(57)【要約】【課題】  室内ユニットから所定風量を得るのに必要なファンモータ入力や回転数を低減することができる空気調和機を提供する。【解決手段】  室内ユニット８にそれぞれ少なくとも一つの吸込み口６と吹出し口７が設けられ、ファンモータに連結されたクロスフローファン１、前面熱交換器２および背面熱交換器３を有する空気調和機において、クロスフローファン１の回転中心よりも上方に位置する前面熱交換器２の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点が、クロスフローファン１の回転中心よりも、前面熱交換器側２に位置し、クロスフローファン１の翼の出口角β２を２２°≦β２≦２８°とした。【選択図】        図６
2005274051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内ユニットにそれぞれ少なくとも一つの吸込み口と吹出し口が設けられ、ファンモータに連結されたクロスフローファン、前面熱交換器および背面熱交換器を有する空気調和機において、
前記クロスフローファンの回転中心よりも上方に位置する前記前面熱交換器の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、前記背面熱交換器の最も前記前面熱交換器に近い点が、前記クロスフローファンの回転中心よりも、前記前面熱交換器側に位置し、前記クロスフローファンの翼の出口角β２を２２°≦β２≦２８°としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
室内ユニットにそれぞれ少なくとも一つの吸込み口と吹出し口が設けられ、ファンモータに連結されたクロスフローファン、前面熱交換器および背面熱交換器を有する空気調和機において、
前記クロスフローファンの回転中心よりも上方に位置する前記前面熱交換器の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、前記背面熱交換器の最も前記前面熱交換器に近い点が、前記クロスフローファンの回転中心よりも、前記前面熱交換器側に位置し、クロスフローファンの翼の入口角β１を９１°≦β１≦１００°としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
室内ユニットにそれぞれ少なくとも一つの吸込み口と吹出し口が設けられ、ファンモータに連結されたクロスフローファン、前面熱交換器および背面熱交換器を有する空気調和機において、
前記クロスフローファンの回転中心よりも上方に位置する前記前面熱交換器の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、前記背面熱交換器の最も前記前面熱交換器に近い点が、前記クロスフローファンの回転中心よりも、前記前面熱交換器側に位置し、クロスフローファンの翼の外径をＤ、最大反りをｈｃとしたとき、０．０２５≦ｈｃ／Ｄ≦０．０２８としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
前面熱交換器および背面熱交換器の風上側にそれぞれ通風抵抗体を少なくとも１種類以上有し、前記前面熱交換器側の前記通風抵抗体の通風抵抗を、前記背面熱交換器側の前記通風抵抗体の通風抵抗と同じか、または、前記背面熱交換器側の前記通風抵抗体の通風抵抗より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
クロスフローファンの翼の外径をＤ、吸込みパネルと前面熱交換器の最大距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｄ≧０．４としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和機に係り、特に、室内ユニットから所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を低減することができるクロスフローファンを有する空気調和機に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機は、熱交換器の配置を変えずにクロスフローファンの翼形状を変える、または、クロスフローファンの翼形状は変えずに熱交換器の配置を変えることにより、クロスフローファンの空力性能や熱交換器の伝熱性能を改善していた。
【０００３】
クロスフローファンの翼形状を変えずに熱交換器の配置を変えた従来の空気調和機は、クロスフローフアンの上方にλ形に組み合わされた状態で前面側熱交換器及び背面側熱交換器を配設し、前面側熱交換器及び背面側熱交換器にそれぞれ最大の熱交換性能を発揮させることによって室内ユニットの性能を向上させている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２９３６４号公報（段落０００９〜００１５、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の空気調和機は、熱交換器の配置を変えずにクロスフローファンの翼形状を変え場合、熱交換器の配置により、クロスフローファン吸込み領域における風の流入方向が規定されるため、吸込み領域において翼が失速しないような翼形状となり、吹出し領域において風の出にくい翼形状となる。
【０００６】
一方、クロスフローファンの翼形状を変えずに熱交換器の配置を変えた場合、熱交換器の配置により、クロスフローファン吸込み領域における風の流入方向が変わり、翼の迎え角も変わるため、最適な翼形状となっていない。
このように、従来の空気調和機は、クロスフローファンの形状は変えずに熱交換器の配置を変える、または、熱交換器の配置を変えずにクロスフローファンの形状を変えていたため、室内ユニットから所定風量を得るのに必要なファンモータ入力や回転数が大きいという課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、室内ユニットから所定風量を得るのに必要なファンモータ入力や回転数を低減することができる空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、室内ユニットにそれぞれ少なくとも一つの吸込み口と吹出し口が設けられ、ファンモータに連結されたクロスフローファン、前面熱交換器および背面熱交換器を有する空気調和機において、前記クロスフローファンの回転中心よりも上方に位置する前記前面熱交換器の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、前記背面熱交換器の最も前記前面熱交換器に近い点が、前記クロスフローファンの回転中心よりも、前記前面熱交換器側に位置し、前記クロスフローファンの翼の出口角β２を２２°≦β２≦２８°としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、クロスフローファンの回転中心よりも上方に位置する前面熱交換器の、水平に対する設置角度αを６５°≦α≦９０°とし、背面熱交換器の最も前記前面熱交換器に近い点が、前記クロスフローファンの回転中心よりも、前記前面熱交換器側に位置し、前記クロスフローファンの翼の出口角β２を２２°≦β２≦２８°としたもので、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力、回転数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わる空気調和機の室内ユニットの断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係わる室内ユニット内の空気の流跡を表す図、図３、図４はこの発明の実施形態１の構成を示すクロスフローファンの翼の構成図である。
【００１１】
図１において、室内ユニット８は、前面パネルの５６の前面と上面に吸込口６が設けられ、下面に吹出口７が設けられた室内ユニット８と室内ユニット８の吹出口７に対応して設けられたクロスフローファン１、上縁部及び下縁部がそれぞれ後退して形成され、前面と上面の吸込口６にそれぞれ対向するように設けられた前面熱交換器２、前面熱交換器２の背面側に、上縁部がこの前面熱交換器２の上縁部に近接して上面の吸込口６に対向する位置に、下縁部が前面熱交換器２から離れる方向に傾斜して配置された背面熱交換器３、前面パネル５６の内側に設けられた空気清浄フィルター５、クロスフローファン１内に発生する空気がスムースに流動するようにするスタビライザー３９、前面熱交換器２に設けられた補助熱交換器４３及び背面熱交換器３に設けられた補助熱交換器４４を備えている。また、クロスフローファン１の回転中心点をＯ、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点をＡで示し、また、前面熱交換器２の設置状態は、前面熱交換器２上部の設置角度４で示している。
【００１２】
次に、室内ユニット８の動作について図１〜１１により説明する。
図２は室内ユニット８内の空気の流跡を表す図であるが、吸込み領域１０はクロスフローファン１の吸込み領域の一部、吹出し領域３８はクロスフローファン１の吹出し領域の一部である。また、領域４０はスタビライザー３９近傍の領域４０である。そして、空気９は矢印１１に示すように背面熱交換器３の方向からファン吸込み領域１０に流入している。
また、図３において、クロスフローファンの翼１３、翼１３の負圧面１４、圧力面１５、翼１３の前縁１８の端点Ｂ、後縁１９の端点Ｃを示し、迎え角１２は直線ＢＣと点Ｂにおける空気９の相対速度ベクトル１７とのなす角度であり、矢印１６の方向を正とする。
【００１３】
図４において、出口角２０、入口角２１、翼弦２２、翼弦２２の長さを表す翼弦長２３、反り線２４、翼弦２２上の点Ｄから垂線を引き、反り線２４と交わる点Ｅとしたとき、線分ＤＥの最大長さを表す最大反り２５、最大翼厚さ４１、クロスフローファン１の回転中心Ｏを中心とし、点Ｂを通る円２６、クロスフローファン１の回転中心Ｏを中心とし、点Ｃを通る円２７を示し、円２６の半径は円２７よりも大きい。ここで、出口角２０は反り線２４と円２６とのなす角度であり、入口角２１は反り線２４と円２７とのなす角度であり、翼弦２２は線分ＢＣであり、最大翼厚さ４１は負圧面１４と圧力面に接する円の最大直径である。
【００１４】
上記の構成において、クロスフローファン１がファンモータ（図示せず）の作動により回転すると、室内ユニット８の外部にある空気９が吸込み口６から吸引され、空気清浄フィルター５、前面熱交換器２および背面熱交換器３、クロスフローファン１を経由して、吹出し口７から吹出される。ここで、空気清浄フィルター５は空気９に含まれているほこりを除去し、前面熱交換器２および背面熱交換器３は空気９と熱交換を行い、空気９を冷房運転時は冷却、暖房運転時は加熱する。
【００１５】
ここで、クロスフローファン１の翼１３の相対速度分布を図５により説明する。図５はファン吸込み領域１０において迎え角が大きく、負圧面１４で剥離が生じている様子を示している。このように、負圧面１４で剥離が生じると所定の風量を得るのに必要なファンモータ入力、ファン回転数が大きくなる、という問題がある。
【００１６】
負圧面１４における剥離を抑制する方法は、図２に示すように空気９を背面熱交換器３の方向からファン吸込み領域１０に流入させるのではなく、前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０に流入させる方法と、翼１３の出口角２０を小さくする等の翼１３の形状を修正する方法がある。しかし、後者の方法では吹出し領域において風が流れにくい形状となるため、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力、ファン回転数が大きくなる、という問題があるので、前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０に流入させる方法が望ましい。
【００１７】
次に前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０に流入させる方法について図６〜９により説明する。図６はこの発明の実施形態１の構成を示す空気調和機の構成図、図７は空気調和機の流跡、図８は熱交換器への風の流入角度と流出角度の関係を示す図、図９は熱交換器の風下側の流れの説明図である。
【００１８】
図６は前面熱交換器２と背面熱交換器３の配置をクロスフローファン１の回転中心Ｏよりも上方に位置する前面熱交換器２の設置角度４を水平に対して６５°以上とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点が、クロスフローファン１の回転中心Ｏよりも、前面熱交換器２側に位置させた一例を示すものである。２８は直線ＯＡと点Ｏから垂直に伸ばした線とのなす角度であり、図６において角度４は７３．６°、角度２８は１７．６°である。
【００１９】
この構成における空気調和機の空気の流跡は、図７に示すように図２とは異なり、前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０へ流入する流れが形成されている。
【００２０】
このように、前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０へ流入する流れが形成されている理由について説明する。
まず、熱交換器への風の流入角度と流出角度の関係について図８により説明する。図８は、モデルの熱交換器２９を風洞に置いて、風の流入角度３０を変化させたときの、熱交換器２９の流出角度３１の３次元流体解析結果を示す図である。図８に示すように流入角度３０に依らず、流出角度３１は小さく、熱交換器２９に対して風はほぼ垂直に流出する。これは冷媒配管３２とフィン（図示せず）３３の相互作用によるものである。
【００２１】
次に、前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０へ流入する流れが形成されている理由を図９により説明する。図９は、図７において前面熱交換器２の方向からファン吸込み領域１０へ流入する流れが形成されている理由の説明図である。
図８で示したようにモデルの熱交換器２９の流入角度３０に依らず、流出角度３１は熱交換器２９に対して、ほぼ垂直であるから、前面熱交換器２に垂直な速度ベクトル３４と背面熱交換器３に対して垂直な速度ベクトル３５を考える。速度ベクトル３４と速度ベクトル３５の合成速度ベクトル３６において、合成速度ベクトル３６が前面熱交換器２からファン吸込み領域１０へ向かう方向で、かつ合成速度ベクトル３６と合成速度ベクトル３６の水平成分のベクトル４２とのなす角度３７が小さいほど、ファン吸込み領域において前面熱交換器２の方向から吸込み領域１０に流入しやすくなる。また、角度３７を小さくする方法は、前面熱交換器２の設置角度４を大きくし、直線ＯＡと点Ｏを通る垂線とのなす角度２８（図６参照）を大きくするのがよい。
【００２２】
ここで、前面熱交換器２の設置角度４について実験した結果を図１０、図１１により説明する。図１０は、クロスフローファン１の回転数を１５００ｒｐｍとし、角度４を変えたときの、室内ユニット８から吹出される風量と角度４との関係の実験値を表す図であり、図１１は室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力と角度４との関係の実験値を表す図である。なお、図１０、および図１１に示す実験に用いたクロスフローファン１は、翼１３の外径をφ１００、出口角２０を２６°、入口角２１を９４°、翼弦長２３を１２．４ｍｍ、最大反り２５を２．５ｍｍとしてある。
【００２３】
また、前面熱交換器２および背面熱交換器３は、段数がそれぞれ４段、６段、列数は２列であり、冷媒配管３２の列ピッチは１２．７ｍｍ、段ピッチは２０．４ｍｍであり、室内ユニット８の高さは３０５ｍｍであり、翼１３と前面熱交換器２との最短距離は１５ｍｍであり、角度４を６０〜９０°として実験を行った。また、図１０において、角度４が６０°、１５００ｒｐｍのときの風量を１００としてある。また、図１１において、角度４が６０°、１５００ｒｐｍのときのファン入力を１００としてある。
【００２４】
図１０のように角度４は大きいほど１５００ｒｐｍのときの風量は大きくなり、図１１に示すように角度４は大きいほど風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力は低減する。なお、冷房運転時に空気９が前面熱交換器２、補助熱交換器４３を通過するときに凝縮され、水滴が生じやすいが、角度４が６５°よりも小さい場合は、水滴の一部がクロスフローファン１へ流入し、室内ユニット８の外部へ吹出されたり、吹出し口７の壁面に付着するという問題がある。また、角度４が９０°以上になると、前面熱交換器２、補助熱交換器４３の接合部付近で両者の距離が短くなり順風抵抗となる。また、ユニットの奥行きも増えるという問題がある。
【００２５】
以上のように、前面熱交換器２の角度４が６５〜９０°でなく、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、背面熱交換器３側に位置しないときは、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力、回転数が大きいという課題があったが、前面熱交換器２の角度４を６５〜９０°とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、前面熱交換器２側に位置するとき、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では図６に示すように前面熱交換器２の点Ｆと点Ｇが一直線上にある場合について説明したが、点Ｆと点Ｇは一直線上になくてもよく、この場合、ＦＧが曲線の場合の角度４は、曲線ＦＧ上の接線と、水平線とのなす角度の最大値とする。
【００２７】
実施の形態２．
本実施の形態は、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができるクロスフローファン１の翼１３の出口角２０の範囲を実験によって定めたものである。
【００２８】
図１２はこの発明の実施形態２の構成を示すファンモータ入力と出口角の関係を表す図、図１３はこの発明の実施形態２の構成を示すクロスフローファンのトルク分布を表す図である。空気調和機の構成は実施の形態１の図６と構成が同じであり、実施の形態１の図４の出口角２０の範囲を定めたものであり構成の説明を省略する。
【００２９】
実験に用いたクロスフローファン１は、翼１３の外径をφ１００、入口角２１を９４°、翼弦長２３を１２．４ｍｍ、最大反り２５を２．５ｍｍとし、図６の角度４は７３．６°、角度２８は１７．６°とし、前面熱交換器２および背面熱交換器３は、段数がそれぞれ４段、６段、列数は２列、冷媒配管３２の列ピッチは１２．７ｍｍ、段ピッチは２０．４ｍｍ、室内ユニット８の高さは３０５ｍｍとした。
そして、クロスフローファン１の翼１３の出口角２０を２２〜３０°と変え、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎに必要なファンモータの入力を調べた。
【００３０】
実験結果を図１２に示す。図１２において出口角２０が２５°、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力を１００としてある。
図１２に示すように、出口角２０が２５°のときファンモータ入力は最小値となった。
【００３１】
次に、この理由について図６、図１２、図１３により説明する。図１３は出口角２０が２２°、２５°、２８°のときの、クロスフローファン１の翼１３毎のトルク分布の割合を示す図である。図１３のプロットの位置と値の意味は図６の各々の翼１３の位置におけるトルクの割合を表し、トルクの割合は各々の位置における翼１３のトルクを翼１３全体のトルクの総和で割ったものである。また、図１３において、例えば‘＋（２２ｄｅｇ）’と‘−（２２ｄｅｇ）’の意味は、‘＋’がファンモータ入力を増加させる領域、‘―’がファンモータ入力を低減させる領域を意味する。なお、‘―’のファンモータ入力を低減させる領域は迎え角１２が小さすぎ、圧力面１５が剥離することにより、圧力面１５の静圧の方が負圧面１４の静圧よりも低くなっている領域である。
【００３２】
図１３より、出口角２０が大きいほど、ファン吹出し領域３８のトルク割合が小さくなるが、ファン吸込み領域１０のトルク割合が大きくなる。これはファン吹出し領域３８において風量に有効な翼１３間面積が増加する一方、ファン吸込み領域において迎え角１２が大きく、負圧面１４で剥離が生じやすくなるためである。
逆に出口角２０が小さいほど、ファン吸込み領域１０のトルク割合が小さくなるが、ファン吹出し領域３８のトルク割合が大きくなる。これは、ファン吸込み領域１０において迎え角１２（図３参照）が小さく、負圧面１４で剥離が生じにくい一方、ファン吹出し領域３８において風量に有効な翼１３間面積が減少するためである。
【００３３】
図１２において出口角２０が２５°のとき、ファンモータ入力が最小となったが、これは上述のように出口角２０が大きい場合も小さい場合も長所、短所があり、長所、短所の両方を考慮したとき、ファンモータ入力は出口角２０が２５°のとき最も有利である。
なお、上述では角度４が７３．６°の場合についての出口角について説明したが、設置角度４が大きいほど、ファンモータ入力が最小となる出口角２０は大きくなり、角度４が小さいほど、ファンモータ入力が最小となる出口角２０は小さくなる。詳細は省略するが、角度４が９０°のとき、ファンモータ入力が最小となる出口角２０は２８°、角度４が６５°のとき、ファンモータ入力が最小となる出口角２０は２２°であった。
【００３４】
以上のように、前面熱交換器２の角度４が６５〜９０°でなく、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、背面熱交換器３側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の出口角２０が２２°〜２８°でないときは、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が大きいという課題があったが、前面熱交換器２の角度４を６５〜９０°とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、前面熱交換器２側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の出口角２０を２２°〜２８°とすることにより、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができる。
【００３５】
実施の形態３．
本実施の形態は、ファンモータが所定回転数のときの風量を大きくすることができるクロスフローファン１の翼１３の入口角２１の範囲を実験によって定めたものである。
図１４はこの発明の実施形態３の構成を示すファンモータ入力と入口角の関係を表す図、図１５はこの発明の実施形態３の構成を示すクロスフローファン吸込み領域の負圧面１４の剥離を表す図、図１６はこの発明の実施形態３の構成を示すクロスフローファン吹出し領域の圧力面の剥離を表す図、図１７はこの発明の実施形態３の構成を示すスタビライザー近傍の負圧面１４の剥離を表す図である。
空気調和機の構成は実施の形態１の図６と構成が同じであり、実施の形態１の図４の入口角２１の範囲を定めたものであり構成の説明を省略する。
【００３６】
実験に用いたクロスフローファン１は、翼１３の外径をφ１００、出口角２０を２５°、翼弦長２３を１２．４ｍｍ、最大反り２５を２．５ｍｍとし、図６の角度４は７３．６°、角度２８は１７．６°とし、前面熱交換器２および背面熱交換器３は、段数がそれぞれ４段、６段、列数は２列、冷媒配管３２のピッチは列ピッチは１２．７ｍｍ、段ピッチは２０．４ｍｍ、室内ユニット８の高さは３０５ｍｍとした。
そして、クロスフローファン１の翼１３の入口角２１を８８〜１０４°と変え、クロスフローファン１の回転数を１５００ｒｐｍのときの、室内ユニット８から吹出される風量を調べた。
【００３７】
実験結果を図１４に示す。図１４において入口角２１が９６°、クロスフローファン１の回転数を１５００ｒｐｍのときの、室内ユニット８から吹出される風量を１００としてある。図１４に示すように、入口角２１が９６°のとき風量は最大値となった。
【００３８】
次にこの理由について図６、図１４〜１７により説明する。図１５はファン吸込み領域１０において負圧面１４で剥離が生じている例を示す相対速度分布を表す図、図１６はファン吹出し領域３８において圧力面１５で剥離が生じている例を示す相対速度分布を表す図、図１７は図１に示すスタビライザー３９近傍において負圧面１４で剥離が生じている例を示す相対速度分布を表す図である。
【００３９】
入口角２１が小さいとファン吸込み領域１０において、負圧面１４が剥離しにくくなり、ファン吹出し領域３８において迎え角１２（図３参照）が小さくなりすぎないため、圧力面１５において剥離しにくくなる一方、図１７に示すようにスタビライザー３９近傍の領域４０において負圧面１４が剥離しやすくなるという課題がある。逆に入口角２１が大きいとスタビライザー３９近傍の領域４０において負圧面１４が剥離しにくくなる一方、図１５に示すようにファン吸込み領域１０において、負圧面１４が剥離しやすく、図１６に示すようにファン吹出し領域３８において迎え角１２が小さくなりすぎ、圧力面１５において剥離しやすくなる、という課題がある。
【００４０】
図１４において入口角２１が９６°のとき、１５００ｒｐｍのときの風量が最大となったが、これは上述のように入口角２１が大きい場合も小さい場合も長所、短所があり、長所、短所の両方を考慮したとき、風量は入口角２１が９６°のとき最も有利である。
風量は入口角２１が９６°のとき最大となり、このときの風量比を１００としているがこの最大風量比の０．５％の範囲の９９．５〜１００％を許容範囲とし、これに対応する。入口角２１が９１°〜１００°の範囲は好ましい状態である。
【００４１】
以上のように、前面熱交換器２の角度４が６５〜９０°でなく、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、背面熱交換器３側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の入口角２１が９１°〜１００°でないときは、所定回転数のときの風量が小さいという課題があったが、前面熱交換器２の角度４を６５〜９０°とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、前面熱交換器２側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の入口角２１を９１°〜１００°とすることにより、所定回転数のときの風量を大きくすることができる。
【００４２】
実施の形態４．
本実施の形態は、クロスフローファン１の翼１３の最大反りをｈｃ、翼１３の外径をＤとしたとき、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができるクロスフローファン１の翼１３のｈｃ／Ｄの範囲を実験によって定めたものである。
図１８はこの発明の実施形態４の空気調和機の翼１３のｈｃ／Ｄを変化させたとき、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力とｈｃ／Ｄの関係の実験値を表す図、図１９はこの発明の実施形態４の空気調和機の１５００ｒｐｍのときの、風量とｈｃ／Ｄの関係の実験値を表す図、図２０はこの発明の実施形態４の構成を示すクロスフローファン吸込み領域の負圧面の剥離を表す図である。
空気調和機の構成は実施の形態１の図６と構成が同じであり、実施の形態１の図４においてｈｃ／Ｄの範囲を定めたものであり構成の説明を省略する。
【００４３】
実験に用いたクロスフローファン１は、翼１３の外径をφ１００、出口角２０を２５°、入口角２１を９６°、翼弦長２３を１２．４ｍｍ、最大翼厚さ４１を１．０７ｍｍとし、図６の角度４は７３．６°、角度２８は１７．６°とし、前面熱交換器２および背面熱交換器３は、段数がそれぞれ４段、６段、列数は２列で、冷媒配管３２のピッチは１０．２ｍｍで、室内ユニット８の高さは３０５ｍｍとした。
そして、ｈｃ／Ｄを０．０２４〜０．０２９と変え、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎに必要なファンモータ入力を調べた。ただし、ｈｃは翼１３の最大反り２５、Ｄは翼１３の外径である。
【００４４】
実験結果を図１８に示す。図１８において、ｈｃ／Ｄが０．０２６、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力を１００としてある。また、図１９において、ｈｃ／Ｄが０．０２４、１５００ｒｐｍのときの、風量を１００としてある。
図１８に示すように、ｈｃ／Ｄが０．０２６のとき、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎに必要なファンモータ入力が最も小さく、また、図１９に示すようにｈｃ／Ｄが大きいほど、１５００ｒｐｍのときの風量が大きくなった。
【００４５】
次に、この理由を図１８〜２０により説明する。図２０はファン吸込み領域１０の負圧面１４剥離の様子を表す図である。
図２０に示すように、ｈｃ／Ｄが大きいと、ファン吸込み領域１０において負圧面１４の前縁１８で剥離しやすく、ｈｃ／Ｄが小さいと、ファン吸込み領域１０において負圧面１４の前縁１８では剥離しにくいが、負圧面１４の後縁１９で剥離しやすくなる。そのため、図１８に示したようにファンモータ入力はｈｃ／Ｄが０．０２６のとき、最も小さくなる。
【００４６】
また、ｈｃ／Ｄが大きいほど、反りが大きくなり、高揚力となる。そのため、図１９に示したように所定回転数のときの風量が大きくなる。
なお、上述では角度４が７３．６°の場合のｈｃ／Ｄについて説明したが、角度４が９０°のときは、ファンモータ入力が最小となるｈｃ／Ｄは０．０２５であり、角度４が６５°のときは、ファンモータ入力が最小となるｈｃ／Ｄは０．０２８であった。
従って、ｈｃ／Ｄが０．０２５〜０．０２８のとき、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が小さくなり、所定回転数のときの風量が大きくすることができる。
【００４７】
以上のように、前面熱交換器２の角度４が６５〜９０°でなく、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、背面熱交換器３側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の外径をＤ、最大翼厚さ４１をｈｃとし、ｈｃ／Ｄが０．０２５〜０．０２８でないときは、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が大きいという課題があったが、前面熱交換器２の角度４を６５〜９０°とし、背面熱交換器３の最も前面熱交換器２に近い点Ａが、クロスフローファン１の回転中心である点Ｏよりも、前面熱交換器２側に位置し、クロスフローファン１の翼１３の外径をＤ、最大翼厚さ４１をｈｃとし、ｈｃ／Ｄが０．０２５〜０．０２８のとき、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができる。
【００４８】
実施の形態５．
本実施の形態は、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくするため、前面熱交換器２側の通風抵抗体と背面熱交換器３側の通風抵抗体の圧力損失の大小について実験によって定めたものである。
空気調和機の構成は実施の形態１の図９と構成が同じであり説明を省略する。
【００４９】
実験は図９に示すように、前面熱交換器２側の通風抵抗体を補助熱交換器４３、背面熱交換器３側の通風抵抗体を補助熱交換器４４とし、表１に示すようにケースＡは補助熱交換器４３と補助熱交換器４４の通風抵抗をそれぞれ１とした場合、ケースＢは、補助熱交換器４３の通風抵抗を２（ケースＡの補助熱交換器４３の通風抵抗の２倍）、補助熱交換器４４の通風抵抗を１（ケースＡの補助熱交換器４４の通風抵抗と同じ）、ケースＣは、補助熱交換器４３の通風抵抗を１、補助熱交換器４４の通風抵抗を２とした状態における、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力を調べた。
【００５０】
【表１】
2005274051.tif 000003
【００５１】
実験結果は表１に示すが、ケースＡで補助熱交換器４３と補助熱交換器４４の通風抵抗をそれぞれ１とした場合、風量１６ｍ3／ｍｉｎのときのファンモータ入力を１００としてある。
ファンモータ入力は、ケースＡが一番小さく、ケースＢが１０６．４で最も大きく、ケースＣが１０４．６で中間であった。この結果から、ファンモータ入力が小さくするには補助熱交換器４３と補助熱交換器４４の通風抵抗が同じにするのが最も好ましく、補助熱交換器４３の通風抵抗を補助熱交換器４４の通風抵抗より小さくするのが好ましい。
すなわち、ファンモータ入力が小さくするには前面熱交換器２側の通風抵抗を背面熱交換器３側の通風抵抗と同じにするのが最も好ましく、前面熱交換器２側の通風抵抗を背面熱交換器３側の通風抵抗より小さくするのが好ましい。
【００５２】
次に、この理由を図９により説明する。図９に示したベクトル図を考えると、速度ベクトル３６の大きさが大きく、角度３７が小さいほど、ファン吸込み領域１０において、迎え角１６を小さくできるため、負圧面１４での剥離を抑制することができる。速度ベクトル３６の大きさを大きく、角度３７を小さくするには、速度ベクトル３４は大きさを大きくし、ベクトルの向きを水平に近づける、速度ベクトル３５は大きさを小さくし、ベクトルの向きを垂直に近づける、のがよい。表１の結果は速度ベクトル３６の大きさが大きく、角度３７が小さいほど、ファンモータ入力が小さい、ということを表している。
【００５３】
なお、本実施の形態では前面熱交換器２および、背面熱交換器３の風上側の抵抗体を補助熱交換器４３、４４を用いたが、例えば電気集塵器等の通風抵抗体であってもよい。ただし、 空気清浄フィルター５は通風抵抗体に含まないものとする。また、前面熱交換器２側の通風抵抗体の圧力損失、および背面熱交換器３側の通風抵抗体の圧力損失の定義は各々の抵抗体を風洞に設置し、前面熱交換器２および背面熱交換器３に対して垂直方向に同じ風量の空気を流したときの、通風抵抗体の風上側と風下側の静圧差とする。なお、前面熱交換器２側の通風抵抗体の圧力損失、および背面熱交換器３側の通風抵抗体の圧力損失は、前面熱交換器２、背面熱交換器３のフィンピッチ、および冷媒配管３２のパイプピッチ、およびスリット４６の形状等で調整することができる。
【００５４】
以上のように、前面熱交換器側の通風抵抗体の圧力損失が、背面熱交換器３側の通風抵抗体の圧力損失よりも大きい場合は、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が大きいという課題があったが、前面熱交換器側の通風抵抗体の圧力損失が、背面熱交換器３側の通風抵抗体の圧力損失よりも小さくすることにより、前面熱交換器側からクロスフローファン１へ向かう空気の流れが生成され、クロスフローファン１の吸込み領域における翼１３の迎え角を小さくすることができ、負圧面１４で失速しにくくなるため、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができる。
【００５５】
実施の形態６．
図２１は本実施の形態６に係わる空気調和機の室内ユニットの断面図の図、図２２はクロスフローファン１の翼１３の外径をＤ、距離４８をＬとし、Ｌ／Ｄを変化させたときの、室内ユニット８から吹出される風量が１６ｍ3／ｍｉｎのときの、ファンモータ入力とＬ／Ｄとの関係の実験値を表す図である。ここで、距離４８は吸込みパネル４７最上部の前面熱交換器２に近い方の点と前面熱交換器２の最も吸込みパネル４７に近い点との水平距離とする。また、図２２においてＬ／Ｄ＝０．６のときのファンモータ入力を１００としてある。
【００５６】
図２３は速度の合成速度ベクトルを表す図である。図２３の合成速度ベクトル４９は、図２１の補助熱交換器４３の点Ｈと点Ｉの中点Ｌを通り、前面熱交換器２に垂直な直線と前面熱交換器２との交点Ｐにおける速度ベクトル５０と、補助熱交換器４４の点Ｊと点Ｋの中点Ｍを通り、背面熱交換器３に垂直な直線と背面熱交換器３との交点Ｑにおける速度ベクトル５１との合成ベクトルである。
【００５７】
図２２に示すようにＬ／Ｄが大きいほど所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が低減するが、Ｌ／Ｄ≧０．４以上になるとファンモータ入力はほとんど変わらなくなる。
次に理由を説明する。距離４８が大きいほど、前面熱交換器２に空気が流れやすくなるため、図２３に示した合成速度ベクトル４９の大きさが大きくなり、合成速度ベクトル４９の水平ベクトル成分５２が大きくなり、角度５３が小さくなる。そのため、クロスフローファン１１の吸込み領域１０において迎え角１２が小さくなり、負圧面１４で失速ににくくなるためである。なお、吸い込みパネル４７は風は通らず、距離４８が小さいと背面熱交換器３や前面熱交換器２の最下部の方が通風抵抗は小さいため前面熱交換器２の上部には風が流れにくくなる。
【００５８】
いじょうのように、Ｌ／Ｄ＜０．４のときは、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力が大きいという課題があったので、Ｌ／Ｄ≧０．４とすることで、クロスフローファン１の吸込み領域１０において迎え角１２を小さくすることができ、所定風量を得るのに必要なファンモータ入力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施形態１の構成を示す空気調和機の構成図である。
【図２】この発明の実施形態１の構成を示す空気調和機内部の流跡である。
【図３】この発明の実施形態１の構成を示すクロスフローファンの翼の構成図である。
【図４】この発明の実施形態１の構成を示すクロスフローファンの翼の構成図である。
【図５】この発明の実施形態１の構成を示すクロスフローファンの翼の相対速度分布図である。
【図６】この発明の実施形態１の構成を示す空気調和機の構成図である。
【図７】この発明の実施形態１の構成を示す空気調和機の流跡である。
【図８】この発明の実施形態１の構成を示す熱交換器内部の流跡である。
【図９】この発明の実施形態１の構成を示す熱交換器風下側の流れの説明図である。
【図１０】この発明の実施形態１の構成を示す風量と熱交換器の設置角度の関係を表す図である。
【図１１】この発明の実施形態１の構成を示すファンモータ入力と熱交換器の設置角度の関係を表す図である。
【図１２】この発明の実施形態２の構成を示すファンモータ入力と出口角の関係を表す図である。
【図１３】この発明の実施形態２の構成を示すクロスフローファンのトルク分布を表す図である。
【図１４】この発明の実施形態３の構成を示すファンモータ入力と入口角の関係を表す図である。
【図１５】この発明の実施形態３の構成を示すクロスフローファン吸込み領域の負圧面の剥離を表す図である。
【図１６】この発明の実施形態３の構成を示すクロスフローファン吹出し領域の圧力面の剥離を表す図である。
【図１７】この発明の実施形態３の構成を示すスタビライザー近傍の負圧面の剥離を表す図である。
【図１８】この発明の実施形態４の構成を示すファンモータ入力を表す図である。
【図１９】この発明の実施形態４の構成を示す風量を表す図である。
【図２０】この発明の実施形態４の構成を示すクロスフローファン吸込み領域の負圧面の剥離を表す図である。
【図２１】この発明の実施形態６の構成を示す室内ユニットの断面を表す図である。
【図２２】この発明の実施形態６の構成を示すファンモータ入力を表す図である。
【図２３】この発明の実施形態６の構成を示す速度ベクトルを表す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  クロスフローファン、２  前面熱交換器、３  背面熱交換器、４  設置角度、６  吸込み口、７  吹出し口、８  室内ユニット、１０  ファン吸込み領域、１２  迎え角、１３  翼、１４  負圧面、１５  圧力面、２１  入口角、角度、  ３８  ファン吹出し領域、４０  スタビライザ近傍の領域、４３、４４  補助熱交換器、４８  距離。
【図１】
2005274051.tif 000004
【図２】
2005274051.tif 000005
【図３】
2005274051.tif 000006
【図４】
2005274051.tif 000007
【図５】
2005274051.tif 000008
【図６】
2005274051.tif 000009
【図７】
2005274051.tif 000010
【図８】
2005274051.tif 000011
【図９】
2005274051.tif 000012
【図１０】
2005274051.tif 000013
【図１１】
2005274051.tif 000014
【図１２】
2005274051.tif 000015
【図１３】
2005274051.tif 000016
【図１４】
2005274051.tif 000017
【図１５】
2005274051.tif 000018
【図１６】
2005274051.tif 000019
【図１７】
2005274051.tif 000020
【図１８】
2005274051.tif 000021
【図１９】
2005274051.tif 000022
【図２０】
2005274051.tif 000023
【図２１】
2005274051.tif 000024
【図２２】
2005274051.tif 000025
【図２３】
2005274051.tif 000026