JP6794725B2 - 軸流ファン及び室外機 - Google Patents

Description

本発明は、軸流ファン及び室外機に関する。

軸流ファンには、翼の回転方向における後縁部に前縁部側へ向かって延びる切り欠き部が設けられており、切り欠き部によって後縁部が外周側後縁部と内周側後縁部とに分けられたものがある（例えば、特許文献１）。この軸流ファンでは、翼の前縁部で生じた渦が、翼面に沿って前縁部から後縁部へ流れて切り欠き部に捉えられて保持されることで、渦の変動や発達を抑え、空気の流れによる騒音を抑えている。

また、関連技術の軸流ファンとして、翼の後縁部に、後縁部から前縁部側へ向かって延びる複数の溝が形成された構成が知られている（例えば、特許文献２）。この軸流ファンでは、翼の後縁部に生じる渦の大きさを細分化することにより、空気の流れによる騒音の低減を図っている。

特許第５２５２０７０号公報 特開平８−１８９４９７号公報

ところで、翼の後縁部に切り欠き部が設けられた軸流ファンでは、内周側後縁部における風速が、外周側後縁部における風速よりも遅くなる傾向がある。また、軸流ファンでは、風速が遅くなるにつれて、翼面上の空気の流れが翼の回転に伴う遠心力の影響を受けやすくなる。このため、遠心力の影響により、内周側後縁部における空気の流れ方向と、外周側後縁部における空気の流れ方向とが異なっている。したがって、上述したように後縁部に溝を設ける構成では、溝が延びる方向が、空気の流れる方向に沿って形成されていない場合、空気の流れによる騒音の発生を低減する作用が十分に得られない。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、空気の流れによる騒音の発生を抑えることができる軸流ファン及び室外機を提供することを目的とする。

本願の開示する軸流ファンの一態様は、ハブと、前記ハブの周方向に設けられた複数の翼と、を備える。前記翼には、前記翼の回転方向における前縁部の反対側の後縁部に、当該後縁部を外周側後縁部と内周側後縁部とに分ける切り欠き部が、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びて形成される。前記外周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第１溝部が、前記外周側後縁部に沿って設けられる。前記内周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第２溝部が、前記内周側後縁部に沿って設けられる。前記第１溝部の各溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さ方向が、前記第１溝部の各溝における空気の第１流れ方向に沿って延びて前記ハブの径方向に対する内角が第１角度をなす。前記第２溝部の各溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さ方向が、前記第２溝部の各溝における空気の第２流れ方向に沿って延びて前記ハブの径方向に対する内角が第２角度をなす。前記第１溝部の位置は、前記第２溝部の各溝の配列方向に沿って当該各溝を結ぶ直線よりも、前記翼の回転方向における後方に位置する。前記ハブの回転軸方向から見て、前記第１溝部の前記複数の溝と、前記第２溝部の前記複数の溝は形状が互いに異なり、前記第２角度が前記第１角度よりも小さい。

本願の開示する軸流ファンの一態様によれば、空気の流れによる騒音の発生を抑えることができる。

図１は、軸流ファンを有する実施例の室外機を示す模式図である。 図２は、実施例の軸流ファンを示す平面図である。 図３は、実施例の軸流ファンを示す斜視図である。 図４は、実施例の軸流ファンの翼を示す平面図である。 図５は、実施例の軸流ファンの翼が有する第１溝部及び第２溝部を拡大して示す平面図である。 図６は、変形例の軸流ファンの翼が有する第１溝部及び第２溝部を拡大して示す平面図である。

以下に、本願の開示する軸流ファン及び室外機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する軸流ファン及び室外機が限定されるものではない。

（室外機の構成）
図１は、軸流ファンを有する実施例の室外機を示す模式図である。図１に示すように、実施例の室外機１は、空気調和機で用いられる室外機である。室外機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３に連結されて冷媒が流れる熱交換器４と、熱交換器４に送風する軸流ファン５と、これらの圧縮機３、熱交換器４及び軸流ファン５が内部に収容された筐体６と、を備える。

筐体６は、外気を取り込むための吸込み口７と、筐体６内の空気を排出するための吹出し口８と、を有する。吸込み口７は、筐体６の側面６ａ及び背面６ｃに設けられている。吹出し口８は、筐体６の前面６ｂに設けられている。熱交換器４は、筐体６の前面６ｂに対向する背面６ｃと側面６ａとに亘って配置されている。軸流ファン５は、吹出し口８に対向して配置されており、ファンモータ（図示せず）によって回転駆動される。

（軸流ファンの構成）
図２は、実施例の軸流ファン５を示す平面図である。図３は、実施例の軸流ファン５を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、軸流ファン５は、略円筒状のハブ１１と、ハブ１１の周方向に設けられた複数の翼１２と、を有する。ハブ１１は、内筒部１１ａと、内筒部１１ａの外周側に配置された外筒部１１ｂと、を有する二重円筒状に形成されている。内筒部１１ａには、ファンモータの回転軸（図示せず）が嵌め込まれる軸穴１１ｃが設けられている。内筒部１１ａの外周側は、放射状に配置された複数のリブ１１ｄを介して、外筒部１１ｂの内周側と一体に形成されている。外筒部１１ｂの外周面には、外筒部１１ｂの周方向に沿って所定の間隔をあけて３つの翼１２が一体に形成されている。

（軸流ファンの翼の形状）
図４は、実施例の軸流ファン５の翼１２を示す平面図である。図５は、実施例の軸流ファン５の翼１２が有する第１溝部及び第２溝部を拡大して示す平面図である。

翼１２は、図３に示すように、板状に形成されており、図２及び図４に示すように、ハブ１１の外筒部１１ｂに連結された内周縁部１３の大きさに比べて、ハブ１１の径方向へ延ばされた外周縁部１４が広く形成されている。翼１２には、翼１２の回転方向における前方である前縁部１６が、前縁部１６の反対側に位置する後縁部１７側へ向かって湾曲して形成されている。前縁部１６は、回転軸方向Ｘから見て、湾曲している。そして、翼１２の表面（翼面）は、ハブ１１の周方向において、前縁部１６から後縁部１７に向かって、軸流ファン５の負圧側から正圧側に緩やかに湾曲して形成されている。このように翼１２が形成された軸流ファン５がＲ方向（図３）に回転することで、空気は負圧側から正圧側へ流れる。以下、翼１２において、負圧側に向く翼面を負圧面１２ａ、正圧側に向く翼面を正圧面１２ｂと称する。

図２、図３及び図４に示すように、翼１２の後縁部１７には、後縁部１７を外周側後縁部１７Ａと内周側後縁部１７Ｂとに分ける切り欠き部１８が設けられている。切り欠き部１８は、翼１２の後縁部１７から前縁部１６側へ向かって延びて形成されており、回転軸方向Ｘから見て、前縁部１６に向かって先細りとなる略Ｖ字状に形成されている。また、内周側後縁部１７Ｂは、図４及び図５に斜線領域で示すように、切り欠き部１８側へ突出する略三角形状の突出部１９を有しており、突出部１９が、翼１２の正圧面１２ｂに沿って延びる連続した表面を有する。

図５に示すように、翼１２の正圧面１２ｂでは、空気が前縁部１６から後縁部１７へ向かってハブ１１の周方向Ｃに流れる。軸流ファン５の回転数が大きくなるに従って、ハブ１１の径方向、すなわち直線Ｌに沿う方向である遠心方向へ向かう空気の流れが大きくなる。直線Ｌは、ハブ１１の回転中心Ｏを通ってハブ１１の径方向に延びる直線である。

翼１２の正圧面１２ｂを遠心方向へ流れる空気の一部は、後縁部１７の切り欠き部１８を通って負圧面１２ａ側へ流れる。本実施例では、内周側後縁部１７Ｂが有する突出部１９の表面が、正圧面１２ｂに沿って連続して延びているので、切り欠き部１８を通って負圧面１２ａ側へ流れる空気の流量が抑制されている。このように、切り欠き部１８から負圧面１２ａ側へ流れ込む空気の遠心成分を抑制し、空気の遠心成分を有効利用することで、軸流ファン５が発生する風量が高められている。

また、軸流ファン５では、内周側後縁部１７Ｂにおける風速が、外周側後縁部１７Ａにおける風速よりも遅くなる傾向があり、風速が遅くなるにつれて、空気の流れ方向は、翼１２の回転に伴う遠心力の影響を受けやすくなる。このため、遠心力の影響により、外周側後縁部１７Ａにおける空気の流れ方向Ｆ１と、内周側後縁部１７Ｂにおける空気の流れ方向Ｆ２とが異なっている。具体的には、外周側後縁部１７Ａにおける空気の流れ方向Ｆ１に比べて、内周側後縁部１７Ｂにおける空気の流れ方向Ｆ２がハブ１１の外周に向かって傾斜している。

図４及び図５に示すように、外周側後縁部１７Ａの、切り欠き部１８に隣接する位置には、翼１２の厚み方向に貫通して前縁部１６側へ向かって延びる複数の溝で形成される第１溝部２１が、外周側後縁部１７Ａに沿って設けられている。内周側後縁部１７Ｂの、切り欠き部１８に隣接する位置には、翼１２の厚み方向に貫通して前縁部１６側へ向かって延びる複数の溝で形成される第２溝部２２が、内周側後縁部１７Ｂに沿って設けられている。第２溝部２２は、内周側後縁部１７Ｂが有する突出部１９に設けられている。第２溝部２２は、切り欠き部１８が略Ｖ字状に広がる側に位置する、突出部１９の外縁に沿って配置されている。そして、ハブ１１の回転軸方向Ｘから見て、第１溝部２１の溝と第２溝部２２の溝とは形状が互いに異なる。なお、第１溝部２１と第２溝部２２は、回転軸方向Ｘから見た形状に限定されるものではなく、例えば、外周側後縁部１７Ａ及び内周側後縁部１７Ｂの正圧面１２ｂにおける形状も互いに異なっている。

より具体的には、図５に示すように、第１溝部２１の溝は、後縁部１７から前縁部１６へ向かって延びる深さＤ１が、第２溝部２２の深さＤ２よりも大きい溝を含んでいる。また、第１溝部２１の溝は、後縁部１７（外周側後縁部１７Ａ）に沿う方向に対するピッチＰ１が、第２溝部２２の溝のピッチＰ２よりも大きい溝を含んでいる。第１溝部２１の溝は、後縁部１７（外周側後縁部１７Ａ）に沿う方向に対する幅が、第２溝部２２の溝の幅よりも大きい溝を含んでいてもよい。また、第１溝部２１の溝の形状は、深さＤ１及びピッチＰ１が、第２溝部２２の溝の深さＤ２及びピッチＰ２よりも大きい形状に限定されるものではなく、深さＤ１、ピッチＰ１の一方のみが大きい形状であってもよい。言い換えると、第１溝部２１の溝と第２溝部２２の溝は、外周側後縁部１７Ａ及び内周側後縁部１７Ｂの正圧面１２ｂにおける開口面積、すなわち大きさが互いに異なっている。なお、第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝の深さＤ１、Ｄ２は、例えば翼１２の正圧面１２ｂ側における寸法である。第１溝部２１の溝の深さＤ１は、後述する補強部２３を含めない寸法である。

ここで、例えば、第１溝部２１の溝の深さＤ１は、第１溝部２１の両側に隣接する各外周側後縁部１７Ａの頂点間を結ぶ仮想線Ｋ１とその平行線Ｋ２を基準とした距離を指し、第１溝部２１の溝のピッチＰ１は、第１溝部２１の両側に隣接する各外周側後縁部１７Ａの頂点間の距離を指す。第２溝部２２の溝の深さＤ２及びピッチＰ２についても、第１溝部２１の溝の深さＤ１及びピッチＰ１と同様に、第２溝部２２の両側に隣接する各内周側後縁部１７Ｂの頂点間を結ぶ仮想線Ｋ１とその平行線Ｋ２を基準とした距離、各内周側後縁部１７Ｂの頂点間の距離を指す。

図５に示すように、第２溝部２２の溝の、後縁部１７から前縁部１６へ向かって延びる深さＤ２の方向が、ハブ１１の径方向、つまり直線Ｌに対してなす角度θ２は、第１溝部２１の溝の深さＤ１の方向が直線Ｌ（径方向）に対してなす角度θ１よりも小さい。角度θ１、θ２は、外周側後縁部１７Ａにおける空気の流れ方向Ｆ１と、内周側後縁部１７Ｂにおける空気の流れ方向Ｆ２に基づいて設定されている。すなわち、第１溝部２１の溝は、外周側後縁部１７Ａにおける空気の流れ方向Ｆ１に沿う方向に沿って延びている。同様に、第２溝部２２の溝は、内周側後縁部１７Ｂにおいて空気の流れ方向Ｆ２に沿う方向に延びている。

また、本実施例における第１溝部２１の溝内には、図５に示すように、後縁部１７を補強する補強部２３が一体に形成されている。補強部２３は、第１溝部２１の溝内における前縁部１６側の端面から後縁部１７側に突出すると共に、第１溝部２１の溝内の対向する各内面に連結されており、いわゆる水かき状に形成されている。

（第１溝部及び第２溝部の作用）
翼１２において、外周側後縁部１７Ａにおける風速が、内周側後縁部１７Ｂにおける風速に比べて大きいので、外周側後縁部１７Ａの第１溝部２１の溝の深さＤ１、ピッチＰ１、幅等が、内周側後縁部１７Ｂの第２溝部２２の溝の深さＤ２、ピッチＰ２、幅等よりも大きくされることで、第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝は、外周側後縁部１７Ａと内周側後縁部１７Ｂでの空気の流れに応じた所望の深さ、ピッチ、幅となるように形成されている。これによって、空気の流れによる騒音の発生を低減するという溝による本来の作用を十分に得ることが可能になる。

また、第１溝部２１の溝が、外周側後縁部１７Ａにおける空気の流れ方向Ｆ１に沿う方向に沿って延びており、第２溝部２２の溝が、内周側後縁部１７Ｂにおいて空気の流れ方向Ｆ２に沿う方向に延びている。このように第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝は、後縁部１７における空気の流れ方向Ｆ１、Ｆ２にそれぞれ応じた適正な形状に形成されている。したがって、軸流ファン５では、第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝が、翼１２の後縁部１７に生じる渦の大きさを効果的に細分化することにより、空気の流れによる騒音の発生を低減する効果が高められている。

上述のように、実施例の軸流ファン５は、ハブ１１の回転軸方向Ｘから見て、外周側後縁部１７Ａの第１溝部２１の溝と、内周側後縁部１７Ｂの第２溝部２２の溝は形状が互いに異なる。例えば、第１溝部２１の溝の深さＤ１は、第２溝部２２の溝の深さＤ２よりも大きい。あるいは、後縁部１７に沿う方向に対する第１溝部２１の溝のピッチＰ１は、第２溝部２２の溝のピッチＰ２よりも大きい。このように第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝は、空気の流れに応じた所望の深さ、ピッチ、幅となるように形成されることで、外周側後縁部１７Ａ及び内周側後縁部１７Ｂの各風速の違いにそれぞれ適正に対応することが可能になるので、後縁部１７における空気の流れによる騒音の発生を効果的に抑えることができる。

また、上述のように、実施例の軸流ファン５における内周側後縁部１７Ｂには、翼１２の正圧面１２ｂに沿って切り欠き部１８側へ突出する突出部１９が設けられ、第２溝部２２の溝が、突出部１９の外縁に沿って設けられる。このように突出部１９の表面が、正圧面１２ｂに沿って突出されることで、切り欠き部１８を通って負圧面１２ａ側へ流れる空気の流量が抑制される。これにより、切り欠き部１８から負圧面１２ａ側へ流れ込むのを抑制し、軸流ファン５が発生する風量を高めることができる。

また、上述のように、実施例の軸流ファン５において、第２溝部２２の溝の、後縁部１７から前縁部１６へ向かって延びる深さＤ２方向が、ハブ１１の径方向（直線Ｌ）に対してなす角度θ２は、第１溝部２１の溝の深さＤ１方向が径方向に対してなす角度θ１よりも小さい。これにより、第１溝部２１の溝及び第２溝部２２の溝は、遠心力の影響に伴う外周側後縁部１７Ａと内周側後縁部１７Ｂの各空気の流れ方向Ｆ１、Ｆ２にそれぞれ沿って形成される。このため、後縁部１７における空気の流れによる騒音の発生を低減するという溝による本来の作用を十分に得ることが可能になる。

（変形例）
図６は、変形例の軸流ファンの翼が有する第１溝部及び第２溝部を拡大して示す平面図である。なお、変形例において、実施例と同一の構成部分については、説明の便宜上、実施例と同一符号を付けて説明を省略する。

図６に示すように、変形例における翼３０が有する第１溝部３１の複数の溝は、深さＤ１及びピッチＰ１が、翼３０の内周縁部１３側から外周縁部１４に向かって段階的に大きくなるように変化する第１溝部３１の溝を含んでいる。同様に、変形例における翼３０が有する第２溝部３２の複数の溝は、深さＤ２及びピッチＰ２が、第１溝部３１の溝と同様に、翼３０の内周縁部１３側から外周縁部１４に向かって段階的に大きくなるように変化する第２溝部３２の溝を含んでいる。なお、図示しないが、第１溝部３１の溝及び第２溝部３２の溝においても、後縁部１７から前縁部１６側へ延びる深さＤ１、Ｄ２方向が、実施例と同様に、ハブ１１の径方向に対して角度θ１、θ２をなしている。

変形例によれば、第１溝部３１の複数の溝及び第２溝部３２の複数の溝が、ハブ１１の径方向に対する翼１２の後縁部１７の各位置における空気の流れに応じた所望の深さ、ピッチ、幅となるように形成される。このため、後縁部１７における空気の流れによる騒音の発生を更に効果的に抑えることができる。変形例は、特に大型の軸流ファンの場合に有効である。

以上、実施例を説明したが、上述した内容により実施例が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ 室外機
３ 圧縮機
４ 熱交換器
５ 軸流ファン
１１ ハブ
１２ 翼
１２ａ 負圧面
１２ｂ 正圧面
１６ 前縁部
１７ 後縁部
１７Ａ 外周側後縁部
１７Ｂ 内周側後縁部
１８ 切り欠き部
１９ 突出部
２１ 第１溝部
２２ 第２溝部
Ｄ１、Ｄ２ 深さ
Ｐ１、Ｐ２ ピッチ
Ｒ 回転方向
Ｘ 回転軸方向

Claims (8)

1. ハブと、前記ハブの周方向に設けられた複数の翼と、を備え、
   前記翼には、前記翼の回転方向における前縁部の反対側の後縁部に、当該後縁部を外周側後縁部と内周側後縁部とに分ける切り欠き部が、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びて形成され、
   前記外周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第１溝部が、前記外周側後縁部に沿って設けられ、
   前記内周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第２溝部が、前記内周側後縁部に沿って設けられ、
   前記第１溝部の各溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さ方向が、前記第１溝部の各溝における空気の第１流れ方向に沿って延びて前記ハブの径方向に対する内角が第１角度をなし、
   前記第２溝部の各溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さ方向が、前記第２溝部の各溝における空気の第２流れ方向に沿って延びて前記ハブの径方向に対する内角が第２角度をなし、
   前記第１溝部の位置は、前記第２溝部の各溝の配列方向に沿って当該各溝を結ぶ直線よりも、前記翼の回転方向における後方に位置し、
   前記ハブの回転軸方向から見て、前記第１溝部の前記複数の溝と、前記第２溝部の前記複数の溝は形状が互いに異なり、前記第２角度が前記第１角度よりも小さい、軸流ファン。
2. 前記内周側後縁部には、前記翼の正圧面に沿って前記切り欠き部側へ突出する突出部が設けられ、
   前記第２溝部は、前記突出部の外縁に沿って設けられる、
   請求項１に記載の軸流ファン。
3. 前記第１溝部の溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さは、前記第２溝部の溝の前記深さよりも大きい、
   請求項１または２に記載の軸流ファン。
4. 前記後縁部に沿う方向に対する前記第１溝部の溝のピッチは、前記第２溝部の溝のピッチよりも大きい、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸流ファン。
5. 前記第１溝部の各溝と前記第２溝部の各溝の少なくとも一方の溝部の各溝は、前記翼の翼面上における大きさが、前記翼の内周側から外周側に向かって大きくなる、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の軸流ファン。
6. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機に連結されて前記冷媒が流れる熱交換器と、
   前記熱交換器に送風する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の軸流ファンと、
   を備える、室外機。
7. ハブと、前記ハブの周方向に設けられた複数の翼と、を備え、
   前記翼には、前記翼の回転方向における前縁部の反対側の後縁部に、当該後縁部を外周側後縁部と内周側後縁部とに分ける切り欠き部が、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びて形成され、
   前記外周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第１溝部が、前記外周側後縁部に沿って設けられ、
   前記内周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第２溝部が、前記内周側後縁部に沿って設けられ、
   前記ハブの回転軸方向から見て、前記第１溝部の溝と前記第２溝部の溝は形状が互いに異なり、
   前記第１溝部の溝の、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びる深さは、前記第２溝部の溝の前記深さよりも大きい、軸流ファン。
8. ハブと、前記ハブの周方向に設けられた複数の翼と、を備え、
   前記翼には、前記翼の回転方向における前縁部の反対側の後縁部に、当該後縁部を外周側後縁部と内周側後縁部とに分ける切り欠き部が、前記後縁部から前記前縁部へ向かって延びて形成され、
   前記外周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第１溝部が、前記外周側後縁部に沿って設けられ、
   前記内周側後縁部には、前記翼の厚み方向に貫通して前記前縁部へ向かって延びる複数の溝で形成される第２溝部が、前記内周側後縁部に沿って設けられ、
   前記ハブの回転軸方向から見て、前記第１溝部の溝と前記第２溝部の溝は形状が互いに異なり、
   前記後縁部に沿う方向に対する前記第１溝部の溝のピッチは、前記第２溝部の溝のピッチよりも大きい、軸流ファン。

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