JP2022056022A - プロペラファン - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラファンにおいて翼端渦の発生を抑制しつつファン効率を高める。
【解決手段】プロペラファンは、円筒状のハブ（12）の外周面から回転半径方向の外方へ延びる複数の翼（14）とを備える。複数の翼（14）の各翼端（20）には、複数の翼（14）を囲むように設けられたリング（16）が接続される。複数の翼（14）のそれぞれは、回転半径方向における内側に設けられた、最大反り位置（X）での軸方向高さが略一定である第１部分（30）と、回転半径方向における外側に設けられた、最大反り位置（X）での軸方向高さが翼端（20）に向かって増大する第２部分（32）とを有する。
【選択図】図２

Description

本開示は、プロペラファンに関する。

従来より、複数の翼を有するプロペラファンにおいて、ファン効率を高める技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ファン効率を損なう要因である翼端渦の発生が抑制されるように、翼の設計を工夫したプロペラファンが開示されている。翼端渦は、翼の正圧面側から負圧面側へ翼端を回り込んで空気が逆流することにより発生する渦流であり、翼端において最大反り位置が翼の後縁から離れるほど発達して長くなる。

特許文献１のプロペラファンでは、翼のそれぞれについて、最大反り位置を翼端側で後縁から大きく離さないようにするために、最大反り位置比が翼元から翼端に向かって漸増するように設計されている。ここで、最大反り位置比とは、翼断面における前縁から最大反り位置までの距離の翼弦長に対する比である。最大反り位置とは、翼断面における反り高さが最大となる翼弦上の位置である。反り高さとは、翼断面における翼弦から反り線までの距離である。

特開２０１８－１０９３９３号公報

特許文献１のようなプロペラファンでは、翼の最大反り位置比を翼端に向かって後縁側に寄せるように設計される。このため、プロペラファンを回転させたときの翼面の負荷が均されて、プロペラファンにおいて周速度が相対的に速い外周部で大きな仕事をさせられない。すなわち、当該プロペラファンでは、各翼において、翼端渦の発達を抑制するために、翼端側での仕事量が犠牲になり、ファン効率が損なわれる。

本開示の目的は、プロペラファンにおいて翼端渦の発生を抑制しつつファン効率を高めることにある。

本開示の第１の態様は、回転軸（A）を中心に回転する円筒状のハブ（12）と、該ハブ（12）の外周面から回転半径方向の外方へ延びる複数の翼（14）とを備えるプロペラファン（10）を対象とする。第１の態様のプロペラファン（10）において、前記複数の翼（14）の回転半径方向における外側の端である各翼端（20）には、前記複数の翼（14）を囲むように設けられたリング（16）が接続される。前記複数の翼（14）のそれぞれは、当該翼（14）の前記回転軸（A）を中心とした円弧状の断面における翼弦（34）から反り線（36）までの距離が最大となる反り線（36）上の位置を最大反り位置（X）とし、当該翼（14）の回転方向（D）における後側の縁である後縁（24）からの前記回転軸（A）に沿う方向（Z）における高さを軸方向高さとしたとき、当該翼（14）の回転半径方向における内側に設けられた、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さが略一定である第１部分（30）と、当該翼（14）の回転半径方向における外側に設けられた、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さが前記翼端（20）に向かって増大する第２部分（32）とを有する。

この第１の態様では、複数の翼（14）の各翼端（20）にリング（16）が接続されるので、空気が翼（14）の正圧面（26）側から負圧面（28）側に翼端（20）を回り込み難くなり、翼端渦の発生を抑制できる。そして、各翼（14）において、回転半径方向における内側に最大反り位置（X）での軸方向高さが略一定である第１部分（30）が設けられ、回転半径方向における外側に最大反り位置（X）での軸方向高さが翼端（20）に向かって増大する第２部分（32）が設けられるので、各翼（14）の翼端（20）側、つまりプロペラファン（10）の外周側での仕事量が増大し、ファン効率を高めることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様のプロペラファン（10）において、前記第１部分（30）が、前記翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも内側の部分のうち７０％以上の部分を構成し、前記第２部分（32）が、前記翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも外側の部分のうち７０％以上の部分を構成する、プロペラファン（10）である。

この第２の態様では、各翼（14）において、第１部分（30）が内側の部分のうち７０％以上の部分を構成するので、回転半径方向における内側での仕事量が比較的小さくなる。一方で、各翼（14）において、第２部分（32）が外側の部分のうち７０％以上の部分を構成するので、回転半径方向における外側での仕事量が比較的大きくなる。

本開示の第３の態様は、第１または第２の態様のプロペラファン（10）において、前記第２部分（32）の前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さについての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅は、前記翼端（20）に向かうほど大きくなる、プロペラファン（10）である。

この第３の態様では、第２部分（32）の最大反り位置（X）での軸方向高さの変化率（単位長さに対する変化幅）が翼端（20）に向かうほど大きくなるので、各翼（14）の第２部分（32）において、プロペラファン（10）の回転に伴って行われる仕事量の増加分が、回転半径方向における外側に向かうほど大きくなる。

本開示の第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つのプロペラファン（10）において、前記第１部分（30）の翼弦長（c）が略一定であり、前記第２部分（32）の翼弦長（c）が前記翼端（20）に向かって増大する、プロペラファン（10）である。

この第４の態様では、各翼（14）において、第１部分（30）の翼弦長（c）が略一定であので、回転半径方向における内側での仕事量が比較的小さくなる。一方で、各翼（14）において、第２部分（32）の翼弦長（c）が翼端（20）に向かって増大するので、回転半径方向における外側での仕事量が比較的大きくなる。

本開示の第５の態様は、第４の態様のプロペラファン（10）において、前記第２部分（32）の翼弦長（c）についての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅が、前記翼端（20）に向かうほど大きくなる、プロペラファン（10）である。

この第５の態様では、第２部分（32）の翼弦長（c）の変化率が（単位長さに対する変化幅）が翼端（20）に向かうほど大きくなるので、各翼（14）の第２部分（32）において、プロペラファン（10）の回転に伴って行われる仕事量の増加分が、回転半径方向における外側に向かうほど大きくなる。

本開示の第６の態様は、第１～第５の態様のいずれか１つのプロペラファン（10）において、前記翼（14）が、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さをＨｆ、当該翼（14）の回転方向（D）における前側の縁である前縁（22）での前記軸方向高さをＨｌとしたとき、当該翼（14）の回転半径方向における内側の端である翼元（18）で、Ｈｆ／Ｈｌ≧０．４５を満たす、プロペラファン（10）である。

この第６の態様では、翼（14）がＨｆ／Ｈｌ≧０．４５を満たすように設計される。そうすることで、翼弦長（c）に対する最大反り高さ（f）の比（ｃ／ｆ）と、翼（14）の前縁（22）から最大反り位置（X）までの距離（d）の翼弦長（ｃ）に対する比（ｄ／ｃ）とのバランスが静圧効率を高めるのに良好になる。

本開示の第７の態様は、第１～第６の態様のいずれか１つのプロペラファン（10）において、前記翼（14）の後縁（24）にセレーション（40）が設けられる、プロペラファン（10）である。

この第７の態様では、翼（14）の後縁（24）にセレーション（40）が設けられるので、プロペラファン（10）の回転に伴う翼（14）の風切り音を低減できる。

図１は、図１のII－II線における断面図である。 図２は、実施形態のプロペラファンを例示する斜視図である。 図３は、実施形態のプロペラファンを例示する背面図である。 図４は、実施形態のプロペラファンの翼の翼断面を例示する断面図である。 図５は、実施形態のプロペラファンにおける半径比と翼弦長との関係を示すグラフである。 図６は、実施形態のプロペラファンにおける翼の半径比と取付け角との関係を示すグラフである。 図７は、実施形態のプロペラファンにおける翼の半径比と反り比との関係を示すグラフである。 図８は、実施形態のプロペラファンにおける翼の半径比と最大反り位置比との関係を示すグラフである。 図９は、実施形態のプロペラファンにおける翼の半径比と最大反り位置高さとの関係を示すグラフである。 図１０は、プロペラファンにおける翼の軸方向高さ比と静圧効率との関係を示すグラフである。 図１１は、実施形態のプロペラファンにおける翼の半径比と風量比との関係をグラフである。 図１２は、実施形態のプロペラファンにおける風量と静圧効率との関係を示すグラフである。 図１３は、第１変形例のプロペラファンを示す斜視図である。 図１４は、第２変形例のプロペラファンを示す斜視図である。

《実施形態》
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて説明する。

この実施形態のプロペラファンは、送風装置に使用される。送風装置は、例えば、空気調和機の熱源ユニットに設けられ、熱源側熱交換器へ室外空気を供給するためのものである。送風装置は、図１に示す円環筒状のベルマウス（1）を備える。ベルマウス（1）は、風を吹き送る送風口（3）を構成する。プロペラファン（10）は、ベルマウス（1）の内側にリング（16）を対向させた状態に配置される。

－プロペラファンの構造－
プロペラファン（10）は、合成樹脂製の軸流ファンである。図２および図３に示すように、プロペラファン（10）は、１つのハブ（12）と、４つの翼（14）と、１つのリング（16）とを備える。１つのハブ（12）と４つの翼（14）と１つのリング（16）とは、一体に形成される。プロペラファン（10）は、例えば射出成形によって成形される。

ハブ（12）は、円筒状に形成される。このハブ（12）は、プロペラファン（10）の回転軸部であって、プロペラファン（10）の中心部に位置する。ハブ（12）には、図示しないファンモータの駆動軸が取り付けられる。ハブ（12）は、ファンモータに駆動されて、回転軸（A）を中心に回転する。ハブ（12）の中心軸は、プロペラファン（10）の回転軸（A）と一致する。

４つの翼（14）は、ハブ（12）の周方向において互いに一定の角度間隔をあけて配置される。各翼（14）は、ハブ（12）の外周面から回転半径方向の外方へ延びる。４つの翼（14）は、ハブ（12）からプロペラファン（10）の径方向における外側に向けて放射状に広がる。隣り合う翼（14）同士は、正面視または背面視で重なり合わない。各翼（14）は、回転半径方向および回転方向（D）に沿って滑らかに湾曲した板状に形成される。４つの翼（14）の形状は、互いに同じである。

各翼（14）において、プロペラファン（10）の径方向における中心側の端、つまり回転半径方向における内側の端は翼元（18）である。各翼（14）において、プロペラファン（10）の径方向における外側の端、つまり回転半径方向における外側の端は翼端（20）である。各翼（14）の翼元（18）および翼端（20）はそれぞれ、プロペラファン（10）の回転方向（D）に沿って延びる。

各翼（14）の翼元（18）は、ハブ（12）に接続される。各翼（14）において、プロペラファン（10）の回転軸（A）から翼元（18）までの距離Ｒ_ｉは、翼元（18）の全長に亘って実質的に一定である。また、各翼（14）の翼端（20）は、リング（16）に接続される。各翼（14）において、プロペラファン（10）の回転軸（A）から翼端（20）までの距離Ｒ_ｏは、翼端（20）の全長に亘って実質的に一定である。

各翼（14）において、翼端（20）の長さは、翼元（18）の長さよりも長い。プロペラファン（10）の回転方向（D）において、翼端（20）の前側の端は翼元（18）の前側の端よりも前方に位置する。プロペラファン（10）の回転方向（D）において、翼元（18）の後側の端は翼端（20）の後側の端よりも後方に位置する。

各翼（14）において、プロペラファン（10）の回転方向（D）における前側の縁は前縁（22）である。各翼（14）において、プロペラファン（10）の回転方向（D）における後側の縁は後縁（24）である。各翼（14）の前縁（22）および後縁（24）はそれぞれ、翼元（18）から翼端（20）に向かってプロペラファン（10）の外周側（回転半径方向における外側）へ延びる。

各翼（14）の前縁（22）は、プロペラファン（10）の回転方向（D）における後方に向けて凹む凹形状をなすように湾曲する。各翼（14）の後縁（24）は、プロペラファン（10）の回転方向（D）における前方に向けて凹む凹形状をなすように湾曲する。各翼（14）の後縁（24）のうち翼元（18）側の部分は、前縁（22）に沿って延びる。各翼（14）の後縁（24）のうち翼端（20）側の部分は、翼端（20）側に向かって前縁（22）から離間するように延びる。

各翼（14）は、プロペラファン（10）の回転軸（A）と直交する平面に対して交差するように傾く。各翼（14）の前縁（22）は、ハブ（12）の一端（図２で上側に向く端）寄りに位置する。一方で、各翼（14）の後縁（24）は、ハブ（12）の他端（図２で下側に向く端）寄りに位置する。各翼（14）において、プロペラファン（10）の回転方向（D）における前側に臨む凹面（図２での下向きの面）が正圧面（26）であり、プロペラファン（10）の回転方向（D）における後側に臨む凸面（図２で上向きの面）が負圧面（28）である。

リング（16）は、複数の翼（14）を囲むように設けられる。リング（16）は、円環状に形成される。リング（16）の内周面は、４つの翼（14）における各翼端（20）に接続される。すなわち、４つの翼（14）は、リング（16）によって連結される。リング（16）は、プロペラファン（10）の側面視で、各翼（14）の前縁（22）から後縁（24）にかけての全体を覆う。リング（16）の両端部それぞれは、外周側に反るように曲がっている。

プロペラファン（10）では、４つの翼（14）の回転に伴い、プロペラファン（10）の背面側である吸込側からプロペラファン（10）の正面側である送風側に向けて空気が流れることになり、送風装置による送風が行われる。このとき、プロペラファン（10）によって押し出される空気は、リング（16）が設けられることで、各翼（14）で正圧面（26）側から負圧面（28）側に翼端（20）を回り込み難くなる。それによって、翼端渦の発生が抑制される。

－翼の形状－
図４に示す翼断面は、プロペラファン（10）の回転軸（A）から距離Ｒ_ｎに位置する１つの翼（14）の断面、つまり回転軸（A）を中心とした円弧状の断面を平面に展開したものである。この図５に示すように、各翼（14）は、負圧面（28）側に膨らむように反っている。各翼（14）は、回転半径方向における内側に設けられた第１部分（30）と、回転半径方向における外側に設けられた第２部分（32）とを有する。

第１部分（30）は、翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも内側の部分のうち７０％以上の部分、好ましくは８０％以上の部分を構成する。第２部分（32）は、翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも外側の部分のうち７０％以上の部分、好ましく８０％以上の部分を構成する。本例において、各翼（14）の内側半分は第１部分（30）によって構成され、各翼（14）の外側半分は第２部分（32）によって構成される。すなわち、第１部分（30）および第２部分（32）は、翼（14）を回転半径方向における中間位置で二分する。

図４に示す翼断面において、翼（14）の前縁（22）と後縁（24）とを結んだ線分は、翼弦（34）である。また、翼弦（34）がプロペラファン（10）の回転軸（A）と直交する平面となす角度は、取付け角αである。翼弦（34）の長さは、翼弦長ｃである。翼弦長ｃは、半径がＲ_ｎで中心角がθの円弧の長さＲ_ｎθを、取付け角αに対する余弦cosαで除した値である（ｃ＝Ｒ_ｎθ／cosα）。なお、θは、プロペラファン（10）の回転軸（A）から距離Ｒ_ｎの位置における翼（14）の中心角であり（図３参照）、その単位はラジアンである。

図４に示す翼断面において、正圧面（26）と負圧面（28）との中点を結んだ線は、反り線（36）である。翼弦（34）から反り線（36）までの距離が反り高さである。反り高さは、翼弦（34）に沿って前縁（22）から後縁（24）に向かうに連れて次第に増加し、前縁（22）と後縁（24）との間の中途部で最大値となり、最大となった位置から後縁（24）に近づくに従い次第に減少する。反り高さの最大値は、最大反り高さｆである。

図４に示す翼断面において、反り高さが最大反り高さｆとなる反り線（36）上の位置は、最大反り位置（X）である。最大反り位置（X）は、翼元（18）から翼端（20）まで翼（14）の回転半径方向における全長に亘って翼弦長ｃの中間付近に、図３に破線で示す連続した最大反り位置線（L）をなすように設定される。

図４に示す翼断面において、翼（14）の後縁（24）から回転軸（A）に沿って背面側に向かう方向（Z）における反り線（36）までの高さは、軸方向高さである。翼（14）の前縁（22）での軸方向高さは、前縁高さＨｌである。前縁高さＨｌは、翼（14）の取付け角αと翼弦長ｃとによって定まる。最大反り位置（X）での軸方向高さは、最大反り位置高さＨｆである。最大反り位置高さＨｆは、翼の取付け角αと、後縁（24）から最大反り位置（X）までの距離ｄと、反り高さｆとによって定まる。

軸方向高さは、前縁（22）から後縁（24）に向かって次第に増加する。翼（14）の後縁（24）から最大反り位置（X）までの軸方向高さについて、翼（14）の回転方向（D）における単位長さ当たりの変化幅は、翼（14）の前縁（22）に向かうほど大きくなる。翼（14）の最大反り位置（X）から前縁（22）までの軸方向高さについて、翼（14）の回転方向（D）における単位長さ当たりの変化幅は、翼（14）の前縁（22）に向かうほど小さくなるか、又は一定である。

〈翼弦長〉
図５に示すように、各翼（14）において、翼弦長ｃは、回転半径方向における翼元（18）から翼端（20）にかけての長さ（Ｒ：Ｒ_ｏ－Ｒ_ｉ）に対する任意の位置での翼元（18）からの長さ（ｒ：Ｒ_ｎ－Ｒ_ｉ）の比（ｒ／Ｒ）である半径比に応じて変化する。半径比（ｒ／Ｒ）は、翼（14）の回転半径方向における翼元（18）からの位置を示す。具体的には、翼弦長ｃは、第１部分（30）で略一定であり、第２部分（32）で翼端（20）に向かって次第に増大する。ここで、翼弦長ｃが「略一定」であるとは、翼弦長ｃの変化幅が翼元（18）での翼弦長ｃに対して±１０％以内の長さであることを意味する。第１部分（30）での翼弦長ｃの変化幅は、翼元（18）での翼弦長ｃに対して±５％以内の長さであることが好ましい。第２部分（32）の翼弦長ｃについての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅は、翼端（20）に向かうほど大きくなる。各翼（14）の翼弦長ｃは、第２部分（32）の中途部では極大とならず、翼端（20）で最大となる。

〈取付け角〉
図６に示すように、各翼（14）において、取付け角αは、半径比（ｒ／Ｒ）に応じて変化する。具体的には、取付け角αは、第１部分（30）で翼端（20）に向かって次第に増大し、第２部分（32）で翼端（20）に向かって次第に減少する。第１部分（30）での取付け角αの増大具合は、比較的緩やかである。第２部分（32）での取付け角αの減少具合は、第１部分（30）での取付け角αの増大具合よりも急である。各翼（14）の取付け角αは、回転半径方向における中間位置辺りで極大となる。

〈反り比〉
図４に示す翼断面において、翼弦長ｃに対する最大反り高さｆの比（ｆ／ｃ）は、反り比である。図７に示すように、各翼（14）において、反り比（ｆ／ｃ）は、半径比（ｒ／Ｒ）に応じてほとんど変化しない。すなわち、反り比（ｆ／ｃ）は、翼元（18）から翼端（20）に至るまで翼（14）の回転半径方向における全長に亘って略一定である。第１部分（30）の反り比（ｆ／ｃ）と第２部分（32）の反り比（ｆ／ｃ）とは、各部分の全域に亘って互いに同じ程度である。ここで、反り比が「略一定」であるとは、反り比（ｆ／ｃ）の変化幅が翼元（18）での反り比（ｆ／ｃ）に対して±０．５以内であることを意味する。反り比（ｆ／ｃ）の変化幅は、翼元（18）での反り比（ｆ／ｃ）に対して±０．２以内であることが好ましい。本例において、各翼（14）の反り比（ｆ／ｃ）は、０．２５以上且つ０．４５以下である。

〈最大反り位置比〉
図４に示す翼断面において、翼（14）の前縁（22）から最大反り位置（X）までの距離の翼弦長ｃに対する比は、最大反り位置比である。図８に示すように、各翼（14）において、最大反り位置比は、半径比（ｒ／Ｒ）に応じてほとんど変化しない。すなわち、最大反り位置比は、翼元（18）から翼端（20）に至るまで翼（14）の回転半径方向における全長に亘って略一定である。第１部分（30）の最大反り位置比と第２部分（32）の最大反り位置比とは、各部分の全域に亘って互いに同じ程度である。ここで、最大反り位置比が「略一定」であるとは、最大反り位置比の変化幅が翼元（18）での最大反り位置比に対して±０．５以内であることを意味する。最大反り位置比の変化幅は、翼元（18）での最大反り位置比に対して±０．２以内であることが好ましい。本例において、各翼（14）の最大反り位置比は、０．５５以上且つ０．６以下である。

〈軸方向高さ〉
図９に示すように、各翼（14）において、最大反り位置高さＨｆは、半径比（ｒ／Ｒ）に応じて変化する。具体的には、最大反り位置高さＨｆは、第１部分（30）で略一定であり、第２部分（32）で翼端（20）に向かって次第に増大する。ここで、最大反り位置高さが「略一定」であるとは、最大反り高さ位置Ｈｆの変化幅が翼元（18）での最大反り位置高さＨｆに対して±１０％以内の高さであることを意味する。第１部分（30）での最大反り位置高さＨｆの変化幅は、翼元（18）での最大反り位置高さＨｆに対して±５％以内の長さであることが好ましい。第２部分（32）の最大反り位置高さＨｆについての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅は、翼端（20）に向かうほど大きくなる。各翼（14）の最大反り位置高さＨｆは、第２部分（32）の中途部では極大とならず、翼端（20）で最大となる。

各翼（14）において、前縁高さＨｌに対する最大反り位置高さＨｆの比（Ｈｆ／Ｈｌ）は、軸方向高さ比である。図１０に示すように、プロペラファン（10）を用いた送風装置での静圧効率は、軸方向高さ比（Ｈｆ／Ｈｌ）が０．３８から０．４５までは急峻に増加し、軸方向高さ比（Ｈｆ／Ｈｌ）が０．４５を超えると０．７５までは緩やかに増加する。このことから、各翼（14）の軸方向高さ比（Ｈｆ／Ｈｌ）は、少なくとも翼元（18）で０．４５以上（Ｈｆ／Ｈｌ≧０．４５）を満たす。本例において、各翼（14）は、軸方向高さ比（Ｈｆ／Ｈｌ）が翼元（18）から翼端（20）に至るまで翼（14）の回転半径方向における全長に亘って、０．４５以上（Ｈｆ／Ｈｌ≧０．４５）を満たすように設計される。

－プロペラファンの性能－
図１１では、本例のプロペラファン（10）の半径比（ｒ／Ｒ）に対する風量比を実線で示し、比較例のプロペラファンの半径比（ｒ／Ｒ）に対する風量比を破線で示す。風量比は、プロペラファン（10）のトータル風量に対するファン（10）の径方向における任意の位置での風量の比である。図１２では、本例のプロペラファン（10）を用いた送風装置の風量に対する静圧効率を実線で示し、比較例のプロペラファンを用いた送風装置の風量に対する静圧効率を破線で示す。

比較例のプロペラファンは、本例のプロペラファン（10）と同じく４つの翼（14）が周方向に一定の角度間隔で配置され、リング（16）を備えないものである。比較例のプロペラファンは、図５に破線で示す翼弦長ｃと、図６に破線で示す取付け角αと、図７に破線で示す反り比（ｆ／ｃ）と、図８に破線示す最大反り位置比（ｄ／ｃ）と、図９に破線で示す最大反り位置高さＨｆとを有する。

図１１に示すように、本例のプロペラファン（10）は、風量比が径方向における略全域に亘って比較例のプロペラファンと異なる。具体的には、本例のプロペラファン（10）の半径比（ｒ／Ｒ）が０．８以下の部分での風量比は、比較例のプロペラファンの半径比（ｒ／Ｒ）が０．８以下の部分での風量比よりも低く抑えられる。そして、本例のプロペラファン（10）の半径比（ｒ／Ｒ）が０．８を超える部分は、比較例のプロペラファンの半径比（ｒ／Ｒ）が０．８を超える部分よりも風量比が大幅に高い部分を含む。

比較例のプロペラファンでは、最大反り位置（X）を翼端渦の発達を抑えるための設計としていることで、ファン外周側の風量比が急に落ちる。そのため、図１２に示すように、比較例のプロペラファンでは、静圧効率が損なわれる。これに対して、本例のプロペラファン（10）は、最大反り位置（X）の好適な設計によって、ファン外周側で風量比が増大する効果が得られる。プロペラファン（10）の外周側では、翼（14）が回転するときの周速度が速く、且つ翼弦長ｃが比較的長いため、レイノルズ数が高くなる。したがって、翼（14）表面の境界層が薄くなり、運動エネルギーが散逸することによるエネルギーロスを低減できる。それにより、図１２に示すように、本例のプロペラファン（10）では、静圧効率が高められる。

－実施形態の特徴－
この実施形態のプロペラファン（10）によると、複数の翼（14）の各翼端（20）にリング（16）が接続されているので、空気が翼（14）の正圧面（26）側から負圧面（28）側に翼端（20）を回り込み難くなり、翼端渦の発生を抑制できる。そして、各翼（14）において、回転半径方向における内側に最大反り位置（X）での軸方向高さが略一定である第１部分（30）が設けられ、回転半径方向における外側に最大反り位置（X）での軸方向高さが翼端（20）に向かって増大する第２部分（32）が設けられるので、各翼（14）の翼端（20）側、つまりプロペラファン（10）の外周側での仕事量が増大し、ファン効率を高めることができる。

この実施形態のプロペラファン（10）によると、各翼（14）において、第１部分（30）が内側の部分のうち７０％以上の部分を構成するので、回転半径方向における内側での仕事量が比較的小さくなる。一方で、各翼（14）において、第２部分（32）が外側の部分のうち７０％以上の部分を構成するので、回転半径方向における外側での仕事量が比較的大きくなる。このことは、プロペラファン（10）のファン効率を高めるのに有利である。

この実施形態のプロペラファン（10）によると、第２部分（32）の最大反り位置（X）での軸方向高さの変化率（単位長さに対する変化幅）が翼端（20）に向かうほど大きくなるので、各翼（14）の第２部分（32）において、プロペラファン（10）の回転に伴って行われる仕事量の増加分が、回転半径方向における外側に向かうほど大きくなる。このことは、プロペラファン（10）のファン効率を高めるのに有利である。

この実施形態のプロペラファン（10）によると、各翼（14）において、第１部分（30）の翼弦長ｃが略一定であので、回転半径方向における内側での仕事量が比較的小さくなる。一方で、各翼（14）において、第２部分の翼弦長ｃが翼端（20）に向かって増大するので、回転半径方向における外側での仕事量が比較的大きくなる。このことは、プロペラファン（10）のファン効率を高めるのに有利である。

この実施形態のプロペラファン（10）によると、第２部分（32）の翼弦長ｃの変化率が（単位長さに対する変化幅）が翼端（20）に向かうほど大きくなるので、各翼（14）の第２部分（32）において、プロペラファン（10）の回転に伴って行われる仕事量の増加分が、回転半径方向における外側に向かうほど大きくなる。このことは、プロペラファン（10）のファン効率を高めるのに有利である。

この実施形態のプロペラファン（10）によると、翼（14）がＨｆ／Ｈｌ≧０．４５を満たすように設計される。そうすることで、反り比（ｆ／ｃ）と最大反り位置比（ｄ／ｃ）とのバランスが静圧効率を高めるのに良好になる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

－第１変形例－
図１３に示すように、プロペラファン（10）は、５つの翼（14）を備えてもよい。プロペラファン（10）が備える翼（14）は、３つ以下であってもよく、６つ以上であってもよい。また、プロペラファン（10）において、隣り合う翼（14）同士は、正面視または背面視で部分的に重なり合っていてもよい。

－第２変形例－
図１４に示すように、プロペラファン（10）において、各翼（14）の後縁（24）にはセレーション（40）が設けられてもよい。セレーション（40）は、鋸刃状に形成された部分である。セレーション（40）は、例えば各翼（14）の後縁（24）の略全体に亘って設けられる。

この第２変形例のプロペラファン（10）によると、各翼（14）の後縁（24）にセレーション（40）が設けられるので、セレーション（40）によって翼（14）の負圧面（28）側を流れる空気の乱れを抑え、プロペラファン（10）の回転に伴う翼（14）の風切り音を低減できる。さらには、プロペラファン（10）のファン効率を高めることも期待できる。

－その他の変形例－
翼（14）において第１部分（30）が構成する部分は、翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも内側の部分のうち５０％程度であってもよく、５０％未満であっても構わない。また、翼（14）において第２部分（32）が構成する部分は、翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも外側の部分のうち５０％程度であってもよく、５０％未満であっても構わない。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、プロペラファンについて有用である。

A 回転軸
D 回転方向
X 最大反り位置
10 プロペラファン
12 ハブ
14 翼
16 リング
20 翼端
22 前縁
24 後縁
30 第１部分
32 第２部分
34 翼弦
36 反り線
40 セレーション

Claims (7)

1. 回転軸（A）を中心に回転するハブ（12）と、該ハブ（12）の外周面から回転半径方向の外方へ延びる複数の翼（14）とを備えるプロペラファンであって、
   前記複数の翼（14）の回転半径方向における外側の端である各翼端（20）には、前記複数の翼（14）を囲むように設けられたリング（16）が接続され、
   前記複数の翼（14）のそれぞれは、
   当該翼（14）の前記回転軸（A）を中心とした円弧状の断面における翼弦（34）から反り線（36）までの距離が最大となる反り線（36）上の位置を最大反り位置（X）とし、当該翼（14）の回転方向（D）における後側の縁である後縁（24）から前記回転軸（A）に沿う方向における反り線（36）までの高さを軸方向高さとしたとき、
   当該翼（14）の回転半径方向における内側に設けられた、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さが略一定である第１部分（30）と、当該翼（14）の回転半径方向における外側に設けられた、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さが前記翼端（20）に向かって増大する第２部分（32）とを有する
   ことを特徴とするプロペラファン。
2. 請求項１に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記第１部分（30）は、前記翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも内側の部分のうち７０％以上の部分を構成し、
   前記第２部分（32）は、前記翼（14）の回転半径方向における中間位置よりも外側の部分のうち７０％以上の部分を構成する
   ことを特徴とするプロペラファン。
3. 請求項１または２に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記第２部分（32）の前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さについての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅は、前記翼端（20）に向かうほど大きくなる
   ことを特徴とするプロペラファン。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記第１部分（30）の翼弦長（c）は、略一定であり、
   前記第２部分（32）の翼弦長（c）は、前記翼端（20）に向かって増大する
   ことを特徴とするプロペラファン。
5. 請求項４に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記第２部分（32）の翼弦長（c）についての回転半径方向における単位長さ当たりの変化幅は、前記翼端（20）に向かうほど大きくなる
   ことを特徴とするプロペラファン。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記翼（14）は、前記最大反り位置（X）での前記軸方向高さをＨｆ、当該翼（14）の回転方向（D）における前側の縁である前縁（22）での前記軸方向高さをＨｌとしたとき、当該翼（14）の回転半径方向における内側の端である翼元（18）で、
   Ｈｆ／Ｈｌ≧０．４５を満たす
   ことを特徴とするプロペラファン。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載されたプロペラファンにおいて、
   前記翼（14）の後縁（24）には、セレーション（40）が設けられる
   ことを特徴とするプロペラファン。

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