JPH1144432A

JPH1144432A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH1144432A
Application number: JP9198040A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takada; 芳廣高田; Hiroo Nakamura; 啓夫中村; Kazuhiro Endo; 和広遠藤; Atsushi Otsuka; 厚大塚; Tsutomu Imoto; 勉井本; Yoshiaki Notoya; 義明能登谷; Hidenori Yokoyama; 英範横山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】風量の低下による騒音低減効果の減少、ファン
外周端の強度向上、ファン成形時の翼取り付け角のばら
つき等を解決して、大きな騒音低減効果を得て、省エネ
ルギーで静かな空気調和機を提供する。【解決手段】冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器部の
送風機として、プロペラファンを備えた空気調和機にお
いて、プロペラファンの翼弦長の最大値を実質的にファ
ン外周部に、翼弦角の最大値をファン内周部に、翼断面
の曲率半径の最小値をファン内周部に位置させるととも
に、ファン外周近傍部分を圧力面側に突出し、外周端部
分で負圧面側に後退するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコンや
パッケージエアコンなどの空気調和機に係り、特に室外
ユニットに用いるプロペラファンを改良した空気調和機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ルームエアコン（空気調和機）の
省エネルギー化を図る機運が高まってきている。省エネ
ルギー化を図るためには、同じ電気入力に対する能力
（熱交換量）を増大させる必要があり、この能力増大の
一要素として、冷房運転では特に室外機の風量を増大す
ることが考えられる。すなわち、室外機における送風フ
ァンの風量の増大を図る必要がある。

【０００３】一般に、風量を増大するためには、ファン
の回転数を高くしたり、ファン外径を大きくする手段が
ある。しかし、ファンの回転数を増加させると、回転数
の約６乗の対数に比例して騒音も高くなり、入力も回転
数の３乗に比例して高くなるという欠点がある。また、
ファン外径を大きくすることは、例えば、室外機等のユ
ニットの大きさを大きくしなければならないという問題
があった。このため、ファンの構造，形状について、同
一風量時に騒音が低いという特徴、効率が高いという特
徴があれば、騒音が低い分だけ回転数を増加させて風量
増加を図ることができ、空気調和機の省エネルギー化に
貢献できることになる。

【０００４】プロペラファンの騒音を低減する従来技術
として、特開昭５６ー１４８６９９号公報（文献１）、
特開昭６３ー３２１９８号公報（文献２）、特開平４ー
２０３４９７号（文献３）、また特公平６ー４６０３９
号公報（文献４）、さらに、特開平６―１２９３９７号
公報（文献５）、特開平６ー１７３８９５号公報（文献
６）、特開平７―１１９６９４号公報（文献７）等が知
られている。

【０００５】文献１，２，３では、ファン先端で流れが
圧力面から負圧面側へ漏れ、剥離を起こして音が高くな
るのを防ぐために、ファン外周部分に、圧力面から負圧
面側に流体が漏れないように、圧力面側に突出する切り
羽状の小羽根またはカールを設けた技術が記載されてい
る。すなわち、文献１には、ファンのブレード外周部に
屈曲部（カール）を設けたファンが開示され、文献２に
は、ブレードの内側湾曲面の外周端縁部に小羽根を突出
したものが開示され、文献３には、羽根の吹出し側外周
端部に、外周に沿った凸状のリブを設けたものが開示さ
れている。

【０００６】また、文献４には、騒音低減のために、上
記先端カール翼をもつファンにおいて、ファンの翼を構
成する翼の諸元、例えば、次式で表される無次元ピッチ
比、無次元ピッチ比＝２πｒ／Ｒ２ｔａｎθ ……（数１）さらにカール開始半径等の最適値を記載している。

【０００７】さらに、文献５，６，７には、ファン先端
の圧力面側又は負圧面側に突出させる翼厚さの最適変
化、その最適形状を記載している。すなわち、文献５に
は、羽根の外周部の圧力面側肉厚と負圧面側肉厚を外周
に向かうほど厚くした送風機が開示され、文献６には、
羽根の外周縁部に設けた、流体主流方向に傾斜した小翼
の諸元が開示され、文献７には、羽根の外周端部の圧力
面側に略円弧状の面取りを施し、負圧面側に略円弧状の
リブを設け、これら面取りとリブとを滑らかにつないだ
送風機が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】文献１，２，３記載の
騒音低減技術は、ファン外周端の圧力面から負圧面への
漏れ流れを少なくするために、外周端近傍で圧力面側に
突出する、切り羽状の小羽根、またはカール形状を採用
しているものであるが、圧力面側に突出する切り羽状の
小羽根、またはカール翼としても漏れ流れを防止する効
果は少なく、むしろ翼前縁から流入した流れをより翼に
沿って転向させることで圧力の増加が図られ、風量が増
加して、結果的にファン回転数を低減することによって
騒音低減を実現するもので、大きな騒音低減は期待でき
ない。さらに、ファンの任意の半径での翼諸元、例えば
翼の取り付け角、翼弦長等の記載がなく、流れをより転
向することで増加するファン入力の低減手段についても
記載されていなかった。

【０００９】文献４記載の騒音低減技術は、ファン外周
端において所定のファン半径以上で翼が圧力面側に一度
突出し、負圧面側に後退するカール翼とすることによっ
て、圧力面から負圧面への漏れ流れの局所的流速を小さ
くして騒音低減を図るものである。しかし、この先端カ
ール翼は漏れを積極的に発生させるため、騒音低減はで
きるが同一回転数での風量低下が著しく、結果的にファ
ン回転数を増加させなければならず、同一風量での騒音
低減効果は大きくはないことについて配慮されていなか
った。

【００１０】また、文献４記載の技術の最も大きな特徴
点は、先端カール翼でブレードのピッチ比をファン半径
に伴って連続的に増加させることである。しかし、ピッ
チ比が増加する因子は、ブレード形状半径（ｒ）、ブレ
ード取り付け角（θ）であり、ピッチ比を大きくするた
めには、ブレード形状半径（ｒ）を大きくするか、ブレ
ード取り付け角（θ）を小さくする必要がある。これは
ファン外径が大きくなるほど流入した空気の転向を少な
くし圧力上昇を期待しないことに他ならず、周速度が高
く、より圧力上昇が可能なファン外周部分を有効に使用
しているとは言えないという問題について配慮されてい
なかった。

【００１１】文献４に記載されている無次元ピッチ比、
無次元投影幅の径方向最適分布（ファン径が大きい部分
で無次元ピッチ比が大きく、無次元投影幅が急激に０と
なるのは翼が回転方向に捻じれていることを示す）をみ
ても、外周部分でほとんど圧力上昇を期待できないこと
がわかる（これはエンジンの上流近傍に取り付けて冷却
するため、ファン外周部で半径方向流れを期待せざるを
得ないという使用上の境界条件によるものと思われ
る）。

【００１２】文献５，６，７記載の騒音低減技術は、フ
ァン外周端の翼の厚み分布を、圧力面側に突出させた
り、負圧面側に突出させたりすることで、翼端から流出
する漏れ流れの局所的流速を低減して騒音低減を図るも
のである。しかし、いずれも騒音低減効果とファン風量
低減またはファン風量増加によるファン入力増加を補償
するための手段は記載されていない。また、翼先端厚み
分布を変化させることで発生する、成形時の翼先端のヒ
ケによる応力集中、翼取り付け角の変化による空力特性
のばらつきの問題を解決する手段については記載されて
いなかった。

【００１３】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、本発明の目的は、ファン外周
端の漏れ流れの局所的な流速の低減による大きな騒音低
減の手段を講じたプロペラファンにおいて問題となる、
風量の低下による騒音低減効果の減少、ファン外周端の
強度向上、ファン成形時の翼取り付け角のばらつき等を
解決し、大きな騒音低減効果を得て、高風量・省エネル
ギーで静かな空気調和機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明に係る空気調和機の構成は、冷媒と空気との
熱交換を行う熱交換器部の送風機として、プロペラファ
ンを備えた空気調和機において、前記プロペラファンの
翼弦長の最大値を実質的にファン外周部に、翼弦角の最
大値をファン内周部に、翼断面の曲率半径の最小値をフ
ァン内周部に位置させるとともに、ファン外周近傍部分
を圧力面側に突出し、外周端部分で負圧面側に後退する
ように形成したものである。この場合、圧力面で突出
し、負圧面で後退する突出部の翼の板厚は翼外周近傍
（突出以前の部分）の翼の板厚と実質的に同等にする
と、成形時のひけの問題を避けることができる。

【００１５】また、上記目的は、前記プロペラファンに
おいて、ファン外周近傍部分を圧力面側に突出し、外周
端部分で負圧面側に後退した部分の、該負圧面側の翼前
縁、翼後縁、または翼前縁，後縁間のいずれか１個所以
上の部分を同一ファン材料にて補強する構成としたこと
により達成される。さらに、上記目的は、前記手段のプ
ロペラファンにおいて、ファン外周近傍部分の圧力面側
に突出する部分の曲率半径、圧力面側から突出し負圧面
側に後退する部分の曲率半径、さらに負圧面側に後退す
る部分の曲率半径が順に大きくなるように形成したこと
により達成される。

【００１６】さらに上記目的は、前記プロペラファンに
おいて、ファン外周端部分の負圧面側に後退する部分の
最終端での曲率半径の接線と、ファン外周端での法線と
なす角度が９０度より小さくすることにより達成され
る。さらに上記目的は、前記プロペラファンにおいて、
ファン外周端の半径が、翼中央部近傍で、前縁、後縁よ
り大きい構造としたことで達成される。あるいは、ファ
ン外周端における前縁部が、最大半径位置となるように
形成したことで達成される。

【００１７】さらに上記目標は、前記プロペラファンに
おいて、ファン外周部分を圧力面側に突出する部分近傍
に翼弦方向にわたって、圧力面から負圧面側に貫通する
穴，スリット、または通気性構造を設けたことで達成さ
れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１ないし図１２を参照して説明する。〔実施の形態１〕第一の実施形態を図１ないし図７を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
プロペラファンの正面図、図２は、図１のプロペラファ
ンのａ−ａ矢視側面図、図３は、図１のプロペラファン
のｂ，ｃ，ｄ，ｅ矢視断面図、図４は、プロペラファン
の任意の半径における翼の諸元を説明する展開図（ａ
図）ならびに図１のプロペラファンのｆ−ｆ，ｇ−ｇ，
ｈ−ｈ矢視展開図（ｂ，ｃ，ｄ図）、図５は、図４の実
施の形態の翼の諸元の最適分布を示す線図、図６は、図
１のプロペラファンを用いたルームエアコンの室外機の
縦断面図、図７は、本実施形態と従来技術とを比較した
風量、騒音特性の線図である。

【００１９】図１にルームエアコンの室外機に用いられ
るプロペラファンの正面図を示す。図１に示すプロペラ
ファンは、ボス１に複数枚（本実施形態では４枚）の羽
根２が配置されている。羽根２は、前縁３、後縁４を有
し、図１に矢印で示す右回転すると紙面の表側が圧力面
５、裏側が負圧面６となり、空気が紙面表側に吹き出す
構造を有している。このプロペラファンを採用する室外
機では、図６に後述するように、ファン外周部に吸い込
み管、上流には熱交換器、さらにファン用モータ、電気
品、圧縮機、サイクル部品等が収納されていることは周
知のことである。

【００２０】羽根２の先端で圧力面５に突出する（紙面
表側）突出部７は、後述するように曲率をもっているた
め、図面上に現れないが、突出後負圧面側に後退し、羽
根翼厚部分が外周部分に点線で示される。図２に図１の
ａ−ａ矢視側面図を示す。図２に示すように、プロペラ
ファンは、軸心ｘに対して図面上部が紙面裏側、紙面下
部が表側へ飛び出す如く回転する。圧力面突出部は本図
でも曲率をもっているため明確には現れないが、負圧面
側に後退する部分の翼厚は上部で実線で見える。

【００２１】また羽根２のファン外径の小さい部分の取
り付け角、翼曲率半径がファン外径の大きい部分に比較
して小さいこと、さらに翼弦長小さいことが特徴であ
る。図３のａ，ｂ，ｃ，ｄ図に、それぞれ図１のｂ，
ｃ，ｄ，ｅ矢視断面図を示す。プロペラファンが、軸心
ｘ（図２参照）に対して図面上部で紙面裏側方向に回転
すると、圧力面５、負圧面６を有する羽根２が空気を紙
面左から右へ流す。羽根２には、その外周近傍部分が圧
力面側に突出し、外周端で負圧面側へ後退する突出部７
を設けてあるのが本実施の形態の第一の必須の事項であ
る。

【００２２】圧力面で羽根２を突出させ、負圧面側へ後
退させるのは、圧力面から負圧面への漏れ流れをまず突
出開始部で増速し、軸心側から羽根外周へ羽根の圧力面
に沿って流れる主流に含まれる変動流成分を減少させる
ことによって、騒音発生要因を低減させるためである。
すなわち、圧力面から負圧面へ漏れ流れを作ることで外
周端での圧力変動（圧力面，負圧面の圧力差）を低減し
騒音増加を抑えるものである。

【００２３】図４のａ図は、ファンの任意の半径におけ
る羽根２の展開図でファン性能を決定する形状諸元を示
す。翼弦長（ｃ）が長くなると同一圧力を達成するの
に、前縁３から後縁４までの翼面上での圧力変動が小さ
くなり（流速の変化が小さくなり必然的に圧力変化、変
動も小さくなる）音が低くなる。翼の取り付け角である
翼弦角（θ）を大きくすると同一風量では圧力が高くと
れる。同様に羽根の曲率半径（ｒ′）を小さくすると羽
根入口から出口での空気の転向角（図４ａ図の実線矢印
参照）が大きくとれ圧力が増加する重要な諸元である。

【００２４】本実施の形態の第２の必須の事項は、第一
の必須の事項でファン外周端の突出部分によって漏れ流
れを積極的に利用して騒音低減を図ることで、ファン圧
力上昇が低下するのを抑制し、結果的に高風量・低騒音
を実現するために、上記翼弦長、翼弦角、翼（羽根とも
言う）曲率半径のファン半径方向の分布を変えることに
ある。

【００２５】また、図４のｂ，ｃ，ｄ図には、図１のｆ
−ｆ，ｇ−ｇ，ｈ−ｈ矢視断面（それぞれファン外径の
９４％，５６％，３８％の位置）における翼諸元を示
す。ファン半径が大きくなるほど、翼弦長ｃが大きくな
っていること、翼弦角θがｇ−ｇ矢視断面で大きくなっ
ていること、また曲率半径ｒ′がｇ−ｇ矢視断面で小さ
くなっていることが明らかである。また翼弦角θの正弦
と翼弦長とを掛けた値、すなわち翼投影幅（ｗ）はファ
ン外周部分で最大となっている。図４には、本実施形態
における実機の翼諸元の数値を一例として示している。

【００２６】翼弦長ｃを外周で大きくするのは、外周で
翼の取付角（翼弦角θ）を大きくしたり、翼の曲率半径
を小さくすると、翼面上の急激な減速のため流れが剥離
して性能の大幅な低下を引き起こすので、これを避ける
ために翼弦長ｃを大きくしているのである。また、プロ
ペラファンではファン外周からの吸い込みが多く、翼弦
長ｃを大きくすることで上記投影幅ｗが増加し風量を大
幅に増やせることも期待できる。

【００２７】文献４では、翼投影幅のファン半径に対す
る最適分布が外周部分で急激に減少する場合としてお
り、本実施の形態とは異なることが、このｆ-ｆ断面形
状からも判る。さらに、本実施の形態では、ファン外径
が小さくなるのに従って翼弦角θをー度大きくし、さら
に外径の小さいところで減少させるとともに、曲率半径
を外径が小さくなるほど小さくし、さらに外径が小さい
所で増加させている。このことは、ファンの圧力上昇は
任意の半径での周速度に比例することから、ファン半径
の小さいところで圧力上昇を大きくするため、周速度、
すなわち半径の小さい部分で上記と逆に翼弦角を大き
く、曲率半径を小さくすると翼面上の剥離が起き、剥
離、逆流に伴う空力特性の低下と騒音増加という問題が
発生するのを避けるためである。

【００２８】上述した第一の必須の事項でファン外周端
の突出部分によって漏れ流れを積極的に利用して騒音低
減を図ることで、ファン圧力上昇が低下するのを抑制
し、高風量・低騒音を実現するため、図５に、第２の必
須の事項の最適値すなわち、翼弦長ｃ、翼弦角θ、翼曲
率半径ｒ′のファン半径方向分布の最適値を示す。

【００２９】図５のａ，ｂ，ｃ図は、それぞれ横軸にフ
ァン外半径（ｒ２)で無次元化したファン半径、すなわ
ち半径比（ｒ／ｒ２）をとっている。そして、図５のａ
図では、縦軸に外半径における翼弦長（ｃ２）で無次元
化した翼弦長、すなわち無次元翼弦（ｃ／ｃ２）をと
り、ｂ図では、外半径における翼弦角の正接値（ｔａｎ
θ２）で無次元化した各半径での正接値、すなわち正接
比（ｔａｎθ／ｔａｎθ２）をとり、ｃ図では、外半径
における羽根の曲率半径（ｒ′２）で無次元化した各半
径での羽根曲率半径値、すなわち曲率半径比（ｒ′／
ｒ′２）をとっている。

【００３０】本実施の形態では、翼弦長の最大値はファ
ン最外周部より若干内側にあるが、実質的にファン外周
部にあればよい。翼弦角の正接値（ｔａｎθ２）の最大
値、羽根の曲率半径の最小値（ｒ２）はファン内周域に
あるのが特徴である。この３種のパラメータの最大、最
小の位置、値は上記範囲でファン出口の全圧上昇値が最
大となり、騒音面で最適となる位置に決めてよい。ま
た、半径方向分布に変曲点が存在しても実質的に最大、
最小値が存在すればよい。さらに、各半径における翼弦
長と翼弦角の正接の積が各半径での羽根のピッチ長さ
（２πｒを羽根数で除した値）より小さければ隣り合う
羽根の前縁、後縁が軸方向からみて重なることがなく成
形型が簡単となりコスト低減にもなる。

【００３１】図５のｄ図は、本実施形態における無次元
ピッチ比を示したものである。ｄ図は、横軸にファン外
半径（ｒ２)で無次元化したファン半径、すなわち半径
比（ｒ／ｒ２）をとり、縦軸に文献４に記載されている
無次元ピッチ比（２πｒ／Ｒ２ｔａｎθ）をとってい
る。図５のｄ図に示す無次元ピッチ比は、文献４に示さ
れたファン外径が大きくなる方向に無次元ピッチ比が大
きくなる傾向と全く逆の傾向を示している。これによ
り、上述したように、本実施の形態では、ファン外周か
ら内周域にかけての領域で、より高風量を実現できると
ともに、騒音値の低いファンを実現できるものである。

【００３２】図６に本実施の形態のプロペラファンを搭
載したルームエアコンの断面図を示す。突出部７を持つ
プロペラファン８の上流に熱交換器９、その上部には電
気品を収納する電気品箱１１、ファン外周部には吸い込
み管１２、ファン駆動用モータ１０、ガード１３がユニ
ット１６内に装着されている。本実施の形態では、圧縮
機１４は、ファン８、吸い込み管１２の下部で圧縮機カ
バー２０内に設置されている。また、サイクル部品等も
ユニット内に装着されている。ファン駆動用モータ１０
は熱交換器９の下流のモータ支持台１５に取り付けられ
ている。熱交換器９はユニット上部から見た場合にはＵ
字形状をしている。また吸い込み管１２は下流側、すな
わちファンからの吹き出し流れが流れ去る部分でその内
径が大きくなる特徴をもっていて、ファンの後縁端はそ
の内径が大きくなる上流側に設置されるようについてい
る。

【００３３】本実施の形態のプロペラファンを搭載した
ルームエアコンの一例のユニット高さは６２５ｍｍ、熱
交換器高さは５２０ｍｍ、圧縮機カバー高さは約１５０
ｍｍ、またユニット幅（紙面と直交する方向）は約６８
０ｍｍのユニット代表寸法を有している。ファン外径を
４００ｍｍ、ファンの軸方向長さ１１０ｍｍ、ファン外
周近傍での翼弦長２４９ｍｍ、取付角２４．９、曲率半
径２４８．５ｍｍ、さらに圧力面側に突出する部分の高
さ約６ｍｍで突出開始ファン半径を１９９ｍｍでー定と
した。

【００３４】外周近傍で圧力面に突出し外端で負圧面に
後退する部分は、外周近傍で突出する直前の翼の厚さと
実質的に同じ板厚を有しているが、強度的に余裕がある
場合には薄くしてもよい。また強度向上、成形時の変形
防止を図るために板厚を変えてもよい。吸い込み管１２
の内径が変化する端面とファン後縁端面との位置は吸い
込み管端面から上流側に１ｌｍｍとしている。この距離
は０から１５ｍｍの範囲で最適値を採用できる。

【００３５】図７は、本実施形態と従来技術とを比較し
た風量、騒音特性の線図である。図７では、本実施の形
態として上述のファンを用いたルームエアコン、従来技
術として、文献４に記載されており、ファン半径に伴っ
てピッチ比が連続的に増大し、無次元投影幅が外周端で
急激に減少する公知例のファンを用いたルームエアコン
の回転数に対する風量・騒音特性の比較を示している。
横軸に、従来例で使用風量点を１．０とした場合の回転
数を１．０として回転数を変えた場合の回転数比をと
り、縦軸にはそれぞれ従来使用風量に対する風量比、従
来使用風量点での騒音レベルを０ｄＢとして各回転数に
おける騒音レベルとの差を示す。文献４の従来特性を点
線で本実施の形態での特性を実線で示す。

【００３６】本実施の形態では、吸い込み管より上流側
にあるファン外周端からの吸い込みも充分とれるととも
に、ファン内周部分の圧力上昇も充分で、同一風量では
上記公知例に対して３ｄＢ以上の低騒音化が可能である
ことが判る。

【００３７】〔実施の形態２〕図８に本発明の他の実
施の形態を示す。図８は、本発明の第二の実施の形態を
示すプロペラファンの側面図である。すなわち、図８
は、ファン半径方向からファン外周の突出部７をみたも
の（図２：図１のａ−ａ矢視図と同様）で、圧力面５は
紙面下側、負圧面６は紙面上側となり、ファンは紙面右
側に回転する。外周の突出部７が始まる部分から圧力面
側に突出し、負圧面側に後退する部分の前縁３，後縁４
の部分には、同一ファン材料で補強用の補強用リブ１９
が形成されている。

【００３８】本実施の形態によれば、突出部の強度が増
加し、振動音発生の問題も少なくなる。また、ファンの
搬入、組立時にも突出部が破損することを防ぐ効果があ
る。図では、補強用リブ１９を前縁３、後縁４に設けて
いるが、必要な場合羽根のいずれの部分に設けても良
い。

【００３９】〔実施の形態３〕図９に、本発明の他の
実施の形態を示す。図９は、本発明の第三の実施の形態
に係るプロペラファン突出部の拡大断面図である。図９
のａ図は、図８のｉ−ｉ断面の拡大図である。この図
は、外周端突出部７の形状を決めるもので、圧力面５か
ら突出部が始まる部分の曲率半径（ｒ₁）、突出部の最
大高さを決定する部分の曲率半径（ｒ₂）、さらに負圧
面６側に後退する部分の曲率半径（ｒ₃）の関係が、ｒ₁
≦ｒ₂≦ｒ₃を満足しているものである。この関係は、突
出部の最大高さまでは圧力面の流れを増速して主流中の
変動を低減し、後退し始める部分でその減速を緩めるこ
とによって負圧面側で変動を低減し騒音低減効果を高め
るものである。

【００４０】図９のａ，ｂ図には他の実施の形態も示し
ている。本実施形態では、、突出部７の後退部分の最終
端とファン軸心からの法線のなす角度（Δ）を９０度以
下としたものである。９０度以上であると、ファンを成
形する場合最大外周部分に型の合わせ面が存在すること
になり、成形材のバリで乱れが発生し騒音が発生する。
９０度以下とすることで、型の合わせ面を最大半径位置
にもっていき乱れの発生を防止する効果がある。図で
は、突出部の後退部分が圧力面５、負圧面６のほぼ中心
に位置しているがその位置は自由に選択できる。

【００４１】圧力面側と負圧面側の型の合せ面が突出部
の後退する部分の途中にある場合には、合せ面以降で後
退する部分の最終端までの角度が９０°以上で、ファン
外形が例えば４００ｍｍの場合、ｇ寸法は数ｍｍ程度法
線より後退してもよい。その実施の形態を図９のｂ図に
示す。型の合せ面すなわち最大径から上記数ｍｍ程度の
後退部分は、最大径での渦の発生があっても、漏れ流れ
に働く遠心力のため渦が後退部分の後端までに再付着す
ることはなく、図９のａ図の実施の形態での効果が低下
することはない。

【００４２】〔実施の形態４〕図１０に本発明の他の
実施の形態を示す。図１０は、本発明の第四の実施の形
態に係るプロペラファンの正面図である。図１０に示す
プロペラファンでは、羽根前縁３、または後縁４の最大
外周半径（Ｒ１)に対して、羽根中央部付近の最大径
（Ｒ２）を大きくしたことが特徴である。漏れ流れを利
用して騒音低減を図ると、半径方向の翼諸元分布のみで
圧力上昇を充分補うことができないとき、上記実施の形
態の如く翼中央部の外径を大きくすると圧力上昇に効果
があり、あまり騒音を増加させることなく風量を増加さ
せることができ、結果的に騒音低減に効果を発揮でき
る。

【００４３】本実施の形態では、例えば、最大径が前縁
径の１．０２％大きい場合、風量は約５％増加するのに
対し、騒音はほとんど変化しないという効果が確認され
た。なお、図１０の実施形態では、最大径（Ｒ２）は翼
中央付近となっているが、低騒音の効果が最大となる位
置、例えば羽根前縁を最大径位置としても良い。

【００４４】〔実施の形態５〕図１１に、本発明の他
の実施の形態を示す。図１１は、本発明の第五の実施の
形態に係るプロペラファン突出部の拡大断面図である。
図１１に示すプロペラファンでは、圧力面の突出部７近
傍に圧力面５から負圧面６に貫通する複数の貫通穴また
は貫通スリット１７を設けている。圧力面５から負圧面
６への外周端から漏れ流れの方向を、突出部７に設けた
貫通穴または貫通スリット１７からの２次流れで制御す
るようにしたものである。

【００４５】本実施の形態によれば、２次流れの流速に
より、外周先端からの剥離流れにコアンダ効果（遠心力
が働く流体場で２次流れにより主流の方向が大きく変化
する効果）が作用し、主流が大きく剥離せず、負圧面に
付着する方向に転向され流路が閉塞されることなく風量
増加を期待できる効果がある。貫通穴またはスリット１
７は翼弦方向にわたって単数または複数あってもよい。
また、位置は特に圧力面、負圧面での最大流速差がある
場所を選ぶと、２次流れの最大流速を利用でき、効果を
大きく期待できる。

【００４６】〔実施の形態６〕図１２に本発明の他の
実施の形態を示す。図１２は、本発明の第六の実施の形
態に係るプロペラファン突出部の拡大断面図である。図
１２に示すプロペラファンでは、圧力面５の突出部７に
貫通穴または貫通スリット１７を設けてあるのは前述の
図１１の実施の形態と同様であるが、突出部７の裏面に
吸音材または通気性材料１８を充填したことが特徴であ
る。

【００４７】本実施の形態によれば、貫通穴または貫通
スリット１７からの２次流れの量を制御できるととも
に、音源近傍を柔構造にできる。すなわち、音の渦であ
る音源近傍の翼の表面を柔らかくすることによって、音
の散乱（音の渦が翼端面に当って増幅される現象）を低
下させ、音が下がるので騒音低減の効果がある。吸音材
または通気性材料１８の負圧面側形状は回転方向に対し
て凸となっているが、逆でもよい。また、同材料で負圧
面外周部全体を構成すると効果は増大する。貫通穴また
は貫通スリット１７の位置、個数は図１１の実施の形態
と同様である。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ファン外周端の漏れ流れの局所的な流速の低減に
よる騒音低減の手段を講じたプロペラファンにおいて問
題となる、風量の低下による騒音低減効果の減少、ファ
ン外周端の強度向上、ファン成形時の翼取り付け角のば
らつき等を解決して、大きな騒音低減効果を得て、省エ
ネルギーで静かな空気調和機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すプロペラファンの正
面図である。

【図２】図１のプロペラファンのａ−ａ矢視側面図であ
る。

【図３】図１のプロペラファンのｂ，ｃ，ｄ，ｅ矢視断
面図である。

【図４】プロペラファンの任意の半径における翼の諸元
を説明する展開図ならびに図１のプロペラファンのｆ−
ｆ，ｇ−ｇ，ｈ−ｈ矢視展開図である。

【図５】図４の実施の形態の翼の諸元の最適分布を示す
線図である。

【図６】図１のプロペラファンを用いたルームエアコン
の室外機の縦断面図である。

【図７】本実施形態と従来技術とを比較した風量、騒音
特性の線図である。

【図８】本発明の第二の実施の形態を示すプロペラファ
ンの側面図である。

【図９】本発明の第三の実施の形態に係るプロペラファ
ン突出部の拡大断面図である。

【図１０】本発明の第四の実施の形態に係るプロペラフ
ァンの正面図である。

【図１１】本発明の第五の実施の形態に係るプロペラフ
ァン突出部の拡大断面図である。

【図１２】本発明の第六の実施の形態に係るプロペラフ
ァン突出部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…ボス、２…羽根、３…前縁、４…後縁、５…圧力
面、６…負圧面、７…突出部、８…ファン、９…熱交換
器、１０…モータ、１１…電気品、１２…吸い込み管、
１３…ガード、１４…圧縮機、１７…貫通穴または貫通
スリット、１８…吸音材または通気性材料、１９…補強
用リブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚厚栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者井本勉栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者能登谷義明栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者横山英範栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器部
の送風機として、プロペラファンを備えた空気調和機に
おいて、前記プロペラファンの翼弦長の最大値を実質的にファン
外周部に、翼弦角の最大値をファン内周部に、翼断面の
曲率半径の最小値をファン内周部に位置させるととも
に、ファン外周近傍部分を圧力面側に突出し、外周端部
分で負圧面側に後退するように形成したことを特徴とす
る空気調和機。
【請求項２】請求項１記載のものにおいて、ファン外
周近傍部分を圧力面側に突出し、外周端部分で負圧面側
に後退した部分の、該負圧面側の翼前縁、翼後縁、また
は翼前縁，後縁間のいずれか１個所以上の部分を同一フ
ァン材料にて補強する構成としたことを特徴とする空気
調和機。
【請求項３】請求項１または２記載のもののいずれか
において、ファン外周近傍部分の圧力面側に突出する部
分の曲率半径、圧力面側から突出し負圧面側に後退する
部分の曲率半径、さらに負圧面側に後退する部分の曲率
半径が順に大きくなるように形成したことを特徴とする
空気調和機。
【請求項４】請求項１，２，３記載のもののいずれか
において、ファン外周端部分の負圧面側に後退する部分
の最終端における曲率半径の接線と、ファン外周端での
法線となす角度が９０度より小さくなるように形成した
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】請求項１，２，３，４記載のもののいず
れかにおいて、ファン外周端における翼中央部近傍の半
径寸法が、前縁または後縁の半径寸法より大きくなるよ
うに形成したことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】請求項１，２，３，４記載のもののいず
れかにおいて、ファン外周端における前縁部が、最大半
径位置となるように形成したことを特徴とする空気調和
機。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５，６記載のも
ののいずれかにおいて、ファン外周部分を圧力面側に突
出する部分の近傍に翼弦方向にわたって、圧力面から負
圧面側に貫通する複数の穴，スリットを設けたことを特
徴とする空気調和機。
【請求項８】請求項７記載のものにおいて、ファン外
周部分を圧力面側に突出する部分に翼弦方向にわたっ
て、通気性構造を設けたことを特徴とする空気調和機。
【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７，８
記載のもののいずれかにおいて、ファン外周部分を圧力
面側に突出する外周部分の板厚を、突出部分における板
厚とほぼ同等の板厚としたことを特徴とする空気調和
機。