(57)【要約】【課題】省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置、を提供する。【解決手段】２枚翼のプロペラファンは、翼２１Ａおよび翼２１Ｂと、翼同士を連接する連接部３１とを備える。各翼は、中心軸１０１を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部２１ａと、回転方向の側に配置される前縁部２１ｂと、回転方向の反対側に配置される後縁部２１ｃと、前縁部２１ｂと周縁部２１ａとを接続する翼先端縁部２１ｄとを有する。後縁部２１ｃおよび周縁部２１ａの交点２１ｅを含み、中心軸１０１に直交する平面をγとする。プロペラファンを翼先端縁部２１ｄと中心軸１０１とを含む平面に平行な方向から見た場合に、中心軸１０１の線上における、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚翼のプロペラファンであって、
周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行ない、２枚翼をなす第１翼および第２翼と、
プロペラファンを前記中心軸の軸方向から見て、前記第１翼および前記第２翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、その仮想円の内側に配置され、前記第１翼および前記第２翼を連接する連接部とを備え、
前記第１翼および前記第２翼の各翼は、前記中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部に連なる後縁部と、前記前縁部と前記周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有し、
前記第１翼の前記前縁部と前記第２翼の前記後縁部とが、前記連接部を通じて接続され、
前記第１翼および前記第２翼の、前記後縁部および前記周縁部の各交点を含み、前記中心軸に直交する平面をγと規定し、
プロペラファンを、前記第１翼および前記第２翼の前記翼先端縁部と、前記中心軸とを含む平面に平行な方向から見た場合に、前記中心軸の線上における、前記平面γと、前記第１翼の前記前縁部および前記第２翼の前記後縁部の接続部分との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす、プロペラファン。
【請求項２】
前記連接部は、前記第１翼と前記第２翼との間で延在し、前記第１翼の根元部および前記第２翼の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する、請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項３】
３枚翼のプロペラファンであって、
周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行ない、３枚翼をなす第１翼、第２翼および第３翼と、
プロペラファンを前記中心軸の軸方向から見て、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、その仮想円の内側に配置され、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼を連接する連接部とを備え、
前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼の各翼は、前記中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部に連なる後縁部と、前記前縁部と前記周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有し、
前記第２翼は、前記第１翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、前記第３翼は、前記第２翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、
前記第１翼の前記前縁部と、前記第２翼の前記後縁部とが、前記連接部を通じて接続され、
前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼の、前記後縁部および前記周縁部の各交点を含み、前記中心軸に直交する平面をγと規定し、
プロペラファンを、前記第３翼の前記翼先端縁部と、前記中心軸とを含む平面に直角な方向から見た場合に、前記中心軸の線上における、前記平面γと、前記第１翼の前記前縁部および前記第２翼の前記後縁部の接続部分との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす、プロペラファン。
【請求項４】
前記連接部は、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する、請求項３に記載のプロペラファン。
【請求項５】
前記仮想円の直径ｄは、０．１４≦ｄ／Ｄの関係を満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロペラファン。
【請求項６】
樹脂により成型される、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロペラファン。
【請求項７】
請求項６に記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる、成型用金型。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載のプロペラファンを備える、流体送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、プロペラファン、成型用金型および流体送り装置に関し、より特定的には、送風機のためのプロペラファンと、そのようなプロペラファンを樹脂により成型するための成型用金型と、そのようなプロペラファンを備えた空気調和機の室外機、空気清浄機、加湿機、除湿機、ファンヒータ、冷却装置、換気装置等の流体送り装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロペラファンに関して、たとえば、特開平３−８８９９９号公報には、プロペラ翼の正圧力面には正圧力を、負圧力面には負圧力を分離供給してプロペラ翼の揚力を高め、同時に強度も向上させることを目的とした軸流ファンが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された軸流ファンは、ハブの外周部に形成され、ハブ軸心から半径方向外方に延出する複数枚のプロペラ翼を有する。
【０００３】
また、特開２０００−３１４３９９号公報には、回転軸孔部分のボス部の後加工を必要とせずに、ゲート処理を良好にすることを目的としたプロペラファンが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたプロペラファンは、円筒状または円錐状のハブ部と、ハブ部に一体になって設けられた羽根部とを有する。
【０００４】
さらに、特開昭６４−３９７号公報（特許文献３）、特開２００８−２４０５２６号公報（特許文献４）および特開２００４−１３２２１１号公報（特許文献５）にも、各種のプロペラファンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−８８９９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４３９９号公報
【特許文献３】特開昭６４−３９７号公報
【特許文献４】特開２００８−２４０５２６号公報
【特許文献５】特開２００４−１３２２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来より、送風機や冷却機にプロペラファンが使用され、たとえば、エアコンの室外機には熱交換器に送風を行なうためのプロペラファンが付設されている。プロペラファンには、ファンの外周側と比較して周速の遅いファンの中心部付近で送風能力が弱くなるという特性がある。このような特性により、送風経路内に、たとえば熱交換器などの圧力損失が大きい抵抗物が設置されると、ファン外周側では順方向に送風するが、ファンの中心部付近では逆流が生じ、その結果、ファンの圧力流量特性が高静圧域で悪くなるといった問題が生じる。
【０００７】
一方、上述の特許文献１および２に開示されるように、回転中心に大きなボスハブ部を設け、このボスハブ部の外周から複数枚の翼を延出させた構造のプロペラファンが知られている。このようなプロペラファンにおいては、大きなボスハブ部によってファンの中心部付近の逆流領域が閉塞されるため、逆流を防止し、ファンの圧力流量特性の高静圧域での悪化を抑制することができる。また、通常、翼は迎え角を有しており、翼の根元部をそのまま延長すると複数の翼の根元部同士が、ねじれた位置関係となるが、大きなボスハブ部を設けることによって、送風を行なう複数の翼を簡便に一体に形成することができる。
【０００８】
しかしながら、大きなボスハブ部が設けられた上記プロペラファンでは、下記に説明する複数の課題が新たに生じる。
【０００９】
すなわち、１つ目の課題は、圧力流量特性の高静圧域での悪化をある程度抑制できるものの、低圧大風量域においては、十分に回転中心部を活用できず、送風効率が低下するといった問題である。また、２つ目の課題は、大きなボスハブ部を備えることにより、プロペラファン自体の質量が大きくなるため、駆動用のモータへの負荷が増大し、消費電力が増大するという問題である。また、３つ目の課題は、材料費が増大し、製造コストが増加するといった問題である。これら３つの課題は、昨今の地球環境配慮において、省エネルギー性や省資源設計の面で、著しい不備を生じさせる。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の１つの局面に従ったプロペラファンは、２枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、２枚翼をなす第１翼および第２翼と、第１翼および第２翼を連接する連接部とを備える。第１翼および第２翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第１翼および第２翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第１翼および第２翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第１翼の前縁部と第２翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第１翼および第２翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第１翼および第２翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に平行な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。
【００１２】
このように構成されたプロペラファンによれば、平面γと、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分との間の距離Ｈを、翼の周縁部の直径Ｄの０．０２８倍以上とすることにより、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分において、翼が、中心軸に直交する平面を基準に中心軸の軸方向により反った傾きとなる。これにより、翼の回転中心付近の正圧面（空気の吹出側の翼面）に空気が流入し易くなり、プロペラファンの送風能力を効率よく高めることができる。また、距離Ｈを翼の周縁部の直径Ｄの０．０５６倍以下とすることにより、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分において翼の傾きが大きくなりすぎることを防ぐ。これにより、正圧面の反対側の負圧面（空気の吹出側の翼面）において空気流れの剥離が生じ、プロペラファンの送風能力が低下することを防止する。結果、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する２枚翼のプロペラファンを実現できる。
【００１３】
また好ましくは、連接部は、第１翼と第２翼との間で延在し、第１翼の根元部および第２翼の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
【００１４】
このように構成されたプロペラファンによれば、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
【００１５】
この発明の別の局面に従ったプロペラファンは、３枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、３枚翼をなす第１翼、第２翼および第３翼と、第１翼、第２翼および第３翼を連接する連接部とを備える。第１翼、第２翼および第３翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第１翼、第２翼および第３翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第１翼、第２翼および第３翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第２翼は、第１翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、第３翼は、第２翼に対して回転方向の側に隣接して配置される。第１翼の前縁部と、第２翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第１翼、第２翼および第３翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第３翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に直角な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。
【００１６】
このように構成されたプロペラファンによれば、平面γと、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分との間の距離Ｈを、翼の周縁部の直径Ｄの０．０２８倍以上とすることにより、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分において、翼が、中心軸に直交する平面を基準に中心軸の軸方向により反った傾きとなる。これにより、翼の回転中心付近の正圧面（空気の吹出側の翼面）に空気が流入し易くなり、プロペラファンの送風能力を効率よく高めることができる。また、距離Ｈを翼の周縁部の直径Ｄの０．０５６倍以下とすることにより、第１翼の前縁部および第２翼の後縁部の接続部分において翼の傾きが大きくなりすぎることを防ぐ。これにより、正圧面の反対側の負圧面（空気の吹出側の翼面）において空気流れの剥離が生じ、プロペラファンの送風能力が低下することを防止する。結果、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する３枚翼のプロペラファンを実現できる。
【００１７】
また好ましくは、連接部は、第１翼、第２翼および第３翼のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
【００１８】
このように構成されたプロペラファンによれば、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
【００１９】
また好ましくは、仮想円の直径ｄは、０．１４≦ｄ／Ｄの関係を満たす。このように構成されたプロペラファンによれば、連接部の大きさが翼の外周寸法に対して小さくなりすぎ、プロペラファンの強度が不十分となることを防止する。
【００２０】
また好ましくは、上述のいずれかに記載のプロペラファンは、樹脂により成型される。このように構成されたプロペラファンによれば、軽量かつ高剛性のプロペラファンを実現することができる。
【００２１】
この発明に従った成型用金型は、上述のいずれかに記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる。このように構成された成型用金型によれば、軽量かつ高剛性の樹脂製プロペラファンを製造することができる。
【００２２】
この発明に従った流体送り装置は、上述のいずれかに記載のプロペラファンを備える。このように構成された流体送り装置によれば、本発明におけるプロペラファンを備えることにより、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献する流体送り装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上に説明したように、この発明に従えば、省エネルギー性や省資源設計の面で大きく貢献するプロペラファン、成型用金型および流体送り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１における２枚翼のプロペラファンを示す側面図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩに示す方向（吸込側）から見たプロペラファンを示す平面図である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩに示す方向（吹出側）から見たプロペラファンを示す平面図である。
【図４】図１中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
【図５】図１中のプロペラファンの一例を示す平面図である。
【図６】図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｘに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。
【図７】図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｙに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。
【図８】図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｚに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。
【図９】図１中のプロペラファンを示す別の側面図である。
【図１０】図１中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
【図１１】図１中のプロペラファンのメカニズムを説明するための別の図である。
【図１２】図１中のプロペラファンのメカニズムを説明するためのさらに別の図である。
【図１３】図１中のプロペラファンのメカニズムを説明するためのさらに別の図である。
【図１４】図９中のプロペラファンに対して第１比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。
【図１５】図９中のプロペラファンに対して第２比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。
【図１６】図９中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
【図１７】図９中のプロペラファンのメカニズムを説明するための別の図である。
【図１８】この発明の実施の形態１における３枚翼のプロペラファンを示す側面図である。
【図１９】図１８中の矢印ＸＩＸに示す方向（吸込側）から見たプロペラファンを示す平面図である。
【図２０】図１８中の矢印ＸＸに示す方向（吹出側）から見たプロペラファンを示す平面図である。
【図２１】図１８中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
【図２２】図１８中のプロペラファンを示す別の側面図である。
【図２３】図１中のプロペラファンのＨ／Ｄと風量との関係を示すグラフである。
【図２４】図１中のプロペラファンのｄ／Ｄと最大応力との関係を示すグラフである。
【図２５】プロペラファンの製造に用いられる成型用金型を示す断面図である。
【図２６】プロペラファンを用いた空気調和機の室外機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２６】
（実施の形態１）
［２枚翼のプロペラファンの構造の説明］
図１は、この発明の実施の形態１における２枚翼のプロペラファンを示す側面図である。図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向（吸込側）から見たプロペラファンを示す平面図である。図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向（吹出側）から見たプロペラファンを示す平面図である。図４は、図１中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
【００２７】
図１から図４を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０は、２枚翼のプロペラファンであり、たとえば、ガラス繊維入りＡＳ（acrylonitrile-styrene）樹脂等の合成樹脂により一体成型されている。
【００２８】
プロペラファン１０は、翼２１Ａおよび翼２１Ｂ（以下、特に区別しない場合は翼２１という）と、翼２１Ａおよび翼２１Ｂを互いに連接する（つなげる）連接部３１とを有する。プロペラファン１０は、仮想軸である中心軸１０１を中心に回転し、図１中の吸込側から吹出側に送風を行なう。
【００２９】
図２中に示すように、プロペラファン１０を中心軸１０１の軸方向から見て、翼２１Ａおよび翼２１Ｂを中心軸１０１の周方向において互いに離間させるような最小の仮想円１０２を描いた場合に、仮想円１０２の内側に連接部３１が規定され、仮想円１０２の外側に翼２１Ａおよび翼２１Ｂが規定される。
【００３０】
翼２１Ａおよび翼２１Ｂは、プロペラファン１０の回転軸、すなわち中心軸１０１の周方向において、等間隔に配置されている。翼２１Ａおよび翼２１Ｂは、同一形状に形成されており、一方の翼を中心軸１０１を中心に他方の翼に向けて回転させた場合に両者の形状が一致するように形成されている。
【００３１】
翼２１は、プロペラファン１０の回転方向の側に位置する前縁部２１ｂと、回転方向の反対側に位置する後縁部２１ｃと、中心軸１０１に対して最も外周側に位置する周縁部２１ａとを有する。周縁部２１ａは、中心軸１０１を中心に直径Ｄを有する円弧状に延びて形成されている。周縁部２１ａは、その円弧状に延びる一端が後縁部２１ｃに連なるように形成されている。
【００３２】
翼２１は、翼先端縁部２１ｄをさらに有する。翼先端縁部２１ｄは、周縁部２１ａと前縁部２１ｂとの間を接続するように形成されている。翼先端縁部２１ｄは、鎌状に尖った形状を有する。周縁部２１ａは、その円弧状に延びる他端が翼先端縁部２１ｄを介して後縁部２１ｃに連なるように形成されている。翼先端縁部２１ｄは、その翼先端縁部２１ｄが形成された翼２１において、プロペラファン１０の最も回転方向の先端側に位置して設けられている。
【００３３】
プロペラファン１０を中心軸１０１の軸方向から見た場合に、翼２１の外形が、前縁部２１ｂ、翼先端縁部２１ｄ、周縁部２１ａおよび後縁部２１ｃによって構成されている。
【００３４】
翼２１には、プロペラファン１０の回転に伴って送風を行なう（吸込側から吹出側に空気を送り出す）翼面２６が形成されている。
【００３５】
翼面２６は、吸込側および吹出側に面する側にそれぞれ形成されている。翼面２６は、前縁部２１ｂ、翼先端縁部２１ｄ、周縁部２１ａおよび後縁部２１ｃに囲まれた領域に形成されている。翼面２６は、前縁部２１ｂ、翼先端縁部２１ｄ、周縁部２１ａおよび後縁部２１ｃに囲まれた領域の全面に形成されている。翼２１Ａおよび翼２１Ｂの翼面２６は、それぞれ、前縁部２１ｂから後縁部２１ｃに向かう周方向において、吸込側から吹出側に傾斜する湾曲面により形成されている。
【００３６】
翼面２６は、正圧面２６ｑと、正圧面２６ｑの裏側に配置される負圧面２６ｐとから構成されている。正圧面２６ｑは、翼面２６の吹出側に面する側に形成され、負圧面２６ｐは、翼面２６の吸込側に面する側に形成されている。プロペラファン１０の回転時、翼面２６上で空気流れが発生するのに伴って、正圧面２６ｑで相対的に大きく、負圧面２６ｐで相対的に小さくなる圧力分布が生じる。
【００３７】
仮想円１０２の外周上に配置される翼２１Ａの根元部と翼２１Ｂの根元部とは、中心軸１０１の軸周りに配置された連接部３１によって互いに接続されている。
【００３８】
連接部３１は、吸込側および吹出側に面する側にそれぞれ翼面３６を有し、翼型に形成されている。翼面３６は、翼２１Ａの翼面２６および翼２１Ｂの翼面２６からそれぞれ連続して形成されている。翼２１Ａの翼面２６と翼２１Ｂの翼面２６とは、翼面３６を介して連続的に形成されている。本実施の形態では、翼２１Ａおよび翼２１Ｂを結ぶ方向において、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが対向し、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとが対向するため、翼２１Ａ側の翼面３６の傾斜方向と、翼２１Ｂ側の翼面３６の傾斜方向とが、中心軸１０１を挟んでねじれた位置関係となる。翼２１Ａおよび翼２１Ｂの翼面２６からそれぞれ連接部３１の翼面３６に連なるに従って翼面の傾斜は小さくなり、翼２１Ａ側の翼面３６と翼２１Ｂ側の翼面３６とが、やがて中心軸１０１を通る線上において滑らかに接続される。すなわち、翼２１Ａ，２１Ｂおよび連接部３１は、一体的かつ連続的に正接して形成される、翼面２６および翼面３６をそれぞれ形成する。
【００３９】
本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、連接部３１において翼２１Ａの根元部と翼２１Ｂの根元部とを接続する領域が、回転に伴って送風を行なう翼面状に形成されている。
【００４０】
図４中に最も明確に表わされるように、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されており、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されている。仮想円１０２は、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとの接続部分に接し、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとの接続部分に接するように描かれている。
【００４１】
連接部３１は、翼２１Ａの前縁部２１ｂ側の根元部から翼２１Ｂの後縁部２１ｃ側の根元部に向かうに従って、気流送出方向の吸込側から吹出側に延在し、翼２１Ｂの前縁部２１ｂ側の根元部から翼２１Ａの後縁部２１ｃ側の根元部に向かうに従って、気流送出方向の吸込側から吹出側に延在するように形成されている。連接部３１は、プロペラファン１０の気流送出方向の吸込側から吹出側に、空気を送出する働きを有する構成をなすように形成されている。
【００４２】
翼２１Ａおよび翼２１Ｂと連接部３１とは、薄肉形状を有し、一体に成型されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、中心軸１０１を中心にその外周側に延出する１枚物の２枚翼が、翼２１Ａおよび翼２１Ｂと連接部３１とにより一体的に成型されている。プロペラファン１０は、翼２１Ａおよび翼２１Ｂと、翼２１Ａの根元部および翼２１Ｂの根元部を接続する連接部３１とを含めて、一体的に成型されている。
【００４３】
プロペラファン１０は、回転軸部としてのボスハブ部４１を有する。ボスハブ部４１は、プロペラファン１０を、その駆動源である図示しないモータの出力軸に接続する部分である。ボスハブ部４１は、円筒形状を有し、中心軸１０１と重なる位置で連接部３１に接続されている。ボスハブ部４１は、吸込側の翼面３６から中心軸１０１の軸方向に延びて形成されている。本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、翼２１Ａの根元部および翼２１Ｂの根元部を接続する領域を回転中心とし、翼２１Ａおよび翼２１Ｂを回転駆動するための部材であるボスハブ部４１が、プロペラファン１０に一体的に設けられている。
【００４４】
なお、ボスハブ部４１の形状は、円筒形状に限られず、モータの出力軸に対する接続構造に応じて適宜変更される。ボスハブ部４１は、吹出側の翼面３６から延びて形成されてもよいし、吸込側および吹出側の翼面３６から延びて形成されてもよい。
【００４５】
連接部３１は、ボスハブ部４１の外周面からその外周側に延出するように形成されている。言い換えれば、連接部３１は、プロペラファン１０を中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１に直角に交差する仮想線Ｚ上における連接部３１の外縁の、中心軸１０１からの最小距離Ｌ１よりも、その仮想線Ｚ上におけるボスハブ部４１の外縁の、中心軸１０１からの距離Ｌ２の方が小さくなるように形成されている（図２を参照のこと）。
【００４６】
図５は、図１中のプロペラファンの一例を示す平面図である。図６は、図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｘに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図７は、図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｙに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図８は、図５中のプロペラファンを２点鎖線Ｚに示す位置で切断した場合の断面形状を示す斜視図である。図６および図７中には、翼２１の断面が示され、図８中には、連接部３１の断面が示されている。
【００４７】
図６および図７を参照して、翼２１は、前縁部２１ｂと後縁部２１ｃとを結ぶ、周方向の断面形状の厚みが、翼中心付近から前縁部２１ｂおよび後縁部２１ｃにそれぞれ向かうほど薄くなり、翼中心よりも前縁部２１ｂ側に寄った位置に最大厚みを有する翼型形状に形成されている。図８を参照して、連接部３１は、上記に説明した翼２１と同様の翼型形状に形成されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン１０は、翼２１の周縁部２１ａから中心軸１０１に向かういずれの断面位置においても翼型の断面形状を有するように形成されている。
【００４８】
なお、以上においては、合成樹脂により一体成型されるプロペラファン１０について説明したが、本発明におけるプロペラファンは樹脂製に限られるものではない。たとえば、一枚物の板金を捻り加工することによってプロペラファン１０を形成してもよいし、曲面を有して形成される一体の薄肉状物によりプロペラファン１０を形成してもよい。これらの場合、別に成型したボスハブ部４１をプロペラファン１０の回転中心に接合する構造としてもよい。
【００４９】
図２を参照して、翼２１Ａおよび翼２１Ｂの各翼において、周縁部２１ａおよび後縁部２１ｃは、交点２１ｅで連なっている。交点２１ｅは、直径Ｄを有して円弧を描く周縁部２１ａの端部と、この端部に連なる後縁部２１ｃとの交わる位置に存在する。翼２１Ａにおける交点２１ｅと、翼２１Ｂにおける交点２１ｅとは、中心軸１０１の軸方向において同じ高さに存在する。
【００５０】
図２中には、前縁部２１ｂと周縁部２１ａとを接続する翼先端縁部２１ｄと、中心軸１０１とを含む仮想上の平面２１０が規定されている。
【００５１】
図９は、図１中のプロペラファンを示す別の側面図である。図９中には、図２中の平面２１０に平行な矢印ＩＸに示す方向から見たプロペラファン１０が示されている。
【００５２】
図９を参照して、図中には、翼２１Ａおよび翼２１Ｂにおける交点２１ｅを含み、中心軸１０１に直交する平面γが規定されている。図９中に示す方向からプロペラファン１０を見た場合に、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが、連接部３１を通じて接続されている。この翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとの接続部分は、翼２１Ａの前縁部２１ｂから翼２１Ｂの後縁部２１ｃに向かうに従って、中心軸１０１と交差しながら、気流送出方向の吸込側から吹出側に延びるように形成されている。
【００５３】
翼２１の周縁部２１ａの直径をＤとし、中心軸１０１の線上における、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離をＨとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン１０は、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。
【００５４】
図２を参照して、内側に連接部３１を規定する仮想円１０２の直径をｄとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、仮想円１０２の直径ｄが翼２１の周縁部２１ａの直径Ｄの０．１４倍以上の値に設定されている。すなわち、本実施の形態におけるプロペラファン１０は、０．１４≦ｄ／Ｄの関係を満たすように形成されている。
【００５５】
なお、本発明において、この仮想円１０２の直径ｄと翼２１の直径Ｄとの関係式は、必須の構成ではない。また、０．１４≦ｄ／Ｄの関係を満たすプロペラファンにおいて、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たさない構成としてもよい。
【００５６】
［プロペラファンによって奏される作用、効果の説明］
続いて、本実施の形態におけるプロペラファン１０によって奏される作用、効果について説明する。
【００５７】
まず、本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、翼２１Ａおよび翼２１Ｂの間を連接する翼型の連接部３１が設けられる。このような構成により、従来、ボスハブ部として十分に活用することができていなかった回転中心部においても翼型の断面形状および大きな迎え角を有する翼として有効に活用することができる。これにより、外周側に比べて周速の遅い中心部付近の送風能力を大幅に増強でき、ファン全体の送風性能を大幅に改善することができる。
【００５８】
送風を行なう翼の面積を増加させることにより、同一回転数において風量を増加させることができる。さらに、従来、回転中心部に存在していた大きなボスハブ部の大部分を、翼型の断面形状を有する連接部３１に置き換えることによって、プロペラファンの質量を低減することができる。これにより、駆動用のモータへの負荷が軽減され、同一風量において消費電力を低減することもできる。
【００５９】
図１０から図１３は、図１中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
【００６０】
図１０中には、比較のためのプロペラファンが示されている。図１０を参照して、比較のためのプロペラファン１１０においては、回転中心にボスハブ部１４１が設けられており、さらに、このボスハブ部１４１からその外周側に延出するように翼１２１（１２１Ａ，１２１Ｂ）が設けられている。翼１２１の形状は、図２中の翼２１とほぼ同一である。
【００６１】
図１０から図１３を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０の上記メカニズムについて詳細に説明する。ファンの翼２１が駆動して回転することにより、風はファンの翼面２６上を通過する。その際、風は、まず翼２１の前縁部２１ｂと出会い、それから翼面２６に沿って流れ、翼２１の後縁部２１ｃから流出する。
【００６２】
翼２１が働く中で最も中心に近い位置の近傍で生ずる現象を考える。比較のためのプロペラファン１１０（図１１を参照のこと）の場合、翼２１の根元部とボスハブ部１４１が接する位置の前縁部２１ｂ（図１１中のＳ１）から風が翼面２６に流入する。その後、回転しつつ遠心力の影響を受けるため、流線は、同心円よりもやや外側に広がる形、図１１中のＲ１を描く。このＲ１より内側の斜線部（面積Ａ）は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。
【００６３】
これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１０は、ボスハブ部４１が極めて小さく、比較のためのプロペラファン１１０と比べて、さらに中心に近い位置まで翼として働くため、翼２１の根元部と連接部３１との境界付近における前縁部２１ｂ（図１２中のＳ２）から風が翼面３６に流入する。その後、流線は、同心円よりもやや外側に広がり、図１２中のＲ２を描く。比較のためのプロペラファン１１０と同様、このＲ２より内側の斜線部（面積Ｂ）は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。図１３中には、この両者の風を送る送風機の仕事をなすことができない領域の面積差（Ａ−Ｂ）が示されている。
【００６４】
航空工学において、揚力は面積に比例することが周知である。この面積差（Ａ−Ｂ）の分、本実施の形態におけるプロペラファン１０はファンに生じる揚力が大きくなる。なお、風は、揚力の反作用にて生ずる反力にて送風されることが知られており、揚力が大きいと、その分反力も大きくなり、送風能力が増加する。
【００６５】
以上の理由により、本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、回転中心に配置された連接部３１によって送風能力を向上させることができる。
【００６６】
本実施の形態におけるプロペラファン１０は、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係（Ｄ：翼２１の周縁部２１ａの直径、Ｈ：中心軸１０１の線上における、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離）を満たす。次に、この構成によって奏される作用、効果について説明する。
【００６７】
図１４は、図９中のプロペラファンに対して第１比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。図１５は、図９中のプロペラファンに対して第２比較例をなすプロペラファンを示す側面図である。
【００６８】
図１４中には、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離がＨ１であり、Ｈ１／Ｄ＜０．０２８の関係を満たすプロペラファンが示されている。図１５中には、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離がＨ２であり、Ｈ２／Ｄ＞０．０５６の関係を満たすプロペラファンが示されている。
【００６９】
図１４を参照して、Ｈ１／Ｄの値が０．０２８よりも小さい範囲となる第１比較例のプロペラファンの場合、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分が、中心軸１０１に直交する平面に対して小さい角度で傾きながら延びる。この場合、翼２１Ａの前縁部２１ｂから流入し、翼２１Ｂの後縁部２１ｃから流出していく空気を、回転中心付近において中心軸１０１の軸方向に強く送り出すことができず、送風効果が損なわれる。
【００７０】
図１６および図１７は、図９中のプロペラファンのメカニズムを説明するための図である。
【００７１】
図９、図１６および図１７を参照して、一方、０．０２８≦Ｈ／Ｄの関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン１０は、第１比較例のプロペラファンと比べて、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分が、中心軸１０１に直交する平面に対して大きい角度で傾き、中心軸１０１の軸方向により反った形状となる。
【００７２】
この場合、図１６中に示すように、図１２中のＳ２との比較において、翼２１の根元部と連接部３１との境界により近い前縁部２１ｂ（図１６中のＳ３）から風が翼面２６に流入するため、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分付近において正圧面２６ｑ側に空気が流入し易くなる。その後、流線は、同心円よりもやや外側に広がり、図１６中のＲ３を描く。このＲ３より内側の斜線部（面積Ｃ）は、風を送る送風機の仕事をなすことができない。図１７中には、図１２中のプロペラファンとの比較において、風を送る送風機の仕事をなすことができない領域の面積差（Ｂ−Ｃ）が示されている。
【００７３】
図１５を参照して、Ｈ２／Ｄの値が０．０５６よりも大きい範囲となる第２比較例のプロペラファンの場合、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分が、中心軸１０１に直交する平面に対してさらに大きい角度で傾いた状態となる。このような構成では、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分付近において正圧面２６ｑ側に空気が流入し易くなる一方で、負圧面２６ｐ側で空気流れの剥離が生じるおそれがある。
【００７４】
これに対して、Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン３１０においては、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分において翼２１の傾きが大きくなりすぎることを防ぎ、負圧面２６ｐ側における剥離の発生を防止する。
【００７５】
以上の理由により、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす本実施の形態におけるプロペラファン１０により、優れた送風能力を実現することができる。
【００７６】
以上に説明した作用、効果から導出される効果として、下記の内容を挙げることができる。
【００７７】
（１）同一回転数時の風量を増加できるため、騒音を低減できる。（近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために風量を増加する傾向にある。このため、騒音が増大して住環境の快適性が損なわれるといった問題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１０によれば、騒音の増大なしに風量を増加できる。）
（２）圧力流量特性を向上できるため、ファン性能を向上できる。（近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために熱交換器の能力増加に伴い圧力損失が増大する傾向にある。熱交換器の圧力損失が増大すると、風量が低下する（トレードオフの関係）ため、熱交換器の能力増加の効果を十分に得ることができないという課題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１０によれば、圧力流量特性を向上できるため、圧力損失の大きい熱交換器に対しても、風量の低下を抑制でき、その結果、熱交換器の能力増加の効果を十分に得ることができる。）
（３）ファン効率を向上でき、消費電力を低減できる。（近年、たとえば、空気調和機においては、省エネルギー性を向上させるために風量を増加する傾向にある。このため、モータの消費電力が増大するといった問題があった。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１０によれば、風量を増加してもモータの消費電力の増大を抑制できる。風量を増加しない場合には、効率が向上しているため、モータの消費電力を低減できる。）
（４）軽量化により、材料を削減できるとともに、モータの消費電力をさらに低減できる。（ファンの重量が大きいと、モータシャフトのベアリング損失等が増大し、余分な消費電力を必要とする。これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１０によれば、ファンを大幅に軽量化でき、その結果、モータシャフトのベアリング損失等を減少できるため、モータの消費電力を低減できる。）
この結果、この発明の実施の形態１におけるプロペラファン１０によれば、地球環境保全に対し、省エネルギー性、省資源設計の面で、大きく貢献するプロペラファンを実現することができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態におけるプロペラファン１０においては、仮想円１０２の直径ｄが、翼２１の周縁部２１ａの直径Ｄの０．１４倍以上の値に設定されている。これにより、翼２１Ａの根元部と翼２１Ｂの根元部とを接続する役割を果たす連接部３１の大きさが、翼の外周寸法に対して小さくなりすぎることを防ぐ。結果、プロペラファン１０の強度を十分に確保することができる。
【００７９】
［３枚翼のプロペラファンの構造の説明］
続いて、図１中のプロペラファン１０の構造を適用した３枚翼のプロペラファンの構造について説明する。なお、図１中のプロペラファン１０と比較して重複する構造については説明を繰り返さない。
【００８０】
図１８は、この発明の実施の形態１における３枚翼のプロペラファンを示す側面図である。図１９は、図１８中の矢印ＸＩＸに示す方向（吸込側）から見たプロペラファンを示す平面図である。図２０は、図１８中の矢印ＸＸに示す方向（吹出側）から見たプロペラファンを示す平面図である。図２１は、図１８中のプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。
【００８１】
図１８から図２１を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン５０は、３枚翼のプロペラファンである。プロペラファン５０は、周方向に離間して設けられ、中心軸１０１を中心に回転するのに伴って送風を行なう翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃ（以下、特に区別しない場合は翼２１という）と、翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃを互いに連接する連接部３１とを有する。
【００８２】
図１９中に示すように、プロペラファン５０を中心軸１０１の軸方向から見て、翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃを中心軸１０１の周方向において互いに離間させるような最小の仮想円１０２を描いた場合に、仮想円１０２の内側に連接部３１が規定され、仮想円１０２の外側に翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃが規定される。
【００８３】
翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃは、プロペラファン５０の回転軸、すなわち中心軸１０１の周方向において、等間隔に配置されている。翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃは、同一形状に形成されている。翼２１Ｂは、翼２１Ａに対してプロペラファン５０の回転方向の側に隣接して配置され、翼２１Ｃは、翼２１Ｂに対してプロペラファン５０の回転方向の側に隣接して配置されている。
【００８４】
仮想円１０２の外周上に配置される翼２１Ａの根元部と翼２１Ｂの根元部と翼２１Ｃの根元部とは、中心軸１０１の軸周りに配置された連接部３１によって互いに接続されている。本実施の形態におけるプロペラファン５０においては、中心軸１０１を中心にその外周側に延出する１枚物の３枚翼が、翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃと、連接部３１とにより一体的に成型されている。
【００８５】
図２１中に最も明確に表わされるように、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されており、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ｃの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続され、翼２１Ｃの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されている。仮想円１０２は、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとの接続部分に接し、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ｃの後縁部２１ｃとの接続部分に接し、翼２１Ｃの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとの接続部分に接するように描かれている。
【００８６】
プロペラファン５０は、中心軸部としてのボスハブ部４１を有する。連接部３１は、ボスハブ部４１の外周面からその外周側に延出するように形成されている。言い換えれば、連接部３１は、プロペラファン５０を中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１を通る仮想線Ｚ上における、中心軸１０１からの連接部３１の最小長さＬ１よりも、その仮想線Ｚ上における中心軸１０１からのボスハブ部４１の長さＬ２の方が小さくなるように形成されている（図１９を参照のこと）。
【００８７】
図１９を参照して、本実施の形態における３枚翼のプロペラファン５０においては、翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃの各翼において、周縁部２１ａおよび後縁部２１ｃは、交点２１ｅで連なっている。翼２１Ａにおける交点２１ｅと、翼２１Ｂにおける交点２１ｅと、翼２１Ｃにおける交点２１ｅとは、中心軸１０１の軸方向において同じ高さに存在する。
【００８８】
図中には、翼２１Ｃにおいて前縁部２１ｂと周縁部２１ａとを接続する翼先端縁部２１ｄと、中心軸１０１とを含む仮想上の平面２２０が規定されている。
【００８９】
図２２は、図１８中のプロペラファンを示す別の側面図である。図２２中には、図１９中の平面２２０に直交する矢印ＸＸＩＩに示す方向から見たプロペラファン５０が示されている。
【００９０】
図２２を参照して、翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃにおける交点２１ｅを含み、中心軸１０１に直交する平面γが規定されている。図２２中に示す方向からプロペラファン５０を見た場合に、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが、連接部３１を通じて接続されている。
【００９１】
翼２１の周縁部２１ａの直径をＤとし、中心軸１０１の線上における、平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離をＨとした場合に、本実施の形態におけるプロペラファン５０は、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。
【００９２】
このように構成された３枚翼のプロペラファン５０においても、上記の２枚翼のプロペラファン１０と同様の作用、効果が奏される。
【００９３】
［作用、効果を確認するための実施例の説明］
続いて、本実施の形態におけるプロペラファン１０，５０によって奏される作用、効果を確認するために行なった実施例について説明する。
【００９４】
図２３は、図１中のプロペラファンのＨ／Ｄと風量との関係を示すグラフである。
図２３を参照して、本実施例では、Ｈ（平面γと、翼２１Ａの前縁部２１ｂおよび翼２１Ｂの後縁部２１ｃの接続部分との間の距離）／Ｄ（翼２１の周縁部２１ａの直径Ｄ）の値が異なる複数種類のプロペラファンを準備し、一定の回転数で回転させた。各プロペラファンにおける風量を測定し、その測定結果を図２３中のグラフにまとめた。本実施例では、直径Ｄを４６０ｍｍとし、回転数を１０００ｒｐｍとした。
【００９５】
なお、図２３中では、Ｈ／Ｄ＝０．０２８の時に測定された風量の値を基準（１００％）として、各Ｈ／Ｄの時に測定される風量の大きさを縦軸に示した。
【００９６】
図２３中に示すように、Ｈ／Ｄの値が増大するに従って風量が増大し、Ｈ／Ｄの値が０．０４２付近で風量が極大値をとり、さらにＨ／Ｄの値が増大すると風量が減少する結果となった。この結果、Ｈ／Ｄ＝０．０４２を中心とする０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の範囲で大きい風量が得られることを確認できた。
【００９７】
図２４は、図１中のプロペラファンのｄ／Ｄと最大応力との関係を示すグラフである。
図２４を参照して、本実施例では、ｄ（仮想円１０２の直径）／Ｄ（翼２１の周縁部２１ａの直径Ｄ）が変化するのに伴って、プロペラファンの最大応力がどのように変化するかをシミュレーションにより測定し、その結果を図２４中に示すグラフにまとめた。シミュレーションは、中心軸１０１を中心にプロペラファンを回転させ、遠心力荷重によりプロペラファン全体に作用する応力を求めた。回転数は、１０００ｒｐｍで一定とし、プロペラファン全体に作用する応力値の中で最も大きい応力を最大応力とした。
【００９８】
なお、図２４中では、ｄ／Ｄ＝０．１９５の時に測定された最大応力の値を基準（１００％）として、各ｄ／Ｄの時に測定される最大応力の大きさを縦軸に示した。
【００９９】
測定の結果、ｄ／Ｄの値が減少する、つまり、翼外周に対する連接部３１の大きさの割合が小さくなるのに従って、プロペラファン１０の最大応力が徐々に大きくなった。この際、ｄ／Ｄの値が０．１４よりも小さい範囲になると最大応力が顕著に増大し、プロペラファン１０の強度が著しく低下した。この結果、０．１４≦ｄ／Ｄの範囲で、プロペラファン１０の強度を確保できることを確認できた。
【０１００】
なお、上記の実施例では、２枚翼のプロペラファン１０を一例に挙げて風量、最大応力の測定を行なったが、３枚翼のプロペラファン５０であっても、図２３および図２４中に示す内容と同様の測定結果が得られる。
【０１０１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、まず、実施の形態１における各種プロペラファンを樹脂を用いて成型するための成型用金型の構造について説明する。
【０１０２】
図２５は、プロペラファンの製造に用いられる成型用金型を示す断面図である。図２５を参照して、成型用金型６１は、固定側金型６２および可動側金型６３を有する。固定側金型６２および可動側金型６３により、プロペラファンと略同一形状であって、流動性の樹脂が注入されるキャビティが規定されている。
【０１０３】
成型用金型６１には、キャビティに注入された樹脂の流動性を高めるための図示しないヒータが設けられてもよい。このようなヒータの設置は、たとえば、ガラス繊維入りＡＳ樹脂のような強度を増加させた合成樹脂を用いる場合に特に有効である。
【０１０４】
なお、図２５中に示す成型用金型６１においては、プロペラファンにおける正圧面側表面を固定側金型６２によって形成し、負圧面側表面を可動側金型６３によって形成することを想定しているが、プロペラファンの負圧面側表面を固定側金型６２によって形成し、プロペラファンの正圧面側表面を可動側金型６３によって形成してもよい。
【０１０５】
プロペラファンとして、材料に金属を用い、プレス加工による絞り成型により一体に形成するものがある。これらの成型は、厚い金属板では絞りが困難であり、質量も重くなるため、一般的には薄い金属板が用いられる。この場合、大きなプロペラファンでは、強度（剛性）を保つことが困難である。これに対して、翼部分より厚い金属板で形成したスパイダーと呼ばれる部品を用い、翼部分を回転軸に固定するものがあるが、質量が重くなり、ファンバランスも悪くなるという問題がある。また、一般的には、薄く、一定の厚みを有する金属板が用いられるため、翼部分の断面形状を翼型にすることができないという問題がある。
【０１０６】
これに対して、プロペラファンを樹脂を用いて形成することにより、これらの問題を一括して解決することができる。
【０１０７】
続いて、実施の形態１におけるプロペラファン１０を有する流体送り装置の一例として空気調和機の室外機について説明する。
【０１０８】
図２６は、プロペラファンを用いた空気調和機の室外機を示す図である。図２６を参照して、空気調和機の室外機７５は、実施の形態１におけるプロペラファン１０と、駆動用モータ７２とを有する送風機７３を備える。この送風機７３によって流体が送出される。また、室外機７５内には室外熱交換器７４が設けられ、送風機７３によって効率的に熱交換が行なわれる。なお、送風機７３は、モータアングル７６によって室外機７５に設置されている。
【０１０９】
このような構成によれば、室外機７５は、実施の形態１において説明したプロペラファン１０を有するため、騒音の発生が抑制されて運転音が静かになる。
【０１１０】
さらに、プロペラファン１０により送風の効率が向上するので、本室外機７５では消費エネルギーも低減することができる。なお、実施の形態１において説明したプロペラファン５０を用いた場合も、同様の効果が得られる。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、流体送り装置の一例として、空気調和機の室外機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気清浄機、加湿機、扇風機、ファンヒータ、冷却装置、換気装置などの流体を送出する装置についても本プロペラファンを適用することによって、同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
この発明は、主に、空気清浄機や空気調和機などの送風機能を有する家庭用の電気機器に適用される。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，５０  プロペラファン、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  翼、２１ａ  周縁部、２１ｂ  前縁部、２１ｃ  後縁部、２１ｄ  翼先端縁部、２１ｅ  交点、２６  翼面、２６ｑ  正圧面、２６ｐ  負圧面、３１  連接部、３６  翼面、４１  ボスハブ部、６１  成型用金型、６２  固定側金型、６３  可動側金型、７２  駆動用モータ、７３  送風機、７４  室外熱交換器、７５  室外機、７６  モータアングル、１０１  中心軸、１０２  仮想円、２１０，２２０  平面。
【図１】
2011058449.tif 000003
【図２】
2011058449.tif 000004
【図３】
2011058449.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011058449.tif 000007
【図６】
2011058449.tif 000008
【図７】
2011058449.tif 000009
【図８】
2011058449.tif 000010
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明の１つの局面に従ったプロペラファンは、２枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、２枚翼をなす第１翼および第２翼と、第１翼および第２翼を連接する連接部とを備える。第１翼および第２翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第１翼および第２翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第１翼および第２翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第１翼の前縁部と第２翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第１翼および第２翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第１翼および第２翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に平行な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第１翼の前縁部または第２翼の後縁部と中心軸とが交わる位置との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。連接部は、第１翼と第２翼との間で延在し、第１翼の根元部および第２翼の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この発明の別の局面に従ったプロペラファンは、３枚翼のプロペラファンである。プロペラファンは、３枚翼をなす第１翼、第２翼および第３翼と、第１翼、第２翼および第３翼を連接する連接部とを備える。第１翼、第２翼および第３翼は、周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行なう。プロペラファンを中心軸の軸方向から見て、第１翼、第２翼および第３翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、連接部は、その仮想円の内側に配置される。第１翼、第２翼および第３翼の各翼は、中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、周縁部に連なる後縁部と、前縁部と周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有する。第２翼は、第１翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、第３翼は、第２翼に対して回転方向の側に隣接して配置される。第１翼の前縁部と、第２翼の後縁部とが、連接部を通じて接続される。第１翼、第２翼および第３翼の、後縁部および周縁部の各交点を含み、中心軸に直交する平面をγと規定する。プロペラファンを、第３翼の翼先端縁部と、中心軸とを含む平面に直角な方向から見た場合に、中心軸の線上における、平面γと、第１翼の前縁部または第２翼の後縁部と中心軸とが交わる位置との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たす。連接部は、第１翼、第２翼および第３翼のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、連接部に回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を形成することにより、翼の回転中心付近においても順方向への送風が可能となり、送風能力を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図４中に最も明確に表わされるように、翼２１Ａの前縁部２１ｂと翼２１Ｂの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されており、翼２１Ｂの前縁部２１ｂと翼２１Ａの後縁部２１ｃとが連接部３１を通じて接続されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚翼のプロペラファンであって、
周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行ない、２枚翼をなす第１翼および第２翼と、
プロペラファンを前記中心軸の軸方向から見て、前記第１翼および前記第２翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、その仮想円の内側に配置され、前記第１翼および前記第２翼を連接する連接部とを備え、
前記第１翼および前記第２翼の各翼は、前記中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部に連なる後縁部と、前記前縁部と前記周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有し、
前記第１翼の前記前縁部と前記第２翼の前記後縁部とが、前記連接部を通じて接続され、
前記第１翼および前記第２翼の、前記後縁部および前記周縁部の各交点を含み、前記中心軸に直交する平面をγと規定し、
プロペラファンを、前記第１翼および前記第２翼の前記翼先端縁部と、前記中心軸とを含む平面に平行な方向から見た場合に、前記中心軸の線上における、前記平面γと、前記第１翼の前記前縁部または前記第２翼の前記後縁部と前記中心軸とが交わる位置との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たし、
前記連接部は、前記第１翼と前記第２翼との間で延在し、前記第１翼の根元部および前記第２翼の根元部を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する、プロペラファン。
【請求項２】
３枚翼のプロペラファンであって、
周方向に離間して設けられ、仮想の中心軸を中心に回転するのに伴って送風を行ない、３枚翼をなす第１翼、第２翼および第３翼と、
プロペラファンを前記中心軸の軸方向から見て、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼を周方向に離間させるような最小の仮想円を描いた場合に、その仮想円の内側に配置され、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼を連接する連接部とを備え、
前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼の各翼は、前記中心軸を中心に、直径Ｄを有して円弧状に延びる周縁部と、回転方向の側に配置される前縁部と、回転方向の反対側に配置され、前記周縁部に連なる後縁部と、前記前縁部と前記周縁部とを接続し、回転方向に向けて突出する翼先端縁部とを有し、
前記第２翼は、前記第１翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、前記第３翼は、前記第２翼に対して回転方向の側に隣接して配置され、
前記第１翼の前記前縁部と、前記第２翼の前記後縁部とが、前記連接部を通じて接続され、
前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼の、前記後縁部および前記周縁部の各交点を含み、前記中心軸に直交する平面をγと規定し、
プロペラファンを、前記第３翼の前記翼先端縁部と、前記中心軸とを含む平面に直角な方向から見た場合に、前記中心軸の線上における、前記平面γと、前記第１翼の前記前縁部または前記第２翼の前記後縁部と前記中心軸とが交わる位置との間の距離Ｈは、０．０２８≦Ｈ／Ｄ≦０．０５６の関係を満たし、
前記連接部は、前記第１翼、前記第２翼および前記第３翼のうちの隣接する翼間で延在し、隣接する翼の根元部同士を接続する領域に、回転に伴って送風を行なうための翼面状の表面を有する、プロペラファン。
【請求項３】
前記仮想円の直径ｄは、０．１４≦ｄ／Ｄの関係を満たす、請求項１または２に記載のプロペラファン。
【請求項４】
樹脂により成型される、請求項１から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４に記載のプロペラファンを樹脂により成型するために用いられる、成型用金型。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載のプロペラファンを備える、流体送り装置。