(57)【要約】【課題】優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られるファン、成型用金型および流体送り装置、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設けら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２７と、外周側に配置される外縁部２６とを有する。ファンブレード２１には、内縁部２７と外縁部２６との間で延在する翼面２３が形成される。ファンの回転に伴って、翼面２３上には内縁部２７と外縁部２６との間を流れる空気流れが発生する。ファンブレード２１は、翼面２３に凹部４１が形成される翼断面形状を有する。凹部４１は、内縁部２７よりも外縁部２６に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向におけるファンブレード２１の一方端３１から他方端３２まで延びて形成される。【選択図】図２
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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設けら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する翼面が形成され、
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、前記翼面に凹部が形成される翼断面形状を有し、
前記凹部は、前記内縁部よりも前記外縁部に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端まで延びて形成される、ファン。
【請求項２】
前記翼面は、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構成され、
前記凹部は、前記負圧面に形成される、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記凹部は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端にかけて、その断面形状が変化するように形成される、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記凹部は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端にかけて、前記翼面に開口する幅が変化するように形成される、請求項３に記載のファン。
【請求項５】
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、前記羽根部の断面積は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端に向かうほど大きくなり、
前記凹部は、前記翼面から凹む前記凹部の断面積が前記羽根部の一方端側よりも他方端側で大きくなるように形成される、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、前記羽根部に形成される前記凹部の形態が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載のファン。
【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、
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６のいずれか１項に記載のファン。
【請求項８】
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６のいずれか１項に記載のファン。
【請求項９】
樹脂により形成される、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】
請求項９に記載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１１】
請求項１から９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、特開平１−３１８７９８号公報には、風切り音やｎ音（ｎ：回転数）などを緩和し、さらに後流渦を分散させることを目的とした多翼送風機の羽根車が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された多翼送風機の羽根車においては、ブレードにおけるファン外周側先端に、ブレードの先端肉厚よりも大きい径の円柱部が設けられる。
【０００３】
また、特開平５−４４６８６号公報には、騒音レベルが低く、効率の高い横流ファンが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された横流ファンにおいては、羽根車の翼の後ろ側が、外周側ほど薄くなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−３１８７９８号公報
【特許文献２】特開平５−４４６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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には、空気を室内に送り出すためのファンが内包されている。これらの電気機器には、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。
【０００６】
騒音が発生する原因として、ファンの回転に伴って、ファンブレードの翼端が一定周期で通過することが挙げられる。この場合、ファンを覆う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。このような狭帯域騒音を低減させる対策としては、周方向においてファンブレードをランダムなピッチで配置したり、回転軸方向に並ぶ複数の羽根車間でファンブレードをずらして配置したりする方策が考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにファンブレードを不均一な配置とすると、たとえば、周方向におけるファンブレードの配置においては、送風能力を考慮して導出される設計上の最適な間隔からずれて配置されるファンブレードが生じる。このため、送風能力が低下するといった問題や、ファンを回転させるための駆動モータの消費電力が増大するといった問題が生じる。これに対して、全てのファンブレード間を最適な間隔に近づけようとすると間隔が揃ってしまい、ｎＺ音が増大してしまう。
【０００８】
一方、上述の特許文献１に開示された多翼送風機の羽根車においては、ファン外周側先端に円柱部を設けることによって、騒音の低減を図ろうとしている。しかしながら、本来厚みが小さい箇所に円柱部が設けられることになるため、ファンの重量が増大し、駆動モータの消費電力が増大するという懸念が生じる。また、ファンが低回転で運転されている時には、ｎＺ音の発生は大きな問題とならない。このため、円柱部は、ファンブレード間の空気流路を不必要に狭めることとなり、いたずらに駆動モータの消費電力を増大させる要因となる。
【０００９】
また、上述の特許文献２に開示された横流ファンにおいては、羽根車の翼の後ろ側が外周側ほど薄くなるように形成されるため、駆動モータの消費電力を低減させるという点では有利である。しかしながら、このような翼形状は、翼に沿って流れる空気流れの幅を狭くして、翼よりも下流側の後流を集中させる。このため、ｎＺ音の１次音に対して十分な低減効果が得られない。
【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、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られるファン、成型用金型および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設けら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。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、翼面に凹部が形成される翼断面形状を有する。凹部は、内縁部よりも外縁部に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端まで延びて形成される。
【００１２】
このように構成されたファンによれば、空気が隣接する羽根部間を流れるのに伴って、凹部には流体流れの渦（２次流れ）が生成され、翼面上を通過する流体流れ（主流）は、凹部に生じた渦の外側に沿って流れる。この際、凹部に生成される渦の大きさや形は、隣接する羽根部間を通る空気流れの速度や微小な擾乱による影響を受けて変化し、この変化を受けて、渦の外側に沿って流れる空気流れも大きく変化する。このため、凹部よりも下流において、翼面上を通過する流体流れの方向や速度に時間的変動が生じ、羽根部の周期的な通過に起因する騒音の発生を抑制することができる。一方、本発明では、凹部の形成によって騒音の発生が抑制されるため、各羽根部の形状や配置を、送風能力を考慮して最適化することができる。よって、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られるファンを実現することができる。
【００１３】
また好ましくは、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構成される。凹部は、負圧面に形成される。
【００１４】
このように構成されたファンによれば、正圧面と比較して、負圧面では翼面上を通過する流体流れに対して作用する圧力が小さいため、凹部に生成される渦の大きさや形の変化に伴って、凹部よりも下流において、翼面に対する流体流れの剥離、再付着が行なわれる。このため、翼面上を通過する流体流れの方向や速度により大きな時間的変動が生じ、羽根部の周期的な通過に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。
【００１５】
また好ましくは、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、その断面形状が変化するように形成される。このように構成されたファンによれば、ファンの回転軸方向において、凹部に生成される渦の大きさや形に変化を生じさせ、騒音の発生をより効果的に抑制することができる。
【００１６】
また好ましくは、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、翼面に開口する幅が変化するように形成される。このように構成されたファンによれば、凹部に生成される渦と、その外側を流れる流体流れとが接触する長さが変化するため、ファンの回転軸方向において凹部に生成される渦の大きさや形により大きな変化を生じさせることができる。
【００１７】
また好ましくは、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、羽根部の断面積は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端に向かうほど大きくなる。凹部は、翼面から凹む凹部の断面積が羽根部の一方端側よりも他方端側で大きくなるように形成される。
【００１８】
このように構成されたファンによれば、ファンの回転軸方向において、凹部に生成される渦の大きさや形に変化を生じさせ、騒音の発生をより効果的に抑制することができる。この際、凹部は、その断面積が、羽根部の断面積がより大きくなる他方端側で大きくなるように形成されるため、凹部の形成にかかわらず羽根部の強度を十分に確保することができる。
【００１９】
また好ましくは、複数の羽根部は、羽根部に形成される凹部の形態が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含む。
【００２０】
このように構成されたファンによれば、羽根部に形成される凹部の形態が異なることにより、第１羽根部および第２羽根部間において、凹部に形成される流体流れの渦の形や大きさ、数が異なってくる。この場合、その渦の外側に沿って流れる流体流れも、渦の形や大きさ、数の影響を受けるため、凹部よりも下流側の流体流れの方向や速度を、第１羽根部および第２羽根部間でばらつかせることができる。これにより、騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００２１】
また好ましくは、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。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、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られる貫流ファンを得ることができる。
【００２２】
また好ましくは、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。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、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られる遠心ファンを得ることができる。
【００２３】
また好ましくは、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。このように構成されたファンによれば、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られる樹脂製のファンを得ることができる。
【００２４】
この発明に従った成型用金型は、上述のいずれかに記載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、樹脂製のファンの製造することができる。
【００２５】
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、ファンの送風能力が向上することにより、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】
【００２６】
以上に説明したように、この発明に従えば、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られるファン、成型用金型および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】
【００２７】
【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斜視図である。
【図２】図１中の貫流ファンを構成する羽根車の１つを示す斜視図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面図である。
【図４】図１中の貫流ファンが備えるファンブレードを示す断面図である。
【図５】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６】図５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７】図５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８】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９】図７中に示す下流側領域を示す断面図である。
【図１０】図９中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲で生じる現象を表わした断面図である。
【図１１】図９中に示す範囲の空気流路を模式的に表わした図である。
【図１２】図２中のファンブレードを示す斜視図である。
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。
【図１４】図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。
【図１５】図１中の貫流ファンの変形例を示す断面図である。
【図１６】図１５中の貫流ファンが備える第１ファンブレードを示す断面図である。
【図１７】図１５中の貫流ファンが備える第２ファンブレードを示す断面図である。
【図１８】図１５中の貫流ファンが備える第３ファンブレードを示す断面図である。
【図１９】図１５中の貫流ファンが備える第４ファンブレードを示す断面図である。
【図２０】図１５中の貫流ファンが備える第５ファンブレードを示す断面図である。
【図２１】図１５中の貫流ファンが備える第６ファンブレードを示す断面図である。
【図２２】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２３】図２２中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。
【図２４】図２３中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線上に沿った送風機を示す断面図である。
【図２５】図２３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】
【００２８】
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。
【００２９】
［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斜視図である。図２は、図１中の貫流ファンを構成する羽根車の１つを示す斜視図である。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面図である。
【００３０】
図１から図３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。
【００３１】
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。
【００３２】
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ルズ数領域の回転数で使用される。
【００３３】
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を中心にその周方向に互いに間隔を隔てて設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
貫流ファン１００の製造工程においては、図２中に示す羽根車１２が樹脂成型により製造される。さらに、得られた複数の羽根車１２を互いに接続することにより、図１中の貫流ファン１００の形態が得られる。
【００３８】
図３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。
【００３９】
図２および図３を参照して、ファンブレード２１は、内縁部２７および外縁部２６を有する。内縁部２７は、ファンブレード２１の内周側に配置されている。外縁部２６は、ファンブレード２１の外周側に配置されている。ファンブレード２１は、内縁部２７から外縁部２６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２７から外縁部２６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。
【００４０】
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、内縁部２７と外縁部２６との間で全体的に湾曲した翼断面を有する。ファンブレード２１は、内縁部２７と外縁部２６との間で薄肉の翼断面を有するように形成されている。
【００４１】
図４は、図１中の貫流ファンが備えるファンブレードを示す断面図である。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２８が示されている。
【００４２】
中心線２８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。中心線２８は、単一の円弧から構成されてもよいし、曲率が異なる複数の円弧が組み合わさって構成されてもよい。ファンブレード２１は、中心線２８が内周側に向けて延びる先端に内縁部２７を有し、中心線２８が外周側に向けて延びる先端に外縁部２６を有する。中心線２８は、内縁部２７と外縁部２６との間で湾曲して延びている。なお、中心線２８は、後述する凹部４１が形成された位置では、図４中の点線に示すように凹部４１が設けられていない場合の翼面２３間の中心位置を延びるように示されている。
【００４３】
正圧面２５および負圧面２４は、それぞれ、内縁部２７と外縁部２６との間で湾曲しながら延在している。正圧面２５と負圧面２４との間の長さをファンブレード２１の厚みという場合に、ファンブレード２１は、内縁部２７と外縁部２６との間の任意の位置で厚みＴを有する。本実施の形態では、ファンブレード２１の厚みＴが内縁部２７および外縁部２６でゼロとなる。ファンブレードの厚みＴは、内縁部２７と外縁部２６との間で連続的に変化する。
【００４４】
ファンブレード２１の翼面２３には、外縁部２６からよりも内縁部２７から近い内周側領域５１と、内縁部２７からよりも外縁部２６から近い外周側領域５２とが規定されている。すなわち、内縁部２７と外縁部２６とを結ぶ中心線２８の延伸方向において、内周側領域５１は内縁部２７側に配置され、外周側領域５２は、外縁部２６側に配置されている。内周側領域５１および外周側領域５２の境界位置と、内縁部２７との間の翼面２３（正圧面２５または負圧面２４）の長さと、内周側領域５１および外周側領域５２の境界位置と、外縁部２６との間の翼面２３（正圧面２５または負圧面２４）の長さとは、等しくなる。
【００４５】
ファンブレード２１は、肉厚部４０を有する。ファンブレード２１は、内縁部２７と外縁部２６とを結ぶ中心線２８の線上において肉厚部４０で最も大きい厚みＴｍａｘを有する。ファンブレード２１の厚みＴは、内縁部２７から肉厚部４０に向かうに従って大きくなり、肉厚部４０で最大となり、肉厚部４０から外縁部２６に向かうに従って小さくなる。
【００４６】
肉厚部４０は、内縁部２７および外縁部２６のいずれか一方に偏って配置されている。本実施の形態では、肉厚部４０が、内縁部２７および外縁部２６のうち内縁部２７に偏って配置されている。肉厚部４０は、外縁部２６からよりも内縁部２７から近い内周側領域５１に配置されている。肉厚部４０は、内縁部２７に隣り合って配置されている。肉厚部４０は、内縁部２７と肉厚部４０との間の翼面２３の長さが、肉厚部４０と、内周側領域５１および外周側領域５２の境界位置との間の翼面２３の長さよりも小さくなる位置に配置されている。ファンブレード２１は、全体的に見て、内周側で相対的に大きい厚みを有し、外周側で相対的に小さい厚みを有する翼断面を有する。
【００４７】
ファンブレード２１は、中心軸１０１に直交する平面により切断された場合に、内縁部２７および外縁部２６のいずれか一方に偏って配置された肉厚部４０を有する翼型（aerofoil）断面を有する。
【００４８】
図２から図４を参照して、ファンブレード２１には、凹部４１が形成されている。凹部４１は、翼面２３から凹んで形成されている。凹部４１は、内縁部２７よりも外縁部２６に近い位置、すなわち外周側領域５２に形成されている。外縁部２６よりも内縁部２７に近い位置、すなわち内周側領域５１には、凹部が形成されていない。
【００４９】
本実施の形態では、凹部４１が負圧面２４に形成されている。正圧面２５には、凹部が形成されていない。凹部４１は、正圧面２５および負圧面２４のいずれか一方に形成されている。負圧面２４では、内縁部２７と外縁部２６との間の凹部４１が形成された位置で翼面２３が断続的になる。一方、凹部が形成されていない正圧面２５では、翼面２３が、内縁部２７と外縁部２６との間で連続して延在する。
【００５０】
図２中に示すように、ファンブレード２１は、中心軸１０１の軸方向において一方端３１と他方端３２との間で延びる。図１中に示す貫流ファン１００の形態において、一方端３１は、外周枠１３の端面１３ｂに接続され、他方端３２は、外周枠１３の端面１３ａに接続されている。
【００５１】
凹部４１は、中心軸１０１の軸方向に沿って延びる溝形状をなす。凹部４１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３１と他方端３２との間で連続的に延びて形成されている。凹部４１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３１と他方端３２との間で直線状に延びて形成されている。
【００５２】
凹部４１は、中心軸１０１に直交する平面により切断された場合に、三角形状の断面を有する。凹部４１は、このような形状に限られず、たとえば台形や円弧形状の断面を有してもよい。
【００５３】
図１から図３を参照して、複数のファンブレード２１は、互いに同一の翼断面形状を有する。ファンブレード２１を中心軸１０１を中心に回転させた場合に、複数のファンブレード２１間で翼面２３が互いに重なり合う。ファンブレード２１を中心軸１０１を中心に回転させた場合に、複数のファンブレード２１間で内縁部２７および外縁部２６がそれぞれ互いに重なり合う。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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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Ｒ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Ｒ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Ｒ（羽根車１２Ａから見れば２Ｒ）だけずれるように積層されている。
【００５７】
（空気調和機および成型用金型の構造の説明）
図５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５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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図６は、図５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５および図６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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図７は、図５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５から図７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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
図８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８を参照して、成型用金型１６０は、固定側金型１６４および可動側金型１６２を有する。固定側金型１６４および可動側金型１６２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１６６が規定されている。
【００７２】
成型用金型１６０には、キャビティ１６６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。
【００７３】
なお、後述する実施の形態３における遠心ファン１０も、図８中の成型用金型１６０と同様の構造を有する金型により製造される。
【００７４】
（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を図５から図７中の空気調和機に適用した場合を想定して説明する。
【００７５】
図５から図７を参照して、まず、空気調和機２１０の下流側領域２４２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の外縁部２６側の翼端が次々に通過することによって、主に、ケーシング２２２とファンブレード２１との接近箇所２０６（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。
【００７６】
図９は、図７中に示す下流側領域を示す断面図である。図１０は、図９中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲で生じる現象を表わした断面図である。
【００７７】
図９および図１０を参照して、下流側領域２４２においては、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２７から流入し、翼面２３上を通過し、外縁部２６から流出する空気流れが発生する。この際、負圧面２４に形成された凹部４１には、反時計回りの空気流れの渦１０５（２次流れ）が形成される。これにより、翼面２３上を通過する空気流れ１０６（主流）は、凹部４１に生じた渦１０５の外側に沿って流れ、翼面２３上の空気流れは、あたかも渦によって凹部４１が塞がれたかのような挙動を示す。
【００７８】
凹部４１に渦１０５が形成される理由について説明すると、前述の通り、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ルズ数領域の回転数で使用され、かつ、凹部４１のスケールは少なくともファンブレード２１の厚みＴに対して小さい。このため、凹部４１内の空気流れのレイノルズ数は、内縁部２７と外縁部２６との間の距離を寸法スケールとして考えるファンブレード２１周りの空気流れのレイノルズ数に対して、たとえば、１０−１のオーダで小さくなる。したがって、凹部４１内の空気流れは、粘性が有利な流れとなり、凹部４１の凹形状に沿った渦が形成される。
【００７９】
このようにして凹部４１に生成される渦１０５の大きさや形は、隣接するファンブレード２１間の空気流路５５を通る空気流れの速度や微小な擾乱による影響を受けて変化する。この場合、渦１０５の大きさや形の変化を受けて、渦１０５の外側に沿って流れる空気流れ１０６も大きく変化する。このため、凹部４１よりも下流側で翼面２３上を通過する空気流れ１０７の方向や速度に、時間的変動が生じる。これに伴って、ファンブレード２１の外縁部２６よりも下流側に存在する上記接近箇所２０６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。
【００８０】
また、凹部４１は負圧面２４に形成されている。この場合、正圧面２５と比較して、負圧面２４では翼面２３上を通過する空気流れに対して作用する圧力が小さい。このため、凹部４１に形成される渦１０５の大きさや形の変化に伴って、凹部４１よりも下流において、翼面２３に対する空気流れの剥離、再付着が行なわれる。このため、翼面２３上を通過する空気流れ１０７の方向や速度により大きな時間的変動が生じ、狭帯域騒音の発生をより効果的に抑制することができる。
【００８１】
また、図９中の矢印１３１に示すように、隣接するファンブレード２１間を通る空気には、中心軸１０１を中心に半径方向外側に向かう遠心力が作用する。この場合、正圧面２５は内周側に面するように配置されているため、遠心力が作用された空気は、正圧面２５の外周側に強く吹き付けるように流れる。これにより、正圧面２５の外周側領域５２に凹部を設けた場合には、その凹部に埃が溜まるという懸念が生じる。
【００８２】
一方、負圧面２４は、正圧面２５の背面で外周側に面するように配置されているため、空気が負圧面２４に強く吹き付けるということがない。このため、凹部４１に埃が堆積するという懸念を生じさせることなく、凹部４１を設けたことによる騒音低減の効果を得ることができる。
【００８３】
このように本実施の形態では、凹部４１をファンブレード２１の外周側に形成することによって騒音の低減が可能となる。このため、ファンブレード２１を設ける形態を複数のファンブレード２１間で著しく変化させ、翼端が通過する周期を分散させるという必要がない。これにより、ファンブレード２１を設ける形態、すなわち、ファンブレード２１の形状（中心軸１０１に直交する平面により切断された場合の翼断面形状）や配列（隣接するファンブレード２１間のピッチ）、配置角度（内縁部２７と外縁部２６とを結ぶ直線と、内縁部２７と中心軸１０１とを結ぶ線とがなす角度）などの設計緒元を、全てのファンブレード２１において最適化することができる。加えて、ファンブレード２１に凹部４１を形成することによって、ファンブレード２１の軽量化を図ることができる。
【００８４】
なお、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を中心軸１０１を中心にランダムピッチに配置したが、このような場合であっても、上記理由により、ランダムピッチの度合いを低減し、各ファンブレード２１の配列を送風性能を考慮した最適値に近づけることができる。
【００８５】
図１１は、図９中に示す範囲の空気流路を模式的に表わした図である。図９および図１１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、ファンブレード２１の厚みが最大となる肉厚部４０が、内縁部２７および外縁部２６のうちの内縁部２７に偏って配置されている。このため、隣接するファンブレード２１間に形成される空気流路５５は、内周側で相対的に小さい流路面積Ｓ１を有し、外周側で大きい流路面積Ｓ２を有する。このような構成により、内縁部２７から外縁部２６に向かう空気は、上流側から下流側に向けて流路断面が拡大する拡大流路を流れることになる。
【００８６】
空気流路５５の内周側における空気流れの圧力および速度をそれぞれＰ１およびＶ１とし、空気流路５５の外周側における空気流れの圧力および速度をそれぞれＰ２およびＶ２とし、下流側外側空間２４８の圧力がＰ３であるとする。この場合、空気流れの速度は、空気流路５５の内周側から外周側に向かうに従って小さくなる一方で、空気流れの圧力は増大する（Ｖ１＞Ｖ２、Ｐ１＜Ｐ２）。これにより、隣接するファンブレード２１間の空気流路５５から送り出される空気流れの圧力Ｐ２が、下流側外側空間２４８の圧力Ｐ３よりも大きくなり、その結果、貫流ファン１００の静圧特性を向上させることができる。
【００８７】
下流側領域２４２では、上流側領域２４１と比較して空気流れの流速が速くなるため、翼面２３上の空気流れに剥離が生じ易くなる。本実施の形態では、そのような空気流れが剥離し易い下流側領域２４２において上述の拡大流路による圧力回復の効果を得ることにより、貫流ファン１００の送風能力を大幅に向上させている。
【００８８】
（貫流ファンの細部構造の説明）
図１２は、図２中のファンブレードを示す斜視図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。図１４は、図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。図１３中には、ファンブレード２１の一方端３１側の断面が示され、図１４中には、ファンブレード２１の他方端３２側の断面が示されている。
【００８９】
図１２から図１４を参照して、凹部４１は、一方端３１から他方端３２にかけてその断面形状が変化するように形成されている。より具体的には、凹部４１は、その溝深さが一方端３１側よりも他方端３２側で大きくなるように形成されている（Ｈ１＜Ｈ２）。凹部４１は、その翼面２３上の開口幅が一方端３１側よりも他方端３２側で大きくなるように形成されている（Ｂ１＜Ｂ２）。凹部４１は、中心軸１０１の軸方向において断面形状が連続的に変化するように形成されている。
【００９０】
このような構成によれば、ファンの回転軸方向において、凹部４１に生成される渦１０５（図１０を参照のこと）の大きさや形に変化を生じさせることができる。これにより、ファンの回転軸方向（中心軸１０１の軸方向）においても、翼面２３上を通過する空気流れ１０７の方向や速度に時間的変動が生じるため、狭帯域騒音の発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００９１】
また、ファンブレード２１は、図８中に示す成型用金型１６０を用いて、樹脂成型により形成されている。この際、可動側金型１６２の抜き勾配を考慮して、ファンブレード２１は、中心軸１０１の軸方向に対して傾きが生じるテーパ形状を有して形成されている。より具体的には、ファンブレード２１は、中心軸１０１に直交する平面により切断された場合に得られる断面積が一方端３１から他方端３２に向かうほど大きくなるように形成されている（Ｓ３＜Ｓ４）。
【００９２】
一方、本実施の形態における貫流ファン１００においては、凹部４１が、その断面積が一方端３１側よりも他方端３２側で大きくなるように形成されている（Ｓ５＜Ｓ６）。このような構成によれば、より大きい断面積を有する他方端３２側で凹部４１の断面積が大きくなるように凹部４１の形状を変化させる。このように凹部４１の断面形状をファンブレード２１の樹脂成型に伴う抜き勾配に沿って変化させることによって、ファンブレード２１の断面に著しく薄肉な箇所が生じることを防止できる。これにより、ファンブレード２１の強度を確保しつつ、その重量を大幅に低減させることができる。また、図８中の成型用金型１６０を用いて貫流ファン１００を樹脂成型する場合に、薄肉の一方端３１側における樹脂の流動性を確保することができる。
【００９３】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における貫流ファン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ファンとしての貫流ファン１００は、周方向に互いに間隔を隔てて設けら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２７と、外周側に配置される外縁部２６とを有する。ファンブレード２１には、内縁部２７と外縁部２６との間で延在する翼面２３が形成される。ファンの回転に伴って、翼面２３上には内縁部２７と外縁部２６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、翼面２３に凹部４１が形成される翼断面形状を有する。凹部４１は、内縁部２７よりも外縁部２６に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向におけるファンブレード２１の一方端３１から他方端３２まで延びて形成される。
【００９４】
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、ｎＺ音の周波数を複数のファンブレード２１間において分散させることによって、ファンの駆動に伴う騒音を低減するとともに、騒音の音質を良好にできる。この際、騒音を低減するためにファンブレード２１を設ける形態を複数のファンブレード２１間で著しく変化させる必要がないため、凹部４１を形成する前のファンブレード２１の翼断面形状や配列、配置角度などを、送風能力を考慮した最適値に容易に設定することができる。また同時に、ファンブレード２１に凹部４１を形成することによって、ファンブレード２１の軽量化を図ることができる。
【００９５】
また、この発明の実施の形態１における空気調和機２１０によれば、軽量で、かつ優れた送風能力を発揮する貫流ファン１００を用いることによって、貫流ファン１００を駆動させるための駆動モータの消費電力を低減させることができる。これにより、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。
【００９６】
なお、本実施の形態では、ファンブレード２１の肉厚部４０が内縁部２７に偏って配置されている場合を説明したが、本発明はこれに限られず、肉厚部４０は外縁部２６に偏って配置されてもよい。また、凹部４１は、正圧面２５の外周側領域５２に形成されてもよいし、正圧面２５および負圧面２４の外周側領域５２に形成されてもよい。また、図４中に示されたファンブレード２１の、正圧面２５の内周側領域５１に、追加の凹部が形成されてもよい。
【００９７】
［実施の形態２］
本実施の形態では、実施の形態１における貫流ファン１００の変形例について説明を行なう。
【００９８】
図１５は、図１中の貫流ファンの変形例を示す断面図である。図１６から図２１は、図１５中の貫流ファンが備える各種ファンブレードを示す断面図である。
【００９９】
図１５を参照して、本変形例における貫流ファンにおいては、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から構成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆでは、互いに異なる形態により凹部４１が形成されている。ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆの各ファンブレードは、複数ずつ設けられている。
【０１００】
凹部４１が設けられる形態とは、凹部４１の形状（断面形状、溝深さ、開口幅など）や、凹部４１が形成される位置、凹部４１の数を意味する。図１６から図２１中に示すように、本変形例では、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｆに１つの凹部４１が形成され、ファンブレード２１Ｃ，２１Ｄに２つの凹部４１が形成されている。ファンブレード２１Ａ，２１Ｂには、ファンブレード２１Ｅ，２１Ｆと比較して、外縁部２６から離れた位置に凹部４１が形成されている。ファンブレード２１Ｃ，２１Ｄには、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂに凹部４１が形成された位置およびファンブレード２１Ｅ，２１Ｆに凹部４１が形成された位置にそれぞれ凹部４１が形成されている。ファンブレード２１Ｂ，２１Ｆ，２１Ｄには、溝深さが相対的に大きい凹部４１が形成され、ファンブレード２１Ａ，２１Ｅ，２１Ｃには、溝深さが相対的に小さい凹部４１が形成されている（Ｈ４＞Ｈ３）。
【０１０１】
ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ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〜２１Ｆ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。
【０１０２】
図中に示す貫流ファンでは、所定の区間において、中心軸１０１を中心にその時計回り方向に、ファンブレード２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｂ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｃ，２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｆ，２１Ｂ，２１Ａ，２１Ｅ，２１Ｄが順に並んでいる。
【０１０３】
上記の例では、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆをランダム配置する方法として、６種類のファンブレード２１Ａ〜２１Ｆを１セットと考えて、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆの並びが異なる複数のセットを順に配置する方法が採られている。このほか、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆ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方法を用いてもよい。全体として規則性を持たずにファンブレード２１Ａ〜２１Ｆ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。貫流ファンに使用されるファンブレード２１の全てで、互いに異なる形態の凹部４１が設けられてもよい。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。
【０１０４】
このような構成によれば、凹部４１が設けられる形態が異なることにより、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆにおいて、凹部４１に形成される空気流れの渦の形や大きさが異なる。この場合、その渦の外側に沿った空気流れも渦の形や大きさの影響を受けるため、凹部４１よりも下流側の空気流れの方向や速度が、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆ間においてばらつく。これにより、ファンブレード２１の通過音の周波数を分散させ、ファンの駆動に伴う騒音をさらに抑制することができる。
【０１０５】
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。
【０１０６】
［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。
【０１０７】
（遠心ファンの構造の説明）
図２２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２２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２２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。
【０１０８】
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ルズ数領域の回転数で使用される。
【０１０９】
遠心ファン１０は、支持部としての外周枠１３ｐおよび外周枠１３ｑをさらに有する。外周枠１３ｐおよび外周枠１３ｑ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１３ｐおよび外周枠１３ｑ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。外周枠１３ｐ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。
【０１１０】
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１３ｐおよび外周枠１３ｑによって支持されている。ファンブレード２１は、外周枠１３ｐ上に立設され、外周枠１３ｑ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。
【０１１１】
ファンブレード２１は、実施の形態１における図４中のファンブレード２１と同じ翼断面形状を有する。すなわち、ファンブレード２１の厚みが最大となる肉厚部４０が、内縁部２７および外縁部２６のうちの内縁部２７に偏って配置されている。ファンブレード２１の、負圧面２４の外周側領域５２には、凹部４１が形成されている。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（送風機および空気清浄機の構造の説明）
図２３は、図２２中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。図２４は、図２３中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線上に沿った送風機を示す断面図である。図２３および図２４を参照して、送風機３２０は、外装ケーシング３２６内に、駆動モータ３２８と、遠心ファン１０と、ケーシング３２９とを有する。
【０１１４】
駆動モータ３２８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３２９は、誘導壁３２９ａを有する。誘導壁３２９ａ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３２９ａ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。
【０１１５】
ケーシング３２９には、吸い込み部３３０および吹き出し部３２７が形成されている。吸い込み部３３０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３２７は、誘導壁３２９ａの一部から誘導壁３２９ａ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３２７は、誘導壁３２９ａの一部から誘導壁３２９ａの接線方向の一方に突出する角筒形状をなしている。
【０１１６】
駆動モータ３２８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３３０からケーシング３２９内に取り込まれ、遠心ファン１０の内周側空間３３１から外周側空間３３２へと送り出される。外周側空間３３２に送り出された空気は、矢印３０４に示す方向に沿って周方向に流れ、吹き出し部３２７を通じて外部に送風される。
【０１１７】
図２５は、図２３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２５を参照して、空気清浄機３４０は、ハウジング３４４と、送風機３５０と、ダクト３４５と、（ＨＥＰＡ：High Efficiency Particulate Air Filter）フィルタ３４１とを有する。
【０１１８】
ハウジング３４４は、後壁３４４ａおよび天壁３４４ｂを有する。ハウジング３４４には、空気清浄機３４０が設置された室内の空気を吸い込むための吸い込み口３４２が形成されている。吸い込み口３４２は、後壁３４４ａに形成されている。ハウジング３４４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３４３が形成されている。吹き出し口３４３は、天壁３４４ｂに形成されている。一般的に、空気清浄機３４０は、後壁３４４ａを室内の壁に対向させるようにして壁際に設置される。
【０１１９】
フィルタ３４１は、ハウジング３４４の内部において、吸い込み口３４２と向い合って配置されている。吸い込み口３４２を通じてハウジング３４４内部に導入された空気は、フィルタ３４１を通過する。これにより、空気中の異物が除去される。
【０１２０】
送風機３５０は、室内の空気をハウジング３４４内部に吸引するとともに、フィルタ３４１により清浄された空気を、吹き出し口３４３を通じて室内に送り出すために設けられている。送風機３５０は、遠心ファン１０と、ケーシング３５２と、駆動モータ３５１とを有する。ケーシング３５２は、誘導壁３５２ａを有する。ケーシング３５２には、吸い込み部３５３および吹き出し部３５４が形成されている。
【０１２１】
ダクト３４５は、送風機３５０の上方に設けられ、清浄空気をケーシング３５２から吹き出し口３４３に導く導風路として設けられている。ダクト３４５は、その下端が吹き出し部３５４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３４５は、吹き出し部３５４から吹き出された清浄空気を、吹き出し口３４３に向けて層流に誘導するように形成されている。
【０１２２】
このような構成を備える空気清浄機３４０においては、送風機３５０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３４２からハウジング３４４内に吸い込まれる。このとき、吸い込み口３４２および吹き出し口３４３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３４１により除去される。
【０１２３】
フィルタ３４１を通過して得られた清浄空気は、ケーシング３５２内部に吸い込まれる。この際、ケーシング３５２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３５２ａによって層流となる。層流とされた空気は、誘導壁３５２ａに沿って吹き出し部３５４に誘導され、吹き出し部３５４からダクト３４５内に送風される。空気は、吹き出し口３４３から外部空間に向けて放出される。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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３４０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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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】
【０１２８】
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】
【０１２９】
１０  遠心ファン、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  羽根車、１３，１３ｐ，１３ｑ  外周枠、１３ａ，１３ｂ  端面、１４  ディスク部、１６  ボス部、２１，２１Ａ〜２１Ｆ  ファンブレード、２３  翼面、２４  負圧面、２５  正圧面、２６  外縁部、２７  内縁部、２８  中心線、３１  一方端、３２  他方端、４０  肉厚部、４１  凹部、５１  内周側領域、５２  外周側領域、５５  空気流路、１００  貫流ファン、１０１  中心軸、１０５  渦、１６０  成型用金型、１６２  可動側金型、１６４  固定側金型、１６６  キャビティ、２０６  接近箇所、２１０  空気調和機、２１５  送風機、２２０  室内機、２２２  ケーシング、２２２Ａ  キャビネット、２２２Ｂ  フロントパネル、２２４  吸い込み口、２２５  吹き出し口、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、３２０  送風機、３２６  外装ケーシング、３２７  吹き出し部、３２８  駆動モータ、３２９  ケーシング、３２９ａ  誘導壁、３３０  吸い込み部、３３１  内周側空間、３３２  外周側空間、３４０  空気清浄機、３４１  フィルタ、３４２  吸い込み口、３４３  吹き出し口、３４４  ハウジング、３４４ａ  後壁、３４４ｂ  天壁、３４５  ダクト、３５０  送風機、３５１  駆動モータ、３５２  ケーシング、３５２ａ  誘導壁、３５３  吸い込み部、３５４  吹き出し部。
【図１】
2012007585.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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月14日(2011.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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設けら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。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、翼面に凹部が形成される翼断面形状を有する。凹部は、内縁部よりも外縁部に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端まで延びて形成される。
また、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構成される。凹部は、負圧面に形成される。
また、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、その断面形状が変化するように形成される。
また、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、翼面に開口する幅が変化するように形成される。
また、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、羽根部の断面積は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端に向かうほど大きくなる。凹部は、翼面から凹む凹部の断面積が羽根部の一方端側よりも他方端側で大きくなるように形成される。
【手続補正２】
【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】
このように構成されたファンによれば、空気が隣接する羽根部間を流れるのに伴って、凹部には流体流れの渦（２次流れ）が生成され、翼面上を通過する流体流れ（主流）は、凹部に生じた渦の外側に沿って流れる。この際、凹部に生成される渦の大きさや形は、隣接する羽根部間を通る空気流れの速度や微小な擾乱による影響を受けて変化し、この変化を受けて、渦の外側に沿って流れる空気流れも大きく変化する。このため、凹部よりも下流において、翼面上を通過する流体流れの方向や速度に時間的変動が生じ、羽根部の周期的な通過に起因する騒音の発生を抑制することができる。一方、本発明では、凹部の形成によって騒音の発生が抑制されるため、各羽根部の形状や配置を、送風能力を考慮して最適化することができる。よって、優れた送風能力が得られるとともに、騒音の低減が図られるファンを実現することができる。
また、凹部は、負圧面に形成される。このような構成により、正圧面と比較して、負圧面では翼面上を通過する流体流れに対して作用する圧力が小さいため、凹部に生成される渦の大きさや形の変化に伴って、凹部よりも下流において、翼面に対する流体流れの剥離、再付着が行なわれる。このため、翼面上を通過する流体流れの方向や速度により大きな時間的変動が生じ、羽根部の周期的な通過に起因する騒音の発生を効果的に抑制することができる。
また、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、その断面形状が変化するように形成される。このような構成により、ファンの回転軸方向において、凹部に生成される渦の大きさや形に変化を生じさせ、騒音の発生をより効果的に抑制することができる。
また、凹部は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端にかけて、翼面に開口する幅が変化するように形成される。このような構成により、凹部に生成される渦と、その外側を流れる流体流れとが接触する長さが変化するため、ファンの回転軸方向において凹部に生成される渦の大きさや形により大きな変化を生じさせることができる。
また、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、羽根部の断面積は、ファンの回転軸方向における羽根部の一方端から他方端に向かうほど大きくなる。凹部は、翼面から凹む凹部の断面積が羽根部の一方端側よりも他方端側で大きくなるように形成される。このような構成により、ファンの回転軸方向において、凹部に生成される渦の大きさや形に変化を生じさせ、騒音の発生をより効果的に抑制することができる。この際、凹部は、その断面積が、羽根部の断面積がより大きくなる他方端側で大きくなるように形成されるため、凹部の形成にかかわらず羽根部の強度を十分に確保することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【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設けら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する翼面が形成され、
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、前記翼面に凹部が形成される翼断面形状を有し、
前記凹部は、前記内縁部よりも前記外縁部に近い位置に配置され、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端まで延びて形成され、
前記翼面は、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構成され、
前記凹部は、前記負圧面に形成され、
前記凹部は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端にかけて、その断面形状が変化するように形成され、
前記凹部は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端にかけて、前記翼面に開口する幅が変化するように形成され、
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、前記羽根部の断面積は、ファンの回転軸方向における前記羽根部の一方端から他方端に向かうほど大きくなり、
前記凹部は、前記翼面から凹む前記凹部の断面積が前記羽根部の一方端側よりも他方端側で大きくなるように形成される、ファン。
【請求項２】
複数の前記羽根部は、前記羽根部に形成される前記凹部の形態が互いに異なる第１羽根部および第２羽根部を含む、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
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または２に記載のファン。
【請求項４】
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または２に記載のファン。
【請求項５】
樹脂により形成される、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】
請求項５に記載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７】
請求項１から５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。