(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に送風するプロペラファン（１５）であって、
中心に位置するハブ（１５ａ）と、
前記ハブ（１５ａ）から外周側に延び、その後縁３２の外周側に他の後縁部分よりも正圧面側に向かう起立部（３３）を有する複数枚の羽根（１５ｂ）と、
を備えたプロペラファン（１５）。
【請求項２】
前記起立部（３３）は、前記羽根（１５ｂ）を子午面に投影したとき、前記後縁（３２）の外周側が所定角度だけ増加している形状である、請求項１に記載のプロペラファン（１５）。
【請求項３】
前記起立部（３３）は、後縁（３２）から前記起立部（３３）の起立が始まる部分（３３ａ）までの距離が外周側にいくに連れて徐々に大きくなるように形成されている、請求項１又は２に記載のプロペラファン（１５）。
【請求項４】
前記起立部（３３）は、前記後縁（３２）の外周側から前記後縁の全長の２／３以下の長さで形成されている、請求項１から３のいずれかに記載のプロペラファン（１５）。
【請求項５】
外から空気を取り入れて外部に放出する送風装置（１０）であって、
前記外からの空気を導入可能な空気導入部を有するケーシング（１１）と、
前記ケーシング（１１）内に配置され、導入された空気を外部に放出するための請求項１から４のいずれかに記載のプロペラファン（１５）と、
前記プロペラファン（１５）を駆動する駆動部（３１）と、
を備えた送風装置（１０）。
【請求項６】
前記プロペラファン（１５）は前記ケーシング（１１）内の上部に配置され、前記空気を前記ケーシング（１１）内から上方に向けて放出する、請求項５に記載の送風装置（１０）。
【請求項７】
前記ケーシング（１１）は、前記プロペラファン（１５）を収納可能に上方に突出した突出部（１７）を上部に有している、請求項５又は６に記載の送風装置。
【請求項８】
前記突出部（１７）は、前記ケーシング（１１）の上部に上方に向けて徐々に縮径し縦断面が丸みを帯びたアール面で筒状に形成された縮径部（１４ａ）と、前記縮径部（１４ａ）から筒状に形成された円筒部（１４ｂ）と、前記円筒部（１４ｂ）から上方に向けて徐々に拡径し縦断面が丸みを帯びたアール面で筒状に形成された拡径部（１４ｃ）とを中間部（１７ｂ）に有する、請求項７に記載の送風装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に送風するプロペラファン及び外から空気を取り入れて外部に放出する送風装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸方向に送風するプロペラファンを使用する送風装置の一例として、空気調和装置の室外ユニットが知られている。室外ユニットは、一般に、外からの空気を導入するための空気導入部を有するケーシングと、ケーシング内の空気導入部に面して配置された熱交換部と、ケーシングのたとえば上部に配置されたプロペラファンと、プロペラファンを駆動する駆動部とを備えている。
【０００３】
この種の送風装置に使用されるプロペラファンを設計する場合、簡便に３次元翼面座標を発生させることができるため、従来、プロペラファンの軸方向に沿う流線と速度三角形とを用いた設計法が多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
換気扇や扇風機等のようにプロペラファンの前後の差圧が小さい場合には、流線が軸方向に沿う。このため、このような軸方向に沿う軸線と速度三角形とを用いた前記従来の設計法でプロペラファンを設計しても問題が生じにくい。しかし、室外ユニットのようにケーシング内にプロペラファンが配置されると、プロペラファンの前後の差圧が大きくなり、流線が出口側で広がる傾向になる。このため、前記従来の設計法では、翼の出口角（速度三角形）が実際の流線とマッチせず、風量などが要求性能を満たさなくなるおそれがある。
【０００５】
３次元解析により流線を解析して設計すれば、上記の問題を解決できると思われる。しかし、３次元解析による設計法では精度は期待できるが、多大な時間と費用を要するため、実用上問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、軸方向に送風するプロペラファンにおいて、実際の流線に近い速度三角形を有するものを簡便に得ることができるようにすることにある。
本発明の別の課題は、プロペラファンを有する送風装置において、要求性能を簡便に満たすことができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るプロペラファンは、軸方向に送風するファンであって、ハブと、複数枚の羽根とを備えている。ハブは、中心に位置している。複数枚の羽根は、ハブから外周側に延び、その後縁の外周側に他の後縁部分よりも正圧面側に向かう起立部を有している。
【０００８】
このプロペラファンでは、複数の羽根の後縁部分うち、外周側に正圧面側に向かう起立部を有している。ここでは、起立部を設けて後縁の外周側で流線の広がり具合に応じて正圧側に向けて他の部分より起立させることにより、その起立部分を実際の流線の速度三角形に合わすことができる。このため、実際の流線に近い速度三角形を有するものを簡便に得ることができる。
【０００９】
請求項２に係るプロペラファンは、請求項１に記載のファンにおいて、起立部は、羽根を子午面に投影したとき、後縁の外周側が所定角度だけ増加している形状である。この場合には、軸芯に対して斜めに傾いて湾曲した形状の羽根の後縁の外周部分を折り曲げることによって子午面に投影したときに所定角度だけ増加している形状にできるので、起立部の形成が容易である。
【００１０】
請求項３に係るプロペラファンは、請求項１又は２に記載のファンにおいて、起立部は、後縁から起立部の起立が始まる部分までの距離が外周側にいくに連れて徐々に大きくなるように形成されている。この場合には、速度三角形に見合う形状の起立部を容易に形成できる。
【００１１】
請求項４に係るプロペラファンは、請求項１から３のいずれかに記載のファンにおいて、起立部は、後縁の外周側から後縁の全長の２／３以下の長さで形成されている。この場合には、外周側に向かう流線が生じる部分にだけ効率よく起立部を設けることができる。
【００１２】
請求項５に係る送風装置は、外から空気を取り入れて外部に放出する装置であって、ケーシングと、プロペラファンと、駆動部とを備えている。ケーシングは、外からの空気を導入可能な空気導入部を有している。プロペラファンは、ケーシング内に配置され、導入された空気を外部に放出するための請求項１から４のいずれかに記載のファンである。駆動部は、プロペラファンを駆動するものである。
【００１３】
この送風装置では、駆動部によりプロペラファンを回転させると、プロペラファンにより空気が空気導入部からケーシング内に取り込まれその空気がプロペラファンによって外部に放出される。このとき、ケーシング内から径方向外側に流線が広がって空気が流れるが、起立部により流線の速度三角形に近い形状の羽根が設定されているので、簡便に要求性能を満たすことができる。
【００１４】
請求項６に係る送風装置は、請求項５に記載の装置において、プロペラファンはケーシング内の上部に配置され、空気を前記ケーシング内から上方に向けて放出する。この場合には、比較的ファン前後での圧力差が大きいタイプの送風装置であっても、要求性能を満たしやすくなる。
【００１５】
請求項７に係る送風装置は、請求項５又は６に記載の装置において、ケーシングは、プロペラファンを収納可能に上方に突出した突出部を上部に有している。この場合には、プロペラファンを突出部に配置したので、プロペラファンの外周側の隙間が小さくなり、外部から取り入れた空気を効率よく外部に放出できる。
【００１６】
請求項８に係る送風装置は、請求項７に記載の装置において、突出部は、ケーシングの上部に上方に向けて徐々に縮径し縦断面が丸みを帯びたアール面で筒状に形成された縮径部と、縮径部から筒状に形成された円筒部と、円筒部から上方に向けて徐々に拡径し縦断面が丸みを帯びたアール面で筒状に形成された拡径部とを中間部に有する。この場合には、縮径部側のアール面でファンへ空気が流入しやすくなり、流入抵抗を下げることができる。また、拡径部側のアール面でファンから吹き出す広がり流れに対して特に風速が落ちたときに流れを径方向に沿って真っ直ぐに広がるようにすることができ、吹き出し側の抵抗も下げることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３において、本発明の一実施形態を採用した空気調和装置の室外ユニット（送風ユニットの一例）１０は、側面から外気を導入し、導入された外気を冷媒と熱交換して上方に吹き出す上吹き型のものである。室外ユニット１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配置された熱交換部１２と、熱交換部１２と対向してケーシング１１内に配置された制御部１３と、外気を取り込み吹き出すための本発明の一実施形態による送風ファン１５と、ケーシング１１にはめ込まれたファンガード１８と、冷媒を圧縮する圧縮機１９とを備えている。
【００１８】
ケーシング１１は、上方が開口した直方体形状のケーシング本体１６と、ケーシング本体１６の開口部分に載置された上蓋部材１７とを有している。ケーシング本体１６は、たとえば板金加工により形成された金属薄板製の部材であり、その制御部１３と対向する側壁２０ａ及びその両側の側壁２０ｂ，２０ｂの一部に矩形の多数の開口からなる外気導入口２１ａ，２１ｂを有し、内部に空間２２を有している。
【００１９】
上蓋部材１７は、合成樹脂製の一体形成された部材であり、そこには、概ね筒状で上下部分が広がったベルマウス１４が形成されている。図３に示すように、ベルマウス１４の中心位置Ｏ１は、ケーシング本体１６の中心位置Ｏ２より制御部１３側に偏芯している。上蓋部材１７は、矩形の外形を有しケーシング本体１６に載置される載置部１７ａと、載置部１７ａから筒状に絞られたベルマウス１４が形成された中間部１７ｂと、中間部１７ｂから広がった円形のガード取付部１７ｃとを有している。ベルマウス１４は、矩形の載置部１７ａから上方に向けて徐々に縮径し縦断面が半径Ｒ１の丸みを帯びたアール面で筒状に形成された縮径部１４ａと、縮径部から筒状に形成された円筒部１４ｂと、円筒部１４ｂから上方に向けて徐々に拡径し縦断面が半径Ｒ２の丸みを帯びたアール面で筒状に形成された拡径部１４ｃとを有している。下部の縮径部１４ａは、送風ファン１５への流入抵抗を少なくするために設けられている。また、上部の拡径部１４ｃは、送風ファン１５の広がり吹き出し流れへの抵抗を少なくするために設けられている。すなわち、このアール面を有する拡径部１４ｃを形成することで、風速の速い吹き出し直後ではなく、速度がこれより落ちた時点で、吹き出し流の流れを径方向に沿って真っ直ぐにすることができ、吹き出し側の抵抗を低減できる。
【００２０】
送風ファン１５は、図１から図３に示すように、中心に位置するハブ１５ａと、ハブ１５ａの周囲に設けられた複数の羽根１５ｂとを有するプロペラファンであり、ベルマウス１４の内部に配置されている。送風ファン１５は、ケーシング本体１６に固定されたモータ３１により回転駆動される。ハブ１５ａは、円筒状の部材であり、ハブ１５ａにはモータ３１が回転不能に装着されている。
【００２１】
羽根１５ｂは、ハブ１５ａから外周側に延び、後縁３２の外周側に他の後縁部分よりも正圧面側（吹き出し側、図３紙面直交方向手前側）に向かう起立部３３を有している。起立部３３は、図４に示すように、羽根１５ｂを子午面に投影したとき、後縁３２の外周側が所定角度θ２だけ増加している形状である。すなわち、図５に示すように、後縁３２から前縁にかけて傾斜しつつ湾曲している羽根１５ｂの後縁３２を折り曲げると、折り曲げられた外周側の後縁３２（起立部３３）は、内周側の後縁３２に対して所定角度θ２だけ増加して子午面に投影される。なお、図５は、図２において、同一半径位置における切断線Ｖによる断面図である。起立部３３は、後縁３２から起立部３３の起立が始まる折り曲げ部分３３ａまでの距離Ｄが外周側にいくに連れて徐々に大きくなるように形成されている。さらに、起立部３３は、後縁３２の外周側から後縁３２の全長Ｌの２／３以下の長さで形成されている。具体的には、図４及び図５に示すように、起立部３３は、羽根１５ｂの後縁３２のたとえば中央部分より外周側での外周側に向かう流線Ｆの広がり角度θ１と同じ角度θ１で後縁３２を所望の速度三角形となるように折り曲げて形成されている。
【００２２】
送風ファン１５における流線は、送風ファンの回転方向及び軸方向に所定の大きさの速度成分を有する旋回広がり流れである。このため、軸方向の流線と速度三角形とを用いた従来の設計法で設計した羽根１５ｂに対して起立部３３を形成し、流線の広がり具合に応じて正圧側に向けて後縁３２の外周側を他の部分より起立させることにより、その起立部分を実際の流線の速度三角形に合わすことができる。しかも、広がり角度θ１で折り曲げて起立部３３を形成しているので、実際の流線に近い速度三角形を有するものを簡便に得ることができる。また、後縁３２から起立部３３の起立が始まる折り曲げ部分３３ａまでの距離Ｄが外周側にいくに連れて徐々に大きくなるように形成されているので、速度三角形に見合う形状の起立部を容易に形成できる。さらに、起立部３３は、後縁３２の外周側から後縁３２の全長Ｌの２／３以下の長さで形成されているので、外周側に向かう流線が生じる部分にだけ効率よく起立部３３を設けることができる。
【００２３】
ファンガード１８は、中心に位置する閉塞板２５と、外周に位置する外枠２６と、閉塞板２５と外枠２６とを結ぶ湾曲した複数の放射リブ２７と、閉塞板２５と外枠２６との間に環状に配置された環状リブ２８とを有している。ファンガード１８は、たとえば一体成形された合成樹脂製である。閉塞板２５は、送風ファン１５のハブ１５ａより大径の円形の部分である。外枠２６は、送風ファン１５の羽根１５ｂの外径より大径のスリーブ状の部分である。この外枠２６がガード取付部１７ｃにはめ込まれてファンガード１８が上蓋部材１７にはめ込まれる。
【００２４】
熱交換部１２は、多数の冷却フィンを有するものであり、ケーシング１１内の外気導入口２１ａ，２１ｂを有する側壁２０ａ，２０ｂに配置され内部を冷媒が通流して導入された空気と熱交換する。たとえば、冷房時には、室内機で凝縮された冷媒と導入された空気とを熱交換して空気を暖める。また、暖房時には導入された空気と圧縮された高温高圧の冷媒と熱交換して空気を冷やす。
【００２５】
制御部１３は、室外ユニット１０の圧縮機１９や送風ファン１５を室温や運転モードに応じて応じて制御する。
圧縮機１９は、冷媒を高温高圧に圧縮して冷暖房時に室内機の熱交換器（図示せず）と熱交換部１２とに切り換えて送出する。
【００２６】
このように構成された室外ユニット１０では、送風ファン１５が回転すると、外気導入口２１ａ，２１ｂを介して空気が熱交換部１２を通過してケーシング１１内に導入される。この導入された空気は、送風ファン１５によりファンガード１８を通って外部に吹き出される。
【００２７】
このとき、羽根１５ｂの後縁３２の外周側に起立部３３が形成されているので、外周側に広がる実際の流線に対して所望の速度三角形を形成できる。このため、実際の流線に対して羽根１５ｂの出口角度を適合し、要求性能を簡単な設計方法で精度良く満たすことができる。
【００２８】
〔他の実施形態〕
（ａ）  前記実施形態では、後縁３２側を折り曲げることにより起立部３３を形成したが、後縁側を湾曲させて起立部を形成してもよい。
【００２９】
（ｂ）  前記実施形態では、上吹き出しの空気調和装置用の室外ユニットに装着された送風ファンを例に本発明を説明したが、本発明の送風ファンは全ての送風装置に適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、起立部を設けて後縁の外周側で流線の広がり具合に応じて正圧側に向けて他の部分より起立させることにより、その起立部分を実際の流線の速度三角形に合わすことができる。このため、実際の流線に近い速度三角形を有するものを簡便に得ることができる。
【００３１】
請求項２に係る発明では、後縁の外周部分を折り曲げることによって子午面に投影したときに所定角度だけ増加している形状にできるので、起立部の形成が容易である。
【００３２】
請求項３に係る発明では、速度三角形に見合う形状の起立部を容易に形成できる。
請求項４に係る発明では、外周側に向かう流線が生じる部分にだけ効率よく起立部を設けることができる。
【００３３】
請求項５に係る発明では、ケーシング内から径方向外側に流線が広がって空気が流れるが、起立部により流線の速度三角形に近い形状の羽根が設定されているので、簡便に要求性能を満たすことができる。
【００３４】
請求項６に係る発明では、比較的ファン前後での圧力差が大きいタイプの送風装置であっても、要求性能を満たしやすくなる。
請求項７に係る発明では、プロペラファンを突出部に配置したので、プロペラファンの外周側の隙間が小さくなり、外部から取り入れた空気を効率よく外部に放出できる。
請求項８に係る送風装置では、縮径部側のアール面でファンへ空気が流入しやすくなり、流入抵抗を下げることができる。また、拡径部側のアール面でファンから吹き出す広がり流れに対して特に風速が落ちたときに流れを径方向に沿って真っ直ぐに広がるようにすることができ、吹き出し側の抵抗も下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による空気調和装置の室外ユニットの一部破断側面図。
【図２】室外ユニットの上部の一部破断分解斜視図。
【図３】図１のIII−III断面図。
【図４】送風ファンの拡大部分図。
【図５】図２のＶ線に沿った断面図。
【符号の説明】
１０  室外ユニット
１１  ケーシング
１４  ベルマウス
１４ａ  縮径部
１４ｂ  円筒部
１４ｃ  拡径部
１５  送風ファン
１５ａ  ハブ
１５ｂ  羽根
１７  上蓋部材
１７ｂ  中間部
３１    モータ
３２  後縁
３３  起立部
３３ａ  折り曲げ部分
【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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