JP5079063B2 - プロペラおよび送風機並びにヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

この発明はプロペラおよび送風機並びにヒートポンプ装置、特に、空気を送るプロペラ、および該プロペラを有する送風機、並びに該送風機を搭載したヒートポンプ装置に関する。

従来、送風機などの軸流ファンは、ヒートポンプ式の空気調和機などの室外ユニットの送風機として従来から使用されている。これは、必要な圧力と風量のバランスが遠心ファンなど他の形態の送風機と比較して適当であることと、製造が比較的容易で安価であることに因る。
送風機性能への要求としては空力騒音の低減が強く、これを実現するために、翼をハブ側から外周側に向かうに伴い吸込み側へ（前傾）配置し、かつ回転方向側へ傾けて（前進）配置するなどの考案がある。

しかしながら室外ユニットの通風抵抗は、設置される環境や運転条件により様々であり、送風機の運転条件の拡大も要求されている。その中に高静圧への対応がある。熱交換器への砂や埃などの付着、熱交換器を蒸発器として運転したときの水分や霜の付着、更には室外ユニットの小型化のための熱交換器の高密度実装などの場合にも対応することが要求される。

ファンを通過する気流の静圧上昇には、一次元理論を例に取ると、ファン入口と出口の相対速度の減少による静圧上昇と、遠心作用による静圧上昇がある。
比較的低静圧の領域の運転には、相対速度の減少による静圧上昇を得易い形態のファンが適し、比較的高静圧の領域の運転には遠心作用による静圧上昇が得易い形態のファンが適する。
送風機の場合は、前縁の半径範囲と後縁の半径範囲がほぼ同じであり、相対速度の減少による静圧上昇を得るのに適した形態である。
相対速度の減少による静圧上昇を高めて送風機の高静圧化を図るために一般的に以下の手段がある。ファン入口における相対速度を高めるために、相対速度の周方向成分を高めることである。つまり、ファンの運転回転数を高くする。このとき、相対流れがファンに流入する角度は回転軸に対して垂直に近づくので、翼の取付け角度も回転軸に対して垂直に近づける。

翼の取付け角度を水平に近づけた場合の問題点のひとつに、送風機の強度不足がある。台風などの外部の影響により、室外ユニットに高速の風が吹き付けると、その風圧により送風機は高速で回転させられる。空気調和機の場合には、モーターの駆動による回転は最大で１０００ｒｐｍ程度であるが、外部の風による回転では４０００ｒｐｍを超える場合もあり、翼には遠心力により高い応力が発生する。翼の取付け角度を水平に近づけると外部の風による回転数が更に高くなり、より高い応力が発生するので強度不足となってしまう。

従来の前傾、前進の翼素配置の送風機では、高回転時において翼の前縁のハブ付近に他の場所に比べ大きな歪応力が発生する。この部分の歪応力の緩和を図る発明として、翼の前縁部を厚肉にするものがある（例えば、特許文献１参照）。
翼の前縁部を肉厚にする従来の考案においては、本来の強度増加の効果の他にも翼の前縁の肉厚により前縁に衝突する気流の剥離を抑制する効果が得られる場合もある。

特許第３０８２５８６号公報（第３−４頁、図２）

更に通風抵抗の高い環境へ適応させる場合に、翼を更に回転軸に垂直に近づけ、前縁部を更に肉厚にする手段では、成形時に肉厚部の冷却時間が増大することによる成形時間の増加や、運転時の相対速度の増加による空力騒音の増加の問題がある。
相対速度の減速による静圧上昇を図るのみではなく、遠心作用による静圧上昇への適用も必要である。つまり、送風機に内周側から流入して、外周側から流出する流れに適する翼設計が必要である。従来のように、前進、前傾の翼形状ではこの流路に対して弦長を長くとることができず、騒音が大きくなってしまうため、これを抑える必要がある（課題１）。
また高静圧化が図れる翼形状に対して、騒音増加を抑制しつつ、十分な強度を得る手段も同時に必要である（課題２）。

この発明は、騒音増加を抑制しつつ高静圧化を成す翼形状（第１の課題）と、回転させられたときにも破壊しない強度を得る翼形状（第２の課題）とを共に有するプロペラ、および該プロペラを有する送風機、並びに該送風機を搭載したヒートポンプ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るプロペラは、円柱状または円筒状のハブと、該ハブの外周面にハブ接合縁において接合された複数の翼とを有し、
前記翼が、前記ハブの軸方向に投影した平面において、前記ハブ接合縁と、前記ハブと概ね同心の外周縁と、該外周縁の両端と前記ハブ接合縁の両端とをそれぞれ連結する前縁および後縁と、によって囲まれ、
前記外周縁における弦長が前記ハブ接合部における弦長よりも大きく、かつ、前記後縁の前記ハブ接合縁との交点から前記外周縁との交点までの軸方向距離が、前記前縁の前記ハブ接合縁との交点から前記外周縁との交点までの軸方向距離よりも大きくなる翼素配置であって、
前記後縁から前記前縁方向に所定の範囲で前記ハブ接合縁に近い領域に、中央部における翼厚よりも翼厚が厚い領域が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るプロペラは、前記翼素配置であると共に、後縁およびハブ接合縁に近い領域に翼厚が厚い領域が形成されているから、従来よりも高い通風抵抗条件の運転においても騒音増加が小さく、外部から高速の風が吹きつけた場合にも破壊し難い高い強度を有する。

この発明の実施の形態１に係るプロペラを説明する吸込側空間から見た斜視図。 図１に説明するプロペラを示す平面図。 図１に説明するプロペラを回転投影した投影図。 図１に説明するプロペラを示す平面図。 図１に説明するプロペラの肉厚分布を示す肉厚分布図。 図１に説明するプロペラの後縁付近を示す断面図。 図１に説明するプロペラを回転投影した投影図。 この発明の実施の形態２に係る送風機を説明する回転投影した投影図。 図８に示す送風機の半径比と後縁後傾角度との関係を示す相関図。 この発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機を説明する水平断面図。 図１０に説明する空気調和機の室外機の一部を透視した正面図。

［実施の形態１：プロペラ］
図１〜図７はこの発明の実施の形態１に係るプロペラを説明するものであって、図１は吸込側空間から見た斜視図、図２は平面図、図３は回転軸を含む平面（子午面）に回転投影した投影図、図４は平面図、図５は肉厚分布を示す肉厚分布図、図６は後縁付近を示す円筒面に沿った断面を示す断面図、図７は回転軸を含む平面（子午面）に回転投影した投影図である。なお、各図は模式的に描かれたものであって、この発明は描かれた形態（翼の枚数、寸法の大小や比率等）に限定するものではない。

図１において、プロペラ１００は、円筒状のハブ２と、ハブ２の側面に設置された複数の翼３と、を有し、ハブ２の中心軸（以下、「回転軸」と称す）６を中心にして、モーター５（図示しない、図３参照）によって矢印にて示す回転方向４に向かって回転される。
翼３は、回転方向側の前縁３ａと、前縁３ａと対向する後縁３ｂ（反回転方向側）と、ハブ２との接合部であるハブ接合縁３ｃと、外周側で前縁３ａと後縁３ｂとを繋ぐ外周縁３ｄと、によって囲まれる曲面から形成される。このとき、外周縁３ｄの長さは、ハブ接合縁３ｃの長さよりも長い。また、回転方向４に向いた面（図３に示す吹出側空間１１から直視できる面）を圧力面３ｅ、圧力面３ｅの裏面（図３に示す吸込側空間９から直視できる）面を負圧面３ｆと呼ぶ。

図２は、プロペラ１００を回転軸６に垂直な平面に投影した図を吸込側空間９（図３参照）から見た投影上面図に同じである。
点Ｐ１はハブ接合縁３ｃの二等分点、点Ｐ２は外周縁３ｄの二等分点である。翼３は、回転軸６とハブ接合縁３ｃの二等分点Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ１よりも、回転軸６と外周縁３ｄの二等分点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ２の方が、回転方向４の前方にある「前進翼」である。

図３において、プロペラ１００は送風機（プロペラファン）を構成するとき、外周縁３ｄの外側（回転軸６よりも遠い側）には、後縁３ｂ寄りの範囲を囲むベルマウス７が配置され、回転軸にはモーター５の駆動軸が接続される。
プロペラ１００は、図３の紙面上側の空間（吸込側空間９に相当する）から気体を吸い込み、紙面下側の空間へ気体を吹き出す（吐き出す）。図中、矢印８は吸込側空間９からプロペラ１００へ流入する流れ（流入流れ）、矢印１０はプロペラ１００から吹出側空間１１へ吹き出す流れ（吹出流れ）を模式的に表す。
回転軸６に沿った方向において、吸込側空間９を上方、吹出側空間１１側を下方とする。なお、図３に示す前縁３ａ、後縁３ｂ、ハブ接合縁３ｃ、及び外周縁３ｄは、回転軸を含む平面（子午面）に投影した回転投影線を表している。

図３において、前縁３ａの外周側の端点を端点イ、前縁３ａのハブ２側の端点を端点ロ、後縁３ｂのハブ２側の端点を端点ハ、後縁３ｂの外周側の端点を端点二、とすると、二点鎖線Ｌイ、Ｌロ、Ｌハ、Ｌニは、それぞれ端点イ、端点ロ、端点ハ、端点二の回転軸６方向の位置を示している。このとき、前縁３ａにおける、ハブ２側の端点ロから外周側の端点イまでの上方への軸方向距離Ｈ１よりも、後縁３ｂにおける、ハブ２側の端点ハから外周側の端点ニまでの下方への軸方向距離Ｈ２の方が大きく（Ｈ１＜Ｈ２）なる翼素配置としている。

図４はプロペラ１００の一部分を軸方向上方から見た上面視である。二点破線で表した断面線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃは、回転軸６を中心とし、半径の異なる円筒断面線をハブ２側から外周側に向けて示す。断面線Ｄ−Ｄは更に半径の大きい位置の円筒断面線である。また、断面線Ｇ−Ｇは後縁３ｂに近い位置における放射断面線、断面線Ｈ−Ｈは翼中央近辺（二等分点Ｐ１を通過する直線Ｌ１に略同一位置）における放射断面線である。
図５は図４に示した翼３の断面線Ｇ−Ｇ、Ｈ−Ｈを示した図である。また、図６は、図４に示した翼３の断面線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄの後縁３ｂ寄りの範囲の円筒断面を平面に展開した図である。

図４〜図６において、翼３は全体的に、外周縁３ｄに近づく程、薄肉になっている。そして、後縁３ｂは、ハブ接合縁２ｃに近い範囲が厚肉になり（図４において、厚肉範囲を網掛けにて模式的に示す）、反対に、外周縁３ｄに近い範囲が薄くなっている。
そして、断面線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃにおける厚肉部の長さを、それぞれ厚肉範囲Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とすると、「Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３」となる。
ここで、断面線Ａ−Ａの断面線Ｈ−Ｈおよび断面線Ｇ−Ｇとの交点を便宜上それぞれ位置ホおよび位置ヘとし、断面線Ｂ−Ｂの断面線Ｈ−Ｈおよび断面線Ｇ−Ｇとの交点を便宜上それぞれ位置トおよび位置チとし、断面線Ｃ−Ｃの断面線Ｈ−Ｈおよび断面線Ｇ−Ｇとの交点を便宜上それぞれ位置リおよび位置ヌとし、断面線Ｄ−Ｄの断面線Ｈ−Ｈおよび断面線Ｇ−Ｇとの交点を便宜上それぞれ位置ヲおよび位置ワとする。さらに、断面線Ｃ−Ｃの増肉範囲にある所定の位置を位置ルと、断面線Ｄ−Ｄの位置ワよりも後縁３ｂに近い所定の位置を位置カとし、位置ホ、ヘ・・・における翼厚をそれぞれ翼厚Ｔホ、Ｔヘ・・・とする。

図５の（ａ）において、翼３の略中央位置における放射方向の肉厚分布は、ハブ接合縁３ｃから外周縁３ｄに向かって除々に薄肉になっている（Ｔホ＞Ｔト＞Ｔリ＞Ｔヲ）。
図５の（ｂ）において、翼３の後縁３ｂに近い範囲は増肉している。このとき、後縁３ｂの至近位置では、増肉範囲の肉厚は等しくなっている（Ｔヘ＝Ｔチ＝Ｔル（図４参照））。したがって、増肉範囲が形成される範囲における、中央範囲の翼厚に対する後縁３ｂ至近位置の翼厚の増加は、ハブ２から遠ざかる程大きくなる（（Ｔヘ−Ｔホ）＜（Ｔチ−Ｔト）＜（Ｔル−Ｔリ））。
一方、図６の（ｄ）において、翼３は、外周縁３ｄに近い範囲では、増肉範囲が形成されず、反対に、後縁３ｂに向かって除々に薄肉になっている（Ｔヲ＞Ｔワ＞Ｔカ、Ｔヌ＞Ｔワ）。

（動作）
次に、プロペラ１００を装備した送風機の動作について図に基づいて説明する。
図７の（ａ）は、実施の形態１のプロペラ１００について、回転軸を含む平面（子午面）に回転投影した投影図である図３に、遠心作用の比率が高くなった流れ（以下、「遠心作用流れ」と称す）１２を模式的に追記したものであり、図７の（ｂ）は、従来の送風機９００について、同様に遠心作用流れ１２を模式的に追記したものであって、図７の（ａ）と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付している。

図７の（ａ）において、前述のように構成されたプロペラ１００において、先ず、モーター５に駆動されてプロペラ１００が送風作用を行う場合について説明する。
モーター５の駆動力によりプロペラ１００が回転すると、翼３が回転する領域内（以下、「ファン領域」と称す）の気体が吹出側空間１１に押し出されるとともに、吸込側空間９の気体がファン領域に流入する。ファン領域へは、翼３の前縁３ａの回転軌跡からなる面や、翼３の外周縁３ｄの回転軌跡からなる面から気体が流入する。このようにして吸込側空間９から吹出側空間１１へと気流が生じる。

ファンの静圧上昇は、例えば簡易的に一次元理論静圧では、ファンの入口出口の相対速度の減速による静圧上昇と遠心作用による静圧上昇との和になる。
従来の送風機の運転範囲は、入口出口の相対速度の減速による静圧上昇がほとんどであるが、更に通風抵抗が大きい条件で運転する場合には、遠心作用による静圧上昇の比率が高くなる。つまり、前縁の内周側から送風機に流入し、後縁の外周側から流出する流れが多くなる。

実施の形態１のプロペラ１００は、図３に示したように前縁３ａのハブ２側の端点ロからから外周側の端点イまでの上方への軸方向距離Ｈ１よりも、後縁３ｂのハブ２側の端点ハから外周側の端点ニまでの下方への軸方向距離Ｈ２を大きくしている（Ｈ１＜Ｈ２）。
図７の（ａ）において、実施の形態１のプロペラ１００は、遠心作用を含む流れに対して、従来の送風機９００よりも長い弦長を対応させることができる。よって、遠心作用を含む流れを翼３に沿わせ易くなる。その結果、相対速度の減速量を増加させて高静圧化を実現させることや、圧力面３ｅおよび負圧面３ｆの周囲の流れの乱れを低減して騒音を抑制することが可能となる。

従来の送風機９００が高速で回転させられる場合には、翼３にかかる遠心力により、翼３を外側へ引っ張る力が発生する。翼３は前進しているため、図２からもわかるように前縁３ａは後縁３ｂよりも径方向への向き（回転軸６からの放射線）に対して角度を有するため、ハブ接合縁３ｃ付近に大きな歪応力が発生する。また、外側へ引っ張る力とともに前縁３ａや後縁３ｂの外周側をハブ接合縁３ｃと同じ軸方向位置にしようとする上下方向の力がかかる。
しかしながら、実施の形態１のプロペラ１００は、前縁３ａのハブ２側の端点ロから外周側の端点イまでの軸方向距離Ｈ１を比較的小さくしているので、前縁３ａの外周側をハブ接合縁３ｃと同じ軸方向高さにしようとする力を小さくすることができる。その結果、翼３の前縁３ａ側にかかる歪応力を抑制することができ、高速回転時に壊れ難くすることができる。

また、実施の形態１のプロペラ１００は、後縁３ｂのハブ２側の端点ハから外周側の端点ニまでの下方への軸方向距離Ｈ２を比較的大きくしているので、後縁３ｂの外周側をハブ接合縁３ｃと同じ軸方向高さにしようとする力が大きくなり、後縁３ｂのハブ２付近にかかる歪応力が大きくなる傾向にあるものの、ハブ２側の後縁３ｂ寄りを厚肉にしているので、かかる歪応力を緩和することができる。その結果、高回転時にも壊れ難くいプロペラ１００とすることができる。

更に、厚肉部の長さは、ハブ２から遠ざかるに従い短くなっている（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３）ので、肉厚部を最小限に抑えることができ、プロペラ１００の重量増加、材料コスト増加を抑制することができる。
更に、遠心作用を得るために、径方向に広がりを持つ流れが強くなった流れ状態においては、後縁３ｂの外周側は相対速度が高くなる。
しかしながら、実施の形態１では、図６に示したように、後縁３ｂの外周側の部分において後縁３ｂに近づくに従い翼厚さが徐々に薄くなる（Ｔヌ＞Ｔワ、Ｔヲ＞Ｔワ＞Ｔカ）。すなわち、厚肉部がないので、翼３の後流幅が大きくならず騒音増加を抑制することができる。

また、後縁３ｂのハブ２側の端点ハから外周側の端点ニまでの下方への軸方向距離Ｈ２を大きくしていることから、遠心作用を含む流れに対して、従来の送風機９００よりも長い弦長を対応させることができ、遠心作用を含む流れを翼３に沿わせ易くなるため、相対速度の減速量を増加させて高静圧化できることを先に述べた。
つまり、必要静圧上昇に対して回転数を抑制することができることを意味し、遠心力を抑制できる。このことからも、高回転時にも破壊しない強度の高いプロペラ１００を得ることができる。

上記のように、実施の形態１によれば、高い通風抵抗の条件下で運転できる高静圧ファンでありながら、騒音を抑制し、かつ、外部の風などで強制的に高速で回転させられても、発生する歪応力を緩和し破壊し難い、高い強度のプロペラ１００を得ることができる。
なお、以上は、翼３が３枚の場合を例示しているが、この発明はこれに限定するものではなく、４枚以上であってもよい。

［実施の形態２：送風機］
図８および図９はこの発明の実施の形態２に係る送風機を説明するものであって、図８は回転軸を含む平面（子午面）に回転投影した投影図、図９は、後縁形状を規定する半径比と後縁後傾角度との関係を示す相関図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図８において、送風機（プロペラファンに同じ）２００は、後記する形状の後縁３ｂを具備するプロペラ１００と、これを包囲するベルマウス７と、回転軸６に連結されたモーター５とを有している。プロペラ１００は、翼３の前縁３ａおよび後縁３ｂのハブ２側に近い領域（網掛けにて示す）は、回転軸６を中心とした翼断面における翼厚が、前縁３ａまたは後縁３ｂの端部においてそれよりも翼中心側よりも厚肉になっている部分である。

翼３のハブ接合縁３ｃから外周縁３ｄへ向かう半径方向の位置を「半径比」とする。すなわち、ハブ接合縁３ｃの位置を「半径比＝０％」、外周縁３ｄの位置を「半径比＝１００％」、ハブ２との接続位置と外周縁３ｄとの中間位置を「半径比＝５０％」としている。
また、回転投影した図８において、後縁３ｂのハブ２側の端点ハを通る回転軸６に垂直な直線Ｌハと、端点ハと後縁３ｂの特定の点（特定の半径比の位置）とを通る直線Ｌヨとの成す角を「後縁後傾角度δＺｒ」と定義する。図８に例示する後縁後傾角度δＺｒは「半径比＝９０％」におけるものである。

図９において、横軸は半径比、縦軸は後縁後傾角度である。ハブ２に近い範囲では、ハブ２から遠ざかるに従って後縁後傾角度δＺｒは僅かに減少し、下に凸の曲線となる。半径比約４０％を境にして半径比約５５％付近を最大値とする上に凸の曲線になる。ここで、変曲点に相当する位置の半径比を「変曲点半径比」と称する。
そうすると、後縁３ｂの翼厚部（網掛けにて示す）のある領域は、「変曲点半径比＝約４０％」よりもハブ２側の範囲（半径比＝０〜約３０％）となっている。

送風機２００は、変曲点半径比の位置よりも外周縁３ｄに近い範囲（外周側）は、後縁３ｂ側の翼弦長が長くなり、高静圧運転時に仕事量が多く風量も多くなる。この部分の後縁３ｂは厚肉にならずに徐々に薄くなっているので、後流幅が小さく騒音を抑制できる。
一方、変曲点半径比よりもハブ接合縁２ｃに近い範囲は、後縁３ｂは厚肉になっており、後流幅が大きいが、相対速度が小さい領域になるので騒音への影響は小さい。ハブ接合縁２ｃに近い範囲の後縁３ｂの近傍には遠心力により大きな力が加わるが、後縁３ｂが厚肉になっているので歪応力を緩和し強度を高くすることができる。
なお、この発明は変曲点半径比の値を限定するものではないが、変曲点半径比の値を４０％以下にすると、翼３の外周縁３ｄ側の半分以上の部分を遠心作用の比率が高くなった流れに対応させることができ、前記補強効果が高くなる。

送風機２００は、外周縁３ｄの多くの範囲はベルマウス７よりも回転軸方向の上方にある。この部分は圧力面３ｅから負圧面３ｆへ巻き込む気流を基にした翼端渦が発生し成長する。翼端渦はベルマウス７と干渉する辺りで翼３から離れて、隣接する翼３との間から吹出側空間１１へ放出したり、隣接する翼３に干渉したりする。そのため、翼３の後縁３ｂの外周端近傍（位置ニ）では翼３が行う空力仕事の効率が低下する。
しかしながら、実施の形態２の送風機２００は、図９の相関図に示すように、後縁後傾角度δＺｒの変化が「負に転ずる変曲点」を半径比約５０％に有する。そのため、外周縁３ｄの近傍では翼３が非効率に後縁３ｂ側に長くなることがない。その結果、翼３の重量が過大なることをなく、高回転時に発生する遠心力を低くできる。つまり、翼３のハブ２寄りにかかる力を抑制することができるので、強度の高い送風機２００とすることができる。

上記のように、実施の形態２によれば、高い通風抵抗の条件下で運転することができる高静圧ファンでありながら、騒音を抑制し、かつ、外部の風などで強制的に高速で回転させられても、発生する歪応力を緩和し破壊し辛い、高い強度の送風機２００を得ることができる。
なお、この発明は図示された形態に限定されるものではなく、実施の形態１に示すプロペラ１００（変曲点半径比の有無やその値が不問）と、これを包囲するベルマウス７とによって送風するもの（換気扇、特定部位に向けて送風するブロアー）であってもよい。

［実施の形態３：空気調和機の室外機］
図１０および図１１はこの発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機を説明するものであって、図１０は水平断面図、図１１は一部を透視した正面図である。なお、実施の形態１、２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図１０および図１１において、空気調和機（図示しない）は、圧縮機１５、熱交換器（凝縮器または蒸発器）１６、膨張機構（図示しない）、熱交換器（蒸発器または凝縮器、図示しない）が冷媒配管（図示しない）によって順次連結され、冷媒が循環する冷凍サイクルを実行する冷凍回路を有する。
そして、空気調和機の室外機（以下、「室内機」と称す）３００には、圧縮機１５、熱交換器（凝縮器または蒸発器）１６、膨張機構と、熱交換器１６に向けて送風する送風機２００とが配置されている。このとき、プロペラ１００（変曲点半径比の有無不問）により、熱交換器１６に向けて大きな風量の風を送ることにより、熱交換器１６における熱交換効率（熱交換熱量）を高くすることができる。

室外機３００の正面はプロペラ１００の後縁３ｂを囲うベルマウス７、ベルマウス７と連続する正面板１８、正面板に取付けられ、プロペラ１００（送風機２００に同じ）の吹き出しとなる風路を覆う保護グリル１４からなる。
室外機３００において、プロペラ１００が設けられた風路室１７は、プロペラ１００の径方向外側を上板１９、下板２０、機械室板２１で囲まれている。風路室１７には正面板と対抗する面と側面の一部に、熱交換器１６が設けられている。熱交換器１６は、冷媒回路を循環する冷媒が流れるパイプの外表面に伝熱用の多層形状のフィンを設けたものであり、冷媒回路を循環する冷媒と気体との間で熱交換をさせるものである。
また、機械室板２１により風路室１７から隔てられた機械室２２には、圧縮機１５、膨張機構等の熱交換器１６と繋がる冷媒回路を構成する要素や、ヒートポンプ装置を制御する電気回路部品が格納されている。なお、図１１では、送風機２００等の説明のため、保護グリル１４を下半分のみ示し、保護グリル１４の上半分を透かして内部を表示している。

（動作）
次に、動作について説明する。モーター５が駆動することにより、プロペラ１００が回転する。すると、プロペラ１００の昇圧作用により、風路室１７の気体がベルマウス７の開口から保護グリル１４を通過して機外へ吹出す。それとともに、室外機３００の外部の気体が熱交換器１６のフィン間を介して風路室１７へ流入する。
熱交換器１６のパイプ内部には流入した気体の温度よりも高温または低温の冷媒が循環しており、流入した気体が熱交換器１６を通過する際に、冷媒と気体との間で熱交換が行われる。風路室１７へ流入する際に熱交換器１６により冷媒と熱交換され加熱又は冷却された気体は、上述したようにプロペラ１００の回転により室外機３００の外部へ吹出される。この風路室１７へ流入する気体の量が多いほど、すなわち風量が大きいほど熱交換器１６における熱交換量を多くすることができる。

送風機２００を運転する通風抵抗は一定ではなく、室外機３００に搭載した熱交換器１６に埃や砂が付着した場合、雨で熱交換器１６が濡れた場合などでは通風抵抗が高くなる。熱交換器１６を蒸発器として運転して凝縮水で熱交換器１６が濡れた場合、更には凝縮水が霜や氷となる場合にも通風抵抗が高くなる。また同じ送風機２００を通風抵抗が高い室外機３００に搭載する場合もある。

実施の形態３におけるプロペラ１００は、高静圧運転に適した翼形状であるので、通風抵抗が高い環境の運転でも風量の低下が抑制されて、熱交換性能の高い運転ができる。
室外機３００の熱交換性能が高い特性は、圧縮機１５の入力を抑えた運転に振り返ることもでき、省エネルギーの効果も得られる。また、通風抵抗が高い環境における送風機２００の空力騒音の増加を抑制する効果があるので、低騒音の室外機３００とすることができる。

次に、外部の風が吹き付けた場合の動作について説明する。
屋外に置かれる室外機３００には台風の時などに強風が吹きつける場合がある。例えば、正面から吹き付ける外部からの気流は、プロペラ１００を通常の運転とは逆回転に回転させて熱交換器１６から機外に抜ける。外部からの気流によってプロペラ１００が回転させられる時の回転数は、通常のモーター５の駆動によるプロペラ１００の最大回転数の数倍となる場合もある。翼３のハブ２寄りには遠心力により大きな力がかかる。

実施の形態３におけるプロペラ１００は、遠心力による大きな力がかかる部分の翼３を厚肉にしているので、歪応力を緩和できて高い強度特性を示す。更に厚肉部は、運転時の騒音増加が抑制できる位置としているので、高強度の特性を低騒音で実現できる。

上記のように、実施の形態３における室外機３００は、送風機２００（プロペラ１００とベルマウス７とを有する）を搭載しているから、通風抵抗が高い場合にも騒音を抑制して、高い風量を得ることができる。そのため、低騒音で省エネルギー性の高い室外機３００を得ることができる。かつ、外部の風などで強制的に高速で回転させられても、発生する歪応力を緩和しプロペラ１００が破壊し難く、高い強度の室外機３００を得ることができる。
なお、この発明は、送風機２００（変曲点半径比の値が所定範囲にある）が搭載されたものに限定するものではなく、プロペラ１００（変曲点半径比の有無やその値が不問）を搭載するものであってもよい。
さらに、以上は、空気調和機の室外機３００について説明しているが、この発明はこれに限定するものではなく、プロペラ１００を有する限り、例えば、空気調和機の室内機、ヒートポンプ式給湯器、冷蔵庫等（以下、「ヒートポンプ装置」と総称する）の空気との間で熱交換を実行する装置、であってもよい。

この発明のプロペラは以上であるから、家庭用または事業用の各種送風機に装備され、さらに、家庭用または事業用の各種ヒートポンプ装置として、広く利用することができる。

２：ハブ、３：翼、３ａ：前縁、３ｂ：後縁、３ｃ：ハブ接合縁、３ｄ：外周縁、３ｅ：圧力面、３ｆ：負圧面、４：回転方向、５：モーター、６：回転軸、７：ベルマウス、８：流入流れ、９：吸込側空間、１０：流入流れ、１１：吹出側空間、１２：遠心作用流れ、１４：保護グリル、１５：圧縮機、１６：熱交換器、１７：風路室、１８：正面板、１９：上板、２０：下板、２１：機械室板、２２：機械室、δＺｒ：後縁後傾角度、１００：プロペラ（実施の形態１）、２００：送風機（実施の形態２）、３００：室外機（実施の形態３）、Ａ−Ａ：断面線、Ｂ−Ｂ：断面線、Ｃ−Ｃ：断面線、Ｄ−Ｄ：断面線、Ｇ−Ｇ：断面線、Ｈ−Ｈ：断面線、Ｈ１：軸方向距離、Ｈ２：軸方向距離、Ｌ１：直線、Ｌ２：直線、Ｐ１：二等分点、Ｐ２：二等分点、Ｓ１：厚肉範囲、Ｓ２：厚肉範囲、Ｓ３：厚肉範囲、Ｔ：翼厚。

Claims (6)

1. 円柱状または円筒状のハブと、該ハブの外周面にハブ接合縁において接合された複数の翼とを有し、
   前記翼が、前記ハブの軸方向に投影した平面において、前記ハブ接合縁と、前記ハブと概ね同心の外周縁と、該外周縁の両端と前記ハブ接合縁の両端とをそれぞれ連結する前縁および後縁と、によって囲まれ、
   前記外周縁における弦長が前記ハブ接合部における弦長よりも大きく、かつ、前記後縁の前記ハブ接合縁との交点から前記外周縁との交点までの軸方向距離が、前記前縁の前記ハブ接合縁との交点から前記外周縁との交点までの軸方向距離よりも大きくなる翼素配置であって、
   前記後縁から前記前縁方向に所定の範囲で前記ハブ接合縁に近い領域に、中央部における翼厚よりも翼厚が厚い領域が形成されていることを特徴とするプロペラ。
2. 前記後縁から前記前縁方向に形成される翼厚が厚い領域は、前記ハブ接合縁から遠ざかる程除々に狭くなることを特徴とする請求項１記載のプロペラ。
3. 前記回転軸を含む子午面に回転投影した投影面において、
   前記後縁のハブ接合縁との交点と前記後縁とを結ぶ直線が前記後縁のハブ接合縁との交点を通る回心に垂直な線に対して成す角度である後縁後傾角度は、前記ハブ接合縁に近い所定の範囲では除々に減少すると共に、前記ハブ接合縁から所定の位置において増加し、
   前記翼厚が厚い領域が、前記後縁後傾角度が増加する位置よりも、前記ハブ接合縁に近い範囲に形成されることを特徴とする請求項１または２記載のプロペラ。
4. 前記後縁後傾角度が増加する位置が、前記ハブ接合縁と前記外周縁との距離を１００％としたとき、前記ハブ接合縁から５０〜６０％の間にあることを特徴とする請求項３記載のプロペラ。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のプロペラと、該プロペラを包囲するベルマウスと、前記プロペラを回転するモーターと、を有する送風機。
6. 圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、これらを順次連結して冷媒を循環させる冷媒配管と、前記凝縮器または蒸発器に向かって送風する送風手段とを有し、
   該送風手段が請求項５記載の送風機であることを特徴とするヒートポンプ装置。
   

Images