JP2012107538A - 軸流ファンまたは斜流ファンおよびこれを有する室外ユニットを搭載した空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風性能が高く、騒音が小さい斜流ファンまたは軸流ファンおよびこれを有する室外ユニットを搭載した空気調和機搭載された空気調和機を提供する。
【解決手段】本発明の斜流ファンまたは軸流ファンは、回転駆動されるハブ１４Ｂと、前記ハブの周囲に配置された２枚以上の羽根１４Ａとを備え、前記羽根間のピッチをＰ、前記羽根の弦長をＣとするとき、節弦比Ｐ／Ｃが１．４以上となり、羽根１４Ａの前縁チップ直径をＤ１、羽根の後縁チップ直径をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２である。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸流ファンまたは斜流ファンおよびこれを有する室外ユニットを搭載した空気調和機に関するものである。

従来技術について、図７、図８を参照して説明する。図７は、特許文献１に開示されている、従来のプロペラファンの平面図である。図８は、特許文献１に開示されている、従来のプロペラファンの断面図である。

１はハブであって、その外周に同一形状の４枚の翼２が等ピッチに樹脂製で一体に成形してなる。２ａは風の入口側となる前縁、２ｂは風の出口側となる後縁である。２ｂ_２は最後縁ラインであって、平面形状でほぼ直線部を形成し、かつ回転軸３に対してもほぼ直角な直線部を形成している。前記前縁２ａの半径方向外方近傍の先端部２ａ_１は、回転方向Ｎに先行する翼の後縁２ｂに対して回転方向に重合させることなく、該後縁２ｂの半径方向外方近傍（コーナ部）２ｂ_１の曲線にほぼ沿って該半径方向外方近傍２ｂ_１よりも回転方向に先行する外方に至り、前縁２ａ側のファン径Ｄａを後縁側のファン外径Ｄｂよりも途中から次第に大きくして、先行する翼に対して半径方向にずらした形に翼幅を大にし、前縁２ａの半径方向外方寄り（先端部２ａ_１寄り）の平面形状を先細に形成している。

特許第３０７７８６３号公報

しかしながら、従来技術のプロペラファンには、次のような課題がある。従来技術のプロペラファンは、隣接翼間を最小限に近接させて翼面積を大きくしているため、前縁部分で直径を拡大させても、吸い込み促進を円滑に行うことができない。すなわち、側面から吸い込んだ空気が干渉して失速を起こし大きな乱れが発生して騒音上昇に繋がることになる。また、後縁で剥離した乱れが後方の翼に干渉して、翼周りの流れを失速させて、送風性能を劣化させる。同時に、乱れた空気が後方の翼に衝突する時に、ＮＺ音（特定の周波数でピークとなる回転音）を発生させる傾向に有り、騒音に対しての不快感が増す。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、騒音を低減するとともに送風性能を向上する斜流または軸受ファンおよびこれを有する室外ユニットを搭載した空気調和機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本願発明は、回転駆動するハブと、前記ハブの周囲に配置された２枚以上の羽根とを備えた斜流または軸流ファンであって、前記羽根間のピッチをＰ、前記羽根の弦長をＣとするとき、節弦比Ｐ／Ｃが１．４以上となり、羽根の前縁チップ直径をＤ１、羽根の後縁チップ直径をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２という斜流または軸流ファンである。

節弦比Ｐ／Ｃを１．４以上とすることにより、羽根の後縁から後方の次の羽根の前縁の距離が大きくスペースを確保することができ、後流によって発生した乱流が次の羽根に衝
突して乱れが助長されることを防止できる。すなわち、後流による干渉のため、失速することを防止できる。また、乱れた流体が後方の羽根によって、乱れが促進されて騒音上昇に繋がることが抑制される。更には、Ｄ１＞Ｄ２とすることにより、前縁からの吸い込み流れが助長される。特に、ファンの径方向の吸い込みが促進されて、送風性能が向上する。なお後縁から放出される乱れた後流は、後方の羽根に到達せずに径方向に拡散していくため、後方羽根が吸い込み流れを抑制することはない。

本発明によれば、後流による干渉のために生じる送風性能低下および騒音上昇を防止し、かつ、前縁からの吸い込み流れを促進し送風性能を向上させる斜流ファンまたは軸受ファンおよびこれを有する室外ユニットを搭載した空気調和機を提供することができる。

実施形態１のファンを搭載した室外機断面図 実施形態１のファンの斜視図 実施形態１のファンの正面図 実施形態１のファンの側面図 軸流ファンの節弦比と風量との関係を示すグラフ 実施形態３のファンの正面図 実施形態３のファンの側面図 従来のプロペラファンの正面図 従来のプロペラファンの断面図

本発明の斜流または軸流ファンは、回転駆動するハブと、前記ハブの周囲に配置された２枚以上の羽根とを備えた斜流または軸流ファンであって、前記羽根間のピッチをＰ、前記羽根の弦長をＣとするとき、節弦比Ｐ／Ｃが１．４以上となり、羽根の前縁チップ直径をＤ１、羽根の後縁チップ直径をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２となる。

これにより、羽根の後縁から後方の次の羽根の前縁の距離が大きくスペースを確保でき、後流によって発生した乱流が次の羽根に衝突して乱れが助長されることを防止できる。すなわち、後流による干渉のため、失速することを防止できる。また、乱れた流体が後方の羽根によって、乱れが促進されて騒音上昇に繋がることを防止できる。更には、前縁からの吸い込み流れが助長される。特に、ファンの径方向の吸い込みが促進されて、風量性能が向上する。なお後縁から放出される乱れた後流は、後方の羽根に到達せずに径方向に拡散していくため、後方羽根が吸い込み流れを抑制することはない。

ある実施形態において、前記羽根の枚数は２枚である。

これにより、羽根間のスペースを十分に確保することができ、後縁から放出される乱れた後流は、後方の羽根に到達せずに径方向に拡散していく。その結果、後方羽根が吸い込み流れを抑制することが防止される。

ある実施形態において、前記羽根において、前縁と後縁との間の任意の羽根チップ直径をＤ３とするとき、Ｄ１＞Ｄ３＝Ｄ２となる。すなわち、Ｄ２とＤ３の間は、同一ファン直径でありオリフィスの最短距離を一定区間確保している。

これにより、静圧を向上させることになる。すなわち、熱交換器の霜付きあるいはごみ、ほこりの付着により、通風抵抗が増加した場合にも静圧が確保されているため、大きな風量減少が起こらない。同様に通風抵抗が増加した場合に流れの偏流により発生する異音
についても軽減される。

ある実施形態において、前記斜流または軸流ファンは、室外ユニットに備えられ、この室外ユニットは空気調和機に搭載される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態におけるファンを備えた空気調和機の室外ユニットの断面図であり、図２は同室外ユニットに搭載されている軸流ファンの斜視図である。図３、図４は、同軸流ファンの正面図、側面図である。

空気調和機の室外ユニットの本体１００は、吸込口１２と、熱交換器１３と、ファン１４と、ファンを駆動させるファンモータ１５と、ファンを取り囲むオリフィス１６と、吹出グリル１７と、空気調和機に必要な圧縮機１８と、それらを分離するための仕切り板１９とから構成されている。ファン１４は、羽根（ブレードとも称す）１４Ａとハブ１４Ｂとで構成されている。

ファンモータ１５を駆動することにより、ファン１４の回転によって誘引される空気は、まず、吸込口１２を経由して、熱交換器１３を通過する。この熱交換器１３で、空気に熱の授受が行われて、ファン１４に流れ込む。ファン１４で増速および昇圧され、オリフィス１６の近傍で最大風速、最大圧力となる。そして、吹出グリル１７を通過して室外ユニットの本体１００の外部に放出される。矢印は、概略の空気の流れである。

図３、図４に示すように、各羽根の回転中心を基準とした任意の同心円上において、羽根間のピッチをＰとし、羽根の弦長をＣとすると、節弦比ｔは、Ｐ／Ｃと定義される。節弦比ｔは１．４以上が好ましい。羽根の後縁から後方の次の羽根の前縁の距離が大きくスペースがあるため、後流によって発生した乱流が次の羽根に衝突して乱れが助長されることが防止されるからである。すなわち、後流による干渉のため、失速することが防止される。また、乱れた流体が後方の羽根によって、乱れが促進されて騒音上昇に繋がることが防止される。

また、羽根の前縁チップ直径をＤ１、後縁チップ直径をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２となる。図５は、Ｄ１とＤ２の値とファンの回転数を固定し、Ｄ１＞Ｄ２の条件下にて、節弦比ｔを変化させた場合のファンの風量性能の変化を示すグラフである。図５からｔ＝１．４以上において、風量性能が急激に向上していることが確認される。これは、羽根の後縁から後方の次の羽根の前縁の距離が大きくなり、後流によって発生した乱流が次の羽根に衝突して乱れが助長されることは殆どないためと推定される。すなわち、後流による干渉のため、失速することが殆どない。また、乱れた流体が後方の羽根によって、乱れが促進されて騒音上昇に繋がることが抑制される。さらに、前縁チップ直径Ｄ１を大きくすることにより、前縁チップの側面から吸い込む流れが助長されて風量性能が向上する。

なお、図面２、３及び４では羽根が２枚の形態を示しているが、これに限定されない。羽根の枚数は２枚以上であればよく、例えば３枚であってもよい。より好ましくは、羽根の枚数は２枚の場合である。節弦比の値に影響をうけずに羽根の前縁チップ直径Ｄ１を大きくすることができる。これにより、羽根の後縁から放出される乱れた流れが、ほとんど次の羽根に衝突することなく、径方向に流れていく。すなわち、後流による干渉のため、失速することが防止される。

（実施の形態２）
以下、図面を参照しながら、本発明による第２の実施形態のファン１４０を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本実施の形態における斜流ファンまたは軸流のファン１４０は、羽根１４０Ａとハブ１４０Ｂとから構成される。羽根１４０Ａは、前縁から後縁へ次第に翼外周直径が小さくなり、任意の箇所から後縁までは同一直径となる。すなわち、羽根１４０Ａの前縁チップ直径をＤ１、後縁チップ直径をＤ２、前縁と後縁の間の任意のチップ直径Ｄ３とすると、Ｄ１＞Ｄ３＝Ｄ２となる。

Ｄ２とＤ３の間は、同一ファン直径でありオリフィスとの最短距離を一定区間確保しており、静圧を向上させることができる。熱交換器の霜付きあるいはごみ、ほこりの付着により、通風抵抗が増加した場合にも静圧が確保されているため、大きな風量減少が起こらない。同様に、通風抵抗が増加した場合に流れの偏流により発生する異音についても軽減される。

本発明によれば、騒音を低減するとともに送風性能を向上する斜流または軸受ファンおよびこれを有する室外ユニットが搭載された空気調和機を提供することができる。特に、前縁のチップ直径を後縁のチップ直径より大きくすることができる場合、すなわち、空気調和機の室外ユニットにおいて、本体内部の空間のスペースが大きくできる場合に効果がより顕著に得られる。

１００ 室外ユニットの本体
１２ 吸込口
１３ 熱交換器
１４、１４０ ファン
１４Ａ、１４０Ａ 羽根
１４Ｂ、１４０Ｂ ハブ
１５ ファンモータ
１６ オリフィス
１７ 吹出グリル
１８ 圧縮機
１９ 仕切り板

Claims (4)

1. 回転駆動するハブと、前記ハブの周囲に配置された２枚以上の羽根とを備えた斜流または軸流ファンであって、
   前記羽根間のピッチをＰ、前記羽根の弦長をＣとするとき、節弦比Ｐ／Ｃが１．４以上となり、羽根の前縁チップ直径をＤ１、羽根の後縁チップ直径をＤ２とするとき、Ｄ１＞Ｄ２となる斜流または軸流ファン。
2. 前記羽根の枚数が２枚である、請求項１に記載の斜流または軸流ファン。
3. 前縁と後縁との間の任意のチップ直径をＤ３とするとき、Ｄ１＞Ｄ３＝Ｄ２となる、請求項１または２に記載の斜流または軸流ファン。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された斜流ファンまたは軸流ファンを有する室外ユニットを搭載した空気調和機。