(57)【要約】【課題】本発明は、貫流ファンのモータに最も近いファン要素を構成する羽根の枚数が、他のファン要素を構成する羽根の枚数よりも少ない場合においても、ファン効率の低下を抑制し、消費電力の少ない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、室内空気と熱交換する熱交換器と、複数のファン要素を軸方向に連結して構成され熱交換器と熱交換した室内空気を送風する貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動するモータと、貫流ファンの吸込側に設置され熱交換器と熱交換した室内空気を貫流ファンに案内する案内翼と、を有する室内機を備え、貫流ファンは複数のファン要素のうちモータに最も近い側のモータ側ファン要素の羽根枚数がモータ側ファン要素以外のファン要素の羽根枚数よりも少なく構成され、案内翼はモータ側ファン要素の吸込側に設置される。【選択図】図１
2014190158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吸込部及び空気吹出部を有する筐体と、
室内空気と熱交換する熱交換器と、
複数のファン要素を軸方向に連結して構成され、前記熱交換器と熱交換した室内空気を送風する貫流ファンと、
前記貫流ファンの軸方向一端側に配置され、前記貫流ファンを駆動するモータと、
前記貫流ファンの吸込側に設置され、前記熱交換器と熱交換した室内空気を前記貫流ファンに案内する案内翼と、
を有する室内機を備え、
前記貫流ファンは、複数の前記ファン要素のうち、前記モータに最も近い側のモータ側ファン要素の羽根枚数が、前記モータ側ファン要素以外の前記ファン要素の羽根枚数よりも少なく構成され、
前記案内翼は前記モータ側ファン要素の吸込側に設置された空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記案内翼の前記モータ側と反対側の端部である自由端の前記貫流ファン軸方向の位置は、前記モータ側ファン要素と前記モータ側ファン要素以外の前記ファン要素とが隣接する境界位置と略等しい空気調和機。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記案内翼の前記モータ側端部である支持端の翼弦長は前記モータ側と反対側の端部である自由端の翼弦長よりも長く形成される空気調和機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、前記案内翼の翼断面は曲線形状で形成される空気調和機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、前記案内翼の前記モータ側端部である支持端の厚さは前記モータ側と反対側の端部である自由端の厚さよりも厚く形成される空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機の室内機として、特許文献１の図２５に示すものがある。特許文献１の室内機では、貫流ファンを構成する複数のファン要素のうち、モータと貫流ファンとを締結するボス部を内面に有するファン要素（すなわち、貫流ファンを構成する複数のファン要素のうち、モータに最も近いモータ側ファン要素）を構成する羽根の枚数が、他のファン要素を構成する羽根の枚数よりも１〜２枚少ない（段落番号０００８）。これは、締結用ビスを締める締結用治具（ドライバー等）を挿入するための空間を確保するためである。
【０００３】
このような貫流ファンでは、羽根の枚数が少ないモータ側ファン要素で局所的に流れの逆流が発生して、風速変動が大きくなり、ファン効率が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０５１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、貫流ファンのモータに最も近いモータ側ファン要素を構成する羽根の枚数が、他のファン要素を構成する羽根の枚数よりも少ない場合においても、ファン効率の低下を抑制し、消費電力の少ない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】
【０００６】
本発明の空気調和機は、空気吸込部及び空気吹出部を有する筐体と、室内空気と熱交換する熱交換器と、複数のファン要素を軸方向に連結して構成され熱交換器と熱交換した室内空気を送風する貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動するモータと、貫流ファンの吸込側に設置され熱交換器と熱交換した室内空気を貫流ファンに案内する案内翼と、を有する室内機を備え、貫流ファンは複数のファン要素のうちモータに最も近い側のモータ側ファン要素の羽根枚数がモータ側ファン要素以外のファン要素の羽根枚数よりも少なく構成され、案内翼はモータ側ファン要素の吸込側に設置される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、貫流ファンのモータに最も近いモータ側ファン要素を構成する羽根の枚数が、他のファン要素を構成する羽根の枚数より少ない場合においても、ファン効率の低下を抑制し、消費電力の少ない空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明第１の実施例の構成を示す正面図。
【図２】本発明の実施例の冷凍サイクルの構成を示す図。
【図３】本発明の実施例の貫流ファンおよび貫流ファンとモータの固定状況を示す図。
【図４】本発明の実施例の貫流ファンの断面図（Ｂ−Ｂ断面）。
【図５】本発明の実施例の貫流ファンの断面図（Ｃ−Ｃ断面）。
【図６】本発明の第１の実施例の、室内機の断面図（Ａ−Ａ断面）。
【図７】本発明の第２の実施例の構成を示す正面図。
【図８】本発明の第３の実施例の室内機の断面図。
【図９】本発明の第４の実施例の翼厚のスパン方向の分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施例の空気調和機は、空気吸込部及び空気吹出部を有する筐体と、室内空気と熱交換する熱交換器と、複数のファン要素を軸方向に連結して構成され熱交換器と熱交換した室内空気を送風する貫流ファンと、貫流ファンの一端側に配置され貫流ファンを駆動するモータと、貫流ファンの吸込側に設置され熱交換器と熱交換した室内空気を貫流ファンに案内する案内翼と、を有する室内機を備え、貫流ファンは複数のファン要素のうちモータに最も近い側のモータ側ファン要素の羽根枚数がモータ側ファン要素以外のファン要素の羽根枚数よりも少なく構成され、案内翼はモータ側ファン要素の吸込側に設置される。本実施例によれば、貫流ファンのモータに最も近いモータ側ファン要素を構成する羽根の枚数が、他のファン要素を構成する羽根の枚数よりも少ない場合においても、ファン効率の低下を抑制し、消費電力の少ない空気調和機を提供するができる。
【００１０】
本発明の第１の実施例について図面を用いて説明する。図２は、本実施例の空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。空気調和機は室外機１及び室内機７を備え、室外機１及び室内機７は接続配管１０により接続される。室外機１は、圧縮機２と、四方弁３と、室外熱交換器４と、絞り装置６と、プロペラファン５とを備える。室内機７は、室内熱交換器８と、貫流ファン９とを備え、空気吸込部及び空気吹出部を有する筐体２３に内包される。
【００１１】
次に、冷房運転をする場合を例に、各要素の作用を説明する。冷房運転の場合、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器４で外気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。液冷媒は絞り装置６の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、接続配管１０を通じて室内機７へ流れる。室内機７に入った冷媒は、室内熱交換器８で室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。室内ユニットで蒸発した冷媒は、接続配管１０を通じて、室外機１へ戻り、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮される。
【００１２】
暖房運転の場合は、四方弁３により冷媒流路が切り替えられ、圧縮機２で圧縮された高圧のガス状冷媒は、四方弁３および接続配管１０を通って室内機７に流れる。室内機７に入った冷媒は、室内熱交換器８で室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は、接続配管１０を通って室外機１に流れる。室外機１に入った高圧の液状冷媒は、絞り装置６の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、室外熱交換器４に流れ、室外空気の熱を吸熱することで蒸発してガス状冷媒となる。室外熱交換器４でガス状となった冷媒は、四方弁３を通って再び圧縮機２で圧縮される。
【００１３】
図３は、本実施例の貫流ファンおよび貫流ファンとモータの固定状況を示す図である。貫流ファンは、軸１４と、ファン要素１１、１２と、端板１３と、ボス１５とで構成される。本実施例では、貫流ファンのファン要素１１が７個（図示では一部省略）、ファン要素のうち最もモータ側に配置されたモータ側ファン要素１２が１個の、計８個で構成される。モータの軸１８が貫流ファンのボス部１５に挿入され、さらに、止めねじ１９により、モータ１７と貫流ファン９が締結される。
【００１４】
次に、ファン要素１１とモータ側ファン要素１２の違いを、図３のＢ−Ｂ断面図とＣ−Ｃ断面図を用いて説明する。図４は、図３のＢ−Ｂ断面、すなわち、ファン要素１１の断面を示した図である。図４に示したとおり、本実施例では、ファン要素１１は３４枚の羽根１６で構成される。尚、羽根の配列ピッチは、運転時に特定の周波数にピークを持つ騒音が発生することを防ぐため、ランダムなピッチとする。
【００１５】
図５は、図３のＣ−Ｃ断面、すなわち、モータ側ファン要素１２と、ボス部１５と、モータの軸１８と、止めねじ１９の断面を示した図である。前述のとおり、ファン要素１１は３４枚の羽根１６で構成したが、締結用止めねじを締める締結用治具（ドライバー等）を挿入する空間を確保するため、本実施例のファン要素１２は、羽根欠け部分２２が一箇所あり、３３枚の羽根１６で構成される。具体的には、羽根欠け部２２により確保された空間を利用して、外部からドライバー等の締結治具で止めねじ9を締め付けることにより、ボス部１５とモータの軸１８とが締結される。
【００１６】
図１は、案内翼２１の設置状況を示す正面図である。樹脂製のモータ固定部材２０と案内翼２１は一体で成型され、案内翼２１はモータ固定部材２０から片持ちで支持される。樹脂製のモータ固定部材２０と案内翼２１を一体で成型することで、案内翼２１の設置に関するコストの増加を最小限に抑えることができる。ここで本実施例においては、案内翼２１におけるモータ固定部材２０との接続位置を案内翼２１の支持端１０２（モータ固定部材２０側の端部）とし、案内翼２１における支持端と反対側の端部（モータ固定部材２０と反対側の端部）を自由端１０１とする。案内翼２１の自由端１０１の貫流ファン軸１４方向の位置は、モータ側ファン要素１２とファン要素１１が隣接する境界位置１０３に概略一致する。また、案内翼２１の平面形状は長方形で構成される。
【００１７】
次に、案内翼２１の設置状況の詳細について、図６を用いてさらに説明する。図６は、図１のＡ−Ａ断面を示した図である。図6においては、空気調和機の室内機を構成する筐体２３や室内熱交換器８も図示している。筐体２３の内部に、室内熱交換器８と貫流ファン９とが収められる。熱交換器８は、複数のアルミ製のフィンを伝熱管が貫く、いわゆるクロスフィンチューブ型である。前面側には前面パネル２４が設置される。熱交換器の上流側には、室内機の内部に塵埃が入り込むことを防止するプレフィルタ（図示せず）が配置され、プレフィルタは支持部材２５により支持される。さらに、貫流ファンの下流側の空気吹出部２７には風向制御板２６が設置される。案内翼２１は、室内熱交換器８と貫流ファン９との間に２枚設置される。案内翼２１の断面形状は、風の流れを考慮して曲線状に形成してもよいが、本実施では、反りのない直線状として構成する。
【００１８】
貫流ファン９の案内翼２１の設置の方法として、貫流ファン９の軸長全てをカバーするように案内翼２１を設置することも考えられる。しかしながら、前述の通り、ファン要素１１とモータ側ファン要素１２とでは、ファン要素を構成する羽根の枚数が異なるため、ファン要素１１とモータ側ファン要素１２それぞれのファン特性が異なる。すなわち、同形状の案内翼がそれぞれの要素に同じように効果を発揮することは保証できない。そこで本実施例においては、案内翼２１を、羽根欠け部のあるモータ側ファン要素１２の上流側に設置することで、効果的にモータ側ファン要素１２のファン特性を改善することができる。
【００１９】
ここで、貫流ファンの軸長全てをカバーするように案内翼２１を設置する場合には、案内翼２１のスパン方向長さが６００ｍｍ〜８００ｍｍ程度となり、案内翼のアスペクト比が非常に大きくなる。従って、翼のたわみや振動が発生しやすくなり、本発明の目的であるファン効率の低下を防止する効果が得られないだけでなく、騒音の増大等も発生する懸念がある。また、案内翼２１のたわみや振動を抑制するためには、鉄鋼に代表される金属材料や、繊維強化樹脂等の剛性の高い材料で翼を成型する必要があり、製品の重量増加や、コスト増大の点から不利となる。従って、本実施例においては、案内翼２１の案内翼の自由端１０１の貫流ファン軸方向の位置を、モータ側ファン要素１２とファン要素１１が隣接する境界位置１０３と略等しい位置とする。これにより、案内翼２１のたわみや振動等を抑制しつつ、ファン要素１１よりも羽根枚数が少ないモータ側ファン要素１２に流れ込む空気流を整流してモータ側ファン要素１２のファン効率の低下を抑制することができる。尚、案内翼２１の自由端１０１がファン要素１１とファン要素１２との境界位置１０３よりも、多少ファン要素１２側やファン要素１１側に形成されても同様の効果を奏することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施例では、貫流ファン９は、複数のファン要素のうち、モータに最も近い側のモータ側ファン要素１２の羽根枚数を、モータ側ファン要素以外のファン要素１１の羽根枚数よりも少なく構成し、且つ、案内翼２１をモータ側ファン要素１２の吸込側に設置することにより、ファン要素１１よりも羽根枚数が少ないモータ側ファン要素１２に流れ込む空気流を整流して、モータ側ファン要素１２のファン効率の低下を抑制し、貫流ファンの消費電力を低減する。また、本実施例においては、上述したように、案内翼２１のスパン方向長さを、ファン要素１２とほぼ同じにすることで、案内翼２１のたわみや振動の問題を排除することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施例について、実施例１との違いを踏まえながら以下に説明する。本実施例の空気調和機としての作動原理等は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２２】
図７は、本実施例の案内翼２１の設置状況を示す正面図である。本実施例では、案内翼２１の支持端１０２（モータ固定部材２０側の端部）の翼弦長を、翼の自由端１０１（モータ固定部材２０の反対側の端部）の翼弦長よりも長く構成する。このように案内翼２１を構成することにより、案内翼２１に作用する流体力に起因する案内翼の支持端１０２での曲げモーメントを減少させることができる。
【００２３】
以上のように、本実施例においては、案内翼２１の支持端１０２の翼弦長を、案内翼２１の自由端１０１の翼弦長よりも長く構成することにより、案内翼２１のたわみや振動に対する耐力を高めつつ、ファン要素１１よりも羽根枚数が少ないモータ側ファン要素１２に流れ込む空気流を整流し、モータ側ファン要素１２のファン効率の低下を防ぎ、貫流ファンの消費電力をより低減する。
【００２４】
また、案内翼２１を前述のような先細りの形状とすることは、案内翼２１を樹脂で成型し、金型の抜き方向を案内翼２１のスパンの自由端の方向とする際に、新たに抜き勾配を設定する必要がないので、案内翼２１の製造に関するコストの増大を抑制することもできる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施例について、実施例１との違いを踏まえながら以下に説明する。本実施例の空気調和機としての作動原理等は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
図８は、本実施例の室内機の案内翼２１を含む部分の横断面図である。実施例１（図６）では、案内翼２１の断面形状は直線状であったが、本実施例では、案内翼２１の断面形状を、反りを有する曲線状に形成する。案内翼２１をこのような曲線状に形成することにより、案内翼２１周りでの空気流のはく離を防止し、流れの整流効果をより効果的に発揮することができる。
【００２７】
案内翼２１の、スパン方向の長さについては、実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００２８】
このように、本実施例においては、案内翼２１の断面形状を、反りを有する曲線状に形成することにより、案内翼周りでの空気流のはく離を防止し、流れの整流効果をより効果的に発揮して、貫流ファンの消費電力をより低減する。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施例について、実施例１との違いを踏まえながら以下に説明する。本実施例の、空気調和機としての作動原理、および案内翼２１の設置の方法や、平面形状、断面形状、スパン方向長さ等は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００３０】
図９は、案内翼２１の翼厚のスパン方向の分布を示した図である。図９では、実施例１との違いをわかりやすくするため、実施例１の翼厚の分布も示している。実施例１では、案内翼２１の翼厚は翼のスパン方向に一定として形成する。一方、本実施例においては、案内翼２１の支持端１０２（案内翼２１のモータ固定部材２０側の端部、すなわち横軸の原点の位置）での翼厚が、自由端１０１（モータ固定部材２０と反対側の端部）の翼厚よりも厚くなるように構成する。このように案内翼２１を構成することにより、案内翼２１に流体力が作用した際に、曲げモーメントが大きくなる部分に効果的に材料を配置できるので、同じ量の材料を用いた場合に、翼のたわみを抑制することができる。
【００３１】
以上のように、本実施例においては、案内翼２１の支持端１０２での翼厚を自由端１０１の翼厚よりも厚くするので、案内翼２１のたわみや振動に対する耐力を高めつつ、ファン要素１１よりも羽根枚数が少ないモータ側ファン要素１２に流れ込む空気流を整流し、モータ側ファン要素１２のファン効率の低下を防ぎ、貫流ファンの消費電力をより低減する。
【００３２】
また、案内翼２１の支持端１０２での翼厚を自由端の翼厚よりも厚くすることは、案内翼２１を樹脂で成型し、金型の抜き方向を案内翼２１のスパンの自由端の方向とする際に、新たに抜き勾配を設定する必要がないので、案内翼２１の製造に関するコストの増大を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１  室外機
２  圧縮機
３  四方弁
４  室外熱交換器
５  プロペラファン
６  絞り装置
７  室内機
８  室内熱交換器
９  貫流ファン
１０  接続配管
１１  貫流ファンのファン要素
１２  モータ側ファン要素（ファン要素１１よりも羽根枚数の少ないファン要素）
１３  貫流ファンの端板
１４  貫流ファンの軸
１５  貫流ファンのボス
１６  貫流ファン要素を構成する羽根
１７  モータ
１８  モータの軸
１９  止めねじ
２０  モータ固定部材
２１  案内翼
２２  羽根欠け部
２３  室内機筐体
２４  前面パネル
２５  プレフィルタの支持部材
２６  風向制御板
２７  吹出部
１０１  案内翼の自由端（モータ固定部材と反対側の端部）
１０２  案内翼の支持端（モータ固定部材側の端部）
１０３  モータ側ファン要素１２とファン要素１１が隣接する境界位置
【図１】
2014190158.tif 000003
【図２】
2014190158.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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