特許 6048024 プロペラファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048024

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】プロペラファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/38 20060101AFI20161212BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/38 A

   F04D29/38 E

   F04D29/66 M

   F04D29/66 J

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-204159(P2012-204159)

(22)【出願日】2012年9月18日

(65)【公開番号】特開2014-58902(P2014-58902A)

(43)【公開日】2014年4月3日

【審査請求日】2015年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】岩田 透

(72)【発明者】

【氏名】横瀬 清識

【審査官】 鈴木 貴雄

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第６３４１９４０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 実開平２−３４７９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−２２１１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１３４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第１８４７６６６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−５２４４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／３２ − ２９／３８

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、
当該駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の翼(3)と
を備えたプロペラファンであって、
前記翼(3)の回転方向に対する当該翼(3)の後端部(3ｆ)の傾斜角である出口角(β2)は、当該翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)と当該翼(3)の外周側の端部である翼端部(3d)との中央の位置から当該翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大値になり、かつ、当該出口角(β2)が最大値になる位置から当該翼端部(3d)にかけて減少するように設定されており、
前記翼(3)の前端部(3e)と後端部(3ｆ)とを結ぶ直線の当該翼(3)の回転方向に対する傾斜角である取付角(θ)は、前記翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)から前記翼端部(3d)にかけて減少するように設定されている、
ことを特徴とするプロペラファン。

【請求項2】

回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、
当該駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の翼(3)と
を備えたプロペラファンであって、
前記翼(3)の回転方向に対する当該翼(3)の後端部(3ｆ)の傾斜角である出口角(β2)は、当該翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)と当該翼(3)の外周側の端部である翼端部(3d)との中央の位置から当該翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大値になり、かつ、当該出口角(β2)が最大値になる位置から当該翼端部(3d)にかけて減少するように設定されており、
前記翼(3)の子午面形状は、前記翼(3)の後端部(3f)が前記翼端部(3d)から前記駆動軸連結部(2)へ向けて所定の範囲において当該翼(3)の回転軸の延びる方向へ膨らんでいる形状である、
ことを特徴とするプロペラファン。

【請求項3】

前記翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)から前記翼端部(3d)までの幅Ｗ０、および前記駆動軸連結部側端部(3c)からの任意の距離Ｗ１、および当該幅Ｗ０に対する当該距離Ｗ１の比ｍとした場合、
前記翼(3)の出口角(β2)は、０．３≦ｍ≦０．５となる範囲において、最大になるように設定されている、
請求項１または２に記載のプロペラファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロペラファンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

空気調和機などに用いられるプロペラファンの送風音を低減するために従来より種々の構造のプロペラファンが提案されている。例えば特許文献１に記載されているプロペラファンのように、ハブの周囲に複数の翼が配置されており、それぞれの翼の中央からややハブ寄りの部分において翼の出口角が最小値になるとともに、翼の半径方向外側の端部である翼端部にかけて当該出口角が増加するように設定されていることにより、プロペラファンの高効率化と低騒音化を同時に得るようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２２７９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のプロペラファンでは、プロペラファンから発生する騒音の総量（オーバーオール値）を低減することやファン効率を向上することに重点が置かれていて、翼通過音（いわゆるＮＺ音）の低減という観点では研究されていない。近年、機器の小型化に伴い、翼通過音が顕著になり問題になっている。

【0005】

とくに、上記の特許文献１記載のプロペラファンでは、周速度が早い翼端部において出口角が大きいので、翼端部の負圧面に負圧が大きい箇所が局所的に形成され、その局所的に大きい負圧によって翼通過音が増大するおそれがある。

【0006】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ファンの効率を維持しながら翼通過音の低減を可能とするプロペラファンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の請求項１に係るプロペラファンは、回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、当該駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の翼(3)とを備えたプロペラファンであって、前記翼(3)の回転方向に対する当該翼(3)の後端部(3ｆ)の傾斜角である出口角(β2)は、当該翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)と当該翼(3)の外周側の端部である翼端部(3d)との中央の位置から当該翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大値になり、かつ、当該出口角(β2)が最大値になる位置から当該翼端部(3d)にかけて減少するように設定されており、前記翼(3)の前端部(3e)と後端部(3ｆ)とを結ぶ直線の当該翼(3)の回転方向に対する傾斜角である取付角(θ)は、前記翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)から前記翼端部(3d)にかけて減少するように設定されていることを特徴とする。

【0008】

一般的には、ファンによる圧力上昇は、翼の出口角が大きくなるに従って大きくなることがファンの一次元理論などによって明らかになっている。しかし、圧力上昇を狙ってあまり大きな出口角を設けると流れが翼の曲面に追随できずに剥離し、翼通過音の増大やファン効率の低下などが生じるおそれがあるので注意深く設計する必要がある。

【0009】

従来のように翼の外周端へ向かって翼の出口角を大きくする設計にすると大きな圧力上昇を得ることはできるが翼端側に負圧の大きな領域ができてしまい、翼通過音が増大する。そこで本発明のように中間部から翼端部(3d)にかけて出口角(β2)がなだらかに小さくなるように設計すると圧力上昇がなだらかになり、負圧の大きなスポット領域を作らないようにすることができる。

【0010】

すなわち、上記の構成によれば、翼(3)の出口角(β2)が翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)から外周側の端部である翼端部(3d)までの間の中央の位置から駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大となり、その出口角(β2)が最大となった位置から翼端部(3d)にかけて減少するようにしている。これにより、プロペラファンの周速と翼(3)の出口角(β2)からほぼ決定される翼(3)の負圧分布を制御して、翼(3)の外周端近傍に局所的に負圧の大きい箇所が発生するのを防ぐことができ、負圧面の圧力の分布が緩やかにすることが可能になる。その結果、翼通過音を低く抑えることができる。

【0011】

また、一般には、ファンの通過流れは遠心力によって外側へ偏るので翼の根元側、すなわち駆動軸連結部側では気流が剥離しやすくなるが、これを防ぐために駆動軸連結部側は出口角を小さくして気流が翼に沿うようにしたほうがファン効率の面で好ましい。そこで、上記の構成では、翼(3)の中央位置から駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で翼(3)の出口角(β2)が最大になるように設定されることにより、ファンの効率を維持することが可能である。その結果、本発明では、ファンの効率を維持しながら翼通過音の低減が可能になる。
また、一般に、翼の駆動軸連結部側に比べて翼端部側では周速度が速いので、それに伴って、気流が翼の前端部から翼の表面に流入する流入速度も駆動軸連結部側よりも翼端部側が速くなり、しかも当該翼端部側では気流が翼の前端部から流入する進入角が緩やかになるので、翼端部側では気流が翼（とくに翼の前端部）から剥離しやすい傾向がある。そこで、上記の構成によれば、翼(3)の取付角(θ)が駆動軸連結部(2)側から翼端部(3d)にかけて減少するように設定されているので、翼(3)の前端部(3e)から流入する気流の角度（進入角）と翼(3)の取付角(θ)とを合わせることが可能になり、それによって、気流が翼(3)から剥離するおそれを低減することが可能である。とくに、翼端部(3d)では、翼(3)の中央の位置と比較して、翼(3)の取付角(θ)が小さく、かつ、翼(3)の出口角(β2)が小さくなっているので、翼(3)の後端部(3ｆ)の向きを気流の流入方向に近づけることが可能である。それにより、当該翼端部(3d)における当該翼(3)の前端部(3e)から後端部(3ｆ)までの広範囲にわたって気流が翼(3)から剥離するおそれをより低減することが可能であり、翼通過音をより低く抑えることが可能である。
本発明の請求項２に係るプロペラファンは、回転駆動機の回転駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部(2)と、当該駆動軸連結部(2)の周囲に配置された複数の翼(3)とを備えたプロペラファンであって、前記翼(3)の回転方向に対する当該翼(3)の後端部(3ｆ)の傾斜角である出口角(β2)は、当該翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)と当該翼(3)の外周側の端部である翼端部(3d)との中央の位置から当該翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大値になり、かつ、当該出口角(β2)が最大値になる位置から当該翼端部(3d)にかけて減少するように設定されており、前記翼(3)の子午面形状は、前記翼(3)の後端部(3f)が前記翼端部(3d)から前記駆動軸連結部(2)へ向けて所定の範囲において当該翼(3)の回転軸の延びる方向へ膨らんでいる形状であることを特徴としている。
上記の構成によれば、翼(3)の出口角(β2)が翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)から外周側の端部である翼端部(3d)までの間の中央の位置から駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で最大となり、その出口角(β2)が最大となった位置から翼端部(3d)にかけて減少するようにしている。これにより、プロペラファンの周速と翼(3)の出口角(β2)からほぼ決定される翼(3)の負圧分布を制御して、翼(3)の外周端近傍に局所的に負圧の大きい箇所が発生するのを防ぐことができ、負圧面の圧力の分布が緩やかにすることが可能になる。その結果、翼通過音を低く抑えることができる。
また、上記の構成では、翼(3)の中央位置から駆動軸連結部側端部(3c)へ向かう所定の範囲で翼(3)の出口角(β2)が最大になるように設定されることにより、ファンの効率を維持することが可能である。その結果、ファンの効率を維持しながら翼通過音の低減が可能になる。
さらに、上記の構成では、前記翼(3)の子午面形状は、前記翼(3)の後端部(3f)が前記翼端部(3d)から前記駆動軸連結部(2)へ向けて所定の範囲において当該翼(3)の回転軸の延びる方向へ膨らんでいる形状である。これにより、翼(3)の外周側、すなわち翼端部(3d)側の面積を拡大して単位面積あたりの負荷を小さくすることができ、翼通過音をより低減することが可能である。

【0012】

また、前記翼(3)の前記駆動軸連結部側端部(3c)から前記翼端部(3d)までの幅Ｗ０、および前記駆動軸連結部側端部(3c)からの任意の距離Ｗ１、および当該幅Ｗ０に対する当該距離Ｗ１の比ｍとした場合、前記翼(3)の出口角(β2)は、０．３≦ｍ≦０．５となる範囲において、最大になるように設定されているのが好ましい。

【0013】

上記の構成によれば、前記翼(3)の半径方向の全幅、すなわち、翼(3)の駆動軸連結部側端部(3c)から翼端部(3d)までの幅Ｗ０に対する駆動軸連結部側端部(3c)からの任意の距離Ｗ１との比であるｍが０．３≦ｍ≦０．５となる範囲において、翼(3)の出口角(β2)が最大になるように設定されている。ｍが０．３より小さい範囲で翼(3)の出口角(β2)が最大になれば翼(3)から気流が剥離しやすくなり、ファン効率が低下するおそれがある。一方、ｍが０．５より大きい範囲で翼(3)の出口角(β2)が最大になれば翼通過音の低減が困難になる。そこで、上記のような０．３≦ｍ≦０．５となる範囲で翼(3)の出口角(β2)が最大になるように設定されることにより、ファン効率を維持しながら翼通過音をより低減することが可能になる。

【発明の効果】

【0018】

以上のように、本発明によれば、ファンの効率を維持しながら翼通過音の低減を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態にかかるプロペラファンを示す平面図である。

【図2】図１のプロペラファンの翼をハブ側端部から任意の距離Ｗ１の位置で翼を円周方向に切断した断面図である。

【図3】図１の翼のハブ側から翼端側にかけての翼の出口角の変化を示すグラフである。

【図4】図１の翼のハブ側から翼端側にかけての翼の取付角の変化を示すグラフである。

【図5】図１の翼のハブに近い位置として、翼の全幅の０．１倍の距離だけハブ側端部から離れた位置において翼を円周方向に切断した断面図である。

【図6】図１の翼の中間位置において翼を円周方向に切断した断面図である。

【図7】図１の翼の翼端に遠い位置として、翼の全幅の０．９倍の距離だけハブ側端部から離れた位置において翼を円周方向に切断した断面図である。

【図8】図１の翼の矢視Ａ図であり、その翼の子午面形状を示す図である。

【図9】図１の翼の出口角および比較例の翼の出口角における翼のハブ側から翼端側までの変化を示すグラフである。

【図10】図１の翼を通過する気流の向きを示す図である。

【図11】図１のプロペラファンにおける翼の負圧面の圧力分布を示す図である。

【図12】比較例のプロペラファンにおける翼の負圧面の圧力分布を示す図である。

【図13】図１のプロペラファンと比較例のプロペラファンにおける翼通過音の大きさを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態にかかるプロペラファンについて図面を参照しながら詳細に説明する。

【0021】

図１〜２に示されるプロペラファン１は、空調機の室外機の送風用のファンなどに用いられる軸流ファンであり、図略のモータの回転軸に取り付けられる円柱状のハブ２と、当該ハブ２の外周に配設された２枚の翼３とを備えている。

【0022】

円柱状のハブ２の外周面２ａには、翼３が当該ハブ２の中心に位置する回転軸Ｃに対して互いに点対称の位置になるように配設されている。ハブ２の回転軸Ｃの位置には、モータの駆動軸（図示せず）が嵌合可能な嵌合穴２ｂが形成されている。これにより、ハブ２は、モータの駆動軸に連結可能な形状を有する駆動軸連結部として機能する。なお、本発明における駆動軸連結部は、回転軸Ｃに連結可能であり、かつ、当該ハブ２の周囲に複数の翼３が連結可能なものであればよく、いかなる形状および構造を採用してもよい。プロペラファン１は、嵌合穴２ｂにモータの駆動軸が嵌合された状態でモータによって駆動されることにより、回転軸Ｃを中心に回転方向Ｄに回転することが可能である。なお、プロペラファン１は、樹脂などの材料を型成形した一体成形品であるが、これに限られない。

【0023】

２枚の翼３は、それぞれ、圧力面３ａと、負圧面３ｂとを備えている。すなわち、翼３は、図２に示すように厚さ方向の一方側が凸面で他方側が凹面である翼形を有している。プロペラファン１を回転方向Ｄに回転するときには、翼３の前端部３ｅが回転方向Ｄの前方を向き、各翼３における凹面（図２における下面）が正圧を受ける圧力面３ａとなり、その裏側の凸面（図２における上面）が負圧を受ける負圧面３ｂとなる。翼３は、各翼３の圧力面３ａが回転方向Ｄを向くように、ハブ２に連結されている。

【0024】

図３および図５〜７に示されるように、翼３の回転方向に対する当該翼３の後端部３ｆの傾斜角である出口角β２は、当該翼３のハブ側端部３ｃと当該翼３の外周側の端部である翼端部３ｄとの中央の位置から当該翼３のハブ側端部３ｃへ向かう所定の範囲で最大値β２ｍａｘになり、かつ、当該出口角β２が最大値β２ｍａｘになる位置から当該翼端部３ｄにかけて減少するように設定されている。

【0025】

具体的には、図３のグラフに示されるように、翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄまでの幅Ｗ０（図１参照）、およびハブ側端部３ｃからの任意の距離Ｗ１（図１参照）、および当該幅Ｗ０に対する当該距離Ｗ１の比ｍとした場合、翼３の出口角β２は、０．３≦ｍ≦０．５となる範囲内にあるｍ１の位置において、最大値β２ｍａｘになるように設定されている。ここで、ｍが０．３より小さい範囲で翼３の出口角β２が最大になれば翼３から気流が剥離しやすくなり、ファン効率が低下するおそれがある。一方、ｍが０．５より大きい範囲で翼３の出口角β２が最大になれば翼通過音の低減が困難になる。そこで、上記のような０．３≦ｍ≦０．５となる範囲で翼３の出口角β２が最大になるように設定されることにより、ファン効率を維持しながら翼通過音をより低減することが可能になる。

【0026】

図３のグラフに示される例では、出口角β２は、翼３の最もハブ側の位置では２０度付近の最小値になるように設定され、ｍ＝０．４付近の位置では３８度程度の最大値になるように設定されている。さらに、出口角β２は、０．４＜ｍ＜１の範囲ではなだらかに減少し、そして、最も翼端側の位置では３２度程度になるように設定されている。

【0027】

ここで、図３および図９に示されるように、出口角β２の最大値β２ｍａｘ、および最も翼端側の位置における出口角β２ｔｉｐは、５度≦β２ｍａｘ―β２ｔｉｐ≦２０度の条件を満たすように設定されるのが好ましい。β２ｍａｘ―β２ｔｉｐが５度より小さい場合には、ファンの効率を維持しながら翼通過音を低減する効果を奏することが難しくなる。一方、β２ｍａｘ―β２ｔｉｐが２０度より大きい場合には、翼３による圧力上昇が小さくなりすぎるので、ファンの回転数が増大し、かえってファンから発生する騒音の総量が増大するおそれがある。そのため、上記のように、５度≦β２ｍａｘ―β２ｔｉｐ≦２０度の範囲になるように設定されることにより、ファンの効率を維持しながら翼通過音を低減することが可能であり、しかも、ファンから発生する騒音が増大するおそれを低減することが可能である。

【0028】

また、本実施形態では、図４〜７に示されるように、翼３の前端部３ｅと後端部３ｆとを結ぶ直線の当該翼３の回転方向に対する傾斜角である取付角θは、翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄにかけて徐々に減少するように設定されている。図４に示される例では、取付角θは、最もハブ側の位置では３２度付近で最大値であり、ハブ側から翼端側にかけてなだらかに減少し、そして、最も翼端側の位置において、１９度付近で最小値になるように設定されている。

【0029】

上記のように出口角β２および取付角θが設定された翼３の断面形状は、以下のようになる。

【0030】

翼３のハブ側端部３ｃでは、図３〜４のグラフに示されるように、取付角θは３２度付近で最大値であるが、出口角β２は２０度付近の最小値である。したがって、図５に示されるように、翼３のハブ側端部３ｃに近い位置（ｍ＝０．１）における翼３の断面形状では、翼３の取付角θが大きく、翼３の出口角β２は小さくなる。そのため、翼３の前端部３ｅから後端部３ｆよりも少し前方側までの部分は正圧面３ａ側に反っているが、翼３の後端部３ｆ付近の部分は負圧面３ｂ側に部分的に反っている。ここで、翼３のハブ側端部３ｃ付近では、図５に示されるように、翼３の周速度が小さいので、翼３への気流の流入速度が小さく、流入速度のベクトルの向きは、軸方向流速のベクトルの向きに近くなっている。その流入速度のベクトルの向きに対応するように、上記のように翼３の取付角θが大きく設定されているので、翼３の前端部３ｅの向きを気流の流入速度のベクトルの向きに近づけることが可能になり、前端部３ｅにおける気流の剥離を防ぐことが可能である。さらに、翼３の後端部３ｆ付近の部分が負圧面３ｂ側に部分的に反っており、取付角θとよりも出口角β２が小さくなっている（すなわち、θ＞β２）。

【0031】

図３〜４のグラフに示されるように、翼３のハブ側端部３ｃから中間位置へ向かう区間では、取付角θは徐々に小さくなる一方で、出口角β２は次第に大きくなり、０．１＜ｍ＜０．３の範囲内にある位置ｍ２において、取付角θと出口角β２とがともに３０度付近で一致する。すなわち、翼３の後端部３ｆの向きは、翼３の全体の傾きと一致する。

【0032】

また、翼３の中央位置付近の０．３≦ｍ≦０．５の範囲では、図３〜４のグラフに示されるように、翼３の出口角β２は、最大値β２ｍａｘ付近でほぼ一定になり、取付角θは翼３の中間位置へ向かうにつれてさらに小さくなる。そのため、この範囲内では、出口角β２と取付角θとの差が大きく開き、ｍ＝０．５近傍の位置では出口角β２と取付角θとの差が最大になる。この領域、すなわち、翼３の中間位置（ｍ＝０．５近傍）では、図６に示されるように、翼３の出口角β２が最大値β２ｍａｘ付近になる一方で、取付角θが小さいので、翼３の後端部３ｆ付近の部分は正圧面３ａに向けて大きく反っている。

【0033】

さらに、図３〜４のグラフに示されるように、０．５＜ｍ＜１の範囲では、翼３の出口角β２および取付角θはいずれも同程度の減少率で小さくなっている。この状態では、翼３の翼端部３ｄに近い位置（ｍ＝０．９）では、図７に示されるように、翼３の出口角β２および取付角θがいずれも小さくなっているので、翼３の後端部３ｆ付近の部分は正圧面３ａに向けての反りが小さくなる一方で、翼３の前端部３ｅから後端部３ｆまでの負圧面３ｂ全体の傾きが小さくなっている。このため、負圧面３ｂの傾きは、気流の流入方向に近くなっている。すなわち、翼３の翼端部３ｄ付近では、図７に示されるように、翼３の周速度が大きいので、翼３への気流の流入速度が大きく、流入速度のベクトルの向きは、横方向に延びる周速度のベクトルの向きに近くなっている。その流入速度のベクトルの向きに対応するように、上記のように翼３の取付角θが小さく設定されているので、翼３の前端部３ｅの向きを気流の流入速度のベクトルの向きに近づけることが可能になり、前端部３ｅにおける気流の剥離を防ぐことが可能である。さらに、翼３の後端部３ｆにおける出口角β２も小さいので、後端部３ｆの向きを気流の流入速度のベクトルの向きに近づけることが可能になり、後端部３ｆにおける気流の剥離も防ぐことが可能である。

【0034】

このように、本実施形態のプロペラファン１では、図９のグラフの曲線Ｉに示されるように、翼３の中間部付近から翼端部３ｄにかけて出口角β２がなだらかに小さくなるように設計されているので、負圧面３ｂにおける圧力上昇がなだらかになり、負圧の大きなスポット領域を作らないようにすることができる。これにより、プロペラファン１の周速と翼３の出口角β２からほぼ決定される翼３の負圧分布を制御して、翼３の外周端近傍に局所的に負圧の大きい箇所が発生するのを防ぐことができ、図１１に示されるように翼３の負圧面３ｂの圧力の分布が緩やかにすることが可能になる。その結果、翼通過音を低く抑えることができる。

【0035】

一方、本発明の比較例として、従来のプロペラファン１１（図１２参照）では、図９のグラフの曲線ＩＩに示されるように、翼１３の外周の翼端部１３ｄへ向かって翼１３の出口角β２を大きくする設計された構造が採用されている。このような構造では、翼端部１３ｄにおける出口角β２が大きいので、大きな圧力上昇を得ることはできる。しかし、そのように設計された従来のプロペラファン１１の場合、図１２に示されるように翼１３の翼端部１３ｄの側に負圧の大きな領域Ｐができてしまい、これにより、翼通過音が増大するおそれがある。この領域Ｐでは、−１１７〜―１２４Ｐａ程度の負圧になる。

【0036】

図１３のグラフには、本実施形態のプロペラファン１（図１１参照）および従来のプロペラファン１１（図１２参照）から生じる音圧レベルが示されている。図１３では、本実施形態のプロペラファン１の音圧レベルは、曲線Ｓ１で示され、従来のプロペラファン１１の音圧レベルは、曲線Ｓ２で示されている。この図１３のグラフに示されるように、周波数全域のうち、狭い周波数の範囲で音圧レベルが突出している部分が翼通過音として観測されるが、そのうち最も大きい翼通過音に着目した場合、本実施形態のプロペラファン１の翼通過音の最大値Ｓ１ｍａｘは、従来のプロペラファン１１の翼通過音の最大値Ｓ２ｍａｘと比較して、およそ４〜５ｄＢ程度低減できていることがわかる。

【0037】

また、上記のように、図４〜７に示されるように、取付角θを翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄにかけて徐々に減少するように適切に設定することにより、翼３全体の気流を剥離の無い滑らかな気流にすることが可能である。すなわち、翼３の外周に行くに従って翼３の周速が速くなるので、気流が翼３に流入する方向は翼３の周方向に近くなるが、図７に示されるように、気流の流入速度のベクトルの向きに対応するように、翼端部３ｄでは、翼３の取付角θが小さくなるように設定されているので、翼３の前端部３ｅの向きを気流の流入速度のベクトルの向きに近づけることが可能になり、前端部３ｅにおける気流の剥離を防ぐことが可能である。さらに、翼３の後端部３ｆも出口角β２が小さくなるように設定されているので、後端部３ｆの向きを気流の流入速度のベクトルの向きに近づけることが可能になり、後端部３ｆにおける気流の剥離も防ぐことが可能である。それにより、当該翼端部３ｄにおける当該翼３の前端部３ｅから後端部３ｆまでの広範囲にわたって気流が翼３から剥離するおそれをより低減することが可能である。

【0038】

一方、従来のプロペラファンのように翼の中間部で取付角θを大きくした構造の場合には、その中間部において翼３の前縁から流れる気流が剥離し、騒音が増大する恐れが大きいと考えられる。したがって、上記のように、取付角θが翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄにかけて徐々に減少するように設定されていれば、このような翼の中間部における気流の剥離を抑えることが可能である。

【0039】

さらに、図８に示されるように、翼３の子午面形状、すなわち、図１の矢印Ａの方向から見たときの翼３の形状は、翼３の後端部３ｆが翼端部３ｄからハブ２へ向けて所定の範囲Ｘにおいて当該翼３の回転軸Ｃの延びる方向へ膨らんでいる。これにより、翼３の翼端部３ｄ側の面積を拡大して単位面積あたりの負荷を小さくすることが可能である。

【0040】

（特徴）
（１）
本実施形態のプロペラファン１では、翼３の出口角β２が翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄまでの間の中央の位置からハブ２側へ向かう所定の範囲（すなわち、前述のｍが０．３≦ｍ≦０．５となる範囲）で最大となり、その出口角β２が最大となった位置から翼端部３ｄにかけて減少するようにしている。これにより、プロペラファン１の周速と翼３の出口角β２からほぼ決定される翼３の負圧分布を制御して、翼３の外周の翼端部３ｄの近傍に局所的に負圧の大きい箇所が発生するのを防ぐことができ、負圧面３ｂの圧力の分布が緩やかにすることが可能になる。その結果、翼通過音を低く抑えることができる。

【0041】

また、本実施形態のプロペラファン１では、翼３の中央位置からハブ側端部３ｃへ向かう所定の範囲で翼３の出口角β２が最大になるように設定されているので、ハブ２側の出口角β２を小さく設定して気流Ｆが翼３に沿うようにしている。これにより、気流Ｆの剥離を抑えて、ファン効率の維持を図ることが可能である。その結果、プロペラファン１の効率を維持しながら翼通過音の低減を可能とすることが可能になる。

【0042】

（２）
また、本実施形態のプロペラファン１では、翼３の半径方向の全幅、すなわち、翼３のハブ側端部３ｃから翼端部３ｄまでの幅Ｗ０に対するハブ側端部３ｃからの任意の距離Ｗ１との比であるｍが０．３≦ｍ≦０．５となる範囲において、翼３の出口角β２が最大になるように設定されている。ここで、ｍが０．３より小さい範囲で翼３の出口角β２が最大になれば翼３から気流が剥離しやすくなり、ファン効率が低下するおそれがある。一方、ｍが０．５より大きい範囲で翼３の出口角β２が最大になれば翼通過音の低減が困難になる。そこで、上記のような０．３≦ｍ≦０．５となる範囲で翼３の出口角β２が最大になるように設定されることにより、ファン効率を維持しながら翼通過音をより低減することが可能になる。

【0043】

（３）
さらに、本実施形態のプロペラファン１では、翼３の取付角θがハブ２側から翼端部３ｄにかけて減少するように設定されているので、翼３の前端部３ｅから流入する気流Ｆの角度（進入角）と翼３の取付角θとを合わせることが可能になり、それによって、気流Ｆが翼３から剥離するおそれを低減することが可能である。とくに、翼端部３ｄでは、ハブ２側よりも翼３の周速度が速くなることに対応して気流の流入速度が速くなり、気流の流入方向が翼３の周方向へ近づくが、翼３の中央の位置と比較して、翼３の取付角θが小さく、かつ、翼３の出口角β２が小さくなっているので、翼３の後端部３ｆ（具体的には、後端部３ｆの負圧面３ｂ側の部分）の向きを気流の流入方向に近づけることが可能である。それにより、当該翼端部３ｄにおける当該翼３の前端部３ｅから後端部３ｆまでの広範囲にわたって気流が翼３から剥離するおそれをより低減することが可能であり、翼通過音をより低く抑えることが可能である。

【0044】

（４）
さらに、本実施形態のプロペラファン１では、図８に示されるように、翼３の子午面形状は、翼３の後端部３ｆが翼端部３ｄから前記ハブ２へ向けて所定の範囲Ｘにおいて当該翼３の回転軸Ｃの延びる方向へ膨らんでいる形状である。したがって、翼３の外周側、すなわち翼端部３ｄ側の面積を拡大して単位面積あたりの負荷を小さくすることができ、翼通過音をより低減することが可能である。

【0045】

（変形例）
（Ａ）
上記実施形態では、２枚の翼３を備えたプロペラファン１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の翼を備えたプロペラファンであれば本発明を適用することが可能であり、３枚またはそれ以上の翼を備えたプロペラファンであってもよい。

【0046】

（Ｂ）
また、上記実施形態では、翼３の子午面形状が翼３の後端部３ｆが翼端部３ｄからハブ２へ向けて所定の範囲Ｘにおいて当該翼３の回転軸Ｃの延びる方向へ膨らんでいるが、本発明はこれに限定されるものではなく、後端部３ｆが翼端部３ｄからハブ２へ向けて直線状に延びるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ プロペラファン
２ ハブ（駆動軸連結部）
３ 翼
３ｃ ハブ側端部（駆動軸連結部側端部）
３ｄ 翼端部
３ｅ 前端部
３ｆ 後端部
β２ 出口角
θ 取付角
Ｆ 気流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図13】

【図11】

【図12】