WO2022249270A1

WO2022249270A1 - プロペラファン及び空気調和機

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Publication number: WO2022249270A1
Application number: PCT/JP2021/019737
Authority: WO
Inventors: 拓岩瀬; 哲志岸谷; 秀司尾原
Original assignee: 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-01
Also published as: JPWO2022249270A1; CN116964333A; EP4350151A1

Abstract

薄型化が可能な低騒音で高効率のプロペラファン等を提供する。プロペラファンＵ１は、ボス部（３３）と、複数の翼（３２）と、を有するプロペラ（３）と、プロペラ（３）の外周側に設けられるベルマウス（８）と、を備え、翼（３２）の前縁部（３２ａ）において最も吸込側に位置している第１位置（α）が、翼端前縁（３２１）と翼根前縁（３２３）との間に設けられ、翼端前縁（３２１）と第１位置（α）との間では、前縁部（３２ａ）が吹出側に湾曲してなる凹状を呈し、翼（３２）の後縁部（３２ｂ）は、吹出側に湾曲してなる凸状を呈している。

Description

プロペラファン及び空気調和機

　本発明は、プロペラファン等に関する。

　プロペラの薄型化を図る（軸方向の寸法を短くする）技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献１には、翼の回転方向に沿う断面形状が、翼の負圧面側に膨出する膨出部と、翼の正圧面側に膨出する膨出部と、を交互に３箇所以上有するように形成された軸流ファンについて記載されている。

特開２０１０－１５０９４５号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、正圧面側に膨出している膨出部の負圧面側で空気流れの剥離が生ずる可能性がある。このような空気流れの剥離に伴う圧力変動が生じると、空力騒音が大きくなる。したがって、特許文献１に記載の技術は、騒音の低減において改善の余地がある。

　また、プロペラの薄型化を図るために、例えば、翼端部での翼弦長や取付角を小さくすると、静圧の上昇幅（静圧上昇ともいう）が小さくなる他、風量も小さくなる。このような場合において、静圧の上昇幅や風量を確保するためにプロペラの回転速度を上昇させると、騒音の増加を招いてしまう。

　そこで、本発明は、薄型化が可能な低騒音で高効率のプロペラファン等を提供することを課題とする。

　前記した課題を解決するために、本発明は、モータ軸と一体で回転するボス部と、前記ボス部に設置される複数の翼と、を有するプロペラと、前記プロペラの外周側に設けられるベルマウスと、を備え、前記翼の前縁部において最も吸込側に位置している第１位置が、翼端前縁と翼根前縁との間に設けられ、前記翼端前縁と前記第１位置との間では、前記前縁部が吹出側に湾曲してなる凹状を呈し、前記翼の後縁部は、吹出側に湾曲してなる凸状を呈していることとした。

　本発明によれば、薄型化が可能な低騒音で高効率のプロペラファン等を提供できる。

第１実施形態に係るプロペラファンを備える空気調和機の冷媒回路を含む構成図である。第１実施形態に係るプロペラファンを備える室外機の断面図である。第１実施形態に係るプロペラファンが備えるプロペラの斜視図である。第１実施形態に係るプロペラファンが備えるプロペラの中心軸線の方向において、空気の吸込側からプロペラを見た図である。図４の円弧Ａ－Ａを含む円筒面で翼を切断した場合の断面図である。図４の円弧Ｂ－Ｂを含む円筒面で翼を切断した場合の断面図である。図４の円弧Ｃ－Ｃを含む円筒面で翼を切断した場合の断面図である。図４のスパン線Ｄ－Ｄで翼を切断した場合の断面図である。図４のスパン線Ｅ－Ｅで翼を切断した場合の断面図である。図４のスパン線Ｆ－Ｆで翼を切断した場合の断面図である。第２実施形態に係るプロペラファンを備える室外機の断面図である。第３実施形態に係るプロペラファンにおける翼断面の取付角に関する説明図である。第４実施形態に係るプロペラファンにおける翼断面の取付角に関する説明図である。第５実施形態に係るプロペラファンにおける翼弦長に関する説明図である。第６実施形態に係るプロペラファンにおける翼弦長に関する説明図である。第７実施形態に係るプロペラファンを備える空気調和機の構成図である。第７実施形態に係るプロペラファンを備える室外機の断面図である。第１の変形例に係るプロペラファンの断面図である。第２の変形例に係るプロペラファンの断面図である。第３の変形例に係るプロペラファンの断面図である。一般的なプロペラの翼を所定の円筒面で切断した場合の断面図である。比較例に係るプロペラを備える室外機の断面図である。比較例に係るプロペラの斜視図である。

≪第１実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
　図１は、第１実施形態に係るプロペラファンを備える空気調和機１００の冷媒回路Ｑを含む構成図である。
　なお、図１の実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。
　一方、図１の破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
　空気調和機１００は、暖房運転や冷房運転等の空調を行う機器である。図１に示すように、空気調和機１００は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、プロペラ３（室外ファン）と、膨張弁４と、を備えている。また、空気調和機１００は、前記した構成の他に、室内熱交換器５と、室内ファン６と、四方弁７と、を備えている。

　圧縮機１は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器である。このような圧縮機１として、例えば、スクロール圧縮機やロータリ圧縮機が用いられる。
　室外熱交換器２は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、プロペラ３から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。

　プロペラ３（室外ファン）は、室外熱交換器２に外気を送り込む軸流ファンである。プロペラ３は、駆動源であるファンモータ３１を備え、室外熱交換器２の付近に設置されている。
　膨張弁４は、「凝縮器」（室外熱交換器２及び室内熱交換器５の一方）で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁４で減圧された冷媒は、「蒸発器」（室外熱交換器２及び室内熱交換器５の他方）に導かれる。

　室内熱交換器５は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室内ファン６から送り込まれる室内空気（空調室の空気）と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
　室内ファン６は、室内熱交換器５に室内空気を送り込むファンである。室内ファン６は、駆動源である室内ファンモータ６１を備え、室内熱交換器５の付近に設置されている。このような室内ファン６として、例えば、クロスフローファンが用いられる。

　四方弁７は、空気調和機１００の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。例えば、冷房運転時（図１の破線矢印を参照）には、冷媒回路Ｑにおいて、圧縮機１、室外熱交換器２（凝縮器）、膨張弁４、及び室内熱交換器５（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。一方、暖房運転時（図１の実線矢印を参照）には、冷媒回路Ｑにおいて、圧縮機１、室内熱交換器５（凝縮器）、膨張弁４、及び室外熱交換器２（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。

　なお、図１の例では、圧縮機１、室外熱交換器２、プロペラ３（室外ファン）、膨張弁４、及び四方弁７が、室外機１０に設置されている。一方、室内熱交換器５や室内ファン６は、室内機２０に設置されている。圧縮機１やプロペラ３の他、膨張弁４や室内ファン６、四方弁７等の機器は、制御装置（図示せず）によって、所定に制御される。

　図２は、プロペラファンＵ１を備える室外機１０の断面図である。
　なお、図２では、プロペラ３の中心軸線Ｙを含む所定の水平面で、横吹型の室外機１０を切断した場合の模式的な断面を図示している。また、プロペラ３の翼３２（図３も参照）については、図２では、この翼３２の子午面を示している。ここで、翼３２の「子午面」とは、プロペラ３の中心軸線Ｙを基準として、翼３２の形状を所定に回転投影したものである。また、図２では、空気の流れを白抜きの太矢印で示している。

　図２に示すように、プロペラファンＵ１は、プロペラ３と、ベルマウス８と、を備え、室外機１０の内部に設置されている。
　プロペラ３は、概ね軸方向に空気を送風する軸流ファンである。プロペラ３は、駆動源であるファンモータ３１と、ファンモータ３１のモータ軸３１ａと一体で回転する外形円柱状のボス部３３と、ボス部３３の周壁に設置される３枚の翼３２（図３も参照）と、を備えている。図２の例では、中心軸線Ｙの方向（モータ軸３１ａの軸方向）が室外機１０の前後方向と平行になるように、プロペラファンＵ１が設置されている。

　ベルマウス８は、プロペラ３に吸い込まれる空気を所定に導き、また、プロペラ３から吹き出される空気を所定に導く整流部材である。ベルマウス８は、円筒状を呈し、プロペラ３の外周側（径方向外側）に設けられている。なお、ベルマウス８の中心軸線は、プロペラ３の中心軸線Ｙに略一致している。

　図２に示すように、ベルマウス８は、湾曲部８１と、拡径部８２と、を備えている。湾曲部８１は、肉薄の円筒状を呈し、空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、その径が小さくなるように、所定に湾曲している。拡径部８２は、円錐台の側面状を呈し、湾曲部８１の下流側（吹出側）に連なっている。拡径部８２は、空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、その径が大きくなるように形成されている。

　また、図２の例では、横断面視でＬ字状を呈する室外熱交換器２が、室外機１０の背面側・左側に設けられている。室外熱交換器２において室外機１０の背面側の部分は、空気の流れ方向で、プロペラ３の上流側に位置している。そして、室外熱交換器２で熱交換した空気が、ベルマウス８で整流されつつプロペラ３に吸い込まれ、さらに、プロペラ３から所定に吹き出されるようになっている。

　図２に示す機械室Ｒ１は、圧縮機１（図１参照）やアキュムレータ（図示せず）、膨張弁４（図１参照）等が収容される空間であり、プロペラファンＵ１の右側に設けられている。なお、プロペラファンＵ１が収容されるファン室Ｒ２と、前記した機械室Ｒ１と、は仕切板（図示せず）で所定に仕切られている。また、図２に示す翼３２の翼端前縁３２１、翼端後縁３２２、翼根前縁３２３、及び翼根後縁３２４の他、第１位置α、第２位置β、及び第３位置γについては後記する。

　図３は、プロペラファンが備えるプロペラ３の斜視図である。
　なお、図３等に示す斜線入りの太矢印は、プロペラ３の回転する向きを示している。また、図３等に示す白抜きの太矢印は、プロペラ３の回転に伴って空気が流れる向きを示している。
　図３に示す３枚の翼３２は、ボス部３３の周壁に等角度間隔で設けられ、ボス部３３から概ね径方向に放射状に延びている。より詳しく説明すると、３枚の翼３２は、それぞれ、中心軸線Ｙを基準とする径方向に対して、回転方向の前方に傾くように延在している（図４も参照）。なお、翼３２の枚数は、図３に示す３枚の他、２枚であってもよいし、また、４枚以上であってもよい。

　図４は、プロペラ３の中心軸線Ｙの方向において、空気の吸込側からプロペラ３を見た図である。
　図４に示すように、複数の翼３２は、それぞれ、前縁部３２ａと、後縁部３２ｂと、翼端部３２ｃと、翼根部３２ｄと、を備えている。前縁部３２ａは、翼３２において、プロペラ３の回転方向で前方側に位置する縁部である。後縁部３２ｂは、翼３２において、プロペラ３の回転方向で後方側に位置する縁部である。翼端部３２ｃは、翼３２の外周側の縁部である。翼根部３２ｄは、翼３２の内周側の縁部である。

　図４に示すように、翼端部３２ｃと前縁部３２ａとは、翼端前縁３２１を介して隣接している。翼端部３２ｃと後縁部３２ｂとは、翼端後縁３２２を介して隣接している。翼根部３２ｄと前縁部３２ａとは、翼根前縁３２３を介して離接している。翼根部３２ｄと後縁部３２ｂとは、翼根後縁３２４を介して隣接している。なお、翼端前縁３２１、翼端後縁３２２、翼根前縁３２３、及び翼根後縁３２４については、図２におけるプロペラ３の子午面にも表れている。

　図４に示すように、空気の吸込側からプロペラ３を見た場合、前縁部３２ａは、回転方向の後側に湾曲するように凹状を呈している。一方、後縁部３２ｂは、回転方向の後側に湾曲するように凸状を呈している。翼端部３２ｃは、ベルマウス８（図２参照）の内周面との間に所定の隙間が設けられるように、円弧状を呈している。翼根部３２ｄは、ボス部３３の外周面に沿うように、円弧状に形成されている。

　それぞれの翼３２は、圧力面３２ｅ（図３参照）と、負圧面３２ｆと、を備えている。圧力面３２ｅは、翼３２が有する２つの面のうち、中心軸線Ｙの方向で前方側（吹出側、図４の紙面奥側）の面である。プロペラ３が回転しているときには、翼３２の移動に伴い、圧力面３２ｅによって空気が所定に押し出される。

　負圧面３２ｆは、翼３２が有する２つの面のうち、中心軸線Ｙの方向で後方側（吸込側、図４の紙面手前側）の面である。つまり、負圧面３２ｆは、圧力面３２ｅ（図３参照）の裏側の面である。プロペラ３が回転しているときには、翼３２の移動に伴い、負圧面３２ｆに向かうように空気が吸い込まれる。なお、図４は、プロペラ３の吸込側から見た図であるため、負圧面３２ｆが見えている一方、裏側の圧力面３２ｅ（図３参照）は見えていない。

　図５Ａは、図４の円弧Ａ－Ａを含む円筒面で翼３２を切断した場合の断面図である。
　なお、図４の破線で示す円弧Ａ－Ａは、プロペラ３の中心軸線Ｙを基準（円弧の中心）として、翼端部３２ｃの付近を通る仮想的な円弧である。また、図４の円弧Ａ－Ａ等の符号付近の各矢印は、翼３２を断面視する際の方向を示している。図５Ａ等に示す斜線入りの太矢印は、プロペラ３の回転に伴って、翼３２が移動する向きを示している。また、図５Ａ等に示す白抜きの太矢印は、プロペラ３の回転に伴って空気が流れる向きを示している。

　翼端部３２ｃ（図４参照）の付近では、図５Ａに示すように、プロペラ３の回転方向の前方（図５Ａの紙面右側）に位置する箇所ほど、空気の吸込側（図５Ａの紙面上側）に位置するように、所定に傾斜している。

　図５Ｂは、図４の円弧Ｂ－Ｂを含む円筒面で翼３２を切断した場合の断面図である。
　なお、図４の破線で示す円弧Ｂ－Ｂは、プロペラ３の中心軸線Ｙを基準（円弧の中心）として、翼端部３２ｃと翼根部３２ｄとの間の中間部を通る仮想的な円弧である。つまり、図４に示す中心軸線Ｙから円弧Ｂ－Ｂまでの距離は、中心軸線Ｙから翼端部３２ｃまでの距離と、中心軸線Ｙから翼根部３２ｄまでの距離と、の和を２で除算した値になっている。図５Ｂに示すように、翼３２の中間部も、プロペラ３の回転方向の前方（図５Ｂの紙面右側）に位置する箇所ほど、空気の吸込側（図５Ｂの紙面上側）に位置するように、所定に傾斜している。

　図５Ｃは、図４の円弧Ｃ－Ｃを含む円筒面で翼３２を切断した場合の断面図である。
　なお、図４の破線で示す円弧Ｃ－Ｃは、プロペラ３の中心軸線Ｙを基準（円弧の中心）として、翼根部３２ｄの付近を通る仮想的な円弧である。翼根部３２ｄ（図４参照）の付近でも、図５Ｃに示すように、プロペラ３の回転方向の前方（図５Ｃの紙面右側）に位置する箇所ほど、空気の吸込側（図５Ｃの紙面上側）に位置するように、所定に傾斜している。

　図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃに示すように、径方向で翼根部３２ｄ（図４参照）に近いほど、翼３２の周方向の長さが短くなっている。また、翼端部３２ｃの付近（図５Ａ参照）や中間部（図５Ｂ参照）の他、翼根部３２ｄの付近（図５Ｃ参照）のいずれにおいても、空気の吸込側から見て、翼３２が緩やかな凸状に湾曲している。これによって、翼３２の圧力面３２ｅで空気が昇圧されやすくなる。

　図６Ａは、図４のスパン線Ｄ－Ｄで翼３２を切断した場合の断面図である。
　ここで、「スパン線」とは、中心軸線Ｙ（図４参照）を基準（中心）とする複数の円筒断面のそれぞれにおいて、前縁部３２ａ（図４参照）からの距離と、後縁部３２ｂ（図４参照）からの距離と、の比が一定になる点を、翼端部３２ｃ（図４参照）から翼根部３２ｄ（図４参照）まで結んだ線である。なお、前縁部３２ａからスパン線Ｄ－Ｄまでの距離や、後縁部３２ｂからスパン線Ｄ－Ｄまでの距離は、翼３２の反り線に沿って所定に測定されるものとする。また、スパン線に沿う方向を「スパン方向」という。

　図４に示すスパン線Ｄ－Ｄ（図６Ａの断面に対応）は、翼３２の前縁部３２ａの付近を通るスパン線である。なお、翼３２の前縁部３２ａ（図２参照）も図６Ａと同様の形状を呈している。したがって、説明を分かりやすくするために、前縁部３２ａの付近のスパン方向の断面を示す図６Ａにも、翼端前縁３２１や翼根前縁３２３等の符号を便宜的に示している。

　前縁部３２ａ（図４参照）の付近のスパン線Ｄ－Ｄの断面は、図６Ａに示すように、逆Ｓ字状を呈している。また、図２に示すように、前縁部３２ａも同様の逆Ｓ字状を呈している。そして、図２に示すように、翼３２の前縁部３２ａにおいて最も吸込側に位置している第１位置αが、翼端前縁３２１と翼根前縁３２３との間に設けられている。また、翼端前縁３２１と第１位置αとの間では、前縁部３２ａが吹出側に湾曲してなる凹状を呈している。ここで、吹出側に湾曲してなる「凹状」とは、前縁部３２ａにおいて、翼端前縁３２１と第１位置αとの間の第３位置γに近い箇所ほど吹出側に位置するような形状をいう。

　このような構成によれば、径方向内向きの速度成分を有する斜め方向の空気（図２の矢印Ｗ１，Ｗ２を参照）が翼３２に流入した場合でも、翼端前縁３２１と第１位置αとの間に凹状の部分が設けられているため、空気の流れを翼３２に沿わせることができる。したがって、空気の流れが翼３２から剥離することを抑制し、高効率化を図ることができる。このような構成は、プロペラ３の側方に室外熱交換器２や機械室Ｒ１が設けられている影響で空気が翼３２に対して斜め方向に流入しやすい横吹型の室外機１０に特に適している。

　また、図２の例では、プロペラ３の中心軸線Ｙの方向において、翼端前縁３２１が第１位置αよりも吹出側に位置している。このような構成によれば、翼端前縁３２１が第１位置αよりも吸込側に位置している場合に比べて、プロペラ３のプロペラ高さＨＰ（軸方向の寸法）が短くなる。したがって、プロペラ３の薄型化を図ることができる。

　図６Ｂは、図４のスパン線Ｅ－Ｅで翼３２を切断した場合の断面図である。
　なお、図４のスパン線Ｅ－Ｅは、前縁部３２ａと後縁部３２ｂとの間の周方向の中間位置を通るスパン線である。スパン線Ｅ－Ｅにおける断面も、図６Ａと同様に逆Ｓ字状を呈しているが、スパン線Ｄ－Ｄ（図４参照）における断面（図６Ａ参照）に比べて、逆Ｓ字状の湾曲度合いが緩やかになっている。つまり、スパン方向で、前縁部３２ａ（図２参照）からスパン方向の中間位置（図６Ｂ参照）に向かうにつれて、前記した逆Ｓ字状の湾曲度合いが次第に緩やかになっている。

　図６Ｃは、図４のスパン線Ｆ－Ｆで翼３２を切断した場合の断面図である。
　なお、図４のスパン線Ｆ－Ｆは、翼３２の後縁部３２ｂの付近を通るスパン線である。また、図２に示すように、後縁部３２ｂも図６Ｃと同様の形状を呈している。したがって、説明を分かりやすくするために、後縁部３２ｂの付近のスパン方向の断面を示す図６Ｃにも、翼端後縁３２２や翼根後縁３２４等の符号を便宜的に示している。

　図２に示すように、翼３２の後縁部３２ｂは、吹出側に湾曲してなる凸状を呈している（吸込側から見ると、凹状を呈している）。具体的には、後縁部３２ｂにおいて最も吹出側に位置している第２位置βが、翼端後縁３２２と翼根後縁３２４との間に設けられている。また、後縁部３２ｂにおいて第２位置βに近い箇所ほど吹出側に位置している。

　このような構成によれば、プロペラ３から吹き出される空気が、第２位置βよりも径方向外側の領域の圧力面３２ｅによって、径方向外向きの速度成分を含むように、斜め方向に押し出される（図２の矢印Ｗ３，Ｗ４を参照）。その結果、プロペラ３から吹き出された空気が、ベルマウス８の拡径部８２に沿うように流れる。したがって、ベルマウス８における空気の圧力損失を低減し、ひいては、静圧の上昇幅の低下を抑制できる。

　なお、スパン方向で、図６Ｂの中間位置から後縁部３２ｂ（図２参照）に向かうにつれて、翼３２の吹出側への湾曲度合いが次第に大きくなっている。また、後縁部３２ｂでは、その全域において吹出側に凸状に湾曲している。

　また、図２の前縁部３２ａに沿うスパン方向において、翼端前縁３２１と翼根前縁３２３との間の第１中間部３２５（図６Ａ参照）に第１位置αが設けられることが好ましい。さらに、図２の後縁部３２ｂに沿うスパン方向において、翼端後縁３２２と翼根後縁３２４との間の第２中間部３２６（図６Ｃ参照）に第２位置βが設けられることが好ましい。前記した第１中間部３２５として、例えば、スパン方向で前縁部３２ａを三等分して、翼端側・中間部・翼根側の３つの部分に分けた場合の中間部を用いるようにしてもよい。第２中間部３２６についても同様に、スパン方向で後縁部３２ｂを三等分した場合の中間部を用いるようにしてもよい。

　このような構成によれば、スパン方向において、第１位置αと翼端前縁３２１との間の範囲を十分に確保できる。したがって、径方向内向きの速度成分を有する斜め方向の空気の流れが翼３２に沿いやすくなる。また、プロペラ３の軸方向において、第１位置αと第２位置βとの間の長さが確保しやくなる。その結果、プロペラ３の薄型化を図りつつ、静圧の上昇幅や風量の低下を抑制できる。

　なお、図２の例では、プロペラ３の中心軸線Ｙから第１位置αまでの径方向の距離よりも、中心軸線Ｙから第２位置βまでの径方向の距離の方が長くなっているが、これらの距離の大小関係が逆であってもよい。
　次に、「翼弦長」及び「取付角」の定義について、図１５を用いて簡単に説明する。

　図１５は、一般的なプロペラの翼３４を所定の円筒面で切断した場合の断面図である。
　図１５に示す翼弦長Ｌは、翼弦線Ｓの長さである。翼弦線Ｓは、翼３４の翼断面における前縁３４ａと後縁３４ｂとを結ぶ線分である。また、取付角ξとは、翼弦線Ｓと回転面Ｘとのなす角である。なお、回転面Ｘは、プロペラの中心軸線（図示せず）に対して垂直であるものとする。

　図１５に示す翼弦長Ｌが長いほど、静圧の上昇幅が大きくなる他、風量も大きくなる。また、取付角ξが大きいほど、静圧の上昇幅が大きくなる他、風量も大きくなる。したがって、翼弦長Ｌや取付角ξは、静圧の上昇幅や風量を確保するための重要な設計値である。

　図１６は、比較例に係るプロペラ３Ｇを備える室外機１０Ｇの断面図である。
　なお、プロペラ３Ｇの翼３２Ｇ（図１７も参照）については、図１６では、翼３２Ｇの子午面を示している。図１６の比較例では、前縁部３２Ｇａは、翼端前縁３２１Ｇに近いほど吸込側に位置している。一方、後縁部３２Ｇｂは、翼端後縁３２２Ｇに近いほど吹出側に位置している。そして、翼端部３２Ｇｃにおいて、翼弦長Ｌ（図１５参照）や取付角ξ（図１５参照）が最大となるようにプロペラ３Ｇが形成されている。このような構成では、プロペラ高さＨＰが、翼端部３２Ｇｃでの翼弦長Ｌ及び取付角ξで決まることになる。

　図１７は、比較例に係るプロペラ３Ｇの斜視図である。
　なお、図１７に示すプロペラ３Ｇは、図１６の構成に対応している。これまでのプロペラ３Ｇの設計では、プロペラ高さＨＰ（図１６参照）を短くするために、翼端部３２Ｇｃでの翼弦長Ｌ（図１５参照）を小さくしたり、取付角ξ（図１５参照）を小さくしたりする方法が採られていた。しかしながら、このような設計では、プロペラ３Ｇの静圧の上昇幅が低下する他、風量も低下する。また、静圧の上昇幅や風量の低下を補うためにプロペラ３Ｇの回転速度を上昇させると、騒音の増加を招いてしまう。

　これに対して第１実施形態では、図２に示すように、翼端前縁３２１と第１位置αとの間では、前縁部３２ａが吹出側に湾曲してなる凹状を呈している。また、翼３２の後縁部３２ｂは、吹出側に湾曲してなる凸状を呈している。このような構成にすると、プロペラ高さＨＰ（図２参照）が、第１位置α及び第２位置βの軸方向の位置で決まることになる。具体的には、第１位置αと第２位置βとの間の軸方向の距離が、プロペラ高さＨＰになる。

　このように、第１実施形態では、プロペラ高さＨＰを規定する第１位置αや第２位置βが、翼端部３２ｃと翼根部３２ｄとの間の所定箇所（例えば、スパン方向の中間部の付近）に設けられている。これによって、第１位置αや第２位置βの付近で、翼弦長Ｌ（図１５参照）や取付角ξ（図１５参照）を比較的大きくすることができる。

＜効果＞
　第１実施形態によれば、図２に示すように、翼３２の前縁部３２ａにおける第１位置αと、翼３２の後縁部３２ｂにおける第２位置βと、でプロペラ高さＨＰが決まるように構成されている。したがって、プロペラ３の設計段階で第１位置αや第２位置βを適宜に調整することで、プロペラ３の薄型化を図りつつ、静圧の上昇幅や風量を十分に確保できる。また、プロペラ３の薄型化を図ることで、横吹型の室外機１０の前後方向の長さを短くすることができる。

　また、翼端前縁３２１と第１位置αとの間では、前縁部３２ａが吹出側に凹状を呈している。これによって、横方向で室外熱交換器２や機械室Ｒ１がプロペラファンＵ１に対して比較的近い位置に設けられた場合でも、斜め方向の空気（図２の矢印Ｗ１，Ｗ２を参照）が翼３２に沿うように流れる。つまり、径方向内向きの速度成分を有する空気の流れが、プロペラ３の外周側から誘引されやすくなる。その結果、翼３２における空気の■離を抑制し、ひいては、静圧の上昇幅や風量を確保できる。

　また、図２に示すように、翼３２の後縁部３２ｂが吹出側に凸状を呈しているため、プロペラ３から吹き出される空気が、径方向外向きの速度成分を含むように斜め方向に導かれ（図２の矢印Ｗ３，Ｗ４を参照）、さらに、ベルマウス８の拡径部８２に沿って流れる。これによって、ベルマウス８における空気の圧力損失を抑制し、ひいては、効率を高めることができる。また、翼３２の後縁部３２ｂでは、吹出側から見て凹状の部分が特にないため、翼３２の負圧面３２ｆ（図３参照）で空気の流れの剥離が生ずることもほとんどない。したがって、静圧の上昇幅の低下を抑制できる。

　例えば、図１６、図１７の比較例に対して、第１実施形態におけるプロペラ３のプロペラ高さＨＰを２６％薄型にした場合でも、静圧の上昇幅や風量の他、プロペラ３の効率が、比較例と同等になるという結果が得られた。このように、第１実施形態によれば、薄型化が可能な低騒音で高効率のプロペラファンＵ１等を提供できる。

≪第２実施形態≫
　第２実施形態は、プロペラ３Ａ（図７参照）の中心軸線Ｙから第１位置αまでの径方向の距離ＲＤと、中心軸線Ｙから第２位置βまでの径方向の距離ＲＤと、が等しい点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図７は、第２実施形態に係るプロペラファンＵＡ１を備える室外機１０Ａの断面図である。
　なお、プロペラ３Ａの翼３２Ａについては、図７では、翼３２Ａの子午面を示している。図７の例では、プロペラ３Ａの中心軸線Ｙから第１位置αまでの径方向の距離ＲＤと、中心軸線Ｙから第２位置βまでの径方向の距離ＲＤと、が等しくなっている。このような構成によれば、第１位置α及び第２位置βを含む一つの翼断面（翼３２Ａを所定の円筒面で切断した場合の断面）に基づいて、第１位置αや第２位置βを設計段階で適宜に調整できる。したがって、プロペラ３Ａを設計しやすくなるため、設計段階での作業負担を軽減できる。

＜効果＞
　第２実施形態によれば、所定の円筒面でプロペラ３Ａを切断した所定の翼断面（一つの翼断面）において、第１位置αや第２位置βを設計段階で適宜に調整できるため、プロペラ３Ａの設計を容易に行うことができる。

≪第３実施形態≫
　第３実施形態は、第１位置α（図２参照）において翼断面の取付角が最大になる点が、第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図８は、第３実施形態に係るプロペラファンにおける翼断面の取付角ξに関する説明図である。
　なお、図８の横軸は、プロペラ３（図２参照）の半径Ｒ（つまり、中心軸線Ｙとの間の径方向の距離）である。また、図８の縦軸は、各半径に対応する翼断面での取付角ξである。なお、「翼断面」とは、所定の円筒面で翼３２を切断した場合の断面である。

　図８の横軸における‘０’は、ボス部３３（図２参照）の半径を示している。一方、図８の横軸における‘１’は、翼端部３２ｃ（図２参照）の半径を示している。
　図８の実線は、第３実施形態に係るプロペラ３の各半径における翼断面の取付角ξを示している。一方、図８の一点鎖線は、比較例（図１６、図１７参照）に係るプロペラ３Ｇの各半径おける翼断面の取付角ξを示している。

　図８に示すように、比較例（図８の一点鎖線）では、翼端部（横軸の‘１’）に近いほど、取付角ξが小さくなっている。これに対して、第３実施形態（図８の実線）では、点Ｐαで示すように、第１位置α（図２参照）の半径Ｒαにおいて、翼断面の取付角ξが最大になっている。これによって、第１位置αの付近において取付角ξの大きさを十分に確保できるため、静圧の上昇幅や風量を大きくすることができる。なお、第２位置β（図２参照）については、図８には特に示していないが、第２位置βは、第１位置αに対して翼端側・翼根側のうちいずれに設けられていてもよい。

＜効果＞
　第３実施形態によれば、第１位置α（図２参照）において翼断面の取付角ξが最大になるため、第１位置αの付近でのプロペラ３の仕事量が比較的大きくなる。これによって、静圧の上昇幅や風量を十分に確保できる。

≪第４実施形態≫
　第４実施形態は、第２位置β（図２参照）において翼断面の取付角が最大になる点が、第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図９は、第４実施形態に係るプロペラファンにおける翼断面の取付角ξに関する説明図である。
　なお、図９の横軸はプロペラ３（図２参照）の半径Ｒ（つまり、中心軸線Ｙとの間の径方向の距離）であり、縦軸は取付角ξである。図９に示すように、第４実施形態（図９の実線）では、点Ｐβで示すように、第２位置β（図２参照）の半径Ｒβにおいて、翼断面の取付角ξが最大になっている。これによって、第２位置βの付近で取付角ξの大きさを十分に確保できるため、静圧の上昇幅や風量を大きくすることができる。なお、第１位置α（図２参照）については、図９には特に示していないが、第１位置αは、第２位置βに対して翼端側・翼根側のうちいずれに設けられていてもよい。

＜効果＞
　第４実施形態によれば、第２位置β（図２参照）において翼断面の取付角ξが最大になるため、第２位置βの付近でのプロペラ３の仕事量が比較的大きくなる。これによって、静圧の上昇幅や風量を十分に確保できる。

≪第５実施形態≫
　第５実施形態は、第１位置α（図２参照）において翼弦長が最大になる点が、第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図１０は、第５実施形態に係るプロペラファンにおける翼弦長Ｌに関する説明図である。
　なお、図１０の横軸は、プロペラ３（図２参照）の半径Ｒ（つまり、中心軸線Ｙとの間の径方向の距離）である。また、図１０の縦軸は、各半径に対応する翼断面での翼弦長Ｌである。また、図１０の実線は、第５実施形態に係るプロペラ３の各半径における翼弦長Ｌを示している。一方、図１０の一点鎖線は、比較例（図１６、図１７参照）に係るプロペラ３Ｇの各半径における翼弦長Ｌを示している。図１０に示すように、比較例（図１０の一点鎖線）では、翼端部（横軸の‘１’）に近いほど、翼弦長が長くなっている。

　これに対して、第５実施形態（図１０の実線）では、点Ｐαで示すように、第１位置α（図２参照）の半径Ｒαにおいて、翼弦長Ｌが最大になっている。これによって、第１位置αの付近で翼弦長Ｌの長さを十分に確保できるため、静圧の上昇幅や風量を大きくすることができる。なお、第２位置β（図２参照）については、図１０には特に示していないが、第２位置βは、第１位置αに対して翼端側・翼根側のうちいずれに設けられていてもよい。

＜効果＞
　第５実施形態によれば、第１位置α（図２参照）において翼弦長Ｌが最大になるため、第１位置αの付近でのプロペラ３の仕事量が比較的大きくなる。これによって、静圧の上昇幅や風量を十分に確保できる。

≪第６実施形態≫
　第６実施形態は、第２位置β（図２参照）において翼弦長が最大になる点が、第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図１１は、第６実施形態に係るプロペラファンにおける翼弦長Ｌに関する説明図である。
　なお、図１１の横軸はプロペラ３（図２参照）の半径Ｒ（つまり、中心軸線Ｙとの間の径方向の距離）であり、縦軸は翼弦長Ｌである。第６実施形態（図１１の実線）では、点Ｐβで示すように、第２位置β（図２参照）の半径Ｒβにおいて、翼弦長Ｌが最大になっている。これによって、第２位置βの付近で翼弦長Ｌの長さを十分に確保できるため、静圧の上昇幅や風量を大きくすることができる。なお、第１位置α（図２参照）については、図１１には特に示していないが、第１位置αは、第２位置βに対して翼端側・翼根側のうちいずれに設けられていてもよい。

＜効果＞
　第６実施形態によれば、第２位置β（図２参照）において翼弦長Ｌが最大になるため、第２位置βの付近でのプロペラ３の仕事量が比較的大きくなる。これによって、静圧の上昇幅や風量を十分に確保できる。

≪第７実施形態≫
　第７実施形態は、プロペラファンＵＢ１（図１３参照）が上吹型の室外機１０Ｂ（図１３参照）に設けられる点が、第１実施形態とは異なっている。また、第７実施形態は、空気調和機１００Ｂが複数の室内機２１～２４（図１２参照）を備えるマルチ型の空気調和機である点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他（プロペラ３の構成等：図１３参照）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

　図１２は、第７実施形態に係るプロペラファンを備える空気調和機１００Ｂの構成図である。
　なお、図１２では、冷媒配管Ｋ１の図示を簡略化し、室外機１０Ｂから室内機２１等に冷媒を導く冷媒配管と、室内機２１等から室外機１０Ｂに冷媒を導く冷媒配管と、を共通の実線で図示している。図１２に示すマルチ型の空気調和機１００Ｂは、上吹型の室外機１０Ｂと、天井埋込型の４台の室内機２１～２４と、を備えている。そして、冷媒配管Ｋ１を介して並列接続された冷媒回路ＱＢにおいて、冷媒が所定に循環するようになっている。なお、室外機１０Ｂに接続される室内機の台数は、３台以下であってもよいし、また、５台以上であってもよい。

　図１３は、プロペラファンＵＢ１を備える室外機１０Ｂの断面図である。
　図１３に示すように、室外機１０Ｂの筐体１１の上端付近には、プロペラファンＵＢ１が設けられている。筐体１１の内部において、プロペラ３の空気流れの上流側（吸込側）の空間には、圧縮機１やアキュムレータ１２の他、室外熱交換器２や電気品箱１３が設置されている。

　プロペラファンＵＢ１は、プロペラ３（室外ファン）と、ベルマウス８Ｂと、を備えている。プロペラ３のボス部３３には、ファンモータ３１が設置されている。ファンモータ３１は、モータ軸３１ａが鉛直方向となるようにモータクランプ１４に固定されている。なお、プロペラ３の構成については、第１実施形態（図２参照）と同様であるから、詳細な説明を省略する。

　ベルマウス８Ｂは、プロペラ３の外周側（径方向外側）に設けられている。図１３に示すように、ベルマウス８Ｂは、湾曲部８１Ｂと、拡径部８２と、を備えている。湾曲部８１Ｂは、肉薄の円筒状を呈し、空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、その径が小さくなるように所定に湾曲している。拡径部８２は、円錐台の側面状を呈し、湾曲部８１Ｂの下流側（吹出側）に連なっている。そして、プロペラ３が回転することで、ベルマウス８Ｂを介して、上向きに空気が吹き上がるようになっている。具体的には、矢印Ｗ５，Ｗ６で示すように、径方向内向きの速度成分を有する空気が斜め下からプロペラ３に流入する。

＜効果＞
　第７実施形態によれば、プロペラ３の薄型化を図りつつ、静圧の上昇幅や風量を確保できる。また、プロペラ３の薄型化を図ることで、室外機１０Ｂの高さ方向の寸法を短くすることができる。図１３の例では、室外熱交換器２がプロペラ３から比較的離れているが、その一方で、筐体１１の上端付近の壁とベルマウス８Ｂとの間の距離が比較的短くなっている。ここで、プロペラ３は、翼端前縁３２１と第１位置αとの間では、前縁部３２ａが吹出側に湾曲してなる凹状を呈しているため、空気の流れを翼３２に沿わせることができる。これによって、静圧の上昇幅や風量を確保できる。また、プロペラ３の薄型化を図りつつ、効率の低下を抑制できる。

≪変形例≫
　以上、本発明に係るプロペラファンＵ１等について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
　例えば、各実施形態では、ベルマウス８（図２参照）が備える拡径部８２の構成として、軸方向で空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、拡径部８２の径が直線的に単調増加する構成を示したが、これに限らない。例えば、ベルマウス８は、次に説明する図１４Ａ～図１４Ｃのような構成であってもよい。

　図１４Ａは、第１の変形例に係るプロペラファンＵＣ１の断面図である。
　なお、図１４Ａでは、プロペラ３のファンモータ３１の図示を省略している。
　図１４Ａの変形例では、軸方向で空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、ベルマウス８Ｃの拡径部８２Ｃの径が階段状に増加している。このような構成でも、翼３２の後縁部３２ｂが吹出側に湾曲してなる凸状を呈しているため、プロペラ３から吹き出される空気の流れをベルマウス８Ｃに沿わせることができる。したがって、プロペラファンＵＣ１おいて空気の圧力損失を低減し、高効率化を図ることができる。

　図１４Ｂは、第２の変形例に係るプロペラファンＵＤ１の断面図である。
　図１４Ｂの変形例では、軸方向で空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、ベルマウス８Ｄの拡径部８２Ｄの径が単調増加し、さらに、拡径部８２Ｄは径方向内側に凸の形状になっている。このような構成でも、翼３２の後縁部３２ｂが吹出側に湾曲してなる凸状を呈しているため、プロペラ３から吹き出される空気の流れをベルマウス８Ｄに沿わせることができる。

　図１４Ｃは、第３の変形例に係るプロペラファンＵＥ１の断面図である。
　図１４Ｃの変形例では、軸方向で空気流れの下流側（吹出側）に向かうにつれて、ベルマウス８Ｅの拡径部８２Ｅの径が単調増加し、さらに、拡径部８２Ｅは径方向外側に凸の形状になっている。このような構成でも、翼３２の後縁部３２ｂが吹出側に湾曲してなる凸状を呈しているため、プロペラ３から吹き出される空気の流れをベルマウス８Ｅに沿わせることができる。

　また、第１実施形態では、スパン方向において、第１位置α（図２参照）と第３位置γ（図２参照）との間に第２位置βが設けられる構成について説明したが、これに限らない。例えば、スパン方向において、第１位置αよりも翼根側に第２位置βが設けられる構成であってもよい。このような構成でも、第１実施形態と同様の効果が奏される。

　また、第１実施形態では、翼端前縁３２１（図２参照）と翼根前縁３２３（図２参照）との間の第１中間部３２５（図６Ａ参照）に第１位置αが設けられる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、第１中間部３２５よりも翼端側又は翼根側に第１位置αが設けられてもよい。なお、第２～第７実施形態についても同様のことがいえる。
　また、第１実施形態では、翼端後縁３２２（図２参照）と翼根後縁３２４（図２参照）との間の第２中間部３２６（図６Ｃ参照）に第２位置βが設けられる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、第２中間部３２６よりも翼端側又は翼根側に第２位置βが設けられてもよい。なお、第２～第７実施形態についても同様のことがいえる。

　また、各実施形態では、翼端前縁３２１（図２参照）が第１位置αよりも吹出側に位置する構成について説明したが、これに限らない。すなわち、翼端前縁３２１及び第１位置αの軸方向の位置が略等しい構成であってもよいし、また、翼端前縁３２１が第１位置αよりも吸込側に位置していてもよい。このような構成でも、各実施形態と同様の効果が奏される。

　また、第１実施形態では、翼根前縁３２３から第１位置αまでの範囲では、前縁部３２ａが吸込側に凸の形状である場合について説明したが、これに限らない。例えば、翼根前縁３２３から第１位置αに近づくにつれて、吹出側に凸の形状から、所定の変曲点（図示せず）を経て、吸込側に凸の形状になるように構成されていてもよい。

　また、各実施形態で説明したプロペラファンＵ１等は、ルームエアコンの他、パッケージエアコンやビル用マルチエアコンといった様々な種類の空気調和機にも適用できる。また、各実施形態で説明したプロペラファンＵ１等は、空気調和機以外のさまざまな機器に適用することも可能である。

　また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

　１　圧縮機
　２　室外熱交換器
　３，３Ａ　プロペラ（室外ファン）
　４　膨張弁
　５　室内熱交換器
　６　室内ファン
　７　四方弁
　３１　ファンモータ
　３１ａ　モータ軸
　３２，３２Ａ　翼
　３３　ボス部
　３２１　翼端前縁
　３２２　翼端後縁
　３２３　翼根前縁
　３２４　翼根後縁
　３２５　第１中間部
　３２６　第２中間部
　３２ａ　前縁部
　３２ｂ　後縁部
　３２ｃ　翼端部
　３２ｄ　翼根部
　８，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ　ベルマウス
　１００，１００Ｂ　空気調和機
　α　第１位置
　β　第２位置
　γ　第３位置
　Ｑ，ＱＢ　冷媒回路
　Ｕ１，ＵＡ１，ＵＢ１，ＵＣ１，ＵＤ１，ＵＥ１　プロペラファン
　Ｙ　中心軸線

Claims

　モータ軸と一体で回転するボス部と、前記ボス部に設置される複数の翼と、を有するプロペラと、
　前記プロペラの外周側に設けられるベルマウスと、を備え、
　前記翼の前縁部において最も吸込側に位置している第１位置が、翼端前縁と翼根前縁との間に設けられ、
　前記翼端前縁と前記第１位置との間では、前記前縁部が吹出側に湾曲してなる凹状を呈し、
　前記翼の後縁部は、吹出側に湾曲してなる凸状を呈しているプロペラファン。
　前記後縁部において最も吹出側に位置している第２位置が、翼端後縁と翼根後縁との間に設けられ、
　前記後縁部において前記第２位置に近い箇所ほど吹出側に位置していること
　を特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。
　前記前縁部に沿うスパン方向において、前記翼端前縁と前記翼根前縁との間の第１中間部に前記第１位置が設けられ、
　前記後縁部に沿うスパン方向において、前記翼端後縁と前記翼根後縁との間の第２中間部に前記第２位置が設けられること
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　前記プロペラの中心軸線から前記第１位置までの径方向の距離と、前記中心軸線から前記第２位置までの径方向の距離と、が等しいこと
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　前記翼は、前記第１位置において翼断面の取付角が最大となること
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　前記翼は、前記第２位置において翼断面の取付角が最大となること
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　前記翼は、前記第１位置において翼弦長が最大となること
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　前記翼は、前記第２位置において翼弦長が最大となること
　を特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
　圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、を備えるとともに、
　モータ軸と一体で回転するボス部と、前記ボス部に設置される複数の翼と、を有する室外ファンと、
　前記室外ファンの外周側に設けられるベルマウスと、を備え、
　前記翼の前縁部において最も吸込側に位置している第１位置が、翼端前縁と翼根前縁との間に設けられ、
　前記翼端前縁と前記第１位置との間では、前記前縁部が吹出側に湾曲してなる凹状を呈し、
　前記翼の後縁部は、吹出側に湾曲してなる凸状を呈している空気調和機。