JP2020204414A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】貫流ファンの騒音を抑制する空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機が備える貫流ファン２０の一対の端板ｔｐ，ｔｑのうち、貫流ファン２０の軸方向一端に設置される端板ｔｐは、ファンモータ２１のモータ軸２１ａが設置されるボス部ｔｐａを含んでいる。そして、ボス部ｔｐａよりも軸方向内側の所定位置ｘ１から、ボス部ｔｐａを含む端板ｔｐまでの第１所定範囲Ｓｐにおける翼ｗｐの内周角は、第１所定範囲Ｓｐよりもさらに軸方向内側における翼ｗｋの内周角よりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機に用いられる貫流ファンとして、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。すなわち、特許文献１には、吹出口の長手方向の両端から回転軸線方向に延長する延長部を有する貫流ファンと、前記した延長部からの吹出し気流を自身に衝突させる衝突壁と、を備える空気調和機について記載されている。

特開２０１２−２５５６２８号公報

特許文献１に記載の技術では、前記した衝突壁を設け、この衝突壁付近の空気の淀み圧が大気圧よりも高くなるようにすることで、室内機での逆吸い（空気の逆流）を防止している。また、特許文献１に記載の技術では、貫流ファンにおいて、衝突壁に対向している延長部の翼形状を、吹出口に対向している部分の翼形状とは異なるようにすることで、衝突壁付近の空気の淀み圧を適度に抑制し、消費電力の低減を図っている。

このように特許文献１に記載の技術では、貫流ファンの外側（衝突壁の付近）の淀み圧に基づいて、貫流ファンの翼や衝突壁が構成されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、貫流ファンの内側の気流に着目していないため、気流の不安定現象に伴う騒音をさらに抑制する余地がある。

そこで、本発明は、貫流ファンの騒音を抑制する空気調和機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、貫流ファンの軸方向一端に設置される端板が、ファンモータのモータ軸が設置されるボス部を含み、前記ボス部よりも軸方向内側の所定位置から、前記ボス部を含む前記端板までの第１所定範囲における翼の内周角は、前記第１所定範囲よりもさらに軸方向内側における翼の内周角よりも小さいこととした。

また、本発明に係る空気調和機は、仕切板を介して軸方向に連結される複数のファンブロックを備える貫流ファンと、前記貫流ファンの付近に設置される熱交換器と、を含んで構成され、複数のファンブロックは、それぞれ、周方向で所定間隔を有するように配置される複数の翼を有し、前記貫流ファンの前記軸方向の端部には、ボス部又は軸部を有する端板が設置され、複数の前記ファンブロックのうち、前記端板で端部を仕切られるファンブロックの前記翼の内周角は、他のファンブロックの前記翼の内周角よりも小さいこととした。

本発明によれば、貫流ファンの騒音を抑制する空気調和機を提供できる。

本発明の実施形態に係る空気調和機の構成図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機が備える室内機の模式的な縦断面図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機が備える貫流ファンを含む正面図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機において、図３のII−II断面における翼と、III−III断面における翼と、を重ね合わせて図示した説明図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機において、空調運転時の断面III−IIIにおける貫流ファンの内部の気流の相対流れを模式的に示す部分拡大図である。 比較例に係る空気調和機において、空調運転時の断面II−IIにおける貫流ファンの内部の気流の相対流れを模式的に示す説明図である。 比較例に係る空気調和機において、図６に示す領域Ｇ１の部分拡大図ある。 比較例に係る空気調和機において、空調運転時の断面III−IIIにおける貫流ファンの内部の気流の相対流れを模式的に示す説明図である。 比較例に係る空気調和機における、図８に示す領域Ｇ２の部分拡大図ある。 別の比較例に係る空気調和機の貫流ファンを含む正面図である。

≪実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
図１は、実施形態に係る空気調和機１００の構成図である。
なお、図１の実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。
一方、図１の破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
空気調和機１００は、暖房運転や冷房運転等の空調を行う機器である。図１に示すように、空気調和機１００は、圧縮機１１と、室外熱交換器１２と、室外ファン１３と、膨張弁１４と、を備えている。また、空気調和機１００は、前記した構成の他に、室内熱交換器１５（熱交換器）と、貫流ファン２０と、四方弁Ｖと、を備えている。

圧縮機１１は、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器であり、駆動源である圧縮機モータ１１ａを備えている。
室外熱交換器１２は、その伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室外ファン１３から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。

室外ファン１３は、室外熱交換器１２に外気を送り込むファンである。室外ファン１３は、駆動源である室外ファンモータ１３ａを備え、室外熱交換器１２の付近に配置されている。
膨張弁１４は、「凝縮器」（室外熱交換器１２及び室内熱交換器１５の一方）で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁１４で減圧された冷媒は、「蒸発器」（室外熱交換器１２及び室内熱交換器１５の他方）に導かれる。

室内熱交換器１５は、その伝熱管ｇ（図２参照）を通流する冷媒と、貫流ファン２０から送り込まれる室内空気（空調対象空間の空気）と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
貫流ファン２０（クロスフローファンや横流ファンともいう）は、室内熱交換器１５に室内空気を送り込むファンであり、室内熱交換器１５の付近に配置されている。

四方弁Ｖは、空気調和機１００の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。例えば、冷房運転時（図１の破線矢印を参照）には、圧縮機１１、室外熱交換器１２（凝縮器）、膨張弁１４、及び室内熱交換器１５（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。一方、暖房運転時（図１の実線矢印を参照）には、圧縮機１１、室内熱交換器１５（凝縮器）、膨張弁１４、及び室外熱交換器１２（蒸発器）を順次に介して、冷媒が循環する。

なお、図１の例では、圧縮機１１、室外熱交換器１２、室外ファン１３、膨張弁１４、及び四方弁Ｖが、室外機Ｕｏに設置されている。一方、室内熱交換器１５や貫流ファン２０は、室内機Ｕｉに設置されている。また、圧縮機１１や室外ファン１３の他、膨張弁１４、貫流ファン２０、四方弁Ｖ等は、不図示の制御装置によって制御される。

図２は、室内機Ｕｉの模式的な縦断面図である。
室内機Ｕｉは、前記した室内熱交換器１５や貫流ファン２０の他に、筐体ベース１６と、フィルタ１７ａ，１７ｂと、前面パネル１８と、左右風向板１９ａと、上下風向板１９ｂと、を備えている。

室内熱交換器１５は、複数のフィンｆと、これらのフィンｆを貫通する複数の伝熱管ｇと、を備え、貫流ファン２０の付近に設置されている。また、図２の例では、室内熱交換器１５は、貫流ファン２０の前側に設置される前側室内熱交換器１５ａと、貫流ファン２０の後側に設置される後側室内熱交換器１５ｂと、を備えている。そして、前側室内熱交換器１５ａの上端部と、後側室内熱交換器１５ｂの上端部と、が逆Ｖ字状に接続されている。

貫流ファン２０は、複数の翼ｗｋや仕切板ｒを備える円筒状のクロスフローファンである。複数の翼ｗｋは、その移動によって空気にエネルギを与える薄板状の部材であり、縦断面視で円弧状に湾曲している。また、複数の翼ｗｋは、周方向で所定間隔を有するように配置されている。なお、周方向における翼の間隔（ピッチ）は、略等間隔であってもよいし、また、いわゆるランダムピッチであってもよい。これらの翼ｗｋは、仕切板ｒの板面に対して略垂直に設置されている。

仕切板ｒは、複数の翼ｗｋを軸方向で仕切る円環状の板であり、軸方向において所定間隔で複数設けられている（図３も参照）。また、仕切板ｒは、複数の翼ｗｋの相対位置を固定する機能も有している。そして、ファンモータ２１（図３参照）の駆動に伴い、複数の翼ｗｋや仕切板ｒが一体で、モータ軸２１ａ（図３参照）の軸線Ｘ（図３参照）を中心に回転するようになっている。

図２に示す筐体ベース１６は、室内熱交換器１５や貫流ファン２０等を収容するものであり、フロントノーズ１６ａ及びバックノーズ１６ｂを備えている。
フロントノーズ１６ａは、空気の流れの吸込側・吹出側を仕切るものであり、筐体ベース１６において、前側室内熱交換器１５ａの下部付近で貫流ファン２０に近接している部分に設けられている。
バックノーズ１６ｂは、空気の流れの吸込側・吹出側を仕切るものであり、筐体ベース１６において、後側室内熱交換器１５ｂの下部付近で貫流ファン２０に近接している部分に設けられている。

フィルタ１７ａ，１７ｂは、室内機Ｕｉに吸い込まれる空気から塵埃を捕集するものである。一方のフィルタ１７ａは、室内熱交換器１５の前側に設置され、他方のフィルタ１７ｂは、室内熱交換器１５の上側に設置されている。
前面パネル１８は、前側のフィルタ１７ａを覆うように設置されるパネルであり、下端を軸として前側に回動可能になっている。なお、前面パネル１８が回動しない構成であってもよい。

左右風向板１９ａは、室内に吹き出される空気の左右方向の流れを調整する板状部材である。上下風向板１９ｂは、室内に吹き出される空気の上下方向の流れを調整する板状部材である。
室内機Ｕｉに取り込まれた空気は、室内熱交換器１５の伝熱管ｇを通流する冷媒と熱交換し、熱交換した空気が吹出風路ｈ１に導かれる。そして、吹出風路ｈ１を通流する空気は、左右風向板１９ａ及び上下風向板１９ｂによって所定方向に導かれて、室内に吹き出される。

図３は、貫流ファン２０を含む正面図である。
貫流ファン２０は、前記した複数の翼ｗｋや仕切板ｒの他に、ファンモータ２１と、一対の端板ｔｐ，ｔｑと、軸受２２と、を備えている。
ファンモータ２１は、貫流ファン２０の駆動源であり、その駆動に伴って回転するモータ軸２１ａを備えている。
一対の端板ｔｐ，ｔｑは、複数の翼の軸方向両端に設置される円板状の板である。一対の端板ｔｐ，ｔｑのうち、貫流ファン２０の軸方向一端（つまり、軸方向一方側の端部）に設置される端板ｔｐは、ボス部ｔｐａを備えている。

ボス部ｔｐａは、ファンモータ２１のモータ軸２１ａが設置される部分であり、円板状の端板ｔｐの中心付近において、軸方向内側に長さＬ１だけ入り込んでいる。なお、モータ軸２１ａは、止めネジ等（図示せず）を用いて、ボス部ｔｐａから着脱自在になっている。

一対の端板ｔｐ，ｔｑのうち、貫流ファン２０の軸方向他端（つまり、軸方向他方側の端部）に設置される端板ｔｑは、軸受２２によって軸支される軸部ｔｑａを含んでいる。軸部ｔｑａは、円板状の端板ｔｑの中心付近に設けられ、端板ｔｑの板面から軸方向内側に長さＬ２だけ突出している。

図３に示すように、貫流ファン２０は、仕切板ｒを介して軸方向に連結される複数のファンブロックＢｐ，Ｂｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋ，Ｂｑを備えている。これらのファンブロックＢｐ，Ｂｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋ，Ｂｑのうち、貫流ファン２０の軸方向一端に設置されるファンブロックＢｐは、複数の翼ｗｐを有するとともに、仕切板ｒ及び端板ｔｐを備えている。ファンブロックＢｐに含まれる複数の翼ｗｐは、軸方向に細長く延びており、その一端が端板ｔｐに設置され、他端は仕切板ｒに設置されている。

なお、仕切板ｒや端板ｔｐには、複数の翼ｗｐの端部が嵌め込まれる所定の溝（図示せず）が設けられている。複数の翼ｗｐは、軸方向に平行に延びていてもよいし、また、軸方向に対して所定に傾斜していてもよい。

ファンブロックＢｐに隣り合う他のファンブロックＢｋは、複数の翼ｗｋと、仕切板ｒと、を備えている。複数の翼ｗｋの一端は、前記したファンブロックＢｐの仕切板ｒに設置され、他端は、別の仕切板ｒに設置されている。このようにして、複数のファンブロックＢｐ，Ｂｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋ，Ｂｑが、仕切板ｒを介して軸方向に順次に連結されている。

また、図３の例では、筐体ベース１６において、貫流ファン２０の軸方向一方側の側壁１６ｐと、端板ｔｐと、の間に若干の隙間ｊが設けられている。さらに、側壁１６ｐは、前記した隙間ｊを貫流ファン２０の下側で遮断するように、端板ｔｐの付近まで内側に突出してなる遮断部１６１ｐを有している。なお、筐体ベース１６の他方の側壁１６ｑと、端板ｔｑと、の間についても同様のことがいえる。

貫流ファン２０の軸方向における遮断部１６１ｐの位置は、端板ｔｐの位置に略一致している。同様に、他方の遮断部１６１ｑの位置も、端板ｔｑの位置に略一致している。これら遮断部１６１ｐ，１６１ｑの間の空間は、吹出風路ｈ１（図２も参照）として機能する。したがって、図３の例では、軸方向における貫流ファン２０の全長が、吹出風路ｈ１の横方向の長さＬ３に略等しくなっている。

詳細については後記するが、貫流ファン２０の軸方向において、ボス部ｔｐａや軸部ｔｑａが存在する領域と、ボス部ｔｐａも軸部ｔｑａも存在しない領域とでは、貫流ファン２０の内部における気流の流れ場が異なっている。そこで、本実施形態では、ボス部ｔｐａや軸部ｔｑａが存在する領域でのサージング（気流の不安定現象）を抑制するように、貫流ファン２０の翼ｗｋ，ｗｐ，ｗｑが、次のように構成されている。

図４は、図３のII−II断面における翼ｗｋと、III−III断面における翼ｗｐと、を重ね合わせて図示した説明図である。
なお、図４では、仕切板ｒ（図３参照）の図示を省略している。
ファンブロックＢｋ（図３参照）に含まれる翼ｗｋは、図４に示すように、縦断面視で円弧状に湾曲し、その曲率中心（図示せず）が翼ｗｋの回転方向の前方に位置している。このような翼ｗｋにおいて、前記した曲率中心（図示せず）に臨んでいる面を「圧力面」といい、この圧力面とは反対側の面を「負圧面」という。

また、翼ｗｋの厚み方向において、圧力面・負圧面の間の中央の点を結ぶ仮想線を「反り線ｃｋ」という。反り線ｃｋは、翼ｗｋの内周側端部から外周側端部に亘って円弧状に延びている。なお、軸方向一端のファンブロックＢｐ（図３参照）に含まれる翼ｗｐの反り線ｃｐについても同様のことがいえる。

図４に示す仮想線ｍｉは、貫流ファン２０の回転に伴って移動する翼ｗｋ，ｗｐの内周側端部の軌跡である。この仮想線ｍｉは、円環状の仕切板ｒ（図４では図示せず、図２参照）の内周縁よりも径方向で若干内側を通るような円形の曲線になっている。
図４に示す仮想線ｍｏは、貫流ファン２０の回転に伴って移動する翼ｗｋ，ｗｐの外周側端部の軌跡である。この仮想線ｍｏは、円環状の仕切板ｒ（図４では図示せず、図２参照）の外周縁よりも径方向で若干内側を通るような円形の曲線になっている。

また、貫流ファン２０の周方向と、翼ｗｋの内周側端部における反り線ｃｋと、のなす角を「内周角θｋ」と定義する。より詳しく説明すると、翼ｗｋの内周側端部の移動軌跡を示す仮想線ｍｉと、反り線ｃｋ（ただし、内周側に延長）と、の交点ｅｋにおいて、仮想線ｍｉの接線、及び、反り線ｃｋの接線を引いた場合、これら二本の接線（図示せず）のなす角（回転方向後側の角）を翼ｗｋの内周角θｋという。なお、軸方向両端以外の複数のファンブロックＢｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋ（図３参照）は、その内周角θｋが等しいものとする。

同様に、軸方向一端のファンブロックＢｐ（図３参照）に含まれる翼ｗｐに関して、貫流ファン２０の周方向と、翼ｗｐの内周側端部における反り線ｃｐと、のなす角を翼ｗｐの「内周角θｐ」と定義する。

図４に示すように、軸方向一端に位置するファンブロックＢｐ（図３参照）の翼ｗｐの内周角θｐは、軸方向内側のファンブロックＢｋ（図３参照）の翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている（θｋ＞θｐ）。つまり、複数のファンブロックＢｐ，Ｂｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋ，Ｂｑのうち、端板ｔｐで端部を仕切られるファンブロックＢｐの翼ｗｐの内周角θｐは、他のファンブロックＢｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋの翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている。

さらに別の観点から説明すると、ボス部ｔｐａ（図３参照）よりも軸方向内側の所定位置ｘ１（図３参照）から、ボス部ｔｐａを含む端板ｔｐまでの「第１所定範囲Ｓｐ」（図３参照）における翼ｗｐの内周角θｐが、「第１所定範囲Ｓｐ」よりもさらに軸方向内側における翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている。

なお、図３の例では、翼ｗｐの軸方向他端に設置される仕切板ｒの位置を、前記した所定位置ｘ１とし、翼ｗｐが軸方向に延びている範囲を「第１所定範囲Ｓｐ」としている。したがって、内周角θｋ＞θｐ（図４参照）となるような翼ｗｐに関する「第１所定範囲Ｓｐ」は、軸方向において、ボス部ｔｐａが設けられている箇所のみではなく、ファンブロックＢｐの全体に亘っている。

また、軸方向他端のファンブロックＢｑ（図３参照）に含まれる翼ｗｑについても同様のことがいえる。すなわち、軸方向他端に位置するファンブロックＢｑ（図３参照）の翼ｗｑの内周角θｑ（図示せず）は、軸方向内側のファンブロックＢｋの翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている（θｋ＜θｑ）。別の観点から説明すると、貫流ファン２０の軸部ｔｑａ（図３参照）よりも軸方向内側の所定位置ｘ２（図３参照）から、軸部ｔｑａを含む端板ｔｑまでの「第２所定範囲Ｓｑ」（図３参照）における翼の内周角θｑ（図示せず）が、「第２所定範囲Ｓｑ」よりもさらに軸方向内側における翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている。

なお、図３の例では、翼ｗｑの軸方向一端が設置される仕切板ｒの位置を、前記した所定位置ｘ２とし、翼ｗｑが軸方向に延びている範囲を「第２所定範囲Ｓｑ」としている。前記した翼ｗｐ，ｗｑの構成による作用・効果については、後記する。

また、図４に示すように、貫流ファン２０の周方向と、翼ｗｋの外周側端部における反り線ｃｋと、のなす角を、翼ｗｋの「外周角θｏ」と定義する。より詳しく説明すると、翼ｗｋの外周側端部の移動軌跡を示す仮想線ｍｏと、反り線ｃｋ（ただし、外周側に延長）と、の交点ｆｏにおいて、仮想線ｍｏの接線、及び、反り線ｃｋの接線を引いた場合、これら二本の接線（図示せず）のなす角（回転方向前側の角）を翼ｗｋの外周角θｏという。

図４に示すように、翼ｗｋ，ｗｐの外周側端部の付近では、反り線ｃｋ，ｃｐが略一致している。したがって、ファンブロックＢｐ（図３参照）の翼ｗｐの外周角θｏは、ファンブロックＢｋ（図３参照）の翼ｗｋの外周角θｏに略等しくなっている。言い換えると、第１所定範囲Ｓｐ（図３参照）における翼ｗｐの外周角θｏは、第１所定範囲Ｓｐよりも軸方向内側における翼ｗｋの外周角θｏに等しくなっている。
同様に、第２所定範囲Ｓｑ（図３参照）における翼ｗｑの外周角θｏは、第２所定範囲Ｓｑよりも軸方向内側における翼ｗｋの外周角θｏに等しくなっている。

このように、翼ｗｋ，ｗｐの外周角θｏが等しい一方、前記したように、その内周角θｋ，θｐは異なっている（θｋ＞θｐ）。その結果、翼ｗｋよりも翼ｗｐの方が、縦断面視における反りの程度が小さくなっている。
また、翼ｗｋ，ｗｐの外周側端部の位置は、縦断面視において略一致している。さらに、翼ｗｋの内周側端部・外周側端部を通る弦ｄｋよりも、翼ｗｐの弦ｄｐの方が、回転方向後側に傾いている。なお、翼ｗｋ，ｗｑ（図３参照）の位置関係についても同様のことがいえる。
次に、比較例（図６〜図９参照）について説明した後、本実施形態（図５参照）の作用・効果について説明する。

＜比較例＞
図６は、比較例に係る空気調和機において、空調運転時の断面II−II（図３参照）における貫流ファン２０の内部の気流の相対流れを模式的に示す説明図である。
なお、図６の比較例では、軸方向に連結された複数のファンブロック（図示せず）の全てにおいて、翼ｗｋの内周角（＝θｋ）が等しいものとする。
また、貫流ファン２０のフロントノーズ１６ａの先端と、バックノーズ１６ｂの先端と、を通る直線ｕの上側（吸込側）に位置する複数の翼ｗｋを「吸込側翼列ｗｉｒ」という。一方、前記した直線ｕの下側（吹出側）に位置する複数の翼ｗｋを「吹出側翼列ｗｏｒ」という。図６に示すように、吸込側翼列ｗｉｒを介して流入した空気は、貫流ファン２０の内部を通過し、吹出側翼列ｗｏｒを介して吹出風路ｈ１に導かれる。

図７は、図６に示す領域Ｇ１の部分拡大図ある。
なお、貫流ファン２０の周方向（仕切板ｒの内周縁の接線方向）と、吹出側翼列ｗｏｒの付近における気流の相対流れと、のなす角を角度θＦと定義する。図７に示すように、貫流ファン２０の軸方向の中央付近における断面II−II（図３参照）では、吹出側翼列ｗｏｒに空気が流れ込む際の角度θＦと、吹出側翼列ｗｏｒの翼ｗｋの内周角θｋと、の差が比較的小さい。したがって、気流は、吹出側翼列ｗｏｒの翼ｗｋの圧力面ｗｋａに沿うように流れる。その結果、断面II−IIの付近では、気流の不安定現象が生ずることはほとんどない。

図８は、比較例に係る空気調和機において、空調運転時の断面III−III（図３参照）における貫流ファン２０の内部の気流の相対流れを模式的に示す説明図である。
図８に示すように、断面III−IIIでは、端板ｔｐ（図３参照）の中心付近にボス部ｔｐａが設けられている。したがって、吸込側翼列ｗｉｒを介して貫流ファン２０の内部に流れ込んだ空気は、ボス部ｔｐａを回り込むように流れた後、急勾配で吹出側翼列ｗｏｒに向かう。

図９は、図８に示す領域Ｇ２の部分拡大図ある。
前記したように、比較例では、貫流ファン２０の各ファンブロック（図示せず）の全てにおいて、翼ｗｋの内周角（＝θｋ）が等しくなっている。つまり、断面III−III（図３参照）や断面IV−IV（図３参照）においても、断面II−II（図３参照）と同様に、翼ｗｋの内周角がθｋになっている。

例えば、断面III−III（図３参照）において、気流がボス部ｔｐａを回り込むように流れると、貫流ファン２０の周方向と相対流れとのなす角度θＦａが、断面II−IIにおける角度θＦ（図７参照）よりも小さくなる。したがって、角度θＦａと、吹出側翼列ｗｏｒの翼ｗｋの内周角θｋと、の差が大きくなる。その結果、翼ｗｋの負圧面ｗｋｂに向かって気流が流れる一方、翼ｗｋに沿いきれない気流が圧力面ｗｋａで剥離する。

ちなみに、貫流ファン２０（図２参照）や室内熱交換器１５（図２参照）の他、吹出風路ｈ１（図２参照）の壁面等に塵埃が堆積すると、通風抵抗が増大する。その結果、貫流ファン２０の周方向と相対流れとのなす角度θＦａがさらに小さくなり、サージングが生じやすくなる。なお、貫流ファン２０の軸部ｔｑａ（図３参照）が存在する断面IV−IV（図３参照）においても同様に、サージングが生じやすくなる。

＜本実施形態の作用・効果等＞
図５は、実施形態に係る空気調和機において、空調運転時の断面III−IIIにおける貫流ファン２０の内部の気流の相対流れを模式的に示す部分拡大図である。
なお、本実施形態において、断面II−II（図３参照）での気流の相対流れは、図６・図７と同様であるから、説明を省略する。
前記したように、断面III−III（図３参照）では、吹出側翼列ｗｏｒに空気が流れ込む際の角度θＦａが、ボス部ｔｐａ（図３参照）の影響で、断面II−II（図３参照）における角度θＦ（図７参照）よりも小さくなっている。

ここで、本実施形態では、軸方向一端のファンブロックＢｐ（図３参照）に含まれる翼ｗｐの内周角θｐが、軸方向内側のファンブロックＢｋ（図３参照）に含まれる翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくなっている（θｋ＞θｐ：図４参照）。したがって、吹出側翼列ｗｏｒに空気が流れ込む際の角度θＦａと、翼ｗｐの内周角θｐと、の差が比較的小さくなる。その結果、気流が、翼ｗｐの圧力面ｗｐａに沿うように流れるため、翼ｗｐの圧力面ｗｐａにおける気流の剥離を抑制できる。
なお、通風抵抗が増大した場合には、角度θＦａがさらに小さくなるが、前記したように、翼ｗｐの内周角θｐが比較的小さいため、翼ｗｐの圧力面ｗｐａで剥離が生じるまでには十分な余裕がある。

また、本実施形態では、翼ｗｋ，ｗｐの内周角が異なる一方（θｋ＞θｐ：図４参照）、翼ｗｋ，ｗｐの外周角θｏは略同一である（図４参照）。したがって、貫流ファン２０の吹出側翼列ｗｏｒを介して吹き出される気流の方向が軸方向で均一化されるため、送風性能の低下を抑制できる。なお、貫流ファン２０の軸方向他端に位置するファンブロックＢｑ（図３参照）についても、同様のことがいえる。

このように本実施形態によれば、貫流ファン２０のボス部ｔｐａ（図３参照）や軸部ｔｑａ（図３参照）の影響で、吹出側翼列ｗｏｒに流入する気流の角度θＦａ（図５参照）が小さくなっても、翼ｗｐ，ｗｑの圧力面における気流の剥離を抑制できる。したがって、貫流ファン２０のサージングに伴う騒音を抑制し、安定した送風を行うことができる。

また、軸方向一端のファンブロックＢｐ（図３参照）では、翼ｗｐの内周角θｐ（図４参照）が軸方向で略一定である。また、軸方向他端のファンブロックＢｑ（図３参照）でも、翼ｗｑの内周角θｑ（図示せず）が軸方向で略一定である。つまり、翼ｗｐ，ｗｑは、「ねじれ」のない形状であるため、軸方向で翼の内周角が変化するような「ねじれ」がある構成に比べて、翼ｗｐ，ｗｑの製造に要する手間や費用を削減できる。

また、翼ｗｐが所定の内周角θｐ（図４参照）を有する第１所定範囲Ｓｐ（図３参照）は、ボス部ｔｐａよりも軸方向内側の所定位置ｘ１から端板ｔｐまで設けられている。したがって、ボス部ｔｐａを回り込むような気流の影響が、ボス部ｔｐａの軸方向内側にまで及んでも、サージングを適切に抑制できる。なお、翼ｗｑが設けられた第２所定範囲Ｓｑ（図３参照）についても同様のことがいえる。

また、発明者らは、ボス部ｔｐａ（図３参照）の直径が大きいほど、吹出側翼列ｗｏｒ（図５参照）に流入する気流の角度θＦａ（図５参照）が小さくなる傾向があることを実験により見出した。
例えば、貫流ファン２０の直径Ｄ１に対して、ボス部ｔｐａの直径Ｄ２が占める割合ε（＝Ｄ２／Ｄ１）が、０．０７以上かつ０．１３以下である場合、第１所定範囲Ｓｐ（図３参照）における翼ｗｐの内周角θｐ（図５参照）は、７０°以上かつ９０°以下であることが好ましい。なお、貫流ファン２０の直径Ｄ１とは、翼ｗｐの外周側端部の移動軌跡が描く円の直径を意味している。

これによって、ボス部ｔｐａ（図３参照）を回り込んで吹出側翼列ｗｏｒ（図５参照）に流れ込む気流の角度θＦａ（図５参照）と、翼ｗｐの内周角θｐと、を近づけることができる。したがって、翼ｗｐの圧力面ｗｐａにおける気流の剥離を効果的に抑制できる。

また、貫流ファン２０の直径Ｄ１に対して、ボス部ｔｐａの直径Ｄ２が占める割合ε（Ｄ２／Ｄ１）が、０．１３よりも大きく、かつ、０．２０よりも小さい場合、第１所定範囲Ｓｐ（図３参照）における翼ｗｐの内周角θｐは、５０°よりも大きく、かつ、７０°よりも小さいことが好ましい。
なお、前記した割合εが大きいほど、吹出側翼列ｗｏｒ（図５参照）に急勾配で気流が流れ込み、その結果的として、前記した角度Ｆａが小さくなる。したがって、割合εの大きさは、ボス部ｔｐａの存在が気流に及ぼす影響の度合いを示しているともいえる。この割合εの大きさに基づいて、貫流ファン２０の設計段階で翼ｗｐの内周角θｐを適宜に調整することで、翼ｗｐの圧力面ｗｐａにおける気流の剥離を効果的に抑制できる。

なお、軸方向他端のファンブロックＢｑ（図３参照）についても同様のことがいえる。すなわち、貫流ファン２０の直径Ｄ１に対して、軸部ｔｑａ（図３参照）の直径Ｄ３が占める割合δ（＝Ｄ３／Ｄ１）が、０．０７以上かつ０．１３以下である場合、第２所定範囲Ｓｑ（図３参照）における翼ｗｑの内周角は、７０°以上かつ９０°以下であることが好ましい。これによって、翼ｗｑの圧力面における気流の剥離を効果的に抑制できる。

また、貫流ファン２０の直径Ｄ１に対して、軸部ｔｑａ（図３参照）の直径Ｄ３が占める割合δ（＝Ｄ３／Ｄ１）が、０．１３よりも大きく、かつ、０．２０よりも小さい場合、第２所定範囲Ｓｑ（図３参照）における翼ｗｑの内周角θｑ（図示せず）は、５０°よりも大きく、かつ、７０°よりも小さいことが好ましい。これによって、翼ｗｑの圧力面における気流の剥離を効果的に抑制できる。

＜別の比較例＞
図１０は、別の比較例に係る空気調和機の貫流ファン２０Ｅを含む正面図である。
図１０に示す比較例は、貫流ファン２０ＥのファンブロックＢｋ，Ｂｋ，…，Ｂｋの全てにおいて、翼ｗｋの内周角（＝θｋ）が等しくなっている。また、筐体ベース１６（図２参照）の側壁１６ｐの付近には衝突壁ｚｐが設けられ、他方の側壁１６ｑの付近には衝突壁ｚｑが設けられている点が、実施形態（図３参照）とは異なっている。なお、その他については、実施形態と同様である。

図１０に示す衝突壁ｚｐは、軸方向一端のファンブロックＢｋから吹き出される空気を自身に衝突させることで、空気を昇圧するものである。この衝突壁ｚｐは、側壁１６ｐの遮断部１６１ｐから軸方向内側に突出し、軸方向一端のファンブロックＢｋに径方向で対向している。

他方の衝突壁ｚｑは、軸方向他端のファンブロックＢｋから吹き出される空気を自身に衝突させることで、空気を昇圧するものである。この衝突壁ｚｑは、側壁１６ｑの遮断部１６１ｑから軸方向内側に突出し、軸方向他端のファンブロックＢｋに径方向で対向している。

比較例のように衝突壁ｚｐ，ｚｑを設けると、貫流ファン２０Ｅの軸方向の両端付近から吹き出される空気が昇圧され、サージングが抑制される。その一方で、室内機Ｕｉの横幅に対して、吹出風路ｈ１の横方向の長さの占める割合が小さくなる。その結果、吹出風路ｈ１の開口面積が小さくなるため、送風性能の低下や消費電力の増加を招く。

これに対して本実施形態（図３参照）では、筐体ベース１６（図２参照）が、ボス部ｔｐａよりも軸方向内側の範囲（第１所定範囲Ｓｐ）に衝突壁ｚｐを有さず、また、軸部ｔｑａよりも軸方向内側の範囲（第２所定範囲Ｓｑ）に衝突壁ｚｑを有しない構成になっている。このように、本実施形態では、比較例のような衝突壁ｚｐ，ｚｑを設ける必要がないため、吹出風路ｈ１の開口面積を十分に確保できる。衝突壁ｚｐ，ｚｑを設けずとも、ファンブロックＢｐ，Ｂｑの設計段階で翼ｗｐ，ｗｑの内周角を適宜に調整することで、サージングを適切に抑制できるからである。

≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機１００について実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、軸方向両端のファンブロックＢｐ，Ｂｑ（図３参照）において、その翼ｗｐ，ｗｑの内周角を、軸方向内側のファンブロックＢｋの翼ｗｋの内周角θｋよりも小さくする構成について説明したが、これに限らない。
すなわち、軸方向一端のファンブロックＢｐについては、翼ｗｐの内周角θｐを小さくし（θｋ＞θｐ）、軸方向他端のファンブロックＢｑについては、翼ｗｑの内周角θｑをファンブロックＢｋの翼ｗｋの内周角θｋと略同一にしてもよい。このような構成でも、全てのファンブロックの翼の内周角がθｋである場合に比べて、サージングを抑制できる。
ちなみに、軸部ｔｑａ（図３参照）よりもボス部ｔｐａ（図３参照）の方が径が大きいため、ボス部ｔｐａを含むファンブロックＢｐの翼ｗｐの内周角θｐを小さくことが、サージングの抑制において特に効果的である。

同様に、軸方向他端のファンブロックＢｑについては、翼ｗｑの内周角θｑ（図示せず）を小さくし（θｋ＞θｑ）、軸方向一端のファンブロックＢｐについては、翼ｗｐの内周角θｐをファンブロックＢｋの翼ｗｋの内周角θｋと略同一にしてもよい。このような構成でも、全てのファンブロックの翼の内周角がθｋである場合に比べて、サージングを抑制できる。

また、実施形態では、軸方向両端に位置するファンブロックＢｐ，Ｂｑの翼の外周角θｏが、軸方向内側のファンブロックＢｋの翼の外周角θｏと略同一である構成について説明したが、これらが異なっていてもよい。

また、実施形態では、貫流ファン２０の軸方向一端に設置されるファンブロックＢｐ（図３参照）の翼ｗｐが、第１所定範囲Ｓｐ（図３参照）を超える範囲には設けられていない構成について説明したが、これに限らない。すなわち、ファンブロックＢｐが、軸方向において第１所定範囲Ｓｐを含み、さらに、第１所定範囲Ｓｐの軸方向内側まで設けられていてもよい。このような構成でも、第１所定範囲Ｓｐでは、翼ｗｐの内周角θｐが比較的小さいため（θｋ＞θｐ）、実施形態と同様にサージングを抑制できる。
なお、軸方向他端のファンブロックＢｑと第２所定範囲Ｓｑ（図３参照）との関係についても同様のことがいえる。

また、実施形態では、貫流ファン２０の翼ｗｐ，ｗｋ，ｗｑが、ファンブロックＢｐ，Ｂｋ，Ｂｗごとに別々に設けられる構成について説明したが、これに限らない。例えば、仕切板ｒに複数の孔（図示せず）を設け、これらの孔を翼が貫通して軸方向に細長く延びるようにしてもよい。
また、実施形態では、貫流ファン２０の軸方向一方側にボス部ｔｐａ（図３参照）が設けられる構成について説明したが、、これに限らない。すなわち、貫流ファン２０の軸方向両側にボス部（図示せず）が設けられていてもよい。

また、実施形態では、室内機Ｕｉ（図１参照）及び室外機Ｕｏ（図１参照）が一台ずつ設けられる構成について説明したが、これに限らない。例えば、並列接続された複数台の室内機を設けてもよいし、また、並列接続された複数台の室外機を設けてもよい。

また、実施形態では、壁掛型の空気調和機１００について説明したが、他の種類の空気調和機にも適用することが可能である。例えば、パッケージエアコン、ビル用マルチエアコン、一体型エアコンといった様々な種類の空気調和機に実施形態を適用可能である。

また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１００ 空気調和機
１１ 圧縮機
１２ 室外熱交換器
１３ 室外ファン
１４ 膨張弁
１５ 室内熱交換器（熱交換器）
１６ 筐体ベース
２０ 貫流ファン
２１ ファンモータ
２１ａ モータ軸
２２ 軸受
Ｂｋ，Ｂｐ，Ｂｑ ファンブロック
ｈ１ 吹出風路
ｒ 仕切板
Ｓｐ 第１所定範囲
Ｓｑ 第２所定範囲
ｔｐ，ｔｑ 端板
ｔｐａ ボス部
ｔｑａ 軸部
Ｕｏ 室外機
Ｕｉ 室内機
Ｖ 四方弁
ｘ１，ｘ２ 所定位置
ｗｋ，ｗｐ，ｗｑ 翼
ｚｐ，ｚｑ 衝突壁
θｋ，θｐ，θｑ 内周角
θｏ 外周角

Claims (11)

1. 周方向で所定間隔を有するように配置される複数の翼と、
   複数の前記翼を軸方向で仕切る複数の仕切板と、
   複数の前記翼の軸方向両端に設置される一対の端板と、
   駆動源であるファンモータと、を有する貫流ファンを備えるとともに、
   前記貫流ファンの付近に設置される熱交換器を備え、
   一対の前記端板のうち、前記貫流ファンの軸方向一端に設置される前記端板は、前記ファンモータのモータ軸が設置されるボス部を含み、
   前記ボス部よりも軸方向内側の所定位置から、前記ボス部を含む前記端板までの第１所定範囲における前記翼の内周角は、前記第１所定範囲よりもさらに軸方向内側における前記翼の内周角よりも小さい空気調和機。
2. 一対の前記端板のうち、前記貫流ファンの軸方向他端に設置される前記端板は、軸受によって軸支される軸部を含み、
   前記軸部よりも軸方向内側の所定位置から、前記軸部を含む前記端板までの第２所定範囲における前記翼の内周角は、前記第２所定範囲よりもさらに軸方向内側における前記翼の内周角よりも小さいこと
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記貫流ファンは、前記仕切板を介して軸方向に連結される複数のファンブロックを備え、
   複数の前記ファンブロックのうち、前記貫流ファンの軸方向一端に設置される前記ファンブロックの前記翼は、前記第１所定範囲に亘って延びていること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記貫流ファンの軸方向一端に設置される前記ファンブロックの前記翼は、前記第１所定範囲を超える範囲には設けられていないこと
   を特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記第１所定範囲における前記翼の外周角は、前記第１所定範囲よりも軸方向内側における前記翼の外周角に等しいこと
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
6. 前記貫流ファンの直径に対して、前記ボス部の直径が占める割合が、０．０７以上かつ０．１３以下である場合、前記第１所定範囲における前記翼の前記内周角は、７０°以上かつ９０°以下であること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
7. 前記貫流ファンの直径に対して、前記ボス部の直径が占める割合が、０．１３よりも大きく、かつ、０．２０よりも小さい場合、前記第１所定範囲における前記翼の前記内周角は、５０°よりも大きく、かつ、７０°よりも小さいこと
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
8. 前記貫流ファンの直径に対して、前記軸部の直径が占める割合が、０．０７以上かつ０．１３以下である場合、前記第２所定範囲における前記翼の前記内周角は、７０°以上かつ９０°以下であること
   を特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
9. 前記貫流ファンの直径に対して、前記軸部の直径が占める割合が、０．１３よりも大きく、かつ、０．２０よりも小さい場合、前記第２所定範囲における前記翼の前記内周角は、５０°よりも大きく、かつ、７０°よりも小さいこと
   を特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
10. 前記貫流ファン及び前記熱交換器を収容する筐体ベースを備え、
    前記筐体ベースは、前記ボス部よりも軸方向内側の範囲において、前記貫流ファンから吹き出される空気を自身に衝突させる衝突壁を有しないこと
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の空気調和機。
11. 仕切板を介して軸方向に連結される複数のファンブロックを備える貫流ファンと、
    前記貫流ファンの付近に設置される熱交換器と、を含んで構成され、
    複数のファンブロックは、それぞれ、周方向で所定間隔を有するように配置される複数の翼を有し、
    前記貫流ファンの前記軸方向の端部には、ボス部又は軸部を有する端板が設置され、
    複数の前記ファンブロックのうち、前記端板で端部を仕切られるファンブロックの前記翼の内周角は、他のファンブロックの前記翼の内周角よりも小さい空気調和機。

Images