JP2011064360A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン音の音質改善と騒音低減を行うとともに効率を維持することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】本発明の空気調和機は、熱交換器７で冷却または加熱した空気を貫流ファン８で室内に吹き出す空気調和機Ｋであって、貫流ファン８はその回転軸方向に沿って外径が波形に変化するように形成される複数枚の羽根８ｂと、貫流ファン８から室内への空気の吹き出し風路を形成するケーシング９とを備え、波形の凸部の頂点を結ぶ直線を羽根８ｂの先端と仮定し、波形の高低差がＡ、羽根８ｂとケーシング９とのクリアランスがＢ、羽根８ｂの弦長がＬのとき、Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１２５の範囲としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、貫流ファンを送風機として室内ユニットに用いる空気調和機に関する。

従来、空気調和機における室内ユニットの貫流ファンの羽根を、波形とすることで騒音低減を行う技術として、例えば特許文献１が知られている。
特許文献１に開示の技術は、回転軸方向に沿って外径が変化する波形の羽根として、貫流ファンの回転方向に沿って羽根の外形寸法の変動の位相を変化させ、空気の流れの干渉を緩和することで音質改善と騒音低減を図っている。

特許第３１３７８９７号公報(段落００１７、００２７、図１等)

ところで、貫流ファンの外径側の形状が波形となれば羽根は部分的に外径が縮小する形状となる。そのため、特許文献１では騒音は低減されても羽根の外径が部分的に縮小することにより、送風面積が縮小し送風機性能が低下してファンへの入力が増大するおそれがある。
ここで、空気調和機に用いられる貫流ファンは、熱交換器側から貫流ファンの中心側に向かって吸い込んだ空気を、吹出口から室内に吹き出すために貫流ファンの外側に送風するものであり、羽根が回転している間に羽根間の流れが逆転するような特質をもつ流れを生ずる送風機である。

貫流ファンにおける空気の内径側から外径側への吹き出しから空気の外径側から内径側への吸い込みに変わる境界には、空気の流れが常に回っている循環渦の領域が存在し、その領域の中では貫流ファンから外方へ流出した空気の流れがケーシングにより押し戻されて貫流ファン内部へ流入している。この際、貫流ファンの羽根が循環渦の領域を通過するとき、貫流ファンから吹き出してケーシングにより押し戻されてくる空気の流れと羽根の外径側との干渉による軸動力がかかり、貫流ファンを駆動する入力が増加する。

送風機の羽根の外径側を波形として羽根の面積が縮小すれば、送風機性能が低下して入力が増大する傾向にある。
すなわち、貫流ファンの外径側が波形となれば羽根は部分的に外径が縮小する形状となり、騒音は低減されても羽根の外径が部分的に縮小することにより送風機性能が低下して貫流ファンへの入力が増大する。
本発明は上記実状に鑑み、ファン音の音質改善と騒音低減を図れるとともに効率を維持できる空気調和機の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に関わる空気調和機は、熱交換器で冷却または加熱した空気を貫流ファンで室内に吹き出す空気調和機であって、前記貫流ファンはその回転軸方向に沿って外径が波形に変化するように形成される複数枚の羽根と、前記貫流ファンから前記室内への前記空気の吹き出し風路を形成するケーシングとを備え、前記波形の凸部の頂点を結ぶ直線を前記羽根の先端と仮定し、前記波形の高低差がＡ、前記羽根と前記ケーシングとのクリアランスがＢ、前記羽根の弦長がＬのとき、Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１２５の範囲としている。

本発明によれば、ファン音の音質改善と騒音低減を図れるとともに効率を維持できる空気調和機を実現できる。

本発明に関わる実施形態の空気調和機の室内ユニットの概略構造を示す正面図である。 実施形態の室内ユニットを側方から見た概略構造を示す要部側断面図である。 実施形態の空気調和機の室内ユニットに備わる貫流ファンの斜視図である。 実施形態の貫流ファンを複数で構成する貫流ファンブロックを示す斜視図である。 実施形態の貫流ファンブロックを構成する貫流ファン羽根を示す斜視図である。 図５に示す貫流ファン羽根を波形底部で切断したＦ断面図である。 図２に示す室内ユニットの側面断面における貫流ファン、ケーシングの近傍の拡大図である。 図７に示すケーシングのフロントノーズ付近の領域Ｇ部の拡大図である。 貫流ファン羽根を示す斜視図である。 図５に示す貫流ファン羽根のＦ断面図である。 図２に示す室内ユニットの側方視の要部側断面における貫流ファンとケーシングを示す拡大図である。 図８に示す貫流ファン羽根の波形の高低差ＡとクリアランスＢの関係によるファン入力比の変化を示す図である。 （Ｂ／Ｌ）を定数として（Ａ／Ｌ）を変化させた場合のファン入力比を表す図である。 （Ａ／Ｌ）を定数として二種の（Ａ／Ｌ）の実験値（◇、◆の二種に）について（Ｂ／Ｌ）を変化させた場合のファン入力比を表す図である。 (ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、それぞれｎ＝１、０．７５、０．５のときの貫流ファン羽根の外径の回転軸方向の波形の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態は、空気調和機の一例として、送風する空気と冷媒との熱交換を行う熱交換器および熱交換した空気を室内へ送風する貫流ファンを有する室内ユニットＫ１と、外気と冷媒との熱交換を行う熱交換器および冷媒のガスを圧縮する圧縮機を有する室外ユニット(図示せず)とを備えたセパレート型の空気調和機Ｋに適用している。

＜空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１＞
図１は、実施形態の空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１の概略構造を示す正面図である。図２は、図１に示す室内ユニットＫ１を側方から見た概略構造を示す要部側断面図である。
図１、図２に示すように、実施形態の空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１の前面側には、筐体前板を成す前面パネル１が配置されており、上面側には筐体上板を成す上面グリル２が配設されている。
前面パネル１の上部は、支持構造部材である鋼製のユニット枠３に取付けられている。取付けられた前面パネル１は、内部機構(図示せず)により、上部の支持軸を支点にして下部が開閉可能とされる一方、空気調和機の運転中、その下部の支持軸を支点にして上部が開口し、前面側から空気を吸い込むように構成されている。

前面パネル１は、上部をユニット枠３から外すことで取外しができる一方、上部をユニット枠３に係合することにより取付けることができ、室内ユニットＫ１に脱着可能に構成されている。
上面グリル２は、前面パネル１と同様、ユニット枠３に取付けられており、ユニット枠３から脱着可能である。

図２に示すように、室内ユニットＫ１の下面側には、送風を上下方向(図１、図２の紙面上下方向)に案内する横風向板１１がそれぞれケーシング９の回転軸１１ａ、１１ｂに回転自在に取付けられている。
室内ユニットＫ１の空気の吹出口Ｋ１０は、横風向板１１が、それぞれ図２の矢印α１、α２方向に回転することで、開閉される構成である。
室内ユニットＫ１は、以上の前面パネル１、上面グリル２、ユニット枠３、横風向板１１、および、吹出口Ｋ１０への送風ガイドを形成するケーシング９等によってほぼ外形状が形成されている。

室内ユニットＫ１の前面を形成する前面パネル１、上面を形成する上面グリル２の直ぐ内側には、図２に示すように、大きな埃を除去するプレフィルタ４が配置されている。
プレフィルタ４は、除去した埃等を取り除くため、ユニット枠３に脱着自在に取付けられており、外方および内方にスライドさせることで、ユニット枠３から脱着可能である。前面側のプレフィルタ４の内側には、小さな埃、細かなチリ等を除去する空清フィルタ５が、室内ユニットＫ１の前面側に配設されている。空清フィルタ５も、プレフィルタ４と同様、ユニット枠３に取付けられ、スライドさせることにより、脱着可能である。

室内ユニットＫ１のプレフィルタ４、空清フィルタ５、およびケーシング９の内側には、室内の空気から吸熱したり室内への空気に放熱するための熱交換器７が、冷媒が流れるパイプと吸熱、放熱を促進するフィンとが形成されて配設されている。
図２に示すように、熱交換器７は、室内ユニットＫ１の上方側で一箇所区切られ、前方側で二箇所区切られ、合計三箇所で区切られ、貫流ファン８を囲って配置されている。
貫流ファン８は、その回転軸の端部が図示しないモータに連結されるとともに、ケーシング９に挟まれるように配設されている。該モータの駆動により貫流ファン８は、時計回り(図２のβ１方向)に回転する。

縦風向板１０は、取付け部分１０ａを支点に回転自在にケーシング９に取付けられており、自動(電動)または手動で回転させることにより、貫流ファン８から吹出口Ｋ１０への送風を左右方向(図１の紙面の左右方向)にガイドする。
冷媒用銅パイプ１６は、冷媒が熱を室内ユニットＫ１と室外ユニットとの間を運ぶために循環するパイプであり、断熱材１６ａに覆われ冷媒の熱を断熱する構成とされている。冷媒用銅パイプ１６は、室内ユニットＫ１のケーシング９近くの背面側に配管されている。
空気調和機Ｋを制御する電子制御ユニット１４は、図２に示すように、前面パネル１の背面側下部に配設され、前面パネル１で覆った室内ユニットＫ１を前方視した際、表示用のＬＥＤ(図示せず)の光を目視できるように配置されている。なお、空気調和機Ｋの運転モードの変化に対応して、該ＬＥＤの光が変化する。

＜室内ユニットＫ１の貫流ファン８＞
図３は、空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１に備わる貫流ファン８(図２参照)の斜視図であり、図４は、貫流ファン８を複数で構成する貫流ファンブロック８ａを示す斜視図である。
図３に示す貫流ファン８は、貫流ファンブロック８ａ(図４参照)を、軸方向に複数個連結することで構成される。貫流ファン８は、軸受(図示せず)が取付けられるその長手方向の一方端部の端板８ｆと、モータへ連結するボス(図示せず)が取付けられる他方端部の端板８ｇとを両端に配設した構造となっている。

室内ユニットＫ１に備わる貫流ファン８は、ファン径(図３の寸法ｓ１)に対してファン幅(図３の寸法ｓ２)が大きいため、強度向上と製造容易性の面から、上述したように、短円柱状の貫流ファンブロック８ａ(図４参照)を複数連結させた構成としている。
図４に示すように、一つの貫流ファンブロック８ａは、その回転軸(図４のＯ−Ｏ線)に方向に延在する円環状に形成される複数の貫流ファン羽根８ｂと、複数の貫流ファン羽根８ｂが超音波溶接等で取付けられた仕切板８ｃとを有し構成されている。

仕切板８ｃにおける貫流ファン羽根８ｂが取付けられている板面８ｃ1と反対側の板面８ｃ2には、該板面８ｃ2に隣接する他の貫流ファンブロック８ａを連結するため、隣接する他の貫流ファンブロック８ａの複数の貫流ファン羽根８ｂが嵌入されるような形状に複数の嵌入溝８ｃ′が設けられている。この構成により、一の貫流ファンブロック８ａの仕切板８ｃの複数の嵌入溝８ｃ′に、他の貫流ファンブロック８ａの仕切板８ｃに取付けられた複数の貫流ファン羽根８ｂの先端部８ｂ1を嵌入することにより、図３に示す貫流ファン８が組立てられる。

図５は、貫流ファンブロック８ａを構成する貫流ファン羽根８ｂを示す斜視図である。
図５に示すように、貫流ファン羽根８ｂは、貫流ファンブロック８ａの回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向に沿って回転軸(図３のＯ−Ｏ線)を中心とする外径が変化するように波形となっており、波形頂部８ｄと波形底部８ｅとが交互に複数続く形状に形成されている。
図６は、図５に示す貫流ファン羽根８ｂを波形底部８ｅで切断したＦ断面図である。
図６に示すように、波形頂部８ｄにおける羽根の弦長Ｌ(波形頂部８ｄの横断面の長さ寸法)は長くなっており、波形底部８ｅにおける羽根の弦長Ｌ’(波形底部８ｅの横断面の長さ寸法)は短くなっている。波形頂部８ｄと波形底部８ｅとの間では、長手方向の波形の高低差Ａ(＝Ｌ−Ｌ’)が生じる。

図７は、図２に示す室内ユニットＫ１の側面断面における貫流ファン８、ケーシング９の近傍の拡大図であり、図８は、図７に示すケーシング９のフロントノーズ９Ａ付近の領域Ｇ部の拡大図である。
図８に示すように、ケーシング９のフロントノーズ９Ａ付近では、貫流ファン羽根８ｂと最も距離が近くなる狭隘部９ａが存在する。
貫流ファン羽根８ｂは、回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向に沿って外径が波形となっているが、図５に示す波形頂部８ｄを結ぶ仮想線Ｅが集合したものを外径と仮定した場合、任意の横断面における貫流ファン羽根８ｂの外径は仮想線Ｆで表される。
図８に示す貫流ファン羽根８ｂの外径Ｆ(図５のＥ線を周方向に連続して結んだ線)と狭隘部９ａとの間の距離は、クリアランスＢとしている。また、仮想線Ｅを連続して形成される仮想線Ｆの外径において貫流ファン羽根８ｂの弦長(貫流ファン羽根８ｂの長さ寸法)をＬとする。

図９は、貫流ファン羽根８ｂを示す斜視図である。
図９に示すように、貫流ファン羽根８ｂの波形頂部８ｄの間の長さは、ピッチＣとする。
図１０は、図５に示す貫流ファン羽根８ｂのＦ断面図である。
図１０に示すように、波形底部８ｅにおける貫流ファン羽根８ｂの厚み寸法をＨとしている。
図１１は、図２に示す室内ユニットＫ１の側方視の要部側断面における貫流ファン８とケーシング９を示す拡大図である。
図１１に示すように、貫流ファン８の回転軸Ｏを中心として、ケーシング９が貫流ファン８を覆っている領域となるフロントノーズ９Ａの先端縁９Ａ1から背面ノーズ９Ｂの先端縁９Ｂ1までの角度をθ1とし、フロントノーズ９Ａの領域の角度はθ2とする。

＜空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１の機能及び動作＞
以上の構成による空気調和機Ｋの室内ユニットＫ１の機能及び動作について、主に冷房・暖房運転を行っている状態を想定して説明する。
図１、図２に示す前面パネル１の表示部の奥に位置する電子制御ユニット１４の電装部において、ユーザの操作によるリモコン(図示せず)からの運転信号を受信することで、電源がオンされ、空気調和機Ｋは運転を開始する。

電子制御ユニット１４の電装部のＬＥＤの電光色は、空気調和機Ｋの運転モードに合わせて変化し、前面パネル１の表示部の該ＬＥＤの色彩を確認することで運転モードを判断することができる。電源がオンされ空気調和機Ｋの運転が開始されると、前面パネル１は下部が支点となって上部が前方に傾き、開口して室内ユニットＫ１の前面側から空気を吸い込む。
図２に示す横風向板１１は、電子制御ユニット１４からの制御によって、図２のα11、α21方向に回転し、閉塞していた室内ユニットＫ１の吹出口Ｋ１０を開く。また、ユーザがリモコンを操作することにより、電子制御ユニット１４により、横風向板１１と縦風向板１０はその動作を制御され、室内ユニットＫ１の風向きを変化させることができる。室内ユニットＫ１が、リモコンからの運転信号を受信すると図示しない室外ユニットも作動する。

室外ユニットから室内ユニットＫ１に送り込まれてきた冷媒は、図２に示す冷媒用銅パイプ１６を介して熱交換器７を循環する。貫流ファン８が連結するモータ(図示せず)は、電子制御ユニット１４の制御により、運転状態に合わせて回転している。貫流ファン８は、図２において時計回り方向(図２の矢印β１方向)に回転し、貫流ファン８が回転し始めると、室内ユニットＫ１外の空気は主に前面パネル１の上部が開いた開口部１ｋ(図２参照)と上面グリル２から吸い込まれ、プレフィルタ４を通過して室内ユニットＫ１の内部に流れ込む。プレフィルタ４を通過する際、室内ユニットＫ１の内部に流れ込む空気は、大きな埃等が除去される。プレフィルタ４の更に内側に配設している空清フィルタ５は、吸い込んだ空気の小さな埃、チリ等を除去し空気の清浄を行っている。

以上の過程を経て、室内ユニットＫ１内に吸い込まれた空気は熱交換器７(図２参照)に流入し冷媒と熱交換された後、貫流ファン８側へ流れていく。熱交換された空気は、貫流ファン８を回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向へ幾つかに仕切っている仕切板８ｃ(図３参照)によって各貫流ファンブロック８ａに分流されながら、図７に示すように、貫流ファン８に吸込まれていく。分流された空気は、貫流ファン羽根８ｂ(図２、図３参照)の間を通過し、外径側（外側、前縁）から内径側（中心側、後縁）に向けて流れる。貫流ファン８の内部に流れ込んだ空気は、図７に示すように、また貫流ファン羽根８ｂの間を通過して内径側（中心側、前縁）から外径側（外側、後縁）に向けて流れ、ケーシング９側へ流出していく。この際、仕切板８ｃによって分流されていた空気はケーシング９側へ吹き出してきたときに再び合流する。

そして、合流した空気はケーシング９の下流側に設けられた縦風向板１０(図２参照)により、左右方向(図１の紙面左右方向)の風向きを制御されるとともに、横風向板１１により上下方向(図１の紙面上下方向)の風向きを制御され、図２に示す室内ユニットＫ１の吹出口Ｋ１０から吹き出していく。
なお、一般的には、貫流ファン８における前縁・後縁の文言は上記のような用いられ方をし、前縁は翼である貫流ファン羽根８ｂの上流側の縁、後縁は貫流ファン羽根８ｂの下流側の縁である。しかし、貫流ファン羽根８ｂに対する空気の流れが、内向きから外向きに逆転する貫流ファン８では上流側と下流側とが入れ替わるため、上述のように前縁と後縁も逆転、すなわち入れ替わる。
そのため、前縁・後縁という表現ではなく、以下では、貫流ファン羽根８ｂの内径側・外径側と表すこととする。

＜貫流ファン８の特徴とその効果＞
空気調和機Ｋの貫流ファン８の特徴とその効果について以下に説明する。
運転状態において、貫流ファン８近辺の空気のフローパターンは、前記したように、図７に示すようになる。貫流ファン８近辺の空気は、上流側、すなわち熱交換器７(図２参照)側から貫流ファン羽根８ｂの間を通過し、貫流ファン８の外径側から内径側へ向かって流れる。貫流ファン８の内部に流れ込んできた空気は、貫流ファン８の時計周り方向(図７の矢印β１方向)の回転により、その内径側から外径側へ貫流ファン羽根８ｂの間を通過してケーシング９側へ流れていく。図７に示すように、貫流ファン８のフローパターンは循環渦１２を形成し、この循環渦１２の領域を通過するとき貫流ファン羽根８ｂ周辺の流れは非常に複雑になっている。

循環渦１２は、貫流ファン８の内径側から外径側への吹き出しから、外径側から内径側への吸い込みに変わる境界となっており、流れが常に渦のように回っている。循環渦１２の領域の中では、貫流ファン８から流出した流れがケーシング９のフロントノーズ９Ａに当接しフロントノーズ９Ａにより押し戻されて貫流ファン８の内部へ流入している。図７の矢印β１方向に回転する貫流ファン羽根８ｂが循環渦１２の領域を通過するとき、吹き出して押し戻されてくる空気の流れと貫流ファン羽根８ｂの外径側との干渉(衝突)による軸動力(貫流ファン８の反回転方向(反矢印β１方向))が貫流ファン８に印加される。

故に、貫流ファン８の特性として、貫流ファン羽根８ｂの回転軸方向(図３のＯ−Ｏ線)に沿っての外径側の形状を波形としたときに、図８に示す貫流ファン羽根８ｂの波形の高低差Ａとケーシング９における狭隘部９ａとのクリアランスＢについて適度な関係を見出すことができれば、フロントノーズ９Ａで押し戻される空気の流れと貫流ファン羽根８ｂの外径側との干渉による軸動力(貫流ファン８の反回転方向(反矢印β１方向))を低減できる。従って、貫流ファン羽根８ｂの波形の形状により貫流ファン羽根８ｂの大きさが縮小したことに起因する送風機性能の低下を発生させずに、貫流ファン８の入力の増加を抑制することが可能である。

図１２は、図８に示す貫流ファン羽根８ｂの波形の高低差ＡとクリアランスＢの関係によるファン入力比の変化を示す図である。縦軸は、ファン入力比を示しており、波形のない通常の貫流ファンの入力を「1」とし、これに対する貫流ファン８の入力比(貫流ファン８の入力／波形のない通常の貫流ファンの入力)を表している。横軸は、波形の高低差Ａ、クリアランスＢ、貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌで整理した関数「Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５」を示している。この横軸の整理式の原形を式（１）に示す。

式（１）において、（Ａ／Ｌ）は貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌに対する波形の高低差Ａの比率を示し、（Ｂ／Ｌ）は貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌに対するクリアランスＢの比率を示している。図８に示す波形の高低差ＡとクリアランスＢとを貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌで無次元化することにより、波形の高低差ＡとクリアランスＢは貫流ファン８の大きさに関係なく送風機としての相似性を保つことになる。
なお、式（１）は、図１２に示す実験値(図１２中の◇)からファン入力比の変化を外挿できる関係式、すなわち実験式である。
（Ａ／Ｌ）の指数「１．０」と（Ｂ／Ｌ）の指数「０．５」は、（Ａ／Ｌ）と（Ｂ／Ｌ）とがファン入力へ与える影響の程度を表している。波形の高低差Ａはファン入力比に対して比較的影響が大きく、クリアランスＢはファン入力比に対して比較的影響が小さくなっている。

図１３は、（Ｂ／Ｌ）を定数として（Ａ／Ｌ）を変化させた場合のファン入力比を表す図であり、（Ａ／Ｌ）^１．０の変化に対応してファン入力比が減少から増加に変化し、式（１）が実験値(図１３中の◇)に適合することが表れている。
図１４は、（Ａ／Ｌ）を定数として二種の（Ａ／Ｌ）の実験値（◇、◆の二種の値）について（Ｂ／Ｌ）を変化させた場合のファン入力比を表す図であり、（Ｂ／Ｌ）^０．５の変化でファン入力比が減少から増加に変化し、この場合も、式（１）が二種の（Ａ／Ｌ）の実験値（◇、◆の二種の値）を満たすことが表れている。

式（１）が任意の最適値のとき、クリアランスＢが縮小した場合には、最適値は一定なので波形の高低差Ａは拡大される。図８において、クリアランスＢが狭くなることで貫流ファン羽根８ｂとケーシング９との間で、フロントノーズ９Ａで押し戻されてくる空気の流れと貫流ファン羽根８ｂの外径側との干渉による軸動力が増加することを考慮すれば、波形の高低差Ａを大きくして干渉を軽減することは物理的にも式（１）は妥当に変化していることを示している。逆に、クリアランスＢが拡大した場合には、最適値は一定なので波形の高低差Ａは縮小される。
図８に示すクリアランスＢが拡がることで貫流ファン羽根８ｂとケーシング９との間で前記干渉による軸動力が減少することを考慮すれば、波形の高低差Ａを小さくすることにより貫流ファン羽根８ｂを大きくして送風機性能を引き出すことは物理的にも式（１）は妥当に変化していることを同様に示している。

以上のことから、貫流ファン羽根８ｂの外径側形状の波形の高低差ＡとクリアランスＢに関して図１２に示すＡ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１２５の範囲とすれば、貫流ファン８においては循環渦１２(図７参照)での貫流ファン羽根８ｂとフロントノーズ９Ａで押し戻されてくる空気の流れとの間で生じる干渉を軽減する効果が奏され、ファン音の音質改善と騒音低減を行い、効率を維持することができる。
図１２に示すように、Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１２５の範囲とすれば、ファン入力比(貫流ファン８の入力／波形のない通常の貫流ファンの入力)が１以下となり効率を維持することができる。

一方、貫流ファン羽根８ｂの外径を、回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向に沿って波形とすることにより流れの状態は複雑になるため、送風状態の非定常性は若干強くなっている。
しかしながら、Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１の範囲であれば比較的安定した貫流ファン８の送風状態を保つことができることが確認され、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現することができる。
また、図８において、貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌに対してクリアランスＢが拡大されていくことで図７に示す循環渦１２が不安定となる傾向にあるため、貫流ファン８の特性として（Ｂ／Ｌ）≦１とした方が安定した送風状態を保つことができることが確認され、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現することができる。

また、図１０において、波形底部８ｅにおける貫流ファン羽根８ｂの厚みＨをＨ／Ｌ≦０．０８の範囲とすることで、送風の非定常性を抑制し比較的安定した送風状態となることが確認され、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現することができる。
また、図１１において、ケーシング９が貫流ファン８を覆う領域となる回転軸Ｏに対するフロント(前面)ノーズ９Ａの先端縁９Ａ1から背面ノーズ９Ｂの先端縁９Ｂ1までの角度θ１は１６０°≦θ１≦２１０°、回転軸Ｏに対するフロント(前面)ノーズ９Ａの角度θ２は１０°≦θ２≦４０°とすることで更に安定した送風状態とでき、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現することができる。

図６において、貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌに対して波形の高低差Ａの比率が大きくなると波形底部８ｅの羽根の弦長Ｌ’が縮小されるため、貫流ファン羽根８ｂの強度を考慮すれば（Ａ／Ｌ）≦０．５とすることが好ましい。また、図８において、貫流ファン羽根８ｂの弦長Ｌに対してクリアランスＢが縮小されていくと貫流ファン８とケーシング９の狭隘部９ａの衝突が発生する危険性があるため、信頼性を考慮すれば（Ｂ／Ｌ）≧０．１とすることが好ましい。
図９において、波形頂部８ｄの間はピッチＣを、Ｃ／Ｌ≧０．５の範囲とすることで送風の非定常性を抑制し比較的安定した送風状態となり、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現できる。

また、貫流ファン羽根８ｂの外径の回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向に沿っての波形は正弦波(ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）)を基に任意の変数xを用いて、
Ａ／２×ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）×｜ ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）｜ ^{（ｎ−１）} ……(２)
で変化するときに、０＜ｎ≦１の形状とすることで送風の非定常性を抑制し比較的安定した送風状態となり、低騒音で高効率な空気調和機Ｋを実現することができる。
なお、式（２）において、基となる正弦波(ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）)に ｜ ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）｜ を乗算することで、波形の振幅を拡大し、さらに、｜ ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）｜ ^{（ｎ−１）} とし、ｎの大きさを変化させることで、波形の振幅の拡大を適宜調整することができる。
式（２）を用いて、波形が余り尖っていると貫流ファン羽根８ｂが割れてしまう等の貫流ファン羽根８ｂの成形性等を考慮し、最適な式（２）が決定される。
図１５(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、それぞれｎ＝１、０．７５、０．５のときの貫流ファン羽根８ｂの外径の回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向の波形の例を示す図である。

上記構成によれば、貫流ファン羽根８ｂの外径側を回転軸(図３のＯ−Ｏ線)方向に沿って波形としたときに波形の高さ(波形の高低差Ａ)と、貫流ファン羽根８ｂとケーシング９のクリアランスＢについて適切な関係を見出すことにより、フロントノーズ９Ａで押し戻されてくる空気の流れと貫流ファン羽根８ｂの外径側との干渉(図７参照)による軸動力を低減できる。
貫流ファン８においては循環渦１２の領域での干渉による軸動力を低減する効果が得られ、送風機性能を回復させて入力の増加を抑制することができる。

７ 熱交換器
８ 貫流ファン
８ｂ 貫流ファン羽根(羽根)
８ｄ 波形頂部(波形の凸部の頂点)
８ｅ 波形底部(波形の底部)
９ ケーシング
９Ａ フロントノーズ(前面ノーズ)
９Ａ1 フロントノーズの先端縁(前面ノーズの先端縁)
９Ｂ 背面ノーズ
９Ｂ1 背面ノーズの先端縁
Ａ 波形の高低差
Ｂ クリアランス
Ｃ 波形頂部間のピッチ
Ｈ 波形底部における貫流ファン羽根の厚み(羽根の厚み)
Ｋ 空気調和機
Ｌ 貫流ファン羽根の弦長(羽根の弦長)
Ｏ、Ｏ−Ｏ 貫流ファン８の回転軸
θ１ 貫流ファンの回転軸に対するフロントノーズの先端縁から背面ノーズの先端縁までの角度
θ２ 貫流ファンの回転軸に対するフロントノーズの角度

Claims (8)

1. 熱交換器で冷却または加熱した空気を貫流ファンで室内に吹き出す空気調和機であって、
   前記貫流ファンはその回転軸方向に沿って外径が波形に変化するように形成される複数枚の羽根と、
   前記貫流ファンから前記室内への前記空気の吹き出し風路を形成するケーシングとを備え、
   前記波形の凸部の頂点を結ぶ直線を前記羽根の先端と仮定し、前記波形の高低差がＡ、前記羽根と前記ケーシングとのクリアランスがＢ、前記羽根の弦長がＬのとき、
   Ａ×Ｂ^０．５×Ｌ^−１．５≦０．１２５の範囲とした
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   前記貫流ファンの回転軸方向に沿って前記羽根の波形のピッチがＣのとき、
   Ｃ／Ｌ≧０．５の範囲とした
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１または請求項２に記載の空気調和機において、
   前記波形は、任意の変数xを用いて前記回転軸方向に沿って
   Ａ／２×ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）×｜ｓｉｎ（２πｘ／Ｃ）｜^{（ｎ−１）}で変化するとき、
   0＜n≦1の形状とした
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の空気調和機において、
   （Ｂ／Ｌ）≦１とした
   ことを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の空気調和機において、
   前記波形の底部における前記羽根の厚みＨを、Ｈ／Ｌ≦０．０８の範囲とした
   ことを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の空気調和機において、
   前記ケーシングが前記貫流ファンを覆う領域となる前記貫流ファンの回転軸に対する前記ケーシングの前面ノーズの先端縁から背面ノーズの先端縁までの角度θ１は、１６０°≦θ１≦２１０°とし、前記回転軸に対する前面ノーズの角度θ２は、１０°≦θ２≦４０°とした
   ことを特徴とする空気調和機。
7. 請求項１から請求項６のうちの何れか一項に記載の空気調和機において、
   Ａ／Ｌ≦０．５ とした
   ことを特徴とする空気調和機。
8. 請求項１から請求項７のうちの何れか一項に記載の空気調和機において、
   （Ｂ／Ｌ）≧０．１ とした
   ことを特徴とする空気調和機。

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