JPS5922080B2 - 空気調和機用軸流フアン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気調和機用軸流ファンに係り、特にその吹
出し風向の改善を志向した空気調和機用軸流ファンに関
するものである。

まず、従来の空気調和機用軸流ファンについて説明する
。

第１図は、従来の空気調和機用軸流ファンを組込んだ空
気調和機を上方より見た断面図である。

この第１図において、１は、全体を覆うキャビネット、
２は圧縮機、３は、圧縮機２工り生ずる騒音宿遮音する
ための防音壁、４は熱交換器、５は、熱交換器４に対向
して開口している、よろい戸状の吸込グリル、６は送風
用の軸流ファン、１０は、軸流ファン６の翼を支持して
いるボス、７は、軸流ファン６を駆動するモータ、８は
、軸流ファン６の周囲に、キャビネット１と一体に設け
られた円環状のファンカイト、９は、軸流ファン６に対
向して開口している吹出グリルである。

第２図は、第１図における軸流ファン６ｋＢ方向より見
た拡大図であり、Ｄは軸流ファン６の外径を示し、中央
の矢印は、その回転方向を示す。

第３図は、第２図の軸流ファン６の回転軸全中心とする
同一半径のＣＣ断面図、第４図は、第２図の軸流ファン
６の翼の前縁付近における半径方向のＥＥ断面図、第５
図は、第２図の軸流ファン６の翼の後縁付近における半
径方向のＦＦ断面図である。

このように構成されているので、空気の流れは矢印Ａ−
＋Ａ工のように（第１図参照）、吸込グリル５から吸込
まれ、熱交換器４を経て、軸流ファン６により吹出グリ
ル９全通して吹出される。

ここで、第１図の矢印Ａ０に示すように、従来の軸流フ
ァン６により吹出されろ空気は、軸流ファン６の回転軸
とほぼ平行に吹出される。

これは、第４図および第５図に示すように、軸流ファン
６の半径方向の翼断面が共に軸流ファン６の吸込側へ凹
んだ凹形であり、且つ回転軸側に比べ翼の外周部が高く
なっており、回転軸側へわん曲している。

このため本来、軸流ファン６の回転により生ずる遠心方
向の空気の流れが、回転軸側へわん曲され、回転軸とほ
ぼ平行に吹出されるためである。

しかし上記のような空気の流れでは、軸流ファン６の吹
出し側付近に壁、建物等の障害物があった場合、それら
が大きな通風抵抗となるために風量が減少し、空気調和
機の熱交換能力の低下、消費電力の増加および騒音の増
加ケ招いてイｆｌ。

ま１芝１．空気調和機の室外ユニットにおいて、上記の
ような空気の流れがある場合、軸流ファン６の吹出し側
付近の植木などが枯れてしまったり、隣家が接近してい
る場合には吹出空気を直接吹きつけて迷惑となることが
多かった。

これらのことから、従来の軸流ファンを用いた場合には
、軸流ファンの吹出し側の据付はスペースを広くとらな
ければ本来の性能が得られないという欠点があった。

本発明は、上記した従来技術の欠点をなくし、据付はス
ペースが狭い場合にも本来の性能が得られる、据付は性
の優れた空気調和機用軸流ファンの提供ケ、その目的と
するものである。

本発明に係る空気調和機用軸流ファンの構成は、ボスに
よって翼を支持した軸流ファンの回転軸を中心とする同
一半径の翼断面の形状、すなわち円周方向の翼断面形状
を、当該翼断面内に変曲点會有し、翼の前縁から前記変
曲点までの間を前記軸流ファンの吸込側へ凹んだ凹形と
し、前記変曲点から翼の後縁までの開音前記吸込側から
突出した凸形とした空気調和機用軸流ファンにおいて、
軸流ファンの外径？Ｄとしたとき、少なくとも直径０．
７Ｄ〜０．９Ｄの範囲に前記変曲点を有し、且つ半径方
向の翼断面の形状を、翼の前縁から前記変曲点までの間
を前記吸込側へ凹んだ凹形とし、前記変曲点から翼の後
縁までの間を前記吸込側から突出した凸形とし、前記変
曲点から翼の後縁までの半径方向の凸形の翼断面におけ
る、前記翼と翼を支持するボスとの付は根部分と、前記
翼の外周部の断面の中心とを結ぶ線から翼断面の中心ま
での距離が最大となる位置の直径をｄとしたとき、ｄ／
Ｄｋ０．３〜０．６にしたものである。

以下本発明ケ実施例によって説明する。

第６図は、本発明の一実施例に係る空気調和機用軸流フ
ァンを組込んだ空気調和機上上方より見た図、第７図は
、第６図におけろ軸流ファン６Ａ”ｋ図面のに方向より
見た拡大図、第８図は、第７図の軸流ファン６Ａの回転
軸を中心とする同一半径のＬＬ断面図、第９図は、第７
図の軸流ファン６Ａの前線付近における半径方向のＮＮ
断面図、第１０図は、第７図の後縁付近における半径方
向のＮＮ断面図である。

第１１図は、従来例の軸流ファンと本実施例の軸流ファ
ンのファン形状全比較して示すものであり、ａは従来例
の側面図、ｂは従来例の平面図、Ｃは本実施例の側面図
、ｄは本実施例の平面図である。

各図において、第１図と同一番号を付したものは同一部
分である。

軸流ファン６Ａは、回転軸を特徴とする特許０．７Ｄ〜
０．９Ｄ（ｒｔだし、Ｄは軸流ファンの外径）における
同一半径の切断面（第７図のＬＬ断面）、すなわち、円
周方向の翼断面の形状を、その翼断面内に変曲点１１（
第８図参照）を有し、翼の前縁から変曲点１１までの間
を軸流ファンの吸込側へ凹んだ凹形とし、また、変曲点
１１から興の後縁までの開音前記吸込側から突出した凸
形とし、且つ、翼の前縁から前記変曲点までの半径方向
の翼断面ＭＭｋ前記吸込側へ凹んだ凹形としく第９図参
照）、前記変曲点から翼の後縁までの半径方向の翼断面
ＮＮ’＝に前記吸込側から突出した凸形としたものであ
る（第１０図参照）。

このように構成したので、軸流ファン６Ａから吹出され
る空気の流れＡ２は、回転軸側へわん曲されることなく
、遠心方向に分散される。

これは、従来の軸流ファンとは違い、本発明に係る軸流
ファンでは、直径０．７Ｄ〜０．９Ｄにおける円周方向
の翼断面ＬＬの曲率會、断面ＬＬに変曲点？持つように
、正あるいは負のように正負？逆にさせ、且つ変曲点か
ら翼の後縁までの半径方向の翼断面ＮＮ’ｋ、従来と逆
の、軸流ファンの吸込側から突出した凸形としたことに
より、翼の前縁側（吸込側）は軸流ファンと同方向にそ
りをもつが、後縁側（吹出側）はそりが反転する。

したがって、第１１図ｄに示す平面図では、この後縁側
の翼断面Ｉ−Ｉ’ は遠心翼形状をなし、このように軸
流ファンと遠心ファンとを合わせた形状にすることによ
り、空気の流れの大半をなめらかに遠心方向へ吹出すこ
とができる。

本発明者等が行なった実験に基づいて、翼断面に変曲点
ケもたせる直径の範囲を、少なくとも、０．７Ｄ〜０．
９Ｄとすることが望ましいとする理由を説明する。

この実験に供した軸流ファンは、第１１図Ｃ２ｄにおい
て、羽根の高さＨ＝ １０５ｍｍ、外径Ｄ＝４００ｍｍ
、羽根枚数４枚としたもので、この軸流ファンを空気調
和機に組込んで実験した。

そして、軸流ファンの性能を代表するものとして、吹出
し角、騒音、消費電力を測定した。

吹出し角とは、ファン後縁部から８０ｍｍ離れた位置に
おいて、最大風速を得る点の、ファン回転軸中心からの
角度を測定したもので、ファン全周を６等分して測定し
た値を平均化したものである。

騒音は、空気調和機の前方１ｍにマイクロホンを設置し
、ＪＩＳの騒音試験方法に従って測定した。

消費電力は、ファン駆動用モータの消費電力を電力計で
測定した。

第１２図は、変曲点の範囲の影響図である。

まず、変曲点の範囲と吹出し角との関係について述べる
。

変曲点をもたせる範囲が０．９Ｄ〜ＩＤでは、従来例の
ファン形状に近いため、吹出し角は小さい。

０．８Ｄ〜ＩＤになると吹出し角度は大きく増加し、０
．７Ｄ−０，９Ｄの範囲に達すると、はぼ一定値に安定
する。

したがって、変曲点をもたせる範囲”ｋ ０．７ Ｄ〜
０．９Ｄよりも内径側の範囲に設定することにより、大
きな吹出し角が得られることがわかる。

次に、騒音、消費電力との関係について述べる。

変曲点ケもたせる範囲が０．９Ｄ〜ＩＤから０．７Ｄ〜
０．９Ｄまでは騒音、消費電力ともほぼ一定で、低い値
に抑えられるが、０．６Ｄ〜０．８Ｄ付近から徐々に増
加する。

これは、変曲点會もたせる範囲を内径側へ移すと、円周
方向および半径方向から見た翼断面が、軸流ファンの吹
込側から突出した凸形になる部分の面積が増加する。

その結果、遠心方向へ吹出す風の範囲が翼の前縁側へ広
がり、第６図に示すファンガイド８の吸込側で対流を生
じ、有効な風量が減少するために、相対的に消費電力が
増加し、またこの風の乱れによって騒音が増加するもの
である。

変曲点の範囲をさらに太きくシタ場合には、第１２図に
示す各範囲の値をほぼ平均化した性能になる。

すなわち、０．７Ｄ〜ＩＤとした場合には、０．７Ｄ〜
０．９Ｄと０．８ Ｄ〜ＩＤとの平均値であり消費電力
、騒音は低く維持できるが、吹出し角がやや減少する。

また、０．６Ｄ〜０．９Ｄとした場合には、０．６Ｄ〜
０．８Ｄと０．７Ｄ〜０．９Ｄとの平均値であり、吹出
し角は大きく維持できるが、消費電力、騒音がやや増加
する。

゛したがって、低騒音、低消費電力？維持しな
がら、大きな吹出し角を得るためには、０．７Ｄ〜０．
９Ｄの範囲に変曲点ｔもたせるのが最良であるが、少な
くとも０．７Ｄ〜０．９Ｄの範囲に変曲点をもたせるこ
とが望ましい。

さらに、前記軸流ファン全使用した実験に基づいて、翼
断面形状について、詳細に説明する。

（イ）第１０図（変曲点から翼の後縁までの半径方向の
翼断面）において、翼を支持するためのボス１０と翼の
付は根部分と、翼外周部の断面の中心とを結ぶ線から翼
断面の中心までの距離が最大となる位置（この位置をそ
り部最深点の位置という）の直径’（ｉ−ｄとしたとき
、ｄ／Ｄと吹出し角、騒音、消費電力との関係は、第１
３図のようになった。

第１３図は、そり部最深点の位置の影響図である。

この第１３図から明らかなように、ｄ／Ｄが０．６以下
では高い吹出し角が得られ、また、０．３以下では騒音
、消費電力が増加する。

これは、ｄ／Ｄが０．６以上では翼形状が従来例のもの
に近づき、遠心方向への風の吹出しが得られず、ま７ｖ
ｄ／Ｄが０．３以下では、ファン翼面を通過する空気の
流れに剥離を生じ、このためファン効率が低下して、消
費電力の増加と、騒音の増加ケ招くものと考えられる。

加５るに、ｄ４τ０．３以下の場合、すなわち極太値ケ
もたない ／／Ｉ）−〇に近づいた場合には、軸方向へ
吹出す風量がほとんどなくなり、有効な吹出し面積が狭
くなってファン効率をさらに低下させる。

これに対して、’Ｐ ＝０．３〜０．６にすることに
より、軸方向へ吹出す風量を残すことができるので、有
効な吹出し面積が広くなりＺアン効率を低下させること
なく、軸流ファンの吹出す空気の流れの大部分を遠心方
向へ分散させることかできる。

このことは、第１３図のｄ／。０．２において、消費電
力がすでに約１０受増加し、 ／′Ｉ）−〇に近Ｘける
と２０〜３０係も増加するのに対して、 ／。

−０，３〜０．６であれば、消費電力の増加がほとんど
ないことからも明らかであり、 ／Ｄ−０，３〜０．６
にすることにより、高いファン効率を維持することがで
きるものである。

したがって、ｄ／ は０．３〜０．６の範囲り にあることが望ましい。

（ロ）同じく第１０図において、翼を支持するためのボ
ス１０と翼の付は根部分と、翼外周部の断面の中心とを
結ぶ線から翼断面の中心までの距離の最大値（これ會そ
り部深さとい５）會ｘとしたとき、ｘ／Ｄ と吹出し角
、騒音、消費電力との関係は、第１４図のようになった
。

第１４図は、そり深さの影響図である。

この第１４図から明らかなように、ｘｌＤｌ：ｒ’ｏか
ら０．０１ に増加すると吹出し角は急激に増加し、
０．０２以上ではその値がほぼ安定する。

しかし、０．０８以上になると、翼形状の変化が顕著と
なり、ファン翼面を通過する空気の流れに剥離を生じ、
このためファン効率が低下して、消費電力、騒音の増加
をもたらす。

したがって、υ［Ｆ］は、０．０２〜０．０８の範囲に
あることが望ましい。

（ハ）第８図（変曲点？有する同一半径の翼断面）にお
いて、翼断面の翼弦長１、変曲点１１から後縁までの翼
弦長を△ｌとしたとき、△１３／１３と吹出し角、騒音
、消費電力との関係は、第１５図のようになった。

第１５図は、翼弦長の影響図である。

この第１５図から明らかなように、△ｌ／ｌが０．２．
Ｊ。

りも小さい場合には、その翼形状が従来例と近くなるた
め、吹出し角は小さいが、０．２に近づくにつれて吹出
し角が急激に増し、０．２以上になるとほとんど一定に
なり、高い吹出し角が得られる。

しかし、△ｌ／１１の増加とともに、遠心方向へ吹出す
風の位置が前縁側へ移動し、０．５ヲ越えた場合には、
ファンガイド８（第６図参照）の吸込側に対流が生じ、
有効な風量が低下する。

その結果、消費電力が相対的に増加し、また、前記対流
による空気の乱れに起因して騒音が増加する。

したがって、△１１／１１は０．２〜０．５の範囲にあ
ることが望ましい。

に）第８図に示す変曲点１１をファン半径方向各部にわ
たって求め、変曲点から後縁までの翼１枚分の表面積ｋ
ａ、翼１枚分の全表面積’ｋｂとしたとき、ａ／ｂ（こ
れを面積比という）と吹出し角、騒音、消費電力との関
係は、第１６図のようになった。

第１６図は、面積比の影響図である。

この第１６図から明らかな、Ｊ：うに、面積比ａ ／
ｂが０．２未満のときは、翼形状が従来例に近くなるた
め、遠心方向への風の吹出しが得られず、吹出し角は小
さいが、０．２以上では、はぼ安定した太きい吹出し角
が得られる。

また、面積比ａ／ｂが増して０．５ ｉ越えた場合には
、ファンガイド８（第６図参照）の吸込側に対流を発生
するため、消費電力、騒音が増加する。

したがって、面積比ａ／ｂは０．２〜０．５の範囲にあ
ることが望ましい。

最後に、本実施例の軸流ファンと従来例の軸流ファン（
いずれも外径４００ｍｍ、羽根高さ１０釦八羽根枚数４
枚）全それぞれ空気調和機に組込み、該空気調和機の吹
出グリルから障害物までの距離、すなわち、据付距離り
をいろいろ変化させたときの、据付距離りと風量、消費
電力、騒音との関係を、前記両軸流ファンについて比較
して示すと、第１７図のようになる。

第１７図は、据付距離の影響図である。

この第１７図において、○印は、本実施例の軸流ファン
を組込んだもの、Δ印は、従来例の軸流ファンを組込ん
だものである。

この図は、Ｌ＝５００ｍｍにて各軸流ファンの送風量ケ
等しく調整し、その後、Ｌのみを変化させたものである
。

また、図に示した値は、すべてＬ＝５００ｍｍでの性能
を１００とした相対値である。

Ｌ≧４００ｍｍでは、いずれの軸流ファン組込時も障害
物の影響を受けない。

Ｌ≧４００ｍｍでは障害物の影響ケ受けるが、本実施例
の軸流ファン組込時の風量低下、騒音の増加、消費電力
の増加は、従来例の軸流ファン組込時の低下に比べて大
幅に少ないことがわかる。

以上詳細に説明したように本発明によれば、軸流ファン
の吹出す空気の流れを遠心方向に分散させることが可能
となり、次の（１）〜（３）の効果がある。

（１）吹出し側附近に壁、建物等の障害物があっても、
空気の流れが遠心方向に吹出されるために、その障害物
からの影響は少なく、したがって、風量の低下、消費電
力の増加および騒音の増加を大幅に少なくすることがで
きる。

（２）前記（１）の効果から、据付はスペースを狭くす
ることができ、狭い場所での据付けが可能となる。

（３）前記（１）の効果から、吹出し側を壁、建物等と
して据付けることができ、附近の植木を枯らすことを防
げるほか、隣家に吹出空気を直接吹きつけるなどの迷惑
をかけることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の空気調和機用軸流ファンを組込んだ空
気調和機を上方より見た断面図、第２図は、第１図にお
ける軸流ファ７６を同図のＢ方向より見た拡大図、第３
図は、第２図の軸流ファン６０回転軸を中心とする同一
半径のＣＣ断面図、第４図は、第２図の軸流ファン６の
翼の前縁付近における半径方向のＥＥ断面図、第５図は
、第２図の軸流ファン６の翼の後縁付近における半径方
向ＯＦＦ断面図、第６図は、本発明の一実施例に係る空
気調和機用軸流ファンを組込んだ空気調和機全上方より
見た図、第７図は、第６図における軸流ファン６Ａ’に
図面のに方向より見た拡大図、第８図は、第７図の軸流
ファン６Ａの回転軸を中心とする同一半径のＬＬ断面図
、第９図は、第７図の軸流ファン６Ａの前縁付近におけ
る半径方向のＭＭ断面図、第１０図は、第７図の後縁付
近における半径方向のＮＮ断面図である。 第１１図は、従来例の軸流ファンと本実施例の軸流ファ
ンのファン形状を比較して示すものであり、ａは従来例
の側面図、ｂは従来例の平面図、Ｃは本実施例の側面図
、ｄは本実施例の平面図、第１２図は、変曲点の範囲の
影響図、第１３図は、そり部最深点の位置の影響図、第
１４図は、そり深さの影響図、第１５図は、翼弦長の影
響図、第１６図は、面積比の影響図、第１７図は、摺付
距離の影響図である。 ６Ａ・・・・・・軸流ファン、８・・・・・・ファン刀
イド、１０・・・・・・ボス、１１・・・・・・変曲点
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボスによって翼を支持した軸流ファンの回転軸全中
   心とする同一半径の翼断面の形状、すなわち円周方向の
   翼断面形状を、当該翼断面内に変曲点會有し、翼の前縁
   から前記変曲点までの間を前記軸流ファンの吸込側へ凹
   んだ凹形とし、前記変曲点から翼の後縁までの間を前記
   吸込側から突出した凸形とした空気調和機用軸流ファン
   において、軸流ファンの外径ｋＤとしたとき、少なくと
   も直径０．７Ｄ〜０．９Ｄの範囲に前記変曲点を有し、
   且つ半径方向の翼断面の形状を、翼の前縁から前記変曲
   点までの間を前記吸込側へ凹んだ凹形とし、前記変曲点
   から翼の後縁までの間を前記吸込側から突出した凸形と
   し、前記変曲点から翼の後縁までの半径方向の凸形の翼
   断面における、前記翼と翼を支持するボスとの付は根部
   分と、前記翼の外周部の断面の中心とを結ぶ線から翼断
   面の中心までの距離が最大となる位置の直径をｄとした
   とき、ｄ／ ｋｏ、３〜０．６にしたことケ特徴とす
   る空気り 調和機用軸流ファン。 ２ 変曲点から翼の後縁までの半径方向の翼断面におけ
   る、前記翼と翼全支持するボスとの付は根部分と、前記
   翼の外周部の断面の中心とを結ぶ線から翼断面の中心ま
   での距離の最大値ｋｘとしたとき、ｘ／Ｔ）を０．０２
   〜０．０８としたものである特許請求の範囲第１項記載
   の空気調和機用軸流ファン。 ３ 変曲点を有する同一半径の翼断面、すなわち円周方
   向の翼断面における、翼弦長ｋｌ、前記変曲点から後縁
   までの翼弦長ｔ△ｌとしたとき、△ｌ／ｌ ｋｏ、２〜
   ０．５としたものである特許請求の範囲第１項記載の空
   気調和機用軸流ファン。 ４ 変曲点から後縁までの翼１枚分の表面積’ｋａ、翼
   １枚分の全表面積ｖｂとしたとき、 ／ｂヶ０．２〜０
   ．５としたものである特許請求の範囲第１項記載の空気
   調和機用軸流ファン。