JP4937331B2 - 送風機及びヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ベルマウスを有するプロペラ式の送風機と、この送風機を用いたヒートポンプ装置とに関する。

プロペラ式の送風機において、翼の反り角は、翼の仕事量を左右する主要な形状要素の１つである。特に、翼の半径方向において、反り角をどのように変化させるかが重要である。
特許文献１には、翼のボス部側端部の反り角と外周側端部の反り角とを設計値とし、ボス部側端部と外周側端部との間の半径位置の反り角を線形で変化させることについての記載がある。これにより、設計の容易性と低騒音性能を両立させている。
特許文献２には、気体の吹出し側に壁面を有する特殊な状況において、外周側端部の反り角をボス部側端部の反り角よりも大きくすることについての記載がある。

特開昭６１−６５０９６号公報 特開２００１−９９０９３号公報

プロペラ式の送風機では、吸込み側の翼周囲の空間が十分に広く、翼の回転領域へ流入する気体が周方向において均一な条件の下では、翼の形状を工夫することにより低騒音化が実現されている。しかし、プロペラ式の送風機を空気調和機の室外機に用いる場合等、吸込み側の翼周囲の空間が狭く、翼の回転領域へ流入する気体が周方向において不均一な条件の下では低騒音化が十分に実現できていない。
この発明は、例えば、吸込み側の翼周りの空間が狭い場合における低騒音化を実現することを目的とする。

この発明に係る送風機は、例えば、
回転軸に設けられたボス部と、前記ボス部の周囲に設けられた複数の翼とを有するプロペラファンと、
前記プロペラファンの外周を囲うベルマウスとを備え、
前記プロペラファンが有する前記複数の翼の各翼は、前記回転軸を中心軸とする円筒により、その翼を切断してできる３次元の翼断面を２次元平面に展開して得られる２次元の翼断面について、前記円筒の半径を前記回転軸から翼のボス部側端部までの第１距離より長く前記回転軸から翼の外周側端部までの第２距離より短い範囲の距離とした場合に得られる２次元の翼断面の反り度合いを示す反り角が、前記円筒の半径を前記第１距離とした場合に得られる前記ボス部側端部における２次元の翼断面の反り角と、前記円筒の半径を前記第２距離とした場合に得られる前記外周側端部における２次元の翼断面の反り角とから、線形補間することにより計算されるその２次元の翼断面についての計算角度よりも部分的に大きい
ことを特徴とする。

この発明に係る送風機では、ボス部側端部と外周側端部との間において翼の反り角を大きくした位置で、仕事量を高めている。これにより、翼の外周部へ仕事量が偏ることを抑制できる。そのため、翼の外周部における回転領域の外への気体の流出等を抑制でき、プロペラファンの空力騒音を低減することができる。

実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の冷媒回路構成図。 実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００が備える室外機１０１の正面図。 図２のＸ−Ｘ’断面の説明図。 実施の形態１に係るプロペラファン２の正面図。 回転軸６を中心とし、半径ｒの円筒で翼２ｂを切断した３次元の翼断面を２次元平面に展開して得た２次元の翼断面１４を示す図。 実施の形態１に係る翼２ｂの反り角の大きさと半径位置との関係を示す図。 反り角に応じて弦接比σを変化させた場合のプロペラファン２の正面図。 ヒートポンプ装置１００の室外機１０１の低騒音効果を試験的に確認した結果を示す図。 実施の形態２に係る翼２ｂの反り角の大きさと半径位置との関係を示す図。 実施の形態３に係る室外機１０１の正面図。 図１０のＹ−Ｙ’断面の説明図。 実施の形態４に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の一例を示す図。 実施の形態４に係る室外機１０１の正面図。 図１３のＺ−Ｚ’断面の説明図。

実施の形態１．
実施の形態１に係る送風機１について説明する。ここでは、送風機１を備えるヒートポンプ装置１００を用いて説明する。
図１は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００の冷媒回路構成図である。
図２は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置１００が備える室外機１０１の正面図である。
図３は、図２のＸ−Ｘ’断面の説明図である。
なお、図２では、プロペラファン２等の説明のため、保護グリル１３を下半分のみ示し、保護グリル１３の上半分を透かして内部を表示している。また、図２では、本来見えない構成を破線で示している。また、図２の回転軸６付近に示した矢印は、プロペラファン２の回転方向を示す。また図２のＸ−Ｘ’は回転軸６と重なる水平線であるがＡ部、Ｅ部の破線と重なるために上方にずらして記載している。

図１に示すように、ヒートポンプ装置１００は、圧縮機５１、熱交換器５２、膨張機構５３、熱交換器５４が、内部を冷媒が流れる冷媒配管５５により順次連結された冷媒回路を有する。また、ヒートポンプ装置１００は、圧縮機５１、熱交換器５２、膨張機構５３を備える室外機１０１と、熱交換器５４を備える室内機１０２とを備える。つまり、ヒートポンプ装置１００は、いわゆるセパレート型の空気調和機である。
送風機１は、室外機１０１に設けられた熱交換器５２へ風を送るプロペラファン形式の送風機である。ここで、送風機１により、熱交換器５２へ大きな風量の風を送ることにより、熱交換器５２での熱交換効率を高くすることができる。

図２，３に示すように、送風機１は、プロペラファン２、プロペラファン２の後縁２ｅを囲うベルマウス３、ベルマウス３と連続する吹出し板４、回転軸６を介してプロペラファン２を回転駆動させるモータ５（駆動装置）を備える。
また、プロペラファン２は、回転中心に位置するボス部２ａと、ボス部２ａの周囲に設けられた複数の翼２ｂとを有する。なお、ここでは、プロペラファン２は、３枚の翼２ｂを有する。翼２ｂのうち、回転方向の前方側の縁が前縁２ｃであり、回転方向の後方側の縁を後縁２ｅであり、外周側の縁が外周縁２ｄである。

室外機１０１において、プロペラファン２が設けられた風路室７は、プロペラファン２の径方向外側四方を上板８、下板９、横板１０、機械室板１１で囲まれている。回転軸６に垂直な風路室７の断面は、縦長の形状である。また、風路室７には吹出し板４と対抗する面に、熱交換器５２が設けられている。熱交換器５２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熱交換をさせるものである。なお、ベルマウス３の吹出し板４側の開口部は保護グリル１３に覆われている。
また、機械室板１１により風路室７から隔てられた機械室１２には、圧縮機５１、膨張機構５３等の熱交換器５２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。

ここで、室外機１０１に、外径が大きいプロペラファン２を搭載した場合、外径が小さいプロペラファン２を搭載した場合に比べ、回転数を低く抑えても同じ風量を得られる。また、外径が大きいプロペラファン２を搭載した場合、吹出し面積が増加するため、吹出す風の風速を抑制でき、保護グリル１３を通過する風速が抑えられる。そのため、外径が大きいプロペラファン２を搭載することにより、空力騒音を小さくすることができる。したがって、一般に、ヒートポンプ装置１００では、できる限り大きなプロペラファン２を搭載する。
できる限り大きなプロペラファン２を搭載するため、風路室７において、プロペラファン２が有する翼２ｂの外周縁２ｄ周囲の空間（風路空間）が狭くなる。特に、上述したように、回転軸６に垂直な風路室７の断面は、縦長の形状である。そのため、図２に示すように、回転軸６に垂直なベルマウス３の断面は正面視円形ではなく、左右両側が縦方向にカットされた形状である。したがって、図２のＡ部やＥ部では風路空間が極めて狭くなる。また、Ｂ部やＤ部では風路空間が比較的広くなるが、Ｃ部でも風路空間が狭くなる場合がある。このように、翼２ｂの外周縁２ｄ周囲の風路空間の形状が周方向に不均一で、一部に狭い部分があることは、騒音が発生する原因となる。

次に、プロペラファン２の形状について説明する。
図４は、実施の形態１に係るプロペラファン２の正面図である。
図５は、回転軸６を中心とし、半径ｒの円筒で翼２ｂを切断した３次元の翼断面を２次元平面に展開して得た２次元の翼断面１４を示す図である。
なお、図４の回転軸６付近に示した矢印は、プロペラファン２の回転方向を示す。

図４に示すように、プロペラファン２の翼２ｂの形状は、外周側端部（外周縁２ｄ）の中点Ｐ２がボス部２ａ側端部の中点Ｐ１よりも回転方向前方になる前進翼形状である。ここで、ボス部２ａの半径をｒ１、翼２ｂの外周側端部（外周縁２ｄ）の半径をｒ２とする。
図５に示す翼断面１４は、半径ｒ１と半径ｒ２との間の半径ｒの円筒面で翼２ｂを切断した３次元の翼断面（Ｒ−Ｒ’）を２次元平面に展開した２次元の翼断面である。ここで、プロペラファン２の翼２ｂは、３次元的にねじれ、３次元的曲面形状をしている。そのため、半径ｒの円筒で翼２ｂを切断すると、円筒の側面に沿った３次元の翼断面が得られる。この３次元の翼断面を、２次元平面に展開して２次元の翼断面１４としている。
図５に示すように、翼断面１４の反りの度合いを表す反り角は、角度θである。また、翼断面１４の前縁２ｃ側の端点と後縁２ｅ側の端点とを結ぶ直線を弦線１５と呼ぶ。弦線１５の長さである弦長Ｌは、ボス部２ａ側における翼断面１４よりも外周側における翼断面１４の方が長い。ここで、図５の点Ｐｍは弦線１５の中点である。翼断面１４は、負圧面側が反回転方向に凸となる反り角θの反りを持つ。そのため、弦線１５と翼断面１４とは一致せず、翼断面１４は弦線１５から垂直方向の最大距離で反回転方向にΔｄだけずれる。

図６は、実施の形態１に係る翼２ｂの反り角の大きさと半径位置との関係を示す図である。
図６において、グラフの縦軸は翼断面１４の反り角であり、グラフの横軸は回転軸６を中心とした場合における翼の半径位置を示す半径位置比ｒｒである。グラフの横軸の半径位置比ｒｒは、ボス部２ａの半径ｒ１と、外周側端部の半径ｒ２との間の半径ｒの半径位置を比率として表すものであり、ｒｒ＝（ｒ−ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）である。ｒｒ＝０がボス部２ａ側端部の半径位置を示し、ｒｒ＝１が外周側端部の半径位置を示す。また、グラフの各点は、半径位置比ｒｒに対する反り角を示す。
図６に示すように、実施の形態１に係る翼２ｂは、外周側端部における翼断面１４の反り角の方がボス部２ａ側端部における翼断面１４の反り角よりも小さい。なお、外周側端部における翼断面１４とは、回転軸６から外周側端部までの距離（第２距離）を半径とする円筒により、翼２ｂを切断して得た翼断面１４である。同様に、ボス部２ａ側端部における翼断面１４とは、回転軸６からボス部２ａ側端部までの距離（第１距離）を半径とする円筒により、翼２ｂを切断して得た翼断面１４である。
また、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の半径位置における翼断面１４では、半径位置比ｒｒがおよそ０．４≦ｒｒ≦０．８の半径位置において、ボス部２ａ側端部の反り角と外周側端部の反り角とから線形補間により計算した計算角度（図６において、ボス部２ａ側端部の反り角と外周側端部の反り角とを直線で結んだ破線が示す角度）よりも、反り角が大きい。なお、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の半径位置における翼断面１４とは、第１距離より長く第２距離より短い範囲の距離を半径とする円筒により、翼２ｂを切断して得られる翼断面１４である。
また、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の他の部分（０．４≦ｒｒ≦０．８以外の半径位置）における翼断面１４の反り角は、計算角度とほぼ同値である。つまり、ボス部２ａ側端部と外周側端部との付近における翼断面１４の反り角は、計算角度とほぼ同値である。
計算角度からのずれが最も大きい半径位置は、半径位置比ｒｒ＝０．６以上の位置が望ましく、およそ０．６≦ｒｒ≦０．７の位置が特に望ましい。図６では、ｒｒ＝０．６５の位置で計算角度からのずれが最大となっている。

反り角について補足する。
２次元平面に展開した翼断面１４が円弧形状の場合は、図５に示すように前縁２ｃ側の端点における円弧の接線に対する垂線１６と、後縁２ｅ側の端点における円弧の接線に対する垂線１７とが交わる角度θが反り角となる。
２次元平面に展開した翼断面１４が円弧形状でない場合は、弦長をＬ、弦線１５から反回転方向に垂直に計った翼断面１４との最大距離をΔｄとする。このとき、Δｄ・（２／Ｌ）＝（１／ｓｉｎ（θ／２））−（１／ｔａｎ（θ／２））であって、かつ０度＜θ＜９０度を満たすθを反り角とする。

弦長について説明する。
半径に対する弦長を示すものとして弦接比σがある。半径ｒ、弦長Ｌの場合に、翼間距離をＴ＝２・ｒ・π／（翼枚数）と定義する。このとき、弦接比σは、σ＝Ｌ／Ｔとして表される。弦接比σの値はおよそ０．６≦σ≦０．９の間である。弦接比σは、ボス部２ａ側から外周側まで一定の値とするか、又は、ボス部２ａ側よりも外周側を大きくし、半径に対して線形で変化させることが一般的である。
実施の形態１に係るプロペラファン２のように、翼断面１４の反り角を変化させた場合、反り角の計算角度からの増加分が大きい翼断面１４ほど弦接比σも大きくすることが望ましい。

図７は、反り角に応じて弦接比σを変化させた場合のプロペラファン２の正面図である。
図７に示すように、反り角に応じて弦接比σを変化させる場合に、前縁２ｃは、反り角に応じて弦接比σを変化させない場合（図４に示す翼２ｂ）と同様の形状とする。つまり、前縁２ｃは、ボス部２ａ側から外周部側まで一様の線になるようにする。そして、後縁２ｅを、反り角の変化に応じて変形する。つまり、翼断面１４の反り角が大きい半径位置の後縁２ｅに、突出部２ｆが形成される。このように、前縁２ｃではなく後縁２ｅを変形するのは、後述するように前縁２ｃは風路室７からプロペラファン２の回転領域への気流の入口となるためである。つまり、前縁２ｃを変化させると、気流の入口において、気流に乱れを発生させることとなり、騒音の増加等に繋がる虞があるためである。

次に、送風機１の動作について説明する。
モータ５が駆動することにより、プロペラファン２が回転する。すると、プロペラファン２の昇圧作用により、風路室７の気体がベルマウス３の開口から保護グリル１３を通過して機外へ吹出す。それとともに、室外機１０１の外部の気体が熱交換器５２のフィン間を介して風路室７へ流入する。熱交換器５２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５２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７へ流入する際に熱交換器５２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ファン２の回転により室外機１０１の外部へ吹出される。この風路室７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５２における熱交換量を多くすることができる。

プロペラファン２周りの気流について説明する。
プロペラファン２が回転すると、プロペラファン２が回転する領域内の気体が吹出し側の空間へ押し出される。これにより、プロペラファン２の回転領域が負圧になるため、風路室７の気体がプロペラファン２の回転する領域に流入する。
プロペラファン２の翼２ｂの弦長はボス部２ａ側よりも外周側が長く、周速度の絶対値もボス部２ａ側よりも外周側が大きい。そのため、気体を搬送する能力は外周側が高い。さらに、気体には遠心力がかかる。そのため、プロペラファン２の回転領域の回転軸６と垂直な断面においては、気流が全体的に径方向へ広がって流れることが一般的である。

風路室７の気体は前縁２ｃの回転軌跡からなる面や、外周縁２ｄの回転軌跡からなる面からプロペラファン２の回転領域へ流入する。
プロペラファン２の回転領域へ流入した気体の一部は外周縁２ｄの回転軌跡からなる面から、プロペラファン２の回転領域外への漏れ流れとなる。また、外周縁２ｄの前縁２ｃ付近で生じた漏れ流れを基にして、負圧面の外周縁２ｄに沿う位置に翼端渦と呼ぶ渦構造を持つ流れが生じる。
翼端渦は、前縁２ｃ側から後縁２ｅ側へと移動するにともない成長する。そして、翼端渦は、気流の転向が大きくなる外周縁２ｄの中点付近において外周縁２ｄから離脱する。外周縁２ｄから離脱した翼端渦は渦としての構造を弱めながら、全体的な気流に押されながら徐々に室外機１０１の外部へ放出される。
このプロペラファン２の回転領域外への漏れ流れや、翼端渦が形成されることは騒音の原因となる。
ここで、翼端渦の発生は、翼２ｂの外周縁２ｄの外側の空間の形状に大きな影響を受ける。つまり、図２，３に示すようにベルマウス３を備え、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の空間に狭い部分がある室外機１０１に送風機１を設ける場合には、翼端渦が発生し易くなる虞がある。

また、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の気流の変動が起こると、プロペラファン２の面における圧力変動が大きくなり騒音が増加する。同様に、ベルマウス３の面における圧力変動が大きくなり騒音が増加する。
プロペラファン２の径方向外側における風路室７の空間の形状が急激に変化すると、プロペラファン２周りの気流が不安定になる。したがって、図２，３に示すようにベルマウス３を備え、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の空間に狭い部分がある室外機１０１に送風機１を設ける場合には、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の気流の変動が起こり易い。

翼２ｂにおける外周縁２ｄ付近は周速が速い。そのため、外周縁２ｄ付近では、翼２ｂに対する気体の相対速度の減速による昇圧効果が得られ易い。また、外周縁２ｄ付近では、回転軸に垂直な平面にプロペラファン２を投影させた場合に、単位半径長さが一回転する際の走査面積が大きく、通過する気体流量が多い。したがって、翼２ｂにおける外周縁２ｄ付近は、翼２ｂにおける他の部分に比べ、風量と昇圧圧力との積で求められる仕事能力が高く、送風機の性能への寄与が大きい。
また、反り角が大きい部分は翼周りを通過する気体の減速の程度が大きくなり仕事量は一般に多くなる。したがって、外周縁２ｄ付近の反り角を大きくすると、効率的に仕事量を増加できる。しかし、外周縁２ｄ付近の反り角を大きくすると、翼２ｂの外周部への仕事量の偏りが大きくなる。そのため、翼２ｂの外周部における回転領域外への気体が流出し易くなり、翼端渦が形成され易くなる。また、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の気流の変動を起こし易い。したがって、外周縁２ｄ付近の反り角を大きくすると、騒音が増加することになる。

実施の形態１に係る送風機１のプロペラファン２は、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の半径位置の翼断面１４において、ボス部２ａ側端部の翼断面１４の反り角と外周側端部の翼断面１４の反り角とから線形補間して計算される角度よりも、反り角が大きい部分を有する。
反り角が大きい部分の仕事量は一般に多くなるので、翼２ｂの仕事量の径方向における配分を、反り角を大きくした位置で大きくすることができる。したがって、翼２ｂの外周部への仕事量の偏りを抑制することができる。そのため、翼２ｂの外周部における回転領域外への気体の流出や、翼端渦が形成されることを抑制することができる。また、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の空間での気流の変動を抑制することができる。その結果、送風機１を搭載した室外機１０１の空力騒音を低減することができる。

また、上述したように、翼２ｂの回転領域を通過する気体は全体的には径方向外側へ広がる。翼２ｂのボス部２ａ側は、後縁３ｅに近づくにつれ気体の流量が少なくなり、翼２ｂの負圧面に沿って流れることができず翼２ｂの面から気体が剥離し易い。ここで、ボス部２ａ側の翼断面１４の反り角が大きい場合は、剥離がより起こり易く、騒音も増加することになる。
しかし、実施の形態１に係る送風機１のプロペラファン２は、ボス部２ａ付近の翼断面１４の反り角を、ボス部２ａ側端部の翼断面１４の反り角と外周側端部の翼断面１４の反り角とから線形補間により計算した計算角度とほぼ同値としている。つまり、プロペラファン２では、ボス部２ａ側の反り角を過度に大きくしないので、ボス部２ａ付近における剥離に起因する騒音増加を抑制することができる。

ここで、翼断面１４の反り角を大きくすることは、気流の向きを大きく曲げることであり、翼面上の気流の剥離や乱れを誘発することになる。しかし、実施の形態１に係る送風機１では、翼断面１４の反り角が大きい半径位置ほど、弦長を長くして弦接比を大きくした。
弦接比が大きいことにより、気流の向きをなだらかに曲げることができ、翼面上の気流の剥離や乱れを抑制できる。そのため、プロペラファン２の空力騒音を抑制できる。つまり、翼断面１４の反り角を増加させることによるプロペラファン２の空力騒音を低減することができる。すなわち、送風機１を搭載した室外機１０１の空力騒音を低減する効果を高めることができる。

図８は、ヒートポンプ装置１００の室外機１０１の低騒音効果を試験的に確認した結果を示す図である。
従来のプロペラファン、実施の形態１に係るプロペラファン２ともに、外径４４５ｍｍの３枚翼プロペラファンを用いて、ボス部２ａ側端部における翼断面１４の反り角を３６度、外周側端部における翼断面１４の反り角を２５度としている。従来のプロペラファンは翼断面１４の反り角をボス部２ａ側端部から外周側端部まで反り角を線形に変化させた。一方、実施の形態１に係るプロペラファン２では半径位置０．６５においてボス部２ａ側端部から外周側端部まで反り角を線形に変化させた場合の２９度よりも３度大きく３２度としている。プロペラファン２の回転数を振り、そのときの風量を横軸、ファンの吹出し側である室外機正面の空力騒音を縦軸に取って比較した。
図８に示すように、いずれの風量を得た場合においても、実施の形態１に係るプロペラファン２を搭載した場合は、低騒音化が実現できている。

実施の形態２．
実施の形態２では、ボス部２ａ側端部の翼断面１４の反り角を小さくした場合について説明する。

ボス部２ａ側端部の翼断面１４の反り角が大きい場合、翼２ｂ全体を支える付根の曲げ角度が大きくなる。その結果、翼２ｂは、外部からの応力に対して変形の少ない強い翼とすることができる。
しかし、実施の形態１で説明したように、送風機１の特性から見れば翼２ｂが回転する領域を通過する気体は全体的には径方向外側へ広がって流れる。そのため、翼２ｂにおいて、ボス部２ａ側は気体の流量が少なく、翼２ｂの面からの気体の剥離が発生し易い。そこで、ボス部２ａ付近の反り角を小さくすることにより、ボス部２ａ付近の気体の剥離を抑制でき、気体の剥離に起因する騒音を抑制できる。

図９は、実施の形態２に係る翼２ｂの反り角の大きさと半径位置との関係を示す図である。
図９に示すように、実施の形態２に係る翼２ｂでは、外周側端部における翼断面１４の反り角を、実施の形態１に係る翼２ｂにおける外周側端部における翼断面１４の反り角と同じにしつつ、ボス部２ａ側端部における翼断面１４の反り角を外周側端部における翼断面１４の反り角よりも小さくした。
また、実施の形態２に係る翼２ｂでは、実施の形態１に係る翼２ｂと同様に、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の所定の範囲の半径位置における翼断面１４の反り角を、計算角度よりも大きくした。なお、計算角度とは、ボス部２ａ側端部の反り角と外周側端部の反り角とから線形補間により計算した角度であり、図９において、ボス部２ａ側端部の反り角と外周側端部の反り角とを直線で結んだ破線が示す角度である。特に、半径位置比ｒｒがおよそ０．２≦ｒｒ≦０．９の半径位置において、翼断面１４の反り角が計算角度よりも大きい。なお、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の他の部分（０．２≦ｒｒ≦０．９以外の半径位置）では、反り角は計算角度とほぼ同値である。また、ｒｒ＝０．６５の位置で計算角度からのずれが最大となっている。

単純に、ボス部２ａ側端部における翼断面１４の反り角を小さくして、ボス部２ａ側端部と外周側端部との間の半径位置における翼断面１４の反り角を計算角度とした場合、翼２ｂ全体として反り角が過小となってしまう虞がある。翼２ｂ全体として反り角が過小となってしまうと、送風機１を搭載する機器として必要な風量を得るためには、プロペラファン２の回転数を高くしなければならない。プロペラファン２の回転数が高くなると、翼２ｂと気体との相対速度が速くなるため、騒音が大きくなる。
しかし、図９に示すように、実施の形態２に係る送風機１では、実施の形態１に係る送風機１と同様に、外周部寄りの一部の翼断面１４の反り角を、計算角度よりも大きくした。これにより、翼２ｂの周速が比較的速く、回転軸６に垂直な平面に投影させた場合に単位半径長さが一回転する際の走査面積が大きい外周部寄りの位置において効果的に仕事量を高めることができる。そのため、プロペラファン２の回転数を抑えて大きな風量を得ることができる。その結果、翼２ｂと気体との相対速度を抑えて騒音を抑制することができる。
つまり、実施の形態２に係る翼２ｂでは、ボス部２ａ付近の反り角を小さくしつつ、外周部寄りの一部の半径位置における翼断面１４の反り角を、計算角度よりも大きくする。これにより、実施の形態２に係る翼２ｂでは、翼２ｂと気体との相対速度を抑えて騒音を抑制しつつ、ボス部２ａ側の剥離抑制による騒音低減効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、室外機１０１の機械室１２と対向する面には横板１０が設けられていた。実施の形態３では、室外機１０１の機械室１２と対向する面にも、熱交換器５２が設けられている場合について説明する。
図１０は、実施の形態３に係る室外機１０１の正面図である。
図１１は、図１０のＹ−Ｙ’断面の説明図である。
なお、図１と同様に、図１０では、プロペラファン２等の説明のため、保護グリル１３を下半分のみ示している。また、図１０では、本来見えない構成を破線で示している。また、図１０の回転軸６付近に示した矢印は、プロペラファン２の回転方向を示す。また図１０のＹ−Ｙ’は回転軸６と重なる水平線であるがＡ部、Ｅ部の破線と重なるために上方にずらして記載している。

プロペラファン２の近傍は負圧の程度が強い。プロペラファン２の径方向外側の近傍に、気体を通過させる抵抗体である熱交換器５２が存在する場合、プロペラファン２の回転領域へ流入する気体の速度が変化する。その影響により、翼２ｂの外周側の径方向外側における風路室７の気流の変動が増長される。

実施の形態３に係る送風機１が備えるプロペラファン２の形状は、実施の形態１に係る送風機１が備えるプロペラファン２の形状と同様である。そのため、プロペラファン２の外周部における回転領域外への気体の流出や、翼端渦が形成されることを抑制することができる。また、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の空間での気流の変動を抑制することができる。その結果、実施の形態１と同様に、送風機１を搭載した空気調和機の空力騒音を低減することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、給湯機や温水式の暖房機等に用いられるヒートポンプ装置について説明する。
図１２は、実施の形態４に係るヒートポンプ装置の冷媒回路の一例を示す図である。
図１３は、実施の形態４に係る室外機１０１の正面図である。
図１４は、図１３のＺ−Ｚ’断面の説明図である。
なお、図１と同様に、図１３では、プロペラファン２等の説明のため、保護グリル１３を下半分のみ示している。また、図１３では、本来見えない構成を破線で示している。また、図１３の回転軸６付近に示した矢印は、プロペラファン２の回転方向を示す。また図１３のＺ−Ｚ’は回転軸６と重なる水平線であるがＡ部、Ｅ部の破線と重なるために上方にずらして記載している。

図１２に示すように、ヒートポンプ装置１００は、圧縮機５１、熱交換器５２、膨張機構５３、水熱交換器５６が、内部を冷媒が流れる冷媒配管５５により順次連結された冷媒回路を室外機１０１内に有する。また、水熱交換器５６には、水等の流体が流れる水配管５７が接続され、冷媒配管５５を流れる冷媒と、水配管５７を流れる流体とが熱交換される。水配管５７は、流体を利用する流体利用装置（例えば、ラジエータ等の放熱器、給湯機、吸熱機、冷水供給機等）と接続されている。流体利用装置では、水熱交換器５６で冷媒と熱交換された流体を利用して、冷暖房、給湯等を行う。
送風機１は、実施の形態１と同様に、室外機１０１に設けられた熱交換器５２へ風を送るプロペラファン形式の送風機である。

図１３に示すように、室外機１０１の下部に冷媒と水との間で熱交換を行う水熱交換器５６が設置されている。水熱交換器５６は室外機１０１の下部を占めており、プロペラファン２から見れば水熱交換器上面５６ａが風路室を構成する板の一面となる。そのため、回転軸６に垂直な風路室７の断面は、横長の形状である。したがって、図１３のＣ部やＦ部で風路空間が極めて狭くなる。そのため、図２，３に示す実施の形態１に係る室外機１０１と同様に、翼端渦が発生し易くなる虞があり、プロペラファン２の径方向外側における風路室７の気流の変動が起こり易い。その結果、騒音が大きくなる虞がある。
しかし、実施の形態４に係る送風機１が備えるプロペラファン２の形状は、実施の形態１に係る送風機１が備えるプロペラファン２の形状と同様である。そのため、実施の形態４に係る室外機１０１においても、実施の形態１で説明した作用、効果を得ることができる。つまり、実施の形態４に係る室外機１０１も低騒音である。

以上のように、室外機１０１の形状（縦長、横長）や熱交換器５２の配置によらず、どのような室外機１０１であっても、上記実施の形態で説明した送風機１を用いることにより、低騒音にすることができる。つまり、上記実施の形態で説明した送風機１を用いることにより、低騒音なヒートポンプ装置１００を得ることができる。
また、上記実施の形態で説明した送風機１は、騒音を従来と同じとすれば、風量を多くすることができる。つまり、上記実施の形態で説明した送風機１を用いることにより、熱交換処理能力が高く、省エネルギー特性に優れたヒートポンプ装置を得ることができる。

なお、上記説明では、送風機１の適用例として、空気調和機の室外機や給湯機や温水式の暖房機等に用いられるヒートポンプ装置の室外機を例に挙げた。しかし、送風機１は、これに限らず、その他、送風機が設置される各種の装置（例えば、換気扇）や設備などに広く利用することができる。

１ 送風機、２ プロペラファン、２ａ ボス部、２ｂ 翼、２ｃ 前縁、２ｄ 外周縁、２ｅ 後縁、２ｆ 突出部、３ ベルマウス、４ 吹出し板、５ モータ、６ 回転軸、７ 風路室、８ 上板、９ 下板、１０ 横板、１１ 機械室板、１２ 機械室、１３ 保護グリル、１４ 翼断面、１５ 弦線、１６，１７ 垂線、５１ 圧縮機、５２，５４ 熱交換器、５３ 膨張機構、５５ 冷媒配管、５６ 水熱交換器、５６ａ 水熱交換器上面、５７ 水配管、１００ ヒートポンプ装置、１０１ 室外機、１０２ 室内機。

Claims (9)

1. 回転軸に設けられたボス部と、前記ボス部の周囲に設けられた複数の翼とを有するプロペラファンと、
   前記プロペラファンの外周を囲うベルマウスとを備え、
   前記プロペラファンが有する前記複数の翼の各翼は、前記回転軸を中心軸とする円筒により、その翼を切断してできる３次元の翼断面を２次元平面に展開して得られる２次元の翼断面について、前記円筒の半径を前記回転軸から翼のボス部側端部までの第１距離より長く前記回転軸から翼の外周側端部までの第２距離より短い範囲の距離とした場合に得られる２次元の翼断面の反り度合いを示す反り角が、前記円筒の半径を前記第１距離とした場合に得られる前記ボス部側端部における２次元の翼断面の反り角と、前記円筒の半径を前記第２距離とした場合に得られる前記外周側端部における２次元の翼断面の反り角とから、線形補間することにより計算されるその２次元の翼断面についての計算角度よりも部分的に大きく、
   前記各翼は、回転軸を中心として、円筒形のボス部の半径をｒ１、翼の外周側端部の半径をｒ２とし、前記円筒の半径をｒとした場合に、ｒｒ＝（ｒ−ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）であるｒｒが０．６以上となる半径ｒの前記円筒で切断して得た２次元の翼断面に、前記反り角と前記計算角度との差が最大になる２次元の翼断面を含む
   ことを特徴とする送風機。
2. 前記各翼は、０．６≦ｒｒ≦０．７となる半径ｒの前記円筒で切断して得た２次元の翼断面に、前記反り角と前記計算角度との差が最大になる２次元の翼断面を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記各翼は、前記円筒の半径を前記第１距離から前記第１距離に近い所定の距離までの範囲とした場合に得られる２次元の翼断面の反り角と、前記円筒の半径を前記第２距離に近い所定の距離から前記第２距離までの範囲とした場合に得られる２次元の翼断面の反り角とが、その２次元の翼断面についての前記計算角度と略同一である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の送風機。
4. 前記各翼は、前記円筒の半径をｒとした場合に、前記円筒でその翼を切断することにより得た２次元の翼断面の前縁側の端点と後縁側の端点とを結ぶ直線である弦線の長さＬと、距離Ｔ＝２・ｒ・π／翼数とに基づき表される弦接比σ＝Ｌ／Ｔが、反り角の前記計算角度からの増加分が大きい２次元の翼断面ほど大きい
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の送風機。
5. 前記各翼は、後縁側を変形することにより、弦接比σ＝Ｌ／Ｔを反り角の前記計算角度からの増加分が大きい位置ほど大きくした
   ことを特徴とする請求項４に記載の送風機。
6. 前記ボス部側端部における２次元の翼断面の反り角は、前記外周側端部における２次元の翼断面の反り角よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の送風機。
7. 前記反り角は、前記２次元の翼断面が円弧形状である場合には、前記２次元の翼断面の前縁側の端点における接線に対する垂線と、前記２次元の翼断面の後縁側の端点における接線に対する垂線との成す角である
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の送風機。
8. 前記反り角は、前記２次元の翼断面が円弧形状でない場合には、前記２次元の翼断面の前縁側の端点と後縁側の端点とを結ぶ直線である弦線の長さＬと、前記弦線に垂直な方向に測った場合における前記弦線と前記２次元の翼断面との間の最大距離Δｄとに基づき、Δｄ・（２／Ｌ）＝（１／ｓｉｎ（θ／２））−（１／ｔａｎ（θ／２））であって、０度＜θ＜９０度である角度θである
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の送風機。
9. 圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器とが配管により順次接続された冷媒回路と、
   前記冷媒回路に接続された前記第１熱交換器へ風を送る送風機とを備えるヒートポンプ装置であり、
   前記送風機は、
   回転軸を中心として設けられたボス部と、前記ボス部の周囲に設けられた複数の翼とを有するプロペラファンと、
   前記プロペラファンの外周を囲うベルマウスとを備え、
   前記プロペラファンが有する前記複数の翼の各翼は、前記回転軸を中心軸とする円筒により、その翼を切断してできる３次元の翼断面を２次元平面に展開して得られる２次元の翼断面について、前記円筒の半径を前記回転軸から翼のボス部側端部までの第１距離より長く前記回転軸から翼の外周側端部までの第２距離より短い範囲の距離とした場合に得られる２次元の翼断面の反り度合いを示す反り角が、前記円筒の半径を前記第１距離とした場合に得られる前記ボス部側端部における２次元の翼断面の反り角と、前記円筒の半径を前記第２距離とした場合に得られる前記外周側端部における２次元の翼断面の反り角とから、線形補間することにより計算されるその２次元の翼断面についての計算角度よりも部分的に大きく、
   前記各翼は、回転軸を中心として、円筒形のボス部の半径をｒ１、翼の外周側端部の半径をｒ２とし、前記円筒の半径をｒとした場合に、ｒｒ＝（ｒ−ｒ１）／（ｒ２−ｒ１）であるｒｒが０．６以上となる半径ｒの前記円筒で切断して得た２次元の翼断面に、前記反り角と前記計算角度との差が最大になる２次元の翼断面を含む
   ことを特徴とするヒートポンプ装置。

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