(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に位置するボス部と、前記ボス部の周囲に突設され回転して送風を行う複数の羽根と、前記羽根の後縁部を前縁部側に凹んだ形状とした少なくとも１つの凹部と、を備え、
前記凹部のそれぞれの両端を結ぶ線から前記凹部のそれぞれの最も深い部分までの長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．０６〜０．１４倍とし、
前記凹部を含む前記羽根の後縁部長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．３９〜０．４９倍とし、
前記１つの羽根の凹部長さを前記凹部を含む後縁部長さの０．８９５〜０．９１５倍とするとともに、前記凹部の前記前縁部側に最も深く凹んだ部分から前記凹部の両端を結ぶ線分へ垂線を引いたとき、前記凹部の両端を結ぶ線分と前記垂線との交点が前記両端を結ぶ線分の中央より外周側であって７対３から９対１となるよう内分する点の間に位置するように前記凹部の形状を構成したことを特徴とする送風機。
【請求項２】
前記ボス部にシャフトを介して連結され前記プロペラファンを回転駆動するファンモータと、前記ファンモータを固定し、一端が後記支柱に固定されるとともに、他端は断面Ｌ字状になるように曲がってファンモータが固定される面につながっているモータ固定部と前記プロペラファンと前記ファンモータを所定の位置に支持する支柱を有するモータサポートをさらに備え、前記モータサポートの固定部の前記一端から前記回転軸方向に伸びている部分に回転軸に垂直な方向に貫通して、前記ファンモータの上流側の面近傍に流入する空気を周囲に流出可能とする通風穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送風機、送風機の制御方法、および送風機を有する空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２６は、例えば特開昭６１−６５０９６号公報に掲載されているプロペラファンを示す図であり、図２６（ａ）は従来のプロペラファンを示す平面図、図２６（ｂ）は従来のプロペラファンをファンモータと共に示す側面図である。図において、１は羽根であり、この図のものは、複数、例えば３枚の羽根１でプロペラファンの羽根部を構成している。２は羽根１の前縁部、３は羽根１の後縁部、４はボス部、５は羽根１の外周であるチップ、６はボス部４の中心に位置する穴であり、ボス部４の周囲に複数の羽根１が突設され、それぞれ一体で成形されて又は固着されてプロペラファン７を構成している。また、８はプロペラファン７を回転駆動するファンモータであり、９はモータシャフトである。モータシャフト９をボス部４の穴６に挿入し、例えばモータシャフト９の先端に設けた雄ネジにナット１０で固定することにより、プロペラファン７とファンモータ８は接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図に示すように、従来のプロペラファンの羽根１は、前縁部２及び後縁部３が前傾形状をしており、所定風量を得るために必要なファンモータ８の消費電力が大きく、またプロペラファンの風切り音による騒音が大きく、さらに重量も大きいという問題点があった。
【０００４】
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので、プロペラファンを駆動するためのファンモータの消費電力を低減することで、送風機の消費電力を低減し、かつ低騒音化、さらに軽量化を図ることを目的とするものである。
また、この発明は、ファンモータの消費電力を低減することで、このプロペラファンを有する空気調和機の全体としての消費電力を低減することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係わる送風機は、回転中心に位置するボス部と、前記ボス部の周囲に突設され回転して送風を行う複数の羽根と、前記羽根の後縁部を前縁部側に凹んだ形状とした少なくとも１つの凹部と、を備え、
前記凹部のそれぞれの両端を結ぶ線から前記凹部のそれぞれの最も深い部分までの長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．０６〜０．１４倍とし、
前記凹部を含む前記羽根の後縁部長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．３９〜０．４９倍とし、
前記１つの羽根の凹部長さを前記凹部を含む後縁部長さの０．８９５〜０．９１５倍とするとともに、前記凹部の前記前縁部側に最も深く凹んだ部分から前記凹部の両端を結ぶ線分へ垂線を引いたとき、前記凹部の両端を結ぶ線分と前記垂線との交点が前記両端を結ぶ線分の中央より外周側であって７対３から９対１となるよう内分する点の間に位置するように前記凹部の形状を構成したこと特徴とするものである。
【０００６】
また、この発明の請求項２に係わる送風機は、前記ボス部にシャフトを介して連結され前記プロペラファンを回転駆動するファンモータと、前記ファンモータを固定し、一端が後記支柱に固定されるとともに、他端は断面Ｌ字状になるように曲がってファンモータが固定される面につながっているモータ固定部と前記プロペラファンと前記ファンモータを所定の位置に支持する支柱を有するモータサポートをさらに備え、前記モータサポートの固定部の前記一端から前記回転軸方向に伸びている部分に回転軸に垂直な方向に貫通して、前記ファンモータの上流側の面近傍に流入する空気を周囲に流出可能とする通風穴を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による空気調和機を示す構成図、図２は実施の形態１による室外ユニットを分解して示す斜視図である。
【０００８】
図１において、１１は室内に設置される室内ユニット、１２は室外に設置される室外ユニット、１３は冷媒配管であり、室内ユニット１１と室外ユニット１２は冷媒配管１３を介して接続されており、空気調和機１４を構成している。
図２において、１５はファンモータ、１６はプロペラファン、１７は筐体カバー、１８はモータサポート、１９は筐体カバー、２０は四方弁、２１は電子膨張弁、２２は筐体カバー、２３は筐体カバー、２４はファンカバー、２５は筐体カバー、２６は筐体カバー、２７はセパレータ、２８は圧縮機、２９はストップバルブ、３０はストップバルブ、３１は熱交換器であり、これらの各部材で室外ユニット１２を構成している。なお、冷媒配管１３は室外ユニット１２内では熱交換器３１内に埋設されている。
【０００９】
空気調和機１４を運転すると、圧縮機２８によって圧縮された冷媒は、冷媒配管１３を流れ、四方弁２０、電子膨張弁２１、室内ユニット１１内の熱交換器（図示せず）、室外ユニット１２内の熱交換器３１を循環して圧縮機２８に戻る。
【００１０】
次に室外ユニット１２の動作について説明する。ストップバルブ２９、３０に冷媒配管１３を接続することで、室内ユニット１１と接続して空気調和機１４が運転される。室外ユニット１２が運転されているとき、熱交換器３１の冷媒配管１３内にフロン等の冷媒が流れる。空気調和機１４によって室内を冷房または除湿している場合には、高温の冷媒が熱交換器３１内を流れ、また室内を暖房している場合には室内を暖めた後の低温の冷媒が熱交換器３１内を流れる。熱交換器３１内の冷媒の温度と室外ユニット１２が設置されている室外の空気の温度とは差があり、冷媒と室外空気で熱交換が行われる。この時、プロペラファン１６を回転させることにより、熱交換器３１からファンカバー２４の方向に空気の流れが生じる。このため、室外空気が熱交換器３１を通って室外ユニット１２内に取り込まれ、ファンカバー２４から室外ユニット１２外に流れる際に、冷媒と室外空気とで熱交換を行うことで、熱交換量を大きくしている。
【００１１】
図３はこの実施の形態のプロペラファン１６を示す正面図である。図において、１は羽根であり、複数、例えば３枚の羽根１でプロペラファンの羽根部を構成している。２は羽根１の前縁部、３は羽根１の後縁部、４はボス部、５は羽根１の外周であるチップ、６はボス部４の中心に位置する穴であり、ボス部４の周囲に複数の羽根１が突設され、それぞれ一体で成形されて又は固着されてプロペラファン１６を構成している。ボス部４に設けられている穴６はファンモータのシャフトに固定され、ファンモータによってＧ方向に回転駆動される。また、羽根１のそれぞれは、後縁部３がその羽根の前縁部２側に凹んだ形状の凹部３ａを有する。図３において、後縁部３のボス部４側の端点を点Ａ、後縁部３のチップ５側の端点を点Ｂ、凹部３ａのボス部４側の端点を点Ｃ、凹部３ａのチップ５側の端点を点Ｄとし、前縁部２のボス部４側の端点を点Ｍ、前縁部２のチップ５側の端点を点Ｎとする。また、凹部３ａの長さ（曲線ＣＤの長さ）をＸ、凹部３ａを含む後縁部３の長さ（曲線ＡＣＤＢの長さ）をＹ、前縁部２の長さ（曲線ＭＮの長さ）をＺとし、羽根の外径をＤ0 とし、例えばＹ＝０．４３Ｄ0 としている。従来の後縁部３に凹部を設けていない場合は、Ｙ＝０．３８５Ｄ0 程度であるが、この実施の形態では後縁部３に凹部３ａを設けることで、羽根の外周５で構成される外径Ｄ0 に対して、凹部３ａを含む後縁部３長さの割合が大きくなる。
【００１２】
図４は、後縁部３が回転方向に凹部を有しない構成のプロペラファン７（図４（ａ））と凹部３ａを有する構成のプロペラファン１６（図４（ｂ））を示す正面図である。図４におけるプロペラファンの羽根の外径（Ｄ0 ）を４００ｍｍ、前縁部長さを１６４ｍｍ、ボス径を１２０ｍｍ、翼弦長（１枚の羽根１の外周両端の直線で結んだ長さ：図３ではＢとＮとを直線で結んだ長さ）を２６２ｍｍ、図４（ａ）におけるプロペラファン７の後縁部長さを１５４ｍｍ、図４（ｂ）におけるプロペラファン１６の凹部３ａを含む後縁部長さを１７２ｍｍ、としたので、羽根部の外径に対する後縁部の長さは、図４（ａ）ではＹ＝０．３８５Ｄ０ 、図４（ｂ）ではＹ＝０．４３Ｄ０ となっている。このプロペラファン７、１６を空気調和機の室外ユニット１２の送風機として用い、風量３０ｍ3 ／ｍｉｎにおけるファンモータ１５の消費電力、ファンモータ１５の電流、室外ユニット１２からの騒音値を比較測定した結果を表１に示す。風量は定格風量３０ｍ3 ／ｍｉｎで比較している。
【００１３】
【表１】
0004003541.tif 000002
【００１４】
なお、測定に用いた室外ユニット１２は外寸がＨ５５０ｍｍ×Ｗ８００ｍｍ×Ｄ２８５ｍｍであり、熱交換器３１は列数が２列、段数が２４段、積み幅が８５０ｍｍ、フィンピッチが１．５ｍｍ、段ピッチが２１ｍｍ、列ピッチが２２ｍｍ、配管径が直径７ｍｍであり、ファンモータ１５はＤＣモータ、送風機の個数は１個である。また、室外ユニット１２から発生する騒音値は、ＪＩＳ規格に基づいて測定した値である。
【００１５】
表１で示すように、羽根の後縁部３を前縁部側に凹んだ形状を成すように切りとったプロペラファン１６は、従来のプロペラファン７よりも、風量３０ｍ3 ／ｍｉｎにおける消費電力は３０．８Ｗから２７．７Ｗとなって、３．１Ｗ低減でき、電流は０．３３Ａから０．３０Ａとなって０．０３Ａ低減でき、騒音値は４５．１ｄＢＡから４４．８ｄＢＡとなって０．３ｄＢＡ低減できている。
【００１６】
また、風量に対するファンモータの消費電力Ｗ、ファンモータの電流Ａの測定値を図５、図６に示す。図５は、図４に示したプロペラファン７、１６を室外ユニット１２の送風機として用いた場合のファンモータ１５の消費電力Ｗと、ファンカバー２４を通過する風量ｍ3 ／ｍｉｎとの関係を表すグラフ、図６はファンモータ１５の電流Ａと、ファンカバー２４を通過する風量ｍ3 ／ｍｉｎとの関係を表すグラフである。このグラフの横軸は風量ｍ3 ／ｍｉｎであり、図５における縦軸はファンモータ１５の消費電力Ｗ、図６における縦軸はファンモータ１５の電流Ａを示している。図４〜図６の記号ａ、ｂは互いに対応しており、回転方向Ｅに対して羽根の後縁部３が凹部を有しない従来のプロペラファン７をａ、この実施の形態による凹部３ａを有するプロペラファン１６をｂとする。
【００１７】
図５、図６で示されるように、風量２０〜４０ｍ3 ／ｍｉｎの範囲において、測定値○は測定値●よりもファンモータの消費電力Ｗ、電流Ａ共に低減されている。また、グラフには示していないが、騒音値も０．３〜０．５ｄＢＡ低減される結果が得られている。これは羽根の後縁部３を前縁部側に凹んだ形状に切り込んでいるので、羽根の前縁部２で形成される空気流に対して抵抗が減少するためと考えられる。
【００１８】
このようにプロペラファン１６の後縁部３を前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有する構成とすることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力と電流値を小さくでき、かつ室外ユニット１２から発生する騒音値も小さくすることができる。また、羽根の面積が少なくなる分、軽量化することができる。
【００１９】
上記に示したものでは、後縁部３にＹ＝０．４３Ｄ0 となるような凹部３ａを有する構成にした場合に、ファンモータ１５の消費電力と電流値の低減、かつ室外ユニット１２から発生する騒音値の低減、軽量化の効果を得ることができる。
さらに、図７はファンモータ１５の消費電力とプロペラファン１６の後縁部長さ／ファン外径の関係を示すグラフである。この図は、縦軸にプロペラファン１６のファンモータ１５の消費電力Ｗを示し、横軸に羽根の凹部３ａを含む後縁部３の曲線ＡＣＤＢの長さＹ／羽根の外径Ｄ0 （以下、後縁部長さ／ファン外径と記す）を示し、ファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのときの測定値をプロットしたものである。また、図８はプロペラファン１５のファン回転数ｒｐｍと後縁部長さ／ファン外径の関係を示すグラフである。この図は、縦軸にプロペラファン１６の回転数ｒｐｍを示し、横軸に後縁部長さＹ／ファン外径Ｄ0 を示し、ファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのとき測定値をプロットしたものである。なお、図７および図８の測定値において室外ユニット１２、ファンモータ１５、熱交換器３１等の測定条件は上記に記載した測定条件と同一である。このプロペラファン１６の羽根面積Ｓは、図８において回転数が後縁長さ／ファン外径（Ｙ／Ｄ0 ）に対して単調増加するように、Ｙの１次式、Ｓ＝―ｍＹ＋ｎ（ｍ、ｎは正の定数）になるようにしている。また、図７、図８に示した測定値〇で図に向かって一番左にプロットした測定値は、後縁部３に凹部３ａを設けた構成で、後縁部長さを従来の凹部を有しない形状の後縁部長さと同程度としたときの測定値を示している。
【００２０】
図７に示すようにプロペラファン１６の回転方向に対する後縁部の曲線ＡＣＤＢの長さＹを０．４３Ｄ０ としたときに、所定の風量を得るために必要なファンモータ１５の消費電力が２７．７Ｗで最小となっている。従って、この実施の形態の場合には、羽根の後縁部の長さＹを羽根の外径Ｄ０ の０．４３倍にした構成が最も消費電力を小さくでき、好ましい。ただし、この測定に当たっては測定誤差が０．６５Ｗ程度含まれているため、これを考慮して消費電力Ｗが２８．３５Ｗ以下に対応する範囲、即ち凹部３ａを含む羽根の後縁部の長さＹを０．３９Ｄ０ 〜０．４９Ｄ０ の範囲で構成すれば、従来の送風機に比べ、消費電力を低減することができる。
このように羽根の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有し、後縁部の曲線ＡＣＤＢの長さＹを０．３９Ｄ０ 〜０．４９Ｄ０ とすることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。ここで、１つの羽根の後縁部３に複数の凹部３ａが設けられていてもよい。その場合、後縁部長さは１つの羽根の後縁部３に設けられている全ての凹部３ａを含む長さとなる。
【００２１】
また、図８に示すようにプロペラファン１６の回転数Ｎは回転方向に対する後縁部の曲線ＡＣＤＢの長さＹの１次式、Ｎ＝ｍＹ＋ｎ（ｍ、ｎは正の定数）になる。プロペラファン１６の回転数に応じてファンモータ１５のファンモータ効率は変化するのであるが、従来の羽根形状で構成した場合の回転数は、ファンカバー２４での所定の風量が得られるように設定され、回転数を変えてファンモータ効率を変えることは簡単にはできなかった。これに対し、この実施の形態では、図８に基づいて、後縁部の曲線ＡＣＤＢの長さＹを変えてＹ／Ｄ０ を調整することにより、所定の風量を得るために必要なプロペラファン１６の回転数を調整できる。このため、ファンモータ１５のファンモータ効率を調整することができ、ファンモータ１５の選択の自由度を向上することができる。例えば、ファンモータの消費電力を低減するように、後縁部長さ／ファン外径（Ｙ／Ｄ0 ）を０．３９〜０．４９とした場合、ファンモータ１５の回転数を８１０〜９００ｒｐｍと広範囲に設定することができるため、ファンモータ１５およびファンモータ１５とプロペラファン１６との組合せの選択の自由度を向上することができる。
【００２２】
また、図９は、プロペラファン１６の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有する構成とし、図３に示した後縁部３の曲線ＡＣＤＢの長さＹに対する曲線ＣＤの長さＸを変化させた場合のファンモータの消費電力Ｗを示すグラフである。この図は、縦軸にプロペラファン１６のファンモータ１５の消費電力Ｗを示し、横軸に凹部を構成する曲線ＣＤの長さ／凹部を含む後縁部３の曲線ＡＣＤＢの長さ（Ｘ／Ｙ）（以下、凹部長さ／後縁部長さと記す）を示し、ファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのときの測定値をプロットしたものである。
【００２３】
図９に示すように、プロペラファン１６の凹部３ａを含んだ後縁部の曲線ＡＣＤＢの長さＹに対して、後縁部の曲線ＣＤの長さＸを０．９０９Ｙとしたときに、所定の風量を得るために必要なファンモータ１５の消費電力が２７．７Ｗで最小となっている。従って、この実施の形態の場合には、羽根の後縁部の曲線ＣＤの長さＸを後縁部の長さＹの０．９０９倍にした構成が最も消費電力を小さくでき、好ましい。ただし、この測定に当たっては測定誤差が０．６５Ｗ程度含まれているため、これを考慮して消費電力Ｗが２８．３５Ｗ以下に対応する範囲、即ち羽根の後縁部の曲線ＣＤの長さＸを０．８９５Ｙ〜０．９１５Ｙの範囲で構成すれば、従来のプロペラファンよりも消費電力を低減することができる。
このようにプロペラファン１６の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有し、この凹部３ａを構成する曲線ＣＤの長さＸを０．８９５Ｙ〜０．９１５Ｙ（Ｙ：後縁部長さ）とすることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を低減することができる。ここで、１つの羽根の後縁部３に複数の凹部３ａが設けられていてもよい。その場合、凹部長さは１つの羽根の後縁部３に設けられている全ての凹部長さを加算した長さとなる。
【００２４】
また、図１０は、プロペラファン１６の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有する構成とし、図３に示した前縁部２の長さＺに対する後縁部３の曲線ＡＣＤＢの長さＹを変化させた場合のファンモータの消費電力Ｗを示すグラフである。この図は、縦軸にプロペラファン１６のファンモータ１５の消費電力Ｗを示し、横軸に凹部３ａを含む後縁部３の長さ／前縁部２の長さ（Ｙ／Ｚ）（以下、後縁部長さ／前縁部長さと記す）を示し、ファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのときの測定値をプロットしたものである。
【００２５】
図１０に示すように、プロペラファン１６の前縁部の曲線ＭＮの長さＺに対して、凹部を含んだ後縁部３の長さＹを１．０５Ｚとしたときに、所定の風量を得るために必要なファンモータ１５の消費電力が２７．７Ｗで最小となっている。従って、この実施の形態の場合には、羽根の前縁部２の長さＺを後縁部の長さＹの１．０５倍にした構成が最も消費電力を小さくでき、好ましい。ただし、この測定に当たっては測定誤差が０．６５Ｗ程度含まれているため、これを考慮して消費電力Ｗが２８．３５Ｗ以下に対応する範囲、即ち羽根の前縁部３の長さＺを０．９３Ｙ〜１．２１Ｙの範囲で構成すれば、従来のプロペラファンよりも消費電力を低減することができる。
このようにプロペラファン１６の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有し、前縁部２の長さＺを０．９３Ｙ〜１．２１Ｙ（Ｙ：後縁部長さ）とすることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。ここで、１つの羽根の後縁部３に複数の凹部３ａが設けられていてもよい。その場合、後縁部長さは１つの羽根の後縁部３に設けられている全ての凹部３ａを含む長さとなる。
【００２６】
なお、上記では凹部３ａの長さを変化させることで、ファンモータの消費電力の低減を図ったものであり、後縁部３の前縁部２に対して凹んだ形状の凹部は、例えば円弧、楕円弧などの任意の形状であってもよい。
【００２７】
次に、凹部の形状を変化させてファンモータの消費電力の低減を図る。図１１は、この実施の形態によるプロペラファン４０を示す正面図である。図において、４１は羽根１の後縁部３で、前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａで形成される領域である。また、図３と同一又は相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
領域４１において、点Ｅは領域４１のボス部４側の端点、点Ｆは外周５側であるチップ側の端点である。さらに、線分ＥＦ上の任意の点を点Ｋとし、点Ｋから線分ＥＦに垂直な線を引き、凹部３ａを構成する曲線ＥＦとの交点を点Ｊとする。そして線分ＫＪの長さの最大値をＨ０ とし、Ｈ０ となる点Ｋ、Ｊを点Ｋ０ 、Ｊ０ とする。即ち、点Ｊ０ は凹部３ａの前縁部２側に最も深く凹んだ部分であり、この点Ｊ０ から凹部３ａの両端を結ぶ線分ＥＦへ垂線を引いたとき、凹部３ａの両端を結ぶ線分ＥＦと垂線との交点がＫ０ である。
【００２８】
図１２は凹部３ａの線分ＪＫが最大である長さとなる最大深さＨ０ （以下、凹部最大深さと記す）をファン外径Ｄ０ に対して変化させた時のファンモータの消費電力Ｗを示すグラフである。縦軸にファンモータの消費電力Ｗ、横軸に凹部最大深さ／ファン外径（Ｈ０ ／Ｄ０ ）を示す。
【００２９】
グラフに示されるように、ファン外径Ｄ０ に対して凹部最大深さＨ０ を０．１Ｄ０ としたときに、所定の風量を得るために必要なファンモータ１５の消費電力が２７．７Ｗで最小となっている。従って、この実施の形態の場合には、前縁部２側に凹んだ羽根の凹部３ａの最大深さＨ０ をファン外径Ｄ０ の０．１倍にした構成が最も消費電力を小さくでき、好ましい。ただし、この測定に当たっては測定誤差が０．６５Ｗ程度含まれているため、これを考慮して消費電力Ｗが２８．３５Ｗ以下に対応する範囲、即ち凹部３ａの最大深さＨ０ を０．０６Ｄ０ 〜０．１４Ｄ０ の範囲で構成すれば、従来のプロペラファンよりも消費電力を低減することができる。
このようにプロペラファン１６の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有し、凹部３ａの最大深さＨ０ を０．０６Ｄ０ 〜０．１４Ｄ０ （Ｄ０ ：ファン外径）とすることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。
【００３０】
なお、凹部３ａは１つの羽根の後縁部３に１つに限るものではなく、複数の凹部を設けた構成にしてもよい。その場合には複数の凹部それぞれの全ての最大深さを、ファン外径の０．０６倍〜０．１４倍に構成する。この時の最大深さは図１１で示したように、凹部のボス側端部（点Ｅ）と凹部の外周側端部（点Ｆ）とを結ぶ線分からの距離である。例えばファン外径が４００ｍｍの場合、凹部３ａの最大深さを２４ｍｍ〜５６ｍｍの範囲で形成する。
【００３１】
上記では、凹部３ａの最大深さについて説明したが、以下、凹部３ａの最大深さとなる位置について説明する。
表２は凹部３ａの最大深さとなる位置、即ち点Ｋ０ が線分ＥＦを１：９、３：７、５：５、７：３、９：１となるよう内分する点に位置したときの、ファンモータ１５の消費電力Ｗを比較して示す表である。なお、ファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのときの測定値であり、凹部３ａで形成される領域４１の面積、および羽根面積は同一としている。
【００３２】
【表２】
0004003541.tif 000003
【００３３】
表２で示されるように、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力Ｗを比較した場合、点Ｋ０ が点Ｅに最も近い位置にある時に最も消費電力Ｗが大きく、点Ｋ０ が点Ｆに近づくにつれて消費電力Ｗが小さくなり、点Ｋ０ が線分ＥＦを９：１に内分した点にあるときに消費電力Ｗが最も小さくなる。これは、羽根の後縁部３を前縁部２側に凹んだ形状の凹部を有する形状とし、凹部を羽根の外周５側であるチップ側に偏って構成することで、羽根の回転時に湾曲した曲線ＥＪＦ上で生じる風の乱れを低減できるためと考えられる。
【００３４】
このように点Ｋ０ が線分ＥＦを９：１に内分した点にあるとき、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができ、好ましい。ただし、この測定に当たっては測定誤差が０．６５Ｗ程度含まれるため、これを考慮して消費電力Ｗが２７．６５Ｗ以下に対応する範囲、線分ＥＦの中央の点を点Ｌとしたとき、点Ｋ０ が点Ｌよりも外周５側に位置するように、即ち点Ｋ０ が線分ＬＦ上に位置するように凹部３ａの形状を構成すれば、従来よりもファンモータの消費電力を低減することができる。
このようにプロペラファン４０の後縁部３に前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを設け、前縁部２側に最も深く凹んだ部分を凹部の径方向における中央よりも外周５側に偏らせることにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。ここで、１つの羽根の後縁部３に複数の凹部３ａが設けられていてもよい。その場合、複数の凹部それぞれまたは少なくとも一つの凹部において、最大深さとなる部分から凹部の両端を結ぶ線分へ引いた垂線と両端を結ぶ線分との交点を、両端を結ぶ線分の中央よりも外周５側になるように構成すればよい。また、１つの羽根の後縁部３に複数の凹部３ａが設けられている場合には、ボス部４側に位置する凹部の最大深さよりも外周５側に位置する凹部の最大深さを大きく構成してもよい。ボス部４側よりも外周５側で大きく切り込んだように凹部を構成することで、ファンモータ１５の消費電力を低減できる。
【００３５】
図３または図１１に示したプロペラファンにおいて、後縁部３に設けた凹部３ａは、上記のように曲線で構成されることに限定するものではない。例えば、少なくとも２つ以上の線分からなる線分の集合体であってもよく、少なくとも２つ以上の線分からなる線分の集合体の場合は、その線分同士の交点付近を角を曲線状にして角取りしてもよいし、または角を直線的に削った形状に面取りしてもよい。
また、後縁部３の前縁部２側に凹んだ形状の凹部のふちを、ノコギリ刃状の形状に加工してもよく、また圧力面側と負圧面側との厚みが薄くなるように加工してもよい。このようにすることで、羽根１の負圧面側と圧力面側の流れがスムーズに合流するため、後縁部３付近の速度欠損を小さくでき、さらに騒音を減少できる。
また、上記では後縁部３が前縁部２側に凹んだ形状の凹部３を有するプロペラファンを空気調和機１４の室外ユニット１２の送風機に用いた場合について説明したが、この形状のプロペラファンを例えば換気扇などに適用してもよく、さらにプロペラファンを用いている機器全般に搭載してもよい。また、室外ユニット１２に備え付けられたプロペラファンの個数は１個の場合について説明したが、複数個あるものに適用すれば、さらに消費電力低減の効果は大きくなる。
【００３６】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２によるプロペラファンの構成について、説明する。この実施の形態は、プロペラファンとベルマウスとの位置関係に関する実施の形態である。実施の形態１で記載したプロペラファンの周囲には、風路を形成するベルマウスが配置されている。例えば図２に示した分解斜視図では、空気流の出口側に配置されている筐体カバー２５において、プロベラファンの周囲に所定の間隔を開けて取り囲んでいる部分である。図１３はこの実施の形態におけるプロペラファンとベルマウスの位置関係を示す説明図である。ここで、実施の形態１と同一又は相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図において、１６はプロペラファン、５０はベルマウス、５１はベルマウスの下流側拡大部の開始点、５２はプロペラファン１６の羽根部の下流側先端部である。プロペラファン１６は実施の形態１で記載したように、後縁部３が前縁部２側に凹んだ形状の凹部３ａを有する。図中の矢印はプロペラファン１６によって引き起こされる空気の流れを示し、上流側Ｏから下流側Ｐへの流れとなる。ベルマウス５０は図１３（ａ）に示すように円弧部―直線部―円弧部から成るもの、図１３（ｂ）に示すように円弧部―円弧部から成るもの、図１３（ｃ）に示すように直線部―円弧部から成るものがある。図１３（ｃ）に示す直線部―円弧部から成る場合は開始点５１を直線部の下流側先端とする。また、プロペラファンの回転軸に沿った方向において、Ｏは空気流の上流側、Ｐは空気流の下流側を示している。従来のプロペラファンとベルマウス５０の位置関係は、ファンの回転軸に沿った方向で、開始点５１と先端部５２の位置が一致するように構成されているが、この実施の形態では、図１３のそれぞれに示すように先端部５２の位置が開始点５１よりも空気流の下流側に突出するように配置している。
【００３８】
図１４はプロペラファンの羽根形状を、凹部なしのとした時（●）と、前縁部側に凹んだ形状の凹部ありとした時（〇）のＰ−Ｑ特性を表すグラフであり、縦軸は静圧Ｐｓ（Ｐａ：パスカル）を示し、横軸は風量Ｑ（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。プロペラファンとベルマウス５０の位置関係は、従来の構成と同様、ファンの回転軸に沿った方向で、開始点５１と先端部５２の位置が一致するように構成したものにおける測定値である。また、ファン回転数は共にＮ−Ｑ特性を予め測定し、送風機出口のファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎになるような回転数に設定してある。
このグラフを見ると、凹部あり（〇）の変化が、凹部なし（●）の変化よりも左下側にずれている傾向にある。特に、締切側（低風量側）でずれ度合が大きくなっている。即ち、プロペラファンとベルマウス５０の回転軸に沿った方向の位置関係が従来のままで、実施の形態１で示したように、プロペラファンの後縁部の羽根形状を凹部３ａを有する構成にすると、締切側で静圧が小さくなるという問題点があった。
【００３９】
締切側の状態は、例えば空気調和機１４が冬季の外気温度が低い状態で暖房運転されているときに室外ユニット１２内の冷媒の温度が外気温度よりも低くなり、室外ユニット１２の熱交換器３１に霜が付着することにより、熱交換器３１のフィン間の隙間が減少し、フィンの間を流れる空気の抵抗が増加する。このため、霜が付着していない場合に比べてファンカバー２４を通過する風量が減少する、という状態を表す。例えばこのファンを室外ユニット１２に組込み、室外ユニット１２を外気温度が低い状態で暖房運転すると、フィンの隙間に霜が付着する場合がある。その付着量が大きいほど、熱交換器３１での圧力損失が大きくなるため、図１４に示すようにファンカバー２４を通過する風量が減少する。風量が低下すると室外空気と熱交換器３１との熱交換量が低下し、空気調和機としても効率が低下することになる。この様に、着霜した場合には熱交換器３１の下流側で大きな静圧が必要となる。このため、図１４に示したようなＰ−Ｑ特性において、測定値が右上にずれるような特性を有するプロペラファンを構成すれば、締切側での静圧低下が抑えられ、ファンカバー２４を通過する風量の低下が抑えられ、かつ室外空気と熱交換器３１との熱交換量の低下も抑えられることになる。
【００４０】
そこで、この実施の形態では、図１３のそれぞれに示すように先端部５２の位置が開始点５１よりも空気流の下流側に突出するように配置している。図１５はＰ−Ｑ特性を表すグラフであり、縦軸は静圧Ｐｓ（Ｐａ：パスカル）を示し、横軸は風量Ｑ（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。プロペラファン１６とベルマウス５０の位置関係を、従来の構成と同様、ファンの回転軸に沿った方向で、開始点５１と先端部５２の位置が一致する構成（〇）、１０ｍｍだけファン４１の先端部５２を開始点５１よりも下流側に突出した構成（▲）、２０ｍｍだけファン４１の先端部５２を開始点５１よりも下流側に突出した構成（△）における測定値である。なお、図１５の測定において回転数は熱交換器３１のフィンに霜が付着していない状態でファンカバー２４を通過する風量が３０．０ｍ3 ／ｍｉｎになるようなファンモータ１５の回転数に設定してあり、プロペラファン１６では回転数が８４６ｒｐｍである。なお、室外ユニット１２、ファンモータ１５、熱交換器３１等の測定条件は実施の形態１に記載した測定条件と同一である。
【００４１】
このグラフに示すように、プロペラファン１６の先端部５２を開始点５１よりも下流側に突出するにつれて測定値はグラフの右上にずれている。特に締切側でこのずれ度合が大きい。即ち、先端部５２を開始点５１よりも下流側（Ｐ側）に配置させることにより、締切側での静圧を大きくできる。このため、着霜したときでもファンカバー２４を通過する風量の低下を抑えることができ、このため室外空気と熱交換器３１との熱交換量の低下も抑えられる。
【００４２】
このようにプロペラファン１６の後縁部の形状を前縁部側に凹んだ形状の凹部を有するものとした場合、凹部を有しない後縁部形状に比べて締切側での静圧が低くなってしまうという課題があったが、先端部５２を開始点５１よりも下流側に配置させることにより、締切側での静圧低下を抑えることができる。ただし、先端部５２を開始点５１よりも下流側にあまり突出させると、ファンカバー２４の形状を変更したりする必要があるので、３０ｍｍ程度までに留めておくのが好ましい。図１５によれば、先端部５２を開始点５１よりも２０ｍｍ突出させた計測値（△）では、図１４における従来の凹部なしの形状の計測値（●）と同程度のＰ−Ｑ特性を得ることができる。
【００４３】
また、この実施の形態では室外ユニット１２に備え付けられたプロペラファン１６の個数が１個の場合について説明したが、複数個あってもよい。
【００４４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３は、プロペラファンの後縁部に前縁側に凹んだ形状の凹部を有する構成のプロペラファンの風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）に対するファンモータ消費電力Ｗ（Ｗ）、ファンモータ電流Ｉ（Ａ）、及びファンモータ電圧Ｖ（Ｖ）の各特性を把握し、プロペラファンを運転制御するようにしたものである。
【００４５】
図１６は後縁部３が前縁部側に凹んだ形状の凹部を有するとき（凹部あり）と有しないとき（凹部なし）のＰ−Ｑ特性、即ちプロペラファンの風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）に対する静圧（Ｐａ）を表すグラフで、縦軸に静圧（Ｐａ）、横軸に風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。なお、この測定における回転数は、熱交換器のフィンに霜が付着していない状態でファンカバー２４を通過する風量が３７．５ｍ3 ／ｍｉｎになるようなファンモータ１５の回転数に設定してあり、後縁部３に凹部を有するプロペラファンでは回転数が１０４０ｒｐｍ、後縁部３に凹部を有さないプロペラファンでは回転数が９８０ｒｐｍである。なお、室外ユニット１２、ファンモータ１５、熱交換器３１等の測定条件は実施の形態１に記載した測定条件と同一である。
【００４６】
実施の形態１の図３や図１１で記載したような構成のプロペラファン、即ち羽根の後縁部が凹部３ａを有する場合には、ファンモータの消費電力を低減できるという効果を奏する。ところがその一方、Ｐ―Ｑ特性では課題を呈している。図１６に示すように、従来のファンが示す測定値（●）よりも凹部を有するファンが示す測定値（〇）のほうが左下にずれ、傾斜も若干緩くなっている。羽根の後縁部３に凹部あり（〇）の測定値は、凹部なし（●）の測定値に比べて、締切側（低風量側）でファンカバー２４を通過する風量が低下する特性を有する。実施の形態２で述べたように、室外ユニット１２の熱交換器３１に霜が付着することにより、熱交換器３１のフィン間の隙間が減少し、フィンの間を流れる空気の抵抗が増加する。その付着量が大きいほど、熱交換器３１での圧力損失が大きくなるため、図１６に示すようにファンカバー２４を通過する風量が減少する。風量が低下すると室外空気と熱交換器３１との熱交換量が低下し、空気調和機としても効率が低下することになる。
実施の形態２では、羽根の下流側先端部５２をベルマウスの下流側拡大部の開始点５１よりも下流側に位置するようにしてＰ―Ｑ特性を改善するものを示したが、この実施の形態では、ファンの回転数を上げることで、Ｐ―Ｑ特性を改善しようとするものである。
【００４７】
ファンの回転数を上げると、図１６に示すＰ―Ｑ特性は、右上方にずれる。そこで、静圧Ｐａが大きくなることによる風量の減少に対し、ファンモータ１５の回転数を大きくすると、風量の減少を抑えることができる。
以下に、実際にファンの回転数を、ファンモータの消費電力Ｗ、ファンモータ電流Ｉ、及びファンモータ電圧Ｖのうちの少なくともいずれか１つを検知して制御する方法について、図１７に示すフローチャートに基づいて、概略を説明する。図１７はこの実施の形態による送風機の回転数制御を示すフローチャート、図１８はこの実施の形態による送風機の回転数制御部の構成を示すブロック図である。
外気温度が例えば２℃程度以下で空気調和機を暖房運転するというように、熱交換器３１に着霜する可能性がある場合に、着霜制御を行なう。まず、ステップＳ１で、ファンモータ１５の回転数を初期値Ｎ0 に設定して運転を行なう。この回転数の初期値Ｎ0 は、霜が付着していない場合に、送風機出口のファンカバー２４を通過する風量が例えば３７．５ｍ3 ／ｍｉｎになるような回転数とする。
【００４８】
次に、ステップＳ２で、ファンモータ１５の消費電力Ｗ、電流Ｉ、電圧Ｖの少なくともいずれか１つを例えば計測により検出する。消費電力Ｗの計測には例えば電力計などのファンモータの消費電力計測手段５３、電流Ｉの計測には例えば電流計などのファンモータの電流計測手段５４、電圧Ｖの計測には例えば電圧計などのファンモータの電圧計測手段５５が用いられる。ここでは、例えば消費電力Ｗを計測する場合について説明する。ステップＳ３で、前回計測した時の消費電力値と比較し、変化していない場合にはファンカバー２４を通過する風量は適度に保たれており、なにもしないでステップＳ２の消費電力検出に戻る。ステップＳ３の判断で消費電力が前回の計測値と異なっている場合には、ステップＳ４でファン回転数制御モードを開始する。
【００４９】
図１９は実施の形態１で記載したような後縁部３が前縁部２側に凹んだ形状の凹部を有するプロペラファンで、図１３に示したような羽根の下流側先端部５２をベルマウスの下流側拡大部の開始点５１よりも回転軸に沿った方向で２０ｍｍ下流側に位置する構成の測定値（〇）と、羽根の下流側先端部５２とベルマウスの下流側拡大部の開始点５１の回転軸に沿った方向の位置を０ｍｍとした構成の測定値（●）を表すグラフで、縦軸にファンモータの消費電力Ｗ、横軸に風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。この図１９に示した関係は、ファン回転数が例えば初期値である１０４０ｒｐｍの場合の関係である。
ファン回転数制御モード開始（ステップＳ４）後、消費電力Ｗを計測し（ステップＳ５）、前回の消費電力Ｗの計測値と変化したかどうかを判断する（ステップＳ６）。この判断で変化していない場合には制御は適正に行なわれていると見なし、ステップＳ１に戻ってファン回転数を初期値に戻す。ステップＳ６の判断で、計測した消費電力Ｗが前回の計測から変化していた場合、変化後の消費電力Ｗが所定値Ｗk に達したかどうかを送風機出口の風量推定手段５６で推定する（ステップＳ７）。着霜制御を開始してからここまでの流れでは、初期のファン回転数で運転し、着霜するにつれて図１９に従って風量が３７．５（ｍ3 ／ｍｉｎ）から下がり、ファンモータ消費電力Ｗは上昇する。所定値Ｗk はファンカバー２４で風量３０（ｍ3 ／ｍｉｎ）を得る場合のファンモータ消費電力値であり、この所定値と比較することで、ファンカバー２４での風量が３０（ｍ3 ／ｍｉｎ）になるのを推定することができる。ファンモータ消費電力Ｗが所定値Ｗk に達したら、モータ回転数の設定手段５７でファン回転数を例えば３０ｒｐｍ程度上げる（ステップＳ１０）。ステップＳ７の判断で、所定値Ｗk に達していない場合には、十分な風量が得られているとし、そのままのファン回転数で運転を継続し、所定時間例えば５分後に再度ファンモータ消費電力Ｗを計測するステップＳ５に戻る。また、ファン回転数に上限を設けており、ステップＳ８とステップＳ９でファン回転数が所定の上限を越えないように制御している。
【００５０】
なお、上記では図１９に基づいてファンモータの消費電力Ｗの変化からファンカバー２４を通過する風量の減少を検知し、ファンモータ１５の回転数を上昇させる場合について説明したが、これに限るものではない。消費電力Ｗの代わりにファンモータの電流Ｉを検出してもよい。図２０は前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを後縁部３に有するファンのファンモータの電流Ｉ（Ａ）を表すグラフで、縦軸にファンモータの電流（Ａ）、横軸に風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。図１７のステップＳ２、Ｓ５でファンモータの電流Ｉを計測により検知し、ステップＳ３、Ｓ６で電流Ｉの変化を判断し、図２０に基づいてファンモータの電流Ｉの変化からファンカバー２４を通過する風量の減少をステップＳ７で推定し、その風量に応じてファンモータ１５の回転数を上昇させてもよい。ここで電流値は電流計によって計測できる。
また、ファンモータの電圧Ｖを検出してもよい。図２１は前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを後縁部３に有するファンのファンモータの電圧を表すグラフで、縦軸にファンモータの電圧（Ｖ）、横軸に風量（ｍ3 ／ｍｉｎ）を示している。図１７のステップＳ２、Ｓ５でファンモータの電圧Ｖを検知し、ステップＳ３、Ｓ６で電圧Ｖの変化を判断し、図２１に基づいてファンモータの電圧量の変化からファンカバー２４を通過する風量の減少をステップＳ７で推定し、その風量に応じてファンモータ１５の回転数を上昇させてもよい。ここで、電圧値は電圧計で計測できる。また、ファンモータ１５の消費電力Ｗ、電流Ｉ、電圧Ｖのいずれか２つまたは３つを検出して送風機出口での風量を推定するようにしてもよい。複数の計測値に基づいてファンの回転数を制御するように構成すれば、計測エラーや誤動作に対して、信頼性を高めることができる。
【００５１】
図１９に示した風量とファンモータの消費電力の関係、図２０に示した風量とファンモータの電流の関係、図２１に示した風量とファンモータの電圧の関係は回転数毎に異なる。この関係はステップＳ７で必要になるが、ファン回転数の初期値における関係をあらかじめ把握しておき、回転数が変化した時には、以下の式で求めることができる。
ファンモータ１５の回転数がＮ→Ｎ０に変化したとき、風量がＱ→Ｑ０、静圧がＰ→Ｐ０、ファンモータ１５の消費電力がＷ→Ｗ０、ファンモータ１５の電流がＩ→Ｉ０、ファンモータ１５の電圧がＶ→Ｖ０に変化したとすると以下の関係式が成り立つ。
Ｑ０／Ｑ＝Ｎ０／Ｎ
Ｐ０／Ｐ＝（Ｎ０／Ｎ）２
Ｗ０／Ｗ＝（Ｎ０／Ｎ）３
Ｉ０／Ｉ＝（Ｎ０／Ｎ）２
Ｖ０／Ｖ＝Ｎ０／Ｎ
これらの関係式と図１９〜図２１に示したデータを用いて、所定の風量が得られるように、ファンモータ１５の回転数を制御することができる。
【００５２】
なお、図１９〜図２１のそれぞれにおいて、羽根の下流側先端部５２をベルマウスの下流側拡大部の開始点５１よりも回転軸に沿った方向で下流側に２０ｍｍ下流側に位置する構成の測定値（〇）に基づいて、回転数を制御してもよい。この場合には締切側の静圧が０ｍｍのときよりも大きいので、ファン回転数を上昇させる時期を０ｍｍの場合よりも遅らせることができる。また、図１７の処理手順では、着霜過程でファンモータの回転数を増加する方向における制御について記載したが、霜が除かれていく過程でファンモータの回転数を減少する方向における制御も同様に行なうことができる。
【００５３】
以上述べたように、図３や図１１で示したような後縁部３に凹部３ａを有するファンは締切側での静圧が小さいという特性を有しているため、このファンを空気調和機の室外機に使用する場合には、予めフィンの隙間に霜が付着した場合の静圧と風量の関係、例えば図１６のような所定の回転数で運転した場合の関係を定めておき、ファンモータ１５の消費電力Ｗ、電流Ｉ、電圧Ｖのうち少なくとも１つ以上を計測してファンカバー２４を通過する風量を推定し、その風量に応じて希望の静圧が得られるようにファンモータ１５の回転数を上昇させることで、締切側における静圧を上昇することができる。
【００５４】
実施の形態４．
図２２はこの発明の実施の形態４による送風機を空気流の下流側から見た正面図、図２３はこの実施の形態に係る送風機を示す側面構成図である。図において、４はプロペラファンの回転中心に位置するボス部、６は回転軸となるモータシャフト９の取付位置、１５はボス部４にモータシャフト９を介して連結されプロペラファン１６をＧ方向に回転駆動するファンモータ、１６は図３または図１１で示した構成の羽根１を有するプロペラファンで、ボス部４の周囲に突設する複数の羽根の後縁部が前縁部側に凹んだ形状の凹部３ａを有し、Ｇ方向に回転して回転軸方向に送風を行なう。１８はモータサポート、４７はファンモータ１５を反シャフト側で固定するモータ固定部、４８は支柱で、モータ固定部４７に接続され回転軸に垂直な面に沿って伸び、プロペラファン１６とファンモータ１５を、回転軸に垂直な面内で所定の位置に支持している。モータ固定部４７と支柱４８は実際には接続されて一体に構成され、両者を含めてモータサポート１８と称している。
【００５５】
また、面４２はプロペラファン１６のボス部４のモータサポート１８に最も近い面、面４３はモータサポート１８のファンモータ１５を固定する面、面４４は支柱４８とモータ固定部４７とを接続する面である。面４２と面４３と面４４はほぼ平行であり、４５は面４２と面４４との距離である。また、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００５６】
図２４はファンモータ１５の消費電力Ｗと距離４５／ファン外径の関係を示すグラフである。この図は、縦軸にプロペラファン１６のファンモータ１５の消費電力Ｗを示し、横軸に距離４５／羽根の外周で構成されるファン外径Ｄ0 （以下、距離４５／ファン外径と記す）を示し、送風機出口のファンカバー２４を通過する風量が３０ｍ3 ／ｍｉｎのときの測定値をプロットしたものである。距離４５とは、回転軸方向で、ボス部４のファンモータ１５側から、モータ固定部と支柱との接続部４４までの距離である。熱交換器３１から羽根１への空気の流れにおいて、羽根１の上流側で、回転軸に垂直な方向でファン外径よりも大きな部材があると、羽根１に流入する空気の流れに影響を及ぼすことになる。このファン外径よりも大きな部材は、ここではモータサポート１８の支柱４８であり、この実施の形態は羽根１から支柱４８までの距離４５に関するものである。
【００５７】
外部から熱交換器３１を通って室外ユニット１２に流入した空気のうち、モータサポート１８の支柱４８にぶつかった空気は、支柱４８によってこの付近で乱れる。距離４５が短いと、図２３の乱れＱで示すように乱れた状態で羽根１の前縁部２へ流入する。この場合には、羽根１に沿ってスムーズに空気が流れず、乱れＱの影響でファンモータ１５の消費電力が大きくなる。これに対して、距離４５を所定長さ以上にすることにより、羽根１の前縁部２へ流入する空気の乱れを解消することができる。
【００５８】
図２４で示されるように、距離４５／ファン外径が０．２１５の場合にファンモータ１５の消費電力は最も小さく、２８．０Ｗ程度となっている。測定誤差は０．６５Ｗ程度であるため、消費電力が２８．６５Ｗ以下で、消費電力が低減されるとみなすことができる。即ち、距離４５／ファン外径が０．１８５以上であれば、消費電力を低減できる。さらに、取りつけ誤差として、数ミリ程度を考慮すると、距離４５がファン外径の０．１７５倍以上あれば、所定風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。例えば、ファン外径が４００ｍｍのファンの場合には、距離４５を７０ｍｍ以上とすれば、支柱４８で乱れた空気の流れＱが羽根１の前縁部に至るまでに整流され、ファンモータ１５の消費電力を小さくできることになる。
なお、従来の送風機で、距離４５は例えばファン外径の０．１６５倍程度で構成されており、図２４のグラフでは、一番左の測定値を表す。ファン外径が４００ｍｍのファンの場合には距離４５は６４ｍｍで、ファンモータの消費電力は３１．６Ｗと大きな値となっている。
【００５９】
具体的には回転軸方向において、モータシャフト９の長さ、またはファンモータ１５の長さ、またはモータ固定部４７の長さの少なくともいずれか１つを変化させることで、距離４５を所定長さ以上にできる。また、ファンモータ１５とモータサポートのファン固定部４７の間に、別の固定部材を挿入して、距離４５を長くしてもよい。この場合には、モータシャフト９、ファンモータ１５、およびモータサポート１８をこれまでの構成のままで使用でき、少ない変更で容易に距離４５を長くすることができる。ただし、ファンモータ１５とモータサポートのファン固定部４７の間に挿入する別の固定部材は、回転軸に垂直な面に投影した時にボス径と同程度、またはボス径より小さくする必要があり、羽根１に流入する空気の流れに影響を及ぼさない様に構成する。
また、図２３では、モータ固定部４７のモータ固定面４３をファンモータ１５の外径に合わせた大きさとし、回転軸に垂直な方向に伸びる支柱４８とほぼ垂直に接続した形状のモータサポート１８としたが、このような形状に限るものではない。例えばモータ固定部４７は、モータ固定側の面４３ではファンモータ１５の外径に合わせ、支柱４８との接続部の面４４に向かって広がるように傾斜させでもよい。支柱４８とモータ固定部４７との接続部において、回転軸に垂直な方向の大きさがファン外径よりもある程度大きくなっても、空気の流れにはそれほど影響を及ぼさない。プロペラファン１６とファンモータ１５を位置決めするために回転軸に垂直な方向に伸びるように構成される支柱４８によって乱される空気の流れを、羽根１の面に流入するまでに整流するように、距離４５を長くすればよい。
【００６０】
このように、回転軸方向で、ボス部４のファンモータ側からモータ固定部と前支柱との接続部４４までの距離を、羽根１の外周で構成されるファン外径の０．１７５倍以上になるように構成することにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を小さくすることができる。
なお、測定に用いた室外ユニット１２は、例えば外寸がＨ５５０ｍｍ×Ｗ８００ｍｍ×Ｄ２８５ｍｍであり、熱交換器３１は列数が２列、段数が２４段、積み幅が８５０ｍｍ、フィンピッチが１．５ｍｍ、段ピッチが２１ｍｍ、列ピッチが２２ｍｍ、配管径が直径７ｍｍであり、ファンモータ１５はＤＣモータであり、プロペラファン１６の外径は４００ｍｍである。
【００６１】
また、図２５はこの実施の形態に係るモータサポートの構成を示す斜視図である。図において、１８はファンモータを固定するモータ固定部４７と支柱４８を有するモータサポートである。モータ固定部４７は、一端は支柱４８に固定され、この一端から回転軸方向に伸び、他端は断面Ｌ字状になるように曲がってファンモータが固定される面４３につながっている。モータ固定部４７の支柱４８に固定されている一端から面４３までの回転軸方向に伸びいる部分を脚部と称する。支柱４８は回転軸に垂直な方向（図２５では上下方向に）に伸び、室外ユニット１２内に固定されて、ファンモータとプロペラファンを位置決めして支持している。さらに位置決めされたプロペラファンに対して、ベルマウス等の他の部材が所定の位置に固定される。モータサポート１８を構成するモータ固定部４７と支柱４８は一体に、あるいは別々の部材で構成されている。また、４９はモータ固定部４７の脚部に設けた通風穴で、回転軸に垂直な方向にモータ固定部４７の脚部を貫通するように設けている。
【００６２】
表３は、所定の風量３０ｍｍ3 ／ｍｉｎを得るのに必要なファンモータの消費電力Ｗを、モータ固定部４７の脚部に通風穴４９がある場合と通風穴４９がない場合の構成で、比較して示す表である。この測定値において、室外ユニット１２、ファンモータ１５、プロペラファン１６、熱交換器３１等の測定条件は実施の形態１に記載した測定条件と同様である。
【００６３】
【表３】
0004003541.tif 000004
【００６４】
なお、ここでは、一例として、一方のモータ固定部４７の脚部の面積を３６ｃｍ2 とした時、通風穴４９の面積を３０ｃｍ2 としている。表３に示すように、モータ固定部４７の脚部に通風穴４９を設けた構成では、通風穴４９を設けない構成に比べて所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を低減することができる。
例えば空気調和機の室外ユニットの場合、熱交換器を通過して室外ユニット内に流入した空気の一部は、図２５の点線矢印Ｏに示すようにモータサポート１８の上流側からモータ固定部４７の脚部の空間に流入する。面４３にはファンモータが固定されており、この脚部の空間に流入した空気はファンモータの上流側、図２５では点線で示す領域Ｒ、に滞留する。この実施の形態では、モータ固定部４７の上流側空間の側面である脚部に通風穴４９があることにより、ファンモータの上流側の面近傍の領域Ｒに流入する空気は、通風穴４９を通って、点線矢印Ｓのように周囲に流出される。このため、風路抵抗が低減され、消費電力の低減につながる。
【００６５】
図２５において、モータ固定部４７の脚部が左右にある構成のモータサポート１８を示したが、上下に脚部がある構成のモータサポートの場合にも同様に、ファンモータの上流側の面近傍に流入する空気が周囲に流出されるように、回転軸に垂直な方向に貫通する通風穴を設ければよい。また、強度的に可能なら、支柱１８の回転軸方向に幅を有する部分に貫通穴を設けてもよい。
【００６６】
また、この実施の形態において通風穴４９を四角形としたが、四角形の角を角取りや面取りをしてもよい。また、通風穴４９を除いた脚部の回転軸方向の強度を増すために、少なくとも回転軸方向に保持している部分付近で最大３０ｍｍ程度折り曲げて、回転軸方向の強度を強化してもよい。また通風穴４９はパンチングメタルのように複数の穴から構成されてもよい。
【００６７】
このようにモータサポート１８に、ファンモータの上流側の面近傍に流入する空気を周囲に流出可能とする通風穴４９を設けたことにより、所定の風量を得るのに必要なファンモータ１５の消費電力を低減することができる。また、この構成の送風機を空気調和機の室外ユニット１２に用いることで、室外ユニット１２内の風路抵抗が低減でき、ファンモータ１５の消費電力を低減でき、空気調和機全体として消費電力を低減できる。
図２５で示したモータサポート１８で支えられるプロペラファン１６の羽根の形状は、例えば従来の羽根形状でもよく、どのようなプロペラファンの羽根でもよい。従来の羽根形状のプロペラファンに図２５に示した構成の通風穴４９を有するモータサポート１８を取り付けても、モータファンの消費電力を低減できる。ただし、実施の形態１で述べたプロペラファン１６を用いたり、実施の形態２、３で述べたようにＰ―Ｑ特性を改善するように構成すると、この実施の形態における消費電力を低減するという効果に加えて、実施の形態１〜３のそれぞれの効果を伴い、さらに性能のよい送風機または空気調和機を得ることができる。
【００６８】
なお、実施の形態１〜実施の形態４では、プロペラファンの羽根の枚数を３枚有する構成としたが、これに限るものではなく、２枚〜４枚で構成してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１の発明によれば、回転中心に位置するボス部と、前記ボス部の周囲に突設され回転して送風を行う複数の羽根と、前記羽根の後縁部を前縁部側に凹んだ形状とした少なくとも１つの凹部と、を備え、
前記凹部のそれぞれの両端を結ぶ線から前記凹部のそれぞれの最も深い部分までの長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．０６〜０．１４倍とし、
前記凹部を含む前記羽根の後縁部長さを前記羽根の外周で構成されるファン外径の０．３９〜０．４９倍とし、
前記１つの羽根の凹部長さを前記凹部を含む後縁部長さの０．８９５〜０．９１５倍とするとともに、前記凹部の前記前縁部側に最も深く凹んだ部分から前記凹部の両端を結ぶ線分へ垂線を引いたとき、前記凹部の両端を結ぶ線分と前記垂線との交点が前記両端を結ぶ線分の中央より外周側であって７対３から９対１となるよう内分する点の間に位置するように前記凹部の形状を構成したことにより、ファンモータの消費電力を低減し、かつプロペラファンの低騒音化、軽量化することができる送風機が得られる。
【００７０】
また、この発明の請求項２の発明によれば、前記ボス部にシャフトを介して連結され前記プロペラファンを回転駆動するファンモータと、前記ファンモータを固定し、一端が後記支柱に固定されるとともに、他端は断面Ｌ字状になるように曲がってファンモータが固定される面につながっているモータ固定部と前記プロペラファンと前記ファンモータを所定の位置に支持する支柱を有するモータサポートをさらに備え、前記モータサポートの固定部の前記一端から前記回転軸方向に伸びている部分に回転軸に垂直な方向に貫通して、前記ファンモータの上流側の面近傍に流入する空気を周囲に流出可能とする通風穴を設けたことにより、ファンモータの消費電力を低減することができる送風機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による空気調和機を示す構成図である。
【図２】  実施の形態１による室外ユニットを分解して示す斜視図である。
【図３】  実施の形態１によるプロペラファンを示す正面図である。
【図４】  従来のプロペラファンと実施の形態１によるプロペラファンを示す正面図である。
【図５】  従来の送風機と実施の形態１による送風機のファンモータの消費電力Ｗと風量ｍ3 ／ｍｉｎの関係を示すグラフである。
【図６】  従来の送風機と実施の形態１による送風機のファンモータの電流Ａと風量ｍ3 ／ｍｉｎの関係を示すグラフである。
【図７】  実施の形態１による送風機のファンモータの消費電力Ｗと後縁部長さ／ファン外径の関係を示すグラフである。
【図８】  実施の形態１による送風機のファン回転数と後縁部長さ／ファン外径の関係を示すグラフである。
【図９】  実施の形態１による送風機のファンモータの消費電力Ｗと凹部長さ／後縁部長さの関係を示すグラフである。
【図１０】  実施の形態１によるファンモータの消費電力Ｗと送風機の後縁部長さ／前縁部長さの関係を示すグラフである。
【図１１】  実施の形態１に係るプロペラファンを示す正面図である。
【図１２】  実施の形態１による送風機のファンモータの消費電力Ｗと凹部最大深さ／ファン外径の関係を示すグラフである。
【図１３】  この発明の実施の形態２による送風機のプロペラファンとベルマウスの位置を示す説明図である。
【図１４】  実施の形態２による送風機のプロペラファンの静圧と風量の関係を示すグラフである。
【図１５】  実施の形態２による送風機のプロペラファンの静圧と風量の関係を示すグラフである。
【図１６】  この発明の実施の形態３による送風機のプロペラファンの静圧と風量の関係を示すグラフである。
【図１７】  実施の形態３による送風機の回転数制御を示すフローチャートである。
【図１８】  実施の形態３による送風機の回転数制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】  実施の形態３による送風機のファンモータの消費電力Ｗと風量の関係を示すグラフである。
【図２０】  実施の形態３による送風機のファンモータの電流Ａと風量の関係を示すグラフである。
【図２１】  実施の形態３による送風機のファンモータの電圧Ｖと風量の関係を示すグラフである。
【図２２】  この発明の実施の形態４による送風機を空気流の下流側から見た正面図である。
【図２３】  実施の形態４による送風機を示す側面構成図である。
【図２４】  実施の形態４に係り、ファンモータの消費電力Ｗと距離４５／ファン外径の関係を示すグラフである。
【図２５】  実施の形態４に係るモータサポートを示す斜視図である。
【図２６】  従来のプロペラファンを示す平面図（図２６（ａ））、及び側面図（図２６（ｂ））である。
【符号の説明】
１  羽根、２  前縁部、３  後縁部、３ａ  凹部、４  ボス部、５  外周、９  モータシャフト、１１  室内ユニット、１２  室外ユニット、１４  空気調和機、１５  ファンモータ、１６  プロペラファン、１８  モータサポート、２４  ファンカバー、３１  熱交換器、４０  プロペラファン、４２  ボス部のファンモータ側の面、４４  モータ固定部と支柱との接続部の面、４５  距離、４７  モータ固定部、４８  支柱、４９ 通風穴、５０ ベルマウス、５１ ベルマウスの下流側拡大部の開始点、５２ 羽根の下流側の先端部、５３  ファンモータの消費電力計測手段、５４  ファンモータの電流計測手段、５５  ファンモータの電圧計測手段、５６  送風機出口の風量推定手段、５６  モータ回転数の設定手段。
【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】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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