(57)【要約】【課題】送風性能を向上させ同一風量でのファンモータ入力の低減が可能となる空気調和機を提供すること。【解決手段】吸込口から吹出口に至る通風路６を形成する側壁７と、クロスフローファン５と、クロスフローファン端面１８の端面と対向する位置に配設され、側壁７を通風路６と反対の方向に窪ませて形成する凹部２２と、通風路６の送風方向に対してクロスフローファン５の上流の側壁７に配設され、通風路６の断面積を下流に向かって狭める第一の段２６と、を有し、凹部開口面２２ａはクロスフローファン端面１８よりも大きく、クロスフローファン端面１８のうちの少なくとも一方の端面とその端面に対向する凹部開口面２２ａとが略同一面となることを特徴とし、クロスフローファンの羽根の部分を効果的に利用できるので、同一能力で消費電力の小さな空気調和機を実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口と、吹出口と、前記吸込口から前記吹出口に至る通風路を形成する側壁と、前記吸込口から前記吹出口へと空気を送風するためのクロスフローファンと、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうち少なくとも一方の端面と対向する位置に配設され、前記側壁を前記通風路と反対の方向に窪ませて形成する凹部と、前記通風路の送風方向に対して前記クロスフローファン上流の前記側壁に配設され、前記通風路の断面積を前記通風路の下流に向かって狭める第一の段と、を有し、前記凹部の前記通風路側の開口面は前記クロスフローファンの端面よりも大きく、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうちの少なくとも一方の端面と前記端面に対向する前記凹部の開口面とが略同一面上に配置されたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記第一の段は、前記通風路の断面積を上流から下流に向かって漸次小さくするように形成された請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記クロスフローファンの前記通風路下流の側壁に、前記通風路の断面積を前記通風路の下流に向かって狭める第二の段が設けられた請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記第二の段は、前記通風路の断面積を上流から下流に向かって漸次小さくするように形成された請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記クロスフローファンの両端面を構成する円盤形状の端板は、両端面２つある前記端板のうち少なくとも一方が、前記クロスフローファンの羽根と接する側の円周部分に切欠を有し、前記クロスフローファンの羽根と接する側に向かって、前記端板の外周半径が漸次小さくなるように形成された請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロスフローファンと称する横断流送風機を具備した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機に備えられたクロスフローファンの端部は、空気通風路上に設けられたファンケーシングの凹部に収まり、そのためクロスフローファンの端面は、この端面に対向する空気通風路の外側に位置していた（例えば、特許文献１の図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１８０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の図２に示されるように、クロスフローファンの端部がファンケーシングの凹部に収まることで、空気通風路よりも外側にある場合は、クロスフローファンの端部には空気が当たることがなく、送風を行う際に羽根の長さを十分に使い切ることができないという課題を有していた。
【０００５】
また、従来技術においては、空気通風路上流側からの空気が、クロスフローファンとファンケーシングとの隙間からファンケーシングの凹部へと流入した場合に、流入した空気流によって、ファンケーシングの凹部に収容されているクロスフローファンとの間で乱流や剥離現象が生じ、これによる送風ロスが風量特性の悪化の原因になってしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、同一のファンモータ回転数で風量特性を向上させ、つまり同一風量でのファンモータ入力を低減させて、結果として、同一能力で消費電力の小さな高性能の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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、吸込口と、吹出口と、前記吸込口から前記吹出口に至る通風路を形成する側壁と、前記吸込口から前記吹出口へと空気を送風するためのクロスフローファンと、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうち少なくとも一方の端面と対向する位置に配設され、前記側壁を前記通風路と反対の方向に窪ませて形成する凹部と、前記通風路の送風方向に対して前記クロスフローファン上流の前記側壁に配設され、前記通風路の断面積を前記通風路の下流に向かって狭める第一の段と、を有し、前記凹部の前記通風路側の開口面は前記クロスフローファンの端面よりも大きく、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうちの少なくとも一方の端面と前記端面に対向する前記凹部の開口面とが略同一面上に配置されたことを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、クロスフローファンの羽根の一部がファンケーシングの凹部に収まってファンとしての機能を損なうといったことはなく、羽根を端部に至るまで効果的に利用できる。また、クロスフローファンの凹部に流入する空気流を減少させるとともに、クロスフローファン全体が通風路上に配置されることで、ファンケーシングの凹部へ流入した空気によって生じる乱流や剥離現象を低減することができる。よって、送風性能を向上させることできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気調和機によれば、送風性能が向上し、同一のファンモータ回転数で風量特性を向上させ、同一風量でのファンモータ入力を低減させて、結果として、同一能力で消費電力の小さな高性能の空気調和機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の本体構造を示す概略断面図
【図３】（ａ）従来技術におけるクロスフローファン端部とファンケーシングとの位置関係を示す部分拡大断面図（ｂ）クロスフローファン端部とファンケーシングとの位置関係において本実施形態と比較するための参考部分拡大断面図（ｃ）クロスフローファン端部とファンケーシングの位置関係において本実施形態と比較するための参考部分拡大断面図（ｄ）本発明の実施の形態１に係る空気調和機のクロスフローファン端部とファンケーシングとの位置関係を示す部分拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の一の段形状を示す概略断面図
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の一の段形状を示す概略断面図
【図６】本発明の実施の形態２に係るクロスフローファンの部分拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００１２】
第１の発明は、吸込口と、吹出口と、前記吸込口から前記吹出口に至る通風路を形成する側壁と、前記吸込口から前記吹出口へと空気を送風するためのクロスフローファンと、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうち少なくとも一方の端面と対向する位置に配設され、前記側壁を前記通風路と反対の方向に窪ませて形成する凹部と、前記通風路の送風方向に対して前記クロスフローファン上流の前記側壁に配設され、前記通風路の断面積を前記通風路の下流に向かって狭める第一の段と、を有し、前記凹部の前記通風路側の開口面は前記クロスフローファンの端面よりも大きく、前記クロスフローファンの軸方向両側の端面のうちの少なくとも一方の端面と前記端面に対向する前記凹部の開口面とが略同一面上に配置されたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明により、クロスフローファンの羽根の一部がファンケーシングの凹部に収まってファンとしての機能を損なうといったことはなく、クロスフローファンの羽根を端部に至るまで効果的に利用することができ、送風性能が向上する。
【００１４】
また、側壁に沿って流れる空気流がクロスフローファンの空気通風路上流側の側壁に設けられた第一の段を通過した後、通風路のやや内側に向かって流れる内向気流となる。そのため、クロスフローファンの羽根の端点が、クロスフローファンの端板の厚み分だけ空気通風路内部に位置した場合であっても、クロスフローファンの羽根全体を有効に利用することができる。加えて、内向気流によってファンケーシングの凹部への空気の流入を減少させることができ、乱流の発生や剥離現象の発生を抑制することができる。
【００１５】
よって、同一ファンモータ回転数での風量特性を向上させて、つまり同一風量でのファンモータ入力を低減させて、結果として、同一能力で消費電力の小さな空気調和機を実現することができる。
【００１６】
さらに、クロスフローファンの空気通風路上流で通風路断面積を拡大することができるので、より大きな熱交換機を設置するスペースが確保できて、冷媒と空気との熱交換量を向上させることも可能となり、空気調和機としての暖房、冷房、除湿の性能を向上させる
ことができる。
【００１７】
第２の発明は、第一の段を、前記通風路の断面積が上流から下流に向かって漸次小さくなるような形状としたものある。
【００１８】
本発明により、通風路断面積の急激な減少が生じることなく、通風路断面積の急激な変化による空気流の乱れを抑制し、性能の悪化や異音・騒音の発生を抑えることができる。
【００１９】
第３の発明は、クロスフローファンの前記空気通風路下流の側壁に、前記通風路断面積を前記通風路の下流に向かって狭める第二の段が設けられたものある。
【００２０】
本発明により、クロスフローファンを通過中に圧力が増大し、クロスフローファンを通過後に圧力が急に下がることによって生じる空気流の不安定化を抑制し、風速の低下を抑制することができる。
【００２１】
よって、送風性能の悪化を防ぐことができ、風の乱れに起因する異音・騒音の発生を防ぐこともできる。また、このようにクロスフローファンや側壁の近傍での空気流を安定させることで、常にクロスフローファンの羽根全体を効果的に利用できる上、送風性能の向上を実現することが出来る。
【００２２】
第４の発明は、前記第二の段を、前記通風路の断面積が上流から下流に向かって漸次小さくなるような形状としたものである。
【００２３】
本発明は、クロスフローファンを通過後の空気流が、圧力が急激に下がって不安定になるのを防ぐため、通風路断面積を狭くする目的で設けた第二の段の形状を、風の流れを急激に変化させるような形状ではなく徐々に変化させるような形状とする。よって、急激な形状変化による風の乱れを抑制し性能の悪化や異音・騒音の発生を抑えることができる。
【００２４】
第５の発明は、クロスフローファンの両端面を構成する円盤形状の端板において、両端面に２つある前記端板のうち少なくとも一方が、前記クロスフローファンの羽根と接する側の面の円周部分に切欠を有し、前記切欠は、前記クロスフローファンの羽根と接する側に向かって、前記端板の外周半径が漸次小さくなるように形成されたものである。
【００２５】
本発明により、クロスフローファンに流入する空気を効率よく確保することが可能となり、送風性能が向上して同一ファンモータ回転数での風量特性を向上させ、つまり同一風量でのファンモータ入力を低減させて、結果として、同一能力で消費電力の小さな空気調和機を実現することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る空気調和機の外観斜視図を示す図である。また図２、図４および図５は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の断面および空気調和機が備える段の形状を示す断面図である。また図３の（ａ）から（ｄ）は、クロスフローファンの端部とファンケーシングの凹部開口面との位置関係を示す部分拡大図で、従来技術におけるクロスフローファン端部とファンケーシングの凹部開口面との位置関係および本実施形態にかかるクロスフローファン端部とファンケーシングの凹部開口面との位置関係を比較するためのものである。
【００２８】
図１に示すように空気調和機１には、本体４（図２に記載）に空気を吸い込む吸込口２と本体４から風を吹き出す吹出口３が設けられており、吸込口２を通じて本体４に吸い込まれた風は吹出口３から空気調和機１の外部に吹き出される。
【００２９】
また、図２に示すように、本体４の内部にある通風路６にはクロスフローファン５が設けられ、中心にある軸９を介して取り付けられたファンモータ８が駆動することで回転する。クロスフローファン５のファンモータ８側の軸と反対側の軸には軸受け１０が設けられている。通風路６は本体４を構成する側壁７とリアガイダ（図示せず）およびスタビライザ（図示せず）によって形成されている。クロスフローファン５は、複数の羽根２１を有し、両端面にある端板３０によって互いに固定されて構成されている。
【００３０】
また、クロスフローファン端面１８に対向するように、側壁７に窪みが設けられ凹部２２が形成されている。図３に示すように、凹部開口面２２ａはクロスフローファン端面１８よりも大きく、また、この凹部２２を形成する外枠によってファンケーシング１２が構成され、ファンケーシング端面２０の一部は側壁７の一部となっている。
【００３１】
ここで、ファンケーシング１２の一方の凹部２２には、ファンモータ８を本体に取り付けるためのモータケーシング１４が取り付けられており、他方、左側のファンケーシング１２には、軸受け１０が取り付けられている。熱交換器１６は冷媒配管（図示せず）を流れる冷媒と通風路６を通る風とを熱交換する。
【００３２】
なお、図２、図４および図５では、凹部２２が側壁７の両側に設けられているが、凹部２２は側壁７の少なくとも一方側にのみ設けられるように構成されていてもよい。
【００３３】
通風路６のうち、クロスフローファン５が設けられた部分では、凹部開口面２２ａはクロスフローファン５の端面と略同一面上に配置された構成されている。一方、クロスフローファン５とその上流側の熱交換器１６との間には、側壁７に通風路６の断面積を通風路下流に向かって狭めるような第一の段２６が設けられている。また、通風路６のクロスフローファン５の下流側には、側壁７に通風路６の断面積を下流に向かって狭めるような第二の段２８が設けられている。
【００３４】
次に、図２を用いて、具体的な動作について説明する。
【００３５】
ファンモータ８を駆動し、ファンモータ８と軸９を介して連結されたクロスフローファン５が回転をすると、空気調和機１の周囲の空気は、吸込口２から本体４に吸い込まれ、熱交換器１６を通る際に冷媒配管の冷媒と熱交換がなされて、クロスフローファン５を経て、やがて吹出口３から快適な温度もしくは快適な湿度の風になって吹き出される。
【００３６】
吸込口２から吸い込まれ、通風路６を流れる風のうち側壁７に沿って流れる空気流は、第一の段２６を通過する際に、その風の向きはやや内側に向いた内向気流となる。具体的には、左側の側壁７に沿って流れる空気流はやや右方向に、右側の側壁７に沿って流れる風はやや左方向に流れることになり、内向気流の状態で通風路下流に向かって流れ、クロスフローファン５に流入する。
【００３７】
このような内向気流が生じる場合に、図３（ａ）のように、クロスフローファン端面１８がファンケーシング端面２０や側壁７内面と同一面ではなく、凹部２２の中にあって、クロスフローファン５の羽根２１の一部も凹部２２の中にある場合は、羽根２１を端部まで十分に有効利用できないことになる。つまり、クロスフローファン５が送風を行っても全ての羽根を有効に利用できないことになり、ファンモータ８への入力が同じ場合でも出力される風量は低下することとなり、ファンモータ８への入力に対する風量の効率、つま
り送風性能は低下することになる。また、クロスフローファン５の端部が凹部２２の中にあることで、凹部２２へと流入した空気流によって、凹部２２とクロスフローファン５との間で乱流や剥離現象が生じ、これによる送風ロスが送風性能の悪化の原因になってしまう。
【００３８】
また、図３（ｂ）のように羽根の端点とファンケーシング端面並びに側壁内面が同一面になるようにした場合、羽根２１は凹部２２に入ることはない。しかし、上述のようにクロスフローファン５の上流の側壁７に設けられた第一の段２６によって空気の流れが内側に向いている場合には、凹部開口面２２ａ近傍の羽根は、有効に利用することができない。また、クロスフローファン５の端部が凹部２２の中にあることで、凹部２２へと流入した空気流によって、凹部２２とクロスフローファンとの間で乱流や剥離現象が生じ、これによる送風ロスが送風性能の悪化の原因になってしまう。
【００３９】
一方、図３（ｃ）のように凹部開口面２２ａとクロスフローファン端面１８との間に隙間がある場合は、この隙間にも空気が流れることとなり、空気が羽根２１の無いところを通るため、送風性能が低下してしまう。
【００４０】
これらに対して、図３（ｄ）のようにクロスフローファン端面１８と凹部開口面２２ａとが略同一面上に位置するように配置した場合は、上述のように空気の流れが内側に向いた場合に、羽根２１の端点が凹部開口面２２ａよりも端板３０の厚さ分だけ通風路６の内側にあるので、羽根の全てを有効に使用することが可能になり、効率の良いファンの運転が可能で、送風性能を向上させることができる。具体的な端板３０の厚さは２〜３ｍｍで、羽根２１の端点の部分はクロスフローファン端面１８から２〜３ｍｍの位置にあることになる。
【００４１】
また、第一の段２６によって生じる内向気流により、側壁７に沿う空気流を減少させることができる、よって、ファンケーシングの凹部２２に流入する空気流を低減させ、また、クロスフローファン５が凹部２２の中にないことで、凹部２２とクロスフローファン５との間で生じる乱流や剥離現象を抑制し、送風性能を向上させることができる。
【００４２】
ここで、略同一とは、クロスフローファン５を本体４に設置した場合の寸法公差を許容するために用いた表現である。より具体的には、凹部開口面２２ａを示す二点鎖線が、クロスフローファン端面１８と同一面上に位置した状態を基準として、軸９の方向それぞれに端板３０の厚みの半分程度ずれていても上述した作用効果を得ることができる。
【００４３】
なお、通風路６のクロスフローファン５とその上流側の熱交換器１６との間には、側壁７に通風路６の断面積を大きくするような第一の段２６が設けられているので、比較的大きな熱交換器１６を設置することが可能であり、この場合、冷媒と空気との熱交換能量を向上させることが可能となって、空気調和機としての暖房、冷房、除湿の性能を向上させることができる。
【００４４】
クロスフローファン５を通過した空気流は、通風路６の断面積を下流に向かって狭める第二の段２８を通過する。第二の段２８はクロスフローファン５の通風路下流側の側壁７に設けられている。この第二の段２８は、クロスフローファン５を通過中に圧力が増大し、クロスフローファン５を通過後に圧力が急に下がることによって生じる空気流の不安定化を低減し、風速が落ちるのを防ぐ。これによって、送風性能の悪化を抑制し、空気流の乱れに起因する異音・騒音の発生を防ぐことができる。また、このようにクロスフローファン５や側壁７の近傍での空気の流れを安定させることで、常に羽根２１全体を効果的に利用できる。加えて、クロスフローファンの凹部２２への空気の流入を低減し、凹部２２とクロスフローファン５との間で生じる乱流や剥離現象を抑制することで、送風性能を向
上させることができる。
【００４５】
なお、図４に示すように、第一の段２６は、通風路上流から下流に向かって漸次通風路断面積が小さくなるような形状としてもよい。これにより、熱交換器を通過後した空気流の乱れを抑制し、性能の悪化や異音・騒音の発生を抑えることができる。
【００４６】
この場合において、第一の段２６の形状は、通風路の外側に向かって凸形状を有していても、通風路の外側に向かって凹形状を有していてもよい。これにより、コアンダ効果によって最適な内向気流を作り出すことができる。
【００４７】
なお、図４に示すように、第二の段２８は、上流から下流に向かって漸次通風路断面積が小さくなるような形状としてもよい。これにより、通風路６の急激な断面積変化による空気流の乱れを抑制し、性能の悪化や異音・騒音の発生を抑えることができる。
【００４８】
この場合において、第二の段２８の形状は、通風路の外側に向かって凸形状を有していても、通風路の外側に向かって凹形状を有していてもよい。
【００４９】
なお、第一の段２６および第二の段２８は、側壁７とは異なるブロックなどによって形成されていても、図５に示すように側壁７と一体に形成されていても良い。また、第一の段２６、第二の段２８は左右両側に設けられることが望ましいが、側壁７のどちらか片方だけに設けた場合であっても一定の効果が得られる。
【００５０】
（実施の形態２）
図６において、端板３０はクロスフローファン端面１８と反対側に切欠３２を有した形状となっている。これにより、クロスフローファン５の上流にある第一の段２６の上流から側壁７に沿って流れてくる空気流が第一の段２６を通過後、通風路６のやや内側に向かって流れる内向気流となった場合に、クロスフローファンに流入する風を効率よく確保することができる。よって送風性能が向上し、同一回転数での風量特性を向上させ、つまり同一風量でのファンモータ入力を低減させて、結果として、消費電力の小さな空気調和機を実現することができる。
【００５１】
なお、切欠３２は、端板３０の外周がクロスフローファン端面１８と反対側に向かって漸次小さくなるように形成されていてればその形状は限定されない。この場合、例えば図６に示すような面取り形状や、クロスフローファン端面１８に対して凹形状の斜面を有している切欠や、クロスフローファン端面１８に対して凸形状の斜面を有している切欠形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、空気調和機の室内機、および室外機に利用可能で、家庭用の空気調和機に限らず、クロスフローファンを用いた送風回路を有するものであれば、業務用空気調和機やヒートポンプ式給湯機等に利用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  空気調和機
２  吸込口
３  吹出口
４  本体
５  クロスフローファン
６  通風路
７  側壁
１２  ファンケーシング
１８  クロスフローファン端面
２０  ファンケーシング端面
２１  羽根
２２  凹部
２２ａ  凹部開口面
２６  第一の段
２８  第二の段
３０  端板
３２  切欠
【図１】
2013137156.tif 000003
【図２】
2013137156.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013137156.tif 000006
【図５】
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【図６】
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