JP7088310B2 - プロペラファン - Google Patents
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Description
図1は、実施例1のプロペラファンを備える室外機の外観斜視図である。図1において、室外機1の前後方向をX方向とし、室外機1の左右方向をY方向とし、室外機1の上下方向をZ方向とする。図1に示すように、実施例1の室外機1は、空気調和機の一部を構成するものであり、冷媒を圧縮する圧縮機3と、圧縮機3の駆動により流入した冷媒と外気を熱交換させる熱交換器4と、熱交換器4へ外気を送風するためのプロペラファン5と、これらの圧縮機3、熱交換器4及びプロペラファン5が内部に収容される筐体6と、を備える。
図2は、実施例1のプロペラファン5を正圧側Pから見た斜視図である。図3は、実施例1のプロペラファン5を正圧側Pから見た平面図である。図4は、実施例1のプロペラファン5を負圧側Nから見た平面図である。図5は、実施例1のプロペラファン5の側面図である。図5は、図3におけるV方向から見た側面図である。
図6は、実施例1のプロペラファン5の内周翼を正圧側Pから見た要部拡大図である。図6に示すように、複数の翼12の内周部13aには、翼面部12cの正圧面12pに、ハブ11の側面11aから外縁12b側に向かって延びる内周翼15がそれぞれ形成されている。内周翼15は、翼面部12cの正圧面12pから正圧側Pに向かって突出すると共に、翼12の回転方向Rに沿って並んで配置された第1翼素15a及び第2翼素15bを含む。
図10は、実施例1のプロペラファン5の内周翼15の第1翼素15a及び第2翼素15bの湾曲形状を説明するための模式図である。図6及び図10に示すように、第1翼素15aは、翼面部12cの正圧面12pから正圧側Pへ向かって突出すると共に、第1翼素15aの回転方向Rにおける前縁15a-Fが、翼12の前縁12-F側へ向かって凸となるように湾曲して形成されている。より具体的には、第1翼素15aの前縁15a-Fは、ハブ11の側面11aに接続された第1翼素15aの基端における正圧面12p上に位置する下端E3と、正圧面15p上に位置する第1翼素15aの外縁E1とを直線で結ぶ図10に示す第1基準線S1から、翼12の前縁12-F側へ離れるように湾曲して形成されている。
H/L≧0.1 ・・・(式1)
を満たす。
図12は、実施例1のプロペラファン5の第1翼素15aの翼角度を説明するための側面図である。図6及び図12に示すように、翼面部12cの正圧面12pから突出した第1翼素15aの頂点をA、中心軸Oから頂点Aまでの距離をr1、第1翼素15aの回転方向Rにおける前縁15a-Fにおいて中心軸Oから距離r1となる点をBとしたときに、頂点Aと点Bとを結ぶ方向に沿う第1翼素15aの全長を、第1翼素15aの翼弦長W1とする。このとき、図12に示すように、第1翼素15aの翼弦に沿う方向と、中心軸Oに直交する平面M(いわゆる回転面)とがなす、第1翼素15aの翼角度θが、所定の第1角度以上、第1角度よりも大きい第2角度以下の範囲になるように形成されている。なお、頂点Aは、第1翼素15aにおいて最も正圧側Pに位置する点であり、正圧面12pからの突出量が最大となる点である。
第1翼素15aの翼弦長W1は、上述したように頂点Aと点Bとを結ぶ方向に沿う第1翼素15aの全長である。図6に示すように、第2翼素15bにおいても、第1翼素15aの翼弦長W1と同様に、翼面部12cの正圧面12pから突出した第2翼素15bの頂点をC、中心軸Oから頂点Cまでの距離をr2、第2翼素15bの回転方向Rにおける前縁15b-Fにおいて中心軸Oから距離r2となる点をDとしたときに、頂点Cと点Dとを結ぶ方向に沿う第2翼素15bの全長を、第2翼素15bの翼弦長W2とする。頂点Cは、第2翼素15bにおいて最も正圧側Pに位置する点であり、正圧面12pからの突出量が最大となる点である。そして、第1翼素15aの翼弦長W1は、第2翼素15bの翼弦長W2よりも長い寸法とされている。
図14は、実施例1のプロペラファン5の第1翼素15a及び第2翼素15bの大きさを説明するための模式図である。図14に示すように、第1翼素15a及び第2翼素15bをハブ11の中心軸Oに沿う平面(図14の紙面)上、つまり、プロペラファン5の子午断面(プロペラファン5を中心軸Oに沿って切断した断面)上に投影したとき、子午断面上で第1翼素15aと第2翼素15bとが重なる部分の面積は、子午断面上における第1翼素15aの面積の75%以下である。
図15~図17を参照して、実施例1と比較例のプロペラファンの静圧の変化を説明する。比較例のプロペラファンは、内周翼15を有していない点が、実施例1のプロペラファン5と異なる。図15は、実施例1のプロペラファン5における風量と入力との関係を示すグラフである。図16は、実施例1のプロペラファン5における風量と回転数との関係を示すグラフである。図17は、実施例1のプロペラファン5における風量と静圧との関係を示すグラフである。図15~図17において、実施例1を実線で示し、比較例を点線で示す。図15及び図16は、実施例1と比較例とで、入力に対する風量や回転数に対する風量を比較する際に、静圧が同じ(一定)であることを前提としている。
上述したように実施例1のプロペラファン5の内周翼15は、図10を用いて説明したように、翼面部12cの正圧面12pから正圧側Pへ向かって突出すると共に、内周翼15の回転方向Rにおける前縁15a-Fが、ハブ11の側面11aに接続された内周翼15の基端における正圧面12p上に位置する下端E3と、側面11aから翼12の外縁12b側に向かって延ばされ正圧面12p上に位置する内周翼15の外縁E1と、を結ぶ第1基準線S1から、翼12の回転方向における前縁12-F側へ離れるように湾曲して形成され、第1基準線S1の長さをL、第1基準線S1と内周翼15の前縁15a-Fとの最大離間距離をHとしたとき、H/L≧0.1を満たす。これにより、翼12の内周部13aにおける風速を高めることが可能になり、翼12の内周部13aでの風量を増大させることができる。具体的には、プロペラファン5の定格負荷時と高負荷時の両方で風量Q1、Q2と効率η1、η2をそれぞれ高めることができる。このため、プロペラファン5は、内周翼15を有していないプロペラファンと比べて、同じ回転数における風量が増えるので、内周翼15を有していないプロペラファンと同じ風量を得るための回転数を下げることができる。その結果、空気調和機の省エネルギー性能を向上することができる。
図19は、実施例2のプロペラファン25を正圧側Pから見た平面図である。図20は、実施例2のプロペラファン25の第1翼素35a及び第2翼素35bを正圧側Pから見た斜視図である。図21は、実施例2のプロペラファン25の第1翼素35a及び第2翼素35bを負圧側Nから見た斜視図である。
図22は、実施例2のプロペラファン25の第1翼素35a及び第2翼素35bが負圧面12nから負圧側Nに突出する形状を説明するための斜視図である。図23は、実施例2のプロペラファン25の第1翼素35a及び第2翼素35bが負圧面12nから負圧側Nに突出する形状を説明するための要部断面図である。
図24は、実施例2のプロペラファン25の第1翼素35a及び第2翼素35bによる空気の流れを説明するための側面図である。実施例2では、図24に示すように、負圧側Nから正圧側Pへ向かって流れる空気の流れT1、T2が生じるが、空気の流れT2が、実施例1と異なる。実施例1では、第1開口16を通る空気が、第1翼素15a及び第2翼素15bの各正圧面に沿って流れる。これに対して、実施例2では、負圧面12nから負圧側Nに突出する第1翼素35a及び第2翼素35bの突出量が適正に確保されることにより、空気の流れT2のように、負圧面12n上に沿って流れる空気を第1開口36に導き易くなる。実施例2では、負圧面12n上に沿って第1開口36に導かれた空気を、第2翼素35bの正圧面12pで受けるので、第2翼素35bに沿って負圧側Nから正圧側Pに引き込まれる風量が増える。したがって、翼12の内周部13aにおける風速が高められる。
図25及び図26を参照して、実施例2のプロペラファン25と実施例1のプロペラファン5とを比較する。実施例1のプロペラファン5は、第1翼素15a及び第2翼素15bが負圧面12nから負圧側Nに突出する突出量が、実施例2のプロペラファン25と比べて小さい点で、実施例2と異なる。図25は、実施例2のプロペラファン25における風量と入力との関係を、実施例1と比較して示すグラフである。図26は、実施例2のプロペラファン25における風量と回転数との関係を、実施例1と比較して示すグラフである。図25及び図26において、実施例2を実線で示し、実施例1を点線で示す。図25及び図26は、実施例2と実施例1とで、入力に対する風量や回転数に対する風量を比較する際に、静圧が同じ(一定)であることを前提としている。
実施例2のプロペラファン25の内周翼35は、翼面部12cの負圧面12nから負圧側Nへ向かって突出すると共に、翼12の回転方向Rに並んで配置された複数の翼素を含む。複数の翼素は、翼12の前縁12-F側に配置された第1翼素35aと、翼12の後縁12-R側において第1翼素35aに隣り合って配置された第2翼素35bと、を有しており、翼面部12cにおける、第1翼素35aと、第2翼素35bとの間に、翼面部12cを負圧側Nから正圧側Pに貫通する第1開口36が形成されている。これにより、翼12の内周部13aにおける風速を高めることが可能になり、翼12の内周部13aでの風量を向上することができるので、プロペラファン5全体での風量を増やすことができる。したがって、プロペラファン5の効率が高められ、空気調和機の省エネルギー性能を向上することができる。
11 ハブ
11a 側面
12 翼
12-F 前縁
12-R 後縁
12a 基端
12b 外縁
12c 翼面部
12p 正圧面
12n 負圧面
13a 内周部
13b 外周部
15、35 内周翼
15a、35a 第1翼素
15a-F、35a-F 前縁
15b,35b 第2翼素
15b-F、35b-F 前縁
16、36 第1開口
17、37 第2開口
18 リブ(補強部材)
O 中心軸
R 回転方向
N 負圧側
P 正圧側
θ 翼角度
A、C 頂点
E1、E2、E2’ 外縁
E3、E4 下端
r1、r2 距離
Claims (5)
- 中心軸まわりに側面を有するハブと、前記ハブの前記側面に設けられた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、前記ハブの前記側面に接続される基端から外縁まで延ばされた翼面部を有し、前記翼面部が、前記基端側に位置する内周部及び前記外縁側に位置する外周部を有し、
前記複数の翼の内周部には、前記翼面部の正圧面に、前記ハブの前記側面から前記外縁側へ向かって延びる内周翼がそれぞれ形成され、
前記内周翼は、前記翼面部の前記正圧面から正圧側へ向かって突出すると共に、前記内周翼の回転方向における前縁が、前記ハブの前記側面に接続された前記内周翼の基端における前記正圧面上に位置する下端と、前記側面から前記翼の前記外縁側に向かって延ばされ前記正圧面上に位置する前記内周翼の外縁と、を結ぶ基準線から、前記翼の回転方向における前縁側へ離れるように湾曲して形成され、前記翼の回転方向に並んで配置された複数の翼素を含み、
前記複数の翼素は、前記翼の回転方向における前縁側に配置された第1翼素と、前記翼の回転方向における後縁側において前記第1翼素に隣り合って配置された第2翼素と、を有し、
前記第1翼素の前記基準線の長さをL、前記基準線と前記第1翼素の前記前縁との距離の最大値をHとしたとき、
H/L≧0.1
を満たし、
前記翼面部における、前記第1翼素と前記第2翼素との間には、前記翼面部を負圧側から前記正圧側に貫通する第1開口が形成されている、プロペラファン。 - 前記第2翼素は、前記第1開口を介して前記翼面部の前記正圧面と負圧面とに跨って形成されている、請求項1に記載のプロペラファン。
- 前記翼面部における、前記翼の回転方向における後縁と、前記第2翼素との間には、前記翼面部を前記負圧側から前記正圧側に貫通する第2開口が形成されている、請求項1または2に記載のプロペラファン。
- 前記ハブの前記側面には、前記翼の回転方向における後縁と、当該後縁に隣り合う次の前記翼の前記前縁とを連結する補強部材が形成されている、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のプロペラファン。
- 前記複数の翼素は、前記翼面部の負圧面から前記負圧側へ向かって突出する、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。
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