JP2014051905A - 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】送風性能の向上。
【解決手段】回転駆動するハブ１４Ｂと、前記ハブ１４Ｂの周囲に配置された２枚以上の羽根１４Ａとを備え、前縁から後縁へ徐々にブレードのチップ（外周）直径が大きくなり、ハブ直径についても前縁から後縁へ徐々に大きくなる構成としてある。これにより、ファンの中央部の上流からの吸い込みを促進し送風性能が向上する。したがって、エアコンなどに搭載されている熱交換器が小さくファン外周部の上流部に大きく配置されていない時に有効であり送風性能の向上に繋がる。
【選択図】図３

Description

本発明は、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。

一般にこの種のファンには、羽根の外周縁部分からの空気吸込作用を促進させることで風量アップを図るようにしたものが見られる（例えば、特許文献１参照）。

図１０、図１１は特許文献１に示されたファンを示す。同図において、このファン１１４は、放射状の複数の羽根１１４Ａ，１１４Ａ，・・の外周側をオリフィス１１６により囲繞して高圧側と低圧側とに仕切るとともに、該羽根１１４Ａの前縁側外周寄り部位を低圧側に延出させ、更に上記羽根１１４Ａの外周縁１１４ｃにおける前縁側最外周点Ｂから上記オリフィス１１６への囲繞境界点Ｃまでの範囲の羽根半径を該前縁側最外周点Ｂから囲繞境界点Ｃに向けて連続的に増加させている。さらに、上記羽根１１４Ａの外周縁１１４ｃにおける上記囲繞境界点Ｃから囲繞中央点Ｄまでの範囲ではその羽根半径を該囲繞境界点Ｃから囲繞中央点Ｄに向けて連続的に減少させるとともに、該後縁側最外周点Ｅにおける羽根半径を上記囲繞境界点Ｃのそれよりも小さくしている。

特許第４５９５１５４号公報

しかしながら、上記従来技術のファンには、次のような課題がある。すなわち、従来技術のファンは、前縁から外周直径を徐々に拡大しているが、オリフィス１１６付近で縮小させている。これによって、オリフィスより直上流の領域において外周からの吸い込みを促進することができる。しかし、外周からの吸い込み領域が制限される場合、例えばエアコンなどに搭載されている熱交換器の長さが短い場合、特に外周部分に熱交換器が配置されない場合には、その効果が減少する。また、ハブ１１４Ｂの上流部分の吸い込み性能が悪化して、熱交換器の風速分布のバランスが崩れ充分な熱交換がされない傾向にある。

また、通風抵抗が高い時、ファン１１４のブレードのチップ部（外周部）に送風が偏り送風性能が悪化するとともに、熱交換器の風速分布も偏りが生じて熱交換性能の悪化に繋がる。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、送風性能を向上することを第１の目的とし、更に騒音低減を図ることを第２の目的としたものである。

本発明は第１の目的を達成するため、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ファンであって、前縁から後縁へ徐々にブレードのチップ（外周）直径が大きくなり、ハブ直径についても前縁から後縁へ徐々に大きくなる構成としてある。

上記構成により、ファン中央部の上流からの吸い込みを促進し送風性能が向上する。すなわち、エアコンなどに搭載されている熱交換器が小さくファン外周部の上流部に大きく
配置されていない時に有効であり送風性能の向上に繋がる。

また、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ファンであって、前縁から前縁へ徐々にブレードのチップ直径が小さくなり、かつ前縁から後縁へ徐々にブレードのハブ直径は大きくなる構成としてある。

上記構成により、この前縁のチップ径が大きいことにより外周から吸い込みが促進され、かつ前縁のハブ径が小さいことにより中央からの吸い込みが促進される。さらに、前縁から後縁へ徐々にブレードチップ（外周）直径が小さくなり、同時にハブ径が大きくなることにより、流れの合流が起こり静圧が増加し、抵抗に強い高静圧ファンとなって、送風性能が向上する。

本発明によれば、送風性能が高い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。

本発明の実施の形態１〜５におけるファンを搭載した室外機の断面図 同実施の形態１及び２、４におけるファンの斜視図 同実施の形態１及び２、４におけるファンの正面図 同実施の形態１及び２、４におけるファンの側面図 同実施の形態１及び２、４におけるファンの子午面図 本発明の実施の形態３及び４におけるファンの斜視図 同実施の形態３及び４におけるファンの正面図 同実施の形態３及び４におけるファンの側面図 同実施の形態３及び４におけるファンの子午面図 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

第１の発明は、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ファンであって、前縁から後縁へ徐々にブレードのチップ（外周）直径が大きくなり、ハブ直径についても前縁から後縁へ徐々に大きくなる構成としてある。

これにより、ファン中央部の上流からの吸い込みを促進し送風性能が向上する。すなわち、エアコンなどに搭載されている熱交換器が小さくファン外周部の上流部に大きく配置されていない時に有効であり送風性能の向上に繋がる。

第２の発明は、第１の発明において、子午面において、チップ直径の変化の傾斜が、ハブ直径の変化の傾斜と等しくなる、すなわちこれらの傾斜が平行になる構成としてある。

これにより、流れが円滑になり送風性能が向上するとともに、流れの乱れが抑制され、乱流騒音が低減し低騒音化に繋がる。

第３の発明は、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ファンであって、前縁から前縁へ徐々にブレードのチップ直径が小さくなり、かつ前縁から後縁へ徐々にブレードのハブ直径は大きくなる構成としてある。

この前縁のチップ径が大きいことにより外周から吸い込みが促進され、かつ前縁のハブ径が小さいことにより中央からの吸い込みが促進される。さらに、前縁から後縁へ徐々に
ブレードチップ（外周）直径が小さくなり、同時にハブ径が大きくなることにより、流れの合流が起こり静圧が増加し、抵抗に強い高静圧ファンとなって、送風性能が向上する。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、羽根枚数を２枚とした構成としてある。

これにより、一般に、羽根枚数を２枚とすると静圧が小さくなるが、本発明は、ハブ付近の吸い込み、または、チップ部分の吸い込みが促進され、静圧低下の傾向を補う事になり性能向上に繋がる。

第５の発明は、第１〜第４の発明のファンを有する室外ユニットを搭載した空気調和機であり、送風性能の高い空気調和機を提供することができる。

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は本発明の実施の形態１、２、４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ファンの斜視図である。図３、図４は、同ファンの正面図、側面図である。図５は、ファンの子午面図である。

空気調和機の室外ユニットの本体１０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１４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が回転し、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を通過して本体１０の外部に放出される。矢印は、概略の空気の流れである。

ここで、上記ファン１４は以下のような構成となっている。

図３、図４、図５、特に図３に示すように、各羽根１４Ａの前縁部の外周直径（チップ直径）ＤＣＬ、後縁部の外周直径（チップ直径）ＤＣＴとすると、ＤＣＬ＜ＤＣＴとしてある。このＤＣＬからＤＣＴの増加の仕方は、徐々に増加していくが、その仕方は任意である。

例えば、図３の正面図において、外径（チップ直径）の前縁点ＯＬ、後縁点ＯＴとすると円弧ＯＬ−ＯＴの中心角δθｏ、前縁からの任意の点Ｏｆとすると円弧ＯＬ−Ｏｆの中心角θｆ、点Ｏｆのチップ直径ＤＣｆとすると
ＤＣｆ＝ＤＣＬ＋θｆ＊（ＤＣＴ−ＤＣＬ）／δθｏ
となる。

同様に図３、図４、図５、特に図４に示すように、各羽根１４Ａの前縁部のハブ直径ＤＨＬ、後縁部のハブ直径ＤＨＴとすると、ＤＨＬ＜ＤＨＴとしてある。このＤＨＬからＤＨＴの増加の仕方は徐々に増加していくが、その仕方は任意である。

例えば図４の側面図において、ハブ径の前縁点ＩＬ、後縁点ＩＴとするとハブ高さＨｈ
ＬＴとなり、前縁点から任意のハブ高さＨｈとすると、その点でのハブ径ＤＨｈは
ＤＨｈ＝ＤＨＬ＋Ｈｈ＊（ＤＨＴ−ＤＨＬ）／ＨｈＬＴ
となる。

このような構成にすることにより、ファン１４の中央部からの吸い込みが促進され、羽根（ブレード）１４Ａ間の遠心力に対応して、円滑な流れ場を形成することができる。また、前縁部のハブ１４Ｂのハブ直径が小さくなることにより、中央部からの吸い込みが促進され送風性能が向上する。加えて、流れの乱れが抑制されることにより、乱流騒音が低減され低騒音化に繋がる。

（実施の形態２）
実施の形態２のファンについては、図５の子午面図を用いて説明する。ファンの子午面図において、チップ直径（外径）の前縁点ＯＬ、後縁点ＯＴとするとチップ高さＨｃＬＴとなり、前縁点ＯＬから任意のチップ高さＨｃとすると、その点でのチップ直径ＤＣｈはＤＣｈ＝ＤＣＬ＋Ｈｃ＊（ＤＣＴ−ＤＣＬ）／ＨｃＬＴ
となる。

前記、ハブ径の変化式を以下のように記した。
ＤＨｈ＝ＤＨＬ＋Ｈｈ＊（ＤＨＴ−ＤＨＬ）／ＨｈＬＴ
ここで、このファンは
ＤＣＴ−ＤＣＬ）／ＨｃＬＴ＝（ＤＨＴ−ＤＨＬ）／ＨｈＬＴ
とする。

すなわち、子午面図において、チップ径の傾斜とハブ径の傾斜が平行となる（線分ＯＬ−ＯＴと、線分ＩＬ―ＩＴが平行になる）。

このような構成とすることにより、より顕著に遠心力に対応した円滑な流れ場を形成することができ送風性能が向上する。加えて、流れの乱れが抑制されることにより、乱流騒音が低減され低騒音化に繋がる。

（実施の形態３）
実施の形態３のファンについては、図６〜図９を用いて説明する。図６は実施の形態３，４の室外ユニットに搭載されているファンの斜視図である。図７、図８は、同ファンの正面図、側面図である。図９は、ファンの子午面図である。

図６、図７、図８、特に図７に示すように、各羽根１４Ａの前縁部の外周直径（チップ直径）ＤＣＬ、後縁部の外周直径（チップ直径）ＤＣＴとすると、ＤＣＬ＞ＤＣＴとなる。このＤＣＬからＤＣＴの減少の仕方は、徐々に減少していくが、その仕方は任意である。

例えば、図７の正面図において、外径（チップ直径）の前縁点ＯＬ、後縁点ＯＴとすると円弧ＯＬ−ＯＴの中心角δθｏ、前縁からの任意の点Ｏｆとすると円弧ＯＬ−Ｏｆの中心角θｆ、点Ｏｆのチップ直径ＤＣｆとすると
ＤＣｆ＝ＤＣＬ―θｆ＊（ＤＣＬ―ＤＣＴ）／δθｏ
となる。

同様に図６、図７、図８、特に図８に示すように、各羽根１４Ａの前縁部のハブ直径ＤＨＬ、後縁部のハブ直径ＤＨＴとすると、ＤＨＬ＜ＤＨＴとなる。このＤＨＬからＤＨＴの増加の仕方は、徐々に増加していくが、その仕方は任意である。

例えば、図８の側面図において、ハブ径の前縁点ＩＬ、後縁点ＩＴとするとハブ高さＨｈＬＴとなり、前縁点から任意のハブ高さＨｈとすると、その点でのハブ径ＤＨｈは
ＤＨｈ＝ＤＨＬ＋Ｈｈ＊（ＤＨＴ−ＤＨＬ）／ＨｈＬＴ
となる。

一方、図９に示す子午面の線分ＯＬ−ＯＴの傾斜は、後縁に向かって下向きになるのに対して、線分ＩＬ−ＩＴの傾斜は、後縁に向かって上向きになる。

このような構成にすることにより、羽根車の中央部からの吸い込みが促進されるとともに、羽根車の外周部からの吸い込みも促進される。そして、前記両者の効果により、送風性能が大きく向上する。

（実施の形態４）
この実施の形態は、各図に示すように、羽根枚数を２枚に限定するものである。羽根枚数が２枚の場合、静圧が低下の傾向にある。本形態は、前縁ハブ径を小さくすることにより中央からの吸い込みを促進される。または、前縁チップ径を大きくすることにより、外周からの吸い込みを促進される。これらの効果により、静圧の低下を抑制することができる。

（実施の形態５）
この実施の形態は、図１に示すように、前記各実施の形態で説明したファンを搭載した空調機用室外ユニットである。この空調機室外ユニットは高い送風性能を示す。

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。

１０ 本体
１２ 吸込口
１３ 熱交換器
１４ ファン
１４Ａ 羽根
１４Ｂ 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 (5)

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ファンであって、前縁から後縁へ徐々にブレードのチップ直径が大きくなり、かつ前縁から後縁へ徐々にブレードのハブ直径も大きくなるファン。
2. 子午面において、チップ直径の変化の傾斜が、ハブ直径の変化の傾斜と等しくなることを特徴とする請求項１に記載のファン。
3. 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ファンであって、前縁から前縁へ徐々にブレードのチップ直径が小さくなり、かつ前縁から後縁へ徐々にブレードのハブ直径は大きくなるファン。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載されたファンにおいて、羽根枚数が２枚で構成されていることを特徴とするファン。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載されたファンを有する室外ユニットを搭載した空気調和機。

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