JP2020056368A - プロペラファン及びこのプロペラファンを備えた室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の翼を備えたプロペラファンの大風量化及び高効率化を図る。【解決手段】複数の翼１０を備えたプロペラファン１００であって、翼１０の外周部１１のキャンバー長をＬ１、翼１０の外周部１１の翼間距離をＴ１、翼１０の根元部１２のキャンバー長をＬ２、翼１０の根元部１２の翼間距離をＴ２、翼１０の枚数をＮとした場合に、０．７≦Ｌ１／Ｔ１／Ｎ≦０．９、且つ、０．３５≦Ｌ２／Ｔ２／Ｎ≦０．５５を満たすようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、複数枚の翼を備えたプロペラファン及びこのプロペラファンを備えた室外機に関するものである。

近時、省エネ規制等により空気調和機の高効率化が求められており、エネルギー消費量の大きな室外機を中心とした要素部品の高効率技術開発が行われている。その要素部品の１つであるプロペラファンは、可能な限り低入力で大風量を熱交換器に供給することが求められ、今後この要求に適した多翼化や翼間距離の適正化などが推し進められていくと予想される。

このような中で、本願発明者がプロペラファンの形状を鋭意検討したところ、従来のものは、図９に示すように、翼の外周部において、キャンバー長Ｌ１に対して互いに隣り合う翼間距離Ｔ１が十分広く取られている傾向にある。しかしながら、このように翼間距離Ｔ１が広すぎると翼列効果が得られず、隣接翼の剥離抑制効果が十分に得ることができなくなり、大風量化や高効率化を図るのが困難となる。

一方、同図９に示すように、従来のものは、ハブと翼とが接面する部分では、互いに隣り合う翼間距離Ｔ２に対する翼のキャンバー長Ｌ２が比較的大きく、プロペラファンの軸方向から視たときに翼の投影面積が大きい傾向にある。これにより、軸方向流れが阻害されるので、送風効率の低下を招来し、大風量化を図るためには必要以上に高回転化しなければならなかった。

特開平７−１６７０９５号公報

そこで本願発明は、翼の外周部及び内周部それぞれにおけるキャンバー長、翼間距離、及び翼枚数の相関に着目して初めてなされたものであり、大風量化および高効率化を図ることを課題とするものである。

すなわち、本願発明に係る複数枚の翼を備えたプロペラファンであって、前記翼の外周部のキャンバー長をＬ１、前記翼の外周部の翼間距離をＴ１、前記翼の根元部のキャンバー長をＬ２、前記翼の根元部の翼間距離をＴ２、前記翼の枚数をＮとした場合に、０．７≦（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎ≦０．９、且つ、０．３５≦（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎ≦０．５５を満たすことを特徴とするものである。

このように構成されたプロペラファンであれば、翼自身が軸方向流れを阻害せず、且つ、翼列効果による剥離抑制効果を得ることができるので、従来のものよりも大風量化及び高効率化を図れる。具体的な実験データについては、後述する。

回転軸と前記翼の外周部の前縁端部とを結ぶ第１仮想線、及び、前記回転軸と前記翼の外周部の後縁端部とを結ぶ第２仮想線の成す角をθ１、前記回転軸と前記翼の根元部の前縁端部とを結ぶ第３仮想線、及び、前記回転軸と前記翼の根元部の後縁端部とを結ぶ第４仮想線との成す角をθ２とした場合に、１．１５≦θ１／θ２≦１．３５を満たすことが好ましい。
このような構成であれば、軸方向流れの阻害をより低減することができ、且つ、翼列効果による剥離抑制効果をさらに得ることができるので、さらなる大風量化及び高効率化を図れる。具体的な実験データについては、後述する。

上述した作用効果がより顕著に発揮される実施態様としては、前記翼が４枚以上７枚以下であることが好ましい。

また、上述したプロペラファンを具備する室外機も本願発明の１つであり、このような室外機によれば、上述した作用効果を奏し得る。

室外機としては、前記プロペラファンにより空気を上方に吹き出すものであれば、空気を側方から吹き出すものに比べて静圧が低いため、上述した作用効果がより顕著に発揮される。

室外機のより具体的な構成としては、前記プロペラファンの四方に設けられた熱交換器を具備するものが挙げられる。
このようなものであれば、前記プロペラファンに吸い込まれる気流の向きや量にムラが生じにくくなり、プロペラファン内部の流れが安定するため、翼列効果による剥離抑制効果を十分に得やすくなる。

このように構成した本発明によれば、複数枚の翼を備えたプロペラファンにおいて、大風量化および高効率化を図れる。

本実施形態における室外機の構成を示す模式図。 同実施形態のプロペラファンの構成を示す模式図。 同実施形態のプロペラファンの構成を示す展開図。 同実施形態のプロペラファンの作用効果を説明するための実験データ。 同実施形態の翼の形状を示す模式図。 同実施形態のプロペラファンの作用効果を説明するための実験データ。 その他の実施形態におけるプロペラファンの構成を示す模式図。 その他の実施形態における室外機の構成を示す模式図。 従来のプロペラファンの構成を示す模式図及び展開図。

以下に本発明に係るプロペラファンの一実施形態について説明する。

本実施形態のプロペラファンは、図１に示すように、例えば空気調和機の室外機Ｚに搭載されるものである。
まず、本実施形態の室外機Ｚについて説明する。

室外機Ｚは、筐体Ｚ１の上壁に空気吹出口Ｚ２が形成されるとともに、側壁に吸気吸入口が形成された所謂上吹きタイプのものであり、筐体Ｚ１内には熱交換器Ｚ３及びプロペラファン１００が収容されている。ここでは、１つの空気吹出口Ｚ２が形成されており、熱交換器Ｚ３はプロペラファン１００の四方に、すなわち筐体Ｚ１における前後左右の側壁内面に沿って設けられている。

プロペラファン１００は、上述した空気吹出口Ｚ２に臨むように設けられており、複数枚の翼１０と、これらの翼１０が接続されたハブ２０とを備えている。なお、ここでは空気吹出口Ｚ２が円形状であり、この空気吹出口Ｚ２の中心軸とプロペラファン１００の回転軸とが略一致するように配置されている。

翼１０は周方向に沿って等間隔に配置されており、４枚以上７枚以下であることが好ましく、ここでは４枚である。各翼１０は、何れも同一形状をなし、ここではハブ２０と一体成型されている。なお、翼１０とハブ２０とが別体であっても良い。

そして、本実施形態のプロペラファン１００は、図２及び図３に示す形状をなすものであり、具体的には以下の条件１を満たすことを特徴とするものである。
（条件１）
翼１０の外周部１１のキャンバー長をＬ１、翼１０の外周部１１の翼間距離をＴ１、翼１０の根元部１２のキャンバー長をＬ２、翼１０の根元部１２の翼間距離をＴ２、翼１０の枚数をＮとした場合に、０．７≦（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎ≦０．９、且つ、０．３５≦（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎ≦０．５５を満たす。

ここで、翼１０の外周部１１とは、図２に示すように、翼１０を軸方向から視た場合の外縁（最外周部）であり、翼１０の根元部１２とは、翼１０を軸方向から視た場合の内縁（最内周部）、つまりハブ２０との接続部分である。
また、キャンバー長Ｌ１、Ｌ２とは、図３に示すように、翼１０の展開図における前縁端Ｐ（Ｐ１或いはＰ２）から後縁端Ｑ（Ｑ１或いはＱ２）までの長さであり、ここでは前縁端Ｐと後縁端Ｑとを直線で結んだ長さではなく、前縁端Ｐから後縁端Ｑまでの翼１０に沿った長さである。
さらに、翼間距離Ｔ１、Ｔ２とは、周方向において互いに隣り合う翼１０の周方向に沿った離間距離であり、図３に示すように、翼１０の展開図において、互いに隣り合う一方の翼１０の後縁端Ｑから他方の翼の前縁端Ｐまでの距離である。より具体的には、一方の翼１０の後縁部Ｑを通り径方向に沿った第１補助線Ｘ１と、他方の翼１０の前端部Ｐを通る径方向に沿った第２補助線Ｘ２との離間距離である。

ここで、翼１０の外周部１１及び根元部１２それぞれにおけるキャンバー長Ｌ１、Ｌ２、翼間距離Ｔ１、Ｔ２及び翼枚数Ｎの相関との、具体的には（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎの値と、（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎの値とを変動させた場合における、プロペラファン１００の消費電力の増減を実験した結果を図４に示す。

この実験結果から、０．７≦（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎ≦０．９、且つ、０．３５≦（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎ≦０．５５の範囲において消費電力が最も少なくなる極小点が現れていることが見て取れ、０．７≦（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎ≦０．８であることがより好ましく、０．４５≦（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎ≦０．５５であることがより好ましい。

また、本実施形態のプロペラファン１００は、図５に示す形状をなすものであり、具体的には以下の条件２を満たすように構成されている。
（条件２）
回転軸Ｏと翼１０の外周部１１の前縁端Ｐ１とを結ぶ第１仮想線Ｌ１、及び、回転軸Ｏと翼の外周部１１の後縁端Ｑ１とを結ぶ第２仮想線Ｌ２の成す角をθ１、回転軸Ｏと翼１０の根元部１２の前縁端Ｐ２とを結ぶ第３仮想線Ｌ３、及び、回転軸Ｏと翼１０の根元部１２の後縁端Ｑ２とを結ぶ第４仮想線Ｌ４との成す角をθ２とした場合に、１．１５≦θ１／θ２≦１．３５を満たす。

ここで、θ１／θ２を変動させた場合における、プロペラファン１００の消費電力の増減を実験した結果を図６に示す。

この実験結果から、１．１５≦θ１／θ２≦１．３５の範囲において消費電力が最も少なくなる極小点が現れていることが見て取れ、１．２０≦θ１／θ２≦１．３３であることがより好ましい。

このように、本実施形態におけるプロペラファン１００であれば、翼１０自身が軸方向流れを阻害せず、且つ、翼列効果による剥離抑制効果を得ることができるので、図４及び図６の実験結果に示すように、消費電力の低減を図ることができ、同じ供給電力であれば従来のものに比べて大風量化及び高効率化を図れる。

かかる作用効果は、本実施形態のように上吹きタイプの室外機Ｚであれば、横吹きタイプの室外機によりも顕著に発揮される。何故ならば、上吹きタイプの方が横吹きタイプよりも静圧が低いからである。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、図７に示すように、翼１０が５枚のものであっても良いし、図示していないが６又は７枚であっても良い。

また、室外機Ｚとしては、図８に示すように、複数（例えば２つ）のプロペラファン１００を備えたものであっても良い。

さらに、プロペラファン１００は、横吹きタイプの室外機に搭載されても良いし、室外機に限らず、例えばサーキュレーターや換気装置などに用いられても良い。

そのうえ、プロペラファン１００としては、条件１及び条件２を満たすことが好ましいが、少なくとも条件１を満たすものであれば、必ずしも条件２を満たす必要はない。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・プロペラファン
Ｚ ・・・室外機
１０ ・・・翼
２０ ・・・ハブ
Ｏ ・・・回転軸
Ｘ１ ・・・第１補助線
Ｘ２ ・・・第２補助線
Ｌ１ ・・・第１仮想線
Ｌ２ ・・・第２仮想線
Ｌ３ ・・・第３仮想線
Ｌ４ ・・・第４仮想線

Claims (6)

1. 複数枚の翼を備えたプロペラファンであって、
   前記翼の外周部のキャンバー長をＬ１、前記翼の外周部の翼間距離をＴ１、前記翼の根元部のキャンバー長をＬ２、前記翼の根元部の翼間距離をＴ２、前記翼の枚数をＮとした場合に、
   ０．７≦（Ｌ１／Ｔ１）／Ｎ≦０．９、且つ、０．３５≦（Ｌ２／Ｔ２）／Ｎ≦０．５５を満たすプロペラファン。
2. 回転軸と前記翼の外周部の前縁端部とを結ぶ第１仮想線、及び、前記回転軸と前記翼の外周部の後縁端部とを結ぶ第２仮想線の成す角をθ１、前記回転軸と前記翼の根元部の前縁端部とを結ぶ第３仮想線、及び、前記回転軸と前記翼の根元部の後縁端部とを結ぶ第４仮想線との成す角をθ２とした場合に、
   １．１５≦θ１／θ２≦１．３５を満たす、請求項１記載のプロペラファン。
3. 前記翼が４枚以上７枚以下である、請求項１又は２記載のプロペラファン。
4. 請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のプロペラファンを具備する室外機。
5. 前記プロペラファンにより空気を上方に吹き出す、請求項４記載の室外機。
6. 前記プロペラファンの四方に設けられた熱交換器を具備する、請求項４又は５記載の室外機。