(57)【要約】【課題】、翼端渦や後流渦の発生を抑制しつつ、翼面における空気流の流れを理想的なものにして送風効率を向上させることができるプロペラファンを提供する。【解決手段】前記翼の下流端部が、上流側へ切り欠かれた複数の凹部を備え、前記プロペラファンの回転軸方向から見た場合に、前記凹部の輪郭が内周側輪郭線と外周側輪郭線とから少なくとも構成されており、前記内周側輪郭線と前記外周側輪郭線とから等距離となるように定められる仮想線を切込方向基準線、前記翼の下流端部における外周最下流端と前記回転軸とを結ぶ仮想線を半径方向基準線、前記切込方向基準線の前記凹部側と前記半径方向基準線の前記回転軸側とがなす角度である切込方向角度、前記凹部の輪郭との交点から前記半径方向基準線までの垂直距離を切込深さとしたとき、複数の前記凹部のうち切込深さが最も大きい凹部が、前記切込方向角度が９０度よりも小さく構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のハブの外周面に対して周方向に所定間隔ごとに取り付けられた複数枚の翼を備えたプロペラファンであって、
前記翼の下流端部が、上流側へ切り欠かれた複数の凹部を備え、
前記プロペラファンの回転軸方向から見た場合に、前記凹部の輪郭が内周側輪郭線と外周側輪郭線とから少なくとも構成されており、
前記内周側輪郭線と前記外周側輪郭線とから等距離となるように定められる仮想線を切込方向基準線、前記翼の下流端部における外周最下流端と前記回転軸とを結ぶ仮想線を半径方向基準線、前記切込方向基準線の前記凹部側と前記半径方向基準線の前記回転軸側とがなす角度である切込方向角度、前記凹部の輪郭との交点から前記半径方向基準線までの垂直距離を切込深さとしたとき、
複数の前記凹部のうち切込深さが最も大きい凹部が、前記切込方向角度が９０度よりも小さく構成されていることを特徴とするプロペラファン。
【請求項２】
複数の前記凹部が、
前記切込深さが最も大きく外周側に形成された外側主凹部と、前記外側主凹部よりも内周側に形成され、前記切込深さが２番目に大きい内側主凹部と、を含み、
前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎとしたとき、αｉｎ＞αｏｕｔとなるように構成されている請求項１記載のプロペラファン。
【請求項３】
前記回転軸から前記切込方向基準線と前記半径方向基準線との交点までの半径を切込位置半径とし、前記外側主凹部の切込位置半径をＲｏｕｔ、前記内側主凹部の切込位置半径をＲin、前記プロペラファンの面積中心径をＲｃとした場合、
Ｒｏｕｔ＞Ｒｃ＞Ｒinとなるように構成されている請求項２記載のプロペラファン。
【請求項４】
前記外側主凹部が、複数の前記凹部のうち最も外周側に形成されており、
前記内側主凹部が、複数の前記凹部のうち最も内周側に形成されている請求項２又は３記載のプロペラファン。
【請求項５】
前記外側主凹部の切込方向角度であるαｏｕｔと前記内側主凹部の切込方向角度であるαｉｎがαｉｎ＞９０°＞αｏｕｔを満たすように構成されている請求項２乃至４いずれかに記載のプロペラファン。
【請求項６】
複数の前記凹部が、
前記外側主凹部と前記内側主凹部との間に設けられた１又は複数の中間凹部をさらに備え、
前記中間凹部は、前記切込位置半径が大きくなり外周側に位置するほど前記切込方向角度であるαｍが小さくなるように構成されている請求項２乃至５いずれかに記載のプロペラファン。
【請求項７】
前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記外側主凹部の切込位置半径をＲｏｕｔ、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎ、前記内側主凹部の切込位置半径をＲinと、前記翼の外周半径をＲ、前記ハブの半径をＲhubとした時、
９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)となるように構成された請求項２乃至６いずれかに記載のプロペラファン。
【請求項８】
前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記外側主凹部の切込深さＬｏｕｔと、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎ、前記内側主凹部の切込深さＬinについて、９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔとなる構成された請求項２乃至７いずれかに記載のプロペラファン。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載のプロペラファンを備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気調和装置に用いられるプロペラファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒状のハブの外周面に対して周方向に所定間隔ごとに取り付けられた複数枚の翼を備えた従来のプロペラファンには、前記翼の下流端部に上流側へ切り欠かれた凹部を有するものがある。
【０００３】
前記プロペラファンは回転軸を中心に回転して翼面で空気を押し出すが、その際に翼の表面の一方は空気を押し出すため圧力が上昇し、その裏面は圧力が低下した状態になる。翼の表面に沿って流れた空気は翼の外周端や翼の下流端に到達し翼面から離れると、圧力の高い面から低い面へと巻き込まれるような流れを形成して渦となる。翼の外周側で生じる渦は翼端渦と呼ばれ、翼の下流端で生じる渦は後流渦と呼ばれる。また翼の上流端で生じる入口剥離や翼の表面において生じる翼面乱れが翼の外周や翼の下流端に到達することで、より大きな渦や乱れが発生する。これらの渦や空気の流れの乱れはプロペラファンの送風効率を悪化させる要因となっていた。
【０００４】
このような翼端渦や後流渦に起因する課題を解決するために、プロペラファンの下流端部に同一形状の凹部を複数連続させて設けているものがある。これらの複数の凹部により翼の圧力面に沿って流れる空気と負圧面に沿って流れる空気の合流が徐々に行われるようして、下流端部で発生する後流渦を低減する事が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のプロペラファンであれば翼面流れの乱れや下流端部において発生する後流渦を低減できるが、翼の外周端において発生する翼端渦を抑制できないという技術課題がある。加えて、翼面上における空気の流れはプロペラファンの半径によって大きく異なっており、流速だけでなく流れの方向も場所によって異なる。このため、同一形状の凹部を連続させて半径方向に並べて設ける構成では、前記凹部がある半径位置では効果があっても別の異なる半径位置では悪影響を及ぼすことがあり、全体として大きく効率が改善しないという技術課題もある。
【０００６】
また、特許文献２では翼の下流端部に円弧状や台形状の凹部を１つ設けたプロペラファンが提案されている。
【０００７】
しかしながら、円弧状や台形状といった単純な形状の凹部を１つ設けるだけでは翼全体における空気流の乱れを十分に抑制する効果は得られにくい。また、単一の凹部で抑制効果を得るには例えば翼の下流端部全体に凹部を大きく形成する必要があるが、部分的には翼の外周側で発生する翼端渦や下流端部で発生する後流渦を抑制できたとしても、副次的に翼面全体の流れが変化してしまい、新たな乱れが発生してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献３ではプロペラファンの下流端部において２か所以上に湾曲線により形成された凹部を設けておき、内周側の凹部よりも外周側にある凹部の上流側への切込深さを大きくすることが提案されている。このように複数の凹部をそれぞれ下流端部における半径方向の位置に応じた大きさにすることで、空気流の乱れをより抑制することができる。特に外周側に設けられた凹部は後流渦だけでなく翼端渦の抑制にも効果を発揮できるので、外周側の凹部を大きくすることで渦による空気流の乱れをさらに抑制することができる。しかしながら、凹部が形成されると翼表面の空気がプロペラファンの半径方向に引き寄せられてしまう副次的な影響もあるため、翼面上の空気は凹部へと引き寄せられることになる。このため、外周側の凹部の切込深さを大きくすると、翼面上の空気の流れは翼の外周側へと向かう流れとなってしまい、翼の内周側、特にハブの近傍は空気が流れにくくなってしまう。このように翼面全体に空気流が均一に流れにくくなることにより、やはり新たな渦が発生したり、回転軸の下流方向から空気の逆流が発生したりすることで乱れが生じ、効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４４８１３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７０８８号公報
【特許文献３】特許２０１６−１６６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、翼端渦や後流渦の発生を抑制しつつ、翼面における空気流の流れを理想的なものにして送風効率を向上させることができ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】
【００１１】
すなわち、本発明に係るプロペラファンは、円筒状のハブの外周面に対して周方向に所定間隔ごとに取り付けられた複数枚の翼を備えたプロペラファンであって、前記翼の下流端部が、上流側へ切り欠かれた複数の凹部を備え、前記プロペラファンの回転軸方向から見た場合に、前記凹部の輪郭が内周側輪郭線と外周側輪郭線とから少なくとも構成されており、前記内周側輪郭線と前記外周側輪郭線とから等距離となるように定められる仮想線を切込方向基準線、前記翼の下流端部における外周端と前記回転軸とを結ぶ仮想線を半径方向基準線、前記切込方向基準線の前記凹部側と前記半径方向基準線の前記回転軸側とがなす角度である切込方向角度、前記凹部の輪郭との交点から前記半径方向基準線までの垂直距離を切込深さとしたとき、複数の前記凹部のうち切込深さが最も大きい凹部が、前記切込方向角度が９０度よりも小さく構成されていることを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、前記翼の下流端部に形成された複数の凹部によって下流端部における翼の圧力面に沿って流れる空気と翼の負圧面に沿って流れる空気の合流が徐々に行われるようになり、後流渦が低減される。また、外周側に設けられる凹部によって外周端において発生する翼端渦の発生も低減できる。さらに、複数の前記凹部のうち切込深さが最も大きい凹部が、前記切込込み角度が９０°よりも小さく構成されているので、翼面における空気流は外周側へ向かって当該凹部へ引き寄せることができ、収束度の速い領域に空気を集めて送風効率を向上できる。また、最も大きい凹部以外の内周側にある凹部での空気流の引き寄せが行われるので、前記ハブの近傍にも空気流が流れるようにして翼面全体において空気の流れが均一に発生するようにできる。これらのことから、翼端渦や後流渦の発生を抑えつつ、凹部を形成することにより翼面に新たな渦が発生する等して効率が低下してしまうのを防ぐことができる。
【００１３】
翼面においてハブの近傍にも空気が流れやすくして、送風効率を高められるようにするには、複数の前記凹部が、前記切込深さが最も大きく外周側に形成された外側主凹部と、前記外側主凹部よりも内周側に形成され、前記切込深さが２番目に大きい内側主凹部と、を含み、前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎとしたとき、αｉｎ＞αｏｕｔとなるように構成されていればよい。
【００１４】
前記外側主凹部と前記内側主凹部とが翼の外周側と内周側においてそれぞれ同じ程度の風量に対して作用するようにして、翼面全体で均一な流れを実現できるようにするには、前記回転軸から前記切込方向基準線と前記半径方向基準線との交点までの半径を切込位置半径とし、前記外側主凹部の切込位置半径をＲｏｕｔ、前記内側主凹部の切込位置半径をＲin、前記プロペラファンの面積中心径をＲｃとした場合、Ｒｏｕｔ＞Ｒｃ＞Ｒinとなるように構成されていればよい。
【００１５】
前記外側主凹部による翼端渦の抑制効果が十分に発揮されるようにするとともに、前記内側主凹部によりハブ近傍にも空気の流れが形成される効果が十分に発揮されるようにするには、前記内側主凹部による空気流前記外側主凹部が、複数の前記凹部のうち最も外周側に形成されており、前記内側主凹部が、複数の前記凹部のうち最も内周側に形成されていればよい。
【００１６】
前記翼の半径方向中央部における前記外側主凹部による外周側へ空気を引き付ける作用と、前記内側主凹部による内周側への空気を引き付ける作用を相殺させて、外周側に空気が偏り過ぎないようにして送風効率を向上させられるようにするには、前記外側主凹部の切込方向角度であるαｏｕｔと前記内側主凹部の切込方向角度であるαｉｎがαｉｎ＞９０°＞αｏｕｔを満たすように構成されていればよい。
【００１７】
翼面上の流れを引き寄せる効果が半径方向に単調に変化し、中間凹部同士が流れを引き寄せあうことによって生じる不安定流れを抑制するには、複数の前記凹部が、前記外側主凹部と前記内側主凹部との間に設けられた１又は複数の中間凹部をさらに備え、前記中間凹部は、前記切込位置半径が大きくなり外周側に位置するほど前記切込方向角度であるαｍが小さくなるように構成されていればよい。
【００１８】
送風効率を良くすることができる前記外側主凹部と前記内側主凹部の切込方向と形成されている半径方向位置の具体的な範囲としては、前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記外側主凹部の切込位置半径をＲｏｕｔ、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎ、前記内側主凹部の切込位置半径をＲinと、前記翼の外周半径をＲ、前記ハブの半径をＲhubとした時、９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)となるように構成されたものが挙げられる。
【００１９】
また送風効率の最適化を実現できる数値範囲としては、前記外側主凹部の切込方向角度をαｏｕｔ、前記外側主凹部の切込深さＬｏｕｔと、前記内側主凹部の切込方向角度をαｉｎ、前記内側主凹部の切込深さＬinについて、９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔとなるように構成したものが挙げられる。
【００２０】
本発明に係るプロペラファンを備えた空気調和装置であれば、低騒音を実現しながら高い冷暖房効率を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
このように本発明に係るプロペラファンによれば、翼端渦や後流渦の発生を凹部により抑制しつつ、各凹部が持つ翼面の全体の流れを引き寄せる効果は相殺するように作用させ、ハブ付近にも空気が流れるようにして、送風の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロペラファンを示す模式図。
【図２】同実施形態に係る翼の下流端部を拡大した模式的拡大図。
【図３】同実施形態に係る翼の下流端部における各凹部の切込方向角度を示した模式的拡大図。
【図４】同実施形態に係る翼の下流端部における各凹部の切込位置半径を示した模式的拡大図。
【図５】同実施形態において内側凹部が無い場合における翼面上の空気の流れを示す模式図。
【図６】同実施形態における翼面上の空気の流れを示す模式図。
【図７】同実施形態における切込方向角度及び切込位置半径なるパラメータと送風効率との間の関係について示す模式的グラフ。
【図８】同実施形態における切込方向角度及び切込深さからなるパラメータと送風効率との間の関係について示す模式的グラフ。
【図９】本発明の別の実施形態に係るプロペラファンを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係るプロペラファン１００について各図を参照しながら説明する。
【００２４】
本実施形態のプロペラファン１００は、例えば空気調和器の室外機において熱交換器に対して空気を送風するために用いられるものである。
【００２５】
図１に示すように前記プロペラファン１００は、円筒状のハブ１と、前記ハブ１の外側周面に対して周方向に所定間隔ごとに設けられた３つの翼２とを備えたものである。
【００２６】
前記翼２は、下流端部において上流側へ切り欠かれた複数の凹部を備えたものである。図１に示されるように前記凹部は、翼２の外周側に設けられた最も大きい外側主凹部３と、翼２の内周側に設けられた２番目に大きい内側主凹部４と、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４の間に設けられた複数の中間凹部５とを具備している。前記外側主凹部３、前記内側主凹部４、前記中間凹部５は、前記プロペラファン１００の回転軸Ｃ方向から見て、上流側に頂点を有する概略三角形状の切り欠きとして形成してある。すなわち、前記凹部の輪郭は内周側輪郭線と外周側輪郭線の２本の直線で規定されている。以下では各凹部の形状、位置、大きさ、向きを規定するために図１乃至４に示される切込方向基準線、半径方向基準線、切込方向角度、切込深さを定義し、各凹部の特徴を前述したパラメータに基づいて説明する。
【００２７】
前記切込方向基準線は、前記内周側輪郭と前記外周側輪郭線とから等距離となるように定められる仮想線である。本実施形態では各凹部は概略三角形状であるので、各凹部の上流側の頂点を通る角の二等分線に相当する。
【００２８】
前記半径方向基準線は、前記翼２の下流端部における外周最下流端と前記回転軸Ｃとを結ぶ仮想線である。この半径方向基準線に対して前記回転軸Ｃを中心とする±５°内の扇形領域内に前記翼２の下流端部において前記凹部が形成されていない後流端が形成されるようにしてある。
【００２９】
前記切込方向角度は、前記切込方向基準線の前記凹部側と前記半径方向基準線の前記回転軸Ｃ側とがなす角度である。本実施形態では前記切込方向基準線と前記半径方向基準線との交点を原点として前記半径方向基準線から反時計回りを正として角度を定義している。
【００３０】
前記切込深さは、前記凹部の輪郭との交点から前記半径方向基準線までの垂直距離である。本実施形態では各凹部は概略三角形状に形成されているので概略高さ寸法でも近似することができる。
【００３１】
次に各凹部の詳細、さらに各凹部間の関係について詳述する。
【００３２】
前記外側主凹部３は、翼２の下流端部において最も外周側に配置してあるとともに切込深さが最も深く形成してある。図２乃至図４に示されるように前記外側主凹部３はその切込方向が翼２において内周側を向くようにその切込方向角度であるαｏｕｔが９０°よりも小さくαｏｕｔ≒７０度に設定してある。
【００３３】
前記内側主凹部４は、翼２の下流端部において最も内周側に配置してあるとともにその切込深さが２番目に深くなるように構成してある。前記内側主凹部４はその切込方向が翼２において外周側を向くように切込方向角度であるαｉｎが９０°よりも大きくαｉｎ≒１０５度に設定してある。すなわち、αｉｎ＞αｏｕｔの関係が満たされるように前記外側主凹部３及び前記内側主凹部４の切込方向角度は設定してある。
【００３４】
前記中間凹部５は、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との間に設けてある３つの凹部であり、前記内側主凹部４よりも小さく形成してある。各中間凹部５の切込方向角度を内周側から順番にαｍ１、αｍ２、αｍ３とした場合、αｉｎ＞αｍ１＞αｍ２＞αｍ３＞αｏｕｔとなるようにしてあり、外周側に配置してある中間凹部５ほど切込方向角度が小さくなる。本実施形態では前記外側主凹部３の切込方向角度のみが鋭角なるように構成してあり、αｉｎ＞αｍ１＞αｍ２＞αｍ３＞９０＞αｏｕｔの関係が保たれる。
【００３５】
前記内側主凹部４と３つの中間凹部５はそれぞれプロペラファン１００の面積中心径Ｒｃよりも内周側に配置してある。一方、前記外側主凹部３はその大部分がプロペラファン１００の面積中心径Ｒｃよりも外側に配置されるようにしてある。なお、プロペラファン１００の面積中心径Ｒｃは、πＲｃ＾２＝（πＲ＾２−πＲhub＾２）／２で定義されており、空気の軸方向の流速が一定と考えたとき、面積中心径Ｒｃの内側の風量と外側の風量が同じになる。この定義によって翼外周半径Ｒとハブ半径Ｒhubの平均で計算される単純な平均半径に対しＲｃ＞（Ｒ＋Ｒhub）／２の関係となる。
【００３６】
前記外側主凹部３の切込位置半径Ｒｏｕｔと、前記内側主凹部４の切込位置半径Ｒinと、翼外周半径Ｒとハブ半径Ｒhubとした場合、図３に示されるように前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との半径方向の位置関係は、９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)を満足するように設定してある。本実施形態では（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub) ≒０．５６であるので、９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)≒５０．４度であり、４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)≒２５．２度となり、上記の条件を満たす。
【００３７】
また前記外側主凹部３の切込深さＬｏｕｔと、前記内側主凹部４の切込深さＬinとした場合、図４に示すように前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との間の関係は９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔを満足するように構成してある。本実施形態では（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌin ≒０．７５であり、９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌin ≒６７．５度であり、４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌin ≒３３．８度であるので上記の条件を満たす。
【００３８】
このように構成された本実施形態の効果について説明する。
【００３９】
本実施形態のプロペラファン１００は、翼２の下流端部に前記外側主凹部３、前記中間凹部５、前記内側主凹部４が形成されているので、翼２の下流端における翼２の圧力面に沿って流れる空気と負圧面に沿って流れる空気の合流が徐々に行われるようになり、翼２の下流端において発生する後流渦を低減することができる。
【００４０】
また、前記外側主凹部３は、後端渦だけでなく翼２の外周端において発生する翼端渦を抑制する効果が得られる。前記外側主凹部３を形成する外周側輪郭線においては、翼端渦と逆向きの渦を形成するような流れとなり、翼端渦と相殺して渦を減衰させることができる。また前記外周側輪郭線において発生する逆向きの渦は翼端渦を翼負圧面に引き寄せ、翼端渦が翼面から剥離することを防ぐ効果も得られる。
【００４１】
さらに凹部は本来であれば翼面があり、圧力が加わる領域が切り欠かれた形状であるため、翼面のその他の箇所に比べて相対的に空気が流れやすくなる。このため、翼面上の流れは凹部に対して引き寄せられる効果が発生する。この流れの引き寄せ効果は、切込深さが深く、切込位置半径が大きい、すなわち、外周側にある凹部ほど効果は大きくなり、切込方向角度によって凹部の内周側と外周側のどちら側の空気をより引き寄せるのかが左右される。より具体的には切込方向角度が９０度以上の場合は内周側に引き寄せる傾向を持ち、切込方向角度が９０度以下の場合は外周側に引き寄せる効果を有する。
【００４２】
このため、前記外側主凹部３は主に翼端渦を抑制する目的で形成されるため、翼端渦が剥離する恐れのある地点まで含むように上流側まで伸びており、切込深さの深い形状にしてある。また、前記外側主凹部３の切込方向角度αｏｕｔは、９０度よりも小さく構成してあるので、前記外側主凹部３の外周側に空気を引き寄せる効果を発揮する。したがって、翼面の中で周速度が速く、最も効率良く送風を行える領域である外周側に空気を流すことができる。
【００４３】
ところで、図５に示されるように前記内周側凹部を設けていない場合には、翼面上の空気流れは前記外側主凹部３のみに引き寄せられ、より外周側へと向かう流れとなってしまう。この結果、図５に示されるように翼面においてハブ１近傍は空気が流れにくい領域が新たに生じる。この結果新たな渦が発生したり、回転軸Ｃの下流方向から空気の逆流が発生したりすることで乱れが生じ得る。
【００４４】
一方、本実施形態では最も切込深さが大きい前記外側主凹部３が最も外周側に配置されており、切込深さが２番目に大きい前記内側主凹部４が最も内周側に配置されており、前記外側主凹部３の切込方向角度αｏｕｔと前記内周側主凹部の切込方向角度αｉｎはαｉｎ＞αｏｕｔの関係を保つように構成されている。このように前記外側主凹部３だけでなく、前記内側主凹部４が形成されているので、図６に示されるように前記外側主凹部３における内側輪郭線が空気流れを引き寄せる効果を前記内側主凹部４が空気流れを引き寄せる効果により相殺でき、ハブの近傍へも空気流れを流れるようにできる。
【００４５】
また外側主凹部３は切込方向角度αｏｕｔが９０度以下で翼２表面の空気の流れを外周側に引っ張り、内側主凹部４は切込方向角度αｉｎが９０度以上であるため翼２表面の空気の流れを内周側に引っ張っており、外側主凹部３と内側主凹部４の間の領域では空気が逆方向の力を受けることになる。このため領域では空気の流れが不安定になりやすい。
【００４６】
すなわち、図６のように中間凹部５を形成しない場合には、外側主凹部３と内側主凹部４の間で空気流れの引き寄せられる方向が適宜変化する可能性がある。このため翼面上の流れのバランスが崩れると一時的に一方の凹部に流れが大きく引き寄せられ、それが元の中間状態に戻ろうとし、今度はもう一方の凹部に大きく引き寄せられる現象が発生することがある。本実施形態では、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との間に複数の中間凹部５が設けられているので、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との間で空気流れのバランスが崩れたとしても中間凹部５に引き寄せられることで翼面上の流れが外周側又は内周側の一方に大きく引き寄せられる現象を防ぐことができる。より具体的には前記内側主凹部４と前記外側主凹部３の間に設けられた中間凹部５について、切込位置半径が大きくなり外周側に位置するほど切込方向角度αｍが小さくなる構成とすることにより、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４との間の領域における空気の流れの不安定さを低減することができる。
【００４７】
加えて、前記外側主凹部３と前記内側主凹部４が翼面上の流れを引き寄せる効果は、切込深さと切込位置半径により変化する。
【００４８】
込位置半径については、外側主凹部３の切込方向角度αｏｕｔと切込位置半径Ｒｏｕｔと、内周主凹部の切込方向角度αｉｎと切込位置半径Ｒinと、翼外周半径Ｒとハブ半径Ｒhubについて９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)とすることで高い効率を得ることができる。図７は、横軸を（αｉｎ−αｏｕｔ）／{（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)}とし縦軸を送風効率の改善効果を示したシミュレーション結果のグラフである。
【００４９】
切込深さについては、外側主凹部３の切込方向角度αｏｕｔと切込深さＬｏｕｔと、内周主凹部の切込方向角度αｉｎと切込深さＬinについて、９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔとすることで高い効率を得ることができる。図８は、横軸を（αｉｎ−αｏｕｔ）／{（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ}とし縦軸を送風効率の改善効果を示したグラフである。
【００５０】
図７、図８ともに４５度と９０度付近に変曲点をもっている。これは外側主凹部３と内側主凹部４の切込方向角度の差を変化させていった時に、流れが徐々に変化していく現象だけでなく、一方に流れが寄ったり、非常に不安定な状況になり乱れが大きく増加したりするといった遷移現象が生じるためである。
【００５１】
本実施の形態では、９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)と９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔの両方が同時に満足されており、送風効率が高い構成となっている。
【００５２】
次に本発明の別の実施形態に係るプロペラファン１００について図９を参照しながら説明する。
【００５３】
前記実施形態と比較するとこの実施形態のプロペラファン１００は、回転軸Ｃ方向から見た場合において外側主凹部３の形状は三角形状ではなく台形状に形成されている点と、内側主凹部４が内周側から２番目の位置に形成されている点、切込深さが内側主凹部４のほうが外側主凹部３よりも深くなっている点が異なっている。
【００５４】
図９に示されるように前記外側主凹部３の切込方向基準線は内側輪郭線と外側輪郭線から等距離の位置となるように引かれた仮想線となる。言い換えると前記仮想線は台形の上底の中点と下底の中点をそれぞれ通る直線ともいうことができる。また、前記外側主凹部３の切込深さは前記実施形態と同様に定義されるが、上底の中点から下底に下ろされた垂線であるとも言える。
【００５５】
この実施形態においても台形状の外側主凹部３の切込方向角度をαｏｕｔ、三角形状の内側主凹部４の切込方向角度をαｉｎとした場合に、αｉｎ＞αｏｕｔの関係が満たされるように前記外側主凹部３及び前記内側主凹部４の切込方向角度は設定してある。
【００５６】
この実施形態でも前記実施形態とほぼ同様の効果が得られ、送風効率を向上させられる。また、台形状や三角形状の凹部についてその位置や数、配置を変化させることで、プロペラファン１００の動作条件や入口や出口の障害物などによる翼面の流れの影響に応じて後端渦の抑制効果を変化させて適切なものにできる。
【００５７】
その他の実施形態について説明する。
【００５８】
凹部の数については適宜設定することができる。例えば翼において下流端部に外側主凹部だけを設けておき、その切込方向角度が９０°よりも小さくなるように構成したものであってもよい。
【００５９】
また、外側主凹部と内側主凹部との間における切込位置半径、切込深さの関係は、各実施形態に示したものに限られない。例えば９０×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｒｏｕｔ−Ｒin）／(Ｒ―Ｒhub)、又は、９０×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔ＞（αｉｎ−αｏｕｔ）＞４５×（Ｌｏｕｔ−Ｌin）／Ｌｏｕｔのいずれか一方のみを満たすように複数の凹部を形成してもよい。
【００６０】
凹部の輪郭線は直線で形成されるものに限られず、曲線で形成されるものであってもよい。この場合、切込方向基準線は曲線で定義され得るが、半径方向基準線との交点における切込方向基準線の接線等を定義することで切込方向角度を定義できる。このようなパラメータを用いて複数の凹部の大きさや位置関係を前記実施形態で示したような関係を満たすようにしてもよい。
【００６１】
本発明に係るプロペラファンは空気調和装置だけでなくその他の装置に用いても構わない。
【００６２】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の組み合わせや変形を行っても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００・・・プロペラファン
１    ・・・ハブ
２    ・・・翼
３    ・・・外側主凹部
４    ・・・内側主凹部
５    ・・・中間凹部
【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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