(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を回転中心として回転する回転軸部と、
前記回転軸部から径方向外側に向けて突設され、吸込側に位置する負圧面および噴出側に位置する正圧面を含む翼とを備え、
前記翼は、回転方向における前方側に位置する前縁部と、回転方向における後方側に位置する後縁部と、回転方向に沿って延びる外縁部とを含み、
前記外縁部は、前記前縁部側に位置する前方外縁部と、前記後縁部側に位置する後方外縁部と、前記前方外縁部および前記後方外縁部を接続するとともに前記中心軸側に向けて窪んだ窪み形状の接続部とを有し、
前記翼が、前記回転軸部側に位置する翼内側領域と、前記外縁部側に位置する翼外側領域と、前記負圧面側が凹となり前記正圧面側が凸となるように前記翼内側領域と前記翼外側領域との境目においてこれらを湾曲してまたは屈曲して連結する連結部とを有し、
前記外縁部は、前記前方外縁部が前記前縁部の外端に接続する前端と、前記後方外縁部が前記後縁部の外端に接続する後端とを有し、
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記前端および前記回転中心を結ぶ線分と前記後端および前記回転中心を結ぶ線分とが成す角の二等分線に対して直交する方向に沿った、前記前端と前記後端との間の距離Ｗと、前記二等分線と直交する方向に沿った、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点と前記後端との間の距離ｗとが、０＜ｗ／Ｗ≦０．７の条件を満たしている、プロペラファン。
【請求項２】
前記連結部が、回転方向に沿って設けられているともに、前記外縁部の回転方向における前端近傍の位置から前記後縁部の径方向における途中の位置の近傍に向けて延在している、請求項１に記載のプロペラファン。
【請求項３】
樹脂成形品からなる、請求項１または２に記載のプロペラファン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のプロペラファンと、
前記プロペラファンを回転駆動する駆動モータとを備えた、流体送り装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプロペラファンを成形するために用いられる、プロペラファンの成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラファンおよびこれを備えた流体送り装置ならびにプロペラファンの成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロペラファンとして、たとえば特開２００８−１５７１１７号公報（特許文献１）に開示されるように、翼の外縁部に微小な切り欠きを複数設けたものや、たとえば特開２００３−２０６８９４号公報（特許文献２）に開示されるように、翼の後縁部に切り欠きを設けたもの等が知られている。
【０００３】
これらプロペラファンは、翼の外縁部や後縁部に発生する正圧面側から負圧面側に流れ込む渦（一般的に馬蹄渦と呼ばれる）を抑制することにより、主として騒音の低減や送風効率の向上に特化してその設計がなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５７１１７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６８９４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、上記特許文献１および２に開示される如くのプロペラファンにあっては、風当たりの良い風（人によってその表現は変わるが、やわらかな風、自然な風、さわやかな風、心地よい風、滑らかな風、優しい風、細やかな風、快適な風等と言い換えることもできる）を発生させることを目的としてなされたものではないため、当該プロペラファンをたとえば扇風機等に適用した場合には、送られてくる風をユーザが不快に感じてしまう場合がある。
【０００６】
これは、一般的にプロペラファンに設けられる翼枚数が比較的少ないためであり、翼と翼との間の比較的大きな空間を空気が通過することとなり、その結果プロペラファンから送られてくる風の圧力変動が大きくなってしまうことが主たる原因である。したがって、プロペラファンにて発生される風を風当たりの良いものとするためには、送られてくる風の圧力変動が小さくなるようにプロペラファンの翼枚数を増やすことが必要になる。しかしながら、翼枚数を増やした場合には、プロペラファンの送風効率が下がるという課題が生じてしまう。
【０００７】
また、近年の節電意識の高まりに伴い、扇風機をサーキュレータ（室内空間を対流する大きな風の流れを発生させることにより、エアコン等に代表される空気調和機によって得られる空気調和機能を増大させるためのもの）として使用することが多くみられるようになっている。しかしながら、扇風機に搭載される従来のプロペラファンは、低速回転時において風が収束し（すなわち風の直進性が高く）、高速回転時において風が拡散する（すなわち風の直進性が低い）ため、サーキュレータとしての使用には適していない側面もある。さらには、扇風機に搭載される従来のプロペラファンは、高速回転時において騒音が特に顕著となってしまう課題も有している。
【０００８】
加えて、夜間等の就寝時に風を殆ど感じることなく扇風機を運転させたいと考えた場合にも、扇風機に搭載される従来のプロペラファンでは、低速回転時においても相当程度の騒音が発生し、また送られてくる風の風当たりが強く、夜間を通しての使用がためらわれる場合もあった。
【０００９】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことができるとともに、騒音の低減が図られたプロペラファンおよびこれを備えた流体送り装置ならびにプロペラファンの成形用金型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】
【００１０】
本発明に基づくプロペラファンは、中心軸を回転中心として回転する回転軸部と、上記回転軸部から径方向外側に向けて突設され、吸込側に位置する負圧面および噴出側に位置する正圧面を含む翼とを備えている。上記翼は、回転方向における前方側に位置する前縁部と、回転方向における後方側に位置する後縁部と、回転方向に沿って延びる外縁部とを含んでおり、上記外縁部は、上記前縁部側に位置する前方外縁部と、上記後縁部側に位置する後方外縁部と、上記前方外縁部および上記後方外縁部を接続するとともに上記中心軸側に向けて窪んだ窪み形状の接続部とを有している。上記翼は、上記回転軸部側に位置する翼内側領域と、上記外縁部側に位置する翼外側領域と、上記負圧面側が凹となり上記正圧面側が凸となるように上記翼内側領域と上記翼外側領域との境目においてこれらを湾曲してまたは屈曲して連結する連結部とを有している。上記外縁部は、上記前方外縁部が上記前縁部の外端に接続する前端と、上記後方外縁部が上記後縁部の外端に接続する後端とを有している。上記本発明に基づくプロペラファンにあっては、上記中心軸に沿って上記翼を平面視した状態において、上記前端および上記回転中心を結ぶ線分と上記後端および上記回転中心を結ぶ線分とが成す角の二等分線に対して直交する方向に沿った、上記前端と上記後端との間の距離Ｗと、上記二等分線と直交する方向に沿った、上記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点と上記後端との間の距離ｗとが、０＜ｗ／Ｗ≦０．７の条件を満たしている。
【００１１】
なお、上記接続部は、最大半径の異なる上記前方外縁部と上記後方外縁部とを接続する部位であり、望ましくは上記前方外縁部と上記後方外縁部とを滑らかに接続している。また、上記接続部は、望ましくは上記前方外縁部と上記後方外縁部とを略鋭角形状、たとえば切れ込みを有する状態で接続している。また、上記接続部は、望ましくは上記前方外縁部と上記後方外縁部とを略鈍角形状、たとえば段差を有する状態で接続している。また、上記接続部は、望ましくは上記中心軸側に向けて窪んだ形状とされている。
上記本発明に基づくプロペラファンにあっては、上記連結部が、回転方向に沿って設けられているともに、上記外縁部の回転方向における前端近傍の位置から上記後縁部の径方向における途中の位置の近傍に向けて延在していることが好ましい。
上記本発明に基づくプロペラファンは、樹脂成形品にて構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に基づく流体送り装置は、上述した本発明に基づくプロペラファンと、当該プロペラファンを回転駆動する駆動モータとを備えている。
【００１７】
本発明に基づくプロペラファンの成形用金型は、上述した本発明に基づくプロペラファンが樹脂成形品にて構成される場合に、これを成形するために用いられるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことができるとともに、騒音の低減が図られたプロペラファンおよびこれを備えた流体送り装置ならびにプロペラファンの成形用金型とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における扇風機の一部分解側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの背面側から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの正面側から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの背面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの正面図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における扇風機においてプロペラファンを低速回転させた場合に得られる風の流れを示す概念図である。
【図９】本発明の実施の形態１における扇風機においてプロペラファンを低速回転させた場合に得られる風の状態を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における扇風機においてプロペラファンを高速回転させた場合に得られる風の流れを示す概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における扇風機においてプロペラファンを高速回転させた場合に得られる風の状態を模式的に示す図である。
【図１２】第１検証試験において得られた、翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。
【図１３】第１検証試験において得られた、翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。
【図１４】第１検証試験において得られた、翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。
【図１５】第２検証試験において得られた、実施例１および比較例１に係るプロペラファンの回転中心からの距離と風速との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態１におけるプロペラファンの成形用金型を示す模式断面図である。
【図１７】第１変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図１８】第１変形例に係るプロペラファンの側面図である。
【図１９】第１変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図２０】第２変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図２１】第２変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図２２】第３変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図２３】第３変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図２４】第４変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図２５】第４変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図２６】第５変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図２７】第５変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図２８】第６変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図２９】第６変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図３０】第７変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図３１】第７変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図３２】第８変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図３３】第８変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図３４】第９変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図３５】第９変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図３６】第１０変形例に係るプロペラファンの背面図である。
【図３７】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの背面側から見た斜視図である。
【図３８】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの背面図である。
【図３９】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの正面図である。
【図４０】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの側面図である。
【図４１】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【図４２】本発明の実施の形態２におけるプロペラファンを含む各種のプロペラファンを回転させた場合の圧力変動を概念的に示すグラフである。
【図４３】第３検証試験において得られた、翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。
【図４４】第３検証試験において得られた、翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。
【図４５】第３検証試験において得られた、翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。
【図４６】第４検証試験において得られた、実施例２および比較例１に係るプロペラファンの回転中心からの距離と風速との関係を示すグラフである。
【図４７】第５検証試験において得られた、実施例２に係るプロペラファンの周波数別の騒音を示すグラフである。
【図４８】第５検証試験において得られた、比較例２に係るプロペラファンの周波数別の騒音を示すグラフである。
【図４９】第５検証試験において得られた、比較例３に係るプロペラファンの周波数別の騒音を示すグラフである。
【図５０】本発明の実施の形態３におけるプロペラファンの側面図である。
【図５１】本発明の実施の形態４におけるプロペラファンの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における扇風機の一部分解側面図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における流体送り装置としての扇風機１について説明する。
【００２２】
図１に示すように、扇風機１は、前ガード２と、後ガード３と、本体部４と、スタンド５と、プロペラファン１０Ａとを主として備えている。
【００２３】
本体部４は、スタンド５によって支持されており、内部に図示しない駆動モータが収容されている。本体部４の前面には、駆動モータの回転軸４ａが露出して位置しており、この回転軸４ａに後述するプロペラファン１０Ａの回転軸部としてのボスハブ部１１（図２等参照）がスクリューキャップ６を用いて固定される。
【００２４】
前ガード２および後ガード３は、本体部４に固定されたプロペラファン１０Ａを囲うように設けられる。より詳細には、後ガード３は、プロペラファン１０Ａの背面側を覆うように本体部４に固定されており、前ガード２は、プロペラファン１０Ａの正面側を覆うように後ガード３に固定される。
【００２５】
スタンド５は、床面等に扇風機１を載置するために設けられたものであり、本体部４を支持している。また、スタンド５の所定位置には、扇風機１のオン／オフや運転状態の切換え等を行なうための図示しない操作部が設けられている。
【００２６】
なお、本体部４とスタンド５とは、扇風機１が首ふり機能を有することとなるように、本体部４が水平面内および垂直面内において揺動可能となるように連結されていることが好ましい。
【００２７】
また、スタンド５は、扇風機１が高さ調節機能を有することとなるように、鉛直方向に沿って伸縮自在に構成されていることが好ましい。
【００２８】
図２および図３は、本実施の形態におけるプロペラファンの背面側および正面側から見た斜視図であり、図４ないし図６は、本実施の形態におけるプロペラファンの背面図、正面図および側面図である。次に、これら図２ないし図６を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａの基本的な構造について説明する。
【００２９】
図２ないし図６に示すように、プロペラファン１０Ａは、回転軸部としての上述したボスハブ部１１と、滑らかに曲成された板状の複数の翼１２Ａとを備えている。ボスハブ部１１は、有底略円筒状の形状を有しており、複数の翼１２Ａのそれぞれは、ボスハブ部１１の周方向に沿って並ぶようにボスハブ部１１の外周面から径方向外側に向けて突設されている。
【００３０】
本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａは、７枚翼のものであり、たとえばＡＳ（acrylonitrile-styrene）樹脂等の合成樹脂によりボスハブ部１１と７枚の翼１２Ａとが一体的に成形された樹脂成形品にて構成されている。
【００３１】
ボスハブ部１１は、上述した駆動モータが駆動することにより、仮想の中心軸２０を回転中心として図中に示す矢印Ａ方向に回転する。これにより、プロペラファン１０Ａの全体が上述した中心軸２０を回転中心として図中に示す矢印Ａ方向に回転することになり、ボスハブ部１１の周方向に沿って並んで設けられた複数の翼１２Ａも、上述した中心軸２０回りに回転することになる。
【００３２】
当該複数の翼１２Ａの回転に伴い、プロペラファン１０Ａの背面側である吸込側からプロペラファン１０Ａの正面側である噴出側に向けて空気が流れることになり、扇風機１の前方に向けて送風が行なわれることになる。
【００３３】
ここで、本実施の形態においては、複数の翼１２Ａが、回転方向に沿って互いに離間するように等間隔に配置されており、複数の翼１２Ａのそれぞれが、同一の形状を有している。そのため、いずれかの翼１２Ａを中心軸２０を回転中心として回転させた場合には、その翼１２Ａの形状と別の翼１２Ａの形状とが合致することになる。
【００３４】
翼１２Ａは、プロペラファン１０Ａの回転方向における前方側に位置する前縁部１３と、プロペラファン１０Ａの回転方向における後方側に位置する後縁部１４と、プロペラファン１０Ａの回転方向に沿って延びる外縁部１５とを含んでいる。すなわち、中心軸２０に沿ってプロペラファン１０Ａを平面視した状態においては、翼１２Ａの外形が、ボスハブ部１１に接続された部分を除いてこれら前縁部１３、後縁部１４および外縁部１５によって規定されることになる。
【００３５】
前縁部１３および後縁部１４は、ボスハブ部１１から径方向外側に向けて延在している。中心軸２０に沿ってプロペラファン１０Ａを平面視した状態において、前縁部１３および後縁部１４は、いずれも概ね径方向内側から外側に向かうにつれて徐々に回転方向の前方側に位置することとなるように全体として概ね弧状の形状を有している。
【００３６】
ここで、翼１２Ａの噴出側に中心軸２０に直交する平面を想定し、その平面からの中心軸２０の軸方向における長さを高さという場合に、前縁部１３は、その内端と当該内端から径方向外側に離れた位置との間で一定の高さを有する部位を含んでいる。
【００３７】
より詳細には、中心軸２０が延びる方向に沿って吸込側において最も外側に位置する翼１２Ａの部位を含みかつ中心軸２０と直交する平面形状の吸込側端面を想定すると、前縁部１３のボスハブ部１１に繋がる径方向内側寄りの部分が、上記吸込側端面上に重なるように延びている。これを換言すると、前縁部１３の径方向外側寄りの部分は、上記吸込側端面上に重なっておらず、全体として上記吸込側端面よりも噴出側に寄せて設けられていることになる。
【００３８】
また、翼１２Ａの噴出側に中心軸２０に直交する平面を想定し、その平面からの中心軸２０の軸方向における長さを高さという場合に、後縁部１４の外端を含む径方向外側部分が、径方向内側から径方向外側に向かうにつれてその高さが高くなるように構成されている。
【００３９】
これを換言すると、中心軸２０が延びる方向に沿って噴出側において最も外側に位置する翼１２Ａの部位を含みかつ中心軸２０と直交する平面形状の噴出側端面を想定すると、後縁部１４は、径方向外側に向かうにつれて上記噴出側端面から離れるように構成されていることになる。すなわち、後縁部１４の径方向外側寄りの部分は、上記噴出側端面上に重なっておらず、全体として上記噴出側端面よりも吸込側に寄せて設けられている。
【００４０】
なお、前縁部１３および後縁部１４の径方向内側の部分においては、回転方向に沿ったそれらの幅が小さくなうように翼１２Ａが構成されており、前縁部１３および後縁部１４の径方向外側の部分においては、回転方向に沿ったそれらの幅が大きくなるように翼１２Ａが構成されている。
【００４１】
前縁部１３の径方向外側に位置する外端は、外縁部１５の回転方向における前端１５ａに接続されており、後縁部１４の径方向外側に位置する外端は、外縁部１５の回転方向における後端１５ｂに接続されている。すなわち、外縁部１５は、前縁部１３の外端と後縁部１４の外端とを回転方向に沿って接続するように構成されており、全体として概ね弧状の形状を有している。
【００４２】
また、外縁部１５は、その全体が中心軸２０が延びる方向に沿って上記吸込側端面から離間して位置しているとともに、その全体が中心軸２０が延びる方向に沿って上記噴出側端面から離間して位置している。すなわち、外縁部１５は、いずれの位置においても上記吸込側端面および上記噴出側端面上に重なっておらず、全体として上記吸込側端面および上記噴出側端面よりも内側に寄せて設けられている。
【００４３】
前縁部１３および後縁部１４は、上述したように、いずれも概ね弧状の形状を有するように形成されることで滑らかな形状とされている。一方、外縁部１５も、上述したように、大略弧状の形状を有するように形成されることで滑らかな形状とされている。そのため、上述した外縁部１５の前端１５ａおよび後端１５ｂは、少なくともそれらの付近において極大となる曲率を有することになる。
【００４４】
上述した外縁部１５の前端１５ａは、中心軸２０に沿ってプロペラファン１０Ａを平面視した状態において、鎌状に尖った形状を有している。この鎌状に尖った前端１５ａは、回転方向において翼１２Ａの最も前方側の位置に配置されている。なお、当該前端１５ａの近傍に位置する前縁部１３および外縁部１５は、回転方向において前方に位置する部分であるため、翼先端渦が発生する翼先端部に該当することになる。
【００４５】
翼１２Ａには、プロペラファン１０Ａの回転に伴って送風を行なう（すなわち、吸込側から噴出側に空気を送り出す）ための翼面が形成されている。翼面は、吸込側に位置する翼１２Ａの背面に相当する負圧面１２ａと、噴出側に位置する翼１２Ａの前面に相当する正圧面１２ｂとによって構成されており、これらはいずれも上述した前縁部１３、後縁部１４および外縁部１５に囲まれた領域にて形成されている。
【００４６】
翼面である負圧面１２ａおよび正圧面１２ｂは、いずれもプロペラファン１０Ａの回転方向に沿って後縁部１４から前縁部１３に向かうにつれてプロペラファン１０Ａの噴出側から吸込側に向けて傾斜する湾曲面にて構成されている。これにより、プロペラファン１０Ａの回転時において、翼面上で空気の流れが発生するのに伴い、正圧面１２ｂ上において相対的に大きくなるとともに負圧面１２ａ上において相対的に小さくなる圧力分布が生じることになる。
【００４７】
翼１２Ａは、相互に異なる翼面形状を有する翼内側領域１８ａおよび翼外側領域１８ｂを有している（図７参照）。翼内側領域１８ａは、翼１２Ａのうちのボスハブ部１１側に位置する領域に相当し、翼外側領域１８ｂは、翼１２Ａのうちの外縁部１５側に位置する領域に相当する。これら相互に異なる翼面形状を有する翼内側領域１８ａと翼外側領域１８ｂとが翼１２Ａに設けられることにより、翼１２Ａには、図示するように、これら翼内側領域１８ａと翼外側領域１８ｂとの境目においてこれらを湾曲して連結する連結部１６が設けられている。
【００４８】
すなわち、翼１２Ａは、ボスハブ部１１側に位置する翼内側領域１８ａと、外縁部１５側に位置する翼外側領域１８ｂと、負圧面１２ａ側が凹となり正圧面１２ｂ側が凸となるように翼内側領域１８ａと翼外側領域１８ｂとの境目においてこれらを湾曲してまたは屈曲して連結する連結部１６とを有している。
【００４９】
連結部１６は、その付近において極大となる表面の曲率を有しており、負圧面１２ａにおいて湾曲状の窪んだ溝部となって現れており、正圧面１２ｂにおいて湾曲状に突出した突条部として現れている。当該連結部１６は、概ね回転方向に沿って設けられており、外縁部１５の前端１５ａ近傍の位置から後縁部１４の径方向における途中の位置の近傍に向けて延在している。
【００５０】
また、翼１２Ａは、プロペラファン１０Ａの回転方向に沿ってこれを見た場合に、前縁部１３および後縁部１４から翼中央付近に向かうほどその厚みが厚くなるとともに翼中央よりも前縁部１３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。
【００５１】
ここで、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａにあっては、翼１２Ａの外縁部１５が、前縁部１３側に位置する前方外縁部１７ｂ（図７参照）と、後縁部１４側に位置する後方外縁部１７ｃ（図７参照）と、これら前方外縁部１７ｂおよび後方外縁部１７ｃを接続する所定形状の接続部１７ａとを含んでいる。このような形状の外縁部１５とすることにより、後述する様々な効果が発揮されることになる。以下においては、上述した図２ないし図６とともに図７を参照して、当該外縁部１５の具体的な形状について詳説する。
【００５２】
図７は、本実施の形態におけるプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。図２ないし図７に示すように、翼１２Ａの外縁部１５には、中心軸２０側に向けて窪む形状を有する接続部１７ａが形成されている。当該接続部１７ａは、外縁部１５の前端１５ａと後端１５ｂとの間の途中の位置に形成されている。
【００５３】
外縁部１５に上述した接続部１７ａが形成されることにより、翼１２Ａの外縁部１５には、外縁部１５の前端１５ａ側に位置する前方外縁部１７ｂと、外縁部１５の後端１５ｂ側に位置する後方外縁部１７ｃとが設けられることになる。
【００５４】
ここで、接続部１７ａは、図示するように滑らかに湾曲した形状となるように形成されていることが好ましいが、必ずしもこれが湾曲した形状とされず、屈曲した形状とされていてもよい。また、本実施の形態においては、接続部１７ａが比較的浅く窪むように形成されているため、当該接続部１７ａは、略鈍角形状を有している。
【００５５】
接続部１７ａが形成される位置は、外縁部１５上の位置であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、外縁部１５の後端１５ｂ寄りの位置に接続部１７ａが形成されている。そのため、本実施の形態においては、前方外縁部１７ｂの回転方向に沿った幅が、後方外縁部１７ｃの回転方向に沿った幅よりも大きく形成されている。
【００５６】
より詳細には、図７に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ａを平面視した状態において、外縁部１５の前端１５ａと中心軸２０とを結ぶ線分と、外縁部１５の後端１５ｂと中心軸２０とを結ぶ線分とが成す角の二等分線３０を描いた場合に、当該二等分線３０と直交する方向に沿った前端１５ａと後端１５ｂとの間の距離をＷとし、当該二等分線３０と直交する方向に沿った後端１５ｂと上記接続部１７ａのうちの最も径方向内側に位置する点との間の距離をｗとすると、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たしている。
【００５７】
また、図７に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ａを平面視した状態において、前方外縁部１７ｂの中心軸２０からの最大半径Ｒ１maxと、後方外縁部１７ｃの中心軸２０からの最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たしている。
【００５８】
さらに、図７に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ａを平面視した状態において、上記接続部１７ａのうちの最も径方向内側に位置する点の中心軸２０からの半径をＲとすると、半径Ｒと上記最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【００５９】
このような条件を満たして図示する如くの形状の翼１２Ａとすることにより、以下のような効果が得られることになる。
【００６０】
第一に、上記構成の翼１２Ａとすることにより、径方向における風速分布をより均一にすることができ、風速のムラを抑制することが可能となって風当たりの良い風とすることができる。
【００６１】
すなわち、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていない翼形状とした場合には、径方向外側に向かうにつれてほぼ比例して風速が大きくなるため、径方向内側寄りの部分において発生する風の風速と、径方向外側寄りの部分において発生する風の風速との間に大きな差が生じ、発生する風に大きな風速のムラが生じてしまうことになる。
【００６２】
これに対し、本実施の形態においては、外縁部１５上に窪み形状の接続部１７ａが形成されているため、外縁部１５上に窪み形状の接続部１７ａが形成されていない場合に比べ、外縁部１５近傍（すなわち径方向外側寄りの部分）において翼面積が減少することになる。そのため、径方向外側に向かうにつれてほぼ比例して大きくなる風速が、外縁部１５寄りの部分において緩和されることになり、径方向内側寄りの部分において発生する風の風速と、外縁部１５寄りの部分において発生する風の風速とが近づくことになり、径方向における風速分布がより均一になる。したがって、風速のムラが抑制可能となり、風当たりの良い風とすることができる。
【００６３】
第二に、上記構成の翼１２Ａとすることにより、径方向外側寄りの部分において発生される風に含まれる圧力変動が小さくなる風当たりの良い風を発生させることができる。
【００６４】
すなわち、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていない翼形状とした場合には、翼と翼との間の比較的大きな空間を空気が通過することとなり、発生する風に大きな圧力変動が生じてしまうことになる。これは、より風速の速い風が発生される外縁部側の部分において特に顕著となり、翼枚数が少なくなればなるほど大きな圧力差を含む風が発生することになる。
【００６５】
これに対し、本実施の形態においては、外縁部１５に窪み形状の接続部１７ａが形成された翼形状であるため、１枚の翼１２Ａの前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとの間に比較的小さな空間（すなわち窪み形状の接続部１７ａが位置する空間）が形成されることになり、当該空間が、翼１２Ａの中に風を発生させない空間として存在することになる。その結果、風速の速い風が発生される外縁部１５側の部分において、翼面積が減少することで発生される風に生じる圧力差が緩和されることとなる上に、圧力変動がより小刻みに生じることになるため、１枚の翼１２Ａに設けられた前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとがあたかも２枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たすことになり、全体として圧力変動が小さな風当たりの良い風を発生させることができる。なお、当該効果の詳細については、後述する本発明の実施の形態２においてより具体的に言及することとする。
【００６６】
第三に、上記構成の翼１２Ａとすることにより、低速回転時においては、広範囲に拡散する風当たりの良い風とすることができ、高速回転時においては、直進性が高くより遠くへ到達する風とすることができる。この点につき、図８ないし図１１を参照して、より詳細に説明する。
【００６７】
図８は、本実施の形態における扇風機においてプロペラファンを低速回転させた場合に得られる風の流れを示す概念図であり、図９は、当該プロペラファンを低速回転させた場合に得られる風の状態を模式的に示す図である。また、図１０は、本実施の形態における扇風機においてプロペラファンを高速回転させた場合に得られる風の流れを示す概念図であり、図１１は、当該プロペラファンを高速回転させた場合に得られる風の状態を模式的に示す図である。なお、図８および図１０においては、翼先端渦の代表的な軌道として、外縁部１５の前端１５ａ付近で発生する翼先端渦の軌道を破細線にて模式的に示し、馬蹄渦の代表的な軌道を細線にて模式的に示し、さらに翼１２Ａの外縁部１５寄りの位置にて発生される風の軌道を太線にて模式的に示している。
【００６８】
上述したように、本実施の形態においては、翼１２Ａの外縁部１５上の位置に窪み形状の接続部１７ａが形成されている。当該外縁部１５上の位置は、外縁部１５の前端１５ａを含む翼先端部の下流側であってかつ翼面上を流れる翼先端渦の流線に沿った位置に該当することになる。
【００６９】
図８に示すように、翼１２Ａが低速で回転した場合には、翼１２Ａが回転することで生じる翼先端渦および馬蹄渦の運動エネルギーが小さく、そのため翼先端渦および馬蹄渦が窪み形状の接続部１７ａによって捉えられることなく当該部分においてその剥離が促されることになる。これにより、翼先端渦および馬蹄渦は、いずれも窪み形状の接続部１７ａが形成された部分において遠心力によって径方向外側に飛ばされることになる。したがって、図９に示すように、翼１２Ａで発生された風が扇風機１の前方において拡散することになり、風当たりの良い風２００が広範囲に送風できることになる。そのため、夜間等の就寝時に風を殆ど感じることなく扇風機を運転させたい場合に、これを満足する微風運転の実現も可能になる。
【００７０】
一方、図１０に示すように、翼１２Ａが高速で回転した場合には、翼１２Ａが回転することで生じる翼先端渦および馬蹄渦の運動エネルギーが大きく、そのため翼先端渦および馬蹄渦が窪み形状の接続部１７ａによって捉えられて保持されることになり、翼先端渦および馬蹄渦の変動や発達が抑制されることになる。また、その際、翼先端渦および馬蹄渦が窪み形状の接続部１７ａに沿って内側に移動することにもなるため、その後、外縁部１５の後端１５ｂにおいて剥離した翼先端渦および馬蹄渦が高速回転による大風量および高静圧によって軸方向に飛ばされることになる。したがって、図１１に示すように、翼１２Ａで発生された風が扇風機１の前方において収束することになり、直進性が高くより遠くへ到達する風３００が送風できることになる。そのため、効率よく送風を行なうことが可能になるとともに、風の直進性が高まることによって騒音の発生をも抑制することができる。
【００７１】
このように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａおよびこれを備えた扇風機１とすることにより、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減を図ることが可能になる。
【００７２】
なお、上記効果に加えて、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａにあっては、以下のような効果を得ることもできる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態においては、前縁部１３の径方向外側寄りの部分を除く部分が、上記吸込側端面上に位置するように構成されている。そのため、翼１２Ａの径方向内側寄りの部分において送風能力を高めることが可能となり、径方向内側寄りの部分において発生する風の風速を高めることが可能となって外縁部１５寄りの部分において発生する風の風速にこれが近づくことになり、径方向における風速分布がより均一になる。したがって、風速のムラが抑制可能となり、風当たりの良い風とすることができる。
【００７４】
また、上述したように、本実施の形態においては、後縁部１４が、径方向外側に向かうにつれて上記噴出側端面から離れるように構成されている。そのため、径方向外側に向かうにつれてほぼ比例して大きくなる風速が、外縁部１５寄りの部分において緩和されることになり、径方向内側寄りの部分において発生する風の風速と、外縁部１５寄りの部分において発生する風の風速とが近づくことになり、径方向における風速分布がより均一になる。したがって、風速のムラが抑制可能となり、風当たりの良い風とすることができる。
【００７５】
また、上述したように、本実施の形態においては、翼内側領域１８ａと翼外側領域１８ｂとの境目においてこれらを湾曲して連結する連結部１６が設けられている。そのため、当該連結部１６上において馬蹄渦が発生することになり、当該馬蹄渦が翼面上を流れる主流の剥離を抑制することになるため、騒音が低減されるとともに、送風能力が高まることになる。さらには、上述したように、本実施の形態においては、上記連結部１６が概ね回転方向に沿って設けられているため、当該連結部１６上に発生する馬蹄渦に加えて翼先端渦も連結部１６上において保持されることになり、主流の剥離をさらに抑制することが可能になる。なお、連結部１６は、湾曲状でなくともよく、たとえば屈曲状であってもよい。
【００７６】
加えて、上述したように、本実施の形態においては、外縁部１５の全体が、中心軸２０が延びる方向に沿って上記吸込側端面から離間して位置しているとともに、その全体が中心軸２０が延びる方向に沿って上記噴出側端面から離間して位置している。そのため、径方向外側の部分において中心軸２０に沿った方向におけるプロペラファン１０Ａの翼１２Ａの全体としての厚みが大幅に減じられることになるため、上述した前ガード２および後ガード３との間の距離をこの部分において大きく確保することができる。したがって、扇風機１において指挟み等が発生してしまうことが抑制できることになり、安全性を高めることが可能になる。
【００７７】
次に、上述した外縁部に設けられる接続部の形状と上述した効果との関係を検証した第１検証試験について説明する。第１検証試験においては、外縁部上に設けられる接続部の回転方向および径方向に沿った位置が異なる複数のサンプルを準備し、これに基づいて各サンプルを回転させてその際に得られる風量および得られた風に含まれる圧力変動を測定した。なお、各サンプルにおいては、上述した翼内側領域と翼外側領域とが異なる翼面形状を有するように構成することとはせず、翼面全体が単一の翼面形状を有するように構成した。
【００７８】
ここで、各サンプルにおいては、接続部が設けられる位置を予め決定し、当該接続部を一つの頂点とする平行四辺形を翼の外縁部の後端寄りの部分であってかつ翼の後縁部の外端寄りの部分に描き、当該平行四辺形に概ね沿ったかたちで翼の一部を切り欠くこととした。ただし、回転時に発生する騒音を低減させる観点から、上記接続部および当該接続部を境目として形成される前方外縁部および後方外縁部がいずれも角を有さない滑らかな形状となるように、外縁部を適度に湾曲させることとした。
【００７９】
風量および圧力変動については、いずれもプロペラファンの中心軸に沿って噴出側に３０ｍｍ離れた位置であってかつプロペラファンの回転中心からの径方向に沿った距離が外縁部の最大半径の７０％となる位置に対応した位置において測定した。当該プロペラファンの回転中心からの径方向に沿った距離が外縁部の最大半径の７０％となる位置に対応した位置は、概して風速が最も大きくなる位置であり、そのため圧力変動が最も生じる位置でもある。
【００８０】
図１２は、第１検証試験において得られた、翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。ここで、図１２においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が相対風量を表わしている。なお、横軸に示したξは、上述した距離Ｗおよび距離ｗを用いてｗ／Ｗで表わされる値であり、ηは、上述した最大半径Ｒ１max、半径Ｒおよびボスハブ部の半径ｒ（図７参照）を用いて（Ｒ１max−Ｒ）／（Ｒ１max−ｒ）で表わされる値である。また、縦軸に示した相対風量は、各サンプルにおいて測定された風量を、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンにおける風量にて除算した値である。
【００８１】
図１２に示されるように、接続部が回転方向に沿って外縁部の後端寄りにある場合には、当該接続部が外縁部の後端から前端に向かうにつれて風量が徐々に減少する傾向にあり、接続部が回転方向に沿って外縁部の前端寄りにある場合には、それ以上の風量の低下は生じない傾向にあることが理解される。また、接続部が径方向に沿って外縁部寄りの位置から回転中心寄りの位置に向かうにつれて風量が徐々に減少する傾向にあることが理解される。
【００８２】
図１３は、第１検証試験において得られた、翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。ここで、図１３においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が相対圧力変動を表わしている。また、縦軸に示した相対圧力変動は、各サンプルにおいて測定された圧力差の最大値を、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンにおける圧力差の最大値にて除算した値である。
【００８３】
図１３に示されるように、接続部が回転方向に沿って外縁部の後端寄りの位置から前端寄りの位置に向かうにつれて圧力変動が徐々に減少する傾向にあることが理解される。また、接続部が径方向に沿って外縁部寄りの位置から回転中心寄りの位置に向かうにつれて圧力変動がさらに減少する傾向にあることが理解される。
【００８４】
図１４は、第１検証試験において得られた、翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。当該コンター図は、上述した図１２および図１３に示される結果に基づいて、快適指数κを含むファン性能として、第１検証試験の結果を表わしたものである。快適指数κは、図１２において示す相対風量を図１３において示す相対圧力変動にて除することにより算出されるものであり、この値が高いほど快適性が上がることになる。図１４においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が上記接続部の径方向に沿った位置を表わしている。
【００８５】
図１４に示されるように、ξに着目して見た場合には、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κを５％以上向上させるためには、少なくともξが概ね０＜ξ≦０．７５の条件を満たしていることが必要である。一方、ηに着目して見た場合には、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κを５％以上向上させるためには、少なくともηが概ね０＜η≦０．６の条件を満たしている必要がある。
【００８６】
さらに、ξおよびηの両方に着目して見た場合に、ξが０．２≦ξ≦０．６の条件を満たすとともに、ηが０＜η≦０．２の条件を満たすことにより、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κが確実に１０％以上向上することになる。
【００８７】
次に、上述した外縁部に設けられる接続部の形状と上述した効果との関係を検証した第２検証試験について説明する。第２検証試験においては、上述した本実施の形態におけるプロペラファンを実際に試作してこれを実施例１とするとともに、これとは形状の異なるプロペラファンを実際に試作してこれを比較例１とし、これら実施例１および比較例１に係るプロペラファンを回転させた場合における風速の測定を行なって径方向における風速分布を算出した。
【００８８】
ここで、比較例１に係るプロペラファンは、実施例１に係るプロペラファンと比較した場合に、外縁部において窪み形状の接続部が形成されていない点、翼面全体が単一の翼面形状を有するように構成されている点、および、前縁部が径方向に沿って概ね単調に傾斜して形成されている点において相違しており、他の点においては、共通の形状を有するものとした。
【００８９】
風速については、プロペラファンの中心軸に沿って噴出側に３０ｍｍ離れた位置において測定を行なうこととし、その計測点としては、径方向における分布を把握するために、中心軸からの距離が外縁部の最大半径の１．１倍となる位置に対応した位置にまで中心軸から０．１倍刻みに配置することとした。
【００９０】
図１５は、第２検証試験において得られた、実施例１および比較例１に係るプロペラファンの回転中心からの距離と風速との関係を示すグラフである。ここで、図１５においては、横軸が回転中心からの距離を表わしており、縦軸が風速を表わしている。なお、横軸においては、回転中心に対応した位置を０としかつ外縁部に対応した位置を１とした無次元値にて回転中心からの距離を表わしており、縦軸においては、実施例１および比較例１で風量を一致させ、それぞれの風速の実測値を風量で除算した無次元値にて風速を表わしている。
【００９１】
図１５に示されるように、比較例１に係るプロペラファンにおいては、径方向内側において風速が小さく、径方向外側に向かうにつれて徐々に風速が増加し、外縁部の最大半径の０．７倍の位置において風速が最大値を示し、さらに径方向外側に向かうにつれて風速が徐々に減少する傾向が見られる。これに対し、実施例１に係るプロペラファンにおいては、径方向内側において比較例１に比べて風速が大きく、径方向外側に向かうにつれても概ね風速の変化がなく、外縁部の最大半径の０．７倍の位置において風速が減少をし始め、さらに径方向外側に向かうにつれて風速が徐々に減少する傾向が見られる。ここで、風速の最大値は、比較例１に比べて実施例１の方で低くなった。
【００９２】
このように、実施例１に係るプロペラファンとすることにより、径方向に沿った風速分布が大幅に均一化されることになり、風速のムラを抑制することが可能となって風当たりの良い風とすることができることが確認された。
【００９３】
図１６は、本実施の形態におけるプロペラファンの成形用金型を示す模式断面図である。次に、この図１６を参照して本実施の形態におけるプロペラファンの成形用金型１００について説明する。
【００９４】
上述したように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａは、樹脂成形品にて構成されている。当該プロペラファン１０Ａの成形に際しては、たとえば図１６に示す如くの射出成形用の成形用金型１００が利用される。
【００９５】
図１６に示すように、成形用金型１００は、固定側金型１０１および可動側金型１０２を有する。固定側金型１０１および可動側金型１０２により、プロペラファン１０Ａ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１０３が規定される。
【００９６】
成形用金型１００には、キャビティ１０３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いてもよい。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。
【００９７】
なお、図中に示す成形用金型１００においては、プロペラファン１０Ａにおける正圧面１２ｂ側の表面を固定側金型１０１によって成形し、負圧面１２ａ側の表面を可動側金型１０２によって成形することを想定しているが、プロペラファン１０Ａの負圧面１２ａ側の表面を固定側金型１０１によって成形し、プロペラファン１０Ａの正圧面１２ｂ側の表面を可動側金型１０２によって成形してもよい。
【００９８】
一般に、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形により一体に形成するものがある。これらの成形は、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。
【００９９】
これに対し、本実施の形態の如く、プロペラファン１０Ａを樹脂を用いて成形することにより、これらの問題を一括して解決することができる。
【０１００】
なお、プロペラファンが固定される上述した駆動モータに直流モータが使用される場合には、直流モータ特有のコッキング音対策としてさらなる騒音の低減を図るため、回転軸４ａを挿し込むために設けられるボスハブ部１１の軸孔に、円筒状のゴムボスをインサート成形してもよい。その場合、プロペラファン１０Ａの負圧面１２ａ側の表面を成形する金型に、インサート部品としてのゴムボスを射出成形に先立って設置することとしておけばよい。
【０１０１】
以下、上述した本実施の形態に基づいた第１ないし第１０変形例に係るプロペラファン１０Ｂ〜１０Ｋについて説明する。以下に示す第１ないし第１０変形例に係るプロペラファン１０Ｂ〜１０Ｋは、基本的に、上述した本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａと、外縁部１５に設けられる接続部１７ａの形状や位置等において相違するものである。
【０１０２】
（第１変形例）
図１７および図１８は、第１変形例に係るプロペラファンの背面図および側面図であり、図１９は、第１変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１０３】
図１７ないし図１９に示すように、第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂは、上述した本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａとは異なり、翼内側領域と翼外側領域とが異なる翼面形状を有するように構成されることなく翼面全体が単一の翼面形状を有するように構成されたものであるとともに、外縁部１５の全体が、中心軸２０が延びる方向に沿って上記吸込側端面から離間して位置していない点において相違しており、その他の構成においては、上述した本実施の形態におけるプロペラファン１０Ａと共通の構成を有している。
【０１０４】
すなわち、プロペラファン１０Ｂにあっては、外縁部１５に窪み形状の接続部１７ａが設けられることにより、翼１２Ｂの外縁部１５には、外縁部１５の前端１５ａ側に位置する前方外縁部１７ｂと、外縁部１５の後端１５ｂ側に位置する後方外縁部１７ｃとが設けられている。なお、本第１変形例においては、接続部１７ａが比較的浅く窪むように形成されているため、当該接続部１７ａは、略鈍角形状を有している。
【０１０５】
ここで、本第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂの翼１２Ｂにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１０６】
このように構成した場合にも、上述した本実施の形態において説明した、連結部１６を設けることによって得られる効果以外の効果がすべて得られることになるため、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。
【０１０７】
（第２変形例）
図２０および図２１は、第２変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１０８】
図２０および図２１に示すように、第２変形例に係るプロペラファン１０Ｃは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｃにあっては、外縁部１５に設けられた接続部１７ａが比較的深く窪むように形成されており、当該接続部１７ａは、略鋭角形状を有している。
【０１０９】
ここで、本第２変形例に係るプロペラファン１０Ｃの翼１２Ｃにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１１０】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第２変形例においては、上述した第１変形例に比較して外縁部１５に設けられた窪み形状の接続部１７ａが大きい分だけ、径方向に沿った風速分布の均一化がより効果的に実現できることになる。
【０１１１】
（第３変形例）
図２２および図２３は、第３変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１１２】
図２２および図２３に示すように、第３変形例に係るプロペラファン１０Ｄは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｄにあっては、外縁部１５に設けられた接続部１７ａが比較的深く窪むように形成されており、当該接続部１７ａは、略鈍角形状を有している。
【０１１３】
ここで、本第３変形例に係るプロペラファン１０Ｄの翼１２Ｄにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１１４】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第３変形例においては、上述した第１変形例に比較して外縁部１５に設けられた窪み形状の接続部１７ａが大きい分だけ、径方向に沿った風速分布の均一化がより効果的に実現できることになる。
【０１１５】
（第４変形例）
図２４および図２５は、第４変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１１６】
図２４および図２５に示すように、第４変形例に係るプロペラファン１０Ｅは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｅにあっては、外縁部１５に設けられた接続部１７ａが前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとが段差を成すように形成されるとともに、後方外縁部１７ｃの最大半径Ｒ２maxが前方外縁部１７ｂの最大半径Ｒ１maxよりも小さくなるように構成されている。
【０１１７】
ここで、本第４変形例に係るプロペラファン１０Ｅの翼１２Ｅにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＝Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１１８】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第４変形例においては、上述した第１変形例に比較して外縁部１５に設けられた窪み形状の接続部１７ａが大きい分だけ、径方向に沿った風速分布の均一化がより効果的に実現できることになる。
【０１１９】
（第５変形例）
図２６および図２７は、第５変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１２０】
図２６および図２７に示すように、第５変形例に係るプロペラファン１０Ｆは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｅにあっては、外縁部１５に設けられた接続部１７ａが前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとが段差を成すように形成されるとともに、後方外縁部１７ｃの最大半径Ｒ２maxが前方外縁部１７ｂの最大半径Ｒ１maxよりも大幅に小さくなるように構成されている。
【０１２１】
ここで、本第５変形例に係るプロペラファン１０Ｆの翼１２Ｆにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＞Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１２２】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第５変形例においては、上述した第１変形例に比較して外縁部１５に設けられた窪み形状の接続部１７ａが大きい分だけ、径方向に沿った風速分布の均一化がより効果的に実現できることになる。
【０１２３】
（第６変形例）
図２８および図２９は、第６変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１２４】
図２８および図２９に示すように、第６変形例に係るプロペラファン１０Ｇは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｇにあっては、外縁部１５に設けられた接続部１７ａが比較的深く窪むように形成されるとともに、当該窪み形状の接続部１７ａがくさび状の形状を有するように鋭く尖った鋭角状に形成されている。
【０１２５】
ここで、本第６変形例に係るプロペラファン１０Ｇの翼１２Ｇにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１２６】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第６変形例においては、上述した第１変形例に比較して１枚の翼１２Ｇに設けられた前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとがあたかも２枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たすという作用がより鮮明に現れることになり、全体として圧力変動が小さな風当たりの良い風をより効果的に実現できることになる。
【０１２７】
また、上記構成とした場合には、当該接続部１７ａが設けられた部分において馬蹄渦が発生することになり、当該馬蹄渦が翼面上を流れる主流の剥離を抑制することになるため、騒音が低減されるとともに、送風能力が高まることになる。さらには、当該接続部１７ａの回転方向の前方側に回転方向における後方外縁部１７ｃの先端が位置しているため、当該接続部１７ａ上に発生する馬蹄渦に加えて翼先端渦も接続部１７ａ上において保持されることになり、主流の剥離をさらに抑制することが可能になる。
【０１２８】
（第７変形例）
図３０および図３１は、第７変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１２９】
図３０および図３１に示すように、第７変形例に係るプロペラファン１０Ｈは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの位置においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｈにあっては、外縁部１５の回転方向に沿った中央部に接続部１７ａが設けられている。
【０１３０】
ここで、本第７変形例に係るプロペラファン１０Ｈの翼１２Ｈにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＝ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１３１】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。
【０１３２】
（第８変形例）
図３２および図３３は、第８変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１３３】
図３２および図３３に示すように、第８変形例に係るプロペラファン１０Ｉは、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと、外縁部１５に設けられる窪み形状の接続部１７ａの位置においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｉにあっては、外縁部１５の前端１５ａ寄りの位置に接続部１７ａが設けられている。
【０１３４】
ここで、本第８変形例に係るプロペラファン１０Ｉの翼１２Ｉにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＜ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１３５】
このように構成した場合にも、上述した第１変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。
【０１３６】
（第９変形例）
図３４および図３５は、第９変形例に係るプロペラファンの背面図および翼の形状を示す拡大背面図である。
【０１３７】
図３４および図３５に示すように、第９変形例に係るプロペラファン１０Ｊは、上述した第３変形例に係るプロペラファン１０Ｄと、外縁部１５に設けられる後方外縁部１７ｃの形状においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した第３変形例に係るプロペラファン１０Ｄと共通の構成を有している。具体的には、プロペラファン１０Ｊにあっては、外縁部１５に窪み形状の接続部１７ａが設けられることによって形成された後方外縁部１７ｃにさらに複数の窪み１７ｃ１が設けられた構成とされている。
【０１３８】
窪み１７ｃ１は、外縁部１５に設けられた上記接続部１７ａよりも小さい窪み形状を有するものであり、そのため本第９変形例に係るプロペラファン１０Ｊとしては、全体としては第３変形例に係るプロペラファン１０Ｄと近似の形状を有している。なお、窪み１７ｃ１の数としては、図に示す如くの２つに限られるものではなく、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【０１３９】
ここで、本第９変形例に係るプロペラファン１０Ｊの翼１２Ｊにあっては、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たし、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たし、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１４０】
このように構成した場合にも、上述した第３変形例において得られる効果と同様の効果が得られることになり、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減が図られることになる。なお、本第９変形例においては、上述した第３変形例に比較して、後方外縁部１７ｃに複数の窪み１７ｃ１が設けられている分だけ、１枚の翼１２Ｊであたかも複数枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たすという作用がより鮮明に現れることになり、全体として圧力変動が小さな風当たりの良い風をより効果的に実現できることになる。
【０１４１】
（第１０変形例）
図３６は、第１０変形例に係るプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。図３６に示すように、本第１０変形例に係るプロペラファン１０Ｋは、ボスハブ部１１から径方向外側に向けて突設された複数の翼のそれぞれが異なる形状を有しているものである。
【０１４２】
ここで、それぞれの翼は、たとえば上述した本実施の形態およびこれに基づいた第１ないし第９変形例において示した翼１２Ａ〜１２Ｊが適宜選択されて配置される。このように各翼の形状は必ずしも同一でる必要はなく、互いに異なるように構成されていもよい。
【０１４３】
一般に、プロペラファンを覆うケーシング（扇風機においてはガード）の定点に対して、一定周期で翼がその近傍を通過した場合には、翼通過音と呼ばれる狭帯域騒音が発生することが知られている。そのため、本第１０変形例の如く、外縁部１５に設けられた窪み形状の接続部１７ａの具体的な形状が相互に異なる翼を備えたプロペラファン１０Ｋとすれば、ケーシングの定点の近傍を当該窪み形状の接続部１７ａが通過する際に、その周期が積極的にずらされることになるため、上述した翼通過音の発生を抑制することが可能になり、さらなる騒音の低減が図られることになる。
【０１４４】
（実施の形態２）
図３７は、本発明の実施の形態２におけるプロペラファンの背面側から見た斜視図であり、図３８ないし図４０は、本実施の形態におけるプロペラファンの背面図、正面図および側面図である。また、図４１は、本実施の形態におけるプロペラファンの翼の形状を示す拡大背面図である。以下、これら図３７ないし図４１を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌについて説明する。なお、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌは、上述した実施の形態１において示したプロペラファン１０Ａと同様に、扇風機１に搭載されて使用されるものである。
【０１４５】
図３７ないし図４０に示すように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌは、４枚翼のものであり、それぞれの翼１２Ｌは、上述した実施の形態１に基づいた第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂの翼１２Ｂよりもより湾曲した滑らかな形状の前縁部１３、後縁部１４および外縁部１５を有している。このより湾曲した滑らかな形状の前縁部１３、後縁部１４および外縁部１５を有している点を除き、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌに設けられた翼１２Ｌの基本的な構造は、上述した実施の形態１に基づいた第１変形例に係るプロペラファン１０Ｂに設けられた翼１２Ｂのそれと同様である。以下、当該プロペラファン１０Ｌに設けられた翼１２Ｌの形状について、さらに詳細に説明する。
【０１４６】
図３７ないし図４１に示すように、翼１２Ｌの外縁部１５には、中心軸２０側に向けて窪む形状を有する接続部１７ａが形成されている。当該接続部１７ａは、外縁部１５の前端１５ａと後端１５ｂとの間の途中の位置に形成されている。
【０１４７】
外縁部１５に上述した接続部１７ａが形成されることにより、翼１２Ｌの外縁部１５には、外縁部１５の前端１５ａ側に位置する前方外縁部１７ｂ（図４１参照）と、外縁部１５の後端１５ｂ側に位置する後方外縁部１７ｃ（図４１参照）とが設けられることになる。
【０１４８】
ここで、接続部１７ａは、図示するように滑らかに湾曲した形状となるように形成されていることが好ましいが、必ずしもこれが湾曲した形状とされず、屈曲した形状とされていてもよい。また、本実施の形態においては、接続部１７ａが比較的深く窪むように形成されているため、当該接続部１７ａは、略鋭角形状を有している。
【０１４９】
接続部１７ａが形成される位置は、外縁部１５の回転方向に沿った中央部よりも後端１５ｂ側の位置であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、外縁部１５の後端１５ｂ寄りの位置のうちの上記中央部寄りの位置に接続部１７ａが形成されている。そのため、本実施の形態においては、前方外縁部１７ｂの回転方向に沿った幅が、後方外縁部１７ｃの回転方向に沿った幅よりも僅かに大きく形成されている。
【０１５０】
より詳細には、図４１に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ｌを平面視した状態において、外縁部１５の前端１５ａと中心軸２０とを結ぶ線分と、外縁部１５の後端１５ｂと中心軸２０とを結ぶ線分とが成す角の二等分線３０を描いた場合に、当該二等分線３０と直交する方向に沿った前端１５ａと後端１５ｂとの間の距離をＷとし、当該二等分線３０と直交する方向に沿った後端１５ｂと上記接続部１７ａのうちの最も径方向内側に位置する点との間の距離をｗとすると、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たしている。
【０１５１】
また、図４１に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ａを平面視した状態において、前方外縁部１７ｂの中心軸２０からの最大半径Ｒ１maxと、後方外縁部１７ｃの中心軸２０からの最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＝Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１５２】
さらに、図４１に示すように、本実施の形態においては、中心軸２０に沿って翼１２Ｌを平面視した状態において、上記接続部１７ａのうちの最も径方向内側に位置する点の中心軸２０からの半径をＲとすると、半径Ｒと上記最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１５３】
このような条件を満たして図示する如くの形状の翼１２Ｌとすることにより、以下のような効果が得られることになる。
【０１５４】
第一に、上記構成の翼１２Ｌとすることにより、径方向における風速分布をより均一にすることができ、風速のムラを抑制することが可能となって風当たりの良い風とすることができる。なお、当該効果は、上述した実施の形態１において説明した効果と同様であるため、その詳細については説明を繰り返さない。
【０１５５】
第二に、上記構成の翼１２Ｌとすることにより、径方向外側寄りの部分において発生される風に含まれる圧力変動が小さくなる風当たりの良い風を発生させることができる。
【０１５６】
すなわち、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていない翼形状とした場合には、翼と翼との間の比較的大きな空間を空気が通過することとなり、発生する風に大きな圧力変動が生じてしまうことになる。これは、より風速の速い風が発生される外縁部側の部分において特に顕著となり、翼枚数が少なくなればなるほど大きな圧力差を含む風が発生することになる。
【０１５７】
これに対し、本実施の形態においては、外縁部１５に窪み形状の接続部１７ａが形成された翼形状であるため、１枚の翼１２Ｌの前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとの間に比較的小さな空間（すなわち窪み形状の接続部１７ａが位置する空間）が形成されることになり、当該空間が、翼１２Ｌの中に風を発生させない空間として存在することになる。その結果、風速の速い風が発生される外縁部１５側の部分において、翼面積が減少することで発生される風に生じる圧力差が緩和されることとなる上に、圧力変動がより小刻みに生じることになるため、１枚の翼１２Ｌに設けられた前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとがあたかも２枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たすことになり、全体として圧力変動が小さな風当たりの良い風を発生させることができる。
【０１５８】
ここで、当該効果の詳細について、図を参照して説明する。図４２は、本実施の形態におけるプロペラファンを含む各種のプロペラファンを回転させた場合の圧力変動を概念的に示すグラフである。図４２においては、横軸が時間を表わしており、縦軸がプロペラファンの噴出側の定点（翼の外縁部に対応した位置）における圧力変動を表わしている。
【０１５９】
本実施の形態の如く外縁部に窪み形状の接続部が形成された４枚翼のプロペラファンと、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていない４枚翼のプロペラファンと、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていない８枚翼のプロペラファンとを回転させた場合に観測される上記定点における圧力変動は、概ね図４２に示す如くとなる。
【０１６０】
当該図４２から理解されるように、本実施の形態の如く外縁部に窪み形状の接続部が形成された４枚翼のプロペラファンにあっては、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていない４枚翼のプロペラファンに比べて圧力変動が抑制される結果となり、そのピークが外縁部に窪み形状の接続部が形成されていない８枚翼のプロペラファンと近いタイミングで発生することになる。これは、１枚の翼１２Ｌに設けられた前方外縁部１７ｂと後方外縁部１７ｃとがあたかも２枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たすことを示すものであり、その結果、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌとすることにより、圧力変動が抑制された風当たりの良い風を発生できることが理解される。
【０１６１】
第三に、上記構成の翼１２Ｌとすることにより、低速回転時においては、広範囲に拡散する風当たりの良い風とすることができ、高速回転時においては、直進性が高くより遠くへ到達する風とすることができる。なお、当該効果は、上述した実施の形態１において説明した効果と同様であるため、その詳細については説明を繰り返さない。
【０１６２】
このように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｌとすることにより、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能になるとともに、騒音の低減を図ることが可能になる。
【０１６３】
次に、上述した外縁部に設けられる接続部の形状と上述した効果との関係を検証した第３検証試験について説明する。第３検証試験においては、外縁部上に設けられる接続部の回転方向および径方向に沿った位置が異なる複数のサンプルを準備し、これに基づいて各サンプルを回転させてその際に得られる風量および得られた風に含まれる圧力変動を測定した。
【０１６４】
ここで、各サンプルにおいては、接続部が設けられる位置を予め決定し、当該接続部を一つの頂点とする三角形を翼の外縁部寄りの部分に描き、当該三角形に概ね沿ったかたちで翼の一部を切り欠くこととした。ただし、回転時に発生する騒音を低減させる観点から、上記接続部および当該接続部を境目として形成される前方外縁部および後方外縁部がいずれも角を有さない滑らかな形状となるように、外縁部を適度に湾曲させることとした。
【０１６５】
風量および圧力変動については、いずれもプロペラファンの中心軸に沿って噴出側に３０ｍｍ離れた位置であってかつプロペラファンの回転中心からの径方向に沿った距離が外縁部の最大半径の７０％となる位置に対応した位置において測定した。当該プロペラファンの回転中心からの径方向に沿った距離が外縁部の最大半径の７０％となる位置に対応した位置は、概して風速が最も大きくなる位置であり、そのため圧力変動が最も生じる位置でもある。
【０１６６】
図４３は、第３検証試験において得られた、翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。ここで、図４３においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が相対風量を表わしている。なお、横軸に示したξは、上述した距離Ｗおよび距離ｗを用いてｗ／Ｗで表わされる値であり、ηは、上述した最大半径Ｒ１max、半径Ｒおよびボスハブ部の半径ｒ（図４１参照）を用いて（Ｒ１max−Ｒ）／（Ｒ１max−ｒ）で表わされる値である。また、縦軸に示した相対風量は、各サンプルにおいて測定された風量を、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンにおける風量にて除算した値である。
【０１６７】
図４３に示されるように、接続部が回転方向に沿って外縁部の後端から前端に向かうにつれて風量が徐々に減少する傾向にあり、また接続部が径方向に沿って外縁部寄りの位置から回転中心寄りの位置に向かうにつれて風量が徐々に減少する傾向にあることが理解される。
【０１６８】
図４４は、第３検証試験において得られた、翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。ここで、図４４においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が相対圧力変動を表わしている。また、縦軸に示した相対圧力変動は、各サンプルにおいて測定された圧力差の最大値を、外縁部に何ら窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンにおける圧力差の最大値にて除算した値である。
【０１６９】
図４４に示されるように、接続部が回転方向に沿って外縁部の後端寄りにある場合には、接続部が外縁部の後端から前端に向かうにつれて圧力変動が徐々に減少する傾向にあり、接続部が回転方向に沿って外縁部の前端寄りにある場合には、接続部が外縁部の後端から前端に向かうにつれて圧力変動が徐々に増加する傾向にあることが理解される。また、接続部が径方向に沿って外縁部寄りの位置から回転中心寄りの位置に向かうにつれて圧力変動が徐々に減少する傾向にあることが理解される。
【０１７０】
これら図４３および図４４の結果に基づけば、圧力変動を効果的に抑制しつつ風量の低下を防止するためには、ξが０＜ξ＜０．５であることが好適であると言える。すなわち、窪み形状の接続部が外縁部の後端寄りの位置に設けられることにより、圧力変動を効果的に抑制しつつ風量の低下を防止することができることが分かる。
【０１７１】
図４５は、第３検証試験において得られた、翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。当該コンター図は、上述した図４３および図４４に示される結果に基づいて、快適指数κを含むファン性能として、第３検証試験の結果を表わしたものである。快適指数κは、図４３において示す相対風量を図４４において示す相対圧力変動にて除することにより算出されるものであり、この値が高いほど快適性が上がることになる。図４５においては、横軸が上記接続部の回転方向に沿った位置を表わしており、縦軸が上記接続部の径方向に沿った位置を表わしている。
【０１７２】
図４５に示されるように、ξに着目して見た場合には、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κを５％以上向上させるためには、少なくともξが概ね０．０５≦ξの条件を満たしていることが必要である。一方、ηに着目して見た場合には、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κを５％以上向上させるためには、少なくともηが概ね０＜η≦０．４の条件を満たしている必要がある。
【０１７３】
さらに、ξおよびηの両方に着目して見た場合に、ξが０．２≦ξ≦０．８の条件を満たすとともに、ηが０＜η≦０．２の条件を満たすことにより、外縁部に窪み形状の接続部が形成されていないプロペラファンに比べて快適指数κが確実に１０％以上向上することになる。
【０１７４】
次に、上述した外縁部に設けられる接続部の形状と上述した効果との関係を検証した第４検証試験について説明する。第４検証試験においては、上述した本実施の形態におけるプロペラファンを実際に試作してこれを実施例２とするとともに、これとは形状の異なるプロペラファンを実際に試作してこれを比較例１とし、これら実施例２および比較例１に係るプロペラファンを回転させた場合における風速の測定を行なって径方向における風速分布を算出した。ここで、比較例１に係るプロペラファンは、上述した実施の形態において説明したものと同様である。
【０１７５】
風速については、プロペラファンの中心軸に沿って噴出側に３０ｍｍ離れた位置において測定を行なうこととし、その計測点としては、径方向における分布を把握するために、中心軸からの距離が外縁部の最大半径の１．１倍となる位置に対応した位置にまで中心軸から０．１倍刻みに配置することとした。
【０１７６】
図４６は、第４検証試験において得られた、実施例２および比較例１に係るプロペラファンの回転中心からの距離と風速との関係を示すグラフである。ここで、図４６においては、横軸が回転中心からの距離を表わしており、縦軸が風速を表わしている。なお、横軸においては、回転中心に対応した位置を０としかつ外縁部に対応した位置を１とした無次元値にて回転中心からの距離を表わしており、縦軸においては、実施例２および比較例１で風量を一致させ、それぞれの風速の実測値を風量で除算した無次元値にて風速を表わしている。
【０１７７】
図４６に示されるように、比較例１に係るプロペラファンにおいては、径方向内側において風速が小さく、径方向外側に向かうにつれて徐々に風速が増加し、外縁部の最大半径の０．７倍の位置において風速が最大値を示し、さらに径方向外側に向かうにつれて風速が徐々に減少する傾向が見られる。これに対し、実施例２に係るプロペラファンにおいては、径方向内側において比較例１に比べて風速が大きく、径方向外側に向かうにつれて徐々に風速が増加し、外縁部の最大半径の０．８倍の位置において風速が減少をし始め、さらに径方向外側に向かうにつれて風速が徐々に減少する傾向が見られる。ここで、風速の最大値は、比較例１に比べて実施例２の方で低くなった。
【０１７８】
このように、実施例２に係るプロペラファンとすることにより、径方向に沿った風速分布が均一化されることになり、風速のムラを抑制することが可能となって風当たりの良い風とすることができることが確認された。
【０１７９】
次に、上述した外縁部に設けられる接続部の形状と上述した効果との関係を検証した第５検証試験について説明する。第５検証試験においては、上述した本実施の形態におけるプロペラファンを実際に試作してこれを実施例２とするとともに、これとは形状の異なるプロペラファンを実際に試作してこれを比較例２および３とし、これら実施例２、比較例２および３に係るプロペラファンを回転させた場合における周波数別の騒音の測定を行なった。
【０１８０】
ここで、比較例２に係るプロペラファンは、実施例２に係るプロペラファンと比較した場合に、外縁部において窪み形状の接続部が形成されていない点において相違しており、他の点においては、共通の形状を有するものとした。また、比較例３に係るプロペラファンは、比較例２に係るプロペラファンと比較した場合に、８枚翼とされている点のみ相違しており、他の点においては、共通の形状を有するものとした。
【０１８１】
騒音の測定は、プロペラファンをいずれも回転数８００ｒｐｍで回転させ、プロペラファンの中心軸に沿って噴出側に１ｍ離れた地点での計測とした。
【０１８２】
図４７ないし図４９は、それぞれ第５検証試験において得られた、実施例２、比較例２および比較例３に係るプロペラファンの周波数別の騒音を示すグラフである。ここで、図４７ないし図４９においては、横軸が周波数を表わしており、縦軸が騒音を表わしている。
【０１８３】
図４７ないし図４９に示されるように、騒音の中でも異音として出現する狭帯域騒音のうち、特にプロペラファンの翼枚数に関係するｎＺ音（プロペラファンの回転数×翼枚数に起因する騒音）について着目すると、比較例２において計測されたピーク騒音の一部が実施例２において消失していることが分かる。その結果、実施例２において計測された騒音は、比較例３で計測された騒音とよく似たものとなっている。
【０１８４】
これは、上記のとおりｎＺ音がプロペラファンの翼枚数に起因する騒音であることを考慮すれば、実施例２に係るプロペラファンにおいては、１枚の翼に設けられた前方外縁部および後方外縁部とがあたかも２枚分の翼で風を送風する場合と近似の役目を果たした結果と考えられる。すなわち、実施例２に係るプロペラファンが、あたかも８枚翼であるかの如くの挙動を示したためと考察される。
【０１８５】
また、上記結果より、外縁部に窪み形状の接続部を設けることにより、１ｄＢ程度の騒音の低減が図られていることも確認された。したがって、実施例２に係るプロペラファンとすることにより、騒音の低減が図られることが確認された。
【０１８６】
（実施の形態３）
図５０は、本発明の実施の形態３におけるプロペラファンの側面図である。以下、この図５０を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｍについて説明する。なお、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｍは、上述した実施の形態１において示したプロペラファン１０Ａと同様に、扇風機１に搭載されて使用されるものである。
【０１８７】
図５０に示すように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｍは、上述した実施の形態１におけるプロペラファン１０Ａとは異なり、翼内側領域と翼外側領域とが異なる翼面形状を有するように構成されることなく翼面全体が単一の翼面形状を有するように構成されたものであるとともに、後縁部１４が、径方向外側に向かうにつれて上記噴出側端面から離れるように構成されていない点、および、外縁部１５の全体が、中心軸２０が延びる方向に沿って上記吸込側端面から離間して位置していない点において相違しており、その他の構成においては、上述した実施の形態１におけるプロペラファン１０Ａと共通の構成を有している。
【０１８８】
ここでは、その詳細な説明は省略するが、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｍの翼１２Ｍにおいても、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たしており、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たしており、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１８９】
このように構成した場合にも、上述した実施の形態１の如くに構成した場合に比べて得られる効果の程度が減少してしまうものの、基本的には、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能となり、また騒音の低減も図られることになる。
【０１９０】
（実施の形態４）
図５１は、本発明の実施の形態４におけるプロペラファンの側面図である。以下、この図５１を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｎについて説明する。なお、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｎは、上述した実施の形態１において示したプロペラファン１０Ａと同様に、扇風機１に搭載されて使用されるものである。
【０１９１】
図５１に示すように、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｎは、上述した実施の形態１におけるプロペラファン１０Ａと比較した場合に、外縁部１５の全体が中心軸２０が延びる方向に沿って上記吸込側端面から離間して位置していない点においてのみ相違しており、その他の構成においては、上述した実施の形態１におけるプロペラファン１０Ａと共通の構成を有している。
【０１９２】
ここでは、その詳細な説明は省略するが、本実施の形態におけるプロペラファン１０Ｎの翼１２Ｎにおいても、距離Ｗと距離ｗとが、Ｗ／２＞ｗの条件を満たしており、最大半径Ｒ１maxと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たしており、半径Ｒと最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている。
【０１９３】
このように構成した場合にも、上述した実施の形態１と同様に、発生される風の圧力変動が小さく風当たりの良い風を送り出すことが可能となり、また騒音の低減も図られることになる。
【０１９４】
上述した本発明の実施の形態およびその変形例において開示した扇風機用プロペラファン、扇風機、および、扇風機用プロペラファンの成形用金型を要約して示すと、以下のとおりとなる。
［付記１］
中心軸を回転中心として回転する回転軸部と、
前記回転軸部から径方向外側に向けて突設され、吸込側に位置する負圧面および噴出側に位置する正圧面を含む翼とを備え、
前記翼は、回転方向における前方側に位置する前縁部と、回転方向における後方側に位置する後縁部と、回転方向に沿って延びる外縁部とを含み、
前記外縁部は、前記前縁部側に位置する前方外縁部と、前記後縁部側に位置する後方外縁部と、前記前方外縁部および前記後方外縁部を接続する接続部とを有し、
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記前方外縁部の前記回転中心からの最大半径Ｒ１maxと、前記後方外縁部の前記回転中心からの最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＞Ｒ２maxの条件を満たしている、プロペラファン。
［付記２］
前記外縁部は、前記前方外縁部が前記前縁部の外端に接続する前端と、前記後方外縁部が前記後縁部の外端に接続する後端とを有し、
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記前端および前記回転中心を結ぶ線分と前記後端および前記回転中心を結ぶ線分とが成す角の二等分線に対して直交する方向に沿った、前記前端と前記後端との間の距離Ｗと、前記二等分線と直交する方向に沿った、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点と前記後端との間の距離ｗとが、０＜ｗ／Ｗ≦０．７の条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記３］
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記最大半径Ｒ１maxと、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点の前記回転中心からの半径Ｒと、前記回転軸部の半径ｒとが、０＜（Ｒ１max−Ｒ）／（Ｒ１max−ｒ）≦０．６の条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記４］
前記外縁部は、前記前方外縁部が前記前縁部の外端に接続する前端と、前記後方外縁部が前記後縁部の外端に接続する後端とを有し、
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記前端および前記回転中心を結ぶ線分と前記後端および前記回転中心を結ぶ線分とが成す角の二等分線に対して直交する方向に沿った、前記前端と前記後端との間の距離Ｗと、前記二等分線と直交する方向に沿った、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点と前記後端との間の距離ｗとが、０．２≦ｗ／Ｗ≦０．６の条件を満たしているとともに、前記最大半径Ｒ１maxと、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点の前記回転中心からの半径Ｒと、前記回転軸部の半径ｒとが、０＜（Ｒ１max−Ｒ）／（Ｒ１max−ｒ）≦０．２の条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記５］
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点の前記回転中心からの半径Ｒと、前記最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＜Ｒ２maxの条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記６］
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点の前記回転中心からの半径Ｒと、前記最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＝Ｒ２maxの条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記７］
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点の前記回転中心からの半径Ｒと、前記最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ＞Ｒ２maxの条件を満たしている、付記１に記載のプロペラファン。
［付記８］
中心軸を回転中心として回転する回転軸部と、
前記回転軸部から径方向外側に向けて突設され、吸込側に位置する負圧面および噴出側に位置する正圧面を含む翼とを備え、
前記翼は、回転方向における前方側に位置する前縁部と、回転方向における後方側に位置する後縁部と、回転方向に沿って延びる外縁部とを含み、
前記外縁部は、前記前縁部側に位置する前方外縁部と、前記後縁部側に位置する後方外縁部と、前記前方外縁部および前記後方外縁部を接続する接続部と、前記前方外縁部が前記前縁部の外端に接続する前端と、前記後方外縁部が前記後縁部の外端に接続する後端とを有し、
前記中心軸に沿って前記翼を平面視した状態において、前記前方外縁部の前記回転中心からの最大半径Ｒ１maxと、前記後方外縁部の前記回転中心からの最大半径Ｒ２maxとが、Ｒ１max＝Ｒ２maxの条件を満たしているとともに、前記前端および前記回転中心を結ぶ線分と前記後端および前記回転中心を結ぶ線分とが成す角の二等分線に対して直交する方向に沿った、前記前端と前記後端との間の距離Ｗと、前記二等分線と直交する方向に沿った、前記接続部のうちの最も径方向内側に位置する点と前記後端との間の距離ｗとが、０＜ｗ／Ｗ＜０．５の条件を満たしている、プロペラファン。
［付記９］
前記接続部は、角部を有さない滑らかな形状を有している、付記１から８のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１０］
前記接続部は、略鈍角形状を有している、付記１から９のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１１］
前記接続部は、略鋭角形状を有している、付記１から９のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１２］
前記後方外縁部が、前記中心軸側に向けて窪んだ部位をさらに含んでいる、付記１から１１のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１３］
前記翼が、回転方向に沿って互いに離間して位置するように複数設けられ、
前記複数の翼に設けられた前記外縁部が、いずれも同一形状である、付記１から１２のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１４］
前記翼が、回転方向に沿って互いに離間して位置するように複数設けられ、
前記複数の翼に設けられた前記外縁部が、異なる形状のものを含んでいる、付記１から１２のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１５］
前記翼の噴出側に前記中心軸に直交する平面を想定し、その平面からの前記中心軸の軸方向における長さを高さという場合に、前記前縁部が、その内端と当該内端から径方向外側に離れた位置との間で一定の高さを有している、付記１から１４のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１６］
前記翼の噴出側に前記中心軸に直交する平面を想定し、その平面からの前記中心軸の軸方向における長さを高さという場合に、前記後縁部の外端を含む径方向外側部分が、径方向内側から径方向外側に向かうにつれてその高さが高くなるように構成されている、付記１から１５のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１７］
前記中心軸が延びる方向に沿って吸込側において最も外側に位置する前記翼の部位を含みかつ前記中心軸と直交する平面形状の吸込側端面を想定した場合に、前記外縁部の全体が、前記中心軸が延びる方向に沿って前記吸込側端面から離間して位置している、付記１から１６のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１８］
前記中心軸が延びる方向に沿って噴出側において最も外側に位置する前記翼の部位を含みかつ前記中心軸と直交する平面形状の噴出側端面を想定した場合に、前記外縁部の全体が、前記中心軸が延びる方向に沿って前記噴出側端面から離間して位置している、付記１から１７のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記１９］
前記翼が、前記回転軸部側に位置する翼内側領域と、前記外縁部側に位置する翼外側領域と、前記負圧面側が凹となり前記正圧面側が凸となるように前記翼内側領域と前記翼外側領域との境目においてこれらを湾曲してまたは屈曲して連結する連結部とを有している、付記１から１８のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記２０］
樹脂成形品からなる、付記１から１９のいずれかに記載のプロペラファン。
［付記２１］
付記１から２０のいずれかに記載のプロペラファンと、
前記プロペラファンを回転駆動する駆動モータとを備えた、流体送り装置。
［付記２２］
付記２０に記載のプロペラファンを成形するために用いられる、プロペラファンの成形用金型。
【０１９５】
上述した本発明の実施の形態およびその変形例においては、本発明が適用されたプロペラファンとして、合成樹脂により一体成形されてなるプロペラファンを例示したが、本発明の適用対象はこれ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形成されるプロペラファンに本発明を適用してもよいし、曲面を有して形成される一体の薄肉状物により形成されるプロペラファンに本発明を適用してもよい。また、これらの場合には、別に成形したボスハブ部に翼を接合する構造としてもよい。
【０１９６】
また、上述した本発明の実施の形態およびその変形例においては、７枚翼または４枚翼のプロペラファンに本発明を適用した場合を例示したが、７枚または４枚以外の複数枚の翼を備えるプロペラファンに本発明を適用してもよいし、１枚翼を備えるプロペラファンに本発明を適用してもよい。１枚翼のプロペラファンに本発明を適用する場合には、中心軸に対して翼の反対側に、バランサーとしての錘を設けることが好ましい。
【０１９７】
また、上述した本発明の実施の形態およびその変形例においては、本発明が適用される流体送り装置として扇風機を、また本発明が適用されるプロペラファンとして扇風機に搭載されるプロペラファンをそれぞれ例示したが、この他にも、サーキュレータ、エアーコンディショナ、空気清浄機、加湿機、除湿機、ファンヒータ、冷却装置または換気装置などの各種の流体送り装置ならびにこれに搭載されるプロペラファンに本発明を適用することも当然に可能である。
【０１９８】
このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１９９】
１  扇風機、２  前ガード、３  後ガード、４  本体部、４ａ  回転軸、５  スタンド、６  スクリューキャップ、１０Ａ〜１０Ｎ  プロペラファン、１１  ボスハブ部、１２Ａ〜１２Ｎ  翼、１２ａ  負圧面、１２ｂ  正圧面、１３  前縁部、１４  後縁部、１５  外縁部、１５ａ  前端、１５ｂ  後端、１６  連結部、１７ａ  接続部、１７ｂ  前方外縁部、１７ｃ  後方外縁部、１８ａ  翼内側領域、１８ｂ  翼外側領域、２０  中心軸、３０  二等分線、１００  成形用金型、１０１  固定側金型、１０２  可動側金型、１０３  キャビティ、２００，３００  風。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
0006644026.tif 000033
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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