JP6141247B2

JP6141247B2 - プロペラファン、流体送り装置および成形用金型

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Publication number: JP6141247B2
Application number: JP2014204963A
Authority: JP
Inventors: ゆい公文; 大塚　雅生; 大塚　　雅生
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: JP2015017616A

Description

この発明は、一般的には、プロペラファン、流体送り装置および成形用金型に関し、より特定的には、流体を送り出すためのプロペラファンと、そのようなプロペラファンを備えた扇風機、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流体送り装置と、そのようなプロペラファンを樹脂により成形する際に用いられる成形用金型とに関する。

特開２００３−２０６８９４号公報（特許文献１）、特開２０１１−０５８４４９号公報（特許文献２）、特開２００４−２９３５２８号公報（特許文献３）、および、特開２０００−０５４９９２号公報（特許文献４）に開示されているように、送風性能の向上、騒音の低減、省エネルギ性、または省資源化設計などの目的のために、プロペラファンは改良され続けている。

特開２００３−２０６８９４号公報特開２０１１−０５８４４９号公報特開２００４−２９３５２８号公報特開２０００−０５４９９２号公報

本発明は、風量を増加させて高効率化を図りつつ、回転時に発生する騒音および回転時に要する消費電力を低減することが可能なプロペラファン、そのプロペラファンの製造に用いられる成型用金型、および、そのプロペラファンを備える流体送り装置を提供することを目的とする。

本発明に基づくプロペラファンは、仮想の中心軸を中心に所定の回転方向で回転する回転軸部と、上記回転軸部の外表面から上記中心軸の半径方向外側に延出する翼と、を備え、上記翼は、上記翼および上記回転軸部の上記外表面の間に配置される翼根部と、上記翼根部に連続し、上記翼根部とともに上記翼の周縁を形成する周縁部と、上記翼根部および上記周縁部に囲まれた領域に形成される翼面と、を含み、上記周縁部は、上記回転方向の上流側に配置される前縁部と、上記前縁部の上記半径方向外側に配置される翼先端部と、上記回転方向の下流側に配置される後縁部と、上記後縁部の上記半径方向外側に配置される翼後端部と、上記中心軸の周方向に延び、上記翼先端部と上記翼後端部との間を接続する外縁部と、を有し、上記翼面は、上記翼根部を含み上記半径方向内側に位置する内側領域と、上記翼後端部を含み上記半径方向外側に位置する外側領域と、上記前縁部寄り、上記翼先端部寄りまたは上記外縁部寄りに位置する前端部から上記後縁部寄りに位置する後端部まで延在し、上記翼面の正圧面側が凸となり上記翼面の負圧面側が凹となるように上記内側領域と上記外側領域とを連結する連結部と、を有し、上記連結部は、上記翼先端部から上記翼後端部までの途中に位置する部分から、上記後縁部に向かって延在しており、且つ上記後縁部に到達しない位置にまで設けられ、上記翼面は、上記翼面のうちの上記連結部よりも上記半径方向外側の部分の食い違い角よりも、上記翼面のうちの上記連結部よりも上記半径方向内側の部分の食い違い角の方が小さくなるように形成され、上記連結部の上記前端部と上記連結部の上記後端部とを直線で結んだ場合の回転方向における中心位置を通り且つ上記中心軸を中心とする仮想の同心円を描いた場合に、上記連結部の上記前端部は上記同心円の上記半径方向外側に位置する。

好ましくは、上記回転方向における上記連結部の中心位置を通り且つ上記中心軸を中心とする仮想の同心円を描いた場合に、上記連結部の上記前端部は上記同心円の上記半径方向外側に位置し、上記連結部の上記後端部は上記同心円の上記半径方向内側に位置する。好ましくは、上記連結部は、上記連結部の上記負圧面側に形成される内角が、上記回転方向における上記連結部の中心付近で最も小さくなるように形成され、上記前端部および上記後端部の各々の周囲に位置する上記翼面は、上記前端部および上記後端部の各々を通り上記半径方向に沿った断面視において１８０°となるように形成される。

好ましくは、上記連結部は、上記翼の回転に伴って上記翼面上に発生する翼先端渦の流れに沿うように形成される。好ましくは、上記翼面は、上記翼面のうちの上記連結部よりも上記半径方向内側の部分の食い違い角が、上記回転軸部に近づくにしたがって小さくなるように形成される。

好ましくは、上記翼面は、上記翼面のうちの上記連結部よりも上記半径方向内側の部分の翼面積が、上記翼面のうちの上記連結部よりも上記半径方向外側の部分の翼面積と同一若しくはこれよりも大きくなるように形成されている。好ましくは、上記連結部は、上記翼先端部から上記翼後端部までの途中に位置する部分から、上記後縁部まで設けられている。

好ましくは、上記連結部は、上記翼面の厚さが最大となる部分よりも上記回転方向の下流側から設けられている。好ましくは、上記連結部は、上記内側領域から上記外側領域に向かって湾曲するように設けられる。好ましくは、上記連結部は、上記内側領域から上記外側領域に向かって屈曲するように設けられる。

好ましくは、上記回転軸部の上記外表面から上記連結部の上記前端部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をＲａとし、上記回転軸部の上記外表面から上記外縁部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をｒ１とした場合、Ｒａ／ｒ１の式で得られる無次元位置ηは、０．４≦η≦１である。

好ましくは、上記回転軸部の上記外表面から上記連結部の上記後端部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をＲｂとし、上記回転軸部の上記外表面から上記外縁部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をｒ１とした場合、Ｒｂ／ｒ１の式で得られる無次元位置ξは、０．３≦ξ≦０．７である。

好ましくは、上記連結部の上記前端部は、上記外縁部寄りに位置し、上記外縁部のコード長さ寸法をＣとし、上記翼先端部から上記連結部の上記前端部までの長さ寸法をＲｃとした場合、Ｒｃ／Ｃの式で得られる無次元位置κは、０≦κ≦０．５である。

好ましくは、上記回転軸部の上記外表面から上記連結部の上記前端部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をＲａとし、上記回転軸部の上記外表面から上記外縁部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をｒ１とした場合、Ｒａ／ｒ１の式で無次元位置ηが得られ、上記回転軸部の上記外表面から上記連結部の上記後端部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をＲｂとし、上記回転軸部の上記外表面から上記外縁部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をｒ１とした場合、Ｒｂ／ｒ１の式で無次元位置ξが得られ、０．８０≦η≦１．０であり、０．４０≦ξ≦０．６５である。

好ましくは、上記連結部の上記前端部は、上記外縁部寄りに位置し、上記回転軸部の上記外表面から上記連結部の上記後端部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をＲｂとし、上記回転軸部の上記外表面から上記外縁部までの上記半径方向に沿う長さ寸法をｒ１とした場合、Ｒｂ／ｒ１の式で無次元位置ξが得られ、上記外縁部のコード長さ寸法をＣとし、上記翼先端部から上記連結部の上記前端部までの長さ寸法をＲｃとした場合、Ｒｃ／Ｃの式で無次元位置κが得られ、０．４０≦ξ≦０．７０であり、０≦κ≦０．３である。

好ましくは、上記前縁部から上記外縁部の上記翼先端部寄りの部分までの領域は、上記中心軸の軸方向において一定の高さを有する。好ましくは、上記前縁部は、上記回転軸部と上記回転軸部から上記半径方向外側に離れた位置との間で、上記中心軸の軸方向において一定の高さを有する。

好ましくは、上記翼面の上記翼根部は、上記翼面の上記正圧面側が凸となり上記翼面の上記負圧面側が凹となるように反った形状を有し、上記翼は、上記翼根部の反り方向と上記外縁部の反り方向とが逆向きになるように形成される。好ましくは、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接続部とを有している。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。好ましくは、樹脂成形品からなる。

本発明に基づく流体送り装置は、本発明に基づく上記のプロペラファンを備える。本発明に基づく成形用金型は、本発明に基づく上記のプロペラファンを成形するために用いられる。

本発明によれば、風量を増加させて高効率化を図りつつ、回転時に発生する騒音および回転時に要する消費電力を低減することが可能なプロペラファン、そのプロペラファンの製造に用いられる成型用金型、および、そのプロペラファンを備える流体送り装置を得ることができる。

実施の形態１における流体送り装置を示す斜視図である。実施の形態１におけるプロペラファンを吸込側から見た第１斜視図である。実施の形態１におけるプロペラファンを吸込側から見た第２斜視図である。実施の形態１におけるプロペラファンを吸込側から見た平面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを噴出側から見た斜視図である。実施の形態１におけるプロペラファンを噴出側から見た平面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを示す第１側面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを示す第２側面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを示す第３側面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを示す第４側面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを部分的に拡大し、吸込側から見た斜視図である。実施の形態１におけるプロペラファンを部分的に拡大し、吸込側から見た第１平面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを部分的に拡大し、吸込側から見た第２平面図である。図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った矢視図である。図１３中のＸＶ−ＸＶ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視断面図である。図１３中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った矢視図である。図１１中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１１中のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。実施の形態１におけるプロペラファンの翼が回転している際の様子を吸込側から見た平面図である。実施の形態１におけるプロペラファンの翼が回転している際の様子を噴出側から見た平面図である。実施の形態１におけるプロペラファンを連結部に沿って仮想的に切断したときの断面図であり、このプロペラファンの翼が回転している際の様子を示す図である。一般的なプロペラファンを実施の形態１における連結部に対応する部分に沿って仮想的に切断したときの断面図であり、このプロペラファンの翼が回転している際の様子を示す図である。実施の形態１の変形例におけるプロペラファンの一部を回転半径方向に沿って仮想的に切断した断面図である。実施の形態２におけるプロペラファンを吸込側から見た平面図である。実施の形態２におけるプロペラファンを示す側面図である。実施の形態２の変形例におけるプロペラファンを吸込側から見た平面図である。実施の形態３におけるプロペラファンを示す側面図である。実施の形態４におけるプロペラファンを噴出側から見た平面図である。実施の形態４におけるプロペラファンを示す側面図である。実施の形態４における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。実施の形態４における流体送り装置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。実施の形態４における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。実施の形態４における流体送り装置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。実施の形態４の変形例におけるプロペラファンを噴出側から見た平面図である。第１検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第１検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第１検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。第１検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。第１検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。第２検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第２検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第２検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と相対風量との関係を示すグラフである。第２検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と相対圧力変動との関係を示すグラフである。第２検証試験において得られたプロペラファンの翼形状と快適指数との関係を示すコンター図である。第２検証試験に関するプロペラファンの好ましい構成を示す断面図である。第３検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第３検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第３検証実験に用いられた比較例としてのプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第３検証実験に用いられた比較例としてのプロペラファンを示す側面図である。第３検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第３検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第３検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第４検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第４検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第４検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第４検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第４検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第４検証試験において得られたプロペラファンの中心軸からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係を示すグラフである。第５検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第５検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第５検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第５検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第５検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第６検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た平面図である。第６検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第６検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第６検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第６検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第７検証実験に用いられたプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。第７検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。図７４中のＬＸＸＶＩ−ＬＸＸＶＩ線に沿った矢視断面図である。図７４中のＬＸＸＶＩＩ−ＬＸＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。第７検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第７検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第７検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第７検証実験に関するプロペラファンの変形例を示す断面図である。実施の形態５における流体送り装置を分解して示す側面図である。実施の形態５におけるプロペラファンを吸込側から見た斜視図である。実施の形態５におけるプロペラファンを吸込側から見た平面図である。実施の形態５におけるプロペラファンを噴出側から見た斜視図である。実施の形態５におけるプロペラファンを噴出側から見た平面図である。実施の形態５におけるプロペラファンを示す第１側面図である。実施の形態５におけるプロペラファンを示す第２側面図である。第８検証実験に用いられたプロペラファンを示す側面図である。第８検証試験において得られたプロペラファンの回転数と風量との関係を示すグラフである。第８検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と騒音との関係を示すグラフである。第８検証試験において得られたプロペラファンの到達距離風量と消費電力との関係を示すグラフである。第８検証試験において得られたプロペラファンの中心軸からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係を示すグラフである。第８検証実験に関するプロペラファンの第１変形例を示す側面図である。第８検証実験に関するプロペラファンの第２変形例を示す平面図である。第８検証実験に関するプロペラファンの第３変形例を示す側面図である。実施の形態６における成形用金型を示す断面図である。

本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、各実施の形態に示す構成に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。

［実施の形態１］
（流体送り装置５１０）
図１を参照して、本実施の形態における流体送り装置５１０について説明する。本実施の形態における流体送り装置５１０は、たとえば、サーキュレータとして用いられることができる。流体送り装置５１０は、プロペラファン１１０と、駆動モータ（図示せず）とを備える。サーキュレータとしての流体送り装置５１０は、たとえば、広い室内において、エアコンから送出された冷気を撹拌するために用いられる。

（プロペラファン１１０）
本実施の形態におけるプロペラファン１１０は、３枚の翼２１を有する。プロペラファン１１０は、駆動モータ（図示せず）に駆動されることによって、中心軸１０１を中心として矢印１０２に示す方向に回転する。翼２１の回転によって風が生成され、流体送り装置５１０は送風することが可能となる。

プロペラファン１１０は、３枚以外の複数枚の翼２１を備えていてもよいし、１枚のみの翼２１を備えていてもよい。プロペラファン１１０が１枚のみの翼２１を備える場合、中心軸１０１に対して翼２１の反対側に、バランサーとしての錘が設けられるとよい。プロペラファン１１０は、サーキュレータとしての流体送り装置５１０に限られず、扇風機、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に用いられることもできる。

以下、図２〜図１０を参照して、プロペラファン１１０の基本的な構造について説明する。図２は、プロペラファン１１０を吸込側から見た第１斜視図である。図３は、プロペラファン１１０を吸込側から見た第２斜視図である。図４は、プロペラファン１１０を吸込側から見た平面図である。図５は、プロペラファン１１０を噴出側から見た斜視図である。図６は、プロペラファン１１０を噴出側から見た平面図である。図７〜図１０は、それぞれ、プロペラファン１１０を示す第１〜第４側面図である。

プロペラファン１１０は、たとえば、ＡＳ（acrylonitrile-styrene）樹脂等の合成樹脂により、樹脂成型品として一体成形されている。プロペラファン１１０は、回転軸部としてのボスハブ部４１と、翼２１Ａ〜２１Ｃ（図２参照）とを備える。以下、翼２１Ａ〜２１Ｃを特に区別しない場合は、翼２１Ａ〜２１Ｃの各々を翼２１という。

プロペラファン１１０は、たとえば、一枚物の板金を捻り加工することによって作製されてもよいし、曲面を有して形成される一体の薄肉状物から作製されてもよい。これらの場合、そのプロペラファンは、別に成形したボスハブ部４１に翼２１Ａ、翼２１Ｂおよび翼２１Ｃを接合する構造としてもよい。

ボスハブ部４１は、プロペラファン１１０を、駆動源である駆動モータ（図示せず）の出力軸に接続する部分である。ボスハブ部４１は、駆動モータからの回転動力を受けることにより、仮想の中心軸１０１を中心として所定の回転方向（矢印１０２方向）で回転する。本実施の形態のボスハブ部４１は、中心軸１０１に沿って軸方向に延びる有底の円筒形状を有する。

翼２１Ａ〜２１Ｃ（図２参照）は、ボスハブ部４１の外表面４１Ｓから中心軸１０１の半径方向外側に延出するように形成されている。翼２１Ａ〜２１Ｃは、プロペラファン１１０の回転軸（中心軸１０１）の周方向において、等間隔に並んで配置されている。翼２１Ｂは、翼２１Ａに対してプロペラファン１１０の回転方向の側に隣り合って配置され、翼２１Ｃは、翼２１Ｂに対してプロペラファン１１０の回転方向の側に隣り合って配置されている。

翼２１Ａ〜２１Ｃが中心軸１０１を中心として矢印１０２に示す方向に回転する際、翼２１Ａ〜２１Ｃはボスハブ部４１と一体的に回転する。翼２１Ａ〜２１Ｃは、中心軸１０１を中心に回転することにより、図中の吸込側から噴出側に送風を行なう。本実施の形態では、翼２１Ａ〜２１Ｃは、同一形状に形成されている。いずれかの翼２１を中心軸１０１を中心に回転させた場合に、その翼２１の形状と別の翼２１の形状とは一致する。

（翼２１）
翼２１は、翼根部３４および翼根部３４から板状に延びる翼面２８を含む。翼根部３４は、翼２１とボスハブ部４１の外表面４１Ｓとの間（境目）に配置される。翼面２８は、正圧面２６と、正圧面２６の裏側に配置される負圧面２７とから構成されている。正圧面２６は、中心軸１０１の軸方向において翼面２８の噴出側に位置する。負圧面２７は、中心軸１０１の軸方向において翼面２８の吸込側に位置する。正圧面２６および負圧面２７の各々の表面は、全体として滑らかに形成されている。

翼面２８は、プロペラファン１１０の回転に伴って送風を行ない、吸込側から噴出側に空気を送り出す。プロペラファン１１０の回転時、翼面２８上で空気流れが発生することに伴って、正圧面２６で相対的に大きく、負圧面２７で相対的に小さくなる圧力分布が生じる。

翼面２８の周縁には、翼根部３４のうちの回転方向の側の部分から翼根部３４のうちの回転方向の反対側の部分に向かって、前縁部２２、翼先端部１０４（図４、図６、および図７〜図１０参照）、外縁部２３、翼後端部１０５（図４、図６、および図７〜図１０参照）、および、後縁部２４がこの順で環状に形成される。

翼２１を平面的に見た場合に、翼２１は、前縁部２２と外縁部２３とが交わる翼先端部１０４を先端にして、鎌状に尖った形状を有する。前縁部２２および後縁部２４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徐々に小さくなうように構成されており、前縁部２２および後縁部２４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徐々に大きくなるように構成されている。

具体的には、前縁部２２は、翼２１の回転方向（矢印１０２方向）の上流側に配置される。プロペラファン１１０を中心軸１０１の軸方向から見た場合（換言すると、プロペラファン１１０を平面的に見た場合）に、前縁部２２は、翼根部３４のうちの回転方向の側の部分から、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に向けて延びている。前縁部２２は、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に湾曲しながら、プロペラファン１１０の回転方向に向かって延びている。

翼先端部１０４は、中心軸１０１から見て前縁部２２の半径方向外側に配置される。翼先端部１０４は、前縁部２２と次述する外縁部２３とが接続される部分である。本実施の形態における翼先端部１０４は、翼２１の中で最も回転方向の側に位置している。

後縁部２４は、翼２１の回転方向（矢印１０２方向）の下流側に配置される。プロペラファン１１０を中心軸１０１の軸方向から見た場合（換言すると、プロペラファン１１０を平面的に見た場合）に、後縁部２４は、翼根部３４のうちの回転方向の反対側の部分から、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に向けて延びている。後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする周方向において、前縁部２２と対向して配置されている。後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に緩やかに湾曲しながら、プロペラファン１１０の回転方向に向かって延びている。

翼後端部１０５は、中心軸１０１から見て後縁部２４の半径方向外側に配置される。翼後端部１０５は、後縁部２４と次述する外縁部２３とが接続される部分である。本実施の形態のプロペラファン１１０における翼先端部１０４は、翼後端部１０５よりも中心軸１０１を中心とする内周側に配置されている。

外縁部２３は、中心軸１０１の周方向に沿って延び、翼先端部１０４と翼後端部１０５との間を接続するように設けられる。外縁部２３は、外縁部２３の周方向に延びる線上においてプロペラファン１１０の最も回転方向の側に位置する翼先端部１０４で前縁部２２と交わり、外縁部２３の周方向に延びる線上においてプロペラファン１１０の最も回転方向の反対側に位置する翼後端部１０５で後縁部２４と交わっている。外縁部２３は、全体として、翼先端部１０４と翼後端部１０５との間で円弧状に延びている。

前縁部２２、翼先端部１０４、外縁部２３、翼後端部１０５、および、後縁部２４は、翼根部３４とともに翼２１の周縁を形成する周縁部を構成している。この周縁部（前縁部２２、翼先端部１０４、外縁部２３、翼後端部１０５、および、後縁部２４）は、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、角部を有さない滑らかな形状とされている。翼面２８は、翼根部３４とこの周縁部（前縁部２２、翼先端部１０４、外縁部２３、翼後端部１０５、および、後縁部２４）とに囲まれた領域の内側の全域に亘って形成されている。

図２、図３、図５および図７〜図１０を参照して、翼面２８は、前縁部２２から後縁部２４に向かう周方向において、吸込側から噴出側に向かって全体として滑らかに湾曲するように形成されている。本実施の形態のプロペラファン１１０における翼２１は、前縁部２２と後縁部２４とを結ぶ周方向の断面形状の厚みが、前縁部２２および後縁部２４から翼中心付近に向かうほど厚くなり、翼中心よりも前縁部２２側に寄った位置に最大厚みを有する翼型形状を有している。

図４および図６を参照して、複数の翼２１の周囲には、仮想的な外接円１０９が形成される。外接円１０９は、中心軸１０１を中心として半径Ｒを有し、その内側に複数の翼２１が内接している。換言すると、翼２１は、中心軸１０１を中心として最大半径Ｒを有し、外接円１０９は、翼２１の外縁部２３に接している。

本実施の形態における外縁部２３は、外縁部２３が外接円１０９に重なる位置と外縁部２３が外接円１０９から離れる位置との境界に、最大径端部１１１（図４参照）を有する。外縁部２３は、最大径端部１１１から翼先端部１０４に向けて、中心軸１０１を中心とする半径方向内側に湾曲しながら延びている。

（内側領域３１・外側領域３２・連結部３３）
図１１は、プロペラファン１１０を部分的に拡大し、吸込側から見た斜視図である。図１２は、プロペラファン１１０を部分的に拡大し、吸込側から見た第１平面図である。図１３は、プロペラファン１１０を部分的に拡大し、吸込側から見た第２平面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った矢視図である。図１５は、図１３中のＸＶ−ＸＶ線に沿った矢視断面図である。

図１６は、図１３中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った矢視断面図である。図１７は、図１３中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１８は、図１３中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１９は、図１３中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った矢視断面図である。図２０は、図１３中のＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視断面図である。図２１は、図１３中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った矢視図である。

図１１および図１２（ならびに図２〜図１０）を参照して、プロペラファン１１０の翼面２８は、内側領域３１、外側領域３２、および、連結部３３を有する。内側領域３１、外側領域３２、および、連結部３３は、正圧面２６および負圧面２７の双方にそれぞれ形成されている。

内側領域３１は、翼根部３４をその一部に含み、連結部３３および外側領域３２に比べて中心軸１０１の半径方向の内側に位置する。外側領域３２は、翼後端部１０５をその一部に含み、連結部３３および内側領域３１に比べて中心軸１０１の半径方向の外側に位置する。内側領域３１における正圧面２６の表面形状と、外側領域３２における正圧面２６の表面形状とは、相互に異なるように形成されている。内側領域３１における負圧面２７の表面形状と、外側領域３２における負圧面２７の表面形状とも、相互に異なるように形成されている。

連結部３３は、翼面２８の正圧面２６側が凸となり且つ翼面２８の負圧面２７側が凹となるように、内側領域３１と外側領域３２とを連結している。連結部３３は、概ね回転方向に沿うように設けられており、連結部３３のうちの回転方向の最上流側に位置する前端部３３Ａから、連結部３３のうちの回転方向の最下流側に位置する後端部３３Ｂまで延在している。

連結部３３は、内側領域３１から外側領域３２に向かうにしたがって翼面２８がやや急峻な曲率変化を持って湾曲するようにして形成されており、相互に異なる表面形状を有する内側領域３１および外側領域３２との境目においてこれら同士を湾曲しながら連結している。

連結部３３は、その付近において翼面２８の半径方向断面視における曲率が極大となるように設けられており、正圧面２６上においては湾曲状に突出した突条部として前端部３３Ａから後端部３３Ｂに向かって筋状に延びるように現れており、負圧面２７上においては湾曲状の窪んだ溝部として前端部３３Ａから後端部３３Ｂに向かって筋状に延びるように現れている。

連結部３３の前端部３３Ａは、翼先端部１０４寄りに位置し、後縁部２４からは離れて設けられている。本実施の形態における連結部３３の前端部３３Ａは、翼先端部１０４から回転方向とは反対側に向かって翼面２８の内側にわずかに変位した位置に設けられている（図４、図６、図１１、および図１２参照）。

連結部３３の前端部３３Ａは、後縁部２４から離れていれば、前縁部２２寄りに位置するように設けられていてもよいし、外縁部２３寄りに位置するように設けられていてもよい。連結部３３の前端部３３Ａは、前縁部２２、翼先端部１０４、または外縁部２３のいずれかと重なるように、前縁部２２上に設けられていてもよいし、翼先端部１０４上に設けられていてもよいし、外縁部２３上に設けられていてもよい。

連結部３３の後端部３３Ｂは、後縁部２４寄りに位置し、前縁部２２、翼先端部１０４および外縁部２３のいずれに対しても離れて設けられている。本実施の形態における連結部３３の後端部３３Ｂは、中心軸１０１の半径方向における後縁部２４の略中央位置から回転方向に向かって翼面２８の内側にわずかに変位した位置に設けられている（図４、図６、図１１、および図１２参照）。連結部３３の後端部３３Ｂは、後縁部２４と重なるように、後縁部２４上に設けられていてもよい。連結部３３は、翼先端部１０４から翼後端部１０５までの途中に位置する外縁部２３の部分から、後縁部２４まで設けられていてもよい。

図１２に示すように、翼２１が中心軸１０１を中心として矢印１０２に示す方向に回転した場合、翼面２８上には、翼先端部１０４の付近を中心として、前縁部２２、翼先端部１０４、および外縁部２３のそれぞれから後縁部２４に向かって流れる翼先端渦３４０が発生する。この翼先端渦３４０は、正圧面２６上および負圧面２７上のそれぞれに発生する。好ましくは、連結部３３は、この翼先端渦３４０の流れに沿うように設けられる。

（連結部３３の湾曲度合い）
図１３〜図１５に示すように、本実施の形態の連結部３３は、連結部３３の前端部３３Ａが前縁部２２、翼先端部１０４、および外縁部２３のいずれにも到達しない（重ならない）ように設けられている。連結部３３の存在に起因した湾曲は、前縁部２２、翼先端部１０４、および外縁部２３のいずれにも現れておらず、連結部３３の前端部３３Ａの周囲に位置する翼面２８（正圧面２６および負圧面２７）は、前端部３３Ａを通り且つ中心軸１０１の半径方向に沿った断面視において、１８０°となるように平坦に形成されている。

図１３および図１６に示すように、連結部３３は、翼面２８（正圧面２６および負圧面２７）が連結部３３における前端部３３Ａの回転方向とは反対側の近傍で比較的急峻に湾曲するように設けられている。図１３、図１７および図１８に示すように、連結部３３は、連結部３３の負圧面２７側に仮想的に形成される内角θが、前端部３３Ａから回転方向における連結部３３の中心付近に向かうにつれて徐々に小さくなるように設けられている。好ましくは、この内角θは、回転方向における連結部３３の中心付近で最も小さくなるように形成されているとよい。

図１３および図１９に示すように、連結部３３は、連結部３３の負圧面２７側に仮想的に形成される内角θが、回転方向における連結部３３の中心付近から後端部３３Ｂに向かうにつれて徐々に大きくなるように設けられている。図１３、図２０、および図２１に示すように、本実施の形態の連結部３３は、連結部３３の後端部３３Ｂが後縁部２４に到達しない（重ならない）ように設けられている。連結部３３の存在に起因した湾曲は、後縁部２４には現れておらず、連結部３３の後端部３３Ｂの周囲に位置する翼面２８（正圧面２６および負圧面２７）は、後端部３３Ｂを通り且つ中心軸１０１の半径方向に沿った断面視において、１８０°となるように平坦に形成されている。

（食い違い角θＡ，θＢ）
図２２は、図１１中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１１および図２２に示すように、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向内側に位置する内側領域３１は、所定の食い違い角θＡ（図２２参照）を有する。内側領域３１における前縁部２２上の点と内側領域３１における後縁部２４上の点とを結ぶことにより、仮想直線３１Ｌ（図２２参照）が形成される。食い違い角θＡとは、仮想直線３１Ｌと中心軸１０１とがこれらの間になす角度のことである。

図２２に示すように、本実施の形態における翼２１の内側領域３１は、前縁部２２および後縁部２４を両端として内側領域３１の中腹部が仮想直線３１Ｌから噴出側に向かって遠ざかるように湾曲し、翼面２８（内側領域３１）の正圧面２６側が凸となり翼面２８（内側領域３１）の負圧面２７側が凹となるように反った形状を有している。

また、本実施の形態における翼２１は、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向内側の部分の食い違い角θＡが、ボスハブ部４１に近づくにしたがって小さくなるように形成されている。

図２３は、図１１中のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１１および図２３に示すように、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向外側に位置する外側領域３２は、所定の食い違い角θＢ（図２３参照）を有する。外側領域３２における前縁部２２上の点と外側領域３２における後縁部２４上の点とを結ぶことにより、仮想直線３３Ｌ（図２３参照）が形成される。食い違い角θＢとは、仮想直線３３Ｌと中心軸１０１とがこれらの間になす角度のことである。

図２３に示すように、本実施の形態における翼２１の外側領域３２は、前縁部２２および後縁部２４を両端として外側領域３２の中腹部が仮想直線３３Ｌから吸込側に向かって遠ざかるように湾曲し、翼面２８（外側領域３２）の正圧面２６側が凹となり翼面２８（外側領域３２）の負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している。

図２２および図２３を参照して、本実施の形態における翼２１は、食い違い角θＢよりも食い違い角θＡの方が小さくなるように形成される。翼２１は、翼根部３４における食い違い角θＡも、外縁部２３における食い違い角θＢに比べて小さくなるように形成される。さらに、翼２１は、翼根部３４および内側領域３１においては正圧面２６側が凸となり負圧面２７側が凹となるように反った形状を有し、外側領域３２および外縁部２３においては正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している（逆キャンバー構造）。

（作用・効果）
図２４〜図２６を参照して、本実施の形態における流体送り装置５１０（図１参照）およびプロペラファン１１０の作用および効果について説明する。図２４は、プロペラファン１１０の翼２１が回転している際の様子を吸込側から見た平面図である。図２５は、プロペラファン１１０の翼２１が回転している際の様子を噴出側から見た平面図である。図２６は、プロペラファン１１０を連結部３３に沿って仮想的に切断したときの断面図であり、プロペラファン１１０の翼２１が回転している際の様子を示す図である。

図２４および図２５に示すように、流体送り装置５１０（図１参照）が使用される際には、プロペラファン１１０の翼２１が中心軸１０１を中心として矢印１０２に示す方向に回転する。本実施の形態のプロペラファン１１０における翼２１の翼面２８（正圧面２６および負圧面２７の双方）上には、翼先端渦３４０、主流３１０、二次流れ３３０、馬蹄渦３２０、および馬蹄渦３５０が、空気流れとしてそれぞれ発生する。

翼先端渦３４０は、プロペラファン１１０の回転時、主として翼先端部１０４が空気と衝突することによって形成される。翼先端渦３４０は、主として翼先端部１０４を起点として発生し、翼先端部１０４、翼先端部１０４の近傍に位置する前縁部２２の翼先端部１０４寄りの部分、および、翼先端部１０４の近傍に位置する外縁部２３の翼先端部１０４寄りの部分から、翼面２８上を通過して後縁部２４に向かってそれぞれ流れる。

主流３１０は、プロペラファン１１０の回転時、翼先端渦３４０よりも翼面２８のさらに上層側に形成される。換言すると、主流３１０は、翼先端渦３４０が形成される翼面２８の表層に対して、翼先端渦３４０を挟んで翼面２８の反対側に形成される。主流３１０は、前縁部２２、翼先端部１０４、および外縁部２３から翼面２８上に流入し、後縁部２４に向かって流れる。

馬蹄渦３２０は、プロペラファン１１０の回転に伴って生じる正圧面２６と負圧面２７との圧力差に起因して、正圧面２６から負圧面２７に流れ込むように外縁部２３に沿って発生する。二次流れ３３０は、プロペラファンの回転に伴って生じる遠心力に起因して、ボスハブ部４１から外縁部２３に向かって流れるように発生する。馬蹄渦３５０は、連結部３３が翼面２８に設けられている部分を二次流れ３３０が横切るように流れることにより発生する。

上述のとおり、本実施の形態における連結部３３の前端部３３Ａは、翼先端部１０４から回転方向とは反対側に向かって翼面２８の内側にわずかに変位した位置に設けられ、連結部３３の後端部３３Ｂは、中心軸１０１の半径方向における後縁部２４の略中央位置から回転方向に向かって翼面２８の内側にわずかに変位した位置に設けられている（図４、図６、図１１、および図１２参照）。この構成によって、連結部３３は、主流３１０および翼先端渦３４０の流れる方向に概ね沿うように形成されることになる。

図２６に示すように、内側領域３１および外側領域３２を湾曲して連結する連結部３３は、翼面２８の表層における連結部３３の近傍に、馬蹄渦３５０および翼先端渦３４０を保持させ、翼面２８の表層から馬蹄渦３５０および翼先端渦３４０が剥離してしまうことを抑制する。連結部３３は、連結部３３の近傍で発生し連結部３３によって保持されながら流れる馬蹄渦３５０が、発達したり変動したりすることも抑制する。

翼先端部１０４の近傍で発生し連結部３３によって保持されながら流れる翼先端渦３４０と、連結部３３の近傍で発生し連結部３３によって保持されながら流れる馬蹄渦３５０とは、主流３１０に対して運動エネルギを付与する。運動エネルギを付与された主流３１０は、翼面２８上の下流側で翼面２８から剥離しにくくなる。結果として、剥離領域５２を縮小もしくは消滅させることができる。プロペラファン１１０は、剥離が抑制されることによって、回転時に発生する騒音を低減することができ、連結部３３を設けない場合と比較して風量を増加させて高効率化することが可能となる。

図２７は、一般的なプロペラファンを本実施の形態におけるプロペラファン１１０の連結部３３に対応する部分に沿って仮想的に切断したときの断面図であり、このプロペラファンの翼が回転している際の様子を示す図である。この一般的なプロペラファンは、連結部３３を有していない点のほかは、プロペラファン１１０と略同様に構成される。

この一般的なプロペラファンにおいては、翼面２８の正圧面２６および負圧面２７の各々に発生する主流３１０および翼先端渦３４０が、前縁部２２、翼先端部１０４、および外縁部２３に近い翼面２８上の上流側では翼面２８に沿った流れとなるものの、後縁部２４に近い翼面２８上の下流側では翼面２８に沿った流れとなりにくい。下流側で翼先端渦３４０から主流３１０に対して運動エネルギが付与されないため、主流３１０が翼面２８から剥離する剥離領域５２が生じやすい。このプロペラファンは、回転時に発生する騒音を低減することは困難となる。このような傾向は、正圧面２６および負圧面２７のうち、特に負圧面２７上で顕著となる。

本実施の形態のプロペラファン１１０の回転時、連結部３３が設けられている領域の近傍においては、主流３１０は半径方向外側から同方向内側に向かって流れる。したがって、連結部３３を主流３１０の流れに概ね沿うように形成し、連結部３３が設けられている領域についても翼型を採用することで、あらゆる主流３１０の流れに対して翼型を実現できるため、より効率的な送風を行うことが可能となる。

内側領域３１側から外側領域３２側に向かって翼面２８が滑らかに湾曲するようにして連結部３３が設けられていることによって、翼面２８の形状に設計上の自由度を確保することができる。たとえば、馬蹄渦の発生を抑制するために、翼先端部１０４に向かって前縁部２２および外縁部２３の幅が細くなる鎌形状を維持しながらボスハブ部４１付近での翼面２８の高さを高くするといった複雑な翼面２８の形状についても対応可能となる。

図１３等を参照して上述したとおり、本実施の形態におけるプロペラファン１１０は、連結部３３の前端部３３Ａの周囲に位置する翼面２８（正圧面２６および負圧面２７）が、前端部３３Ａを通り且つ中心軸１０１の半径方向に沿った断面視において１８０°となるように平坦に形成され、さらに、連結部３３の後端部３３Ｂの周囲に位置する翼面２８（正圧面２６および負圧面２７）は、後端部３３Ｂを通り且つ中心軸１０１の半径方向に沿った断面視において、１８０°となるように平坦に形成されている。当該構成によれば、翼面２８に流入する風および翼面２８から流出する風を乱さないので、主流３１０に対する抵抗を少なくすることが可能となる。なお、当該構成は、必要に応じて設けられるとよい。

図２２および図２３等を参照して上述したとおり、本実施の形態におけるプロペラファン１１０は、翼２１が、食い違い角θＢよりも食い違い角θＡの方が小さくなるように形成される。翼２１は、翼根部３４における食い違い角θＡも、外縁部２３における食い違い角θＢに比べて小さくなるように形成される。当該構成によれば、不快感の原因となっている半径方向外側の風速のピークを調整することが可能である。

図２２および図２３等を参照して上述したとおり、本実施の形態における翼２１は、翼根部３４および内側領域３１においては正圧面２６側が凸となり負圧面２７側が凹となるように反った形状を有し、外側領域３２および外縁部２３においては正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している。当該構成は、逆キャンバー構造ということができる。

一般的なプロペラファンは、その構造に起因して、半径方向内側の部分の周速は遅く、半径方向外側の部分の周速は速くなる。空気の流入角は、半径方向内側に位置する翼根部側と半径方向外側に位置する外縁部側（翼端側）とで異なることになる。したがって、外縁部側（翼端側）で適切な空気の流入が行われるように外縁部側（翼端側）の流入角（キャンバー角）を設計すると、翼根部側では空気の流入が良好に行われにくくなり、翼根部側では空気流れに剥離が生じてしまう場合がある（逆も然り）。

そのために、本実施の形態におけるプロペラファン１１０のように、半径方向内側に位置する翼根部３４側と半径方向外側に位置する外縁部２３側（翼端側）とでそれぞれ適切にキャンバー角を変化させ、翼根部３４側の空気の流入角が大きな領域においては逆キャンバー構造を与えることにより、半径方向の全域にわたって翼面２８に対して空気を適切な流入角で流入させることができ、さらには空気流れの剥離を防止することが可能となる。

なお、翼根部３４および内側領域３１においては正圧面２６側が凸となり負圧面２７側が凹となるように反った形状を有し、外側領域３２および外縁部２３においては正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有するような翼面２８の構成（逆キャンバー構造）は、翼面２８に連結部３３が設けられるという技術的な思想とは独立して実施することが可能である。

プロペラファンに連結部３３が設けられていなくても、翼面２８が逆キャンバー構造を有するという構成によれば、半径方向の全域にわたって翼面２８に対して空気を適切な流入角で流入させることができ、さらには空気流れの剥離を防止するといった課題が解決されることとなる。

図２２等を参照して上述したとおり、本実施の形態における翼２１は、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向内側の部分の食い違い角θＡが、ボスハブ部４１に近づくにしたがって小さくなるように形成されている。当該構成によって、中心軸１０１を中心とする内周側においては、中心軸１０１に近づくにつれて送風能力が高くなる。

一般的なプロペラファンにおいては、半径方向の吹き出し風速分布に大きな差があり、半径方向外側では風速が大きくなり、翼の先端部付近では最も高速となり極端なピーク点を有する。中心軸１０１の近傍の翼２１が機能していない部分と、翼２１が最も機能している部分とでは、風速の差が過大となり、吹き出し風速のムラが生じ、これが不快感の大きな原因となってしまう。

これに対して本実施の形態におけるプロペラファン１１０によれば、内周側と外周側との間の風量（風速）の差を緩和することができる。プロペラファン１１０によってより均一な送風が行われ、送風を受けた人が不快に感じることを抑制することが可能となる。プロペラファン１１０によれば、ファンの占有可能な空間を最大限活用することもでき、強力な送風をすることも可能となる。なお、当該構成は、必要に応じて設けられるとよい。

プロペラファン１１０によってより均一な送風を行うという観点からは、翼２１は、翼２１のうちの連結部３３よりも半径方向内側の部分（内側領域３１）の翼面積が、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向外側の部分（外側領域３２）の翼面積と同一若しくはこれよりも大きくなるように形成されているとよい。

当該構成によって、翼２１のうちの連結部３３よりも半径方向内側の部分（内側領域３１）の送風能力を増加させ、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向外側の部分（外側領域３２）の送風能力を低減することができる。内周側と外周側との間の風量（風速）の差を緩和することができ、プロペラファン１１０によってより均一な送風が行われ、送風を受けた人が不快に感じることを抑制することが可能となる。当該構成は、必要に応じて設けられるとよい。

［実施の形態１の変形例］
上述の実施の形態１におけるプロペラファン１１０の連結部３３は、内側領域３１から外側領域３２に向かうにしたがって翼面２８がやや急峻な曲率変化を持って湾曲するようにして形成されており、相互に異なる表面形状を有する内側領域３１および外側領域３２との境目においてこれら同士を湾曲しながら連結している。

図２８に示すように、連結部３３は、内側領域３１から外側領域３２に向かうにしたがって翼面２８がやや急峻な曲率変化を持って湾曲するようにして形成され、相互に異なる表面形状を有する内側領域３１および外側領域３２との境目においてこれら同士を屈曲しながら連結していてもよい。当該構成によっても、上述の実施の形態１におけるプロペラファン１１０と略同様の作用および効果を得ることができる。

なお、連結部３３において翼面２８があまり極端に折れ曲がると、その連結部３３の形状は、翼面２８で発生する主流ではない二次流れに影響しやすくなる。同じ空間を最大限使用する場合にも、連結部３３での空気流れを考慮し、適切な湾曲度合いまたは屈曲度合いを定めるとよい。

［実施の形態２］
図２９および図３０を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１２０について説明する。プロペラファン１２０は、上述の実施の形態１におけるプロペラファン１１０の構成に加えて、前縁部２２から外縁部２３の翼先端部１０４寄りの部分までの領域Ｒ１において、中心軸１０１の軸方向においてこれらが一定の高さを維持するように形成されている。本実施の形態におけるこの領域Ｒ１は、前縁部２２上においてはその全域に亘って形成されており、外縁部２３上においては、最大径端部１１１よりも翼先端部１０４寄りの部分に形成されている。

軸方向の高さの基準面として、噴出側において中心軸１０１に直交する仮想平面を規定したとする。この場合、一般的なプロペラファンの前縁部２２は、前縁部２２の仮想平面からの高さが、中心軸１０１の外周側で高く、内周側で低く設けられる。この場合、翼２１の仮想平面からの高さが、中心軸１０１を中心とする外周側と比較して、内周側で極端に小さくなり、その内周側における翼２１の送風能力が極めて低くなってしまう。

これに対して、本実施の形態におけるプロペラファン１２０においては、前縁部２２が、中心軸１０１を中心とする内周側と外周側との間で一定の高さを有する。このような構成により、中心軸１０１を中心とする内周側において翼２１の仮想平面からの高さが大きく設定されることになり、送風能力を向上させることができる。これにより、同じ直径および同じ高さの翼を有する一般的なプロペラファンと比較した場合に、プロペラファンから送り出される風量を大幅に増大させることができる。

中心軸１０１を中心とする内周側で送風能力を高めることによって、複数の翼２１の回転によって仮想的に形成される占有空間の体積に対する送風効率を高めることができる。この場合、同一風量を送風することに際しても、翼２１の回転数をより低い値に抑えることができるため、省エネルギや低騒音の観点において有利となる。

また、中心軸１０１を中心とする内周側で送風能力を高めることによって、内周側と外周側との間の風量（風速）の差を緩和することができる。これにより、プロペラファン１２０からより均一な送風が可能となり、送風を受けた人が不快に感じることを防止できる。

［実施の形態２の変形例］
上述の実施の形態２におけるプロペラファン１２０では、前縁部２２から外縁部２３の翼先端部１０４寄りの部分までの領域Ｒ１が、前縁部２２上においてはその全域に亘って形成されており、外縁部２３上においては、最大径端部１１１よりも翼先端部１０４寄りの部分に形成されている。

図３１に示すプロペラファン１２０Ａのように、上記の領域Ｒ１は、ボスハブ部４１と、ボスハブ部４１から中心軸１０１の半径方向外側に離れた位置との間に形成されていてもよい。プロペラファン１２０Ａの前縁部２２も、領域Ｒ１において中心軸１０１の軸方向において一定の高さを有している。

前縁部２２が中心軸１０１の軸方向において一定の高さを有する領域Ｒ１は、たとえば、ボスハブ部４１と、中心軸１０１から０．４Ｒ〜０．６Ｒ（Ｒは、プロペラファン１２０の平面視における翼２１の最大半径（図４および図６参照））だけ離れた位置との間に形成される。

プロペラファン１２０Ａのように、中心軸１０１の軸方向において一定の高さを有する領域Ｒ１が前縁部２２のボスハブ部４１よりの一部に形成されている場合であっても、中心軸１０１を中心とする内周側において翼２１の高さが大きく設定されることになり、送風能力を向上させることができ、上述の実施の形態２におけるプロペラファン１２０と略同様の作用および効果を得ることが可能となる。

また、翼２１の前縁部２２の高さが、ボスハブ部４１からある区間までは一定とし、それ以降は低くなっていくように構成してもよい。この構成によると、前縁部２２のボスハブ部４１側の部分が、前縁部２２の翼先端部１０４側の部分に比べて高くなる。半径方向内側では遅くなりがちな風速が速くなるため、前縁部２２のボスハブ部４１側の部分と前縁部２２の翼先端部１０４側の部分との間に生じてしまう風速の差を縮めることが可能となる。結果として、翼２１の下流側で発生する風のムラが小さくなる。前縁部２２のボスハブ部４１側の部分での風速が遅く、前縁部２２の翼先端部１０４側の部分で風速が極端に速くなってしまうことを抑えることにより、半径方向で風速の分布が均一になるため、生じる風がより滑らかで快適となる。

［実施の形態３］
図３２を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１３０について説明する。プロペラファン１３０は、上述の実施の形態２におけるプロペラファン１２０の構成に加えて、後縁部２４が、中心軸１０１を中心とする外周側の領域Ｒ２で、中心軸１０１の軸方向において一定の高さを有している。

図３２中には、プロペラファン１３０の噴出側に、中心軸１０１に直交する仮想平面１０７が示されている。この仮想平面１０７を基準にして、後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする外周側の領域Ｒ２で一定の高さＨ２を有している。

このような構成によれば、中心軸１０１を中心とする外周側においても、翼２１の高さを大きく維持する。これにより、複数の翼２１の回転によって仮想的に形成される占有空間の体積に対するプロペラファン１３０の送風効率をさらに高めることができる。

プロペラファン１３０では、駆動モータから延出する回転シャフトにボスハブ部４１を固定するための図示しないスピンナーと、翼２１とが相互に干渉することを避けるために、後縁部２４の高さが、中心軸１０１を中心とする内周側で高くなっている。このような構成に限られず、ボスハブ部４１を噴出側に延長して、後縁部２４の高さをボスハブ部４１と外縁部２３との間で一定としてもよい。

［実施の形態４］
図３３〜図３８を参照して、本実施の形態におけるプロペラファン１４０について説明する。図３３および図３４に示すように、プロペラファン１４０の翼２１は、上述の実施の形態３におけるプロペラファン１３０の翼２１の構成に加えて、翼２１の外縁部２３が、前縁部２２側に位置する前方外縁部３７と、後縁部２４側に位置する後方外縁部３９と、前方外縁部３７および後方外縁部３９を接続する所定形状の接続部３８とを含んでいる。本実施の形態においては、翼２１の外縁部２３に、中心軸１０１側に向けて窪む形状を有する接続部３８が形成されている。接続部３８は、外縁部２３における翼先端部１０４と翼後端部１０５との間の途中の位置に形成されている。外縁部２３に接続部３８が形成されることにより、翼２１の外縁部２３には、外縁部２３の翼先端部１０４側に位置する前方外縁部３７と、外縁部２３の翼後端部１０５側に位置する後方外縁部３９とが設けられることになる。

ここで、接続部３８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。本実施の形態においては、接続部３８が外縁部２３上において比較的浅く窪むように形成されているため、接続部３８は、略鈍角形状を有している。接続部３８が形成される位置は、外縁部２３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２３の翼後端部１０５寄りの位置に接続部３８が形成されている。本実施の形態においては、前方外縁部３７の回転方向に沿った幅は、後方外縁部３９の回転方向に沿った幅よりも大きく形成されている。このような形状の外縁部２３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。

第一に、上記構成の翼２１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。

すなわち、外縁部２３に窪み形状の接続部３８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。

これに対し、本実施の形態においては、外縁部２３上に窪み形状の接続部３８が形成されているため、外縁部２３上に窪み形状の接続部３８が形成されていない場合に比べ、外縁部２３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２３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２３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。

第二に、上記構成の翼２１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。

すなわち、外縁部２３に窪み形状の接続部３８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２３側の部分において特に顕著となり、翼２１の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。

これに対し、本実施の形態においては、外縁部２３に窪み形状の接続部３８が形成された翼形状であるため、１枚の翼２１の前方外縁部３７と後方外縁部３９との間に比較的小さな空間（すなわち窪み形状の接続部３８が位置する空間）が形成されることになり、当該空間が、翼２１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２３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２１に設けられた前方外縁部３７と後方外縁部３９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。

第三に、上記構成の翼２１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３５ないし図３８を参照して、より詳細に説明する。

図３５は、プロペラファン１４０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３６は、流体送り装置５２０においてプロペラファン１４０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３７は、プロペラファン１４０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３８は、流体送り装置５２０においてプロペラファン１４０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３５および図３７においては、翼先端渦の代表的な軌道として、外縁部２３の翼先端部１０４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２１の外縁部２３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。

上述したように、本実施の形態においては、翼２１の外縁部２３上の位置に窪み形状の接続部３８が形成されている。外縁部２３上の位置は、翼先端部１０４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。

図３５に示すように、翼２１が低速で回転した場合には、翼２１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３８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３８が形成された部分において遠心力によって半径方向外側に飛ばされることになる。したがって、図３６に示すように、翼２１で発生された風が流体送り装置５２０の前方において拡散することになり、風当たりの良い風８００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。

一方、図３７に示すように、翼２１が高速で回転した場合には、翼２１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３８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３８に沿って内側に移動することになるため、その後、外縁部２３の翼後端部１０５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３８に示すように、翼２１で発生された風が流体送り装置５２０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９００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可能になる。

このように、本実施の形態におけるプロペラファン１４０およびこれを備えた流体送り装置５２０とすることにより、発生される風の圧力変動が小さく快適な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。

［実施の形態４の変形例］
上述の実施の形態４におけるプロペラファン１４０では、外縁部２３の翼後端部１０５寄りの位置に窪み形状の接続部３８が形成されている。本実施の形態におけるプロペラファン１５０では、外縁部２３上の翼先端部１０４と翼後端部１０５との間の途中領域に窪み形状の接続部３８が設けられている。当該構成によっても、実施の形態４におけるプロペラファン１４０と略同様の作用および効果を得ることができる。

［第１検証実験］
図４０〜図４４を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第１検証実験について説明する。第１検証試験においては、連結部３３の設けられている位置が異なる複数のプロペラファン１６０をサンプルとして準備し、これに基づいて各プロペラファン１６０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相対値として測定した。

図４０および図４１に示すように、プロペラファン１６０の基本的な形状としては、プロペラファン１６０の外縁部２３は半径Ｒを有し、ボスハブ部４１は半径ｒを有し、翼２１は半径方向の長さｒ１（＝Ｒ−ｒ）を有し、連結部３３の前端部３３Ａは無次元位置ηを有し、連結部３３の後端部３３Ｂは無次元位置ξを有する。翼２１には、前端部３３Ａの無次元位置ηから後端部３３Ｂの無次元位置ξまで延びる連結部３３が設けられている。

ボスハブ部４１の外表面４１Ｓから連結部３３の前端部３３Ａまでの半径方向に沿う長さ寸法をＲａとすると、無次元位置ηとは、Ｒａを翼２１の半径方向の長さｒ１で除算した値（Ｒａ／ｒ１）である。ボスハブ部４１の外表面４１Ｓから連結部３３の後端部３３Ｂまでの半径方向に沿う長さ寸法をＲｂとすると、無次元位置ξとは、Ｒｂを翼２１の半径方向の長さｒ１で除算した値（Ｒｂ／ｒ１）である。

また、プロペラファン１６０の翼２１は、連結部３３よりも半径方向内側（内側領域３１側）の食い違い角と連結部３３よりも半径方向外側（外側領域３２側）の食い違い角とが略一定に形成され、且つ、連結部３３よりも半径方向内側（内側領域３１側）の食い違い角が連結部３３よりも半径方向外側（外側領域３２側）の食い違い角よりも小さくなるように形成されている。

翼面２８の前縁部２２の高さについては、従来のプロペラファン（図４１中の実線で示す）を矢印ＡＲ１方向に変形し、半径方向の内側で高くなり且つ一定の高さを有するように形成されたもの（図４１中の点線で示すもの）を準備した。半径方向の内側で高くなるように形成した前縁部２２の高さは、プロペラファン１６０の回転によって形成される占有空間ＬＭ１の上面高さに一致するように形成している。

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１６０の中心軸１０１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１６０の中心軸１０１からの半径方向に沿った距離が外縁部２３の最大半径Ｒの８０％となる位置において測定した。当該プロペラファン１６０の中心軸１０１からの半径方向に沿った距離が外縁部２３の最大半径の７０％〜８０％付近位置は、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。

図４２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。図４２においては、横軸が後端部３３Ｂの無次元位置ξを表わしており、縦軸が相対風量を表わしている。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速を連結部３３が形成されていないプロペラファンにおける風速にて除算した値である。

図４２に示されるように、前端部３３Ａの無次元位置ηが比較的小さいときは、後端部３３Ｂの無次元位置ξを大きくすると風量が微増することがわかる。前端部３３Ａの無次元位置ηが比較的大きいときは、後端部３３Ｂの無次元位置ξを大きくすると風量が顕著に増大することがわかる。

図４３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。図４３においては、横軸が後端部３３Ｂの無次元位置ξを表わしており、縦軸が相対圧力変動を表わしている。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相対圧力変動を連結部３３が形成されていないプロペラファンにおける風速にて除算した値である。

図４３に示されるように、後端部３３Ｂの無次元位置ξを増加させるにつれて相対圧力変動の値は徐々に小さくなり、後端部３３Ｂの無次元位置ξが約０．５のときを変曲点として、後端部３３Ｂの無次元位置ξを増加させるにつれて相対圧力変動の値は徐々に大きくなることがわかる。この傾向は、前端部３３Ａの無次元位置ηが比較的大きいときほど顕著に現れることがわかる。

図４４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４２および図４３に示される結果に基づいて、快適指数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。快適指数は、図４２において示す相対風量を図４３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４４の縦軸は前端部３３Ａの無次元位置ηを示す値であり、図４４の横軸は後端部３３Ｂの無次元位置ξを示す値である。

図４４に示されるように、ηに着目して見た場合には、０．４≦η≦１の範囲で快適指数が約１．２以上となることがわかる。一方、ξに着目して見た場合には、０．３≦ξ≦０．７の範囲で快適指数が約１．４以上となることがわかる。さらに、ηおよびξの両方に着目して見た場合には、ηが０．８０≦η≦１．０の条件を満たし、且つ、ξが０．４０≦ξ≦０．６５の条件を満たすことにより、快適指数が約１．５以上となることがわかる。

図４０を参照して、連結部３３の設けられる位置については、回転方向における連結部３３の中心位置Ｐ１を通り、且つ、中心軸１０１を中心とする仮想の同心円Ｚ１を描いた場合に、連結部３３の前端部３３Ａは同心円Ｚ１の半径方向外側に位置し、連結部３３後端部３３Ｂは同心円Ｚ１の半径方向内側に位置しているとよい。

この構成によると、プロペラファンの回転時、連結部３３が設けられている領域の近傍においては、主流は半径方向外側から同方向内側に向かって流れる。したがって、連結部３３を主流の流れに概ね沿うように形成し、連結部３３が設けられている領域についても翼型を採用することで、あらゆる主流の流れに対して翼型を実現できるため、より効率的な送風を行うことが可能となる。

［第２検証実験］
図４５〜図４９を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第２検証実験について説明する。第２検証試験においては、連結部３３の設けられている位置が異なる複数のプロペラファン１７０をサンプルとして準備し、これに基づいて各プロペラファン１７０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相対値として測定した。

図４５および図４６に示すように、プロペラファン１７０の基本的な形状としては、プロペラファン１７０の外縁部２３は半径Ｒを有し、ボスハブ部４１は半径ｒを有し、翼２１は半径方向の長さｒ１（＝Ｒ−ｒ）を有し、翼２１の外縁部２３はコード長さ寸法Ｃを有し、連結部３３の前端部３３Ａは外縁部２３寄りに位置し、連結部３３の前端部３３Ａは無次元位置κを有し、連結部３３の後端部３３Ｂは無次元位置ξを有する。翼２１には、前端部３３Ａの無次元位置κから後端部３３Ｂの無次元位置ξまで延びる連結部３３が設けられている。

ボスハブ部４１の外表面４１Ｓから連結部３３の後端部３３Ｂまでの半径方向に沿う長さ寸法をＲｂとすると、無次元位置ξとは、Ｒｂを翼２１の半径方向の長さｒ１で除算した値である。翼先端部１０４から前端部３３Ａまでの長さ寸法をＲｃとすると、無次元位置κとは、Ｒｃを翼２１の外縁部２３のコード長さ寸法Ｃで除算した値（Ｒｃ／Ｃ）である。

また、プロペラファン１７０の翼２１は、連結部３３よりも半径方向内側の食い違い角と連結部３３よりも半径方向外側（外側領域３２側）の食い違い角とが略一定に形成され、且つ、連結部３３よりも半径方向内側（内側領域３１側）の食い違い角が連結部３３よりも半径方向外側（外側領域３２側）の食い違い角よりも小さくなるように形成されている。

翼面２８の前縁部２２の高さについては、従来のプロペラファン（図４６中の実線で示す）を矢印ＡＲ２方向に変形し、半径方向の内側で高くなり且つ一定の高さを有するように形成されたもの（図４６中の点線で示すもの）を準備した。半径方向の内側で高くなるように形成した前縁部２２の高さは、プロペラファン１７０の回転によって形成される占有空間ＬＭ２の上面高さに一致するように形成している。

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１７０の中心軸１０１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１７０の中心軸１０１からの半径方向に沿った距離が外縁部２３の最大半径Ｒの８０％となる位置において測定した。当該プロペラファン１７０の中心軸１０１からの半径方向に沿った距離が外縁部２３の最大半径の８０％となる位置は、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。

図４７は、第２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４７においては、横軸が後端部３３Ｂの無次元位置ξを表わしており、縦軸が相対風量を表わしている。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連結部３３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。

図４７に示されるように、前端部３３Ａの無次元位置κが比較的大きいときは、後端部３３Ｂの無次元位置ξを大きくすると風量が微増することがわかる。前端部３３Ａの無次元位置κが比較的小さいときは、後端部３３Ｂの無次元位置ξを大きくすると風量が顕著に増大することがわかる。

図４８は、第２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４８においては、横軸が後端部３３Ｂの無次元位置ξを表わしており、縦軸が相対圧力変動を表わしている。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変動を連結部３３が形成されていないプロペラファンにおける圧力変動にて除算した値である。

図４８に示されるように、後端部３３Ｂの無次元位置ξを増加させるにつれて相対圧力変動の値は徐々に小さくなり、後端部３３Ｂの無次元位置ξが約０．５のときを変曲点として、後端部３３Ｂの無次元位置ξを増加させるにつれて相対圧力変動の値は徐々に大きくなることがわかる。この傾向は、前端部３３Ａの無次元位置κが比較的小さいときほど顕著に現れることがわかる。

図４９は、第２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４７および図４８に示される結果に基づいて、快適指数を含むファン性能として、第２検証試験の結果を表わしたものである。快適指数は、図４７において示す相対風量を図４８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４９の縦軸は前端部３３Ａの無次元位置κを示す値であり、図４９の横軸は後端部３３Ｂの無次元位置ξを示す値である。

図４９に示されるように、κに着目して見た場合には、０≦κ≦０．５の範囲で快適指数が約１．６以上となることがわかる。一方、ξに着目して見た場合には、０．３≦ξ≦０．８の範囲で快適指数が約１．５以上となることがわかる。さらに、κおよびξの両方に着目して見た場合には、ξが０．４０≦ξ≦０．７０の条件を満たし、且つ、κが０≦κ≦０．３の条件を満たすことにより、快適指数が約１．６以上となることがわかる。

図５０を参照して、連結部３３の設けられる位置については、連結部３３が翼先端部１０４から翼後端部１０５までの途中に位置する外縁部２３の部分から後縁部２４まで設けられている場合、連結部３３は、翼面２８の厚さＴＴが最大となる部分よりも回転方向の下流側から設けられているとよい。特に、翼面２８を厚く形成し、翼面２８の断面形状を翼型にする場合には、翼面２８の最大厚み位置より下流域から連結部３３を設けると効果的である。

［第３検証実験］
図５１〜図５７を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第３検証実験について説明する。第３検証実験においては、図５１および図５２に示すプロペラファン１８０と、図５３および図５４に示すプロペラファン９１０とを準備し、プロペラファン１８０，９１０をそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、および消費電力を測定した。

図５１および図５２を参照して、プロペラファン１８０の基本的な構成は、上述の第１検証実験で用いられたプロペラファン１６０（図４０および図４１参照）と略同一である。連結部３３の前端部３３Ａの無次元位置ηの値は０．９である。連結部３３の後端部３３Ｂの無次元位置ξの値は０．５である。点線ＬＬ２で示されるように、プロペラファン１８０の翼２１は、連結部３３の回転方向の中央付近で、所定の深さで折れ曲っている。

プロペラファン１８０の直径Ｄ１０は１８０ｍｍである。プロペラファン１８０の回転によって形成される占有空間ＬＭ１０の中心軸１０１方向における高さＨ１０は４０ｍｍである。ボスハブ部４１の直径Ｄ１０は３０ｍｍである。プロペラファン１８０と占有空間ＬＭ１０との間には、所定の体積を有する隙間ＳＡが形成される。

図５３および図５４を参照して、プロペラファン９１０は、プロペラファン１８０のような連結部３３を有しておらず、翼２１は略平坦に形成される。プロペラファン９１０の直径Ｄ２０は、プロペラファン１８０の直径Ｄ１０（１８０ｍｍ）と同一である。プロペラファン９１０の回転によって形成される占有空間ＬＭ２０の中心軸１０１方向における高さＨ２０も、プロペラファン１８０における高さＨ１０（４０ｍｍ）と同一である。

ボスハブ部４１の直径Ｄ２０も、プロペラファン１８０におけるボスハブ部４１の直径Ｄ１０（３０ｍｍ）と同一である。プロペラファン９１０と占有空間ＬＭ２０との間には、所定の体積を有する隙間ＳＢが形成される。隙間ＳＢは、隙間ＳＡよりも大きい。

図５５は、プロペラファン１８０，９１０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン１８０，９１０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１８０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ２によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ２を対比すると、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン１８０はプロペラファン９１０に対して４０％増加した風量が得られている。したがって、プロペラファン１８０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、多くの風量を得ることができることがわかる。

図５６は、プロペラファン１８０，９１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン１８０，９１０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１８０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ２によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ２を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン１８０から発生する騒音は、プロペラファン９１０から発生する騒音に対して５ｄＢ低減している。したがって、プロペラファン１８０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、騒音を低減できることがわかる。

図５７は、プロペラファン１８０，９１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン１８０，９１０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１８０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ２によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ２を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン１８０で使用される消費電力は、プロペラファン９１０で使用される消費電力に対して５％低減している。したがって、プロペラファン１８０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、消費電力を低減できることがわかる。

［第４検証実験］
図５８〜図６３を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第４検証実験について説明する。第４検証実験においては、図５８および図５９に示すプロペラファン１９０と、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン９１０（図５３および図５４参照）とをそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、消費電力、および風速分布を測定した。

図５８および図５９に示すように、プロペラファン１９０の基本的な形状としては、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン１８０（図５１および図５２参照）と略同一である。点線ＬＬ３で示されるように、プロペラファン１９０の翼２１は、連結部３３の回転方向の中央付近で、かなり深く折れ曲っている。連結部３３の負圧面２７側に形成される内角は、プロペラファン１９０の方が、プロペラファン１８０に比べて小さく形成されている。

図６０は、プロペラファン１９０，９１０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン１９０，９１０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１９０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ３を対比すると、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン１９０はプロペラファン９１０に対して４０％増加した風量が得られている。したがって、プロペラファン１９０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、多くの風量を得ることができることがわかる。

図６１は、プロペラファン１９０，９１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン１９０，９１０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ３を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン１９０から発生する騒音は、プロペラファン９１０から発生する騒音に対して３ｄＢ低減している。したがって、プロペラファン１９０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、騒音を低減できることがわかる。

図６２は、プロペラファン１９０，９１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン１９０，９１０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ３を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン１９０で使用される消費電力は、プロペラファン９１０で使用される消費電力に対して５％低減している。したがって、プロペラファン１９０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９１０に比べて、消費電力を低減できることがわかる。

図６３は、プロペラファン１９０，９１０の各々における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と、風速（無次元）との関係を示すグラフである。プロペラファン９１０における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係は、線Ｌ１によって示される。プロペラファン１９０における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ１および線Ｌ３を対比すると、プロペラファン１９０，９１０の双方とも、中心軸１０１から０．８Ｒ（Ｒは、プロペラファンの平面視における翼２１の最大半径）だけ離れた位置で、風速が大きなピーク値を示している。一方で、プロペラファン１９０においては、中心軸１０１を中心とする内周側において送風能力を向上させ、中心軸１０１を中心とする外周側において送風能力を低減させることによって、風速のピークが解消されていることがわかる。

第４検証実験の考察としては、翼面２８上に連結部３３を設け、翼面２８の内側の食い違い角を比較的小さくし、翼面２８の外側の食い違い角を比較的大きくし、プロペラファンとしての占有可能空間をほぼ最大限使用しながら鎌形状とすることによって、総風量を大幅に増大させ、騒音および消費電力を低減できることがわかる。

また、翼面２８が連結部３３において深く折れ曲がるように形成される場合、連結部３３で一旦最大となった食い違い角が外縁部２３側で再び増加し、半径方向に沿って切断した翼面２８の断面形状は、半径方向に沿って上下する。翼面２８が連結部３３においてあまり極端に折れ曲がると、その翼面２８および連結部３３の形状は、翼面２８で発生する主流ではない二次流れに影響し、騒音の発生を効果的に抑制するという効果が低下しやすくなる。したがって、占有可能空間内を最大限使用する場合にも、連結部３３の近傍での主流および馬蹄渦などの空気流れを考慮し、連結部３３の湾曲度合い、屈曲度合い、および形状を定めるとよい。

［第５検証実験］
図６４〜図６８を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第５検証実験について説明する。第５検証実験においては、図６４および図６５に示すプロペラファン２００と、上述の第４検証実験で使用したプロペラファン１９０（図５８および図５９参照）とをそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、および消費電力を測定した。

図６４および図６５に示すように、プロペラファン２００の基本的な形状としては、上述の第４検証実験で使用したプロペラファン１９０（図５８および図５９参照）と略同一である。点線ＬＬ４で示されるように、プロペラファン２００の翼２１は、連結部３３の回転方向の中央付近で緩やかに折れ曲っている。連結部３３の負圧面２７側に形成される内角は、プロペラファン２００の方が、プロペラファン１９０に比べて大きく形成されている。

プロペラファン２００の前縁部２２は、プロペラファン１９０の前縁部２２に比べて回転方向の前方側（矢印ＡＲ５参照）に延出している。図６４中の点線ＤＬ５は、プロペラファン１９０の前縁部２２が形成されている位置に相当している。また、連結部３３より半径方向の内側の部分の食い違い角は、プロペラファン２００の方がプロペラファン１９０に比べて小さくなるように設けられている。連結部３３より半径方向の内側の部分の食い違い角は、プロペラファン１９０に比べてプロペラファン２００の方が、連結部３３より半径方向の外側の部分の食い違い角に近い。

図６６は、プロペラファン２００，１９０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン２００，１９０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２００の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ４によって示される。プロペラファン１９０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ３によって示される。線Ｌ３および線Ｌ４を対比すると、ほとんど違いは見られないことがわかる。

図６７は、プロペラファン２００，１９０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２００，１９０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２００の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ４によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ３によって示される。線Ｌ３および線Ｌ４を対比すると、ほとんど違いは見られないことがわかる。

図６８は、プロペラファン２００，１９０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２００，１９０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２００の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ４によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ３によって示される。線Ｌ３および線Ｌ４を対比すると、ほとんど違いは見られないことがわかる。

［第６検証実験］
図６９〜図７３を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる連結部３３に関して行なった第６検証実験について説明する。第６検証実験においては、図６９および図７０に示すプロペラファン２１０と、上述の第４検証実験で使用したプロペラファン１９０（図５８および図５９参照）とをそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、および消費電力を測定した。

図６９および図７０に示すように、プロペラファン２１０の基本的な形状としては、上述の第４検証実験で使用したプロペラファン１９０（図５８および図５９参照）と略同一である。点線ＬＬ５で示されるように、プロペラファン２１０の翼２１は、連結部３３の回転方向の中央付近で緩やかに折れ曲っている。連結部３３の負圧面２７側に形成される内角は、プロペラファン２１０の方が、プロペラファン１９０に比べて大きく形成されている。

図７０中の矢印ＡＲ６に示すように、プロペラファン２１０においては、連結部３３の外側の外縁部２３が、プロペラファン１９０のものに比べて噴出側（矢印ＡＲ６参照）に位置している。図７０中の点線ＤＬ６は、プロペラファン１９０における連結部３３の外側の外縁部２３が形成されている位置に相当している。連結部３３より半径方向の外側の部分の食い違い角は、プロペラファン２１０の方がプロペラファン１９０に比べて小さくなるように設けられている。

図７１は、プロペラファン２１０，１９０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン２１０，１９０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２１０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ５によって示される。プロペラファン１９０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ３および線Ｌ５を対比すると、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン２１０はプロペラファン１９０と比べてやや少ないが略同一の風量が得られていることがわかる。したがって、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン１９０は、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン９１０（図５３および図５４参照）に対して４０％増加した風量が得られている。

図７２は、プロペラファン２１０，１９０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２１０，１９０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２１０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ５によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ５および線Ｌ３を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２１０から発生する騒音は、プロペラファン１９０から発生する騒音に対してさらに２ｄＢ低減している。したがって、プロペラファン２１０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン１９０に比べて、騒音をさらに低減できることがわかる。

図７３は、プロペラファン２１０，１９０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２１０，１９０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２１０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ５によって示される。プロペラファン１９０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ３によって示される。

線Ｌ５および線Ｌ３を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２１０で使用される消費電力は、プロペラファン１９０で使用される消費電力に対してさらに１５％低減している。したがって、プロペラファン２１０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン１９０に比べて、消費電力をさらに低減できることがわかる。

第６検証実験の考察としては、プロペラファン２１０においては、プロペラファンとしての占有可能空間を連結部３３より内側では最大限使用し、連結部３３より外側では食い違い角をより大きくしている。外縁部２３の半径方向外側の高さを下げ、食い違い角が半径方向外側で単調増加していく滑らかな曲面とすることで二次流れが適切に抵抗少なく流れ、乱流および騒音が低減され、消費電力（流れ損失）をも低減可能となることがわかる。

［第７検証実験］
図７４〜図８０を参照して、上記の各実施の形態のプロペラファンに共通して設けられる逆キャンバー構造に関して行なった第７検証実験について説明する。第７検証実験においては、図７４〜図７７に示すプロペラファン２２０と、上述の第６検証実験で使用したプロペラファン２１０（図６９および図７０参照）とをそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、および消費電力を測定した。

図７４は、プロペラファン２２０を吸込側から見た斜視図である。図７５は、プロペラファン２２０の側面図である。図７６は、図７４中のＬＸＸＶＩ−ＬＸＸＶＩ線に沿った矢視断面図である。図７７は、図７４中のＬＸＸＶＩＩ−ＬＸＸＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。

図７４および図７５に示すように、プロペラファン２２０の基本的な形状としては、上述の第６検証実験で使用したプロペラファン２１０（図６９および図７０参照）と略同一である。プロペラファン２１０は逆キャンバー構造を有している。プロペラファン２２０は逆キャンバー構造を有しておらず、いわゆる正キャンバー構造を有している。

図７４〜図７６に示すように、プロペラファン２２０における翼２１の内側領域３１は、前縁部２２および後縁部２４を両端として内側領域３１の中腹部が仮想直線３１Ｌから吸込側に向かって遠ざかるように湾曲し、翼面２８（内側領域３１）の正圧面２６側が凹となり翼面２８（内側領域３１）の負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している。

図７４、図７５、および図７７に示すように、プロペラファン２２０における翼２１の外側領域３２は、前縁部２２および後縁部２４を両端として外側領域３２の中腹部が仮想直線３３Ｌから吸込側に向かって遠ざかるように湾曲し、翼面２８（外側領域３２）の正圧面２６側が凹となり翼面２８（外側領域３２）の負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している。

図７６および図７７を参照して、プロペラファン２２０における翼２１は、翼根部３４および内側領域３１において正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有し、外側領域３２および外縁部２３においても正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している（正キャンバー構造）。

図７８は、プロペラファン２２０，２１０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン２２０，２１０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２２０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ６によって示される。プロペラファン２１０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ５によって示される。

線Ｌ５および線Ｌ６を対比すると、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン２２０はプロペラファン２１０と比べてやや少ないが略同一の風量が得られていることがわかる。回転数ｎが同一の場合、正キャンバー構造を有するプロペラファン２２０であっても、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン９１０（図５３および図５４参照）に対して４０％増加した風量が得られている。

図７９は、プロペラファン２２０，２１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２２０，２１０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２２０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ６によって示される。プロペラファン２１０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ５によって示される。

線Ｌ５および線Ｌ６を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２２０から発生する騒音は、プロペラファン２１０から発生する騒音に対してわずかに大きくなることがわかる。到達距離風量Ｑが同一の場合、正キャンバー構造を有するプロペラファン２２０であっても、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン９１０（図５３および図５４参照）に比べると騒音は低減されている。

図８０は、プロペラファン２２０，２１０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン２２０，２１０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン２２０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ６によって示される。プロペラファン２１０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ５によって示される。

線Ｌ５および線Ｌ６を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２２０で使用される消費電力は、プロペラファン２１０で使用される消費電力に対してわずかに増加している。到達距離風量Ｑが同一の場合、正キャンバー構造を有するプロペラファン２２０であっても、上述の第３検証実験で使用したプロペラファン９１０（図５３および図５４参照）に比べると消費電力は低減されている。

第７検証実験の考察としては、風量、騒音、および消費電力の観点では正キャンバー構造に比べると逆キャンバー構造の方が優れていることがわかる。翼面２８の高さとコード長さ寸法との関係によっては、翼根部３４で送風が良好には行われなくなる場合もあるため、このような場合には、逆キャンバー構造を採用することがよいことがわかる。なお、プロペラファンの直径が１８０ｍｍ、ボスハブ部４１の直径が３０ｍｍ、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の中心軸１０１方向における高さが４０ｍｍの場合、正キャンバー構造に比べて逆キャンバー構造の方が顕著に優れた効果が得られることが分かっている。

図８１は、第７検証実験に用いられたプロペラファンの変形例を示す断面図であり、当該変形例のプロペラファンを図７６と同一の切断面で切断したときに得られる図である。図８１に示すプロペラファン２３０における翼２１の翼根部３４のように、中心軸１０１の周方向に沿う断面視がＳ字状を呈するように形成されているとよい場合もあることが分かっている。なおこの場合も、翼根部３４における食い違い角θＡは、外縁部２３における食い違い角θＢよりも小さく設けられる。

プロペラファン２３０の内側領域３１は、前縁部２２から後縁部２４に向かうにつれて、仮想直線３１Ｌから噴出側に向かって離れるようにして湾曲する反った形状と、仮想直線３１Ｌから吸込側に向かって離れるようにして湾曲する反った形状とが、全体としてＳ字状に連続するように形成されている。翼面２８の高さとコード長さ寸法との関係によっては、翼根部３４で送風が良好には行われなくなる場合があるため、このような場合には、翼根部３４が断面視Ｓ字状に形成されていることにより良好な送風が得られる。このような構成（Ｓ字キャンバー構造）は、翼面２８に連結部３３が設けられるという技術的な思想とは独立して実施することが可能である。

［実施の形態５］
（流体送り装置６１０）
図８２を参照して、本実施の形態における流体送り装置６１０について説明する。本実施の形態における流体送り装置６１０は、たとえば、扇風機として用いられることができる。流体送り装置６１０は、プロペラファン２５０と、駆動モータ（図示せず）とを備える。

（プロペラファン２５０）
図８３は、プロペラファン２５０を吸込側から見た斜視図である。図８４は、プロペラファン２５０を吸込側から見た平面図である。図８５は、プロペラファン２５０を噴出側から見た斜視図である。図８６は、プロペラファン２５０を噴出側から見た平面図である。図８７は、プロペラファン２５０を示す第１側面図である。図８８は、プロペラファン２５０を示す第２側面図である。

プロペラファン２５０は、駆動モータ（図示せず）に駆動されることによって、中心軸１０１を中心として矢印１０２に示す方向に回転する。翼２１の回転によって風が生成され、流体送り装置６１０（図８２参照）は送風することが可能となる。

本実施の形態におけるプロペラファン２５０は、回転軸部としてのボスハブ部４１と、７枚の翼２１とを有する。プロペラファン２５０は、７枚以外の複数枚の翼２１を備えていてもよいし、１枚のみの翼２１を備えていてもよい。プロペラファン２５０は、扇風機としての流体送り装置６１０に限られず、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に用いられることもできる。

ボスハブ部４１は、プロペラファン２５０を、駆動源である駆動モータ（図示せず）の出力軸に接続する部分である。翼２１は、ボスハブ部４１の外表面から中心軸１０１の半径方向外側に延出するように形成されている。７枚の翼２１は、プロペラファン２５０の回転軸（中心軸１０１）の周方向において、等間隔に並んで配置されている。本実施の形態では、７枚の翼２１は、同一形状に形成されている。いずれかの翼２１を中心軸１０１を中心に回転させた場合に、その翼２１の形状と別の翼２１の形状とは一致する。

（翼２１）
翼２１は、翼根部３４および翼根部３４から板状に延びる翼面２８を含む。翼根部３４は、翼２１とボスハブ部４１の外表面との間（境目）に配置される。翼面２８は、正圧面２６と、正圧面２６の裏側に配置される負圧面２７とから構成されている。正圧面２６は、中心軸１０１の軸方向において翼面２８の噴出側に位置する。負圧面２７は、中心軸１０１の軸方向において翼面２８の吸込側に位置する。正圧面２６および負圧面２７の各々の表面は、全体として滑らかに形成されている。

翼面２８は、プロペラファン２５０の回転に伴って送風を行ない、吸込側から噴出側に空気を送り出す。プロペラファン２５０の回転時、翼面２８上で空気流れが発生することに伴って、正圧面２６で相対的に大きく、負圧面２７で相対的に小さくなる圧力分布が生じる。

翼面２８の周縁には、翼根部３４のうちの回転方向の側の部分から翼根部３４のうちの回転方向の反対側の部分に向かって、前縁部２２、翼先端部１０４、外縁部２３、翼後端部１０５、および、後縁部２４がこの順で環状に形成される。

具体的には、前縁部２２は、翼２１の回転方向（矢印１０２方向）の上流側に配置される。プロペラファン２５０を中心軸１０１の軸方向から見た場合（換言すると、プロペラファン２５０を平面的に見た場合）に、前縁部２２は、翼根部３４のうちの回転方向の側の部分から、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に向けて延びている。前縁部２２は、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に湾曲しながら、プロペラファン２５０の回転方向に向かって延びている。

後縁部２４は、翼２１の回転方向（矢印１０２方向）の下流側に配置される。プロペラファン２５０を中心軸１０１の軸方向から見た場合（換言すると、プロペラファン２５０を平面的に見た場合）に、後縁部２４は、翼根部３４のうちの回転方向の反対側の部分から、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に向けて延びている。後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする周方向において、前縁部２２と対向して配置されている。後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする半径方向内側から同方向外側に緩やかに湾曲しながら、プロペラファン２５０の回転方向に向かって延びている。

翼後端部１０５は、中心軸１０１から見て後縁部２４の半径方向外側に配置される。翼後端部１０５は、後縁部２４と次述する外縁部２３とが接続される部分である。本実施の形態のプロペラファン２５０における翼先端部１０４は、翼後端部１０５よりも中心軸１０１を中心とする内周側に配置されている。

外縁部２３は、中心軸１０１の周方向に沿って延び、翼先端部１０４と翼後端部１０５との間を接続するように設けられる。外縁部２３は、外縁部２３の周方向に延びる線上においてプロペラファン２５０の最も回転方向の側に位置する翼先端部１０４で前縁部２２と交わり、外縁部２３の周方向に延びる線上においてプロペラファン２５０の最も回転方向の反対側に位置する翼後端部１０５で後縁部２４と交わっている。外縁部２３は、全体として、翼先端部１０４と翼後端部１０５との間で円弧状に延びている。

翼面２８は、前縁部２２から後縁部２４に向かう周方向において、吸込側から噴出側に向かって全体として滑らかに湾曲するように形成されている。本実施の形態のプロペラファン２５０における翼２１は、前縁部２２と後縁部２４とを結ぶ周方向の断面形状の厚みが、前縁部２２および後縁部２４から翼中心付近に向かうほど厚くなり、翼中心よりも前縁部２２側に寄った位置に最大厚みを有する翼型形状を有している。

プロペラファン２５０の翼面２８は、内側領域３１、外側領域３２、および、連結部３３を有する。内側領域３１、外側領域３２、および、連結部３３は、正圧面２６および負圧面２７の双方にそれぞれ形成されている。

連結部３３は、内側領域３１から外側領域３２に向かうにしたがって翼面２８がやや急峻な曲率変化を持って湾曲するようにして形成されており、相互に異なる表面形状を有する内側領域３１および外側領域３２との境目においてこれら同士を湾曲しながら連結している。連結部３３は、これら同士を屈曲しながら連結していてもよい。

連結部３３は、その付近において翼面２８の半径方向断面視における曲率が極大となるように設けられており、正圧面２６上においては湾曲状に突出した突条部として前端部３３Ａから後端部３３Ｂに向かって筋状に延びるように現れており、負圧面２７上においては湾曲状の窪んだ溝部として前端部３３Ａから後端部３３Ｂに向かって筋状に延びるように現れている。本実施の形態の連結部３３は、翼先端部１０４から翼後端部１０５までの途中に位置する外縁部２３の部分から、後縁部２４まで設けられている。

本実施の形態における翼２１は、いわゆる正キャンバー構造を有する。翼２１は、内側領域３１および外側領域３２の双方において、正圧面２６側が凹となり負圧面２７側が凸となるように反った形状を有している。翼２１は、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向内側（内側領域３１側）の部分の食い違い角（θＡ）の方が、翼面２８のうちの連結部３３よりも半径方向外側（外側領域３２側）の部分の食い違い角（θＢ）よりも小さくなるように形成されている。翼２１の外縁部２３には、窪み形状の接続部３８が設けられている。本実施の形態における窪み形状の接続部３８は、外縁部２３の翼後端部１０５寄りの部分から中心軸１０１側に向けて窪むように形成されている。

図８７および図８８には、プロペラファン２５０の噴出側、すなわち翼２１の正圧面２６が面する側に、プロペラファン２５０の回転軸である中心軸１０１に直交する仮想平面１０７が示されている。この仮想平面１０７を基準にして、翼２１の後縁部２４は、中心軸１０１を中心とする外周側の領域Ｒ３で、外縁部２３（翼後端部１０５）に近づくほど大きくなる高さＨ３を有する。

後縁部２４の高さＨ３は、中心軸１０１を中心とする内周側で、ボスハブ部４１から遠ざかるほど小さくなり、中心軸１０１を中心とする外周側で、外縁部２３（翼後端部１０５）に近づくほど大きくなる。言い換えれば、後縁部２４は、ボスハブ部４１と外縁部２３との間で、中心軸１０１の軸方向において噴出側で凸となるように湾曲して延びている。後縁部２４の高さＨ３が外縁部２３に近づくほど大きくなり始める位置は、中心軸１０１を中心に０．４Ｒ〜０．７Ｒ（Ｒは、プロペラファン２５０の平面視における翼２１の最大半径）の範囲にあることが好ましい。

（作用・効果）
本実施の形態における流体送り装置６１０（図１参照）およびプロペラファン２５０によっても、翼先端部１０４の近傍で発生し連結部３３によって保持されながら流れる翼先端渦と、連結部３３の近傍で発生し連結部３３によって保持されながら流れる馬蹄渦とが、主流に対して運動エネルギを付与する。運動エネルギを付与された主流は、翼面２８上の下流側で翼面２８から剥離しにくくなる。結果として、剥離領域を縮小もしくは消滅させることができる。プロペラファン２５０は、剥離が抑制されることによって、回転時に発生する騒音を低減することができ、連結部３３を設けない場合と比較して風量を増加させて高効率化することが可能となる。

窪み形状の接続部３８が外縁部２３に設けられていることにより、半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、半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、そして、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。

後縁部２４の高さＨ３が外縁部２３（翼後端部１０５）に近づくほど大きくなることにより、中心軸１０１を中心とする外周側において送風能力を抑制することによって、ファンからの送風の不快感が低減されるプロペラファンを実現することができる。

［第８検証実験］
図８９〜図９３を参照して、上述の実施の形態５におけるプロペラファン２５０（図８８参照）に関して行った第８検証実験について説明する。第８検証実験においては、上述の実施の形態５におけるプロペラファン２５０と、図８９に示すプロペラファン９５０とをそれぞれ回転させてその際に得られる風量、騒音、消費電力、および風速分布を測定した。

第８検証実験に用いたプロペラファン２５０の翼２１の形状は、上述の第１検証実験で用いられたプロペラファン１６０（図４０および図４１参照）と略同一である。連結部３３の前端部３３Ａの無次元位置ηの値は約０．１である。連結部３３の後端部３３Ｂの無次元位置ξの値は約０．６である。プロペラファン２５０の直径は３２０ｍｍである。プロペラファン２５０の回転によって形成される占有空間ＬＭ５０（図８８参照）の中心軸１０１方向における高さは５５ｍｍである。ボスハブ部４１の直径は７０ｍｍである。プロペラファン２５０と占有空間ＬＭ５０との間には、所定の体積を有する隙間Ｓ１，Ｓ２（図８８参照）が形成される。内周側の隙間Ｓ１の体積は極めて小さく、外周側の隙間Ｓ２の体積は多い。

図８９を参照して、プロペラファン９５０は、プロペラファン２５０と比較して、連結部３３を有しておらず、後縁部２４の高さが外縁部２３（翼後端部１０５）に近づくほど大きくなるようには形成されていない。プロペラファン９５０と占有空間ＬＭ５０との間には、所定の体積を有する隙間Ｓ３が形成される。隙間Ｓ３の体積は、隙間Ｓ１と隙間Ｓ２との総和に比べて大きい。その他の点については、プロペラファン９５０はプロペラファン２５０と略同様に構成される。

図９０は、プロペラファン９５０，２５０の回転数ｎ（ｒｐｍ）と、プロペラファン９５０，２５０の各々から得られる風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９５０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ１０によって示される。プロペラファン２５０の回転数ｎと風量Ｑとの関係は、線Ｌ２０によって示される。

線Ｌ１０および線Ｌ２０を対比すると、回転数ｎが同一の場合、プロペラファン２５０はプロペラファン９５０に対して２５％増加した風量が得られている。したがって、プロペラファン２５０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９５０に比べて、多くの風量を得ることができることがわかる。

図９１は、プロペラファン９５０，２５０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン９５０，２５０の各々から発生する騒音（ｄＢ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９５０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ１０によって示される。プロペラファン２５０の到達距離風量Ｑと騒音との関係は、線Ｌ２０によって示される。

線Ｌ１０および線Ｌ２０を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２５０から発生する騒音は、プロペラファン９５０から発生する騒音に対して８ｄＢ低減している。したがって、プロペラファン２５０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９５０に比べて、騒音を低減できることがわかる。

図９２は、プロペラファン９５０，２５０の到達距離風量Ｑ（ｍ^３／ｍｉｎ）と、プロペラファン９５０，２５０の各々で使用される消費電力（Ｗ）との関係を示すグラフである。プロペラファン９５０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ１０によって示される。プロペラファン２５０の到達距離風量Ｑと消費電力との関係は、線Ｌ２０によって示される。

線Ｌ１０および線Ｌ２０を対比すると、到達距離風量Ｑが同一の場合、プロペラファン２５０で使用される消費電力は、プロペラファン９５０で使用される消費電力よりも小さくなる。たとえば、到達距離風量Ｑが約５０ｍ^３／ｍｉｎの場合、プロペラファン２５０で使用される消費電力は、プロペラファン９５０で使用される消費電力に対して３０％低減している。したがって、プロペラファン２５０は、プロペラファンの直径、プロペラファンの回転によって形成される占有空間の高さ、および、ボスハブ部の直径がそれぞれ同一に構成されたプロペラファン９５０に比べて、消費電力を低減できることがわかる。

図９３は、プロペラファン９５０，２５０の各々における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と、風速（無次元）との関係を示すグラフである。プロペラファン９５０における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係は、線Ｌ１０によって示される。プロペラファン２５０における中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）と風速（無次元）との関係は、線Ｌ２０によって示される。

線Ｌ１０および線Ｌ２０を対比すると、プロペラファン２５０は、プロペラファン９１０に比べて風速のピークが大きく解消され、中心軸１０１からの半径方向の距離（無次元）が０．１から０．７の範囲ではほぼ完全に風速の均一化が実現できていることがわかる。

第８検証実験の考察としては、翼面２８上に連結部３３を設け、翼面２８の内側の食い違い角を比較的小さくし、翼面２８の外側の食い違い角を比較的大きくし、外縁部２３に窪み形状の接続部３８を設け、さらに、後縁部２４が外周側の領域Ｒ３で外縁部２３（翼後端部１０５）に近づくほど大きくなる高さＨ３を有していることによって、風量の均一化が実現でき、騒音および消費電力を低減できることがわかる。

図９４を参照して、内周側での送風能力をさらに高めるために、プロペラファン２６０のように、前縁部２２から外縁部２３の翼先端部１０４寄りの部分までの領域Ｒ１において、中心軸１０１の軸方向においてこれらが一定の高さを維持するように形成してもよい（上述の実施の形態２参照）。図９５を参照して、外周側での送風能力を高めるために、プロペラファン２７０のように、外縁部２３に窪み形状の接続部３８を設けない構成としてもよい。図９６を参照して、外周側での送風能力を高めるために、プロペラファン２８０のように、後縁部２４が、中心軸１０１を中心とする外周側の領域Ｒ２で、中心軸１０１の軸方向において一定の高さを有していてもよい（上述の実施の形態３参照）。

［実施の形態６］
（成形用金型）
本実施の形態では、上述の各実施の形態および各検証実験における各種のプロペラファンを樹脂を用いて成形するための成形用金型６１について説明する。

図９７は、プロペラファンの製造に用いられる成形用金型を示す断面図である。成形用金型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。

成形用金型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。

図９７中に示す成形用金型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。

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。

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。

以上、本発明に基づいた各実施の形態および各検証実験について説明したが、今回開示された各実施の形態および各検証実験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。

この発明は、たとえば、扇風機、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家庭用電気機器に適用される。

２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ翼、２２前縁部、２３外縁部、２４後縁部、２６正圧面、２７負圧面、２８翼面、３１内側領域、３１Ｌ，３３Ｌ仮想直線、３２外側領域、３３連結部、３３Ａ前端部、３３Ｂ後端部、３４翼根部、３８接続部、４１ボスハブ部（回転軸部）、４１Ｓ外表面、５２剥離領域、６１成形用金型、６２固定側金型、６３可動側金型、１０１中心軸、１０２，ＡＲ５，ＡＲ６矢印、１０４翼先端部、１０５翼後端部、１０７仮想平面、１０９外接円、１１０，１２０，１２０Ａ，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００，２１０，２２０，２３０，２５０，２６０，２７０，２８０，９１０，９５０プロペラファン、１１１最大径端部、３１０主流、３２０，３５０馬蹄渦、３３０二次流れ、３４０翼先端渦、５１０，５２０，６１０流体送り装置、８００，９００風、Ｃコード長さ寸法、Ｄ１０，Ｄ２０直径、ＤＬ５，ＤＬ６，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１０，Ｌ２０，ＬＬ２，ＬＬ３，ＬＬ４，ＬＬ５線、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ１０，Ｈ２０高さ、ＬＭ１，ＬＭ１０，ＬＭ２０，ＬＭ５０空間、Ｐ１中心位置、Ｒ半径（最大半径）、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３領域、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＡ，ＳＢ隙間、ＴＴ厚さ、Ｚ１同心円。

Claims

仮想の中心軸を中心に所定の回転方向で回転する回転軸部と、
前記回転軸部の外表面から前記中心軸の半径方向外側に延出する翼と、を備え、
前記翼は、
前記翼および前記回転軸部の前記外表面の間に配置される翼根部と、
前記翼根部に連続し、前記翼根部とともに前記翼の周縁を形成する周縁部と、
前記翼根部および前記周縁部に囲まれた領域に形成される翼面と、を含み、
前記周縁部は、
前記回転方向の上流側に配置される前縁部と、
前記前縁部の前記半径方向外側に配置される翼先端部と、
前記回転方向の下流側に配置される後縁部と、
前記後縁部の前記半径方向外側に配置される翼後端部と、
前記中心軸の周方向に延び、前記翼先端部と前記翼後端部との間を接続する外縁部と、を有し、
前記翼面は、
前記翼根部を含み前記半径方向内側に位置する内側領域と、
前記翼後端部を含み前記半径方向外側に位置する外側領域と、
前記前縁部寄り、前記翼先端部寄りまたは前記外縁部寄りに位置する前端部から前記後縁部寄りに位置する後端部まで延在し、前記翼面の正圧面側が凸となり前記翼面の負圧面側が凹となるように前記内側領域と前記外側領域とを連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記翼先端部から前記翼後端部までの途中に位置する部分から、前記後縁部に向かって延在しており、且つ前記後縁部に到達しない位置にまで設けられ、
前記翼面は、前記翼面のうちの前記連結部よりも前記半径方向外側の部分の食い違い角よりも、前記翼面のうちの前記連結部よりも前記半径方向内側の部分の食い違い角の方が小さくなるように形成され、
前記連結部の前記前端部と前記連結部の前記後端部とを直線で結んだ場合の回転方向における中心位置を通り且つ前記中心軸を中心とする仮想の同心円を描いた場合に、前記連結部の前記前端部は前記同心円の前記半径方向外側に位置する、
プロペラファン。
前記翼面は、前記翼面のうちの前記連結部よりも前記半径方向内側の部分の翼面積が、前記翼面のうちの前記連結部よりも前記半径方向外側の部分の翼面積と同一若しくはこれよりも大きくなるように形成されている、
請求項１に記載のプロペラファン。
前記連結部は、前記連結部の前記負圧面側に形成される内角が、前記回転方向における前記連結部の中心付近で最も小さくなるように形成される、
請求項１または２に記載のプロペラファン。
請求項１から３のいずれかに記載のプロペラファンを備える、
流体送り装置。
請求項１から３のいずれかに記載のプロペラファンは樹脂成形品からなり、
前記プロペラファンを成形するために用いられる、
成形用金型。