JP5179638B2 - ファン、成型用金型および流体送り装置 - Google Patents

Description

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。

従来のファンに関して、たとえば、特開２００９−２９３６１６号公報（特許文献１）および特開２０１０−１４１２３号公報（特許文献２）には、ファン駆動用モータの入力の増加を抑制することを目的としたクロスフローファンが開示されている。特許文献１および２に開示されたクロスフローファンは、圧力面側に湾曲した翼を有する。その翼の外周側縁部には、外周側縁部から直角方向に切り込まれた複数の切り込み部が所定間隔で形成されている。

特開２００９−２９３６１６号公報 特開２０１０−１４１２３号公報

近年、地球環境の保全のため、家庭用の電気機器のさらなる省エネルギ化が求められている。たとえば、空気調和機（エアーコンディショナ）や空気清浄機といった電気機器の効率は、それに内包される送風機の効率に大きく依存することが知られており、このため、電気機器の省エネルギ化を推し進めるためには、送風機の送風能力を向上させる必要がある。

送風機に用いられるファンとしては、ファンの回転軸に平行な平面状の吹き出し流れを形成する貫流ファン（クロスフローファン）や、ファンの回転中心からその半径方向に空気を送り出す遠心ファンなどが挙げられる。このようなファンにおいて、ファンの送風能力を向上させる一般的な手法として、ファンブレードの枚数を増やす方策が考えられる。この方策によれば、翼面粘性による空気流れへの運動量伝達を増大させる効果や、隣接するファンブレード間の間隔が縮小されるため、空気流れの剥離領域の発生を抑制する効果が奏される。結果、良好な静圧特性が実現され、ファンの送風能力を向上させることができる。

しかしながら、ファンブレードの枚数を増やした場合、その増やした枚数分だけファンの重量が大きくなるため、ファンブレードの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、隣接するファンブレード間の間隔を縮小させると、その翼間における流路抵抗も増大するため、この点も駆動モータの消費電力を増大させる一因となる。

一方、ファンの送風能力を向上させる別の手法として、翼型断面を有するファンブレードを採用する方策が考えられる。翼型断面とは、ファンブレードの厚みが最大となる肉厚部がファンブレードの内縁部および外縁部のいずれか一方に偏って存在する断面形状である。この場合、肉厚部が存在する内縁部および外縁部のいずれか一方からその他方に向けて空気が流れる時、隣接するファンブレード間の流路形状が、空気の流れ方向に沿って徐々に拡大する拡大流路となる。このような拡大流路に空気が流れると、空気流れの圧力が下流側で回復される。このため、肉厚部を最適な位置に設定することにより、ファンブレードの枚数を増やすことなく、良好な静圧特性を実現することができる。

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、高い送風能力が実現されるファン、成型用金型および流体送り装置を提供することである。

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し、正圧面と負圧面とからなる翼面が形成される。正圧面は、ファンの回転方向の側に配置され、負圧面は、正圧面の裏側に配置される。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、正圧面と負圧面との間の厚みが最大となる肉厚部が、内縁部および外縁部のいずれか一方に偏って配置される翼断面形状を有する。内縁部および外縁部のいずれか他方よりも、肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方に近い位置に、翼面から凹む凹部が形成される。凹部は、正圧面に形成される。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まで延びて形成される。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、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。

このように構成されたファンによれば、流体が、隣り合う羽根部間において肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方からその他方に向けて流れる時に、流体流れの圧力が回復するため、良好な静圧特性を得ることができる。一方、肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方に近い位置に凹部を形成することにより、羽根部の強度を確保しつつ、ファン重量を低減させることができる。この際、凹部に流体流れの渦（２次流れ）が生成されることによって、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。このため、羽根部に凹部が形成されるにもかかわらず、流体を翼面に沿って安定して流すことができる。結果、高い送風能力が実現されるファンを得ることができる。

また、凹部は、正圧面に形成される。このような構成により、負圧面と比較して、正圧面では翼面上を通過する流体流れに対して大きい圧力が作用する。このため、正圧面に凹部が形成されているにもかかわらず、流体を翼面に沿って安定して流すことができる。

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まで延びて形成される。このような構成により、翼面から凹む凹部の断面積を小さくして翼面上の流体流れを安定化させつつ、ファン重量を大幅に低減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、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、羽根部の強度を確保しつつ、ファン重量を大幅に低減させることができる。

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、軽量で、かつ高い送風能力が実現される貫流ファンを得ることができる。

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。肉厚部は、外縁部よりも内縁部に偏って配置される。このように構成されたファンによれば、軽量で、かつ高い送風能力が実現される遠心ファンを得ることができる。

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、軽量で、かつ高い送風能力を発揮する樹脂製のファンを得ることができる。

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ファンと、ファンに連結され、複数の羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える。このように構成された流体送り装置によれば、送風能力を高く維持しつつ、駆動モータの消費電力を低減することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、高い送風能力が実現されるファン、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。

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。 図７中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 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７中に示す下流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。 図７中に示す上流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。 貫流ファンの風量と駆動用のモータの消費電力（入力）との関係を示すグラフである。 貫流ファンの静圧特性を示すグラフである。 図１１中に示すファンブレードの変形例を示す断面図である。 図２中のファンブレードを示す斜視図である。 図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。 図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。 図１中の貫流ファンの第１変形例を示す斜視図である。 図１９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１９中の貫流ファンを空気調和機に適用した場合の下流側領域を示す断面図である。 図１中の貫流ファンの第２変形例を示す斜視図である。 図２２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２３中に示すファンブレードの第１変形例を示す断面図である。 図２３中に示すファンブレードの第２変形例を示す断面図である。 図２３中に示すファンブレードの第３変形例を示す断面図である。 図２３中に示すファンブレードの第４変形例を示す断面図である。 図２３中に示すファンブレードの第５変形例を示す断面図である。 図１中の貫流ファンの第３変形例を示す断面図である。 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３０中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。 図３１中のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線上に沿った送風機を示す断面図である。 図３０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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正圧面２５と、負圧面２４との間の中心位置を延びるように示されている。

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。

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。

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Ｔ_ｍａｘ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。

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。

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。

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、外縁部２６よりも肉厚部４０が配置された内縁部２７に近い位置、すなわち内周側領域５１に形成されている。肉厚部４０が配置された内縁部２７よりも外縁部２６に近い位置、すなわち外周側領域５２には、凹部が形成されていない。

本実施の形態では、凹部４１が正圧面２５に形成されている。負圧面２４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。正圧面２５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負圧面２４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。

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。

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。

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。

ファンブレード２１には、複数の凹部４１（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）が形成されている。複数の凹部４１は、正圧面２５および負圧面２４のいずれか一方の表面に、内縁部２７と外縁部２６とを結ぶ方向に並んで形成されている。複数の凹部４１は、正圧面２５に内縁部２７と外縁部２６とを結ぶ方向に並んで形成されている。

凹部４１Ａは、内縁部２７から最も近接して配置され、凹部４１Ｃは、内縁部２７から最も離れて配置され、凹部４１Ｂは、凹部４１Ａと凹部４１Ｃとの間に配置されている。凹部４１Ａ、凹部４１Ｂおよび凹部４１Ｃは、互いに異なる断面形状を有する。凹部４１Ａ、凹部４１Ｂおよび凹部４１Ｃは、互いに異なる溝深さを有する。複数の凹部４１は、内縁部２７から遠ざかって配置された凹部４１ほど小さい溝深さを有するように形成されている。凹部４１Ａ、凹部４１Ｂおよび凹部４１Ｃは、翼面２３上に互いに異なる開口幅を有する。

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の翼面２３が互いに重なり合う。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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

図９は、図７中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図１０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１０を参照して、下流側領域２４２において、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（図６を参照のこと）、隣接するファンブレード２１間に形成される空気流路５５には、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。

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。

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。

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。

図１１は、図７中に示す下流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。図１１を参照して、下流側領域２４２において、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、正圧面２５に形成された凹部４１には、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る。

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。

図１２は、図７中に示す上流側領域において、ファンブレードの翼面上で生じる現象を表わした断面図である。図１２を参照して、上流側領域２４１において、上流側外側空間２４６から内側空間２４７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、外縁部２６から流入し、翼面２３上を通過し、内縁部２７から流出する空気流れが発生する。この際、正圧面２５に形成された凹部４１には、反時計回りの空気流れの渦１０７（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１０８（主流）は、凹部４１に生じた渦１０７の外側に沿って流れる。

すなわち、貫流ファン１００においては、ファンブレード２１が上流側領域２４１から下流側領域２４２に移動すると、翼面２３上における空気の流れ方向が反転し、これに伴って、凹部４１に生じる渦の回転方向も反転する。

また、翼型断面を有するファンブレードを採用した場合、１枚当たりのファンブレードの重量が大きくなる。このため、ファン全体の重量はやはり増大することとなり、ファンブレードの駆動モータの消費電力が増大するという懸念が生じる。これに対して、本実施の形態における貫流ファン１００においては、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の重量を低減させることができる。この際、凹部４１は、肉厚部４０が配置された内縁部２７に偏った位置に形成されるため、凹部４１の形成によってファンブレード２１の強度が大幅に低下することを防止できる。

一方、ファンブレード２１に凹部４１が形成されたことに起因して、翼面２３上で空気流れの剥離が発生するという懸念が生じる。この点、凹部４１に渦流れが形成されることにより、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。このため、空気は、隣接するファンブレード２１間において、剥離を生じさせることなく内縁部２７と外縁部２６との間で安定して流れる。特に本実施の形態では、正圧面２５に複数の凹部４１が形成される。このような構成により、１つ１つの凹部４１の断面積を小さくして翼面２３上の空気流れを安定化しつつ、ファンブレード２１の重量を大幅に低減させることができる。

また、凹部４１に形成される渦１０５，１０７は、図１１および図１２中に示すように、翼面２３から突出する形態により形成され、空気流れ１０６，１０８は、その渦１０５，１０７の外側を流れる。このため、ファンブレード２１は、渦１０５，１０７が形成された位置であたかも翼断面形状が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。これにより、実質的にファンブレード２１の枚数を増やして隣接するファンブレード２１間の間隔を狭めた場合と同様の作用が得られ、隣接するファンブレード２１間で空気流れの逆流が生じる現象を防止できる。

図１中に示す本実施の形態における貫流ファン１００と、比較例１および比較例２における貫流ファンとを用いて、以下に説明する実施例を行なった。比較例１における貫流ファンは、内縁部２７と外縁部２６との間でほほ均一な厚みを有するファンブレードを備える。比較例２における貫流ファンは、ファンブレード２１と同じ翼断面形状を有するファンブレードを備えるが、ファンブレードに凹部が形成されていない。いずれの貫流ファンも、直径φ１００ｍｍ、中心軸１０１の軸方向における長さ６００ｍｍの大きさを有し、ファンブレードを設ける形態も同一である。

図１３は、貫流ファンの風量と駆動用のモータの消費電力（入力）との関係を示すグラフである。図１３を参照して、図１中に示す本実施の形態における貫流ファン１００と、比較例１および比較例２における貫流ファンとを、図５から図７中の空気調和機に適用して、風量を変化させながら、各風量における駆動用のモータの消費電力を測定した。図中に示すように、本実施の形態における貫流ファン１００は、比較例１，２における貫流ファンと比較して、重量の低減および送風能力の向上によって同一風量時のモータの消費電力を低減できた。

図１４は、貫流ファンの静圧特性を示すグラフである。図１４を参照して、図１中に示す本実施の形態における貫流ファン１００と、比較例１および比較例２における貫流ファンとを、図５から図７中の空気調和機に適用して、各貫流ファンの静圧特性（Ｐ：静圧−Ｑ：風量）を測定した。図中に示すように、本実施の形態における貫流ファン１００は、比較例１，２における貫流ファンと比較して、良好な静圧特性を得ることができた。

図１５は、図１１中に示すファンブレードの変形例を示す断面図である。図１５を参照して、図中に示す変形例では、ファンブレード２１に、正圧面２５から凹む凹部４１に加え、負圧面２４から凹む凹部４２が形成されている。凹部４２には、反時計回りの空気流れの渦１１１が形成され、負圧面２４上を通過する空気流れ１１２は、凹部４２に生じた渦１１１の外側に沿って流れている。

このような構成を備えるファンブレード２１を用いた場合にも、凹部４１，４２の形成によってファンブレード２１の重量を低減させるととともに、凹部４１，４２に渦１０５，１１１が発生することにより、翼面２３上の空気流れ１０６，１１２を安定化させることができる。また、上述の通り、ファンブレード２１は、渦１０５，１１１が形成された位置であたかも翼断面形状が厚肉化された厚肉翼のような挙動を示す。この際、この厚肉化の効果が過剰に生じると、負圧面２４上の空気流れ１１２が不安定となり、凹部４２よりも下流側で剥離が生じる懸念が生じる。一方、正圧面２５上の空気流れ１０６は、空気流路５５からより大きい圧力を受けるため、ファンブレード２１の厚肉化の効果にかかわらず剥離が発生する懸念を縮小できる。

（貫流ファンの細部構造の説明）
図４を参照して、凹部４１は、凹部４１が形成された位置のファンブレード２１の厚みが、内縁部２７と外縁部２６との間のファンブレード２１の厚みの平均値以上となるように形成されている。

より具体的には、凹部４１Ａ、凹部４１Ｂおよび凹部４１Ｃが形成された位置のファンブレード２１の厚みをそれぞれＴ１、Ｔ２およびＴ３とした場合に、厚みＴ１、Ｔ２およびＴ３は、内縁部２７と外縁部２６との間のファンブレード２１の厚みの平均値以上となる。ファンブレード２１の厚みの平均値は、たとえば、内縁部２７と外縁部２６との間を１０等分した各位置（凹部４１が形成された位置を除く）で、ファンブレード２１の厚みを測定し、得られた測定値から算出される。

このような構成によれば、凹部４１が形成された各位置のファンブレード２１の厚みが小さくなりすぎることを防ぎ、ファンブレード２１の強度を十分に確保することができる。

図１６は、図２中のファンブレードを示す斜視図である。図１７は、図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。図１８は、図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線上に沿ったファンブレードを示す断面図である。図１７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１８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。

図１６から図１８を参照して、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）。

このような構成を備えるファンブレード２１において、凹部４１は、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）。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。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）。

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。

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との間で延在し、正圧面２５と負圧面２４とからなる翼面２３が形成される。正圧面２５は、ファン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、正圧面２５と負圧面２４との間の厚みＴが最大となる肉厚部４０が、内縁部２７および外縁部２６のいずれか一方としての内縁部２７に偏って配置される翼断面形状を有する。内縁部２７および外縁部２６のいずれか他方としての外縁部２６よりも、肉厚部４０が配置された内縁部２７および外縁部２６のいずれか一方としての内縁部２７に近い位置に、翼面２３から凹む凹部４１が形成される。

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、ファンブレード２１が内縁部２７に偏って配置された肉厚部４０を有する翼型断面を有するため、良好な静圧特性を得ることができる。一方、肉厚部４０が形成された内縁部２７に近い位置に凹部４１を形成することにより、ファンブレード２１の強度を確保しつつ、その重量を低減させることができる。この際、凹部４１に空気流れの渦１０５，１０７が発生することにより、翼面２３上の空気流れ１０６，１０８を安定化させることができる。このため、静圧特性を向上させる効果を残しつつ、ファンブレード２１の重量を低減させることができる。結果、軽量で、かつ優れた送風能力を発揮する貫流ファン１００を実現することができる。

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。

［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や、貫流ファン１００に用いられるファンブレード２１の各種変形例について説明を行なう。

図１９は、図１中の貫流ファンの第１変形例を示す斜視図である。図２０は、図１９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１９および図２０を参照して、本変形例では、ファンブレード２１に、凹部４１に加えて、追加の凹部としての凹部４３が形成されている。凹部４３は、翼面２３から凹んで形成されている。凹部４３は、肉厚部４０が配置された内縁部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。凹部４３は、負圧面２４に形成されている。

凹部４３は、中心軸１０１の軸方向に沿って延びる溝形状をなす。凹部４３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４３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。

凹部４３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４３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。本変形例では、負圧面２４の外周側領域５２に１つの凹部４３が形成されているが、複数の凹部４３が形成されてもよい。

凹部４３は、その溝深さが凹部４１よりも小さくなるように形成されている（Ｈ６＜Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５）。

図２１は、図１９中の貫流ファンを空気調和機に適用した場合の下流側領域を示す断面図である。

図２１を参照して、図中には、図６中の下流側領域２４２が示されており、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ている。このとき、隣接するファンブレード２１間を通る空気には、矢印１３１に示すように、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。

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４３に埃が堆積するという懸念を生じさせることなく、凹部４３を設けたことによるファンブレード２１の軽量化の効果を得ることができる。

また、本変形例では、凹部４３が、その溝深さが凹部４１よりも小さくなるように形成されている。このような構成により、内周側領域５１と比較して薄肉の外周側領域５２において、ファンブレード２１の厚みが極度に薄くなることを防止できる。また、図８中の成型用金型１６０を用いて貫流ファンを樹脂成型する場合に、薄肉の外周側領域５２における樹脂の流動性を確保することができる。

図２２は、図１中の貫流ファンの第２変形例を示す斜視図である。図２３は、図２２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２２および図２３を参照して、本変形例では、肉厚部４０が、内縁部２７および外縁部２６のうち外縁部２６に偏って配置されている。肉厚部４０は、内縁部２７からよりも外縁部２６から近い外周側領域５２に配置されている。肉厚部４０は、外縁部２６に隣り合って配置されている。肉厚部４０は、外縁部２６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、外周側で相対的に大きい厚みを有し、内周側で相対的に小さい厚みを有する翼断面を有する。

ファンブレード２１には、凹部４６が形成されている。凹部４６は、翼面２３から凹んで形成されている。凹部４６は、内縁部２７よりも肉厚部４０が配置された外縁部２６に近い位置、すなわち外周側領域５２に形成されている。肉厚部４０が配置された外縁部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。凹部４６は、正圧面２５に形成されている。負圧面２４には、凹部が形成されていない。ファンブレード２１には、複数の凹部４６が形成されている。

本変形例における貫流ファンを空気調和機に適用した場合、図７中の上流側領域２４１において、上流側外側空間２４６から内側空間２４７に向かう空気流れが形成されるとき、隣接するファンブレード２１間の空気流路５５で拡大流路による圧力回復の効果を得ることができる。

図２４は、図２３中に示すファンブレードの第１変形例を示す断面図である。図２４を参照して、本変形例では、ファンブレード２１に、凹部４６に加えて、凹部４７が形成されている。凹部４７は、内縁部２７よりも肉厚部４０が配置された外縁部２６に近い位置、すなわち外周側領域５２に形成されている。凹部４７は、負圧面２４に形成されている。凹部４６と凹部４７とは、中心線２８を挟んで互いに対向する位置に形成されている。ファンブレード２１には、複数の凹部４７が形成されている。

このような構成によれば、負圧面２４に形成された凹部４７によって、ファンブレード２１の重量を低減する効果をより効果的に得ることができる。

図２５は、図２３中に示すファンブレードの第２変形例を示す断面図である。図２５を参照して、本変形例におけるファンブレード２１は、図２４に示すファンブレード２１と比較して、凹部４７が形成される位置が異なる。本変形例では、凹部４６と凹部４７とが、中心線２８を挟んで互いにずれる位置に形成されている。凹部４６と凹部４７とは、中心線２８に沿って千鳥状に並ぶように配置されている。

このような構成によれば、凹部４６および凹部４７が形成された位置でファンブレード２１の厚みが極度に薄くなることを防止し、ファンブレード２１の強度を十分に確保できるという効果がさらに奏される。

図２６は、図２３中に示すファンブレードの第３変形例を示す断面図である。図２６を参照して、本変形例におけるファンブレード２１は、図２５中に示すファンブレード２１と比較して、凹部４７が形成される数が異なる。本変形例では、ファンブレード２１に１つの凹部４７が形成される。

このような構成によれば、図２５中に示すファンブレード２１と比較して、負圧面２４上の空気流れが凹部４７よりも下流側で剥離を起こす現象をより確実に回避できる。

図２７は、図２３中に示すファンブレードの第４変形例を示す断面図である。図２７を参照して、本変形例では、図２５中に示すファンブレード２１と比較して、凹部４６が形成されておらず、負圧面２４から凹む凹部４７のみが形成されている。

図２８は、図２３中に示すファンブレードの第５変形例を示す断面図である。図２８を参照して、本変形例におけるファンブレード２１は、図２３中に示すファンブレード２１と比較して、凹部４６が形成される数が異なる。本変形例では、ファンブレード２１に１つの凹部４６が形成される。凹部４６は、凹部４６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の長さが、外縁部２６と凹部４６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。

本変形例では、元々肉厚形状を有する外縁部２６に近い位置に凹部を設けず、外縁部２６から離れて肉厚が小さくなった位置に凹部４６を設ける。これにより、外縁部２６に近い位置ではファンブレード２１自身によって、凹部４６が設けられた位置では凹部４６に形成される渦流れによって、厚肉翼による静圧特性向上の効果が奏される。

なお、図２４から図２８中に示す変形例は、肉厚部４０が内縁部２７に偏って配置されたファンブレード２１にも適用可能である。

図２９は、図１中の貫流ファンの第３変形例を示す断面図である。図２９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。

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。本変形例では、ファンブレード２１Ａ，２１Ｃに３つの凹部４１が形成され、ファンブレード２１Ｂ，２１Ｄに２つの凹部４１が形成され、ファンブレード２１Ｅ，２１Ｆに１つの凹部４１が形成されている。ファンブレード２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｅ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，２１Ｄ，２１Ｆには、溝深さが相対的に小さい凹部４１が形成されている。

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→２１Ｆ→２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅ→２１Ｆ→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。

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，２１Ｃ，２１Ｂ，２１Ｆ，２１Ａ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｂ，２１Ｆ，２１Ｅ，２１Ｃ，２１Ａ，２１Ｄが順に並んでいる。

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。

このような構成によれば、凹部４１の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、数が異なってくる。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、数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を、ファンブレード２１Ａ〜２１Ｆ間でばらつかせることができる。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抑制することができる。

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。

［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。

（遠心ファンの構造の説明）
図３０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２０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３０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。

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。

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。

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。

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、外縁部２６よりも肉厚部４０が配置された内縁部２７に近い位置には、凹部４１が形成されている。

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。

（送風機および空気清浄機の構造の説明）
図３１は、図３０中の遠心ファンを用いた送風機を示す断面図である。図３２は、図３１中のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線上に沿った送風機を示す断面図である。図３１および図３２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。

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。

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。

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。

図３３は、図３０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３３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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において説明した各種の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。

以下、この発明に従ったファン、成型用金型および流体送り装置の構造についてまとめて説明する。

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し、正圧面と負圧面とからなる翼面が形成される。正圧面は、ファンの回転方向の側に配置され、負圧面は、正圧面の裏側に配置される。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、正圧面と負圧面との間の厚みが最大となる肉厚部が、内縁部および外縁部のいずれか一方に偏って配置される翼断面形状を有する。内縁部および外縁部のいずれか他方よりも、肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方に近い位置に、翼面から凹む凹部が形成される。

このように構成されたファンによれば、流体が、隣り合う羽根部間において肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方からその他方に向けて流れる時に、流体流れの圧力が回復するため、良好な静圧特性を得ることができる。一方、肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方に近い位置に凹部を形成することにより、羽根部の強度を確保しつつ、ファン重量を低減させることができる。この際、凹部に流体流れの渦（２次流れ）が生成されることによって、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。このため、羽根部に凹部が形成されるにもかかわらず、流体を翼面に沿って安定して流すことができる。結果、高い送風能力が実現されるファンを得ることができる。

また好ましくは、凹部は、正圧面に形成される。このように構成されたファンによれば、負圧面と比較して、正圧面では翼面上を通過する流体流れに対して大きい圧力が作用する。このため、正圧面に凹部が形成されているにもかかわらず、流体を翼面に沿って安定して流すことができる。

また好ましくは、凹部は、凹部が形成された位置の羽根部の厚みが、内縁部と外縁部との間の羽根部の厚みの平均値以上とな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、凹部が形成された位置の羽根部の厚みが小さくなりすぎることを防ぎ、羽根部の強度を確保することができる。

また好ましくは、複数の凹部が、内縁部と外縁部とを結ぶ方向において並んで形成される。このように構成されたファンによれば、翼面から凹む各凹部の断面積を小さくして翼面上の流体流れを安定化させつつ、ファン重量を大幅に低減させることができる。

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まで延びて形成される。このように構成されたファンによれば、翼面から凹む凹部の断面積を小さくして翼面上の流体流れを安定化させつつ、ファン重量を大幅に低減させることができる。

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、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。このように構成されたファンによれば、羽根部の強度を確保しつつ、ファン重量を大幅に低減させることができる。

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。

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、羽根部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抑制することができる。

また好ましくは、羽根部の厚みは、内縁部および外縁部のいずれか一方から肉厚部に向うほど大きくなり、肉厚部から内縁部および外縁部のいずれか他方に向かうほど小さくなる。このように構成されたファンによれば、隣り合う羽根部間に、肉厚部が配置された内縁部および外縁部のいずれか一方からその他方に向かうほど流路断面が拡大する拡大流路を得ることができる。これにより、拡大流路を流れる流体流れの圧力を回復させることができる。

また好ましくは、肉厚部は、外縁部よりも内縁部に偏って配置される。凹部は、外縁部よりも内縁部に近い位置で正圧面から凹んで形成される。羽根部には、追加の凹部がさらに形成される。追加の凹部は、内縁部よりも外縁部に近い位置で負圧面から凹んで形成される。このように構成されたファンによれば、追加の凹部を形成することにより、ファン重量をさらに低減させることができる。この際、追加の凹部に流体流れの渦が生成されることによって、流体を負圧面に沿って円滑に流すことができる。また、正圧面と比較して、負圧面上を流れる流体は遠心力の影響を受けないため、追加の凹部に埃が溜まることを抑制できる。

また好ましくは、負圧面から凹む追加の凹部の深さは、正圧面から凹む凹部の深さよりも小さい。このように構成されたファンによれば、肉厚部から離れた外縁部側において羽根部の厚みが小さくなりすぎることを防ぎ、羽根部の強度を確保することができる。

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、軽量で、かつ高い送風能力が実現される貫流ファンを得ることができる。

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。肉厚部は、外縁部よりも内縁部に偏って配置される。このように構成されたファンによれば、軽量で、かつ高い送風能力が実現される遠心ファンを得ることができる。

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、軽量で、かつ高い送風能力を発揮する樹脂製のファンを得ることができる。

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ファンと、ファンに連結され、複数の羽根部を回転させる駆動モータとから構成される送風機を備える。このように構成された流体送り装置によれば、送風能力を高く維持しつつ、駆動モータの消費電力を低減することができる。

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 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、４１，４１Ａ〜４１Ｃ，４２，４３，４６，４７ 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、１０５，１０７，１１１ 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、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。

Claims (6)

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し、ファンの回転方向の側に配置される正圧面と、前記正圧面の裏側に配置される負圧面とからなる翼面が形成され、
   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、前記正圧面と前記負圧面との間の厚みが最大となる肉厚部が、前記内縁部および前記外縁部のいずれか一方に偏って配置される翼断面形状を有し、
   前記内縁部および前記外縁部のいずれか他方よりも、前記肉厚部が配置された前記内縁部および前記外縁部のいずれか一方に近い位置に、前記翼面から凹む凹部が形成され、
   前記凹部は、前記正圧面に形成され、
   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まで延びて形成され、
   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、前記一方端から前記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一方端側よりも前記他方端側で大きくなるように形成される、ファン。
2. 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に記載のファン。
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、
   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り、
   前記肉厚部は、前記外縁部よりも前記内縁部に偏って配置される、請求項１に記載のファン。
4. 樹脂により形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のファン。
5. 請求項４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。
6. 請求項１から４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。

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