JP4926090B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

この発明はクロスフローファンを備えた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機は、クロスフローファンの上流に、このクロスフローファンと平行に室内熱交換器が配置され、室内熱交換器の下部には吸込口と吹出口を仕切るケーシング前板が設けられ、ケーシング前板と、室内熱交換器とクロスフローファンの背面に空気を案内するケーシング後板とから空気通路が構成されている。そして、ケーシング後板の底部は、クロスフローファン軸方向の両端部付近の高さが中央部付近の高さに対してステップ状に低くなるように形成されている（例えば、特許文献１参照）。

吹出口の正面視における底部の両端部の高さが中央部付近からステップ状に低くなるように形成されたので、もともと中央部付近より風量が少なく、静圧の小さかった底部の両端部側で、空気通路の断面積が拡大して静圧が増大される。これにより、吹出口の中央部と両端部とで不均一になっていた風量分布が均一化されて送風性能が向上されていた。

特開平９−２２９４０３号公報

しかしながら、従来の空気調和機の吹出口の正面視において、中央部より高さが低くなるように形成されたケーシング後板の底部の吹出口側の端部から、中央部の高さと同じ高さに突出する壁面が、気流方向に略垂直に設けられている。また、底部から突出する壁面は、気流を遮るようにステップ状に配置されており、底部の両端側を通って吹出口まで到達された気流が底部から突出する壁面とぶつかって乱気流が発生し、広帯域雑音が増大していた。また、吹出口は、吹出口のクロスフローファン側の空気通路の断面形状に対してステップ状に変化して面積が小さくなっているので、吹出口から吹き出される気流は、吹出口のクロスフローファン側の空気通路に比べて急激に動圧が上げられて増速される。動圧を急激に上昇させるように静圧を再変換するため、エネルギーのロスが増大し、従来の空気調和機自体の電力効率が低下していた。

また、この種のクロスフローファンを備えた空気調和機においては、クロスフローファンの回転数Ｎと、クロスフローファンの外周に配設されている羽根枚数Ｚとの積ＮＺに相当する基本周波数を有する離散周波数雑音がしばしば発生して問題となっている。
この離散周波数雑音は、クロスフローファンの軸方向に垂直な断面における風量変動や圧力変動が、クロスフローファンの軸方向に関してそろっている程大きくなる。即ち、離散周波数雑音は、クロスフローファンを貫流する気流において、クロスフローファンの軸方向に垂直な断面の風量変動や圧力変動が発生する位置やタイミング（同時性）が、クロスフローファンの軸方向に関して均一である（強い）程大きくなる。

上述したように、従来の空気調和機では、ケーシング後板の底部は、吹出口の正面視において両端部付近の高さが中央部付近の高さからステップ状に低くなるように形成されている。このような場合、風量変動や圧力変動が発生する同時性が、ステップ状に高さが変位したケーシング後板の底部の中央部と両端部側との境界を含むクロスフローファンの軸方向に垂直な断面のクロスフローファンの軸方向の両側で均一でないため、離散周波数雑音が低減される。しかしながら、クロスフローファンを貫流する気流の風量変動や圧力変動が発生する同時性は、上述の境界を含むクロスフローファンの軸方向に垂直な断面でのみ変化し、その他の空気通路を流れる気流の風量変動や圧力変動の同時性は、クロスフローファンの軸方向に関して均一に保たれているので、離散周波数雑音の低減量は小さいものであった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、広帯域雑音の増大を抑制するとともに離散周波数雑音の発生を大幅に抑制し、さらに電力効率を向上することが可能な空気調和機を得ることを目的とする。

この発明による空気調和機は、羽根車、及び通風路を構成し、羽根車の背後から吹出口へと気流を案内する案内壁面を有するスクロール部を有するクロスフローファンを備え、案内壁面は、吹出口側の端部が、羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成され、羽根車の軸方向に垂直な断面における壁面形状を通風路の外側に凸状とし、かつ通風路の外側への突出量が羽根車の軸方向の中央部から両端部に向かって漸次減少する気流方向に直交する断面における壁面形状を、羽根車の背後から吹出口側の端部近傍まで連続し、その後羽根車の軸方向における通風路の外側への突出量の差を気流方向の吹出口側に向かって漸次縮小し、羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成された吹出口側の端部に連結する曲面で構成されている。

この発明によれば、羽根車を貫流する気流において、静圧及び動圧が軸方向に関して連続して変化するので離散周波数雑音の発生を抑制する効果が最大限に発揮される。また、羽根車を貫流した気流は、通風路内をスムーズに流れて吹出口側に到達されるので、乱気流が発生されることがなく、広帯域雑音の増大を抑制できるとともに、電力効率を向上させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機の側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る空気調和機のスクロール部の斜視図である。図３はこの発明の実施の形態１に係る空気調和機の吹出口での気流の風量及び向きを表す図、図４は比較例の空気調和機の吹出口での気流の風量及び向きを表す図、図５はこの発明の実施の形態１に係る空気調和機における最大壁面間距離δ／スクロール部長さＬと消費電力との関係を示す図である。

図１において、空気調和機１Ａは、室内の空気を取り込む吸込口２ａを有する意匠パネル２、羽根車５とディフューザ６とからなり、吸込口２ａと吹出口１１との間に形成された通風路１０に対して吸込口２ａから取り込んだ空気を吹出口１１まで案内するクロスフローファン４、羽根車５の上流側に配設された熱交換器３、及び側壁板９を有している。

次いで、空気調和機１Ａについて詳細に説明する。
ディフューザ６は、スクロール部７Ａ及びスタビライザ８により構成されている。スクロール部７Ａは、軸方向を水平にして配置された円柱状の羽根車５の背面側に設けられ、意匠パネル２が、スクロール部７Ａの上端部から、羽根車５の上部を覆って羽根車５の前面側にアーチ状に張り出すように配設されている。このとき、意匠パネル２及びスクロール部７Ａの長手方向は、羽根車５の軸方向に平行に配置される。また、羽根車５は軸周りに回転自在に配設されている。なお、詳細には図示しないが、羽根車５の外周面は、周方向に所定のピッチで設けられた羽根により構成されている。また、吸込口２ａが、意匠パネル２の前面と上面に桟状に形成されている。以降、羽根車５の軸方向を単に軸方向とする。

スタビライザ８は、スクロール部７Ａの下部側の壁面と相対するように、スクロール部７Ａから張りだした意匠パネル２の先端から羽根車５側に突出して配設されている。また、側壁板９が、スクロール部７Ａ、意匠パネル２、及びスタビライザ８によって形成された軸方向両側の開口を覆うように取り付けられている。そして、スクロール部７Ａ、意匠パネル２、及び側壁板９それぞれの下端側に囲まれた開口が吹出口１１を構成している。

さらに、吸込口２ａから吹出口１１に通ずる通風路１０が、スクロール部７Ａ、スタビライザ８、意匠パネル２、及び側壁板９で形成された空間に形成されている。また、熱交換器３が羽根車５の吸込口２ａ側（上流側）に、羽根車５を逆Ｖ字型に覆って通風路１０内に配設されている。

上記のように構成された空気調和機１Ａでは、羽根車５が回転されると、空気が吸込口２ａから吸い込まれ、さらに熱交換器３を通過し、羽根車５を貫流する。このとき、スクロール部７Ａの上端は、羽根車５の吸込口２ａ側まで延設されており、気流は、スクロール部７Ａによって羽根車５の背後に案内されるようになっている。さらに気流は、相対するスクロール部７Ａとスタビライザ８との間に形成された通風路１０の部位を通過して吹出口１１から室内に放出されるようになっている。即ち、スクロール部７Ａの通風路１０側の壁面（以下、案内壁面７ａとする）が、気流を羽根車５の背後から吹出口１１に案内している。

次いで、スクロール部７Ａにおける通風路１０側の壁面の形状について図１及び図２を参照しつつ説明する。なお、図１において、軸方向の中間の位置での空気調和機１Ａの羽根車５の軸方向に垂直な断面を破線で示し、さらに、軸方向の一端部の位置での空気調和機１Ａの羽根車５の側断面におけるスクロール部７Ａを実線にて併記している。また、図２では、スクロール部７Ａの長手方向（軸方向）の中間位置でのスクロール部７Ａの部位を破線にて示している。

図１及び図２において、案内壁面７ａは、軸方向に垂直な断面の壁面形状が、羽根車５の背後から吹出口１１まで連続する通風路１０の外側に凸状の滑らかな曲線となっている。また、案内壁面７ａの吹出口１１側の端部の高さが軸方向に亘って同じになっている。さらに、案内壁面７ａは、吹出口１１に近づくほど羽根車５の軸心との間の距離が長くなっている。

また、案内壁面７ａは、通風路１０の外側への突出量が、破線で示される軸方向の中央部から実線で示される軸方向の両端部に向かって漸次減少する気流方向に直交する断面の壁面形状を、羽根車５の背後から吹出口１１側の端部近傍まで連続するように形成されている。つまり、案内壁面７ａは、軸方向に垂直な断面における通風路面積の大きさを、それぞれ軸方向に位置をずらして比較したときに、スクロール部７Ａの軸方向の中央を含む断面での通風路面積が最大となるように形成されている。

さらに、案内壁面７ａは、気流方向に直交する通風路１０の断面における軸方向の中央部と両端部の通風路１０の外側への突出量の差が吹出口１１側端部近傍から吹出口１１に向かうにつれて漸次縮小し、軸方向に亘って同じ高さに形成された吹出口１１の下端部と連結するように形成されている。
以下、気流方向と直交する通風路１０の断面を通風路断面とし、軸方向に垂直な断面を通風路側断面として説明する。

このように、空気調和機１Ａの案内壁面７ａが、羽根車５の背後から吹出口１１側の端部に至るまで連続する曲面により形成され、かつ、吹出口１１側の端部の高さが軸方向に亘って同じであり、また、案内壁面７ａと相対するスタビライザ８の壁面、及び側壁板９の壁面は平坦に形成されている。従って、羽根車５を貫流した気流は、流れを乱されることなく、スムーズに吹出口１１に到達し、吹出口１１から放出される気流の吹出し角度は、軸方向に亘って一定となる。

また、通風路側断面における通風路面積は、軸方向の中央部側が軸方向の両端部側より大きくなる。そして、羽根車５を貫流する際に増加した気流の動圧は、通風路面積の大きい中央部で通風路面積の小さい両端部よりも、大きく静圧に変換される。従って、通風路１０では、軸方向の中央部と両端部の静圧の差により中央部から両端部に向かわせる力が気流に働く。

ここで、空気調和機１Ａの吹出口１１から放出される気流の風量分布を測定した結果を図３に示す。
図３では、吹出口１１での軸方向の所定箇所を通過する気流ごとの風量及び向きが、風量の大きさに比例する長さを有する矢印付きの直線で視覚的に表されている。矢印が下向きにある場合は、気流が吹出口１１から室内に放出されている状態を示す。そして、図３に示されるように、気流は、吹出口１１の軸方向の全域に亘って、略均一な風量分布で室内に放出されていることが確認された。

上記測定結果について考察する。
まず、一般的に、羽根車５を貫流した気流は、羽根車５の軸方向の両端で風量が減少する。しかし、上述したように、空気調和機１Ａの通風路１０では、軸方向の中央部と両端部の静圧の差により中央部から両端部に向かわせる力が気流に働く。これにより、羽根車５の下流側の通風路１０では、軸方向の両端側での風量が羽根車５の貫流直後の気流の風量の減少分を補うように増大される。従って、通風路１０では、気流の風量は、軸方向に亘って均一化する。さらに、気流を遮るように吹出口１１に突出する壁面もないので、吹出口１１に到達された気流は、静圧を吹出口１１で動圧を上昇させるように再変換することなく放出される。以上により、吹出口１１から放出される気流の風量分布は軸方向の全域に亘って略均一になったものと判断される。

ここで、スクロール部の案内壁面が軸方向全域に亘って平坦に形成された比較例の空気調和機を用意し、吸込口２ａのフィルタが経年的に付着した埃などにより目詰まりを起こしたものについて吹出口１１から放出される気流の風量分布を測定した結果を図４に示す。
なお、図示しないが、吸込口２ａのフィルタが目詰まりを起こしていない比較例の空気調和機についても吹出口１１から放出される気流の風量分布を測定したところ、吹出口１１の軸方向の両端側ほど風量が減少することが確認された。

図４では、図３と同様に、吹出口１１の軸方向の所定箇所を通過する気流の風量及び向きが、気流の風量の大きさに比例する長さを有する矢印付きの直線で視覚的に表されている。線分の長さが０のときに気流の風量は０であり、また、矢印が下向きにある場合は、気流が吹出口１１から室内に放出され、矢印が上向きにある場合は、気流が吹出口１１から通風路１０内に逆流している状態を表している。
比較例の空気調和機では、図４に示されるように、吹出口１１における軸方向の両端において、気流が逆流して通風路１０内に入りこむことが確認された。

次いで上記結果について考察する。
上述したように、吹出口１１の軸方向の両端から放出される気流の風量は、吸込口２ａのフィルタが目詰まりを起こしていないときでも減少する。これに加え、吸込口２ａのフィルタが目詰まりを起こし、吸込口２ａでの圧力損失が大きくなると、気流を吹出口１１から放出させようとする力が弱くなり、吹出口１１における軸方向の両端では、気流が逆流して通風路１０内に入りこむものと判断される。

これに対し、空気調和機１Ａでは、目詰まりが吸込口２ａで発生したとしても、上述したように吹出口１１の軸方向の両端側でも、風量が増大しているので、吹出口１１における軸方向の端部から気流が逆流して通風路１０内に入り込むことが極力抑えられる。

次いで、空気調和機１Ａにおいて、案内壁面７ａの通風路１０の外側への突出量を変化させたときの消費電力を測定した結果について具体的に説明する。
ここで、羽根車５の軸心を含む平面が交差する案内壁面７ａの一端又は他端の部位（端部）と羽根車５の軸心との間の距離を第１長さとし、当該平面が交差する案内壁面７ａの軸方向の中央部の部位と羽根車５の軸心との間の距離を第２長さとする。そして、第１長さと第２長さの差をαとしたとき、図１に示されるように、羽根車５の軸心を含む平面が案内壁面７ａの羽根車５の背後の部位から吹出口１１側の端部に至る全領域と交差するように、当該平面を羽根車５の軸心まわりに回転させた場合に、当該平面の各回転角度毎に得られる差αの最大値を最大壁面間距離δとする。また、図２に示されるように、スクロール部７Ａの軸方向の長さをスクロール部長さＬとする。

そして、スクロール部７Ａの軸方向の長さの中間部が最も通風路１０の外側に突出するようにスクロール部７Ａを変形させて最大壁面間距離δを変化させたときの空気調和機１Ａの消費電力を、最大壁面間距離δ／スクロール部長さＬをパラメータとして測定した。なお、スクロール部長さＬは一定である。比較のため、最大壁面間距離δが０のスクロール部を有する比較例の空気調和機（図示せず）に対しても、消費電力を測定した。以下、最大壁面間距離δ／スクロール部長さＬを単にδ／Ｌとする。
空気調和機１Ａの消費電力は、δ／Ｌを０から０．０２まで変化させて測定した。比較例の空気調和機の消費電力を１００としたときの空気調和機１Ａの消費電力を図５に示す。
図５に示されるように、案内壁面が平面である（δ／Ｌ＝０である）比較例の空気調和機の消費電力に対して、空気調和機１Ａの消費電力は測定したδ／Ｌの全範囲で小さくなった。

また、δ／Ｌを連続して変化させた場合、消費電力は、下に凸の形状で連続して変化する特性となった。そして、δ／Ｌの値を０から０．００２近傍まで増大させたときは、緩やかに消費電力が低下し、さらにδ／Ｌを増大させると急激に消費電力が低下した。さらに、δ／Ｌが０．００３≦δ／Ｌ≦０．０１の範囲にあるときに消費電力は略最小値で推移した。δ／Ｌが０．００３≦δ／Ｌ≦０．０１の範囲にあるとき、消費電力は、δ／Ｌが０のときに比べて７％程度低下した。また、δ／Ｌの値が０．０１より大きくなると再び消費電力が増大するが、消費電力は、測定範囲において、δ／Ｌが０のときのものより大きくなることはなかった。

次いで、上記結果について考察する。
δ／Ｌが０より大きないずれの値においても、通風路側断面における通風路面積は、案内壁面７ａの軸方向の両端を除けばδ／Ｌが０のものと比較して大きくなる。従って、軸方向の各位置における通風路側断面が大きくなった空気調和機１Ａでは、比較例の空気調和機に比べ、通風路１０における動圧が減少する。これにより、空気調和機１Ａでは、吹き出し気流の動圧損失が抑制され、消費電力が比較例の空気調和機に対して減少したものと判断される。

また、δ／Ｌが増大するほど、案内壁面７ａの通風路側断面の壁面形状が通風路１０の外側に大きく突出されて通風路側断面の通風路面積が大きくなるので、通風路１０内の気流の速度が遅くなる。特に、案内壁面７ａの軸方向の中央部側で、通風路側断面における案内壁面７ａは大きく突出される。ある程度突出された案内壁面７ａの部位を、速度の遅い気流が通過する場合、気流は、気流方向に沿った案内壁面７ａの形状変化に追従しきれず、気流の一部が案内壁面７ａから剥離される。気流が案内壁面７ａから剥離された周辺では、気流が乱されて消費電力を増大させる要因となる。

以上を鑑みると、δ／Ｌが０＜δ／Ｌ≦０．００１５の範囲では、案内壁面７ａの突出量は少なく、案内壁面７ａから剥離される気流が殆どないが、軸方向の各位置における通風路側断面の通風路面積の増大量も小さいため、通風路面積の増大による消費電力の低減効果が大きく現れないものと判断される。
そして、δ／Ｌを０．００１５から０．００３に向けてさらに増大させた場合、案内壁面７ａから剥離される気流は僅かである一方で、軸方向の各位置における通風路側断面の通風路面積が増大する。従って、δ／Ｌの増大に伴って、消費電力の低減効果が徐々に現れて、消費電力が比較例の空気調和機に対して減少したものと判断される。

そして、δ／Ｌが０．００３の手前からは、案内壁面７ａからの気流の剥離量が増大し始めるため、気流が案内壁面７ａから剥離されるのに起因して消費電力が増大される。これにより、δ／Ｌの増大に対して消費電力の低減量が小さくなる。
そして、δ／Ｌが０．００３以上では、軸方向の各位置における通風路側断面の通風路面積が大きくなるのに起因した消費電力の低減量と、気流が案内壁面７ａから剥離されるのに起因した消費電力の増大量とが打ち消しあい、δ／Ｌの増大に伴う消費電力の低下が抑制されるものと判断される。以降、δ／Ｌが０．０１に達するまで、軸方向の各位置における通風路側断面の通風路面積が大きくなるのに起因した消費電力の低減量と、気流が案内壁面７ａから剥離されるのに起因した消費電力の増大量とが打ち消しあい、消費電力が最小値のまま推移するものと判断される。

また、δ／Ｌが０．０１より大きくなると、軸方向の各位置における通風路側断面の通風路面積が大きくなるのに起因した消費電力の低減量より、通風路面積が大きくなるのに起因した消費電力の増大量より大きくなる。さらに、δ／Ｌが大きいほど、気流が案内壁面７ａから剥離されるのに起因した消費電力の増大量の変化の割合が、通風路面積が大きくなるのに起因した消費電力の低減量の変化の割合より大きくなる。これにより、δ／Ｌが０．０１より大きくなると、消費電力の低減効果が徐々に小さくなるものと判断される。

この実施の形態１によれば、案内壁面７ａは、通風路側断面の壁面形状が、羽根車５の背後から吹出口１１まで連続する通風路１０の外側に凸状の滑らかな曲線となっている。
また、案内壁面７ａは、通風路１０の外側への突出量が、軸方向の中央部から軸方向の両端部に向かって漸次減少する通風路断面の壁面形状を、羽根車５の背後から吹出口１１側の端部近傍まで連続するように形成されている。さらに、案内壁面７ａは、吹出口１１側端部近傍から吹出口１１に向かって、通風路断面における軸方向の中央部と両端部の通風路１０の外側への突出量の差を漸次縮小し、軸方向に亘って同じ高さに形成された吹出口１１の端部と連結するように形成されている。

従って、通風路側断面の風量変動や圧力変動が、軸方向に関して不連続に変化することはなく、かつ、連続的に変化する。これにより、風量変動や圧力変動の同時性が、クロスフローファンの軸方向に関して大きく弱められ、離散周波数雑音の発生を抑制する効果が最大限に発揮される。さらに、羽根車５を貫流した気流は、通風路１０内をスムーズに流れて吹出口１１側に到達されるので、乱気流が発生されることがなく、広帯域雑音の増大を抑制できる。また、従来のように吹出口１１で気流の静圧を再変換することもないので、空気調和機１Ａの電力効率を向上させることができる。

また、通風路１０では、軸方向の中央部と両端部の静圧の差により中央部から両端部に向かわせる力が気流に働くので、気流の風量が軸方向に亘って均一化される。さらに、吹出口１１は、軸方向に亘って同じ高さに形成されている。従って、空気調和機１Ａには、吹出口１１から室内に放出される気流の吹出角度を制御するための上下フラップ（図示せず）を配設するのが一般的であるが、気流の吹き出し角度を制御しようとする上下フラップの効果が、吹出口１１の軸方向に亘って均一に働くので、上下フラップによる良好な気流制御性を期待できる。

また、案内壁面７ａの壁面形状は、スクロール部７Ａのδ／Ｌを、０．００３≦δ／Ｌ≦０．０１の範囲となるように形成することで空気調和機１Ａの電力効率をより向上できる。

さらに、通風路１０の軸方向の中央で通風路側断面における通風路面積を大きくしたことにより吹出口１１における軸方向の端部から気流が逆流して通風路１０内に入り込むことがないので以下の効果も得られる。
即ち、スクロール部の案内壁面が平坦な比較例の空気調和機では、吸込口２ａが目詰まりを起こして吸込口２ａの圧力損失が大きくなると、図４に示されるように軸方向の端部において気流の逆流が生じる。つまり、気流の風量が少ない吹出口１１の両端部では、比較例の空気調和機の内部に外部の空気が流れ込みやすくなる。気流が通風路１０内に逆流する場合、以下の問題が発生する。比較例の空気調和機が冷房運転を行っている時に、室内の湿った暖気が通風路１０内に逆流すると、暖気が熱交換器３で冷やされて熱交換器３に結露が生じる。この結露が多量になると、羽根車５の風力により、吹出口１１から、水滴が滴下される。

一方、空気調和機１Ａでは、羽根車５の下流から吹出口１１までの間の通風路１０では、スクロール部７Ａの軸方向の中央部と両端部の静圧の差により、中央部から両端部に向かわせる力が気流に生じる。このため、万一、吸込口２ａの目詰まりにより吸込口２ａの圧力損失が大きくなった場合でも、吹出口１１の軸方向の両端側の風量が、軸方向の中央部の風量に近い量まで増大しているので、気流が吹出口１１から通風路１０内に逆流することを防止できる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係る空気調和機のクロスフローファンに駆動モータが連結された状態を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態２に係る空気調和機における（スクロール部７Ｂの一端と側断面最大位置との間の長さｘ）／スクロール部長さＬと消費電力との関係を示す図である。なお、図６において、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
また、図６では、通風路側断面における通風路面積が最大となるスクロール部の軸方向の位置を破線で示している。

一体
図６において、空気調和機１Ｂは、通風路側断面におけるスクロール部７Ｂの通風路１０側の壁面（以降、案内壁面７ｂと記載する）の壁面形状が、通風路１０の外側に凸状の曲線であり、さらに、吹出口１１側の端部の高さが、軸方向に亘って同じになっている。

また、案内壁面７ｂは、通風路１０の外側への突出量が案内壁面７ｂの羽根車５の軸方向の所定部位から両端部に向かって漸次減少する通風路断面における壁面形状を、羽根車５の背後から吹出口１１側の端部近傍まで連続するように形成されている。このとき、当該所定部位は、案内壁面７ｂの軸方向の中間部に対して当該軸方向の一端側に所定距離ずれている。

即ち、案内壁面７ｂは、通風路側断面における通風路面積の大きさを、それぞれ軸方向に位置をずらして比較したときに、少なくとも、スクロール部７Ｂの軸方向の中央より一端側の所定部位を含む通風路側断面での通風路面積が最大となるように形成されている。
これにより、スクロール部７Ａの軸方向の中央部で通風路側断面の通風路面積が最大となるように形成された案内壁面７ａに比べ、案内壁面７ｂの一端側の軸方向の傾斜は急となる。以下、通風路側断面における通風路面積が最大となる案内壁面７ｂの所定部位の軸方向の位置を側断面最大位置とする。

さらに、案内壁面７ｂは、通風路断面における側断面最大位置と両端部の通風路１０の外側への突出量の差が、吹出口１１側端部近傍から吹出口１１に向かって漸次縮小し、軸方向に亘って同じ高さに形成された吹出口１１の端部と連結するように形成されている。

また、羽根車５は、軸方向の一端の開口を塞口する側壁５ａを有している。さらに、挿通孔５ｂが、側壁５ａに、羽根車５の軸と同軸に形成されている。
そして、羽根車５を軸まわりに回転させる駆動力を供給する駆動モータ１３が、羽根車５の一方の側壁５ａの外面と相対するように羽根車５の外部に配置されている。また、連結軸１４の一端が駆動モータ１３に連結され、連結軸１４は、駆動モータ１３の駆動力により軸まわりに回転するようになっている。

そして、一方の側壁５ａの内側には、ファンボス１６が、その孔中心を挿通孔５ｂの孔中心に一致せて突設されている。
そして、側壁５ａの挿通孔５ｂに挿通された連結軸１４の他端が、ファンボス１６の孔に挿入されて、ファンボス１６に固定されている。このとき、連結軸１４は羽根車５と同軸に配置されている。
他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

上記のように連結軸１４が連結された羽根車５は、駆動モータ１３の駆動力によって回転される連結軸１４の軸まわりの回転に連動して回転する。
なお、図６では、羽根車５を側壁５ａにより開口が塞口された円筒状に図示しているが、羽根車５の外周面に周方向に所定のピッチで配設された羽根（図示せず）の付け根は、径方向に関し、羽根車５の外周面から羽根車５の軸心側に所定距離侵入したところに配置されている。

以下、側断面最大位置が案内壁面７ｂの軸方向の中央部から一端側（ファンボス１６側）に所定距離ずらして配置されるように案内壁面７ｂを形成したことによる効果について述べる。
上記のように連結軸１４と羽根車５との間の連結が、側壁５ａの内面に固定されたファンボス１６を用いて行われる場合、羽根車５の軸方向のファンボス１６側の端部近傍では、気流が羽根車５を貫流する際の通風抵抗がファンボス１６によって増大する。また、羽根車５のファンボス１６側の端部近傍では、羽根が、連結軸１４との連結作業を容易にするため省略される場合もある。これにより、羽根車５を貫流した直後の気流の風量は、羽根車５のファンボス１６側で特に減少される。

しかし、案内壁面７ｂは、側断面最大位置が案内壁面７ｂの軸方向の一端側に配置されるように形成されているので、側断面最大位置が案内壁面７ｂの軸方向の中央部にある時に比べ、通風路側断面における軸方向の一端近傍の通風路面積が増大されている。これにより、通風路１０の軸方向の一端近傍では、他端部近傍より通風抵抗が小さくなり、風量が増加する。さらに、通風路１０では、軸方向に関し、側断面最大位置と両端部の静圧の差により側断面最大位置から両端部に向かわせる力も気流に働いている。

このように、案内壁面７ｂが、ファンボス１６を羽根車５の側壁５ａの内面に配設したことに起因する羽根車５の一端側を貫流した気流の風量不足分を補って、通風路１０の軸方向の一端側での風量を増大させるように形成されている。即ち、通風路１０では、気流の風量は、軸方向に亘って均一化される。なお、通風路側断面における軸方向の他端近傍の通風路面積は減少するが、側断面最大位置と軸方向両端部における静圧の差により側断面最大位置から両端部に向かわせる力は残存している。従って、通風路１０の風量を均一化する効果が損なわれるものではない。

ここで、通風路１０での気流の風量が軸方向に亘って均一化されているときは、軸方向に関する気流の風速分布も均一であり、通風路１０の軸方向に関する気流の風量分布が不均一なときは、軸方向に関する気流の風速分布も不均一になる。
このため、吹出口１１から同じ風量の気流を室内に放出する場合、風量分布が均一なときの気流の風速は、風量分布が不均一なときの気流の風速分布における風速の最大値に比べて小さくなる。つまり、駆動モータ１３の負荷が、風量分布が不均一なときより、風量分布が均一なときの方が風速を小さくできる分だけ低減されるので、空気調和機１Ｂの消費電力が、側断面最大位置が案内壁面７ｂの軸方向の中央部にある空気調和機の消費電力より低減される。以下、側断面最大位置をファンボス１６側に移動して気流を均一化することに起因する消費電力の低減を気流の均一化に起因する消費電力とする。

次に、本実施の形態の構成とすることによる効果を試験により確認したので、以下にその内容を具体的に説明する。
ここで、スクロール部７Ｂの一端と側断面最大位置との間の軸方向に関する長さをｘとする。以下、（スクロール部７Ｂの一端と側断面最大位置との間の長さｘ）／（スクロール部長さＬ）を単にｘ／Ｌとして説明する。

そして、空気調和機１Ｂの消費電力を、ｘ／Ｌをパラメータとし、ｘ／Ｌを０．５の近傍の値（＜０．５）から０．１まで変化させて測定した。このとき、Ｌは一定とし、側断面最大位置を案内壁面７ｂの軸方向の中央部側から徐々に一端側に移動させて消費電力を測定した。また、ｘ／Ｌが０．５である空気調和機の消費電力も測定した。そして、ｘ／Ｌが０．５である空気調和機の消費電力を１００としたときの空気調和機１Ｂの消費電力を図７に示す。

図７に示されるように、ｘ／Ｌを０．５から０．１まで連続して変化させた場合、空気調和機１Ｂの消費電力は、下に凸の形状で連続して変化する特性となった。そして、ｘ／Ｌが０．１６＜ｘ／Ｌ＜０．５の範囲のときに、空気調和機１Ｂの消費電力はｘ／Ｌが０．５である空気調和機の消費電力より低下した。なかでも、ｘ／Ｌが０．２７≦ｘ／Ｌ≦０．３１の範囲にあるときに、空気調和機１Ｂの消費電力は略最小値で推移し、このときの消費電力は、ｘ／Ｌが０．５である空気調和機の消費電力に対して約２％低下した。

上記測定結果について考察する。
ｘ／Ｌを０．５より徐々に０．３１まで減少させた場合、風量分布の均一化効果もｘ／Ｌの値の減少にともなって大きくなるので、消費電力はｘ／Ｌが０．３１に近づくほど低減するものと判断される。しかし、ｘ／Ｌが０．３１になると、側断面最大位置がファンボス１６に接近し過ぎたことにより、何等かの気流の乱れが誘発されるものと判断される。この気流の乱れは、空気調和機１Ｂの消費電力を増大させる要因となる。以下、側断面最大位置がファンボス１６に接近し過ぎたことによる空気調和機１Ｂの消費電力の増大を気流の乱れに起因する消費電力の増大とする

つまり、ｘ／Ｌが０．２７≦ｘ／Ｌ≦０．３１の間では、ｘ／Ｌが小さいほど、気流の均一化に起因する消費電力の低減量が大きくなるものの、気流の乱れに起因する消費電力の増大量も大きくなるので、空気調和機１Ｂのトータルの消費電力は略最小値のまま推移するものと判断される。

そして、ｘ／Ｌを０．２７よりさらに小さくするにつれ、気流の乱れに起因する消費電力の増大が、気流の均一化に起因する消費電力の低減よりも支配的になり、ｘ／Ｌが小さいほど消費電力が増大するものと判断される。そして、消費電力はｘ／Ｌが０．１６となったときに、ｘ／Ｌ＝０．５のときの消費電力と同じ値となる。

この実施の形態２によれば、空気調和機１Ｂは、通風路側断面におけるスクロール部７Ｂの案内壁面７ｂの壁面形状が、通風路１０の外側に凸状の曲線であり、さらに、吹出口１１側の端部の高さが、軸方向に亘って同じになっている。また、案内壁面７ｂは、通風路１０の外側への突出量が、側断面最大位置から軸方向の両端部に向かって漸次減少する通風路断面の壁面形状を、羽根車５の背後から吹出口１１側の端部近傍まで連続するように形成されている。このとき、案内壁面７ｂは、側断面最大位置がｘ／Ｌが、０．１６＜ｘ／Ｌ＜０．５を満足するように形成されている。

連結軸１４と羽根車５との間の連結が、側壁５ａの内面に固定されたファンボス１６を用いて行われているので、羽根車５を貫流する気流は、ファンボス１６側の端部近傍で減少する。しかし、案内壁面７ｂは、側断面最大位置がｘ／Ｌが、０．１６＜ｘ／Ｌ＜０．５を満足するように形成されているので、羽根車５の下流の通風路１０では、軸方向のファンボス１６側の端部近傍の通風路側断面における通風路面積が増大する。従って、ファンボス１６側の端部近傍の風量が増大する。これにより、羽根車５の下流側の通風路１０では、羽根車５を貫流した気流の羽根車５の軸方向の一端側の風量不足分が補われる。これにより、気流の風量は、通風路１０全域で均一化されるので、気流が吹出口１１から通風路１０内に逆流することを防止しつつ、空気調和機１Ｂの電力効率を向上させることができる。さらに、ｘ／Ｌを０．２７≦ｘ／Ｌ≦０．３１とすることで、空気調和機１Ｂの電力効率の向上効果を最大限に発揮できる。

この発明の実施の形態１に係る空気調和機の側断面図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機のスクロール部の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機の吹出口での気流の風量及び向きを表す図である。 比較例の空気調和機の吹出口での気流の風量及び向きを表す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和機における最大壁面間距離δ／スクロール部長さＬと消費電力との関係を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る空気調和機のクロスフローファンに駆動モータが連結された状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る空気調和機における（スクロール部７Ｂの一端と側断面最大位置との間の長さｘ）／スクロール部長さＬと消費電力との関係を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 空気調和機、４ クロスフローファン、５ 羽根車、７ａ，７ｂ 案内壁面、７Ａ，７Ｂ スクロール部、１０ 通風路、１１ 吹出口、１３ 駆動モータ、１４ 連結軸、１６ ファンボス。

Claims (4)

1. 羽根車、及び通風路を構成し、該羽根車の背後から吹出口へと気流を案内する案内壁面を有するスクロール部を有するクロスフローファンを備えた空気調和機において、
   上記案内壁面は、上記吹出口側の端部が、上記羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成され、上記羽根車の軸方向に垂直な断面における壁面形状を上記通風路の外側に凸状とし、かつ上記通風路の外側への突出量が上記羽根車の軸方向の中央部から両端部に向かって漸次減少する気流方向に直交する断面における壁面形状を、上記羽根車の背後から上記吹出口側の端部近傍まで連続し、その後上記羽根車の軸方向における上記通風路の外側への突出量の差を気流方向の上記吹出口側に向かって漸次縮小し、上記羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成された上記吹出口側の端部に連結する曲面で構成されていることを特徴とする空気調和機。
2. 上記案内壁面は、該案内壁面の上記羽根車の軸方向の長さをＬとし、及び上記案内壁面と交差する上記羽根車の軸心を含む平面における上記案内壁面の端部と上記羽根車の軸心との間の距離と上記案内壁面の上記羽根車の軸方向の中央部と上記羽根車の軸心との間の距離との差をαとし、上記平面が上記案内壁面の上記羽根車の背後の部位から上記吹出口側の端部に至る全領域と交差するように、上記平面を上記羽根車の軸心まわりに回転させた場合に、上記平面の各回転角度毎に得られる上記αの最大値をδとすると、０．００３≦δ／Ｌ≦０．０１を満足するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 羽根車、及び通風路を構成し、該羽根車の背後から吹出口へと気流を案内する案内壁面を有するスクロール部を有するクロスフローファンと、上記羽根車の一端側の側壁の内側に配設されたファンボスと、先端が上記側壁に挿通されて該羽根車の内部に配置され、上記羽根車と同軸に上記ファンボスに固定された連結軸と、該連結軸に上記羽根車の外部で連結され、該連結軸を軸まわりに回転させる駆動力を発生する駆動モータと、を備える空気調和機において、
   上記案内壁面は、上記吹出口側の端部が、上記羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成され、上記羽根車の軸方向に垂直な断面における壁面形状を上記通風路の外側に凸状とし、かつ上記通風路の外側への突出量が上記案内壁面の上記羽根車の軸方向の所定部位から両端部に向かって漸次減少する気流方向に直交する断面における壁面形状を、上記羽根車の背後から上記吹出口側の端部近傍まで連続し、その後軸方向における上記通風路の外側への突出量の差を気流方向の上記吹出口側に向かって漸次縮小し、上記羽根車の軸方向の全域に亘って同じ高さに形成された上記吹出口側の端部に連結する曲面で構成され、さらに、上記案内壁面の上記羽根車の軸方向の長さをＬとし、上記案内壁面の一端と上記所定部位との間の軸方向の長さをｘとすると、０．１６＜ｘ／Ｌ＜０．５を満足するように形成されていることを特徴とする空気調和機。
4. 上記ｘ／Ｌは０．２７≦ｘ／Ｌ≦０．３１の範囲にあることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。

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