(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根（１２）を備えるプロペラファンであって、
前記羽根（１２）は、代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）よりも径方向外側の外側領域（１２Ｂ）に後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有するとともに前記代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）よりも径方向内側の内側領域（１２Ａ）にも後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有する形状を備え、
前記内側領域（１２Ａ）における圧力面（２１）の曲率半径の最大値は、前記外側領域（１２Ｂ）における圧力面（２１）の曲率半径の最大値よりも大きいプロペラファン。
【請求項２】
前記内側領域（１２Ａ）における前記圧力面（２１）及び前記外側領域（１２Ｂ）における前記圧力面（２１）は凹曲面を含む、請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項３】
前記内側領域（１２Ａ）及び前記外側領域（１２Ｂ）には、凹曲面が１つずつ設けられており、且つ前記出口角度（θ）のピークも１つずつ存在する、請求項１又は２に記載のプロペラファン。
【請求項４】
前記羽根（１２）の後縁部（１５）には、前記代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）を含む領域に前縁部側に凹む凹部（１９）が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロペラファン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロペラファン（４）を備える空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラファン及びこれを備える空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機などに用いられるプロペラファンが知られている。プロペラファンが回転すると、羽根の外周部の近傍では、圧力の高い圧力面側から圧力の低い負圧面側へ回り込む空気流（漏れ流れ）が発生し、この空気流によって羽根の外周部の近傍に渦流（翼端渦）が形成される。このような翼端渦は騒音の原因となる。
【０００３】
特許文献１のプロペラファンでは、羽根の外周部に折り曲げ部を設けることによって翼端渦の安定化を図り、騒音を低減する試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−０７２９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように羽根の外周部に折り曲げ部を設けるだけでは必ずしも十分な騒音低減効果が得られない場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、低騒音化を図ることができるプロペラファンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
(1)  本発明のプロペラファンは、羽根（１２）を備え、前記羽根（１２）は、代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）よりも径方向外側の外側領域（１２Ｂ）に後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有するとともに前記代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）よりも径方向内側の内側領域（１２Ａ）にも後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有する形状を備える。
【０００８】
この構成では、プロペラファンの流路面積を径方向内側と径方向外側で２等分する代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）を基準として採用し、流路面積の半分を占める外側領域（１２Ｂ）と流路面積の残り半分を占める内側領域（１２Ａ）のそれぞれに空気を周方向に案内する機能を付与することによって、騒音を効果的に低減することができる。具体的には次の通りである。
【０００９】
一般に、プロペラファンの回転時には圧力勾配や遠心力の影響により、圧力面に沿って流れる空気は外周部側（翼端側）に流れやすい傾向にある。
【００１０】
そこで、この構成では、外側領域（１２Ｂ）に後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークが存在する羽根形状を採用することによって、外側領域（１２Ｂ）の後縁部（１５）におけるファンの仕事量が多くなるので、外側領域（１２Ｂ）の圧力面（２１）に沿って流れる空気を周方向に案内する効果を高めることができる。そして、この構成ではさらに、内側領域（１２Ａ）にも後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークが存在する羽根形状を採用することによって、内側領域（１２Ａ）の後縁部（１５）におけるファンの仕事量も多くなるので、内側領域（１２Ａ）の圧力面（２１）に沿って流れる空気を周方向に案内する効果も高めることができる。これにより、気流が外周部（１６）側（翼端側）に流れるのを抑制できるので、外周部（１６）の近傍において圧力面（２１）側から負圧面（２２）側へ回り込む空気流（漏れ流れ）の増大が抑制される。その結果、漏れ流れに起因する翼端渦の発生が抑制されるので、騒音を低減することができる。また、漏れ流れの増大が抑制されることによってファン性能の低下も抑制される。
【００１１】
また、上述したように、上記構成を備えるプロペラファンでは、羽根（１２）の前縁部（１４）から圧力面（２１）に流入した空気が外周部（１６）側（翼端側）に向かう径方向外側への流れになるのが抑制され、周方向の流れが支配的となる。これにより、ハブ（１１）の高さ（回転軸（Ａ０）方向におけるハブの厚み）を小さくすることができるので、プロペラファンを軽量化することができる。具体的には次の通りである。
【００１２】
プロペラファンにおいて、ハブの高さを小さくすると、ハブの外周面に接続される羽根の内周部（羽根におけるハブとの接合部）において羽根高さも小さくする必要がある。前記羽根高さとは、前記接合部におけるキャンバーラインの一端（前縁側の端）と他端（後縁側の端）との高低差（回転軸方向の高低差）である。前記羽根高さが小さくなると、前記接合部付近における羽根の仕事量（ヘッド上昇）が小さくなるので、前縁部から圧力面に流入した空気は、仕事量の大きな翼端側（ヘッド上昇の大きな翼端側）へと径方向外側に流れやすくなる。したがって、従来のプロペラファンにおいてハブの高さを小さくしてしまうと、周方向の流れを支配的にすることができない。前記接合部付近における羽根の仕事量（ヘッド上昇）を得るためには、前記接合部から翼端に向かう扇形の羽根の広がりを大きくする、すなわち前記接合部付近の翼弦長を長くすることにより、前記接合部付近の圧力面の面積を大きくする（積分値を大きくする）という手段が考えられる。しかし、この手段を採用すると、羽根の重量が増加するので、プロペラファンを軽量化することができない。
【００１３】
一方、本発明のプロペラファンでは、上述したように、外側領域（１２Ｂ）に後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有するとともに内側領域（１２Ａ）にも後縁部（１５）の出口角度（θ）のピークを有する形状を備える羽根（１２）を採用することにより、周方向の空気の流れを支配的にすることができる。したがって、本発明のプロペラファンでは、周方向の空気の流れが支配的となる状態を維持しつつ、ハブ（１１）の高さを従来よりも小さくしてプロペラファンを軽量化することができる。
【００１４】
なお、本発明のプロペラファンでは、前記外側領域（１２Ｂ）におけるピーク位置の出口角度（θ）と、前記内側領域（１２Ａ）におけるピーク位置の出口角度（θ）とは、同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。異なる値である場合には、前記外側領域（１２Ｂ）におけるピーク位置の出口角度（θ）は、前記内側領域（１２Ａ）におけるピーク位置の出口角度（θ）よりも大きな値であってもよく、前記内側領域（１２Ａ）におけるピーク位置の出口角度（θ）よりも小さな値であってもよい。
【００１５】
(2)  前記プロペラファンにおいて、前記内側領域（１２Ａ）における圧力面（２１）の曲率半径の最大値は、前記外側領域（１２Ｂ）における圧力面（２１）の曲率半径の最大値よりも大きい。
【００１６】
この構成では、内側領域（１２Ａ）が外側領域（１２Ｂ）に比べて曲率半径の最大値が小さくより平面的な形状を有するので、特に内側領域（１２Ａ）において羽根（１２）の断面積を低減することができる。これにより、羽根（１２）の軽量化を図るとともに体積の増加を抑制できる。
【００１７】
(3)  前記プロペラファンにおいて、前記内側領域（１２Ａ）における前記圧力面（２１）及び前記外側領域（１２Ｂ）における前記圧力面（２１）は凹曲面を含んでいるのが好ましい。
【００１８】
この構成では、内側領域（１２Ａ）の圧力面（２１）及び外側領域（１２Ｂ）の圧力面がともに凹曲面を含んでいるので、それぞれの領域において圧力面に沿って流れる空気を周方向に案内する効果をさらに高めることができる。
【００１９】
しかも、上記(2)と(3)の構成を両方有する場合には、次のような効果が得られる。すなわち、この場合、外側領域（１２Ｂ）における圧力面（２１）の最大値が内側領域（１２Ａ）における圧力面（２１）の最大値よりも小さく、且つこれらの領域（１２Ａ，１２Ｂ）の圧力面がともに凹曲面を含む構成が採用されることになる。外周部（１６）に近い外側領域（１２Ｂ）は圧力面（２１）と負圧面（２２）との圧力勾配が大きいので、その曲率半径が小さく設定されることによって、外側領域（１２Ｂ）の圧力面（２１）に沿って流れる空気を周方向に案内する効果をより高めることができる。その結果、圧力面（２１）全体として漏れ流れの発生がさらに抑制される。
【００２０】
(4)  前記プロペラファンにおいて、前記内側領域（１２Ａ）及び前記外側領域（１２Ｂ）には、凹曲面が１つずつ設けられており、且つ前記出口角度（θ）のピークも１つずつ存在する形態が例示できる。
【００２１】
(5)  前記プロペラファンにおいて、前記羽根（１２）の後縁部（１５）には、前記代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）を含む領域に前縁部側に凹む凹部（１９）が設けられているのが好ましい。
【００２２】
この構成では、圧力上昇が最も大きくなる後縁部（１５）の代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）を含む領域に凹部（１９）が設けられているので、この凹部（１９）近傍においては圧力上昇が低減される。これにより、前縁部（１４）から後縁部（１５）側に流れてきた空気が後縁部（１５）の近傍において、代表自乗平均半径位置（Ｒｒ）を避けるようにハブ（１１）側と外周部（１６）側に流れるので、気流を周方向に案内する効果をより高めることができる。
【００２３】
(6)  本発明の空気調和機は前記プロペラファン（４）を備える。したがって、この空気調和機では騒音が低減される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、低騒音化を図ることができるプロペラファンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の室外機の概略構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプロペラファンを示す正面図である。
【図３】プロペラファンの後縁部における半径位置と出口角度との関係を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は、第１実施形態のプロペラファンの羽根において、図３のグラフにおける５つの半径位置Ａ１−Ａ５に対応する半径位置を示す正面図であり、（Ｂ）は、参考例のプロペラファンの羽根において、図３のグラフにおける５つの半径位置Ａ１−Ａ５に対応する半径位置を示す正面図である。
【図５】プロペラファンにおける代表自乗平均半径位置について説明するための図である。
【図６】羽根を周方向に沿って切断した断面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、図４（Ａ）のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線断面図であり、（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図である。
【図８】（Ａ）は、第１実施形態に係るプロペラファンにおける空気の流れを示す斜視図であり、（Ｂ）は、その空気の流れを概略的に示した図である。
【図９】（Ａ）は、参考例に係るプロペラファンにおけるにおける空気の流れを示す斜視図であり、（Ｂ）は、その空気の流れを概略的に示した図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態に係るプロペラファンの特性と参考例に係るプロペラファンの特性を比較したグラフである。（Ａ）は、風量と送風音の関係を示しており、（Ｂ）は、風量とファンモータ入力の関係を示している。
【図１１】（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプロペラファンの一部分を示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜空気調和機の全体構造＞
以下、本発明の実施形態に係るプロペラファン及びこれを備える空気調和機について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和機の室外機１の概略構造を示す断面図である。空気調和機は、図１に示す室外機１と図略の室内機とを備える。室外機１は、室外熱交換器３、プロペラファン４、モータ５、図略の圧縮機などを備え、これらは、ケーシング２内に収容されている。前記室内機は、図略の膨張機構、室内熱交換器などを備える。圧縮機、室外熱交換器３、膨張機構、室内熱交換器及びこれらを接続する図略の冷媒配管は、前記空気調和機の冷媒回路を構成している。
【００２７】
図１に示す室外機１では、ケーシング２の背面側に室外熱交換器３が設けられ、ケーシング２の前面側に吹出口７が設けられているが、これに限定されない。室外機１において、吹出口７が例えばケーシング２の上部に設けられていてもよい。吹出口７にはグリル構造を有するファンガード７ａが設けられている。
【００２８】
プロペラファン４は、ケーシング２の吹出口７の内側に配置されている。プロペラファン４は、モータ５のシャフト５ａに接続されており、モータ５によって回転軸Ａ０を中心に回転する。本実施形態では、プロペラファン４の回転軸Ａ０は、前後方向（水平方向）に向いているが、これに限定されない。回転軸Ａ０は、例えば水平方向に対して傾斜した方向に向いていてもよい。また、例えば吹出口７がケーシング２の上部に設けられた室外機１では、プロペラファン４の回転軸Ａ０が上下方向（鉛直方向）に向いていてもよい。
【００２９】
ケーシング２内には、プロペラファン４の外周を囲むベルマウス６が設けられている。ベルマウス６は、プロペラファン４よりも空気の流れの上流側の領域Ｘ（吸込領域Ｘ）と、プロペラファン４よりも空気の流れの下流側の領域Ｙ（吹出領域Ｙ）との間に設けられている。ベルマウス６は、プロペラファン４の周囲に沿った円環状の部材であり、室外熱交換器３を通過した空気を吹出口７に案内する。ベルマウス６は、プロペラファン４に接触しないようにプロペラファン４との間に小さな隙間をあけて配置されている。
【００３０】
プロペラファン４、モータ５及びベルマウス６は、軸流送風機８を構成している。この軸流送風機８のモータ５が駆動してプロペラファン４が回転すると、吸込領域Ｘと吹出領域Ｙにおいて圧力差が生じ、吸込領域Ｘから吹出領域Ｙに向いた空気の流れが形成される。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係るプロペラファン４を示す正面図である。プロペラファン４は、ハブ１１と複数の羽根１２とを備える。本実施形態では、プロペラファン４は３枚の羽根１２を備えるが、これに限定されず、２枚の羽根１２又は４枚以上の羽根１２を備えていてもよい。本実施形態では、ハブ１１と複数の羽根１２とは一体成形により形成されているが、これに限定されず、別々に成形された複数の部品が接合されることにより形成されていてもよい。
【００３２】
ハブ１１は、通常、円柱形状、円錐台形状などの形状を有するが、これに限定されない。ハブ１１は、複数の羽根１２が接続される外周面１１ａを有する。複数の羽根１２は、ハブ１１の外周面１１ａに沿って等間隔で配置されている。例えば円柱形状のハブ１１の場合、その外径はほぼ一定であるが、例えば円錐台形状のハブ１１の場合、その外径は回転軸Ａ０方向に向かうにつれて大きく又は小さくなる。また、ハブ１１は、例えば円柱形状と円錐台形状を組み合わせたような形状であってもよく、他の形状であってもよい。プロペラファン４の回転軸Ａ０はハブ１１の中心に位置している。
【００３３】
各羽根１２は、径方向内側（ハブ１１側）に位置してハブ１１に接続される内周部１３と、回転方向Ｄの前側に位置する前縁部１４と、回転方向Ｄの後側（回転方向Ｄとは反対側）に位置する後縁部１５と、径方向外側に位置する外周部１６とを有する。各羽根１２は、前縁部１４が後縁部１５に比べて全体的に吸込領域Ｘ側に位置するようにねじれた形状を有する。また、各羽根１２は、吹出口７側（吹出領域Ｙ側）に位置する圧力面２１と、その反対側（吸込領域Ｘ側）に位置する負圧面２２（図６参照）とを有する。
【００３４】
図２に示すように、外周部１６は、羽根１２の端部が負圧面２２側（吸込領域Ｘ側）に折り曲げられた折り曲げ部１７と、羽根１２における径方向外側の縁を構成する外周縁部１８とを含む。外周部１６は、折り曲げ部１７から外周縁部１８までの幅を持った領域である。折り曲げ部１７が設けられていることにより、各羽根１２の外周部１６近傍において渦流が生じるのを抑制できる。
【００３５】
折り曲げ部１７は、前縁部１４（又は前縁部１４の近傍）から後縁部１５まで延びている。本実施形態では、外周部１６の幅（折り曲げ部１７と外周縁部１８との距離）は、後縁部１５に向かうにつれて大きくなっているが、これに限定されない。また、折り曲げ部１７は省略可能であり、その場合には外周部１６は外周縁部１８からなる。
【００３６】
（後縁部の出口角度）
次に、第１実施形態のプロペラファン４の特徴である後縁部１５の出口角度θについて説明する。図３のグラフにおいて、実線は、図２及び図４（Ａ）に示す第１実施形態のプロペラファン４の後縁部１５における半径位置と出口角度θとの関係を示しており、破線は、図４（Ｂ）の参考例のプロペラファン１０４の後縁部１１５における半径位置と出口角度θとの関係を示している。
【００３７】
参考例のプロペラファン１０４について簡単に説明する。参考例のプロペラファン１０４は、ハブ１１１と、３つの羽根１１２とを備える。各羽根１１２は、内周部１１３と、前縁部１１４と、後縁部１１５と、外周部１１６（折り曲げ部１１７，外周縁部１１８）とを有する。また、各羽根１１２は、圧力面１２１と、負圧面１２２（図７（Ｃ）参照）とを有する。
【００３８】
図３に示すように、第１実施形態のプロペラファン４の各羽根１２における後縁部１５には、出口角度θのピークが複数存在している。具体的に、各羽根１２の後縁部１５には、出口角度θのピークが２つ設けられており、一方のピークは、代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向外側の外側領域１２Ｂの後縁部１５に設けられており、他方のピークは、代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向内側の内側領域１２Ａの後縁部１５に設けられている。
【００３９】
なお、本実施形態において、ピークは、必ずしも出口角度の最大値を意味するとは限らない。すなわち、図３に示すようなグラフにおいて、上方に凸の折れ線部分の頂点に相当する出口角度はすべてピークである。したがって、１つの羽根１２の後縁部１５において互いに異なる出口角度の複数のピークが存在する場合もある。
【００４０】
これに対し、図４（Ｂ）に示す参考例における各羽根１２の後縁部１５には、出口角度θのピークが１つだけ存在している。このピークは、代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向外側の外側領域の後縁部１１５に設けられている。この参考例における後縁部１１５の出口角度θは、内周部１１３から外周部１１６側に向かうにつれて次第に大きくなるように設計されており、後縁部１１５の出口角度θのピークは、代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向外側の外側領域（外周部１１６の近傍の位置）に設けられている。
【００４１】
代表自乗平均半径位置Ｒｒは、プロペラファン４（１０４）の流路面積を中心側（ハブ側）と外周側で２等分する半径位置である。図５は、プロペラファン４（１０４）における代表自乗平均半径位置Ｒｒを説明するための図である。代表自乗平均半径位置Ｒｒは、羽根１２（１１２）の代表半径Ｒと、ハブ１１（１１１）の代表半径ｒとにより表される下記式（１）を用いて算出される。
【００４２】
代表自乗平均半径位置Ｒｒ＝（（Ｒ２＋ｒ２）／２）０．５  ・・・（１）
羽根の代表半径Ｒは、次のようにして求められる。
【００４３】
すなわち、羽根の代表半径Ｒは、羽根の外径が回転軸方向において一定の場合はその外径の１／２である。
【００４４】
羽根の外径が回転軸方向において一定でない場合には、羽根の代表半径Ｒは次のように求められる。すなわち、羽根の代表半径Ｒは、最小羽根半径Ｒ１と最大羽根半径Ｒ２との平均値である（Ｒ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／２）。
【００４５】
ハブの代表半径ｒは、ハブの外径が回転軸方向において一定の場合にはその外径の１／２の値である。
【００４６】
ハブが例えば円錐台形状を有する場合のようにハブの外径が回転軸方向において一定でない場合には、ハブの代表半径ｒは、次のようにして求められる。
【００４７】
すなわち、ハブの代表半径ｒは、最小ハブ半径ｒ１と最大ハブ半径ｒ２との平均値である（ｒ＝（ｒ１＋ｒ２）／２）。
【００４８】
図３に示す５つの半径位置Ａ１−Ａ５は、図４（Ａ），（Ｂ）に示す半径位置Ａ１−Ａ５に対応している。例えば半径位置Ａ１は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すようにプロペラファンを正面視したときに、回転軸Ａ０を中心とする半径Ａ１の円と羽根１２（１１２）とが重なる位置である。半径位置Ａ２−Ａ５についても同様であるので説明を省略する。
【００４９】
図４（Ａ），（Ｂ）の第１実施形態及び参考例では、半径位置Ａ３は、代表自乗平均半径位置Ｒｒに一致しているが、これに限定されない。半径位置Ａ３は、２つのピークの間における最小の出口角度θ３を有する。半径位置Ａ１，Ａ２は、半径位置Ａ３よりもハブ１１側である内側領域１２Ａに位置している。半径位置Ａ４，Ａ５は、半径位置Ａ３よりも外周部１６側である外側領域１２Ｂに位置している。
【００５０】
図６は、羽根１２を周方向に沿って切断した断面図（例えば図４の半径位置Ａ３における断面図）である。図６に示す断面図において、後縁部１５における出口角度θは、後縁部１５において圧力面２１に接する接線Ｌ３と、プロペラファン４の回転軸Ａ０に垂直な直線Ｌ４とのなす角度である。
【００５１】
第１実施形態では、図３に示すように、内側領域１２Ａにおける出口角度θのピーク、すなわち内側領域１２Ａにおける出口角度θの最大値は、半径位置Ａ２（第１ピーク位置）における出口角度θ２である。また、外側領域１２Ｂにおける出口角度θのピーク、すなわち外側領域１２Ｂにおける出口角度θの最大値は、半径位置Ａ４（第２ピーク位置）における出口角度θ４である。
【００５２】
半径位置Ａ３における出口角度θ３は、出口角度θ２，θ４よりも小さい。本実施形態では、ピーク位置間（半径位置Ａ２と半径位置Ａ４との間）において、出口角度θの最小値は、代表自乗平均半径位置Ｒｒ（半径位置Ａ３）における出口角度θ３であるが、これに限定されない。ピーク位置間の出口角度θの最小値は、代表自乗平均半径位置Ｒｒからずれた位置における出口角度であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、後縁部１５における出口角度θは、内周部１３から半径位置Ａ２まで次第に大きくなり、半径位置Ａ４から外周部１６（折り曲げ部１７）まで次第に小さくなっている。また、後縁部１５における出口角度θは、半径位置Ａ２から半径位置Ａ３まで次第に小さくなり、半径位置Ａ３から半径位置Ａ４まで次第に大きくなっている。すなわち、本実施形態の後縁部１５における出口角度θは、図３に示すように略Ｍ字状に変化している。
【００５４】
ピーク位置の出口角度θ２，θ４とその間の最小値である出口角度θ３との差について具体例を挙げると次のようになる。すなわち、出口角度θ２と出口角度θ３との差は、例えば０．５度〜１０度の範囲や、１度〜５度の範囲に設定することができる。また、出口角度θ４と出口角度θ３との差は、例えば０．５度〜１０度の範囲や、１度〜５度の範囲に設定することができる。
【００５５】
なお、図３に実施形態として示した一例では、半径位置Ａ２（第１ピーク位置）における出口角度θ２と、半径位置Ａ４（第２ピーク位置）における出口角度θ４とは、同じ値であるが、これに限られない。出口角度θ２と出口角度θ４は、互いに異なる値であってもよい。具体的に、出口角度θ２は、出口角度θ４より大きくてもよく、出口角度θ４より小さくてもよい。
【００５６】
（圧力面の曲率半径）
次に、第１実施形態のプロペラファン４の他の特徴である圧力面２１の曲率半径について説明する。図７（Ａ），（Ｂ）は、図４（Ａ）のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線断面図である。図７（Ａ），（Ｂ）は、回転軸Ａ０を含む平面で第１実施形態のプロペラファン４を切断したときの断面図である。図７（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図である。図７（Ｃ）は、回転軸Ａ０を含む平面で参考例のプロペラファン１０４を切断したときの断面図である。
【００５７】
図７（Ａ）に示すように、第１実施形態のプロペラファン４では、内側領域１２Ａにおける圧力面２１Ａ（内側圧力面２１Ａ）は、凹曲面を含み、外側領域１２Ｂにおける圧力面２１Ｂ（外側圧力面２１Ｂ）も、前記凹曲面とは別の凹曲面を含む。本実施形態において、外側圧力面２１Ｂは、代表自乗平均半径位置Ｒｒと外周部１６の折り曲げ部１７との間の領域である。
【００５８】
内側圧力面２１Ａの凹曲面と外側圧力面２１Ｂの凹曲面は、代表自乗平均半径位置Ｒｒを介して隣り合っている。言い換えると、内側圧力面２１Ａの凹曲面と外側圧力面２１Ｂの凹曲面は、径方向に並設されている。図７（Ａ）に示すようにこれら２つの凹曲面が接続されている代表自乗平均半径位置Ｒｒ及びその近傍の圧力面２１Ｃは、凸曲面となっている。
【００５９】
内側圧力面２１Ａの凹曲面は前縁部１４から後縁部１５まで周方向に沿って形成されており、外側圧力面２１Ｂの凹曲面も前縁部１４から後縁部１５まで周方向に沿って形成されている。
【００６０】
内側圧力面２１Ａは、全体が凹曲面であってもよいが、これに限定されない。本実施形態では、内側圧力面２１Ａのうち代表自乗平均半径位置Ｒｒ側の領域は凹曲面であるが、内周部１３側の領域は平面又は平面に近いほぼ平らな形状を有する。また、外側圧力面２１Ｂは、全体が凹曲面であってもよいが、これに限定されない。本実施形態では、外側圧力面２１Ｂのほぼ全体が凹曲面である。
【００６１】
なお、負圧面２２は、羽根１２の厚みが全体的に大きく変化しない程度に圧力面２１に沿って形成されている。したがって、圧力面２１の凹曲面の裏側に位置する負圧面２２は凸曲面である。
【００６２】
内側圧力面２１Ａの曲率半径の最大値は、外側圧力面２１Ｂの曲率半径の最大値よりも大きい。また、内側領域１２Ａにおける負圧面２２Ａ（内側負圧面２２Ａ）の曲率半径の最大値は、外側領域１２Ｂにおける負圧面２２Ｂ（外側負圧面２２Ｂ）の曲率半径の最大値よりも大きい。すなわち、内側圧力面２１Ａは、外側圧力面２１Ｂよりも平面的な形状を有する。内側圧力面２１Ａの平面的な形状については、次のように説明することもできる。
【００６３】
すなわち、図７（Ｂ）の断面図において、圧力面２１における内周部１３側の端部Ｔ１と、圧力面２１と代表自乗平均半径位置Ｒｒとの交点Ｔ２とを結ぶ仮想直線Ｌ５を引く。また、圧力面２１における外周部１６（本実施形態では折り曲げ部１７）側の端部Ｔ３と、圧力面２１と代表自乗平均半径位置Ｒｒとの交点Ｔ２とを結ぶ仮想直線Ｌ６を引く。第１実施形態では、仮想直線Ｌ５と圧力面２１（内側圧力面２１Ａ）との距離の最大値Ｄ１は、仮想直線Ｌ６と圧力面２１（外側圧力面２１Ｂ）との距離の最大値Ｄ２よりも小さい。
【００６４】
図７（Ｂ）の断面図において、最大値Ｄ１となる圧力面２１上の位置は、端部Ｔ１よりも交点Ｔ２に近いところ設けられている。すなわち、最大値Ｄ１となる圧力面２１上の位置は、内側圧力面２１Ａにおいて、内周部１３側ではなく代表自乗平均半径位置Ｒｒ側に偏ったところに設けられている。すなわち、羽根１２の内側領域１２Ａの内周部１３側の部位は、内側領域１２Ａの外周部１６側（代表自乗平均半径位置Ｒｒ側）の部位よりも平面的な形状（２次元的な形状）を有する。
【００６５】
これに対し、図７（Ｃ）に示す参考例のプロペラファンでは、各羽根１１２の圧力面１２１における内周部１１３から外周部１１６の折り曲げ部１１７までの領域は、１つの大きな凹曲面により構成されている。この圧力面１２１の裏側の負圧面１２２は、圧力面１２１に対応する形状を有する。すなわち、負圧面１２２における内周部１１３から外周部１１６の折り曲げ部１１７までの領域は、１つの大きな凸曲面により構成されている。
【００６６】
図７（Ｃ）に示すように参考例の各羽根１１２は、径方向に延びるとともに第１実施形態に比べて回転軸Ａ０方向により大きく湾曲する３次元的な形状を有する。具体的には、図７（Ｃ）の断面図において、圧力面１２１における内周部１１３側の端部Ｔ１１と、圧力面１２１における外周部１１６（この参考例では折り曲げ部１１７）側の端部Ｔ１２とを結ぶ仮想直線Ｌ１１を引く。この場合、仮想直線Ｌ１１と圧力面１２１との距離の最大値Ｄ１１は、第１実施形態における最大値Ｄ１，Ｄ２よりもかなり大きな値となる。
【００６７】
したがって、参考例では、第１実施形態に比べて、各羽根１１２の断面積が増加し、プロペラファン全体の体積及び重量も増加する。このため、省資源、コストダウンなどの観点において課題を有する。
【００６８】
また、参考例の各羽根１１２は、上記したような３次元的な形状を有するので、プロペラファンが回転することによって発生する応力に起因して弾性変形しやすい。すなわち、参考例の各羽根１１２は、弾性変形する起点を多く持つ３次元的な形状であるため、回転時に２次元的な形状へ変形しようとする変形モード（径方向外側に延びようとする変形モード）において、そのような弾性変形が生じやすい。このため、参考例の各羽根１１２では、弾性変形を抑制するための補強が必要になり、その結果、さらに重量が増加するという課題を有する。
【００６９】
一方、図７（Ａ），（Ｂ）に示す第１実施形態のプロペラファン４は、参考例のように１つの大きな凹曲面ではなく、上述したような少なくとも２つの凹曲面を組み合わせた構成を採用している。図７（Ｂ）に示されているように、第１実施形態では、２つの凹曲面は、凹曲面の深さのピーク（最大値Ｄ１，Ｄ２）をそれぞれ備える。第１実施形態の２つの凹曲面の深さＤ１，Ｄ２（最大値Ｄ１，Ｄ２）は、参考例の凹曲面の深さ（最大値Ｄ１１）に比べて小さい。また、第１実施形態の各凹曲面の径方向の長さは、参考例の凹曲面の径方向の長さよりも小さい。
【００７０】
以上のような特徴を有する第１実施形態の各羽根１２は、参考例の各羽根１１２に比べてより平面的な形状（２次元的な形状）である。このような形状が採用される第１実施形態の羽根１２では、内周部１３から外周部１６までの肉厚分布が参考例の羽根１１２と同様である場合、参考例に比べて各羽根１２の断面積を小さくすることができる。これにより、各羽根１２の重量を低減できるので、プロペラファン４全体の体積及び重量も参考例に比べて低減することができる。
【００７１】
また、第１実施形態の各羽根１２は、参考例の羽根１１２に比べて平面的な形状であるので、プロペラファン４が回転することによって発生する応力に起因して弾性変形が生じにくい。すなわち、第１実施形態の各羽根１２は元々２次元的な形状であるので、弾性変形時の変形量は小さい。
【００７２】
また、図７（Ａ）に示す本実施形態では、圧力面２１に沿って流れる空気の運動量は、図中において矢印で示すように、外側圧力面２１Ｂにおいて局所的に大きく変化する。これに対し、図７（Ｃ）に示す参考例では、図中に矢印で示すように、圧力面１２１に沿って流れる空気の運動量は、圧力面１２１全体にわたって変化する。
【００７３】
（後縁部の凹部）
次に、第１実施形態のプロペラファン４のさらに他の特徴である後縁部１５の凹部１９について説明する。図４（Ａ）に示すように、本実施形態における各羽根１２の後縁部１５には、前縁部１４側に凹む凹部１９が設けられている。凹部１９は、代表自乗平均半径位置Ｒｒを含む領域に設けられている。この凹部１９は必須の構成ではなく、省略することもできる。凹部１９の形状は、正面視で例えば略Ｖ字形状、略Ｕ字形状などが挙げられるが、これに限定されない。
【００７４】
圧力面２１において圧力上昇しやすい後縁部１５の代表自乗平均半径位置Ｒｒに凹部１９を設けることによって、後縁部１５の代表自乗平均半径位置Ｒｒにおける圧力上昇を低減することができる。これにより、圧力面２１に沿って前縁部１４から後縁部１５側に流れてきた空気が後縁部１５の近傍において、代表自乗平均半径位置Ｒｒを避けるようにハブ１１側と外周部１６側に流れるので、気流を周方向に案内する効果をより高めることができる。この凹部１９による周方向へのガイド効果と、代表自乗平均半径位置Ｒｒを境にハブ１１側と外周部１６側に出口角度θのピークをそれぞれ設けることによるガイド効果とが相まって、周方向に気流を案内する効果をより一層高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、凹部１９の底部１９ａ（凹部１９のうち回転方向Ｄの最も前方に位置する部分）が代表自乗平均半径位置Ｒｒにあるが、これに限定されない。凹部１９の底部１９ａが代表自乗平均半径位置Ｒｒにある場合には、上述したガイド効果をより高めることができる。
【００７６】
（回転時の空気の流れ）
次に、第１実施形態のプロペラファン４の回転時の空気の流れについて参考例と比較して説明する。図８（Ａ）は、第１実施形態に係るプロペラファンにおける空気の流れを示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、その空気の流れを概略的に示した図である。図９（Ａ）は、参考例に係るプロペラファンにおけるにおける空気の流れを示す斜視図であり、図９（Ｂ）は、その空気の流れを概略的に示した図である。
【００７７】
図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１実施形態のプロペラファン４では、特に内側領域１２Ａにおいて空気の流れが周方向に案内される効果が高く、その結果、外周部１６側への流れが抑制されている。
【００７８】
これに対し、図９（Ａ），（Ｂ）に示す参考例では、内側領域において空気の流れが周方向に案内される効果が低いため、外周部１１６側へ空気が流れやすくなっている。
【００７９】
その結果、図１０（Ａ）に示すように第１実施形態では、参考例に比べて送風音が大幅に低減されている。しかも、第１実施形態では、送風音の低減効果を得つつ、図１０（Ｂ）に示すように参考例とほぼ同等のファンモータ入力で同等の風量が得られる。第１実施形態では、送風性能を犠牲にすることなく重量の低減が達成されている。
【００８０】
＜第２実施形態＞
図１１（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプロペラファン４の一部分を示す正面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線断面図である。
【００８１】
この第２実施形態のプロペラファン４では、各羽根１２は、参考例と同様の３次元形状を有する点で第１実施形態と異なっている。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、第２実施形態の各羽根１２では、圧力面２１における内周部１３から外周部１６の折り曲げ部１７までの領域は、１つの大きな凹曲面により構成されている。
【００８２】
ただし、第２実施形態では、各羽根１２が例えば図３に示す第１実施形態と同様の出口角度θの特徴を有する点で参考例と異なる。すなわち、第２実施形態では、各羽根１２は、代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向外側の外側領域１２Ｂに後縁部１５の出口角度θのピークを有するとともに代表自乗平均半径位置Ｒｒよりも径方向内側の内側領域１２Ａにも後縁部１５の出口角度θのピークを有する形状を備える。
【００８３】
＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、第1実施形態及び第２実施形態では、プロペラファン４の流路面積を径方向内側と径方向外側で２等分する代表自乗平均半径位置Ｒｒを基準として採用し、流路面積の半分を占める外側領域１２Ｂと流路面積の残り半分を占める内側領域１２Ａのそれぞれに空気を周方向に案内する機能を付与することによって、騒音を効果的に低減することができる。
【００８４】
すなわち、これらの態様では、外側領域１２Ｂに後縁部１５の出口角度θのピークが存在する羽根形状を採用することによって、外側領域１２Ｂの後縁部１５におけるファンの仕事量が多くなるので、外側領域１２Ｂの圧力面２１に沿って流れる空気を周方向に案内する効果を高めることができる。そして、これらの態様ではさらに、内側領域１２Ａにも後縁部１５の出口角度θのピークが存在する羽根形状を採用することによって、内側領域１２Ａの後縁部１５におけるファンの仕事量も多くなるので、内側領域１２Ａの圧力面２１に沿って流れる空気を周方向に案内する効果も高めることができる。これにより、気流が外周部１６側（翼端側）に流れるのを抑制できるので、外周部１６の近傍において圧力面２１側から負圧面２２側へ回り込む空気流（漏れ流れ）の増大が抑制される。その結果、漏れ流れに起因する翼端渦の発生が抑制されるので、騒音を低減することができる。また、漏れ流れの増大が抑制されることによってファン性能の低下も抑制される。
【００８５】
第１実施形態では、内側領域１２Ａにおける圧力面２１の曲率半径の最大値は、外側領域１２Ｂにおける圧力面２１の曲率半径の最大値よりも大きい。すなわち、この態様では、内側領域１２Ａが外側領域１２Ｂに比べて曲率半径の最大値が小さく、より平面的な形状を有するので、特に内側領域１２Ａにおいて羽根１２の断面積を低減することができる。これにより、羽根１２の軽量化を図るとともに体積の増加を抑制できる。
【００８６】
第１実施形態では、内側領域１２Ａにおける圧力面２１及び外側領域１２Ｂにおける圧力面２１は凹曲面を含む。この態様では、内側領域１２Ａの圧力面２１及び外側領域１２Ｂの圧力面２１がともに凹曲面を含んでいるので、それぞれの領域において圧力面２１に沿って流れる空気を周方向に案内する効果をさらに高めることができる。
【００８７】
しかも、第１実施形態では、外側領域１２Ｂにおける圧力面２１の最大値が内側領域１２Ａにおける圧力面２１の最大値よりも小さく、且つこれらの領域１２Ａ，１２Ｂの圧力面がともに凹曲面を含む構成が採用されている。外周部１６に近い外側領域１２Ｂは圧力面２１と負圧面２２との圧力勾配が大きいので、その曲率半径が小さく設定されることによって、外側領域１２Ｂの圧力面２１に沿って流れる空気を周方向に案内する効果をより高めることができる。その結果、圧力面２１全体として漏れ流れの発生がさらに抑制される。
【００８８】
第１実施形態では、内側領域１２Ａ及び外側領域１２Ｂには、凹曲面が１つずつ設けられており、且つ出口角度θのピークも１つずつ存在する。このような比較的簡単な構造で低騒音化を図りつつ羽根１２の軽量化及び体積増加の抑制を達成できる。
【００８９】
第１実施形態及び第２実施形態では、羽根１２の後縁部１５には、代表自乗平均半径位置Ｒｒを含む領域に前縁部１４側に凹む凹部１９が設けられている。これらの態様では、圧力上昇が最も大きくなる後縁部１５の代表自乗平均半径位置Ｒｒを含む領域に凹部１９が設けられているので、この凹部１９近傍においては圧力上昇が低減される。これにより、前縁部１４から後縁部１５側に流れてきた空気が後縁部１５の近傍において、代表自乗平均半径位置Ｒｒを避けるようにハブ１１側と外周部１６側に流れるので、気流を周方向に案内する効果をより高めることができる。
【００９０】
また、第１実施形態における各羽根１２では、図２において補助線Ｌ１と位置Ｐ１及び位置Ｐ２との位置関係から明らかなように、前縁部１４と外周部１６との接続部分の位置Ｐ１が、前縁部１４と内周部１３との接続部分の位置Ｐ２よりも回転方向Ｄの前側に位置している。
【００９１】
また、図２において補助線Ｌ２と位置Ｐ３及び位置Ｐ４との位置関係から明らかなように、本実施形態における各羽根１２では、後縁部１５と外周部１６との接続部分の位置Ｐ３が、後縁部１５と内周部１３との接続部分の位置Ｐ４よりも回転方向Ｄの後側に位置している。
【００９２】
これに対し、図４（Ｂ）に示す参考例のプロペラファンにおいて、補助線Ｌ１２及び位置Ｐ１３及び位置Ｐ１４との位置関係から明らかなように、各羽根１１２では、後縁部１１５と外周部１１６との接続部分の位置Ｐ１３が、後縁部１１５と内周部１１３との接続部分の位置Ｐ１４よりも回転方向Ｄの前側に位置している。
【００９３】
したがって、図２に示す第１実施形態では、図４（Ｂ）に示す参考例に比べて、特に内側領域１２Ａのサイズのコンパクト化が図られており、これによって羽根１２の軽量化が図られている。
【００９４】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００９５】
前記実施形態では、プロペラファンが空気調和機の室外機１に用いられる場合を例示したが、これに限定されない。プロペラファンは、例えば空気調和機の室内機用のファンとして用いることもでき、また、換気扇などのファンとしても用いることができる。
【００９６】
第１実施形態では、内側領域１２Ａの圧力面２１Ａと外側領域１２Ｂの圧力面２１Ｂのそれぞれに凹曲面が含まれている場合を例示したが、これに限定されない。例えば、内側領域１２Ａの圧力面２１Ａが平面であり、外側領域１２Ｂの圧曲面が湾曲面（凹曲面又は凸曲面）である形態が挙げられる。また、内側領域１２Ａの圧力面２１Ａが湾曲面（凹曲面又は凸曲面）であり、外側領域１２Ｂの圧曲面が平面である形態が挙げられる。
【符号の説明】
【００９７】
１  室外機
２  ケーシング
３  室外熱交換器
４  プロペラファン
５  モータ
６  ベルマウス
７  吹出口
８  軸流送風機
１１  ハブ
１２  羽根
１２Ａ  内側領域
１２Ｂ  外側領域
１３  内周部
１４  前縁部
１５  後縁部
１６  外周部
１７  折り曲げ部
１８  外周縁部
１９  凹部
１９ａ  底部
２１  圧力面
２１Ａ  内側圧力面
２１Ｂ  外側圧力面
２２  負圧面
Ａ０  回転軸
Ｄ  回転方向
Ｒｒ  代表自乗平均半径位置
θ  出口角度
【図１】
0005549772.tif 000002
【図２】
0005549772.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005549772.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005549772.tif 000007
【図７】
0005549772.tif 000008
【図１０】
0005549772.tif 000009
【図１１】
0005549772.tif 000010
【図８】
0005549772.tif 000011
【図９】
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