JP2016014368A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルマウスに沿って流れる空気の剥離に起因する騒音を効果的に抑制することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機は、空気の吸込口（２Ａ）を形成する内周面（２０）を有するベルマウス（２）と、ベルマウス（２）によって案内された空気が流入する羽根車（６）と、内周面（２０）に周方向に沿って並び、内周面（２０）に沿って流れる気流において縦渦（Ｖ１）を生じさせる複数の縦渦生成部（３）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルマウスと羽根車とを備える空気調和機に関する。

従来、軸周りに回転する羽根車と、この羽根車に空気を案内するベルマウスとを備えた空気調和機が知られている。この空気調和機では、ベルマウスに沿って流れる空気が剥離することに起因して騒音が発生することがある。

特許文献１は、乱流発生手段が設けられたベルマウスを開示している。特許文献１では、ベルマウスの中央開口の縁部を送風機に向かって流れる空気を乱流発生手段が乱すことにより、ベルマウスの表面において気流の剥離が生じるのを抑制できると記載されている。

特開平１０−１８４５９４号公報

しかし、特許文献１の乱流発生手段によって空気の剥離が抑制できたとしても、乱流発生手段において生成された多数の渦は、横渦であるか、もしくは、十分強い縦渦でないため、下流側ではそれぞれが独立した渦ではなく周方向につながった大きな横渦となっており、それがベルマウスに沿って羽根車側に流れるうちに次第に大きな渦に成長する傾向にある。このような大きな渦は、羽根車に流入して羽根と衝突したときに騒音の原因となることがある。

本発明の目的は、ベルマウスに沿って流れる空気の剥離に起因する騒音を効果的に抑制することができる空気調和機を提供することである。

本発明の空気調和機は、空気の吸込口（２Ａ）を形成する内周面（２０）を有するベルマウス（２）と、前記ベルマウス（２）によって案内された空気が流入する羽根車（６）と、前記内周面（２０）に周方向に沿って並び、前記内周面（２０）に沿って流れる気流において縦渦（Ｖ１）を生じさせる複数の縦渦生成部（３）と、を備える。

本発明では、ベルマウス（２）の内周面（２０）に周方向に沿って並ぶ複数の縦渦生成部（３）が設けられているので、ベルマウス（２）の内周面（２０）において空気の流れが縦渦（Ｖ１）によって乱される。その結果、ベルマウス（２）の内周面（２０）において空気の剥離が生じるのを抑制することができるので、剥離による騒音の発生を抑制することができる。

しかも、本発明では、複数の縦渦生成部（３）のそれぞれにおいて生じた縦渦（Ｖ１）は、特許文献１の乱流発生手段において生成されるような横渦に比べると、下流側（羽根車（６）側）に流れる過程において周方向に隣り合う渦がそれぞれ独立した渦のままで、より遠方まで届きやすい。したがって、本発明では、複数の縦渦生成部（３）のそれぞれにおいて生じた縦渦（Ｖ１）は、ベルマウス（２）よりも下流の羽根近傍に到達したときであっても、縦渦同士の合体が抑制されているので、周方向に細分化された小さな渦の状態が維持されやすい。よって、横渦同士の合体が進むことによって大きな渦が羽根に衝突する特許文献１の場合に比べて、本発明では、渦と羽根との衝突の強さが軽減され、その結果、騒音を低減することができる。

具体的には、各縦渦生成部（３）は、前記内周面（２０）に沿って流れる空気が当たる一対の縦渦生成面（３１，３２）を有し、前記一対の縦渦生成面（３１，３２）は、空気の流れの下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びている形態を例示することができる。このように下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びる一対の縦渦生成面（３１，３２）を乗り越える流れは、元々の空気の流れ方向と直交する流れ成分を持つため、その結果、縦渦（Ｖ１）が生成される。特に、各縦渦生成面は、前記内周面（２０）に対して切り立った面によって構成されているのが好ましく、この場合には、縦渦（Ｖ１）がより効果的に生成される。

前記空気調和機において、一対の縦渦生成面（３１，３２）の配置例としては、次の２つの具体的形態を例示することができる。

前記空気調和機において、前記羽根車（６）の径方向に前記一対の縦渦生成面（３１，３２）のそれぞれを側面視したときに、前記羽根車（６）の回転方向の前側に位置する縦渦生成面（３１）と、前記回転方向の後側に位置する縦渦生成面（３２）とは、前記羽根車（６）の軸方向に対する傾斜角度が同じになるように、前記一対の縦渦生成面（３１，３２）が配置されていてもよい。

また、前記空気調和機において、前記羽根車（６）の径方向に前記一対の縦渦生成面（３１，３２）のそれぞれを側面視したときに、前記羽根車（６）の回転方向の前側に位置する縦渦生成面（３１）よりも前記回転方向の後側に位置する縦渦生成面（３２）の方が前記羽根車（６）の軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように、前記一対の縦渦生成面（３１，３２）が配置されていてもよい。この構成では、各縦渦生成部（３）において生成される縦渦（Ｖ１）には、羽根車（６）の回転方向とは逆方向の速度成分が付与される。このとき、縦渦（Ｖ１）は回転する羽根とは逆方向の速度の差が大きいので、縦渦（Ｖ１）と羽根との衝突時間を短縮でき、これにより、前側の縦渦生成面（３１）の軸方向に対する傾斜角度と後側の縦渦生成面（３２）の軸方向に対する傾斜角度が同じ場合に比べて、騒音の低減効果を高めることができる。

本発明によれば、ベルマウスに沿って流れる空気の剥離による騒音を効果的に抑制することができる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機を示す断面図である。 実施形態に係る空気調和機の室内機の内部を下から見た図である。 （Ａ）は、実施形態におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した断面図であり、（Ｂ）は、実施形態におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図である。 （Ａ）は、参考例１におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した断面図であり、（Ｂ）は、参考例１におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図である。 実施形態の特性と参考例１の特性を比較した結果を示すグラフである。 実施形態の特性と参考例１の特性を比較した結果を示す表である。 ベルマウスと羽根車とを示す斜視図である。 （Ａ）は、実施形態における縦渦生成部において縦渦が形成される様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図である。 （Ａ）は、実施形態における縦渦生成部を羽根車の径方向に側面視したときの図であり、（Ｂ）は、変形例１における縦渦生成部を羽根車の径方向に側面視したときの図である。 （Ａ）は、実施形態におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図であり、（Ｂ）は、実施形態の変形例１におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図である。 実施形態の変形例２に係る室内機の内部を下から見た図である。 （Ａ）は、実施形態の変形例３における縦渦生成部の斜視図であり、（Ｂ）は、実施形態の変形例４における縦渦生成部の斜視図であり、（Ｃ）は、実施形態の変形例５における縦渦生成部の斜視図である。 参考例２に係る室内機の内部を下から見た図である。 参考例３に係る室内機の内部を下から見た図である。 （Ａ）は、参考例２におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図であり、（Ｂ）は、参考例３におけるベルマウス及び羽根車の一部を拡大した斜視図である。 送風音のスペクトルの比較をした結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機について図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、本実施形態の空気調和機が天井に埋め込まれる天井埋込型の室内機である場合を例に挙げているが、これに限られない。本発明の空気調和機は、例えば天井に吊り下げられる天井吊り下げ型の室内機、床に設置される室内機、壁に設置される室内機などであってもよい。また、本発明の構成は、空気調和機の室外機に適用することもできる。

［空気調和機の室内機の全体構造］
図１に示す室内機１は、天井に設けられた開口に埋め込まれる箱形状を有するケーシング１５と、ケーシング１５の下部に取り付けられたパネル１１（化粧パネル１１）とを備えている。ケーシング１５内には、ベルマウス２と、遠心ファン１６と、熱交換器１２と、ドレンパン１３と、エアフィルタ１４とが設けられている。

パネル１１は、平面視の形状がケーシング１５よりも一回り大きく、天井に設けられた開口を覆った状態で室内に露出している。パネル１１は、その中央部に設けられた空気の吸込口１１Ａと、この吸込口１１Ａの周りに設けられた複数の吹出口１１Ｃとを有している。図２に示すように本実施形態では４つの吹出口１１Ｃが設けられているが、吹出口１１Ｃの個数はこれに限られない。吸込口１１Ａには、矩形状の吸込グリル１１Ｂが設けられている。４つの吹出口１１Ｃは、パネル１１の４つの辺に沿って設けられている。各吹出口１１Ｃは、対応する辺に沿って延びる細長い形状を有している。

図１及び図２に示す本実施形態における遠心ファン１６は、ターボファンであり、羽根車６と、羽根車６を回転させるファンモータ１０とを備える。羽根車６は、ハブ７と、シュラウド８と、複数の羽根９とを含む。ハブ７は、ケーシング１５の天板に固定されたファンモータ１０のシャフト１０Ａに固定されている。

シュラウド８は、ハブ７よりもベルマウス２側に配置されている。シュラウド８は、羽根車６の回転軸Ａを中心として円形に開口する空気の流入口８Ａを有している。シュラウド８の外径は、回転軸Ａの軸方向に沿ってハブ７側に向かうにつれて大きくなっている。

複数の羽根９は、ハブ７とシュラウド８との間において流入口８Ａの周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。各羽根９の軸方向一方の端部（シュラウド８側の端部）はシュラウド８の内面に接合されている。各羽根９の軸方向他方の端部（ハブ７側の端部）はハブ７に接合されている。

図２に示すように、各羽根９は、羽根出口が回転方向Ｄと反対側に傾いている後向き羽根である。各羽根９は、羽根車６の径方向外側に向いた正圧面９１と、その反対側の負圧面９２とを有する。各羽根９は、シュラウド８によって案内される気流が最初に接する部位である前縁９３と、羽根９の最後端であって気流が最後に接する部位である後縁９４とを有する。

ベルマウス２は、シュラウド８よりもパネル１１側に配置されている。ベルマウス２は、回転軸Ａを中心として円形に開口する空気の吸込口２Ａを有している。図１に示すように、ベルマウス２の吸込口２Ａにおけるハブ７側の端部は、シュラウド８の空気の流入口８Ａ内に配置されている。ベルマウス２の吸込口２Ａは、その外径が回転軸Ａの軸方向に沿ってハブ側に向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。

図１及び図２に示すように、熱交換器１２は、羽根車６の周囲を取り囲むように設けられている。熱交換器１２は、厚みの小さな扁平な形状を有しており、遠心ファン１６から吹き出された空気（気流Ｆ）が通過する位置に配置されている。図１に示す実施形態では、熱交換器１２は、その下端部に沿って延設された皿状のドレンパン１３から上方に起立した状態で羽根車６の径方向外側に配置されている。熱交換器１２は、羽根車６とケーシング１５の側壁１５Ａとの間に介在するように設けられている。

熱交換器１２としては、例えばフィンアンドチューブ形の熱交換器を用いることができるが、これに限られない。熱交換器１２は、互いに離間して配置された複数のフィンと、フィンを貫通する複数の伝熱管とを備えている。熱交換器１２では、伝熱管内部を通る冷媒とフィンの周囲の空気との間で熱交換される。

ドレンパン１３は、熱交換器１２において生じる水滴を収容する。収容された水は図略の排水経路を通じて排出される。エアフィルタ１４は、ベルマウス２の吸込口２Ａを覆う大きさを有し、ベルマウス２と吸込グリル１１Ｂとの間に吸込グリル１１Ｂに沿って設けられている。エアフィルタ１４は、吸込グリル１１Ｂからケーシング１５内に吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕捉する。

室内機１では、遠心ファン１６の羽根車６がファンモータ１０によって回転すると、ケーシング１５の内部において、図１において二点鎖線で示す空気の流れＦ（気流Ｆ）が形成される。すなわち、吸込グリル１１Ｂから吸い込まれた室内空気は、ベルマウス２に案内されて羽根車６に流入し、羽根車６から吹き出される。羽根車６から吹き出された空気は、熱交換器１２を通過するときに伝熱管内を流れる冷媒と熱交換することによって冷却又は加熱される。そして、熱交換された空気は、吹出口１１Ｃから室内へ供給される。

［騒音抑制構造］
次に、本実施形態に係る空気調和機の室内機１において騒音を抑制する構造について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の室内機１は、複数の縦渦生成部３（ボルテックスジェネレーター）を備え、複数の縦渦生成部３は、ベルマウス２の吸込口２Ａを形成する内周面２０に周方向に沿って並んでいる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、各縦渦生成部３は、内周面２０に沿って流れる気流Ｆにおいて縦渦Ｖ１を生じさせる。縦渦Ｖ１は、渦軸がおおよそ気流Ｆの方向に向いている渦である。具体的には、縦渦Ｖ１は、ベルマウス２の内周面２０に沿って流れる主な気流Ｆの方向に向いた渦軸を有する螺旋状の渦である。横渦は、渦軸が気流Ｆの方向におおよそ直交する方向に向いている渦である。

本実施形態では、複数の縦渦生成部３が設けられているので、ベルマウス２の内周面２０において気流Ｆが縦渦Ｖ１によって乱される。その結果、ベルマウス２の内周面２０において空気の剥離が生じるのを抑制することができるので、剥離による騒音の発生を抑制することができる。

しかも、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す本実施形態では、複数の縦渦生成部３のそれぞれにおいて生じた縦渦Ｖ１は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す参考例１において生じる横渦Ｖ２に比べて、下流側（羽根車６の側）に流れる過程において周方向に隣り合うもの同士はそれぞれが独立した渦のままで、より遠方まで届きやすい。したがって、本実施形態では、複数の縦渦生成部３のそれぞれにおいて生じた縦渦Ｖ１は、ベルマウス２よりも下流の羽根９の近傍に到達したときであっても、縦渦として十分な強さを保持できているため、周方向に細分化された小さな渦の状態が維持されやすい。よって、本実施形態では、渦と羽根９との衝突の強さが軽減され、その結果、騒音を低減することができる。

また、縦渦Ｖ１により主流との混合が促進されるため、図３（Ａ）に示すように境界層Ｂ１が発達してベルマウス表面で剥離するのを抑制することができる。これにより、本実施形態では、ベルマウス２の吸込口２Ａにおける有効吸い込み面積を大きくできるので、吸い込み風速を低減することができる。これにより、吸い込み時の抵抗を低減できる。したがって、気流Ｆがベルマウス２の吸込口２Ａ及び羽根車６を通過するときの抵抗（機内抵抗）が増加するのを抑制できる。

これに対し、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す参考例１の室内機では、吸込口１０２Ａを形成するベルマウス１０２の内周面１２０には本実施形態のような縦渦生成部３が設けられていない。したがって、気流Ｆがベルマウス１０２の内周面１２０に沿って下流側（羽根車６側）に流れる過程において横渦Ｖ２が生じる。横渦Ｖ２は、下流側においては周方向につながった大きな渦である。このような参考例１では、本実施形態に比べて大きく成長した渦が羽根車６の羽根９と衝突することになり、渦と回転する羽根９とが干渉する空間スケールが大きいため衝突時間も長くなると考えられる。その結果、参考例１では、騒音（例えばＮＺ音）が大きくなる。

また、参考例１では、渦が大きくなりやすいので、図４（Ａ）に示すように有効吸い込み面積が小さくなりやすい。これにより、参考例１では、気流Ｆがベルマウス１０２の吸込口１０２Ａ及び羽根車６を通過するときの抵抗（機内抵抗）が増加しやすい。

また、特許文献１では、乱流発生手段としての複数の突起は、球状体であり、ベルマウスの湾曲部の表面に接着剤等により接着されている。この特許文献１の乱流発生手段では、ベルマウスの湾曲部の表面において剥離が抑制できたとしても、十分な強さの縦渦が形成されない。したがって、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す参考例１と同様にベルマウスの表面に沿ってさらに下流側においては周方向につながった大きな横渦Ｖ２が形成される。その結果、特許文献１では、騒音（例えばＮＺ音）の発生を十分に抑制することができない。

図５は、実施形態の特性と参考例１の特性を比較した結果を説明する模式図である。図６は、実施形態の特性と参考例１の特性を比較した結果を示すグラフである。図５において、周方向につながった大きな渦が形成される参考例１では、その渦と羽根９との衝突時の音圧が高いのに対し、縦渦Ｖ１同士がそれぞれ独立して存在し小さな渦の状態が維持されやすい実施形態では、渦と羽根９との衝突時の音圧のピークが参考例１に比べて低減されることを示す。これは、実施形態では、細分化された複数の小さな渦が周方向に分散するため、複数の渦と羽根９との衝突の時刻がずれて、参考例１に比べて周期性が崩れるためである。すなわち、実施形態では、音圧のピークが参考例１に比べて広い周波数域に分散しているので、特に、ＮＺ音を低減することができる。

したがって、図６のグラフに示されているように、同じ風量で比較した場合、実施形態では、参考例１に比べて送風音が低減されている。なお、図６に示す評価に用いた縦渦生成部３は、後述する図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すような略四角柱形状の第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂとによって構成され、第１生成部３Ａにおける前側縦渦生成面３１の長さＬ１が約１０ｍｍであり、第１生成部３Ａにおける前側縦渦生成面３１の高さＨ１が約２ｍｍであり、第１生成部３Ａの幅が約２ｍｍであるものを用いた。また、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは例えば合成樹脂によって形成されたものである。また、図６に示す評価では、前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２とのなす角度θを６０度に設定した（図８（Ａ）参照）。

本実施形態における騒音抑制構造の概要は以上の通りであるが、以下では、本実施形態における騒音抑制構造についてさらに具体的に説明する。なお、本発明における騒音抑制構造は、以下の具体的な実施形態に限定されるものではない。

図７は、本実施形態におけるベルマウス２と羽根車６とを示す斜視図である。図７に示すように、ベルマウス２は、吸込口２Ａが形成された筒状のダクト部２４と、ダクト部２４の周りに設けられた周辺部２５とを有する。ダクト部２４と周辺部２５との境界２Ｂは、回転軸Ａの軸方向に沿ってハブ７側に向かうにつれて内径が小さくなり始める部分である。周辺部２５は、その大半が平板状であるが、これに限られない。

ベルマウス２の吸込口２Ａは、ダクト部２４の内周面２０によって形成されている。すなわち、吸込口２Ａは、ベルマウス２における境界２Ｂからベルマウス２におけるハブ７側の先端２Ｅ（図１及び図７においてダクト部２４の上端）までの内周面２０によって区画される開口である。

ダクト部２４は、境界２Ｂからハブ７側に向かうにつれて内径が小さくなっている。また、ダクト部２４におけるハブ７側の部分は、軸方向において内径が一定であってもよく、ハブ７側に向かうにつれて内径が大きくなっていてもよい。

ダクト部２４におけるハブ７側の部分は、シュラウド８におけるパネル１１側の部分（図１においてシュラウド８の下端部）とオーバーラップしている。すなわち、ダクト部２４におけるハブ７側の部分は、シュラウド８におけるパネル１１側の部分の内側に配置されていて、シュラウド８におけるパネル１１側の部分に対して径方向に対向している。

本実施形態では、縦渦生成部３は、その少なくとも一部がベルマウス２の内周面２０（ダクト部２４の内周面２０）に配置されていればよい。すなわち、縦渦生成部３の一部がダクト部２４の内周面２０に配置され、縦渦生成部３の残部が周辺部２５の表面に配置されていてもよい。図１〜図３及び図７に示す具体例では、縦渦生成部３の全体がダクト部２４の内周面に配置されている。また、縦渦生成部３は、ダクト部２４の内周面２０において、先端２Ｅよりも境界２Ｂに近い位置に設けられているのが好ましい。この場合には、ベルマウス２の吸込口２Ａに吸い込まれた気流Ｆにおいて上流側（境界２Ｂ側）で縦渦Ｖ１を形成することができる。これにより、渦が大きく成長する前に縦渦Ｖ１を形成することができる。

図２及び図７に示す本実施形態では、複数の縦渦生成部３は、周方向に不等間隔に配置されているが、これに限られず、後述する図１１に示す変形例２のように等間隔に配置されていてもよい。図２及び図７に示す具体例では、例えば、隣合う縦渦生成部３間の間隔は、大小２種類あり、これらが交互に設けられているが、これに限られない。

図８（Ａ）は、本実施形態における縦渦生成部３において縦渦Ｖ１が形成される様子を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）におけるＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す縦渦生成部３は、ベルマウス２の内周面２０に設けられた複数の縦渦生成部３のうちの１つを示している。本実施形態では、複数の縦渦生成部３は互いに同じ構造を備えているが、これに限られない。

図２、図３（Ｂ）、図７及び図８（Ａ）に示す本実施形態では、各縦渦生成部３は、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂとによって構成されている。本実施形態では、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、互いに別体の部材であるが、これに限られず、縦渦生成部３は、後述する図１２（Ａ）に示す変形例３のように一体成形されたものであってもよい。

図８（Ａ）に示すように、第１生成部３Ａ及び第２生成部３Ｂのそれぞれは、例えば柱状の細長い部材によって構成されているが、これに限られない。図８（Ａ）に示す具体例では、第１生成部３Ａ及び第２生成部３Ｂのそれぞれは、おおよそ四角柱の形状を有しており、ベルマウス２の湾曲した内周面２０に沿って滑らかに湾曲している。

第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、ベルマウス２の内周面２０の周方向に互いに間隔をあけて配置されている。第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、Ｖ字状に配置されている。具体的に、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、気流Ｆの方向の上流側の端部同士が離隔し、気流Ｆの方向の下流側の端部同士も離隔しており、且つ、下流側に向かうにつれて互いの間隔が大きくなっている。

各縦渦生成部３は、ベルマウス２の内周面２０に沿って流れる気流Ｆが衝突する一対の縦渦生成面３１，３２を有している。一対の縦渦生成面３１，３２は、羽根車６の回転方向Ｄの前側に位置する前側縦渦生成面３１と、回転方向Ｄの後側に位置する後側縦渦生成面３２とによって構成されている。これらの縦渦生成面３１，３２は、気流Ｆの方向の下流側（羽根車６側）に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びている。

上記のような一対の縦渦生成面３１，３２によって構成される縦渦生成部３を備える室内機１では、各縦渦生成部３において次のように縦渦Ｖ１が形成される。すなわち、図８（Ａ）に示すようにベルマウス２の吸込口２Ａに吸い込まれた気流Ｆは、前側縦渦生成面３１及び後側縦渦生成面３２に衝突すると、図８（Ａ）に矢印で示すように縦渦生成面３１，３２に沿って縦渦生成部３に乗り上がるような動きが付与される。また、前側縦渦生成面３１によって付与される回転方向と、後側縦渦生成面３２によって付与される回転方向とは逆向きになる。このような逆向きの一対の縦渦Ｖ１がセットで形成されることによって、これらの縦渦Ｖ１が安定して長時間存在することが可能になると推測される。

図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す本実施形態では、前側縦渦生成面３１は第１生成部３Ａに設けられ、後側縦渦生成面３２は第２生成部３Ｂに設けられている。また、第１生成部３Ａは、気流Ｆの方向の上流側に位置する端面３３と、下流側に位置する端面３４と、前側縦渦生成面３１とは反対側に位置する側面３５と、側面３５と前側縦渦生成面３１をつなぐ天面３６とを有する。同様に、第２生成部３Ｂは、気流Ｆの方向の上流側に位置する端面３３と、下流側に位置する端面３４と、後側縦渦生成面３２とは反対側に位置する側面３５と、側面３５と前側縦渦生成面３１をつなぐ天面３６とを有する。

前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２とのなす角度θは、特に限定されるものではないが、例えば０〜１２０度の範囲にあるのが好ましく、３０〜９０度の範囲にあるのがより好ましい。前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２とのなす角度θは、例えば、前側縦渦生成面３１と内周面２０との境界線３１Ｂと、後側縦渦生成面３２と内周面２０との境界線３２Ｂとのなす角度とすることができる。境界線３１Ｂ及び境界線３２Ｂが湾曲している場合には、角度θは、例えば、境界線３１Ｂの上流側（気流Ｆの方向の上流側）の端部３１ＢＵにおける接線Ｌ１と、境界線３２Ｂの上流側の端部３２ＢＵにおける接線Ｌ２とのなす角度とすることができる。

図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、本実施形態における一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれは、ベルマウス２の内周面２０に対して切り立った面によって構成されている。各縦渦生成面は、内周面２０からベルマウス２の厚み方向（ダクト部２４の厚み方向）に起立する面である。各縦渦生成面は、平面及び湾曲面の少なくとも一方を含む面である。各縦渦生成面は、気流Ｆの方向に対して傾斜している。

図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す具体例では、一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれと、内周面２０とのなす角度は直角であるが、これに限られず、鋭角であってもよく、後述する図１２（Ｃ）に示す変形例５のように鈍角であってもよい。一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれと、内周面２０とのなす角度は、例えば６０〜１２０度の範囲にあるのが好ましく、７５〜１０５度の範囲にあるのがより好ましい。

図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）において、前側縦渦生成面３１の高さＨ１及び後側縦渦生成面３２の高さＨ２のそれぞれは、特に限定されるものではないが、例えば０〜４ｍｍの範囲にあるのが好ましく、１〜３ｍｍの範囲にあるのがより好ましい。

図９（Ａ）は、本実施形態における縦渦生成部３を羽根車６の径方向に側面視したときの図である。すなわち、図９（Ａ）は、羽根車６の回転軸Ａから縦渦生成部３を径方向外側に見たときの側面図である。図９（Ａ）に示す本実施形態では、前側縦渦生成面３１と回転軸Ａの軸方向とのなす角度θ１と、後側縦渦生成面３２と回転軸Ａの軸方向のなす角度θ２とは同じ角度であるが、これに限られない。

図９（Ｂ）は、本実施形態の変形例１における縦渦生成部３を羽根車６の径方向に側面視したときの図である。図９（Ｂ）に示す変形例１では、前側縦渦生成面３１と回転軸Ａの軸方向とのなす角度θ１と、後側縦渦生成面３２と回転軸Ａの軸方向のなす角度θ２とは異なる角度に設定されている。図９（Ｂ）に示す具体例では、角度θ２が角度θ１よりも大きくなるように前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２が配置されている。

図９（Ｂ）に示す変形例１では、一対の縦渦生成面３１，３２を備え、且つ、これらの縦渦生成面３１，３２を図９（Ａ）の実施形態に比べて回転方向Ｄとは反対側に傾けている。これにより、変形例１では、各縦渦生成部３において生成される縦渦Ｖ１には、羽根車６の回転方向とは逆方向の速度成分が付与される（逆旋回が付与される）。その結果、縦渦Ｖ１と羽根９との衝突時間を短縮できるので、前側縦渦生成面３１の軸方向に対する傾斜角度と後側縦渦生成面３２の軸方向に対する傾斜角度が同じである図９（Ａ）に示す実施形態に比べて、騒音の低減効果を高めることができる。

なお、角度θ１が角度θ２よりも大きくなるように前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２が配置されていてもよい。

また、図９（Ａ）に示す実施形態及び図９（Ｂ）に示す実施形態の変形例１の何れにおいても、縦渦生成部３を羽根車６の径方向に側面視したときに、前側縦渦生成面３１は、その全体が回転軸Ａよりも回転方向Ｄの前方に位置しており、後側縦渦生成面３２は、その全体が回転軸Ａよりも回転方向Ｄの後方に位置している。すなわち、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように縦渦生成部３を羽根車６の径方向に側面視したときには、前側縦渦生成面３１、回転軸Ａ及び後側縦渦生成面３２はこの順に並んでいる。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）において、前側縦渦生成面３１における回転軸Ａの軸方向の長さＬ１及び後側縦渦生成面３２における回転軸Ａの軸方向の長さＬ２は、特に限定されるものではない。

図１０（Ａ）は、実施形態におけるベルマウス２及び羽根車６の一部を拡大した斜視図であり、図１０（Ｂ）は、実施形態の変形例１におけるベルマウス２及び羽根車６の一部を拡大した斜視図である。図１０（Ａ）に示す一点鎖線Ｓ０は、実施形態における前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２の真ん中を通る中心線（対称軸）である。図１０（Ｂ）に示す一点鎖線Ｓ１は、変形例１における前側縦渦生成面３１と後側縦渦生成面３２の真ん中を通る中心線（対称軸）である。変形例１における中心線Ｓ１は、実施形態における中心線Ｓ０に比べて、回転方向Ｄとは反対側に傾いている。したがって、変形例１では、実施形態に比べて、縦渦Ｖ１の流れる方向が回転方向Ｄとは反対側に傾くことになる。これにより、変形例１では、実施形態に比べて、羽根９との衝突時間が短くなり、騒音（例えばＮＺ音）の低減効果を高めることができる。

図１１は、実施形態の変形例２に係る室内機の内部を下から見た図である。図１１に示す変形例２では、複数の縦渦生成部３は、周方向に等間隔に配置されている。この変形例２では、図２及び図７に示す本実施形態に比べて、複数の縦渦Ｖ１を周方向においてより多く生成することができる。そのため、周方向により細分化された小さな渦の状態が維持されやすく、騒音の低減効果を高めることができる。

また、縦渦生成部３の形態は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示した形態に限られない。図１２（Ａ）は、実施形態の変形例３における縦渦生成部の斜視図であり、図１２（Ｂ）は、実施形態の変形例４における縦渦生成部の斜視図であり、図１２（Ｃ）は、実施形態の変形例５における縦渦生成部の斜視図である。

図１２（Ａ）に示す変形例３では、縦渦生成部３は、三角柱形状を有しており、単一の部材からなる。三角柱の３つの側面のうちの１つが前側縦渦生成面３１を構成し、別の１つが後側縦渦生成面３２を構成している。変形例３では、一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれと、内周面２０とのなす角度は直角であるが、これに限られない。

図１２（Ｂ）に示す変形例４では、縦渦生成部３は、第１生成部３Ａと、第２生成部３Ｂとによって構成されている。第１生成部３Ａ及び第２生成部３Ｂのそれぞれは、三角柱形状を有しており、互いに別々に成形されたものである。第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、周方向に間隔をあけて配置されている。第１生成部３Ａにおける三角柱の１つの側面が前側縦渦生成面３１を構成し、第２生成部３Ｂにおける三角柱の１つの側面が後側縦渦生成面３２を構成している。変形例４では、一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれと、内周面２０とのなす角度は直角であるが、これに限られない。

図１２（Ｃ）に示す変形例５では、縦渦生成部３は、第１生成部３Ａと、第２生成部３Ｂとによって構成されている。第１生成部３Ａ及び第２生成部３Ｂのそれぞれは、三角錐形状を有しており、互いに別々に成形されたものである。第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、周方向に間隔をあけて配置されている。第１生成部３Ａにおける三角錐の１つの側面が前側縦渦生成面３１を構成し、第２生成部３Ｂにおける三角錐の１つの側面が後側縦渦生成面３２を構成している。この変形例５では、一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれと、内周面２０とのなす角度は鈍角である。なお、図１２（Ｃ）に示す変形例５では、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、周方向に間隔をあけずに配置されていてもよい。また、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂは、一体に成形された単一の部材からなるものであってもよい。また、変形例５では、縦渦Ｖ１を効果的に発生させるために、一対の縦渦生成面３１，３２が空気の流れの下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように配置されている。一対の縦渦生成面３１，３２をこのように配置するための具体的な手段としては、図１２（Ｃ）に示すように、第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂの下流側の間隔Ｇ２が第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂの上流側の間隔Ｇ１よりも大きくなるように第１生成部３Ａと第２生成部３Ｂを配置するという手段を例示することができる。

図１３は、参考例２に係る室内機１０１の内部を下から見た図であり、図１４は、参考例３に係る室内機１０１の内部を下から見た図である。図１５（Ａ）は、参考例２におけるベルマウス１０２及び羽根車６の一部を拡大した斜視図であり、図１５（Ｂ）は、参考例３におけるベルマウス１０２及び羽根車６の一部を拡大した斜視図である。

図１３及び図１５（Ａ）に示す参考例２では、ベルマウス１０２の吸込口の内周面１２０に複数の突起１０３が周方向に沿って配列されている。各突起１０３は、細長い柱状の形状を有している。各突起１０３は、傾斜方向に気流Ｆをガイドする機能を有し、気流Ｆに対して回転方向Ｄの速度成分を付与する（予旋回を付与する）ように羽根車６の回転軸に対して傾斜するように配置されている。

図１４及び図１５（Ｂ）に示す参考例３では、ベルマウス１０２の吸込口の内周面１２０に複数の突起１０３が周方向に沿って配列されている。各突起１０３は、細長い柱状の形状を有している。各突起１０３は、傾斜方向に気流Ｆをガイドする機能を有し、気流Ｆに対して回転方向Ｄとは反対方向の速度成分を付与する（逆旋回を付与する）ように羽根車６の回転軸に対して傾斜するように配置されている。

図１３及び図１５（Ａ）に示す参考例２及び図１４及び図１５（Ｂ）に示す参考例３では、本実施形態のような一対の縦渦生成面３１，３２（すなわち、気流Ｆの下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びる一対の縦渦生成面３１，３２）を備えていないので、本実施形態のように安定した縦渦Ｖ１が形成されず、横渦Ｖ２が形成される。これらの参考例２及び参考例３では、各突起１０３によって気流Ｆが乱されるが、下流に流れるうちに、渦同士が周方向に合体しやすい。

図１６は、送風音のスペクトルの比較をした結果を示すグラフである。図１６のグラフでは、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態と、図４（Ａ），（Ｂ）に示す参考例１と、図１３及び図１５（Ａ）に示す参考例２と、図１４及び図１５（Ｂ）に示す参考例３とを比較したものである。参考例２における各突起１０３は、実施形態における第１生成部３Ａと同じ形状であり、同じ大きさであり、同じ傾斜角度で内周面１２０に取り付けられている。参考例３における各突起１０３は、実施形態における第２生成部３Ｂと同じ形状であり、同じ大きさであり、同じ傾斜角度で内周面１２０に取り付けられている。図１６に示す評価では、羽根車６の回転数を同一に設定した。

図１６に示すように、ＮＺ音に関係するスペクトル強度は、実施形態が最も小さく、参考例３が次に小さく、参考例２が３番目に小さく、参考例１が最も大きい結果となった。ＮＺ音に関係する周波数は、図１６に示す「１ＮＺ」の周波数と、「２ＮＺ」の周波数とがある。これらの何れの周波数においても、スペクトル強度の順番は、上記の通りであった。このように実施形態は、参考例１〜３に比べて、騒音低減効果に優れていることがわかる。

参考例１〜３では、本実施形態に比べて大きく成長した渦が羽根車６の羽根９と衝突することになる。大きな渦が羽根９に衝突すると、羽根９近傍の圧力変動が大きくなる（圧力の落差が大きくなる）。これに対し、実施形態では、参考例１〜３に比べて、周方向に細分化された渦が羽根９に衝突するので、一つあたりの渦によって羽根９において生じる圧力変動が小さくなる。その結果、実施形態では、参考例1〜３に比べて騒音（例えばＮＺ音）を低減することができると考えられる。一つの渦と羽根９との衝突時間は、実施形態、参考例３、参考例２、参考例１の順に短いと考えられる。これにより、ＮＺ音は、実施形態が最も小さく、参考例３、参考例２、参考例１の順に次第に大きくなっている。なお、逆旋回が付与されている参考例３では、予旋回が付与されている参考例２に比べて、１つ渦が羽根９に衝突する時間が短いと考えられる。

以上のように、実施形態及び変形例１〜５では、ベルマウス２の内周面２０に周方向に沿って並ぶ複数の縦渦生成部３が設けられているので、ベルマウス２の内周面２０において空気の流れが縦渦Ｖ１によって乱される。その結果、ベルマウス２の内周面２０において空気の剥離が生じるのを抑制することができるので、剥離による騒音の発生を抑制することができる。

しかも、実施形態及び変形例１〜５では、複数の縦渦生成部３のそれぞれにおいて生じた縦渦Ｖ１は、特許文献１の乱流発生手段において生成されるような横渦に比べると、下流側（羽根車６側）に流れる過程において周方向に隣り合う渦がそれぞれ独立した渦のままで、より遠方まで届きやすい。したがって、実施形態及び変形例１〜５では、複数の縦渦生成部３のそれぞれにおいて生じた縦渦Ｖ１は、ベルマウス２よりも下流の羽根近傍に到達したときであっても、それぞれが独立して存在しやすいため、細分化された小さな渦の状態が維持されやすい。よって、周方向につながった大きな横渦が羽根に衝突する特許文献１の場合に比べて、本発明では、渦と羽根との衝突の強さが軽減され、その結果、騒音を低減することができる。

実施形態及び変形例１〜５では、各縦渦生成部３は、内周面２０に沿って流れる空気が当たる一対の縦渦生成面３１，３２を有し、一対の縦渦生成面３１，３２は、空気の流れの下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びている。このように下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びる一対の縦渦生成面３１，３２に空気が衝突することによって縦渦Ｖ１が生成される。特に、各縦渦生成面は、内周面２０に対して切り立った面によって構成されているのが好ましく、この場合には、縦渦Ｖ１がより効果的に生成される。

実施形態及び変形例２〜５では、羽根車６の径方向に一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれを側面視したときに、羽根車６の回転方向の前側に位置する縦渦生成面３１と、回転方向の後側に位置する縦渦生成面３２とは、羽根車６の軸方向に対する傾斜角度が同じになるように、一対の縦渦生成面３１，３２が配置されている。

変形例１では、羽根車６の径方向に一対の縦渦生成面３１，３２のそれぞれを側面視したときに、羽根車６の回転方向の前側に位置する縦渦生成面３１よりも回転方向の後側に位置する縦渦生成面３２の方が羽根車６の軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように、一対の縦渦生成面３１，３２が配置されている。この変形例１では、各縦渦生成部３において生成される縦渦Ｖ１には、羽根車６の回転方向とは逆方向の速度成分が付与される。これにより、縦渦Ｖ１と羽根との衝突時間を短縮できるので、前側の縦渦生成面３１の軸方向に対する傾斜角度と後側の縦渦生成面３２の軸方向に対する傾斜角度が同じ場合に比べて、騒音の低減効果を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

前記実施形態では、縦渦生成部３は、ベルマウス２とは別体として成形された部材であって、ベルマウス２の吸込口２Ａの内周面２０に固定される場合を例示したが、これに限られない。縦渦生成部３は、ベルマウス２と一体成形されていてもよい。

前記実施形態では、縦渦生成部３における一対の縦渦生成面３１，３２は、ベルマウス２の吸込口２Ａの内周面２０から出っ張るように設けられていたが、これに限られない。縦渦生成部３における一対の縦渦生成面３１，３２は、ベルマウス２の吸込口２Ａの内周面２０に設けられた溝の側面によって構成されていてもよい。

前記実施形態では、ターボファンに気流Ｆを案内するベルマウス２に縦渦生成部３を設ける場合を例示したが、これに限られず、例えば複数の前向き羽根を備える多翼ファン（シロッコファン）に気流Ｆを案内するベルマウス２に縦渦生成部３を設けてもよい。一般に、ターボファン（例えば羽根９が７枚のターボファン）では、ＮＺ音に関係する周波数は人間の耳が比較的鈍感な周波数帯にあるため、騒音低減効果が小さめである。これに対し、シロッコファンでは、ターボファンに比べて使用時の回転数が大きく、しかも、羽根の枚数も多いので、ＮＺ音の低減による騒音低減効果がより顕著に現れると考えられる。

１ 空気調和機の室内機
２ ベルマウス
２Ａ ベルマウスにおける空気の吸込口
２０ ベルマウスの吸込口の内周面
３ 縦渦生成部
３Ａ 第１生成部
３Ｂ 第２生成部
３１ 縦渦生成面（前側縦渦生成面）
３２ 縦渦生成面（後側縦渦生成面）
６ 羽根車
７ ハブ
８ シュラウド
８Ａ シュラウドにおける空気の流入口
Ａ 羽根車の軸（回転軸）
Ｄ 羽根車の回転方向
Ｆ 空気の流れ
Ｖ１ 縦渦
Ｖ２ 横渦

Claims (5)

1. 空気の吸込口（２Ａ）を形成する内周面（２０）を有するベルマウス（２）と、
   前記ベルマウス（２）によって案内された空気が流入する羽根車（６）と、
   前記内周面（２０）に周方向に沿って並び、前記内周面（２０）に沿って流れる気流において縦渦（Ｖ１）を生じさせる複数の縦渦生成部（３）と、を備える空気調和機。
2. 各縦渦生成部（３）は、前記内周面（２０）に沿って流れる空気が当たる一対の縦渦生成面（３１，３２）を有し、
   前記一対の縦渦生成面（３１，３２）は、空気の流れの下流側に向かうにつれて互いの間隔が広がるように延びている、請求項１に記載の空気調和機。
3. 各縦渦生成面は、前記内周面（２０）に対して切り立った面によって構成されている、請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記羽根車（６）の径方向に前記縦渦生成部（３）を側面視したときに、前記羽根車（６）の回転方向の前側に位置する縦渦生成面（３１）よりも前記回転方向の後側に位置する縦渦生成面（３２）の方が前記羽根車（６）の軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように、前記一対の縦渦生成面（３１，３２）が配置されている、請求項２又は３に記載の空気調和機。
5. 前記羽根車（６）の径方向に前記縦渦生成部（３）を側面視したときに、前記羽根車（６）の回転方向の前側に位置する縦渦生成面（３１）と、前記回転方向の後側に位置する縦渦生成面（３２）とは、前記羽根車（６）の軸方向に対する傾斜角度が同じになるように、前記一対の縦渦生成面（３１，３２）が配置されている、請求項２又は３に記載の空気調和機。

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