WO2011030748A1 - プロペラファン、成型用金型および流体送り装置 - Google Patents

プロペラファン、成型用金型および流体送り装置 Download PDF

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wing
blade
propeller fan
edge portion
central axis
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PCT/JP2010/065301
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English (en)
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竹田 康堅
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Sharp Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
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    • F04D29/384Blades characterised by form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38Blades

Definitions

  • the present invention generally relates to a propeller fan, a molding die, and a fluid feeder, and more specifically, a propeller fan for a blower and a molding for molding such a propeller fan with a resin.
  • the present invention relates to a mold and an air conditioner outdoor unit, an air purifier, a humidifier, a dehumidifier, a fan heater, a cooling device, and a ventilating device including such a propeller fan.
  • Patent Document 1 An axial fan intended to improve strength is disclosed (Patent Document 1).
  • the axial fan disclosed in Patent Document 1 has a plurality of propeller blades that are formed on the outer peripheral portion of the hub and extend radially outward from the hub axis.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-314399 discloses a propeller fan intended to improve gate processing without requiring post-processing of the boss portion of the rotation shaft hole portion (Patent Document 2). ).
  • the propeller fan disclosed in Patent Document 2 has a cylindrical or conical hub portion and a blade portion provided integrally with the hub portion.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-397
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-240526
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-13221
  • a propeller fan is used for a blower or a cooler.
  • an outdoor unit of an air conditioner is provided with a propeller fan for blowing air to a heat exchanger.
  • the propeller fan has a characteristic that the air blowing capability is weak in the vicinity of the center of the fan whose peripheral speed is slow compared to the outer peripheral side of the fan. Due to such characteristics, when a resistor with a large pressure loss, such as a heat exchanger, is installed in the air flow path, the air flows in the forward direction on the fan outer peripheral side, but a reverse flow occurs near the center of the fan, As a result, there arises a problem that the pressure flow characteristic of the fan is deteriorated in a high static pressure region.
  • a propeller fan having a structure in which a large boss hub is provided at the center of rotation and a plurality of blades are extended from the outer periphery of the boss hub is known.
  • the backflow region near the center of the fan is blocked by the large boss hub, so that backflow can be prevented and deterioration of the fan pressure flow characteristics in a high static pressure region can be suppressed.
  • the wing has an angle of attack, and if the base of the wing is extended as it is, the base of the plurality of wings will be twisted, but air is blown by providing a large boss hub.
  • a plurality of wings can be easily and integrally formed.
  • the first problem is that the pressure flow characteristics can be suppressed to some extent in the high static pressure region, but in the low pressure and large air flow region, the rotation center cannot be sufficiently utilized, and the blowing efficiency is lowered. It is.
  • the second problem is that a large boss hub portion increases the mass of the propeller fan itself, increasing the load on the driving motor and increasing the power consumption.
  • the third problem is a problem that the material cost increases and the manufacturing cost increases.
  • an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a propeller fan, a molding die, and a fluid feeder that greatly contribute to the aspects of energy saving and resource saving design.
  • the propeller fan according to one aspect of the present invention is a two-wing propeller fan.
  • the propeller fan includes a first blade and a second blade that form two blades, and a connecting portion that connects the first blade and the second blade.
  • the first wing and the second wing are spaced apart from each other in the circumferential direction, and blow air as they rotate about a virtual central axis.
  • the connecting portion is arranged inside the imaginary circle. .
  • Each wing of the first wing and the second wing has a peripheral edge portion having a diameter D and extending in an arc shape around the central axis, a leading edge portion arranged on the rotation direction side, and opposite sides in the rotation direction And a wing tip edge portion that connects the front edge portion and the peripheral edge portion and protrudes in the rotation direction.
  • the leading edge portion of the first wing and the trailing edge portion of the second wing are connected through the connecting portion.
  • a plane that includes the intersections of the trailing edge and the peripheral edge of the first blade and the second blade and is orthogonal to the central axis is defined as ⁇ .
  • the distance H between the plane ⁇ and the connecting portion of the leading edge of the first blade and the trailing edge of the second blade is set to the diameter D of the peripheral edge of the blade.
  • the distance H is 0.056 times or less the diameter D of the peripheral edge of the blade, the inclination of the blade becomes too large at the connecting portion of the leading edge of the first blade and the trailing edge of the second blade. prevent. Thereby, separation of the air flow occurs on the negative pressure surface (blade surface on the air blowing side) opposite to the positive pressure surface, thereby preventing the blowing ability of the propeller fan from being lowered. As a result, it is possible to realize a two-blade propeller fan that greatly contributes to energy saving and resource saving design.
  • the connecting portion extends between the first wing and the second wing, and sends air to the region connecting the root portion of the first wing and the root portion of the second wing with rotation. It has a wing surface-like surface.
  • a blade-like surface for blowing air with rotation is formed at the connecting portion, so that it is possible to blow in the forward direction even near the rotation center of the blade.
  • the air blowing ability can be improved.
  • the propeller fan according to another aspect of the present invention is a three-wing propeller fan.
  • the propeller fan includes a first blade, a second blade, and a third blade that form three blades, and a connecting portion that connects the first blade, the second blade, and the third blade.
  • the first wing, the second wing, and the third wing are spaced apart from each other in the circumferential direction, and blow air as they rotate about the virtual central axis.
  • the connecting portion is located inside the imaginary circle. Placed in.
  • Each of the first wing, the second wing, and the third wing has a peripheral edge extending in a circular arc shape with a diameter D around the central axis, a leading edge disposed on the rotation direction side, and a rotation.
  • the rear edge part which is arrange
  • the second wing is disposed adjacent to the first wing on the rotational direction side
  • the third wing is disposed adjacent to the second wing on the rotational direction side.
  • the leading edge portion of the first wing and the trailing edge portion of the second wing are connected through the connecting portion.
  • a plane that includes the intersections of the trailing edge and the peripheral edge of the first wing, the second wing, and the third wing and is orthogonal to the central axis is defined as ⁇ .
  • the propeller fan is viewed from the direction perpendicular to the plane including the blade tip edge of the third blade and the central axis, the plane ⁇ , the leading edge of the first blade, and the second blade on the line of the central shaft
  • the distance H between the connecting portion at the trailing edge of the blade satisfies the relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056.
  • the distance H between the plane ⁇ and the connecting portion of the leading edge of the first blade and the trailing edge of the second blade is set to the diameter D of the peripheral edge of the blade.
  • the distance H is 0.056 times or less the diameter D of the peripheral edge of the blade, the inclination of the blade becomes too large at the connecting portion of the leading edge of the first blade and the trailing edge of the second blade. prevent. Thereby, separation of the air flow occurs on the negative pressure surface (blade surface on the air blowing side) opposite to the positive pressure surface, thereby preventing the blowing ability of the propeller fan from being lowered. As a result, it is possible to realize a three-blade propeller fan that greatly contributes to energy saving and resource saving design.
  • the connecting portion extends between adjacent wings of the first wing, the second wing, and the third wing, and blows air with rotation to a region connecting the root portions of the adjacent wings. It has a blade-like surface for performing.
  • a blade-like surface for blowing air with rotation is formed at the connecting portion, so that it is possible to blow in the forward direction even near the rotation center of the blade.
  • the air blowing ability can be improved.
  • the diameter d of the virtual circle satisfies a relationship of 0.14 ⁇ d / D. According to the propeller fan configured in this way, the size of the connecting portion is prevented from becoming too small with respect to the outer peripheral dimension of the blade, and the propeller fan is prevented from having insufficient strength.
  • the propeller fan described in any of the above is molded from resin. According to the propeller fan configured as described above, a lightweight and highly rigid propeller fan can be realized.
  • the molding die according to the present invention is used for molding the propeller fan described in any of the above using a resin. According to the molding die configured as described above, a light and high-rigidity resin propeller fan can be manufactured.
  • a fluid feeder according to the present invention includes the propeller fan described in any of the above. According to the fluid feeder configured as described above, by providing the propeller fan according to the present invention, a fluid feeder that greatly contributes in terms of energy saving and resource saving design can be realized.
  • FIG. 6 It is a side view which shows the two-blade propeller fan in Embodiment 1 of this invention. It is a top view which shows the propeller fan seen from the direction (suction side) shown by the arrow II in FIG. It is a top view which shows the propeller fan seen from the direction (blowing side) shown by the arrow III in FIG. It is the perspective view which looked at the propeller fan in FIG. 1 from the suction side. It is a top view which shows an example of the propeller fan in FIG. 6 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line X.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line Y.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line Z.
  • FIG. It is another side view which shows the propeller fan in FIG. It is a figure for demonstrating the mechanism of the propeller fan in FIG. It is another figure for demonstrating the mechanism of the propeller fan in FIG.
  • FIG. 6 is still another diagram for explaining the mechanism of the propeller fan in FIG. 1.
  • FIG. 6 is still another diagram for explaining the mechanism of the propeller fan in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a side view showing a two-blade propeller fan according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the propeller fan viewed from the direction (suction side) indicated by the arrow II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing the propeller fan viewed from the direction indicated by arrow III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the propeller fan in FIG. 1 viewed from the suction side.
  • propeller fan 10 in the present embodiment is a two-blade propeller fan, and is integrally molded with a synthetic resin such as glass fiber-containing AS (acrylonitrile-styrene) resin. Yes.
  • the propeller fan 10 includes a blade 21A and a blade 21B (hereinafter referred to as a blade 21 unless otherwise specified) and a connecting portion 31 that connects (connects) the blade 21A and the blade 21B to each other.
  • the propeller fan 10 rotates around a central axis 101 which is a virtual axis, and blows air from the suction side to the blowout side in FIG.
  • a minimum virtual circle 102 is drawn so as to separate the blades 21A and 21B from each other in the circumferential direction of the central shaft 101.
  • the connecting portion 31 is defined inside the virtual circle 102, and the wings 21A and 21B are defined outside the virtual circle 102.
  • the blades 21 ⁇ / b> A and 21 ⁇ / b> B are arranged at equal intervals in the rotational axis of the propeller fan 10, that is, in the circumferential direction of the central shaft 101.
  • the wing 21A and the wing 21B are formed in the same shape, and are formed such that when one wing is rotated around the central axis 101 toward the other wing, the shapes of the two wings coincide.
  • the blade 21 includes a front edge portion 21 b positioned on the propeller fan 10 in the rotation direction side, a rear edge portion 21 c positioned on the opposite side of the rotation direction, and a peripheral edge portion 21 a positioned on the outermost side with respect to the central shaft 101. And have.
  • the peripheral edge portion 21a is formed to extend in an arc shape having a diameter D around the central axis 101.
  • the peripheral edge portion 21a is formed such that one end extending in an arc shape continues to the rear edge portion 21c.
  • the blade 21 further has a blade tip edge portion 21d.
  • the blade tip edge portion 21d is formed so as to connect between the peripheral edge portion 21a and the front edge portion 21b.
  • the blade tip edge portion 21d has a sickle-like shape.
  • the peripheral edge portion 21a is formed so that the other end extending in an arc shape is connected to the rear edge portion 21c via the blade tip edge portion 21d.
  • the blade tip edge 21d is provided at the tip of the propeller fan 10 in the most rotational direction in the blade 21 in which the blade tip edge 21d is formed.
  • the outer shape of the blade 21 is constituted by a front edge portion 21b, a blade tip edge portion 21d, a peripheral edge portion 21a, and a rear edge portion 21c.
  • the blade 21 is formed with a blade surface 26 that blows air as the propeller fan 10 rotates (sends air from the suction side to the discharge side).
  • the blade surface 26 is formed on each side facing the suction side and the blowout side.
  • the blade surface 26 is formed in a region surrounded by the front edge portion 21b, the blade tip edge portion 21d, the peripheral edge portion 21a, and the rear edge portion 21c.
  • the blade surface 26 is formed on the entire surface surrounded by the front edge portion 21b, the blade tip edge portion 21d, the peripheral edge portion 21a, and the rear edge portion 21c.
  • the blade surfaces 26 of the blades 21A and 21B are formed by curved surfaces that are inclined from the suction side to the discharge side in the circumferential direction from the front edge portion 21b to the rear edge portion 21c.
  • the blade surface 26 is composed of a pressure surface 26q and a suction surface 26p disposed on the back side of the pressure surface 26q.
  • the positive pressure surface 26q is formed on the side facing the blowing side of the blade surface 26, and the negative pressure surface 26p is formed on the side facing the suction side of the blade surface 26.
  • the root portion of the wing 21 ⁇ / b> A and the root portion of the wing 21 ⁇ / b> B arranged on the outer periphery of the virtual circle 102 are connected to each other by a connecting portion 31 arranged around the center axis 101.
  • the connecting portion 31 has a blade surface 36 on each side facing the suction side and the blowout side, and is formed in an airfoil shape.
  • the blade surface 36 is formed continuously from the blade surface 26 of the blade 21A and the blade surface 26 of the blade 21B.
  • the blade surface 26 of the blade 21 ⁇ / b> A and the blade surface 26 of the blade 21 ⁇ / b> B are continuously formed via the blade surface 36.
  • the leading edge 21b of the wing 21A and the trailing edge 21c of the wing 21B face each other in the direction connecting the wing 21A and the wing 21B, and the leading edge 21b of the wing 21B and the trailing edge of the wing 21A.
  • the inclination direction of the blade surface 36 on the blade 21A side and the inclination direction of the blade surface 36 on the blade 21B side are twisted with the central axis 101 interposed therebetween.
  • the inclination of the blade surface decreases, and the blade surface 36 on the blade 21A side and the blade surface 36 on the blade 21B side eventually become the central axis.
  • a smooth connection is made on a line passing through 101. That is, the blades 21A and 21B and the connecting portion 31 form a blade surface 26 and a blade surface 36, which are formed integrally and continuously tangent, respectively.
  • a region connecting the root portion of the blade 21A and the root portion of the blade 21B in the connecting portion 31 is formed in a blade surface shape that blows air with rotation.
  • the leading edge 21b of the wing 21A and the trailing edge 21c of the wing 21B are connected through the connecting portion 31, and the leading edge 21b of the wing 21B and the rear of the wing 21A are connected.
  • the edge portion 21 c is connected through the connecting portion 31.
  • the virtual circle 102 is in contact with the connection portion between the front edge portion 21b of the blade 21A and the rear edge portion 21c of the blade 21B, and is in contact with the connection portion between the front edge portion 21b of the blade 21B and the rear edge portion 21c of the blade 21A. It is drawn.
  • the connecting portion 31 extends from the suction side in the airflow delivery direction to the blowout side from the root portion on the front edge portion 21b side of the blade 21A toward the root portion on the rear edge portion 21c side of the blade 21B, and extends in front of the blade 21B. It is formed so as to extend from the suction side in the airflow delivery direction to the blowout side as it goes from the root part on the edge part 21b side to the root part on the rear edge part 21c side of the blade 21A.
  • the connecting part 31 is formed so as to have a function of sending air from the suction side in the airflow sending direction of the propeller fan 10 to the blowing side.
  • the blades 21A and 21B and the connecting portion 31 have a thin shape and are integrally molded.
  • a single two-blade extending around the center axis 101 to the outer periphery thereof is integrally molded by blade 21A, blade 21B, and connecting portion 31.
  • Propeller fan 10 is integrally formed including blade 21A and blade 21B, and a connecting portion 31 connecting the root portion of blade 21A and the root portion of blade 21B.
  • the propeller fan 10 has a boss hub portion 41 as a rotating shaft portion.
  • the boss hub portion 41 is a portion that connects the propeller fan 10 to an output shaft of a motor (not shown) that is a drive source thereof.
  • the boss hub portion 41 has a cylindrical shape and is connected to the connecting portion 31 at a position overlapping the central axis 101.
  • the boss hub portion 41 is formed to extend in the axial direction of the central shaft 101 from the blade surface 36 on the suction side.
  • the boss hub portion 41 which is a member for rotationally driving the blade 21A and the blade 21B with the region connecting the root portion of the blade 21A and the root portion of the blade 21B as a rotation center, Propeller fan 10 is provided integrally.
  • the shape of the boss hub portion 41 is not limited to a cylindrical shape, and can be changed as appropriate according to the connection structure with respect to the output shaft of the motor.
  • the boss hub portion 41 may be formed to extend from the blowing side blade surface 36 or may be formed to extend from the suction side and blowing side blade surface 36.
  • the connecting portion 31 is formed so as to extend from the outer peripheral surface of the boss hub portion 41 to the outer peripheral side.
  • the connecting part 31 is the minimum of the outer edge of the connecting part 31 on the virtual line Z that intersects the central axis 101 at a right angle from the central axis 101.
  • the outer edge of the boss hub 41 on the imaginary line Z is formed such that the distance L2 from the central axis 101 is smaller than the distance L1 (see FIG. 2).
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the propeller fan in FIG. 6 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line X.
  • FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line Y.
  • FIG. FIG. 8 is a perspective view showing a cross-sectional shape when the propeller fan in FIG. 5 is cut at a position indicated by a two-dot chain line Z.
  • FIG. 6 and 7 show a cross section of the blade 21, and FIG. 8 shows a cross section of the connecting portion 31.
  • the blade 21 has a circumferential cross-sectional thickness connecting the leading edge portion 21b and the trailing edge portion 21c from the vicinity of the blade center to the leading edge portion 21b and the trailing edge portion 21c. Each of them is thinner as it goes, and is formed into an airfoil shape having a maximum thickness at a position closer to the leading edge 21b side than the blade center.
  • the connecting portion 31 is formed in an airfoil shape similar to the wing 21 described above.
  • propeller fan 10 in the present embodiment is formed to have an airfoil cross-sectional shape at any cross-sectional position from peripheral edge 21 a of blade 21 toward central axis 101.
  • the propeller fan 10 integrally molded by a synthetic resin
  • the propeller fan in this invention is not restricted to resin.
  • the propeller fan 10 may be formed by twisting a single sheet metal, or the propeller fan 10 may be formed of an integral thin-walled object formed with a curved surface. In these cases, a separately molded boss hub portion 41 may be joined to the rotation center of the propeller fan 10.
  • the peripheral edge portion 21a and the rear edge portion 21c are continuous at an intersection 21e.
  • the intersection 21e exists at a position where the end of the peripheral edge 21a having a diameter D and drawing a circular arc intersects with the rear edge 21c connected to the end.
  • the intersection 21e on the wing 21A and the intersection 21e on the wing 21B exist at the same height in the axial direction of the central axis 101.
  • a virtual plane 210 including the blade tip edge 21d connecting the front edge 21b and the peripheral edge 21a and the central axis 101 is defined.
  • FIG. 9 is another side view showing the propeller fan in FIG.
  • FIG. 9 shows the propeller fan 10 viewed from the direction indicated by the arrow IX parallel to the plane 210 in FIG.
  • a plane ⁇ including the intersection 21e of the wing 21A and the wing 21B and orthogonal to the central axis 101 is defined.
  • the front edge portion 21 b of the blade 21 ⁇ / b> A and the rear edge portion 21 c of the blade 21 ⁇ / b> B are connected through the connecting portion 31.
  • a connecting portion between the front edge portion 21b of the blade 21A and the rear edge portion 21c of the blade 21B crosses the central axis 101 from the front edge portion 21b of the blade 21A toward the rear edge portion 21c of the blade 21B. It is formed to extend from the suction side in the delivery direction to the blowout side.
  • propeller fan 10 in the present embodiment satisfies the relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056.
  • diameter d of virtual circle 102 is the peripheral portion of blade 21.
  • the value is set to 0.14 times the diameter D of 21a. That is, propeller fan 10 in the present embodiment is formed to satisfy the relationship of 0.14 ⁇ d / D.
  • the relational expression between the diameter d of the virtual circle 102 and the diameter D of the blade 21 is not an essential configuration.
  • a propeller fan that satisfies the relationship of 0.14 ⁇ d / D may be configured not to satisfy the relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056.
  • an airfoil connecting portion 31 that connects the blades 21A and 21B is provided.
  • it can be effectively used as a blade having a cross-sectional shape of an airfoil and a large angle of attack even in a rotation center that has not been sufficiently used as a boss hub.
  • the ventilation capability in the vicinity of the central portion where the peripheral speed is slow compared to the outer peripheral side can be significantly increased, and the ventilation performance of the entire fan can be greatly improved.
  • the air volume can be increased at the same rotational speed. Furthermore, the mass of the propeller fan can be reduced by replacing most of the large boss hub portion that has conventionally existed in the rotation center portion with the connecting portion 31 having a wing-shaped cross-sectional shape. As a result, the load on the driving motor is reduced, and power consumption can be reduced with the same air volume.
  • 10 to 13 are diagrams for explaining the mechanism of the propeller fan in FIG.
  • FIG. 10 shows a propeller fan for comparison.
  • boss hub portion 141 is provided at the center of rotation, and blades 121 (121A, 121A, 121B).
  • the shape of the wing 121 is almost the same as the wing 21 in FIG.
  • the propeller fan 10 in the present embodiment has a very small boss hub portion 41 and works as a blade to a position closer to the center than the propeller fan 110 for comparison.
  • Wind flows into the blade surface 36 from the front edge portion 21b (S2 in FIG. 12) in the vicinity of the boundary with the connecting portion 31. Thereafter, the streamline extends slightly outside the concentric circles and draws R2 in FIG.
  • the hatched portion (area B) inside the R2 cannot perform the work of the blower that sends the wind.
  • FIG. 13 shows an area difference (A ⁇ B) in a region where the work of the blower that sends the winds of both cannot be performed.
  • the propeller fan 10 in the present embodiment increases the lift generated in the fan by the area difference (A ⁇ B). It is known that the wind is blown by a reaction force generated by the reaction of the lift force. When the lift force is large, the reaction force is increased correspondingly, and the blowing ability is increased.
  • the air blowing capacity can be improved by the connecting portion 31 arranged at the rotation center.
  • Propeller fan 10 in the present embodiment has a relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056 (D: diameter of peripheral portion 21a of blade 21; H: plane ⁇ on the line of central axis 101; blade 21A The distance between the front edge portion 21b and the connecting portion of the rear edge portion 21c of the blade 21B.
  • FIG. 14 is a side view showing a propeller fan which is a first comparative example with respect to the propeller fan in FIG.
  • FIG. 15 is a side view showing a propeller fan that is a second comparative example with respect to the propeller fan in FIG. 9.
  • the distance between the plane ⁇ and the connecting portion of the leading edge 21b of the blade 21A and the trailing edge 21c of the blade 21B is H1, and the propeller satisfies the relationship of H1 / D ⁇ 0.028. Fans are shown.
  • the distance between the plane ⁇ and the connecting portion of the leading edge 21b of the blade 21A and the trailing edge 21c of the blade 21B is H2, and the propeller satisfies the relationship of H2 / D> 0.056. Fans are shown.
  • the connecting portion between the front edge portion 21b of the blade 21A and the rear edge portion 21c of the blade 21B Extends at a small angle with respect to a plane orthogonal to the central axis 101. In this case, the air flowing in from the front edge portion 21b of the blade 21A and flowing out from the rear edge portion 21c of the blade 21B cannot be sent out strongly in the axial direction of the central shaft 101 in the vicinity of the rotation center. Damaged.
  • 16 and 17 are diagrams for explaining the mechanism of the propeller fan in FIG.
  • propeller fan 10 in the present embodiment satisfying the relationship of 0.028 ⁇ H / D has blade 21A as compared with the propeller fan of the first comparative example.
  • a connecting portion between the leading edge portion 21b and the trailing edge portion 21c of the blade 21B is inclined at a large angle with respect to a plane orthogonal to the central axis 101, and is warped in the axial direction of the central axis 101.
  • FIG. 16 shows an area difference (BC) in a region where the work of the blower sending the wind cannot be performed in comparison with the propeller fan in FIG.
  • the connecting portion of the front edge portion 21b of the blade 21A and the rear edge portion 21c of the blade 21B is in a state of being inclined at a larger angle with respect to a plane orthogonal to the central axis 101.
  • air easily flows into the pressure surface 26q near the connection portion between the front edge portion 21b of the blade 21A and the rear edge portion 21c of the blade 21B, while air flow separation occurs on the suction surface 26p side. May occur.
  • propeller fan 310 in the present embodiment that satisfies the relationship of H / D ⁇ 0.056, the inclination of blade 21 at the connection portion of front edge portion 21b of blade 21A and rear edge portion 21c of blade 21B is the same. Is prevented from becoming too large, and peeling on the suction surface 26p side is prevented.
  • the propeller fan 10 according to the present embodiment satisfying the relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056 can realize an excellent blowing capacity.
  • the propeller fan 10 in the embodiment it is possible to suppress an increase in power consumption of the motor even if the air volume is increased. (4) By reducing the weight, the material can be reduced and the power consumption of the motor can be further reduced. (If the weight of the fan is large, the bearing loss of the motor shaft and the like increase, and extra power consumption is required. On the other hand, according to the propeller fan 10 in the present embodiment, the fan is significantly reduced in weight. As a result, the bearing loss of the motor shaft can be reduced, so that the power consumption of the motor can be reduced. As a result, according to propeller fan 10 in the first embodiment of the present invention, it is possible to realize a propeller fan that greatly contributes to global environment conservation in terms of energy saving and resource saving design.
  • the diameter d of the virtual circle 102 is set to a value not less than 0.14 times the diameter D of the peripheral edge 21 a of the blade 21. Accordingly, the size of the connecting portion 31 that plays a role of connecting the root portion of the blade 21A and the root portion of the blade 21B is prevented from becoming too small with respect to the outer peripheral dimension of the blade. As a result, the strength of the propeller fan 10 can be sufficiently ensured.
  • FIG. 18 is a side view showing the three-blade propeller fan according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 19 is a plan view showing the propeller fan viewed from the direction (suction side) indicated by the arrow XIX in FIG.
  • FIG. 20 is a plan view showing the propeller fan as seen from the direction (outlet side) indicated by the arrow XX in FIG.
  • FIG. 21 is a perspective view of the propeller fan in FIG. 18 viewed from the suction side.
  • propeller fan 50 in the present embodiment is a three-blade propeller fan.
  • Propeller fan 50 is spaced apart in the circumferential direction, and blade 21A, blade 21B and blade 21C (hereinafter referred to as blade 21 unless otherwise specified) that blow air as it rotates about central shaft 101.
  • blade 21A, blade 21B, and blade 21C (hereinafter referred to as blade 21 unless otherwise specified) that blow air as it rotates about central shaft 101.
  • a connecting portion 31 that connects the blade 21A, the blade 21B, and the blade 21C.
  • a minimum virtual circle 102 is drawn that separates the blades 21 ⁇ / b> A, 21 ⁇ / b> B, and 21 ⁇ / b> C in the circumferential direction of the central shaft 101.
  • the connecting portion 31 is defined inside the virtual circle 102, and the wing 21A, the wing 21B, and the wing 21C are defined outside the virtual circle 102.
  • the blades 21A, 21B, and 21C are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotation axis of the propeller fan 50, that is, the central shaft 101.
  • the wing 21A, the wing 21B, and the wing 21C are formed in the same shape.
  • the blade 21B is arranged adjacent to the blade 21A in the rotation direction of the propeller fan 50, and the blade 21C is arranged adjacent to the blade 21B in the rotation direction of the propeller fan 50.
  • the root portion of the wing 21A, the root portion of the wing 21B, and the root portion of the wing 21C arranged on the outer periphery of the virtual circle 102 are connected to each other by a connecting portion 31 arranged around the axis of the central axis 101.
  • a single three-blade extending around the central axis 101 around the central shaft 101 is integrated by the blade 21A, the blade 21B, the blade 21C, and the connecting portion 31. Is molded.
  • the leading edge 21b of the wing 21A and the trailing edge 21c of the wing 21B are connected through the connecting portion 31, and the leading edge 21b of the wing 21B and the rear of the wing 21C are connected.
  • the edge portion 21c is connected through the connecting portion 31, and the front edge portion 21b of the blade 21C and the rear edge portion 21c of the blade 21A are connected through the connecting portion 31.
  • the virtual circle 102 is in contact with a connection portion between the front edge portion 21b of the wing 21A and the rear edge portion 21c of the wing 21B, and is in contact with a connection portion between the front edge portion 21b of the wing 21B and the rear edge portion 21c of the wing 21C. It is drawn so as to be in contact with the connecting portion between the front edge portion 21b of 21C and the rear edge portion 21c of the blade 21A.
  • the propeller fan 50 has a boss hub portion 41 as a central shaft portion.
  • the connecting portion 31 is formed so as to extend from the outer peripheral surface of the boss hub portion 41 to the outer peripheral side.
  • the connecting portion 31 is smaller than the minimum length L1 of the connecting portion 31 from the central axis 101 on the imaginary line Z passing through the central axis 101 when the propeller fan 50 is viewed from the axial direction of the central axis 101.
  • the length L2 of the boss hub 41 from the central axis 101 on the virtual line Z is formed to be smaller (see FIG. 19).
  • peripheral edge portion 21a and trailing edge portion 21c are connected at intersection 21e. Yes.
  • the intersection 21e on the wing 21A, the intersection 21e on the wing 21B, and the intersection 21e on the wing 21C exist at the same height in the axial direction of the central axis 101.
  • a virtual plane 220 including a blade tip edge portion 21d connecting the leading edge portion 21b and the peripheral edge portion 21a in the blade 21C and the central axis 101 is defined.
  • FIG. 22 is another side view showing the propeller fan in FIG. 22 shows the propeller fan 50 as viewed from the direction indicated by the arrow XXII orthogonal to the plane 220 in FIG.
  • a plane ⁇ that includes the intersection 21e of the wing 21A, wing 21B, and wing 21C and is orthogonal to the central axis 101 is defined.
  • the front edge portion 21 b of the blade 21 ⁇ / b> A and the rear edge portion 21 c of the blade 21 ⁇ / b> B are connected through the connecting portion 31.
  • propeller fan 50 in the present embodiment satisfies the relationship of 0.028 ⁇ H / D ⁇ 0.056.
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between H / D and the air volume of the propeller fan in FIG.
  • H distance between plane ⁇ and the connecting portion of leading edge 21b of blade 21A and trailing edge 21c of blade 21B
  • D peripheral edge of blade 21
  • Plural types of propeller fans having different values of the diameter D) of 21a were prepared and rotated at a constant rotational speed.
  • the air volume in each propeller fan was measured, and the measurement results are summarized in the graph of FIG.
  • the diameter D was 460 mm and the rotation speed was 1000 rpm.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between d / D and maximum stress of the propeller fan in FIG.
  • the maximum stress of the propeller fan is changed as d (diameter of virtual circle 102) / D (diameter D of peripheral edge 21a of blade 21) changes.
  • the change was measured by simulation, and the results are summarized in the graph shown in FIG.
  • the propeller fan was rotated about the central axis 101, and the stress acting on the entire propeller fan due to the centrifugal load was obtained.
  • the rotation speed was constant at 1000 rpm, and the largest stress among stress values acting on the entire propeller fan was defined as the maximum stress.
  • the maximum stress of the propeller fan 10 gradually increased as the d / D value decreased, that is, as the ratio of the size of the connecting portion 31 to the outer periphery of the blade decreased.
  • the value of d / D is in a range smaller than 0.14, the maximum stress is remarkably increased, and the strength of the propeller fan 10 is remarkably lowered.
  • the strength of the propeller fan 10 could be secured in the range of 0.14 ⁇ d / D.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a molding die used for manufacturing a propeller fan.
  • the molding die 61 includes a fixed side die 62 and a movable side die 63.
  • the fixed side mold 62 and the movable side mold 63 define a cavity that is substantially the same shape as the propeller fan and into which a fluid resin is injected.
  • the molding die 61 may be provided with a heater (not shown) for enhancing the fluidity of the resin injected into the cavity.
  • a heater for enhancing the fluidity of the resin injected into the cavity.
  • the installation of such a heater is particularly effective when, for example, a synthetic resin with increased strength such as an AS resin containing glass fiber is used.
  • the pressure side surface of the propeller fan is formed by the fixed side die 62 and the suction side surface is formed by the movable side die 63.
  • the suction surface side surface of the propeller fan may be formed by the stationary mold 62, and the pressure surface side surface of the propeller fan may be formed by the movable mold 63.
  • Some propeller fans use metal as the material and are integrally formed by drawing by press working. In these moldings, it is difficult to squeeze with a thick metal plate, and the mass becomes heavy, so that a thin metal plate is generally used. In this case, it is difficult to maintain strength (rigidity) with a large propeller fan.
  • a part that uses a part called a spider formed of a metal plate thicker than the wing part and fixes the wing part to the rotating shaft, but there is a problem that the mass becomes heavy and the fan balance is also deteriorated.
  • a thin metal plate having a certain thickness is used, there is a problem in that the cross-sectional shape of the wing portion cannot be a wing shape.
  • an outdoor unit of an air conditioner will be described as an example of a fluid feeder having the propeller fan 10 in the first embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram showing an outdoor unit of an air conditioner using a propeller fan.
  • the outdoor unit 75 of the air conditioner includes a blower 73 having the propeller fan 10 and the drive motor 72 in the first embodiment. Fluid is sent out by the blower 73.
  • An outdoor heat exchanger 74 is provided in the outdoor unit 75, and heat exchange is efficiently performed by the blower 73.
  • the blower 73 is installed in the outdoor unit 75 by a motor angle 76.
  • the outdoor unit 75 since the outdoor unit 75 has the propeller fan 10 described in the first embodiment, the generation of noise is suppressed and the operation sound is quiet.
  • the outdoor unit 75 can reduce energy consumption.
  • the same effect is acquired also when the propeller fan 50 demonstrated in Embodiment 1 is used.
  • an example of an air conditioner outdoor unit has been described as an example of a fluid feeder, but in addition to this, for example, an air purifier, a humidifier, a fan, a fan heater, and a cooling device The same effect can be obtained by applying this propeller fan to a device for delivering a fluid such as a ventilation device.
  • the present invention is mainly applied to household electric appliances having a blowing function such as an air purifier and an air conditioner.

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Abstract

 2枚翼のプロペラファンは、翼(21A)および翼(21B)と、翼同士を連接する連接部(31)とを備える。各翼は、中心軸(101)を中心に、直径Dを有して円弧状に延びる周縁部(21a)と、回転方向の側に配置される前縁部(21b)と、回転方向の反対側に配置される後縁部(21c)と、前縁部(21b)と周縁部(21a)とを接続する翼先端縁部(21d)とを有する。後縁部(21c)および周縁部(21a)の交点(21e)を含み、中心軸(101)に直交する平面をγとする。プロペラファンを翼先端縁部(21d)と中心軸(101)とを含む平面に平行な方向から見た場合に、中心軸(101)の線上における、平面γと、翼(21A)の前縁部(21b)および翼(21B)の後縁部(21c)の接続部分との間の距離Hは、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす。このような構成により、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置を提供することができる。

Description

プロペラファン、成型用金型および流体送り装置
 この発明は、一般的には、プロペラファン、成型用金型および流体送り装置に関し、より特定的には、送風機のためのプロペラファンと、そのようなプロペラファンを樹脂により成型するための成型用金型と、そのようなプロペラファンを備えた空気調和機の室外機、空気清浄機、加湿機、除湿機、ファンヒータ、冷却装置、換気装置等の流体送り装置とに関する。
 従来のプロペラファンに関して、たとえば、特開平3-88999号公報には、プロペラ翼の正圧力面には正圧力を、負圧力面には負圧力を分離供給してプロペラ翼の揚力を高め、同時に強度も向上させることを目的とした軸流ファンが開示されている(特許文献1)。特許文献1に開示された軸流ファンは、ハブの外周部に形成され、ハブ軸心から半径方向外方に延出する複数枚のプロペラ翼を有する。
 また、特開2000-314399号公報には、回転軸孔部分のボス部の後加工を必要とせずに、ゲート処理を良好にすることを目的としたプロペラファンが開示されている(特許文献2)。特許文献2に開示されたプロペラファンは、円筒状または円錐状のハブ部と、ハブ部に一体になって設けられた羽根部とを有する。
 さらに、特開昭64-397号公報(特許文献3)、特開2008-240526号公報(特許文献4)および特開2004-132211号公報(特許文献5)にも、各種のプロペラファンが開示されている。
特開平3-88999号公報 特開2000-314399号公報 特開昭64-397号公報 特開2008-240526号公報 特開2004-132211号公報
 従来より、送風機や冷却機にプロペラファンが使用され、たとえば、エアコンの室外機には熱交換器に送風を行なうためのプロペラファンが付設されている。プロペラファンには、ファンの外周側と比較して周速の遅いファンの中心部付近で送風能力が弱くなるという特性がある。このような特性により、送風経路内に、たとえば熱交換器などの圧力損失が大きい抵抗物が設置されると、ファン外周側では順方向に送風するが、ファンの中心部付近では逆流が生じ、その結果、ファンの圧力流量特性が高静圧域で悪くなるといった問題が生じる。
 一方、上述の特許文献1および2に開示されるように、回転中心に大きなボスハブ部を設け、このボスハブ部の外周から複数枚の翼を延出させた構造のプロペラファンが知られている。このようなプロペラファンにおいては、大きなボスハブ部によってファンの中心部付近の逆流領域が閉塞されるため、逆流を防止し、ファンの圧力流量特性の高静圧域での悪化を抑制することができる。また、通常、翼は迎え角を有しており、翼の根元部をそのまま延長すると複数の翼の根元部同士が、ねじれた位置関係となるが、大きなボスハブ部を設けることによって、送風を行なう複数の翼を簡便に一体に形成することができる。
 しかしながら、大きなボスハブ部が設けられた上記プロペラファンでは、下記に説明する複数の課題が新たに生じる。
 すなわち、1つ目の課題は、圧力流量特性の高静圧域での悪化をある程度抑制できるものの、低圧大風量域においては、十分に回転中心部を活用できず、送風効率が低下するといった問題である。また、2つ目の課題は、大きなボスハブ部を備えることにより、プロペラファン自体の質量が大きくなるため、駆動用のモータへの負荷が増大し、消費電力が増大するという問題である。また、3つ目の課題は、材料費が増大し、製造コストが増加するといった問題である。これら3つの課題は、昨今の地球環境配慮において、省エネルギー性や省資源設計の面で、著しい不備を生じさせる。
 そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置を提供することである。
 この発明の1つの局面に従ったプロペラファンは、2枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、2枚翼をなす第1翼および第2翼と、第1翼および第2翼を連接する連接部とを備える。第1翼および第2翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第1翼および第2翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第1翼および第2翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Dを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第1翼の前縁部と第2翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第1翼および第2翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第1翼および第2翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に平行な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分との間の距離Hは、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす。
 このように構成されたプロペラファンによれば、平面γと、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分との間の距離Hを、翼の周縁部の直径Dの0.028倍以上とすることにより、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分において、翼が、中心軸に直交する平面を基準に中心軸の軸方向により反った傾きとなる。これにより、翼の回転中心付近の正圧面(空気の吹出側の翼面)に空気が流入し易くなり、プロペラファンの送風能力を効率よく高めることができる。また、距離Hを翼の周縁部の直径Dの0.056倍以下とすることにより、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分において翼の傾きが大きくなりすぎることを防ぐ。これにより、正圧面の反対側の負圧面(空気の吹出側の翼面)において空気流れの剥離が生じ、プロペラファンの送風能力が低下することを防止する。結果、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する2枚翼のプロペラファンを実現できる。
 また好ましくは、連接部は、第1翼と第2翼との間で延在し、第1翼の根元部および第2翼の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
 このように構成されたプロペラファンによれば、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
 この発明の別の局面に従ったプロペラファンは、3枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、3枚翼をなす第1翼、第2翼および第3翼と、第1翼、第2翼および第3翼を連接する連接部とを備える。第1翼、第2翼および第3翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第1翼、第2翼および第3翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第1翼、第2翼および第3翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Dを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第2翼は、第1翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、第3翼は、第2翼に対して回転方向の側に隣接して配置される。第1翼の前縁部と、第2翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第1翼、第2翼および第3翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第3翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に直角な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分との間の距離Hは、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす。
 このように構成されたプロペラファンによれば、平面γと、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分との間の距離Hを、翼の周縁部の直径Dの0.028倍以上とすることにより、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分において、翼が、中心軸に直交する平面を基準に中心軸の軸方向により反った傾きとなる。これにより、翼の回転中心付近の正圧面(空気の吹出側の翼面)に空気が流入し易くなり、プロペラファンの送風能力を効率よく高めることができる。また、距離Hを翼の周縁部の直径Dの0.056倍以下とすることにより、第1翼の前縁部および第2翼の後縁部の接続部分において翼の傾きが大きくなりすぎることを防ぐ。これにより、正圧面の反対側の負圧面(空気の吹出側の翼面)において空気流れの剥離が生じ、プロペラファンの送風能力が低下することを防止する。結果、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する3枚翼のプロペラファンを実現できる。
 また好ましくは、連接部は、第1翼、第2翼および第3翼のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
 このように構成されたプロペラファンによれば、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
 また好ましくは、仮想円の直径dは、0.14≦d/Dの関係を満たす。このように構成されたプロペラファンによれば、連接部の大きさが翼の外周寸法に対して小さくなりすぎ、プロペラファンの強度が不十分となることを防止する。
 また好ましくは、上述のいずれかに記載のプロペラファンは、樹脂により成型される。このように構成されたプロペラファンによれば、軽量かつ高剛性のプロペラファンを実現することができる。
 この発明に従った成型用金型は、上述のいずれかに記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる。このように構成された成型用金型によれば、軽量かつ高剛性の樹脂製プロペラファンを製造することができる。
 この発明に従った流体送り装置は、上述のいずれかに記載のプロペラファンを備える。このように構成された流体送り装置によれば、本発明におけるプロペラファンを備えることにより、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する流体送り装置を実現できる。
 以上に説明したように、この発明に従えば、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置を提供することができる。
この発明の実施の形態1における2枚翼のプロペラファンを示す側面図である。 図1中の矢印IIに示す方向(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 図1中の矢印IIIに示す方向(吹出側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 図1中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。 図1中のプロペラファンの一例を示す平面図である。 図5中のプロペラファンを2点鎖線Xに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。 図5中のプロペラファンを2点鎖線Yに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。 図5中のプロペラファンを2点鎖線Zに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。 図1中のプロペラファンを示す別の側面図である。 図1中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。 図1中のプロペラファンのメカニズムを説明するための別の図である。 図1中のプロペラファンのメカニズムを説明するためのさらに別の図である。 図1中のプロペラファンのメカニズムを説明するためのさらに別の図である。 図9中のプロペラファンに対して第1比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。 図9中のプロペラファンに対して第2比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。 図9中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。 図9中のプロペラファンのメカニズムを説明するための別の図である。 この発明の実施の形態1における3枚翼のプロペラファンを示す側面図である。 図18中の矢印XIXに示す方向(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 図18中の矢印XXに示す方向(吹出側)から見たプロペラファンを示す平面図である。 図18中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。 図18中のプロペラファンを示す別の側面図である。 図1中のプロペラファンのH/Dと風量との関係を示すグラフである。 図1中のプロペラファンのd/Dと最大応力との関係を示すグラフである。 プロペラファンの製造に用いられる成型用金型を示す断面図である。 プロペラファンを用いた空気調和機の室外機を示す図である。
 この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
 (実施の形態1)
 [2枚翼のプロペラファンの構造の説明]
 図1は、この発明の実施の形態1における2枚翼のプロペラファンを示す側面図である。図2は、図1中の矢印IIに示す方向(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。図3は、図1中の矢印IIIに示す方向(吹出側)から見たプロペラファンを示す平面図である。図4は、図1中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
 図1から図4を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン10は、2枚翼のプロペラファンであり、たとえば、ガラス繊維入りAS(acrylonitrile-styrene)樹脂等の合成樹脂により一体成型されている。
 プロペラファン10は、翼21Aおよび翼21B(以下、特に区別しない場合は翼21という)と、翼21Aおよび翼21Bを互いに連接する(つなげる)連接部31とを有する。プロペラファン10は、仮想軸である中心軸101を中心に回転し、図1中の吸込側から吹出側に送風を行なう。
 図2中に示すように、プロペラファン10を中心軸101の軸方向から見て、翼21Aおよび翼21Bを中心軸101の周方向において互いに離間させるような最小の仮想円102を描いた場合に、仮想円102の内側に連接部31が規定され、仮想円102の外側に翼21Aおよび翼21Bが規定される。
 翼21Aおよび翼21Bは、プロペラファン10の回転軸、すなわち中心軸101の周方向において、等間隔に配置されている。翼21Aおよび翼21Bは、同一形状に形成されており、一方の翼を中心軸101を中心に他方の翼に向けて回転させた場合に両者の形状が一致するように形成されている。
 翼21は、プロペラファン10の回転方向の側に位置する前縁部21bと、回転方向の反対側に位置する後縁部21cと、中心軸101に対して最も外周側に位置する周縁部21aとを有する。周縁部21aは、中心軸101を中心に直径Dを有する円弧状に延びて形成されている。周縁部21aは、その円弧状に延びる一端が後縁部21cに連なるように形成されている。
 翼21は、翼先端縁部21dをさらに有する。翼先端縁部21dは、周縁部21aと前縁部21bとの間を接続するように形成されている。翼先端縁部21dは、鎌状に尖った形状を有する。周縁部21aは、その円弧状に延びる他端が翼先端縁部21dを介して後縁部21cに連なるように形成されている。翼先端縁部21dは、その翼先端縁部21dが形成された翼21において、プロペラファン10の最も回転方向の先端側に位置して設けられている。
 プロペラファン10を中心軸101の軸方向から見た場合に、翼21の外形が、前縁部21b、翼先端縁部21d、周縁部21aおよび後縁部21cによって構成されている。
 翼21には、プロペラファン10の回転に伴って送風を行なう(吸込側から吹出側に空気を送り出す)翼面26が形成されている。
 翼面26は、吸込側および吹出側に面する側にそれぞれ形成されている。翼面26は、前縁部21b、翼先端縁部21d、周縁部21aおよび後縁部21cに囲まれた領域に形成されている。翼面26は、前縁部21b、翼先端縁部21d、周縁部21aおよび後縁部21cに囲まれた領域の全面に形成されている。翼21Aおよび翼21Bの翼面26は、それぞれ、前縁部21bから後縁部21cに向かう周方向において、吸込側から吹出側に傾斜する湾曲面により形成されている。
 翼面26は、正圧面26qと、正圧面26qの裏側に配置される負圧面26pとから構成されている。正圧面26qは、翼面26の吹出側に面する側に形成され、負圧面26pは、翼面26の吸込側に面する側に形成されている。プロペラファン10の回転時、翼面26上で空気流れが発生するのに伴って、正圧面26qで相対的に大きく、負圧面26pで相対的に小さくなる圧力分布が生じる。
 仮想円102の外周上に配置される翼21Aの根元部と翼21Bの根元部とは、中心軸101の軸周りに配置された連接部31によって互いに接続されている。
 連接部31は、吸込側および吹出側に面する側にそれぞれ翼面36を有し、翼型に形成されている。翼面36は、翼21Aの翼面26および翼21Bの翼面26からそれぞれ連続して形成されている。翼21Aの翼面26と翼21Bの翼面26とは、翼面36を介して連続的に形成されている。本実施の形態では、翼21Aおよび翼21Bを結ぶ方向において、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとが対向し、翼21Bの前縁部21bと翼21Aの後縁部21cとが対向するため、翼21A側の翼面36の傾斜方向と、翼21B側の翼面36の傾斜方向とが、中心軸101を挟んでねじれた位置関係となる。翼21Aおよび翼21Bの翼面26からそれぞれ連接部31の翼面36に連なるに従って翼面の傾斜は小さくなり、翼21A側の翼面36と翼21B側の翼面36とが、やがて中心軸101を通る線上において滑らかに接続される。すなわち、翼21A,21Bおよび連接部31は、一体的かつ連続的に正接して形成される、翼面26および翼面36をそれぞれ形成する。
 本実施の形態におけるプロペラファン10においては、連接部31において翼21Aの根元部と翼21Bの根元部とを接続する領域が、回転に伴って送風を行なう翼面状に形成されている。
 図4中に最も明確に表わされるように、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとが連接部31を通じて接続されており、翼21Bの前縁部21bと翼21Aの後縁部21cとが連接部31を通じて接続されている。仮想円102は、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとの接続部分に接し、翼21Bの前縁部21bと翼21Aの後縁部21cとの接続部分に接するように描かれている。
 連接部31は、翼21Aの前縁部21b側の根元部から翼21Bの後縁部21c側の根元部に向かうに従って、気流送出方向の吸込側から吹出側に延在し、翼21Bの前縁部21b側の根元部から翼21Aの後縁部21c側の根元部に向かうに従って、気流送出方向の吸込側から吹出側に延在するように形成されている。連接部31は、プロペラファン10の気流送出方向の吸込側から吹出側に、空気を送出する働きを有する構成をなすように形成されている。
 翼21Aおよび翼21Bと連接部31とは、薄肉形状を有し、一体に成型されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン10においては、中心軸101を中心にその外周側に延出する1枚物の2枚翼が、翼21Aおよび翼21Bと連接部31とにより一体的に成型されている。プロペラファン10は、翼21Aおよび翼21Bと、翼21Aの根元部および翼21Bの根元部を接続する連接部31とを含めて、一体的に成型されている。
 プロペラファン10は、回転軸部としてのボスハブ部41を有する。ボスハブ部41は、プロペラファン10を、その駆動源である図示しないモータの出力軸に接続する部分である。ボスハブ部41は、円筒形状を有し、中心軸101と重なる位置で連接部31に接続されている。ボスハブ部41は、吸込側の翼面36から中心軸101の軸方向に延びて形成されている。本実施の形態におけるプロペラファン10においては、翼21Aの根元部および翼21Bの根元部を接続する領域を回転中心とし、翼21Aおよび翼21Bを回転駆動するための部材であるボスハブ部41が、プロペラファン10に一体的に設けられている。
 なお、ボスハブ部41の形状は、円筒形状に限られず、モータの出力軸に対する接続構造に応じて適宜変更される。ボスハブ部41は、吹出側の翼面36から延びて形成されてもよいし、吸込側および吹出側の翼面36から延びて形成されてもよい。
 連接部31は、ボスハブ部41の外周面からその外周側に延出するように形成されている。言い換えれば、連接部31は、プロペラファン10を中心軸101の軸方向から見た場合に、中心軸101に直角に交差する仮想線Z上における連接部31の外縁の、中心軸101からの最小距離L1よりも、その仮想線Z上におけるボスハブ部41の外縁の、中心軸101からの距離L2の方が小さくなるように形成されている(図2を参照のこと)。
 図5は、図1中のプロペラファンの一例を示す平面図である。図6は、図5中のプロペラファンを2点鎖線Xに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図7は、図5中のプロペラファンを2点鎖線Yに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図8は、図5中のプロペラファンを2点鎖線Zに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図6および図7中には、翼21の断面が示され、図8中には、連接部31の断面が示されている。
 図6および図7を参照して、翼21は、前縁部21bと後縁部21cとを結ぶ、周方向の断面形状の厚みが、翼中心付近から前縁部21bおよび後縁部21cにそれぞれ向かうほど薄くなり、翼中心よりも前縁部21b側に寄った位置に最大厚みを有する翼型形状に形成されている。図8を参照して、連接部31は、上記に説明した翼21と同様の翼型形状に形成されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン10は、翼21の周縁部21aから中心軸101に向かういずれの断面位置においても翼型の断面形状を有するように形成されている。
 なお、以上においては、合成樹脂により一体成型されるプロペラファン10について説明したが、本発明におけるプロペラファンは樹脂製に限られるものではない。たとえば、一枚物の板金を捻り加工することによってプロペラファン10を形成してもよいし、曲面を有して形成される一体の薄肉状物によりプロペラファン10を形成してもよい。これらの場合、別に成型したボスハブ部41をプロペラファン10の回転中心に接合する構造としてもよい。
 図2を参照して、翼21Aおよび翼21Bの各翼において、周縁部21aおよび後縁部21cは、交点21eで連なっている。交点21eは、直径Dを有して円弧を描く周縁部21aの端部と、この端部に連なる後縁部21cとの交わる位置に存在する。翼21Aにおける交点21eと、翼21Bにおける交点21eとは、中心軸101の軸方向において同じ高さに存在する。
 図2中には、前縁部21bと周縁部21aとを接続する翼先端縁部21dと、中心軸101とを含む仮想上の平面210が規定されている。
 図9は、図1中のプロペラファンを示す別の側面図である。図9中には、図2中の平面210に平行な矢印IXに示す方向から見たプロペラファン10が示されている。
 図9を参照して、図中には、翼21Aおよび翼21Bにおける交点21eを含み、中心軸101に直交する平面γが規定されている。図9中に示す方向からプロペラファン10を見た場合に、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとが、連接部31を通じて接続されている。この翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとの接続部分は、翼21Aの前縁部21bから翼21Bの後縁部21cに向かうに従って、中心軸101と交差しながら、気流送出方向の吸込側から吹出側に延びるように形成されている。
 翼21の周縁部21aの直径をDとし、中心軸101の線上における、平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離をHとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン10は、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす。
 図2を参照して、内側に連接部31を規定する仮想円102の直径をdとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン10においては、仮想円102の直径dが翼21の周縁部21aの直径Dの0.14倍以上の値に設定されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン10は、0.14≦d/Dの関係を満たすように形成されている。
 なお、本発明において、この仮想円102の直径dと翼21の直径Dとの関係式は、必須の構成ではない。また、0.14≦d/Dの関係を満たすプロペラファンにおいて、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たさない構成としてもよい。
 [プロペラファンによって奏される作用、効果の説明]
 続いて、本実施の形態におけるプロペラファン10によって奏される作用、効果について説明する。
 まず、本実施の形態におけるプロペラファン10においては、翼21Aおよび翼21Bの間を連接する翼型の連接部31が設けられる。このような構成により、従来、ボスハブ部として十分に活用することができていなかった回転中心部においても翼型の断面形状および大きな迎え角を有する翼として有効に活用することができる。これにより、外周側に比べて周速の遅い中心部付近の送風能力を大幅に増強でき、ファン全体の送風性能を大幅に改善することができる。
 送風を行なう翼の面積を増加させることにより、同一回転数において風量を増加させることができる。さらに、従来、回転中心部に存在していた大きなボスハブ部の大部分を、翼型の断面形状を有する連接部31に置き換えることによって、プロペラファンの質量を低減することができる。これにより、駆動用のモータへの負荷が軽減され、同一風量において消費電力を低減することもできる。
 図10から図13は、図1中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
 図10中には、比較のためのプロペラファンが示されている。図10を参照して、比較のためのプロペラファン110においては、回転中心にボスハブ部141が設けられており、さらに、このボスハブ部141からその外周側に延出するように翼121(121A,121B)が設けられている。翼121の形状は、図2中の翼21とほぼ同一である。
 図10から図13を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン10の上記メカニズムについて詳細に説明する。ファンの翼21が駆動して回転することにより、風はファンの翼面26上を通過する。その際、風は、まず翼21の前縁部21bと出会い、それから翼面26に沿って流れ、翼21の後縁部21cから流出する。
 翼21が働く中で最も中心に近い位置の近傍で生ずる現象を考える。比較のためのプロペラファン110(図11を参照のこと)の場合、翼21の根元部とボスハブ部141が接する位置の前縁部21b(図11中のS1)から風が翼面26に流入する。その後、回転しつつ遠心力の影響を受けるため、流線は、同心円よりもやや外側に広がる形、図11中のR1を描く。このR1より内側の斜線部(面積A)は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。
 これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン10は、ボスハブ部41が極めて小さく、比較のためのプロペラファン110と比べて、さらに中心に近い位置まで翼として働くため、翼21の根元部と連接部31との境界付近における前縁部21b(図12中のS2)から風が翼面36に流入する。その後、流線は、同心円よりもやや外側に広がり、図12中のR2を描く。比較のためのプロペラファン110と同様、このR2より内側の斜線部(面積B)は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。図13中には、この両者の風を送る送風機の仕事をなすことができない領域の面積差(A-B)が示されている。
 航空工学において、揚力は面積に比例することが周知である。この面積差(A-B)の分、本実施の形態におけるプロペラファン10はファンに生じる揚力が大きくなる。なお、風は、揚力の反作用にて生ずる反力にて送風されることが知られており、揚力が大きいと、その分反力も大きくなり、送風能力が増加する。
 以上の理由により、本実施の形態におけるプロペラファン10においては、回転中心に配置された連接部31によって送風能力を向上させることができる。
 本実施の形態におけるプロペラファン10は、0.028≦H/D≦0.056の関係(D:翼21の周縁部21aの直径、H:中心軸101の線上における、平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離)を満たす。次に、この構成によって奏される作用、効果について説明する。
 図14は、図9中のプロペラファンに対して第1比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。図15は、図9中のプロペラファンに対して第2比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。
 図14中には、平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離がH1であり、H1/D<0.028の関係を満たすプロペラファンが示されている。図15中には、平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離がH2であり、H2/D>0.056の関係を満たすプロペラファンが示されている。
 図14を参照して、H1/Dの値が0.028よりも小さい範囲となる第1比較例のプロペラファンの場合、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分が、中心軸101に直交する平面に対して小さい角度で傾きながら延びる。この場合、翼21Aの前縁部21bから流入し、翼21Bの後縁部21cから流出していく空気を、回転中心付近において中心軸101の軸方向に強く送り出すことができず、送風効果が損なわれる。
 図16および図17は、図9中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
 図9、図16および図17を参照して、一方、0.028≦H/Dの関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン10は、第1比較例のプロペラファンと比べて、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分が、中心軸101に直交する平面に対して大きい角度で傾き、中心軸101の軸方向により反った形状となる。
 この場合、図16中に示すように、図12中のS2との比較において、翼21の根元部と連接部31との境界により近い前縁部21b(図16中のS3)から風が翼面26に流入するため、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分付近において正圧面26q側に空気が流入し易くなる。その後、流線は、同心円よりもやや外側に広がり、図16中のR3を描く。このR3より内側の斜線部(面積C)は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。図17中には、図12中のプロペラファンとの比較において、風を送る送風機の仕事をなすことができない領域の面積差(B-C)が示されている。
 図15を参照して、H2/Dの値が0.056よりも大きい範囲となる第2比較例のプロペラファンの場合、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分が、中心軸101に直交する平面に対してさらに大きい角度で傾いた状態となる。このような構成では、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分付近において正圧面26q側に空気が流入し易くなる一方で、負圧面26p側で空気流れの剥離が生じるおそれがある。
 これに対して、H/D≦0.056の関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン310においては、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分において翼21の傾きが大きくなりすぎることを防ぎ、負圧面26p側における剥離の発生を防止する。
 以上の理由により、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン10により、優れた送風能力を実現することができる。
 以上に説明した作用、効果から導出される効果として、下記の内容を挙げることができる。
 (1)同一回転数時の風量を増加できるため、騒音を低減できる。(近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために風量を増加する傾向にある。このため、騒音が増大して住環境の快適性が損なわれるといった問題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン10によれば、騒音の増大なしに風量を増加できる。)
 (2)圧力流量特性を向上できるため、ファン性能を向上できる。(近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために熱交換器の能力増加に伴い圧力損失が増大する傾向にある。熱交換器の圧力損失が増大すると、風量が低下する(トレードオフの関係)ため、熱交換器の能力増加の効果を十分に得ることができないという課題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン10によれば、圧力流量特性を向上できるため、圧力損失の大きい熱交換器に対しても、風量の低下を抑制でき、その結果、熱交換器の能力増加の効果を十分に得ることができる。)
 (3)ファン効率を向上でき、消費電力を低減できる。(近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために風量を増加する傾向にある。このため、モータの消費電力が増大するといった問題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン10によれば、風量を増加してもモータの消費電力の増大を抑制できる。風量を増加しない場合には、効率が向上しているため、モータの消費電力を低減できる。)
 (4)軽量化により、材料を削減できるとともに、モータの消費電力をさらに低減できる。(ファンの重量が大きいと、モータシャフトのベアリング損失等が増大し、余分な消費電力を必要とする。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン10によれば、ファンを大幅に軽量化でき、その結果、モータシャフトのベアリング損失等を減少できるため、モータの消費電力を低減できる。)
 この結果、この発明の実施の形態1におけるプロペラファン10によれば、地球環境保全に対し、省エネルギー性、省資源設計の面で、大きく貢献するプロペラファンを実現することができる。
 さらに、本実施の形態におけるプロペラファン10においては、仮想円102の直径dが、翼21の周縁部21aの直径Dの0.14倍以上の値に設定されている。これにより、翼21Aの根元部と翼21Bの根元部とを接続する役割を果たす連接部31の大きさが、翼の外周寸法に対して小さくなりすぎることを防ぐ。結果、プロペラファン10の強度を十分に確保することができる。
 [3枚翼のプロペラファンの構造の説明]
 続いて、図1中のプロペラファン10の構造を適用した3枚翼のプロペラファンの構造について説明する。なお、図1中のプロペラファン10と比較して重複する構造については説明を繰り返さない。
 図18は、この発明の実施の形態1における3枚翼のプロペラファンを示す側面図である。図19は、図18中の矢印XIXに示す方向(吸込側)から見たプロペラファンを示す平面図である。図20は、図18中の矢印XXに示す方向(吹出側)から見たプロペラファンを示す平面図である。図21は、図18中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
 図18から図21を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン50は、3枚翼のプロペラファンである。プロペラファン50は、周方向に離間して設けられ、中心軸101を中心に回転するのに伴って送風を行なう翼21A、翼21Bおよび翼21C(以下、特に区別しない場合は翼21という)と、翼21A、翼21Bおよび翼21Cを互いに連接する連接部31とを有する。
 図19中に示すように、プロペラファン50を中心軸101の軸方向から見て、翼21A、翼21Bおよび翼21Cを中心軸101の周方向において互いに離間させるような最小の仮想円102を描いた場合に、仮想円102の内側に連接部31が規定され、仮想円102の外側に翼21A、翼21Bおよび翼21Cが規定される。
 翼21A、翼21Bおよび翼21Cは、プロペラファン50の回転軸、すなわち中心軸101の周方向において、等間隔に配置されている。翼21A、翼21Bおよび翼21Cは、同一形状に形成されている。翼21Bは、翼21Aに対してプロペラファン50の回転方向の側に隣接して配置され、翼21Cは、翼21Bに対してプロペラファン50の回転方向の側に隣接して配置されている。
 仮想円102の外周上に配置される翼21Aの根元部と翼21Bの根元部と翼21Cの根元部とは、中心軸101の軸周りに配置された連接部31によって互いに接続されている。本実施の形態におけるプロペラファン50においては、中心軸101を中心にその外周側に延出する1枚物の3枚翼が、翼21A、翼21Bおよび翼21Cと、連接部31とにより一体的に成型されている。
 図21中に最も明確に表わされるように、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとが連接部31を通じて接続されており、翼21Bの前縁部21bと翼21Cの後縁部21cとが連接部31を通じて接続され、翼21Cの前縁部21bと翼21Aの後縁部21cとが連接部31を通じて接続されている。仮想円102は、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとの接続部分に接し、翼21Bの前縁部21bと翼21Cの後縁部21cとの接続部分に接し、翼21Cの前縁部21bと翼21Aの後縁部21cとの接続部分に接するように描かれている。
 プロペラファン50は、中心軸部としてのボスハブ部41を有する。連接部31は、ボスハブ部41の外周面からその外周側に延出するように形成されている。言い換えれば、連接部31は、プロペラファン50を中心軸101の軸方向から見た場合に、中心軸101を通る仮想線Z上における、中心軸101からの連接部31の最小長さL1よりも、その仮想線Z上における中心軸101からのボスハブ部41の長さL2の方が小さくなるように形成されている(図19を参照のこと)。
 図19を参照して、本実施の形態における3枚翼のプロペラファン50においては、翼21A、翼21Bおよび翼21Cの各翼において、周縁部21aおよび後縁部21cは、交点21eで連なっている。翼21Aにおける交点21eと、翼21Bにおける交点21eと、翼21Cにおける交点21eとは、中心軸101の軸方向において同じ高さに存在する。
 図中には、翼21Cにおいて前縁部21bと周縁部21aとを接続する翼先端縁部21dと、中心軸101とを含む仮想上の平面220が規定されている。
 図22は、図18中のプロペラファンを示す別の側面図である。図22中には、図19中の平面220に直交する矢印XXIIに示す方向から見たプロペラファン50が示されている。
 図22を参照して、翼21A、翼21Bおよび翼21Cにおける交点21eを含み、中心軸101に直交する平面γが規定されている。図22中に示す方向からプロペラファン50を見た場合に、翼21Aの前縁部21bと翼21Bの後縁部21cとが、連接部31を通じて接続されている。
 翼21の周縁部21aの直径をDとし、中心軸101の線上における、平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離をHとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン50は、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす。
 このように構成された3枚翼のプロペラファン50においても、上記の2枚翼のプロペラファン10と同様の作用、効果が奏される。
 [作用、効果を確認するための実施例の説明]
 続いて、本実施の形態におけるプロペラファン10,50によって奏される作用、効果を確認するために行なった実施例について説明する。
 図23は、図1中のプロペラファンのH/Dと風量との関係を示すグラフである。
 図23を参照して、本実施例では、H(平面γと、翼21Aの前縁部21bおよび翼21Bの後縁部21cの接続部分との間の距離)/D(翼21の周縁部21aの直径D)の値が異なる複数種類のプロペラファンを準備し、一定の回転数で回転させた。各プロペラファンにおける風量を測定し、その測定結果を図23中のグラフにまとめた。本実施例では、直径Dを460mmとし、回転数を1000rpmとした。
 なお、図23中では、H/D=0.028の時に測定された風量の値を基準(100%)として、各H/Dの時に測定される風量の大きさを縦軸に示した。
 図23中に示すように、H/Dの値が増大するに従って風量が増大し、H/Dの値が0.042付近で風量が極大値をとり、さらにH/Dの値が増大すると風量が減少する結果となった。この結果、H/D=0.042を中心とする0.028≦H/D≦0.056の範囲で大きい風量が得られることを確認できた。
 図24は、図1中のプロペラファンのd/Dと最大応力との関係を示すグラフである。
 図24を参照して、本実施例では、d(仮想円102の直径)/D(翼21の周縁部21aの直径D)が変化するのに伴って、プロペラファンの最大応力がどのように変化するかをシミュレーションにより測定し、その結果を図24中に示すグラフにまとめた。シミュレーションは、中心軸101を中心にプロペラファンを回転させ、遠心力荷重によりプロペラファン全体に作用する応力を求めた。回転数は、1000rpmで一定とし、プロペラファン全体に作用する応力値の中で最も大きい応力を最大応力とした。
 なお、図24中では、d/D=0.195の時に測定された最大応力の値を基準(100%)として、各d/Dの時に測定される最大応力の大きさを縦軸に示した。
 測定の結果、d/Dの値が減少する、つまり、翼外周に対する連接部31の大きさの割合が小さくなるのに従って、プロペラファン10の最大応力が徐々に大きくなった。この際、d/Dの値が0.14よりも小さい範囲になると最大応力が顕著に増大し、プロペラファン10の強度が著しく低下した。この結果、0.14≦d/Dの範囲で、プロペラファン10の強度を確保できることを確認できた。
 なお、上記の実施例では、2枚翼のプロペラファン10を一例に挙げて風量、最大応力の測定を行なったが、3枚翼のプロペラファン50であっても、図23および図24中に示す内容と同様の測定結果が得られる。
 (実施の形態2)
 本実施の形態では、まず、実施の形態1における各種プロペラファンを樹脂を用いて成型するための成型用金型の構造について説明する。
 図25は、プロペラファンの製造に用いられる成型用金型を示す断面図である。図25を参照して、成型用金型61は、固定側金型62および可動側金型63を有する。固定側金型62および可動側金型63により、プロペラファンと略同一形状であって、流動性の樹脂が注入されるキャビティが規定されている。
 成型用金型61には、キャビティに注入された樹脂の流動性を高めるための図示しないヒータが設けられてもよい。このようなヒータの設置は、たとえば、ガラス繊維入りAS樹脂のような強度を増加させた合成樹脂を用いる場合に特に有効である。
 なお、図25中に示す成型用金型61においては、プロペラファンにおける正圧面側表面を固定側金型62によって形成し、負圧面側表面を可動側金型63によって形成することを想定しているが、プロペラファンの負圧面側表面を固定側金型62によって形成し、プロペラファンの正圧面側表面を可動側金型63によって形成してもよい。
 プロペラファンとして、材料に金属を用い、プレス加工による絞り成型により一体に形成するものがある。これらの成型は、厚い金属板では絞りが困難であり、質量も重くなるため、一般的には薄い金属板が用いられる。この場合、大きなプロペラファンでは、強度(剛性)を保つことが困難である。これに対して、翼部分より厚い金属板で形成したスパイダーと呼ばれる部品を用い、翼部分を回転軸に固定するものがあるが、質量が重くなり、ファンバランスも悪くなるという問題がある。また、一般的には、薄く、一定の厚みを有する金属板が用いられるため、翼部分の断面形状を翼型にすることができないという問題がある。
 これに対して、プロペラファンを樹脂を用いて形成することにより、これらの問題を一括して解決することができる。
 続いて、実施の形態1におけるプロペラファン10を有する流体送り装置の一例として空気調和機の室外機について説明する。
 図26は、プロペラファンを用いた空気調和機の室外機を示す図である。図26を参照して、空気調和機の室外機75は、実施の形態1におけるプロペラファン10と、駆動用モータ72とを有する送風機73を備える。この送風機73によって流体が送出される。また、室外機75内には室外熱交換器74が設けられ、送風機73によって効率的に熱交換が行なわれる。なお、送風機73は、モータアングル76によって室外機75に設置されている。
 このような構成によれば、室外機75は、実施の形態1において説明したプロペラファン10を有するため、騒音の発生が抑制されて運転音が静かになる。
 さらに、プロペラファン10により送風の効率が向上するので、本室外機75では消費エネルギーも低減することができる。なお、実施の形態1において説明したプロペラファン50を用いた場合も、同様の効果が得られる。
 なお、本実施の形態では、流体送り装置の一例として、空気調和機の室外機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気清浄機、加湿機、扇風機、ファンヒータ、冷却装置、換気装置などの流体を送出する装置についても本プロペラファンを適用することによって、同様の効果を得ることができる。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 この発明は、主に、空気清浄機や空気調和機などの送風機能を有する家庭用の電気機器に適用される。
 10,50 プロペラファン、21,21A,21B,21C 翼、21a 周縁部、21b 前縁部、21c 後縁部、21d 翼先端縁部、21e 交点、26 翼面、26q 正圧面、26p 負圧面、31 連接部、36 翼面、41 ボスハブ部、61 成型用金型、62 固定側金型、63 可動側金型、72 駆動用モータ、73 送風機、74 室外熱交換器、75 室外機、76 モータアングル、101 中心軸、102 仮想円、210,220 平面。

Claims (12)

  1.  2枚翼のプロペラファンであって、
     周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸(101)を中心に回転するのに伴って送風を行ない、2枚翼をなす第1翼(21A)および第2翼(21B)と、
     プロペラファンを前記中心軸(101)の軸方向から見て、前記第1翼(21A)および前記第2翼(21B)を周方向に離間させるような最小の仮想円(102)を描いた場合に、その仮想円(102)の内側に配置され、前記第1翼(21A)および前記第2翼(21B)を連接する連接部(31)とを備え、
     前記第1翼(21A)および前記第2翼(21B)の各翼は、前記中心軸(101)を中心に、直径Dを有して円弧状に延びる周縁部(21a)と、回転方向の側に配置される前縁部(21b)と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部(21a)に連なる後縁部(21c)と、前記前縁部(21b)と前記周縁部(21a)とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部(21d)とを有し、
     前記第1翼(21A)の前記前縁部(21b)と前記第2翼(21B)の前記後縁部(21c)とが、前記連接部(31)を通じて接続され、
     前記第1翼(21A)および前記第2翼(21B)の、前記後縁部(21c)および前記周縁部(21a)の各交点(21e)を含み、前記中心軸(101)に直交する平面をγと規定し、
     プロペラファンを、前記第1翼(21A)および前記第2翼(21B)の前記翼先端縁部(21d)と、前記中心軸(101)とを含む平面(210)に平行な方向から見た場合に、前記中心軸(101)の線上における、前記平面γと、前記第1翼(21A)の前記前縁部(21b)および前記第2翼(21B)の前記後縁部(21c)の接続部分との間の距離Hは、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす、プロペラファン。
  2.  前記連接部(31)は、前記第1翼(21A)と前記第2翼(21B)との間で延在し、前記第1翼(21A)の根元部および前記第2翼(21B)の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面(36)を有する、請求の範囲1に記載のプロペラファン。
  3.  前記仮想円(102)の直径dは、0.14≦d/Dの関係を満たす、請求の範囲1に記載のプロペラファン。
  4.  樹脂により成型される、請求の範囲1に記載のプロペラファン。
  5.  請求の範囲4に記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる、成型用金型。
  6.  請求の範囲1に記載のプロペラファンを備える、流体送り装置。
  7.  3枚翼のプロペラファンであって、
     周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸(101)を中心に回転するのに伴って送風を行ない、3枚翼をなす第1翼(21A)、第2翼(21B)および第3翼(21C)と、
     プロペラファンを前記中心軸(101)の軸方向から見て、前記第1翼(21A)、前記第2翼(21B)および前記第3翼(21C)を周方向に離間させるような最小の仮想円(102)を描いた場合に、その仮想円(102)の内側に配置され、前記第1翼(21A)、前記第2翼(21B)および前記第3翼(21C)を連接する連接部(31)とを備え、
     前記第1翼(21A)、前記第2翼(21B)および前記第3翼(21C)の各翼は、前記中心軸(101)を中心に、直径Dを有して円弧状に延びる周縁部(21a)と、回転方向の側に配置される前縁部(21b)と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部(21a)に連なる後縁部(21c)と、前記前縁部(21b)と前記周縁部(21a)とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部(21d)とを有し、
     前記第2翼(21B)は、前記第1翼(21A)に対して回転方向の側に隣接して配置され、前記第3翼(21C)は、前記第2翼(21B)に対して回転方向の側に隣接して配置され、
     前記第1翼(21A)の前記前縁部(21b)と、前記第2翼(21B)の前記後縁部(21c)とが、前記連接部(31)を通じて接続され、
     前記第1翼(21A)、前記第2翼(21B)および前記第3翼(21C)の、前記後縁部(21c)および前記周縁部(21a)の各交点(21e)を含み、前記中心軸(101)に直交する平面をγと規定し、
     プロペラファンを、前記第3翼(21C)の前記翼先端縁部(21d)と、前記中心軸(101)とを含む平面(220)に直角な方向から見た場合に、前記中心軸(101)の線上における、前記平面γと、前記第1翼(21A)の前記前縁部(21b)および前記第2翼(21B)の前記後縁部(21c)の接続部分との間の距離Hは、0.028≦H/D≦0.056の関係を満たす、プロペラファン。
  8.  前記連接部(31)は、前記第1翼(21A)、前記第2翼(21B)および前記第3翼(21C)のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面(36)を有する、請求の範囲7に記載のプロペラファン。
  9.  前記仮想円(102)の直径dは、0.14≦d/Dの関係を満たす、請求の範囲7に記載のプロペラファン。
  10.  樹脂により成型される、請求の範囲7に記載のプロペラファン。
  11.  請求の範囲10に記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる、成型用金型。
  12.  請求の範囲7に記載のプロペラファンを備える、流体送り装置。
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