JP2011058450A - 貫流ファン、成型用金型および流体送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の低減が図られる貫流ファン、その貫流ファンの製造に用いられる成型用金型およびその貫流ファンを備えた流体送り装置、を提供する。
【解決手段】貫流ファン１０は、ファンブレード２１の内径ｄおよび外径Ｄについて、０．５５≦ｄ／Ｄ≦０．９５の関係を満たす。貫流ファン１０は、ファンブレード２１の枚数Ｎ、翼弦長Ｌおよび外径Ｄならびに羽根車１２の個数Ｍについて、０．６≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．８、０．１５≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦３．７７の関係を満たす。複数の羽根車１２は、隣接する羽根車１２間で（１．２×３６０°／（Ｎ×Ｍ））≦θ≦（３６０°／Ｎ）の範囲内のずらし角度θが生じるように積層される。ずらし角度θは、ファンブレード２１の設置角度の重なり個数が、ファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下となるように設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、貫流ファン、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、その貫流ファンの製造に用いられる成型用金型、およびその貫流ファンを備える空気調和機、空気清浄機、加湿器、除湿器、扇風機、ファンヒータ、冷却装置、換気装置といった流体送り装置に関する。

従来の貫流ファンに関して、たとえば、特開２００６−１１８４９６号公報には、流体振動による騒音の低減および送風性能の向上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１）。特許文献１に開示されたクロスフローファンには、３４枚以上３６枚以下の羽根が設けられている。各々の羽根のピッチ（角度）はランダムであり、最大ピッチをＰｍａｘ、最小ピッチをＰｍｉｎとした場合に、１．０（ｄｅｇ）≦Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ≦２．５（ｄｅｇ）の関係が成立する。

また、特開２００３−２６９３６３号公報には、離散周波数騒音を効果的に低減することを目的としたタンゼンシャルファン羽根車が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたタンゼンシャルファン羽根車においては、各羽根を、互いに等しい枚数を有する偶数のグループにまとめる。タンゼンシャルファン羽根車は、仮想平均ピッチ角度をαとし、隣接する一方のグループにおける各羽根間ピッチ角度をβとし、他方のグループにおける各羽根間ピッチ角度をγとした場合に、β＝α＋γ、かつ、γ＝α−εとなるピッチずれ角度εを有する構成を備える。さらに、タンゼンシャルファン羽根車は、軸方向に羽根車の各ブロックをδ角度だけずらして隣接接合することにより、各ブロックのＮＺｒ成分波の合成音圧を最小化する構成を備える。

特開２００６−１１８４９６号公報 特開２００３−２６９３６３号公報

空気調和機や空気清浄機などに用いられる貫流ファン（クロスフローファン）においては、低騒音化や高効率化を目的として、各種工夫が施されたものが提案されている。特に、翼通過音（笛吹き音）と呼ばれる単波長の騒音や、翼間流れに乱れが生じた際に生ずる騒音（いわゆる、バサツキ音）など聴感上好ましくない異音に対する工夫が提案されている。

たとえば、上述の特許文献１に開示されたクロスフローファンは、ファンの回転方向における羽根の設置ピッチに工夫を施すことにより異音の発生を抑えることを目的としている。また、上述の特許文献２に開示されたタンゼンシャルファン羽根車は、ファンの回転方向における羽根の並び方、および隣接する羽根車のブロック間のずらし角に工夫を施すことにより、異音の発生を抑えることを目的としている。

一方、より大きい風量で送風可能な貫流ファンを作成する場合、ファンの外径をより大きく設計する必要がある。しかしながら、送風効率を損なわないためには、翼の長さに一定の制限があり、このため、ファンの内径／外径の比は一定の範囲内に収めなければならない。また、送風効率を損なわないためには、羽根の長さと羽根の配置間隔との比につい
ても一定の範囲に収める必要がある。

したがって、ファンの外径の拡大に伴って、回転方向における羽根の枚数が多くなってしまう。回転方向の羽根の枚数が多くなるということは、翼通過音（笛吹き音）を抑えるための工夫について、より高度な工夫が求められることになる。特に、隣接する羽根車のずらし角について簡単に最適な点が選べなくなってしまうため、この点について新たな工夫が必要となる。

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、騒音の低減が図られる貫流ファン、その貫流ファンの製造に用いられる成型用金型およびその貫流ファンを備えた流体送り装置を提供することである。

この発明の１つの局面に従った貫流ファンは、所定軸を中心とする周方向においてランダムな間隔を設けて配列される複数枚の羽根部と、羽根部が接続され、複数枚の羽根部を一体に支持する支持部とを有する羽根車を備える。貫流ファンは、複数の羽根車が、羽根部の配列が互いに同一となるように形成され、所定軸の軸方向に沿って積層されてなる。貫流ファンは、羽根部の内径ｄおよび外径Ｄについて、０．５５≦ｄ／Ｄ≦０．９５の関係を満たす。貫流ファンは、羽根部の枚数Ｎ、羽根部の翼弦長Ｌ、羽根部の外径Ｄおよび羽根車の個数Ｍについて、０．６≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．８および０．１５≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦３．７７の関係を満たす。複数の羽根車は、所定軸の軸方向から見た場合に隣接する羽根車間で（１．２×３６０°／（Ｎ×Ｍ））≦θ≦（３６０°／Ｎ）の範囲内のずらし角度θが生じるように積層される。ずらし角度θは、全ての羽根部についての羽根部の設置角度の重なり個数が、羽根部の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下となるように設定されている。

なお、「ずらし角度」とは、任意の羽根車（仮に番号ｊとする）と、その羽根車に隣接する羽根車（仮に番号ｊ＋１とする）とに注目した場合に、羽根車（番号ｊ＋１）を羽根車（番号ｊ）に対して、羽根車（番号ｊ）および羽根車（番号ｊ＋１）の全ての羽根部同士が所定軸の軸方向において重なる位置から、所定軸を中心とする周方向に所定の角度だけずらして配置するときの、その角度として定義される。

また、「重なり個数」とは、Ｎ×Ｍ個の全羽根部について、各羽根部と、所定軸の軸周りにおける設置角度が一致する羽根部の数を順に求め、これらを全て足し合わせた数として定義される。

このように構成された貫流ファンにおいては、羽根部の設置角度の重なり個数が、羽根部の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下とすることにより、羽根通過音（ｎＺ音）に起因する狭帯域騒音を効果的に抑えることができる。これにより、貫流ファンの回転に伴って生じる騒音を低減することができる。

また好ましくは、所定軸に直交する平面上において、隣接する羽根部の外周端同士を結ぶ、所定軸を中心とする円弧の長さをＣｎ（ｎ＝１、２…Ｎ−１、Ｎ）とするとき、貫流ファンは、任意の隣接する羽根部間において、０．０５（πＤ／Ｎ）≦｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ）の関係を満たす。

このように構成された貫流ファンにおいては、（πＤ／Ｎ）は、羽根部が所定軸周りにおいて等間隔に配置されている場合の羽根部の間隔を示し、｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜は、羽根部が所定軸周りにおいて等間隔に配置されている場合と比較した時の、羽根部の間隔のばらつき度合いを示す。

｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の５％よりも小さくなる羽根部間が存在する場合、羽根部の間隔が等間隔に近くなりすぎるために、羽根通過音が顕著に増大するおそれがある。また、｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の２４％よりも大きくなる羽根部間が存在する場合、所定軸周りにおける羽根部の間隔が大きくなりすぎる箇所が生じ、その箇所において顕著な剥離音が発生するおそれがある。本発明においては、０．０５（πＤ／Ｎ）≦｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ）の関係を満たすことにより、羽根部の通過音や剥離音の発生を効果的に抑制することができる。

また好ましくは、貫流ファンは、０．６８≦ｄ／Ｄ≦０．８６の関係をさらに満たす。また好ましくは、貫流ファンは、１．４≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．１の関係をさらに満たす。また好ましくは、貫流ファンは、０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の関係をさらに満たす。

このように構成された貫流ファンによれば、貫流ファンの送風能力を十分に確保するとともに、貫流ファンの回転に伴って生じる騒音を効果的に低減することができる。

この発明の別の局面に従った貫流ファンは、所定軸を中心とする周方向においてランダムな間隔を設けて配列される複数枚の羽根部と、羽根部が接続され、複数枚の羽根部を一体に支持する支持部とを有する羽根車を備える。貫流ファンは、複数の羽根車が、羽根部の配列が互いに同一となるように形成され、所定軸の軸方向に沿って積層されてなる。貫流ファンは、羽根部の内径ｄおよび外径Ｄについて、０．６８≦ｄ／Ｄ≦０．８６の関係を満たす。貫流ファンは、羽根部の枚数Ｎ、羽根部の翼弦長Ｌ、羽根部の外径Ｄおよび羽根車の個数Ｍについて、１．４≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．１および０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の関係を満たす。

このように構成された貫流ファンによれば、貫流ファンの送風能力を十分に確保するとともに、貫流ファンの回転に伴って生じる騒音を低減することができる。

また好ましくは、貫流ファンは、樹脂により形成される。このように構成された貫流ファンによれば、軽量かつ高強度の樹脂製の貫流ファンを実現することができる。

この発明に従った成型用金型は、上述に記載の貫流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、回転時の静粛性に優れた樹脂製の貫流ファンを製造することができる。

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貫流ファンと、貫流ファンに連結され、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、運転時の静粛性を高めることができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、騒音の低減が図られる貫流ファン、その貫流ファンの製造に用いられる成型用金型およびその貫流ファンを備えた流体送り装置を提供することができる。

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１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面図である。 図３中の貫流ファンの一部を拡大して示す断面図である。 図３中の貫流ファンのファンブレードを示す断面図である。 実施例１において、ｄ／Ｄと風量との関係を示すグラフである。 実施例２において、Ｌ／（πＤ／Ｎ）と風量との関係を示すグラフである。 実施例２において、Ｌ／（πＤ／Ｎ）と騒音との関係を示すグラフである。 実施例３において、πＤ／（Ｎ×Ｍ）と騒音値との関係を示すグラフである。 実施例３において、πＤ／（Ｎ×Ｍ）と風量との関係を示すグラフである。 参考例における貫流ファンにおいて、隣接する羽根車間のずらし角度と、ファンブレードの重なり個数との関係を示すグラフである。 隣接する羽根車間のずらし角度と、ファンブレードの重なり個数との関係を示すグラフである。 各ずらし角度におけるファンブレードの重なり個数、重なり個数の割合および騒音値を示す表である。 比較例および実施例における各貫流ファンにおいて、風量と騒音値との関係を示すグラフである。 比較例および実施例における各貫流ファンにおいて、周波数と騒音値との関係を示すグラフである。 図１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１６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。

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。

（実施の形態１）
［貫流ファンの基本構造の説明］
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斜視図である。図３は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った貫流ファンを示す断面図である。

図１から図３を参照して、貫流ファン１０は、中心軸１０１の軸方向に積層された複数の羽根車１２が組み合わさって構成されている。各羽根車１２は、複数のファンブレード２１と、外周枠１３とを有する。

複数のファンブレード２１は、仮想上の中心軸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。貫流ファン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、その略円筒形の側面に配置されている。貫流ファン１０は、樹脂により一体に形成されている。貫流ファン１０は、中心軸１０１を中心に、図２中の矢印１０３に示す方向に回転する。

貫流ファン１０は、回転する複数のファンブレード２１によって、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１０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１０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１０は、中心軸１０１に平行な平面状の吹き出し流れを形成する。

貫流ファン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。

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。

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。

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に接続され、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に接続され、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。

複数のファンブレード２１は、互いに同一形状を有する。その形状について詳細に説明すると、ファンブレード２１は、内周部２６および外周部２７を有する。内周部２６は、ファンブレード２１の内周側に配置されている。外周部２７は、ファンブレード２１の外周側の配置されている。ファンブレード２１は、内周部２６から外周部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、内周部２６から外周部２７に向けて貫流ファン１０の回転方向に傾斜して形成されている。

ファンブレード２１には、正圧面２４および負圧面２５からなる翼面２３が形成されている。正圧面２４は、貫流ファン１０の回転方向の側に配置され、負圧面２５は、正圧面２４の裏側に配置されている。貫流ファン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２４で相対的に大きく、負圧面２５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２４側が凹となり、負圧面２５側が凸となるように、内周部２６と外周部２７との間で全体的に湾曲した形状を有する。

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形状を有するように形成されている。ファンブレード２１は、薄肉の翼断面形状を有するように形成されている。ファンブレード２１は、内周部２６と外周部２７との間でほぼ一定の厚み（正圧面２４と負圧面２５との間の長さ）を有するように形成されている。

複数のファンブレード２１は、中心軸１０１を中心する周方向においてランダムなピッチで配列されている。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。

［ブレードファンおよび羽根車に関する各種の数値範囲の説明］
本実施の形態における貫流ファン１０においては、各羽根車１２に設けられるファンブレード２１の枚数がＮであり、中心軸１０１の軸方向に積層される羽根車１２の個数がＭである。

図４は、図３中の貫流ファンの一部を拡大して示す断面図である。図５は、図３中の貫流ファンの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、周方向に配列された複数のファンブレード２１に内接し、中心軸１０１を中心とする内接円３１０と、周方向に配列された複数のファンブレード２１に外接し、中心軸１０１を中心とする外接円３１５とが示されている。本実施の形態における貫流ファン１０においては、内接円３１０の直径として表わされるファンブレード２１の内径がｄであり、外接円３１５の直径として表わされるファンブレード２１の外径がＤである。

また、図４中に示す中心軸１０１に直交する平面上において、隣接するファンブレード２１の外周端同士を結ぶ、中心軸１０１を中心とする円弧の長さが、Ｃｎである。Ｃｎは、ファンブレード２１と外接円３１５との接点と、そのファンブレード２１に隣接するファンブレード２１と、外接円３１５との接点との間の、外接円３１５の円弧の長さである。ｎは、１、２…Ｎ−１、Ｎ（ファンブレード２１の枚数）の値をとり、Ｃｎは、隣接するファンブレード２１間の各位置における円弧長さを表わす。

なお、複数の羽根車１２がファンブレード２１の配列が互いに同一となるように形成された本実施の形態においては、Ｃｎ（ｎ＝１、２…Ｎ−１、Ｎ）の各値が複数の羽根車１２間で互いに同一となる。

図５を参照して、図中には、正圧面２４側において、ファンブレード２１の内周部２６の端部および外周部２７の端部に接する直線１０６と、負圧面２５側において、ファンブレード２１の翼面２３に接し、直線１０６に平行な直線１０７と、ファンブレード２１の外周部２７に接し、直線１０６および直線１０７に直角な直線１０９と、ファンブレード２１の内周部２６に接し、直線１０６および直線１０７に直角な直線１０８とが示されている。本実施の形態における貫流ファン１０においては、ファンブレード２１の翼弦長が、直線１０９と直線１０８との間における直線１０６の長さＬによって表わされる。

以上に説明した、ファンブレード２１の内径ｄおよび外径Ｄ、ファンブレード２１の枚数Ｎ、羽根車１２の個数Ｍ、ファンブレード２１の翼弦長Ｌに関して、本実施の形態における貫流ファン１０は、下記の（１式）〜（３式）の関係を満たす。

（１）本実施の形態における貫流ファン１０は、下記の関係を満たす。
０．５５≦ｄ／Ｄ≦０．９５ （１式）
一例として、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、ｄ＝８９．２ｍｍのファンブレード２１を備える貫流ファン１０において、ｄ／Ｄの値は、約０．７９となる。

ｄ／Ｄの値が０．５５よりも小さい場合、ファンブレード２１の外径Ｄに対して内径ｄが小さくなりすぎ、貫流ファンに特有のファンを貫流する空気流れ（中心軸１０１を横切る流れ）の元となる強制渦が安定して存在しなくなる。このため、ファンブレード２１による送風能力が損なわれ、貫流ファンとして期待される送風性能が十分に発揮できなくな
る。一方、ｄ／Ｄが０．９５よりも大きい場合、上記の強制渦は安定して存在できるものの、ファンブレード２１の外径Ｄに対して内径ｄが大きくなりすぎ、ファンブレード２１の翼弦長を充分な長さに確保することができなくなる。このため、風を送るために必要なファンブレード２１の揚力が損なわれ、貫流ファンとして期待される送風性能が十分に発揮できなくなる。

これに対して、本実施の形態における貫流ファン１０においては、ファンブレード２１の内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが、０．５５≦ｄ／Ｄ≦０．９５の関係を満たすため、貫流ファンとしての基本的な送風性能を発揮することができる。

なお、ファンブレード２１の内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが０．６８≦ｄ／Ｄ≦０．８６の範囲にある場合は、貫流ファン１０の送風性能をさらに向上させることができる。

次に、上記の（１式）による作用、効果を確認するために実施した実施例１について説明を行なう。

本実施例では、ｄ／Ｄの値が異なる複数の貫流ファンを準備した。各貫流ファンをルームエアコンの室内機の送風機に組み込み、回転数１２００ｒｐｍの時の風量を測定した。風量測定は、ＪＩＳＢ８６１５−１に基づき実施した。

図６は、実施例１において、ｄ／Ｄと風量との関係を示すグラフである。図６を参照して、（１式）の関係を満たす貫流ファン１０を用いた場合、風量１３．７ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．６８）、１４．１ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．７９）、１３．８ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．８６）の測定結果が得られた。一方、比較例として、（１）式の範囲外にある貫流ファンを用いた場合、風量７．５ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．５０）、１１．１ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．５５）、１１．２ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．９５）、８．１ｍ^３／ｍｉｎ（ｄ／Ｄ＝０．９６）の測定結果が得られ、（１式）の関係を満たす貫流ファン１０を用いた場合と比較して、風量が減少する結果となった。

以上に説明の実施例１により、（１式）の関係を満たす本実施の形態における貫流ファン１０によれば、貫流ファンとしての基本的な送風性能を確保できることを確認できた。

（２）本実施の形態における貫流ファン１０は、下記の関係を満たす。
０．６≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．８ （２式）
一例として、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、Ｎ＝４１枚、Ｌ＝１３．８ｍｍのファンブレード２１を備える貫流ファン１０において、Ｌ／（πＤ／Ｎ）は、約１．６となる。

ファンブレード２１の外径Ｄおよび円周方向におけるファンブレード２１の枚数Ｎによって規定される（πＤ/Ｎ）の値は、仮にファンブレード２１が等間隔に配列されている場合の隣接するファンブレード２１間の円弧長さであり、隣接するファンブレード２１間の実間隔の目安となる値である。翼弦長Ｌと、その目安となる円弧長さとの比Ｌ／（πＤ/Ｎ）は、ファンの回転軸方向（中心軸１０１の軸方向）から見たファンブレード２１間の流路のアスペクト比に相当し、気流がファンブレード２１間の流路を通過する際に翼面２３から受ける、粘性力の影響の大きさについての目安となる値である。

Ｌ／（πＤ/Ｎ）の値が０．６より小さい場合、翼弦長に対して隣接するファンブレード２１間の間隔が広くなりすぎて、ファンブレード２１間の流路を通過する気流にファンブレード２１からのエネルギーを十分に伝えることができず、大規模な剥離が生じ易くな
る。このため、ファンブレード２１の送風能力が損なわれ、貫流ファンとして期待される送風性能が十分に発揮できなくなる。

一方、Ｌ／（πＤ/Ｎ）の値が２．８よりも大きい場合、翼弦長に対して隣接するファンブレード２１間の間隔が狭くなりすぎて、気流がファンブレード２１間の流路を通過する際に翼面２３上における粘性抵抗の影響が過度に大きくなる。このため、送り出せる風量が小さくなるため、送風能力が著しく損なわれ、貫流ファンとして期待される送風性能が十分に発揮できなくなる。

また多くの場合、外径Ｄが極端に小さく設定されることはないため、Ｌ／（πＤ/Ｎ）の値が２．８よりも大きい場合は、ファンブレード２１の枚数Ｎが大きい場合に該当する。この場合、ファンブレード２１の枚数Ｎの増加によって、周方向におけるファンブレード２１の配列のランダム性が薄れる。この結果、羽根通過音（ｎＺ音）に起因する狭帯域騒音が著しく大きくなってしまう。

これに対して、本実施の形態における貫流ファン１０は、０．６≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．８の関係を満たすため、貫流ファンとして期待される送風性能を十分に発揮するとともに、羽根通過音に起因する狭帯域騒音を効果的に低減することができる。

なお、貫流ファン１０が、１．４≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．１の関係を満たす場合は、上記効果をさらに効果的に奏することができる。

次に、上記の（２式）による作用、効果を確認するために実施した実施例２について説明を行なう。

本実施例では、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、ｄ＝８９．２ｍｍ、Ｌ＝１３．８ｍｍ、Ｍ＝１０個の形状を有する貫流ファンを用い、さらにファンブレード２１の枚数Ｎを変更することにより、Ｌ／（πＤ／Ｎ）の値を変化させた。このように準備した各貫流ファンをルームエアコンの室内機の送風機に組み込み、風量測定および騒音測定を実施した。風量測定についてはＪＩＳＢ８６１５−１に基づき、騒音測定についてはＪＩＳＣ９６１２に基づき、各測定を行なった。

図７は、実施例２において、Ｌ／（πＤ／Ｎ）と風量との関係を示すグラフである。図７を参照して、（２式）の関係を満たすＬ／（πＤ/Ｎ）＝１．６である貫流ファン１０を用いた場合、回転数１２００ｒｐｍにおいて約１４．１ｍ^３／ｍｉｎの風量が測定された。

比較例として、Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝０．５である貫流ファンを用いた場合、同じ回転数１２００ｒｐｍにおいて約４．２ｍ^３／ｍｉｎの風量となり、風量が大幅に減少した。特にこの比較例では、回転数２０００ｒｐｍとしても、約７．０ｍ^３／ｍｉｎの風量しか測定されず、十分な送風能力が発揮されないことが確認された。なお、これ以上に回転数を上げるためには、遠心力に耐えるようにファンブレード２１の材質として金属を用いるなど過度の強度対策を行なう必要があり、好適ではない。

さらに比較例として、Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝２．９である貫流ファンを用いた場合、回転数１２００ｒｐｍにおいて約１２．６ｍ^３／ｍｉｎの風量となり、ファンブレード２１の枚数の増加にも関わらず、送風量が減少する結果となった。

図８は、実施例２において、Ｌ／（πＤ／Ｎ）と騒音との関係を示すグラフである。図８を参照して、（２式）の関係を満たす貫流ファン１０を用いた場合、１０ｍ^３／ｍｉｎ
の風量を得る際の騒音値が、約４４ｄＢ（Ａ）（Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝０．６）、約４２ｄＢ（Ａ）（Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝１．４）、約４１ｄＢ（Ａ）（Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝１．６）、約４２ｄＢ（Ａ）（Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝２．１）、約４５ｄＢ（Ａ）（Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝２．８）となった。

比較例として、Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝０．５である貫流ファンを用いた場合、同一風量の１０ｍ^３／ｍｉｎを得る際の騒音値が約４８ｄＢ（Ａ）となった。広帯域騒音が特に大きくなり、隣接するファンブレード２１間における大規模な剥離による悪影響が現れた。さらに比較例として、Ｌ／（πＤ/Ｎ）＝２．９である貫流ファンを用いた場合、同一風量の１０ｍ^３／ｍｉｎを得る際の騒音値が約４９ｄＢ（Ａ）となり、狭帯域騒音が著しく大きくなった悪影響が現れた。

以上に説明した実施例２により、（２式）の関係を満たす本実施の形態における貫流ファン１０によれば、送風性能の向上と、羽根通過音に起因する狭帯域騒音の低減とが図られることを確認できた。

（３）本実施の形態における貫流ファン１０は、下記の関係を満たす。
０．１５≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦３．７７ （３式）
一例として、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、Ｎ＝４１枚、Ｍ＝１０個のファンブレード２１および羽根車１２を備える貫流ファン１０において、πＤ／（Ｎ×Ｍ）は、約０．８７となる。

ファンブレード２１の外径Ｄおよび枚数Ｎ、ならびに羽根車１２の個数Ｍによって規定されるπＤ／（Ｎ×Ｍ）の値は、ファンに設けられた全てのファンブレード２１についてその断面を中心軸１０１に直交する平面に投影した場合に、異なる羽根車１２間において、投影されたファンブレード２１の外径円周位置での重複のし易さの目安となる値である。

πＤ／（Ｎ×Ｍ）の値が０．１５よりも小さい場合、ファンブレード２１の円周長さに対してファンブレード２１の全枚数が多くなりすぎ、異なる羽根車１２間においてファンブレード２１がその外径円周位置で重複を起こし易くなる。この場合、重複の過多に起因する狭帯域騒音の悪影響が大きくなるおそれがある。一方、πＤ／（Ｎ×Ｍ）の値が３．７７よりも大きい場合、ファンブレード２１の枚数Ｎが著しく少なく、上述の通り隣接するファンブレード２１間の間隔が広くなりすぎるか、もしくは、羽根車１２の個数Ｍが著しく少なく、ファンを貫流する空気流れの元となる強制渦が安定して発生する程度に、中心軸１０１の軸方向のファン長さを確保できないおそれが生じる。これらの場合、ファンブレード２１の送風性能が損なわれ、貫流ファンとして期待される送風性能が十分に発揮できなくなる。

これに対して、本実施の形態における貫流ファン１０は、０．１５≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦３．７７の関係を満たすことにより、貫流ファンの基本的な送風性能を確保するとともに、特に、羽根枚数の過多もしくは異なる羽根車間におけるファンブレード２１の外径円周位置での重複の過多に伴う、極端な狭帯域騒音の悪影響を回避することができる。

より好ましくは、貫流ファン１０は、０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の関係をさらに満たす。この場合、上述の異なる羽根車１２間におけるファンブレード２１の外径円周位置での重複が、過多といえるまでに存在せず、狭帯域騒音の悪影響をより効果的に
抑制することができる。また、ファンブレード２１の枚数Ｎや羽根車１２の個数Ｍが著しく少ないことによる送風能力の極端な減少も抑えられ、貫流ファンとして期待される送風性能を十分に発揮することができる。

また、貫流ファン１０の用途によって、適当な羽根車１２の個数Ｍの値も異なるため、これに伴ってπＤ／（Ｎ×Ｍ）の好適な範囲も異なる。たとえば、空気調和機や扇風機、換気装置など、比較的羽根車１２の個数Ｍが多くなる電気機器（Ｍ≧５）については、０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦１．６８の範囲にある場合がより好適であり、たとえば、空気清浄機や加湿器、除湿器など、比較的羽根車１２の個数Ｍが少なくなる電気機器（Ｍ≦６）については、１．３４≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の範囲にある場合がより好適である。

次に、上記の（３式）による作用、効果を確認するために実施した実施例３について説明を行なう。

本実施例では、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、ｄ＝８９．２ｍｍ、Ｌ＝１３．８ｍｍの形状を有する貫流ファンを用い、さらにファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍを変更することにより、πＤ／（Ｎ×Ｍ）の値を変化させた。このように準備した各貫流ファンをルームエアコンの室内機の送風機に組み込み、風量測定および騒音測定を実施した。風量測定についてはＪＩＳＢ８６１５−１に基づき、騒音測定についてはＪＩＳＣ９６１２に基づき、各測定を行なった。

図９は、実施例３において、πＤ／（Ｎ×Ｍ）と騒音値との関係を示すグラフである。図９を参照して、（３式）の関係を満たす貫流ファン１０を用いた場合、同一風量（１０ｍ^３／ｍｉｎ）を得る際の騒音値が、約４５ｄＢ（Ａ）（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．１５）、約４２ｄＢ（Ａ）（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．４３）、約４１ｄＢ（Ａ）（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．８７）となった。一方、（３式）の範囲外となる比較のための貫流ファンを用いた場合、同一風量（１０ｍ^３／ｍｉｎ）を得る際の騒音値が、約４６ｄＢ（Ａ）（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．１４）となった。比較のための貫流ファンを用いた場合、（３式）の関係を満たすπＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．８７である貫流ファン１０を用いた場合と比較して、羽根通過周波数における騒音レベルが約９ｄＢ（Ａ）だけ増加し、全体の騒音値も約５ｄＢ（Ａ）だけ増加する結果となった。

図１０は、実施例３において、πＤ／（Ｎ×Ｍ）と風量との関係を示すグラフである。図１０を参照して、（３式）の関係を満たす貫流ファン１０を用いた場合、回転数１２００ｒｐｍにおける風量が、約１４．１ｍ^３／ｍｉｎ（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝０．８７）、約１３．２ｍ^３／ｍｉｎ（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝２．８３）、約９．２ｍ^３／ｍｉｎ（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝３．７７）となった。一方、（３式）の範囲外となる比較のための貫流ファンを用いた場合、同一の回転数１２００ｒｐｍにおける風量が、約２．２ｍ^３／ｍｉｎ（πＤ／（Ｎ×Ｍ）＝３．７８）となった。この結果、ファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍの減少量に比例すると予測した風量の減少量以上に、測定された風量が減少していることが確認された。

以上の実施例により、（３式）の関係を満たす本実施の形態における貫流ファン１０によれば、貫流ファンの基本的な送風性能を確保するとともに、極端な狭帯域騒音の悪影響を回避することができることを確認できた。

（４）本実施の形態における貫流ファン１０は、下記の関係を満たすことが好ましい。
０．０５（πＤ／Ｎ）≦｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ） （４式）
なお、貫流ファン１０は、Ｃｎ（ｎ＝１、２…Ｎ−１、Ｎ）の各値において上記の（４式）を満たす。すなわち、上記の（４式）は、０．０５（πＤ／Ｎ）≦Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜、かつ、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ）と書き換えられる。

（πＤ／Ｎ）は、ファンブレード２１が中心軸１０１の軸周りにおいて等間隔に配置されている場合のファンブレード２１の間隔を示し、｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜は、ファンブレード２１が中心軸１０１の軸周りにおいて等間隔に配置されている場合と比較した時の、ファンブレード２１の間隔のばらつき度合いを示す。

Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の５％よりも小さい場合、ファンブレード２１の間隔が等間隔に近くなりすぎるために、羽根通過音が顕著に増大するおそれがある。また、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の２４％よりも大きい場合、中心軸１０１の軸周りにおけるファンブレード２１の間隔が大きくなりすぎる箇所が生じ、その箇所において顕著な剥離音が発生するおそれがある。

これに対して、本実施の形態における貫流ファン１０が、０．０５（πＤ／Ｎ）≦｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ）の関係を満たす場合、ファンブレード２１の通過音や剥離音の発生を効果的に抑制することができる。

次に、上記の（４式）による作用、効果を確認するために実施した実施例４について説明を行なう。

本実施例では、｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜と（πＤ／Ｎ）との比が異なる複数の貫流ファンを準備した。各貫流ファンをルームエアコンの室内機の送風機に組み込み、風量１０ｍ^３／ｍｉｎが得られる時の騒音値を測定した。騒音測定は、ＪＩＳＣ９６１２に基づき実施した。

測定の結果、（４式）の関係を満たす貫流ファンを用いた場合、約４３ｄＢ（Ａ）（Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の５％、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の１２％）、約４１ｄＢ（Ａ）（Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の８％、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の１２％）、約４４ｄＢ（Ａ）（Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の８％、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の２４％）の騒音値となった。一方、（４式）の範囲外の比較のための貫流ファンを用いた場合、約５１ｄＢ（Ａ）（Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の３％、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の１２％）、約５０ｄＢ（Ａ）（Ｍｉｎ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の８％、Ｍａｘ｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜が（πＤ／Ｎ）の３０％）の騒音値となった。

以上に説明の実施例４により、（４式）の関係を満たす本実施の形態における貫流ファン１０によれば、ファンブレード２１の通過音や剥離音の発生を効果的に抑制することを確認できた。

［羽根車間のずらし角度の説明］
本実施の形態における貫流ファン１０においては、複数の羽根車１２が、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の軸方向においてずらし角度θだけずれて積層されている。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の軸方向においてずらし角度θ（羽根車１２Ａから見れば２θ）だけずれて積層されている。

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（ｎＺ音）を互いに打ち消し合わせて減衰させるためである。

本実施の形態における貫流ファン１０においては、このずらし角度θが、（１．２×３６０°／（Ｎ×Ｍ））≦θ≦（３６０°／Ｎ）の範囲内に設定されるとともに、ファンブレード２１の設置角度の重なり個数が、ファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下となるように設定される。このような構成により、特にファンブレード２１の枚数Ｎが多い場合においても、羽根通過音（ｎＺ音）に起因する狭帯域騒音の発生を、聴感上において異音として受け止められない程度にまで抑制することができる。

次に、上記のずらし角度の特定に必要となる「重なり個数」の算出方法について説明する。

本実施の形態では、貫流ファン１０の金型作成時における寸法精度に起因して、ずらし角度の単位は０．１°に設定している。

（１）中心軸１０１に直交する平面を想定し、その平面上にファンブレード２１の外径Ｄと同直径の円（以下、外接円といい、これは図４中の外接円３１５に相当する）を描く。

（２）外接円上のいずれかの箇所に点を設定し、その点をずらし角度の基準点として規定する。

（３）あるファンブレード２１についての外接円とそのファンブレード２１との接点を求め、外接円の中心点（中心軸１０１）を中心に、その接点と上記基準点とがなす角度（外接円において、接点と基準点とを結ぶ円弧がなす角度）を、そのファンブレード２１の設置角度とする。

この際、設置角度の値の桁数は、貫流ファン１０の成形上の寸法精度に準じる。本実施の形態においては、羽根車１２の成型時の金型作成における寸法精度に準じており、小数点１桁までの値で考える。

（４）上記（３）のファンブレード２１の設置角度を、貫流ファン１０の全てのファンブレード２１について求める。

（５）各ファンブレード２１において、同じ設置角度となるファンブレード２１の枚数を算出する。

（６）上記（５）において算出した値を全て足し合わせ、それを「重なり個数」として算出する。

一例として、Ｎ＝４０枚のファンブレード２１が等間隔に配置され、羽根車１２の個数Ｍ＝１０個、ずらし角度θ＝が０°（すなわちファンブレード２１の重なり個数が最も多くなる場合）となる貫流ファンを仮に想定し、上記の算出手順をもとにこの貫流ファンにおけるファンブレード２１の重なり個数を求めてみる。

１つの羽根車１２上の各ファンブレード２１の設置角度は、基準点をある１つのファンブレード２１の設置位置と同じになるように設定すると、羽根車１２上の４０枚のファンブレード２１について、各々０°、９°、１８°、２７°、…３４２°、３５１°となる。ずらし角度が０°であるため、いずれの羽根車１２についてもこれら４０枚のファンブレード２１の設置角度は全く同様である。

したがって、上記手順（５）において、たとえば、ある羽根車１２において設置角度が０°のファンブレード２１と同じ設置角度の羽根を数えると、他の９個の羽根車１２の設置角度０°のファンブレード２１の全てがこれに該当する。すなわち、ある羽根車１２に注目した場合に設置角度０°におけるファンブレード２１の重なり個数は、９個となる。また、他のファンブレード２１の設置角度（９°、１８°…）についても同様に９個となる。さらに、他の羽根車１２についても同様にして、重なり個数が算出される。このため、上記手順（６）にて「重なり個数」を計算すると、９個×４０（１個の羽根車１２上の全てのファンブレード２１について、設置角度が同じものが９個あるため）×１０（１０個の羽根車１２の全てについて同様であるため）＝３６００個が、ファンブレード２１の重なり個数となる。

この場合、重なり個数が、ファンブレード２１の全枚数４００（４０×１０）よりもはるかに多く、数字の上でも、全てのファンブレード２１が羽根通過音（狭帯域騒音）の発生に寄与し、その影響が大きいことが容易に想像できる。このようにファンブレード２１の全枚数を基準にして考えると、羽根通過音（狭帯域騒音）に対する「重なり個数」が寄与する度合いが想像しやすい。

次に、ファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍの比較的少ない貫流ファンを参考例として想定し、その参考例における貫流ファンにおいて、ずらし角度を任意に変化させた時の重なり個数の値の変化について検討した。

図１１は、参考例における貫流ファンにおいて、隣接する羽根車間のずらし角度と、ファンブレードの重なり個数との関係を示すグラフである。

図１１を参照して、本参考例では、Ｄ＝９８．２ｍｍ、ｄ＝７４．１ｍｍ、Ｌ＝１３．８ｍｍ、Ｎ＝３５枚、Ｍ＝４個の形状を有する貫流ファンを、ファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍの比較的少ない貫流ファンとして想定した。また、上記重なり個数の算出手順の（４）において、まず、１つの羽根車１２上における各ファンブレード２１の設置角度を算出し、そこから他の羽根車１２における各ファンブレード２１の設置角度についてずらし角度を考慮に入れて算出することにより、ファン全てのファンブレード２１の設置角度を求めた。

図１１中のグラフに示されるように、重なり個数が０となるずらし角度が多く存在し、かつ連続して重なり個数が０個である領域も存在する結果となった。すなわち、ファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍが比較的少ない場合には、ずらし角度の選定が比較的容易である。

次に、Ｄ＝１１３．２ｍｍ、ｄ＝８９．２ｍｍ、Ｌ＝１３．８ｍｍ、Ｎ＝４１枚、Ｍ＝１０個の形状を有する貫流ファン１０を用いて、ずらし角度を任意に変化させた時の重な
り個数の値の変化について検討した。

本実施例における貫流ファン１０においては、ずらし角度θが、１．０５°≦θ≦８．７８°の範囲内に設定されるとともに、ファンブレード２１の設置角度の重なり個数が、ファンブレード２１の全枚数４１０枚の５％以下、つまり２０枚以下となるように設定される。

図１２は、隣接する羽根車間のずらし角度と、ファンブレードの重なり個数との関係を示すグラフである。図１２中のグラフに示されるように、ファンブレード２１の枚数Ｎおよび羽根車１２の個数Ｍが多い場合、重なり個数が大きくなり易い。すなわち、本発明は、Ｎ＞３５およびＭ＞４の形状を有する貫流ファンにより有効に適用される。また特に、Ｎ＞４０およびＭ＞６の形状を有する貫流ファンの場合、従来のように重なり個数が小さくなる領域が極めて小さくなり、重なり個数が大きくなり易いため、本発明がさらに好適に適用される。

次に、ずらし角度の異なる複数の貫流ファンをそれぞれ、ルームエアコンの室内機の送風機に組み込み、騒音測定を実施した。この際、ＪＩＳＣ９６１２に基づき、騒音測定を行なった。

図１３は、各ずらし角度におけるファンブレードの重なり個数、重なり個数の割合および騒音値を示す表である。図１３を参照して、ずらし角度θ＝２．４°、３．６°、５．３°、６．１°、７．２°の貫流ファンが実施例に該当し、ずらし角度θ＝０．４°、１．０°、１．９°、２．８°、５．９°の貫流ファンが比較例に該当する。

ずらし角度θ＝０．４°、１．０°においては、ファンブレード２１の重なり個数が比較的少ないにもかかわらず、騒音値が大きい値となった。その理由としては、ファンブレード２１の設置角度自体の重なりが少ないものの、羽根車１２間における設置角度のずれの大きさが十分でないことが考えられる。この場合、異なる羽根車１２間でファンブレード２１の配置をずらす効果が小さくなり、実質的にずらし角度が０°の状況に近くなってしまう。

図１４は、比較例および実施例における各貫流ファンにおいて、風量と騒音値との関係を示すグラフである。図１５は、比較例および実施例における各貫流ファンにおいて、周波数と騒音値との関係を示すグラフである。図中には、重なり個数（１０個）が同一となる、ずらし角度θ＝１．０°の比較例における貫流ファンと、ずらし角度θ＝３．６°の実施例における貫流ファンとのデータが示されている。

図１４中に示すグラフから分かるように、同一回転数における風量は同じであっても、ずらし角度θ＝１．０°の比較例における貫流ファンの方が、騒音値が増加した。これは、風量に相関する送風騒音そのものは同じままで、羽根通過音に違いが生じていることを示している。図１５を参照すると、特に３５０Ｈｚ〜５５０Ｈｚの領域においてずらし角度θ＝１．０°の比較例における貫流ファンの方が狭帯域の騒音の増加が見られていることが分かる。一方、ずらし角度θ＝３．６°の実施例における貫流ファンでは、狭帯域の騒音があまり目立たないことも分かる。したがって、ずらし角度が比較的小さい領域においては、重なり個数が少なくても羽根通過音が生じてしまう領域が存在し、このため、隣接する羽根車１２間のずらし角度θは（１．２×３６０°/（Ｎ×Ｍ））を目安としてこれ異常の値をとることが好ましいことが分かる。

また、ずらし角度θが大きくなると、同様にファンブレード２１の設置角度がそろってしまう領域があるため、目安として（３６０°/Ｎ）以下であることが好ましい。

図１３を参照して、ずらし角度θ＝２．４°、３．６°、５．３°、６．１°、７．２°の貫流ファンでは、ほぼ同じ騒音値となった。これは、ずらし角度θ＝２．４°、３．６°、６．１°、７．２°の貫流ファンでは重なり個数が比較的小さく、その影響が小さいことと、ずらし角度θ＝５．３°の貫流ファンでは、重なり個数が０であるが、近傍のずらし角度（５．２°、５．４°）で重なり個数が比較的大きく、成型時の精度の影響で実際のずらし角度がどちらかに偏ったこととの２つの要因が存在する。一方、ずらし角度θ＝１．９°、２．８°および５．９°の貫流ファンでは、重なり個数に相関して騒音値も大きい値となった。すなわち、重なり個数の増加とともに羽根通過音の影響が大きくなった。

したがって、重なり個数の目安として、ファンにおけるファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍとの比率を考えると、概ね、重なり個数がファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下となる範囲でずらし角度θを設定することにより、好適な騒音値が実現される。

また、上記の成型時の精度の影響を避けるため、重なり個数の中央平均値をもとにずらし角度の最適値を評価してもよい。図９中には、重なり個数の３点中央平均値（たとえば、ずらし角度θ＝５．３°の３点中央平均値は、ずらし角度θ＝５．２°、５．３°、５．４°のそれぞれの重なり個数を３で割った値）のグラフ線が記載されている。このグラフ線を参照すると、ずらし角度θ＝５．３°よりもずらし角度θ＝３．６°の方が好適であることが分かる。

なお、０．５ｄＢ（Ａ）程度の騒音の増加を許容できるのであれば、ずらし角度θ＝２．８°の場合のように、重なり個数がファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍの１０％以下となるずらし角度θを設定すればよい。ずらし角度θ＝２．８°の場合、ファンブレード２１の全枚数は４１０枚であり、重なり個数は３８個であるため、重なり個数はファンブレード２１の全枚数Ｎ×Ｍの約９．２％となる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、まず、図１中の貫流ファン１０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。

図１６は、図１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を参照して、空気調和機１１０は、室内に設置され、室内側熱交換器１２９が設けられる室内機１２０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１２０および室外機は、室内側熱交換器１２９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。

室内機１２０は、送風機１１５を有する。送風機１１５は、貫流ファン１０と、貫流ファン１０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１０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１２２とから構成されている。

ケーシング１２２は、キャビネット１２２Ａおよびフロントパネル１２２Ｂを有する。キャビネット１２２Ａは、室内の壁面に支持されており、フロントパネル１２２Ｂは、キャビネット１２２Ａに着脱自在に取り付けられている。フロントパネル１２２Ｂの下端部とキャビネット１２２Ａの下端部との間隙には、吹き出し口１２５が形成されている。吹き出し口１２５は、室内機１２０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１２２Ｂの上面には、格子状の吸い込み口１２４が形成
されている。

フロントパネル１２２Ｂに対向する位置には、吸い込み口１２４から吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕集・除去するエアフィルタ１２８が設けられている。フロントパネル１２２Ｂとエアフィルタ１２８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１２８に蓄積した塵埃が自動的に除去される。

ケーシング１２２の内部には、吸い込み口１２４から吹き出し口１２５に向けて空気が流通する送風通路１２６が形成されている。吹き出し口１２５には、左右方向の吹き出し角度を変更可能な縦ルーバ１３２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１３１とが設けられている。

送風通路１２６の経路上における、貫流ファン１０とエアフィルタ１２８との間には、室内側熱交換器１２９が配置されている。室内側熱交換器１２９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１２９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１２９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１２９が周囲温度よりも高温に加熱される。

図１７は、図１６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１６および図１７を参照して、ケーシング１２２は、前方壁部１５１および後方壁部１５２を有する。前方壁部１５１および後方壁部１５２は、互いに間隔を隔てて向い合って配置されている。

送風通路１２６の経路上には、前方壁部１５１と後方壁部１５２との間に位置するように貫流ファン１０が配置されている。前方壁部１５１には、貫流ファン１０の外周面に向けて突出し、貫流ファン１０と前方壁部１５１との隙間を微小とする突出部１５３が形成されている。後方壁部１５２には、貫流ファン１０の外周面に向けて突出し、貫流ファン１０と後方壁部１５２との隙間を微小とする突出部１５４が形成されている。

ケーシング１２２は、上側ガイド部１５６および下側ガイド部１５７を有する。送風通路１２６は、貫流ファン１０よりも空気流れの下流側において、上側ガイド部１５６および下側ガイド部１５７によって規定されている。

上側ガイド部１５６および下側ガイド部１５７は、それぞれ、前方壁部１５１および後方壁部１５２から連なり、吹き出し口１２５に向けて延在している。上側ガイド部１５６および下側ガイド部１５７は、貫流ファン１０によって送り出された空気を、上側ガイド部１５６が内周側となり、下側ガイド部１５７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１５６および下側ガイド部１５７は、貫流ファン１０から吹き出し口１２５に向かうほど、送風通路１２６の断面積が拡大するように形成されている。

本実施の形態では、前方壁部１５１および上側ガイド部１５６がフロントパネル１２２Ｂに一体に形成されている。後方壁部１５２および下側ガイド部１５７がキャビネット１２２Ａに一体に形成されている。

図１８は、図１６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１７および図１８を参照して、送風通路１２６上の経路上には、貫流ファン１０よ
りも空気流れの上流側に位置して上流側外側空間１４６が形成され、貫流ファン１０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１４７が形成され、貫流ファン１０よりも空気流れの下流側に位置して下流側外側空間１４８が形成されている。

貫流ファン１０の回転時、突出部１５３，１５４を境にして送風通路１２６の上流側領域１４１には、上流側外側空間１４６からファンブレード２１の翼面２３上を通って内側空間１４７に向かう空気流れ１６１が形成され、突出部１５３，１５４を境にして送風通路１２６の下流側領域１４２には、内側空間１４７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１４８に向かう空気流れ１６１が形成される。このとき、前方壁部１５１に隣接する位置には、空気流れの渦１６２が形成される。

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。

次に、図１中の貫流ファン１０の製造時に用いられる成型用金型について説明を行なう。

図１９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１９を参照して、成型用金型２１０は、固定側金型２１４および可動側金型２１２を有する。固定側金型２１４および可動側金型２１２により、貫流ファン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２１６が規定されている。

成型用金型２１０には、キャビティ２１６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ＡＳ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。

このように構成された空気調和機１１０によれば、送風機に貫流ファン１０を用いることにより、送風能力を高く維持しつつ、運転時の静粛性を高めることができる。また、このように構成された成型用金型２１０によれば、回転時の静粛性に優れた貫流ファン１０を樹脂成型により製造することができる。

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。

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。

１０ 貫流ファン、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 羽根車、１３ 外周枠、１３ａ，１３ｂ 端面、２１ ファンブレード、２３ 翼面、２４ 正圧面、２５ 負圧面、２６
内周部、２７ 外周部、１０１ 中心軸、１０６〜１０９ 直線、１１０ 空気調和機、１１５ 送風機、１２０ 室内機、１２２ ケーシング、１２２Ａ キャビネット、１２２Ｂ フロントパネル、１２４ 吸い込み口、１２５ 吹き出し口、１２６ 送風通路、１２８ エアフィルタ、１２９ 室内側熱交換器、１３１ 横ルーバ、１３２ 縦ルーバ、１４１ 上流側領域、１４２ 下流側領域、１４６ 上流側外側空間、１４７ 内側空間、１４８ 下流側外側空間、１５１ 前方壁部、１５２ 後方壁部、１５３ 突出部
、１５３，１５４ 突出部、１５６ 上側ガイド部、１５７ 下側ガイド部、１６２ 渦、２１０ 成型用金型、２１２ 可動側金型、２１４ 固定側金型、２１６ キャビティ、３１０ 内接円、３１５ 外接円。

Claims (9)

1. 所定軸を中心とする周方向においてランダムな間隔を設けて配列される複数枚の羽根部と、前記羽根部が接続され、複数枚の前記羽根部を一体に支持する支持部とを有する羽根車を備え、
   複数の前記羽根車が、前記羽根部の配列が互いに同一となるように形成され、前記所定軸の軸方向に沿って積層されてなる貫流ファンであって、
   前記羽根部の内径ｄおよび外径Ｄについて、０．５５≦ｄ／Ｄ≦０．９５の関係を満たし、
   前記羽根部の枚数Ｎ、前記羽根部の翼弦長Ｌ、前記羽根部の外径Ｄおよび前記羽根車の個数Ｍについて、０．６≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．８および０．１５≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦３．７７の関係を満たし、
   複数の前記羽根車は、前記所定軸の軸方向から見た場合に隣接する前記羽根車間で（１．２×３６０°／（Ｎ×Ｍ））≦θ≦（３６０°／Ｎ）の範囲内のずらし角度θが生じるように積層され、
   前記ずらし角度θは、全ての前記羽根部についての前記羽根部の設置角度の重なり個数が、前記羽根部の全枚数Ｎ×Ｍの５％以下となるように設定されている、貫流ファン。
2. 前記所定軸に直交する平面上において、隣接する前記羽根部の外周端同士を結ぶ、前記所定軸を中心とする円弧の長さをＣｎ（ｎ＝１、２…Ｎ−１、Ｎ）とするとき、
   任意の隣接する前記羽根部間において、０．０５（πＤ／Ｎ）≦｜Ｃｎ−（πＤ／Ｎ）｜≦０．２４（πＤ／Ｎ）の関係を満たす、請求項１に記載の貫流ファン。
3. ０．６８≦ｄ／Ｄ≦０．８６の関係をさらに満たす、請求項１または２に記載の貫流ファン。
4. １．４≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．１の関係をさらに満たす、請求項１から３のいずれか１項に記載の貫流ファン。
5. ０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の関係をさらに満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載の貫流ファン。
6. 所定軸を中心とする周方向においてランダムな間隔を設けて配列される複数枚の羽根部と、前記羽根部が接続され、複数枚の前記羽根部を一体に支持する支持部とを有する羽根車を備え、
   複数の前記羽根車が、前記羽根部の配列が互いに同一となるように形成され、前記所定軸の軸方向に沿って積層されてなる貫流ファンであって、
   前記羽根部の内径ｄおよび外径Ｄについて、０．６８≦ｄ／Ｄ≦０．８６の関係を満たし、
   前記羽根部の枚数Ｎ、前記羽根部の翼弦長Ｌ、前記羽根部の外径Ｄおよび前記羽根車の個数Ｍについて、１．４≦Ｌ／（πＤ／Ｎ）≦２．１および０．４３≦πＤ／（Ｎ×Ｍ）≦２．８３の関係を満たす、貫流ファン。
7. 樹脂により形成される、請求項１から６のいずれか１項に記載の貫流ファン。
8. 請求項７に記載の貫流ファンを成型するために用いられる、成型用金型。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の貫流ファンと、前記貫流ファンに連結され、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。

Images