(57)【要約】  本発明に係るプロペラファンは、前縁部、後縁部及び負圧面を有し、回転軸を中心に回転する翼を備え、前記翼は、前縁部から凹む凹部と、前記負圧面に設けられ、前記回転軸を中心とする径方向において内周側と外周側とで高さが異なる段部と、を備え、前記段部は、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記凹部と対向して配置され、前記第２端部が、前記第１端部よりも前記後縁部側に配置されている。
2019021468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁部、後縁部及び負圧面を有し、回転軸を中心に回転する翼を備え、
前記翼は、
前縁部から凹む凹部と、
前記負圧面に設けられ、前記回転軸を中心とする径方向において内周側と外周側とで高さが異なる段部と、
を備え、
前記段部は、第１端部及び第２端部を有し、
前記第１端部が前記凹部と対向して配置され、
前記第２端部が、前記第１端部よりも前記後縁部側に配置されているプロペラファン。
【請求項２】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記第１縁部に配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項３】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記第１縁部と対向して配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項４】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記第２縁部に配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項５】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記第２縁部と対向して配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項６】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記接続部に配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項７】
前記凹部を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凹部は、
前記前縁部に配置された第１前縁部側端部、及び該第１前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第１後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第１縁部と、
前記第１前縁部側端部よりも前記径方向において外周側となる位置において前記前縁部に配置された第２前縁部側端部、及び該第２前縁部側端部よりも前記後縁部側に配置された第２後縁部側端部を有し、前記前縁部から前記後縁部側に向かって延びる第２縁部と、
前記第１縁部の前記第１後縁部側端部と前記第２縁部の前記第２後縁部側端部とを接続する接続部と、
を有し、
前記段部の前記第１端部は、前記接続部と対向して配置されている請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項８】
前記第１縁部は、前記第２縁部側に凸となる湾曲形状となった部分を有する請求項２、請求項３、請求項６及び請求項７のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項９】
前記第２縁部は、前記第１縁部側に凸となる湾曲形状となった部分を有する請求項４〜請求項７のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１０】
前記翼を前記負圧面側から観察した状態において、
前記段部は、湾曲した部分を有する請求項１〜請求項９のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１１】
前記翼は、正圧面を有し、
前記凹部は、前記正圧面側が閉塞されている請求項１〜請求項１０のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１２】
前記負圧面に、凹みが形成されており、
該凹みの境界において高さが異なる箇所が、前記段部となっている請求項１〜請求項１１のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１３】
前記負圧面に凸部が設けられ、
前記凸部の外周縁において高さが異なる箇所が、前記段部となっている請求項１〜請求項１１のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１４】
前記翼を前記負圧面側から観察した状態において、
前記凸部における前記凹部と対向する側の端部は、前記前縁部側から前記後縁部側に向かうにしたがって幅が大きくなっている請求項１３に記載のプロペラファン。
【請求項１５】
前記第１端部と前記第２端部とを結ぶ直線と平行で、且つ前記回転軸と平行な断面において、
前記負圧面が上面となるように前記翼を観察した際、前記負圧面における前記第２端部よりも前記後縁部側となる箇所が、前記第２端部よりも低くなっており、
前記第２端部よりも前記後縁部側となる箇所の前記翼の厚みが、前記段部の位置における前記翼の厚みよりも小さい請求項１〜請求項１４のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１６】
前記負圧面における前記第２端部よりも前記後縁部側となる箇所と、前記段部の前記第２端部との接続箇所が、傾斜面となっている請求項１５に記載のプロペラファン。
【請求項１７】
前記第１端部と前記第２端部とを結ぶ直線と平行で、且つ前記回転軸と平行な断面において、
前記負圧面が上面となるように前記翼を観察した際、前記負圧面における前記第１端部よりも前記前縁部側となる箇所が、前記第１端部よりも低くなっており、
前記第１端部よりも前記前縁部側となる箇所の前記翼の厚みが、前記段部の位置における前記翼の厚みよりも小さい請求項１〜請求項１６のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項１８】
前記負圧面における前記第１端部よりも前記前縁部側となる箇所と、前記段部の前記第１端部との接続箇所が、傾斜面となっている請求項１７に記載のプロペラファン。
【請求項１９】
前記負圧面が上面となるように前記翼を観察した状態において、
前記段部は、前記径方向において外周側となる箇所が、前記径方向において内周側となる箇所よりも高い請求項１〜請求項１８のうちのいずれか一項に記載のプロペラファン。
【請求項２０】
内部に冷媒が流れる熱交換器と、
前記熱交換器に送風する請求項１〜請求項１９のうちのいずれか一項に記載のプロペラファンと、
を備えた冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音の抑制を図ったプロペラファン、及び該プロペラファンを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファンの一種として、回転軸を中心に回転する複数の翼を備えたプロペラファンが知られている。プロペラファンは、例えば、空気調和装置及び換気装置等に用いられる。プロペラファンは、回転中に翼の負圧面から気流が剥離すると、換言すると翼の負圧面で境界層の剥離が発生すると、流体の流れが不安定となって騒音が増大する。このため、従来のプロペラファンには、翼の負圧面において境界層の剥離を防止して騒音を低減させるため、翼の前縁部に切欠部（前縁部から凹む凹部）を有するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。なお、本明細書では、「切欠部」及び「凹部」とは、翼を構成する素材部分を削除した空間部分のみでなく、該空間部分との境界部となる素材部分も含むものとする。【０００３】
翼の前縁部に設けられた切欠部を負圧面側から観察した場合、切欠部は、前縁部から後縁部側に向かって延びる複数の縁部を有する。例えば、特許文献１に記載のプロペラファンは、翼の前縁部に、負圧面側から見て略三角形状の切欠部を有する。このため、特許文献１に記載のプロペラファンの翼に設けられた切欠部は、負圧面側から観察した場合、前縁部から後縁部側の谷部に向かって延びる２つの縁部を有している。【０００４】
翼の前縁部に切欠部を有するプロペラファンにおいては、翼が回転軸を中心として回転した際、前縁部又は正圧面から切欠部に空気が流入する。そして、この空気は、切欠部の縁部をせり上がるように負圧面側に流れ込み、負圧面側に巻き込む縦渦を生成する。また、切欠部の縁部をせり上がるように負圧面側に流れ込む気流は、つまり負圧面に生成される縦渦は、縁部が続く限り、拡大して強くなっていく。負圧面に発生する縦渦は、翼の負圧面の境界層にエネルギを供給する。これにより、負圧面において境界層の剥離を抑制できるので、負圧面近傍での気流の乱れを抑制でき、プロペラファンの騒音を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−６３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
負圧面に発生する縦渦は、切欠部の縁部毎に生成されることとなる。このため、異なる縁部で生成された縦渦は、両者が近接する位置で干渉し、縦渦が弱まってしまう。例えば、上述のように、特許文献１に記載のプロペラファンの切欠部は、負圧面側から見て略三角形状をしており、前縁部から後縁部側の谷部に向かって延びる２つの縁部を有している。このため、特許文献１に記載のプロペラファンの場合、２つの縁部のそれぞれで生成された縦渦は、谷部近傍で干渉し、弱まってしまう。そして、縦渦が弱まることにより、翼の後縁部側まで縦渦が到達しなくなり、境界層の剥離を十分に抑制できなくなってしまう。すなわち、従来のプロペラファンは、翼の前縁部に切欠部を設けても、騒音を十分に低減できないという課題があった。【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、従来よりも騒音を抑制することができるプロペラファンを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、該プロペラファンを備えた冷凍サイクル装置を得ることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプロペラファンは、前縁部、後縁部及び負圧面を有し、回転軸を中心に回転する翼を備え、前記翼は、前縁部から凹む凹部と、前記負圧面に設けられ、前記回転軸を中心とする径方向において内周側と外周側とで高さが異なる段部と、を備え、前記段部は、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部が前記凹部と対向して配置され、前記第２端部が、前記第１端部よりも前記後縁部側に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るプロペラファンは、段部を備えているので、凹部の異なる縁部で生成された縦渦同士が干渉することを抑制できる。このため、本発明に係るプロペラファンは、従来よりも騒音を抑制することができる。また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、従来よりも騒音を抑制することができる本発明に係るプロペラファンを備えているので、従来の冷凍サイクル装置よりも騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例を示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】比較例に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における翼の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係るプロペラファンの一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係るプロペラファンの一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
【図２０】本発明の実施の形態５に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。
【図２１】図２０のＤ−Ｄ断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係るプロペラファンにおける翼の段部近傍の断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態７に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態の一例について、図面を参照して説明する。なお、参照符号については、各図面において同一の符号を付した構成は同一又はこれに相当する構成であり、このことは明細書の全文において共通することである。また、複数枚有する翼に関する符号は、代表の１枚にのみ付すものとする。また、翼枚数によらず、本発明を実施することにより、下記の効果は得られる。また、本発明に係るプロペラファンの各翼の形状は、翼毎に設計される。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。なお、図１において回転軸１０１の近傍に描かれた円弧状の矢印は、プロペラファン１００の回転方向を示している。
本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、ボス１及び複数の翼２を備えている。ボス１は、例えば円筒形状をしている。ボス１は、回転軸１０１を中心に回転する。複数の翼２は、ボス１の外周部に設けられている。すなわち、複数の翼２は、ボス１とともに、回転軸１０１を中心に回転する。複数の翼２のそれぞれは、後縁部３、前縁部４、負圧面５及び正圧面６を有する。なお、図１では、負圧面５の裏側に位置しているために図１では図示できない正圧面６を、破線の引き出し線を用いて示している。以下では、紙面裏側に位置することとなり図示できない構成を指し示す場合には、破線の引き出し線を用いることとする。
【００１３】
なお、プロペラファン１００の全体構成は、図１に示した構成に限定されるものではない。プロペラファン１００は、回転軸１０１を中心に回転する複数の翼２を備えていればよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例を示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。
図２に示すプロペラファン１００は、回転軸１０１を中心に回転する複数の翼２を備えている。複数の翼２は、隣接する翼２が前縁部４と後縁部３とで接続されている。すなわち、図２に示すプロペラファン１００は、所謂翼一体型のプロペラファンである。近年、プロペラファンの送風効率を向上させる目的等により、ボスを備えていない翼一体型のプロペラファンが提案されている。図２に示すように、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、翼一体型のプロペラファンであってもよい。
【００１５】
再び図１に着目すると、プロペラファン１００の翼２のうちの少なくとも１つは、前縁部４から凹む凹部１０を少なくとも１つ備えている。図１では、全ての翼２が複数の凹部１０を備えたプロペラファン１００を例示している。また、本実施の形態１に係るプロペラファン１００の翼２は、少なくとも１つの凹部１０の近傍に、段部２０を備えている。なお、図１は、全ての凹部１０の近傍に段部２０を備えた例を示している。段部２０は、翼２の負圧面５に設けられている。そして、段部２０は、回転軸１０１を中心とする径方向において、内周側と外周側とで高さが異なっている。
【００１６】
なお、本実施の形態１及び以下の実施の形態では、単に「内周側」と示す場合、回転軸１０１を中心とする径方向における内周側を示すものとする。また、本実施の形態１及び以下の実施の形態では、単に「外周側」と示す場合、回転軸１０１を中心とする径方向における外周側を示すものとする。また、本実施の形態１及び以下の実施の形態では、負圧面５に設けられた段部２０等の構成の高さを説明する際、以下のような状態で翼２を観察した際の高さを示すものとする。すなわち、負圧面５に設けられた構成の高さは、負圧面５が上面となり、正圧面６が下面となるように翼２を観察した際の高さを示すものとする。
以下、凹部１０及び段部２０の詳細について説明する。
【００１７】
図３は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。換言すると、図３は、図１のＺ部を示す要部拡大図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。なお、図４は、紙面右側が内周側となり、紙面左側が外周側となっている。
【００１８】
凹部１０は、負圧面５側から観察した状態において、前縁部４から後縁部３側に向かって延びる第１縁部１１及び第２縁部１２を有する。第１縁部１１は、第１前縁部側端部１１ａ及び第１後縁部側端部１１ｂを有している。第１前縁部側端部１１ａは、前縁部４に配置されている。第１後縁部側端部１１ｂは、第１前縁部側端部１１ａよりも後縁部３側に配置されている。第２縁部１２は、第２前縁部側端部１２ａ及び第２後縁部側端部１２ｂを有している。第２前縁部側端部１２ａは、第１前縁部側端部１１ａよりも外周側となる位置において、前縁部４に配置されている。第２後縁部側端部１２ｂは、第２前縁部側端部１２ａよりも後縁部３側に配置されている。また、凹部１０は、第１縁部１１の第１後縁部側端部１１ｂと第２縁部１２の第２後縁部側端部１２ｂとを接続する接続部１３も有している。
【００１９】
本実施の形態１では、凹部１０は、負圧面５側から観察した状態において、谷部１０ａを頂点とする略三角形状となっている。このため、第１縁部１１の第１後縁部側端部１１ｂと第２縁部１２の第２後縁部側端部１２ｂとは、谷部１０ａで直接接続されている。すなわち、第１後縁部側端部１１ｂ及び第２後縁部側端部１２ｂが、接続部１３となっている。ここで、凹部１０近傍の強度を確保する目的等により、谷部１０ａは、負圧面５側から観察した状態において円弧状等に形成される場合がある。この場合、負圧面５側から観察した状態において円弧状等となる縁部が、接続部１３となる。
【００２０】
なお、負圧面５側から観察した状態の凹部１０の形状は、略三角形状に限定されるものではなく、公知の種々の形状とすることができる。この場合、第１縁部１１の第１後縁部側端部１１ｂと第２縁部１２の第２後縁部側端部１２ｂとは、負圧面５側から観察した状態において直線状となる縁部及び曲線状となる縁部のうちの少なくとも一方で接続されることとなる。この場合、第１縁部１１の第１後縁部側端部１１ｂと第２縁部１２の第２後縁部側端部１２ｂとを接続する縁部が、接続部１３となる。
【００２１】
段部２０は、第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂを有する。そして、第１端部２０ａは、凹部１０と対向して配置されている。詳しくは、本実施の形態１では、段部２０の第１端部２０ａは、凹部１０の第１縁部１１に配置されている。また、第２端部２０ｂは、第１端部２０ａよりも後縁部３側に配置されている。すなわち、段部２０は、第１端部２０ａが凹部１０と対向して配置され、前縁部４側から後縁部３側に向かって延びるように設けられている。
【００２２】
また、上述のように、段部２０は、内周側と外周側とで高さが異なっている。詳しくは、本実施の形態１では、段部２０は、外周側となる箇所が内周側となる箇所よりも高くなっている。段部２０は、例えば、図４に示すように形成される。詳しくは、負圧面５には、凹み２１が形成されている。これにより、凹み２１の境界は、高さが異なることとなる。本実施の形態１では、凹み２１の境界において高さが異なる箇所を段部２０としている。
【００２３】
続いて、本実施の形態１に係るプロペラファン１００の動作について説明する。
図１に示す円弧状の矢印方向にプロペラファン１００が回転すると、各翼２は、正圧面６で周囲の空気を押し出す。これにより、図１の紙面直行方向に流れる、より詳しくは、図１に示す円弧状の矢印方向にプロペラファン１００が回転すると、図１の紙面手前側から奥側に向かう気流が発生する。また、プロペラファン１００が回転すると、各翼２の周囲では、正圧面６側と負圧面５側とで圧力差が生じる。詳しくは、負圧面５側の圧力が正圧面６側の圧力よりも小さくなる。このため、プロペラファン１００が回転すると、前縁部４から負圧面５側に空気が流れ込む。そして、この気流は、前縁部４側から後縁部３側へ向かって、負圧面５に沿って流れていく。翼２に凹部１０が設けられていない場合、負圧面５上を流れる気流は、前縁部４側から後縁部３側へ流れていく内に、壁面摩擦と粘性との影響により、負圧面５から剥離する。すなわち、負圧面５で境界層剥離が発生する。この境界層剥離は気流を大きく乱すため、乱れた気流が翼２の下流側に放出されて大きな騒音源となる。
【００２４】
しかしながら、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、前縁部４から凹む凹部１０を翼２に有しているので、負圧面５での境界層剥離を抑制することができ、騒音を低減することができる。
【００２５】
詳しくは、翼２が回転軸１０１を中心として回転した際、前縁部４又は正圧面６から凹部１０に空気が流入する。図３に示すように、凹部１０に流入した空気の一部は、第１縁部１１をせり上がるように負圧面５側に流れ込み、負圧面５側に巻き込む縦渦３１を生成する。この縦渦３１は、第１縁部１１が続く限り、拡大して強くなっていく。ただし、本実施の形態１では、第１縁部１１に段部２０の第１端部２０ａが配置されている。このため、本実施の形態１では、この縦渦３１は、段部２０の第１端部２０ａの位置まで、拡大して強くなっていく。また、縦渦３１は、第１縁部１１から放出されてからは、後縁部３側に流れていく際、次第に弱まりつつ拡散していく。また、図３に示すように、凹部１０に流入した空気の一部は、第２縁部１２をせり上がるように負圧面５側に流れ込み、負圧面５側に巻き込む縦渦３２を生成する。この縦渦３２は、第２縁部１２が続く限り、拡大して強くなっていく。また、縦渦３２は、第２縁部１２から放出されてからは、後縁部３側に流れていく際、次第に弱まりつつ拡散していく。
【００２６】
負圧面５に発生する縦渦３１及び縦渦３２は、翼２の負圧面５の境界層にエネルギを供給する。これにより、負圧面５において境界層の剥離を抑制できるので、負圧面５近傍での気流の乱れを抑制でき、プロペラファン１００の騒音を低減することができる。
【００２７】
また、プロペラファン１００の動作点が低風量で高静圧側である締切側となる場合、翼２に流れ込む気流に対する翼２の迎角が大きくなる。このため、凹部１０を有していない場合、前縁部４近傍において、負圧面５側に気流が大きく剥離してしまう。以下、この剥離を前縁剥離と称する。そして、前縁剥離が発生すると、騒音が増大してしまう。しかしながら、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、凹部１０を有しているため、凹部１０で生成される縦渦３１及び縦渦３２により、負圧面５から剥離しようとする気流を負圧面５上に押さえつけることができる。このため、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、前縁剥離を抑制することもでき、前縁剥離に起因する騒音を抑制することもできる。
【００２８】
さらに、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、段部２０により、従来よりもさらに騒音を抑制できるという効果を得ることができる。
【００２９】
図５は、比較例に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
図５に示す比較例に係るプロペラファンは、本実施の形態１に係るプロペラファン１００から、段部２０の構成を取り除いたものである。ここで、前縁部から凹む凹部を翼に備えた従来のプロペラファンは、本実施の形態１に係る段部２０を備えていない。このため、図５に示す比較例に係るプロペラファンは、前縁部から凹む凹部を翼に備えた従来のプロペラファンということもできる。
【００３０】
上述のように、凹部１０の第１縁部１１では縦渦３１が形成され、凹部１０の第２縁部１２では縦渦３２が形成される。そして、縦渦３１及び縦渦３２は、負圧面５上を、後縁部３に向かって流れていく。ここで、図５に示すように、負圧面５に段部２０が設けられていない場合、縦渦３１及び縦渦３２が近接する谷部１０ａ近傍において、縦渦３１及び縦渦３２が鋭角に衝突してしまう。すなわち、縦渦３１及び縦渦３２は、谷部１０ａ近傍で互いに干渉し、弱まってしまう。このため、負圧面５に段部２０が設けられていない場合、負圧面５において境界層剥離を抑制する効果が低減されてしまう。また、負圧面５に段部２０が設けられていない場合、縦渦３１及び縦渦３２が弱まることにより、前縁剥離を抑制する効果も低減されてしまう。したがって、負圧面５に段部２０が設けられていない場合、騒音抑制効果を十分に発揮できなくなる。
【００３１】
一方、図３に示すように、段部２０を備えた本実施の形態１に係るプロペラファン１００においては、縦渦３１及び縦渦３２が段部２０に到達した際、縦渦３１及び縦渦３２は、段部２０に沿って流れて両者の流れが略平行となる。詳しくは、段部２０の内周側から段部２０に向かって流れる縦渦３１は、段部２０に到達すると、段部２０の内周側に沿って流れることとなる。一方、段部２０の外周側から段部２０に向かって流れる縦渦３２は、段部２０に到達すると、段部２０の外周側に沿って流れることとなる。また、図４に示すように、段部２０の内周側に沿って流れる縦渦３１と、段部２０の外周側に沿って流れる縦渦３２とは、負圧面５に対して高さが異なる位置を流れることとなる。
【００３２】
このため、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、縦渦３１と縦渦３２との間に間隔を空けることができるため、縦渦３１及び縦渦３２が干渉することを抑制できる。したがって、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、縦渦３１及び縦渦３２が弱まってしまうことを従来よりも抑制できる。すなわち、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、負圧面５において境界層の剥離を従来より抑制できる。また、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、前縁剥離を従来より抑制できる。このため、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、従来よりも騒音を抑制できる。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、外周側となる箇所が内周側となる箇所よりも高くなるように、段部２０を形成した。しかしながら、段部２０は、内周側と外周側とで高さが異なっていればよい。
【００３４】
図６は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における翼の断面図である。この図６は、図３のＡ−Ａ断面に相当する位置での翼２の断面図である。すなわち、図６は、紙面右側が内周側となり、紙面左側が外周側となっている。
図６に示すように、内周側となる箇所が外周側となる箇所よりも高くなるように、段部２０を形成してもよい。負圧面５に段差がある場合、段差を乗り越えようとする気流が発生する。このため、図６のように段部２０を構成した場合、外周側から内周側へむかって段部２０を乗り越えようとする気流３３が発生する。したがって、段部２０の内周側から段部２０に向かって流れる縦渦３１は、段部２０に到達すると、気流３３により、段部２０の外周側へ流れることを規制される。このため、図６のように段部２０を構成しても、段部２０に到達した縦渦３１は、段部２０によって流れる方向が曲げられ、段部２０の内周側に沿って流れることとなる。
【００３５】
ただし、図３に示すように、上述のプロペラファン１００においては、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が、段部２０によって流れる方向が大きく曲げられる。また、一般的に、負圧面５上を流れる気流は、内周側から外周側に向かって流れる。このため、上述のプロペラファン１００においては、図４のように段部２０を構成することが好ましい。なぜならば、図４のように構成することにより、段部２０は、内周側に面する側面部２０ｃを有することとなる。そして、側面部２０ｃによって、縦渦３１の流れる方向を曲げることができる。縦渦３１が段部２０の外周側へ流れることを規制する能力は、側面部２０ｃの方が気流３３よりも大きい。このため、上述のプロペラファン１００においては、図３のように段部２０を構成することが好ましい。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
上述のように、本実施の形態１では、段部２０の第１端部２０ａを、凹部１０の第１縁部１１に配置した。これに限らず、第１端部２０ａが凹部１０と対向して配置されていればよい。例えば、図７に示すように、第１端部２０ａが凹部１０の第１縁部１１と対向するように、第１端部２０ａが凹部１０の第１縁部１１から離れていてもよい。
【００３７】
図７のように段部２０を配置した場合、凹部１０の第１縁部１１と段部２０の第１端部２０ａとの間では、段部２０が存在しないため、縦渦３１と縦渦３２との間で若干の干渉が発生する。しかしながら、縦渦３１及び縦渦３２が段部２０に到達した後は、縦渦３１及び縦渦３２の干渉を抑制できる。したがって、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、図７のように段部２０を配置しても、縦渦３１及び縦渦３２が弱まってしまうことを従来よりも抑制できる。すなわち、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、図７のように段部２０を配置しても、負圧面５において境界層の剥離を従来より抑制でき、前縁剥離を従来より抑制できるので、従来よりも騒音を抑制できる。
【００３８】
図８は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
上述したプロペラファン１００においては、段部２０は、凹部１０の第１縁部１１側に配置されていた。これに限らず、図８に示すように、凹部１０の第２縁部１２側に段部２０を配置してもよい。なお、図８では、段部２０の第１端部２０ａが凹部１０の第２縁部１２に配置されている例を示している。
【００３９】
図８のように段部２０が配置されていても、縦渦３１及び縦渦３２が段部２０に到達した際、縦渦３１及び縦渦３２は、段部２０に沿って流れる。このため、図８のように段部２０が配置されていても、縦渦３１及び縦渦３２の干渉を抑制できる。したがって、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、図８のように段部２０が配置されていても、縦渦３１及び縦渦３２が弱まってしまうことを従来よりも抑制できる。すなわち、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、図８のように段部２０が配置されていても、負圧面５において境界層の剥離を従来より抑制でき、前縁剥離を従来より抑制できるので、従来よりも騒音を抑制できる。
【００４０】
なお、図８のように段部２０が配置された場合、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が、段部２０によって流れる方向が大きく曲げられる。このため、図８のように段部２０を配置する場合には、内周側となる箇所が外周側となる箇所よりも高くなるように、段部２０を形成するとよい。段部２０は、外周側に面する側面部を有することとなるからである。すなわち、縦渦３２が段部２０の内周側へ流れることを規制する能力が向上し、縦渦３１及び縦渦３２の干渉を抑制する能力が向上するからである。
【００４１】
図９は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。
図３では、負圧面５に凹み２１を形成することにより、段部２０を形成した。これに限らず、例えば図９に示すように、段部２０を形成してもよい。詳しくは、図９に示すプロペラファン１００の翼２には、負圧面５に凸部２２が形成されている。この凸部２２は、一方の端部が凹部１０と対向するように配置され、他方の端部が前記一方の端部よりも後縁部３側に配置されている。このような凸部２２を形成することにより、該凸部２２の外周縁に、高さが異なる箇所ができる。この高さが異なる箇所が、段部２０となる。
【００４２】
詳しくは、凸部２２の外周縁のうち、内周側に位置する部分が、縦渦３１が沿って流れることとなる段部２０となる。また、凸部２２の外周縁のうち、外周側に位置する部分が、縦渦３２が沿って流れることとなる段部２０となる。凸部２２によって段部２０を形成することにより、内周側に面する側面部によって、縦渦３１の流れる方向が曲げられることとなる。また、外周側に面する側面部によって、縦渦３２の流れる方向が曲げられることとなる。このため、凸部２２によって段部２０を形成することにより、段部２０は、縦渦３１が凸部２２の外周側へ流れることを規制する能力が向上し、縦渦３２が凸部２２の内周側へ流れることを規制する能力が向上する。したがって、凸部２２によって段部２０を形成することにより、凹み２１によって段部２０を形成する場合と比べ、縦渦３１及び縦渦３２の干渉をさらに抑制することができる。
【００４３】
図１１は、本発明の実施の形態１に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
凸部２２によって段部２０を形成する場合、凸部２２の配置位置によっては、縦渦３１及び縦渦３２のうち、凸部２２によって流れ方向が曲げられる大きさの小さい方の縦渦が、凸部２２における凹部１０と対向する側の端部と衝突する場合がある。このように縦渦が凸部２２における凹部１０と対向する側の端部と衝突する場合、凸部２２における凹部１０と対向する側の端部を、図１１のように形成してもよい。
【００４４】
例えば図１１に示す位置に凸部２２を配置する場合、縦渦３１及び縦渦３２のうち、凸部２２によって流れ方向が曲げられる大きさの小さい方の縦渦は、縦渦３２となる。この場合、凸部２２の配置位置によっては、縦渦３２が、凸部２２における凹部１０と対向する側の端部と衝突する場合がある。縦渦３２が凸部２２における凹部１０と対向する側の端部と衝突した場合、縦渦３２が弱まってしまう。しかしながら、図１１に示す凸部２２における凹部１０と対向する側の端部は、翼２を負圧面５側から観察した状態において、前縁部４側から後縁部３側に向かうにしたがって幅が大きくなっている。凸部２２における凹部１０と対向する側の端部をこのように構成することにより、縦渦３２が凸部２２における凹部１０と対向する側の端部と衝突しても、縦渦３２が沿って流れる側である凸部２２の外周側に、縦渦３２を滑らかに導くことができる。したがって、縦渦３２が弱まることを抑制できる。
【００４５】
以上、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、前縁部４、後縁部３及び負圧面５を有し、回転軸１０１を中心に回転する翼２を備える。また、翼２は、前縁部４から凹む凹部１０と、負圧面５に設けられ、回転軸１０１を中心とする径方向において内周側と外周側とで高さが異なる段部２０と、を備える。段部２０は、第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂを有している。そして、第１端部２０ａは、凹部１０と対向して配置されている。また、第２端部２０ｂは、第１端部２０ａよりも後縁部３側に配置されている。
【００４６】
本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、段部２０を備えているので、凹部１０の異なる縁部で生成された縦渦同士が干渉することを抑制できる。したがって、本実施の形態１に係るプロペラファン１００は、従来よりも騒音を抑制することができる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態１で示したように、段部２０の第１端部２０ａが凹部１０と対向していれば、縦渦３１及び縦渦３２の干渉を抑制できる。このため、段部２０の第１端部２０ａを、例えば以下のような位置に配置してもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４８】
図１２は、本発明の実施の形態２に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。また、図１３は、図１２のＣ−Ｃ断面図である。なお、図１３は、紙面右側が内周側となり、紙面左側が外周側となっている。
本実施の形態２に係る段部２０は、第１端部２０ａが接続部１３に配置されている。凹部１０の第１縁部１１で形成される縦渦３１は、第１縁部１１が続く限り、拡大して強くなっていく。ただし、図３で示したように、凹部１０の第１縁部１１に段部２０の第１端部２０ａが配置されている場合、縦渦３１は、段部２０の第１端部２０ａの位置まで、拡大して強くなっていく。図７で示したように、凹部１０の第１縁部１１に段部２０の第１端部２０ａが対向している場合もまた、縦渦３１は、段部２０の第１端部２０ａの位置まで、拡大して強くなっていく。すなわち、第１端部２０ａを接続部１３に配置することにより、縦渦３１を最大限に強くすることができる。換言すると、第１端部２０ａを接続部１３に配置することにより、縦渦３１を最大限に成長させることができる。
【００４９】
同様に、凹部１０の第２縁部１２で形成される縦渦３２は、第２縁部１２が続く限り、拡大して強くなっていく。ただし、実施の形態１の図８で示したように、凹部１０第２縁部１２に段部２０の第１端部２０ａが配置されている場合、縦渦３２は、段部２０の第１端部２０ａの位置まで、拡大して強くなっていく。凹部１０の第２縁部１２に段部２０の第１端部２０ａが対向している場合もまた、縦渦３２は、段部２０の第１端部２０ａの位置まで、拡大して強くなっていく。すなわち、第１端部２０ａを接続部１３に配置することにより、縦渦３２を最大限に強くすることができる。換言すると、第１端部２０ａを接続部１３に配置することにより、縦渦３２を最大限に成長させることができる。
【００５０】
以上、本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、実施の形態１と同様に、第１端部２０ａが凹部１０に対向する段部２０を備えている。このため、本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、実施の形態１と同様に、縦渦３１と縦渦３２とが干渉することを抑制できる。また、本実施の形態２に係るプロペラファン１００においては、段部２０の第１端部２０ａが接続部１３に配置されている。このため、本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、縦渦３１及び縦渦３２を最大限に成長させることができる。したがって、本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、実施の形態１よりもさらに、負圧面５において境界層の剥離を抑制できる。このため、本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、実施の形態１よりもさらに、騒音を低減することができる。
【００５１】
なお、第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３と対向するように、第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３から離れていてもよい。このように段部２０を配置した場合でも、実施の形態１の図７の説明からわかるように、負圧面５において境界層の剥離を従来より抑制でき、前縁剥離を従来より抑制できるので、従来よりもさらに騒音を抑制できる。
【００５２】
また、段部２０の第１端部２０ａから第２端部２０ｂへ向かって延びる方向は、図１２に示す方向に限定されるものではない。なお、本実施の形態２及び以下の実施の形態では、段部２０の第１端部２０ａから第２端部２０ｂへ向かって延びる方向を、段部２０の延びる方向と記載することとする。
【００５３】
図１４及び図１５は、本発明の実施の形態２に係るプロペラファンの別の一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
図１２では、段部２０と凹部１０の第２縁部１２とがなす角度が、段部２０と凹部１０の第１縁部１１とがなす角度のうちの鋭角となる方の角度よりも大きくなっている。このような場合、段部２０の第２端部２０ｂから後縁部３側へ放出される縦渦３１及び縦渦３２は、内周側へ向かって放出されることとなる。一方、図１４では、段部２０と凹部１０の第２縁部１２とがなす角度のうちの鋭角となる方の角度と、段部２０と凹部１０の第１縁部１１とがなす角度のうちの鋭角となる方の角度とが、略同じになっている。このような場合、段部２０の第２端部２０ｂから後縁部３側へ放出される縦渦３１及び縦渦３２は、図１２の場合よりも外周側へ向かって放出されることとなる。また、図１５では、段部２０と凹部１０の第１縁部１１とがなす角度が、段部２０と凹部１０の第２縁部１２とがなす角度のうちの鋭角となる方の角度よりも大きくなっている。このような場合、段部２０の第２端部２０ｂから後縁部３側へ放出される縦渦３１及び縦渦３２は、図１４の場合よりもさらに外周側へ向かって放出されることとなる。
【００５４】
すなわち、段部２０の延びる方向は、段部２０から放出される縦渦３１及び縦渦３２を向かわせたい方向に応じて、適宜決定すればよい。本実施の形態２に係るプロペラファン１００は、段部２０の延びる方向に関わらず、縦渦３１及び縦渦３２を最大限に成長させることができ、実施の形態１よりもさらに騒音を低減することができる。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、翼２を負圧面５から観察した状態において、段部２０は略直線形状に形成されていた。これに限らず、翼２を負圧面５から観察した状態において、段部２０を以下のような形状にしてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５６】
図１６は、本発明の実施の形態３に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。図１７は、本発明の実施の形態３に係るプロペラファンの凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。換言すると、図１７は、図１６のＹ部を示す要部拡大図である。
本実施の形態３に係る段部２０は、翼２を負圧面５から観察した状態において、少なくとも一部に湾曲した部分を有する。なお、図１６及び図１７では、翼２を負圧面５から観察した状態において、全ての範囲が湾曲した段部２０を例示している。
【００５７】
このように段部２０を構成することにより、段部２０の第１端部２０ａ近傍の延び方向、及び第１端部２０ａの配置位置にかかわらず、段部２０の第２端部２０ｂ近傍の延び方向を任意の方向に設定できる。すなわち、このように段部２０を構成することにより、段部２０の第１端部２０ａ近傍の延び方向、及び第１端部２０ａの配置位置にかかわらず、段部２０から後縁部３側へ放出される縦渦３１及び縦渦３２の方向を任意の方向に設定できる。
【００５８】
例えば、図１６に示す本実施の形態３に係るプロペラファン１００においては、翼２の後縁部３側に、周囲よりも回転方向反対側に突出する突出領域７が形成されている。突出領域７が形成されている範囲は、翼弦長が大きくなる。このため、突出領域７は、縦渦３１及び縦渦３２が到達しづらく、境界層剥離が生じやすい領域となる。しかしながら、図１６に示すように、段部２０の第２端部２０ｂ近傍を突出領域７に向かって延びるように設定することにより、縦渦３１及び縦渦３２を突出領域７に向かって放出することができる。このため、突出領域７で境界層剥離が発生することを抑制できる。
【００５９】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３では、翼２を負圧面５から観察した状態において、凹部１０の第１縁部１１及び第２縁部１２が略直線形状に形成されていた。これに限らず、翼２を負圧面５から観察した状態において、凹部１０の第１縁部１１及び第２縁部１２を以下のような形状にしてもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６０】
図１８及び図１９は、本発明の実施の形態４に係るプロペラファンの一例における凹部及び段部近傍を負圧面側から観察した要部拡大図である。
本実施の形態４に係るプロペラファン１００においては、凹部１０の第１縁部１１又は第２縁部１２は、少なくとも一部に湾曲形状となった部分を有している。
【００６１】
詳しくは、図１８に示す段部２０は、第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３に配置されている。そして、段部２０の延びる方向は、内周側となっている。このように段部２０が設けられている場合、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。なお、段部２０の第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３と対向して配置されている場合も、段部２０の延びる方向が内周側となっていれば、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。また、第１端部２０ａが凹部１０の第１縁部１１に配置されている場合も、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。また、第１端部２０ａが凹部１０の第１縁部１１に対向して配置されている場合も、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。
【００６２】
このように、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる場合、縦渦３１を生成する凹部１０の第１縁部１１は、少なくとも一部に、第２縁部１２側に凸となる湾曲形状となった部分を有するのが好ましい。これにより、縦渦３１が段部２０の内周側に流れ込む際、縦渦３１と段部２０の内周側との角度差が小さくなる。このため、段部２０によって縦渦３１の流れが曲げられる大きさを、低減することができる。すなわち、段部２０によって縦渦３１の流れが曲げられる際、縦渦３１が弱まることを抑制することができる。したがって、縦渦３２に比べ、縦渦３１の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる場合、図１８のように凹部１０の第１縁部１１を構成することにより、負圧面５での境界層の剥離をさらに抑制でき、騒音を低減することができる。
【００６３】
また、図１９に示す段部２０は、第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３に配置されている。そして、段部２０の延びる方向は、外周側となっている。このように段部２０が設けられている場合、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。なお、段部２０の第１端部２０ａが凹部１０の接続部１３と対向して配置されている場合も、段部２０の延びる方向が外周側となっていれば、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。また、第１端部２０ａが凹部１０の第２縁部１２に配置されている場合も、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。また、第１端部２０ａが凹部１０の第２縁部１２に対向して配置されている場合も、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる。
【００６４】
このように、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる場合、縦渦３２を生成する凹部１０の第２縁部１２は、少なくとも一部に、第１縁部１１側に凸となる湾曲形状となった部分を有するのが好ましい。これにより、縦渦３２が段部２０の外周側に流れ込む際、縦渦３２と段部２０の外周側との角度差が小さくなる。このため、段部２０によって縦渦３２の流れが曲げられる大きさを、低減することができる。すなわち、段部２０によって縦渦３２の流れが曲げられる際、縦渦３２が弱まることを抑制することができる。したがって、縦渦３１に比べ、縦渦３２の方が段部２０によって大きく流れを曲げられることとなる場合、図１９のように凹部１０の第２縁部１２を構成することにより、負圧面５での境界層の剥離をさらに抑制でき、騒音を低減することができる。
【００６５】
実施の形態５．
実施の形態１〜実施の形態４で示した凹部１０は、正圧面６に開口している構成となっていた。これに限らず、凹部１０は、正圧面６側を閉塞した構成としてもよい。実施の形態１〜実施の形態４で示した凹部１０をこのように構成しても、実施の形態１〜実施の形態４で示した効果を得ることができる。また、凹部１０の正圧面６側を閉塞することにより、騒音をさらに低減することも可能となる。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６６】
図２０は、本発明の実施の形態５に係るプロペラファンを示す全体図であり、該プロペラファンを翼の負圧面側から観察した図である。また、図２１は、図２０のＤ−Ｄ断面図である。
本実施の形態５に係るプロペラファン１００においては、凹部１０は、正圧面６側が閉塞されている。
【００６７】
上述のように、凹部１０を設けることにより、翼２の負圧面５に縦渦３１及び縦渦３２を生成することができ、騒音を低減することができる。一方、凹部１０が正圧面６に開口している構成の場合、翼２の正圧面６上を流れる気流にとっては、凹部１０が当該気流を乱す原因になる場合がある。このため、本実施の形態５に示すように、凹部１０の正圧面６側を閉塞した構成としてもよい。これにより、翼２の正圧面６上を流れる気流が乱れることを抑制しつつ、負圧面５上を流れる気流の乱れも縦渦３１及び縦渦３２によって抑制することができる。したがって、本実施の形態５のように凹部１０の正圧面６側を閉塞することにより、プロペラファン１００の騒音をさらに低減することができる。
【００６８】
実施の形態６．
実施の形態１〜実施の形態５で示した段部２０近傍の翼形状を以下のように構成することにより、実施の形態１〜実施の形態５で示した効果に加え、以下のような効果を得ることもできる。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６９】
図２２は、本発明の実施の形態６に係るプロペラファンにおける翼の段部近傍の断面図である。この図２２は、段部２０の第１端部２０ａと第２端部２０ｂとを結ぶ直線と平行で、且つ回転軸１０１と平行な断面において翼２を切断した際の、翼２の段部２０近傍の断面図である。段部２０の第１端部２０ａと第２端部２０ｂとを結ぶ直線と平行で、且つ回転軸１０１と平行な断面とは、例えば、図１２に示すＥ−Ｅ断面である。
【００７０】
例えば、翼２における段部２０の第２端部２０ｂよりも後縁部３側となる箇所を、図２２（ａ）のように構成するとよい。図２２（ａ）に示す例では、負圧面５における段部２０の第２端部２０ｂよりも後縁部３側となる箇所が、第２端部２０ｂよりも低くなっている。また、段部２０の第２端部２０ｂよりも後縁部３側となる箇所の翼２の厚みが、段部２０の位置における翼２の厚みよりも小さくなっている。このように翼２を構成することにより、段部２０を負圧面５に形成しても、翼２の材料の増加を抑制することができる。なお、翼２の材料とは、例えば樹脂である。
【００７１】
また、このように翼２を構成する場合、負圧面５における段部２０の第２端部２０ｂよりも後縁部３側となる箇所と、段部２０の第２端部２０ｂとの接続箇所が、傾斜面２３となっていることが好ましい（図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）参照）。縦渦３１及び縦渦３２が段部２０の第２端部２０ｂから後縁部３側に放出される際、負圧面５から剥離することを抑制できる。なお、傾斜面２３は、図２２（ｂ）に示すように平坦面であってもよいし、図２２（ｃ）に示すように曲面であってもよい。
【００７２】
また例えば、翼２における段部２０の第１端部２０ａよりも前縁部４側となる箇所を、図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）のように構成するとよい。図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）に示す例では、負圧面５における段部２０の第１端部２０ａよりも前縁部４側となる箇所が、第１端部２０ａよりも低くなっている。また、段部２０の第１端部２０ａよりも前縁部４側となる箇所の翼２の厚みが、段部２０の位置における翼２の厚みよりも小さくなっている。このように翼２を構成することにより、段部２０を負圧面５に形成しても、翼２の材料の増加を抑制することができる。
【００７３】
また、このように翼２を構成する場合、負圧面５における段部２０の第１端部２０ａよりも前縁部４側と、段部２０の第１端部２０ａとの接続箇所が、傾斜面２４となっていることが好ましい（図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）参照）。縦渦３１及び縦渦３２が段部２０の第１端部２０ａに到達した際、縦渦３１及び縦渦３２が段差によって負圧面５から剥離することを抑制できる。なお、傾斜面２４は、図２２（ｂ）に示すように平坦面であってもよいし、図２２（ｃ）に示すように曲面であってもよい。
【００７４】
実施の形態７．
本実施の形態７では、実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００を備えた冷凍サイクル装置の一例について説明する。なお、本実施の形態７において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態６のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７５】
本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、内部に冷媒が流れる少なくとも１つの熱交換器と、内部に冷媒が流れる少なくとも１つの熱交換器に送風する少なくとも１つのファンと、を備えたものである。そして、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、ファンのうちの少なくとも１つに、実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００を採用している。以下では、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置を空気調和装置として用いた場合を例に、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の一例について説明する。
【００７６】
図２３は、本発明の実施の形態７に係る空気調和装置の一例を示す冷媒回路図である。なお、図２３では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。
【００７７】
図２３に示すように、空気調和装置２００は、圧縮機２０１、室内熱交換器２０２、室内ファン２０６、絞り装置２０３、室外熱交換器２０４、及び室外ファン２０７を備えている。圧縮機２０１、室内熱交換器２０２、絞り装置２０３及び室外熱交換器２０４が冷媒配管によって接続され、冷媒回路が形成されている。
【００７８】
圧縮機２０１は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機２０１で圧縮された冷媒は、吐出されて室内熱交換器２０２へ送られる。圧縮機２０１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、又は往復圧縮機等で構成することができる。
【００７９】
室内熱交換器２０２は、内部に冷媒が流れる熱交換器であり、暖房運転時に凝縮器として機能するものである。室内熱交換器２０２は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、又はプレート熱交換器等で構成することができる。
【００８０】
絞り装置２０３は、室内熱交換器２０２を経由した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置２０３は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置２０３としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又はキャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
【００８１】
室外熱交換器２０４は、内部に冷媒が流れる熱交換器であり、暖房運転時に蒸発器として機能するものである。室外熱交換器２０４は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、又はプレート熱交換器等で構成することができる。
【００８２】
室内ファン２０６は、室内熱交換器２０２の近傍に設けられている。室内ファン２０６は、室内熱交換器２０２に、冷媒の熱交換対象である室内空気を供給するものである。つまり、室内ファン２０６は、室内熱交換器２０２に送風するものである。
室外ファン２０７は、室外熱交換器２０４の近傍に設けられている。室外ファン２０７は、室外熱交換器２０４に、冷媒の熱交換対象である室外空気を供給するものである。つまり、室外ファン２０７は、室外熱交換器２０４に送風するものである。
【００８３】
また、空気調和装置２００は、暖房運転に加えて冷房運転も可能とするため、圧縮機２０１の吐出側に設けられた流路切替装置２０５を備えている。流路切替装置２０５は、例えば四方弁等である。この流路切替装置２０５は、圧縮機２０１の吐出口の接続先を、室内熱交換器２０２又は室外熱交換器２０４に切り替えるものである。つまり、流路切替装置２０５は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。詳しくは、流路切替装置２０５は、暖房運転時、圧縮機２０１の吐出口と室内熱交換器２０２とを接続し、圧縮機２０１の吸入口と室外熱交換器２０４とを接続するように切り替えられる。また、流路切替装置２０５は、冷房運転時、圧縮機２０１の吐出口と室外熱交換器２０４とを接続し、圧縮機２０１の吸入口と室内熱交換器２０２とを接続するように切り替えられる。すなわち、冷房運転時、室外熱交換器２０４が凝縮器として機能し、室内熱交換器２０２が蒸発器として機能する。
【００８４】
上述した圧縮機２０１、室内熱交換器２０２、絞り装置２０３、室外熱交換器２０４、流路切替装置２０５、室内ファン２０６、及び室外ファン２０７は、室内機２１１又は室外機２１２に収容されている。詳しくは、室内機２１１には、少なくとも、室内熱交換器２０２及び室内ファン２０６が収容されている。また、室外機２１２には、少なくとも、室外熱交換器２０４及び室外ファン２０７が収容されている。なお、本実施の形態７に係る空気調和装置２００では、圧縮機２０１、絞り装置２０３及び流路切替装置２０５も、室外機２１２に収容されている。
【００８５】
ここで、本実施の形態７に係る空気調和装置２００は、室内ファン２０６及び室外ファン２０７のうちの少なくとも一方として、実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００が用いられている。このため、本実施の形態７に係る空気調和装置２００は、従来よりも騒音を低減することができる。例えば、室内ファン２０６として実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００を用いた場合、従来よりも低騒音の室内機２１１を得ることができる。また例えば、室外ファン２０７として実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００を用いた場合、従来よりも低騒音の室外機２１２を得ることができる。
【００８６】
なお、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、空気調和装置２００のみに限定されるものではない。例えば給湯装置等、種々の冷凍サイクル装置として本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置を用いることができる。
【００８７】
以上、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、内部に冷媒が流れる熱交換器と、この熱交換器に送風する実施の形態１〜実施の形態６のいずれかで示したプロペラファン１００と、を備えている。このため、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、従来よりも騒音を低減することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  ボス、２  翼、３  後縁部、４  前縁部、５  負圧面、６  正圧面、７  突出領域、１０  凹部、１０ａ  谷部、１１  第１縁部、１１ａ  第１前縁部側端部、１１ｂ  第１後縁部側端部、１２  第２縁部、１２ａ  第２前縁部側端部、１２ｂ  第２後縁部側端部、１３  接続部、２０  段部、２０ａ  第１端部、２０ｂ  第２端部、２０ｃ  側面部、２１  凹み、２２  凸部、２３  傾斜面、２４  傾斜面、３１  縦渦、３２  縦渦、３３  気流、１００  プロペラファン、１０１  回転軸、２００  空気調和装置、２０１  圧縮機、２０２  室内熱交換器、２０３  絞り装置、２０４  室外熱交換器、２０５  流路切替装置、２０６  室内ファン、２０７  室外ファン、２１１  室内機、２１２  室外機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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