JP4844190B2 - プロペラファンおよびパイプ用換気扇 - Google Patents

Description

本発明は、室壁または天井に埋め込まれた通風パイプに装着して使用される給気用パイプ用換気扇と、そのプロペラファンに関する。

従来、この種のパイプ用換気扇は、高気密住宅の換気のために給気型の設置も増えており、給気の清浄度合いを高める要望のために集塵機能をもたせたものも普及してきたが、このためのファンとしてはフィルタによる圧力損失を補うことのできるファンが用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。

以下、そのパイプ用換気扇とファンについて図１３を参照しながら説明する。

内部に電動機１０１とこの電動機１０１により駆動されるファン１０２とを有する第１の筒部１０３に、ファン１０２よりも径の小さいオリフィス１０４を備えた第２の筒部１０５を接合して室壁１０６に埋め込み、第１の筒部１０３の室内側開口１０７外径には、室壁１０６あるいは天井に前記第１の筒部１０３の室内１０８側へ延設したフランジ部１０９が形成されていた。さらにフランジ部１０９には、フィルタ収納部１１０が設けられフィルタ１１１はこのフィルタ収納部１１０に収納され、フランジ部１０９の外側には、室内側開口１０７を室内側から覆うルーバ１１２が嵌着されていた。

上記構成において、電源供給により電動機１０１によりファン１０２が回転を始め、屋外１１３の空気はこのファン１０２に吸引されつつ第２の筒部１０５から第１の筒部１０３、およびフィルタ１１１、ルーバ１１２を通り、室内１０８へ給気される。また、筒部を分割した第２の筒部１０５にファン１０２よりも径の小さいつオリフィス１０４をファン１０２と同時に備えたことにより、高静圧となる状況下でも大風量で運転できる。
特開平８−１２８６９３号公報（図６）

このような従来のパイプ用換気扇では、プロペラファンを用いると高静圧をとれず、静圧を大きくとるために騒音が増大し羽根径よりも小さい径を持つオリフィスと共にターボファンを備えると部品数が増えていた。また近年、高い集塵性能の要望が強く、このためにプリーツ状のフィルタを搭載するとパイプ用換気扇そのものの製品厚みの拡大を招いていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、薄型かつ、高効率、低騒音のプロペラファン、およびこれを備えた部品点数を増加させずにフィルタを備えた高静圧時でも十分な風量が確保できるパイプ用換気扇を提供することを目的としている。

本発明のプロペラファンは上記目的を達成するため、複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有し、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に反り方向を変えずに反っており、かつ、回転軸に垂直な全ての翼水平断面において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっていることを特徴としたものである。

この手段により、静圧がかかった状態での翼に流入する空気に対して、翼前方と翼内径側から効率的に流入させ、翼後方では、外径方向に向く流れに対して外径側の負荷を減らして過度な圧力上昇を緩和し、翼後端において径方向に一様な仕事を行い、損失が減少し騒音低減や効率向上となるプロペラファンが得られる。

また他の手段は、複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有するプロペラファンであって、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に反り方向を変えずに反っており、かつ、前記翼の回転軸方向の高さをＨとした前記翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっていることを特徴としたものである。

この手段により、入口の形状の自由度を増やし、プロペラファン前方への部材設置により変化する翼前方からの流れに合わせて適切な翼流入側形状を設定することができ、多様な設置状態に合わせて羽根が効率的に仕事を行うプロペラファンが得られる。

また他の手段は、回転軸に垂直な全ての前記翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴としたものである。

また他の手段は、翼の回転軸方向の高さをＨとした翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴としたものである。

この手段により、翼面上の流れの途中に肉厚より小さい曲率となる円弧や角の無いような形状となり、送風の損失の少ないプロペラファンが得られる。

また他の手段は、翼の回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＡとし、回転方向に最後部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＢとし、さらに直線Ａ、Ｂのなす角度をｄとしたときに、直線Ａから後部へ向かって０．１ｄの角度となる径方向直線と翼内径との交点の半径が翼外径との交点の半径の６５％以下であるような、前記翼前縁部の形状が鈍い曲線で構成されることを特徴としたものである。

この手段により、翼流入側が広くなり、高静圧時に大きくなる流入内径側から流出外径側への流れに対して、仕事をする翼の面積を大きくとれるプロペラファンが得られる。

また他の手段は、ボス最大半径が、翼最大半径の６０％から７０％であることを特徴としたものである。

この手段により、高静圧時の比較的圧力上昇の小さい流出内径側から上流側へ戻ろうとする流れを防ぎ、最大静圧を大きくとれ仕事量の多いプロペラファンが得られる。

また他の手段は、ボス径が、上流から下流に向かって大きくなることを特徴としたものである。

また他の手段は、ボス形状が、半球状であることを特徴としたものである。

この手段により、流出内径側からのも流れの戻りを防ぎながら、翼内部での流れを流入内径側から流出外径側にスムーズに導くプロペラファンが得られる。

また他の手段は、回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点よりも外径側に位置する翼前縁を角の無いように滑らかに肉厚化したことを特徴としたものである。

この手段により、高静圧時に乱れが生じやすい流入外径側での角度が変化する流入に対して、剥離を防止するプロペラファンが得られる。

また本発明のパイプ用換気扇は、本発明のプロペラファンと、このプロペラファンを回転させる電動機と、前記電動機を保持しつつ流路を形成するケーシングと、集塵や脱臭等の機能をもつフィルタとを備えたことを特徴としたものである。

この手段により、部品点数を増加させずに高静圧に対応し、さらに本体を薄型化したパイプ用換気扇が得られる。

また他の手段は、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱が、プロペラファンの静翼を兼ねることを特徴としたものである。

この手段により、モータを流れの妨げにならないプロペラファン背面に配置でき、また、風路の抵抗となるはずの支柱をプロペラファンの効率上昇に役立て、回転軸方向の配置に無駄のないパイプ用換気扇が得られる。

また他の手段は、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ翼後縁の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて上流側へ向かう形状であるプロペラファンを備えたことを特徴としたものである。

また他の手段は、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて、下流側へ向かう支柱形状であることを特徴としたものである。

この手段により、本体を薄型化する際に、プロペラファンと支柱が接近することになるが、性能に大きく影響を与えない部分でプロペラファンと支柱との距離を離すことにより、これらが干渉して発生する騒音を抑えたパイプ用換気扇が得られる。

本発明によれば、高静圧時の流れに対してより多くの仕事ができるようにし、薄型かつ、高効率、低騒音のプロペラファンを提供できる。

また、薄型のプロペラファンを用いることで、フィルタを備えた高静圧時でも十分な風量が確保でき、部品点数の増加を抑えた薄型のパイプ用換気扇を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有するプロペラファンであって、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに反っており、かつ、回転軸に垂直な全ての翼水平断面において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっているものであり、静圧がかかった状態での翼に流入する空気に対して、翼前方と翼内径側から効率的に流入させ、翼後方では、外径方向への流れに対して外径側の負荷を減らして過度な圧力上昇を緩和し、翼後端において径方向に一様な仕事を行うことで、損失が減少し騒音低減や効率向上が可能となる。

また、請求項２記載の発明は、複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有するプロペラファンであって、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに反っており、かつ、前記翼の回転軸方向の高さをＨとした前記翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面の厚み方向中心線において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっていることを特徴としたものであり、入口の形状の自由度を増やし、プロペラファン前方への部材設置により変化する翼前方からの流れに合わせて適切な翼流入側形状を設定することができ、多様な設置状態に合わせて羽根が効率的に仕事を行うことが可能となる。

また、請求項３記載の発明は、プロペラファンであって、回転軸に垂直な全ての前記翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴としたものであり、の翼面上の流れの途中に肉厚より小さい曲率となる円弧や角の無いような形状となり、送風の損失を低減させることが可能となる。

また、請求項４記載の発明は、プロペラファンであって、回転軸方向の高さをＨとした翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴としたものであり、請求項３記載の発明と同様の効果が得られる。

また、請求項５記載の発明は、プロペラファンであって、回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＡとし、回転方向に最後部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＢとし、さらに直線Ａ、Ｂのなす角度をｄとしたときに、直線Ａから後部へ向かって０．１ｄの角度となる径方向直線と翼内径との交点の半径が翼外径との交点の半径の６５％以下であるような、前記翼前縁部の形状が鈍い曲線で構成されることを特徴としたものであり、翼流入側が広くなり、高静圧時に大きくなる流入内径側から流出外径側への流れに対して、仕事をする翼の面積を大きくとれ仕事量を大きくすることが可能となる。

また、請求項６記載の発明は、プロペラファンであって、ボス最大半径が、翼最大半径の６０％から７０％であることを特徴としたものであり、高静圧時の比較的圧力上昇の小さい流出内径側から戻ろうとする流れとを防ぎ、最大静圧を大きくとることが可能となる。

また、請求項７記載の発明は、プロペラファンであって、ボス径が、上流から下流に向かって大きくなることを特徴としたものであり、流出内径側からのも流れの戻りを防ぎながら、翼内部での流れを流入内径側から流出外径側にスムーズに導くことが可能となる。

また、請求項８記載の発明は、プロペラファンであって、ボス形状が、半球状であることを特徴としたものであり、請求項７記載の発明と同様の効果が得られる。

また、請求項９記載の発明は、プロペラファンであって、回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点よりも外径側に位置する翼前縁を角の無いように滑らかに肉厚化したことを特徴としたものであり、高静圧時に乱れが生じやすい流入外径側での角度が変化する流入に対して、剥離を防止することが可能となる。

また、請求項１０記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載のプロペラファンと、前記プロペラファンを回転させる電動機と、前記電動機を保持しつつ流路を形成するケーシングと、集塵や脱臭等の機能をもつフィルタとを備えたパイプ用換気扇であり、部品点数を増加させずに高静圧に対応し、さらに本体の薄型化が可能となる。

また、請求項１１記載の発明は、パイプ用換気扇であって、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱がプロペラファンの静翼を兼ねることを特徴としたものであり、モータを流れの妨げにならないプロペラファン背面に配置でき、また、風路の抵抗となるはずの支柱をプロペラファンの効率上昇に役立てることができ、回転軸方向の配置の最適化が可能となる。

また、請求項１２記載の発明は、パイプ用換気扇であって、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ翼後縁の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて上流側へ向かう形状であるプロペラファンを備えたことを特徴としたものであり、本体を薄型化する際に、プロペラファンと支柱が接近することになるが、性能に大きく影響を与えない部分でプロペラファンと支柱との距離を離すことにより、これらが干渉して発生する騒音を抑えることが可能となる。

また、請求項１３記載の発明は、パイプ用換気扇であって、プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて、下流側へ向かう支柱形状であることを特徴としたものであり、請求項１２記載の発明と同様の効果が得られる。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１におけるプロペラファンの斜視図であって、図２は翼円筒断面１の展開図、図３は翼水平断面２の平面図、図４は同プロペラファンの上面図、図５は翼外径付近翼円筒断面の展開図である。

これらの図に示すように、プロペラファンは、複数の翼３と、前記翼３を接続しシャフトに備えられるボス４から構成されている。

ここで、全ての翼円筒断面１の厚み方向中心線５が、前縁端６と後縁端７を基準として回転軸方向上流側８に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに反っている。

また、回転軸９に垂直な全ての翼水平断面２の厚み方向中心線１０においては、内径側端部１１と外径側端部１２を結ぶ直線を水平断面基準線１３として前記翼水平断面２の厚み方向中心線１０上のすべての点が前記水平断面基準線１３よりも回転方向１４に反り方向を変えずに滑らかに反っており、内径側端部１１から内径側に延長した接線１５の向きが回転軸９と内径側端部１１とを結んだ直線に対して回転方向１４となって、外径側端部１２から外径側に延長した接線１６の向きが回転軸９と外径側端部１２とを結んだ直線に対して回転逆方向となっている。

また、上面図の翼投影形状において、１つ翼の回転方向に最前部となる点１７と回転軸９とを結ぶ直線を直線Ａ１８とし、回転方向に最後部となる点１９と回転軸９とを結ぶ直線を直線Ｂ２０とし、さらに直線Ａ１８と直線Ｂ２０のなす角度を角度ｄ２１としたときに、直線Ａ１８から後部へ向かって０．１ｄの角度となる径方向直線Ｃ２２と翼内径との交点である交点２３の半径が径方向直線Ｃ２２と翼外径との交点である交点２４の半径の６０％であり、翼前縁２５の形状が鈍い曲線で構成されている。

また、ボス４は、上流から下流に向かって径が大きくなる半円球状であり、最下流側でボスは最大半径となり、この最大半径が翼最大半径の６５％となっている。

また、上面図の翼投影形状において、回転方向に最前部となる点１７よりも外径側に位置する翼前縁２５にフィレット処理などがされ角の無いように滑らかに肉厚化されている。

上記構成において、翼流入側が広くなり、高静圧時に大きくなる流入内径側から流出外径側への主流２６に対して、仕事をする翼の面積を大きくとれ仕事量を大きくすることができる。

また翼流入部では、円筒断面上、水平断面上の形状それぞれを流れ方向に一致させることにより効率よく流入させ、翼面上では流入から流出まで肉厚より小さい曲率となる円弧や角で流れが乱れないように滑らかに導き、翼後方では、外径方向への流れに対して翼外径側の過度な圧力上昇を緩和し、翼後端での仕事量２７のように翼後端において径方向に一様な仕事を行うことにより大きな乱れを減らし、効率上昇や騒音低減を狙うことができる。

また、ボス形状を空気の主流２６に沿わせる形状とすることにより、流出内径側からの流れの戻りを防ぎながら翼内部での流れを流入内径側から流出外径側にスムーズに導き効率良く最大静圧を大きくとることができる。

また、空気の主流２６からずれた流入部である翼最前部外径側を角の無いように滑らかに肉厚化することによって、高静圧時に乱れを生じやすい外周部の角度変化する流れ２８に対して、どの角度からの流入に対してもエッジを無くし剥離を抑制し効率上昇や騒音低減が可能となる。

図６は実施の形態１のプロペラファンとパイプ用換気扇で用いられていた従来のプロペラファンについて、流量係数と効率の関係を示すグラフであり、全ての流量の範囲で実施の形態１のプロペラファンの効率が向上しており、同仕様での入力低減や同入力での送風特性の向上が可能となることを示している。

また、図７は実施の形態１のプロペラファンとパイプ用換気扇で用いられていた従来のプロペラファンについて、流量係数と比騒音の関係を示すグラフであり、高静圧時の流量係数約１．８以下の範囲での騒音が低減しており、図６と効果を合わせて、実施の形態１のプロペラファンは、高静圧時に送風特性を向上させ、かつ騒音低減のできるプロペラファンであることを示している。

なお、実施の形態１では、回転軸９に垂直な全ての翼水平断面２の形状を定義したが、回転軸方向の高さをＨとした前記翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面２の厚み方向中心線において、内径側端部１１と外径側端部１２を結ぶ直線を水平断面基準線１３として前記翼水平断面２の厚み方向中心線１０上すべての点が前記水平断面基準線１３よりも回転方向１４に反り方向を変えずに反っており、内径側端部１１から内径側に延長した接線１５の向きが回転方向１４となって、外径側端部１２から外径側に延長した接線１６の向きが回転逆方向となっていてもよく、流入部の形状の自由度を増やし、プロペラファン前方への部材設置により変化する翼前方からの流れに合わせて、適切な翼流入側形状を設定することができ、多様な設置状態に合わせて羽根が効率的に仕事を行うことが可能となる。

また、翼前縁２５を高さが羽根厚み以下であるようなリブ状のもので形成してもよく、簡易的な設計で翼最前部外径側の乱れに対応して剥離を防止し効率上昇や騒音低減を可能とすることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図８は実施の形態２におけるプロペラファンの斜視図であって、図９は翼水平断面２の平面図である。

これらの図に示すように、プロペラファンは、複数の翼３と、前記翼３を接続しシャフトに備えられるボス４とから構成されている。

ここで、全ての翼円筒断面１の形状は、実施の形態１における図２と同形状であり、厚み方向中心線５が、前縁端６と後縁端７を基準として回転軸方向上流側８に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに反っている。

また、回転軸９に垂直な全ての翼水平断面２の厚み方向中心線１０においては、内径側端部１１と外径側端部１２を結ぶ直線を水平断面基準線１３として前記翼水平断面２の厚み方向中心線１０上のすべての点が前記水平断面基準線１３よりも回転方向１４に位置し、内径側端部１１付近では回転方向と逆向きにそり、外径側端部１２付近では回転方向に沿った複合曲線となり、内径側端部１１から内径側に延長した接線１５の向きが回転軸９と内径側端部１１とを結んだ直線に対して回転方向１４となって、外径側端部１２から外径側に延長した接線１６の向きが回転軸９と外径側端部１２とを結んだ直線に対して回転逆方向となっている。

また、上面図の翼投影形状は実施の形態１における図４と同形状であり、回転方向に最前部となる点１７と回転軸９とを結ぶ直線を直線Ａ１８とし、回転方向に最後部となる点１９と回転軸とを結ぶ直線を直線Ｂ２０とし、さらに直線Ａ１８と直線Ｂ２０のなす角度を角度ｄ２１としたときに、直線Ａ１８から後部へ向かって０．１ｄの角度となる径方向直線Ｃ２２と翼内径との交点である交点２３の半径が径方向直線Ｃ２２と翼外径との交点である交点２４の半径の６０％であり、翼前縁２５の形状が鈍い曲線で構成されている。

また、ボス４は上流から下流に向かって径が大きくなる円錐状であり、最下流側でボスは最大半径を持ち、この最大半径が翼最大半径の６５％となっている。

上記構成において、翼流入側が広くなり、高静圧時に大きくなる流入内径側から流出外径側への空気の主流２６に対して、仕事をする翼の面積を大きくとれ仕事量を大きくすることができ、翼流入部では、円筒断面上、水平断面上の形状から流れ方向に一致させることにより効率的に流入させ、翼後方では、外径方向への流れに対して、翼外径側の過度な圧力上昇を緩和し、翼後端での仕事量を翼後端において径方向に一様な仕事を行うことにより大きな乱れを減らすが、図９に示す翼面上でのそり方向が変わっても肉厚より小さい曲率となる円弧や角で流れが乱れないように滑らかに導かせることにより効率上昇や騒音低減を狙うことができる。

また、ボス形状を空気の主流２６に沿わせる形状とするために、円錐状のボスを用いても、実施の形態１の半球状ボスと同様に、流出内径側からの流れの戻りを防ぎながら翼内部での流れを流入内径側から流出外径側に導き、最大静圧を大きくとる効果が得られる。

なお、実施の形態２では、回転軸９に垂直な全ての翼水平断面２の形状を定義したが、回転軸方向の高さをＨとした前記翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面２の厚み方向中心線において、内径側端部１１と外径側端部１２を結ぶ直線を水平断面基準線１３として前記翼水平断面２の厚み方向中心線１０上すべての点が前記水平断面基準線１３よりも回転方向１４に反り方向を変えずに滑らかに反っており、内径側端部１１から内径側に延長した接線１５の向きが回転方向１４となって、外径側端部１２から外径側に延長した接線１６の向きが回転逆方向となっていてもよく、流入部の形状の自由度を増やし、プロペラファン前方への部材設置により変化する翼前方からの流れに合わせて、適切な翼流入側形状を設定することができ、多様な設置状態に合わせて羽根が効率的に仕事を行うことが可能となる。

また、実施の形態１のように、空気の主流２６からずれた流入部である翼最前部外径側の肉厚化、もしくはリブの設置をおこなってもよく、高静圧時に乱れを生じやすい外周部の角度変化する流れ２８に対して、剥離を防止し効率上昇や騒音低減が可能となる。

（実施の形態３）
実施の形態１、２と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図１０は実施の形態３におけるプロペラファンの斜視図であって、複数の翼３と、前記翼３を接続しシャフトに備えられるボス４から構成されている。

ここで、全ての翼円筒断面１の形状は、実施の形態１における図２と同形状であり、厚み方向中心線５が、前縁端６と後縁端７を基準として回転軸方向上流側８に厚み方向中心線からのずれ方向である反り方向を変えずに反っている。

また、回転軸９に垂直な全ての翼水平断面２の形状は実施の形態１における図３と同形状であり、厚み方向中心線１０において、内径側端部１１と外径側端部１２を結ぶ直線を水平断面基準線１３として前記翼水平断面２の厚み方向中心線１０上すべての点が前記水平断面基準線１３よりも回転方向１４に反り方向を変えずに肉厚より小さい曲率となる円弧や角が無いように滑らかに反っており、内径側端部１１から内径側に延長した接線１５の向きが回転軸９と内径側端部１１とを結んだ直線に対して回転方向１４となって、外径側端部１２から外径側に延長した接線１６の向きが回転軸９と外径側端部１２とを結んだ直線に対して回転逆方向となっている。

上記構成において、翼流入部では円筒断面上、水平断面上の形状それぞれの流れ方向に一致させることにより効率良く流入させ、翼後方では翼外径側の過度な圧力上昇を緩和し翼後端での仕事を翼後端において径方向に一様な仕事を行うことにより、大きな乱れを減らことができる。

また、静圧特性を減少させてよい場合には、翼先端２９を尖らせることにより、流入時騒音を抑制することができ、また、ボス４を回転軸に平行な円筒面で形成することにより、戻りの少ない流れに対して流路を大きくでき、騒音の発生を抑えながらも風量を増大できるプロペラファンとすることができる。

（実施の形態４）
実施の形態１乃至３と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図１１は実施の形態４におけるパイプ用換気扇の側断面図であって、本発明のプロペラファン３０と、この下流側に位置しプロペラファン３０を駆動する電動機１０１と、これを固定し円筒断面での傾きが前記プロペラファン３０と逆向きとなり静翼の役目を果たす支柱３１とを有する筒部３２を室壁１０６に埋め込み、筒部３２の室内側開口１０７外径には、室壁１０６あるいは天井に前記筒部３２の室内１０８側へ延設したフランジ部１０９を形成し、さらにフランジ部１０９にはフィルタ収納部１１０が設けられ、プリーツ状に折られたフィルタ３３がこのフィルタ収納部１１０に収納され、フランジ部１０９の外側には室内側開口１０７を室内側から覆うルーバ１１２が嵌着されている。

上記構成において、電源供給により電動機１０１によりプロペラファン３０が回転を始め、屋外１１３の空気はこのプロペラファン３０に吸引されつつ筒部３２、およびフィルタ３３、ルーバ１１２を通り、室内１０８へ給気される。

ここで、電動機１０１がプロペラファン３０のボスに隠れるように下流側に位置しているので、上流側に位置した場合には単なる圧損となる電動機１０１に対してプロペラファン３０のボスの一部分のように位置するために流れを妨げず送風特性を向上させることができる。

また、集塵性能を向上させるプリーツ状に折られたフィルタ３３は、フィルタ厚み方向への折りとなるためにパイプ用換気扇の回転軸方向寸法拡大へとつながるが、高性能化されたプロペラファン３０を送風機とすることで、所定の風量を寸法の小さいプロペラファン３０で送風することができ、またプロペラファン３０そのもので高静圧化できているため、オリフィスも必要としないため、パイプ用換気扇全体の寸法拡大を押さえることができる。

また、本実施の形態のプロペラファン３０の筒部３２への固定にあたっても、本来圧損体となる支柱３１を静翼化することにより、よりパイプ用換気扇の送風特性を向上させることができる。

なお、実施の形態４では、プリーツ状に折られたフィルタ３３を備えているが、コルゲート上平面方向に積層されたフィルタでもよく、折りの無い薄いフィルタを用いてパイプ用換気扇全体の回転軸方向寸法をさらに小さくしてもよい。

（実施の形態５）
実施の形態１乃至４と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図１２は実施の形態５におけるパイプ用換気扇の側断面図であって、本発明のプロペラファン３０と、この下流側に位置しプロペラファン３０を駆動する電動機１０１と、これを固定し回転軸方向位置が外径側にいくにつれて下流側へ向かう支柱３１とを有する筒部３２を室壁１０６に埋め込み、筒部３２の室内側開口１０７外径には、室壁１０６あるいは天井に前記筒部３２の室内１０８側へ延設したフランジ部１０９を形成し、さらにフランジ部１０９には、フィルタ収納部１１０が設けられプリーツ状に折られたフィルタ３３がこのフィルタ収納部１１０に収納され、フランジ部１０９の外側には室内側開口１０７を室内側から覆うルーバ１１２が嵌着されている。

また、前期プロペラファン３０は本発明のプロペラファンであることに加えて、翼後縁の回転軸方向位置が外径側にいくにつれて上流側へ向かう形状であり、支柱３１との距離が外径側いくにつれて離れている。

上記構成において、実施の形態５のパイプ用換気扇は実施の形態４と同様にプリーツ状に折られた厚みのあるフィルタ３３を用いても、本発明のプロペラファン３０を送風機とすることにより回転軸方向寸法の拡大を押さえることができる。

また、プロペラファン３０の回転時には、外径部に向かうほど回転周速度が大きくなるが、回転軸方向の限られた寸法の中でプロペラファン３０と支柱３１が接近する場合でも、外径側にいくにつれて距離を離すことにより、これらの干渉を押さえて騒音増大を防ぐことができる。

また、電動機１０１がプロペラファン３０のボスに隠れるように下流側に位置しているので、上流側に位置した場合には単なる圧損となる電動機１０１に対してプロペラファン３０のボスの一部分のように位置するために流れを妨げず送風特性を向上させることができる。

なお、実施の形態５では、回転軸方向に傾いた支柱３１と翼後縁の回転軸方向位置が外径側にいくにつれて上流側へ向かうプロペラファン３０を同時に備えているが、どちらか一方でも干渉を押さえて騒音増大を防ぐ効果は得られる。

また、支柱３１は、外径側にいくにつれてプロペラファン３０との距離を広げているだけであるが、同時に円筒断面においても傾きを持たせ静翼化してもよく、送風性能の向上と騒音低減ができる。

また、フィルタ３３はプリーツ状に折られたものであるが、コルゲート上平面方向に積層されたフィルタでもよく、折りの無い薄いフィルタを用いてパイプ用換気扇全体の回転軸方向寸法をさらに小さくしてもよい。

本発明にかかるプロペラファンおよびパイプ用換気扇は、プロペラファンを高静圧時の流れに最適化することにより薄型化とオリフィスの除去ができたので、薄型の高静圧型プロペラファンとして有用であり、またこのプロペラファンをパイプ用換気扇に搭載したので、小型、静音化が必要とされる居室用の換気扇として有用である。

本発明の実施の形態１の斜視図 同上円筒断面の展開図 同上水平断面図 同上上面図 同上翼外径付近翼円筒断面の展開図 同上流量係数と効率の関係を示すグラフ 同上流量係数と比騒音の関係の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態２の斜視図 同上水平断面図 本発明の実施の形態３の斜視図 本発明の実施の形態４の断面図 本発明の実施の形態５の断面図 従来の送風装置を示す断面図

符号の説明

１ 翼円筒断面
２ 翼水平断面
３ 翼
４ ボス
５ 厚み方向中心線
６ 前縁端
７ 後縁端
８ 回転軸方向上流側
９ 回転軸
１０ 厚み方向中心線
１１ 内径側端部
１２ 外径側端部
１３ 水平断面基準線
１４ 回転方向
１５ 内径側に延長した接線
１６ 外径側に延長した接線
１７ 回転方向に最前部となる点
１８ 直線Ａ
１９ 回転方向に最後部となる点
２０ 直線Ｂ
２１ 角度ｄ
２２ 径方向直線Ｃ
２３ 交点
２４ 交点
２５ 翼前縁
２６ 空気の主流
２７ 翼後端での仕事量
２８ 角度変化する流れ
２９ 翼先端
３０ 本発明のプロペラファン
３１ 支柱
３２ 筒部
３３ フィルタ
１０１ 電動機
１０２ ファン
１０３ 第１の筒部
１０４ オリフィス
１０５ 第２の筒部
１０６ 室壁
１０７ 室内側開口
１０８ 室内
１０９ フランジ部
１１０ フィルタ収納部
１１１ フィルタ
１１２ ルーバ
１１３ 屋外

Claims (13)

1. 複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有するプロペラファンであって、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に反り方向を変えずに反っており、かつ、回転軸に垂直な全ての翼水平断面において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっていることを特徴としたプロペラファン。
2. 複数の翼と、前記翼を接続しシャフトに備えられるボスを有するプロペラファンであって、全ての翼円筒断面において前縁端と後縁端を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転軸方向上流側に反り方向を変えずに反っており、かつ、前記翼の回転軸方向の高さをＨとした前記翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の前記翼水平断面において内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を水平断面基準線として前記翼水平断面の厚み方向中心線上すべての点が前記水平断面基準線よりも回転方向に位置し、さらに内径側端部から内径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記内径側端部とを結んだ直線に対して回転方向であり、外径側端部から外径側に延長した接線の向きが前記回転軸と前記外径側端部とを結んだ直線に対して回転逆方向となっていることを特徴としたプロペラファン。
3. 回転軸に垂直な全ての翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴とした請求項１に記載のプロペラファン。
4. 翼の回転軸方向の高さをＨとした翼下流側端部から０．９Ｈまでの範囲の翼水平断面において、内径側端部と外径側端部を結ぶ直線を基準として厚み方向中心線が回転方向に反り方向を変えずに滑らかに反っていることを特徴とした請求項２に記載のプロペラファン。
5. 回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＡとし、回転方向に最後部となる点と回転軸とを結ぶ直線をＢとし、さらに直線Ａ，Ｂのなす角度をｄとしたときに、直線Ａから後部へ向かって０．１ｄの角度となる径方向直線と翼内径との交点の半径が翼外径との交点の半径の６５％以下であるような、前記翼前縁部の形状が鈍い曲線で構成されることを特徴とした、請求項１から４のいずれかに記載のプロペラファン。
6. ボス最大半径が、翼最大半径の６０％から７０％であることを特徴とした請求項１から５のいずれかに記載のプロペラファン。
7. ボス径が、上流から下流に向かって大きくなることを特徴とした請求項１から６のいずれかに記載のプロペラファン。
8. ボス形状が、半球状であることを特徴とした請求項７に記載のプロペラファン。
9. 回転軸方向投影形状において、回転方向に最前部となる点よりも外径側に位置する翼前縁を角の無いように滑らかに肉厚化したことを特徴とした請求項１から８のいずれかに記載のプロペラファン。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のプロペラファンと、前記プロペラファンを回転させる電動機と、前記電動機を保持しつつ流路を形成するケーシングと、集塵や脱臭等の機能をもつフィルタとを備えたことを特徴としたパイプ用換気扇。
11. プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱がプロペラファンの静翼を兼ねることを特徴とした請求項１０に記載のパイプ用換気扇。
12. プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ翼後縁の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて上流側へ向かう形状であるプロペラファンを備えたことを特徴とした請求項１０または１１に記載のパイプ用換気扇。
13. プロペラファンと電動機の位置関係が、プロペラファンに対して下流側に電動機が位置し、かつ電動機とケーシングを接続する支柱の回転軸方向位置が、外径側にいくにつれて、下流側へ向かう支柱形状であることを特徴とした請求項１０から１２のいずれかに記載のパイプ用換気扇。

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