JP7270523B2 - プロペラファン - Google Patents

Description

本発明は、回転することにより送風を行うプロペラファンに関する。

例えば、エアコン装置の室外機内には、熱交換器に送風を行うためのプロペラファンが設けられている。このようなプロペラファンに関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるようなプロペラファンは、軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスから外周に向かって延び回転することにより送風を行う羽根部と、ボスの内周に形成されている補強のためのリブ部と、を有する。

特開２００６－１６１７５７号公報

特許文献１に開示されたプロペラファンによれば、リブ部を形成することにより、プロペラファン全体の強度を高めることができる。一方、大型のリブ部を設けると、プロペラファンが重くなり、プロペラファンを回転させるモータ等にかかる負荷が大きくなる。

本発明は、軽量でありながら強度の高いプロペラファンの提供を課題とする。

本発明によれば、軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスに支持され回転することにより前記軸線に沿って送風を行う羽根部と、を有するプロペラファンにおいて、
前記ボスは、前記軸線に直交するよう設けられた底部と、この底部から前記軸線に沿って延びる略筒状の側壁部と、この側壁部の内周に形成されているリブ部と、を有し、
前記羽根部は、前記側壁部から径方向外方へ向かって延び、
前記リブ部は、前記羽根部の内周側にのみ位置していると共に略三角形状を呈し、前記底部に沿って形成され前記軸線から径方向へ延びている第１辺部と、この第１辺部の外周側の端部から前記側壁部に沿って延びる第２辺部と、これらの第１辺部から第２辺部まで延びる斜辺部と、を有し、
前記第２辺部と前記斜辺部とが交わる点である頂点部は、前記羽根部と重なる位置に位置していることを特徴とするプロペラファンが提供される。

本発明では、ボスの羽根部が形成されている部位の内周側にのみリブ部が形成されている。リブ部の第２辺部と斜辺部とが交わる点である頂点部は、羽根部と重なる位置に位置している。換言すれば、リブ部は、羽根部に重なる位置まで形成されている。羽根部が回転すると、ボスと羽根部との境界部分には、大きな負荷が加わる。羽根部の内周側に重なる位置までリブ部が形成されていることにより、ボスと羽根部との境界部分に加わる負荷をリブ部を介して底部側に逃がすことができる。これにより、ボスと羽根部との境界部分に加わる負荷を軽減することができる。

加えて、リブは、略三角形状を呈し、頂点部からボスの底部までは、斜辺部が延びている。軸線を基準として、斜辺部は、斜めに延びている。リブの全体を長方形状にした場合に比べてリブを小型化することができ、プロペラファンの軽量化を図ることができる。

軽量でありながら強度の高いプロペラファンを提供することができる。

実施例１によるプロペラファンが搭載されたエアコン装置の模式図である。 図１に示されたプロペラファン、熱交換器、及び、ベルマウスについて説明する図である。 図２に示されたプロペラファンの斜視図である。 図２に示されたプロペラファンの展開図である。 図５Ａは、図４の５Ａ－５Ａ線断面図、図５Ｂは、図４の５Ｂ－５Ｂ線断面図、図５Ｃは、図４の５Ｃ－５Ｃ線断面図である。 実施例１によるプロペラファンの作用を説明する図である。 実施例２によるプロペラファンの要部断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例１＞

図１を参照する。図１には、プロペラファン４０を含むエアコン装置１０が示されている。エアコン装置１０は、屋内Ｉｎを冷却する冷房機能と、屋内Ｉｎを暖房する暖房機能と、を備えている。

エアコン装置１０は、屋外Ｏｕに設けられた室外機２０及び屋内Ｉｎに設けられた室内機３０を備えてなる。室外機２０と、室内機３０とは、冷媒を循環させることができるよう互いに接続されている。以下、特に説明のない限り、冷媒の循環する方向は、冷房運転時を基準とする。

室外機２０は、冷房運転時及び暖房運転時における冷媒の循環する方向を切り替える四路切替弁２１と、この四路切替弁２１を通過した冷媒が流され冷媒を圧縮する圧縮機２２と、この圧縮機２２において圧縮され高温高圧となった冷媒が流れる室外熱交換器２３と、この室外熱交換器２３に風を通過させるためのプロペラファン４０と、これらの室外熱交換器２３及びプロペラファン４０の外周に設けられているベルマウス２５と、室外熱交換器２３を通過した冷媒を減圧する膨張弁２６と、を有する。

図２を参照する。プロペラファン４０は、ベルマウス２５の内部においてモータ２７によって回転可能に支持されている。

図１を併せて参照する。モータ２７を作動させプロペラファン４０を回転させることにより、室外機３０の外部に向かって送風を行うことができる。一方、プロペラファン４０の下流側（図面左側）は、負圧となり、ベルマウス２５の外部からプロペラファン４０に向かって空気が引き込まれる。引き込まれた空気が通過する位置には、室外熱交換器２３が配置されている。引き込まれた空気が室外熱交換器２３を通過することにより、室外熱交換器２３の内部を流れる冷媒は冷却される。

室内機３０は、屋内Ｉｎにおいて壁Ｗａに掛けて用いられる。室内機３０は、送風口３１ｂを有するケース３１が壁Ｗａに固定され、このケース３１に、室内の空気を取り込み送風を行う室内ファン３２と、この室内ファン３２が取り込んだ空気を冷却する室内熱交換器３３と、が収納されてなる。

冷房運転時において、圧縮機２２で高温高圧とされた冷媒は、室外熱交換器２３において外気と熱交換を行い、熱を放出する。このとき、プロペラファン４０が作動することによって、外気を強制的に室外熱交換器２３の外周に流し、熱交換を促す。室外熱交換器２３を通過し熱を放出した冷媒は、膨張弁２６において減圧され、温度が低下する。温度が低下した冷媒は、室内熱交換器３３に送られる。

室内熱交換器３３に送られた温度の低い冷媒は、室内熱交換器３３において屋内Ｉｎの空気と熱交換を行い、屋内の空気を冷却する。冷却された空気は、室内ファン３２によって屋内Ｉｎに送風される。なお、室内ファン３２は、空気を強制的に室内熱交換器３３の外周に流し、熱交換を促す役割を果たす。

暖房運転時には、四路切替弁２１が冷媒の流路を切り替え、冷房運転時とは逆方向に冷媒を循環させる。

図３を参照する。プロペラファン４０は、モータ２７（図２参照）に支持され軸線Ｏ上に回転可能に設けられているボス５０と、このボス５０に支持され回転することにより軸線Ｏに沿って送風を行う羽根部６０と、を有する。

ボス５０は、軸線Ｏに直交するよう設けられた底部５１と、この底部５１から軸線Ｏに沿って延びる略筒状の側壁部５２と、この側壁部５２の内周に連続して略直方体の柱状に形成された複数の柱状部５３と、これらの柱状部５３の内側に一体的に形成されているリブ部５４と、を有している。

羽根部６０は、ボス５０に一体的に３枚形成され、側壁部５２から径方向外方へ向かって延びている。羽根部６０の回転方向（矢印参照）を基準として、前方の縁を前縁部６１といい、後方の縁を後縁部６２という。また、軸線Ｏに近い内側の縁を内縁部６３といい、外側の縁を外縁部６４という。内縁部６３は、側壁部５２と羽根部６０との境界に位置しており、境界部６３ということもできる。適宜、内縁部６３を境界部６３という。

底部５１は、中央に丸穴５１ａが開けられたドーナツ板形状を呈する。中央に開けられた丸穴５１ａには、モータ２７のモータ軸２７ａ（図２参照）が貫通している。モータ軸２７ａによって、プロペラファン４０は、回転可能に軸支されている。丸穴５１ａの周縁は、軸線Ｏに対して垂直な平面状に形成されている。

図４を参照する。側壁部５２は、底部５１の外縁から一体的に立ち上げられている。側壁部５２には、羽根部６０が形成されている部位を避けて欠肉状に形成された欠肉部５６が含まれる。

欠肉部５６は、側壁部５２を周方向に展開した状態を基準として略三角形状を呈する。欠肉部５６の斜辺５６ａは、境界部６３に略平行に形成されている。残りの２辺のうちの１辺５６ｂは、側壁部５２の上端に沿っており、残りの１辺５６ｃは、側壁部５２の上端から斜辺５６ａの下端に向かって軸線Ｏに平行に延びている。

図５Ａから図５Ｃを併せて参照する。柱状部５３は、１つの羽根部６０に対応させて３つずつ形成されている。柱状部５３の長さ（高さ）は、羽根部６０の位置に合わせてそれぞれ異なっている。柱状部５３は、それぞれの位置において羽根部６０及びリブ部５４よりも高い位置まで形成されている。

リブ部５４は、１つの羽根部６０に対応させて３つずつ形成されている。リブ部５４は、羽根部６０の内周側に位置していると共に略三角形状を呈している。リブ部５４は、底部５１に沿って形成され軸線から径方向へ延びている第１辺部５４ａと、この第１辺部５４ａの外周側の端部から側壁部５２に沿って延びる第２辺部５４ｂと、これらの第１辺部５４ａから第２辺部５４ｂまで延びる斜辺部５４ｃと、を有している。

第１辺部の長さＬ１は、それぞれ同じ長さに形成されている。

第２辺部５４ｂは、柱状部５３の側部の一部と一致している。第２辺部５４ｂの長さ（高さ）Ｈ１～Ｈ３は、羽根部６０の位置に合わせてそれぞれ異なっている。第２辺部５４ｂと斜辺部５４ｃとが交わる点である頂点部Ｐ１は、羽根部６０の上端と重なる位置に位置している。なお、頂点部Ｐ１は、羽根部６０よりも高い位置に位置していてもよい。

斜辺部５４ｃは、第１辺部５４ａと第２辺部５４ｂとが交わる点Ｐ２に向かって凹む湾曲形状を呈する。

図３及び図４を参照する。境界部６３は、回転方向を基準として、前端６３ｆから底部５１までの距離が短く、後端６３ｒから底部５１までの距離が長い。つまり、羽根部６０は、側壁部５２との境界部６３において、回転方向を基準として前端６３ｆから後端６３ｒまで底部５１からの距離が変化するよう、軸線Ｏに対して斜めに形成されている。

以上に説明したプロペラファン４０の作用及び効果を以下に説明する。

図６を参照する。羽根部６０が回転すると、ボス５０と羽根部６０との境界部分である境界部６３には、様々な方向に大きな負荷が加わる。プロペラファン４０は、ボス５０の羽根部６０が形成されている部位の内周側にリブ部５４が形成されている。リブ部５４の第２辺部５４ｂと斜辺部５４ｃとが交わる点である頂点部Ｐ１は、羽根部６０と重なる位置に位置している。換言すれば、リブ部５４は、少なくとも羽根部６０に重なる位置まで形成されている。羽根部６０の内周側に重なる位置までリブ部５４が形成されていることにより、ボス５０と羽根部６０との境界部６３に加わる負荷をリブ部５４を介して底部５１側に逃がすことができる。これにより、ボス５０と羽根部６０との境界部６３に加わる負荷を軽減することができる。

加えて、リブ部５４は、略三角形状を呈し、頂点部Ｐ１からボス５０の底部５１までは、斜辺部５４ｃが延びている。軸線Ｏを基準として、斜辺部５４ｃは、斜めに延びている。リブ部５４の全体を長方形状にした場合に比べてリブ部５４を小型化することができ、プロペラファン４０の軽量化を図ることができる。

軽量でありながら強度の高いプロペラファン４０を提供することができる。

図５Ａ～図５Ｃを併せて参照する。リブ部５４は、１つの羽根部６０に対応させて複数形成され、第２辺部５４ｂの長さは、羽根部６０の位置に合わせてそれぞれ異なっている。第２辺部５４ｂを羽根部の位置に合わせることにより、必要十分な長さによって確実に負荷を軽減することができる。

斜辺部５４ｃは、第１辺部５４ａと第２辺部５４ｂとが交わる点Ｐ２に向かって凹む湾曲形状を呈する。湾曲形状とすることにより頂点部Ｐ１における応力の集中を抑制し、よりボス５０の全体へ負荷を逃がすことができる。

柱状部５３は、第２辺部５４ｂと側壁部５２との間に形成され、頂点部Ｐ１よりも高い位置まで形成されている。側壁部５２が軸線Ｏ側へ倒れることを抑制することができる。このとき、柱状部５３は、リブ部５４と一体的に形成されている。リブ部５４が柱状部５３を補強することができ、より小さな柱状部５３によって側壁部５２の倒れを抑制することができる。軽量でありながら側壁部５２の倒れも抑制することのできるプロペラファン４０を提供することができる。

図４を参照する。側壁部５２には、羽根部６０が形成されている部位を避けて欠肉状に形成された欠肉部５６が含まれる。欠肉部５６の位置に肉を有していた場合、この肉の強度確保のために側壁部５２を厚肉化するか、リブ部５４の全ての高さを高くする必要があるが、欠肉部５６を設けることで、リブ部５４の高さを低くすることができると共に、側壁部５２を薄肉化しても高い強度を確保することができる。また、ボス５０を軽量化することにより、プロペラファン４０の軽量化を図ることができる。

第１辺部５４ａを同じ長さとすることにより、負荷を確実に底部５１に逃がすことができると共に、底部５１の強度も確保することができる。

＜実施例２＞
次に、実施例２によるプロペラファンについて図面に基づいて説明する。

図７には実施例２によるプロペラファンの要部が示されている。実施例２によるプロペラファン４０Ａのボス５０Ａに形成されたリブ部５４Ａは、実施例１によるプロペラファン４０のリブ部５４（図５Ｃ参照）とは形状が異なる。その他の基本的な構成については、実施例１によるプロペラファンと共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。

リブ部５４Ａは、側壁部５２の内側に連続して形成されている。リブ部５４Ａの一辺に相当し、第１辺部５４ａから第２辺部５４ｂまで延びる斜辺部５４ｃＡは、直線状に形成されている。また、第２辺部５４ｂと斜辺部５４ｃＡとが交わる点である頂点部Ｐ３は、羽根部６０よりも高い位置に位置している。リブ部５４Ａと側壁部５２との間に柱状部５３（図５Ｃ参照）は、形成されていない。

以上に説明した実施例２によるプロペラファン４０Ａも本発明所定の効果を奏する。

尚、本発明は、各実施例に限定されるものではなく、例えば、各実施例を適宜組み合わせることも可能である。例えば、実施例２の斜辺部５４ｃＡを湾曲状に形成したり、実施例２のリブ部５４Ａと側壁部５２との間に柱状部５３を形成することもできる。さらには、実施例１の頂点部Ｐ１は、羽根部６０よりも高い位置に位置することとしても良い。また、実施例１の斜辺部５４ｃを直線状に形成することもできる。

さらに、本発明のプロペラファンは、エアコン装置の室外機に用いられた例を基に説明を行ったが、エアコン装置の室外機以外に用いることも可能である。換言すれば、本発明は、送風を行うためのプロペラファン全般に適用可能である。

さらに、本発明によるプロペラファンは、羽根部が３枚である例を基に説明したが、羽根部の枚数は、３枚に限られず、任意の枚数とすることができる。

本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のプロペラファンは、エアコン装置の室外機に用いるのに好適である。

４０…プロペラファン
５０…ボス
５１…底部
５２…側壁部
５４…リブ部、５４ａ…第１辺部、５４ｂ…第２辺部、５４ｃ…斜辺部
６０…羽根部
６３…内縁部（境界部）、６３ｆ…前端、６３ｒ…後端
Ｏ…軸線
Ｐ１…頂点部
Ｐ２…第１辺部と第２辺部とが交わる点

Claims (6)

1. 軸線上に回転可能に設けられているボスと、このボスに支持され回転することにより前記軸線に沿って送風を行う羽根部と、を有するプロペラファンにおいて、
   前記ボスは、前記軸線に直交するよう設けられた底部と、この底部から前記軸線に沿って延びる略筒状の側壁部と、この側壁部の内周に形成されているリブ部と、を有し、
   前記羽根部は、前記側壁部から径方向外方へ向かって延び、
   前記リブ部は、前記羽根部の内周側にのみ位置していると共に略三角形状を呈し、前記底部に沿って形成され前記軸線から径方向へ延びている第１辺部と、この第１辺部の外周側の端部から前記側壁部に沿って延びる第２辺部と、これらの第１辺部から第２辺部まで延びる斜辺部と、を有し、
   前記第２辺部と前記斜辺部とが交わる点である頂点部は、前記羽根部と重なる位置に位置していることを特徴とするプロペラファン。
2. 前記羽根部は、前記側壁部との境界部において、回転方向を基準として前端から後端まで前記底部からの距離が変化するよう、前記軸線に対して斜めに形成され、
   前記リブ部は、１つの前記羽根部に対応させて複数形成され、
   前記第２辺部の長さは、前記羽根部の位置に合わせてそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。
3. 前記斜辺部は、前記第１辺部と前記第２辺部とが交わる点に向かって凹む湾曲形状を呈することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロペラファン。
4. 前記ボスは、前記第２辺部と前記側壁部との間に、略直方体の柱状であり、前記第２辺部及び前記側壁部に一体的に形成された柱状部をさらに有し、
   前記柱状部は、前記頂点部よりも高い位置まで形成されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のプロペラファン。
5. 前記側壁部には、前記羽根部が形成されている部位を避けて欠肉状に形成された欠肉部が含まれることを特徴とする請求項４に記載のプロペラファン。
6. 前記第１辺部の長さは、それぞれ同じ長さに形成されていることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のプロペラファン。

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