(57)【要約】  吸込口２と、熱交換器７と、吹出口３と、熱交換器７の下流側に設けられ、空気調和機本体１の長手方向を回転軸方向Ｌとし、吸込口２から吹出口３へ室内空気を送風する羽根車８ａを有する送風機８と、羽根車８ａの上流側の吸込側流路Ｅ１と下流側の吹出側流路Ｅ２を分離し、吹出側流路Ｅ２の前面側を構成するスタビライザー９と、吹出側流路Ｅ２の背面側を構成する渦巻状のガイドウォール１０と、ガイドウォール１０の少なくとも一部に設けられ、羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で略三角形状にくぼんだ形状であって回転軸方向Ｌに伸びる段差を複数本並設し、送風機８の送風方向に階段状となる段差部１４を備えることで、階段状の段差で生成される負圧により吹出流れの剥離を防止して、低騒音で省エネルギー化できるようにする。
2010100944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気が吸い込まれる吸込口と、
吸い込まれた前記室内空気と熱交換する熱交換器と、
熱交換された前記室内空気が室内へ吹き出される吹出口と、
前記吸込口と前記吹出口の間の前記熱交換器の下流側に設けられ、空気調和機本体の長手方向を回転軸方向とし、モータで回転駆動されて前記吸込口から前記吹出口へ前記室内空気を送風する羽根車を有する送風機と、
前記羽根車の上流側の吸込側流路と下流側の吹出側流路を分離し、前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の前面側を構成するスタビライザーと、
前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の背面側を構成する渦巻状のガイドウォールと、
前記ガイドウォールの少なくとも一部に設けられ、前記羽根車の回転軸に垂直な断面で略三角形にくぼんだ形状であって前記回転軸方向に伸びる段差を複数本並設し、前記送風機の前記送風する方向に階段状となる段差部と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記羽根車の回転軸に垂直な断面で、前記段差部の１つの段差の上流側端部を段差開始部とし、前記段差の略三角形状に最も深くくぼんだ部分を段差最深部とし、前記段差の下流側端部を段差終了部とし、前記羽根車の回転中心Ｏと前記段差開始部を結ぶ長さＣ１、前記羽根車の回転中心Ｏと前記段差最深部を結ぶ長さＣ２、前記羽根車の回転中心Ｏと前記段差終了部を結ぶ長さＣ３の間の関係を、Ｃ１＜Ｃ２≦Ｃ３となるように前記段差を構成したことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記羽根車の回転軸に垂直な断面で、前記段差部の１つの段差の上流側端部を段差開始部とし、前記段差の略三角形状に最も深くくぼんだ部分を段差最深部とし、前記段差の下流側端部を段差終了部とし、前記段差開始部と前記段差最深部を結ぶ長さｈ、前記段差最深部と前記段差終了部を結ぶ長さＳの間の関係を、ｈ＜Ｓとなるように前記段差を構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記羽根車の回転軸方向で、前記羽根車から吹出される空気流が高速となる部分のガイドウォールに前記段差部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
前記吸込口は前記羽根車の回転軸方向に二分割されて第１吸込口と第２吸込口より構成され、前記第1吸込口の下流に相当する位置の前記ガイドウォールに設けた第１段差部と、前記第２吸込口の下流に相当する位置の前記ガイドウォールに設けた第２段差部と、を備えたことを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
【請求項６】
前記段差部を、前記ガイドウォールの前記回転軸方向の両端部に接続されている側壁に隣接するように、前記ガイドウォールの前記回転軸方向の両端部に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項７】
前記送風機の前記羽根車は前記回転軸方向に複数に分割された羽根車単体を固着して構成され、前記ガイドウォールの前記回転軸方向の両端部に設けた前記段差部の前記回転軸方向の長さを、前記両端部の前記羽根車単体にそれぞれ固着されている隣の羽根車単体にかかるように伸びて構成したことを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
【請求項８】
前記回転軸方向で前記ガイドウォールの一端部から他端部まで伸びるように前記段差部を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項９】
前記ガイドウォールの前記回転軸方向の中央部と両端部の間に、前記回転軸に垂直な方向に伸び、前記中央部と前記両端部に設けたそれぞれの段差部の段差開始部と段差終了部を結ぶ壁面を有する仕切りを備え、前記中央部を流れる高速流が前記段差部を通って前記両端部へ過剰に流れるのを阻止することを特徴とする請求項８記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記回転軸方向で前記段差部を複数に分割して構成し、分割した複数の段差部における前記段差開始部の位置または前記段差最深部の位1置または前記段差終了部の位置を、隣接する段差部で異なるように構成したことを特徴とする請求項８記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記段差部を構成する１つの段差の前記段差最深部と前記段差終了部とを結ぶ長さＳを、複数の段差に対して上流側から下流側に向かって徐々に長くまたは徐々に短く変化させたことを特徴とする請求項２乃至請求項１０のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項１２】
室内空気が吸い込まれる吸込口と、
吸い込まれた前記室内空気と熱交換する熱交換器と、
熱交換された前記室内空気が室内へ吹き出される吹出口と、
前記吸込口と前記吹出口の間の前記熱交換器の下流側に設けられ、空気調和機本体の長手方向を回転軸方向とし、モータで回転駆動されて前記吸込口から前記吹出口へ前記室内空気を送風する羽根車を有する送風機と、
前記羽根車の上流側の吸込側流路と下流側の吹出側流路を分離し、前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の前面側を構成するスタビライザーと、
前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の背面側を構成する渦巻状のガイドウォールと、
前記ガイドウォールの表面の下層に設けられ、前記ガイドウォールの表面側に下層側嵌合部を有する下層基盤を備え、
前記ガイドウォールの表面を複数に分割した複数の表面ピースで構成すると共に、前記表面ピースのそれぞれの裏面は前記ガイドウォールの固定位置に該当する前記下層基盤の下層側嵌合部に嵌合するように形成し、各表面ピースの組み合わせを変更可能としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項１３】
前記複数の表面ピースの少なくとも１つの表面ピースは、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の段差部を有することを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風手段として貫流ファンを搭載した空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の貫流ファンを搭載した空気調和機は、ケーシング表面に小孔の窪み（ディンプル）を形成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この貫流ファンを搭載した空気調和機では、吹出しグリルにおけるファンの回転軸に対し垂直方向にある平面側壁に、等間隔で且つ格子状に小孔の窪み（ディンプル）を配設している。ディンプルを複数形成することで、ファン吹出部から通風路にかけて高風速域での剥離を低減しようとしている。【０００３】
また、ケーシング表面に渦発生手段を形成したものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。この貫流ファンを搭載した空気調和機では、ケーシング面上のファンから見て下流側に設けられ、ファンを介して流出する空気に縦渦を発生させる渦発生手段を具えている。この渦発生手段によって、渦発生部で縦渦を発生させ、空気の上層と下層を撹拌することにより、流れをケーシング面上から剥離するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１２１３９６号公報（第４、５頁、図６）
【特許文献２】特開２００２−２５０５３４号公報（第２、３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に掲載された貫流ファンを搭載した空気調和機は、ケーシング表面に格子状に複数形成されたディンプル(小孔窪み)が半円球状の窪みのため、ファン吹出流れがディンプル表面を通過する際、ディンプル下流側の方向が規定されず不安定となる可能性があり問題であった。【０００６】
また、特許文献２に掲載された貫流ファンは、ケーシング表面から突出した渦発生部で縦渦を発生するために、ファン吹出流れをせき止めるように渦発生部の上流側面がスタビライザー方向へ向いている。そのため、流れが阻害され通風抵抗となり、ファンの回転にトルク増大となる結果、駆動するファンモータの入力が悪化する可能性があるという問題点があった。【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ファンから吹出した空気が吹出口から室内に吹出されるまでの風路において、ケーシングから剥離するのを防止して、低騒音化でき、駆動するファンモータの入力の増加を防止できる貫流ファンを搭載した空気調和機を得ることを目的とする。
また、ファンの回転軸方向の両端部で、吹出空気が低速度となって室内空気の逆流が生じ、室内空気が低温の空気に冷やされて生じる露飛びを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空気調和機は、室内空気が吸い込まれる吸込口と、吸い込まれた前記室内空気と熱交換する熱交換器と、熱交換された前記室内空気が室内へ吹き出される吹出口と、前記吸込口と前記吹出口の間の前記熱交換器の下流側に設けられ、空気調和機本体の長手方向を回転軸方向とし、モータで回転駆動されて前記吸込口から前記吹出口へ前記室内空気を送風する羽根車を有する送風機と、前記羽根車の上流側の吸込側流路と下流側の吹出側流路を分離し、前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の前面側を構成するスタビライザーと、前記羽根車から前記吹出口までの前記吹出側流路の背面側を構成する渦巻状のガイドウォールと、前記ガイドウォールの少なくとも一部に設けられ、前記羽根車の回転軸に垂直な断面で略三角形にくぼんだ形状であって前記回転軸方向に伸びる段差を複数本並設し、前記送風機の前記送風する方向に階段状となる段差部と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ファンから吹出された高速度の空気流が吹出口に流れる間にケーシングから剥離するのを防止して、低騒音化及び省エネルギー化できる空気調和機を得ることができる。
また、ファンの回転軸方向の両端部で、その近傍の中央側の空気流を引き込み、室内からの逆流を防止できる空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による空気調和機に係り、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。
【図２】図１のＱ−Ｑ線における縦断面図である。
【図３】実施の形態１による空気調和機に搭載される貫流ファンの羽根車を示す概略構成図である。
【図４】実施の形態１に係る空気調和機のガイドウォールと一体の本体外郭の一部を形成する筐体及び貫流ファンの羽根車を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車を外した場合の筐体背面部を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１による空気調和機に係り、ガイドウォール付近の一部分を拡大して断面を示す説明図である。
【図７】実施の形態１による空気調和機に係り、段差部の一部を拡大して断面を示す説明図である。
【図８】実施の形態１による空気調和機に係り、段差部の作用を示す説明図である。
【図９】実施の形態１による空気調和機に係り、空気調和機本体上部において、吸込グリルが本体長手方向に分割されている構成を示す斜視図である。
【図１０】実施の形態１による空気調和機に係り、図１０（ａ）は羽根車からの吹出風速Ｖの分布を示す説明図であり、横方向は羽根車回転軸方向、縦方向に風速Ｖを示す。図１０（ｂ）は、ガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す正面図であり、貫流ファンの羽根車を外して示すが、羽根車の位置は点線で示す。
【図１１】実施の形態１による空気調和機に係り、ガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態１による空気調和機に係り、横方向に羽根車回転軸方向を示し、縦方向に風速Ｖを示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による空気調和機に係り、ガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す正面図である。
【図１４】実施の形態２による空気調和機に係り、ガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態２による空気調和機に係り、貫流ファンの回転軸Ｏに垂直な断面で、回転軸方向の両端部の羽根車単体付近におけるガイドウォール近傍の吹出流れを示す説明図である。
【図１６】実施の形態２による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車を外した場合のガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態２による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車を外した場合のガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す斜視図である。
【図１８】実施の形態２による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車を外した場合の筐体背面部を示す斜視図である。
【図１９】実施の形態２による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車を外した場合のガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態３による空気調和機に係り、ガイドウォールとこれと一体に構成されている筐体背面部を一部分解して示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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り、送風機として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、図３は本実施の形態に係る空気調和機に搭載される貫流ファンの羽根車を示す概略構成図、図４は本実施の形態に係る空気調和機のガイドウォールと一体の本体外郭の一部を形成する筐体及び貫流ファンの羽根車を示す斜視図、図５は本実施の形態に係り、貫流ファンの羽根車８ａを外した場合の筐体背面部１ｃを示す斜視図、図６はガイドウォール付近の一部分を拡大して断面を示す説明図、図７は段差部１４の一部を拡大して断面を示す説明図である。空気の流れを、図１では白抜き矢印で示し、図２、図６では点線矢印で示す。また、図２、図４における太矢印ＲＯは貫流ファン８の羽根車８ａの回転方向を示している。また、Ｏは羽根車８ａの回転軸であり、断面図では回転中心を示す。
【００１２】
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１は本体正面に配設する前面パネル１ａ、筐体前面部１ｂ、筐体背面部１ｃで構成されている。そして筐体前面部１ｂ及び筐体背面部１ｃにまたがる空気調和機本体上部１ｄには、室内空気の吸込口２が形成され、さらに、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、熱交換器７を送風機である貫流ファン８の羽根車８ａの上流側に配設している。
【００１３】
図２に示すように、羽根車８ａの近傍に伸びた形状のスタビライザー９は、羽根車８ａの上流側の吸込側流路Ｅ１と下流側の吹出側流路Ｅ２を分離し、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ２の前面側を構成しており、さらに熱交換器７から滴下される水滴を一時貯水できるような形状となっている。また、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ２の背面側は、渦巻状のガイドウォール１０で構成され、ガイドウォール１０は筐体背面部１ｃと一体に形成されている。ガイドウォール１０は、上流側は羽根車８ａとの最近接部となるガイドウォール始点１０ａから下流側はスタビライザー９との最近接点であるガイドウォール終点１０ｂまでを指す。回転中心Ｏと、ガイドウォール始点１０ａ及びガイドウォール終点１０ｂのそれぞれを結ぶ直線は所定角度である渦巻角θｃをなす。また、ガイドウォール１０の各位置と回転軸中心Ｏとを結ぶ直線は、ガイドウォール始点１０ａからガイドウォール終点１０ｂに至るまで、ほぼ徐々に長くなるような渦巻き形状で形成している。そして、ガイドウォール１０の一部には、羽根車８ａから吹出口３へ向かい複数の凹部が階段状に連接し段差部１４を形成している。
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ている。
【００１４】
貫流ファン８の羽根車８ａを示す図３では、回転軸Ｏの上側には１枚の翼８ｃを示し、回転軸Ｏの下側には正面から見た図を示す。図３に示すように、貫流ファン８の羽根車８ａは、例えばＡＳなどの熱可塑性樹脂で成形される。回転軸方向Ｌに伸びる翼８ｃの一端部を円板状のリング８ｂの外周部に固着し、リング８ｂの外周部に沿って翼８ｃを複数枚設けて羽根車単体８ｄとする。１つの羽根車単体８ｄの翼８ｃの他端部と、隣の羽根車単体８ｄのリング８ｂの裏面（翼８ｃを固着していない面）とを溶着する。複数の羽根車単体８ｄを溶着後、羽根車８ａの端部となるリング８ｂを溶着し羽根車８ａが形成される。
さらに羽根車８ａの一端は、回転軸Ｏを成すファンシャフト８ｆを例えばネジ等で固着する。また、羽根車８ａの他端は、羽根車８ａの内部側に突出するように、例えばリング８ｂと一体に形成されているファンボス８ｅとモータ１２のモータシャフト１２ａをネジ等で固定する。ファンシャフト８ｆ及びファンボス８ｅによって両端部が支持される。モータ１２が回転するに連れて回転軸Ｏを回転中心として図２のように回転方向ＲＯに回転することで、室内空気は吸込口２から吸い込まれて、吹出口３から室内に送風される。羽根車８ａの回転軸方向Ｌは空気調和機本体１の長手方向と一致するように、羽根車８ａは空気調和記本体１内に収納される。
【００１５】
また、図４、図５において、ガイドウォール１０の下流側で、羽根車８ａの両端部側に流路縮小部材として、例えばサージングブロック１５を形成している。このサージングブロック１５によって、吹出側流路Ｅ２の幅を減少させる。流れの幅を減少することで、羽根車８ａから吹出される空気流が羽根車８ａの両端部付近で低風速となるのを防ぎ、室内の空気が逆流するのを防止している。また、ガイドウォール１０の一部に段差部１４を設けている。このガイドウォール１０に設けた段差部１４は、図５に示すように、羽根車８ａの回転軸方向Ｌの一部分、ここでは中央部分に形成されている。ガイドウォール１０に沿った流れで、回転軸方向Ｌの中央部分の吹出流れは比較的高速の流れＦｆである。これに対して、回転軸方向Ｌの両端部分の吹出流れは、中央部分の流れよりも低速な吹出流れＦｓとなる。
【００１６】
また、図６に示すように、段差部１４は、例えば、回転軸方向Ｌに伸び羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で略三角形状にくぼんだ段差を複数本、ここでは５本の段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅを並設して階段状とする。最も上流に位置する段差部１４Ａの段差開始部１４ａから最も下流に位置する段差部１４Ｅの段差終了部１４ｄが、ガイドウォール始点１０ａからガイドウォール終点１０ｂの内側に形成されている。また、貫流ファンの羽根車８ａの回転中心Ｏと、段差開始点１４ａ、段差最深点１４ｂ、段差終了部１４ｄをそれぞれ結ぶ線分Ｏ−１４ａ、Ｏ−１４ｂ、Ｏ−１４ｄの長さＣ１、Ｃ２、Ｃ３において、Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３とする。また、各段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅにおいて、段差最深部１４ｂは、段差開始部１４ａと段差終了部１４ｄとの間で段差開始部１４ａ側の近くに位置する。即ち、段差開始部１４ａと段差最深部１４ｂを結ぶ距離ｈと、段差最深点１４ｂと段差終了部１４ｄを結ぶ長さＳとを比較すると、ｈ＜Ｓとする。段差最深点１４ｂと段差終了部１４ｄを結ぶ面は、羽根車８ａに面する平坦な傾斜面である段差法面部１４ｃである。
【００１７】
図６、図７に示すように、ガイドウォール１０に設けた段差部１４は、Ｃ１＜Ｃ２≦Ｃ３を満足しているので、吹出側流路Ｅ２の下流に向かって、回転中心Ｏから徐々に拡大する方向で形成されている。例えば、羽根車８ａの半径が５３ｍｍの貫流ファン８を用い、一番上流側の段差１４ＡではＣ１＝７６ｍｍ、Ｃ２＝７８ｍｍ、Ｃ３＝７９ｍｍとした。
段差１４Ａに接続する段差１４ＢではＣ１＝７９ｍｍとなり、段差１４Ｃ〜１４Ｅまで、連接して構成する。
また、複数の段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅのそれぞれにおいては、段差開始部１４ａと段差最深部１４ｂを結ぶ距離ｈと、段差最深点１４ｂと段差終了部１４ｄを結ぶ距離Ｓとは略同様とし、例えばｈ＝２ｍｍ程度、Ｓ＝１５ｍｍ程度とし、ｈ／Ｓを０．１〜０．３程度で構成した。ただし、各段差１４Ａ〜１４Ｅの段差開始部と段差終了部を結ぶと、段差部１４を設けない構成のガイドウォール１０の渦巻状の表面、ここではガイドウォール１０の渦巻状の仮想表面ＩＭになるように構成するので、必ずしも段差部１４の各段差のｈとＳは同じでなくてもよい。
【００１８】
また、回転中心Ｏを中心として段差部１４Ａの段差開始部１４ａから段差部１４Ｅの段差終了部１４ｄまでの角度である段差部形成角度θｓは、ガイドウォール始点１０ａからガイドウォール終点１０ｂまでの渦巻角θｃよりも小さい角度である。例えばここでは回転中心Ｏと段差部１４Ａの段差最深点１４ｂとを結ぶ直線と、回転中心Ｏと最下流側の段差部１４Ｅの段差終了部１４ｄを結ぶ直線がなす段差部形成角度θｓを、所定角度、例えば略６０°程度とし、ガイドウォール渦巻角θｃを例えば略１４０°程度として、θｓがθｃの略１／２程度をなすように形成する。
【００１９】
以下、段差部１４について図７に基づいてさらに詳しく説明する。段差部１４を構成する１つの段差はガイドウォール１０の渦巻状の仮想表面ＩＭから、断面が略三角形状にくぼんだ形状である。即ち、ガイドウォール１０の始点１０ａ側に位置する段差開始部１４ａからガイドウォール１０の背面側（図７では向かって右側の方向）に向かって略９０度（θ１）の方向に下がった位置に段差最深部１４ｂを形成する。さらに段差最深部１４ｂからガイドウォール１０の仮想表面ＩＭに向かい、略８０度（θ２）の方向に仮想表面ＩＭに沿って伸びる面である段差法面１４ｃを形成する。段差法面１４ｃが仮想表面ＩＭに交わる部分が段差終了部１４ｄである。ここでは段差終了部１４ｄにおける段差法面１４ｃと仮想表面ＩＭとのなす角度（θ３）は、略１０度程度以下になる。例えば、段差開始部１４ａ、段差最深部１４ｂ、段差終了部１４ｄで、略三角形状にくぼんだ形状の１つの段差１４Ｂを形成している。
【００２０】
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１２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１ｄ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で熱交換される。即ち、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、吸込側流路Ｅ１を通って貫流ファン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、スタビライザー９に誘導されて吹出側領域Ｅ２を通って吹出口３へ向かう。そして、部屋１１へ吹出すことで空調される。この際、上下風向ベーン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。
【００２１】
この時、吹出領域Ｅ２の回転軸方向Ｌの中央部分において、羽根車８ａから吹出され、ガイドウォール表面に沿って流れる比較的高速の流れＦｆは、ガイドウォール１０に衝突し吹出口３へ送風される。また、羽根車８ａの回転軸方向Ｌで隣り合う羽根車単体８ｄごとに吹出風速差が生じ、特にリング８ｂ付近で吹出流れ同士のせん断摩擦により乱れが生じる。従来の空気調和機ではガイドウォール１０は単なる湾曲した渦巻形状であった。このため、ガイドウォール１０の表面で吹出風の衝突や乱れ流が衝突することで圧力変動が生じ、騒音の原因となっていた。特に回転軸方向Ｌの中央部分では吹出流れが高速の流れＦｆであり、高速でガイドウォール１０にぶつかるので騒音が大きくなっていた。
【００２２】
ここで、本実施の形態では図５〜図７で示した段差部１４をガイドウォール１０の例えば中央部分に設けている。中央部分は高速の流れＦｆが流れ、この高速の流れＦｆに対する段差部１４の作用を図８の説明図で説明する。図８のように、段差部１４に沿って流れる高速の流れＦｆの一部は、一番上流側の段差１４Ａの段差開始部１４ａから段差最深部１４ｂの方向に向きを変え、段差１４Ａに落ち込んで渦Ｇ１が生成される。このため段差最深部１４ｂで渦Ｇ１によって負圧が発生する。この状態でさらに羽根車８ａから吹出されてガイドウォール１０表面近傍を流れる高速の吹出流れＦｆは、流れＸに示すように段差開始部１４ａから負圧に引き込まれて段差法面１４ｃの下流側の一部分に再付着する。
そして段差部１４Ａに連接する段差部１４Ｂへ向かう。段差部１４Ｂの段差開始部１４ａでも同様の現象が生じ、段差部１４Ｂの途中から段差法面１４ｃに再付着する。複数の段差が形成されている段差部１４によって、段差開始部１４ａでガイドウォール１０の表面から離れ、段差法面１４ｃの途中に再付着する現象が繰り返されて流れＸのように流れることになる。このため、段差部１４を設けていない場合の吹出流れＦｆと比べると、吹出流れＸでは高速流が接するガイドウォール１０の表面積が縮小する。結果的に音源が減少することになる。また、渦Ｇ１で負圧が生成されることで、ガイドウォール１０表面での剥離が抑制される。
【００２３】
また、回転軸方向Ｌに対して吹出流れの流速に分布が生じている。本実施の形態では、段差部１４を回転軸方向Ｌに伸びるように設けている。このため、回転軸方向Ｌで渦Ｇ１の大きさが変化して、回転軸方向Ｌで圧力変動が緩和される。さらに、段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅのように段差が連接して複数設けられていることで、吹出流れＦｆの圧力変動が徐々に拡散される。これらのことから、さらなる低騒音化が図れる。
【００２４】
また、ガイドウォール１０の表面からの剥離を防ぐことで、入力電力に対する風量の低減を防止でき、省エネルギー化につながる。
さらに、Ｃ１＜Ｃ２≦Ｃ３より、段差終了部１４ｄはガイドウォール１０の仮想表面ＩＭから吹出側流路Ｅ２の風路側へ突出せず、ガイドウォール１０の渦巻状の仮想表面ＩＭに沿って徐々に拡大する形状なので、上流から流れてきたガイドウォール１０近傍の流れを阻害することがない。このため通風抵抗が低減し、モータ動力が低減できるので、消費電力の低減を図ることができる。
【００２５】
以上の結果、段差部１４を設けることで、貫流ファンの低騒音化及び高効率化が図れ、この貫流ファンを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。
【００２６】
段差開始部１４ａと段差終了部１４ｄは、ガイドウォール１０の渦巻状の仮想表面ＩＭに位置し、段差最深部１４ｂは仮想表面ＩＭよりもガイドウォール１０の裏面側にくぼんだ部分に位置する。ここで、ガイドウォール１０が渦巻状であるので、Ｃ１＜Ｃ３は常に満足されている。Ｃ１＜Ｃ２を満足することで、段差最深部１４ｂが段差開始部１４ａからガイドウォール１０の裏面側にくぼんだ部分に位置することを表している。また、Ｃ２≦Ｃ３によって、段差最深部１４ｂの位置が、仮想表面ＩＭから大きくくぼんではいないことを表している。例えば図８に示す断面で、羽根車８ａの回転中心を中心とし、１つの段差の段差終了部１４ｄを通る円を描いた場合、その円の内側に段差最深部１４ｂが位置するように段差を形成すればよい。そして、渦Ｇ１を生じさせ、この部分を負圧とするだけの最低限のくぼみ幅（＝Ｃ２−Ｃ１）の段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅを形成すればよい。大きなくぼみ幅の段差を設けると、この部分に大きな渦ができ、この大きな渦によってガイドウォール１０に沿って流れる吹出流れをかえって乱すことになる。
【００２７】
また、ｈ＜Ｓとなるように構成しており、図８に示すような回転軸方向Ｌに垂直な断面で、段差最深部１４ｂは段差終了部１４ｄよりも段差開始部１４ａに近い位置とする。即ち、図７では段差はθ１＞θ３となる三角形状の断面を有する。このため、段差開始部１４ａに近い部分で渦Ｇ１が生じやすい。さらに法面部１４ｃの長さを長くとって再付着しやすい形状となる。
また、ｈ／Ｓは０．１〜０．３とするのが好ましい。ｈ／Ｓが０．１より小さいと、くぼみが小さすぎて渦が小さく、再付着の効果が小さい。一方、ｈ／Ｓが０．３より大きいと、くぼみが大きすぎて渦が大きく、かえって流れを乱すためである。
【００２８】
また、θ１、θ２、θ３は、一例を示したが、これに限るものではない。ガイドウォール１０付近の流れから渦Ｇ１が生じやすいような形状であることが好ましい。その意味から、θ１及びθ２は略９０°前後である方が渦Ｇ１が生じやすい形状となり好ましい。特にθ２が９０°以下であれば、渦Ｇ１が段差最深部１４ｂの近傍に発生するので、負圧によって引き寄せられた流れを法面部１４ｃにスムーズに再付着させることができ、好ましい。θ３は小さくしており、段差法面部１４ｃの流れを次の段差の段差開始部１４ａにスムーズに流すことができる。
【００２９】
製作上で、ガイドウォール１０全体を一体として型を使って製造する場合、離型しうる形状とすることが必要となる。例えば、回転軸方向Ｌに垂直な断面で、各段差の段差開始部１４ａを通り離型方向を示す直線を描いた場合、この直線よりも段差最深部１４ｂが上方、即ちガイドウォール１０の裏面側に食い込んだ部分に位置する形状とすると、離型できなくなる。このため、段差開始部１４ａを通り離型方向を示す直線よりも下方に段差最深部１４ｂを位置することが好ましい。ただし、他の方法で製作する場合には、この限りではない。
【００３０】
また、本実施の形態では、５本の段差を有する段差部１４としたが、５本に限るものではなく、２本以上を並設すればよい。また、例えば図８では、隣り合う上流側の段差１４Ａの段差終了部１４ｄとその下流側に連接する段差１４Ｂの段差開始部１４ａがほぼ同様の位置となるように連接して段差部１４を構成した。この構成に限るものではなく、例えば上流側の段差１４Ａの段差終了部１４ｄとその下流側の段差１４Ｂの段差開始部１４ａの間をある程度離して複数の段差を設けてもよい。即ち、複数の段差が所定間隔あけて少なくとも連続して階段状に設けられていれば、同様の効果が得られる。
【００３１】
また、段差部１４はガイドウォール始点１０ａとガイドウォール終点１０ｂの間であれば、どこに位置していてもよい。ただし、ガイドウォール始点１０ａのすぐ下流側は、ガイドウォール始点１０ａの形状によっては渦などができやすく、不安定な流れになりやすい。段差部１４によって有効な効果を得るためには、ある程度ガイドウォール１０に沿った流れとなる部分に段差部１４を設けるのが好ましい。図２に示したように、段差部１４を略ガイドウォール１０に沿った流れとなる付近に設けることで、ガイドウォール１０に沿った流れが剥離するのを抑制する作用が効果的に働く。
【００３２】
図９は本実施の形態に係り、空気調和機本体上部１ｄにおいて、吸込口２が本体長手方向に分割されている構成を示す斜視図である。図９に示すように、回転軸方向の中央付近で例えば分割部２Ｃによって第１吸込口２Ａと第２吸込口２Ｂに二分割されている。電気集塵器２や追加フィルタなどが熱交換器７の上流側に左右非対称で配設され、吸込通風抵抗が左右で異なる構成となり、中央付近に分割部２Ｃを設けることがある。
【００３３】
この構成例でも、図６〜図８に示したように、羽根車回転軸方向Ｌに伸びる階段状の段差部１４をガイドウォール１０に形成することで、貫流ファン８の低騒音化及び高効率化が図れ、静粛で省エネルギー化できる空気調和機が得られる。このように吸込口２が羽根車８ａの回転軸方向Ｌに２分割されて第１吸込口２Ａと第２吸込口２Ｂより構成されている場合には、吸込口２を二分割する分割部２Ｃが抵抗となる。このため、分割部２Ｃの下流側で羽根車８ａが吸込み及び吹出しにくくなる。このため、分割部２Ｃの下流に相当する位置では他の領域に比べて吹出風速が低くなる可能性がある。図１０（ａ）は羽根車８ａからの吹出風速Ｖの分布を示している。横方向は羽根車回転軸方向Ｌであり、縦方向に風速Ｖを示している。図に示すように、分割部２Ｃの下流部分で風速Ｖが低くなっている。
【００３４】
図１０（ｂ）は、ガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す正面図であり、貫流ファンの羽根車８ａを外して示すが、羽根車８ａの位置は点線で示す。１０（ａ）と１０（ｂ）において、回転軸方向Ｌの位置をほぼ一致させている。また、図１１はガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。この構成例において、第１、第２吸込口２Ａ、２Ｂに対応して、段差部１６は左右に分割して第１段差部１６Ａと第２段差部１６Ｂの２箇所に形成している。即ち、回転軸方向Ｌで中央付近の分割部２Ｃに相当する中央部Ｂには段差部１６を形成していない。この第１、第２段差部１６Ａ、１６Ｂの詳しい断面形状は、図２、図６〜図８における段差部１４と同様である。
【００３５】
羽根車８ａの吹出風速が比較的高い部分、例えば吹出風速がＶｓ以上になる部分、ガイドウォール１０に第１、第２段差部１６Ａ、１６Ｂを形成している。即ち第１、第２吸込口２Ａ、２Ｂの下流に相当する位置で吹出風速が高くなり、図６に示したガイドウォール表面近傍の流れも高速でガイドウォール１０に衝突する。高速流が接するガイドウォール１０の表面積が大きいと騒音が大きくなるのであるが、段差部１６Ａ、１６Ｂの段差最深部付近に渦を生成させてその近傍に負圧を発生させる。そして、ガイドウォール１０表面を通る高速流が剥離するのを抑制しつつ高速流が接するガイドウォール１０の表面積を減少させる。これによって、騒音を低減できる。
【００３６】
さらに、第１、第２段差部１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ回転軸方向Ｌに伸び、高速流が衝突すると考えられる部分の例えば全面に設けている。回転軸方向Ｌで吹出風速に分布があり、段差部１６Ａ、１６Ｂによって生じる渦の大きさも回転軸方向Ｌで変化する。このため、回転軸方向Ｌで圧力変動が緩和されてさらに低騒音化を図ることができる。また、段差部１６では複数の段差、例えば図１０、図１１では５本の段差を連接して構成している。このため、吹出流れの圧力変動は、吹出領域Ｅ２で吹出口３に向かって徐々に拡散されるので、さらに低騒音化を図ることができる。
【００３７】
特に吹出風速が低い部分Ｂには段差部１６Ａ、１６Ｂを形成していない。吹出風速が低い場合、ガイドウォール１０に衝突することによる騒音はあまり問題ではない。この部分に段差部１６を形成すると、生じる渦によって流れを阻害する可能性がある。そこで、この構成例では、吹出流れが高速である部分のみに第１、第２段差部１６Ａ、１６Ｂを設け、高速流による騒音を低減している。
【００３８】
羽根車８ａの上流側の構成によっては、羽根車８ａからの吹出風速Ｖの分布が図１２のようになる場合もある。図１２は横方向に羽根車８ａの回転軸方向Ｌを示し、縦方向に風速Ｖを示す。この時にも、吹出流れが高速である部分、例えば吹出風速ＶがＶｓ以上になる部分のガイドウォール１０に、複数の段差を階段状に連ねた段差部１６を設ければ、高速流による騒音を低減することができる。
ここで、閾値とするＶｓは、貫流ファン８の送風量によっても異なるので
【００３９】
上記では、説明の都合上、吹出風速Ｖが所定の風速Ｖｓ以上になる部分に段差部１６を設けるとした。この所定の風速値Ｖｓは空気調和機や貫流ファンの大きさや風路の構成によって異なる。このため一概に設定できないが、経験的、または実験的に設定したり、シミュレーションによって設定することができる。また、回転軸方向Ｌの両端部で吹出風速は最も低くなるので、例えば両端部における風速と最も速い部分の風速との中間値以上の値をＶｓとして設定するなどしてもよい。
【００４０】
以上のように、室内空気が吸い込まれる吸込口２と、吸い込まれた室内空気と熱交換する熱交換器７と、熱交換された室内空気が室内へ吹き出される吹出口３と、吸込口２と吹出口３の間の熱交換器７の下流側に設けられ、空気調和機本体１の長手方向を回転軸方向Ｌとし、モータ１２で回転駆動されて吸込口２から吹出口３へ室内空気を送風する羽根車８ａを有する送風機８と、羽根車８ａの上流側の吸込側流路Ｅ１と下流側の吹出側流路Ｅ２を分離し、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ２の前面側を構成するスタビライザー９と、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ２の背面側を構成する渦巻状のガイドウォール１０と、ガイドウォール１０の少なくとも一部に設けられ、羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で略三角形にくぼんだ形状であって回転軸方向Ｌに伸びる段差１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅを複数本並設し、送風機８の送風する方向に階段状となる段差部１４と、を備えたことにより、ガイドウォール１０表面での剥離を抑制し、圧力変動を拡散して低騒音な空気調和機を得ることができる効果がある。
【００４１】
また、羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で、段差部１４の１つの段差の上流側端部を段差開始部１４ａとし、段差の略三角形状に最も深くくぼんだ部分を段差最深部１４ｂとし、段差の下流側端部を段差終了部１４ｄとし、羽根車８ａの回転中心Ｏと段差開始部１４ａを結ぶ長さＣ１、羽根車８ａの回転中心Ｏと段差最深部１４ｂを結ぶ長さＣ２、羽根車８ａの回転中心Ｏと段差終了部１４ｄを結ぶ長さＣ３の間の関係を、Ｃ１＜Ｃ２≦Ｃ３となるように段差を構成したことにより、ガイドウォール１０近傍の流れを阻害することなく通風抵抗を低減でき、消費電力を低減できる空気調和機を得ることができる効果がある。
【００４２】
また、羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で、段差部１４の１つの段差の上流側端部を段差開始部１４ａとし、段差の略三角形状に最も深くくぼんだ部分を段差最深部１４ｂとし、段差の下流側端部を段差終了部１４ｄとし、段差開始部１４ａと段差最深部１４ｂを結ぶ長さｈ、段差最深部１４ｂと段差終了部１４ｄを結ぶ長さＳの間の関係を、ｈ＜Ｓとなるように段差を構成したことにより、段差最深部１４ｂ付近に渦Ｇ１を確実に発生させて負圧を生じさせることができ、低騒音な空気調和機を得ることができる効果がある。
【００４３】
また、羽根車８ａの回転軸方向Ｌで、羽根車８ａから吹出される空気流が高速となる部分のガイドウォール１０に段差部１４を設けたことにより、高速流が接するガイドウォール１０の表面積を縮小して、低騒音化を図ることができる空気調和機を得ることができる効果がある。
【００４４】
また、吸込口２は羽根車８ａの回転軸方向Ｌに二分割されて第１吸込口２Ａと第２吸込口２Ｂより構成され、第1吸込口２Ａの下流に相当する位置のガイドウォール１０に設けた第１段差部１６Ａと、第２吸込口２Ｂの下流に相当する位置のガイドウォール１０に設けた第２段差部１６Ｂと、を備えたことにより、高速流が接するガイドウォール１０の部分に段差部１６Ａ、１６Ｂを設け、高速流が接するガイドウォール１０の表面積を縮小して、低騒音化を図ることができる空気調和機を得ることができる効果がある。
【００４５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る空気調和機について図を用いて説明する。本実施の形態は、羽根車８ａの回転軸方向Ｌで両端部付近のガイドウォール１０に関するものである。図１３は本実施の形態の空気調和機に係り、ガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す正面図であり、貫流ファンの羽根車８ａを外して示すが、羽根車８ａの位置は点線で示す。また、図１４はガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。図中、実施の形態１と同一符号は同一、又は相当部分を示す。
【００４６】
図１３及び図１４に示すように、本実施の形態における段差部１７Ａ、１７Ｂは、低速度の吹出流れＦｓが流れる付近、例えばガイドウォール１０の回転軸方向Ｌの両端部に設けている。両端部の側壁に隣接するように設けた段差部１７Ａ、１７Ｂは、複数の段差、例えば５本の段差を並設して階段状に連ねて構成する。その回転軸Ｏに垂直な断面形状は図７と同様、略三角形状にくぼんだ形状である。この構成では、ガイドウォール１０の両端部に流路縮小部材としてサージングブロック１５を備えているので、段差部１７Ａ、１７Ｂは、サージングブロック１５に隣接して設けている。また、段差部１７Ａ、１７Ｂのそれぞれは、回転軸方向Ｌには、一端部が、サージングブロック１５の内側であり、他端部が、少なくとも羽根車８ａの端部から２つ目の羽根車単体８ｄにかかるように、伸びて構成する。即ち、段差部１７Ａは、羽根車８ａのファンシャフト側の羽根車単体８ｄ１及び羽根車単体８ｄ１の内側に隣り合う羽根車単体８ｄ２の一部にまたがる様に設ける。また、段差部１７Ｂは、ファンモータ側の羽根車単体８ｄ３及び羽根車単体８ｄ３の内側に隣り合う羽根車単体８ｄ４にまたがる様に設ける。
【００４７】
図１３の羽根車８ａの回転軸方向Ｌにおける両端部の羽根車８ｄ１、８ｄ３から吹出されてガイドウォール１０の近傍の流れは、羽根車回転軸方向Ｌの中央付近から吹出される高速流れＦｆに対し低速で不安定な流れＦｓになりやすい。図１５は羽根車８ａの回転軸Ｏに垂直な断面で、回転軸方向Ｌの両端部の羽根車単体８ｄ１、８ｄ３付近におけるガイドウォール１０近傍の吹出流れを示す説明図である。図において、点線Ｆｆは速度の速い流れを示し、Ｆｓは速度の遅い流れを示す。空気調和機本体が長時間運転され部屋１１の空気に含まれるホコリがフィルタ５に堆積し、貫流ファン８の通風抵抗が増加すると、羽根車８ａの回転軸方向Ｌの両端部からの吹出流れは風速が低下する。ガイドウォール１０付近を見ると、高速流れＦｆはガイドウォール１０に届かずにガイドウォール１０から離れた位置を通り、低速流れＦｓがガイドウォール１０の近くを流れる。このように両端部における吹出流れの風速が低下してすると、この付近が極低速領域となって吹出口３から高湿度である部屋の空気が逆流する可能性がある。この逆流が生じると、冷房運転時、冷やされている吹出口３に結露が生じ、最悪の場合には結露水が羽根車８ａの吹出流れと共に部屋１１へ吹出され床を汚してしまう恐れがあった。
【００４８】
本実施の形態では羽根車８ａの回転軸方向Ｌの両端部に段差部１７Ａ、１７Ｂを設けている。例えばフィルタ５へホコリが堆積した時などに生じるガイドウォール１０近傍の低風速で不安定な流れＦｓは、段差最深部１７ｂで渦Ｇ１が生成されることで負圧が発生し、流れＹのように段差法面部１７ｃに引き寄せられる。そして、再付着し段差法面部１７ｃに沿って流れて段差終了部１７ｄに流れていく。このように低風速で不安定な流れＦｓがガイドウォール１０に接することで、ガイドウォール１０の表面から離れようとする流れがガイドウォール１０の表面に沿うように拡散され、剥離しにくくなる。
【００４９】
また、羽根車８ａの両端部の羽根車単体８ｄ１、８ｄ３に対し、それぞれ隣り合う羽根車単体８ｄ２、８ｄ４の位置に、段差部１７Ａ、１７Ｂをまたがって形成している。羽根車単体８ｄ１、８ｄ３と羽根車単体８ｄ２、８ｄ４付近での吹出流れを比較すると、相対的に羽根車単体８ｄ１、８ｄ３で負圧となり、羽根車単体８ｄ２、８ｄ４で高圧となる。
羽根車単体８ｄ２、８ｄ４から吹出された流れが、相対的に負圧となる両端部の羽根車単体８ｄ１、８ｄ３へ段差部１７Ａ、１７Ｂの段差最深部１７ｂを通り、回転軸方向Ｌの両端部へ流れが誘引される。このため、羽根車８ａの両端部の方向に吹出流れを拡散でき、この部分での風速を上昇できることで、室内からの逆流を確実に防止できる。
【００５０】
その結果、例えばホコリがフィルタに堆積しても逆流現象が発生しにくい貫流ファンが得られ、この貫流ファンを搭載することで高品質な空気調和機が得られる。
【００５１】
以上のように、段差部１７を、ガイドウォール１０の回転軸方向Ｌの両端部に接続されている側壁に隣接するように、ガイドウォール１０の回転軸方向Ｌの両端部に設けたことにより、段差最深部１７ｂに生じる負圧によってガイドウォール１０に沿うように流れを拡散し、この付近での逆流の発生を防止して高品質な空気調和機が得られる効果がある。
【００５２】
また、送風機８の羽根車８ａは回転軸方向Ｌに複数に分割された羽根車単体８ｄを固着して構成され、ガイドウォール１０の回転軸方向Ｌの両端部に設けた段差部１７Ａ、１７Ｂの回転軸方向Ｌの長さを、両端部の羽根車単体８ｄ１、８ｄ３にそれぞれ固着されている隣の羽根車単体８ｄ２、８ｄ４にかかるように伸びて構成したことにより、段差最深部１７ｂを通る回転軸方向Ｌの流れを誘引して極低速域を確実に低減することで逆流を防止できる空気調和機が得られる効果がある。
【００５３】
図１６は、本実施の形態による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車８ａを外した場合のガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。この構成例では、羽根車回転軸方向Ｌの一端部から他端部まで伸びた段差部１８を形成する。段差部１８によって、回転軸方向Ｌの中央部分では実施の形態１で述べたような低騒音化及び省エネルギー効果が得られ、回転軸方向Ｌの両端部では室内からの逆流を防止できる高品質な空気調和機が得られる。図１６のように、ガイドウォール１０の側壁、ここではサージングブロック１５の内側で回転軸方向Ｌの全体のガイドウォール１０に段差部１８を形成することで、図８と図１５の両方の作用効果が得られる。即ち、吹出流れが高速である回転軸方向Ｌの中央部では、高速流Ｆｆが接するガイドウォール１０の表面積を減少しガイドウォール１０の表面からの剥離も抑制されることで、低騒音化及び省エネルギー化できる。さらに吹出流れが低速で不安定である両端部では、吹出流れＦｓをガイドウォール１０の表面側に拡散して、室内からの逆流を防ぐことができ、高品質な空気調和機が得られる。
【００５４】
以上のように、回転軸方向Ｌでガイドウォール１０の一端部から他端部まで伸びるように段差部１８を形成したことにより、段差部１８に生じる負圧によって吹出流れの剥離を防止し、低騒音化、省エネルギー化及び逆流を防止できる空気調和機が得られる効果がある。
【００５５】
図１７は、本実施の形態による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車８ａを外した場合のガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。この構成例では、羽根車回転軸方向Ｌの一端部から他端部まで伸びた段差部１９を形成する。そして、回転軸方向Ｌの数箇所で段差部１９を分割する複数の仕切り、例えば３本の分割リブ１３を設け、段差部１９を４箇所に分割している。分割リブ１３は、回転軸Ｏに垂直な方向に伸び、中央部と両端部に設けたそれぞれの段差部１９の段差開始部１９ａと段差終了部１９ｄを結ぶ壁面を有する仕切りである。
【００５６】
図１６のように、中央部分と両端部分の全体に伸びた段差部１８を設けると、前述したように、中央部から両端部に向かって吹出流れを拡散できる効果が得られる。一方、中央部の吹出流れの高速流Ｆｆと両端部の吹出流れの低速流Ｆｓの速度の違いによっては、中央部から両端部へ多く流れ過ぎる可能性もある。そこで、図１７に示した構成例では回転軸方向Ｌに垂直の方向に伸びるように分割リブ１３を設ける。分割リブ１３の羽根車８ａに対向する面は、段差部１９を設けていないガイドウォール１０の仮想表面とほぼ一致するように構成する。この分割リブ１３によって、中央部を流れる高速流Ｆｆが段差部１９を通って両端部へ過剰に流れるのが阻止される。分割リブ１３の羽根車８ａに対向する面と羽根車８ａの間には、段差部１９を形成しない構成の空間が存在する。このため、中央側から両端部へ流れるのをある程度抑制する。即ち、分割リブ１３によって、中央側から両端部へ向かう流れを回転軸Ｏに直交する方向へ強制することで整流する。このように、両端部付近のガイドウォール１０の流れをさらに安定化でき、さらに高品質な空気調和機が得られる。
【００５７】
回転軸Ｏに垂直な断面で、仕切り開始部である分割リブ１３の開始位置１３Ａは、段差部１９の開始位置と同様とし、仕切り終了部である分割リブ１３の終了位置１３Ｂは、段差部１９の終了位置と同様とすればよい。即ち、段差部形成角度θｓの範囲に分割リブ１３を設ける。分割リブ１３は、段差部１９を通って、中央側の高速流が両端部の低速流の部分に過剰に流れるのを阻止する働きを有する。このため、回転軸Ｏに垂直な方向のガイドウォール１０の表面に沿った面では、少なくとも段差部１９が形成されている部分を含むように設けられていればよい。
なお、分割リブ１３を回転軸方向Ｌでどの位置に設けるかについては、図１６に限定されるものではない。少なくとも両端部の近傍に１本ずつ設ければ、両端部付近のガイドウォール１０の流れを整流して安定化できる効果がある。
【００５８】
以上のように、ガイドウォール１０の回転軸方向Ｌの中央部と両端部の間に、回転軸Ｏに垂直な方向に伸び、中央部と両端部に設けたそれぞれの段差部１９の段差開始部１９ａと段差終了部１９ｄを結ぶ壁面を有する仕切り１３を備え、中央部を流れる高速流が段差部１９を通って両端部へ過剰に流れるのを阻止することにより、段差部１９の効果を有効に発揮でき、安定した流れを得て、高品質な空気調和機が得られる効果がある。
【００５９】
図１８は、本実施の形態による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車８ａを外した場合のガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。この構成例では、段差部２０、２１は回転軸方向Ｌで３分割され、中央部段差部２０と両端部段差部２１の段差部形成角度θｓ及び複数の段差の法面長さＳを変化させている。例えば、中央部段差部２０の段差部形成角度θｓ（ｃ）と、両端部段差部２１の段差部形成角度θｓ（ｅ）とで、段差開始部及び段差終了部をそれぞれ送風方向にずらすと共に、θｓ（ｃ）＜θｓ（ｅ）としている。さらに、中央部段差部２０と両端部段差部２１を共に、複数の段差の段差幅である法面長さＳｃとＳｅを上流側から下流側に向かって徐々に長くしている。
【００６０】
前述の様に、ガイドウォール１０の周辺の流れは、回転軸方向Ｌの中央部分で高速流であり、両端部で低速流になる。そこで、両端部段差部２１の開始位置を中央部段差部２０の開始位置よりも上流側に構成している。羽根車８ａから吹出された速度分布を有する流れのうちの両端部の流れは、両端部段差部２１で渦を発生し、段差最深部で負圧になる。
これによって、両端部の近くを流れる中央部の流れは、両端部に引き寄せられて、両端部に向かう成分を有する流れとなる。このため、回転軸方向Ｌで、吹出流れの速度差が若干緩和され、両端部付近の低速度の流れが、ガイドウォール１０の両端部側に拡散されるので、室内からの逆流をさらに確実に防止できる。
【００６１】
また、両端部段差部２１と中央部段差部２０の段差最深部の位置が互いにずれるので、中央部から両端部へ向かう流れが多くなりすぎるのを防止できる。即ち、中央部段差部２０と両端部段差部２１との境界部分に図１７で示したような分割リブを設けなくても、中央部側から両端部への流れを整流する作用を発揮する。
【００６２】
また、段差部２０、２１の法面長さのそれぞれを異なるように構成する。ここでは、中央部段差部２０の法面長さＳｃと両端部段差部２１の法面長さＳｅをそれぞれ独立して上流側から下流側に徐々に長くなるように変化させている。回転軸Ｏに垂直な断面で、渦巻状のガイドウォール１０は、流路幅が徐々に広くなるような流路を形成する形状である。
この渦巻状の広がりにつれて段差部の法面長さＳを下流側で長くした場合には、下流部分で風向ベーン直前の流れを整流できる。この後、風向ベーンによって通風抵抗を変化させて室内に吹出す際、吹出し方向をコントロールしやすくなる。また、筐体背面部１ｃを成形する時に、成形型から抜きやすい形状であり、離型が容易な構成である。
【００６３】
一方、段差部２０、２１の法面長さＳｃ、Ｓｅを、上流側から下流側に徐々に短くなるように変化させることもできる。この場合には、徐々に速度が低下してくる吹出流れを、段差部２０、２１の段差最深部に付近に生じる負圧によって、ガイドウォール１０に沿った流れになるように拡散させることができる。このため、幅広い吹出流れを吹出口３から室内に吹出させることができる。このように、部分的に集中した偏った流れではなく、体感性のよい吹出流れが得られる。
【００６４】
図１８では、回転軸方向Ｌによって羽根車８ａの吹出流れの速度や通風抵抗の差に応じて、段差部２０、２１の形状を変化させ、ガイドウォール１０の表面形状を最適化している。これによって、さらに低騒音化でき、省エネルギー化でき、さらに逆流を防止して高品質な空気調和機が得られる。
【００６５】
図１９は、本実施の形態による空気調和機に係り、貫流ファンの羽根車８ａを外した場合のガイドウォール１０とこれと一体に構成されている筐体背面部１ｃを示す斜視図である。この構成例では、段差部２２、２３は回転軸方向Ｌで２分割し、向かって左側の段差部２２と向かって右側の段差部２３とで、段差部形成角度θｓ及び複数の段差の法面長さＳを変化させている。
【００６６】
例えば、吸込側流路Ｅ１で、熱交換器７の上流側で電気集塵器６やフィルタ５よりもさらに細かいホコリが集塵可能な高性能フィルタなどを備える場合がある。このような高性能フィルタを備えた場合、その下流側の通風抵抗が高くなり、低速流れになりやすい。そこで、図１９に示すように、向かって左側の通風抵抗が高い部分では、段差部２２のように段差部形成角度θｓを大きくすることで、低速の吹出流れをガイドウォール１０の表面に拡散させることができる。また、上流側の通風抵抗が低い部分では、段差部２３のように段差部形成角度θｓを小さくすることで、その流れの位置に必要なだけの剥離防止作用や拡散作用を得ることができる。また、段差部２２と段差部２３との境界部分では、複数の段差の最深部の位置をずらして構成していることで、回転軸Ｏ方向の流れが多くなりすぎるのを制御でき、吹出流れを回転軸Ｏに直行する方向に向けて整流できる。
このように、羽根車８ａの回転軸方向Ｌでの通風抵抗の差によって段差部２２、２３の形状を最適化することで、さらに低騒音化でき、省エネルギー化でき、さらに高品質な空気調和機が得られる。
【００６７】
ここで、図１８、図１９に示した段差部の形状の最適化とは、回転軸方向Ｌで段差部を複数に分割して構成し、分割した複数の段差部における段差開始部の位置を隣接する段差部で異なるようにした。また、分割した複数の段差部における段差開始部の位置を隣接する段差部で異なるようにした。また、分割した複数の段差部における段差最深部の位置を隣接する段差部で異なるようにした。また、分割した複数の段差部における段差終了部の位置を、隣接する段差部で異なるように構成した。このように、隣接する段差部で異なるように構成することで、中央部から両端部への流れを整流できる。また、中央部分の高速流の部分に形成される段差部によって、ガイドウォール１０に沿った流れの表面積を考慮して、騒音を低減できる。また、両端部の低速流の部分に形成される段差部によって、ガイドウォール１０に沿った流れになるように拡散でき、室内からの逆流を防いで、信頼性の高い空気調和機を得ることができる。
【００６８】
このように、回転軸方向Ｌに段差部を分割すれば、ガイドウォール１０に沿って流れて来る風速や風量に応じて、段差部の形状を回転軸方向Ｌに変化させて構成することができる。
もちろん、隣接する段差部で、段差開始部の位置及び段差最深部の位置及び段差終了部の位置のすべてを変化させるのではなく、少なくとも１つの位置を変化させれば、ある程度その部分における通風抵抗に応じて最適化でき、また、ある程度の回転軸方向Ｌの整流効果を得ることができる。逆に、変化のさせ方によって、整流効果を制御できる。
また、隣接する段差部で、全く同様の段差の構成とし、その最上流側の段差の段差開始位置を隣接する段差部で若干ずらすことによっても、段差開始部の位置及び段差最深部の位置及び段差終了部の位置を変化させることができる。
【００６９】
以上のように、回転軸方向Ｌで段差部を複数に分割して構成し、分割した複数の段差部２０、２１、２２、２３における段差開始部の位置または段差最深部の位置または段差終了部の位置を、隣接する段差部２０と２１、又は段差部２２と２３で異なるように構成したことにより、回転軸方向Ｌでの通風抵抗の差に応じてカイドウォール１０の表面形状を最適化でき、さらに低騒音化、省エネルギー化、及び高品質化を図ることができる空気調和機が得られる効果がある。
【００７０】
また、段差部を構成する１つの段差の段差最深部と段差終了部とを結ぶ長さＳを、複数の段差に対して上流側から下流側に向かって徐々に長くまたは徐々に短く変化させたことにより、以下の効果を有する。
即ち、１つの段差の段差最深部と段差終了部とを結ぶ長さＳを、複数の段差に対して上流側から下流側に向かって徐々に長く変化させることにより、段差部を設ける効果に加え、吹出方向をコントロールしやすく、製造時に離型しやすい空気調和機が得られる効果がある。
また、１つの段差の段差最深部と段差終了部とを結ぶ長さＳを、複数の段差に対して上流側から下流側に向かって徐々に長く変化させることにより、段差部を設ける効果に加え、吹出側流路Ｅ２の流路に吹出流れを拡散でき、段差部を設ける効果に加え、確実に逆流を防止して信頼性の高い空気調和機が得られる効果がある。
【００７１】
なお、実施の形態１では、段差部を構成する段差の法面部長さＳはをすべて同様としたが、上流側から下流側に向かって徐々に長くまたは短く変化させてもよい。また、図１０、図１１の段差部１６Ａ、１６Ｂや、図１３、図１４の段差部１７Ａや１７Ｂのように、回転軸方向Ｌで複数に分割して構成されている段差部では、分割した複数の段差部における段差開始部の位置または段差最深部の位置または段差終了部の位置を、分割した段差部で異なるように構成してもよい。
【００７２】
また、実施の形態１及び実施の形態２では、段差部を構成する複数の段差の段差最深部を、回転軸方向Ｌに平行に構成したが、これに限るものではない。回転軸方向Ｌに対して若干傾斜するように構成してもよい。段差部は、回転軸方向Ｌに伸びて構成されていれば、この方向で渦Ｇ１の大きさが変化して圧力変動が緩和され、低騒音化が図れる。
また、複数の段差をほぼ平行に配置したが、互いに平行でなく、若干傾いていてもよい。段差部は、回転軸Ｏに垂直な方向の断面で、複数の段差がほぼ階段状に構成されていれば、送風方向に吹出流れの圧力変動が徐々に拡散され、低騒音化が図れる。
【００７３】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る空気調和機を図を用いて説明する。なお、主な構成及び対応する符号は実施の形態１または実施の形態２と同様である。図２０は筐体背面部１ｃを一部分解して示す斜視図である。筐体背面部１ｃにはガイドウォール１０の背面部分に下層基盤１０ｃが形成され、そのガイドウォール表面側には複数の下層側勘合部、例えば凹凸形状のガイド穴１０ｄを有する。ガイドウォールの表面ピース２５は、ここでは例えば回転軸方向Ｌに５つの部分２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅで構成している。表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅのそれぞれの裏面は、ガイドウォールの固定位置に該当する下層基盤１０ｃの下層側嵌合部１０ｄに嵌合するように、ガイド穴１０ｄにはめ込み可能に構成する。実施の形態１及び実施の形態２で説明したいずれかの構成の段差部２６ｂ、２６ｄを設ける。
【００７４】
回転軸方向Ｌで、両端部２５ａ、２５ｅ、中央部２５ｃ、両端部と中央部の中間部２５ｂ、２５ｄのように分割して、吸込領域Ｅ１側での通風抵抗分布により、各部分のガイドウォール１０の表面形状を、例えばシミュレーションなどによって最適化して決定する。
図２０の場合には、例えば両端部２５ａ、２５ｅ、中央部２５ｃには段差部２６を設けず、両端部と中央部の中間部２５ｂ、２５ｄに段差部２６ｂ、２６ｄを設ける。そして、それぞれの表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅを一体または別体に構成し、各表面ピースの裏面に、ガイドウォール１０の固定位置に該当する下層基盤１０ｃの下層側勘合部であるガイド穴１０ｄに勘合させることで、筐体背面部１ｃに固着する。
【００７５】
このように構成すれば、ガイドウォール１０の表面を複数に分割した複数の表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅで、各表面ピースの組み合わせが変更可能である。使用する環境状況によって異なる形状のガイドウォール１０を製造する際でも、筐体背面部１ｃを共通にして規格化でき、容易に変更できることで、環境状況の変化に対応して汎用化できる。さらにその環境状況に適した形状のガイドウォール１０を構成できる。
これによって、低騒音化でき、省エネルギー化でき、さらに高品質な空気調和機が得られる。
【００７６】
また、このように形成することで、通風抵抗が羽根車長手方向Ｌで異なる仕様の構成でも、筐体背面部１ｃを共通としてガイドウォールの表面ピース２５を変更するだけで対応できる。このため、ガイドウォール１０の少なくとも一部に段差部を有することで、低騒音化、省エネルギー化、及び高信頼性の空気調和機を構成でき、さらに全体の大型な型の製作及び成形が不要で、仕様変更の対応がしやすく、製造コストの低減が図れる。その結果、安価な製品を提供することができる。
【００７７】
図２０では、ガイドウォール１０を回転軸方向Ｌに５ピースに分割して、ガイドウォールの表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅをガイドウォールの下層基盤１０ｃに勘合するように構成した。これによって、各ピースの形状を自由自在に設計することができる。また、一度運転してみて、運転状態の騒音や逆流状態を測定し、設計をさらに最適になるように容易に変更できる。
なお、５ピースに限るものではなく、例えば羽根車８ａの回転方向、即ち回転軸Ｏに垂直な方向に構成を分割してもよい。
また、勘合部１０ｄは凹凸によって勘合させる構成に限らず、爪状ではめ込まれるようにしてもよい。また、他の構成でもよい。
【００７８】
以上のように、室内空気が吸い込まれる吸込口２と、吸い込まれた室内空気と熱交換する熱交換器７と、熱交換された室内空気が室内へ吹き出される吹出口３と、吸込口２と吹出口３の間の熱交換器７の下流側に設けられ、空気調和機本体１の長手方向を回転軸方向Ｌとし、モータ１２で回転駆動されて吸込口２から吹出口３へ室内空気を送風する羽根車８ａを有する送風機８と、羽根車８ａの上流側の吸込側流路Ｅ１と下流側の吹出側流路Ｅ２を分離し、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ１の前面側を構成するスタビライザー９と、羽根車８ａから吹出口３までの吹出側流路Ｅ２の背面側を構成する渦巻状のガイドウォール１０と、ガイドウォール１０の表面の下層に設けられ、ガイドウォール１０の表面側に下層側嵌合部１０ｄを有する下層基盤１０ｃを備え、ガイドウォール１０の表面を複数に分割した複数の表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅで構成すると共に、表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅのそれぞれの裏面はガイドウォールの固定位置に該当する下層基盤１０ｃの下層側嵌合部１０ｄに嵌合するように形成し、各表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの組み合わせを変更可能としたことにより、カイドウォール１０の表面を通風抵抗に応じて最適な形状として、低騒音化、省エネルギー化、及び高信頼性の空気調和機を得ることができ、さらに、通風抵抗が回転軸方向Ｌで異なる構成のものでも、筐体背面部１ｃを共通にガイドウォールピース１６を変更するだけで済み、全体の大型な型の製作および成形が不要で、仕様変更の対応がしやすく、製造コストの低減が図れ、その結果、安価な製品を提供することができる。
【００７９】
また、複数の表面ピース２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅの少なくとも１つの表面ピース２５ｂ、２５ｄは、実施の形態１または２で述べた段差部のうちのいずれか少なくとも１つの段差部を有することを特徴とすることにより、低騒音で省エネルギー化でき、信頼性の高い空気調和機を製作する際の仕様変更に対応しやすく、汎用性のある空気調和機が得られる効果がある。
【符号の説明】
【００８０】
１  空気調和機本体
１ｃ  筐体背面部
１ｄ  空気調和機本体上部
２  吸込口
２Ａ、２Ｂ  第１、第２吸込口
３  吹出口
５  フィルタ
６  電気集塵器
７  熱交換器
８  送風機
８ａ  羽根車
８ｄ  羽根車単体
８ｄ１、８ｄ３  羽根車の両端部の羽根車単体
８ｄ２、８ｄ４  羽根車の両端部から隣り合う内側の羽根車単体
９  スタビライザー
１０  ガイドウォール
１０ａ  ガイドウォール始点
１０ｂ  ガイドウォール終点
１０ｃ  下層基盤
１０ｄ  勘合部
１２  モータ
１３  仕切り
１４  段差部
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ  １つの段差
１４ａ  段差部開始部
１４ｂ  段差部最深部
１４ｃ  段差部法面部
１４ｄ  段差部終了部
１５  流路縮小部材
１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３  段差部
２５  ガイドウォールの表面ピース
２６  段差部
Ｃ１  羽根車回転軸中心Ｏと段差開始部１４ａとの距離
Ｃ２  羽根車回転軸中心Ｏと段差最深部１４ｂとの距離
Ｃ３  羽根車回転軸中心Ｏと段差終了部１４ｄとの距離
Ｅ１  羽根車吸込側流路
Ｅ２  羽根車吹出側流路
Ｆｆ  高速の吹出流れ
Ｆｓ  低速の吹出流れ
Ｇ１  渦
Ｌ  羽根車回転軸方向
Ｏ  羽根車回転軸（回転中心）
ＲＯ  羽根車回転方向
Ｓ  段差最深部と段差終了部との間の長さ（法面部長さ）
ｈ  段差開始部と段差最深部との間の長さ
θｃ  ガイドウォール渦巻角
θｓ  段差部形成角度
【図１】
2010100944.tif 000003
【図２】
2010100944.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010100944.tif 000006
【図５】
2010100944.tif 000007
【図６】
2010100944.tif 000008
【図７】
2010100944.tif 000009
【図８】
2010100944.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010100944.tif 000012
【図１１】
2010100944.tif 000013
【図１２】
2010100944.tif 000014
【図１３】
2010100944.tif 000015
【図１４】
2010100944.tif 000016
【図１５】
2010100944.tif 000017
【図１６】
2010100944.tif 000018
【図１７】
2010100944.tif 000019
【図１８】
2010100944.tif 000020
【図１９】
2010100944.tif 000021
【図２０】
2010100944.tif 000022
【国際調査報告】
2010100944.tif 000023
2010100944.tif 000024