(57)【要約】本発明は、空気調和機等に用いられる横流ファンに係わり、送風機騒音を低減させつつ、電動機負荷の低減を図ることを目的とする。  本発明の横流ファン（１）は、複数の翼（２θ１、２θ２）と、その複数の翼（２θ１、２θ２）をその両端で支承する支持板（３、４）とからなり、複数の翼（２θ１、２θ２）が、異なる２つのピッチ角（θ１、θ２）で周期性を持ちながら、周期的疑似ランダム系列をなすように支持板に環状に配置され、前記翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角（θ）に対する前記２つのピッチ角の差（θ１−θ２）のずれの大きさΔを、Δ＝（θ１−θ２）／θとしたとき、前記ずれの大きさΔが、０．０９≦Δ≦０．２６となるように前記翼（２θ１、２θ２）を配置したことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼と、
前期複数の翼をその両端で支承する支持板、とから成る横流ファンにおいて、
前記複数の翼が、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置され、前記翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角θに対する前記２つのピッチ角の差（θ２−θ１）のズレの大きさ△を、△＝（θ２−θ１）／θとしたとき、前記ズレの大きさ△が、０．０９≦△≦０．２６となるように前記翼を配置したことを特徴とする横流ファン。
【請求項２】
前記異なる２つのピッチ角の差（θ２−θ１）が、１°≦（θ２−θ１）≦２．７°の範囲であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の横流ファン。
【請求項３】
前記複数の翼は、外方に向いて湾曲し、同一形状を有する円弧形状をなしており、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の横流ファン。
【請求項４】
前記翼の両端を支持する支持板は、端板と端板、端板と仕切り板、または、仕切り板と仕切り板、のいずれかの組み合わせであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の横流ファン。
【請求項５】
前記複数の翼は、回転軸方向に対して水平に支持板に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の横流ファン。
【請求項６】
前記複数の翼は、前記支持板の間に回転軸方向に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の横流ファン。
【請求項７】
空気吸込口を備えた本体と、
前記空気吸込口に対向して本体内に設けられた熱交換器と
前期熱交換器との間に空間部を有して設けられたファンケーシングと、
この空間部に設けられた横流ファン、とを有し、
前記横流ファンは、複数の翼と、前期複数の翼をその両端で支承する支持板、を含み、前記複数の翼が、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置され、前記翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角θに対する前記２つのピッチ角の差（θ２−θ１）のズレの大きさ△を、△＝（θ２−θ１）／θとしたとき、前記ズレの大きさ△が、０．０９≦△≦０．２６となるように前記翼を横流ファンに配置したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、空気調和機等に用いられる横流ファンに係わり、特に、風量アップ、送風機騒音及び電動機負荷の低減化を図った横流ファン、及びそれを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】  一般に空気調和機の室内機等の横流ファンには、空気の逆流を防止して送風効率を図るために、横流ファンの周囲に設けられたケースに舌部を設けている。
しかしながら、この舌部を設けることにより、舌部付近に渦流が発生しやすく、ここに生じている渦を、翼が周期的に横切る時には、羽根切り音が大きくなる。この羽根切り音は、舌部を翼から離すことにより低減させることができるが、舌部を翼から離せば、逆流が多くなり、横流ファンの送風効率が低下するという問題があった。
これに対して、翼が周期的に通過することによって羽根切り音が発生することから、翼ピッチ角を等しい角度で配列する（等配する）ことからずらし、翼が非周期的に舌部を通過するようにするランダムピッチ翼が用いられている。このランダムピッチ翼の設計方法は、製造上は、乱数を用いているので各翼における翼ピッチ角は全て異なり、設計図面の製図や翼の加工、ファンの製造上においても煩雑なものとなり、製作までに時間がかかると共に、乱数の計算を用いることは設計を簡単に行う上では手間がかかり、評価上は、幾つものパターンを計算して試作あるいはシミュレーションで最も良いと思われるものを選び出すことになり、このための追加の時間と労力が必要となっていた。
そこで、このような問題点を軽減するために、特開平８−７４７８３号公報（特許文献１）に記載のものが提案されている。この、特許文献１に記載の横流ファンは、翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２つのピッチ角でなり、各翼ピッチ角が周期的疑似ランダム系列もしくは周期的疑似ランダム系列を含む配列パターンとなっている。この横流ファンは、等配の翼ピッチ角での周波数である羽根切り音の周波数スペクトルがランダムノイズに近い信号による位相変調を受けてスペクトルが拡散し、スペクトルのピーク値が低減することになり、周期的な騒音が低減することができる。
しかしながら、近年、空気調和機の小型化、静音化及び省エネルギー化の要請が益々強くなり、横流ファンに対する風量アップ、送風機騒音及び電動機負荷の低減化が要求されている。
これに対して、特許文献１の横流ファンの構造では、ファン外径寸法の拡大及びファン周囲に設置される熱交換器との間隙を狭くすると、翼ピッチ音成分が増大し、送風騒音が悪化し、さらに、電動機負荷が増大するという問題があった。
そこで、翼ピッチ音成分を増大させることなく、ファン外径寸法の拡大とファン周囲に設置される熱交換器との間隙の狭小化による風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減が図れる横流ファンが要望されていた。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、翼ピッチ音成分を増大させることなく、ファン外径寸法の拡大とファン周囲に設置される熱交換器との間隙の狭小化による風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減が図れる横流ファンを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、上記のような横流ファンを備え、送風騒音及び電動機負荷の低減が可能とした空気調和機を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明者らは、上記目的実現のために、鋭意研究し、等間隔の角に対するズレ△＝（θ２−θ１）／θの値及び２つのピッチ角の差（θ２−θ１）（度）と空気調和機における騒音及び電動機負荷の関係を調べ、評価した結果、等間隔の角に対するズレ△値及び２つのピッチ角の差値を特定の範囲にすることで、ファン外径寸法の拡大とファン周囲に設置される熱交換器との間隙の狭小化により風量アップを図っても、送風騒音及び電動機負荷の低減が図れることを見出し、間隙の狭小化による、空気調和機、特にその室内機の、風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減化を実現した。
すなわち、上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、複数の翼と、前期複数の翼をその両端で支承する支持板、とから成り、前記複数の翼が、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置され、前記翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角θに対する前記２つのピッチ角の差（θ２−θ１）のズレの大きさ△を、△＝（θ２−θ１）／θとしたとき、前記ズレの大きさ△が、０．０９≦△≦０．２６となるように前記翼を配置したことを特徴とする横流ファンが提供される。
これにより、翼ピッチ音成分を増大させることなく、ファン外径寸法の拡大による風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減が図れる横流ファンが実現される。
尚、好適な実施例に拠れば、前記異なる２つのピッチ角の差（θ２−θ１）が、１°（度）≦（θ２−θ１）≦２．７°（度）の範囲であることが望ましい。
また、前記複数の翼は、外方に向いて湾曲し、同一形状を有する円弧形状をなしており、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置されていることが望ましい。
さらに、前記翼の両端を支持する支持板は、端板と端板、端板と仕切り板、または、仕切り板と仕切り板、のいずれかの組み合わせである。
また、前記複数の翼は、回転軸方向に対して水平に支持板に設けられるが、前記支持板の間に回転軸方向に対して傾斜して設けてもよい。
さらにまた、上記の目的は、空気吸込口を備えた本体と、
前記空気吸込口に対向して本体内に設けられた熱交換器と
前期熱交換器との間に空間部を有して設けられたファンケーシングと、
この空間部に設けられた横流ファン、とを有し、
前記横流ファンは、複数の翼と、前期複数の翼をその両端で支承する支持板、を含み、前記複数の翼が、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように前記支持板に環状に配置され、前記翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角θに対する前記２つのピッチ角の差（θ２−θ１）のズレの大きさ△を、△＝（θ２−θ１）／θとしたとき、前記ズレの大きさ△が、０．０９≦△≦０．２６となるように前記翼を横流ファンに配置したことを空気調和機を提供する事により達成される。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係わる横流ファンの１実施形態の斜視図である。
第２図は、図１のＩＩ部を拡大して示す斜視図である
第３図は、本発明に係わる横流ファンの実施形態の横断面図である。
第４図は、本発明に係わる横流ファンを用いた空気調和機の室内機の縦断面図である。
第５図は、本発明に係わる横流ファンの他の実施形態の斜視図である。
第６図は、第５図のＶＩ部を拡大して示す斜視図である。
第７図は、本発明に係わる横流ファンを用いた騒音と電動機負荷試験の、等間隔の角度に対するピッチ角のずれに関する、結果図である。
第８図は、本発明に係わる横流ファンを用いた騒音と電動機負荷試験の、ピッチ角の差に関する、結果図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係わる横流ファンの実施形態について添付図面を参照して説明する。
第１図乃至第３図に示すように、本発明に係わる横流ファン１は、前向き（円周方向外側向き）に湾曲し、同一形状を有する円弧形状の複数の翼２θ１及び翼２θ２と、この翼２θ１、２θ２が取り付けられる端板３または仕切板４とを有し、複数の翼２θ１、２θ２（図示の形態では隣り合うもの同士）は、異なる２つのピッチ角θ１、θ２で周期性を持ちながら、周期的擬似ランダム系列をなすように環状に配置されている。
さらに、この翼２θ１、２θ２は、次のような条件で配置されている。例えば、翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角θに対する上記２つのピッチ角の差（θ２−θ１）のズレの大きさ△を、△＝（θ２−θ１）／θ（ここで分母のθは翼が全て等間隔で配置されたときのピッチ角）としたとき、上記ズレの大きさ△が、０．０９≦△≦０．２６となるようになっている。また、異なる２つのピッチ角の差（θ２−θ１）は、１°≦（θ２−θ１）≦２．７°の範囲になるようになっている。
△が、０．０９より小さいか、あるいは０．２６を超えると送風騒音及び電動機負荷が増大し、ピッチ角の差が、１度より小さいか、あるいは２．７度を超えると送風騒音及び電動機負荷が増大する。
なお、ここで周期的擬似ランダム系列のＭ系列をなすように翼２θ１、２θ２を配列するには、それぞれの角をθ１、θ２とし、
【数１】
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とおく。ただし、Δは適当な正の値で、等配からのずれの大きさを表すものである。
Ｍ系列では１となる個数は０の個数より１つ多いから、θ２の個数は２ｎ−１、θ１の個数は２ｎ−１−１である。したがって
【数２】
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式（１）と式（２）から
【数３】
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と簡単に求められる。θ２の方は式（２）から求められる。
この後、Ｍ系列の０と１の配列パターン、すなわち、周期７のものでは、０、１、０、１、１、０、１にしたがってθ１とθ２を順次配列し翼ピッチを設定していく。
もし、０のときをピッチ角が大きく、１のときをピッチ角が小さくなるように設定し、それぞれθ２とθ１とすると、その場合は
【数４】
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となる。
次に本発明に係わる横流ファンを空気調和機の室内機に用いた場合について説明する。
第４図に示すように、空気調和機の室内機１１の室内機本体１２には、前部吸込口１３、上部吸込口１４が開口され、室内機本体１２内には、その前面側に前方に突出するように湾曲した第１の室内熱交換器１５が配設され、上面側には下方に傾斜した第２の室内熱交換器１６が配設されている。さらに、第１の室内熱交換器１５、第２の室内熱交換器１６及びファンケーシング１７で形成される空間部には、第２図に示すような構造を有する本発明に係わる横流ファン１が設けられている。この横流ファン１は、従来のものに比べて大口径化されており、この横流ファン１と第１の室内熱交換器１５との間隙ｇは、従来に比べて小さく設定されている。また、第１の室内熱交換器１５の下方には、露受部材１８が設けられており、この一部が突出して舌部１９を形成し、この舌部１９と横流ファン１間に小さな間隙を形成している。
横流ファン１を上記のように、２つのピッチ角の差のずれが、０．０９≦△≦０．２６となる構造にすることにより、ファン外径寸法の拡大して、ファン周囲に設置されている熱交換器１５との間隙ｇを狭くしても、特定の翼ピッチ音成分を増大させることがないため、翼ピッチ音成分を増大させることなく、ファン外径寸法の拡大による風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減を図れる。さらに、上記異なる２つのピッチ角の差（θ２−θ１）は、１度≦（θ２−θ１）≦２．７度の範囲なるように設定することにより、送風騒音及び電動機負荷を低減する効果がある。
また、本発明に係わる横流ファンの他の実施形態について説明する。
第１図に示す上記実施形態は、複数の翼が回転軸方向に対して水平に端板または仕切板に設けられているのに対し、本実施形態は、複数の翼が回転軸方向に対して傾斜して設けられている。
例えば、第５図及び第６図に示すように、本実施形態の横流ファン１Ａは、複数の翼２Ａθ１及び翼２Ａθ２を有する羽根車を有し、翼２Ａθ１、２Ａθ２は、異なる２つのピッチ角θ１とθ２角で周期性を持ちながら、ランダム信号に近い性質を持つ周期的擬似ランダム系列にて端板３Ａ（仕切板４Ａ）の一面に環状に配置されている。さらに、翼２Ａθ１、２Ａθ２が所定角度傾斜して配置され、１つのコマ５Ａが形成され、そのコマ５Ａが積み重ねられている。他の構成は第３図に示す横流ファンと異ならないので、説明は省略する。
従って、ファン外径寸法の拡大して、ファン周囲に設置されている熱交換器との間隙を狭くして風量をアップさせても、特定の翼ピッチ音成分を増大させることが、なく、送風騒音及び電動搬負荷の低減が図れる。
次に、第２図に示すような本発明に係わる横流ファンを用いて、（１）等間隔の角度に対するズレ△＝（θ２−θ１）／θの値を変化させた場合、（２）２つのピッチ角の差（θ２−θ１）を変化させた場合、における空気調和機の騒音と電動機負荷を下記の条件で各々測定した。
条件：風量一定  ９００ｍ３／ｈ、
間隙ｇ    １５ｍｍ
結果：第７図及び第８図に示す。
（１）の場合、第７図からもわかるように、ピッチ角のズレ△＝（θ２−θ１）／θの値が、０．０９≦△≦０．２６では、騒音は４９ｄＢ以下であり、ピッチ角のズレ△が０．２近傍では、略々４８ｄＢであり、実用に適することがわかった。これに対して、ピッチ角のズレ△が０．０９より小さいと、４９ｄＢを超え、０．２６を越えると４９ｄＢを超え、急激に増大することがわかった。
また、ピッチ角のズレ△が０．０９≦△≦０．２６では、電動機負荷は４１．５Ｗ以下であり、ピッチ角のズレ△が０．２近傍では、４１Ｗであり、実用に適することがわかった。これに対して、ピッチ角のズレ△が０．０９より小さいと、４１．５Ｗを超え、電動機負荷は急激に増大し、一方、ピッチ角のズレ△が０．２６を越えると４１．５Ｗを超え、急激に増大することがわかった。
また、（２）の場合、第８図からわかるように、ピッチ角の差（θ２−θ１）の値が、１≦（θ２−θ１）≦２．７では、騒音は４９ｄＢ以下であり、差が２近傍では、略々４８ｄＢであり、実用に適することがわかった。これに対して、差が１°より小さいと、４９ｄＢを超え、２．７°を越えると４９ｄＢを超え、騒音は急激に増大することがわかった。
また、ピッチ角の差が１≦（θ２−θ１）≦２．７では、電動機負荷は４１．５Ｗ以下であり、差が２．０°近傍では、４１Ｗ以下であり、実用に適することがわかった。これに対して、差が１°より小さいと、４１．５Ｗを超え、電動機負荷は急激に増大し、一方、差が２．７°を越えると４１．５Ｗを超え、急激に増大することがわかった。
以上の実施例からも明らかのように、本発明に係わる横流ファンによれば、翼ピッチ音成分を増大させることなく、ファン外径寸法の拡大とファン周囲に設置される熱交換器との間隙の狭小化による風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減が図れる。
【産業上の利用可能性】  本発明に係わる横流ファンを空気調和機の室内機に用いる事により、その風量アップ、送風騒音及び電動機負荷の低減が図る事が可能となり、空気調和機の小型化、静音化及び省エネルギー化の要請に十分対応できる等の産業上の利用性大なるものである。
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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