JP2011236860A

JP2011236860A - プロペラファンとそのプロペラファンを用いた空気調和機

Info

Publication number: JP2011236860A
Application number: JP2010110747A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Izumi; 善樹泉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】本発明は、Ｒ４１０Ａに代わる低ＧＷＰ冷媒を用いた空気調和機に於いて、其の冷媒の物性に応じた室外熱交換器の熱交換促進用の室外ファンの形状に関するものである。
【解決手段】円筒状のハブに複数枚の薄翼を具備し、翼の外周側弦長がハブ側弦長より長く、翼の半径方向断面に於いて、翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状で構成し、翼の子午面もハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凹形状で構成したプロペラファンを提供するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｒ４１０Ａに代わる低ＧＷＰ冷媒を用いた空気調和機に於いて、其の冷媒の物性に応じた室外熱交換器の熱交換促進用の室外ファンの形状に関するものである。

従来、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた空気調和機の室外熱交換器の熱交換促進用の室外ファンは、プロペラファン１ａを構成する複数枚の厚翼で翼型形状をした翼６ａの回転軌跡図上で、翼の前縁のみが自乗平均半径位置近傍で最大の曲率を有すように上流側に対し凹状の曲線化をしており、且つ、翼６ａの平面図上の前縁が略３角形状の突起を有す直線で構成され、翼の半径方向の断面（図７）が、翼６ａの自乗平均半径位置近傍で最大の曲率を有すように上流側に対し凹状の曲線化構成をしている。４ａが外周側で、５ａがハブである（特許文献１参照）。

特許第３８３１９９４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、翼の半径方向の断面（図７）が、翼６ａの自乗平均半径位置近傍で最大の曲率を有すように上流側に対し凹状の曲線化構成をしている為に、低圧形のプロペラファンと言っても、翼の圧力面から負圧面に向かう洩れ流れを一因として、翼負圧面外周付近に生成する翼端渦の位置と、翼６ａの自乗平均半径位置近傍で最大の曲率を有すように上流側に対し凹状の曲線化構成位置にズレがあった。更に、翼外周から流入する半径方向流入に関しては何ら形状的工夫がなされず、翼端渦の生成促進を充分に発揮されず、半径方向流入も充分に促進されず低圧形のプロペラファンにしては、ファン効率と低騒音効果が充分に発揮されず、低圧形の特性を十分に発揮する事ができない。即ち、ファン特性が充分に良くない。

前記従来の課題を解決する為に、本発明は円筒状のハブに複数枚の薄翼を具備し、翼の外周側弦長がハブ側弦長より長く、翼の半径方向断面に於いて、翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状曲線で構成し、翼の子午面もハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状曲線で構成したプロペラファンを提供するものである。

特に空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２３４ｙｆを少なくとも含有し、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入し、室内機と室外機を接続配管でつなぎ、上記形状のプロペラファンを室外機の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機は、Ｒ４１０Ａを冷媒とした空気調和機より冷凍サイクル内での冷媒の圧力損失が大きく同じ圧縮機動力で搬送される冷媒循環量が少なく期間消費電力を多く有すＲ４１０Ａと同等レベルの期間消費電力を保つ為には、室外熱交換器を大きくして、熱交換量を増加させる事が、解決策の内の一つである。室外熱交換器を大きくすると、通風前面面積が増加するので、ファンの通風抵抗が減少する。そこで、ファン効率向上や低騒音を図るためには、低圧形の室外ファ
ンが有効である。翼の半径方向断面に於いて、翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状で構成している為に、翼外周から流入する半径方向流入を外周側直線状部とハブ側凸状部が、其の流入を促進させて、自然な翼周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファンとしてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て、空気調和機の期間消費電力を低減することができる。

本発明は、特に空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２３４ｙｆを少なくとも含有し、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入し、室内機と室外機を接続配管でつなぎ、上記形状のプロペラファンを室外機の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機は、Ｒ４１０Ａを冷媒とした空気調和機より冷凍サイクル内での冷媒の圧力損失が大きく同じ圧縮機動力で搬送される冷媒循環量が少なく期間消費電力を多く有す。Ｒ４１０Ａと同等レベルの期間消費電力を保つ為には、室外熱交換器を大きくして、熱交換量を増加させる事が、解決策の内の一つである。室外熱交換器を大きくすると、通風前面面積が増加するので、ファンの通風抵抗が減少する。そこで、ファン効率向上や低騒音を図るためには、低圧形の室外ファンが有効である。翼の半径方向断面に於いて、翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状で構成している為に、翼外周から流入する半径方向流入を外周側直線状部とハブ側凸状部が、其の流入を促進させて、自然な翼周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファンとしてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て、空気調和機の期間消費電力を低減することができる。

本発明の実施の形態１のプロペラファンの平面図本発明の実施の形態１のプロペラファンの半径方向断面図本発明の実施の形態１のプロペラファンの子午面図本発明の実施の形態２のプロペラファンの流路中心線での翼の展開図本発明の実施の形態３のプロペラファンの半径方向断面図本発明の実施の形態４・５の空気調和機の模式図従来のプロペラファンの半径方向断面図

第一の発明は、円筒状のハブに複数枚の薄翼を具備し、翼の外周側弦長がハブ側弦長より長く、翼の半径方向断面に於いて、翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状で構成し、翼の子午面もハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、ハブ側は風上側に対して凸形状で構成したプロペラファンを提供するものである。

これによって、翼外周から流入する半径方向流入を外周側直線状部とハブ側凸状部が、其の流入を促進させて、自然な翼周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファンとしてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て、プロペラファンが使用される空気調和機室外機の通風抵抗が低い場合に、低圧形のプロペラファンとしてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て、空気調和機の期間消費電力を低減することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のプロペラファンの平面図。図２は、本発明の実施の形態１のプロペラファンの半径方向断面図で、図３は、本発明の実施の形態１のプロペラファンの子午面図である。

図１に於いて、１はプロペラファン、２は回転方向に前進した螺旋状の前縁、３は後縁、４は外周部、５はハブ、６は翼を示している。円筒状のハブ５に複数枚の薄翼６を具備し、翼６の外周側４弦長がハブ側５弦長より長く、翼６の半径方向断面（図２）に於いて、翼６のハブ部５と外周部４を結ぶ翼６長さの内でハブ側１／３付近を曲率点（Ｂ−Ｂ線）として、外周側４翼６形状が直線形状で構成し、ハブ５側は風上側に対して凸形状で構成し、翼６の子午面（図３）もハブ部５と外周部４を結ぶ翼６長さの内でハブ側１／３付近を曲率点（Ｂ−Ｂ線）として、外周側４翼６形状が直線形状で構成し、ハブ５側は風上側に対して凸形状で構成したプロペラファン１である。

以上のように構成された実施の形態１について、以下に動作作用を説明する。翼６外周から流入する半径方向流入Ｄを外周側４直線状部とハブ５側凸状部が、其の流入Ｄを促進させて、自然に翼６周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファン１としてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て空気調和機の期間消費電力を低減することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２のプロペラファン１の流路中心線での翼の展開図である。翼６を厚翼の羽根とし、厚翼の前縁２の中点と後縁３の中点とを結ぶ流路中心線、即ち図１に於けるＡ−Ａ断面形状展開図に於いて、翼６の最大厚みｔと弦長Ｃとの比ｔ／Ｃが５〜１２％の範囲となるように構成し、前縁２が丸みを有し後縁３が尖った翼型の形状をしたプロペラファン１を構成する。

以上のように構成された実施の形態２について、以下に動作作用を説明する。厚さ一定の薄翼に比較し、最大厚みｔと弦長ｃとの比ｔ／ｃが、５〜１２％になる厚翼の翼型形状とすることにより、翼６からの流れの剥離が防がれ、さらに低騒音化を達成することができる。ただし、比ｔ／ｃが５％から低騒音効果が発揮され１２％で低騒音効果が飽和する。ちなみに、外径Φ４００ｍｍのプロペラファンでは比ｔ／ｃが９％の厚翼を用いた場合、薄翼に比較して２ｄＢ（Ａ）の低騒音効果が実験で得られている。この様に低圧形プロペラファン１の低騒音効果を更に発揮することができる。

（実施の形態３）
図５、本発明の実施の形態３のプロペラファンの半径方向断面図である。翼６を厚翼の羽根とし、外周側４翼６厚みＰ_２がハブ５側翼６厚みＰ_１より小さい厚翼からなるプロペラファン１を構成するものである。

以上のように構成された実施の形態３について、以下に動作作用を説明する。厚翼は薄翼に比べ、回転時により強い遠心力を受け、翼６破断し易い。それで、翼６を厚翼の羽根とし、外周側４翼６厚みＰ_２がハブ５側翼６厚みＰ_１より小さい厚翼からなるプロペラファン１とすることで、外周側４ほど翼６厚みＰ_２が小さいので、遠心力の効果を低減できて翼６破断を極力低減できて、低騒音効果の優れたプロペラファン１で、厚翼の前縁２の中点と後縁３の中点とを結ぶ流路中心線、即ち図１に於けるＡ−Ａ断面形状展開図に於いて、翼６の最大厚みｔと弦長Ｃとの比ｔ／Ｃが５〜１２％の範囲となるように構成し、前縁２が丸みを有し後縁３が尖った翼型の形状をしたプロペラファン１を提供できるものである。

（実施の形態４）
図６、本発明の実施の形態４の空気調和機の模式図を示す。空気調和機で、７は室内機、８は室外機、９は圧縮機、１０は防音板、１１は室外熱交換器、１２はオリフィス、１３は外箱、１４は接続配管を示している。

空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２３４ｙｆを少なくとも含有し、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入し、室内機７と室外機８を接続配管１４でつなぎ、実施の形態１または２または３記載のプロペラファン１を室外機８の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機を構成するものである。

以上のように構成された実施の形態４について、以下に動作作用を説明する。これは、Ｒ４１０Ａを冷媒とした空気調和機より冷凍サイクル内での冷媒の圧力損失が大きく同じ圧縮機９動力で搬送される冷媒循環量が少なく期間消費電力を多く有す。Ｒ４１０Ａと同等レベルの期間消費電力を保つ為には、室外熱交換器１１を大きくして、熱交換量を増加させる事が、解決策の内の一つである。室外熱交換器１１を大きくすると、通風前面面積が増加するので、ファンの通風抵抗が減少する。そこで、ファン効率向上や低騒音を図るためには、低圧形の室外ファンが有効である。

翼６の半径方向断面図２に於いて、翼６のハブ５部と外周部４を結ぶ翼６長さの内でハブ側１／３付近を曲率点（Ｂ−Ｂ線）として、外周側４翼形状が直線形状で構成し、ハブ５側は風上側に対して凸形状で構成している為に、翼６外周から流入する半径方向流入Ｄを外周側４直線状部とハブ５側凸状部が、其の流入Ｄを促進させて、自然に翼６周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファン１としてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て空気調和機の期間消費電力を低減することができる。更に、厚翼とすることで、低騒音効果をより発揮する事が出来る。此処で記述した地球温暖化係数ＧＷＰの臨界的意義は、オゾン破壊の科学的評価、２００２年、世界気象協会の地球オゾン調査と監視プロジェクトで定義された。（原文名：「Ｔｈｅ
ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＯｚｏｎｅＤｅｐｌｅｔｉｏｎ，２００２，ａｒｅｐｏｒｔｏｆｔｈｅＷｏｒｌｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ‘ｓＧｌｏｂａｌＯｚｏｎｅＲｅｓｅａｒｃｈ
ａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔ」）。また、斜流ファンよりプロペラファンの方が、ファンとしては低圧形である。

（実施の形態５）
図６、本発明の実施の形態５の空気調和機の模式図を示す。空気調和機で、７は室内機、８は室外機、９は圧縮機、１０は防音板、１１は室外熱交換器、１２はオリフィス、１３は外箱、１４は接続配管を示している。

空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２４３ｚｆを少なくとも含有し、その他のＨＦＣ系冷媒を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入した、室内機７と室外機８を接続配管１４でつなぎ、実施の形態１または２または３記載のプロペラファン１を室外機８の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機を構成する。

以上のように構成された実施の形態４について、以下に動作作用を説明する。これは、Ｒ４１０Ａを冷媒とした空気調和機より冷凍サイクル内での冷媒の圧力損失が大きく同じ圧縮機９動力で搬送される冷媒循環量が少なく期間消費電力を多く有す。Ｒ４１０Ａと同等レベルの期間消費電力を保つ為には、室外熱交換器１１を大きくして、熱交換量を増加
させる事が、解決策の内の一つである。室外熱交換器１１を大きくすると、通風前面面積が増加するので、ファンの通風抵抗が減少する。

そこで、ファン効率向上や低騒音を図るためには、低圧形の室外ファンが有効である。翼６の半径方向断面図２に於いて、翼６のハブ５部と外周部４を結ぶ翼６長さの内でハブ側１／３付近を曲率点（Ｂ−Ｂ線）として、外周側４翼形状が直線形状で構成し、ハブ５側は風上側に対して凸形状で構成している為に、翼６外周から流入する半径方向流入Ｄを外周側４直線状部とハブ５側凸状部が、其の流入Ｄを促進させて、自然に翼６周りの流動状態を最適にするので低圧形のプロペラファン１としてのファン特性である、ファン効率向上と低騒音化の効果を充分に発揮する事が出来て空気調和機の期間消費電力を低減することができる。更に、厚翼とすることで、低騒音効果をより発揮する事が出来る。

以上の様に、本発明にかかる空気調和機は、Ｒ４１０Ａに代わる低ＧＷＰ冷媒を用いた空気調和機が、Ｒ４１０Ａを冷媒とした空気調和機より冷凍サイクル内での冷媒の圧力損失が大きく同じ圧縮機動力で搬送される冷媒循環量が少なく期間消費電力を多く有す。Ｒ４１０Ａと同等レベルの期間消費電力を保つ為には、室外熱交換器を大きくして、熱交換量を増加させる事が、解決策の内の一つである。室外熱交換器を大きくすると、通風前面面積が増加するので、ファンの通風抵抗が減少する。そこで、ファン効率向上や低騒音を図るためには、低圧形の室外ファンが有効である。その低圧形室外ファンの形状に関するものである。

１プロペラファン
２前縁
３後縁
４外周側
５ハブ
６翼
７室内機
８室外機
９圧縮機
１０防音板
１１室外熱交換器
１２オリフィス
１３外箱
１４接続配管

Claims

円筒状のハブに複数枚の薄翼を具備し、前記翼の外周側弦長がハブ側弦長より長く、前記翼の半径方向断面に於いて、前記翼のハブ部と外周部を結ぶ翼長さの内で前記ハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、前記ハブ側は風上側に対して凸形状曲線で構成し、前記翼の子午面も前記ハブ部と前記外周部を結ぶ翼長さの内でハブ側１／３付近を曲率点として、外周側翼形状が直線形状で構成し、前記ハブ側は風上側に対して凸形状曲線で構成したプロペラファン。
翼を厚翼の羽根とし、前記厚翼の前縁の中点と後縁の中点とを結ぶ流路中心線の断面形状に於いて、前記翼の最大厚みｔと弦長Ｃとの比ｔ／Ｃが５〜１２％の範囲となるように構成し、前記前縁が丸みを有し前記後縁が尖った翼型の形状にした請求項１記載のプロペラファン。
翼を厚翼の羽根とし、外周側翼厚みがハブ側翼厚みより小さい請求項２記載のプロペラファン。
空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２３４ｙｆを少なくとも含有し、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入し、室内機と室外機を接続配管でつなぎ、請求項１〜３のうちいずれか一項記載のプロペラファンを室外機の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機。
空気調和機に用いられる冷媒としてＨＦＣ−１２３４ｙｆ単品、または、ＨＦＣ−１２４３ｚｆを少なくとも含有し、その他のＨＦＣ系冷媒を地球温暖化係数が５以上で、より好ましくは５００以下、更に好ましくは１５０以下でそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を封入した、室内機と室外機を接続配管でつなぎ、請求項１〜３のうちいずれか一項記載のプロペラファンを室外機の熱交換促進用送風機として用いた空気調和機。