JP4832498B2 - 貫流ファン及び空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、送風手段として用いられる貫流ファン、及びその貫流ファンを搭載した空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機に搭載されている貫流ファンの一例として、各翼の負圧面側の羽根車外周側周辺に、回転方向に沿った溝や、小窪み、または小突起を設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平３−２１００９３号公報

従来の貫流ファンの一例として特許文献1に記載されているものは、各翼の負圧面側の羽根車外周側周辺に、回転方向に沿った溝や小窪みや小突起を備えている。貫流ファンは吸込口と吹出口で形成される風路にが設置され、貫流ファンを形成する翼が回転して吹出側に位置する場合、翼を通過する流れが後縁部に近づくにつれ剥離が生じ、この剥離によって騒音の原因となる圧力変動が生じる。そこで、特許文献１では、翼の負圧面に設けた溝や小窪みや小突起によって、騒音の原因となる圧力変動を吸収し、広帯域騒音を抑制することで低騒音化を図っている。しかし、翼が回転して吸込側に位置する場合には、吹出側に位置する場合に対し、翼での流れの通過方向が反転する。そのため、前記溝、小窪み、小突起が流れに対し前縁部となり、小さな溝部への流れの集中によて翼長手方向で大きな流速差が生じたり、小窪み側面での流れの剥離や小突起によって翼長手方向への流れが生成されて流れが不安定になり、逆に圧力変動を生じ広帯域騒音の悪化する可能性があった。

また、空気調和機に貫流ファンを搭載したとき、羽根車吸込側に配置されるフィルタへのホコリ付着等により通風抵抗が増加し、翼に対する流れの迎角が変化して剥離しやすくなり、さらに吹出流れが不安定になるなどの問題点があった。空気調和機の冷房運転時には、吹出流れが不安定になって室内からファンへの逆流が生じると、冷風が羽根車に流入して結露し、外部に結露水を飛散することで床が湿ってしまう可能性があった。

また、通常、翼を製造する際には、翼の成形型にＡＳなどの熱可塑性樹脂を流し込み、冷却後羽根車回転軸方向に離型して翼の部分を形成する。ところが、特許文献１の構成のように翼の負圧面に翼回転方向（回転軸に直交する方向）に伸びる溝や小窪みや小突起を設けた翼を製造するためには、回転軸方向への離型が不可能で回転軸に直交する方向に離型する必要があり、製造方法が複雑となり生産性が悪化するという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低騒音化及び高効率化が図れる貫流ファンを得ることを目的とする。
また、静粛で省エネルギー化できる空気調和機を得ることを目的とする。

本発明に係る貫流ファンは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、及び前記支持板の外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板に支持される複数の翼を有する羽根車単体と、前記羽根車単体を前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車と、前記翼の回転方向に対して後面となる翼負圧面に設けられ前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝と、隣合う溝との間に所定の間隔離して設けられた平坦部と、を備え、
隣合う前記溝の間隔を、前記溝の溝深さよりも大きくし、
向かい合う溝側部と溝底部とで前記溝を構成し、前記溝底部及び前記溝側部と前記翼負圧面との接続部を丸みを有する形状とし、
前記回転軸に垂直な断面で、前記複数の翼は、前記支持板の外周側に位置する翼外周側端部と前記支持板の内周側に位置する翼内周側端部との間で略円弧状であると共に、前記翼外周側端部及び前記翼内周側端部における翼の厚さよりも前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分での翼の厚さを大きくし、少なくとも前記翼の前記回転方向に対して前面となる翼圧力面から前記翼外周側端部または前記翼内周側端部における翼の厚さだけ離して、前記翼負圧面に前記溝を設け、
前記複数の溝を前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の少なくとも一方の端部近傍に設け、
前記溝の溝幅と溝深さの少なくとも一方を、前記回転軸方向で増加させ、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部近傍における溝深さを、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分における溝深さより浅くしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、翼の負圧面側で剥離を抑制し、流れを安定化して低騒音化と高効率化が図れる貫流ファンが得られる効果がある。
また、この貫流ファンを空気調和機に搭載することで、静粛で省エネルギー化できる空気調和機が得られる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る貫流ファンを搭載した空気調和機を示す外観斜視図、図２は図１のＱ−Ｑ線における縦断面図である。空気の流れを、図１では白抜き矢印で示し、図２では点線矢印で示す。図１及び図２に示すように、空気調和機本体１は空調される部屋１１の壁１１ａに設置される。空気調和機本体上部１ａには、室内空気の吸込口となる吸込グリル２、ホコリを静電させ集塵する電気集塵器６、ホコリを除塵する網目状のフィルタ５を配設している。さらに、複数のアルミフィン７ａに配管７ｂが貫通する構成の熱交換器７を、羽根車８ａの正面側と上部側に、羽根車８ａを囲むように配置している。また、空気調和機本体前面１ｂは前面パネルで覆われ、その下側に吹出口３が開口している。送風機である貫流ファン８は、羽根車８ａに対して吸込側流路Ｅ１と吹出側流路Ｅ２を分離すると共に、熱交換器７から滴下される水滴を一時貯水するスタビライザー９を有し、羽根車８ａの吹出側には吹出側流路の背面を構成するため、渦巻状のガイドウォール１０を有する。さらに吹出口３には上下風向ベーン４ａ、左右風向ベーン４ｂが回動自在に取り付けられ、室内への送風方向を変化させる。図中、Ｏは羽根車８ａの回転中心を示し、Ｅ１は羽根車８ａの吸込領域、Ｅ２は羽根車８ａの吹出領域である。また、ＲＯは羽根車８ａの回転方向を示す。

このように構成された空気調和機本体１において、電源基板によって羽根車８ａを回転駆動するモータに通電されると貫流ファン８の羽根車８ａがＲＯ方向に回転する。すると空気調和機本体上部１ａに設けられた吸込口２より部屋１１の空気が吸込まれ、電気集塵器６、フィルタ５でホコリが除去された後、熱交換器７で空気は加熱され暖房、または冷却され冷房、除湿のいずれかがされ、貫流ファン８の羽根車８ａへ吸込まれる。その後、羽根車８ａから吹出された流れはガイドウォール１０に誘導され吹出口３へ向かい、部屋１１へ吹出すことで空調される。この際、上下風向べーン４ａ、左右風向ベーン４ｂにより吹出し空気を上下、左右方向へ風向制御することで、部屋１１全体に風を流し温度ムラの抑制を図っている。

図３は本実施の形態に係る貫流ファン８の羽根車８ａを示す概略図であり、図３（ａ）は貫流ファン８の側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＮ−Ｎ線断面図を示し、下半分は向こう側の複数枚の翼が見えている状態を示し、上半分は１枚の翼８ｃを示している。図３に示すように、貫流ファン８の羽根車８ａは、回転軸方向ＡＸに複数の羽根車単体８ｄを有する。羽根車単体８ｄは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、ここでは例えばリング８ｂと、リング８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向ＡＸに伸びる複数の翼８ｃとで構成される。複数の翼８ｃは両端をリング８ｂに支持される。例えばＡＳ樹脂やＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂で成形された羽根車単体８ｄを、回転軸方向ＡＸに複数個備え、例えば超音波溶着などによって翼８ｃの先端を隣に配置する羽根車単体８ｄのリング８ｂに連結する。回転軸方向ＡＸの一端に位置するリング８ｂの中心にファンシャフト８ｆが設けられ、他端に位置するリング８ｂの中心にファンボス８ｅが設けられる。そして、ファンボス８ｅとモータ１２のモータシャフト１２ａがネジ等で固定される。リング８ｂは外形が円形である板状の支持板であり、羽根車８ａの回転軸方向の両端に位置するリング８ｂは、回転軸が位置する中央部分にファンシャフト８ｆ及びファンボス８ｅが形成されており、両端を除くリング８ｂは、回転軸が位置する中央部分が空間となるリング状である。図３（ｂ）で、一点鎖線はモータシャフト１２ａとファンシャフト８ｆを結び、回転中心Ｏを示す仮想回転軸線であり、回転軸方向を示すものである。

本実施の形態では、図３に示すように翼８ｃの翼負圧面１３ａで、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間には、複数の溝１４が形成されている。
ここで、翼の形状について、詳しく説明する。翼８ｃの回転方向側の面で回転時に圧力を受ける面を翼圧力面１３ｂ、翼圧力面１３ｂと反対側の面で回転時に負圧になる面を翼負圧面１３ａと称する。図４は例えば１つのリング８ｂに１枚の翼８ｃが固定されている状態を示す斜視図であり、図５は図４のＰ−Ｐ線断面を拡大して示す説明図である。図４に示すように、リング８ｂの外周側に翼８ｃの翼外周側端部１５ａが位置し、リング８ｂの内周側に翼８ｃの翼内周側端部１５ｂが位置し、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間で略円弧形状をなす。翼８ｃの回転軸に垂直な断面において、溝１４が無い時の翼８ｃの肉厚中心線であるそり線Ｕと翼８ｃの翼外周側端部１５ａ、翼内周側端部１５ｂとを結ぶ直線を翼弦線Ｌとし、翼弦線Ｌの長さをＬ１とする。

また、図５に示すように、円弧状の翼外周側端部１５ａでの翼の厚さｔｅ１、翼内周側端部１５ｂでの翼の厚さｔｅ２（図示せず）に対し、翼８ｃの翼弦線Ｌ方向での中央部分の翼の厚さｔｅ３は、翼の厚さｔｅ１、翼の厚さｔｅ２よりも厚くなるように構成する。即ち、最大の厚さｔｍａｘとなる翼厚最大部１５ｃは翼８ｃの翼弦線Ｌ方向で翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間にあり、翼外周側端部１５ａから翼厚最大部１５ｃにかけて滑らかに翼厚が厚くなり、翼厚最大部１５ｃから翼内周側端部１５ｂにかけて滑らかに翼厚が薄くなる構成である。

さらに、翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸ、即ち翼長手方向へ伸びる溝１４が複数本設けられている。凹形状の溝１４は、溝底部１４ｂと、溝底部１４ｂの両端に接続する溝側部１４ａとで構成される。図６、図７は、羽根車回転軸ＡＸと直交する断面で、翼負圧面１３ａに設けた溝１４の形状を拡大して示す説明図である。溝側部１４ａは溝底部１４ｂから翼負圧面１３ａに向かって溝幅を徐々に広くなるように傾斜させる。また、溝側部１４ａと翼負圧面１３ａとが接続される付近では丸みをつけて、例えば略円弧形状となるように形成する。さらに、溝側部１４ａと溝底部１４ｂとが接続される付近では丸みをつけて、略円弧状となるように形成する。ここで、溝１４の溝深さをｈ、溝幅をｇ、翼負圧面１３ａの隣の溝１４との間の平坦部をＭ、その長さを平坦部長さをＭＬとする。点線ｉは溝１４が形成されていない場合の翼負圧面１３ａを示す。溝幅ｇ、平坦部長さＭＬは、翼負圧面１３ａと溝側部１４ａの延長線を延ばした仮想交点１４ｐを設定し、仮想交点１４ｐ間の長さとする。

また、図５及び図６に示すように点線Ｋを翼圧力面１３ｂを基準とし、翼外周側端部１５ａにおける翼の厚さｔｅ１または翼内周側端部１５ｂにおける翼の厚さｔｅ２の等厚線として、溝１４の溝底部１４ｂは等厚線Ｋよりも翼負圧面１３ａ側となるように形成する。即ち、溝１４を等厚線Ｋよりも翼負圧面１３ａ側に設ける。また、溝１４の溝深さｈと平坦部Ｍの平坦部長さＭＬの関係として、溝深さｈ＜平坦部長さＭＬを満足するように溝１４を形成する。さらに、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間の中央部分１５ｃにおける溝深さｈｃを、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂ近傍における溝深さｈｔよりも大きくしている。

このような翼８ｃに溝１４を有する構成の羽根車８ａにおいて、翼８ｃが羽根車吸込領域Ｅ１を通過する時の１枚の翼８ｃの翼負圧面１３ａと翼圧力面１３ｂの空気の流れを図８に示す。図８は翼８ｃが羽根車吸込領域Ｅ１を通過する時の空気の流れを示す説明図である。
翼８ｃが羽根車吸込領域Ｅ１を通過する時、翼外周側端部１５ａから翼負圧面１３ａに吸込空気が通過する。ここで、翼負圧面１３ａに溝１４を設けているので、溝１４の内部が負圧となって、矢印２０で示すように溝１４内部へ向かう方向成分を有する流れとなる。このため、下流側へ向かうにつれて翼負圧面１３ａで剥離しそうになっても、空気流れが翼負圧面１３ａへ引き寄せられる。そして、下流側の翼内周側端部１５ｂにかけて翼負圧面１３ａへ引き寄せるので、翼内周側端部１５ｂで流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

また、図９は、翼８ｃが羽根車吹出領域Ｅ２を通過する時の１枚の翼８ｃの翼負圧面１３ａと翼圧力面１３ｂの空気の流れを示す説明図である。翼８ｃが羽根車吹出領域Ｅ２を通過している時には、翼内周側端部１５ｂから翼負圧面１３ａに吸込空気が通過する。ここで、翼負圧面１３ａに溝１４を設けているので、溝１４の内部が負圧となって、矢印２１で示すように溝１４内部へ向かう方向成分を有する流れとなる。このため、下流側へ向かうにつれて翼負圧面１３ａで剥離しそうになっても、空気流れが翼負圧面１３ａへ引き寄せられる。そして、下流側の翼外周側端部１５ａにかけて翼負圧面１３ａへ引き寄せるので、翼外周側端部１５ａで流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

このように、翼負圧面１３ａに設けた溝１４によって、吸込領域Ｅ１及び吹出領域Ｅ２の両方において翼負圧面１３ａでの空気流の剥離を抑制でき、結果として、翼外周側端部１５ａから吹出領域Ｅ２へ流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

また、溝１４は回転軸方向（翼長手方向）に伸びて形成されているので、翼長手方向で通過する流れに風速差が生じても、溝１４による引き寄せ効果が得られる。このため、全体として剥離を抑制できる。
さらに、剥離を抑制できることで、翼間流路の有効面積が拡大し、モータの駆動トルクも低減できる。これによって、効率のよい貫流ファンが得られる。

また、貫流ファンの翼負圧面１３ａに形成された複数の溝１４は、回転軸に垂直な断面で、隣合う溝１４との間に平坦部Ｍを有するように、所定の間隔ＭＬ離して設けている。溝１４を翼弦線Ｌ方向に間隔がなく連続的に形成した場合、溝１４で負圧が生成されても翼負圧面１３ａに流れが再付着できず不安定となる。即ち、溝１４での引き寄せ効果によって、翼負圧面１３ａに沿って流れる空気流は、溝１４を乗り越えた後、溝１４に接続する翼負圧面１３ａに再付着しようとする。そこで、隣合う溝１４との間に長さＭＬの平坦部Ｍを有するように構成することで、再付着するときの長さを十分にとることで安定して再付着する。このように、溝１４での引き寄せ効果後、負圧面に再付着し、再度引き寄せ効果・・と繰り返すことで、流れが常に安定する。特に、溝１４による引き寄せ効果を十分に発揮させることができる効果がある。その結果、貫流ファンは低騒音化と高効率化が図れ、さらに通風抵抗の変化に対して剥離防止、吹出流れの不安定によるファンへの逆流を防止できる。

また、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面１３ａに形成された複数の溝１４の溝側部１４ａと翼負圧面１３ａとの接続部は丸みを有するように、例えば略円弧形状となるように形成した。このため、溝１４で流れが引き寄せられ、下流側の翼負圧面１３ａへ流れる時、角部にぶつかって生じる圧力変動を防止できる。従って、さらに低騒音化及び高効率化できる貫流ファンを得ることができる。また、１つの溝１４に対し２つ溝側部１４ａと翼負圧面１３ａを接続する２つの角部を共に略円弧形状とした。これにより、翼８ｃが吸込領域Ｅ１と吹出領域Ｅ２で流れの方向が逆転しても、両方の領域Ｅ１、Ｅ２において剥離を抑制できる。

また、回転軸に垂直な断面で、溝底部１４ｂを丸みを有する形状とすると共に、溝底部１４ｂに連続する溝側部１４ａを翼負圧面１３ａに向かって広がりを有する形状とした。溝底部１４ｂは例えば円弧状であるため、溝の内部での流れは滑らかに循環でき安定する。さらに溝側部１４ａは、翼負圧面１３ａに向かって広がるように傾斜を有することで、流れを溝１４内に効果的に誘導して引き寄せ効果が得られる。従って、さらに低騒音で高効率化できる貫流ファンを得ることができる。

また、溝１４の溝底部１４ｂを等厚線Ｋよりも翼負圧面１３ａ側となるように形成している。例えば、翼外周端部１５ａまたは翼内周端部１５ｂ近傍の翼厚を０．５ｍｍ程度とし、翼中央部１５ｃでの翼厚を１．５ｍｍ程度とした場合、等厚線Ｋは翼圧力面１３ｂから０．５ｍｍ程度のところになる。この翼厚線Ｋよりも翼負圧面１３ａに溝１４を形成するので、翼中央部１５ｃでの溝深さｈｃは１．０ｍｍ以下となるように構成する。例えば、溝深さｈを０．２５ｍｍ程度とし、翼外周端部１５ａまたは翼内周端部１５ｂ近傍では翼厚が０．７５ｍｍ程度よりも大きい部分の翼負圧面１３ａに溝１４を設ける。このように構成することで、溝１４による引き寄せ効果を得ることができると共に、溝１４を形成しても翼８ｃの厚さを確保でき、強度の向上を図ることができる。

また、溝深さｈ＜平坦部長さＭＬを満足するように溝１４を形成している。即ち、貫流ファンの翼負圧面１３ａに形成された複数の溝１４は、回転軸に垂直な断面で、翼弦線方向に少なくとも所定の間隔ＭＬを開けて形成されている。前記に平坦部Ｍによる作用効果を述べたが、平坦部長さＭＬを溝深さｈよりも大きくすることで、平坦部Ｍによって溝１４を流れが乗り越えた後の再付着を確実にでき、引き寄せ効果と再付着を繰り返すことで、翼負圧面１３ａから剥離することなく流れが常に安定する。このため、低騒音化と高効率化を図ることのできる貫流ファンが得られる。

また、翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂまでの翼負圧面１３ａに全面に溝１４を設けた構成としたが、これに限るものではない。翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの少なくとも一方の端部近傍に設ければよい。例えば、翼外周側端部１５ａの近傍に数本例えば２本の溝１４を設けると共に、翼内周側端部１５ｂの近傍に数本例えば２本の溝１４を設けたような構成でもよい。また、翼外周側端部１５ａの近傍に数本例えば２本の溝１４を設けただけでもよく、逆に、翼内周側端部１５ｂの近傍に数本例えば２本の溝１４を設けたような構成でもよい。少なくとも吸込領域Ｅ１において上流側となる翼外周側１５ａと、吹出領域Ｅ２において上流側となる翼内周側１５ｂとに設けることで、効果的に溝１４によって空気流の剥離を低減することができる。

貫流ファン８を搭載する装置の構成によって、吸込領域Ｅ１で流れが剥離しやすい場合には、吸込領域Ｅ１で流れの上流側となる翼外周側端部１５ａの近傍に溝１４を設けると効果的である。また、吹出領域Ｅ２で流れが剥離しやすい場合には、吹出領域Ｅ２で流れの上流側となる翼内周側端部１５ｂの近傍に溝１４を設けると効果的である。
ただし、図８及び図９で示したように、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面１３ａの翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂの全面に溝１４を設けると、翼負圧面１３ａのどこで剥離が起ころうとしてもこれを防止できるので、さらに効果的である。

また、上記では、翼８ｃの翼負圧面１３ａの回転軸方向に伸びる溝１４は、翼８ｃの一端部から他端部まで至る長い溝１４としたが、一部に設けてもよい。例えば、翼長手方向の中央部分、一端部、他端部の少なくともいずれか一部分に設ければ、効果を奏する。また、複数の溝１４は同じの長さでなくてもよい。また、複数の溝１４が不規則に配置されていてもよい。即ち、翼８ｃの翼長手方向において、溝１４の開始位置と終了位置が、複数の溝１４によってさまざまに変化していてもよい。
また、一本の溝１４において、溝深さｈ、平坦部長さＭＬ、溝幅ｇは同じでなくてもよい。例えば、溝幅ｇが翼長手方向の一端部で大きく、他端部で小さくなるように、徐々にまたは段階的に変化させてもよい。

翼長手方向に均一な溝１４を形成するのではなく、不均一にすることで、回転軸に垂直な断面が翼長手方向の位置で変化することになる。即ち、翼負圧面１３ａに偏流して流れ込む場合、翼弦線Ｌの方向で溝１４の数が変化する。翼長手方向で微小に剥離が生じようとしても、その近傍の翼長手方向の流れに影響されて拡散される。そして風速分布が均一化されることになる。これによって、騒音が低減される。

また、図５に示すように、翼弦線Ｌ方向で、翼８ｃの翼外周端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間の翼弦中央部付近の溝深さｈｃが、前記翼外周端部１５ａと翼内周側端部１５ｂ側の溝深さｈｔよりも大きくなるように形成している。このため、溝１４による引き寄せ効果が得られると共に、翼８ｃの翼厚が極端に薄くなることなく、成形時の湯周り悪化や組立て時の強度不足を防止でき、生産性の向上を図ることができる。

翼８ｃの形状で、翼圧力面１３ａと翼負圧面１３ｂ間の翼厚が略等厚のものでは、翼内周側端部１５ｂから翼外周側端部１５ａにかけて徐々に流路が狭くなる。この場合、特に吸込領域で外周側から内周側へ空気流が流入する時、内周側で翼間距離が広くなり、流れが不安定となるが、溝１４を設けることで引き寄せ効果によって剥離を抑制できる。これに対して、図５に示すような翼形状では、翼圧力面１３ｂに対し、翼負圧面１３ａの方が翼表面の円弧半径が小さく曲率が大きい。即ち、翼弦線Ｌ方向の中央部分１５ｃでの翼厚が、翼内外周側端部１５ａ、１５ｂでの翼厚よりも大きい。このような形状では、隣り合う翼８ｃとの流路距離をみると、翼内周側端部１５ｂから翼外周側端部１５ａで変化が小さく、翼通過中に流れが安定しやすい。そこで、さらに本実施の形態のような溝１４を翼負圧面１３ａに設けることで、微小な境界層の発達を抑制し、翼間での空気流をスムーズな流れとし、乱流によって翼間流路が狭くなるのを防止できる。

また、本実施の形態では、複数の溝１４を翼長手方向に略平行に並設し、かつ翼長手方向で翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂに対して略平行に形成した。回転軸に垂直な断面で複数の溝１４が形成されていれば、引き寄せ効果を奏するので、翼長手方向で翼外周側端部１５ａや翼内周側端部１５ｂに対して、若干斜めであっても、同様の効果を奏する。例えば、並設する複数の溝１４が、羽根車８ａの回転方向に前進または後退するように、回転軸に対して捻って形成されていてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る貫流ファンは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板８ｂ、及び支持板８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を支持板８ｂに支持される複数の翼８ｃを有する羽根車単体と、前記羽根車単体８ｄを前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車８ａと、前記翼８ｃの回転方向に対して後面となる翼負圧面１３ａに設けられ前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝１４と、を備え、隣合う溝１４との間に平坦部Ｍを有するように前記溝１４を所定の間隔離して設けたことを特徴とすることにより、溝１４で負圧を生成することで、空気流れを翼負圧面１３ａへ引き寄せ、溝１４を乗り越えた流れを再付着させて、翼負圧面１３ａから剥離しにくくできる。そして、翼の負圧面側での境界層の発達および剥離を抑制し、翼間流路の有効面積の拡大を促し、モータの駆動トルクを低減できる。このため、低騒音化と高効率化が図れる貫流ファンが得られる。

また、この貫流ファン８を吸込側流路Ｅ１と吹出側流路Ｅ２の間に配置し、吸込側流路Ｅ１に、羽根車８ａを囲むように熱交換器７を配設し、貫流ファン８で送風される吸い込んだ空気と熱交換器７で熱交換して吹出側流路Ｅ２を通って室内に吹き出す空気調和機において、本実施の形態で述べた貫流ファン８を搭載することで、静粛で省エネな空気調和機が得られる。さらに、上流側で通風抵抗が増加しても剥離しにくく、さらに、溝１４によって翼８ｃから流れが離脱する際の剥離渦を小さくでき安定した流れが吹き出されるので、空気調和機の冷房運転時に室内から貫流ファン８への逆流を防止でき、羽根車８ａが結露して外部に結露水を放出することを防止できる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係る貫流ファンの羽根車８ａを示す斜視図であり、図１１は貫流ファンの羽根車のモータ側の部分を示す図で、図１１（ａ）はモータ側の羽根車８ａを部分的に示す斜視図、図１１（ｂ）は側面からみた説明図である。図１１（ｂ）は最もモータに近いリング８ｂの側面を一部切り欠いて示しており、切り欠いた部分はその隣のリング８ｂと共に翼８ｃを示している。各図において、実施の形態１と同一符号は同一、または相当部分を示す。

本実施の形態における羽根車８ａでは、モータシャフト１２ａに固定されるファンボス８ｅが、羽根車８ａの端部に位置する羽根車単体８ｄの内部側に突出した構成である。図１０に示すように、貫流ファン８の羽根車８ａは、回転軸方向ＡＸに複数の羽根車単体８ｄを有する。羽根車単体８ｄは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、ここでは例えばリング８ｂ、及びリング８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端をリング８ｂに支持される複数の翼８ｃを有する。羽根車単体８ｄは、例えばＡＳ樹脂やＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂で成形され、回転軸方向ＡＸに複数個、ここでは５個の羽根車単体８ｄを例えば超音波溶着などによって回転軸方向ＡＸに固着して羽根車８ａを形成する。そして、モータ側の端部のリング８ｂの中心にファンボス８ｅが設けられ、ファンボス８ｅとモータ１２のモータシャフト１２ａ（図３に示す）が固定部１６で例えばネジ等で固定される。固定部１６でモータシャフト１２ａと羽根車８ａの回転軸を固定することで、モータ１２の回転によって羽根車８ａが回転駆動される。

本実施の形態では、羽根車８ａとモータ１２を固定するファンボス８ｅが羽根車内部へ突出し、モータシャフト１２ａに固定する固定部が羽根車単体８ｄａの内側に位置して形成されている。このように構成することで、空気調和機の横幅を維持したまま、羽根車８ａの全長をファンボス８ｅの長さだけ長くできるので、送風特性を向上できる。このように構成したモータ１２側の端部に位置する羽根車単体８ｄａでは、ファンボス８ｅとモータシャフト１２ａをネジ穴１６で固定する際に固定具を挿入しうるように、部分的に翼８ｃを設けずに開口部Ｃを有する構成である。これを図１１の丸Ｃに開口部を示す。例えば、他の羽根車単体８ｄでは翼８ｃが３６０度でシャフトである回転軸の周囲に均等に設けられているが、羽根車単体８ｄａではネジ穴１６に対向する部分の翼８ｃが所定枚数、例えばここでは１枚だけ歯抜きとなって設けられずに、開口部Ｃからネジ穴１６が見えている。

本実施の形態では、羽根車単体８ｄａの翼が部分的に欠けて開口部Ｃを有する構成の羽根車８ａの場合、少なくともその開口部Ｃよりも回転方向に前進した翼８ｃａの翼負圧面１３ａに、実施の形態１で示した溝１４を設ける。

開口部Ｃで隣り合う翼８ｃａと翼８ｃｂの間隔は、他の翼間に比べ広いので、他の翼間で形成される流路よりも多くの空気が流れて剥離しやすくなる。開口部Ｃにできた広い流路で剥離すると、バタバタというような異常音が発生したりする。これに対し、本実施の形態では、少なくとも空間Ｃの翼８ｃの回転方向下流側1枚目の翼８ｃａの翼負圧面１３ａに、翼８ｃの長手方向へ延びる複数の溝１４を形成する。実施の形態１で述べたが、図８及び図９に示したように溝１４によって流れが引き寄せられて剥離が抑制されるため、溝１４が形成されない場合に比べて剥離による騒音が低減でき静かな貫流ファンを得ることができる。

溝１４の構成については、実施の形態１と同様である。少なくとも開口部Ｃよりも回転方向に前進した翼８ｃａの翼負圧面１３ａに、実施の形態１で示した溝１４を設ければ、この翼間を流れる空気流に対して効果がある。さらに、他の翼８ｃの翼負圧面１３ａにも溝１４を設けることで、さらに羽根車全体として、翼間の剥離を抑制できる。剥離を抑制できることで、翼間流路の有効面積を拡大でき、モータの駆動トルクを低減できる。

また、開口部Ｃよりも回転方向に前進した翼８ｃａの翼負圧面１３ａのみではなく、領域Ｄに示したように、開口部Ｃよりも回転方向に前進した部分の複数枚の翼８ｃに溝１４を設けると、さらに効果的である。また、開口部Ｃよりも反回転方向の翼８ｃｂを含む複数の翼８ｃの翼負圧面１３ａに溝１４を設けると、さらに効果的である。

なお、図１１では、固定部１６に固定具を挿入しうるように、翼８ｃを１枚設けていない構成としたが、これに限るものではない。例えば羽根車単体８ｄに複数の翼８ｃが等間隔ではなく不等ピッチで設けられている場合もある。この場合には、間隔の広い部分に固定部１６が対向するように構成すると、固定部１６に固定具を挿入しうるようになる。このように、固定部１６に固定具を挿入しうるように翼８ｃの間隔を部分的に広くしてなる開口部Ｃが形成されている場合でも、少なくとも羽根車８ａの回転方向ＲＯ側で開口部Ｃに隣接する翼８ｃの、回転方向ＲＯに対して後面となる翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる複数の凹状の溝１４を設ければよい。

以上のように、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板８ｂ、及び支持板８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向ＡＸに伸びると共に両端を支持板８ｂに支持される複数の翼８ｃを有する羽根車単体８ｄと、羽根車単体８ｄを回転軸方向ＡＸに複数固着してなる羽根車８ａと、羽根車８ａの端部に位置する支持板８ｂにモータシャフト１２ａが固定されて羽根車８ａを回転駆動するモータ１２と、羽根車単体８ｄの内側に位置するモータシャフト１２ａとの固定部１６と、固定部１６に固定具を挿入しうるように羽根車単体８ｄの翼８ｃの間隔を部分的に広くしてなる開口部Ｃと、を備え、少なくとも羽根車８ａの回転方向ＲＯ側で開口部Ｃに隣接する翼８ｃａの、回転方向ＲＯに対して後面となる翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる複数の凹状の溝１４を設けたことによって、翼負圧面１３ａからの剥離が抑制される。このため、安定した流れが得られ、騒音を低減できる。

また、実施の形態１で述べたように、特に回転軸に垂直な断面で、隣合う溝との間に平坦部Ｍを有するように溝１４を所定の間隔離して設けてもよい。このように構成することで、固定部１６が見えているので製造しやすい。且つ翼間で部分的に開口部Ｃがあっても、溝１４による引き寄せ効果と平坦部Ｍによる再付着効果で、流れを安定にでき、騒音を低減でき効率のよい貫流ファンが得られる。
また、貫流ファンを搭載することで耳障りのない静粛で高品質な空気調和機が得られる。

ここでは、組立工程の固定部の都合で隣り合うの翼の間隔が広くなっている部分での流れを考慮して剥離を抑制する構成について記載した。ただし、これに限定されるものではなく、他の理由から隣り合うの翼の間隔が広くなる部分が構成された場合でも、少なくとも間隔が広い部分の回転方向側の翼８ｃの、翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる溝１４を複数設ければよい。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について、図に基づいて説明する。図１２は本実施の形態に係る貫流ファン８の羽根車８ａを示す概略図であり、図１２（ａ）は貫流ファン８の側面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＳ−Ｓ線断面図を示し、各羽根車単体８ｄで、下半分は向こう側の複数枚の翼が見えている状態を示し、上半分は１枚の翼８ｃを示している。図において、実施の形態１及び実施の形態２と同一符号は同一、又は相当部分を示す。図１２（ｂ）でも、一点鎖線はモータシャフト１２ａとファンシャフト８ｆを結び、回転中心Ｏを示す仮想回転軸線である。図１２に示すように、貫流ファン８の羽根車８ａは、回転軸方向ＡＸに複数の羽根車単体８ｄを有する。羽根車単体８ｄは、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、ここでは例えばリング８ｂ、及びリング８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端をリング８ｂに支持される複数の翼８ｃを有する。本実施の形態における翼８ｃは、羽根車単体８ｄにおいて、一端部でリング８ｂと接続する接続部である翼付け根部（図１２（ｂ）では向かって右側）で回転軸に垂直な断面形状が一番大きく、徐々に断面形状が小さくなるように形成する。そして翼８ｃの他端部で隣接する羽根車単体８ｄに固着される接続部である翼長手方向先端部（図１２（ｂ）では向かって左側）で回転軸に垂直な断面形状が最小となるような先細り形状とする。即ち、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面１３ａと翼圧力面１３ｂで形成される翼８ｃの翼厚と、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂとを結ぶ直線の長さである翼弦線長さＬ１とを、翼付け根部から翼長手方向先端部へ向かって減少させた形状とする。このため、図１２（ｂ）に示した断面では、翼外周側端部１５ａ及び翼内周側端部１５ｂは共に、翼付け根部から翼長手方向先端部に向かって翼８ｃの内側に傾斜した形状となる。本実施の形態でも、翼８ｃの回転方向に対して後面となる翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる複数の凹状の溝１４を設ける。

製造工程において、羽根車単体８ｄを例えばＡＳ樹脂やＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂で樹脂成形する。羽根車８ａでは複数の翼８ｃは２つのリング８ｂの間に固定されるのであるが、その一方のリング８ｂ、例えばモータ側のリング８ｂと一体に成形されて羽根車単体８ｄを構成する。この樹脂成形の離型の様子を図１３に示す。図１３は型１７、１８を示す断面図であり、上下に１枚づつの翼８ｃが成形された様子を示すが、実際にはリング８ｂの外周の内側に複数の翼８ｃが環状に並設されて成形される。樹脂成形では、複数の翼８ｃの形に凹凸型であわせた金型１７、１８を作成し、その金型内に高圧で樹脂を射出し、冷却後に金型１８を矢印方向に移動することで、樹脂で形成された羽根車単体８ｄが得られる。

この矢印のように回転軸方向ＡＸに離型する場合には、羽根車単体８ｄの形状が回転軸方向ＡＸに離型可能な形状にする必要がある。このため、翼８ｃは、羽根車単体８ｄにおいて、リング８ｂに連続する翼８ｃの部分である翼付け根部８ｃ１で断面形状が一番大きく、翼長手方向先端部８ｃ２で断面形状が小さくなるように形成する。このような翼８ｃの断面形状にすることで、樹脂成形の際の離型が円滑に行なわれる。ここでは、例えば翼８ｃの翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２に向かって、徐々に翼の断面形状を小さくして先細り形状の翼８ｃとする。翼外周側端部１５ａ及び翼内周側端部１５ｂは翼８ｃの内側に、例えば数度程度の角度を有するように傾斜した形状となる。このため、離型時に金型１８を少し移動した時点で翼８ｃの全面で金型１８と成形した羽根車単体８ｄとの間に空間ができて離れるため、離型が容易に円滑に行なわれる。

そして、樹脂成形した先細り形状の羽根車単体８ｄの翼長手方向先端部８ｃ２を隣に位置するリング８ｂに、例えば超音波溶着などによって固着すれば、回転軸方向ＡＸに羽根車単体８ｄ同士が固定されて羽根車８ａが形成される。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様の溝１４を、翼８ｃの翼負圧面１３ａに設けている。即ち、翼８ｃの翼負圧面１３ａには、回転軸方向ＡＸである翼長手方向へ伸びる凹状の溝１４が複数本設けられている。回転軸に垂直な断面で、翼外周側端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間に、例えば均等に配置された複数の溝１４は、溝底部１４ｂと２つの向かい合う溝側部１４ａとを有し、溝底部１４ｂの形状を丸みを有する構成とし、ここでは略円弧形状とする。溝底部１４ｂに連続する溝側部１４ａは、翼負圧面１３ａに向かって広がりを有する形状とし、溝側部１４ａと翼負圧面１３との接続部も丸みを有する形状とする。回転軸方向ＡＸに伸びた溝１４は、羽根車８ａの周方向に凹凸があり回転軸方向ＡＸには凹凸がない形状である。このため、図１３で示した回転軸方向ＡＸに離型する樹脂成形で羽根車単体８ｄを成形するのに適した形状である。

さらに、翼の形状について、詳しく説明する。図１４は図１２の翼1枚におけるＡ−Ａ断面図で、翼８ｃの翼長手方向先端部８ｃ２の断面を示している。また、図１５は図１２の翼1枚におけるＢ−Ｂ断面図で、翼８ｃの翼付け根部８ｃ１の断面を示している。図１４及び図１５に示すように、貫流ファンの回転軸に垂直な断面では、どの断面においても翼８ｃの形状は同様であり、大きさは翼付け根部８ｃ１が最も大きく、翼長手方向先端部８ｃ２で最も小さくなる。

翼長手方向先端部８ｃ２の断面を示す図１４において、翼弦線長さをＬ１２、溝深さをｈ２、溝幅をｇ２、翼８ｃの翼圧力面１３ｂと翼負圧面１３ａの内接円の直径である翼厚の最大の厚さをｔｍａｘ２とする。同様に、翼付け根部８ｃ１の断面を示す図１５において、翼弦線長さをＬ１１、溝深さをｈ１、溝幅をｇ１、最大の厚さをｔｍａｘ１とする。ここで、溝幅ｇ、溝深さｈの定義は、実施の形態１の図７で示したものと同様である。本実施の形態の翼８ｃでは、ｔｍａｘ１＞ｔｍａｘ２、Ｌ１１＞Ｌ１２で、翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２に向かって、翼弦線長さＬ１及び最大の厚さｔｍａｘを滑らかに減少させた先細り形状である。溝１４に関しては、図１２に示した構成例では、ｈ１＝ｈ２、ｇ１＝ｇ２として、同じ形状の溝１４を翼負圧面１３ａに複数本設けている。

実施の形態１と同様、翼８ｃが吸込領域Ｅ１を通過する時、翼外周側端部１５ａから翼負圧面１３ａに吸込空気が通過する。ここで、翼負圧面１３ａに翼長手方向へ伸びる複数の溝１４が形成されているので、翼負圧面１３ａを吸込空気が通過する際の空気流れは、図８に示すようになる。即ち、溝１４の内部が負圧となって矢印２０で示すように溝１４内部へ向かう方向成分を有する流れとなる。このため、翼外周側端部１５ａで剥離しかけても翼負圧面１３ａへ引き寄せられ、さらに下流側の翼内周側端部１５ｂにかけても翼負圧面１３ａへ引き寄せるので、翼内周側端部１５ｂで流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

また、図９に示すように、翼８ｃが吹出領域Ｅ２を通過する時には、翼内周側端部１５ｂから翼負圧面１３ａに吸込空気が通過する。ここで、翼負圧面１３ａに溝１４を設けているので、溝１４の内部が負圧となって、矢印２１で示すように溝１４内部へ向かう方向成分を有する流れとなる。このため、下流側へ向かうにつれて翼負圧面１３ａで剥離しそうになっても、空気流れが翼負圧面１３ａへ引き寄せられる。そして、下流側の翼外周側端部１５ａにかけて翼負圧面１３ａへ引き寄せるので、翼外周側端部１５ａで流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

このように、翼負圧面１３ａに設けた溝１４によって、吸込領域Ｅ１及び吹出領域Ｅ２の両方において翼負圧面１３ａでの空気流の剥離を抑制でき、結果として、翼外周側端部１５ａから吹出領域Ｅ２へ流れが離脱する際の剥離渦を小さくできる。

また、溝１４は回転軸方向ＡＸに伸びて形成されているので、翼長手方向での風速差が生じても溝１４による引き寄せ効果が得られる。このため、全体として剥離を抑制できる。
さらに、剥離を抑制できることで、翼間流路の有効面積が拡大し、モータの駆動トルクも低減できる。これによって、効率のよい貫流ファンが得られる。

また、実施の形態１における図７と同様、貫流ファンの翼負圧面１３ａに形成された複数の溝１４は、回転軸に垂直な断面で、隣合う溝１４との間に平坦部Ｍを有するように、所定の間隔ＭＬ離して設けている。このように、隣合う溝１４との間に長さＭＬの平坦部Ｍを有するように構成することで、再付着するときの長さを十分にとることで安定して再付着する。溝１４での引き寄せ効果後、負圧面１３ａに再付着し、再度引き寄せ効果・・と繰り返すことで、流れが常に安定する。特に、溝１４による引き寄せ効果を有効に発揮させることができる効果がある。その結果、貫流ファンは低騒音化と高効率化が図れ、さらに通風抵抗の変化に対して剥離防止、吹出流れの不安定によるファンへの逆流を防止できる。

また、実施の形態１と同様、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面１３ａに形成された複数の溝１４の溝側部１４ａと翼負圧面１３ａとの接続部は丸みを有するように、例えば略円弧形状となるように形成した。このため、溝１４で流れが引き寄せられ、下流側の翼負圧面１３ａへ流れる時、角部にぶつかって生じる圧力変動を防止できる。従って、さらに低騒音化及び高効率化できる貫流ファンを得ることができる。また、１つの溝１４に対し２つ溝側部１４ａと翼負圧面１３ａを接続する２つの角部を共に略円弧形状とした。これにより、翼８ｃが吸込領域Ｅ１と吹出領域Ｅ２で流れの方向が逆転しても、両方の領域Ｅ１、Ｅ２において剥離を抑制できる。

また、実施の形態１と同様、回転軸に垂直な断面で、溝底部１４ｂを丸みを有する形状とすると共に、溝底部１４ｂに連続する溝側部１４ａを翼負圧面１３ａに向かって広がりを有する形状とした。溝底部１４ｂは例えば円弧状であるため、溝の内部での流れは滑らかに循環でき安定する。さらに溝側部１４ａは、翼負圧面１３ａに向かって広がるように傾斜を有することで、流れを溝１４内に効果的に誘導して引き寄せ効果が得られる。従って、さらに低騒音で高効率化できる貫流ファンを得ることができる。

また、実施の形態１と同様、溝１４の溝底部１４ｂを等厚線Ｋよりも翼負圧面１３ａ側となるように形成している。このように構成することで、溝１４による引き寄せ効果を得ることができると共に、溝１４を形成しても翼８ｃの厚さを確保でき、強度の向上を図ることができる。

また、実施の形態１と同様、翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２にかけて、回転軸方向に垂直なすべての断面において、溝深さｈ＜平坦部長さＭＬを満足するように溝１４を形成している。平坦部長さＭＬを溝深さｈよりも大きくすることで、平坦部Ｍによって溝１４を流れが乗り越えた後の再付着を確実にでき、引き寄せ効果と再付着を繰り返すことで、翼負圧面１３ａから剥離することなく流れが常に安定する。このため、低騒音化と高効率化を図ることのできる貫流ファンが得られる。

このように、離型が容易に円滑に行なわれる構成の貫流ファンで、低騒音化と高効率化が図れ、この貫流ファンを搭載することで生産性がよく、静粛で省エネな空気調和機が得られる。

図１６は、本実施の形態に係る貫流ファンの他の構成例による１枚の翼８ｃを示す斜視図である。この構成では、溝１４の溝幅ｇまたは溝深さｈを翼長手方向に同一ではなく、翼付け根部８ｃ１と翼長手方向先端部８ｃ２で変化させている。また、図１７に、翼８ｃの翼長手方向先端部８ｃ２における回転軸に垂直な断面の一部を拡大して示す。即ち、図１２のＡ−Ａ線断面と同様である。ここで、翼付け根部８ｃ１の溝１４の溝幅ｇ１、溝深さｈ１、翼長手方向先端部８ｃ２の溝１４の溝幅ｇ２、溝深さｈ２に対し、ｇ１＜ｇ２、ｈ１＜ｈ２とする。翼８ｃの形状は、リング８ｂ側の翼付け根部８ｃ１から固着前に自由端である翼長手方向先端部８ｃ２へ向かって、翼厚と翼弦線長さＬ１が徐々に縮小する先細り形状とする。さらに翼負圧面１３ａに設ける凹状の溝１４は、溝幅ｇと溝深さｈが翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２へ向かって、徐々に増加するように形成する。

このため、溝１４による引き寄せ効果での剥離を抑制できることに加え、溝１４を流れが乗越える時、翼長手方向（回転軸方向）で引き寄せ効果がなだらかに変化する。流れが翼８ｃから放出される際、翼長手方向で流速及び風向がなだらかに変化することで、特に吹出領域Ｅ２において、ガイドウォール１０に接する流速及び角度が変化する。このように吹出流れがガイドウォール１０に同時に到達しないので、圧力変動が減衰し、さらに低騒音化が図れる。

さらに、図１３のように、翼回転軸方向ＡＸに型１７、１８を離型する成形方法で製造する際、翼外周側端部１５ａ及び翼内周側端部１５ｂが離型方向に若干の傾斜を有すると共に、溝１４を構成する凹部全体が離型方向に若干の傾斜を有する。このため、樹脂成形する際、溝１４も含めた翼８ｃ全体で離型しやすい。

その結果、貫流ファンは、生産性を維持しながら、さらに低騒音化、高効率化が図れる。またさらに通風抵抗の変化に対して剥離を抑制でき、安定した吹出流れを実現でき、貫流ファンの低騒音化と高効率化を図ることができる。

なお、羽根車単体８ｄの長手方向で翼８ｃは、リング８ｂ側の付け根部８ｃ１から固着前に自由端である他方の翼長手方向先端部８ｃ２へ向かって、翼厚と翼弦線長さＬ１が徐々に縮小する先細り形状とし、回転軸方向に垂直な断面形状が徐々に減少するように形成したが、これに限るものではない。例えば傾斜をもたせて徐々に翼８ｃの断面形状を変化させる代わりに、段階的に変化させてもよい。段階的に変化させる構成でも、滑らかに変化させた形状と同様、離型時に金型１８を少し移動した時点で羽根車単体８ｄの全面で金型１８と成形した羽根車単体８ｄとの間に空間ができて離れるため、離型が容易に円滑に行なわれる。

また、翼負圧面１３ａに形成される溝１４の溝幅ｇと溝深さｈが、翼付け根８ｃ１側から翼長手方向先端部８ｃ２へ向け徐々に増加するように形成されていなくてもよい。即ち、溝１４の溝幅ｇと溝深さｈの少なくとも一方が徐々に、又は段階的に増加するように形成してもよい。翼長手方向で少なくとも溝幅ｇと溝深さｈのいずれか一方が徐々にまたは段階的に増加するように形成されていればよい。段階的に凹状が変化する溝１４であっても、溝１４を流れが乗越える時、翼長手方向で引き寄せ効果が変化し、流れが翼８ｃから放出される際、翼長手方向で流速や風向が変化する。このことから、特に羽根車吹出領域Ｅ２で吹出流れがガイドウォール１０に接する際、吹出流れの流速や角度が変化することで同時に到達することなく、圧力変動が減衰しさらに低騒音化の効果を奏する。

さらに図１７の翼弦線Ｌ方向で、翼８ｃの翼外周端部１５ａと翼内周側端部１５ｂの間の翼弦中央部１５ｃ付近の溝深さｈｃに対し、前記翼外周端部１５ａと翼内周側端部１５ｂ側の溝深さｈｔの方が浅くなるように形成してもよい。この場合には、翼負圧面１３ａに溝１４を形成しても、翼８ｃの肉厚が極端に薄くならず、成形時の湯周り悪化や組立て時の強度不足が発生せず、生産性を向上できる。

また、図１６のように、翼付け根部８ｃ１と翼長手方向先端部８ｃ２とで溝１４の溝幅ｇや溝深さｈを変化させた場合でも、回転軸に垂直な断面での溝１４の形状に関しては、実施の形態１と同様である。即ち、平坦部Ｍ、溝側部１４ａの形状、溝側部１４ａと翼負圧面１３ａの角部、溝底部１４ｂの形状等を実施の形態１と同様に工夫することで、さらに騒音を低減化でき、効率のよい貫流ファンを得ることができる。

また、図１８は本実施の形態の貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼８ｃを示す正面図である。この構成では、翼負圧面１３ａの翼外周側端部１５ａのある翼外周側のみに、例えば３本の溝１４を設けている。一本の溝１４の形状は図１７と同様である。
このように翼外周側のみに設けた構成では、吸込領域Ｅ１で剥離の最初となる翼外周側端部１５ａで溝１４の引き寄せ効果が得られるので、吸込領域Ｅ１で剥離を抑制でき、安定した流れとすることで吹出領域Ｅ２での剥離防止ができ、静粛で省エネルギー化できる貫流ファンが得られる。
また、翼外周側端部１５ａ側に設けると共に、翼内周側端部１５ｂ側に複数本溝１４を設けてもよい。即ち、翼８ｃの中央部分には設けずに、翼外周側と翼内周側にそれぞれ複数本の溝１４を設けてもよい。翼内周側端部１５ｂ側に溝１４を設けた構成では、特に吹出領域Ｅ２での剥離を抑制する効果が得られる。翼外周側端部１５ａ側と翼内周側端部１５ｂ側の少なくともどちらか一方の翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる複数の溝１４を設けることで、ある程度の引き寄せ効果が得られる。

実施の形態１でも述べたが、貫流ファン８を搭載する装置の構成によって、吸込領域Ｅ１で流れが剥離しやすい場合には、吸込領域Ｅ１で流れの上流側となる翼外周側端部１５ａの近傍に溝１４を設けると効果的である。また、吹出領域Ｅ２で流れが剥離しやすい場合には、吹出領域Ｅ２で流れの上流側となる翼内周側端部１５ｂの近傍に溝１４を設けると効果的である。
ただし、図８及び図９で示したように、回転軸に垂直な断面で、翼負圧面１３ａの翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂの全面に溝１４を設けると、翼負圧面１３ａのどこで剥離が起ころうとしてもこれを防止できるので、さらに効果的である。

上記に示した翼負圧面１３ａに設けた溝１４は、翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２まで設け、溝１４の長さはすべて同じように形成していた。ここで、溝１４の長さを可変にした構成例について説明する。図１９は本実施の形態の貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼８ｃを示す正面図である。この構成では、翼負圧面１３ａの翼付け根部８ｃ１には設けずに翼長手方向先端部８ｃ２側に複数の溝１４を設けている。一本の溝１４の形状は図１５と同様であり、翼付け根部８ｃ１から翼長手方向先端部８ｃ２に向かって、溝１４の溝深さｈ及び溝幅ｇの少なくともいずれか一方が大きくなるように形成する。

翼８ｃが先細り形状の場合、翼長手方向先端部８ｃ２側は、翼厚が薄く、翼弦長さＬ１が短い。このため、翼付け根部８ｃ１側に比べ、翼負圧面１３ａと隣り合う翼の翼圧力面１３ｂとの間隔が広く剥離しやすい。そこで、少なくとも翼長手方向先端部８ｃ２側に溝１４を形成することで、溝１４での負圧による引き寄せ効果によって剥離を抑制でき、低騒音化を図ることができる。

さらに、翼負圧面１３ａに形成される複数の溝１４は、翼８ｃの翼長手方向で長さＪが徐々に変化するように形成する。複数の溝１４の翼付け根部８ｃ１側の端部を溝側端部１４ｃとし、複数の溝１４での溝側端部１４ｃを、羽根車回転軸に対し斜めになるように溝１４を形成しているので、溝１４の翼長手方向の長さＪは、リング８ｂの外周方向に沿って徐々に増加するように変化する。図１９に示す構成では、翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂに向かって溝１４の長さＪが徐々に長くなるように斜めに形成している。

翼弦線方向の溝１４の数が翼長手方向の位置で異なるため、吸込領域Ｅ１では図７に示した空気流れが翼長手方向の位置で異なることになる。貫流ファンを例えば空気調和機に搭載した場合、翼長手方向で抵抗体などの影響で吸込領域Ｅ１において吸込流れが偏流することがある。吸込流れが偏流していても、図１９に示す構成では、翼長手方向でより滑らかに引き寄せ効果が変化する。このため、風速分布が均一化でき、翼表面で局所的に速度が増加するのを抑制でき、流れを安定化して低騒音化を図ることができる。

また、図２０は本実施の形態の貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼８ｃを示す正面図である。この構成例では、翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂに向かって溝１４の長さＪを徐々に短くした構成である。このような構成の溝１４でも、図１９と同様、翼長手方向で抵抗体などの影響で吸込領域Ｅ１において吸込流れが偏流していても、翼長手方向でより滑らかに引き寄せ効果が変化する。このため、風速分布が均一化でき、翼表面で局所的に速度が増加するのを抑制でき、安定した流れを実現して低騒音化を図ることができる。

さらに、図１９及び図２０に示したような構成では、ガイドウォール１０に接する時の流速や角度の変化が翼長手方向で滑らか変化し、圧力変動が減衰しさらに低騒音化が図れる。

また、図２１にさらに別の構成例を示す。翼外周側端部１５ａから翼内周側端部１５ｂに向かって中央部付近まで溝１４の長さＪは徐々に延び、中央部付近から翼内周側端部１５ｂに向かって徐々に短くなるように構成したものである。このような構成では、翼長手方向で抵抗体などの影響で吸込領域Ｅ１において吸込流れが偏流していても、翼長手方向でより滑らかに引き寄せ効果が変化する。このため、風速分布が均一化でき、翼表面で局所的に流れの速度が増加するのを抑制でき低騒音化ができる。また吹出側領域Ｅ２では、吹出流れが翼長手方向でなめらかに変化し、ガイドウォール１０に接する時の流速や角度が滑らかに変化する。このため、圧力変動が減衰し、さらに低騒音化が図れる。

さらに、図２１の構成では、翼外周側端部１５ａ及び翼内周側端部１５ｂの翼厚が薄い部分は溝１４の長さを短くし、翼弦線Ｌ方向で中央部付近の翼厚が厚い部分は溝１４の長さを長くしている。このため、翼８ｃ全体の強度が確保でき、羽根車単体８ｄ同士を超音波溶着などによって固着するときの座屈を防止できる。
その結果、貫流ファンは、さらに低騒音化できると共に羽根車の組立て時の強度を確保できるため組立て損失がなく、この貫流ファンを搭載することで、静粛で生産性のよい空気調和機が得られる。

また、図２２にさらに別の構成例を示す。この構成は、翼負圧面１３ａに形成する複数の溝１４の翼長手方向長さＪを不規則に変化させたものである。この場合には、翼長手方向の位置によって翼弦線Ｌ方向で溝１４の数が変化する。このため、吸込領域Ｅ１で偏流が生じ、翼長手方向で微小に剥離が生じようとしても、近傍の流れで拡散される。そして、風速分布を均一化でき、低騒音化される。
また、貫流ファンの上流側で、例えばフィルタ５でホコリが堆積することなどによって偏流が生じても、剥離しようとするのを防止でき、吸込流れを安定化できる。さらに、吹出領域Ｅ２においても同様であり、吹出流れが翼長手方向で不規則に変化し、ガイドウォール１０に接する時の流速や角度が不規則に変化する。このため、圧力変動が不規則に減衰し、低騒音化が図れる。
翼負圧面１３ａに設ける凹状の溝１４は、貫流ファンを動作させる状況に応じて剥離が生じると考えられる箇所に設けると、効果的である。

以上のように、中央部に回転中心が位置する円板状の支持板８ｂ、及び前記支持板８ｂの外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板８ｂに支持される複数の翼８ｃを有する羽根車単体８ｄと、前記羽根車単体８ｄを前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車８ａと、を備え、前記翼８ｃの一端部の、前記支持板８ｂに接続する接続部８ｃ１における回転軸に垂直な断面形状を、前記翼８ｃの他端部の、前記支持板８ｂに接続する接続部８ｃ２における前記回転軸に垂直な断面形状よりも大きくすると共に、前記翼８ｃの回転方向に対して後面となる翼負圧面１３ａに前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝１４を設けたことにより、生産性を保持して低騒音化できる貫流ファンを得ることができる。また、吹出流れが不安定になることで生じる貫流ファンへの逆流を防止できる。さらに、通風抵抗が増加しても翼負圧面１３ａで流れが剥離しにくく、吹出流れも安定する。

なお、図１８〜図２２のそれぞれにおいて、溝１４の溝幅ｇ及び溝深さｈの少なくとも一方を翼付け根部８ｃ１側よりも翼長手方向先端部８ｃ２で大きくなるように構成したものについて述べたが、これに限るものではない。樹脂成形で離型方向を羽根車回転方向ではなく他の方向になるようにすれば、溝１４の溝幅ｇ及び溝深さｈを同一にした溝１４としてもよい。さらに、樹脂成形で離型方向を羽根車回転方向とすることを考慮して翼長手方向先端部８ｃ２を基準として溝長さを変化させたが、離型方向を他の方向にすれば、翼付け根部８ｃ１を基準としたり、翼長手方向先端部８ｃ２と翼付け根部８ｃ１の間のいずれかを基準としたり、さらにはもっと不規則な位置及び長さの溝を設けてもよい。翼負圧面１３ａで、少なくとも回転軸方向ＡＸに伸びて構成され、隣合う溝１４との間に平坦部Ｍを有するように所定の間隔離して設けるようにすれば、剥離しようとする流れを溝１４によって翼負圧面１３ａに引き寄せて安定した流れとすることができる。

また、図１６〜図２２のそれぞれのように、溝幅Ｇを変化させたり、溝深さｈを変化させたり、溝長さＪを変化させるような溝１４の構成は、実施の形態１の翼８ｃの形状が先細りでないものに適用してもよく、同様の効果を奏する。また、同様に、実施の形態２に適用しても、同様の効果を奏する。

特に空気調和機では図２に示したように、翼８ｃが熱交換器７側の羽根車吸込領域Ｅ１を通過する時、空気調和機本体上方のみの吸込口２、電気集塵器６、フィルタ５など大きさや通風抵抗の異なる複数の抵抗体が不均一に配設されるため、吸込風速にバラツキが生じる。また羽根車吸込側に配置されるフィルタへのホコリ付着等により通風抵抗が増加した時の翼に対する流れの迎角変化に対し剥離しやすく、吹出流れが不安定となりファンへ逆流することで、冷房運転時羽根車が結露し外部に結露水を放出することで床が湿ってしまう可能性がある。そこで、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかの貫流ファンを搭載することで、安定した流れを得ることができ、低騒音化と高効率化が図れ、さらに通風抵抗の変化に対して剥離防止、吹出流れの不安定によるファンへの逆流を防止して、静粛で高品質な空気調和機が得られる。

このように、実施の形態１〜実施の形態３によれば、貫流ファンの羽根車の翼負圧面１３ａに回転軸方向ＡＸに伸びる複数の溝を形成したので、安定した空気の流れを実現でき、聴感が良く低騒音で静粛で、高効率で省エネルギーな貫流ファンを得ることができる。また、この貫流ファンを搭載することで安定した空気の流れを実現して、冷房運転時、羽根車が結露し外部に結露水を放出することを防止でき、高品質な空気調和機を得ることができる。

また、実施の形態１〜実施の形態３では、貫流ファンを例えば空気調和機に搭載した構成例について説明したが、これに限るものではない。例えば、エアーカーテンなど他の装置に搭載される貫流ファンに適用することもできる。騒音を低減化できる貫流ファンを用いることで、これを搭載した装置の騒音を低減できる効果がある。

本発明の実施の形態１に係る貫流ファンを搭載した空気調和機を示す外観斜視図である。 本発明の実施の形態１に係り、図１のＱ−Ｑ線における縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る貫流ファンの羽根車を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係り、例えば１つのリングに１枚の翼が固定されている状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係り、図５は図４のＰ−Ｐ線断面を拡大して示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係り、羽根車回転軸に垂直な断面で、翼負圧面に設けた溝の形状を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係り、羽根車回転軸に垂直な断面で、翼負圧面に設けた溝の形状を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係り、図８は翼８ｃが羽根車吸込領域Ｅ１を通過する時の空気の流れを示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係り、翼が羽根車吹出領域Ｅ２を通過する時の空気の流れを示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る貫流ファンの羽根車を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係り、図１１（ａ）はモータ側の羽根車を部分的に示す斜視図、図１１（ｂ）は側面からみた説明図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの羽根車を示す概略図であり、図１２（ａ）は貫流ファンの側面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＳ−Ｓ線断面図を示す。 本発明の実施の形態３に係り、型１７、１８を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係り、図１２の翼1枚におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態３に係り、図１２の翼1枚におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態３に係り、貫流ファンの他の構成例による１枚の翼を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係り、翼の翼長手方向先端部における回転軸に垂直な断面の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係る貫流ファンの別の構成例を示すもので、１枚の翼を示す正面図である。

符号の説明

１ 空気調和機本体
２ 吸込口
３ 吹出口
７ 熱交換器
８ 貫流ファン
８ａ 羽根車
８ｂ 支持板
８ｃ 翼
８ｃ１ 翼付け根部
８ｃ２ 翼長手方向先端部
８ｄ 羽根車単体
９ スタビライザー
１０ ガイドウォール
１２ モータ
１２ａ モータシャフト
１３ａ 翼負圧面
１３ｂ 翼圧力面
１４ 溝
１４ａ 溝側部
１４ｂ 溝底部
１４Ｐ 仮想交点
１５ａ 翼外周側端部
１５ｂ 翼内周側端部
１６ 固定部
Ｃ 開口部
Ｅ１ 吸込領域
Ｅ２ 吹出領域
Ｌ 翼弦線
Ｌ１ 翼弦線Ｌの長さ
Ｌ１１ 翼付け根部８ｃ１の翼弦線長さ
Ｌ１２ 翼長手方向先端部８ｃ２の翼弦線長さ
Ｍ 平坦部
ＭＬ 平坦部長さ
Ｏ 回転中心
ＲＯ 回転方向
ｇ 溝幅
ｇ１ 翼付け根部８ｃ１の溝幅
ｇ２ 翼長手方向先端部８ｃ２の溝幅
ｈ 溝深さ
ｈ１ 翼付け根部８ｃ１の溝深さ
ｈ２ 翼長手方向先端部８ｃ２の溝深さ
ｈｔ 翼外周側端部１５ａ及び翼内周側端部１５ｂ近傍の溝深さ
ｈｃ 翼の翼弦線方向中央部分付近の溝深さ
Ｋ 翼圧力面を基準とした翼外周側端部又は翼内周側端部の厚さの等厚線
ｔｍａｘ 翼の最大厚さ
ｔｍａｘ１ 翼付け根部８ｃ１の最大厚さ
ｔｍａｘ２ 翼長手方向先端部８ｃ２の最大厚さ

Claims (6)

1. 中央部に回転中心が位置する円板状の支持板、及び前記支持板の外周に沿って配置され回転軸方向に伸びると共に両端を前記支持板に支持される複数の翼を有する羽根車単体と、前記羽根車単体を前記回転軸方向に複数固着してなる羽根車と、前記翼の回転方向に対して後面となる翼負圧面に設けられ前記回転軸方向に伸びる複数の凹状の溝と、隣合う溝との間に所定の間隔離して設けられた平坦部と、を備え、
   隣合う前記溝の間隔を、前記溝の溝深さよりも大きくし、
   向かい合う溝側部と溝底部とで前記溝を構成し、前記溝底部及び前記溝側部と前記翼負圧面との接続部を丸みを有する形状とし、
   前記回転軸に垂直な断面で、前記複数の翼は、前記支持板の外周側に位置する翼外周側端部と前記支持板の内周側に位置する翼内周側端部との間で略円弧状であると共に、前記翼外周側端部及び前記翼内周側端部における翼の厚さよりも前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分での翼の厚さを大きくし、少なくとも前記翼の前記回転方向に対して前面となる翼圧力面から前記翼外周側端部または前記翼内周側端部における翼の厚さだけ離して、前記翼負圧面に前記溝を設け、
   前記複数の溝を前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の少なくとも一方の端部近傍に設け、
   前記溝の溝幅と溝深さの少なくとも一方を、前記回転軸方向で増加させ、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部近傍における溝深さを、前記翼外周側端部と前記翼内周側端部の間の中央部分における溝深さより浅くしたことを特徴とする貫流ファン。
2. 前記翼負圧面に形成される複数の前記溝のうち、少なくとも一部の溝の前記回転軸方向の長さを不規則に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の貫流ファン。
3. 前記翼負圧面に形成される複数の前記溝のうち、少なくとも一部の溝の前記回転軸方向の長さを、前記支持板の外周方向に沿って徐々に増加又は減少するように変化させたことを特徴とする請求項１または２に記載の貫流ファン。
4. 前記羽根車の端部に位置する前記支持板にモータシャフトが固定されて前記羽根車を回転駆動するモータと、前記羽根車単体の内側に位置する前記モータシャフトの固定部と、前記固定部に固定具を挿入しうるように前記羽根車単体の前記翼の間隔を部分的に広くしてなる開口部と、を備え、少なくとも前記羽根車の回転方向側で前記開口部に隣接する翼の、前記翼負圧面に前記複数の溝を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の貫流ファン。
5. 前記翼の一端部の、前記支持板に接続する接続部における回転軸に垂直な断面形状を、前記翼の他端部の前記支持板に接続する接続部における前記回転軸に垂直な断面形状よりも大きくしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の貫流ファン。
6. 請求項１乃至請求項５の少なくともいずれか１項に記載の貫流ファンと、前記貫流ファンで形成される吸込側流路に配設され、吸い込んだ空気と熱交換する熱交換器と、を備えたことを特徴とする空気調和機。

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