JP2010236540A - クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動するための電力を効果的に低減することができるクロスフローファン及びこれを備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】クロスフローファンは、湾曲した翼４２により形成された回転する羽根車を備える。翼４２は、羽根車の回転遠心側に近接して設けられる外周側縁部４３と、羽根車の回転中心側に近接して設けられる内周側縁部４４とを備え、外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成されている。そして、外周側縁部４３の近傍において翼４２の負圧面４ｑには、翼４２に流入する気体が翼４２から剥離することを抑制するために、境界層を層流から乱流へ遷移させるディンプル４８が形成されている。
【選択図】図４

Description

本願発明は、クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

一般に、壁掛け型の空気調和機が備える送風機として、クロスフローファンを使用することが知られている。図２４に示すように、クロスフローファン１０４は、羽根車１４１の回転の中心となる中心軸Ｚに垂直な面において、空気流Ｘが、横断するように羽根車１４１を通り抜ける横流送風機（貫流送風機）である。即ち、翼（羽根）１４２により形成された羽根車１４１が、図中の矢印Ｚ１で示す方向へ回転することにより、例えば、空気調和機内において冷却あるいは加熱された空気が羽根車１４１を通り抜けて、空気調和機が設置された室内へ吹き出される構成となっている。

また、ファンの騒音を低減するために、外周側縁部に切り欠きが所定間隔を空けて複数形成された翼が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、図２５及び図２６に示すように、羽根車２４１を構成する翼２４２は、羽根車２４１の回転遠心側に近接して設けられる外周側縁部２４３と、羽根車２４１の回転中心側に近接して設けられる内周側縁部２４４とを備えており、外周側縁部２４３には、所定の間隔を空けて複数の切り欠き２４５が形成されている。このように切り欠き２４５が形成されることにより、翼２４２は、外周側縁部２４３が切り込まれた部分である切込部２４６と、切込部２４６間の外周側縁部２４３が切り込まれていない部分である基本形状部２４７とを有する構成となっている。

特開２００６−１２５３９０号公報

ところで、クロスフローファンの省エネルギー化が求められており、上記特許文献に記載されるように翼に切り欠きを形成した場合は、簡単な形状で騒音を低減することができるものの、羽根車を回転させるための電動モータの入力の低減が十分でないという問題があった。即ち、クロスフローファンを駆動するための電力の低減が十分でないという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動するための電力を効果的に低減することができるクロスフローファン及びこれを備えた空気調和機を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、湾曲した翼により形成された回転する羽根車を備えるクロスフローファンにおいて、翼は、羽根車の回転遠心側に設けられる外周側縁部と、羽根車の回転中心側に設けられる内周側縁部とを備え、外周側縁部及び内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部には切り欠きが所定間隔を空けて複数形成され、切り欠きが形成された縁部において翼の負圧面には、翼に流入する気体が翼から剥離することを抑制するために、境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造が形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、外周側縁部及び内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部には複数の切り欠きが所定間隔を空けて設けられているため、簡単な形状で騒音を低減することができる。そして、切り欠きが形成された上記縁部において翼の負圧面には、翼に流入する気体の剥離を抑制するために、境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造（例えば、ディンプル、溝、粗面等）が形成されている。このため、翼の負圧面における境界層を層流から乱流へと遷移させることができる。特に、本発明においては、上記縁部には複数の切り欠きが所定間隔を空けて複数形成されているため、翼に流入する気体が切り欠きに流入しやすくなり、翼の負圧面における気体の流れの二次元性が切り欠きにより崩れる。従って、ディンプルや不規則な粗面等の乱流境界層制御構造が形成されていることにより、二次元性が崩れた流れ（即ち、三次元性のある流れ）の気体が翼から剥離することを効果的に抑制することができる。その結果、翼に働く圧力抵抗を小さくすることができ、乱流境界層制御構造が形成されていない場合に比し、クロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクロスフローファンであって、乱流境界層制御構造はディンプルであることを特徴とする。
同構成によれば、境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造はディンプルであるため、乱流境界層制御構造が、気体が流れる方向に沿って延設された溝である場合に比べて、翼に流入する気体の剥離抑制効果を高くすることができる。即ち、乱流境界層制御構造がディンプルであれば、境界層を層流から乱流へ遷移させるとともに、ディンプル内に二次的な流れを発生させることにより、境界層底部に発生する剪断力を減少させることができる。従って、翼に流入する気体の流れが翼から剥離することをより抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のクロスフローファンであって、ディンプルは、切り欠きが形成された縁部の近傍において、翼の負圧面において気体が流れる方向に沿って複数形成され、複数のディンプルのうち、これらのディンプルが近傍に形成された一方の縁部から離れて設けられたディンプルは、このディンプルよりも一方の縁部の近くに設けられたディンプルに比べて、小さい深さを有することを特徴とする。

同構成によれば、複数のディンプルのうち、これらのディンプルが近傍に形成された一方の縁部から離れて設けられたディンプルは、このディンプルよりも上記一方の縁部の近くに設けられたディンプルに比べて、小さい深さを有している。即ち、気体が一方の縁部から翼に流入する場合に、上記一方の縁部の近くに設けられた上流側のディンプルの深さに比べて、上記一方の縁部から離れて設けられた下流側のディンプルの深さは小さい。このようにして複数のディンプルの深さを異ならせることにより、境界層の発達を抑制する効果が小さい下流側のディンプル（即ち、縁部から離れて設けられたディンプル）内において、二次的な気体の流れによる損失を抑制することができる。従って、複数のディンプルの深さが同じである場合に比し、クロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のクロスフローファンであって、ディンプルは、切り欠きが形成された縁部の近傍において、翼の負圧面において気体が流れる方向に沿って複数形成され、複数のディンプルの深さが、ディンプルが近傍に形成された一方の縁部から他方の縁部に向かうにつれて浅くなることを特徴とする。

同構成によれば、切り欠きが形成された縁部であって外周側縁部及び内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部の近傍に形成された複数のディンプルの深さが、ディンプルが近傍に形成された一方の縁部から他方の縁部に向かうにつれて浅くなるため、複数のディンプルのうち、縁部から離れて設けられたディンプルは、縁部の近くに設けられたディンプルに比し、小さい深さを有する。このようにして複数のディンプルの深さを異ならせることにより、縁部から離れて設けられた境界層の発達を抑制する効果が小さいディンプル内において、二次的な気体の流れによる損失を抑制することができる。従って、複数のディンプルの深さが同じである場合に比し、クロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減することができる。なお、一方の縁部から他方の縁部に向かうにつれて浅くなる複数のディンプルは、上記一方の縁部の近傍に形成された複数のディンプルを構成する幾つかのディンプルであってもよく、上記一方の縁部の近傍に形成された複数のディンプルを構成する全てのディンプルであってもよい。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクロスフローファンであって、翼は、切り欠きにより外周側縁部及び内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部が切り込まれた部分である切込部と、上記縁部が切り込まれていない部分である基本形状部とを有し、翼は、切込部の翼厚がこの切込部に隣接して設けられた基本形状部の翼厚に比し、小さくなるように形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、翼は、切り欠きが形成されている切込部の翼厚が、切込部に隣接して設けられた基本形状部の翼厚に比し、小さくなるように形成されているため、切込部の翼厚と基本形状部の翼厚が同じ場合に比し、切込部における縁部の端面の面積を小さくすることができる。その結果、気体が翼に流入する際の衝突損失を低減することができ、クロスフローファンを駆動するための電力をより効果的に低減することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のクロスフローファンであって、翼は、切り欠きにより外周側縁部及び内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部が切り込まれた部分である切込部と、上記縁部が切り込まれていない部分である基本形状部とを有し、乱流境界層制御構造は、基本形状部に形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、切込部の翼厚が、切込部に隣接して設けられた基本形状部の翼厚に比し、小さくなるように翼が形成された場合に、所望の深さを有するディンプルや溝等の乱流境界層制御構造を形成し易くすることができる。即ち、乱流境界層制御構造であるディンプル等の深さを容易に確保することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えることを特徴とする。
同構成によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えるため、簡単な形状で騒音を低減することができ、さらに、クロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減することができる。

本発明によれば、簡単な形状で騒音を低減することができ、さらに、翼に働く圧力抵抗を小さくすることにより、クロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減することができる。

本発明の実施形態に係るクロスフローファンを備えた空気調和機の概略構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係るクロスフローファンを示す斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る羽根車を示す斜視図。 第１の実施形態に係る翼（羽根）を示す斜視図。 第１の実施形態に係る翼の負圧面を示す図。 第１の実施形態に係る翼の正圧面を示す図。 図５及び図６に示すＳ１−Ｓ１部分の断面を示す断面図。 図５及び図６に示すＳ２−Ｓ２部分の断面を示す断面図。 本発明の実施形態に係る翼を成形するための金型を示す断面図。 本発明の実施形態に係る翼を成形するための金型を示す模式断面図。 本発明の実施形態に係る翼を成形するための金型及び成形された翼の断面を示す断面図。 本発明の実施形態に係るディンプルの作用を説明するための断面図。 本発明の実施形態に係る翼の断面図であって、ディンプル内の二次的な気体の流れを説明するための図。 参考例に係る翼の断面図であって、ディンプル内の二次的な気体の流れを説明するための図。 本発明の第１の実施形態に係るクロスフローファンの効果を説明するためのグラフ。 切り欠きが形成されていない翼にディンプルが形成されている場合の効果を説明するためのグラフ。 切り欠きが形成されている翼にディンプルが形成されている場合の効果を説明するためのグラフ。 本発明の第２の実施形態に係る羽根車を示す斜視図。 第２の実施形態に係る翼（羽根）を示す斜視図。 第２の実施形態に係る翼の負圧面を示す図。 図２０に示すＳ３−Ｓ３部分の断面を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る翼における空気の流れを説明するための断面図。 本発明の第２の実施形態に係るクロスフローファンの効果を説明するためのグラフ。 クロスフローファンを説明するための図。 従来のクロスフローファンが備える羽根車を示す斜視図。 従来の翼（羽根）を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において、矢印Ａは、回転する羽根車の回転中心となる軸に平行な方向である軸方向を示している。また、矢印Ｓは、上記軸方向に垂直な方向において、回転する羽根車の回転の中心から遠ざかる回転遠心側を示すとともに、矢印Ｕは、上記軸方向に垂直な方向において、回転する羽根車の回転の中心に近づく回転中心側を示している。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１は、壁掛け型室内ユニットであって、空気調和機１は、空気調和機１の筐体であるケーシング２、ケーシング２内に配設された熱交換器３、空気の流れにおいて熱交換器３の後流側に配設されたクロスフローファン４により構成されている。

ケーシング２の上側及び前側には、ケーシング２内に空気が吸い込まれる空間である空気吸込口２１が設けられるとともに、ケーシング２の前側且つ下側には、ケーシング２外へ空気が吹き出される空間である空気吹出口２２が設けられている。この空気吹出口２２には、空気吹出口２２から吹き出される空気の方向を調整するために、垂直羽根２３や、水平羽根２４が設けられている。

また、ケーシング２内において、クロスフローファン４によって送風された空気をケーシング２の前側へ案内するガイド部２５と、クロスフローファン４によって送風された空気が逆流することを防止するための逆流防止用舌部２６とが、ケーシング２と一体的に形成されている。

熱交換器３は、ケーシング２内においてクロスフローファン４の前側上方に配設された前側熱交換部３ａと、ケーシング２内においてクロスフローファン４の後側上方に配設された後側熱交換部３ｂとにより構成されている。空気吸込口２１から流入した空気は、以上のように構成された熱交換器３を通過することによって、冷却あるいは加熱された調和空気となり、この調和空気がクロスフローファン４により空気吹出口２２から室内へ送風される。

クロスフローファン４は、翼（羽根）４２を備えた羽根車４１と、クロスフローファン４によって送風される空気の流路を形成するケーシング２と、羽根車４１を回転させる（即ち、クロスフローファン４を駆動する）電動モータ（不図示）とにより構成されている。即ち、電動モータに電力が供給されることによって、電動モータがクロスフローファン４を駆動する構成となっている。

図２及び図３に示すように、クロスフローファン４の羽根車４１は、多数の翼４２と、軸方向Ａにおける翼４２の端部に接続されて翼４２を支持する支持板４ａと、支持板４ａに接続されるとともに電動モータの出力軸（不図示）に接続される回転軸４ｂとにより構成されている。翼４２は、支持板４ａにおける回転遠心側の端部に複数設けられることにより、羽根車４１の回転方向に沿って設けられており、さらに、軸方向Ａにおいて並行に配設された複数の支持板４ａの間に翼４２が設けられることにより、羽根車４１の回転方向に沿って設けられた翼４２が、軸方向Ａにおいて複数設けられている。なお、図２に示すように、回転軸４ｂに直接接続された支持板４ａは平板状に形成され、軸方向Ａに設けられた複数の翼４２間に設けられる支持板４ａは環状に形成されている。

なお、１つの支持板４ａと、これに接続される翼４２とは樹脂により形成され、本実施形態においては、図３に示すように、金型により支持板４ａと翼４２とが一体で射出成形される。

図４乃至図８に示すように、湾曲した形状の翼４２は、静止している状態の羽根車４１が回転する際に圧力が大きくなる回転方向側の面である正圧面（圧力面）４ｐと、静止している状態の羽根車４１が回転する際に圧力が小さくなる反回転方向側の面である負圧面４ｑとを有している。なお、図７は、図５及び図６で示す翼４２のＳ１−Ｓ１部分の断面図であり、図８は、図５及び図６で示す翼４２のＳ２−Ｓ２部分の断面図である。

また、翼４２は、羽根車４１の回転遠心側に近接して設けられる外周側縁部４３と、羽根車４１の回転中心側に近接して設けられる内周側縁部４４とを備えており、翼４２の外周側縁部４３が羽根車４１の回転方向に湾曲している。

また、外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成されている。このような切り欠き４５が形成されることにより、翼４２は、外周側縁部４３が切り込まれた部分である切込部４６と、外周側縁部４３が切り込まれていない部分である基本形状部４７とを有する構成となっており、翼４２には、切込部４６と基本形状部４７とが軸方向Ａにおいて交互に設けられている。

なお、複数の切り欠き４５が設けられる所定間隔は、一定の間隔でもよいし、あるいは、翼４２において切り欠き４５が形成された位置に応じて適宜変化している間隔であってもよい。例えば、軸方向Ａにおける翼４２の端部に設けられた複数の切り欠き４５の間隔を、軸方向Ａにおける翼４２の中央部に設けられた複数の切り欠き４５の間隔に比し、大きくするように構成してもよく、このように構成すれば、騒音の低減を図りながらも、翼４２が空気に対して圧力を与えるための圧力面積を確保することができる。

また、本実施形態においては、切り欠き４５は、図４等に示すように三角形状であるが、切り欠き４５の形状を変更してもよく、例えば、切り欠き４５は、四角形状であってもよい。また、切り欠き４５の大きさは全て同じであってもよいが、軸方向Ａにおける位置により切り欠き４５の大きさを異ならせてもよい。例えば、軸方向Ａにおける翼４２の端部に設けられた切り欠き４５の大きさを、軸方向Ａにおける翼４２の中央部に設けられた切り欠き４５の大きさに比し、小さくするように構成してもよく、このように構成すれば、翼４２が空気に対して圧力を与えるための圧力面積を確保することができる。

以上のように、クロスフローファン４は、湾曲した翼４２により形成された回転する羽根車４１を備えており、翼４２の外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成されている。このため、クロスフローファン４の空気の吹き出し部Ｍ（図１参照）において発生する後流渦（不図示）を低減することができ、外周側縁部４３を鋸歯状にする場合に比し、簡単な形状で騒音を低減することができる。

ここで、本実施形態においては、外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成され、切り欠き４５が形成された翼４２の外周側縁部４３において、翼４２の負圧面４ｑに、翼４２に流入する気体である空気が翼４２から剥離することを抑制するための乱流境界層制御構造が形成されていることに特徴がある。乱流境界層制御構造は、境界層を層流から乱流へ遷移させる構造（ディンプル、溝、粗面等）であって、乱流境界層制御構造が形成されている場合には、翼４２に働く圧力抵抗を小さくすることができ、乱流境界層制御構造が形成されていない場合に比し、クロスフローファン４を駆動するための電力を低減することができる。

本実施形態においては、外周側縁部４３の近傍における翼４２の負圧面４ｑには乱流境界層制御構造としてディンプル４８が形成されている。ディンプル４８は、図８等に示すように、所定の深さを有するとともに凹球面状の底面を有する小さな窪みである。また、本実施形態においては、翼４２の負圧面４ｑにおいて空気が流れる方向（図８中の矢印Ｘ参照）、即ち、空気が外周側縁部４３から翼４２に流入する方向（以下「流入方向Ｘ」という）に沿って、ディンプル４８が複数形成されている。翼４２の負圧面４ｑにおいて空気が流れる方向は、軸方向Ａに略垂直な方向である。より具体的には、図５等に示すように、翼４２の負圧面４ｑには、１列が軸方向Ａ（即ち、翼４２の長手方向）に並んだ３列のディンプル４８ａ，４８ｂ，４８ｃが形成されている。軸方向Ａに沿って１列に設けられた複数のディンプル４８ａは、３列のディンプル４８ａ，４８ｂ，４８ｃのうち外周側縁部４３の最も近くに設けられたディンプル４８である。また、軸方向Ａに沿って１列に設けられた複数のディンプル４８ｃは、流入方向Ｘにおいてディンプル４８ａの下流側に設けられたディンプル４８である。即ち、複数のディンプル４８には、回転遠心側に設けられたディンプル４８ａと、回転中心側に設けられたディンプル４８ｃとが含まれている。また、軸方向Ａに沿って１列に設けられた複数のディンプル４８ｂは、軸方向Ａに垂直な方向において、１列目のディンプル４８ａと３列目のディンプル４８ｃとの間に設けられたディンプル４８であって、この２列目のディンプル４８ｂは、１列目及び３列目のディンプル４８ａ，４８ｃに対して軸方向Ａにおいて半ピッチずれている。即ち、軸方向Ａにおける２つのディンプル４８ｃの間においては、その中間に１つのディンプル４８ｂが設けられている。

また、本実施形態においては、図８に示すように、複数のディンプル４８のうち、翼４２の外周側縁部４３から離れて形成されたディンプル４８ｃは、このディンプル４８ｃよりも外周側縁部４３の近くに形成されたディンプル４８ａ，４８ｂに比し、小さい深さを有するように形成されている。即ち、図８の断面において隣り合って設けられた複数（２列）のディンプル４８ａ，４８ｃの深さは、これらのディンプル４８が近傍に形成された外周側縁部４３から内周側縁部４４に向かうにつれて浅くなる。なお、本実施形態においては、ディンプル４８ａ，４８ｂ，４８ｃの径は全て同じである。また、ここでいう「ディンプルの深さ」とは、ディンプルの最大の深さである。

ディンプル４８の深さが浅くなるように構成する場合において、幾つかのディンプル４８を同じ深さに構成してもよい。即ち、外周側縁部４３から内周側縁部４４に向かうにつれて浅くなる複数のディンプル４８は、外周側縁部４３の近傍に形成された複数のディンプル４８を構成する幾つかのディンプルであればよい。本実施形態においては、１列目のディンプル４８ａと２列目のディンプル４８ｂは同じ深さを有している。具体的には、複数のディンプル４８のうち、外周側縁部４３から離れて形成された３列目のディンプル４８ｃの深さを、これよりも外周側縁部４３の近くに形成された２列のディンプル４８ａ，４８ｂの深さよりも小さくして、２列のディンプル４８ａ，４８ｂは同じ深さとなるように形成されている。

以上のように、流入方向Ｘにおいて空気の流れの下流側に設けられたディンプル４８ｃは、流入方向Ｘにおいて空気の流れの上流側に設けられたディンプル４８ａ，４８ｂに比べて、小さい深さを有している。

ディンプル４８が形成された翼４２は、例えば図９に示すような金型５を用いて形成することができる。本実施形態においては、翼４２を形成するための金型５として、正圧面４ｐと負圧面４ｑの一部を形成するための金型５１と、切り欠き４５及びディンプル４８が形成される負圧面４ｑの一部を形成するための金型５２と、支持板４ａを形成するための金型５４（図１０参照）とが用いられ、金型５１を囲むように複数の金型５２が配設される。金型５２には、ディンプル４８を形成するための突起５３が設けられており、金型５１と金型５２とにより形成される空間に、溶融樹脂を射出して、この樹脂を硬化させることによりディンプル４８が形成された翼４２が形成される。翼４２が形成された後において、各金型５２を径方向に向けて移動させることにより金型５２が引き抜かれて金型５は型開きされる。

図１０は、金型５の断面を模式的に示した模式断面図であって、軸方向Ａ（即ち、金型５により形成される翼４２の長手方向）に対して平行な断面を示す図である。図１０中の一点鎖線は、金型５により形成される羽根車４１の回転の中心となる軸を示している。翼４２が形成された後において、金型５２は径方向へ向けて引き抜かれ、軸方向Ａにおける翼４２の端部を覆う金型５２及び金型５４は軸方向Ａ１，Ａ２へ向けて引き抜かれる。具体的には、金型５２に囲まれて軸方向Ａにおける翼４２の一方の端部を覆う金型５１は、軸方向Ａ１に向けて移動させられることにより引き抜かれる。また、軸方向Ａにおける翼４２の他方の端部を覆う金型５４は、軸方向Ａ２に向けて移動させられることにより引き抜かれる。このようにして、金型５１，５２，５４が引き抜かれることにより、翼４２を成形するための金型５が翼４２から外されて、複数の翼４２及びこれらの翼４２が形成された羽根車４１が形成される。

即ち、本実施形態においては、樹脂による翼４２の射出成形において、羽根車４１を構成する多数の翼４２とともに、翼４２の軸方向Ａの端部が設けられる支持板４ａが射出成形により形成できる。従って、支持部材である支持板４ａと複数の翼４２とが一体的に形成できるため、羽根車４１の製造工程を簡略化することができる。

ここで、本実施形態においては、ディンプル４８は、外周側縁部４３の近傍に形成された複数のディンプル４８ａ，４８ｃの深さが、内周側縁部４４に向かうにつれて浅くなるように形成される。即ち、ディンプル４８ｃが、このディンプル４８ｃよりも外周側縁部４３の近くに設けられたディンプル４８ａ，４８ｂに比べて、小さい深さを有するように形成される。このため、金型５を用いて、翼４２の負圧面４ｑにおいて空気が流れる方向（流入方向Ｘ）に沿った複数のディンプル４８（即ち、ディンプル４８ａ，４８ｂ，４８ｃ）を形成することが容易にできる。即ち、翼４２は湾曲しているため、１つの金型５２を用いて複数の翼４２を形成するときには、翼４２を形成した後に金型５２を外す際に、ディンプル４８を形成するために金型５２に形成された突起５３が翼４２に干渉するおそれがある。突起５３が翼４２に干渉する場合には、翼４２を損傷させずに金型５２を径方向へ向けて移動させることが難しく、翼４２から金型５を外すことが困難である。そこで、羽根車４１の回転中心側に設けられたディンプル４８ｃが、羽根車４１の回転遠心側に設けられたディンプル４８ａ，４８ｂに比し、小さい深さを有するように形成されることにより、翼４２から金型５を外す際、即ち金型５２を径方向に移動させる際に、外周側縁部４３から離れたディンプル４８ｃを形成するための金型５２の突起５３が、翼４２に干渉しないようにすることができる。即ち、図９中の一点鎖線で示す部分Ｓ２の拡大図である図１１に示すように、金型５１と金型５２により形成される空間に樹脂が射出されて翼４２が形成された場合であっても、翼４２を損傷させることなく金型５２を径方向へ移動させることができる。

以上のように外周側縁部４３における翼４２の負圧面４ｑには、翼４２に流入する空気（気体）の剥離を抑制するためのディンプル４８が形成されている。このため、翼４２の負圧面４ｑにおける境界層を層流から乱流へと遷移させるとともに、ディンプル４８内に二次的な空気の流れ（図１３中の矢印Ｘ２参照）を発生させることにより、境界層底部に発生する剪断力を減少させて境界層の発達を抑制することができる。従って、ディンプル４８により、図１２に示すように、クロスフローファン４の空気の吸い込み部Ｎにおける空気流Ｘが負圧面４ｑを沿って流れるように、図１２の破線で示すような空気の流れの剥離を抑制することができる。

また、本実施形態においては、翼４２の負圧面４ｑに形成されたディンプル４８ｃは、ディンプル４８ａ，４８ｂに比べて小さい深さを有しているため、図１３及び図１４に示すように、ディンプル３４８が同じ深さを有している場合に比べて、二次的な空気の流れが抑制される。

図１３は、本実施形態に係る翼４２において、ディンプル４８内に発生する二次的な空気の流れを示す図である。また、図１４は、参考例に係る翼３４２を示す図である。図１４に示すように、翼３４２が備える外周側縁部３４３の近傍において、翼３４２の負圧面３０４ｑには、空気が翼３４２に流入する方向（図中の矢印Ｘ参照）に沿って、同じ形状のディンプル３４８が複数成形されている。即ち、翼３４２においては、複数のディンプル３４８は同じ径及び深さを有している。なお、図１３中及び図１４中において、空気の二次的な流れが矢印Ｘ２で示されている。

図１４に示すように、上流側及び下流側に設けられたディンプル３４８内において二次的な空気の流れが発生するが、この二次的な空気の流れによる損失が原因となって、翼３４２により形成された羽根車を備えるクロスフローファンにおいて、このクロスフローファンを駆動するための電力を効果的に低減できないおそれがある。これに対して、図１３に示すように、本実施形態に係る翼４２においては、空気の流れの下流側に設けられたディンプル４８ｃ内において発生する二次的な流れが抑制される。ディンプル４８ｃは、空気の流れの上流側に設けられたディンプル４８ａ，４８ｂに比べて、境界層の発達を抑制する効果が小さいため、複数のディンプル４８による気体の剥離を抑制する効果は維持される。従って、翼４２により形成された羽根車４１を備えるクロスフローファン４において、クロスフローファン４を駆動するための電力を効果的に低減できる。

よって、本実施形態に係る翼４２によれば、図１５に示すように、クロスフローファン４を駆動するための電動モータの入力を、従来の電動モータの入力に比し、低減することができる。図１５は、翼４２により形成された羽根車４１を備えるクロスフローファン４と、従来の翼２４２により形成された羽根車２４１を備えるクロスフローファンとに係る風量−モータ入力特性線図であって、図１５において、実線は本発明のクロスフローファン４についてのものであり、一点鎖線は従来のクロスフローファンについてのものである。図１５の横軸は風量を示しており、横軸の１目盛りが０．５ｍ^３／ｍｉｎである。また、図１５の縦軸はモータ入力を示しており、縦軸の１目盛りが５Ｗである。

また、乱流境界層制御構造はディンプル４８により構成されているため、乱流境界層制御構造が、気体が流れる方向に沿って延設された溝（不図示）である場合に比べて、翼４２に流入する気体の剥離抑制効果を高くすることができる。即ち、乱流境界層制御構造がディンプル４８であれば、境界層を層流から乱流へ遷移させるとともに、ディンプル４８内に二次的な流れを発生させることにより、境界層底部に発生する剪断力を減少させることができる。従って、翼４２に流入する気体の流れが翼４２から剥離することをより抑制することができる。

また、特に本発明においては、外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成されているため、羽根車４１（即ち、翼４２）に流入する空気が切り欠き４５に流入しやすくなり、翼４２に流入する空気の流れの二次元性が崩れる。このような二次元性が崩れた流れ（即ち、三次元性のある流れ）の空気が翼４２から剥離することを、軸方向及び軸方向に直交する方向（即ち、互いに直交する２方向）において断面形状が変化するディンプル４８により、効果的に抑制することができる。

即ち、切り欠き４５が形成された翼４２にディンプル４８が形成されている場合は、切り欠き４５が形成されていない翼にディンプル４８が形成されている場合に比べて、翼４２に流入する空気の流れが翼４２から剥離することを抑制することができる。その結果、図１６及び図１７に示すように、切り欠き４５が設けられていない翼４２にディンプルが形成された場合に比し、モータ入力をより低減することができ、クロスフローファン４を駆動するための電力を効果的に低減することができる。

図１６は、切り欠き４５が形成されていない翼により形成された羽根車を備えるクロスフローファンに係る風量−モータ入力特性線図であって、図１６において、一点鎖線は、翼にディンプル４８が形成されていないクロスフローファンについてのものであり、実線は、翼にディンプル４８が形成されているクロスフローファンについてのものである。また、図１７は、切り欠き４５が形成されている翼により形成された羽根車を備えるクロスフローファンに係る風量−モータ入力特性線図であって、図１７において、一点鎖線は、翼にディンプル４８が形成されていないクロスフローファンについてのものであり、実線は、翼にディンプル４８が形成されているクロスフローファンについてのものである。図１６及び図１７の横軸は風量を示しており、横軸の１目盛りが０．２ｍ^３／ｍｉｎである。また、図１６及び図１７の縦軸はモータ入力を示しており、縦軸の１目盛りが２Ｗである。

本実施形態のクロスフローファン４によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成され、切り欠き４５が形成された外周側縁部４３において翼４２の負圧面４ｑには、翼４２に流入する気体が翼４２から剥離することを抑制するために、境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造であるディンプル４８が形成されている。このような構成によれば、外周側縁部４３には複数の切り欠き４５が所定間隔を空けて設けられているため、簡単な形状で騒音を低減することができる。そして、外周側縁部４３における翼４２の負圧面４ｑには、翼４２に流入する気体の剥離を抑制するためのディンプル４８が形成されているため、翼４２の負圧面４ｑにおける境界層を層流から乱流へ遷移させることができ、翼４２に流入する空気の流れが翼４２から剥離することを抑制することができる。特に、本発明においては、外周側縁部４３には切り欠き４５が所定間隔を空けて複数形成されているため、翼４２に流入する空気の流れが翼４２から剥離することを効果的に抑制することができる。その結果、翼４２に働く圧力抵抗を小さくすることができ、ディンプル４８が設けられていない場合に比し、クロスフローファン４を駆動するための電力を効果的に低減することができる。

（２）境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造がディンプル４８であるため、乱流境界層制御構造が、気体が流れる方向に沿って延設された溝（不図示）である場合に比べて、翼４２に流入する気体の剥離抑制効果を高くすることができる。即ち、乱流境界層制御構造がディンプル４８であれば、境界層を層流から乱流へ遷移させるとともに、ディンプル４８内に二次的な流れを発生させることにより、境界層底部に発生する剪断力を減少させることができる。従って、翼４２に流入する空気の流れが翼４２から剥離することをより抑制することができる。

（３）複数のディンプル４８の深さが、ディンプル４８が近傍に形成された外周側縁部４３から内周側縁部４４に向かうにつれて浅くなる。即ち、翼４２の外周側縁部４３から離れて形成されたディンプル４８ｃは、ディンプル４８ｃよりも外周側縁部４３の近くに形成されたディンプル４８ａに比し、小さい深さを有している。このようにして複数のディンプル４８の深さを異ならせることにより、境界層の発達を抑制する効果が小さい外周側縁部４３から離れて形成されたディンプル４８ｃ内において、二次的な空気の流れによる損失を抑制することができる。また、ディンプル４８ｃは、外周側縁部４３の近くに形成されるディンプル４８ａに比べて、境界層の発達を抑制する効果が小さいため、複数のディンプル４８による空気の剥離を抑制する効果は維持される。従って、複数のディンプル４８の深さが同じである場合に比し、クロスフローファン４を駆動するための電力を効果的に低減することができる。

（４）複数のディンプル４８のうち回転中心側に設けられたディンプル４８ｃは、回転遠心側に設けられたディンプル４８ａに比し、小さい深さを有するように形成される。このような構成によれば、回転中心側のディンプル４８ｃを形成するために金型５２に設けられる突起５３が、金型５を外す際に翼４２に干渉しないようにすることができる。その結果、翼４２を成形するための金型５を容易に取り外すことができ、金型５を用いて、翼４２の負圧面４ｑにおいて空気が流れる方向において、ディンプル４８を複数形成することが容易にできる。

また、本実施形態において空気調和機１は、上記（１）〜（４）の効果を得ることができるクロスフローファン４を備えているため、上記（１）〜（４）と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態に係る翼４２の製造方法においては、回転方向に沿って設けられる複数の翼４２と、翼４２の軸方向Ａの端部に支持部材である支持板４ａとが一体的に形成されるため、羽根車４１の製造工程を簡略化することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る空気調和機の全体構成やクロスフローファンの構成等については、上述の第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。

本実施形態においては、図１８乃至図２１に示すように、翼４２は、切込部４６の翼厚Ｔ１が、この切込部４６に隣接して設けられた基本形状部４７の翼厚Ｔ２に比し、小さくなるように形成されていることに特徴がある。なお、図２１は、図２０で示す翼４２のＳ３−Ｓ３部分の断面図である。

本実施形態においては、ディンプル４８は、切込部４６には形成されておらず、基本形状部４７のみに形成されており、切込部４６において負圧面４ｑに窪み４９が形成されることにより、図２１に示すように、切込部４６の翼厚Ｔ１が、切込部４６に隣接して設けられた基本形状部４７の翼厚Ｔ２に比し、小さくなっている。このように、翼厚Ｔ１を翼厚Ｔ２に比し小さくするために、負圧面４ｑに窪み４９を形成した場合は、正圧面４ｐに窪み（不図示）を形成する場合に比し、空気流に与える圧力を大きくすることができる。

このような構成によれば、翼４２の外周側縁部４３における端面４ｒの面積を小さくすることができる。従って、図２２に示すクロスフローファン４の空気の吸い込み部Ｎにおいて、空気流Ｘが切込部４６へ流入する際の衝突損失を低減させることができる。その結果、図２３に示すように、クロスフローファン４を駆動するための電動モータの入力を、従来の電動モータの入力に比しより低減することができる。図２３は、本実施形態の翼４２により形成された羽根車４１を備えるクロスフローファン４と従来の翼２４２により形成された羽根車２４１を備えるクロスフローファンとに係る風量−モータ入力特性線図であって、図２３において、実線は本発明のクロスフローファン４についてのものであり、一点鎖線は従来のクロスフローファンについてのものである。

また、本実施形態においては、翼４２は、切込部４６における翼厚Ｔ１が、図２１に示すように、翼弦に平行な方向において、切り欠き４５に向かうにつれて小さくなるように形成されている。即ち、翼４２の負圧面４ｑにおける空気の流れる方向において、空気の流れの上流側にある切り欠き４５に向かうにつれて切込部４６における翼厚Ｔ１が小さくなる。このため、軸方向Ａに垂直な断面において、翼４２を滑らかな曲面で形成することができる。

また、本実施形態においては、翼４２は、切込部４６における翼厚Ｔ１が、軸方向Ａにおいて、切り欠き４５の中央部に向かうにつれて小さくなるように形成されている。このため、切込部４６と基本形状部４７との間に段差（不図示）が形成されないようにして翼４２を形成することができる。

本実施形態のクロスフローファン４によれば、上記（１）〜（４）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（５）翼４２は、切込部４６の翼厚Ｔ１がこの切込部４６に隣接して設けられた基本形状部４７の翼厚Ｔ２に比し、小さくなるように形成されている。このため、切込部４６の翼厚Ｔ１と基本形状部４７の翼厚Ｔ２が同じ場合に比し、切込部４６における外周側縁部４３の端面４ｒの面積を小さくすることができる。その結果、空気が羽根車４１に流入する際の衝突損失を低減することができ、クロスフローファン４を駆動するための電力をより効果的に低減することができる。

（６）ディンプル４８は、基本形状部４７に形成されている。このため、切込部４６の翼厚Ｔ１が、切込部４６に隣接して設けられた基本形状部４７の翼厚Ｔ２に比し、小さくなるように翼４２が形成された場合に、所望の深さを有するディンプル４８を形成し易くすることができる。即ち、ディンプル４８の深さを容易に確保することができる。

また、空気調和機１が、本実施形態に係るクロスフローファン４を備えることにより、上記（１）〜（４）の効果に加えて、上記（５）、（６）と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態において、ディンプル４８ｂの深さを、ディンプル４８ａの深さに比べて小さく、かつ、ディンプル４８ｃの深さに比べて大きくしてもよい。即ち、外周側縁部４３から内周側縁部４４に向かうにつれて浅くなる複数のディンプル４８は、外周側縁部４３の近傍に形成された複数のディンプル４８を構成する全てのディンプル４８ａ，４８ｂ，４８ｃであってもよい。

・上記実施形態においては、翼４２の負圧面４ｑには乱流境界層制御構造としてディンプル４８が形成されていたが、溝や粗面（いずれも不図示）等により境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造が構成されていてもよい。

・上記実施形態においては、翼４２の外周側縁部４３に切り欠き４５を形成したが、翼４２の内周側縁部４４に切り欠き４５と同様の切り欠き（不図示）を形成してもよい。即ち、外周側縁部４３及び内周側縁部４４のうちいずれか一方に切り欠きが形成されるように構成してもよく、外周側縁部４３及び内周側縁部４４の双方に切り欠きが形成されるように構成してもよい。外周側縁部４３及び内周側縁部４４の双方に切り欠きが形成されるように構成された場合には、翼４２の外周側縁部４３に切り欠き４５が形成されるのみならず、内周側縁部４４にも切り欠きが形成されるため、騒音をより低減することができる。また、内周側縁部４４に切り欠きを設けた場合、上述の第２の実施形態のように翼厚を変化させてもよい。

・翼４２の内周側縁部４４に切り欠きを形成して、切り欠きが形成された内周側縁部４４において翼４２の負圧面４ｑに乱流境界層制御構造を形成してもよい。即ち、内周側縁部４４の近傍における翼４２の負圧面４ｑに、乱流境界層制御構造を形成してもよい。また内周側縁部４４の近傍における翼４２の負圧面４ｑに、乱流境界層制御構造としてディンプルを空気が流れる方向に沿って複数形成した場合には、内周側縁部４４の近傍に形成された複数のディンプルの深さが、これらのディンプルが近傍に形成された内周側縁部４４から外周側縁部４３に向かうにつれて浅くなることが好ましい。このような構成によれば上記実施形態に準じた効果を得ることができる。

Ａ…軸方向、Ｍ…吹き出し部、Ｎ…吸い込み部、Ｘ…空気流、Ｔ１，Ｔ２…翼厚、１…空気調和機、２…ケーシング、３…熱交換器、３ａ…前側熱交換部、３ｂ…後側熱交換部、４…クロスフローファン、４ａ…支持板（支持部材）、４ｂ…回転軸、４ｐ…正圧面、４ｑ…負圧面、４ｒ…端面、５…金型、４１…羽根車、４２…翼（羽根）、４３…外周側縁部、４４…内周側縁部、４５…切り欠き、４６…切込部、４７…基本形状部、４８，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ…ディンプル、４９…窪み、５１，５２，５４…金型、５３…突起。

Claims (7)

1. 湾曲した翼により形成された回転する羽根車を備えるクロスフローファンにおいて、
   前記翼は、前記羽根車の回転遠心側に設けられる外周側縁部と、前記羽根車の回転中心側に設けられる内周側縁部とを備え、前記外周側縁部及び前記内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部には切り欠きが所定間隔を空けて複数形成され、
   前記切り欠きが形成された前記縁部において前記翼の負圧面には、前記翼に流入する気体が前記翼から剥離することを抑制するために、境界層を層流から乱流へ遷移させる乱流境界層制御構造が形成されている
   ことを特徴とするクロスフローファン。
2. 前記乱流境界層制御構造はディンプルであることを特徴とする請求項１に記載のクロスフローファン。
3. 前記ディンプルは、切り欠きが形成された前記縁部の近傍において、前記翼の負圧面において前記気体が流れる方向に沿って複数形成され、
   複数の前記ディンプルのうち、これらのディンプルが近傍に形成された前記一方の縁部から離れて設けられた前記ディンプルは、このディンプルよりも前記一方の縁部の近くに設けられた前記ディンプルに比べて、小さい深さを有することを特徴とする請求項２に記載のクロスフローファン。
4. 前記ディンプルは、切り欠きが形成された前記縁部の近傍において、前記翼の負圧面において前記気体が流れる方向に沿って複数形成され、
   複数の前記ディンプルの深さが、前記ディンプルが近傍に形成された一方の縁部から他方の縁部に向かうにつれて浅くなることを特徴とする請求項２に記載のクロスフローファン。
5. 前記翼は、前記切り欠きにより前記外周側縁部及び前記内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部が切り込まれた部分である切込部と、前記縁部が切り込まれていない部分である基本形状部とを有し、
   前記翼は、前記切込部の翼厚が前記切込部に隣接して設けられた前記基本形状部の翼厚に比し、小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のクロスフローファン。
6. 前記翼は、前記切り欠きにより前記外周側縁部及び前記内周側縁部のうち少なくとも一方の縁部が切り込まれた部分である切込部と、前記縁部が切り込まれていない部分である基本形状部とを有し、
   前記乱流境界層制御構造は、前記基本形状部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のクロスフローファン。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のクロスフローファンを備えることを特徴とする空気調和機。

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