(57)【要約】【課題】優れた送風能力を発揮するとともに、騒音の発生が効果的に抑制されるファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置、を提供する。【解決手段】遠心ファンは、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数のファンブレード２１を備える。ファンブレード２１は、内周側に配置される内縁部２６と、外周側に配置される外縁部２７とを有する。ファンブレード２１には、正圧面および負圧面からなる翼面が形成される。ファンブレード２１は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、正圧面および負圧面に凹部が形成される翼断面を有する。複数のファンブレード２１は、互いに異なる形状の翼断面を有するファンブレード２１Ａ〜２１Ｅを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側に配置される内縁部と、外周側に配置される外縁部とを有し、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部を備え、
前記羽根部には、前記内縁部と前記外縁部との間で延在し、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、前記正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる翼面が形成され、
ファンの回転に伴って、前記翼面上には前記内縁部と前記外縁部との間を流れる流体流れが発生し、
前記羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、前記正圧面および前記負圧面に凹部が形成される翼断面を有し、
複数の前記羽根部は、互いに異なる形状の翼断面を有する第１羽根部および第２羽根部を含む、ファン。
【請求項２】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部が形成される位置が互いに異なる、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部が形成される数が互いに異なる、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部の形状が互いに異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載のファン。
【請求項５】
複数の前記羽根部は、隣接する前記羽根部間においてファンの回転軸と前記外縁部とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される、請求項１から４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項６】
複数の前記羽根部は、隣接する前記羽根部間においてファンの回転軸と前記羽根部の翼断面の図心とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される、請求項１から４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項７】
互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類の前記羽根部が、不規則な順番に並ぶように配列される、請求項１から６のいずれか１項に記載のファン。
【請求項８】
前記正圧面に形成される前記凹部が、前記負圧面において凸部を形成し、前記負圧面に形成される前記凹部が、前記正圧面において凸部を形成する、請求項１から７のいずれか１項に記載のファン。
【請求項９】
前記羽根部は、前記内縁部と前記外縁部との間で一定の厚みの翼断面を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１０】
前記羽根部は、前記正圧面および前記負圧面間における翼断面の中心線が複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有し、
前記凹部は、前記屈曲部により形成される、請求項１から９のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１１】
周方向に配列された複数の前記羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成され、
前記内側空間から前記外側空間に流体を送り出す遠心ファンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１２】
周方向に配列された複数の前記羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成され、
ファンの回転軸方向から見た場合に、回転軸に対して一方の側の前記外側空間から前記内側空間に流体を取り込み、取り込んだ流体を回転軸に対して他方の側の前記外側空間に送り出す貫流ファンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のファンは、樹脂により形成され、
そのファンを成型するために用いられる、成型用金型。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のファンと、前記ファンに連結され、複数の前記羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える、流体送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ファン、成型用金型および流体送り装置に関し、より特定的には、遠心ファンや貫流ファンなどのファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のファンに関して、たとえば、特開２００８−２４１１８８号公報には、送風機の上流側に抵抗体が付着した場合にも、ユニット内部の風速分布を均一にして、サージング現象や逆吸い込み現象を抑制しつつ、流入時の剥離発生を低減することを目的とした貫流送風機が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された貫流送風機においては、外周側の肉厚が内周側よりも厚い複数の第１のブレードと、内周側の肉厚が外周側よりも厚い複数の第２のブレードとが周方向に並んで配置されている。第１のブレードが周方向に２枚連続した場合に、この第１のブレードの両側に第２のブレードが配置され、第２のブレードが２枚連続した場合に、この第２のブレードの両側に第１のブレードが配置される。
【０００３】
また、特開２００６−１７００４３号公報には、Ｎ・Ｚ音の発生を軽減しつつ、かつ送風能力の低下、流体振動による騒音の発生などを抑制することを目的としたクロスフローファンが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたクロスフローファンにおいては、取り付け角度および取り付けピッチが一定で、形状が異なる２種以上のブレードがランダムに配列されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４１１８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７００４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、地球環境の保全のため、家庭用の電気機器のさらなる省エネルギ化が求められている。たとえば、空気調和機（エアーコンディショナ）や空気清浄機といった電気機器の効率は、それに内包される送風機の効率に大きく依存することが知られている。また、回転物体として送風機に設けられたファンブレードの重量を軽量化することにより、ファンブレードを回転駆動するためのモータの消費電力が低減し、送風機または流体送り装置としての効率が向上することが知られている。
【０００６】
しかしながら、ファンブレードの断面形状として採用される翼型（aerofoil）は、そもそも航空機の翼への適用を想定しており、主に航空工学分野において見い出されたものである。このため、翼型のファンブレードは、主に高レイノルズ数領域で最適化されており、家庭用の空気調和機や空気清浄機といった低レイノルズ数領域で用いられるファンブレードの断面としては、必ずしも適切であるとは言えない。
【０００７】
また、ファンブレードの断面形状として翼型や二重円弧が採用される場合、ファンブレードの前縁から３０〜５０％の範囲に厚肉部が存在する。このため、ファンブレードの重量が大きくなり、回転時の摩擦損失などが増大する原因となる。しかしながら、単にファンブレードを軽量化するだけでは、ファンブレードの強度が低下し、割れやその他の品質不良が発生するおそれがある。
【０００８】
したがって、ファンの送風能力を向上させて、家庭用の空気調和機や空気清浄機といった電気機器の省エネルギ化を実現するために、低レイノルズ数領域で用いられるファンブレードとして適切な翼断面形状が求められている。また、揚抗比が高く、かつ、薄くて軽く、強度が高い、翼断面形状が求められている。
【０００９】
一方、単一形状の翼断面を有するファンブレードを等ピッチ（間隔）で配置した場合、ファンの回転に伴って、各ファンブレードの翼端が一定周期で通過することになる。この場合、ファンブレードと、これを覆うケーシングとの接近箇所において、一定周期の圧力変動が生じ、羽根通過音（ｎＺ音：自然数ｎと、ファンブレードの枚数Ｚとを乗じた値によって周波数が定まる音）と呼ばれる狭帯域騒音が発生する原因となる。また、単一形状の翼断面を有するファンブレードを等ピッチで配置した場合、隣接するファンブレード間のそれぞれにほぼ同じ空気流れが形成されることになる。この場合、隣接するファンブレード間の空気流れに伴う乱流騒音が複数のファンブレード間で揃うことになり、狭帯域騒音が発生する原因となる。
【００１０】
このような問題を解決する手段として、複数のファンブレードを配置するピッチをランダムとした、いわゆるランダムピッチファンの採用が考えられる。しかしながら、ランダムピッチファンを採用する場合、隣接するファンブレード間の間隔を決定するに際して、要求される送風性能に基づく最適値から離れて、間隔が大きい箇所と小さい箇所とを意図的に設ける必要がある。
【００１１】
この場合、隣接するファンブレード間の間隔が比較的大きい箇所においては、翼面上の正規の空気流れに対して逆行する空気流れが部分的に形成され、隣接するファンブレード間における空気流れが不安定化するおそれがある。これにより、「ボコボコ」といった低周波数の騒音（異音）が発生し、使用者に耳障りな不快感を与えるという問題が生じる。このような異音は、ファンの回転数が低い間はそれほど大きくないが、ファンの回転数が高くなるにつれて大きくなり、最終的には、ファンのケーシング全体を振動させるほどとなる。
【００１２】
また、隣接するファンブレード間の間隔が比較的小さい箇所においては、ファンブレードの翼面上を流れる空気流れの通風抵抗が増大する。その結果、ファンの送風能力が低下するおそれがある。
【００１３】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、優れた送風能力を発揮するとともに、騒音の発生が効果的に抑制されるファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に従ったファンは、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部を備える。羽根部は、内周側に配置される内縁部と、外周側に配置される外縁部とを有する。羽根部には、内縁部と外縁部との間で延在する翼面が形成される。その翼面は、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる。ファンの回転に伴って、翼面上には内縁部と外縁部との間を流れる流体流れが発生する。羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、正圧面および負圧面に凹部が形成される翼断面を有する。複数の羽根部は、互いに異なる形状の翼断面を有する第１羽根部および第２羽根部を含む。
【００１５】
このように構成されたファンによれば、ファンの回転時に、内縁部および外縁部のいずれか一方から流入し、翼面上を通過し、内縁部および外縁部のいずれか他方から流出する空気流れが発生する。この際、凹部に空気流れの渦（２次流れ）が生成されることによって、翼面上を通過する空気流れ（主流）は、凹部に生じた渦の外側に沿って流れる。これにより、羽根部は、渦が形成された分だけ翼断面が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。結果、ファンの送風能力を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、複数の羽根部が、互いに異なる形状の翼断面を有する第１羽根部および第２羽根部を含む。各羽根部の正圧面および負圧面における静圧分布は、翼断面の形状の影響を受けるため、このような構成によれば、隣接する羽根部間における空気流れや、隣接する羽根部間に流出入する空気流れが、各羽根部間によって異なることになる。これにより、騒音を低減することができる。
【００１７】
また好ましくは、第１羽根部と第２羽根部とは、凹部が形成される位置が互いに異なる。このように構成されたファンによれば、凹部が形成される位置を変化させることによって、翼断面の形状を異ならせる。
【００１８】
また好ましくは、第１羽根部と第２羽根部とは、凹部が形成される数が互いに異なる。このように構成されたファンによれば、凹部が形成される数を変化させることによって、翼断面の形状を異ならせる。
【００１９】
また好ましくは、第１羽根部と第２羽根部とは、凹部の形状が互いに異なる。このように構成されたファンによれば、凹部の形状を変化させることによって、翼断面の形状を異ならせる。
【００２０】
また好ましくは、複数の羽根部は、隣接する羽根部間においてファンの回転軸と外縁部とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される。
【００２１】
このように構成されたファンによれば、ファンの回転に伴って、各羽根部の外縁部が一定周期で通過するにもかかわらず、隣接する羽根部間に流出入する空気流れを各羽根部間によって異ならせることにより、騒音の発生を抑えることができる。また、騒音の低減が実現されるため、ファンに要求される送風能力に基づいて、隣接する羽根部間の間隔を最適値に設定することができる。これにより、各羽根部間における空気流れを安定化させ、異音の発生を防いだり、各羽根部間における空気流れの通風抵抗の増大を抑え、ファンの送風能力を高めたりできる。
【００２２】
また好ましくは、複数の羽根部は、隣接する羽根部間においてファンの回転軸と羽根部の翼断面の図心とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される。
【００２３】
このように構成されたファンによれば、隣接する羽根部間の空気流れに伴う乱流騒音が複数の羽根部間で揃うにもかかわらず、隣接する羽根部間における空気流れを各羽根部間によって異ならせることにより、騒音の発生を抑えることができる。また、騒音の低減が実現されるため、ファンに要求される送風能力に基づいて、隣接する羽根部間の間隔を最適値に設定することができる。これにより、各羽根部間における空気流れを安定化させ、異音の発生を防いだり、各羽根部間における空気流れの通風抵抗の増大を抑え、ファンの送風能力を高めたりできる。
【００２４】
また好ましくは、互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類の羽根部が、不規則な順番に並ぶように配列される。このように構成されたファンによれば、隣接する羽根部間における空気流れや、隣接する羽根部間に流出入する空気流れを、複数の羽根部間においてより効果的にばらつかせることができる。
【００２５】
また好ましくは、正圧面に形成される凹部が、負圧面において凸部を形成し、負圧面に形成される凹部が、正圧面において凸部を形成する。このように構成されたファンによれば、正圧面および負圧面に凹部が形成される翼断面の形状を、簡易な構成により得ることができる。
【００２６】
また好ましくは、羽根部は、内縁部と外縁部との間で一定の厚みの翼断面を有する。このように構成されたファンによれば、一定の厚みの翼断面を有する羽根部を用いた場合であっても、ファンの送風能力を向上させることができる。
【００２７】
また好ましくは、羽根部は、正圧面および負圧面間における翼断面の中心線が複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有する。凹部は、屈曲部により形成される。このように構成されたファンによれば、屈曲部の形成によって羽根部の強度を高めることができる。
【００２８】
また、周方向に配列された複数の羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成される。好ましくは、上述のいずれかに記載のファンは、内側空間から外側空間に流体を送り出す遠心ファンである。このように構成されたファンによれば、遠心ファンの送風能力を向上させるとともに、騒音の発生を効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、周方向に配列された複数の羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成される。好ましくは、上述のいずれかに記載のファンは、ファンの回転軸方向から見た場合に、回転軸に対して一方の側の外側空間から内側空間に流体を取り込み、取り込んだ流体を回転軸に対して他方の側の外側空間に送り出す貫流ファンである。このように構成されたファンによれば、貫流ファンの送風能力を向上させるとともに、騒音の発生を効果的に抑制することができる。
【００３０】
上述のいずれかに記載のファンは、樹脂により形成される。この発明に従った成型用金型は、そのファンを成型するために用いられる。このように構成された成型用金型によれば、樹脂製のファンを製造することができる。
【００３１】
この発明に従った流体送り装置は、上述のいずれかに記載のファンと、ファンに連結され、複数の羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える。このように構成された流体送り装置によれば、送風能力を高く維持しつつ、駆動モータの消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上に説明したように、この発明に従えば、優れた送風能力を発揮するとともに、騒音の発生が効果的に抑制されるファン、そのファンの製造に用いられる成型用金型およびそのファンを備える流体送り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１における遠心ファンを示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った遠心ファンの断面図である。
【図３】図１中の遠心ファンにおいて、ファンブレードの翼面上で生じる現象を模式的に表わした図である。
【図４】図１中の遠心ファンに用いられるファンブレードを示す断面図である。
【図５】図１中の遠心ファンにおいて、ファンブレードの配列を模式的に表わした図である。
【図６】図５中に示すファンブレードの配列の変形例を模式的に表わした図である。
【図７】図１中の遠心ファンの製造時に用いられる成型用金型を示す断面図である。
【図８】図１中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った送風機を示す断面図である。
【図１０】図１中の遠心ファンを用いた空気清浄機を示す断面図である。
【図１１】図４中の複数種類のファンブレードの第１変形例を示す断面図である。
【図１２】図４中の複数種類のファンブレードの第２変形例を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における貫流ファンを示す側面図である。
【図１４】図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った貫流ファンを示す断面斜視図である。
【図１５】図１３中に示す貫流ファンが用いられる空気調和機を示す断面図である。
【図１６】図１５中の空気調和機の吹き出し口近傍を拡大して示す断面図である。
【図１７】図１５中の空気調和機の吹き出し口近傍に生じる空気流れを示す断面図である。
【図１８】図１６中に示す上流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。
【図１９】図１６中に示す下流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００３５】
［実施の形態１］
本実施の形態では、まず、本発明におけるファンが適用される遠心ファンの構造について説明し、続いて、その遠心ファンの製造時に使用される成型用金型の構造およびその遠心ファンが用いられる送風機および空気清浄機の構造について説明する。
【００３６】
（遠心ファンの構造の説明）
図１は、この発明の実施の形態１における遠心ファンを示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った遠心ファンの断面図である。
【００３７】
図１および図２を参照して、本実施の形態における遠心ファン１０は、複数のファンブレード２１を有する。遠心ファン１０は、全体として略円筒形の外観を有し、複数のファンブレード２１は、その略円筒形の周面に配置されている。遠心ファン１０は、樹脂により一体に形成されている。遠心ファン１０は、図１中に示す仮想上の中心軸１０１を中心に、矢印１０３に示す方向に回転する。
【００３８】
遠心ファン１０は、回転する複数のファンブレード２１によって、内周側から取り込んだ空気を外周側に送り出すファンである。遠心ファン１０は、遠心力を利用して、ファンの回転中心側からその半径方向に空気を送り出すファンである。遠心ファン１０は、シロッコファンである。遠心ファン１０は、家庭用の電気機器などのファンに適用される低レイノズル数領域の回転数で使用される。
【００３９】
遠心ファン１０は、支持部としての外周枠１３をさらに有する。外周枠１３は、中心軸１０１を中心に環状に延在して形成されている。外周枠１３は、中心軸１０１の軸方向に距離を隔てた位置にそれぞれ配置されている。一方の外周枠１３には、ディスク部１４を介して、遠心ファン１０を駆動モータに連結するためのボス部１６が一体に形成されている。
【００４０】
複数のファンブレード２１は、中心軸１０１を中心とする周方向に互いに間隔を隔てて配列されている。複数のファンブレード２１は、中心軸１０１の軸方向における両端において、外周枠１３によって支持されている。ファンブレード２１は、一方の外周枠１３上に立設され、他方の外周枠１３に向けて中心軸１０１の軸方向に沿って延びるように形成されている。
【００４１】
ファンブレード２１は、内縁部２６および外縁部２７を有する。内縁部２６は、ファンブレード２１の内周側の端部に配置されている。外縁部２７は、ファンブレード２１の外周側の端部に配置されている。ファンブレード２１は、内縁部２６から外縁部２７に向けて中心軸１０１を中心とする周方向に傾斜して形成されている。ファンブレード２１は、内縁部２６から外縁部２７に向けて遠心ファン１０の回転方向に傾斜して形成されている。
【００４２】
ファンブレード２１には、正圧面２５および負圧面２４からなる翼面２３が形成されている。正圧面２５は、遠心ファン１０の回転方向の側に配置され、負圧面２４は、正圧面２５の裏側に配置されている。遠心ファン１０の回転時、翼面２３上で空気流れが発生するのに伴って、正圧面２５で相対的に大きく、負圧面２４で相対的に小さくなる圧力分布が生じる。ファンブレード２１は、正圧面２５側が凹となり、負圧面２４側が凸となるように、内縁部２６と外縁部２７との間で全体的に湾曲した形状を有する。
【００４３】
図２中には、遠心ファン１０の回転軸である中心軸１０１に直交する平面で切断した場合のファンブレード２１の翼断面が示されている。
【００４４】
ファンブレード２１は、中心軸１０１の軸方向におけるいずれの位置で切断されても同一の翼断面を有するように形成されている。ファンブレード２１は、内縁部２６と外縁部２７との間で薄肉の翼断面を有するように形成されている。ファンブレード２１は、内縁部２６と外縁部２７との間でほぼ一定の厚み（正圧面２５と負圧面２４との間の長さ）を有するように形成されている。
【００４５】
ファンブレード２１は、翼面２３の正圧面２５に凹部５７が形成され、翼面２３の負圧面２４に凹部５６が形成される翼断面を有する。正圧面２５および負圧面２４の少なくともいずれか一方には、複数の凹部５６，５７が形成されている。
【００４６】
本実施の形態では、正圧面２５に、複数の凹部５７（凹部５７ｐ，５７ｑ）が形成されている。正圧面２５には、凸部５２（５２ｐ，５２ｑ，５２ｒ）がさらに形成されている。凸部５２は、遠心ファン１０の回転方向に向けて突出して形成されている。互いに隣り合って配置された凸部５２間の谷部分によって、凹部５７が形成されており、たとえば、凸部５２ｐと凸部５２ｑとの間の谷部分によって凹部５７ｐが形成されている。凹部５７と凸部５２とは、内縁部２６と外縁部２７とを結ぶ方向において交互に並んで形成されている。凹部５７は、略Ｕ字状の断面を有する。
【００４７】
負圧面２４には、複数の凸部５１（凸部５１ｐ，５１ｑ）がさらに形成されている。凸部５１は、貫流ファン１００の回転方向とは反対方向に向けて突出して形成されている。互いに隣り合って配置された凸部５１間の谷部分によって、凹部５６が形成されており、本実施の形態では、凸部５１ｐと凸部５１ｑとの間の谷部分によって凹部５６が形成されている。凹部５６と凸部５１とは、内縁部２６と外縁部２７とを結ぶ方向において交互に並んで形成されている。凹部５６は、略Ｕ字状の断面形状を有する。
【００４８】
凹部５７と凸部５１とは、正圧面２５および負圧面２４の表裏対応する位置に形成され、凸部５２と凹部５６とは、正圧面２５および負圧面２４の表裏対応する位置に形成されている。本実施の形態では、正圧面２５に形成される凹部５７が、負圧面２４において凸部５１を形成し、負圧面２４に形成される凹部５６が、正圧面２５において凸部５２を形成する。正圧面２５および負圧面２４において表裏対応して形成される凹部および凸部は、互いに同一の形状を有する。
【００４９】
凹部５７，５６は、中心軸１０１の軸方向に沿って延びる溝形状をなす。凹部５７，５６からなる溝部は、中心軸１０１の軸方向におけるファンブレード２１の一方端と他方端との間で連続的に延びて形成されている。凹部５７，５６からなる溝部は、中心軸１０１の軸方向におけるファンブレード２１の一方端と他方端との間で直線状に延びて形成されている。
【００５０】
本実施の形態では、正圧面２５に形成される凹部５７が負圧面２４に形成される凹部５６よりも多い数である。
【００５１】
図２中には、ファンブレード２１の翼断面の厚み方向（正圧面２５と負圧面２４とを結ぶ方向）における中心線１０６が示されている。ファンブレード２１は、ファンブレード２１の翼断面の中心線１０６が内縁部２６と外縁部２７との間の複数箇所で屈曲する屈曲部４１を有する。凹部５６，５７は、その屈曲部４１により形成されている。
【００５２】
本実施の形態では、ファンブレード２１が内縁部２６と外縁部２７との間の３箇所で屈曲部４１を有する。ファンブレード２１は、内縁部２６および外縁部２７の近傍にそれぞれ配置される屈曲部４１Ａと、内縁部２６および外縁部２７の間の翼中央部に配置される屈曲部４１Ｂとを有する。屈曲部４１Ａは、正圧面２５に凹部５７を形成し、負圧面２４に凸部５１を形成している。屈曲部４１Ｂは、正圧面２５に凸部５２を形成し、負圧面２４に凹部５６を形成している。
【００５３】
このような構成により、凹部５７が内縁部２６および外縁部２７の近傍に形成され、さらに、凹部５６が内縁部２６および外縁部２７の間の翼中央部に形成されている。ファンブレード２１は、略Ｗ字状の翼断面形状を有する。
【００５４】
屈曲部４１は、少なくとも１箇所で、凹部５６，５７の深さＴがファンブレード２１の厚みｔよりも大きくなるように屈曲する。屈曲部４１は、内縁部２６と外縁部２７とを結ぶ方向において、折れ方向が交互に反対方向となるように形成されている。屈曲部４１は、丸みを帯びるように折れ曲がって形成されている。屈曲部４１は、角部をなすように折れ曲がって形成されてもよい。
【００５５】
図３は、図１中の遠心ファンにおいて、ファンブレードの翼面上で生じる現象を模式的に表わした図である。図１から図３を参照して、遠心ファン１０を回転させると、図１中の矢印１０２に示すように、内縁部２６から流入し、翼面２３上を通過して、外縁部２７から流出する空気流れが、隣接するファンブレード２１間に発生する。この際、翼面２３に形成された凹部５６，５７に空気流れの渦３２（２次流れ）が生成されることによって、翼面２３上を通過する空気流れ３１（主流）は、凹部５６，５７に生じた渦３２の外側に沿って流れる。
【００５６】
これにより、ファンブレード２１は、薄肉の翼断面を有するにもかかわらず、渦３２が形成された凹部５６，５７の深さの分だけ翼断面が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。この結果、凹部５６，５７が形成された内縁部２６の近傍で生じる揚力を大幅に増大させることができる。
【００５７】
また、屈曲部４１による屈曲構造によってファンブレード２１の強度を向上させることができる。この結果、遠心ファン１０が薄肉の翼断面を有する樹脂製ファンであるにもかかわらず、ファンの強度に対する信頼性を向上させることができる。また、強度を向上させた分だけファンブレード２１を薄肉化することも可能となる。これにより、遠心ファン１０を軽量化したり、低コスト化したりすることができる。
【００５８】
以上に説明した理由により、揚抗比が高く、かつ、薄くて軽く、強度が高い翼断面を有する遠心ファン１０を実現することができる。
【００５９】
図４は、図１中の遠心ファンに用いられるファンブレードを示す断面図である。図中には、図２中に示すファンブレードの断面が示されている。図３を参照して、本実施の形態における遠心ファン１０においては、複数のファンブレード２１が、複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅから構成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅは、互いに異なる形状の翼断面を有する。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅの各ファンブレードは、複数ずつ設けられている。
【００６０】
ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅの形状についてより具体的に説明する。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅは、共通して、略Ｗ字状の翼断面を有するが、凹部５６，５７が形成される位置が互いに異なる。凹部５６が形成される位置に注目すると、ファンブレード２１Ａでは、凹部５６が内縁部２６に近い位置に形成され、ファンブレード２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄとなるにつれて凹部５６が内縁部２６から離れ、外縁部２７に近づく位置に形成されている。そして、ファンブレード２１Ｅでは、凹部５６が外縁部２７に近い位置に形成されている。凹部５７ｐおよび凹部５７ｑも、ファンブレード２１Ａから、ファンブレード２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅとなるにつれて内縁部２６から離れ、外縁部２７に近づくように形成されている。
【００６１】
代表的に図４中のファンブレード２１Ａに示すように、凹部５６の上方において凸部５２の頂部から凸部５１の頂部に向けて滑らかに延在する負圧面２４´を想定した場合に、好ましくは、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅは、各ファンブレードの負圧面２４´が図４中に示す断面において内縁部２６と外縁部２７との間で互いに異なる輪郭となるように形成されている。
【００６２】
図５は、図１中の遠心ファンにおいて、ファンブレードの配列を模式的に表わした図である。図５を参照して、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅは、中心軸１０１を中心とする周方向において不規則（ランダム）な順番で並ぶように配列されている。すなわち、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅが、規則性を持った順番（たとえば、ファンブレード２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅ→２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅ→２１Ａ→２１Ｂ…といった順番）で繰り返し並ばないように配列されている。
【００６３】
図５中に示す例では、中心軸１０１を中心にその時計回り方向に、ファンブレード２１Ｃ，２１Ｅ，２１Ａ，２１Ｄ，２１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｂ，２１Ｄ，２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｅが順に並んでいる。
【００６４】
なお、上記の例では、５種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｅを１セットと考えて、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅの並びが異なる複数のセットを順に配置する構成としたが、これに限られず、たとえば、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅの各ファンブレードを複数ずつ準備し、その中から適当なファンブレードを選択して順に並べる構成としてもよい。また、全体として規則性を持たずにファンブレード２１Ａ〜２１Ｅが配列されれば、特定種類のファンブレードが連続して並んでもよい。また、遠心ファン１０に使用されるファンブレード２１Ａ〜２１Ｅの各ファンブレードの数は、全てが同じでなくてもよい。また、遠心ファン１０に使用されるファンブレード２１の全てが、互いに異なる翼断面形状を有してもよい。使用されるファンブレード２１の種類の数は、好ましくは３種類以上であり、より好ましくは４種類以上である。
【００６５】
本実施の形態における遠心ファン１０においては、複数のファンブレード２１が、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と各ファンブレード２１の外縁部２７とを結ぶ線がなす角度αが等しくなるように配列されている。さらに、複数のファンブレード２１は、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と各ファンブレード２１の内縁部２６とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列されてもよい。
【００６６】
図６は、図５中に示すファンブレードの配列の変形例を模式的に表わした図である。図６を参照して、互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが、不規則な順番で並ぶ構造は、図５中に示す配列と同様である。本変形例では、複数のファンブレード２１が、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と各ファンブレード２１の翼断面の図心とを結ぶ線がなす角度βが等しくなるように配列されている。ファンブレード２１の翼断面の図心は、翼断面の重心に当たり、翼断面の断面一次モーメントを翼断面全体の断面積で除した値により求められる。
【００６７】
なお、図５中に示す配列の形態と図６中に示す配列の形態との両方を満たすように、複数のファンブレード２１が配列されてもよい。
【００６８】
図４から図６を参照して、上記に説明したように、遠心ファン１０においては、凹部５６，５７が形成される位置が異なるファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが使用されるため、複数のファンブレード２１間で翼断面が異なる。ファンブレード２１の翼断面の形状は、遠心ファン１０の回転時に正圧面２５および負圧面２４上の静圧分布に影響を与えるため、隣接するファンブレード２１間における空気流れや、外縁部２７および内縁部２６を通じて隣接するファンブレード２１間に流出入する空気流れが、各ファンブレード２１間によって異なることになる。
【００６９】
一方、図５中に示す例では、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と各ファンブレード２１の外縁部２７とを結ぶ線がなす角度αが等しくなるように、複数のファンブレード２１が配置されている。このような場合であっても、隣接するファンブレード２１間に流出入する空気流れが各ファンブレード２１間によって異なることにより、ファンブレード２１の外縁部２７とファンケーシングとの接近箇所における空気流れに擾乱を生じさせることができる。これにより、その接近箇所をファンブレード２１の外縁部２７が通過する際の圧力変動のタイミングを一定周期から外すことができ、結果、羽根通過音（ｎＺ音）に起因する狭帯域騒音を許容程度にまで抑えることができる。
【００７０】
また、図６中に示す例では、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と各ファンブレード２１の翼断面の図心とを結ぶ線がなす角度βが等しくなるように、複数のファンブレード２１が配置されている。このような場合であっても、隣接するファンブレード２１間における空気流れが各ファンブレード２１によって異なることにより、ファンブレード２１間の空気流れに起因する狭帯域騒音を許容程度に抑えることができる。
【００７１】
以上に説明したように狭帯域騒音の低減が実現されるため、図５および図６中に示すいずれの例においても、遠心ファン１０に要求される送風能力に基づいて、隣接するファンブレード２１間の間隔を最適値に設定することができる。これにより、隣接するファンブレード２１間で空気流れの逆流が部分的に生じるなどの現象を防ぎ、各ファンブレード２１間における空気流れを安定化させることができる。結果、低周波数の騒音（異音）の発生を防ぐとともに、送風能力を高めることができる。また、各ファンブレード２１間における空気流れの通風抵抗が顕著に増大するといった現象を防ぐことでも、送風能力を高めることができる。
【００７２】
遠心ファン１０は、後述する貫流ファンと比較して、ファンに負荷する空気流れの圧力損失が大きい機器に適用される。この場合、隣接するファンブレード２１間で空気流れの逆流が生じ易くなるため、このような現象を防ぐことが可能な本発明の構造がより有効に遠心ファン１０に適用される。
【００７３】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における遠心ファン１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における遠心ファン１０は、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部としてのファンブレード２１を備える。ファンブレード２１は、内周側に配置される内縁部２６と、外周側に配置される外縁部２７とを有する。ファンブレード２１には、内縁部２６と外縁部２７との間で延在する翼面２３が形成される。その翼面２３は、ファンの回転方向の側に配置される正圧面２５と、正圧面２５の裏側に配置される負圧面２４とからなる。ファンの回転に伴って、翼面２３上には内縁部２６と外縁部２７との間を流れる流体流れとしての空気流れが発生する。ファンブレード２１は、ファンの回転軸としての中心軸１０１に直交する平面により切断された場合に、正圧面２５および負圧面２４に凹部５６，５７が形成される翼断面を有する。複数のファンブレード２１は、互いに異なる形状の翼断面を有するファンブレード２１Ａ〜２１Ｅを含む。
【００７４】
（成型用金型、送風機および空気清浄機の構造の説明）
図７は、図１中の遠心ファンの製造時に用いられる成型用金型を示す断面図である。図７を参照して、成型用金型１１０は、固定側金型１１４および可動側金型１１２を有する。固定側金型１１４および可動側金型１１２により、遠心ファン１０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１１６が規定されている。
【００７５】
成型用金型１１０には、キャビティ１１６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、ガラス繊維入りのＡＳ（アクリロニトリルおよびスチレンの共重合化合物）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。
【００７６】
なお、後述する実施の形態３における貫流ファン１００も、図７中の成型用金型１１０と同様の構造を有する金型により製造される。
【００７７】
図８は、図１中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿った送風機を示す断面図である。図８および図９を参照して、送風機１２０は、外装ケーシング１２６内に、駆動モータ１２８と、遠心ファン１０と、ケーシング１２９とを有する。
【００７８】
駆動モータ１２８の出力軸は、遠心ファン１０と一体に成型されたボス部１６に連結されている。ケーシング１２９は、誘導壁１２９ａを有する。誘導壁１２９ａは、遠心ファン１０の外周上に配置される略３／４円弧によって形成されている。誘導壁１２９ａは、ファンブレード２１の回転により発生する気流をファンブレード２１の回転方向に誘導しつつ、気流の速度を増大させる。
【００７９】
ケーシング１２９には、吸い込み部１３０および吹き出し部１２７が形成されている。吸い込み部１３０は、中心軸１０１の延長上に位置して形成されている。吹き出し部１２７は、誘導壁１２９ａの一部から誘導壁１２９ａの接線方向の一方に開放されて形成されている。吹き出し部１２７は、誘導壁１２９ａの一部から誘導壁１２９ａの接線方向の一方に突出する角筒形状をなしている。
【００８０】
駆動モータ１２８の駆動により、遠心ファン１０が矢印１０３に示す方向に回転する。このとき、空気が吸い込み部１３０からケーシング１２９内に取り込まれ、遠心ファン１０の内周側空間１３１から外周側空間１３２へと送り出される。外周側空間１３２に送り出された空気は、矢印１０４に示す方向に沿って周方向に流れ、吹き出し部１２７を通じて外部に送風される。
【００８１】
図１０は、図１中の遠心ファンを用いた空気清浄機を示す断面図である。図１０を参照して、空気清浄機１４０は、ハウジング１４４と、送風機１５０と、ダクト１４５と、（ＨＥＰＡ：High Efficiency Particulate Air Filter）フィルタ１４１とを有する。
【００８２】
ハウジング１４４は、後壁１４４ａおよび天壁１４４ｂを有する。ハウジング１４４には、空気清浄機１４０が設置された室内の空気を吸い込むための吸い込み口１４２が形成されている。吸い込み口１４２は、後壁１４４ａに形成されている。ハウジング１４４には、さらに、清浄空気を室内に向けて放出する吹き出し口１４３が形成されている。吹き出し口１４３は、天壁１４４ｂに形成されている。一般的に、空気清浄機１４０は、後壁１４４ａを室内の壁に対向させるようにして壁際に設置される。
【００８３】
フィルタ１４１は、ハウジング１４４の内部において、吸い込み口１４２と向い合って配置されている。吸い込み口１４２を通じてハウジング１４４内部に導入された空気は、
フィルタ１４１を通過する。これにより、空気中の異物が除去される。
【００８４】
送風機１５０は、室内の空気をハウジング１４４内部に吸引するとともに、フィルタ１４１により清浄された空気を、吹き出し口１４３を通じて室内に送り出すために設けられている。送風機１５０は、遠心ファン１０と、ケーシング１５２と、駆動モータ１５１とを有する。ケーシング１５２は、誘導壁１５２ａを有する。ケーシング１５２には、吸い込み部１５３および吹き出し部１５４が形成されている。
【００８５】
ダクト１４５は、送風機１５０の上方に設けられ、清浄空気をケーシング１５２から吹き出し口１４３に導く導風路として設けられている。ダクト１４５は、その下端が吹き出し部１５４に連なり、その上端が開放された角筒形をなす形状を有する。ダクト１４５は、吹き出し部１５４から吹き出された清浄空気を、吹き出し口１４３に向けて層流に誘導するように形成されている。
【００８６】
このような構成を備える空気清浄機１４０においては、送風機１５０の駆動により、ファンブレード２１が回転し、室内の空気が吸い込み口１４２からハウジング１４４内に吸い込まれる。このとき、吸い込み口１４２および吹き出し口１４３間に空気流れが発生し、吸い込まれた空気に含まれる塵埃等の異物は、フィルタ１４１により除去される。
【００８７】
フィルタ１４１を通過して得られた清浄空気は、ケーシング１５２内部に吸い込まれる。この際、ケーシング１５２内に吸い込まれた清浄空気は、ファンブレード２１周りの誘導壁１５２ａによって層流となる。層流とされた空気は、誘導壁１５２ａに沿って吹き出し部１５４に誘導され、吹き出し部１５４からダクト１４５内に送風される。空気は、吹き出し口１４３から外部空間に向けて放出される。
【００８８】
なお、本実施の形態では、空気清浄機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気調和機（エアーコンディショナ）や加湿機、冷却装置、換気装置などの流体を送り出す装置に、本発明における遠心ファンを適用することが可能である。
【００８９】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における遠心ファン１０によれば、ファンブレード２１に凹部５６，５７を形成することによって、家庭用の電気機器などのファンに適用される低レイノズル数領域において、ファンブレード２１の回転に伴って生じる揚力を大幅に増大させることができる。また、互いに異なる形状の翼断面を有するファンブレード２１Ａ〜２１Ｅを用いることにより、ファンの回転に伴って発生する狭帯域騒音を低減させることができる。したがって、騒音の発生を抑制しつつ、遠心ファン１０の送風能力を高めることができる。
【００９０】
また、本実施の形態における空気清浄機１４０によれば、送風能力に優れる遠心ファン１０を用いることによって、駆動モータ１５１の消費電力を低減させ、省エネルギ化に貢献可能な空気清浄機１４０を実現することができる。また、騒音の低減が図られる遠心ファン１０を用いることによって、静粛性能に優れた空気清浄機１４０を実現することができる。
【００９１】
［実施の形態２］
本実施の形態では、図４中に示す複数種類のファンブレードの各種変形例について説明する。
【００９２】
図１１は、図４中の複数種類のファンブレードの第１変形例を示す断面図である。図１１を参照して、本変形例では、複数のファンブレード２１が、互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄから構成されている。
【００９３】
ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄの形状についてより具体的に説明すると、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄは、凹部５６，５７が形成される数が互いに異なる。ファンブレード２１Ａには、１つの凹部５６と、２つの凹部５７とが形成され、ファンブレード２１Ｂには、２つの凹部５６と、３つの凹部５７とが形成され、ファンブレード２１Ｃには、３つの凹部５６と、４つの凹部５７とが形成され、ファンブレード２１Ｄには、４つの凹部５６と、５つの凹部５７とが形成されている。
【００９４】
図１２は、図４中の複数種類のファンブレードの第２変形例を示す断面図である。図１２を参照して、本変形例では、複数のファンブレード２１が、互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄから構成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄの各ファンブレードは、内縁部２６と外縁部２７との間の複数個所で角部をなすように折れ曲がって形成されている。なお、その角部は、樹脂成型用の金型からファンブレード２１を抜き出す工程を考慮して、多少の丸みを有してもよい。
【００９５】
ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄの形状についてより具体的に説明すると、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄは、凹部５６，５７が形成される位置や数、凹部５６，５７の形状が互いに異なる。ファンブレード２１Ａには、３つの凹部５６と、４つの凹部５７とが形成され、ファンブレード２１Ｂ〜２１Ｄの各ファンブレードには、２つの凹部５６と、３つの凹部５７とが形成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｄに形成される凹部５６，５７は、基本的に、２辺によって凹形状が規定される三角形状を有するが、ファンブレード２１Ｂに形成される１つの凹部５６と、ファンブレード２１Ｃに形成される１つの凹部５７とは、３辺によって凹形状が規定される四角形状を有する。
【００９６】
図１１および図１２中に示すように、凹部５６，５７の位置、数、形状を変化させることによって、互いに異なる形状の複数種類のファンブレード２１を容易に得ることができる。
【００９７】
このように構成された、この発明の実施の形態２における遠心ファンによれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【００９８】
［実施の形態３］
本実施の形態では、本発明におけるファンが適用される貫流ファンの構造について説明し、続いて、その貫流ファンが用いられる空気調和機（エアーコンディショナ）の構造について説明する。なお、本実施の形態における貫流ファンは、実施の形態１における遠心ファン１０と比較して、部分的に同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。
【００９９】
（貫流ファンの構造の説明）
図１３は、この発明の実施の形態３における貫流ファンを示す側面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿った貫流ファンを示す断面斜視図である。
【０１００】
図１３および図１４を参照して、本実施の形態における貫流ファン（クロスフローファン）１００は、複数のファンブレード２１を有する。貫流ファン１００は、全体として略円筒形の外観を有し、複数のファンブレード２１は、その略円筒形の周面に配置されている。貫流ファン１００は、樹脂により一体に形成されている。貫流ファン１００は、図中に示す仮想上の中心軸１０１を中心に、矢印１０３に示す方向に回転する。
【０１０１】
貫流ファン１００は、回転する複数のファンブレード２１によって、回転軸である中心軸１０１に直交する方向に送風するファンである。貫流ファン１００は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１に対して一方の側の外側空間からファンの内側空間に空気を取り込み、さらに取り込んだ空気を中心軸１０１に対して他方の側の外側空間に送り出すファンである。貫流ファン１００は、中心軸１０１に直交する平面内において中心軸１０１に交差する方向に流れる空気流れを形成する。貫流ファン１００は、中心軸１０１に平行な平面状の吹き出し流れを形成する。
【０１０２】
貫流ファン１００は、家庭用の電気機器などのファンに適用される低レイノズル数領域の回転数で使用される。
【０１０３】
貫流ファン１００は、中心軸１０１の軸方向に並べられた複数の羽根車１２が組み合わさって構成されている。各羽根車１２において、複数のファンブレード２１は中心軸１０１を中心に周方向に互いに間隔を隔てて設けられている。
【０１０４】
貫流ファン１００は、支持部としての外周枠１３をさらに有する。外周枠１３は、中心軸１０１を中心に環状に延在するリング形状を有する。外周枠１３は、端面１３ａおよび端面１３ｂを有する。端面１３ａは、中心軸１０１の軸方向に沿った一方の方向に面して形成されている。端面１３ｂは、端面１３ａの裏側に配置され、中心軸１０１の軸方向に沿った他方の方向に面して形成されている。
【０１０５】
外周枠１３は、中心軸１０１の軸方向において隣り合う羽根車１２間に介在するように設けられている。
【０１０６】
互いに隣り合って配置された図１３中の羽根車１２Ａおよび羽根車１２Ｂに注目すると、羽根車１２Ａに設けられる複数のファンブレード２１は、端面１３ａ上に立設され、中心軸１０１の軸方向に沿って板状に延在するように形成されている。羽根車１２Ｂに設けられる複数のファンブレード２１は、端面１３ｂ上に立設され、中心軸１０１の軸方向に沿って板状に延在するように形成されている。
【０１０７】
複数のファンブレード２１は、実施の形態１において説明したファンブレード２１と同様の構造（凹部５６，５７が形成される構造、互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｅにより構成される構造、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｅが不規則な順番で配列される構造）を有する。
【０１０８】
但し、本実施の形態における貫流ファン１００においては、複数のファンブレード２１がランダムピッチで配列されている点が、実施の形態１における遠心ファン１０と異なる。このランダムピッチは、たとえば、複数のファンブレード２１を乱数正規分布に従って不等間隔に配置することにより実現される。複数の羽根車１２は、ファンブレード２１の配列が互いに同一となるように形成されている。すなわち、各羽根車１２において、複数のファンブレード２１を配列する間隔と、その間隔で配列されるファンブレード２１の順番とは、複数の羽根車１２間で同一である。
【０１０９】
複数の羽根車１２は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に隣接する羽根車１２間でずらし角度θが生じるように積層されている。たとえば、挙げる順に隣り合って配置された図１３中の羽根車１２Ａ、羽根車１２Ｂおよび羽根車１２Ｃに注目すると、羽根車１２Ｂは、羽根車１２Ａに対して、羽根車１２Ａおよび羽根車１２Ｂの全てのファンブレード２１が中心軸１０１の軸方向において重なる位置から、中心軸１０１を中心にずらし角度θだけずれるように積層されている。さらに、羽根車１２Ｃは、羽根車１２Ｂに対して、羽根車１２Ｂおよび羽根車１２Ｃの全てのファンブレード２１が中心軸１０１の軸方向において重なる位置から、中心軸１０１を中心にずらし角度θ（羽根車１２Ａから見れば２θ）だけずれるように積層されている。
【０１１０】
ずらし角度θを設ける理由は、中心軸１０１の軸方向においてファンブレード２１の位置を複数の羽根車１２間でより積極的にずらすことによって、各羽根車１２で発生する羽根通過音を互いに打ち消し合わせて減衰させるためである。
【０１１１】
（空気調和機の構造の説明）
図１５は、図１３中に示す貫流ファンが用いられる空気調和機を示す断面図である。図１５を参照して、空気調和機２１０は、室内に設置され、室内側熱交換器２２９が設けられる室内機２２０と、室外に設置され、室外側熱交換器および圧縮機が設けられる図示しない室外機とから構成されている。室内機２２０および室外機は、室内側熱交換器２２９と室外側熱交換器との間で冷媒ガスを循環させるための配管により接続されている。
【０１１２】
室内機２２０は、送風機２１５を有する。送風機２１５は、貫流ファン１００と、貫流ファン１００を回転させるための図示しない駆動モータと、貫流ファン１００の回転に伴って、所定の気流を発生させるためのケーシング２２２とから構成されている。
【０１１３】
ケーシング２２２は、キャビネット２２２Ａおよびフロントパネル２２２Ｂを有する。キャビネット２２２Ａは、室内の壁面に支持されており、フロントパネル２２２Ｂは、キャビネット２２２Ａに着脱自在に取り付けられている。フロントパネル２２２Ｂの下端部とキャビネット２２２Ａの下端部との間隙には、吹き出し口２２５が形成されている。吹き出し口２２５は、室内機２２０の幅方向に延びる略矩形に形成され、前方下方に臨んで設けられている。フロントパネル２２２Ｂの上面には、格子状の吸い込み口２２４が形成されている。
【０１１４】
フロントパネル２２２Ｂに対向する位置には、吸い込み口２２４から吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕集・除去するためのエアフィルタ２２８が設けられている。フロントパネル２２２Ｂとエアフィルタ２２８との間に形成される空間には、図示しないエアフィルタ清掃装置が設けられている。エアフィルタ清掃装置によって、エアフィルタ２２８に蓄積した塵埃が自動的に除去される。
【０１１５】
ケーシング２２２の内部には、吸い込み口２２４から吹き出し口２２５に向けて空気が流通する送風通路２２６が形成されている。吹き出し口２２５には、左右方向の吹き出し角度を変更可能な縦ルーバ２３２と、上下方向の吹き出し角度を、前方上方、水平方向、前方下方および真下方向に変更可能な複数の横ルーバ２３１とが設けられている。
【０１１６】
送風通路２２６の経路上における、貫流ファン１００とエアフィルタ２２８との間には、室内側熱交換器２２９が配置されている。室内側熱交換器２２９は、上下方向に複数段、かつ前後方向に複数列に並設される蛇行した図示しない冷媒管を有する。室内側熱交換器２２９は、屋外に設置される室外機の圧縮機に接続されており、圧縮機の駆動によって冷凍サイクルが運転される。冷凍サイクルの運転によって、冷房運転時には室内側熱交換器２２９が周囲温度よりも低温に冷却され、暖房運転時には室内側熱交換器２２９が周囲温度よりも高温に加熱される。
【０１１７】
図１６は、図１５中の空気調和機の吹き出し口近傍を拡大して示す断面図である。図１５および図１６を参照して、ケーシング２２２は、前方壁部２５１および後方壁部２５２を有する。前方壁部２５１および後方壁部２５２は、互いに間隔を隔てて向い合って配置されている。
【０１１８】
送風通路２２６の経路上には、前方壁部２５１と後方壁部２５２との間に位置するように貫流ファン１００が配置されている。前方壁部２５１には、貫流ファン１００の外周面に向けて突出し、貫流ファン１００と前方壁部２５１との隙間を微小とする突出部２５３が形成されている。後方壁部２５２には、貫流ファン１００の外周面に向けて突出し、貫流ファン１００と後方壁部２５２との隙間を微小とする突出部２５４が形成されている。
【０１１９】
ケーシング２２２は、上側ガイド部２５６および下側ガイド部２５７を有する。送風通路２２６は、貫流ファン１００よりも空気流れの下流側において、上側ガイド部２５６および下側ガイド部２５７によって規定されている。
【０１２０】
上側ガイド部２５６および下側ガイド部２５７は、それぞれ、前方壁部２５１および後方壁部２５２から連なり、吹き出し口２２５に向けて延在している。上側ガイド部２５６および下側ガイド部２５７は、貫流ファン１００によって送り出された空気を、上側ガイド部２５６が内周側となり、下側ガイド部２５７が外周側となるように湾曲させ、前方下方へと案内するように形成されている。上側ガイド部２５６および下側ガイド部２５７は、貫流ファン１００から吹き出し口２２５に向かうほど、送風通路２２６の断面積が拡大するように形成されている。
【０１２１】
本実施の形態では、前方壁部２５１および上側ガイド部２５６がフロントパネル２２２Ｂに一体に形成されている。後方壁部２５２および下側ガイド部２５７がキャビネット２２２Ａに一体に形成されている。
【０１２２】
なお、実施の形態１において、ファンブレード２１の外縁部２７とファンケーシングとの接近箇所における空気流れに擾乱が生じさせる現象を説明したが、空気調和機２１０において、この接近箇所は、ケーシング２２２の前方壁部２５１とファンブレード２１とが対峙する空間にあたる。
【０１２３】
図１７は、図１５中の空気調和機の吹き出し口近傍に生じる空気流れを示す断面図である。図１５から図１７を参照して、送風通路２２６上の経路上には、貫流ファン１００よりも空気流れの上流側に位置して上流側外側空間２４６が形成され、貫流ファン１００の内側（周方向に配列された複数のファンブレード２１の内周側）に位置して内側空間２４７が形成され、貫流ファン１００よりも空気流れの下流側に位置して下流側外側空間２４８が形成されている。
【０１２４】
貫流ファン１００の回転時、突出部２５３，２５４を境にして送風通路２２６の上流側領域２４１には、上流側外側空間２４６からファンブレード２１の翼面２３上を通って内側空間２４７に向かう空気流れ２６１が形成され、突出部２５３，２５４を境にして送風通路２２６の下流側領域２４２には、内側空間２４７からファンブレード２１の翼面２３上を通って下流側外側空間２４８に向かう空気流れ２６１が形成される。このとき、前方壁部２５１に隣接する位置には、空気流れの渦２６２が形成される。
【０１２５】
図１８は、図１６中に示す上流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。
【０１２６】
図１８を参照して、図１６中の上流側領域２４１において、上流側外側空間２４６から内側空間２４７に向かう空気流れが形成されるとき、ファンブレード２１の翼面２３上では、外縁部２７から流入し、翼面２３上を通過し、内縁部２６から流出する空気流れが発生する。この際、正圧面２５に形成された凹部５７には、時計回りの空気流れの渦６３（２次流れ）が形成され、負圧面２４に形成された凹部５６には、反時計周りの空気流れの渦６２が生成される。これにより、翼面２３上を通過する空気流れ６１（主流）は、凹部５７，５６に生じた渦６３，６２の外側に沿って流れる。
【０１２７】
図１９は、図１６中に示す下流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。
【０１２８】
図１９を参照して、図１６中の下流側領域２４２において、内側空間２４７から下流側外側空間２４８に向かう空気流れが形成されるとき、ファンブレード２１の翼面２３上では、内縁部２６から流入し、翼面２３上を通過し、外縁部２７から流出する空気流れが発生する。この際、正圧面２５に形成された凹部５７には、反時計回りの空気流れの渦６８（２次流れ）が形成され、負圧面２４に形成された凹部５６には、時計周りの空気流れの渦６７が生成される。これにより、翼面２３上を通過する空気流れ６６（主流）は、凹部５７，５６に生じた渦６８，６７の外側に沿って流れる。
【０１２９】
すなわち、貫流ファン１００においては、ファンブレード２１が上流側領域２４１から下流側領域２４２に移動すると、翼面２３上における空気の流れ方向が反転し、これに伴って、凹部５７，５６に生じる渦の回転方向も反転する。
【０１３０】
本実施の形態における貫流ファン１００においては、凹部５７，５６に渦（２次流れ）が形成されることによって、ファンブレード２１が、翼断面が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。この結果、ファンブレード２１で生じる揚力を大幅に増大させることができる。
【０１３１】
また、貫流ファン１００においては、凹部５６，５７が形成される位置が異なる図４中のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが使用される。この構成によって、羽根通過音（ｎＺ音）に起因する狭帯域騒音やファンブレード２１間の空気流れに起因する狭帯域騒音を低減することができる。また、このように狭帯域騒音の低減が実現されるため、貫流ファン１００に要求される送風能力に基づいて、隣接するファンブレード２１間の間隔を最適値に設定することができる。すなわち、複数のファンブレード２１をランダムピッチで配列する場合に、そのピッチのばらつきを極力小さく抑えることが可能となる。
【０１３２】
図１３中に示すように、貫流ファン１００は、複数個の羽根車１２が中心軸１０１の軸方向に並べられて構成される。このため、貫流ファン１００では、既に説明した遠心ファンと比較して、各羽根車１２のファンに負荷する空気流れの圧力損失は小さくなり、隣接するファンブレード２１間で空気流れの逆流が生じ難い。このため、本実施の形態では、複数のファンブレード２１をランダムピッチにより配列する構成をとりつつも、空気流れの逆流に起因する低周波数の騒音（異音）の発生を抑えることができる。
【０１３３】
なお、貫流ファン１００においても、図５および図６中に示すような複数のファンブレード２１を等ピッチに配列する構成が適用されてもよい。また、本実施の形態では、空気調和機を例に挙げて説明したが、この他に、たとえば、空気清浄機や加湿機、冷却装置、換気装置などの流体を送り出す装置に、本発明における貫流ファンを適用することが可能である。
【０１３４】
このように構成された、この発明の実施の形態３における貫流ファン１００および空気調和機２１０によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【０１３５】
以上に説明した実施の形態１から３に記載のファンの構造を適宜組み合わせて新たなファンを構成してもよい。たとえば、実施の形態２において説明したファンブレードを用いて、実施の形態３における貫流ファン１００を構成してもよい。
【０１３６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
この発明は、主に、空気清浄機や空気調和機などの送風機能を有する家庭用の電気機器に適用される。
【符号の説明】
【０１３８】
１０  遠心ファン、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  羽根車、１３  外周枠、１３ａ，１３ｂ  端面、１４  ディスク部、１６  ボス部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ  ファンブレード、２３  翼面、２４  負圧面、２５  正圧面、２６  内縁部、２７  外縁部、３２，６２，６３，６７，６８，２６２  渦、４１，４１Ａ，４１Ｂ  屈曲部、５１，５１ｐ，５１ｑ，５２，５２ｐ，５２ｑ  凸部、５６，５７，５７ｐ，５７ｑ  凹部、１００  貫流ファン、１０１  中心軸、１０６  中心線、１１０  成型用金型、１１２  可動側金型、１１４  固定側金型、１１６  キャビティ、１２０，１５０，２１５  送風機、１２６  外装ケーシング、１２７，１５４  吹き出し部、１２８，１５１  駆動モータ、１２９，１５２，２２２  ケーシング、１２９ａ，１５２ａ  誘導壁、１３０，１５３  吸い込み部、１３１  内周側空間、１３２  外周側空間、１４０  空気清浄機、１４１  フィルタ、１４２，２２４  吸い込み口、１４３，２２５  吹き出し口、１４４  ハウジング、１４４ａ  後壁、１４４ｂ  天壁、１４５  ダクト、２１０  空気調和機、２２０  室内機、２２２Ａ，２２２Ｂ  キャビネット、２２６  送風通路、２２８  エアフィルタ、２２９  室内側熱交換器、２３１  横ルーバ、２３２  縦ルーバ、２４１  上流側領域、２４２  下流側領域、２４６  上流側外側空間、２４７  内側空間、２４８  下流側外側空間、２５１  前方壁部、２５２  後方壁部、２５３，２５４  突出部、２５６  上側ガイド部、２５７  下側ガイド部。
【図１】
2011190747.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月15日(2011.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に従ったファンは、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部を備える。羽根部は、内周側に配置される内縁部と、外周側に配置される外縁部とを有する。羽根部には、内縁部と外縁部との間で延在する翼面が形成される。その翼面は、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる。ファンの回転に伴って、翼面上には内縁部と外縁部との間を流れる流体流れが発生する。羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、正圧面および負圧面に凹部が形成される翼断面を有する。複数の羽根部から任意に選んだ１つの羽根部を第１羽根部という場合に、残る複数の羽根部の中には、第１羽根部と異なる形状の翼断面を有する第２羽根部が存在する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明においては、複数の羽根部から任意に選んだ１つの羽根部を第１羽根部という場合に、残る複数の羽根部の中には、第１羽根部と異なる形状の翼断面を有する第２羽根部が存在する。各羽根部の正圧面および負圧面における静圧分布は、翼断面の形状の影響を受けるため、このような構成によれば、隣接する羽根部間における空気流れや、隣接する羽根部間に流出入する空気流れが、各羽根部間によって異なることになる。これにより、騒音を低減することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側に配置される内縁部と、外周側に配置される外縁部とを有し、周方向に互いに間隔を隔てて配列される複数の羽根部を備え、
前記羽根部には、前記内縁部と前記外縁部との間で延在し、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、前記正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる翼面が形成され、
ファンの回転に伴って、前記翼面上には前記内縁部と前記外縁部との間を流れる流体流れが発生し、
前記羽根部は、ファンの回転軸に直交する平面により切断された場合に、前記正圧面および前記負圧面に凹部が形成される翼断面を有し、
複数の前記羽根部から任意に選んだ１つの羽根部を第１羽根部という場合に、残る複数の前記羽根部の中には、前記第１羽根部と異なる形状の翼断面を有する第２羽根部が存在する、ファン。
【請求項２】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部が形成される位置が互いに異なる、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部が形成される数が互いに異なる、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記凹部の形状が互いに異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載のファン。
【請求項５】
複数の前記羽根部は、隣接する前記羽根部間においてファンの回転軸と前記外縁部とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される、請求項１から４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項６】
複数の前記羽根部は、隣接する前記羽根部間においてファンの回転軸と前記羽根部の翼断面の図心とを結ぶ線がなす角度が等しくなるように配列される、請求項１から４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項７】
互いに異なる形状の翼断面を有する複数種類の前記羽根部が、不規則な順番に並ぶように配列される、請求項１から６のいずれか１項に記載のファン。
【請求項８】
前記正圧面に形成される前記凹部が、前記負圧面において凸部を形成し、前記負圧面に形成される前記凹部が、前記正圧面において凸部を形成する、請求項１から７のいずれか１項に記載のファン。
【請求項９】
前記羽根部は、前記内縁部と前記外縁部との間で一定の厚みの翼断面を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１０】
前記羽根部は、前記正圧面および前記負圧面間における翼断面の中心線が複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有し、
前記凹部は、前記屈曲部により形成される、請求項１から９のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１１】
周方向に配列された複数の前記羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成され、
前記内側空間から前記外側空間に流体を送り出す遠心ファンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１２】
周方向に配列された複数の前記羽根部の内側に内側空間が形成され、その外側に外側空間が形成され、
ファンの回転軸方向から見た場合に、回転軸に対して一方の側の前記外側空間から前記内側空間に流体を取り込み、取り込んだ流体を回転軸に対して他方の側の前記外側空間に送り出す貫流ファンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のファン。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のファンは、樹脂により形成され、
そのファンを成型するために用いられる、成型用金型。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のファンと、前記ファンに連結され、複数の前記羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える、流体送り装置。