JP2013130125A - プロペラファンおよびこれを用いた熱源ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】送風騒音のさらなる低減が可能なプロペラファンおよびこれを用いた熱源ユニットを提供する。
【解決手段】ファン回転軸に設けられるハブ３に、複数枚の翼４，５，６を配設している。各翼４，５，６は、そのファン回転時の空気流出部にあたる翼後縁部４ａ，５ａ，６ａに、空気流出方向とは逆方向に凹み、かつ大きさが異なる翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂをそれぞれ形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、プロペラファンおよびこれを用いた熱源ユニットに関する。
従来よりプロペラファンは、空気調和機の室外ユニット、ヒートポンプ式給湯機の熱源機、冷凍機の室外ユニットなど、熱源ユニットのファンとして多用されている。この種の従来のプロペラファンの一例としては、特許文献１に記載されているものが知られている。
このプロペラファンは、その回転時の空気流出部にあたる翼後縁部に、空気流出方向とは逆方向にほぼ円弧状に凹む円弧状凹部を形成することにより、各翼の後流渦の発生を抑制して送風騒音の低減を図っている。
特開２００５−１４００８１号公報
しかしながら、このような従来のプロペラファンでは、複数翼の各円弧状凹部がみな同形同大であるので、各翼の後流渦により生じる翼ピッチ音のピーク周波数が一致して共鳴し、送風騒音低減効果が必ずしも高くないという課題がある。
本発明が解決しようとする課題は、送風騒音のさらなる低減が可能なプロペラファンおよびこれを用いた熱源ユニットを提供することにある。
本実施形態のプロペラファンは、ファン回転軸に設けられるハブに、複数枚の翼を配設したプロペラファンである。また、このプロペラファンの各翼は、そのファン回転時の空気流出部にあたる翼後縁部に、空気流出方向とは逆方向に凹み、かつ大きさが異なる凹部をそれぞれ形成している。
本実施形態に係るプロペラファンの正面図。 図１で示すプロペラファンの斜視図。 図１で示すプロペラファンの翼後縁部の拡大図。 図１で示す３枚翼プロペラファンの送風性能測定実験の実験データを示す図。 図４で示す実験データ中の翼後縁凹部の寸法と送風騒音との相対関係を示すグラフ。 図１で示す３枚翼プロペラファンを具備した熱源ユニットの概略平断面図。
以下、本実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るプロペラファンの正面図、図２は同，斜視図である。図１，２に示すようにプロペラファン１は、その全体が例えばＡＳＧ（アクリニトリレスチンポリマ）樹脂に、ガラス繊維を配合したプラスチック等により一体成形され、図示しないファンモータの回転軸であるファン回転軸２に取り付けられるハブ３に、ほぼ同一形状の３枚の翼４，５，６を周方向にほぼ等ピッチで設けている。翼４，５，６は、ファン回転中の空気流れの流出部にあたる翼後縁部４ａ，５ａ，６ａに、図１中、白矢印で示す空気流れと逆方向に凹むほぼ円弧状の翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂをそれぞれ形成している。
そして、これら翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂは各翼４，５，６毎に大きさを異にしている。すなわち、内周側端点Ｐと外周側端点Ｑとを結ぶ直線ａから各翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂの最も深い最大深さ位置４Ｒ，５Ｒ，６Ｒに垂直に垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３を垂下させたときに、これら垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さ（翼後縁凹部４ｂ〜６ｂの深さ）が０．１ａ以上かつ０．５ａ以下（０．１ａ≦ｂ１，ｂ２，ｂ３≦０．５ａ）であって、ｂ１＜ｂ２＜ｂ３の関係を満たすように形成されている。
つまり、これら垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さを相違させることにより、各翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂの大きさを各翼４，５，６毎に相違させている。
さらに、各翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂは垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さが直線ａの長さに対し、０．１ａ≦ｂ１≦０．３５ａ、０．１５ａ≦ｂ２≦０．４ａ、０．２ａ≦ｂ３≦０．５ａの関係を満たすように形成されている。なお、直線ａの長さは各翼４，５，６で同一長さである。
以上説明したように本実施形態によれば、各翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂの各垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さを各翼４，５，６毎にそれぞれ相違させることにより、これら翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂの大きさを相違させたので、ファン回転時、各翼４，５，６の後流渦により発生する翼ピッチ音のピーク周波数と位相をずらして音の共鳴を抑制し、さらなる送風騒音の低減を図ることができる。
図４は図１で示すプロペラファン１の送風性能測定実験の実験データを示している。この実験では、まず所要大、例えば直径４２０ｍｍのプロペラファン１の翼後縁凹部４ｂ〜６ｂの深さをそれぞれ示す垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の寸法を、０．１ａから０．５ａの範囲内（０．１ａ≦ｂ１，ｂ２，ｂ３≦０．５ａ）であって、かつ、０．１ａ≦ｂ１≦０．３５ａ、０．１５ａ≦ｂ２≦０．４ａ、０．２ａ≦ｂ３≦０．５ａを満たすように種々変えた第１から第６の６台の試作機♯１〜♯６をそれぞれ試作した。
次に、これら６台の試作機♯１〜♯６を、回転数８００ｒｐｍ、送風量２０８０ｍ３／ｈでそれぞれ運転し、その際の吹出方向正面の１ｍ離れた位置の送風騒音値（ｄＢ（Ａ）など）をそれぞれ測定した。
また、この実験では、３つの翼後縁凹部４ｂ〜６ｂの深さ（ｂ１，ｂ２，ｂ３）を０．２ａで同一に設定し、これら翼後縁凹部４ｂ〜６ｂを同形同大に形成した３枚翼のプロペラファンを、従来例として試作し、上記第１の実施形態と同一の条件で運転して、その際の送風騒音値（ｄＢ（Ａ））等を図４に併記している。
図５はこの図４で示す本実施形態のプロペラファン１の送風騒音値を曲線Ｎａにより示し、上記従来例の送風騒音値を曲線Ｎｂにより示している。
また、図５は翼後縁凹部４ｂ，５ｂ，６ｂの深さを示す各垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３同士の寸法比（ｂ１−ｂ２−ｂ３）と、ファン回転時の騒音値ｄＢ（Ａ）との相対関係を示しており、翼後縁部４ａ，５ａ，６ａの各垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の寸法比が（０．２ａ−０．２３ａ−０．２６ａ）、すなわち、ｂ１が０．２ａ、ｂ２が０．２３ａ、ｂ３が０．２６ａである試作機♯３のときに、送風騒音値が例えば４６ｄＢで最も低い。これに対し、従来例の送風騒音値は約４７．２ｄＢ（Ａ）で一定である。
そして、この送風騒音値の最低点から、垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さを、徐々に小さくし、または大きくして行くと、送風騒音値が徐々に高くなって行く。
しかし、垂線ｂ１，ｂ２，ｂ３の長さがｂ１＜ｂ２＜ｂ３と、０．１ａ≦ｂ１≦０．３５ａ、０．１５ａ≦ｂ２≦０．４ａ、０．２ａ≦ｂ３≦０．５ａを満たす場合には、約４６．９ｄＢ（Ａ）以下であり、ほぼ直線で示す従来例の騒音値Ｎｂの約４７．２ｄＢ（Ａ）よりも送風騒音を低減できる。しかも、モータ入力も、図４に示すように、従来例のものより低減されており、モータ効率向上も図られている。したがって、この範囲で設定することが好ましい。
（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態に係る熱源ユニットである空気調和機の室外ユニット１１の概略平断面図である。この空気調和機の室外ユニット１１は、ユニット筐体１２内に、平面形状がＬ字状の室外熱交換器１３、上記第１の実施形態に係るプロペラファン１、圧縮機１４、四方弁１５、インバータ等の制御器１６等を収容している。
なお、図６中、符号１７は、プロペラファン１や室外熱交換器１３等を収容する空間と、圧縮機１４を収容する空間とを仕切る仕切板であり、符号１８はプロペラファン１を駆動するファンモータ１９を支持する支持台である。
この室外ユニット１１によれば、上述したように送風騒音のさらなる低減を図ることができるプロペラファン１をファンとして使用しているので、室外ユニット１１としての送風騒音のさらなる低減を図ることができる。
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…プロペラファン、２…ファン回転軸、３…ハブ、４，５，６…翼、４ａ，５ａ，６ａ…翼後縁部、４ｂ，５ｂ，６ｂ…翼後縁凹部、１１…室外ユニット、Ｐ…内周側端点、Ｑ…外周側端点、４Ｒ，５Ｒ，６Ｒ…最大深さ位置。

Claims (5)

  1. ファン回転軸に設けられるハブに、複数枚の翼を配設したプロペラファンにおいて、
    前記各翼は、そのファン回転時の空気流出部にあたる翼後縁部に、空気流出方向とは逆方向に凹み、かつ大きさが異なる凹部をそれぞれ形成していることを特徴とするプロペラファン。
  2. 前記各翼は、その翼後縁部の内周側端点と外周側端点とを結ぶ直線から前記凹部の最大深さ位置へ垂線を引いたときに、この垂線の長さを各翼毎に相違するように前記凹部を形成していることを特徴とする請求項１記載のプロペラファン。
  3. 前記凹部は、前記直線の長さをａ、前記垂線の長さをｂとしたときに、垂線の長さｂが０．１ａ≦ｂ≦０．５ａを満たすと共に、各翼毎に相違するように形成されていることを特徴とする請求項２記載のプロペラファン。
  4. 前記翼は、３枚有し、これら翼の前記垂線の長さをそれぞれｂ１，ｂ２，ｂ３としたときに、ｂ１＜ｂ２＜ｂ３、かつ０．１ａ≦ｂ１≦０．３５ａ、０．１５ａ≦ｂ２≦０．４ａ、０．２ａ≦ｂ３≦０．５ａを満たすように形成されていることを特徴とする請求項３記載のプロペラファン。
  5. 前記請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプロペラファンと、
    このプロペラファンから送風される室外熱交換器と、
    を具備していることを特徴とする熱源ユニット。
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