JP2009250601A

JP2009250601A - クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機

Info

Publication number: JP2009250601A
Application number: JP2008103454A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Okazawa; 宏樹岡澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】吹出し口から室内ユニット内に室内空気が逆流するのを抑制することのできるクロスフローファン及びこれを備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】軸方向に複数の仕切り板２１を有するクロスフローファン２０において、両端部の仕切り板２１ａ，２１ｎと、これに隣接する２枚目の仕切り板２１ｂ，２１ｎ−１との間隔を、他の隣接する仕切り板２１の間隔より狭く形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、クロスフローファン及びこれを備えた空気調和機に係り、より詳しくは、室内ユニットの吹出し口から室内の空気が逆吸込みされるのを抑制するようにしたクロスフローファン及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

従来のクロスフローファンに、ケーシングの両側壁に対向する羽根車の軸方向の両端部に、ケーシングの側壁に向ってラッパ状に広がる外周面を持つ部材を取付けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３３８９３号公報（第２−３頁、図１）

また、従来一般に使用されているクロスフローファンに、図９に示すものがある。なお、図９は、空気調和機の室内ユニットの吹出し口の上流側に設けたクロスフローファンを模式的に示したものである。
このクロスフローファン２０１は、軸方向に等間隔で複数（ｎ枚）の仕切り板２０２を有し、隣接する仕切り板２０２の間に設けた多数の翼２０３により連結されて円筒状に一体化したものである。

そして、軸方向の一端は、仕切り板２０２ａに設けた軸２０４が、ケーシングの側壁１２に設けた軸受１３に回転自在に支持され、他端は、仕切り板２０２ｎの内面に設けたボス２０５が、モータ１４の出力軸１５に連結されて支持されている。
１６ａ，１６ｂは室内ユニットの吹出し口１１の両側に設置されたサージングブロックで、図１０に示すように、クロスフローファン２０１の両端部の仕切り板２０２ａと２０２ｎの近傍にそれぞれ設けられている（本従来技術の特許文献及び非特許文献を調査したが発見できなかった。よって、このクロスフローファンを、以下、従来技術１という）。

特許文献１のクロスフローファンは、弱風量での運転時に吹出し口の端部で逆吸込みが発生し易く、騒音を発するばかりでなく冷房運転時に逆吸込みが生じると、吹出し口において逆吸込みした室内空気が冷気により冷却されて室内空気中の水分が凝縮し、吹出し口に露が付着して室内に落ち易いという問題があった。

また、図９に示す従来技術１のクロスフローファン２０１は、そのＣ−Ｃ断面におけるファン内部の静圧分布を図１１に示すように、クロスフローファン２０１が矢印ａ方向に回転すると、内部に生成される渦の中心２０６（静圧の最も低い渦の位置）は、クロスフローファン２０１の中心（以下、ファンの中心という）より若干ノーズ８側に位置しているが、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面においては、図１２、図１３に示すように、渦の中心２０６がファンの中心よりもケーシング２側に位置している。

クロスフローファンは、概して、渦の中心２０６とファンの中心を通る直線Ｌに対して、ケーシング２側に位置する翼列が吹出し翼列（翼２０３の内周側から外周側へ向う空気の流れ）、直線Ｌよりケーシング２の反対側に位置する翼列が吸込み翼列（翼２０３の外周側から内周側に向う空気の流れ）であるため、Ｄ−Ｄ断面（図１２）、Ｅ−Ｅ断面（図１３）のように、渦の中心２０６がファンの中心よりもケーシング２側に位置する場合、クロスフローファン２０１の両端部側の仕切り板２０２ａと２０２ｂ、２０２ｎと２０２ｎ−１の間の領域が吸込み翼列となる。

このため、吹出し口１０の両端部側において、高温の室内空気が吹出し口１０から室内ユニット内に吸込まれる流れが生じ、冷房運転時に吸込まれた室内の空気が室内ユニット内で冷却されて、吹出し口１０に結露が発生し易いという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、吹出し口から室内ユニット内に室内空気が逆流するのを抑制することのできるクロスフローファン及びこのクロスフローファンを備えた空気調和機を提供することを目的としたものである。

本発明は、軸方向に複数の仕切り板を有するクロスフローファンにおいて、両端部の仕切り板とこれに隣接する２枚目の仕切り板との間隔を、他の隣接する仕切り板の間隔より狭く形成したものである。

また、本発明に係る空気調和機は、室内ユニットに設けた送風機に上記のクロスフローファンを用いたものである。

本発明によれば、吹出し口から室内空気が室内ユニット内に逆流するのを抑制することができるので、騒音の発生を防止できるばかりでなく、冷房運転時において吹出し口に結露が生じることもない。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るクロスフローファンを備えた空気調和機の室内ユニットを断面で示した模式的説明図、図２は図１のクロスフローファンの説明図である。
室内ユニット１において、２はケーシング、３は前面側に開閉可能に設けられた前面パネル、４は前面パネル３の内側に設けられたフィルタで、フィルタ４の上部及び下部の前面パネル３との間には、室内空気の吸込み口５ａ，５ｂが設けられている。

フィルタ４の内側には熱交換器６及び補助熱交換器７（以下、両者を合わせて熱交換器６という）が設けられており、熱交換器６の下流側には、送風機であるクロスフローファン２０が設置されている。８は熱交換器６の下部において幅方向に配設されたノーズで、ケーシング２とノーズ８との間には、風路９を介して吹出し口１０が設けられている。

クロスフローファン２０は、図９で説明した従来のクロスフローファン２０１とほぼ同じ構造で、複数（ｎ個）の仕切り板２１と、隣接する仕切り板２１の間に設けた多数の翼２２とにより円筒状に形成されている。
しかし、本実施の形態においては、クロスフローファン２０の軸方向の両端部の仕切り板２１ａと２１ｎ、及びこの仕切り板２１ａ，２１ｎに隣接する両端部から２枚目の仕切り板２１ｂと２０ｎ−１は、円板からなり、かつ仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間隔（軸方向の長さ）が、他の円板又はリング状の仕切り板２１ｃ〜２１ｎ−２の隣接する仕切り板２１間の間隔より、狭く（短かく）形成されている。

そして、このように構成したことにより、両端部から２枚目の仕切り板２１ｂと２１ｎ−１を、クロスフローファン２０を室内ユニット１内に設置したときに、吹出し口１０の両側に設けたサージングブロック１６ａ，１６ｂの内側（吹出し口１０側）の縁部とほぼ一致させることができる。実施例では、サージングブロック１６ａ，１６ｂの横幅Ｗを、ケーシング２の側壁１２の面と両端部の仕切り板２１ａ，２１ｎとの間の距離（５ｍｍ）、仕切り板２１ａ，２１ｎの板厚（３ｍｍ）、及びファンボス２４の軸方向の長さ（１８ｍｍ）の合計長さＷ₁（２６ｍｍ）とほぼ一致させるようにした。

図３、図４は図２のクロスフローファン２０のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面における内部の静圧分布図である。
本実施の形態によれば、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面のいずれの場合も、内部に生成される渦の中心２５はファンの中心の直下に位置するので、仕切り板２１ａと２１ｂの間、及び仕切り板２１ｎと２１ｎ−１との間がいずれも吹出し翼列となる。このため、高温の室内空気が吹出し口１０から室内ユニット１内に吹込まれる空気の流れを抑制することができる。

このように、本実施の形態によれば、クロスフローファン２０の両端部の仕切り板２１ａ，２１ｎと、これに隣接する２枚目の仕切り板２１ｂ，２１ｎ−１との間隔（軸方向の長さ）を、他の仕切り板２１の間隔より狭く構成したので、室内空気の室内ユニット１内への逆吸込みを抑制することができる。また、２枚目の仕切り板２１ｂ，２１ｎ−１の位置を室内空気の逆吸込みを低減する機能を有するサージングブロック１６ａ，１６ｂの内側縁部とほぼ一致させるようにしたので、室内空気が吹出し口１０から室内ユニット１内へ逆流するのをより確実に抑制することができ、騒音の発生を防止することができる。また、冷房運転時において吹出し口１０に結露が生じることがない。

［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２に係るクロスフローファンの要部の断面図で、図２のＢ−Ｂ断面に相当する。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態に係るクロスフローファン２０は、両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１（図２参照、以下同じ）の間隔を、実施の形態１の場合と同様に、他の隣接する仕切り板２１の間隔より狭く構成したものである。

２６は仕切り板２１ｎに設けたファンボス２４の外周において、仕切り板２１ｎとこれに隣接する仕切り板２１ｎ−１との間に設けた円筒状の空気の流れに対する抵抗体で、その外径は、翼２２で形成する内径より小さく形成されている。なお、この抵抗体２６は、他端側の仕切り板２１ａと２１ｂとの間の同軸上にも設けられている。

本実施の形態においては、クロスフローファン２０の両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間に抵抗体２６を設けたのでこれがない場合に比べて、これらの間の翼列を通過する風量が低下する。
風量が低下すると、クロスフローファン２０の内部に生成される渦の中心が、図１３に示すように、ケーシング２側に位置して吹出し口１０側が吸込み翼列となるが、ファン内部の静圧が大きな負圧にならないため、吹出し口１０から室内空気を吸込みにくくなる。

実施例では、室内ユニット１の吹出し口１０の吹出し風量を６ｍ³／ｍｉｎに固定し、抵抗体２６を外径５０ｍｍの円筒で形成した。
一般に、空気調和機において、フィルタに塵埃が堆積すると、吹出し口から逆流が流入し易い。そこで、フィルタに堆積する塵埃を模擬するため、吸込み口５ａに、
ΔＰ＝ｋ・Ｖ^1.4〔Ｐａ〕
ただし、ΔＰ：通風抵抗〔Ｐａ〕、ｋ：比例常数、Ｖ：フィルタを通過する空気の
速度で、０．３４７〔ｍ／ｓ〕
となる通風抵抗ΔＰを設置し、吹出し口１０から室内ユニット１内に室内空気を吹込まない最大のｋの値を求めた。

その結果、クロスフローファン２０の両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間にそれぞれ抵抗体２６を設けた場合は、ΔＰ（２１）＝５．３０〔Ｐａ〕でｋ＝２１となり、抵抗体２６を設けない場合は、ΔＰ（８）＝２．０２〔Ｐａ〕でｋ＝８であった。このように、フィルタに塵埃が堆積しても、上記ｋの値が大きいほど、室内ユニット１の吹出し口１０から室内空気の逆吸込みを抑制しうることがわかる。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、クロスフローファン２０の両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間に、それぞれ抵抗体２６を設けたので、室内ユニット１のフィルタ４に塵埃が堆積しても、吹出し口１０から室内ユニット１内に室内空気を吸込むのを抑制することができる。

ところで、実験のために、実施の形態１のクロスフローファン２０において、図６に示すように、一方の端部側の仕切り板２１ａと２１ｂとの間に形成される第１の領域の軸方向の長さ（間隔）をＸ、他方の端部側の仕切り板２１ｎと２１ｎ−１との間に形成される第２の領域の軸方向の長さ（間隔）をＹ、その他の隣接する仕切り板２１の間に形成される第３の領域の軸方向の長さ（間隔）をＺとし、仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間に実施の形態２に係る抵抗体２６をそれぞれ設けた。

そして、Ｘ＝Ｙ＝２０ｍｍ、Ｚ＝６２ｍｍ、仕切り板２１の板厚ｔ＝３ｍｍ、仕切り板２１の数Ｎ＝１２とし、Ｘ＋Ｙ＋（ｔＮ）＋（Ｎ−２）Ｚ＝６９６ｍｍとして、実施の形態１の場合と同様に、クロスフローファン２０の両端部から２枚目の仕切り板２１ｂ及び２１ｎ−１と、サージングブロック１６ａ，１６ｂの内側縁部とをほぼ一致させた場合をケース１とした。また、Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝５５ｍｍとし、Ｘ＋Ｙ＋（ｔｎ）＋（Ｎ−２）Ｚ＝６９６ｍｍとして、両端部から２枚目の仕切り板２１ｂ及び２１ｎ−１と、サージングブロック１６ａ，１６ｂの内側縁部とをほぼ一致させた場合をケース２とした。

このように構成したクロスフローファン２０において、室内ユニット１の吹出し風量が１６ｍ³／ｍｉｎのときの、ケース１とケース２におけるファン入力（Ｗ）を表１に示す。

このように、Ｘ＝Ｙ＜Ｚであるケース１の方が、ファン入力（Ｗ）が小さいことがわかる。これは、仕切り板２１ａと２１ｂの間、２１ｎと２１ｎ−１の間に対応する翼列は、吹出し風量にほぼ無関係であるため、その他の隣接する仕切り板２１の軸方向の長さＺが長い方が、同一風量の場合、翼間を通過する風速が低下するため、ファン入力が小さくなるのである。
このように、実施の形態１又は２によれば、吹出し口１０から室内ユニット１内に室内空気が逆流するのを防止できるばかりでなく、ファン入力を小さくすることができるので、省エネルギー化を実現することができる。

［実施の形態３］
図７は本発明の実施の形態３に係るクロスフローファンの説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分には、これと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、熱交換器６の長手方向の長さＬ₁を、実施の形態１に係るクロスフローファン２０の軸方向の長さＬより長く形成したもので、これにより、室内ユニット１の吹出し口１０からの室内空気の逆流を抑制するようにしたものである。

実施例によれば、クロスフローファン２０の軸方向の長さＬを６９６ｍｍ、熱交換器６の長手方向の長さＬ₁を６９６ｍｍ及び７５１ｍｍとし、フィルタに堆積する塵埃を模擬するため、実施の形態２の場合と同様に、吸込み口に前記のΔＰ＝ｋ・Ｖ^1.4〔Ｐａ〕となる通風抵抗を設置した。そして、室内ユニット１の吹出し風量を６ｍ³／ｍｉｎに固定し、室内ユニット１内に室内空気を吸込まない最大のｋの値を前記と同様に求めた。結果を表２に示す。

表２に示すように、熱交換器６の長さＬ₁がクロスフローファン２０の軸方向の長さＬより長い方が、室内ユニット１内に室内空気を吸込まない最大のｋの値が大きく、そのため、フィルタに塵埃が堆積しても吹出し口１０から室内空気を吸込みにくくなる。

これは、熱交換器６の長手方向の長さＬ₁とクロスフローファン２０の軸方向の長さＬが等しい場合は、クロスフローファン２０の両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間における翼列において、端部側ほど翼間通過風量が低下し、翼列の長手方向の翼間風量分布により熱交換器６の空気の流れが不安定になるが、熱交換器６の方がクロスフローファン２０より長い場合は、熱交換器６の面積が大きいため熱交換器６の通過風速が小さくなり、熱交換器６の通風抵抗が低減するためである。

本実施の形態によれば、熱交換器６の長手方向の長さＬ₁を、クロスフローファン２０の軸方向の長さＬより長くすることにより、フィルタ４に塵埃が堆積しても、吹出し口１０から、室内空気を吸込みにくくすることができる。

［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４に係る空気調和機の室内ユニットの模式的断面図で、図２のＢ−Ｂ断面に相当するものである。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１と同じ構造のクロスフローファン２０を備えた室内ユニット１において、クロスフローファン２０の両端部側の仕切り板２１ａと２１ｂ、２１ｎと２１ｎ−１の間の外周に、サージングブロック１６ａ，１６ｂからクロスフローファン２０の回転方向に沿って、角度αの位置にスタビライザ１１を設けたものである。なお、このスタビライザ１１は、側壁１２に設けたリブ（図示せず）に取付けられる。

発明者は、スタビライザ１１の位置を、サージングブロック１６ａ，１６ｂからクロスフローファン２０の回転方向に、０°〜１８０°の範囲で変化させて設置し、実験を行った。その結果、スタビライザ１１を、サージングブロック１６ａ，１６ｂからクロスフローファン２０の回転方向に、１０°〜１５０°の範囲で設置したときに、吹出し口１０から室内空気が室内ユニット１内に逆流するのを、より確実に防止できることが確認された。

本実施の形態によれば、スタビライザ１１を、サージングブロック１６ａ，１６ｂからクロスフローファン２０の回転方向に１０°〜１５０°の範囲で設置することにより、吹出し口１０からの室内空気の逆流をより確実に抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るクロスフローファンを備えた空気調和機の室内ユニットを断面で示した模式的説明図である。図１のクロスフローファンの説明図である。図２のクロスフローファンのＡ−Ａ断面における内部の静圧分布図である。図２のクロスフローファンのＢ−Ｂ断面における内部の静圧分布図である。本発明の実施の形態２に係るクロスフローファンの要部の断面図である。実施の形態１，２のクロスフローファンの作用説明図である。本発明の実施の形態３に係るクロスフローファンの説明図である。本発明の実施の形態４に係る空気調和機の室内ユニットの模式的断面図である。従来のクロスフローファンの説明図である。図９の仕切り板とサージングブロックの説明図である。図９のクロスフローファンのＣ−Ｃ断面における静圧分布図である。図９のクロスフローファンのＤ−Ｄ断面における静圧分布図である。図９のクロスフローファンのＥ−Ｅ断面における静圧分布図である。

符号の説明

１室内ユニット、２ケーシング、４フィルタ、５ａ，５ｂ吸込み口、６，７熱交換器、１０吹出し口、１１スタビライザ、１２側壁、１６ａ，１６ｂサージングブロック、２０クロスフローファン、２１仕切り板、２１ａ，２１ｎ両端部の仕切り板、２１ｂ，２１ｎ−１２枚目の仕切り板、２２翼、２４ファンボス、２６抵抗体。

Claims

軸方向に複数の仕切り板を有するクロスフローファンにおいて、
両端部の仕切り板とこれに隣接する２枚目の仕切り板との間隔を、他の隣接する仕切り板の間隔より狭く形成したことを特徴とするクロスフローファン。
前記両端部の仕切り板とこれに隣接する２枚目の仕切り板との間に、空気流の抵抗体を設けたことを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
吹込み口、該吸込み口の下流側に熱交換器、送風機、吹出し口が設けられた室内ユニットを有し、
該室内ユニットの前記送風機に、前記請求項１又は２に記載のクロスフローファンを用いたことを特徴とする空気調和機。
前記クロスフローファンの両端部から２枚目の仕切り板を、前記室内ユニットの吹出し口の両側に設けたサージングブロックの内側縁部とほぼ一致させたことを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
前記クロスフローファンの両端部の仕切り板とこれに隣接する２枚目の仕切り板との間の外周の、前記室内ユニットの吹出し口の両側に設けたサージングブロックから前記クロスフローファンの回転方向に向って角度αの位置にスタビライザを設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の空気調和機。
前記角度αが１０°〜１５０°であることを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
前記熱交換器の長手方向の長さを、前記クロスフローファンの軸方向の長さより長くしたことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の空気調和機。