(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】貫流ファンは、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。ファンの回転中心である中心軸１０１および外縁部２７を通る直線３３６と、外縁部２７における中心線１０６の接線３３７とがなす角度を外周側翼先端角βと規定し、翼弦線３３３と、中心軸１０１および外周側翼先端部２９と翼弦線３３３との接点３３１を通る直線３３２とがなす角度を食違い角αと規定する。複数のファンブレード２１は、外周側翼先端角βが互いに異なるファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを含む。複数のファンブレード２１は、複数のファンブレード２１間において食違い角αが互いに等しくなるように設けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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、前記正圧面と前記負圧面との間の中心線が内周側の翼先端に交わる内縁部と、その中心線が外周側の翼先端に交わる外縁部とを有し、
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、
ファンの回転中心および前記外縁部を通る直線と、前記外縁部における前記中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定し、ファンの回転中心および前記内縁部を通る直線と、前記内縁部における前記中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定し、前記正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と前記翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定した場合に、
複数の前記羽根部は、前記外周側翼先端角および前記内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含み、複数の前記羽根部間において前記食違い角が互いに等しくなるように設けられる、ファン。
【請求項２】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記翼弦線を基準とする前記羽根部の高さが互いに等しくなる、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記羽根部は、前記中心線が前記内縁部と前記外縁部との間の複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有し、
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記屈曲部における屈曲角度が互いに異なる、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記外周側翼先端角および前記内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数種類の前記羽根部が、不規則な順に並ぶように配列される、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】
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、不等間隔に配列される、請求項５に記載のファン。
【請求項７】
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４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項８】
請求項１から７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９】
請求項１から７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、貫流ファンや遠心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おり、このため、電気機器の省エネルギ化を推し進めるためには、送風機の送風能力を向上させる必要がある。
【０００６】
送風機に用いられるファンとしては、ファンの回転軸に平行な平面状の吹き出し流れを形成する貫流ファン（クロスフローファン）や、ファンの回転中心からその半径方向に空気を送り出す遠心ファンなどが挙げられる。これらのファンを用いた送風機において好適な送風能力を得ようとすれば、ファンケーシングの吹き出し側に成形されるスクロール形状（渦巻き形状）を、ファンから送り出される気流の向きに対応させなければならない。
【０００７】
たとえば、ファンケーシングに成形されるスクロール形状が気流の向きに比べて半径方向外側に広がっている場合、気流がファンケーシング内における経路上でスクロール形状に沿わなくなり、スクロール形状をなすファンケーシング表面から剥離するおそれがある。また、ファンケーシングに成形されるスクロール形状が気流の向きに比べて半径方向内側に狭まっている場合、気流の向きが、スクロール形状をなすファンケーシング表面によって急激に曲げられる。これらの場合、送風効率の低下を招くこととなり、送風機の送風能力を向上させることができない。
【０００８】
一方、空気調和機や空気清浄機といった電気機器には、運転時の静粛性が求められるため、ファンの回転に伴う騒音を低減することが必要である。
【０００９】
しかしながら、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、ファンケーシングの内側で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。
【００１０】
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】
【００１１】
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。羽根部には、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翼面が形成される。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、正圧面と負圧面との間の中心線が内周側の翼先端に交わる内縁部と、その中心線が外周側の翼先端に交わる外縁部とを有する。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。
【００１２】
ファンの回転中心および外縁部を通る直線と、外縁部における中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定する。ファンの回転中心および内縁部を通る直線と、内縁部における中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定する。正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定する。この場合に、複数の羽根部は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含む。複数の羽根部は、複数の羽根部間において各羽根部の食違い角が互いに等しくなるように設けられる。
【００１３】
このように構成されたファンによれば、翼面上を通過した流体がファンから送り出される方向（以下、流体の吹き出し方向ともいう）は、主に羽根部の食違い角によって決定される。このため、複数の羽根部を各羽根部の食違い角が互いに等しくなるように設けることにより、流体の吹き出し方向が最適化されるように食違い角を設定するとともに、流体の吹き出し方向が複数の羽根部間でばらつくことを抑制できる。これにより、ファンの送風能力を向上させることができる。
【００１４】
また、複数の羽根部は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含む。これにより、羽根部の内周側および外周側の少なくともいずれか一方において、翼先端が通過する周期を第１羽根部および第２羽根部間で積極的にずらすことができる。これにより、翼先端の通過に伴う圧力変動を不定周期とし、圧力変動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００１５】
また好ましくは、第１羽根部と第２羽根部とは、翼弦線を基準とする羽根部の高さが互いに等しくなる。このように構成されたファンによれば、羽根部の高さの違いに起因して、隣接する羽根部間の間隔がばらつくことがないため、隣接する羽根部間の間隔を最適化することが可能となる。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流体の流通抵抗の増大を抑え、ファンの送風能力を高めたりできる。
【００１６】
また好ましくは、羽根部は、中心線が内縁部と外縁部との間の複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有する。第１羽根部と第２羽根部とは、屈曲部における屈曲角度が互いに異なる。このように構成されたファンによれば、屈曲部における屈曲角度を変化させることによって、第１羽根部と第２羽根部との間で外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方を異ならせる。
【００１７】
また好ましくは、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数種類の羽根部が、不規則な順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、翼先端が通過する周期を複数の羽根部間でより効果的にずらすことができる。これにより、ファンの回転に伴う騒音を大幅に低減することができる。
【００１８】
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、騒音の発生を抑制することができる。
【００１９】
また好ましくは、複数の羽根部は、不等間隔に配列される。このように構成されたファンによれば、翼先端が通過する周期を複数の羽根部間でより効果的にずらすことができる。これにより、ファンの回転に伴う騒音を大幅に低減することができる。
【００２０】
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、騒音の発生を抑制することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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】
【００２３】
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】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１における貫流ファンを示す側面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面斜視図である。
【図３】「食違い角」を示す図である。
【図４】「外周側翼先端角」および「内周側翼先端角」を示す図である。
【図５】図１中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの形状および配置を示す断面図である。
【図６】ファンブレードの翼断面を拡大して示す断面図である。
【図７】図５中に示す複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。
【図８】図１中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの配列を模式的に示す図である。
【図９】図１中の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１０】図９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１１】図９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１２】図１中の貫流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１３】図１中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための図である。
【図１４】図１中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための別の図である。
【図１５】図５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１６】図１５中の複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。
【図１７】図５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１８】この発明の実施の形態３における遠心ファンを示す斜視図である。
【図１９】図１８中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。
【図２０】図１９中のＸＸ−ＸＸ線上に沿った送風機を示す断面図である。
【図２１】図１８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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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）および貫流ファンの製造時に使用される成型用金型の構造について説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
（貫流ファンの構造の説明）
図１は、この発明の実施の形態１における貫流ファンを示す側面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面斜視図である。
【００２８】
図１および図２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
互いに隣り合って配置された図１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。
【００３５】
図２中には、貫流ファン１００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。
【００３６】
ファンブレード２１は、内周側翼先端部２８および外周側翼先端部２９を有する。内周側翼先端部２８は、ファンブレード２１の内周側の端部に配置されている。外周側翼先端部２９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、内周側翼先端部２８から外周側翼先端部２９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、内周側翼先端部２８から外周側翼先端部２９に向けて貫流ファン１００の回転方向に傾斜して形成されている。
【００３７】
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、貫流ファン１００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。貫流ファン１００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、内周側翼先端部２８と外周側翼先端部２９との間で全体的に曲がった形状を有する。
【００３８】
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、内周側翼先端部２８と外周側翼先端部２９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、内周側翼先端部２８と外周側翼先端部２９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。
【００３９】
本実施の形態における貫流ファン１００においては、各ファンブレード２１の形状および配置が、複数のファンブレード２１間で「外周側翼先端角」、「内周側翼先端角」および「食違い角」が所定の関係を満たすように決定されている。まず、貫流ファン１００の構造を説明するに当たって用いられる「外周側翼先端角」、「内周側翼先端角」および「食違い角」の各用語の意味について説明する。
【００４０】
図３は、「食違い角」を示す図である。図３を参照して、図中には、内周側翼先端部２８および外周側翼先端部２９に接する翼弦線３３３が示されている。翼弦線３３３は、内周側翼先端部２８および外周側翼先端部２９において正圧面２５側から翼面２３に接する。翼弦線３３３は、直線である。翼弦線３３３と外周側翼先端部２９とが交わる点が、接点３３１として示されている。さらに図中には、貫流ファン１００の回転中心である中心軸１０１と、接点３３１とを通る直線３３２が示されている。
【００４１】
この場合に、翼弦線３３３と直線３３２とがなす角度αが、食違い角である。食違い角は、各ファンブレード２１において、中心軸１０１と接点３３１とを通る直線３３２を基準に、翼弦線３３３が傾いている角度である。図中に示す食違い角αは、９０°よりも小さい。
【００４２】
図４は、「外周側翼先端角」および「内周側翼先端角」を示す図である。図４を参照して、図中には、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。中心線１０６は、ファンブレード２１の翼断面を正圧面２５側と負圧面２４側とに分けるように翼断面中を延びている。ファンブレード２１は、中心線１０６が外周側翼先端部２９に交わる位置に外縁部２７を有し、中心線１０６が内周側翼先端部２８に交わる位置に内縁部２６を有する。中心線１０６は、外縁部２７と内縁部２６との間で連続的に延びている。
【００４３】
また、図中には、外縁部２７における中心線１０６に対する接線３３７と、内縁部２６における中心線１０６に対する接線３３９とが示されている。図中に示す例では、中心線１０６が外縁部２７および内縁部２６において湾曲しているが、直線状に延びている場合、接線３３７および接線３３９は、それぞれ、外縁部２７および内縁部２６における中心線１０６に重なることになる。
【００４４】
さらに図中には、貫流ファン１００の回転中心である中心軸１０１と、外縁部２７とを通る直線３３６が示され、貫流ファン１００の回転中心である中心軸１０１と、内縁部２６とを通る直線３３８が示されている。
【００４５】
この場合に、直線３３６と接線３３７とがなす角度βが、外周側翼先端角であり、直線３３８と接線３３９とがなす角度γが、内周側翼先端角である。外周側翼先端角は、中心軸１０１と外縁部２７とを通る直線３３６を基準に、外縁部２７において外周側翼先端部２９がなす角度を意味する。内周側翼先端角は、中心軸１０１と内縁部２６とを通る直線３３８を基準に、内縁部２６において内周側翼先端部２８がなす角度を意味する。図中に示す外周側翼先端角βおよび内周側翼先端角γは、９０°よりも小さい。
【００４６】
図５は、図１中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの形状および配置を示す断面図である。図５を参照して、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、複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇから構成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ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〜２１Ｇの各ファンブレードは、複数ずつ設けられている。
【００４７】
図６は、ファンブレードの翼断面を拡大して示す断面図である。図中には、代表的に、図５中のファンブレード２１Ｄの翼断面が示されている。図７は、図５中に示す複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。
【００４８】
図５から図７を参照して、複数のファンブレード２１は、各ファンブレード２１の食違い角αが複数のファンブレード２１間で互いに等しくなるように設けられている。言い換えれば、内周側翼先端部２８から外周側翼先端部２９に向けて延びるファンブレード２１が、中心軸１０１を中心にその周方向に傾く角度は、複数のファンブレード２１間において等しくなる。
【００４９】
図５中に示す範囲でいえば、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇの食違い角αは、互いに等しくなる。このため、図７中に示すように、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを中心軸１０１を中心とする周方向に回転させ、いずれか１つのファンブレードに重ねた場合、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇの翼弦線３３３は、互いに重なり合う。
【００５０】
さらに、複数のファンブレード２１は、各ファンブレード２１の外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なるファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを含む。本実施の形態では、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇが、各ファンブレードの外周側翼先端角βがファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ間で互いに異なるように設けられている。このため、図７中に示すように、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを中心軸１０１を中心とする周方向に回転させ、いずれか１つのファンブレードに重ねた場合、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇの外周側翼先端部２９は、互いに重なり合わない。
【００５１】
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。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２箇所で屈曲部４１を有する。ファンブレード２１は、外縁部２７に隣り合う位置に屈曲部４１ｑを有し、内縁部２６および外縁部２７の間の翼中央部に屈曲部４１ｐを有する。屈曲部４１ｑにおいて、中心線１０６は屈曲角度θｑだけ折れ曲がり、屈曲部４１ｐにおいて、中心線１０６は屈曲角度θｐだけ折れ曲がる。
【００５２】
ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇは、各ファンブレード間で屈曲角度θｑが互いに異なるように形成されている。より具体的には、ファンブレード２１Ａでは、屈曲部４１ｑが負圧面２４側で凸となり、正圧面２５側で凹となるように形成されている（θｑ＜１８０°）。ファンブレード２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇとなるに従って、屈曲角度θｑが徐々に大きくなり、ファンブレード２１Ｇでは、屈曲部４１ｑが正圧面２５側で凸となり、負圧面２４側で凹となるように形成されている（θｑ＞１８０°）。屈曲部４１ｑにおける屈曲角度θｑが変化するのに伴って、外周側翼先端部２９の傾きが変化し、これによって、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ間で外周側翼先端角が異なる構成が得られる。
【００５３】
また、屈曲角度θｑの変化に伴って屈曲角度θｐも変化する。図７中に示すように、屈曲角度θｐは、内周側翼先端部２８側でファンブレード２１Ａ〜２１Ｇの翼断面が重なった状態を維持するように変化する。
【００５４】
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、貫流ファン１００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、貫流ファン１００を軽量化したり、低コスト化したりすることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、屈曲部４１は、角部をなすように折れ曲がって形成されているが、丸みを帯びるように折れ曲がって形成されてもよい。
【００５６】
図８は、図１中の貫流ファンにおいて、ファンブレードの配列を模式的に示す図である。図８を参照して、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ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→２１Ｆ→２１Ｇ→２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅ→２１Ｆ→２１Ｇ→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。
【００５７】
図８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，２１Ｇ，２１Ｅ，２１Ａ，２１Ｄ，２１Ｆ，２１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｂ，２１Ｄ，２１Ｇ，２１Ｆ，２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｅが順に並んでいる。
【００５８】
なお、上記の例では、７種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを１セットと考えて、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ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〜２１Ｇ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〜２１Ｇ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、貫流ファン１００に使用されるファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ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、貫流ファン１００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。
【００５９】
図１および図８を参照して、複数のファンブレード２１は、隣接するファンブレード２１間のピッチ（図８中において、隣接するファンブレード２１間で中心軸１０１と接点３３１とを通る直線がなす角度η）がランダムとなるように配列されている。このようなランダムピッチは、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。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、複数のファンブレード２１は、ランダムピッチに限られず、等ピッチに配列されてもよい。
【００６２】
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Ｔ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１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Ｔ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Ｔ（羽根車１２Ａから見れば２Ｔ）だけずれるように積層されている。
【００６３】
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるファンとしての貫流ファン１００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貫流ファン１００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には、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とからなる翼面２３が形成される。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と負圧面２４との間の中心線１０６が内周側の翼先端としての内周側翼先端部２８に交わる内縁部２６と、中心線１０６が外周側の翼先端としての外周側翼先端部２９に交わる外縁部２７とを有する。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。
【００６４】
ファンの回転中心である中心軸１０１および外縁部２７を通る直線３３６と、外縁部２７における中心線１０６の接線３３７とがなす角度を外周側翼先端角と規定する。ファンの回転中心である中心軸１０１および内縁部２６を通る直線３３８と、内縁部２６における中心線１０６の接線３３９とがなす角度を内周側翼先端角と規定する。正圧面２５側において内周側翼先端部２８および外周側翼先端部２９に接する翼弦線３３３と、ファンの回転中心である中心軸１０１および外周側翼先端部２９と翼弦線３３３との接点３３１を通る直線３３２とがなす角度を食違い角と規定する。
【００６５】
この場合に、複数のファンブレード２１は、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方としての外周側翼先端角が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部としてのファンブレード２１Ａ〜２１Ｇを含む。複数のファンブレード２１は、複数のファンブレード２１間において食違い角が互いに等しくなるように設けられる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、複数のファンブレード２１が、外周側翼先端角が互いに異なるファンブレード２１Ａ〜２１Ｇから構成される場合について説明したが、複数のファンブレード２１は、内周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成されてもよいし、外周側翼先端角および内周側翼先端角の双方が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成されてもよい。
【００６７】
（空気調和機および成型用金型の構造の説明）
図９は、図１中の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９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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図１０は、図９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９および図１０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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
図１１は、図９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９から図１１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。
【００７９】
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、空気流れの強制渦２６２が形成される。
【００８０】
なお、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。
【００８１】
図１２は、図１中の貫流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１２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、貫流ファン１００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。
【００８２】
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。
【００８３】
なお、後述する実施の形態３における遠心ファン１０も、図１２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。
【００８４】
（作用、効果の詳細な説明）
続いて、本実施の形態における貫流ファン１００によって奏される作用、効果を、貫流ファン１００を空気調和機に適用した場合を想定して説明する。
【００８５】
図１３は、図１中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための図である。図１３および後述する図１４中には、図９に対応する空気調和機の断面が示されている。
【００８６】
図１３を参照して、空気調和機２１０において好適な送風能力を得たい場合には、ケーシング２２２の吹き出し側に成形されるスクロール形状３０１（渦巻き形状）が、矢印３１０に示す、貫流ファン１００から送り出される気流の吹き出し方向に対応している必要がある。
【００８７】
すなわち、図中に示すスクロール形状３０２のように、ケーシング２２２に成形されるスクロール形状が貫流ファン１００からの気流の吹き出し方向に比べて半径方向外側に広がっている場合、気流が、吹き出し口２２５に向かう経路上でスクロール形状に沿わなくなり、スクロール形状をなすケーシング２２２の表面から剥離するおそれがある。また、図中に示すスクロール形状３０３のように、ケーシング２２２に成形されるスクロール形状が気流の吹き出し方向に比べて半径方向内側に狭まっている場合、吹き出し口２２５に向かう気流の向きが、スクロール形状をなすケーシング２２２の表面によって急激に曲げられる。これらの場合、ケーシング２２２内の送風通路２２６上において、送風効率の低下を招くこととなる。
【００８８】
一方、翼面２３上を流れた空気がファンから送り出される方向を主に決定するパラメータは、ファンブレード２１の食違い角である。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は、各ファンブレード２１の食違い角が複数のファンブレード２１間で互いに等しくなるように設けられている。このため、全てのファンブレード２１の食違い角をケーシング２２２のスクロール形状３０１に適合した値に設定することが可能となる。これにより、送風通路２２６上における送風を円滑にし、空気調和機２１０に組み込まれた送風機２１５の送風能力を向上させることができる。
【００８９】
図１４は、図１中の貫流ファンによって奏される作用、効果を説明するための別の図である。
【００９０】
図１４を参照して、まず、ファンブレード２１の外周側翼先端部２９側で発生する現象について説明する。貫流ファン１００の回転に伴い、各ファンブレード２１の外周側翼先端部２９が次々に通過することによって、ケーシング２２２とファンブレード２１との接近箇所３０６（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）において周期的な圧力変動が生じる。この周期的な圧力変動は、羽根通過音と呼ばれる狭帯域騒音を発生させる原因となっている。
【００９１】
これに対して、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、外周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｇから構成されている。これにより、複数のファンブレード２１間で外周側翼先端部２９の傾きが変化するため、各ファンブレード２１の翼面２３上から外周側翼先端部２９を通じて流出する空気流れの向きが複数のファンブレード２１間で微小に変化する。これに伴って、外周側翼先端部２９よりも下流側に存在する上記接近箇所３０６において、圧力変動のタイミングに変化が生じる。結果、圧力変動の周期が揃いにくくなるため、その分だけ狭帯域騒音を低減させることができる。
【００９２】
次に、ファンブレード２１の内周側翼先端部２８側で発生する現象について説明する。図１１を参照して説明したように、内周側翼先端部２８側では、ファンブレード２１の回転に伴って強制渦２６２が発生する。強制渦２６２が形成される領域の中心部分３０７において、各ファンブレード２１の内周側先端部２８が次々に通過すると、強制渦２６２と内周側翼先端部２８との干渉によって周期的な圧力変動が生じる。これにより、外周側翼先端部２９側と同じように、狭帯域騒音が発生するという問題が生じる。
【００９３】
これに対して、複数のファンブレード２１が、内周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレードから構成された場合、複数のファンブレード２１間で内周側翼先端部２８の傾きが変化するため、各ファンブレード２１の内周側翼端部２９を通じて翼面２３上に流入する空気流れの向きが複数のファンブレード２１間で微小に変化する。これにより、内周側翼端部２９よりも上流側に存在する上記中心部分３０７において、圧力変動のタイミングに変化が生じるため、前述と同様に、狭帯域騒音を低減させることができる。
【００９４】
外周側翼先端部２９側および内周側翼先端部２８側の双方とも、翼先端の通過に伴う圧力変動に起因するという点では、騒音が発生するメカニズムは共通である。しかしながら、強制渦２６２および内周側翼先端部２８間では、強制渦２６２の中心位置がある程度柔軟に移動する。このため、中心部分３０７で発生する圧力変動は小さくなり、狭帯域騒音に対する影響は小さくなる。これに対して、ケーシング２２２とファンブレード２１との接近箇所３０６では、両者の相対的位置が変化することがない。このため、接近箇所３０６で発生する圧力変動は大きくなり、狭帯域騒音に対する影響は大きくなる。
【００９５】
このように構成された、この発明の実施の形態１における貫流ファン１００によれば、貫流ファン１００を用いた送風機２１５の送風能力を向上させるとともに、ファンブレード２１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。また、このような貫流ファン１００を用いた空気調和機２１０によれば、駆動モータの消費電力を低減させ、省エネルギ化に貢献可能な空気調和機２１０を実現することができる。また、静粛性能に優れた空気調和機２１０を実現することができる。
【００９６】
［実施の形態２］
本実施の形態では、図５中に示す複数種類のファンブレード２１の各種変形例について説明する。
【００９７】
図１５は、図５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１６は、図１５中の複数種類のファンブレードを互いに重ねた状態を示す図である。
【００９８】
図１５および図１６を参照して、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，２１Ｆ，２１Ｇから構成されている。本変形例においては、各ファンブレード２１の食違い角が複数のファンブレード２１間で互いに等しくなる構成および各ファンブレードの外周側翼先端角がファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ間で互いに異なる構成は、実施の形態１と同様であるが、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ間で外周側翼先端角が異ならせるための屈曲部４１の構造が異なる。
【００９９】
より具体的には、ファンブレード２１は、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、外縁部２７に隣り合う位置に屈曲部４１ｑを有し、内縁部２６および外縁部２７の間の翼中央部に屈曲部４１ｐを有し、内縁部２６に隣り合う位置に屈曲部４１ｒを有する。
【０１００】
実施の形態１と同様に、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇは、各ファンブレード間で屈曲部４１ｑの屈曲角度θｑ（図６を参照のこと）が互いに異なるように形成されており、これにより、外周側翼先端部２９の傾きが変化している。但し、屈曲角度θｑは、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇのいずれにおいても１８０°よりも小さい角度である。
【０１０１】
また、屈曲角度θｑの変化に伴って、屈曲部４１ｐの屈曲角度θｐ（図６を参照のこと）も変化している。屈曲角度θｐは、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇのいずれにおいても１８０°よりも大きい角度である。一方、θｐおよびθｑと同様に屈曲部４１ｒの屈曲角度θｒを規定した場合に、屈曲角度θｒは、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ間で互いに同一である。屈曲角度θｒは、１８０°よりも小さい角度である。
【０１０２】
このような構成により、本変形例では、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇが略Ｗ字状の翼断面形状を有する。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇ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。
【０１０３】
貫流ファン１００の回転時に、翼面２３上を通過する空気流れが、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（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（主流）は、凹部５６，５７に生じた渦の外側に沿って流れる。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が形成された近傍において生じる揚力を大幅に増大させることができる。
【０１０４】
図１７は、図５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１７を参照して、複数のファンブレード２１は、複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから構成されており、図中には、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが重なった状態が示されている。各ファンブレード２１の食違い角が複数のファンブレード２１間で互いに等しくなる構成および各ファンブレードの外周側翼先端角がファンブレード２１Ａ〜２１Ｃ間で互いに異なる構成は、実施の形態１と同様である。
【０１０５】
本変形例では、複数種類のファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが、翼弦線３３３を基準とするファンブレード２１の高さＨが互いに等しくなるように設けられている。高さＨは、翼弦線３３３と、翼弦線３３３から最も離れた負圧面２４の位置との間の長さである。
【０１０６】
このような構成によれば、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｃの高さの違いに起因して、隣接するファンブレード２１間の間隔がばらつくことがないため、貫流ファンに求められる送風性能に応じて、隣接するファンブレード２１間の間隔を最適化することができる。これにより、各ファンブレード２１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、各ファンブレード２１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。
【０１０７】
このように構成された、この発明の実施の形態２における貫流ファンによれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。
【０１０８】
［実施の形態３］
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。なお、本実施の形態における遠心ファンは、実施の形態１における貫流ファン１００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。
【０１０９】
（遠心ファンの構造の説明）
図１８は、この発明の実施の形態３における遠心ファンを示す斜視図である。図１８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１８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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
複数のファンブレード２１は、図５中に示す複数種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｇから構成されており、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（複数のファンブレード２１が複数のファンブレード２１間において食違い角が互いに等しくなるように設けられる構造、複数のファンブレード２１が、外周側翼先端角が互いに異なる複数種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｇから構成される構造、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｇが不規則な順番で配列される構造）を有する。
【０１１４】
但し、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が等間隔に配列されている点が、実施の形態１における貫流ファン１００と異なる。
【０１１５】
（送風機および空気清浄機の構造の説明）
図１９は、図１８中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。図２０は、図１９中のＸＸ−ＸＸ線上に沿った送風機を示す断面図である。図１９および図２０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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
図２１は、図１８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２１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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
このように構成された、この発明の実施の形態３における遠心ファン１０および空気清浄機１４０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。
【０１２８】
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における遠心ファン１０を構成してもよい。
【０１２９】
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】
【０１３０】
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】
【０１３１】
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〜２１Ｇ  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、２８  内周側翼先端部、２９  外周側翼先端部、４１，４１ｐ，４１ｑ，４１ｒ  屈曲部、５６，５７  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、２６２  強制渦、３０１，３０２，３０３  スクロール形状、３０６  接近箇所、３０７  中心部分、３３１  接点、３３２，３３６，３３８  直線、３３３  翼弦線、３３７，３３９  接線。
【図１】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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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】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ファンの回転中心および外縁部を通る直線と、外縁部における中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定する。ファンの回転中心および内縁部を通る直線と、内縁部における中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定する。正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定する。この場合に、複数の羽根部から任意に選んだある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、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が異なる第２羽根部が存在する。複数の羽根部は、複数の羽根部間において各羽根部の食違い角が互いに等しくなるように設けられる。
【手続補正２】
【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】
また、複数の羽根部から任意に選んだある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、外周側翼先端角および内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が異なる第２羽根部が存在する。これにより、羽根部の内周側および外周側の少なくともいずれか一方において、翼先端が通過する周期を第１羽根部および第２羽根部間で積極的にずらすことができる。これにより、翼先端の通過に伴う圧力変動を不定周期とし、圧力変動に起因する騒音の発生を抑制することができる。
【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】
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、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、前記正圧面と前記負圧面との間の中心線が内周側の翼先端に交わる内縁部と、その中心線が外周側の翼先端に交わる外縁部とを有し、
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、
ファンの回転中心および前記外縁部を通る直線と、前記外縁部における前記中心線の接線とがなす角度を外周側翼先端角と規定し、ファンの回転中心および前記内縁部を通る直線と、前記内縁部における前記中心線の接線とがなす角度を内周側翼先端角と規定し、前記正圧面側において内周側および外周側の翼先端に接する翼弦線と、ファンの回転中心および外周側の翼先端と前記翼弦線との接点を通る直線とがなす角度を食違い角と規定した場合に、
複数の前記羽根部から任意に選んだある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、前記外周側翼先端角および前記内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が異なる第２羽根部が存在し、複数の前記羽根部間において前記食違い角が互いに等しくなるように設けられる、ファン。
【請求項２】
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記翼弦線を基準とする前記羽根部の高さが互いに等しくなる、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記羽根部は、前記中心線が前記内縁部と前記外縁部との間の複数箇所で屈曲してなる屈曲部を有し、
前記第１羽根部と前記第２羽根部とは、前記屈曲部における屈曲角度が互いに異なる、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記外周側翼先端角および前記内周側翼先端角の少なくともいずれか一方が互いに異なる複数種類の前記羽根部が、不規則な順に並ぶように配列される、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】
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、不等間隔に配列される、請求項５に記載のファン。
【請求項７】
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４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項８】
請求項１から７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９】
請求項１から７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。