WO2018235531A1 - プロペラファン - Google Patents

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WO2018235531A1
WO2018235531A1 PCT/JP2018/020377 JP2018020377W WO2018235531A1 WO 2018235531 A1 WO2018235531 A1 WO 2018235531A1 JP 2018020377 W JP2018020377 W JP 2018020377W WO 2018235531 A1 WO2018235531 A1 WO 2018235531A1
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propeller fan
wing
wings
blade
different
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透 岩田
洋峻 富岡
丸山　要
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a propeller fan used for a blower or the like.
  • Propeller fans have been widely used in blowers and the like conventionally.
  • the noise generated by the rotation of the propeller fan includes a periodic sound called NZ sound.
  • the frequency of the NZ sound is the product of the number of propeller fan blades and the rotational speed.
  • Patent Document 1 discloses that the blades are arranged at unequal pitches in the circumferential direction of the propeller fan in order to suppress the user's discomfort caused by the NZ sound.
  • the rotational balance of the propeller fan is lost. Specifically, the center of gravity of the propeller fan is separated from the central axis of rotation of the propeller fan. When the propeller fan whose rotational balance is lost is rotated, vibration may occur due to the loss of rotational balance.
  • Patent Document 1 four blades having different leading edge shapes (thus having different masses) are controlled in the circumferential direction of the propeller fan so that the rotation balance of the propeller fan can be suppressed. Are arranged at unequal pitches.
  • the present invention has been made in view of the foregoing, and an object thereof is to provide a high-performance propeller fan in which the problems caused by noise and vibration are suppressed.
  • the first invention is directed to a propeller fan (10) including a cylindrical hub (15) and a plurality of wings (20a to 20c) extending outward from the side surface of the hub (15). And, at least two of the plurality of wings (20a to 20c) have different circumferential pitches, and at least two of the plurality of wings (20a to 20c) have respective mass
  • the plurality of blades (20a to 20c) are different from each other such that the center of gravity of the propeller fan (10) is located near or on the rotation center axis (11) of the propeller fan (10).
  • the shapes of the projections on a plane orthogonal to the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10) are common to each other, and the shapes of the front edges (41a to 41c) are common to each other It is.
  • At least two of the plurality of blades (20a to 20c) provided on the propeller fan (10) have circumferential pitches different from each other. Therefore, discomfort caused by so-called NZ sound can be suppressed.
  • at least two of the blades (20a to 20c) provided to the propeller fan (10) have respective mass, the center of gravity of the propeller fan (10) is the rotation center of the propeller fan (10) They differ from one another so as to be located near the axis (11) or on the central axis of rotation (11). Therefore, the rotational balance of the propeller fan (10) is maintained, and the vibration caused by the breakdown of the rotational balance is suppressed.
  • the mass of the two blades having different circumferential pitches is not necessarily different from each other.
  • the circumferential pitches of two wings having different masses do not necessarily differ from each other.
  • all the blades (20a to 20c) including at least two blades having different masses from each other are planes orthogonal to the rotation center axis (11) of the respective propeller fan (10)
  • the shapes of the projections on the same i.e., the shapes of the blades (20a to 20c) viewed from the direction of the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10)) are common to one another
  • the shapes of are common to each other.
  • the shape of the wings (20a to 20c) viewed from the direction of the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10) and the shape of the front edges (41a to 41c) of the wings (20a to 20c) are the wings (20a to 20c) 20c) has a large effect on the aerodynamic force. Therefore, if these shapes are common to all the wings (20a to 20c), the aerodynamic forces acting on the wings (20a to 20c) of the propeller fan (10) are equalized.
  • the term "common" used in the present specification includes not only the case where they are the same but also the case where there are minor differences that do not affect the aerodynamic forces acting on the blades (20a to 20c).
  • each of the wings (20a to 20c) having different masses has a region closer to the trailing edge (24a to 24c) than the leading edge (41a to 41c). Some or all of the thicknesses are different from one another.
  • the shape of the region closer to the trailing edge (24a to 24c) than the leading edge (41a to 41c) of the wing (20a to 20c) has less influence on the aerodynamic force acting on the wing (20a to 20c) . Therefore, in the second invention, the thickness of a part or all of the region closer to the trailing edge (24a to 24c) than the leading edge (41a to 41c) of the wing (20a to 20c) is made different. The masses of (20a to 20c) are different.
  • circumferential pitches of all the wings (20a to 20c) are different from each other, and masses of all the wings (20a to 20c) are different from each other.
  • the plurality of blades (20a to 20c) provided on the propeller fan (10) have circumferential pitches different from one another and respective masses different from one another. Therefore, the difference in circumferential pitch between the wings (20a to 20c) and the difference in mass between the wings (20a to 20c) can be reduced.
  • the wings (20a to 20c) have a smaller mass as the wings (20a to 20c) have a larger circumferential pitch.
  • the plurality of blades (20a to 20c) provided on the propeller fan (10) has a smaller mass as the blades (20c) with a larger circumferential pitch, and a larger mass as the blades (20a) with a smaller circumferential pitch Is large.
  • all the wings (20a to 20c) extend along the leading edge (41a to 41c) and have pressure surfaces (25a to 25c).
  • the bulging portions (45a to 45c) bulging toward the side are formed, and the bulging portions (45a to 45c) of all the wings (20a to 20c) have the same shape.
  • the bulging portions (45a to 45c) are formed on all the blades (20a to 20c) of the propeller fan (10).
  • the bulging portion (45a to 45c) is a portion bulging toward the pressure side (25a to 25c) of the wing (20a to 20c), and is along the front edge (23a to 23c) of the wing (20a to 20c) It extends.
  • the bulging portion (45a to 45c) When the bulging portion (45a to 45c) is formed on the wing (20a to 20c), the front edge (23a to 23c) of the wing (20a to 20c) and the pressure side (25a to 25c) side of the wing (20a to 20c) The flow of air divided to the negative pressure surface (26a to 26c) becomes smooth and noise can be reduced.
  • the bulges (45a-45c) are arranged along the leading edge (23a-23c) of the wing (20a-20c). Therefore, the shape of the bulging portion (45a to 45c) has a relatively large influence on the aerodynamic force acting on the wing (20a to 20c). Therefore, in the present invention, the shapes of the respective bulging portions (45a to 45c) are made common to all the wings (20a to 20c) provided in the propeller fan (10).
  • the propeller fan (10) of the present invention by making the circumferential direction pitches of the wings (20a to 20c) uneven, it is possible to suppress discomfort due to so-called NZ sound and to reduce the number of wings (20a to 20c). By making the mass non-uniform, the vibration of the propeller fan (10) can be suppressed. Furthermore, in the propeller fan (10) of the present invention, among the various shapes of the wings (20a to 20c), the shape having a large influence on the aerodynamic force acting on the wings (20a to 20c) is all wings (20a to 20c). Common to 20c).
  • the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10) can be equalized, and the increase in noise caused by the difference in the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) can be suppressed.
  • the thickness of the region closer to the trailing edge (24a to 24c) than the leading edge (41a to 41c) of the wing (20a to 20c) is different from that of the wing (20a to 20c).
  • the mass is different. Therefore, according to the present invention, it is possible to make the mass of at least two of the blades different while equalizing the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10).
  • the circumferential pitch and the mass of the wings (20a to 20c) provided in the propeller fan (10) are different from each other, and therefore the wings (20a to 20c) It is possible to keep the difference in circumferential pitch and the difference in mass as small as possible. Therefore, according to these inventions, the distance between the center of gravity of the propeller fan (10) and the rotation center axis (11) can be reliably shortened, and the rotation balance of the propeller fan (10) can be easily secured.
  • the bulging portion (45a to 45c) which has a relatively large influence on the aerodynamic force acting on the wing (20a to 20c) is provided for all the wings (20a to 20c) of the propeller fan (10). It has a common shape. Therefore, according to the present invention, the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10) is equalized while obtaining the noise reduction effect by providing the bulging portion (45a to 45c). It is possible to further reduce noise.
  • FIG. 1 is a plan view of the propeller fan of the first embodiment.
  • FIG. 2A is a wing cross section of the first wing of the first embodiment.
  • FIG. 2B is a cross section of the second wing of the first embodiment.
  • FIG. 2C is a cross section of the third wing of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the blowing noise of the propeller fan.
  • FIG. 4A is a wing cross section of the first wing of the second embodiment.
  • FIG. 4B is a wing cross section of the second wing of the second embodiment.
  • FIG. 4C is a wing cross section of the third wing of the second embodiment.
  • the propeller fan (10) of the present embodiment is an axial fan.
  • the propeller fan (10) is provided, for example, in a heat source unit of an air conditioner, and is used to supply outdoor air to the heat source side heat exchanger.
  • the hub (15) is formed in a cylindrical shape whose front end surface is closed.
  • the hub (15) is attached to the drive shaft of the fan motor.
  • the central axis of the hub (15) is the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10).
  • the wings (20a to 20c) are arranged to project outward from the outer peripheral surface of the hub (15).
  • the three wings (20a to 20c) are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the hub (15).
  • Each wing (20a to 20c) is shaped so as to extend outward in the radial direction of the propeller fan (10). The shape of each wing (20a to 20c) and the circumferential pitch will be described later.
  • Each wing (20a to 20c) has a blade base (21a, 21b, 21c) at the radial center end (that is, the hub (15) side) of the propeller fan (10), and the propeller fan (10)
  • the radially outer end of the blade is the wing tip (22a, 22b, 22c).
  • the base (21a to 21c) of each wing (20a to 20c) is joined to the hub (15).
  • Each wing (20a to 20c) has a front edge (23a, 23b, 23c) at the front edge of the propeller fan (10) in the rotational direction, and a rear edge at the propeller fan (10) in the rotational direction It is a trailing edge (24a, 24b, 24c).
  • the leading edge (23a to 23c) and the trailing edge (24a to 24c) of each wing (20a to 20c) are the outer periphery of the propeller fan (10) from the winghead (21a to 21c) toward the wingtip (22a to 22c) It extends to the side.
  • the wing cross section shown in FIGS. 2A to 2C is a plane developed from the cross section of each wing (20a to 20c) located at a distance r from the rotation center axis (11) of the propeller fan (10).
  • Each wing (20a to 20c) is warped so as to expand toward the negative pressure surface (26a to 26c).
  • chord (31) In the wing section of each wing (20a to 20c), the line segment connecting the leading edge (23a to 23c) and the trailing edge (24a to 24c) is the chord (31), and the chord (31) is “propeller fan
  • the angle formed by the plane (10) perpendicular to the rotation center axis (11) is the mounting angle ⁇ .
  • the camber line (32a, 32b, 32c) connecting the middle points of the pressure side (25a to 25c) and the suction side (26a to 26c) is the chord line (31).
  • the shape of the camber line (32a-32c) of the wing section is the distance L from the leading edge (23a-23c) to any point X on the chord (31) and the camber line (32a-32c) from this point X It is determined by the distance to the end (that is, the warp height H at the point X) and the chord length L C.
  • Each wing (20a to 20c) has the same shape of the camber line (32a to 32c). That is, each wing (20a to 20c) is warped at an arbitrary point X on the chord (31) in each blade section located at an arbitrary distance r from the rotation center axis (11) of the propeller fan (10) As the height H matches, the chord length L C matches.
  • each wing (20a to 20c) the shapes of the projections on the plane orthogonal to the rotation center axis (11) of the propeller fan (10) of each wing (20a to 20c) match each other. That is, in each wing (20a to 20c), the shape shown in FIG. 1 (that is, the shape of the wing viewed from the direction of the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10)) matches each other. Accordingly, in each wing (20a to 20c), the shapes of the front edges (23a to 23c) match each other, and the shapes of the rear edges (24a to 24c) match each other.
  • each wing (20a to 20c) a portion along the leading edge (23a to 23c) constitutes a leading edge (41a, 41b, 41c), and the remaining portion is a main wing (42a, 42b, 42c) Configure.
  • the front edge (41a to 41c) is a region near the front edge (23a to 23c), and extends over the entire length of the front edge (23a to 23c).
  • a region closer to the front edge (23a to 23c) than the imaginary plane Z) shown constitutes a front edge (41a to 41c).
  • the thicknesses t 1 , t 2 and t 3 of the wings (20a to 20c) are the pressure side (25a to 25c) and the suction side (26a to 26c) on straight lines orthogonal to the camber lines (32a to 32c). It is an interval.
  • the body wings (42a to 42c) extend from the leading edge (41a to 41c) to the trailing edge (24a to 24c).
  • an area other than the front edge (41a to 41c) of the wing (20a to 20c) constitutes a main wing (42a to 42c).
  • Each wing (20a to 20c) has the same shape of the front edge (41a to 41c). That is, the front edge (41a to 41c) of each wing (20a to 20c) has the shape of the front edge (23a to 23c), the shape of the camber line (32a to 32c), and the thickness t 1 , t 2 , t 3 agree with each other.
  • each wing (20a to 20c) the thicknesses t 1 , t 2 and t 3 of the respective body wings (42a to 42c) are different from each other.
  • the thickness difference between t 1 of the main wing body blade portion in the thickness t 2 and the first wing (20a) of (42b) (42a) of the second blade (20b) (t 1 -t 2 ) the front edge Gradually increases from the portion (41b) to the trailing edge (24a to 24c) and becomes maximum at an intermediate position between the leading edge (41b) and the trailing edge (24a to 24c), and the thickness difference (t 1 -t 2) Gradually decreases toward the trailing edge (24a-24c).
  • the average value of the thickness t 3 of body wings (42c) of the third blade (20c) has an average thickness t 2 of the body wings of the second wing (20b) (42b) Less than value
  • the front edge Gradually increases from the portion (41c) to the trailing edge (24a to 24c) and becomes maximum at an intermediate position between the leading edge (41c) and the trailing edge (24a to 24c)
  • the thickness difference (t 2 -t 3) Gradually decreases toward the trailing edge (24a-24c).
  • circumferential pitches ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ 3 of the blades (20a to 20c) are different from each other.
  • a plane including the rotation center axis (11) of the propeller fan (10) and in contact with the front edge (23a to 23c) of the wing (20a to 20c) It is referred to as 35a, 35b, 35c).
  • the front end plane (35a) of the first wing (20a) includes the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10) and is in contact with the front edge (23a) of the first wing (20a).
  • the front end plane (35b) of the second wing (20b) includes the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10) and is in contact with the front edge (23b) of the second wing (20b).
  • the front end plane (35c) of the third wing (20c) includes the central axis of rotation (11) of the propeller fan (10) and is in contact with the front edge (23c) of the third wing (20c).
  • the circumferential pitches ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 of the wings (20a to 20c) are front end planes (35a, 35b, 35c) of the wings (20a, 20b, 20c) and propeller fans of the wings (20a to 20c) (10) is the angle formed by the front end plane (35b, 35c, 35a) of the wing (20b, 20c, 20a) located rearward in the rotational direction.
  • circumferential pitch phi 1 of the first wing (20a) is an angle formed between the front end plane (35b) of the front end plane of the first wing (20a) (35a) and the second wing (20b).
  • Circumferential pitch phi 2 of the second blade (20b) is an angle formed between the front end plane (35c) of the front end plane of the second wing (20b) (35b) and the third blade (20c).
  • Circumferential pitch phi 3 of the third blade (20c) is an angle formed between the front end plane (35a) of the third front plane of the wing (20c) (35c) and the first wing (20a).
  • the circumferential pitches ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 of the wings (20a to 20c) are the first wing (20a), the second wing (20b), and the third wing (20a). It becomes larger in the order of 20c). That is, the circumferential pitch phi 3 of the third blade (20c) greater than the circumferential pitch phi 2 of the second blade (20b), the circumferential pitch phi 2 of the second wing (20b) the first blade (20a) greater than the circumferential pitch ⁇ 1 ( ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3).
  • circumferential pitch phi 1 of the first wing (20a) is 114 °
  • the circumferential pitch phi 2 of the second blade (20b) is 119 °
  • the circumferential pitch ⁇ 3 of (20c) is 127 °.
  • the values of the circumferential pitches ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 shown here are merely examples.
  • each wing (20a to 20c) the average values of the thicknesses t 1 , t 2 and t 3 of the main body wings (42a to 42c) of each wing (20a to 20c) are the first wing (20a) and the second wing (20b) , In order of the third wing (20c). Therefore, the mass of each wing (20a to 20c) also decreases in the order of the first wing (20a), the second wing (20b), and the third wing (20c).
  • the mass M 2 of the second blade (20b) is about 95% of the mass M 1 of the first wing (20a)
  • the mass M 3 of the third blade (20c) is It is about 85% of the mass M 1 of the first wing (20a).
  • the mass M 1, M 2, the ratio of M 3 shown is merely an example.
  • respective masses M 1 , M 2 and M 3 are determined such that the center of gravity of the propeller fan (10) is located on the rotation center axis (11) of the propeller fan (10).
  • the center of gravity of the propeller fan (10) of the present embodiment is substantially located on the rotation center axis (11) of the propeller fan (10).
  • the center of gravity of the propeller fan (10) substantially corresponds to that of the propeller fan (10).
  • the center of gravity of the propeller fan (10) may be slightly away from the rotation center axis (11) of the propeller fan (10). If the distance between the center of gravity of the propeller fan (10) and the rotation center axis (11) of the propeller fan (10) is approximately 0.5% or less of the outer diameter of the propeller fan (10), the rotation of the propeller fan (10) The balance is virtually balanced.
  • the outer diameter of the propeller fan (10) is the diameter of a cylindrical surface whose center axis coincides with the rotation center axis (11) of the propeller fan (10) and circumscribes the propeller fan (10).
  • the propeller fan (10) of the present embodiment is driven by a fan motor connected to the hub (15) and rotates clockwise in FIG. When the propeller fan (10) rotates, air is pushed out by the blades (20a to 20c) toward the central axis (11) of rotation of the propeller fan (10).
  • An aerodynamic force acts on each wing (20a to 20c) of the propeller fan (10). Specifically, in each blade (20a to 20c), the pressure on the pressure side (25a to 25c) is higher than the atmospheric pressure, and the pressure on the negative side (26a to 26c) is lower than the atmospheric pressure. For this reason, a lift in the direction of pushing the wings (20a to 20c) from the pressure side (25a to 25c) to the suction side (26a to 26c) acts on each wing (20a to 20c) of the propeller fan (10). Do. This lift is a reaction force of a force that pushes out the air from each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10).
  • each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10) has different thicknesses t 1 , t 2 and t 3 of the main body wings (42a to 42c) from one another,
  • the shape of each camber line (32a to 32c), the shape of a projection on a plane orthogonal to the central axis of rotation (11) of each propeller fan (10), and the shape of each front edge (41a to 41c) correspond to each other.
  • the shapes of the wings (20a to 20c) which greatly influence the magnitude of the aerodynamic force acting on the wings (20a to 20c), coincide with each other. Therefore, the difference in aerodynamic forces acting on the wings (20a to 20c) having different masses M 1 , M 2 and M 3 from each other can be suppressed to a small value.
  • the measurement result of the blowing noise of the propeller fan (10) of the present embodiment is indicated by a solid line
  • the measurement result of the blowing noise of the propeller fan of the comparative example is indicated by a broken line.
  • the propeller fan of the comparative example is one in which three blades having the same shape as the first blade (20a) of this embodiment are arranged at regular intervals in the circumferential direction. That is, in the propeller fan of the comparative example, the circumferential pitches of the blades are all 120 °.
  • the sound pressure level in the frequency band corresponding to NZ sound is lower than that in the propeller fan of the comparative example, while the frequency band corresponding to NZ sound.
  • the difference between the sound pressure levels of these two frequency bands is smaller in the value ⁇ B for the propeller fan (10) of the present embodiment than the value ⁇ B ′ for the propeller fan of the comparative example. Therefore, the propeller fan (10) of the present embodiment in which the circumferential pitches of the wings (20a to 20c) are different from each other can suppress the unpleasant feeling that the NZ sound gives to a person as compared with the propeller fan of the comparative example.
  • the propeller fan (10) of the present embodiment by making the circumferential direction pitches of the wings (20a to 20c) uneven, it is possible to suppress discomfort due to so-called NZ sound and to prevent the wings (20a to 20c).
  • the vibration of the propeller fan (10) can be suppressed by making the mass of (1) uneven.
  • the shape having a large influence on the aerodynamic force acting on the wings (20a to 20c) is all the wings (20a). The same applies to (20c).
  • the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10) can be equalized, and the increase in noise caused by the difference in the aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) can be suppressed.
  • the high-performance propeller fan (10) capable of suppressing the discomfort caused by the NZ sound while suppressing the increase of the noise and the vibration.
  • the mass of the wings (20a to 20c) is made different by making the thickness of the main body wing portions (42a to 42c) of the wings (20a to 20c) different.
  • the thickness of the body wings (42a to 42c) has a small influence on the magnitude of the aerodynamic force acting on the wings (20a to 20c). Therefore, according to the present embodiment, it is possible to make the mass of each wing (20a to 20c) different while equalizing the aerodynamic forces acting on all the wings (20a to 20c) of the propeller fan (10). .
  • each wing (20a to 20c) provided in the propeller fan (10) since the circumferential pitch and mass of each wing (20a to 20c) provided in the propeller fan (10) are different from each other, the circumferential pitch of each wing (20a to 20c) is It is possible to keep the difference of and the difference of mass as small as possible. Therefore, according to the present embodiment, the distance between the center of gravity of the propeller fan (10) and the rotation center axis (11) can be reliably shortened, and the rotation balance of the propeller fan (10) can be easily secured.
  • the propeller fan (10) in which the circumferential pitches of the wings (20a to 20c) are different from each other the propeller fan (10) is made different by making the masses of the wings (20a to 20c) different from each other. Balance of rotation. For this reason, the propeller fan (10) of the present embodiment is already in rotational balance only in the injection molded state. Therefore, according to the present embodiment, for example, the propeller fan (10) in which the circumferential pitches of the blades (20a to 20c) are different from each other without performing the step of attaching another member such as a balance weight to the propeller fan (10). ) Can be manufactured.
  • the propeller fan (10) of the present embodiment is the propeller fan (10) of the first embodiment, in which the shapes of the blades (20a to 20c) are changed.
  • points of the propeller fan (10) of the present embodiment which are different from the propeller fan (10) of the first embodiment will be described.
  • bulging parts (45a, 45b, 45c) are formed on each wing (20a to 20c) of the present embodiment.
  • the bulging portion (45a to 45c) is a portion bulging toward the pressure side (25a to 25c) of the wing (20a to 20c), and the front edge portion (41a) is along the front edge portion (41a to 41c) It extends over the entire length of ⁇ 41c).
  • the surface of the bulging portion (45a to 45c) is a convex surface smoothly continuous with the surface of the region of the wing (20a to 20c) adjacent to the bulging portion (45a to 45c).
  • each wing (20a to 20c) the shapes of the respective bulging parts (45a to 45c) match each other. That is, in the wings (20a to 20c) of the present embodiment, the shapes of the front edges (41a to 41c) match each other, and the shapes of the respective bulging portions (45a to 45c) match each other.
  • the bulging portion (45a to 45c) When the bulging portion (45a to 45c) is formed on the wing (20a to 20c), the pressure side (25a to 25c) of the wing and the suction side (26a to 26c) on the front edge (23a to 23c) of the wing (20a to 20c) 26c) The air flow divided to the side becomes smooth, and the blowing noise can be reduced.
  • the bulging parts (45a to 45c) are disposed along the front edges (23a to 23c) of the wings (20a to 20c). Therefore, the shape of the bulging portion (45a to 45c) has a relatively large influence on the aerodynamic force acting on the wing (20a to 20c).
  • the shapes of the bulging portions (45a to 45c) of the wings (20a to 20c) are identical to each other. Therefore, according to the present embodiment, the difference in aerodynamic force acting on each blade (20a to 20c) of the propeller fan (10) can be reduced, and the air flow obtained by the bulging portion (45a to 45c) can be rectified. By the effect, the blowing noise of the propeller fan (10) can be further reduced.
  • the number of wings (20a to 20c) may be an odd number of five or more. Further, in the propeller fan (10) of each of the above embodiments, the number of wings (20a to 20c) may be an even number.
  • the circumferential pitch and the mass of some of the blades may be different from each other.
  • each wing (20a to 20c) has a shape of a camber line (32a to 32c) and a rotation center axis (11) of each propeller fan (10). It is only necessary that the shape of the projection on a plane orthogonal to the above and the shape of the respective front edges (41a to 41c) be common to each other.
  • the wings (20a to 20c) may have the same shape of the respective bulging parts (45a to 45c). Even if the difference in the shape of the “shape of the bulging part (45a to 45c)” of each wing (20a to 20c) exceeds the normal dimensional tolerance, the difference in the shape is the wing (20a to 20c) If the influence on the aerodynamic force acting on the surface is slight, it can be said that the shapes are common to each other.
  • the present invention is useful for propeller fans.

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Abstract

プロペラファン（10）では、各翼（20a,20b,20c）の周方向ピッチφ１,φ２,φ３が互いに異なる。各翼（20a～20c）の質量は、プロペラファン（10）の重心がプロペラファン（10）の回転中心軸（11）上に位置するように、互いに異なる。各翼（20a～20c）は、それぞれの本体翼部（42c）の厚さが互いに異なる。一方、各翼（20a～20c）は、それぞれの翼断面のキャンバー線の形状と、それぞれのプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状と、それぞれの前縁部（41a～41c）の形状とが、互いに一致する。その結果、騒音と振動を抑えたプロペラファン（10）を実現できる。

Description

プロペラファン
　本発明は、送風機などに用いられるプロペラファンに関するものである。
　従来より、プロペラファンは、送風機などに広く用いられている。プロペラファンが回転することによって生じる騒音には、ＮＺ音と呼ばれる周期性の音が含まれる。ＮＺ音の周波数は、プロペラファンの翼の枚数と回転速度の積である。特許文献１には、このＮＺ音に起因するユーザー等の不快感を抑えるため、プロペラファンの周方向において翼を不等ピッチで配置することが開示されている。
　ここで、同じ質量の翼をプロペラファンの周方向に不等ピッチで配置すると、プロペラファンの回転バランスが崩れてしまう。具体的には、プロペラファンの重心とプロペラファンの回転中心軸とが離れてしまう。そして、回転バランスの崩れたプロペラファンを回転させると、回転バランスの崩れに起因して振動が生じるおそれがある。
　そこで、特許文献１では、互いに前縁の形状が異なる（従って、それぞれの質量が互いに異なる）四枚の翼を、プロペラファンの回転バランスの崩れが抑えられるように、プロペラファンの周方向において翼を不等ピッチで配置している。
特開平０５－２３３０９３号公報
　ここで、翼の形状が異なると、その翼に作用する空気力も異なる。従って、特許文献１に開示されているようにプロペラファンに前縁の形状が互いに異なる翼を設けると、翼毎に作用する空気力が異なるため、騒音の増加を招くおそれがある。このため、特許文献１のプロペラファンでは、ＮＺ音に起因する不快感を低減できても、送風音の全体のレベルが上昇してしまい、結局は騒音に起因する不快感の問題を解決できないおそれがあった。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、騒音と振動に起因する問題を抑えた高性能なプロペラファンを提供することにある。
　第１の発明は、円筒状のハブ（15）と、該ハブ（15）の側面から外方へ伸びる複数の翼（20a～20c）とを備えるプロペラファン（10）を対象とする。そして、複数の上記翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの周方向ピッチが互いに異なり、複数の上記翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの質量が、上記プロペラファン（10）の重心が該プロペラファン（10）の回転中心軸（11）の近傍または該回転中心軸（11）上に位置するように互いに異なり、複数の上記翼（20a～20c）は、それぞれの上記プロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状が互いに共通し、且つそれぞれの前縁部（41a～41c）の形状が互いに共通するものである。
　第１の発明において、プロペラファン（10）に設けられた複数の翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの周方向ピッチが互いに異なる。このため、いわゆるＮＺ音に起因する不快感が抑えられる。また、この発明において、プロペラファン（10）に設けられた翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの質量が、プロペラファン（10）の重心がプロペラファン（10）の回転中心軸（11）の近傍または回転中心軸（11）上に位置するように互いに異なる。このため、プロペラファン（10）の回転バランスが保たれ、その回転バランスの崩れに起因する振動が抑えられる。
　なお、第１の発明のプロペラファン（10）において、互いに周方向のピッチの異なる二つの翼は、それぞれの質量が互いに異なるとは限らない。また、互いに質量の異なる二つの翼は、それぞれの周方向ピッチが互いに異なるとは限らない。
　第１の発明のプロペラファン（10）において、互いに質量の異なる少なくとも二つの翼を含む全ての翼（20a～20c）は、それぞれのプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状（即ち、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）方向から見た翼（20a～20c）の形状）が互いに共通し、且つそれぞれの前縁部（41a～41c）の形状が互いに共通する。プロペラファン（10）の回転中心軸（11）方向から見た翼（20a～20c）の形状と、翼（20a～20c）の前縁部（41a～41c）の形状とは、翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響が大きい。従って、これらの形状が全ての翼（20a～20c）について共通していれば、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力が均一化される。なお、本願明細書で用いる「共通する」には、同一である場合だけでなく、翼（20a～20c）に作用する空気力に影響を及ぼさない程度の軽微な相違がある場合も含まれる。
　第２の発明は、上記第１の発明において、互いに質量が異なる上記翼（20a～20c）のそれぞれは、上記前縁部（41a～41c）よりも後縁（24a～24c）寄りの領域の一部または全部の厚さが互いに異なるものである。
　ここで、翼（20a～20c）の前縁部（41a～41c）よりも後縁（24a～24c）寄りの領域の形状は、翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響が小さい。そこで、第２の発明では、翼（20a～20c）の前縁部（41a～41c）よりも後縁（24a～24c）寄りの領域の一部または全部の厚さを相違させることによって、翼（20a～20c）の質量を相違させている。
　第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、全ての上記翼（20a～20c）の周方向ピッチが互いに異なり、全ての上記翼（20a～20c）の質量が互いに異なるものである。
　第３の発明において、プロペラファン（10）に設けられた複数の翼（20a～20c）は、それぞれの周方向ピッチが互いに異なり、且つそれぞれの質量が互いに異なる。このため、各翼（20a～20c）の周方向ピッチの差と、各翼（20a～20c）の質量の差とが、小さく抑えられる。
　第４の発明は、上記第３の発明において、上記翼（20a～20c）は、周方向ピッチの大きい翼（20a～20c）ほど質量が小さいものである。
　第４の発明において、プロペラファン（10）に設けられた複数の翼（20a～20c）は、周方向ピッチの大きい翼（20c）ほど質量が小さく、周方向ピッチの小さい翼（20a）ほど質量が大きい。
　第５の発明は、上記第１～第４のいずれか一つの発明において、全ての上記翼（20a～20c）に、前縁部（41a～41c）に沿って延び且つ正圧面（25a～25c）側へ膨出した膨出部（45a～45c）が形成され、全ての上記翼（20a～20c）の上記膨出部（45a～45c）は、それぞれの形状が互いに共通するものである。
　第５の発明では、プロペラファン（10）の全ての翼（20a～20c）に膨出部（45a～45c）が形成される。膨出部（45a～45c）は、翼（20a～20c）の正圧面（25a～25c）側に膨出した部分であって、翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）に沿って延びている。翼（20a～20c）に膨出部（45a～45c）を形成すると、翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）において翼（20a～20c）の正圧面（25a～25c）側と負圧面（26a～26c）側に分かれる空気の流れがスムーズになり、騒音の低減が図られる。膨出部（45a～45c）は、翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）に沿って配置される。このため、膨出部（45a～45c）の形状は、翼（20a～20c）に作用する空気力に比較的大きな影響を与える。そこで、この発明では、プロペラファン（10）に設けられた全ての翼（20a～20c）について、それぞれの膨出部（45a～45c）の形状を共通にしている。
　本発明のプロペラファン（10）では、翼（20a～20c）の周方向ピッチを不均一にすることによって、いわゆるＮＺ音に起因する不快感を抑えることができると共に、翼（20a～20c）の質量を不均一にすることによって、プロペラファン（10）の振動を抑制できる。更に、本発明のプロペラファン（10）では、翼（20a～20c）の様々な形状のうち、翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響の大きい形状が、全ての翼（20a～20c）について共通する。そのため、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力を均一化でき、各翼（20a～20c）に作用する空気力が相違することに起因する騒音の増加を抑えることができる。従って、本発明によれば、騒音と振動の増加を抑えつつＮＺ音に起因する不快感を抑えることが可能な高性能のプロペラファン（10）を実現できる。
　上記第２の発明では、翼（20a～20c）の前縁部（41a～41c）よりも後縁（24a～24c）寄りの領域の厚さを相違させることによって、翼（20a～20c）の質量を相違させている。従って、この発明によれば、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力を均一化しつつ、そのうちの少なくとも二つの翼の質量を相違させることが可能となる。
　上記第３及び第４の発明では、プロペラファン（10）に設けられた各翼（20a～20c）の周方向ピッチと質量のそれぞれが互いに相違しているため、各翼（20a～20c）の周方向ピッチの差と質量の差とを、できるだけ小さく抑えることが可能となる。従って、これらの発明によれば、プロペラファン（10）の重心と回転中心軸（11）の距離を確実に短縮でき、プロペラファン（10）の回転バランスを容易に確保できる。
　上記第５の発明では、翼（20a～20c）に作用する空気力に比較的大きな影響を与える膨出部（45a～45c）を、プロペラファン（10）の全ての翼（20a～20c）について共通の形状としている。従って、この発明によれば、膨出部（45a～45c）を設けることによる騒音の低減効果も得つつ、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力を均一化して騒音の更なる低減を図ることが可能となる。
図１は、実施形態１のプロペラファンの平面図である。 図２Ａは、実施形態１の第１翼の翼断面である。 図２Ｂは、実施形態１の第２翼の翼断面である。 図２Ｃは、実施形態１の第３翼の翼断面である。 図３は、プロペラファンの送風音の計測結果を示すグラフである。 図４Ａは、実施形態２の第１翼の翼断面である。 図４Ｂは、実施形態２の第２翼の翼断面である。 図４Ｃは、実施形態２の第３翼の翼断面である。
　本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　《実施形態１》
　実施形態１について説明する。本実施形態のプロペラファン（10）は、軸流ファンである。このプロペラファン（10）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に用いられる。
　　－プロペラファンの構造－
　図１に示すように、本実施形態のプロペラファン（10）は、一つのハブ（15）と、三つの翼（20a,20b,20c）とを備えている。一つのハブ（15）と、三つの翼（20a～20c）とは、一体に形成されている。プロペラファン（10）の材質は、樹脂である。
　ハブ（15）は、先端面が閉塞した円筒状に形成されている。このハブ（15）は、ファンモータの駆動軸に取り付けられる。ハブ（15）の中心軸は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）である。
　翼（20a～20c）は、ハブ（15）の外周面から外側へ突出するように配置されている。三つの翼（20a～20c）は、ハブ（15）の周方向に所定の間隔をおいて配置されている。各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の径方向の外側に向かって広がる形状となっている。各翼（20a～20c）の形状の形状と周方向ピッチについては、後述する。
　各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の径方向の中心側（即ち、ハブ（15）側）の端部が翼元（21a,21b,21c）であり、プロペラファン（10）の径方向の外側の端部が翼端（22a,22b,22c）である。各翼（20a～20c）の翼元（21a～21c）は、ハブ（15）に接合されている。
　各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の回転方向の前側の縁部が前縁（23a,23b,23c）であり、プロペラファン（10）の回転方向の後側の縁部が後縁（24a,24b,24c）である。各翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）及び後縁（24a～24c）は、翼元（21a～21c）から翼端（22a～22c）へ向かってプロペラファン（10）の外周側へ延びている。
　各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面に対して傾いている。具体的に、各翼（20a～20c）は、前縁（23a～23c）がハブ（15）の先端寄りに配置され、後縁（24a～24c）がハブ（15）の基端寄りに配置されている。各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の回転方向の前側の面（図２Ａ～図２Ｃにおける下向きの面）が正圧面（25a,25b,25c）であり、プロペラファン（10）の回転方向の後側の面（図２Ａ～図２Ｃにおける上向きの面）が負圧面（26a,26b,26c）である。
　　－翼の形状－
　翼（20）の形状について、図１と、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。
　図２Ａ～図２Ｃに示す翼断面は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）から距離ｒに位置する各翼（20a～20c）の断面を平面に展開したものである。各翼（20a～20c）は、負圧面（26a～26c）側に膨らむように反っている。
　各翼（20a～20c）の翼断面において、前縁（23a～23c）と後縁（24a～24c）を結んだ線分が翼弦（31）であり、翼弦（31）が“プロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面”となす角が取付け角αである。翼弦長ＬＣは、半径がｒで中心角がθの円弧の長さｒθを、取付け角αに対する余弦cosαで除した値である（ＬＣ＝ｒθ／cosα）。なお、θは、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）から距離ｒの位置における翼（20）の中心角であり（図１を参照）、その単位はラジアンである。
　図２Ａ～図２Ｃに示す翼断面において、正圧面（25a～25c）と負圧面（26a～26c）の中点を結んだ線がキャンバー線（32a,32b,32c）であり、翼弦（31）からキャンバー線（32a～32c）までの距離が反り高さＨである。翼断面のキャンバー線（32a～32c）の形状は、前縁（23a～23c）から翼弦（31）上の任意の点Ｘまでの距離Ｌと、この点Ｘからキャンバー線（32a～32c）までの距離（即ち、点Ｘにおける反り高さＨ）と、翼弦長ＬＣとによって定まる。
　各翼（20a～20c）は、それぞれのキャンバー線（32a～32c）の形状が一致している。つまり、各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）から任意の距離ｒに位置するそれぞれの翼断面において、翼弦（31）上の任意の点Ｘにおける反り高さＨが一致すると共に、翼弦長ＬＣが一致する。
　なお、二つの物の形状や寸法が完全に一致することは、実際には有り得ない。従って、本明細書で用いる「一致する」には、完全に一致する場合だけでなく、通常の寸法公差程度の相違がある場合も含まれる。つまり、本明細書の「一致する」には、完全には一致しないが実質的に一致すると言える場合も含まれる。
　また、各翼（20a～20c）は、それぞれのプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状が、互いに一致する。つまり、各翼（20a～20c）は、図１に示す形状（即ち、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）方向から見た翼の形状）が、互いに一致する。従って、各翼（20a～20c）は、それぞれの前縁（23a～23c）の形状が互いに一致し、それぞれの後縁（24a～24c）の形状が互いに一致する。
　各翼（20a～20c）は、前縁（23a～23c）に沿った部分が前縁部（41a,41b,41c）を構成し、残りの部分が本体翼部（42a,42b,42c）を構成する。
　前縁部（41a～41c）は、前縁（23a～23c）の近傍の領域であって、前縁（23a～23c）の全長に亘っている。本実施形態の各翼（20a～20c）では、翼（20a～20c）のうち翼（20a～20c）の厚さｔ１,ｔ２,ｔ３が最大となる位置（図２Ａ～図２Ｃに示す仮想面Ｚ）よりも前縁（23a～23c）側の領域が、前縁部（41a～41c）を構成する。なお、翼（20a～20c）の厚さｔ１,ｔ２,ｔ３は、キャンバー線（32a～32c）と直交する直線上における正圧面（25a～25c）と負圧面（26a～26c）の間隔である。
　本体翼部（42a～42c）は、前縁部（41a～41c）から後縁（24a～24c）に亘る部分である。各翼（20a～20c）では、翼（20a～20c）のうち前縁部（41a～41c）以外の領域が、本体翼部（42a～42c）を構成する。
　各翼（20a～20c）は、それぞれの前縁部（41a～41c）の形状が一致する。つまり、各翼（20a～20c）の前縁部（41a～41c）は、前縁（23a～23c）の形状と、キャンバー線（32a～32c）の形状と、厚さｔ１,ｔ２,ｔ３とが、互いに一致する。
　各翼（20a～20c）は、それぞれの本体翼部（42a～42c）の厚さｔ１,ｔ２,ｔ３が互いに異なっている。
　図２Ｂに示すように、第２翼（20b）の本体翼部（42b）の厚さｔ２の平均値は、第１翼（20a）の本体翼部（42a）の厚さｔ１の平均値よりも小さい。第２翼（20b）の本体翼部（42b）の厚さｔ２と第１翼（20a）の本体翼部（42a）の厚さｔ１の差（ｔ１－ｔ２）は、前縁部（41b）から後縁（24a～24c）へ向かって次第に増加し、前縁部（41b）と後縁（24a～24c）の中間位置において最大となり、厚さの差（ｔ１－ｔ２）が最大となる位置から後縁（24a～24c）へ向かって次第に減少する。
　図２Ｃに示すように、第３翼（20c）の本体翼部（42c）の厚さｔ３の平均値は、第２翼（20b）の本体翼部（42b）の厚さｔ２の平均値よりも小さい。第３翼（20c）の本体翼部（42c）の厚さｔ３と第２翼（20b）の本体翼部（42b）の厚さｔ２の差（ｔ２－ｔ３）は、前縁部（41c）から後縁（24a～24c）へ向かって次第に増加し、前縁部（41c）と後縁（24a～24c）の中間位置において最大となり、厚さの差（ｔ２－ｔ３）が最大となる位置から後縁（24a～24c）へ向かって次第に減少する。
　　－翼の配置－
　本実施形態のプロペラファン（10）では、各翼（20a～20c）の周方向ピッチφ１,φ２,φ３が互いに異なっている。
　ここで、各翼（20a～20c）において、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）を含み、且つ翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）と接する平面を、前端平面（35a,35b,35c）とする。第１翼（20a）の前端平面（35a）は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）を含み、且つ第１翼（20a）の前縁（23a）と接する。第２翼（20b）の前端平面（35b）は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）を含み、且つ第２翼（20b）の前縁（23b）と接する。第３翼（20c）の前端平面（35c）は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）を含み、且つ第３翼（20c）の前縁（23c）と接する。
　翼（20a～20c）の周方向ピッチφ１,φ２,φ３は、翼（20a,20b,20c）の前端平面（35a,35b,35c）と、その翼（20a～20c）のプロペラファン（10）の回転方向における後方に位置する翼（20b,20c,20a）の前端平面（35b,35c,35a）とのなす角度である。具体的に、第１翼（20a）の周方向ピッチφ１は、第１翼（20a）の前端平面（35a）と第２翼（20b）の前端平面（35b）とのなす角度である。第２翼（20b）の周方向ピッチφ２は、第２翼（20b）の前端平面（35b）と第３翼（20c）の前端平面（35c）とのなす角度である。第３翼（20c）の周方向ピッチφ３は、第３翼（20c）の前端平面（35c）と第１翼（20a）の前端平面（35a）とのなす角度である。
　本実施形態のプロペラファン（10）において、各翼（20a～20c）の周方向ピッチφ１,φ２,φ３は、第１翼（20a）、第２翼（20b）、第３翼（20c）の順に大きくなる。つまり、第３翼（20c）の周方向ピッチφ３は第２翼（20b）の周方向ピッチφ２よりも大きく、第２翼（20b）の周方向ピッチφ２は第１翼（20a）の周方向ピッチφ１よりも大きい（φ１＜φ２＜φ３）。本実施形態のプロペラファン（10）において、第１翼（20a）の周方向ピッチφ１は１１４°であり、第２翼（20b）の周方向ピッチφ２は１１９°であり、第３翼（20c）の周方向ピッチφ３は１２７°である。なお、ここに示した周方向ピッチφ１,φ２,φ３の値は、単なる一例である。
　　－翼の質量とプロペラファンの重心－
　上述したように、各翼（20a～20c）の本体翼部（42a～42c）の厚さｔ１,ｔ２,ｔ３の平均値は、第１翼（20a）、第２翼（20b）、第３翼（20c）の順に小さくなる。従って、各翼（20a～20c）の質量も、第１翼（20a）、第２翼（20b）、第３翼（20c）の順に小さくなる。つまり、第３翼（20c）の質量Ｍ３は第２翼（20b）の質量Ｍ２よりも小さく、第２翼（20b）の質量Ｍ２は第１翼（20a）の質量Ｍ１よりも小さい（Ｍ３＜Ｍ２＜Ｍ１）。本実施形態のプロペラファン（10）において、第２翼（20b）の質量Ｍ２は第１翼（20a）の質量Ｍ１の約９５％であり、第３翼（20c）の質量Ｍ３は第１翼（20a）の質量Ｍ１の約８５％である。なお、ここに示した質量Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３の比率は、単なる一例である。
　各翼（20a～20c）は、プロペラファン（10）の重心がプロペラファン（10）の回転中心軸（11）上に位置するように、それぞれの質量Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３が定められている。本実施形態のプロペラファン（10）の重心は、実質的にプロペラファン（10）の回転中心軸（11）上に位置している。プロペラファン（10）の回転中心軸（11）からプロペラファン（10）の重心までの距離が一般的な寸法公差程度である場合、プロペラファン（10）の重心は、実質的にプロペラファン（10）の回転中心軸（11）上に位置すると言える。
　また、プロペラファン（10）の重心は、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）から若干離れていてもよい。プロペラファン（10）の重心とプロペラファン（10）の回転中心軸（11）との距離がプロペラファン（10）の外径の概ね０.５％以下であれば、プロペラファン（10）の回転バランスは実質的にとれている。
　なお、プロペラファン（10）の外径は、中心軸がプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と一致し且つプロペラファン（10）に外接する円柱面の直径である。本実施形態のプロペラファン（10）の外径Ｄは、プロペラファン（10）の回転中心軸（11）翼端（22a～22c）までの距離ｒｏの２倍である（Ｄ＝２ｒｏ）。
　　－翼に作用する空気力－
　本実施形態のプロペラファン（10）は、ハブ（15）に連結されたファンモータによって駆動され、図１における時計方向へ回転する。プロペラファン（10）が回転すると、空気が翼（20a～20c）によってプロペラファン（10）の回転中心軸（11）方向へ押し出される。
　プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）には、空気力が作用する。具体的に、各翼（20a～20c）では、正圧面（25a～25c）側の気圧が大気圧よりも高くなり、負圧面（26a～26c）側の気圧が大気圧よりも低くなる。このため、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）には、翼（20a～20c）を正圧面（25a～25c）から負圧面（26a～26c）へ向かって押す方向の揚力が作用する。この揚力は、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）が空気を押し出す力の反力である。
　上述したように、本実施形態のプロペラファン（10）の各翼（20a～20c）は、それぞれの本体翼部（42a～42c）の厚さｔ１,ｔ２,ｔ３が互いに異なるが、それぞれのキャンバー線（32a～32c）の形状と、それぞれのプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状と、それぞれの前縁部（41a～41c）の形状とは、互いに一致する。つまり、各翼（20a～20c）は、翼（20a～20c）に作用する空気力の大きさに大きな影響を及ぼす形状が、互いに一致する。従って、互いに質量Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３の異なる各翼（20a～20c）に作用する空気力の差が、小さく抑えられる。
　　－プロペラファンの送風音－
　プロペラファン（10）の送風音について、図３を参照しながら説明する。
　図３では、本実施形態のプロペラファン（10）の送風音の測定結果を実線で示し、比較例のプロペラファンの送風音の測定結果を破線で示す。比較例のプロペラファンは、本実施形態の第１翼（20a）と同じ形状の三枚の翼を周方向に一定の間隔で配置したものである。つまり、比較例のプロペラファンにおいて、各翼の周方向ピッチは、いずれも１２０°である。
　図３に示すように、本実施形態のプロペラファン（10）は、比較例のプロペラファンに比べて、ＮＺ音に対応する周波数帯の音圧レベルが低くなる一方、ＮＺ音に対応する周波数帯に隣接する周波数帯の音圧レベルが高くなる。
　ここで、ＮＺ音に対応する周波数帯の音圧レベルと、ＮＺ音に対応する周波数帯に隣接する周波数帯の音圧レベルとの差が大きいほど、ＮＺ音が人に与える不快感が大きくなる。図３に示すように、これら二つの周波数帯の音圧レベルの差は、本実施形態のプロペラファン（10）についての値ΔＢが、比較例のプロペラファンについての値ΔＢ’よりも小さい。従って、各翼（20a～20c）の周方向ピッチが互いに異なる本実施形態のプロペラファン（10）は、比較例のプロペラファンに比べて、ＮＺ音が人に与える不快感を抑えられる。
　　－実施形態１の効果－
　本実施形態のプロペラファン（10）では、各翼（20a～20c）の周方向ピッチを不均一にすることによって、いわゆるＮＺ音に起因する不快感を抑えることができると共に、翼（20a～20c）の質量を不均一にすることによって、プロペラファン（10）の振動を抑制できる。更に、本実施形態のプロペラファン（10）では、翼（20a～20c）の様々な形状のうち、翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響の大きい形状が、全ての翼（20a～20c）について共通する。そのため、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力を均一化でき、各翼（20a～20c）に作用する空気力が相違することに起因する騒音の増加を抑えることができる。従って、本実施形態によれば、騒音と振動の増加を抑えつつＮＺ音に起因する不快感を抑えることが可能な高性能のプロペラファン（10）を実現できる。
　また、本実施形態では、翼（20a～20c）の本体翼部（42a～42c）の厚さを相違させることによって、翼（20a～20c）の質量を相違させている。本体翼部（42a～42c）の厚さは、翼（20a～20c）に作用する空気力の大きさに与える影響が小さい。従って、本実施形態によれば、プロペラファン（10）の全ての翼（20a～20c）に作用する空気力を均一化しつつ、各翼（20a～20c）の質量を相違させることが可能となる。
　また、本実施形態では、プロペラファン（10）に設けられた各翼（20a～20c）の周方向ピッチと質量のそれぞれが互いに相違しているため、各翼（20a～20c）の周方向ピッチの差と質量の差とを、できるだけ小さく抑えることが可能となる。従って、本実施形態によれば、プロペラファン（10）の重心と回転中心軸（11）の距離を確実に短縮でき、プロペラファン（10）の回転バランスを容易に確保できる。
　また、本実施形態では、各翼（20a～20c）の周方向ピッチが互いに相違したプロペラファン（10）において、各翼（20a～20c）の質量を互いに相違させることによって、プロペラファン（10）の回転バランスをとっている。このため、本実施形態のプロペラファン（10）は、射出成形しただけ状態で、既に回転バランスがとれている。従って、本実施形態によれば、例えばバランスウェイト等の別の部材をプロペラファン（10）に取り付ける工程を行わずに、各翼（20a～20c）の周方向ピッチが互いに相違したプロペラファン（10）を製造することが可能となる。
　《実施形態２》
　実施形態２について説明する。本実施形態のプロペラファン（10）は、実施形態１のプロペラファン（10）において、翼（20a～20c）の形状を変更したものである。ここでは、本実施形態のプロペラファン（10）について、実施形態１のプロペラファン（10）と異なる点を説明する。
　図４Ａ～図４Ｃに示すように、本実施形態の各翼（20a～20c）には、膨出部（45a,45b,45c）が形成されている。膨出部（45a～45c）は、翼（20a～20c）の正圧面（25a～25c）側に膨出した部分であって、前縁部（41a～41c）に沿って前縁部（41a～41c）の全長に亘って延びている。膨出部（45a～45c）の表面は、翼（20a～20c）のうち膨出部（45a～45c）に隣接する領域の表面と滑らかに連続する凸面である。各翼（20a～20c）は、それぞれの膨出部（45a～45c）の形状が互いに一致する。つまり、本実施形態の各翼（20a～20c）は、それぞれの前縁部（41a～41c）の形状が互いに一致し、且つそれぞれの膨出部（45a～45c）の形状が互いに一致する。
　翼（20a～20c）に膨出部（45a～45c）を形成すると、翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）において翼の正圧面（25a～25c）側と負圧面（26a～26c）側に分かれる空気の流れがスムーズになり、送風音の低減が図られる。一方、膨出部（45a～45c）は、翼（20a～20c）の前縁（23a～23c）に沿って配置される。このため、膨出部（45a～45c）の形状は、翼（20a～20c）に作用する空気力に比較的大きな影響を与える。これに対し、本実施形態のプロペラファン（10）では、各翼（20a～20c）の膨出部（45a～45c）の形状が互いに一致している。従って、本実施形態によれば、プロペラファン（10）の各翼（20a～20c）に作用する空気力の差を小さく抑えることと、膨出部（45a～45c）によって得られる空気流の整流効果とによって、プロペラファン（10）の送風音を一層低減できる。
　《その他の実施形態》
　上記の各実施形態のプロペラファン（10）において、翼（20a～20c）の数は、五枚以上の奇数枚であってもよい。また、上記の各実施形態のプロペラファン（10）において、翼（20a～20c）の数は、偶数枚であってもよい。
　また、上記の各実施形態のプロペラファン（10）は、全部ではなく一部の翼について、それぞれの周方向ピッチと質量とが互いに異なっていてもよい。
　また、上記実施形態１のプロペラファン（10）において、各翼（20a～20c）は、それぞれのキャンバー線（32a～32c）の形状と、それぞれのプロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状と、それぞれの前縁部（41a～41c）の形状とが互いに共通していればよい。各翼（20a～20c）の“キャンバー線（32a～32c）の形状”と、“プロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状”と、“前縁部（41a～41c）の形状”とのそれぞれについて、それらの形状の違いが通常の寸法公差を超える場合であっても、それらの形状の違いが翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響が軽微であれば、それらの形状は互いに共通すると言える。
　また、上記実施形態２のプロペラファン（10）において、各翼（20a～20c）は、それぞれの膨出部（45a～45c）の形状が互いに共通していればよい。各翼（20a～20c）の“膨出部（45a～45c）の形状”について、その形状の違いが通常の寸法公差を超える場合であっても、その形状の違いが翼（20a～20c）に作用する空気力に与える影響が軽微であれば、その形状は互いに共通すると言える。
　以上説明したように、本発明は、プロペラファンについて有用である。
　10　　プロペラファン
　11　　回転中心軸
　15　　ハブ
　20a 　第１翼
　20b 　第２翼
　20c 　第３翼
　24a,24b,24c　　後縁
　25a,25b,25c　　正圧面
　41a,41b,41c　　前縁部
　45a,45b,45c　　膨出部

Claims (5)

  1. 　円筒状のハブ（15）と、該ハブ（15）の側面から外方へ伸びる複数の翼（20a～20c）とを備えるプロペラファン（10）であって、
    　複数の上記翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの周方向ピッチが互いに異なり、
    　複数の上記翼（20a～20c）のうちの少なくとも二つは、それぞれの質量が、上記プロペラファン（10）の重心が該プロペラファン（10）の回転中心軸（11）の近傍または該回転中心軸（11）上に位置するように互いに異なり、
    　複数の上記翼（20a～20c）は、それぞれの上記プロペラファン（10）の回転中心軸（11）と直交する平面への投影図の形状が互いに共通し、且つそれぞれの前縁部（41a～41c）の形状が互いに共通する
    ことを特徴とするプロペラファン。
  2. 　請求項１において、
    　互いに質量が異なる上記翼（20a～20c）のそれぞれは、上記前縁部（41a～41c）よりも後縁（24a～24c）寄りの領域の一部または全部の厚さが互いに異なる
    ことを特徴とするプロペラファン。
  3. 　請求項１又は２において、
    　全ての上記翼（20a～20c）の周方向ピッチが互いに異なり、全ての上記翼（20a～20c）の質量が互いに異なる
    ことを特徴とするプロペラファン。
  4. 　請求項３において、
    　上記翼（20a～20c）は、周方向ピッチの大きい翼（20a～20c）ほど質量が小さい
    ことを特徴とするプロペラファン。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
    　全ての上記翼（20a～20c）に、前縁部（41a～41c）に沿って延び且つ正圧面（25a～25c）側へ膨出した膨出部（45a～45c）が形成され、
    　全ての上記翼（20a～20c）の上記膨出部（45a～45c）は、それぞれの形状が互いに共通する
    ことを特徴とするプロペラファン。
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