JPWO2019030866A1 - プロペラファン、送風装置、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(全体構成)
図1は、実施の形態1におけるプロペラファンの概略構成を示す斜視図である。
図2は、実施の形態1におけるプロペラファンを回転軸に垂直な面に投影した形状を示す図である。なお、図2においては、翼5の表面の気流を押す側の面、すなわち圧力面側から見た形状を示す。
図1及び図2に示すように、プロペラファン1は、回転軸CL上に設けられたボス3と、ボス3の外周側に設けられた複数の翼5とを備える。ボス3は、回転軸CLを中心に回転する。複数の翼5は、ボス3から径方向外側に放射状に延びて構成されている。複数の翼5は、相互に等角度範囲で周方向に離隔している。
なお、ボス3は、本発明における「軸部」に相当する。
次に、後縁部9の構成の詳細について説明する。
Rh=(Ro−Ri)/2
次に、実施の形態1におけるプロペラファン1の動作について説明する。
図6に示すように、プロペラファン1のボス3は、駆動源であるファンモータ61に取り付けられる。プロペラファン1のボス3は、ファンモータ61の回転力によって回転する。ファンモータ61の回転により、気流8が翼5の前縁部7から流入し、翼5の間を通過して、後縁部9から放出される。翼5の間を通過する気流は、翼5に沿って流れるときに翼5の傾き及び反りによって気流方向を変えられ、運動量変化により静圧上昇する。
翼5における内周側の上流には、円筒状のボス3及びファンモータ61が存在する。このため、翼5の前縁部7に流入する直前の気流には、風速が不均一である、乱れた流れ21が含まれる。例えば、乱れた流れ21は、流体がファンモータ61又はボス3を通過するときに発生した渦によって発生する。また例えば、乱れた流れ21は、ファンモータ61の存在、ボス3の存在、または渦の存在によって狭くなった流路を流体が通過するときに、局所的な風速の増加によって発生する。
図7に示すように、翼5の前縁部7に流入する直前の気流に、乱れた流れ21が含まれると、前縁部7で渦Xが発生する。より詳細には、内周側の翼5の前縁部7の向き31、すなわち翼断面でいう前縁部7の接線方向と、流入する気流方向33とが一致せず、前縁部7で渦Xが発生する。前縁部7で発生した渦Xは、翼5の翼面に沿って流れ、後縁部9から放出される。
図8に示すように、前縁部7で発生した渦Xは、翼5の翼面上を軸36Xに沿って流れ、後縁部9から放出される。また、翼5の後縁部9から放出された気流には、後縁部9の縁に沿った形状の軸36Yをもつ渦Yが形成される。すなわち、翼5の内周側において、後縁部9から放出された気流には、第1後縁部9aと第2後縁部9bに沿って、回転方向RDに向かって凸状の軸36Yをもつ渦Yが形成される。
以上のように本実施の形態1においては、翼5の後縁部9は、ボス3に隣接する第1後縁部9aと、第1後縁部9aに隣接する第2後縁部9bとを有する。第2接続点P2が、基準線BLよりも回転方向RDの前進側に位置し、第2後縁部9bが、第2接続点P2よりも回転方向RDの後進側に後退するように構成されている。
このため、翼5の後縁部9で発生する渦Yが捻れた軸36Yをもって放出され、渦Yが摩擦により弱められる。また、翼5の前縁部7で発生した軸36Xをもつ渦Xと、翼5の後縁部9で発生する渦Yが下流で混合し、両者の摩擦により渦X及び渦Yが相互に弱められる。よって、気流の乱れが小さくなり、エネルギー損失が低減される。また、渦X及び渦Yに伴う気流の乱れが小さくなり、騒音も低減するプロペラファンを実現できる。
図9は、比較例1におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図9においては、プロペラファン1を回転軸CLに垂直な面に投影した形状を示す。また、図9においては、複数の翼5のうち1枚の翼5のみを示す。
図9に示すように、比較例1のプロペラファン1は、第2接続点P2が、基準線BLよりも回転方向RDの後進側に位置する構成である。すなわち、翼5の内周側の後縁部9が気流の吹出し方向に沿って形成されている。
図10は、比較例2におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。なお、図10においては、プロペラファン1を回転軸CLに垂直な面に投影した形状を示す。また、図10においては、複数の翼5のうち1枚の翼5のみを示す。
図10に示すように、比較例2のプロペラファン1は、第2接続点P2が、基準線BLよりも回転方向RDの後進側に位置し、第1後縁部9a及び第2後縁部9bが、基準線BLよりも回転方向RDの後進側に位置する構成である。
図11は、比較例3におけるプロペラファンの翼の形状を説明する図である。
図12は、比較例3におけるプロペラファンの翼面を通過する気流の様子を模式的に示す図である。
なお、図11及び図12においては、プロペラファン1を回転軸CLに垂直な面に投影した形状を示す。また、図11及び図12においては、複数の翼5のうち1枚の翼5のみを示す。
以下、実施の形態2におけるプロペラファン1について、上記実施の形態1との相違点を中心に説明する。実施の形態1と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
図14に示すように、翼5の内周側において、後縁部9から放出された気流には、第1後縁部9aと第2後縁部9bに沿って、回転方向RDに向かって凸状の軸36Yをもつ渦Yが形成される。
以下、実施の形態3におけるプロペラファン1について、上記実施の形態1及び2との相違点を中心に説明する。実施の形態1及び2と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
よって、上記実施の形態1と比較して、さらに、気流の乱れが小さくなり、エネルギー損失が低減される。また、上記実施の形態1と比較して、さらに、渦X及び渦Yに伴う気流の乱れが小さくなり、騒音も低減するプロペラファンを実現できる。
以下、実施の形態4におけるプロペラファン1について、上記実施の形態1〜3との相違点を中心に説明する。実施の形態1〜3と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
図18は、実施の形態4におけるプロペラファンを、回転軸を含む面に回転投影した形状を示す図である。つまり、図18は、プロペラファン1を回転させた際に、側面から見た翼5の存在領域を示した図である。
以下、実施の形態5におけるプロペラファン1について、上記実施の形態1〜4との相違点を中心に説明する。実施の形態1〜4と共通の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
図19に示すように、プロペラファン1は、回転軸CLに設けられた軸部4と、軸部4の外周側に設けられた複数の翼5と、複数の翼5のうち周方向で隣り合う2つの翼5同士を接続する複数の接続部10と、を有している。
上述したように本発明はプロペラファンの高効率及び低騒音化に関するものであるが、このファンを送風装置に搭載すれば、高効率で送風量を増加することができる。また、圧縮機と熱交換器などで構成される冷凍サイクル装置である空気調和機又は給湯用室外機に搭載すれば、低騒音かつ高効率で熱交換器通過風量を稼ぐことができ、機器の低騒音化と省エネルギー化を実現することができる。本実施の形態6は、そのような一例として、上記実施の形態1〜5のプロペラファン1を、送風装置を含む室外機としての空気調和装置の室外機に適用した場合について説明する。
図20に示すように、空気調和装置は、圧縮機64と凝縮器72と膨張弁74と蒸発器73とを順番に冷媒配管で接続した冷媒回路70を備えている。凝縮器72には、熱交換用の空気を凝縮器72に送風する凝縮器用ファン72aが配置されている。また、蒸発器73には、熱交換用の空気を蒸発器73に送風する蒸発器用ファン73aが配置されている。凝縮器用ファン72a及び蒸発器用ファン73aの少なくとも一方は、上記実施の形態1〜5の何れかのプロペラファン1によって構成される。なお、冷媒回路70に、冷媒の流れを切り替える四方弁等を設け、暖房運転と冷房運転とを切り替える構成としても良い。
図22は、上面側から室外機の構成を説明するための図である。
図23は、室外機からファングリルを外した状態を示す図である。
図24は、室外機からファングリル及び前面パネル等を除去して、内部構成を示す図である。
図21〜図24に示すように、ケーシングである室外機本体51は、左右一対の側面51a及び側面51c、前面51b、背面51d、上面51e並びに底面51fを有する筐体として構成されている。側面51a及び背面51dは、外部から空気を吸込むために開口部分を有している。また、前面51bにおいては、前面パネル52に、外部に空気を吹出すための開口部分としての吹出口53が形成されている。さらに、吹出口53は、ファングリル54で覆われており、それにより、物体等とプロペラファン1との接触を防止し、安全が図られている。なお、図22の矢印Aは、空気の流れを示している。
Claims (10)
- 回転軸上に設けられた軸部と、
前記軸部の外周側に設けられた翼と、を備え、
前記翼は、回転方向の後進側に形成された後縁部を有し、
前記後縁部は、
最も内周側に位置する第1後縁部と、
前記第1後縁部の外周側に隣接する第2後縁部と、を含み、
前記第1後縁部の最も内周側の点を第1接続点と定義し、
前記第1後縁部と前記第2後縁部との接続点を第2接続点と定義し、
前記回転軸と前記第1接続点とを通る直線を基準線と定義したとき、
前記第2接続点が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置し、
前記第2後縁部が、前記第2接続点よりも前記回転方向の後進側に後退するように構成された
プロペラファン。 - 前記第1後縁部が、前記基準線よりも前記回転方向の前進側、又は前記基準線上に位置するように構成された
請求項1に記載のプロペラファン。 - 前記回転軸を中心とし前記第2接続点を通る円の半径が、
前記回転軸を中心とし前記翼の外周縁を通る円の半径と、前記回転軸を中心とし前記第1接続点を通る円の半径との中間の半径よりも小さい
請求項1又は2に記載のプロペラファン。 - 前記第2後縁部のうち、接線が前記第1接続点を通る最も内周側の接点を第1頂点と定義したとき、
前記第1後縁部の長さが、前記第2接続点と前記第1頂点との間の前記第2後縁部の長さ以上である
請求項1〜3の何れか一項に記載のプロペラファン。 - 前記第1後縁部の長さが、前記第2接続点と前記第1頂点との間の前記第2後縁部の長さの2倍以下である
請求項4に記載のプロペラファン。 - 前記翼は、前記回転方向の前進側に形成された前縁部を有し、
前記前縁部の最も内周側と前記後縁部の最も内周側とを、前記回転軸を中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第1中間点と定義し、
当該翼の外周を形成する外周縁の前記前縁部及び前記後縁部を、前記回転軸を中心とした同一の半径で結ぶ円弧の中点を、第2中間点と定義したとき、
前記第1中間点が、前記回転軸に沿った方向において前記第2中間点よりも上流側に位置するように構成された
請求項1〜5の何れか一項に記載のプロペラファン。 - 前記翼は、前記軸部の外周に接続され、
前記回転方向の前進側に形成された前縁部と前記軸部との接続点を第3接続点と定義したとき、
前記軸部は、
前記回転軸と前記第1接続点との距離が、
前記回転軸と前記第3接続点との距離よりも長くなるように構成された
請求項1〜6の何れか一項に記載のプロペラファン。 - 前記翼は、前記軸部の外周側に設けられた複数の翼の1つであり、
前記軸部に隣接して設けられ、前記複数の翼のうち前記回転軸を中心とする周方向で隣り合う2つの翼同士を接続する接続部を備えた
請求項1〜6の何れか一項に記載のプロペラファン。 - 請求項1〜8の何れか一項に記載のプロペラファンと、
前記プロペラファンに駆動力を付与する駆動源と、
前記プロペラファン及び前記駆動源を収容するケーシングと、を備えた
送風装置。 - 請求項9に記載の送風装置と、
凝縮器及び蒸発器を有する冷媒回路と、を備え、
前記送風装置は、
前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも一方に空気を送風する
冷凍サイクル装置。
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