最も内周側に位置する第１後縁部と、前記第１後縁部の外周側に隣接する第２後縁部と、を含み、前記第１後縁部の最も内周側の点を第１接続点と定義し、前記第１後縁部と前記第２後縁部との接続点を第２接続点と定義し、前記回転軸と前記第１接続点とを通る直線を基準線と定義したとき、前記第２接続点が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置し、前記第２後縁部が、前記第２接続点よりも前記回転方向の後進側に後退するように構成されたものである。
2019030866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸上に設けられた軸部と、
前記軸部の外周側に設けられた翼と、を備え、
前記翼は、回転方向の後進側に形成された後縁部を有し、
前記後縁部は、
最も内周側に位置する第１後縁部と、
前記第１後縁部の外周側に隣接する第２後縁部と、を含み、
前記第１後縁部の最も内周側の点を第１接続点と定義し、
前記第１後縁部と前記第２後縁部との接続点を第２接続点と定義し、
前記回転軸と前記第１接続点とを通る直線を基準線と定義したとき、
前記第２接続点が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置し、
前記第２後縁部が、前記第２接続点よりも前記回転方向の後進側に後退するように構成された
プロペラファン。
【請求項２】
前記第１後縁部が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置するように構成された
請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項３】
前記回転軸を中心とし前記第２接続点を通る円の半径が、
前記回転軸を中心とし前記翼の外周縁を通る円の半径と、前記回転軸を中心とし前記第１接続点を通る円の半径との中間の半径よりも小さい
請求項１又は２に記載のプロペラファン。
【請求項４】
前記第２後縁部のうち、接線が前記第１接続点を通る最も内周側の接点を第１頂点と定義したとき、
前記第１後縁部の長さが、前記第２接続点と前記第１頂点との間の前記第２後縁部の長さ以上である
請求項１〜３の何れか一項に記載のプロペラファン。
【請求項５】
前記第１後縁部の長さが、前記第２接続点と前記第１頂点との間の前記第２後縁部の長さの２倍以下である
請求項４に記載のプロペラファン。
【請求項６】
前記翼は、前記回転方向の前進側に形成された前縁部を有し、
前記前縁部の最も内周側と前記後縁部の最も内周側とを、前記回転軸を中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第１中間点と定義し、
当該翼の外周を形成する外周縁の前記前縁部及び前記後縁部を、前記回転軸を中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第２中間点と定義したとき、
前記第１中間点が、前記回転軸に沿った方向において前記第２中間点よりも上流側に位置するように構成された
請求項１〜５の何れか一項に記載のプロペラファン。
【請求項７】
前記翼は、前記軸部の外周に接続され、
前記回転方向の前進側に形成された前縁部と前記軸部との接続点を第３接続点と定義したとき、
前記軸部は、
前記回転軸と前記第１接続点との距離が、
前記回転軸と前記第３接続点との距離よりも長くなるように構成された
請求項１〜６の何れか一項に記載のプロペラファン。
【請求項８】
前記翼は、前記軸部の外周側に設けられた複数の翼の１つであり、
前記軸部に隣接して設けられ、前記複数の翼のうち前記回転軸を中心とする周方向で隣り合う２つの翼同士を接続する接続部を備えた
請求項１〜６の何れか一項に記載のプロペラファン。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のプロペラファンと、
前記プロペラファンに駆動力を付与する駆動源と、
前記プロペラファン及び前記駆動源を収容するケーシングと、を備えた
送風装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の送風装置と、
凝縮器及び蒸発器を有する冷媒回路と、を備え、
前記送風装置は、
前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも一方に空気を送風する
冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼を備えたプロペラファン、そのプロペラファンを備えた送風装置及び冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低騒音及び高効率な送風装置を実現するためのプロペラファンの翼形状について、幾つかの事例が提案されている。送風装置の騒音及びエネルギー損失は、気流の乱れ、例えば渦により生じるものである。例えば、ファン駆動用に内周側上流に配置されたファンモータが、プロペラファンの翼に入る気流を乱す。このため、翼の内周側においては気流が翼に沿わない事が起こり、気流の乱れ及び渦が発生しやすい。【０００３】
そこで、流れの乱れを低減する翼形状、及び渦を低減する翼形状が提案されている。例えば特許文献１には、翼内周の後縁部を削減して、後縁部に回転方向と逆方向に凸部を設けて、翼面積を増加させて静圧上昇量を増加させるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９０３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のプロペラファンは、翼の内周側の後縁部が気流の吹出し方向に沿っており、後縁部で生じた渦の軸が翼面を通過する気流方向に沿ったものとなる。このため、前縁部から翼面上を発達した渦が、後縁部で生じた渦と合わさり、吹出し後の下流まで渦が残る、という課題がある。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、翼の後縁部に発生する渦を低減することができるプロペラファン、そのプロペラファンを備えた送風装置及び冷凍サイクル装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプロペラファンは、回転軸上に設けられた軸部と、前記軸部の外周側に設けられた翼と、を備え、前記翼は、回転方向の後進側に形成された後縁部を有し、前記後縁部は、最も内周側に位置する第１後縁部と、前記第１後縁部の外周側に隣接する第２後縁部と、を含み、前記第１後縁部の最も内周側の点を第１接続点と定義し、前記第１後縁部と前記第２後縁部との接続点を第２接続点と定義し、前記回転軸と前記第１接続点とを通る直線を基準線と定義したとき、前記第２接続点が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置し、前記第２後縁部が、前記第２接続点よりも前記回転方向の後進側に後退するように構成されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るプロペラファンは、第２接続点が、基準線よりも回転方向の前進側、又は基準線上に位置し、第２後縁部が、第２接続点よりも回転方向の後進側に後退するように構成されたものである。このため、第１後縁部に発生した渦と第２後縁部に発生した渦とが相互に弱め合い、翼の後縁部に発生する渦を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１におけるプロペラファンの概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図４】実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図５】実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図６】実施の形態１におけるプロペラファン及びモータと、気流の様子とを模式的に示す図である。
【図７】翼５をＡ−Ａ線に沿う位置で展開して翼周りの流れを示す図である。
【図８】実施の形態１におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
【図９】比較例１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図１０】比較例２におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図１１】比較例３におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図１２】比較例３におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
【図１３】実施の形態２におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
【図１４】実施の形態２におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
【図１５】実施の形態３におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。
【図１６】実施の形態３におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
【図１７】実施の形態４におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。
【図１８】実施の形態４におけるプロペラファンを、回転軸を含む面に回転投影した形状を示す図である。
【図１９】実施の形態５におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。
【図２０】実施の形態６における冷凍サイクル装置である空気調和装置の概要図である。
【図２１】本実施の形態６における送風装置である室外機を、吹出口側から見たときの斜視図である。
【図２２】上面側から室外機の構成を説明するための図である。
【図２３】室外機からファングリルを外した状態を示す図である。
【図２４】室外機からファングリル及び前面パネル等を除去して、内部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るプロペラファンの実施の形態について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。
【００１１】
実施の形態１．
（全体構成）
図１は、実施の形態１におけるプロペラファンの概略構成を示す斜視図である。
図２は、実施の形態１におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。なお、図２においては、翼５の表面の気流を押す側の面、すなわち圧力面側から見た形状を示す。
図１及び図２に示すように、プロペラファン１は、回転軸ＣＬ上に設けられたボス３と、ボス３の外周側に設けられた複数の翼５とを備える。ボス３は、回転軸ＣＬを中心に回転する。複数の翼５は、ボス３から径方向外側に放射状に延びて構成されている。複数の翼５は、相互に等角度範囲で周方向に離隔している。
なお、ボス３は、本発明における「軸部」に相当する。
【００１２】
なお、図中矢印ＲＤは、プロペラファン１の回転方向ＲＤを示す。図中矢印ＦＤは、気流の流れ方向ＦＤを示している。また、本実施の形態１においては、翼５が３枚である態様を例示しているが、翼５の枚数はこれに限定されない。
【００１３】
翼５は、前縁部７と、後縁部９と、外周縁１１と、内周縁１３とを有している。前縁部７は、回転方向ＲＤの前進側に形成されている。すなわち、前縁部７は、回転方向ＲＤに対して前方に位置している。後縁部９は、回転方向ＲＤの後進側に形成されている。すなわち、後縁部９は、回転方向ＲＤに対して後方に位置している。内周縁１３は、前縁部７の最内周部と後縁部９の最内周部との間で前後に、且つ弧状に延びる部分である。翼５は、内周縁１３においてボス３の外周に接続されている。外周縁１１は、前縁部７の最外周部と後縁部９の最外周部とを接続するように前後に、且つ弧状に延びる部分である。例えば、回転軸ＣＬを中心とし外周縁１１を通る円の半径は、一定である。なお、図中矢印８は、プロペラファン１の回転時に、翼５の圧力面に流れる気流を示している。
【００１４】
なお、本実施の形態１においては、外周縁１１を通る円の半径が一定である態様を例示しているが、外周縁１１の形状はこれに限定されない。外周縁１１の形状は、任意の形状を適用することが可能である。
【００１５】
（後縁部９の構成）
次に、後縁部９の構成の詳細について説明する。
【００１６】
図３は、実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図３においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図３においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００１７】
図３に示すように、翼５の後縁部９は、ボス３に隣接する第１後縁部９ａと、第１後縁部９ａに隣接する第２後縁部９ｂとを有している。すなわち、第１後縁部９ａは、後縁部９の最も内周側に位置する部分である。第２後縁部９ｂは、後縁部９の、第１後縁部９ａの外周側に隣接する部分である。
【００１８】
ここで、ボス３と第１後縁部９ａとの接続点を、第１接続点Ｐ１と定義する。すなわち、第１後縁部９ａの最も内周側の点を、第１接続点Ｐ１と定義する。また、第１後縁部９ａと第２後縁部９ｂとの接続点を、第２接続点Ｐ２と定義する。また、回転軸ＣＬと第１接続点Ｐ１とを通る直線を、基準線ＢＬと定義する。
【００１９】
このように定義した場合、翼５の後縁部９は、第２接続点Ｐ２が、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの前進側に位置するように構成されている。また、翼５の後縁部９は、第２後縁部９ｂが、第２接続点Ｐ２よりも回転方向ＲＤの後進側に後退するように構成されている。また、翼５の後縁部９は、第１後縁部９ａが、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの前進側に位置するように構成されている。すなわち、第１後縁部９ａは、第１接続点Ｐ１を起点として、回転方向ＲＤの前進側に、第２接続点Ｐ２まで前進する部分である。第２後縁部９ｂは、第２接続点Ｐ２を起点として、回転方向ＲＤの後進側に向かって後退する部分である。
【００２０】
図４は、実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図４においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図４においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００２１】
図４に示すように、回転軸ＣＬを中心とし第２接続点Ｐ２を通る円の半径を、半径Ｒｐと定義する。また、回転軸ＣＬを中心とし翼５の外周縁１１を通る円の半径を、半径Ｒｏと定義する。また、回転軸ＣＬを中心とし第１接続点Ｐ１を通る円の半径を、半径Ｒｉと定義する。また、半径Ｒｏと半径Ｒｉとの中間の半径を、半径Ｒｈと定義する。すなわち、半径Ｒｈ、半径Ｒｏ、及び半径Ｒｉは、以下の関係である。
【００２２】
［数１］
Ｒｈ＝（Ｒｏ−Ｒｉ）／２
【００２３】
このように定義した場合、翼５の後縁部９は、回転軸ＣＬを中心とし第２接続点Ｐ２を通る円の半径Ｒｐが、半径Ｒｏと半径Ｒｉとの中間の半径Ｒｈよりも小さくなるように構成されている。
【００２４】
図５は、実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図５においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図５においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００２５】
図５に示すように、第２後縁部９ｂのうち、接線ＴＬが第１接続点Ｐ１を通る最も内周側の接点を、第１頂点Ｐ３と定義する。また、第１後縁部９ａの長さを、長さＬ１と定義する。また、第２接続点Ｐ２と第１頂点Ｐ３との間の第２後縁部９ｂの長さを、長さＬ２と定義する。
【００２６】
このように定義した場合、翼５の後縁部９は、第１後縁部９ａの長さＬ１が、第２後縁部９ｂの長さＬ２以上となるように構成されている。例えば、翼５の後縁部９は、第１後縁部９ａの長さＬ１が、第２後縁部９ｂの長さＬ２の２倍以下となるように構成されている。なお、第１後縁部９ａの長さＬ１と、第２後縁部９ｂの長さＬ２とが略同じ長さであっても良い。
【００２７】
（動作）
次に、実施の形態１におけるプロペラファン１の動作について説明する。
【００２８】
図６は、実施の形態１におけるプロペラファン及びモータと、気流の様子とを模式的に示す図である。なお、図６においては、説明の便宜上、翼５の一部の図示を省略している。
図６に示すように、プロペラファン１のボス３は、駆動源であるファンモータ６１に取り付けられる。プロペラファン１のボス３は、ファンモータ６１の回転力によって回転する。ファンモータ６１の回転により、気流８が翼５の前縁部７から流入し、翼５の間を通過して、後縁部９から放出される。翼５の間を通過する気流は、翼５に沿って流れるときに翼５の傾き及び反りによって気流方向を変えられ、運動量変化により静圧上昇する。
【００２９】
ここで、ボス３近くの内周側の翼５に流入する気流の流れについて説明する。
翼５における内周側の上流には、円筒状のボス３及びファンモータ６１が存在する。このため、翼５の前縁部７に流入する直前の気流には、風速が不均一である、乱れた流れ２１が含まれる。例えば、乱れた流れ２１は、流体がファンモータ６１又はボス３を通過するときに発生した渦によって発生する。また例えば、乱れた流れ２１は、ファンモータ６１の存在、ボス３の存在、または渦の存在によって狭くなった流路を流体が通過するときに、局所的な風速の増加によって発生する。
【００３０】
図７は、翼５をＡ−Ａ線に沿う位置で展開して翼周りの流れを示す図である。なお、図７においては、説明の便宜上、翼５の一部の図示を省略している。
図７に示すように、翼５の前縁部７に流入する直前の気流に、乱れた流れ２１が含まれると、前縁部７で渦Ｘが発生する。より詳細には、内周側の翼５の前縁部７の向き３１、すなわち翼断面でいう前縁部７の接線方向と、流入する気流方向３３とが一致せず、前縁部７で渦Ｘが発生する。前縁部７で発生した渦Ｘは、翼５の翼面に沿って流れ、後縁部９から放出される。
【００３１】
図８は、実施の形態１におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。なお、図８においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図８においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
図８に示すように、前縁部７で発生した渦Ｘは、翼５の翼面上を軸３６Ｘに沿って流れ、後縁部９から放出される。また、翼５の後縁部９から放出された気流には、後縁部９の縁に沿った形状の軸３６Ｙをもつ渦Ｙが形成される。すなわち、翼５の内周側において、後縁部９から放出された気流には、第１後縁部９ａと第２後縁部９ｂに沿って、回転方向ＲＤに向かって凸状の軸３６Ｙをもつ渦Ｙが形成される。
【００３２】
このため、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが互いに衝突し、渦Ｙを形成する気流同士の摩擦によって渦Ｙが弱められる。また、第１後縁部９ａ及び第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙは、下流に行くに従い捻れ、軸３６Ｙの屈曲量が増加し、下流に行くに従い渦Ｙを形成する気流同士が衝突し易くなり、渦Ｙが弱められる。
【００３３】
また、翼５の翼面上を流れる渦Ｘの軸３６Ｘと、渦Ｙの軸３６Ｙは、後縁部９において交差する。このため、第１後縁部９ａ及び第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙと、渦Ｘとが互いに衝突し、渦Ｙを形成する気流及び渦Ｘを形成する気流同士の摩擦によって、渦Ｙ及び渦Ｘが弱められる。
【００３４】
（効果）
以上のように本実施の形態１においては、翼５の後縁部９は、ボス３に隣接する第１後縁部９ａと、第１後縁部９ａに隣接する第２後縁部９ｂとを有する。第２接続点Ｐ２が、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの前進側に位置し、第２後縁部９ｂが、第２接続点Ｐ２よりも回転方向ＲＤの後進側に後退するように構成されている。
このため、翼５の後縁部９で発生する渦Ｙが捻れた軸３６Ｙをもって放出され、渦Ｙが摩擦により弱められる。また、翼５の前縁部７で発生した軸３６Ｘをもつ渦Ｘと、翼５の後縁部９で発生する渦Ｙが下流で混合し、両者の摩擦により渦Ｘ及び渦Ｙが相互に弱められる。よって、気流の乱れが小さくなり、エネルギー損失が低減される。また、渦Ｘ及び渦Ｙに伴う気流の乱れが小さくなり、騒音も低減するプロペラファンを実現できる。
【００３５】
以下、本実施の形態１におけるプロペラファン１の効果を、比較例と対比して説明する。なお、比較例のプロペラファンの説明において、本実施の形態１のプロペラファン１と同一符号は対応部分を示すものとする。
【００３６】
（比較例１）
図９は、比較例１におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図９においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図９においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
図９に示すように、比較例１のプロペラファン１は、第２接続点Ｐ２が、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの後進側に位置する構成である。すなわち、翼５の内周側の後縁部９が気流の吹出し方向に沿って形成されている。
【００３７】
このため、比較例１におけるプロペラファンは、翼面上を流れてきた渦Ｘの軸３６Ｘと、後縁部９で発生した渦Ｙの軸３６Ｙの方向が同じ向きになる。よって、渦Ｙと渦Ｘとがお互いに打ち消し合うことがなく、下流側に残り、エネルギー損失が発生する。また、渦Ｘ及び渦Ｙの気流の乱れにより騒音が発生する。
【００３８】
一方、本実施の形態１におけるプロペラファン１は、渦Ｘの軸３６Ｘと渦Ｙの軸３６Ｙが後縁部９において交差するので、上述した効果を奏することができる。
【００３９】
（比較例２）
図１０は、比較例２におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図１０においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図１０においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
図１０に示すように、比較例２のプロペラファン１は、第２接続点Ｐ２が、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの後進側に位置し、第１後縁部９ａ及び第２後縁部９ｂが、基準線ＢＬよりも回転方向ＲＤの後進側に位置する構成である。
【００４０】
このため、比較例２におけるプロペラファンは、翼５の内周側において、第１後縁部９ａと第２後縁部９ｂに沿って、回転方向ＲＤの反対方向に向かって凸状の軸３６Ｙをもつ渦Ｙが形成される。よって、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが互いに離れ、渦Ｙを形成する気流同士が衝突することが無く、渦Ｙが弱められることはない。
【００４１】
一方、本実施の形態１におけるプロペラファン１は、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが互いに衝突するので、上述した効果を奏することができる。
【００４２】
（比較例３）
図１１は、比較例３におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
図１２は、比較例３におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
なお、図１１及び図１２においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図１１及び図１２においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００４３】
図１１に示すように、比較例３のプロペラファン１は、回転軸ＣＬを中心とし第２接続点Ｐ２を通る円の半径Ｒｐが、半径Ｒｏと半径Ｒｉとの中間の半径Ｒｈよりも大きい構成である。また、第１後縁部９ａの長さＬ１が、第２後縁部９ｂの長さＬ２の２倍を超える構成である。また図１２に示すように、比較例３のプロペラファン１は、第１後縁部９ａと第２後縁部９ｂに沿った軸３６Ｙの形状が、径方向に直線状に近づく。また、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙの量が、第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙの量よりも多くなる。
【００４４】
このため、比較例３におけるプロペラファンは、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと、第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが衝突し難くなり、渦Ｙが相互に弱められる効果が低減する。
【００４５】
一方、本実施の形態１におけるプロペラファン１は、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが互いに衝突するので、上述した効果を奏することができる。
【００４６】
実施の形態２．
以下、実施の形態２におけるプロペラファン１について、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。実施の形態１と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
【００４７】
図１３は、実施の形態２におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図１３においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図１３においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００４８】
図１３に示すように、翼５の後縁部９は、第２接続点Ｐ２が、基準線ＢＬ上に位置するように構成されている。また、翼５の後縁部９は、第１後縁部９ａが、基準線ＢＬ上に位置するように構成されている。すなわち、第１後縁部９ａは、第１接続点Ｐ１を起点として、基準線ＢＬ上を第２接続点Ｐ２まで延びる部分である。第２後縁部９ｂは、第２接続点Ｐ２を起点として、回転方向ＲＤの後進側に向かって後退する部分である。
【００４９】
図１４は、実施の形態２におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。なお、図１４においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図１４においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
図１４に示すように、翼５の内周側において、後縁部９から放出された気流には、第１後縁部９ａと第２後縁部９ｂに沿って、回転方向ＲＤに向かって凸状の軸３６Ｙをもつ渦Ｙが形成される。
【００５０】
このため、上記実施の形態１と同様に、第１後縁部９ａから放出された渦Ｙと第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙとが互いに衝突し、渦Ｙを形成する気流同士の摩擦によって渦Ｙが弱められる。また、第１後縁部９ａ及び第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙは、下流に行くに従い捻れ、軸３６Ｙの屈曲量が増加し、下流に行くに従い渦Ｙを形成する気流同士が衝突し易くなり、渦Ｙが弱められる。
【００５１】
また、翼５の翼面上を流れる渦Ｘの軸３６Ｘと、渦Ｙの軸３６Ｙは、後縁部９において交差する。このため、第１後縁部９ａ及び第２後縁部９ｂから放出された渦Ｙと、渦Ｘとが互いに衝突し、渦Ｙを形成する気流及び渦Ｘを形成する気流同士の摩擦によって、渦Ｙ及び渦Ｘが弱められる。
【００５２】
実施の形態３．
以下、実施の形態３におけるプロペラファン１について、上記実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。実施の形態１及び２と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
【００５３】
図１５は、実施の形態３におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。なお、図１５においては、翼５の表面の気流を押す側の面、すなわち圧力面側から見た形状を示す。
【００５４】
図１５に示すように、前縁部７とボス３との接続点を、第３接続点Ｐ４と定義する。また、回転軸ＣＬと第３接続点Ｐ４との距離を、距離Ｄｆと定義する。また、回転軸ＣＬと第１接続点Ｐ１との距離を、距離Ｄｂと定義する。
【００５５】
このように定義した場合、ボス３は、回転軸ＣＬと第１接続点Ｐ１との距離Ｄｂが、回転軸ＣＬと第３接続点Ｐ４との距離Ｄｆよりも長くなるように構成されている。言い換えると、翼５は、第３接続点Ｐ４と外周縁１１との距離Ｄｗｆが、第１接続点Ｐ１と外周縁１１との距離Ｄｗｂよりも長くなるように構成されている。すなわち、ボス３の側壁は、前縁部７よりも後縁部９が径方向外側に形成されている。
【００５６】
図１６は、実施の形態３におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。なお、図１６においては、プロペラファン１を回転軸ＣＬに垂直な面に投影した形状を示す。また、図１６においては、複数の翼５のうち１枚の翼５のみを示す。
【００５７】
図１６に示すように、翼の前縁部７に発生した渦Ｘが通過する翼面上の距離は、前縁部７から後縁部９にかけて、距離Ｄｗｆから距離Ｄｗｂへ短くなる。すなわち、ボス３の側壁と外周縁１１で挟まれ、気流が通過する領域が狭くなる。
【００５８】
このため、翼面上を通過する渦Ｘは、縮流され、後縁側に向かって増速する。すると、後縁部９に発生した渦Ｙとの衝突時の速度が大きくなり、後縁部９に発生した渦Ｙをより弱める効果が強くなる。
よって、上記実施の形態１と比較して、さらに、気流の乱れが小さくなり、エネルギー損失が低減される。また、上記実施の形態１と比較して、さらに、渦Ｘ及び渦Ｙに伴う気流の乱れが小さくなり、騒音も低減するプロペラファンを実現できる。
【００５９】
実施の形態４．
以下、実施の形態４におけるプロペラファン１について、上記実施の形態１〜３との相違点を中心に説明する。実施の形態１〜３と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
【００６０】
図１７は、実施の形態４におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。なお、図１７においては、翼５の表面の気流を押す側の面、すなわち圧力面側から見た形状を示す。
図１８は、実施の形態４におけるプロペラファンを、回転軸を含む面に回転投影した形状を示す図である。つまり、図１８は、プロペラファン１を回転させた際に、側面から見た翼５の存在領域を示した図である。
【００６１】
図１７及び図１８に示すように、翼５の内周縁１３における前縁部７及び後縁部９を、回転軸ＣＬを中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第１中間点Ｐ５と定義する。すなわち、翼５の前縁部７の最も内周側と後縁部９の最も内周側とを、回転軸ＣＬを中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第１中間点Ｐ５と定義する。また、翼５の外周縁１１における前縁部７及び後縁部９を、回転軸ＣＬを中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第２中間点Ｐ６と定義する。
【００６２】
このように定義した場合、翼５は、第１中間点Ｐ５が、回転軸ＣＬに沿った方向において第２中間点Ｐ６よりも上流側に位置するように構成されている（図１８参照）。すなわち、翼５は、いわゆる後傾翼である。なお、後縁部９の構成は、上記実施の形態１〜３の何れかと同じである。
【００６３】
翼５は後傾翼であるため、翼５が気流を押し出す向きが、径方向内向きを向く。このため、外周縁１１から漏れる気流８の流れを抑制して、気流８の乱れを低減することができる。
【００６４】
また、気流８が内周側を向くため、翼５の内周側で発生した渦Ｘと気流８とが混合した場合であっても、翼５の内周側の後縁部９で発生した渦Ｙと相互に弱めることができる。よって、翼５を後傾翼とした場合であっても、気流の乱れが小さくなり、エネルギー損失が低減され、騒音も低減するプロペラファンを実現できる。
【００６５】
実施の形態５．
以下、実施の形態５におけるプロペラファン１について、上記実施の形態１〜４との相違点を中心に説明する。実施の形態１〜４と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
【００６６】
図１９は、実施の形態５におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。なお、図１９においては、翼５の表面の気流を押す側の面、すなわち圧力面側から見た形状を示す。
図１９に示すように、プロペラファン１は、回転軸ＣＬに設けられた軸部４と、軸部４の外周側に設けられた複数の翼５と、複数の翼５のうち周方向で隣り合う２つの翼５同士を接続する複数の接続部１０と、を有している。
【００６７】
軸部４は、回転軸ＣＬを中心に回転する。複数の接続部１０のそれぞれは、例えば板状の形状を有しており、軸部４の外周側に隣接して設けられている。複数の接続部１０のそれぞれは、周方向で隣り合う２つの翼５のうち、プロペラファン１の回転方向ＲＤに向かって前方に位置する翼５の後縁部９と、回転方向ＲＤの後方に位置する翼５の前縁部７とを接続している。
【００６８】
プロペラファン１は、ボス３を備えないいわゆるボスレス型のプロペラファンである。軸部４、複数の翼５及び複数の接続部１０は、樹脂により一体成形されている。すなわち、軸部４、複数の翼５及び複数の接続部１０は、一体翼を構成している。
【００６９】
翼５の後縁部９の構成は、上記実施の形態１〜４の何れかと同様である。すなわち、第１後縁部９ａは、後縁部９の最も内周側に位置している。また、第２後縁部９ｂは、後縁部９の、第１後縁部９ａの外周側に隣接する部分である。
【００７０】
第１後縁部９ａの最も内周側の点が、第１接続点Ｐ１である。すなわち、周方向で隣り合う２つの翼５のうち、回転方向ＲＤに向かって前方に位置する翼５の後縁部９と、回転方向ＲＤの後方に位置する翼５の前縁部７との接続点が、第１接続点Ｐ１である。
【００７１】
以上のように本実施の形態５においては、軸部４の外周側に設けられた複数の翼５と、軸部４に隣接して設けられ、複数の翼５のうち周方向で隣り合う２つの翼５同士を接続する接続部１０と、を備えている。この構成によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７２】
実施の形態６．
上述したように本発明はプロペラファンの高効率及び低騒音化に関するものであるが、このファンを送風装置に搭載すれば、高効率で送風量を増加することができる。また、圧縮機と熱交換器などで構成される冷凍サイクル装置である空気調和機又は給湯用室外機に搭載すれば、低騒音かつ高効率で熱交換器通過風量を稼ぐことができ、機器の低騒音化と省エネルギー化を実現することができる。本実施の形態６は、そのような一例として、上記実施の形態１〜５のプロペラファン１を、送風装置を含む室外機としての空気調和装置の室外機に適用した場合について説明する。
【００７３】
図２０は、実施の形態６における冷凍サイクル装置である空気調和装置の概要図である。
図２０に示すように、空気調和装置は、圧縮機６４と凝縮器７２と膨張弁７４と蒸発器７３とを順番に冷媒配管で接続した冷媒回路７０を備えている。凝縮器７２には、熱交換用の空気を凝縮器７２に送風する凝縮器用ファン７２ａが配置されている。また、蒸発器７３には、熱交換用の空気を蒸発器７３に送風する蒸発器用ファン７３ａが配置されている。凝縮器用ファン７２ａ及び蒸発器用ファン７３ａの少なくとも一方は、上記実施の形態１〜５の何れかのプロペラファン１によって構成される。なお、冷媒回路７０に、冷媒の流れを切り替える四方弁等を設け、暖房運転と冷房運転とを切り替える構成としても良い。
【００７４】
図２１は、本実施の形態６における送風装置である室外機を、吹出口側から見たときの斜視図である。
図２２は、上面側から室外機の構成を説明するための図である。
図２３は、室外機からファングリルを外した状態を示す図である。
図２４は、室外機からファングリル及び前面パネル等を除去して、内部構成を示す図である。
図２１〜図２４に示すように、ケーシングである室外機本体５１は、左右一対の側面５１ａ及び側面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ために開口部分を有している。また、前面５１ｂにおいては、前面パネル５２に、外部に空気を吹出すための開口部分としての吹出口５３が形成されている。さらに、吹出口５３は、ファングリル５４で覆われており、それにより、物体等とプロペラファン１との接触を防止し、安全が図られている。なお、図２２の矢印Ａは、空気の流れを示している。
【００７５】
室外機本体５１内には、プロペラファン１が設置されている。プロペラファン１は、背面５１ｄ側にある駆動源であるファンモータ６１と、回転軸６２を介して接続されており、このファンモータ６１によって回転駆動される。
【００７６】
室外機本体５１の内部は、壁体である仕切板５１ｇによって、プロペラファン１が設置されている送風室５６と、圧縮機６４等が設置されている機械室５７とに分けられている。送風室５６内における側面５１ａ側と背面５１ｄ側とには、平面視、略Ｌ字状に延びるような熱交換器６８が設けられている。なお、熱交換器６８は、暖房運転時において凝縮器７２として機能し、冷房運転時において蒸発器７３として機能する。
【００７７】
送風室５６に配置されたプロペラファン１の径方向外側には、ベルマウス６３が配置されている。ベルマウス６３は、翼５の外周端よりも外側に位置し、プロペラファン１の回転方向に沿って環状をなしている。また、ベルマウス６３の一方側の側方には、仕切板５１ｇが位置し、他方側の側方には、熱交換器６８の一部が位置することとなる。
【００７８】
ベルマウス６３の前端は、吹出口５３の外周を囲むように室外機の前面パネル５２と接続している。なお、ベルマウス６３は、前面パネル５２と一体的に構成されていてもよく、あるいは、別体としてつなげられるものとして用意されていてもよい。このベルマウス６３によって、ベルマウス６３の吸込側と吹出側との間の流路が、吹出口５３近傍の風路として構成される。すなわち、吹出口５３近傍の風路は、ベルマウス６３によって、送風室５６内の他の空間と区切られる。
【００７９】
プロペラファン１の吸込側に設けられている熱交換器６８は、板状の面が平行になるように並設された複数のフィンと、その並設方向に各フィンを貫通する伝熱管とを備えている。伝熱管内には、冷媒回路を循環する冷媒が流通する。本実施の形態の熱交換器６８は、伝熱管が室外機本体５１の側面５１ａと背面５１ｄとにかけてＬ字状に延び、複数段の伝熱管がフィンを貫通しながら蛇行するように構成される。また、熱交換器６８は、配管６５等を介して圧縮機６４と接続し、さらに、図示省略する室内側熱交換器及び膨張弁等と接続されて、空気調和装置の冷媒回路７０を構成する。また、機械室５７には、基板箱６６が配置されており、この基板箱６６に設けられた制御基板６７によって室外機内に搭載された機器が制御されている。
【００８０】
本実施の形態６においても、対応する上記実施の形態１〜５と同様な利点が得られる。
【００８１】
なお、本実施の形態６は、送風装置を含む室外機として空気調和装置の室外機を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、送風装置を給湯器等の室外機として実施することも可能であり、さらに、送風を行う装置として、広く適用することができ、室外機以外の装置又は設備等に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  プロペラファン、３  ボス、５  翼、７  前縁部、９  後縁部、９ａ  第１後縁部、９ｂ  第２後縁部、１１  外周縁、１３  内周縁、３１  向き、３３  気流方向、５１  室外機本体、５１ａ  側面、５１ｂ  前面、５１ｃ  側面、５１ｄ  背面、５１ｅ  上面、５１ｆ  底面、５１ｇ  仕切板、５２  前面パネル、５３  吹出口、５４  ファングリル、５６  送風室、５７  機械室、６１  ファンモータ、６２  回転軸、６３  ベルマウス、６４  圧縮機、６５  配管、６６  基板箱、６７  制御基板、６８  熱交換器、７０  冷媒回路、７２  凝縮器、７２ａ  凝縮器用ファン、７３  蒸発器、７３ａ  蒸発器用ファン、７４  膨張弁。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2019030866.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2019030866.tif 000023
【図２２】
2019030866.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2019030866.tif 000026
【国際調査報告】
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2019030866.tif 000028
2019030866.tif 000029
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