JP2004293528A - プロペラファン、これを含む冷却装置、及び冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】空力的な性能を向上させることができ、また、騒音や消費電力を低減することができるものを提供する。
【解決手段】冷気送出用プロペラファン１の羽根１１を設計するにあたり、羽根１１を図１のＰ１−Ｐ１線、Ｐ２−Ｐ２線、及びＰ３−Ｐ３線に沿って軸方向に切断して得られる曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ、並びに、羽根１１の外周をその２等分点ｉの個所で接する軸方向の平面に投影した曲線ＩＶに着目する。そして、これら曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ並びに曲線ＩＶが、全て、上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線をなすようにする。また、曲線Ｉの反り角が曲線ＩＶの反り角よりも小さくなるようにするとともに、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩについて、全体的な傾きを示すスタッガ角の差が、互いに１５°以下になるようにする。これにより、特には、低風量の領域で高い静圧を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸方向に沿って流体を送り出すためのプロペラファンに関する。また、このようなプロペラファンを冷気の送出経路中に備えた冷却装置や冷蔵庫、または、プロペラファンを冷媒循環用の圧縮機の冷却用に備えた冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫や空調機、放熱を要する電子機器等において、軸流式のプロペラファンが用いられている。
【０００３】
空冷式（間接冷却式）冷蔵庫内の冷気送出用等に用いられるプロペラファンは、圧力損失の大きい流体経路で使用されるものであり、また、直径方向及び軸方向の寸法をなるべく小さくすることが求められる。また、充分な送風性能を持たせるとともに、騒音の低減や消費電力の低減を図ることが求められる。
【０００４】
従来より、このようなプロペラファンの３次元形状を最適化するための研究開発が行われている。
【０００５】
特開平５−７９４９６（特許文献１）では、羽根が渦巻き状に外側に突き出す際の傾斜角と、ボス部周面の傾斜角とを最適化するとともに、軸方向の投影図において、羽根が渦巻き状に回転方向前方へと巻いていく程度を回転方向前進角として定義して羽根の形状の最適化を行っている。このようにして、特に、騒音の低下を図っている。
【０００６】
特開平９−６８１９９（特許文献２）では、軸方向の投影図において、羽根の前方の縁がなす凹曲線が最適形状となるようにしており、これにより、騒音の低下を図っている。この際、羽根の設計にあたり、プロペラファンの回転軸を中心とした円筒面により羽根を切断し、現れる断面を２次元の平面に投影した線に着目している。そして、この投影線が、ゆるやかな湾曲部と直線部とからなる曲線（特許文献２ 図４）、直線部のみ（特許文献２ 図１０）、または、円弧状曲線（特許文献２ 図４３）をなすようにしている。また、各羽根は、前方の縁部の内側の個所が、放射方向断面において、直線状をなす（特許文献２ 図５，図１２，図２５，図３０）。
【０００７】
特開平１１−３０３７９４（特許文献３）においては、特開平５−７９４９６と同様、羽根が渦巻き状に外側に突き出す際の傾斜角と、軸方向の投影図において、羽根が渦巻き状に回転方向前方へと巻いていく程度を回転方向前進角とを最適化している。これにより軸方向寸法を小さくするとともに低騒音、高静圧を図っている。
【０００８】
また、特開２００１−９９０９３（特許文献４）では、プロペラファンの回転軸を中心とした円筒面により羽根を切断し、現れる断面を２次元の平面に投影した曲線について、反り具合を外周端側で大きくなるようにしている。これにより、高静圧、低振動を図っている。
【０００９】
特開２００１−２２７４９８（特許文献５）では、プロペラファンの回転軸を中心とした円筒面により羽根を切断し、現れる断面を２次元の平面に投影した曲線について、反りが最大となる位置が、切断円筒面の半径が大きくなるにつれて後方の縁部の側にシフトするようにしている。これにより、低騒音化及び高効率化を図っている。
【００１０】
【特許文献１】特開平５−７９４９６号公報
【００１１】
【特許文献２】特開平９−６８１９９号公報
【００１２】
【特許文献３】特開平１１−３０３７９４号公報
【００１３】
【特許文献４】特開２００１−９９０９３号公報
【００１４】
【特許文献５】特開２００１−２２７４９８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のいずれにおいても、プロペラファンから軸方向に空気を送り出す軸流式のファンとしての一般的な構成を根本的には何ら変更せずに設計されている。そのため、冷蔵庫の冷気送出用といった場合のように、プロペラファンから出る空気がすぐさま略垂直の壁面に衝突するという場合には、送り出す空気の流れを必ずしも最適化できなかった。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回転軸方向に沿って流体を送り出すためのプロペラファンにおいて、下流側に近接して回転軸に垂直の壁面が存在する場合にも、同一回転数での風量増加といった空力的な性能を向上させることができ、また、騒音や消費電力を低減することができるものを提供しようとする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様においては、モーターの回転部に取付可能なボス部と、この周面に接続する複数枚の羽根とからなり、前記各羽根が、回転方向から見て前方にある前方端縁と、後方にある後方端縁と、軸方向から見て周方向に延びる外周縁とを備えるプロペラファンにおいて、前記前方端縁がボス部の周面に合わさる付け根部前方端と、前記外周縁が前記後方端縁に合わさる外周縁後方端とを通り、かつ、回転中心の軸線に対して平行な基準切断平面を設定した場合、ボス部から見てこの基準切断平面より外側で、前記各羽根は、該基準切断平面に平行な任意の切断面に現れる曲線が、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線、または直線をなすことを特徴とする。
【００１８】
上記構成により、羽根の形状が、周方向に拡散する斜め方向に空気を送り出すのに適したものとなるため、空力的な性能を向上させることができ、また、騒音や消費電力を低減することもできる。
【００１９】
「滑らかな凸曲線」とは、いうまでもなく、微分係数が連続し、変曲点を有さないものである。
【００２０】
また、本発明の第２の態様においては、上記第１の態様と同様の構成において、前記外周縁の一部または全部は、プロペラファンの外径に一致する仮想円筒面上を伝って延びる外径外周領域をなしており、基準切断平面としては、上記第１の態様の基準切断平面に代えて、外径外周領域の前方端からプロペラファンの重心に至る直線が前記ボス部の周面に交わる交点と、前記外径外周領域の後方端とを含み、かつ前記軸線に対して平行な切断面をとっている。
【００２１】
このように設定しても、第１の態様と同様の効果が得られる。また、羽根の形状によっては、第２の態様の基準切断平面の設定法が、より適切となる。
【００２２】
本発明の第３の態様においては、回転中心の軸線方向から見た平面図において、前記外周縁が現れた軸方向投影線の全体に着目する場合には、この外周縁軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と外周縁後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、前記外周縁軸方向投影線のうち、プロペラファンの外径に一致する円周上を延びる円弧状軸方向投影線に着目する場合には、この円弧状軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と円弧状軸方向投影線の後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、このような２等分点及び４等分点の設定に基づき、前記基準切断平面に前記羽根が現れた第１凸曲線と、前記４等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第２凸曲線と、前記２等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第３凸曲線と、前記２等分点の個所で前記羽根に接する、前記軸線に平行な平面へと該外径外周領域を投影した第４凸曲線とを想定し、前記の切断面または投影平面にて、前記各凸曲線の前方端部及び後方端部を滑らかに外側へと延長した前方延長線及び後方延長線が互いになす角度を反り角とし、他方では、前記前方延長線と軸線方向の直線とがなす前方傾斜角と、前記後方延長線と軸線方向の直線とがなす後方傾斜角との加算平均をスタッガ角とした場合、前記第４凸曲線は前記第１凸曲線よりも反り角が小さく、前記第１、第２及び第３曲線は、互いのスタッガ角の差が１５°未満であることを特徴とする。
【００２３】
このような構成であると、特には、低流量領域での静圧を増大させることができる。
【００２４】
本発明の第４の態様においては、上記第３の態様と同様に第１〜４凸曲線を想定した場合に、前記第４凸曲線は前記第１凸曲線よりも反り角が大きく、かつ、前記第４凸曲線の反り角が３５°より大きいことを特徴とする。
【００２５】
このような構成であると、特には、高流量領域での静圧を増大させることができる。
【００２６】
本発明の第５の態様においては、ボス部から見て前記基準切断平面より内側でも、前記羽根は、該基準切断平面に平行な任意の切断面に現れる曲線が、送出方向の上流側を向いて凸である滑らかな凸曲線、または直線をなすことを特徴とする。
【００２７】
このような構成であると、乱流を低減または防止することができるので、プロペラファンの空力的性能をさらに向上させることができ、さらなる騒音及び消費電力の低減を達成することができる。
【００２８】
本発明の冷却装置は、前記プロペラファンの下流側に近接して、該プロペラファンの回転軸に垂直の壁面が配置され、送出された空気が該壁面を伝って放射方向に広がることを特徴とする。
【００２９】
冷却装置の好ましい態様においては、前記プロペラファンを周方向から囲む送風ガイド部材が、冷気供給用空間へと少なくとも部分的に突き出すように設けられ、その少なくとも上流側の縁部において、ラッパ状に径が広がっていることを特徴とする。
【００３０】
このような構成であると、ラッパ状のベルマウス等により、プロペラファンの空力的性能をさらに向上させることができ、さらなる騒音及び消費電力の低減を達成することができる。
【００３１】
本発明の冷蔵庫は、前記プロペラファンを、冷気送出経路中に備えるか、または、機械室中に冷媒循環用圧縮機の冷却のために備えることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の冷蔵庫１００、及びこれに用いられるプロペラファン１，１’について、図１〜９を用いて説明する。
【００３３】
図１は、冷気送出用プロペラファン１をその軸方向下流側から見た正面図であり、図２は、冷気送出用プロペラファン１が冷蔵庫背面部中に取り付けられた様子を示す。
【００３４】
また、図３には、この冷気送出用プロペラファン１の羽根１１を、図１のＰ１−Ｐ１線、Ｐ２−Ｐ２線、及びＰ３−Ｐ３線に沿って軸方向に切断して得られる曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ、並びに、羽根１１の外周をその２等分点ｉの個所で接する軸方向の平面（Ｐ４−Ｐ４線で示す平面）に投影した曲線ＩＶをまとめて示す。
【００３５】
さらに、図４〜５には、プロペラファン１の斜視図を示す。
【００３６】
図１及び４〜５に示すように、プロペラファン１は、円筒カップ状のボス部１２と、この周面１４にから外側へ渦巻き状に延びる５枚の羽根１１からなる。各羽根１１は、互いに同一形状かつ同一寸法である。
【００３７】
図示の例では、カップ状のボス部１２の開口側が、下流側すなわち冷気を送り出す側である。そして下流側から見て、反時計回りに回転するように構成されており、各羽根１１は、湾入形状の前方端縁１５と、ファンの外周面に沿って延びる外周縁１６と、最もカーブの緩やかな後方端縁１７とからなる。図示の例で、後方端縁１７と外周縁１６とが合わさる個所、すなわち外周後方端ｂの個所は、略直角の角部をなし、前方端縁１５と外周縁１６とが合わさる個所、すなわち外周前方端ｃの個所は、ナイフ先のように尖っている。プロペラファン１において、この外周前方端ｃが、最も上流側に位置し、外周後方端ｂが最も下流側に位置する（図４〜５参照）。
【００３８】
図１にてＰ１−Ｐ１線により示す断面は、外周後方端ｂと、羽根１１の付け根部の前方端ａとを結ぶ軸方向切断面である。また、Ｐ２−Ｐ２線により示す断面は、外周縁１６を２等分した２等分点ｉと外周後方端ｂとの間をさらに２等分した４等分点ｋを通り、かつ、Ｐ１−Ｐ１線の断面と平行な軸方向切断面である。ここで、２等分及び４等分は、軸方向から見た平面図に現れる曲線をその道のり長さにしたがって分割したものである。
【００３９】
また、Ｐ３−Ｐ３線により示す断面は、外周縁１６の２等分点ｉを通り、かつ、Ｐ１−Ｐ１線の断面と平行な軸方向切断面である。
【００４０】
図３に示す厚み付きの曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩは、上記Ｐ１−Ｐ１線，Ｐ２−Ｐ２線及びＰ３−Ｐ３線の切断面に現れた、羽根１１の延びる形状である。
【００４１】
一方、図１中にてＰ４−Ｐ４線により示す軸方向平面は、外周縁１６の２等分点ｉのところで該外周縁１６に外接し、かつ、Ｐ１−Ｐ１線の断面と平行に延びる軸方向の平面である。そして、図３の下端に示す曲線ＩＶは、Ｐ４−Ｐ４線の軸方向平面に、羽根１１の外周縁１６を投影した曲線である。
【００４２】
図３に示すように、冷気送出用プロペラファン１は、羽根１１を、Ｐ１−Ｐ１線の断面やこれに平行な断面に沿って切断した場合に、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線をなしている。また、図４〜５の斜視図から知られるように、各羽根１１は、Ｐ１−Ｐ１線の断面を基準としてこれに平行な任意の切断面で切断した場合に、いずれも、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線をなしている。そのため、羽根１１全体が滑らかな一つの凸面をなし、折り曲げ部や変曲部を有しない。
【００４３】
これに伴い、外周縁１６を回転軸に対して垂直に投影した曲線ＩＶも、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線をなしている。
【００４４】
以上のような構成により、プロペラファン１から下流に向かって、半ば遠心方向に広がるように斜めに冷気が送られることとなる。そのため、図２に示すように、プロペラファン１の下流の直後に、回転軸１３に対して垂直の壁面２２がある場合、この壁面２２に対する衝突が緩和され、下流側ダクト空間２４への冷気の拡散がスムーズに行われる。
【００４５】
図２及び図６に示すように、冷気送出用のプロペラファン１は、蒸発器２６が収納された冷蔵庫背面側の上流側ダクト空間２３から、冷蔵庫前方側の下流側ダクト空間２４へと冷気を導くためのものである。この下流側ダクト空間２４、及び、冷気供給開口３５〜３７を経て、各貯蔵室３１，３２へと冷気が導かれる。冷気は、貯蔵室３１，３２の保存容器３３−１〜３３−３を周囲から冷却した後、戻り口３８を経て、上流側ダクト空間２３に戻り、再度蒸発器２６により冷却される。
【００４６】
すなわち、プロペラファン１から送り出された空気は、下流側ダクト空間２４と貯蔵室３１とを隔てる壁面１３を伝って上方及び下方等へとスムーズに送りされて、循環される。
【００４７】
図２中に示すように、プロペラファン１の外周を囲むようにベルマウス２１が設けられるが、ベルマウス２１は、上流側ダクト空間２３に突き出す側にて、ラッパ状に開いている。プロペラファン１の上流側にも、比較的近接して垂直の壁面が存在するが、このようにベルマウス２１がラッパ状に開いていることで、上下左右の各方向からの冷気の流入がスムーズに行われる。
【００４８】
さらには、ベルマウス２１に連続する部材が、下流側ダクト空間２４に向かっても、ラッパ状に開いており、これにより、半ば遠心方向となる斜め方向への空気の送り出しが、よりスムーズに行われる。ファンの空力的性能を向上させ、騒音及び消費電力を低減することができる。
【００４９】
次ぎに、冷気送出用のプロペラファン１が、低流量で高い静圧を達成する構成を有していることについて説明する。
【００５０】
前述のＰ１−Ｐ１線、Ｐ２−Ｐ２線、及びＰ３−Ｐ３線で示す切断面、及びＰ４−Ｐ４線で示す投射面において、各凸曲線（反り線）の前方側の端部（すなわち上流側の端部）をそのまま延長した前方延長線１８と、軸線方向の直線とがなす角度を入口角αとする（図７）。また、後方側の端部（すなわち下流側の端部）をそのまま延長した後方延長線１９と、軸線方向の直線とがなす角度を出口角βとする。すると、前方延長線１８と後方延長線１９とがなす角、すなわち反り角は、入口角αから出口角βを差し引いた角度α−βとして表される。
【００５１】
また、ここで、入口角αと出口角βとの加算平均（α−β）／２をスタッガ角と呼ぶこととする。このスタッガ角は、プロペラファンの回転軸１３の方向に対する全体的な傾きを表す値である。
【００５２】
図３中の各凸曲線から示されるように、曲線ＩＶの反り角α４−β４は、曲線Ｉの反り角α１−β１よりも小さい。
【００５３】
また、プロペラファン１は、空気の斜め方向の流れに沿った方向で見た場合の、傾き角度の差が小さい。そのため、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩは、図３から見てとれるように、互いのスタッガ角の差が、大きくとも１５°未満である。好ましくは、１０°未満である。
【００５４】
下記表１には、図３に示す各凸曲線の角度についての具体例を示す。
【００５５】
【表１】冷気送出用プロペラファンの具体例における角度構成

表１に示す具体例においては、曲線ＩＶの反り角α４−β４が曲線Ｉの反り角α１−β１よりも４°あまりだけ小さい。また、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩについての互いのスタッガ角の差は、最大で約７°である。
【００５６】
次ぎに、圧縮機冷却用プロペラファン１’の構成について、図８を用いて説明する。
【００５７】
圧縮機冷却用プロペラファン１’は、図６に示すように、通常、冷蔵庫１００の下部背面側にある機械室３９中に配置され、圧縮機２５に近接して配されて圧縮機２５の外面に冷却用の空気を吹き付ける。圧縮機２５を収納する機械室３９も、冷蔵庫のスリム化と大容量化にともない、狭小となっており、プロペラファン１’の寸法をなるべく小さくすることが求められるとともに、圧縮機２５の外面との間隔も、かなり小さくとられている。
【００５８】
なお、図６に示す例では、圧縮機２５とこの上に近接して配されている蒸発皿２９の周囲にも空気がスムーズに流れ、圧縮機２５の冷却と霜取り水の蒸発とが効果的に行われる。霜取り水は、霜取り運転の際に、ヒータ２７の加熱により蒸発器２６の霜がとけて出てきたものであり、排水樋２８を伝って蒸発皿２９に導かれる。
【００５９】
図８中に示すように、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ並びに曲線ＩＶは、冷気送出用プロペラファン１と同様に、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線をなしており、また、羽根１１全体が滑らかな一つの凸面をなし、折り曲げ部や変曲部を有しない。このような構成により、上記と同様に斜め方向に空気を送り出すことができ、スムーズな冷却が行われる。
【００６０】
以下に、圧縮機冷却用プロペラファン１’が、高流量で高い静圧を達成する構成、すなわちを大風量を得るのに適する構成を有していることについて説明する。なお、以下に説明する点を除いて、圧縮機冷却用プロペラファン１’は、冷気送出用のプロペラファン１と全く同一である。
【００６１】
まず、圧縮機冷却用プロペラファン１’は、曲線ＩＶの反り角α４−β４が曲線Ｉの反り角α１−β１よりも大きい。また、曲線ＩＶの反り角が、曲線Ｉの反り角よりも大きく、３５°より大きく、好ましくは４０°より大きく、さらに好ましくは４５°より大きい。
【００６２】
なお、図８中に示す例では、曲線ＩＩ及びＩＩＩについての反り角またはスタッガ角についても、冷気送出用プロペラファン１の場合（図３）より大きくとることで、斜めに空気を送り出すファンの仕事量を大きくしている。
【００６３】
下記表２には、図８に示す各凸曲線の角度についての具体例を示す。
【００６４】
【表２】圧縮機冷却用プロペラファンの具体例における角度構成

表２に示す具体例においては、曲線ＩＶの反り角α４−β４は、４６．４°と、かなり大きく、曲線Ｉの反り角α１−β１に比べて２０°あまり大きい。
【００６５】
また、曲線Ｉの反り角及びスタッガ角は、冷気送出用プロペラファンの具体例（表１）と同様である。しかし、曲線ＩＩ及びＩＩＩは、冷気送出用プロペラファンの具体例に比べて、反り角が少し小さいもののスタッガ角が大きい。特には、曲線Ｉのスタッガ角と曲線ＩＩＩのスタッガ角との差が１５°あまりとなり、冷気送出用ファンの具体例における７°あまりの約２倍となっている。
【００６６】
このように、圧縮機冷却用プロペラファン１’の具体例においては、曲線ＩＶの反り角をかなり大きくとることに加えて、曲線ＩＩ及びＩＩＩのスタッガ角を多少大きくとり、また、曲線Ｉと曲線ＩＩＩとのスタッガ角の差をかなり大きくとることにより、ファン仕事量を増大させ、斜め方向へと向かう風量を増大させている。
【００６７】
図９のグラフには、上記の、冷気送出用プロペラファン１の具体例と、圧縮機冷却用プロペラファン１’の具体例とにおける、静圧（Ｐ）−風量（Ｑ）曲線の測定結果について示す。また、表中には、従来技術の典型的なファンについて同様に測定した結果を比較例として示す。
【００６８】
この比較例の羽根は、図１０に示すように、上記プロペラファン１，１’と同様の構成において、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩの形状が異なっている。いずれも反り角がほとんどゼロである。曲線Ｉ及びＩＩが変曲点を有しており、曲線ＩＩＩがほぼ直線となっている。なお、曲線ＩＶについては、冷気送出用プロペラファン１の具体例の場合とほぼ同様である。
【００６９】
図９のグラフに示すように、冷気送出用プロペラファン１では、高流量領域を除く広い領域で、比較例に比べて、かなり高い静圧を得ている。また、高流量領域においても、比較例と大差がない。
【００７０】
低流量になると、ファンからは、より遠心的に、すなわち、より半径方向に偏った方向へと、冷気が流出するようになる。そのため、曲線ＩＩＩのスタッガ角を曲線ＩＩのスタッガ角よりも少し大きくとってファンの外周部付近を少し内側に傾けることで、この遠心的に流出する流れを捉えて、流出する向きを、適当な斜め角度になるように変えているのである（表１参照）。このようにして、低流量でのファン仕事量を大きくとっている。
【００７１】
一方、圧縮機冷却用プロペラファン１’では、図１０の比較例に比べて、低流量領域における静圧が少し小さくなっているものの、高流量領域における静圧は、かなり大きくなっている。
【００７２】
冷気送出用プロペラファン１及び圧縮機冷却用プロペラファン１’のいずれの場合も、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩについての反り角を、従来技術に係る比較例の場合より、かなり大きくとることで、羽根を通過する空気流の向きの変化を大きくし、ファンによる仕事量を大きくしている。
【００７３】
次ぎに、本発明の変形例について、図１１〜１４を用いて説明する。
【００７４】
図１１に示す変形例１においては、具体的に図示するプロペラファンの形状は、上記冷気送出用プロペラファン１の場合（図１）と全く同一である。
【００７５】
但し、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩのとり方が異なっている。本変形例においては、まず、外周縁１６うち、回転軸方向から見た場合に、回転軸１３を中心とする円弧に沿って延びる領域を外径外周領域１８とする。この外径外周領域１８は、外周縁１６の一部または全部であって、プロペラファンの外径に一致する仮想円筒面上を伝って延びる領域である。
【００７６】
次ぎに、外径外周領域１８の前方端ｈとプロペラファン１の重心とを結ぶ線がボス部１２の周面１４と交わる交点ｅをとる。そして、外径外周領域１８の後方端ｆと、この交点ｅとを通る軸方向断面Ｇを設定し、この軸方向断面Ｇのうち、注目する羽根１１の断面が表れる部分を、図１の場合と類似の、Ｐ１−Ｐ１線により示す断面とする。
【００７７】
なお、ここで、プロペラファン１の重心とを結ぶの線を想定するのは、ボス部１２の周面１４の径に変化がある場合に対応するものであり、該周面１４が、径の均一な円筒面である場合には、回転軸１３に向かって垂直におろした線を用いて、交点ｅを設定すれば良い。
【００７８】
一方、Ｐ２−Ｐ２線により示す断面は、外径外周領域１８を２等分した２等分点ｍをさらに２等分した４等分点ｎを通り、かつ、Ｐ１−Ｐ１線の断面と平行な軸方向切断面である。ここで、２等分及び４等分は、図１の場合と同様、軸方向から見た平面図に現れる曲線をその道のり長さにしたがって分割したものである。
【００７９】
また、Ｐ３−Ｐ３線により示す断面は、外径外周領域１８の２等分点ｍをとおり、かつ、Ｐ１−Ｐ１線の断面と平行な軸方向切断面である。
【００８０】
変形例１のように羽根１１の切断面を設定すると、プロペラファンの形状によっては、羽根１１の特徴をより的確に表現することができる。例えば、後方端縁１７と外周縁１６とが合わさる個所が、かなり丸くなって連続しているような場合、すなわち、外周縁１６の後方端ｂを決定しにくいような場合に適している。
【００８１】
本変形例において、交点ｅに代えて、外径外周領域１８の前方端ｈを通る軸方向断面がボス部１２の周面に外接する点とすることもできる。もしボス部１２が軸方向に進むにつれて外径に変化のある場合は、例えば、ボス部１２の回転軸方向１３の寸法を２等分する個所においてボス部１２周面に外接する軸方向断面Ｇを設定することができる。
【００８２】
図１２に示す変形例２においては、図３等により表す冷気送出用プロペラファン１と同様の構成において、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ、並びに曲線ＩＶが全て円弧として表れる。このような構成であると、入口角α及び出口角βの条件を満たすようなプロペラファンの設計を容易に行うことができる。そのため、設計にかかる労力を低減しつつ、ファンの空力的性能を向上させ、騒音及び消費電力を低減することができる。
【００８３】
図１３に示す変形例３においては、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩとして表れる羽根１１の断面が、飛行機の翼の断面に類似した形状となっている。断面形状の外郭線は、全体が流線型をなすとともに、送風方向上流側の線１１Ａが、送風方向下流側の線１１Ｂよりも長くなるように設定されている。したがって、飛行機の翼により生じる浮力と同様に、下流側への送風効果が得られる。
【００８４】
すなわち、変形例３の構成により、反り線としての曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩの形状により得られる結果以上に、ファンの空力的性能を向上させることができ、騒音及び消費電力の低減を行うことができる。
【００８５】
なお、前述の実施例及び変形例においては、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩの形状を、肉厚のほぼ等しいシート状とすることにより、プロペラファンの設計が、より簡単に行えるようにしている。
【００８６】
図１４に示す変形例４においては、図１〜５に示す冷気送出用プロペラファン１または図８に示す圧縮機冷却用プロペラファン１’と同様の構成において、ボス部１２の周面が下流側に向かって広がるように傾斜している。このようであると、ボス部の周面との相乗効果により、斜め方向への流出をさらに効果的に行うことができるので、プロペラファン１，１’の空力的性能等の性能をさらに向上させることができる。
【００８７】
【発明の効果】
空力的な性能を向上させることができ、また、騒音や消費電力を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷気送出用プロペラファンをその軸方向下流側から見た正面図である。
【図２】冷気送出用プロペラファンが冷蔵庫背面部中に取り付けられた様子を模式的に示す、冷蔵庫の部分断面図である。
【図３】冷気送出用プロペラファンの羽根を、図１のＰ１−Ｐ１線、Ｐ２−Ｐ２線、及びＰ３−Ｐ３線に沿って軸方向に切断して得られる曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ、並びに、羽根の外周をその２等分点ｉの個所で接する軸方向の平面に投影した曲線ＩＶをまとめて示すマトリクス形式の断面図である。
【図４】冷気送出用プロペラファンの下流側を示す斜視図である。
【図５】冷気送出用プロペラファンの上流側を示す斜視図である。
【図６】冷気送出用プロペラファン及び圧縮機冷却用プロペラファンをともに示す、冷蔵庫の下部についての模式的な断面図である。
【図７】反り線（曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩ並びに曲線ＩＶ）の入口角及び出口角について説明するための模式図である。
【図８】圧縮機冷却用プロペラファンの羽根について示す、図３に対応するマトリクス形式の断面図である。
【図９】冷気送出用プロペラファン及び圧縮機冷却用プロペラファンの具体例により得られた静圧（Ｐ）−風量（Ｑ）曲線について、従来技術に係る比較例とともに示すグラフである。
【図１０】従来技術に係る比較例のプロペラファンの羽根について示す、図３及び８に対応するマトリクス形式の断面図である。
【図１１】変形例１に係る曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩの設定について、図１に対応するプロペラファンの平面図により示す模式図である。
【図１２】変形例２の冷気送出用プロペラファンの羽根について示す、図３に対応するマトリクス形式の断面図である。
【図１３】変形例３のプロペラファンの羽根についての、曲線Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩに対応する形状を示す模式的な断面図である。
【図１４】変形例４のプロペラファンについて示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 冷気送出用プロペラファン
１’ 圧縮機冷却用プロペラファン
１００ 冷蔵庫
１１ プロペラファンの羽根
１２ プロペラファンのボス部
１３ プロペラファンの回転軸
１４ ボス部の周面
１５ 羽根の回転方向前方の端縁
１６ 羽根の外周縁
１７ 羽根の回転方向後方の端縁
１８ 前方延長線
１９ 後方延長線
２１ ベルマウス
２２ 回転軸に対して垂直の壁面
２３ 上流側ダクト空間
２４ 下流側ダクト空間

Claims (12)

1. モーターの回転部に取付可能なボス部と、この周面に接続する複数枚の羽根とからなり、
   前記各羽根が、回転方向から見て前方にある前方端縁と、後方にある後方端縁と、軸方向から見て周方向に延びる外周縁とを備えるプロペラファンにおいて、
   前記前方端縁がボス部の周面に合わさる付け根部前方端と、前記外周縁が前記後方端縁に合わさる外周縁後方端とを通り、かつ、回転中心の軸線に対して平行な基準切断平面を設定した場合、
   ボス部から見てこの基準切断平面より外側で、前記各羽根は、該基準切断平面に平行な任意の切断面に現れる曲線が、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線、または直線をなすことを特徴とするプロペラファン。
2. モーターの回転部に取付可能なボス部と、この周面に接続する複数枚の羽根とからなり、
   前記各羽根が、回転方向から見て前方にある前方端縁と、後方にある後方端縁と、軸方向から見て周方向に延びる外周縁とを備えるプロペラファンにおいて、
   前記外周縁の一部または全部は、プロペラファンの外径に一致する仮想円筒面上を伝って延びる外径外周領域をなし、
   この外径外周領域の前方端からプロペラファンの重心に至る直線がボス部の周面に交わる交点と、前記外径外周領域の後方端とを通り、かつ前記軸線に対して平行な基準切断平面を設定した場合、
   ボス部から見てこの基準切断平面より外側で、前記各羽根は、該基準切断平面に平行な任意の切断面に現れる曲線が、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線、または直線をなすことを特徴とするプロペラファン。
3. 回転中心の軸線方向から見た平面図において、前記外周縁が現れた軸方向投影線の全体に着目する場合には、この外周縁軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と外周縁後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、
   前記外周縁軸方向投影線のうち、プロペラファンの外径に一致する円周上を延びる円弧状軸方向投影線に着目する場合には、この円弧状軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と円弧状軸方向投影線の後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、
   このような２等分点及び４等分点の設定に基づき、
   前記基準切断平面に前記羽根が現れた第１凸曲線と、
   前記４等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第２凸曲線と、
   前記２等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第３凸曲線と、
   前記２等分点の個所で前記羽根に接する、前記軸線に平行な平面へと前記外周縁を投影した第４凸曲線とを想定し、
   前記の切断平面または投影平面にて、前記各凸曲線の前方端部及び後方端部を滑らかに外側へと延長した前方延長線及び後方延長線が互いになす角度を反り角とし、他方では、前記前方延長線と軸線方向の直線とがなす前方傾斜角と、前記後方延長線と軸線方向の直線とがなす後方傾斜角との加算平均をスタッガ角とした場合、
   前記第４凸曲線は前記第１凸曲線よりも反り角が小さく、
   前記第１、第２及び第３曲線は、互いのスタッガ角の差が１５°未満であることを特徴とする請求項１または２記載のプロペラファン。
4. 回転中心の軸線方向から見た平面図において、前記外周縁が現れた軸方向投影線の全体に着目する場合には、この外周縁軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と外周縁後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、
   前記外周縁軸方向投影線のうち、プロペラファンの外径に一致する円周上を延びる円弧状軸方向投影線に着目する場合には、この円弧状軸方向投影線を２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を２等分点とし、また、この２等分点と円弧状軸方向投影線の後方端との間を前記平面図においてさらに２等分する位置に対応する前記外周縁上の点を４等分点とし、
   このような２等分点及び４等分点の設定に基づき、
   前記基準切断平面に前記羽根が現れた第１凸曲線と、
   前記４等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第２凸曲線と、
   前記２等分点をとおり前記基準切断平面に平行な切断平面に前記羽根が現れた第３凸曲線と、
   前記２等分点の個所で前記羽根に接する、前記軸線に平行な切断平面へと該外径外周領域を投影した第４凸曲線とを想定し、
   前記の切断面または投影平面にて、前記各凸曲線の前方端部及び後方端部を滑らかに外側へと延長した前方延長線及び後方延長線が互いになす角度を反り角とし、他方では、前記前方延長線と軸線方向の直線とがなす前方傾斜角と、前記後方延長線と軸線方向の直線とがなす後方傾斜角との加算平均をスタッガ角とした場合、
   前記第４凸曲線は前記第１凸曲線よりも反り角が大きく、かつ、
   前記第４凸曲線の反り角が３５°より大きいことを特徴とする請求項１または２記載のプロペラファン。
5. ボス部から見て前記基準切断平面より内側でも、前記各羽根は、該基準切断平面に平行な任意の切断面に現れる曲線が、送出方向の上流側に向かって凸である滑らかな凸曲線、または直線をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプロペラファン。
6. 前記第１、第２、第３及び第４凸曲線のいずれもが円弧状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファン。
7. 前記各羽根の厚みが均一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファン。
8. 前記各羽根は、前記各切断平面に表れる輪郭が、上流側へと膨出した流線型をなし、したがって、前方端から後方端へと至る上流側の輪郭線が下流側の輪郭線よりも長いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファン。
9. 前記ボス部の周面は、上流側から下流側へと向かって径が広がっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファン。
10. 請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファンを、冷気送出用または圧縮機冷却用に備え、
    前記プロペラファンの下流側に近接して、該プロペラファンの回転軸に垂直の壁面が配置され、送出された空気が該壁面を伝って放射方向に広がることを特徴とする冷却装置。
11. 前記プロペラファンの上流側に、放射方向に広がる冷気供給用空間が設けられ、前記プロペラファンを周方向から囲む送風ガイド部材が、前記冷気供給用空間へと少なくとも部分的に突き出すように設けられ、その少なくとも上流側の縁部において、ラッパ状に径が広がっていることを特徴とする請求項１０記載の冷却装置。
12. 請求項１〜５のいずれかに記載のプロペラファンを、冷気送出経路中に備えるか、または、機械室中に冷媒循環用圧縮機の冷却のために備えることを特徴とする冷蔵庫。

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