空気調和機
【課題】本発明は、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するための空隙を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、風速分布を改善した空気調和機を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側に位置し熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口から吹出す貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、貫流ファンは周方向に配列される複数の翼と複数の翼により形成される複数の空隙とを有し、複数の空隙は貫流ファンを駆動装置に接続するための接続空隙を有し、接続空隙は他の空隙よりも広く形成され、接続空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも長く形成される。
【解決手段】本発明の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側に位置し熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口から吹出す貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、貫流ファンは周方向に配列される複数の翼と複数の翼により形成される複数の空隙とを有し、複数の空隙は貫流ファンを駆動装置に接続するための接続空隙を有し、接続空隙は他の空隙よりも広く形成され、接続空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも長く形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貫流ファンを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
低騒音で吹出した風を一様な流れに乗せて空調空間の遠方まで届けるため、一般に、家庭用空気調和機においては、送風ファンとして貫流ファンが用いられる。貫流ファンの軸方向には隣り合うように貫流ファンを回転させるためのファンモータが配置される。
【０００３】
特許文献１では、ボス部の固定用ビスに対向する数枚の翼の軸方向の長さを縮めて、翼の縮めた端部に補助支持板を配置することにより、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具（ドライバー等）を挿入するため空隙が形成される。
【０００４】
特許文献１では、外ボスタイプの貫流ファンに比べ風量は増加するが、翼が省かれた位置で局所的に逆流を起こす。従って、この空隙近傍では風速変動が大きくなり、騒音の増大や効率の低下を招く。また、支持板に大きな切欠きを形成するので、この切欠きから支持板の外側に吹出し空気の一部が回り込み、冷房時などに露付を生じる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０５１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するための空隙を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、風速分布を改善した空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側に位置し熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口から吹出す貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、貫流ファンは周方向に配列される複数の翼と複数の翼により形成される複数の空隙とを有し、複数の空隙は貫流ファンを駆動装置に接続するための接続空隙を有し、接続空隙は他の空隙よりも広く形成され、接続空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも長く形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するため空隙を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、この空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも大きく形成するので、この空隙近傍の風速分布が改善し、従って貫流ファン全体の風速分布を改善した空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】貫流ファンの正面図。
【図２】貫流ファンの構成図。
【図３】貫流ファンの支軸側から見た分解斜視図。
【図４】貫流ファンのボス部拡大図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面。
【図６】ボス固定工具用の空隙部拡大図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面。
【図８】図６のＤ−Ｄ断面。
【図９】貫流ファンの翼Ｃ、翼Ｄ先端の拡大図。
【図１０】貫流ファンのボス側から見た分解斜視図。
【図１１】空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図。
【図１２】貫流ファンを空気調和機に組込んだ断面図。
【図１３】風速分布の改善効果を示す図。
【図１４】静圧特性の改善効果を示す図。
【図１５】静圧特性の改善効果を示す図。
【図１６】送風モータ消費電力の改善効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。まず、本発明の貫流ファンについて図１〜図４、図６〜図１１を用いて説明する。図１は貫流ファンの正面図である。図２は貫流ファンの構成図である。図１、図２では説明を判り易くするため、ボス部周辺の翼の一部の図示を省略し、内部のボス部を図示する。図３は貫流ファンの支軸側から見た分解斜視図である。図４（ａ）は貫流ファンのボス部拡大図、（ｂ）はボス側の支え円板を破断した空隙部の図である。図６はボス固定工具用の空隙部拡大図である。図７は図６のＣ−Ｃ断面である。図８は図６のＤ−Ｄ断面である。図９は貫流ファンの翼Ｃ、翼Ｄ先端の拡大図である。図１０は貫流ファンのボス側から見た分解斜視図である。図１１は空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図である。
【００１１】
図１において、貫流ファン３１１の両端には円形のボス付き支え円板３１６ｂ、支軸付き支え円板３１６ｃが位置する。支え円板３１６ｂ、３１６ｃの間には、複数枚の円形の中空支え円板３１６ａが間隔を空けて位置する。これらの支え円板３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃは、それぞれの中心がファン中心軸Ｌ上に位置するように互いに平行に配置される。
【００１２】
支え円板３１６の間には、支え円板３１６の円周方向に配列される複数の翼３１４が配置される。図３に示すように、これらの翼３１４は、貫流ファンの回転方向の面が凹状に湾曲し、貫流ファンの回転方向と反対の面が凸状に湾曲するいわゆる翼型の形状を有する。また、翼３１４はファン中心軸Ｌに対して略平行に形成される。
【００１３】
図２の３１７ａはボス部のない単翼車である（ボス無し単翼車３１７ａ）。ボス無し単翼車３１７ａは、中空支え円板３１６ａの一方の面に翼Ａ３１４ａが配置され、他方の面に隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌り込む連結穴３１８ａ（図１０参照）を有する。中空支え円板３１６ａは、翼３１４ａを保持すると共に、単翼車を複数連結した貫流ファン３１１全体の強度を高める。
【００１４】
図２に示すように、支軸付き支え円板３１６ｃの外側面の中心からは支軸３２６が外側に延びており、この支軸３２６は図１１に示すように軸受２３１により空調機器の筐体２０に支持される。支軸付き支え円板３１６ｃの内側面には、中空支え円板３１６ａと同様に、隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌まり込む連結穴３１８ｃ（図１０参照）を有する。
【００１５】
図３、図４に示すように、ボス付き支え円板３１６ｂの内側面（翼Ｂ３１４ｂ、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄ等が立設する面）は、送風モータ３１３のモータ軸３１３ａに貫流ファン３１１を固定するためのボス３２２を有する。ボス３２２には、モータ軸３１３ａとボス３２２を固定するためのねじ３２３が、ファン中心軸Ｌに対し垂直に設けられる。ボス３２２を介して貫流ファン３１１が、送風モータ３１３（図１１参照）によって回転駆動されると、貫流ファン３１１が回転して風が発生する。
【００１６】
図４に示すように、貫流ファン３１１のボス３２２は、送風モータ３１３側のボス付き支え円板３１６ｂの内側に設けられる。従って、ボス３２２とモータ軸３１３ａとを固定するためのねじ３２３を締めるための固定工具用空隙３２１を形成するため、ボス付き支え円板３１６ｂとこれに隣接する中空支え円板３１６ａとの間に複数枚渡される翼３１４のうち１〜２枚の翼３１４を省く等により、固定工具用空隙３２１が形成される。固定工具用空隙３２１は貫流ファンの翼３１４により形成される他の空隙よりも広い（固定工具用空隙３２１を対向して配置された翼３１４の翼間は、他の空隙を形成する翼３１４の翼間よりも広い。）。
【００１７】
しかし、このように、ボス３２２のねじ３２３を締め付ける固定工具用の空隙３２１を形成するために他の空隙よりも広くしたり、単純にそこにあるべき翼３１４を省いてしまうと、貫流ファン３１１の風速分布が低下する。
【００１８】
このような固定工具用の空隙３２１による風速分布の低下を抑制させるため、図６に示すように、固定工具用の空隙３２１を形成し固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼弦長を、他の翼Ｂ３１４ｂの翼弦長よりも大きくした。一例として、固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを、他の翼Ｂ３１４ｂよりも、内側に突出させた。また、貫流ファンの軸中心から、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを、他の翼Ｂ３１４ｂ等を含む全ての翼の外周側端部までの距離は等距離とする。
【００１９】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄは、翼Ｂの内径円Ｒｂ（他の翼Ｂ３１４ｂの内側端部を結ぶ線により形成される円）より外側の部分は翼Ｂと同形状とすることができる。ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するため固定工具用の空隙３２１を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、固定工具用の空隙３２１を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも大きく形成するので、固定工具用の空隙３２１による送風性能の低減を抑制できるので、固定工具用の空隙３２１の風速分布が改善し、従って貫流ファン全体の風速分布を改善した空気調和機を提供することができる。風速分布を改善することにより、同一の風量を得るために必要な圧縮機の回転数が減少し、更に貫流ファンにおける騒音も下がる。また、除去した翼の質量の分だけ貫流ファンのアンバランスが増加するが、翼弦長を長くしたことで、アンバランスの量が減少し、アンバランスが抑制される。
【００２０】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄは、翼Ｂの内径円Ｒｂ（他の翼Ｂ３１４ｂの内側端部を結ぶ線により形成される円）より外側の部分は翼Ｂと同形状とし、内側に突出した部分の中心線の曲率を翼Ｂの内径円Ｒｂの位置での曲率より大きくして、緩やかに、ボス３２２に向かって伸びるように形成する。ボス付き単翼車３１７ｂの翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を除いた部分の配列位置を、ボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの配列位置と同様の配置とする（つまり、貫流ファンは、貫流ファンの一端側に接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、貫流ファンの一端側から他端側に向かって、ボス付き単翼車から接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、接続空隙を形成する翼以外のボス付き単翼車を構成する翼は対応するボス無し単翼車の翼と同様に配列され、ボス無し単翼車の翼は対応する他の何れのボス無し単翼車の翼とも同様に配列される。）。このように、固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを形成することで、ボス付き単翼車３１７ｂとボス無し単翼車３１７ａの連結部での局所的な風の流れが、空隙部３２１の近傍を除いて、ボス無し単翼車３１７ａ同士の連結部での局所的な風の流れとほぼ同一となり、ボス無し単翼車３１７ａ同士を連結した場合の送風特性、連結構造の検討結果の大半を援用できる。このため、ボス付き単翼車３１７ｂで検討が必要な部分は空隙３２１を挟む翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の長さを含めた形状だけとなり、検討事項を大幅に省略して、開発期間を短縮することができる。
【００２１】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄが隣接する単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａに接する部分は翼Ａ３１４ａと同形状とし、図７、図９に示すように、翼先端段差ｆ′を設け、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄで翼弦長を延長する部分は翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの根元から翼先端段差ｆ′の手前までの間とする。
【００２２】
ボス無し単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａは、前述したように、隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌まり込むため、図８に示すように、深さｆで、翼Ａ３１４ａの翼型形状に合わせた連結穴３１８ａを有する。連結穴３１８ａの翼型中心線に沿った長さｅは、翼Ａ３１４ａの先端部での翼型中心線の長さをｅ′としたとき、ｅ≧ｅ′である。翼Ｂ３１４ｂは翼Ａ３１４ａと同形状であり、翼Ｂ３１４ｂも翼Ａ３１４ａと同様、図８に示すように、中空支え円板３１６ａの連結穴３１８ａに嵌まり込む。また、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を除いた部分は翼Ｂと同じ翼型であり、段差部で翼型中心線に沿った長さｅ′は翼Ｂ３１４ｂと同様に、図７に示すように、ｅ≧ｅ′となる。
【００２３】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼先端段差ｆ′は、翼Ａ３１４ａを隣接するボス無し単翼車３１７ａに連結する際に（ボス無し単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａの翼Ａ３１４ａと反対側の面に設けた連結穴３１８ａに翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの先端が嵌まり込む際に）、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′が邪魔にならないように設けたものである。翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼先端段差ｆ′はｆ′≧ｆとする。
【００２４】
このように構成することで、ボス付き単翼車３１７ｂに隣接する単翼車を含めて、ボス付き単翼車３１７ｂ以外の単翼車をボス無し単翼車３１７ａに統一できるので、単翼車の成形型の種類をボス無し単翼車３１７ａの成形型とボス付き単翼車の成形型の２種類で済みむので、成形型の種類の増加を抑制できる。
【００２５】
なお、ボス付き単翼車３１７ｂの軸方向の寸法を、ボス無し単翼車３１７ａの軸方向の寸法と異なるようにしてもよい。熱交換器３３の横幅が変更になった場合であっても、軸方向の寸法を増減させたボス付き単翼車３１７ｂの成形型を用意するだけで、適切な長さの貫流ファン３１１を構成することができる。
【００２６】
また、実施例の貫流ファンは、支え円板の外周寄りの一面に、周方向に多数の翼を配列してなる単翼車を、軸方向に複数個連結し連結して構成する。この貫流ファンの一端を構成する単翼車は貫流ファンの駆動装置の軸に貫流ファンを固定するボスを備え、貫流ファンの他端を構成する単翼車は支軸を備える備え、該ボス側端の単翼車を請求項１乃至請求項３の貫流ファンとする。
【００２７】
これにより、翼幅の短い単翼車を複数個重ねて、所要の長さの貫流ファンとするので、個々の単翼車の翼幅は小さくて済み、コスト的に有利なプラスチックス製にすることができる。この場合、プラスチックスを使用しての射出成形でも、成形型の抜き勾配の所為で生ずる、支え円板に立てる翼の付け根と先端の翼弦長の差が、翼幅が短くなったことで小さくなって、送風性能に及ぼす悪影響が減少する。
【００２８】
また、ボス付き単翼車と隣接するボス無し単翼車との性能差が減少し、ボス付き単翼車部の空気吹出口の風速が増し、風速分布が改善して、使用者の不満を和らげることができる。また、プラスチックスを使用することで翼の中央部に厚みを持たせた翼形を採用することによって騒音などの送風性能がアップする。
【００２９】
また、実施例の貫流ファンは、ボス付き単翼車の翼間を、隣接する単翼車の翼間とボス部固定工具用の空隙部に相当する部分を除いて同一とする。プラスチックス製の貫流ファンでは、両端を除いた中央部の単翼車を全く同一形状の単翼車とすることで、成形型の種類を削減し、初期費用を抑制することができる。このとき、隣接する単翼車同士の連結部には翼形状に合わせた凹部を支え円板に形成する等して、重ねただけで位置が確定するようにする。ボス付き単翼車の翼列ピッチ角を、隣接する単翼車の翼列ピッチ角とボス部固定工具用の空隙部に相当する部分を除いて同一とするので、隣接するボス無し単翼車の支え円板に、ボス無し単翼車同士の連結に用いる翼形状に合わせた凹部を設けることで、ボス付き単翼車を隣接する単翼車に重ねただけで位置を確定することができる。
【００３０】
このように、ボス付き単翼車に隣接するボス無し単翼車として他のボス無し単翼車と同一の単翼車を使用でき、他のボス無し単翼車と異なる連結凹部を持った単翼車を別に作る必要が無い。従って、成形型の種類を増加させず、製作の初期費用を低減することができ、また、部品の種類も増えないので、製作時の管理コストも低減することができる。
【００３１】
また、ボス付き単翼車の最大翼間を構成する翼の隣接するボス無し単翼車との連結部形状を、隣接するボス無し単翼車の相当部分と同一とする。これにより、隣接するボス無し単翼車の支え円板に、ボス無し単翼車同士の連結に用いる翼形状に合わせた凹部を設け、その中のボス付き単翼車の翼が入る凹部にボス付き単翼車を重ねて融着や接着などの方法で連結する。このとき、翼弦長を延長した部分は隣接するボス無し単翼車の支え円板に僅かな隙間で近接するのみとなるが、隣接する単翼車との連結強度は上記の連結部で充分確保できるので、この部分を融着や接着する必要はない。このように、ボス無し単翼車の種類が一種類で済むので、成形型の種類を増加させずにすみ、製作の初期費用を低減することができる。また、部品の種類も増えないので、製作時の管理コストも低減することができる。
【００３２】
次に、翼Ｃ、翼Ｄの延長部について図５〜図７、図９を用いて説明する。図５は図４のＢ−Ｂ断面である。
【００３３】
一般に、貫流ファンを運転するときには、貫流ファンのアンバランスに注意が必要である。アンバランスは構造上や製造上の様々なことが原因で生じ、アンバランスが大きいと、振動や騒音の増加につながり、貫流ファンを組込んだ製品の品質を損なう。このため、貫流ファンの翼にバランスウェイトを取り付け、アンバランスを小さくする。この場合、元々のアンバランスの量が大きいと、取り付けるバランスウェイトの個数が増え、アンバランス除去作業の作業量が増加する。このため、元々のアンバランスの量を小さくしておくことが重要である。
【００３４】
翼Ｃ３１４ｃの延長長さを５mm、１０mm、２０mmに変化させて、図１１の空気調和機に組込み、ボス付き単翼車３１７ｂを通った空気が吹出す位置（風速比較位置Ｆ：図１１参照）での風速を比較した。その結果、延長長さ１０mmの場合に風速の改善が良好であった。
【００３５】
図５に示すように、翼Ｃ、翼Ｄに延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を設けたことにより、翼Ｃ、翼Ｄの翼弦長ｇｃ、ｇｄは翼Ｂの翼弦長ｇｂより大きくなる。この時、延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の質量によるモーメント分、アンバランス量が改善される。これを実施例の貫流ファン（外径（貫流ファンの中心軸から翼の外径側端部までの距離×２）Ｄｏ＝１１０mm、内径（貫流ファンの中心軸から翼の内径側端部までの距離×２）Ｄｂ＝８３.５mm、内外径差Ｄｏ−Ｄｂ＝２６.５、翼弦長ｇｂ＝１５.７mm、翼数３４枚）で試算すると、ボス固定工具用空隙３２１を設けるために、単に１枚の翼を除去したときのアンバランスの量の８０％を、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′でキャンセルできる。なお、このときの翼Ｃ、翼Ｄの内径Ｄｃ、Ｄｄは６３.５mm、内外径差Ｄｏ−Ｄｃは４６.５mmとなり、これは当初の内外径差の１.８倍である。更なる試算によれば、当初の内外径差の２倍まで延長部を伸ばすと（翼Ｃ、翼Ｄの内径Ｄｃ、Ｄｄ＝５７mm、内外径差＝５３mm）、上記のアンバランス量をほぼ１００％キャンセルできることが判った。
【００３６】
一般的に、空調機器用の貫流ファンの形状は、負荷の特性、必要とされる性能に合わせて、相似則からの類推で、外径、長さ等の主要な諸元が決定される。従って、外径側羽根角度、内径側羽根角度、内外径比等は類似する。このため、上述の延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の長さと内外径差との関連も同様になる。
【００３７】
実施例では、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の中心線の翼Ｃ、翼Ｄの内径円Ｒｃ、Ｒｄ側を直線とし、翼Ｂの内径円Ｒｂのところで翼Ｂの翼型の中心線と滑らかにつないだ。また、この内径円Ｒｃ、Ｒｄ側の直線を貫流ファン３１１の軸心に向かう直線とした。これは、翼内径端から気流の出入りがあるため、双方向の気流に配慮したためである。
【００３８】
このようにすることで、また、貫流ファンのボスを固定するための固定工具用空隙を確保することができる。なお、固定工具用空隙に凸面を向ける翼Ｃ３１４ｃでは、この直線の方向を貫流ファンの軸心よりも遠いところで交わるように、または、まったく交わらないようにすると固定工具用空隙の広さをより確実に確保することができる。
【００３９】
また、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の肉厚を貫流ファンの軸心に向かって、一定な部分と、一様に減少する部分とを組合わせる。このように、肉厚を単調に減少させることで、翼Ｃ、翼Ｄ３１４ｃ、３１４ｄは翼型の基本である中間に最大翼厚部を持ち、前方及び後方に向かって単調に減少する形状を保持することができる。このようにすることで、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の延長部に平坦な平面部が生まれ、連続した曲面で構成されたものに較べて、成形型の製作が単純化される。
【００４０】
更に、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の延長寸法を翼の付根で最大とし、翼の先端段差位置Ｓで最小にして、その中間では単調に減少するようにする。これにより、隣接する単翼車の翼と接近する部分では延長部分の寸法が小さくなって、隣接する単翼車の翼との寸法差が減少し、貫流ファンの翼車内の気流の乱れが緩和され、騒音の発生などが抑制される。
【００４１】
このように、最大翼間を形成する翼の内径を他の翼の内径より小さくして翼弦長を増加させて、最大翼間を形成する翼の内外径差は他の翼の内外径差の２倍以下とする（つまり、｛（貫流ファンの中心軸から接続空隙を形成する翼の外側端部までの距離）−（貫流ファンの中心軸から接続空隙を形成する翼の内側端部までの距離）｝≦２×｛（貫流ファンの中心軸から他の翼の外側端部までの距離）−（貫流ファンの中心軸から他の翼の内側端部までの距離）｝の関係とする。）。これにより、貫流ファンの外径が維持され、貫流ファンを組込む電気機器の大型化を回避できる。内径を小さくするとファン特性が改善する。一方、翼の内外径差が他の翼の内外径差の２倍を越えると、内径を小さくしたことによる回転モーメントの増加が除去した翼の回転モーメントと同等となるが、内径を小さくしたことによって貫流ファンの内部渦が不安定になるなど悪影響が生じる。従って、内外径差を２倍以下にするのが好ましい。内外径差が２倍以下の場合でも、空隙を確保するために翼を除去したことによるアンバランスの量の８０％程度は改善できる。
【００４２】
また、接続空隙を形成する翼は接続空隙と貫流ファンの中心軸とを結ぶ線上に位置しない。具体的には、空隙に凸面を向けて空隙を構成する翼の内径に向かう延長部中心線の延長線は空隙部と回転中心の間を横切らないように構成する。これにより、内周側の入口角を９０°近傍に設定して、貫流ファンの特性の劣化を抑制すると共に、翼の延長部が空隙部からのボス固定用工具の挿脱の妨げになることがない。
【００４３】
また、最大翼間を形成する翼の他の翼の内径より小さくした部分に、平坦な翼面を有する。これにより、翼車をプラスチックスで製作する場合の成形型の製作が簡単になり、型費用を節減できる。特に、この部の肉厚を、最大翼間を形成する翼の他の翼の内径より大きい部分の最大肉厚以下で且つ最大肉厚の５０％以上とすると、成形が容易で翼の強度も充分な貫流ファンを得ることができる。また、平坦部を設けることで、翼の内径側の羽角度を大略９０度にすることができ、貫流ファンとしての基本構造を崩すことがないので、安定した性能を得ることができる。
【００４４】
また、最大翼間を構成する翼の翼弦長をボス側から隣接単翼車に向かうに連れ、単調に減少させる。これにより、ボス部が存在することで劣化が著しいボス付き単翼車の翼の付け根部分のファン特性を改善でき、また、隣接する単翼車との境界部分に生ずる翼の内径寸法の激変を緩和し、ファン内気流の乱れを抑制することができる。
【００４５】
ここで、本発明の貫流ファンを家庭用の空気調和機に用いた場合について、図１１〜図１２を用いて説明する。空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図、図１２は貫流ファンを空気調和機に組込んだ断面図である。
【００４６】
空気調和機の室内機２は、筐体本体２１の中央部に位置する室内熱交換器３３と、熱交換器３３の下流側に位置する貫流ファン３１１と、室内熱交換器３３下端の下方に位置する露受皿３５等を備え、筐体本体２１の被空調空間に面して化粧パネル２５を有する。この化粧パネル２５は、室内空気を吸い込む空気吸込口２７、２７′と、温湿度が調和された空気を吹出す空気吹出口２９とを有する。吸込パネル２５１は、化粧パネル２５に設けた回動軸を支点として開閉アームをアーム駆動装置で駆動することにより回動され、空気調和機の運転時に空気吸込口２７′を開く。これにより、運転時には空気吸込口２７、２７′から室内機２内に室内空気が吸引される。一方、上下風向板２９１は、両端部に設けた回動軸を支点にして、駆動モータにより空気調和機の運転時に所要の角度回動して空気吹出口２９を開き、その状態に保持する。貫流ファン３１１からの吹出気流を貫流ファン３１１の長さに略等しい幅を持つ吹出風路２９０に流し、吹出口２９に配した上下風向板２９１で気流の上下方向を偏向して、熱交換された空気を室内に吹き出す。
【００４７】
本発明の貫流ファンを図１２の空気調和機の室内機に組込んで運転した結果について、図１１、図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は風速分布の改善効果である。図１４は静圧特性の改善効果１を示す図である。図１５は静圧特性の改善効果２を示す図である。図１６は送風モータ消費電力の改善効果を示す図である。
【００４８】
本発明の貫流ファン３１１及び従来の貫流ファンを図１１、図１２の空気調和機の室内機に組込み、空気吹出口２９の風速比較位置Ａ〜Ｇ（図１１参照）で風速を比較した。本発明の貫流ファンと従来の貫流ファンとの違いは、ボス付き単翼車の最大翼間を挟んだ翼を内径側に１０mm延長した点であり、他の部分は同一である。
【００４９】
ボス付き単翼車の位置での風速に注目すると、図１３に示すように、最右端の比較位置Ｇでは貫流ファンから吹き出た気流は、貫流ファンの長さと略等しい吹出風路２９０を流れるが、途中で吹出風路が大きく貫流ファンの軸方向外側に拡がるため、気流が横方向に膨らむ影響で、本発明の貫流ファンと従来の貫流ファンとで吹出し風速の違いはほとんど無い。他方、ボス付き単翼車の軸方向のほぼ中央部となる比較位置Ｆでは、風速の大きいところ（図１３の黒丸と白丸）での差はほとんど無いが、気流の抵抗が大きくなって風速が小さくなったところ（図１３の黒三角と白三角）では、従来の延長無しファンの風速１.８ｍ／ｓに対して、実施例の延長１０mmファンの風速は２.２ｍ／ｓと大幅に改善された。
【００５０】
一般に、快適性と省エネを両立させるためには、設定温度の近傍で、熱負荷に見合った低能力で、圧縮機を連続運転させることが重要なポイントである。現在、インバータ制御によって低能力での連続運転が行われている。この場合、低能力、低消費電力での運転時間が長くなるので、低能力時の低消費電力化が省エネに大きく貢献する。図１３の結果によれば、特に風速の小さいところで空気吹出口２９の風速分布が改善された。これは、低能力時に対応した低風量で運転するときの送風モータの消費電力の低減につながる。従って、省エネ、低騒音化に直結する効果が期待できる。
【００５１】
次に、実施例の貫流ファンの静圧特性の改善効果について図１４、図１５を用いて説明する。静圧を比較した結果を図１４に示す。前述の風速を比較した点に近い部分（つまり、空気調和機に組込んだ時の作動点に近い部分）で同一の静圧を示す風量が増加した。これは、言い換えれば、同一の風量、静圧を得るために必要な貫流ファンの回転数を下げることができるということである。貫流ファンの回転数を下げた分、消費電力が下がるので、省エネになる。また、騒音も下げることができる。
【００５２】
図１５は回転数を下げたときの結果である。この場合、空気調和機に組込んだときの作動点は、上述の回転数１１０６／minのデータから推定して、５ｍ３／min、３Ｐａ前後と考えられる。この値の近くでは上述と同様に、同一の静圧を示す風量が増加した。これにより、同一の風量、静圧を得るための送風モータの回転数を下げて、省エネ、低騒音化を図ることができる。
【００５３】
次に、実施例の送風モータの消費電力の改善効果について図１６を用いて説明する。送風モータの消費電力を比較した結果を図１６に示す。この場合、風量の多いところでは、消費電力の差は認められないが、風量の少ないところでは、０.１Ｗ程度の消費電力の差が認められる。０.１Ｗ程度の消費電力の低減でも、前述したように、低能力、低風量での運転時間が長いので、大きな省エネ効果となる。このように、本発明の貫流ファンを空調機器に使用すると、吹出口の風速分布を改善し、省エネに寄与することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２３１ 軸受
３１１ 貫流ファン
３１３ 送風モータ
３１３ａ モータ軸
３１４ 翼
３１４ａ 翼Ａ
３１４ｂ 翼Ｂ
３１４ｃ 翼Ｃ
３１４ｃ′ 翼Ｃの延長部
３１４ｄ 翼Ｄ
３１４ｄ′ 翼Ｄの延長部
３１６ 支え円板
３１６ａ 中空支え円板
３１６ｂ ボス付き支え円板
３１６ｃ 支軸付き支え円板
３１７ 単翼車
３１７ａ ボス無し単翼車
３１７ｂ ボス付き単翼車
３１８ａ 中空支え円板の連結穴
３１８ｃ 支軸付き支え円板の連結穴
３２１ 固定工具用空隙
３２２ ボス
３２３ ねじ
３２６ 支軸
Ａ〜Ｇ 風速比較位置
Ｄａ〜Ｄｄ 翼Ａ〜翼Ｄの内径
Ｄｏ 翼Ａ〜翼Ｄの外径
Ｇａ〜Ｇｄ 翼Ａ〜翼Ｄの翼弦長
Ｌ ファン中心軸
Ｒ 回転方向
Ｒａ〜Ｒｄ 翼Ａ〜翼Ｄの内径円
Ｓ 先端段差位置
ｅ 支え円板連結穴翼型中心線長さ
ｅ′ 翼先端段差位置での翼型中心線長さ
ｆ 支え円板連結穴深さ
ｆ′ 翼先端段差
【技術分野】
【０００１】
本発明は貫流ファンを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
低騒音で吹出した風を一様な流れに乗せて空調空間の遠方まで届けるため、一般に、家庭用空気調和機においては、送風ファンとして貫流ファンが用いられる。貫流ファンの軸方向には隣り合うように貫流ファンを回転させるためのファンモータが配置される。
【０００３】
特許文献１では、ボス部の固定用ビスに対向する数枚の翼の軸方向の長さを縮めて、翼の縮めた端部に補助支持板を配置することにより、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具（ドライバー等）を挿入するため空隙が形成される。
【０００４】
特許文献１では、外ボスタイプの貫流ファンに比べ風量は増加するが、翼が省かれた位置で局所的に逆流を起こす。従って、この空隙近傍では風速変動が大きくなり、騒音の増大や効率の低下を招く。また、支持板に大きな切欠きを形成するので、この切欠きから支持板の外側に吹出し空気の一部が回り込み、冷房時などに露付を生じる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０５１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するための空隙を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、風速分布を改善した空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の空気調和機は、空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流側に位置し熱交換器と熱交換した室内空気を空気吹出口から吹出す貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、貫流ファンは周方向に配列される複数の翼と複数の翼により形成される複数の空隙とを有し、複数の空隙は貫流ファンを駆動装置に接続するための接続空隙を有し、接続空隙は他の空隙よりも広く形成され、接続空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも長く形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するため空隙を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、この空隙を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも大きく形成するので、この空隙近傍の風速分布が改善し、従って貫流ファン全体の風速分布を改善した空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】貫流ファンの正面図。
【図２】貫流ファンの構成図。
【図３】貫流ファンの支軸側から見た分解斜視図。
【図４】貫流ファンのボス部拡大図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面。
【図６】ボス固定工具用の空隙部拡大図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面。
【図８】図６のＤ−Ｄ断面。
【図９】貫流ファンの翼Ｃ、翼Ｄ先端の拡大図。
【図１０】貫流ファンのボス側から見た分解斜視図。
【図１１】空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図。
【図１２】貫流ファンを空気調和機に組込んだ断面図。
【図１３】風速分布の改善効果を示す図。
【図１４】静圧特性の改善効果を示す図。
【図１５】静圧特性の改善効果を示す図。
【図１６】送風モータ消費電力の改善効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。まず、本発明の貫流ファンについて図１〜図４、図６〜図１１を用いて説明する。図１は貫流ファンの正面図である。図２は貫流ファンの構成図である。図１、図２では説明を判り易くするため、ボス部周辺の翼の一部の図示を省略し、内部のボス部を図示する。図３は貫流ファンの支軸側から見た分解斜視図である。図４（ａ）は貫流ファンのボス部拡大図、（ｂ）はボス側の支え円板を破断した空隙部の図である。図６はボス固定工具用の空隙部拡大図である。図７は図６のＣ−Ｃ断面である。図８は図６のＤ−Ｄ断面である。図９は貫流ファンの翼Ｃ、翼Ｄ先端の拡大図である。図１０は貫流ファンのボス側から見た分解斜視図である。図１１は空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図である。
【００１１】
図１において、貫流ファン３１１の両端には円形のボス付き支え円板３１６ｂ、支軸付き支え円板３１６ｃが位置する。支え円板３１６ｂ、３１６ｃの間には、複数枚の円形の中空支え円板３１６ａが間隔を空けて位置する。これらの支え円板３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃは、それぞれの中心がファン中心軸Ｌ上に位置するように互いに平行に配置される。
【００１２】
支え円板３１６の間には、支え円板３１６の円周方向に配列される複数の翼３１４が配置される。図３に示すように、これらの翼３１４は、貫流ファンの回転方向の面が凹状に湾曲し、貫流ファンの回転方向と反対の面が凸状に湾曲するいわゆる翼型の形状を有する。また、翼３１４はファン中心軸Ｌに対して略平行に形成される。
【００１３】
図２の３１７ａはボス部のない単翼車である（ボス無し単翼車３１７ａ）。ボス無し単翼車３１７ａは、中空支え円板３１６ａの一方の面に翼Ａ３１４ａが配置され、他方の面に隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌り込む連結穴３１８ａ（図１０参照）を有する。中空支え円板３１６ａは、翼３１４ａを保持すると共に、単翼車を複数連結した貫流ファン３１１全体の強度を高める。
【００１４】
図２に示すように、支軸付き支え円板３１６ｃの外側面の中心からは支軸３２６が外側に延びており、この支軸３２６は図１１に示すように軸受２３１により空調機器の筐体２０に支持される。支軸付き支え円板３１６ｃの内側面には、中空支え円板３１６ａと同様に、隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌まり込む連結穴３１８ｃ（図１０参照）を有する。
【００１５】
図３、図４に示すように、ボス付き支え円板３１６ｂの内側面（翼Ｂ３１４ｂ、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄ等が立設する面）は、送風モータ３１３のモータ軸３１３ａに貫流ファン３１１を固定するためのボス３２２を有する。ボス３２２には、モータ軸３１３ａとボス３２２を固定するためのねじ３２３が、ファン中心軸Ｌに対し垂直に設けられる。ボス３２２を介して貫流ファン３１１が、送風モータ３１３（図１１参照）によって回転駆動されると、貫流ファン３１１が回転して風が発生する。
【００１６】
図４に示すように、貫流ファン３１１のボス３２２は、送風モータ３１３側のボス付き支え円板３１６ｂの内側に設けられる。従って、ボス３２２とモータ軸３１３ａとを固定するためのねじ３２３を締めるための固定工具用空隙３２１を形成するため、ボス付き支え円板３１６ｂとこれに隣接する中空支え円板３１６ａとの間に複数枚渡される翼３１４のうち１〜２枚の翼３１４を省く等により、固定工具用空隙３２１が形成される。固定工具用空隙３２１は貫流ファンの翼３１４により形成される他の空隙よりも広い（固定工具用空隙３２１を対向して配置された翼３１４の翼間は、他の空隙を形成する翼３１４の翼間よりも広い。）。
【００１７】
しかし、このように、ボス３２２のねじ３２３を締め付ける固定工具用の空隙３２１を形成するために他の空隙よりも広くしたり、単純にそこにあるべき翼３１４を省いてしまうと、貫流ファン３１１の風速分布が低下する。
【００１８】
このような固定工具用の空隙３２１による風速分布の低下を抑制させるため、図６に示すように、固定工具用の空隙３２１を形成し固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼弦長を、他の翼Ｂ３１４ｂの翼弦長よりも大きくした。一例として、固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを、他の翼Ｂ３１４ｂよりも、内側に突出させた。また、貫流ファンの軸中心から、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを、他の翼Ｂ３１４ｂ等を含む全ての翼の外周側端部までの距離は等距離とする。
【００１９】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄは、翼Ｂの内径円Ｒｂ（他の翼Ｂ３１４ｂの内側端部を結ぶ線により形成される円）より外側の部分は翼Ｂと同形状とすることができる。ボス部と駆動モータ回転軸とを固定する固定用ビスの締結用冶具を挿入するため固定工具用の空隙３２１を有する貫流ファンを備えた空気調和機において、固定工具用の空隙３２１を形成する翼の翼弦長が他の翼の翼弦長よりも大きく形成するので、固定工具用の空隙３２１による送風性能の低減を抑制できるので、固定工具用の空隙３２１の風速分布が改善し、従って貫流ファン全体の風速分布を改善した空気調和機を提供することができる。風速分布を改善することにより、同一の風量を得るために必要な圧縮機の回転数が減少し、更に貫流ファンにおける騒音も下がる。また、除去した翼の質量の分だけ貫流ファンのアンバランスが増加するが、翼弦長を長くしたことで、アンバランスの量が減少し、アンバランスが抑制される。
【００２０】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄは、翼Ｂの内径円Ｒｂ（他の翼Ｂ３１４ｂの内側端部を結ぶ線により形成される円）より外側の部分は翼Ｂと同形状とし、内側に突出した部分の中心線の曲率を翼Ｂの内径円Ｒｂの位置での曲率より大きくして、緩やかに、ボス３２２に向かって伸びるように形成する。ボス付き単翼車３１７ｂの翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を除いた部分の配列位置を、ボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの配列位置と同様の配置とする（つまり、貫流ファンは、貫流ファンの一端側に接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、貫流ファンの一端側から他端側に向かって、ボス付き単翼車から接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、接続空隙を形成する翼以外のボス付き単翼車を構成する翼は対応するボス無し単翼車の翼と同様に配列され、ボス無し単翼車の翼は対応する他の何れのボス無し単翼車の翼とも同様に配列される。）。このように、固定工具用の空隙３２１を挟んで対向する翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄを形成することで、ボス付き単翼車３１７ｂとボス無し単翼車３１７ａの連結部での局所的な風の流れが、空隙部３２１の近傍を除いて、ボス無し単翼車３１７ａ同士の連結部での局所的な風の流れとほぼ同一となり、ボス無し単翼車３１７ａ同士を連結した場合の送風特性、連結構造の検討結果の大半を援用できる。このため、ボス付き単翼車３１７ｂで検討が必要な部分は空隙３２１を挟む翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の長さを含めた形状だけとなり、検討事項を大幅に省略して、開発期間を短縮することができる。
【００２１】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄが隣接する単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａに接する部分は翼Ａ３１４ａと同形状とし、図７、図９に示すように、翼先端段差ｆ′を設け、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄで翼弦長を延長する部分は翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの根元から翼先端段差ｆ′の手前までの間とする。
【００２２】
ボス無し単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａは、前述したように、隣接するボス無し単翼車３１７ａの翼Ａ３１４ａの先端が嵌まり込むため、図８に示すように、深さｆで、翼Ａ３１４ａの翼型形状に合わせた連結穴３１８ａを有する。連結穴３１８ａの翼型中心線に沿った長さｅは、翼Ａ３１４ａの先端部での翼型中心線の長さをｅ′としたとき、ｅ≧ｅ′である。翼Ｂ３１４ｂは翼Ａ３１４ａと同形状であり、翼Ｂ３１４ｂも翼Ａ３１４ａと同様、図８に示すように、中空支え円板３１６ａの連結穴３１８ａに嵌まり込む。また、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を除いた部分は翼Ｂと同じ翼型であり、段差部で翼型中心線に沿った長さｅ′は翼Ｂ３１４ｂと同様に、図７に示すように、ｅ≧ｅ′となる。
【００２３】
翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼先端段差ｆ′は、翼Ａ３１４ａを隣接するボス無し単翼車３１７ａに連結する際に（ボス無し単翼車３１７ａの中空支え円板３１６ａの翼Ａ３１４ａと反対側の面に設けた連結穴３１８ａに翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの先端が嵌まり込む際に）、翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′が邪魔にならないように設けたものである。翼Ｃ３１４ｃ、翼Ｄ３１４ｄの翼先端段差ｆ′はｆ′≧ｆとする。
【００２４】
このように構成することで、ボス付き単翼車３１７ｂに隣接する単翼車を含めて、ボス付き単翼車３１７ｂ以外の単翼車をボス無し単翼車３１７ａに統一できるので、単翼車の成形型の種類をボス無し単翼車３１７ａの成形型とボス付き単翼車の成形型の２種類で済みむので、成形型の種類の増加を抑制できる。
【００２５】
なお、ボス付き単翼車３１７ｂの軸方向の寸法を、ボス無し単翼車３１７ａの軸方向の寸法と異なるようにしてもよい。熱交換器３３の横幅が変更になった場合であっても、軸方向の寸法を増減させたボス付き単翼車３１７ｂの成形型を用意するだけで、適切な長さの貫流ファン３１１を構成することができる。
【００２６】
また、実施例の貫流ファンは、支え円板の外周寄りの一面に、周方向に多数の翼を配列してなる単翼車を、軸方向に複数個連結し連結して構成する。この貫流ファンの一端を構成する単翼車は貫流ファンの駆動装置の軸に貫流ファンを固定するボスを備え、貫流ファンの他端を構成する単翼車は支軸を備える備え、該ボス側端の単翼車を請求項１乃至請求項３の貫流ファンとする。
【００２７】
これにより、翼幅の短い単翼車を複数個重ねて、所要の長さの貫流ファンとするので、個々の単翼車の翼幅は小さくて済み、コスト的に有利なプラスチックス製にすることができる。この場合、プラスチックスを使用しての射出成形でも、成形型の抜き勾配の所為で生ずる、支え円板に立てる翼の付け根と先端の翼弦長の差が、翼幅が短くなったことで小さくなって、送風性能に及ぼす悪影響が減少する。
【００２８】
また、ボス付き単翼車と隣接するボス無し単翼車との性能差が減少し、ボス付き単翼車部の空気吹出口の風速が増し、風速分布が改善して、使用者の不満を和らげることができる。また、プラスチックスを使用することで翼の中央部に厚みを持たせた翼形を採用することによって騒音などの送風性能がアップする。
【００２９】
また、実施例の貫流ファンは、ボス付き単翼車の翼間を、隣接する単翼車の翼間とボス部固定工具用の空隙部に相当する部分を除いて同一とする。プラスチックス製の貫流ファンでは、両端を除いた中央部の単翼車を全く同一形状の単翼車とすることで、成形型の種類を削減し、初期費用を抑制することができる。このとき、隣接する単翼車同士の連結部には翼形状に合わせた凹部を支え円板に形成する等して、重ねただけで位置が確定するようにする。ボス付き単翼車の翼列ピッチ角を、隣接する単翼車の翼列ピッチ角とボス部固定工具用の空隙部に相当する部分を除いて同一とするので、隣接するボス無し単翼車の支え円板に、ボス無し単翼車同士の連結に用いる翼形状に合わせた凹部を設けることで、ボス付き単翼車を隣接する単翼車に重ねただけで位置を確定することができる。
【００３０】
このように、ボス付き単翼車に隣接するボス無し単翼車として他のボス無し単翼車と同一の単翼車を使用でき、他のボス無し単翼車と異なる連結凹部を持った単翼車を別に作る必要が無い。従って、成形型の種類を増加させず、製作の初期費用を低減することができ、また、部品の種類も増えないので、製作時の管理コストも低減することができる。
【００３１】
また、ボス付き単翼車の最大翼間を構成する翼の隣接するボス無し単翼車との連結部形状を、隣接するボス無し単翼車の相当部分と同一とする。これにより、隣接するボス無し単翼車の支え円板に、ボス無し単翼車同士の連結に用いる翼形状に合わせた凹部を設け、その中のボス付き単翼車の翼が入る凹部にボス付き単翼車を重ねて融着や接着などの方法で連結する。このとき、翼弦長を延長した部分は隣接するボス無し単翼車の支え円板に僅かな隙間で近接するのみとなるが、隣接する単翼車との連結強度は上記の連結部で充分確保できるので、この部分を融着や接着する必要はない。このように、ボス無し単翼車の種類が一種類で済むので、成形型の種類を増加させずにすみ、製作の初期費用を低減することができる。また、部品の種類も増えないので、製作時の管理コストも低減することができる。
【００３２】
次に、翼Ｃ、翼Ｄの延長部について図５〜図７、図９を用いて説明する。図５は図４のＢ−Ｂ断面である。
【００３３】
一般に、貫流ファンを運転するときには、貫流ファンのアンバランスに注意が必要である。アンバランスは構造上や製造上の様々なことが原因で生じ、アンバランスが大きいと、振動や騒音の増加につながり、貫流ファンを組込んだ製品の品質を損なう。このため、貫流ファンの翼にバランスウェイトを取り付け、アンバランスを小さくする。この場合、元々のアンバランスの量が大きいと、取り付けるバランスウェイトの個数が増え、アンバランス除去作業の作業量が増加する。このため、元々のアンバランスの量を小さくしておくことが重要である。
【００３４】
翼Ｃ３１４ｃの延長長さを５mm、１０mm、２０mmに変化させて、図１１の空気調和機に組込み、ボス付き単翼車３１７ｂを通った空気が吹出す位置（風速比較位置Ｆ：図１１参照）での風速を比較した。その結果、延長長さ１０mmの場合に風速の改善が良好であった。
【００３５】
図５に示すように、翼Ｃ、翼Ｄに延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′を設けたことにより、翼Ｃ、翼Ｄの翼弦長ｇｃ、ｇｄは翼Ｂの翼弦長ｇｂより大きくなる。この時、延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の質量によるモーメント分、アンバランス量が改善される。これを実施例の貫流ファン（外径（貫流ファンの中心軸から翼の外径側端部までの距離×２）Ｄｏ＝１１０mm、内径（貫流ファンの中心軸から翼の内径側端部までの距離×２）Ｄｂ＝８３.５mm、内外径差Ｄｏ−Ｄｂ＝２６.５、翼弦長ｇｂ＝１５.７mm、翼数３４枚）で試算すると、ボス固定工具用空隙３２１を設けるために、単に１枚の翼を除去したときのアンバランスの量の８０％を、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′でキャンセルできる。なお、このときの翼Ｃ、翼Ｄの内径Ｄｃ、Ｄｄは６３.５mm、内外径差Ｄｏ−Ｄｃは４６.５mmとなり、これは当初の内外径差の１.８倍である。更なる試算によれば、当初の内外径差の２倍まで延長部を伸ばすと（翼Ｃ、翼Ｄの内径Ｄｃ、Ｄｄ＝５７mm、内外径差＝５３mm）、上記のアンバランス量をほぼ１００％キャンセルできることが判った。
【００３６】
一般的に、空調機器用の貫流ファンの形状は、負荷の特性、必要とされる性能に合わせて、相似則からの類推で、外径、長さ等の主要な諸元が決定される。従って、外径側羽根角度、内径側羽根角度、内外径比等は類似する。このため、上述の延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の長さと内外径差との関連も同様になる。
【００３７】
実施例では、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の中心線の翼Ｃ、翼Ｄの内径円Ｒｃ、Ｒｄ側を直線とし、翼Ｂの内径円Ｒｂのところで翼Ｂの翼型の中心線と滑らかにつないだ。また、この内径円Ｒｃ、Ｒｄ側の直線を貫流ファン３１１の軸心に向かう直線とした。これは、翼内径端から気流の出入りがあるため、双方向の気流に配慮したためである。
【００３８】
このようにすることで、また、貫流ファンのボスを固定するための固定工具用空隙を確保することができる。なお、固定工具用空隙に凸面を向ける翼Ｃ３１４ｃでは、この直線の方向を貫流ファンの軸心よりも遠いところで交わるように、または、まったく交わらないようにすると固定工具用空隙の広さをより確実に確保することができる。
【００３９】
また、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の肉厚を貫流ファンの軸心に向かって、一定な部分と、一様に減少する部分とを組合わせる。このように、肉厚を単調に減少させることで、翼Ｃ、翼Ｄ３１４ｃ、３１４ｄは翼型の基本である中間に最大翼厚部を持ち、前方及び後方に向かって単調に減少する形状を保持することができる。このようにすることで、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の延長部に平坦な平面部が生まれ、連続した曲面で構成されたものに較べて、成形型の製作が単純化される。
【００４０】
更に、翼Ｃ、翼Ｄの延長部３１４ｃ′、３１４ｄ′の延長寸法を翼の付根で最大とし、翼の先端段差位置Ｓで最小にして、その中間では単調に減少するようにする。これにより、隣接する単翼車の翼と接近する部分では延長部分の寸法が小さくなって、隣接する単翼車の翼との寸法差が減少し、貫流ファンの翼車内の気流の乱れが緩和され、騒音の発生などが抑制される。
【００４１】
このように、最大翼間を形成する翼の内径を他の翼の内径より小さくして翼弦長を増加させて、最大翼間を形成する翼の内外径差は他の翼の内外径差の２倍以下とする（つまり、｛（貫流ファンの中心軸から接続空隙を形成する翼の外側端部までの距離）−（貫流ファンの中心軸から接続空隙を形成する翼の内側端部までの距離）｝≦２×｛（貫流ファンの中心軸から他の翼の外側端部までの距離）−（貫流ファンの中心軸から他の翼の内側端部までの距離）｝の関係とする。）。これにより、貫流ファンの外径が維持され、貫流ファンを組込む電気機器の大型化を回避できる。内径を小さくするとファン特性が改善する。一方、翼の内外径差が他の翼の内外径差の２倍を越えると、内径を小さくしたことによる回転モーメントの増加が除去した翼の回転モーメントと同等となるが、内径を小さくしたことによって貫流ファンの内部渦が不安定になるなど悪影響が生じる。従って、内外径差を２倍以下にするのが好ましい。内外径差が２倍以下の場合でも、空隙を確保するために翼を除去したことによるアンバランスの量の８０％程度は改善できる。
【００４２】
また、接続空隙を形成する翼は接続空隙と貫流ファンの中心軸とを結ぶ線上に位置しない。具体的には、空隙に凸面を向けて空隙を構成する翼の内径に向かう延長部中心線の延長線は空隙部と回転中心の間を横切らないように構成する。これにより、内周側の入口角を９０°近傍に設定して、貫流ファンの特性の劣化を抑制すると共に、翼の延長部が空隙部からのボス固定用工具の挿脱の妨げになることがない。
【００４３】
また、最大翼間を形成する翼の他の翼の内径より小さくした部分に、平坦な翼面を有する。これにより、翼車をプラスチックスで製作する場合の成形型の製作が簡単になり、型費用を節減できる。特に、この部の肉厚を、最大翼間を形成する翼の他の翼の内径より大きい部分の最大肉厚以下で且つ最大肉厚の５０％以上とすると、成形が容易で翼の強度も充分な貫流ファンを得ることができる。また、平坦部を設けることで、翼の内径側の羽角度を大略９０度にすることができ、貫流ファンとしての基本構造を崩すことがないので、安定した性能を得ることができる。
【００４４】
また、最大翼間を構成する翼の翼弦長をボス側から隣接単翼車に向かうに連れ、単調に減少させる。これにより、ボス部が存在することで劣化が著しいボス付き単翼車の翼の付け根部分のファン特性を改善でき、また、隣接する単翼車との境界部分に生ずる翼の内径寸法の激変を緩和し、ファン内気流の乱れを抑制することができる。
【００４５】
ここで、本発明の貫流ファンを家庭用の空気調和機に用いた場合について、図１１〜図１２を用いて説明する。空気調和機に組込んだ貫流ファンと送風モータの透視図、図１２は貫流ファンを空気調和機に組込んだ断面図である。
【００４６】
空気調和機の室内機２は、筐体本体２１の中央部に位置する室内熱交換器３３と、熱交換器３３の下流側に位置する貫流ファン３１１と、室内熱交換器３３下端の下方に位置する露受皿３５等を備え、筐体本体２１の被空調空間に面して化粧パネル２５を有する。この化粧パネル２５は、室内空気を吸い込む空気吸込口２７、２７′と、温湿度が調和された空気を吹出す空気吹出口２９とを有する。吸込パネル２５１は、化粧パネル２５に設けた回動軸を支点として開閉アームをアーム駆動装置で駆動することにより回動され、空気調和機の運転時に空気吸込口２７′を開く。これにより、運転時には空気吸込口２７、２７′から室内機２内に室内空気が吸引される。一方、上下風向板２９１は、両端部に設けた回動軸を支点にして、駆動モータにより空気調和機の運転時に所要の角度回動して空気吹出口２９を開き、その状態に保持する。貫流ファン３１１からの吹出気流を貫流ファン３１１の長さに略等しい幅を持つ吹出風路２９０に流し、吹出口２９に配した上下風向板２９１で気流の上下方向を偏向して、熱交換された空気を室内に吹き出す。
【００４７】
本発明の貫流ファンを図１２の空気調和機の室内機に組込んで運転した結果について、図１１、図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は風速分布の改善効果である。図１４は静圧特性の改善効果１を示す図である。図１５は静圧特性の改善効果２を示す図である。図１６は送風モータ消費電力の改善効果を示す図である。
【００４８】
本発明の貫流ファン３１１及び従来の貫流ファンを図１１、図１２の空気調和機の室内機に組込み、空気吹出口２９の風速比較位置Ａ〜Ｇ（図１１参照）で風速を比較した。本発明の貫流ファンと従来の貫流ファンとの違いは、ボス付き単翼車の最大翼間を挟んだ翼を内径側に１０mm延長した点であり、他の部分は同一である。
【００４９】
ボス付き単翼車の位置での風速に注目すると、図１３に示すように、最右端の比較位置Ｇでは貫流ファンから吹き出た気流は、貫流ファンの長さと略等しい吹出風路２９０を流れるが、途中で吹出風路が大きく貫流ファンの軸方向外側に拡がるため、気流が横方向に膨らむ影響で、本発明の貫流ファンと従来の貫流ファンとで吹出し風速の違いはほとんど無い。他方、ボス付き単翼車の軸方向のほぼ中央部となる比較位置Ｆでは、風速の大きいところ（図１３の黒丸と白丸）での差はほとんど無いが、気流の抵抗が大きくなって風速が小さくなったところ（図１３の黒三角と白三角）では、従来の延長無しファンの風速１.８ｍ／ｓに対して、実施例の延長１０mmファンの風速は２.２ｍ／ｓと大幅に改善された。
【００５０】
一般に、快適性と省エネを両立させるためには、設定温度の近傍で、熱負荷に見合った低能力で、圧縮機を連続運転させることが重要なポイントである。現在、インバータ制御によって低能力での連続運転が行われている。この場合、低能力、低消費電力での運転時間が長くなるので、低能力時の低消費電力化が省エネに大きく貢献する。図１３の結果によれば、特に風速の小さいところで空気吹出口２９の風速分布が改善された。これは、低能力時に対応した低風量で運転するときの送風モータの消費電力の低減につながる。従って、省エネ、低騒音化に直結する効果が期待できる。
【００５１】
次に、実施例の貫流ファンの静圧特性の改善効果について図１４、図１５を用いて説明する。静圧を比較した結果を図１４に示す。前述の風速を比較した点に近い部分（つまり、空気調和機に組込んだ時の作動点に近い部分）で同一の静圧を示す風量が増加した。これは、言い換えれば、同一の風量、静圧を得るために必要な貫流ファンの回転数を下げることができるということである。貫流ファンの回転数を下げた分、消費電力が下がるので、省エネになる。また、騒音も下げることができる。
【００５２】
図１５は回転数を下げたときの結果である。この場合、空気調和機に組込んだときの作動点は、上述の回転数１１０６／minのデータから推定して、５ｍ３／min、３Ｐａ前後と考えられる。この値の近くでは上述と同様に、同一の静圧を示す風量が増加した。これにより、同一の風量、静圧を得るための送風モータの回転数を下げて、省エネ、低騒音化を図ることができる。
【００５３】
次に、実施例の送風モータの消費電力の改善効果について図１６を用いて説明する。送風モータの消費電力を比較した結果を図１６に示す。この場合、風量の多いところでは、消費電力の差は認められないが、風量の少ないところでは、０.１Ｗ程度の消費電力の差が認められる。０.１Ｗ程度の消費電力の低減でも、前述したように、低能力、低風量での運転時間が長いので、大きな省エネ効果となる。このように、本発明の貫流ファンを空調機器に使用すると、吹出口の風速分布を改善し、省エネに寄与することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２３１ 軸受
３１１ 貫流ファン
３１３ 送風モータ
３１３ａ モータ軸
３１４ 翼
３１４ａ 翼Ａ
３１４ｂ 翼Ｂ
３１４ｃ 翼Ｃ
３１４ｃ′ 翼Ｃの延長部
３１４ｄ 翼Ｄ
３１４ｄ′ 翼Ｄの延長部
３１６ 支え円板
３１６ａ 中空支え円板
３１６ｂ ボス付き支え円板
３１６ｃ 支軸付き支え円板
３１７ 単翼車
３１７ａ ボス無し単翼車
３１７ｂ ボス付き単翼車
３１８ａ 中空支え円板の連結穴
３１８ｃ 支軸付き支え円板の連結穴
３２１ 固定工具用空隙
３２２ ボス
３２３ ねじ
３２６ 支軸
Ａ〜Ｇ 風速比較位置
Ｄａ〜Ｄｄ 翼Ａ〜翼Ｄの内径
Ｄｏ 翼Ａ〜翼Ｄの外径
Ｇａ〜Ｇｄ 翼Ａ〜翼Ｄの翼弦長
Ｌ ファン中心軸
Ｒ 回転方向
Ｒａ〜Ｒｄ 翼Ａ〜翼Ｄの内径円
Ｓ 先端段差位置
ｅ 支え円板連結穴翼型中心線長さ
ｅ′ 翼先端段差位置での翼型中心線長さ
ｆ 支え円板連結穴深さ
ｆ′ 翼先端段差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、
前記空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に位置し、前記熱交換器と熱交換した室内空気を前記空気吹出口から吹出す貫流ファンと、
前記貫流ファンの一端側に配置され、前記貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、
前記貫流ファンは、周方向に配列される複数の翼と、前記複数の翼により形成される複数の空隙と、を有し、
複数の前記空隙は前記貫流ファンを前記駆動装置に接続するための接続空隙を有し、
前記接続空隙は他の前記空隙よりも広く形成され、
前記接続空隙を形成する前記翼の翼弦長が他の前記翼の翼弦長よりも長く形成される空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記接続空隙を形成する翼は、他の翼よりも、内周側に突出する空気調和機。
【請求項３】
請求項２において、前記貫流ファンの軸中心から、前記接続空隙を形成する前記翼及び複数の前記翼の外周側端部までの距離は等距離である空気調和機。
【請求項４】
請求項３において、｛（前記貫流ファンの中心軸から前記接続空隙を形成する前記翼の外側端部までの距離）−（前記貫流ファンの中心軸から前記接続空隙を形成する前記翼の内側端部までの距離）｝≦２×｛（前記貫流ファンの中心軸から他の前記翼の外側端部までの距離）−（前記貫流ファンの中心軸から他の前記翼の内側端部までの距離）｝の条件を満たす空気調和機。
【請求項５】
請求項３において、前記接続空隙を形成する前記翼は、前記接続空隙と前記貫流ファンの中心軸とを結ぶ線上に位置しない空気調和機。
【請求項６】
請求項３において、前記接続空隙を形成する翼のうち他の翼よりも内周側に突出する部分は平坦な翼面を有する空気調和機。
【請求項７】
請求項３において、前記貫流ファンは、前記貫流ファンの一端側に前記接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、前記貫流ファンの一端側から他端側に向かって、前記ボス付き単翼車から前記接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、
前記駆動装置が配置される貫流ファンの一端側から、前記貫流ファンの他端側に向かい、前記接続空隙を形成する前記翼の翼弦長は短く形成される空気調和機。
【請求項８】
請求項３において、前記貫流ファンは、前記貫流ファンの一端側に前記接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、前記貫流ファンの一端側から他端側に向かって、前記ボス付き単翼車から前記接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、
前記接続空隙を形成する前記翼以外の前記ボス付き単翼車を構成する翼は、対応する前記ボス無し単翼車の翼と同様に配列され、
前記ボス無し単翼車の翼は、対応する他の何れの前記ボス無し単翼車の翼とも同様に配列される空気調和機。
【請求項１】
空気吸込口及び空気吹出口を有する筐体と、
前記空気吸込口から吸込む室内空気を熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に位置し、前記熱交換器と熱交換した室内空気を前記空気吹出口から吹出す貫流ファンと、
前記貫流ファンの一端側に配置され、前記貫流ファンを駆動する駆動装置と、を備え、
前記貫流ファンは、周方向に配列される複数の翼と、前記複数の翼により形成される複数の空隙と、を有し、
複数の前記空隙は前記貫流ファンを前記駆動装置に接続するための接続空隙を有し、
前記接続空隙は他の前記空隙よりも広く形成され、
前記接続空隙を形成する前記翼の翼弦長が他の前記翼の翼弦長よりも長く形成される空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記接続空隙を形成する翼は、他の翼よりも、内周側に突出する空気調和機。
【請求項３】
請求項２において、前記貫流ファンの軸中心から、前記接続空隙を形成する前記翼及び複数の前記翼の外周側端部までの距離は等距離である空気調和機。
【請求項４】
請求項３において、｛（前記貫流ファンの中心軸から前記接続空隙を形成する前記翼の外側端部までの距離）−（前記貫流ファンの中心軸から前記接続空隙を形成する前記翼の内側端部までの距離）｝≦２×｛（前記貫流ファンの中心軸から他の前記翼の外側端部までの距離）−（前記貫流ファンの中心軸から他の前記翼の内側端部までの距離）｝の条件を満たす空気調和機。
【請求項５】
請求項３において、前記接続空隙を形成する前記翼は、前記接続空隙と前記貫流ファンの中心軸とを結ぶ線上に位置しない空気調和機。
【請求項６】
請求項３において、前記接続空隙を形成する翼のうち他の翼よりも内周側に突出する部分は平坦な翼面を有する空気調和機。
【請求項７】
請求項３において、前記貫流ファンは、前記貫流ファンの一端側に前記接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、前記貫流ファンの一端側から他端側に向かって、前記ボス付き単翼車から前記接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、
前記駆動装置が配置される貫流ファンの一端側から、前記貫流ファンの他端側に向かい、前記接続空隙を形成する前記翼の翼弦長は短く形成される空気調和機。
【請求項８】
請求項３において、前記貫流ファンは、前記貫流ファンの一端側に前記接続空隙を備えないボス付き単翼車を配置し、前記貫流ファンの一端側から他端側に向かって、前記ボス付き単翼車から前記接続空間を備えない複数のボス無し単翼車を順次連結して構成され、
前記接続空隙を形成する前記翼以外の前記ボス付き単翼車を構成する翼は、対応する前記ボス無し単翼車の翼と同様に配列され、
前記ボス無し単翼車の翼は、対応する他の何れの前記ボス無し単翼車の翼とも同様に配列される空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−７９６１７（Ｐ２０１３−７９６１７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０６１２（Ｐ２０１１−２２０６１２）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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