JP6980921B2 - プロペラファンおよび送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、扇風機やサーキュレータ等の送付装置に使用されるプロペラファン、およびそれを備えた送風装置に関する。

プロペラファンは、大風量を効率よく送風でき、従来から換気扇、扇風機、エアコン室外機および風冷装置などのファンとして多用されている。従来のプロペラファンは、主に半径方向外側に向かうにつれて、風速の大きい風を軸方向に送風する。

例えば扇風機に使用するプロペラファンは、第１の機能として、使用者にとってやさしいと感じられる風を送風すること、および第２の機能として、夏期にエアコンと併用運転される場合などのように、エアコンから出た冷たい風を撹拌して部屋中に届けるために、風の到達距離を延ばすことが求められている。

このうち、第１の機能については、近年、プロペラファンの羽根枚数を増やして風の圧力変動を少なくすることにより、機能の向上が図られている。また、第２の機能については、プロペラファンの下流側に固定翼を設けたり、ケーシングを追加したりすることにより、機能の向上が図られている。しかしながら、このようなケーシングや部品の追加は、送風装置のコストアップやサイズアップ、材料費アップ等のデメリットが多くなるため、採用し難い。

ここで、特許文献１に記載のファンでは、羽根やケ−シングの内面等に送風流体の流れ方向に沿って多数の筋状突起を設けている。これにより、負圧面での気流の乱れと負圧面での圧力変動を抑制している。羽根の負圧面からの発生音圧は羽根の負圧面の圧力変動に起因する。したがって、負圧面での気流の乱れの低減は発生音の低減につながる。

また、特許文献２に記載のプロペラファンでは、プロペラファンの前縁部にセレーションを形成し、突出するリブを上記セレーションの谷部から後縁部に向かって延びるように形成している。これにより、上記プロペラファンでは、負圧面上を流れる気流の向きを揃えることができ、負圧面上での主流の剥離を抑制できるようにしている。

日本国公開特許公報「特開平７−２７９８９３号公報」 日本国公開特許公報「特開２０１６−６５５３６号公報」

従来のプロペラファンは、翼における半径方向の外側部分からの風量は多いものの、半径方向の内側部分からの風量は小さい。すなわち、半径方向の内側部分は、プロペラファンの風量増加に対する寄与度が小さくい。そこで、プロペラファンは、半径方向の内側部分からの風量を増加できるようにすれば、プロペラファン全体としての風量増加が可能である。これに対し、特許文献１および２の構成は、半径方向の内側部分からの風量増加には寄与しない。

したがって、本発明の一態様は、半径方向の内側部分からの風量を増加することができるプロペラファンおよび送風装置の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプロペラファンは、回転軸部と、前記回転軸部からそれぞれ外方へ向かって形成され、回転方向側の前縁部、回転方向側とは反対側の後縁部、および前記前縁部の先端部と前記後縁部の先端部と結び周方向に形成された周縁部を含む翼とを備えているプロペラファンであって、前記翼は、上流側である前記前縁部側から下流側である前記後縁部側へ延びる１以上の第１リブからなる第１リブ群を正圧面に有し、前記第１リブ群の前記翼の半径方向の中心位置は、前記翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっており、前記翼は、前記前縁部方向とは反対方向へ舌片状に延出した尾状突出部を前記後縁部に有し、前記尾状突出部の表面には前記尾状突出部の延出方向へ延びる第３リブが形成されている。

本発明の一態様によれば、プロペラファンは、半径方向の内側部分からの風量を増加することができる。

本発明の実施形態のプロペラファンを備えた扇風機の一部分解側面図である。 図１に示したプロペラファンを正面側から見た場合の斜視図である。 図１に示したプロペラファンを背面側から見た場合の斜視図である。 図１に示したプロペラファンの正面図である。 図１に示したプロペラファンの背面図である。 図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 図５におけるＣ−Ｃ断面図である。 図７の翼の断面部分の拡大図である。 図４に示した第１リブの形状を示す説明図である。 図５におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。 図１０に示した折れ曲がり部付近の断面部分の拡大図である。 図４に示した第２リブの形状を示す説明図である。 図１３の（ａ）は、図４に示した翼が第１リブを有していない場合の翼面上の風速分布、および上記翼が第１リブを有していない場合の翼の後縁部付近の風速分布を示す説明図である。図１３の（ｂ）は、図４に示した翼が第１リブを有している場合の翼面上の風速分布、および上記翼が第１リブを有している場合の翼の後縁部付近の風速分布を示す説明図である。 図４に示した翼が折れ曲がり部を有していない場合の翼での風の流れを示す翼の図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 図６の断面図に対応する図であり、翼が折れ曲がり部を有する場合の風の流れを示す翼の断面図である。 本発明の他の実施形態のプロペラファンの正面図である。 図１６に示したプロペラファンが有する翼の正面図である。 本発明のさらに他の実施形態のプロペラファンの正面図である。 図１８に示したプロペラファンが有する翼の正面図である。 本発明のさらに他の実施形態のプロペラファンの背面図である。 図２０におけるＥ−Ｅ断面図である。 図２１に示した翼の断面部分の拡大図である。 図２２に示した翼が有する第１リブ対応溝の形状を示す説明図である。 図４に示した第１リブが非連続に形成されている場合の例を示す翼の正面図である。 図２５の（ａ）は、測定対象となる第１のプロペラファンの翼、図２５の（ｂ）は第２のプロペラファンの翼、図２５の（ｃ）は第３のプロペラファンの翼、図２５の（ｄ）は第４のプロペラファンの翼、図２５の（ｅ）は第５のプロペラファンの翼を示す正面図である。図２５の（ｆ）は、図２５の（ａ）の第１の翼（ａ）〜図２５の（ｅ）の第５の翼（ｅ）のいずれか一つの翼を有する、測定対象となる７枚翼のプロペラファンの正面図である。 図２５に示した各翼を有する各プロペラファンの下流側２ｃｍの位置での風速の測定結果を示す表である。 図２６および図２８の結果から求めた各プロペラファンの風量および最大風速を示す表である。 図２６の測定結果を表すグラフである。 ＪＩＳでの風速の測定方法の説明書きを示す図である。 ＪＩＳでの風量の算出方法の説明書きを示す図である。 図２５に示した各翼を有する各プロペラファンの下流側９０ｃｍの位置での風速の測定結果を示す表である。 図３１および図３３の結果から求めた各プロペラファンの風量および最大風速を示す表である。 図３１の測定結果を表すグラフである。

〔実施形態１〕
（扇風機１の構成）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態のプロペラファンを備えた扇風機の一部分解側面図である。

図１に示すように、扇風機（送風装置）１は、前ガード２、後ガード３、本体部４、スタンド５およびプロペラファン１０Ａを備えている。

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。

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。詳細には、後ガード３は、プロペラファン１０Ａの背面側（負圧面側）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（正圧面側）を覆うように後ガード３に固定される。

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。

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。

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。

（プロペラファン１０Ａの概要）
図２は、プロペラファン１０Ａを正面側から見た場合の斜視図である。図３は、プロペラファン１０Ａを背面側から見た場合の斜視図である。図４は、プロペラファン１０Ａの正面図である。図５は、プロペラファン１０Ａの背面図である。

図２から図５に示すように、プロペラファン１０Ａは、上述したボスハブ部１１、および複数の翼１２Ａを有する。ボスハブ部１１は、プロペラファン１０Ａの回転軸部であり、有底略円筒状の形状を有する。複数の翼１２Ａは、それぞれ、滑らかに曲成された板状であり、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の外周面から半径方向外側へ向けて突出した状態に形成されている。

本実施の形態において、プロペラファン１０Ａは、翼１２Ａを７枚有する７枚翼のものである。プロペラファン１０Ａは、例えば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、例えば射出成形による樹脂成形品にて構成されている。プロペラファン１０Ａは、あるいは板金などでの成型も可能である。

プロペラファン１０Ａは、上述した駆動モータに駆動されて、ボスハブ部１１の仮想の中心軸２５を回転中心として図２に示す矢印Ａ方向に回転する。プロペラファン１０Ａでは、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。

プロペラファン１０Ａ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。したがって、いずれかの翼１２Ａを中心軸２５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。

（翼１２Ａの構成）
次に、プロペラファン１０Ａの翼１２Ａの構成について詳細に説明する。複数（７枚）の翼１２Ａは同様の構成を有するので、ここでは、一つの翼１２Ａの構成について説明する。

図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。図７は、図５におけるＣ−Ｃ断面図である。図８は、図７の断面部分の拡大図である。図９は、翼１２Ａが有する第１リブ１９Ａの形状を示す説明図である。

プロペラファン１０Ａの翼１２Ａは、図２から図５に示したように、前縁部１３、後縁部１４、周縁部１５および尾状突出部２２を含み、半径方向の外側へ向かうにしたがって幅が広くなっている。プロペラファン１０Ａが回転することにより、翼１２Ａでは気流が前縁部１３から後縁部１４へ向かって流れる。したがって、以下では、前縁部１３側を上流側とし、後縁部１４側を下流側として説明する。

前縁部１３は、翼１２Ａの回転方向の側に位置する端縁部であり、半径方向の中間部分が回転方向とは反対側へ後退するように凹状に湾曲している。後縁部１４は、回転方向とは反対側に位置する端縁部であり、半径方向の中間部分が回転方向とは反対側へ後退するように凸状に湾曲している。周縁部１５は、前縁部１３の先端部と後縁部１４の先端部とを結び周方向に形成された端縁部である。尾状突出部２２は、後縁部１４の半径方向の外側の位置において舌片状に延出した形状であり、後縁部１４よりも後方へ突出している。

翼１２Ａは、軸方向において、前面側が凹状かつ背面側が凸状となるように湾曲している。したがって、翼１２Ａの前面は正圧面１６であり背面は負圧面１７である。

（折れ曲がり部１８）
翼１２Ａは、図６に示すように、前縁部１３付近に折れ曲がり部１８を有する。折れ曲がり部１８は、正圧面１６側に凸となった折れ目１８ａおよび折れ目１８ａから前縁部１３側の部分であり、前縁部１３に沿って形成されている。なお、折れ曲がり部１８は、前縁部１３の全長と同等の長さに亘って形成されている構成に限定されず、前縁部１３の全長よりも短い長さに形成されていてもよい。

（第１リブ１９Ａ）
翼１２Ａの正圧面１６には、第１リブ１９Ａ、第２リブ２０および第３リブ２１が形成されている。第１リブ１９Ａは、ボスハブ部１１の中心を中心としたほぼ円周上に形成され、折れ曲がり部１８よりも下流側位置を始端とし、後縁部１４に向かって延びている。本実施形態において、第１リブ１９Ａは２本形成されている。これら２本の第１リブ１９Ａにおける翼１２Ａの半径方向の中心位置（ここでは２本の第１リブ１９Ａの翼１２Ａの半径方向における中間位置）は、翼１２Ａの外周側端部（周縁部１５）よりも内周側端部に近い位置となっている。すなわち、翼１２Ａは少なくとも１以上の第１リブ１９Ａからなる第１リブ１９Ａ群を有し、第１リブ１９Ａ群の翼１２Ａの半径方向の中心位置は、翼１２Ａの外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。この点は、以下の他の実施形態の第１リブの構成においても同様である。

第１リブ１９Ａのサイズは、図９に示すように、中心軸２５の方向（以下、軸方向と称する）と垂直な方向の幅が０．６〜１．５ｍｍ、軸方向の高さが０．５〜１．５ｍｍとなっている。なお、図８に示した二つの第１リブ１９Ａは、例えば幅１．０ｍｍ、高さ０．８となっている。

また、第１リブ１９Ａの高さは０．５〜４ｍｍの範囲から適宜選択することが好ましい。この範囲の高さは、翼１２Ａの正圧面１６の表面に形成される気流の境界層よりも高い高さである。この点は、第２リブ２０および第３リブ２１、並びに後述する第１リブ１９Ａ以外の他の第１リブ１９においても同様である。

（第２リブ２０）
図１０は、図５におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。図１１は、図１０に示した折れ曲がり部１８付近の断面部分の拡大図である。図１２は、翼１２Ａが有する第２リブ２０の形状を示す説明図である。

第２リブ２０は、図６に示すように、折れ曲がり部１８における正圧面１６側の面に前縁部１３に沿って形成されている。具体的には、第２リブ２０は、折れ曲がり部１８の折れ目１８ａに形成され、折れ目１８ａとともに翼１２Ａの半径方向に延びている。

第２リブ２０のサイズは、図１２に示すように、軸方向と垂直な方向の幅が０．６〜２．０ｍｍ、軸方向の高さが０．５〜１．５ｍｍとなっている。なお、図１１に示した第２リブ２０は、例えば幅２．０ｍｍ、高さ１．０となっている。また、第２リブ２０は、例えば、頂部がＲを有する（頂部が湾曲した）滑らかな凸形状であってもよい。

本実施形態において、第２リブ２０は、折れ曲がり部１８の折れ目１８ａに形成しているが、これに限定されず、前縁部１３に沿って正圧面１６側における折れ曲がり部１８に形成されていればよい。

（第３リブ２１）
第３リブ２１は、尾状突出部２２に形成され、下流側端部が上流側端部よりも翼１２Ａの半径方向の外側に位置している。なお、本実施形態において、第３リブ２１は１本のみ形成した場合を示しているが複数本形成されていてもよい。

本実施形態において、第３リブ２１のサイズは、軸方向と垂直な方向の幅が０．６〜１．５ｍｍ、軸方向の高さが０．５〜１．５ｍｍとなっている。

（隆起部２３）
翼１２Ａは、図４に示すように、正圧面１６側への凸状湾曲部である隆起部２３を有している。隆起部２３では、翼１２Ａの正圧面側が凸となり負圧面側が凹となり、翼１２Ａの上流側位置から下流側位置に延在している。詳細には、隆起部２３は、前縁部１３側から後縁部１４側へ稜線が延びた状態であり、緩やかに凸状に湾曲している（凸状湾曲部）。本実施形態において、隆起部２３は、最外周側の第１リブ１９Ａよりも外周側に位置している。すなわち、全ての第１リブ１９Ａは、隆起部２３よりも翼１２Ａの半径方向の内側に位置している。なお、第１リブ１９Ａ群と隆起部２３との位置関係は、これに限定されず、第１リブ１９Ａ群の翼１２Ａの半径方向の中心位置が隆起部２３よりも内周側に位置していればよい。

（プロペラファン１０Ａの動作および利点）
上記の構成において、プロペラファン１０Ａが回転すると、翼１２Ａの前縁部１３から翼１２Ａの翼面上へ流入した風は、前縁部１３から概ね円周方向に流れ、後縁部１４から流出する。

（第１リブ１９Ａによる動作および利点）
翼１２Ａの翼面上の風の流れは、翼１２Ａの半径方向内側と外側、および前縁部１３側と後縁部１４側とでそれぞれ異なる。このような風の流れは、翼面上において交差すると騒音の原因となることがある。しかしながら、プロペラファン１０Ａの翼１２Ａでは、第１リブ１９Ａの周辺の後縁部１４から放出される風は、まず正圧面１６にて第１リブ１９Ａに沿って圧力の高い側から低い側へ回り込み、その後、さらに負圧面１７側へ回り込むような、ほぼ一義的な流れとなる。

したがって、プロペラファン１０Ａでは、第１リブ１９Ａを有することにより、翼１２Ａの翼面上において風（気流）が交差することによって生じる騒音の発生を抑制することができる。

また、上記のように、正圧面１６に例えば中心軸２５を中心としたほぼ円周上に第１リブ１９Ａを形成し、第１リブ１９Ａによって翼面上において気流同士の衝突を防止できるようにした場合には、第１リブ１９Ａの形成位置における風速を速くすることができる。この場合、プロペラファン１０Ａでは、特に、第１リブ１９Ａ群の翼１２Ａの半径方向の中心位置は、翼１２Ａの外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。

したがって、翼１２Ａの半径方向外側の風速が速い風への影響を抑制しながら、すなわち半径方向外側の速い風速の風の風速が低下する事態を抑制しながら、半径方向内側の風の風速を上昇させることができる。これにより、翼１２Ａの半径方向外側と半径方向内側との風の風速差が縮小し、したがって、プロペラファン１０Ａが送り出す風の半径方向外側と半径方向内側との風速差が縮小し、扇風機１のユーザに対して優しい風を送り出すことができる。また、プロペラファン１０Ａの半径方向外側の風量の変化を抑制しながら、半径方向内側の風量を増加させ、風の到達距離を延長することができる。

また、プロペラファン１０Ａは、第１リブ１９Ａを有していることにより強度が高くなる。これにより、薄肉化が可能となり、軽量化および材料コストの削減が可能となっている。この点は、第２リブ２０および第３リブ２１を有していることによっても同様である。

なお、第１リブ１９Ａは、折れ曲がり部１８の折れ目１８ａよりも上流側に設けると、翼１２Ａへの風の流入角度に影響することから、折れ目１８ａよりも下流側、すなわち翼１２Ａへの風の流入角度に影響しない箇所から設けるのが好ましい。このような構成により、第１リブ１９Ａは、翼面上での主流同士の衝突を抑制でき、気流を一層良好に整流可能となる。

（第１リブ１９Ａにより半径方向内側の風速が上昇することの詳細説明）
図１３の（ａ）は、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有していない場合の翼面上の風速分布、および翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有していない場合の翼１２Ａの後縁部１４付近の風速分布を示す説明図である。図１３の（ｂ）は、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有している場合の翼面上の風速分布、および翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有している場合の翼１２Ａの後縁部１４付近の風速分布を示す説明図である。

図１３の（ａ）に示すように、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有していない場合、翼１２Ａの翼面上での風速分布は、半径方向の外側と内側とで風速差（外側：速、内側：遅）が大きくなっている。したがって、翼１２Ａの下流側での風速分布は、半径方向の外側と内側とで、風速差が若干縮まっているものの、風速差の大きい状態が維持されている。

一方、図１３の（ｂ）に示すように、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有している場合、内側に風速が速い個所が存在する。したがって、翼１２Ａの翼面上での風速分布は、図１３の（ａ）の場合と比較して、半径方向の内側の風速が速くなり、半径方向の外側と内側とで風速差が小さくなっている。これにより、翼１２Ａの下流側での風速分布は、半径方向の外側と内側とで風速差が小さくなり、半径方向の内側でも速い風速を維持できるようになっている。また、最速風速個所が存在するなど、翼１２Ａ全体として速い風速を維持することができる。

（折れ曲がり部１８による動作および利点）
図１４は、折れ曲がり部１８が形成されていない場合の翼１２Ａでの風の流れを示す翼１２Ａの図５におけるＢ−Ｂ断面図である。図１５は、図６の断面図に対応する図であり、折れ曲がり部１８を有する場合の風の流れを示す翼１２Ａの断面図である。なお、図１５では、折れ曲がり部１８に注目するため、第１リブ１９Ａおよび第２リブ２０を除去した状態を示している。

翼１２Ａでは、図１４および図１５に示すように、翼弦２４と翼１２Ａの高さとが決まっている場合、すなわち翼１２Ａの占有可能な体積が決まっている場合、翼１２Ａが送り出す風量を増加させるには翼１２Ａの反りを大きくして翼１２Ａを高揚力にするのが常套手段である。しかしながら、翼１２Ａの反りを大きくし過ぎると、逆に効率の低下につながる。

そこで、翼１２Ａでは、図１５に示すように、折れ曲がり部１８を形成することにより流入角βを大きくし、折れ曲がり部１８を有していない場合（図１４の場合）と比較して、翼１２Ａの揚力を大きくできるようにしている。これにより、翼１２Ａの翼面上を流れる風の風速を速くすることができ、プロペラファン１０Ａは、送り出す風の風速を速くすること、すなわち送り出す風の風量を多くすることができる。

なお、折れ曲がり部１８は、翼１２Ａの前縁部１３のすぐ下流側、例えば前縁部１３から後縁部１４側へ１０％以内の位置に存在するのが好ましい。すなわち、折れ曲がり部１８の折れ目１８ａでは、図６に示すように、折れ目１８ａの負圧面１７側の凹部において、境界層乱れを発生する可能性がある。そこで、折れ曲がり部１８をなるべく前縁部１３の近くに設ける。これにより、翼面上を流れる主流が折れ目１８ａの内部に入り込むことなく、境界層乱れの上を通過するようにでき、折れ曲がり部１８によって生じる境界層乱れの範囲を安定的に固定することができる。

（第２リブ２０による動作および利点）
翼１２Ａでは、上記のように、折れ曲がり部１８を前縁部１３寄りの位置に設けることにより、境界層乱れの範囲を安定的に固定しながら、流入角βを大きくすることができる。しかしながら、単純に折れ曲がり部１８の傾斜角度を大きくし過ぎると、何らかのきっかけにて境界層乱れが増大する虞がある。そこで、翼１２Ａでは、さらに、折れ曲がり部１８の正圧面１６側に、折れ目１８ａに沿って第２リブ２０を形成することにより、折れ曲がり部１８の傾斜角度の増大を抑制しながら、流入角βを大きくできるようにしている。これにより、翼１２Ａの翼面上を流れる風の風速を速くすることができ、プロペラファン１０Ａは、送り出す風の風速を速くすること、すなわち送り出す風の風量を多くすることができる。

（折れ曲がり部１８および第１リブ１９Ａを有することによる動作および利点）
翼１２Ａは、折れ曲がり部１８を有すること、すなわち風速が速くなる断面形状を有することにより、翼１２Ａの翼面上を流れる風の風速を速くすることができる。また、翼１２Ａは、第１リブ１９Ａを有することにより、翼面上において風が交差することによって生じる騒音の発生を抑制し、かつ半径方向内側の風速を速くして、半径方向の外側と内側との風速差を縮小することができる。これにより、翼１２Ａを有するプロペラファン１０Ａは、騒音の発生を抑制しながら、半径方向の外側および内側において速い風速にて風を送出できるようになっている。

（尾状突出部２２および第３リブ２１による動作および利点）
翼１２Ａは、尾状突出部２２を有することにより、尾状突出部２２を有していない場合に成り行き的に下流側に押し流されていた風の流れを転向させて、半径方向外側により大きく拡散することができる。すなわち、尾状突出部２２は、翼端渦を制御し、翼端渦を半径方向外側へ強力に放出することができ、これにより、風を半径方向外側へ拡散することができる。

また、尾状突出部２２に形成されている第３リブ２１は、下流側端部が上流側端部よりも翼１２Ａの半径方向の外側に位置する。したがって、尾状突出部２２の翼面上を流れる風は、第３リブ２１に沿うことにより、風速が速くなりかつ流れる方向が規定される。

これにより、プロペラファン１０Ａは、翼１２Ａが尾状突出部２２および第３リブ２１を有することにより、半径方向外側への送風の範囲が広くなり、かつ半径方向外側での風の初速が速くなり、風の到達距離を延ばすことができる。

（隆起部２３による動作および利点）
翼１２Ａでは、正圧面１６側へ凸状となる隆起部２３を有していることにより、翼面の表層における隆起部２３の近傍に、馬蹄渦および翼先端渦を保持させ、翼面の表層から馬蹄渦および翼先端渦が剥離してしまうことを抑制することができる。

また、隆起部２３が存在する領域の近傍では、主流は、半径方向外側から半径方向内側へ向かう流れとなり、隆起部２３の半径方向内側と半径方向外側とに分離される。この場合、隆起部２３よりも半径方向内側の風速は、隆起部２３よりも半径方向外側の風速と比較して遅くなる。このため、翼１２Ａの半径方向における吹出し風速分布は、半径方向内側部分の風速の遅さが顕著になる。そこで、翼１２Ａには、前述のように第１リブ１９Ａを設けることにより、後述のように翼１２Ａの半径方向内側と外側との風速差を緩和している。これにより、翼１２Ａ（プロペラファン１０Ａ）全体として風の到達距離を延長することができる。

（プロペラファン１０Ａの製造）
本実施形態において、プロペラファン１０Ａは樹脂成形品であり、この場合、プロペラファン１０Ａは、射出成形用の成形用金型を使用して形成することができる。プロペラファン１０Ａの材料には、前述したように例えばＡＳ樹脂を使用することができ、また、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てもよい。

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。

これに対し、本実施の形態の如く、プロペラファン１０Ａを樹脂に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。

なお、プロペラファン１０Ａ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１７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。

また、本実施形態では、プロペラファン１０Ａを送風装置としての扇風機１に適用した場合について説明した。しかしながら、本実施形態のプロペラファン１０Ａの構成は、サーキュレータやその他の風を送る装置である送風装置に対しても同様に適用可能である。この点は、以下の他の実施形態のプロペラファン１０Ａについても同様である。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（翼１２Ｂの構成）
図１６は、本実施形態のプロペラファン１０Ａの正面図である。図１７は、図１６に示したプロペラファン１０Ａが有する翼１２Ｂの正面図である。なお、図１７および図１６では、簡素化のために、折れ曲がり部１８および第２リブ２０の記載を省略している。

本実施形態のプロペラファン１０Ａは、前記翼１２Ａに代えて図１７に示す翼１２Ｂを有している。翼１２Ｂは、翼１２Ａの第１リブ１９Ａに代えて、第１リブ１９Ｂを有している。第１リブ１９Ｂは、第１リブ１９Ａと同様、例えば２本形成されている。翼１２Ｂは、第１リブ１９Ｂの他、前記翼１２Ａが有していた折れ曲がり部１８、第２リブ２０、第３リブ２１および隆起部２３を有している。すなわち、翼１２Ｂは、第１リブ１９Ｂを除いて、翼１２Ａと同様の構成である。

前記第１リブ１９Ａは、折れ曲がり部１８よりも下流側位置を始端とし、後縁部１４に向かって延びており、ボスハブ部１１の中心を中心としたほぼ円周上に形成されていた。一方、第１リブ１９Ｂは、第１リブ１９Ａと同様、折れ曲がり部１８よりも下流側位置を始端とし、後縁部１４に向かって延びている。しかしながら、第１リブ１９Ｂは、下流側端部（後縁部１４側の端部）が上流側端部（前縁部１３側の端部）よりも、翼１２Ｂの半径方向の内側に位置している。

（第１リブ１９Ｂによる動作および利点）
第１リブ１９Ｂは、下流側端部が上流側端部よりも翼１２Ｂの半径方向の内側に位置しているので、第１リブ１９Ａの場合よりも、翼１２Ｂの半径方向外側に流れようとする主流を整流して押し出す効果が強く働き、半径方向内側の風（図１７の特に丸で囲んだ領域）の速度をより速くすることができる。なお、第１リブ１９Ｂによって、半径方向外側に流れようとする風を整流するとき、遠心力は半径方向外側において強くなるので、２本の第１リブ１９Ｂのうち、半径方向外側の第１リブ１９Ｂの高さや幅を相対的に大きくすると、整流効果をより高めることができる。

翼１２Ｂが第１リブ１９Ｂを有することによるその他の動作および利点は、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有することによる動作および利点と同様である。さらに、翼１２Ｂが折れ曲がり部１８、第２リブ２０、第３リブ２１および隆起部２３を有していることによる各動作および各利点は、第１リブ１９Ａの場合と同様である。

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（翼１２Ｃの構成）
図１８は、本実施形態のプロペラファン１０Ａの正面図である。図１９は、図１８に示したプロペラファン１０Ａが有する翼１２Ｃの正面図である。なお、図１８および図１９では、簡素化のために、折れ曲がり部１８および第２リブ２０の記載を省略している。

翼１２Ｃは、翼１２Ａの第１リブ１９Ａに代えて、図１９に示す第１リブ１９Ｃを有している。第１リブ１９Ｃは、第１リブ１９Ａと同様、例えば２本形成されている。翼１２Ｃは、第１リブ１９Ｃの他、前記翼１２Ａが有していた折れ曲がり部１８、第２リブ２０、第３リブ２１および隆起部２３を有している。すなわち、翼１２Ｃは、第１リブ１９Ｃを除いて、翼１２Ａと同様の構成である。

前記第１リブ１９Ａは、折れ曲がり部１８よりも下流側位置を始端とし、後縁部１４に向かって延びており、ボスハブ部１１の中心を中心としたほぼ円周上に形成されていた。一方、第１リブ１９Ｃは、第１リブ１９Ａと同様、折れ曲がり部１８よりも下流側位置を始端とし、後縁部１４に向かって延びている。しかしながら、第１リブ１９Ｃは、翼１２Ｃの半径方向外側の第１リブ１９Ｃと翼１２Ｃの半径方向内側の第１リブ１９Ｃとで方向が異なっている。

具体的には、半径方向外側の第１リブ１９Ｃは、下流側端部（後縁部１４側の端部）が上流側端部（前縁部１３側の端部）よりも翼１２Ｃの半径方向の内側に位置し、半径方向内側の第１リブ１９Ｃは、下流側端部（後縁部１４側の端部）が上流側端部（前縁部１３側の端部）よりも翼１２Ｃの半径方向の外側に位置している。

（第１リブ１９Ｃによる動作および利点）
第１リブ１９は、第１リブ１９Ａまたは第１リブ１９Ｂのような構成に限定されず、第１リブ１９Ｃのような構成であってもよい。翼１２Ｃは、第１リブ１９Ｃを有することにより、翼１２Ａが第１リブ１９Ａを有することによる動作および利点とほぼ同様の動作および利点を有する。また、翼１２Ｃが折れ曲がり部１８、第２リブ２０、第３リブ２１および隆起部２３を有していることによる各動作および各利点は、第１リブ１９Ａの場合と同様である。

〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（翼１２Ｄの構成）
図２０は、本実施形態のプロペラファン１０Ａの背面図である。図２１は、図２０におけるＥ−Ｅ断面図である。図２２は、図２１の断面部分の拡大図である。図２３は、翼１２Ｄが有する第１リブ対応溝３１の形状を示す説明図である。

本実施形態のプロペラファン１０Ａは、前記翼１２Ａに代えて図２０に示す翼１２Ｄを有している。翼１２Ｄは、負圧面１７に、第１リブ対応溝（凹部）３１、第２リブ対応溝（凹部）３２および第３リブ対応溝（凹部）３３を有している。第１リブ対応溝３１は、図２１および図２２に示すように、正圧面１６の第１リブ１９Ａの位置に対応する負圧面１７の位置に形成されている。同様に、第２リブ対応溝３２は、正圧面１６の第２リブ２０の位置に対応する負圧面１７の位置に形成され、第３リブ対応溝３３は、正圧面１６の第３リブ２１の位置に対応する負圧面１７の位置に形成されている。第１リブ対応溝３１、第２リブ対応溝３２および第３リブ対応溝３３は、それぞれ、第１リブ１９Ａ、第２リブ２０および第３リブ２１の形状に対応した形状を有している。

なお、翼１２Ｄは、第１〜第３リブ対応溝３１〜３３を有している構成に限定されず、少なくとも第１リブ対応溝３１を有していればよい。また、翼１２Ｄは、第１リブ１９Ａに代えて、第１リブ１９Ｂあるいは第１リブ１９Ｃを有していてもよい。

第１リブ対応溝３１のサイズは、図２３に示すように、図９に示した第１リブ１９Ａと同様、中心軸２５の方向（以下、軸方向と称する）と垂直な方向の幅が０．６〜１．５ｍｍ、軸方向の高さが０．５〜１．５ｍｍとなっている。なお、図２０に示した二つの第１リブ１９Ａおよび二つの第１リブ対応溝３１は、例えば幅１．０ｍｍ、高さ０．８となっている。同様に、第２リブ対応溝３２および第３リブ対応溝３３についても、それぞれ、第２リブ２０および第３リブ２１と対応した形状となっている。

（翼１２Ｄの利点）
翼１２Ｄは、正圧面１６の第１リブ１９Ａ、第２リブ２０および第３リブ２１の位置に対応する負圧面１７の位置に第１リブ対応溝３１、第２リブ対応溝３２および第３リブ対応溝３３を有しているので、第１リブ１９Ａ、第２リブ２０および第３リブ２１の形成位置の肉厚が増大することがない。これにより、翼１２Ｄは、金型を使用した樹脂成形が容易であり、かつ使用する樹脂材料を削減することができる。

（第１〜第３リブの変形例）
図２４は、図４に示した第１リブ１９Ａが非連続に形成されている場合の例を示す翼１２Ａの正面図である。以上の実施形態において、例えば第１リブ１９Ａは、必ずしも連続している必要はなく、図２４に示すように、途切れて非連続に形成されていてもよい。この点は、他の第１リブ１９Ｂ，１９Ｃ、第２リブ２０および第３リブ２１についても同様である。

（各翼を有するプロペラファンの風速の測定結果）
次に、各翼を有するプロペラファンの風速の測定結果について説明する。ここでは、図２５に示す第１の翼（ａ）〜第５の翼（ｅ）の各翼を有する第１〜第５のプロペラファンについて測定した。なお、以下では簡略化のため、これらプロペラファンを単に、翼（ａ）プロペラファン、翼（ｂ）プロペラファン、翼（ｃ）プロペラファン、翼（ｄ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファンと称する。

図２５の（ａ）は第１の翼（ａ）、図２５の（ｂ）は第２の翼（ｂ）、図２５の（ｃ）は第３の翼（ｃ）、図２５の（ｄ）は第４の翼（ｄ）、図２５の（ｅ）は第５の翼（ｅ）を示す正面図である。図２５の（ｆ）は、図２５の（ａ）の第１の翼（ａ）〜図２５の（ｅ）の第５の翼（ｅ）のいずれか一つの翼を有する、測定対象となる７枚翼のプロペラファンの正面図である。

第１の翼（ａ）は、第１リブ１９Ａ〜１９Ｃ、第２リブ２０、第３リブ２１および折れ曲がり部１８を有していない翼である。第２の翼（ｂ）は、折れ曲がり部１８のみを有し、第１リブ１９Ａ〜１９Ｃ、第２リブ２０、第３リブ２１およびを有していない翼である。第３の翼（ｃ）は、２本の第１リブ１９Ｂおよび１本の第３リブ２１のみを有し、第２リブ２０および折れ曲がり部１８を有していない翼である。第４の翼（ｄ）は、２本の第１リブ１９Ｃおよび１本の第３リブ２１のみを有し、第２リブ２０および折れ曲がり部１８を有していない翼である。第５の翼（ｅ）は、２本の第１リブ１９Ｂおよび１本の第３リブ２１のみを有し、第２リブ２０および折れ曲がり部１８を有していない翼である。なお、第３の翼（ｃ）および第５の翼（ｅ）の第１リブ１９Ｂ群（２本の第１リブ１９Ｂ）、並びに第４の翼（ｄ）の第１リブ１９Ｃ群（２本の第１リブ１９Ｃ）の翼の半径方向の中心位置は、翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。

（測定結果１）
図２６は、図２５に示した各翼を有する各プロペラファンの下流側２ｃｍの位置での風速の測定結果を示す表である。図２７は、図２６の結果から求めた各プロペラファンの風量および最大風速を示す表である。図２８は、図２６の測定結果を表すグラフである。

第１〜第５のプロペラファン（翼（ａ）プロペラファン〜翼（ｅ）プロペラファン）について、プロペラファンの下流側２ｃｍの位置にて、プロペラファンの中心からプロペラファンの軸方向と垂直な方向へ測定点を移動しながら、向って半径方向の右側（＋側）および向かって半径方向の左側（−側）の風速を５ｃｍ間隔にて測定した。各位置での測定は１秒おきに１分間（６０点）行い、測定結果はそれら６０点の平均とした。これにより、図２６および図２８に示す測定結果を得た。

また、図２６および図２８の結果から、各プロペラファンの風量および最大風速について図２７に示す結果を得た。風量は、ＪＩＳ方式（ＪＩＳＣ９６０１）に則り、リング状面積を掛けた総和で算出した。

なお、ＪＩＳでは、風速の測定方法について図２９のように規定され、風量の算出方法について図３０のように規定されている。

（測定結果１についての考察）
翼（ｃ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファンは、第１リブ１９Ｂ群（２本の第１リブ１９Ｂ）の翼の半径方向の中心位置が翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。同様に、翼（ｄ）プロペラファンは、第１リブ１９Ｃ群（２本の第１リブ１９Ｃ）の翼の半径方向の中心位置が翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。図２８の結果より、翼（ｃ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファン、並びに翼（ｄ）プロペラファンの半径方向の内周側部分の風速は、翼（ａ）プロペラファンの半径方向の内周側部分の風速よりも速くなっていることが分かる。

また、図２７の結果より、翼（ｂ）プロペラファンおよび翼（ｃ）プロペラファンでは、翼（ａ）プロペラファンと比較して、風量および最大風速が増加していることが分かる。

さらに、翼（ｄ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファンでは、前縁部１３の折れ曲がり部１８（翼（ｂ））と、第１リブ１９Ｃ（翼（ｃ））または第１リブ１９Ｂとの足し合わせの効果により、翼（ａ）プロペラファン、並びに翼（ｂ）プロペラファンおよび翼（ｃ）プロペラファンと比較して、風量および最大風速が大幅に増加していることが分かる。例えば、翼（ｃ）プロペラファンと翼（ｅ）プロペラファンとの違いは、折れ曲がり部１８の有無のみである。しかしながら、翼（ｅ）プロペラファンの翼（ａ）プロペラファンに対する風量の増加率は、翼（ｂ）プロペラファンの風量増加率と翼（ｃ）プロペラファンの風量増加率との単なる加算値（４．２％＋２．０％＝６．２％）ではなく、１１．６％となり、大幅に増加している。これは、最大風速についても同様である。

（測定結果２）
図３１は、図２５に示した各翼を有する各プロペラファンの下流側９０ｃｍの位置での風速の測定結果を示す表である。図３２は、図３１の結果から求めた各プロペラファンの風量および最大風速を示す表である。図３３は、図３１の測定結果を表すグラフである。

第１〜第５のプロペラファン（翼（ａ）プロペラファン〜翼（ｅ）プロペラファン）について、プロペラファンの下流側９０ｃｍの位置にて、プロペラファンの中心からプロペラファンの軸方向と垂直な方向へ測定点を移動しながら、向って半径方向の右側（＋側）および向かって半径方向の左側（−側）の風速を５ｃｍ間隔にて測定した。各位置での測定は１秒おきに１分間（６０点）行い、測定結果はそれら６０点の平均とした。これにより、図３１および図３３に示す測定結果を得た。また、図３１および図３３の結果から、各プロペラファンの風量および最大風速について図３２に示す結果を得た。

なお、図３１において、距離（ｃｍ）は、プロペラファンの中心からプロペラファンの半径方向外側の計測点までの距離を示している。係数（Ｋ）は、上記リング状面積である。＋Ｖｎ（１ｍｉｎ）は、プロペラファンの中心から向って半径方向の右側（＋側）の測定点の１分間または２分間の風速である。−Ｖｎ（１ｍｉｎ）は、プロペラファンの中心から向って半径方向の左側（−側）の測定点の１分間または２分間の風速である。Ｑｎは、各リング状部分（内側から順番のリング状部分）の風量である。

（測定結果２についての考察）
翼（ｃ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファン、並びに翼（ｄ）プロペラファンの半径方向の内周側部分の風速と、翼（ｂ）プロペラファンおよび翼（ｃ）プロペラファンの風量および最大風速と、翼（ｄ）プロペラファンおよび翼（ｅ）プロペラファンの風量および最大風速とについて、測定結果２についての考察の結果は、測定結果１についての考察の結果と同様となった。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るプロペラファンは、回転軸部と、前記回転軸部からそれぞれ外方へ向かって形成され、回転方向側の前縁部、回転方向側とは反対側の後縁部、および前記前縁部の先端部と前記後縁部の先端部と結び周方向に形成された周縁部を含む翼とを備えているプロペラファンであって、前記翼は、上流側である前記前縁部側から下流側である前記後縁部側へ延びる１以上の第１リブからなる第１リブ群を正圧面に有し、前記第１リブ群の前記翼の半径方向の中心位置は、前記翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっている。

本発明の態様２に係るプロペラファンは、上記態様１において、前記第１リブは、下流側端部が上流側端部よりも前記翼の半径方向の内側に位置している構成としてもよい。

本発明の態様３に係るプロペラファンは、上記態様１または２において、前記翼は、前記前縁部に沿った少なくとも一部の領域に、前記前縁部から前記後縁部方向へ所定幅を有し、折れ目が正圧面側に凸となる折れ曲がり部を有し、前記第１リブは、前記折れ曲がり部よりも下流側の位置を始端として前記後縁部側へ延びている構成としてもよい。

本発明の態様４に係るプロペラファンは、上記態様３において、前記翼は、前記折れ曲がり部における正圧面側の面に、前記前縁部に沿って形成されている第２リブを有している構成としてもよい。

本発明の態様５に係るプロペラファンは、上記態様１から４のいずれか１態様において、前記翼は、前記前縁部方向とは反対方向へ舌片状に延出した尾状突出部を前記後縁部に有し、前記尾状突出部の表面には前記尾状突出部の延出方向へ延びる第３リブが形成されている構成としてもよい。

本発明の態様６に係るプロペラファンは、上記態様１から５のいずれか１態様において、前記翼は、正圧面側が凸となり負圧面側が凹となる凸状湾曲部である隆起部を有し、前記第１リブ群の前記中心位置は、前記隆起部よりも前記翼の半径方向の内周側に位置している構成としてもよい。

本発明の態様７に係るプロペラファンは、上記態様１から６のいずれか１態様において、前記翼は、正圧面の前記第１リブの位置に対応する負圧面の位置に、前記第１リブの形状に対応した形状の凹部を有している構成としてもよい。

本発明の態様８に係る送風装置は、上記態様１から７のいずれか１態様のプロペラファンを備えている。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 扇風機（送風装置）
１０Ａ プロペラファン
１１ ボスハブ部
１２Ａ〜１２Ｄ 翼
１３ 前縁部
１４ 後縁部
１５ 周縁部
１６ 正圧面
１７ 負圧面
１８ 折れ曲がり部
１８ａ 折れ目
１９Ａ〜１９Ｃ 第１リブ
２０ 第２リブ
２１ 第３リブ
２２ 尾状突出部
２３ 隆起部
２４ 翼弦
２５ 中心軸
３１ 第１リブ対応溝（凹部）
３２ 第２リブ対応溝（凹部）
３３ 第３リブ対応溝（凹部）

Claims (7)

1. 回転軸部と、
   前記回転軸部からそれぞれ外方へ向かって形成され、回転方向側の前縁部、回転方向側とは反対側の後縁部、および前記前縁部の先端部
   と前記後縁部の先端部と結び周方向に形成された周縁部を含む翼とを備えているプロペラファンであって、
   前記翼は、上流側である前記前縁部側から下流側である前記後縁部側へ延びる１以上の第１リブからなる第１リブ群を正圧面に有し、前
   記第１リブ群の前記翼の半径方向の中心位置は、前記翼の外周側端部よりも内周側端部に近い位置となっており、
   前記翼は、前記前縁部方向とは反対方向へ舌片状に延出した尾状突出部を前記後縁部に有し、前記尾状突出部の表面には前記尾状突出部の延出方向へ延びる第３リブが形成されていることを特徴とするプロペラファン。
2. 前記第１リブは、下流側端部が上流側端部よりも前記翼の半径方向の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。
3. 前記翼は、前記前縁部に沿った少なくとも一部の領域に、前記前縁部から前記後縁部方向へ所定幅を有し、折れ目が正圧面側に凸となる折れ曲がり部を有し、
   前記第１リブは、前記折れ曲がり部よりも下流側の位置を始端として前記後縁部側へ延びていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロペラファン。
4. 前記翼は、前記折れ曲がり部における正圧面側の面に、前記前縁部に沿って形成されている第２リブを有していることを特徴とする請求項３に記載のプロペラファン。
5. 前記翼は、正圧面側が凸となり負圧面側が凹となる凸状湾曲部である隆起部を有し、
   前記第１リブ群の前記中心位置は、前記隆起部よりも前記翼の半径方向の内周側に位置していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプロペラファン。
6. 前記翼は、正圧面の前記第１リブの位置に対応する負圧面の位置に、前記第１リブの形状に対応した形状の凹部を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプロペラファン。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のプロペラファンを備えていることを特徴とする送風装置。

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