JP5052332B2

JP5052332B2 - 多翼回転体及び空気調和機の室内機

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Publication number: JP5052332B2
Application number: JP2007340961A
Authority: JP
Inventors: 毅睦三島; 秀明鈴木; 覚岡田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2009162086A

Description

本発明は、多翼回転体及び空気調和機の室内機に関する。

多数の翼を有するファンやブロア等の多翼回転体は、例えば空気調和機の室内機等の様々な装置に用いられている。この多翼回転体では、翼ピッチ角が等しく配分されている場合、「回転数×翼枚数」を基本周波数とする周期的な騒音が発生し、この騒音がしばしば問題になる。この問題に対し、その翼ピッチ角を等配分からずらした翼配列にする手法が効果的とされ、そのように形成された翼はランダムピッチ翼と呼ばれる。

このランダムピッチ翼の設計方法の一つとしては、翼の翼ピッチ角が互いに所定のずれ角を持つよう設定された２つの翼ピッチ角θ_１、θ_２を用い、これらの翼ピッチ角を疑似ランダム系列からなる配列パターンに当てはめる設計方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これにより、等配分の翼ピッチ角で生じる「回転数×翼枚数」を基本周波数とする周期的な騒音の周波数スペクトルが分散されるので、ピーク値が低くなることになり、問題となる周期的な騒音が低減される。

この翼配列に用いられる疑似ランダム系列として使われる数列としては、Ｍ系列、平方剰余系列（Ｌ系列）及び双子素数系列（ＴＰ系列）などがある（例えば、非特許文献１参照）。これらの疑似ランダム系列が用いられ、２つの翼ピッチ角がそれぞれ「０、１」もしくは「−１、１」の２値に対応させられ、翼枚数に応じたいずれかの系列パターンが使用される。

これらを簡単にまとめると、１．全翼枚数が（２ｎ−１）枚であり、翼ピッチ角θ_１、θ_２の配列パターンがＭ系列をなし、２．全翼枚数が素数で（４ｐ−１）枚であり、翼ピッチ角θ_１、θ_２の配列パターンがＬ系列をなし、３．全翼枚数がｐ×（ｐ＋２）枚でｐ、（ｐ＋２）共に素数であり、翼ピッチ角θ_１、θ_２の配列パターンがＴＰ系列をなすことになる。これを翼枚数順に「０」、「１」パターンで書き出したものが図１２に示す表である。
特許第３４２２８５０号公報国際公開第２００４／０２９４６３パンフレット磯部隆，「相関関数とスペクトル−その測定と応用−」，初版，東京大学出版会，１９６８年２月，ｐ１７０−１７５

前述の設計方法は、図１２に示す表を用いて、翼枚数と２つの翼間角度θ_１、θ_２を決めるだけでよいため、ランダムピッチ翼設計が簡単であるが、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音が発生する場合があるという問題がある。

これを、ＴＰ系列の翼枚数３５枚を例にして説明する。まず、ＴＰ系列３５枚翼の場合（図１２参照）、その翼間角度のパターンは以下のようになる。

「01011100011111011100100001010110010」

この翼配列パターンには、図１３に示すように、「１」または「０」の三連続ブロックが３回、「０」の四連続ブロックが１回、「１」の五連続ブロックが１回というように、同じ「０」または「１」が三連続以上続くブロックが計５回も生じていることがわかる。つまり、翼列には、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”が生じてしまう。

一般的に、２枚の翼間（板間）の通風抵抗は、その間隔が狭いほどその抵抗が高いため流れにくく、逆にその間隔が広いほどその抵抗が低いためより多く流れる。つまり、これらの大きなスケールの粗密によって、翼列が一回転する間に、“翼間隔レベルの数倍の大きさレベル”の流れの不均一が生じているといえ、これが「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音が発生する要因の一つになっている。

また、前述の設計方法は、図１２に示す表を用いて、翼枚数と２つの翼間角度θ_１、θ_２を決めるだけでよいため、ランダムピッチ翼設計が簡単であるが、翼枚数の選択肢が少ないという問題がある。例えば、図１２に示すように、翼枚数３０〜４０枚の間では、３１枚（Ｍ系列）または３５枚（ＴＰ系列）の２パターンしか選択肢がないため、いずれかから翼枚数を選ばなければならない。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音の発生を抑制することができる多翼回転体及び空気調和機の室内機を提供することである。

また、本発明の目的は、翼枚数の選択肢を増やすことができる多翼回転体及び空気調和機の室内機を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、多数の翼を有する多翼回転体において、翼の全枚数がｎ枚であり、翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、翼を挟む角度をα_１、α_２の２種類の角度で与えるときに、翼を挟む角度が「α_１、α_２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ_２とし、翼を挟む角度が「α_２、α_１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ_１とし、翼を挟む角度が「α_１、α_１」または「α_２、α_２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（θ_１／２＋θ_２／２）とするという変換則に基づいて、θ_１、θ_２及び（θ_１／２＋θ_２／２）の３種類の翼間角度からなる翼配列を有することである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、多数の翼を有する多翼回転体において、翼の全枚数がｎ枚であり、翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、翼を挟む角度をα_１、α_２の２種類の角度で与えるときに、翼を挟む角度が「α_１、α_２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ_２とし、翼を挟む角度が「α_２、α_１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ_１とし、翼を挟む角度が「α_１、α_１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）とし、翼を挟む角度が「α_２、α_２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）とするという変換則に基づいて、θ_１、θ_２、（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）及び（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）の４種類の翼間角度からなる翼配列を有することである。

本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、多数の翼を有する多翼回転体において、前記翼の全枚数が３ｎ枚であり、ｎ枚毎の翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、３つの前記系列ブロックを第一ブロック、第二ブロック及び第三ブロックとすると、前記第一ブロックにおける２つの翼間角度がθ１、θ２の２種類の角度であり、前記第二ブロックにおける２つの翼間角度がθ２、θ３の２種類の角度であり、前記第三ブロックにおける２つの翼間角度がθ３、θ１の２種類の角度であり、翼全体としてθ１、θ２及びθ３の３種類の翼間角度からなる翼配列を有することである。

本発明の実施の形態に係る第４の特徴は、多数の翼を有する多翼回転体において、前記翼の全枚数が２ｎ枚であり、ｎ枚毎の翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、２つの前記系列ブロックを第一ブロック及び第二ブロックとすると、前記第一ブロックにおける２つの翼間角度がθ１、θ２の２種類の角度であり、前記第二ブロックにおける２つの翼間角度がθ３、θ４の２種類の角度であり、翼全体としてθ１、θ２、θ３及びθ４の４種類の翼間角度からなる翼配列を有することである。

本発明の実施の形態に係る第５の特徴は、空気調和機の室内機において、室内機本体と、室内機本体内に設けられた熱交換器と、室内機本体内に設けられた前述の第１ないし４のいずれか一の特徴に係る多翼回転体とを備えることである。

本発明によれば、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音の発生を抑制することができる多翼回転体及び空気調和機の室内機を提供することができる。

また、翼枚数の選択肢を増やすことができる多翼回転体及び空気調和機の室内機を提供することができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図６を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る多翼回転体１は、多数の翼１ａと、それらの翼１ａを支持する複数の支持板１ｂとを備えている。この多翼回転体１としては、例えばファンやブロア等が挙げられる。

各翼１ａは、例えば長方形状にそれぞれ形成されており、さらに、断面円弧状（図２参照）に形成されている。これらの翼１ａは、各支持板１ｂの間に擬似ランダム系列をなすように円環状にそれぞれ配置されている。このとき、各翼１ａの両端は、対向する一対の支持板１ｂに取り付けられている。なお、擬似ランダム系列としては、例えば、Ｍ系列または平方剰余系列（Ｌ系列）、双子素数系列（ＴＰ系列）等を用いることができる。

次に、前述の多翼回転体１において円環状に並ぶ各翼１ａの翼配列（図２参照）について詳しく説明する。

まず、通常の設計方法では、図３に示すように、疑似ランダム系列の「０」、「１」に対応させた２つの翼ピッチ角θ_１、θ_２を“翼間角度”として与えている。翼ピッチ角を“翼を挟む角度”として再解釈すると、３つの翼ピッチ角θ_１、θ_２、（θ_１／２＋θ_２／２）によって翼列ができていると解釈することができる。

そこで、本発明の第１の実施の形態では、図４に示すように、前述の解釈を逆用し、翼ピッチ角α_１、α_２を“翼を挟む角度”として疑似ランダム系列の「０」にα_１、「１」にα_２を与え、“翼間角度”θ_１、θ_２を使って次式で定義する。

すると、図４に示すように、“翼を挟む角度”である翼ピッチ角が「α_１、α_２」（＝「０１」）の順で並んだ場合、α_１に対応する翼１ａとα_２に対応する翼１ａとの翼間の“翼間角度”はθ_２になり、「α_２、α_１」（＝「１０」）の順で並んだ場合の“翼間角度”はθ_１になる。さらに、「α_１、α_１」（＝「００」）または「α_２、α_２」（＝「１１」）の場合の“翼間角度”は（θ_１／２＋θ_２／２）となって、結果的に今度は、“翼間角度”が３種類の翼ピッチ角で表現されることになる。ここで、第３番目の角度を便宜上θ_３（＝θ_１／２＋θ_２／２）とおき、さらに、新系列上では「２」を割り当てることにする。

以上の操作についてＴＰ系列の翼枚数３５枚（ｎ＝３５）を例にして詳しく説明する。

図５に示すように、まず、翼枚数が３５枚と決められる（ステップＳ１）。次いで、図１２に示す表に基づいて、ＴＰ系列の翼枚数３５枚に対応するパターンが選択され、擬似ランダム系列のパターン（０、１の並び）が決まる（ステップＳ２）。その後、決定したパターンが法則（変換則）に基づいて新系列（０、１、２の並び）に置き換えられる（ステップＳ３）。最後に、θ_１、θ_２及びθ_３が適切に決められ、「０」、「１」及び「２」に当てはめられる（ステップＳ４）。

ステップＳ２では、「０」、「１」に相当する翼ピッチ角を“翼間角度”ではなく、“翼を挟む角度”として適用する。選択されたＴＰ系列の翼枚数３５枚に対応するパターンに対して（図１２参照）、最後の「０」の次に２周目の先頭に来る「０」を追加し、全３６個の系列を作ると、その系列は以下のようになる。

「01011100011111011100100001010110010，0」

次に、ステップＳ３では、再び“翼を挟む角度”を“翼間角度”として解釈し直すべく、前述したように隣り合う数字を以下の法則に従い変換する。

（変換前）（変換後）
１，０ → ０
０，１ → １
０，０ → ２
１，１ → ２

すると、変換後の“新系列”は以下のようになる。

「10122022122220122021022210101202102」

このような一連の変換により、図６に示すように、「２」の三連続ブロックが１回、「２」の四連続ブロックが１回というように、新しく「２」を加えたことにより、同じ数字が三連続以上続くブロックが計２回しか生じなくなったことがわかる。これは、「０の四連続ブロック」が「２の三連続ブロック」になり、「１の五連続ブロック」が「２の四連続ブロック」になり、「０または１の三連続ブロック」は分解されたからである。これにより、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を従来よりも抑えることができるので（図６及び図１３参照）、それに起因する騒音の発生も抑制される。

最終的に翼間角度θ_１、θ_２、θ_３を使った翼ピッチ角の配列パタ一ンは、変換後の新系列で、
（新系列）（翼間角度）
０ → θ_１
１ → θ_２
２ → θ_３＝θ_２／２＋θ_１／２
２ → θ_３＝θ_１／２十θ_２／２
としたものとなる。なお、θ_１、θ_２及びθ_３の総和は、Σθ_１＋Σθ_２＋Σθ_３＝３６０°でなくてはならないので、これを満たすようにθ_１、θ_２及びθ_３を決定する。

ここで、ステップＳ４でθ_１、θ_２及びθ_３を決定する一例について説明する。

まず、適当な正の値△を使いθ_２とθ_１を次式のように関係づける。

すると、θ_１とθ_２からなるθ_３は次式のようになる。

ここで、角度の総和は３６０°であることから、

となるので、△を適当に与えれば、θ_１、θ_２及びθ_３は順に求められる。

また、同じような手法によって、他の翼枚数における系列もθ_１、θ_２及びθ_３を定義することで、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を抑えたランダムピッチ翼を作ることができる。

例えば、Ｍ系列３１枚翼の場合でも、通常の設計方法を用いると（図１２参照）、配列パタ一ンは以下のようになる。以下の配列パターンには、１または０の三連続ブロックが２回、０の四連続ブロックが１回、１の五連続ブロックが１回というように生じる。

「0000101011101100011111001101001」

一方、本発明の第１の実施の形態に係る設計方法を用いると、配列パタ一ンは以下のようになる。以下の配列パターンには、２の三連続ブロックが１回、２の四連続ブロックが１回というように生じる。これにより、同じ数字が三連続以上続くブロックが計２回しか生じなくなっており、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を従来よりも抑えることができる。後は前述と同様に、「０」、「１」及び「２」に応じたθ_１、θ_２及びθ_３を決めればよい。

「2221010122012022122220212010210」

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、多翼回転体１において、翼１ａの全枚数がｎ枚であり、その翼１ａを挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、翼１ａを挟む角度をα_１、α_２の２種類の角度で与えるときに、その翼１ａを挟む角度が「α_１、α_２」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度をθ_２とし、翼１ａを挟む角度が「α_２、α_１」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度をθ_１とし、翼１ａを挟む角度が「α_１、α_１」または「α_２、α_２」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度を（θ_１／２＋θ_２／２）とするという変換則に基づいてθ_１、θ_２及び（θ_１／２＋θ_２／２）の３種類の翼間角度からなる翼配列を有することから、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を従来よりも抑えることが可能になる。これにより、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音の発生を抑制することができ、その結果、それに起因する騒音の発生を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図７及び図８を参照して説明する。

本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態の変形例である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

第１の実施の形態では、図３に示す通常の翼配列が、翼ピッチ角を“翼を挟む角度”として見ると３つの翼ピッチ角θ_１、θ_２、（θ_１／２＋θ_２／２）でできていると解釈している。しかしながら、この“翼を挟む角度”の分割点は、必ずしも翼間の中点にとる必要はない。そこで、この分割点を翼間の「ａ：ｂ」の内分点として考えると、“翼を挟む角度”に対しては、図７に示すように、４つの翼ピッチ角θ_１、θ_２、（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）及び（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）からなっていると解釈することができる（ａ＝ｂ＝１であると第１の実施の形態に帰結する）。

そこで、図７に示すように、第１の実施の形態と同様に疑似ランダム系列の「０」→α_１、「１」→α_２とひとまずおいて、この翼ピッチ角α_１、α_２を“翼を挟む角度”として、“翼間角度”θ_１、θ_２を使った次式で定義する。

すると、図７に示すように、“翼を挟む角度”である翼ピッチ角が「α_１、α_２」（＝「０１」）の順で並んだ場合、α_１に対応する翼１ａとα_２に対応する翼１ａとの翼間の“翼間角度”はθ_２になり、「α_２、α_１」（＝「１０」）の順で並んだ場合の“翼間角度”はθ_１になる。さらに、「α_１、α_１」（＝「００」）の場合の“翼間角度”は（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）となり、「α_２、α_２」（＝「１１」）の場合の“翼間角度”は（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）となって、結果的に今度は、“翼間角度”が４種類の翼ピッチ角で表現されることになる。ここで、第３番目の角度を便宜上θ_３（＝（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ））、第４番目の角度を便宜上θ_４（＝（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ））とおき、さらに、新系列上では「２」及び「３」をそれぞれ割り当てることにする。

図８に示すように、まず、翼枚数が３５枚と決められる（ステップＳ１１）。次いで、図１２に示す表に基づいて、ＴＰ系列の翼枚数３５枚に対応するパターンが選択され、擬似ランダム系列のパターン（０、１の並び）が決まる（ステップＳ１２）。その後、決定したパターンが法則（変換則）に基づいて新系列（０、１、２、３の並び）に置き換えられる（ステップＳ１３）。最後に、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４が適切に決められ、「０」、「１」、「２」及び「３」に当てはめられる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１２では、まず「０」、「１」に相当する翼ピッチ角を“翼間角度”ではなく“翼を挟む角度”として適用する。選択されたＴＰ系列の翼枚数３５枚に対応するパターンに対して（図１２参照）、最後の「０」の次に２周目の先頭に来る「０」を追加し、全３６個の系列を作ると、その系列は以下のようになる。

「01011100011111011100100001010110010，0」

次に、ステップＳ１３では、再び“翼を挟む角度”を“翼間角度”として解釈し直すべく、前述したように隣り合う数字を以下の法則に従い変換する。

（変換前）（変換後）
１，０ → ０
０，１ → １
０，０ → ２
１，１ → ３

すると、変換後の“新系列”は以下のようになる。

「10133022133330133021022210101302102」

このような一連の変換により、「２」の三連続ブロックが１回、「３」の四連続ブロックが１回というように、新しく「２」と「３」を加えたことにより、同じ数字が三連続以上続くブロックが計２回しか生じなくなったことがわかる。これは、「０の四連続ブロック」が「２の三連続ブロック」になり、「１の五連続ブロック」が「３の四連続ブロック」になり、「０または１の三連続ブロック」は分解されたからである。これに伴う効果は、第１の実施の形態と同等である。すなわち、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を抑えることができるので、それに起因する騒音の発生も抑制される。

なお、第２の実施の形態における第１の実施の形態との違いは、第１の実施の形態では「２」だけで表現されたものが、「２」と「３」に分かれたことにより、各数字（つまるところそれに対応した翼ピッチ角）の現れる回数が、ほぼ同数になったことである。すなわち、第１の実施の形態では、「０」が９回、「１」が９回、「２」が１７回現れているが、第２の実施の形態では、「０」が９回、「１」が９回、「２」が８回、「３」が９回現れている。

最終的に翼間角度θ_１、θ_２、θ_３、θ_４を使った翼ピッチ角の配列パターンは、変換後の新系列で
（新系列）（翼間角度）
０ → θ_１
１ → θ_２
２ → θ_３＝（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）
３ → θ_４＝（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）
としたものとなる。なお、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４の総和は、Σθ_１＋Σθ_２＋Σθ_３＋Σθ_４＝３６０°でなくてはならないので、これを満たすようにθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を決定する。

ここで、ステップＳ１４でθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を決定する一例について説明する。

すると、θ_３及びθ_４は次式のようになる。

ここで、角度の総和は３６０°であることから、

となるので、△を適当に与えれば、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４は順に求められる。

また、同じような手法によって、他の翼枚数における系列もθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を定義することで、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を抑えたランダムピッチ翼を作ることができる。

「0000101011101100011111001101001」

一方、本発明の第２の実施の形態に係る設計方法を用いると、配列パタ一ンは以下のようになる。以下の配列パターンには、２の三連続ブロックが１回、３の四連続ブロックが１回というように生じる。これにより、同じ数字が三連続以上続くブロックが計２回しか生じなくなっており、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を従来よりも抑えることができる。後は前述と同様に、翼間内分比「ａ：ｂ」を決めると共に、「０」、「１」、「２」及び「３」に応じたθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を決めればよい。

「2221010133013022133330213010210」

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、多翼回転体１において、翼１ａの全枚数がｎ枚であり、その翼１ａを挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、翼１ａを挟む角度をα_１、α_２の２種類の角度で与えるときに、その翼１ａを挟む角度が「α_１、α_２」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度をθ_２とし、翼１ａを挟む角度が「α_２、α_１」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度をθ_１とし、翼１ａを挟む角度が「α_１、α_１」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度を（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）とし、翼１ａを挟む角度が「α_２、α_２」の順で並んだ場合、その翼間の翼間角度を（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）とするという変換則に基づいてθ_１、θ_２、（ａθ_１＋ｂθ_２）／（ａ＋ｂ）及び（ａθ_２＋ｂθ_１）／（ａ＋ｂ）の４種類の翼間角度からなる翼配列を有することから、“狭い翼間隔だけでできた角度ブロック”や“広い翼間隔だけでできた角度ブロック”という“翼間角度よりも大きなスケールの粗密”の発生を従来よりも抑えることが可能になる。これにより、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音の発生を抑制することができ、その結果、それに起因する騒音の発生を抑制することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図９を参照して説明する。

本発明の第３の実施の形態は基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

本発明の第３の実施の形態では、低翼枚数の擬似ランダム系列を使い、さらに、３つの翼ピッチ角を使うことによって、使用できる翼枚数を増加させる。これを、Ｌ系列の翼枚数１１枚（ｎ＝１１）を使って、翼枚数３３枚（３ｎ＝３×１１）に適用する場合を例にして説明する。

図９に示すように、まず、翼枚数が３３枚（３ｎ＝３×１１）と決められる（ステップＳ２１）。ここで、ｎが１１となる。次いで、図１２に示す表に基づいて、Ｌ系列の翼枚数１１枚に対応するパターンが選択され、１１枚（ｎ枚）における擬似ランダム系列のパターン（０、１の並び）が決まる（ステップＳ２２）。その後、決定したパターンが系列ブロック毎（第一系列、第二系列及び第三系列毎）に置き換えられる（ステップＳ２３）。最後に、θ_１、θ_２及びθ_３が適切に決められ、「０」、「１」及び「２」に当てはめられる（ステップＳ２４）。

Ｌ系列１１枚翼の場合、その翼ピッチ角のパターンは「11011100010」であり、これを単純に３回並べて３３枚翼を作った場合のパターンは以下のようになる。以下のようなパターンでは、その多翼回転体１は１回転につき３回の同しパターンが現れるため、本来目的としていた周波数の分散が弱まることになる。

「11011100010」「11011100010」「11011100010」

これは、２つの翼ピッチ角（θ_１、θ_２）だけで、翼配列を作ろうとしたために生じるので、ここで３番目の翼ピッチ角としてθ_３（≠θ_１、θ_２）を導入することで、これを解決することができる。つまり、ステップＳ２３では、第一系列である第一群（第一ブロック）の１１枚における（０、１）を（θ_１、θ_２）と、第二系列である第二群（第二ブロック）における（０、１）を（θ_２、θ_３）と、第三系列である第三群（第三ブロック）における（０、１）を（θ_３、θ_１）とおくことにより、第一群と第二群、また第二群と第三群、そして第一群と第三群のいずれも１回転以内で重なることがない翼配列になる。

ここで、便宜上θ_３を「２」として系列表示上に用いると、上記の配列パターンは、以下のように書き改めることができる。なお、以下の配列パターンでは、「０」、「１」及び「２」共に全て１１回出現する。

「11011100010」「22122211121」「00200022202」

上記の配列パターンを「０→θ_１」、「１→θ_２」、「２→θ_３」と置き換えたものが、求める翼ピッチ角の配列パターンとなる。なお、θ_１、θ_２及びθ_３の総和は、Σθ_１＋Σθ_２＋Σθ_３＝３６０°でなくてはならないので、これを満たすようにθ_１、θ_２及びθ_３を決定する。以上により、従来できなかった翼枚数（９枚、２１枚、３３枚、４５枚‥・）の擬似ランダムピッチ翼を作ることができる。すなわち、翼枚数３３枚の場合、通常、３１枚（Ｍ系列）または３５枚（ＴＰ系列）に翼枚数を変更しなければならなかったが、前述の設計方法に基づくことで「１１（Ｌ系列）×３＝３３枚」の翼配列を作ることが可能になる。

次に、ステップＳ２４でθ_１、θ_２及びθ_３を決定する一例について説明する。

まず、適当な正の値△（０＜△＜１）を使いθ_２とθ_１、θ_３とθ_１を次式のように関係づける。

ここで、全翼枚数が３３枚で角度の総和が３６０°であることから、

となるので、△を決めれば、θ_２及びθ_３は順に求められる。

また、他の一例としては、例えば、適当な正の値△を使いθ_２とθ_１、θ_３とθ_１を次式のように関係づける。

さらに、その他の一例としては、例えば、適当な正の値△を使いθ_２とθ_１、θ_３とθ_１を次式のように関係づける。

そして、同じ手法によって、９枚＝３（Ｍ（＝Ｌ）系列）×３、２１枚＝７（Ｍ（＝Ｌ）系列）×３、４５枚＝１５（Ｍ（＝ＴＰ）系列）×３などの通常の設計方法にはない翼枚数の擬似ランダムピッチ翼を作ることができる。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、多翼回転体１において、翼１ａの全枚数が３ｎ枚であり、ｎ枚毎の翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、３つの系列ブロックを第一ブロック、第二ブロック及び第三ブロックとすると、第一ブロックにおける２つの翼ピッチ角がθ_１、θ_２の２種類の角度であり、第二ブロックにおける２つの翼ピッチ角がθ_２、θ_３の２種類の角度であり、第三ブロックにおける２つの翼ピッチ角がθ_３、θ_１の２種類の角度であるという系列ブロック毎に異なる組合せの２種類の翼ピッチ角を使用することにより、θ_１、θ_２及びθ_３の３種類の翼ピッチ角からなる翼配列を有することから、従来できなかった翼枚数（例えば、９枚、２１枚、３３枚、４５枚‥・）の擬似ランダムピッチ翼を作ることが可能になるので、翼枚数の選択肢を増やすことができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について図１０を参照して説明する。

本発明の第４の実施の形態は第３の実施の形態の変形例である。したがって、特に、第３の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第４の実施の形態においては、第３の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

本発明の第４の実施の形態では、低翼枚数の擬似ランダム系列を使い、さらに、４つの翼ピッチ角を使うことによって、使用できる翼枚数を増加させる。これを、Ｌ系列の翼枚数１９枚（ｎ＝１９）を使って、翼枚数３８枚（２ｎ＝２×１９）に適用する場合を例にして説明する。

図１０に示すように、まず、翼枚数が３８枚（２ｎ＝２×１９）と決められる（ステップＳ３１）。ここで、ｎが１９となる。次いで、図１２に示す表に基づいて、Ｌ系列の翼枚数１９枚に対応するパターンが選択され、１９枚（ｎ枚）における擬似ランダム系列のパターン（０、１の並び）が決まる（ステップＳ３２）。その後、決定したパターンが系列ブロック毎（第一系列及び第二系列毎）に置き換えられる（ステップＳ３３）。最後に、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４が適切に決められ、「０」、「１」、「２」及び「３」に当てはめられる（ステップＳ３４）。

Ｌ系列１９枚翼の場合、その翼ピッチ角のパターンは「1100111101010000110」であり、これを単純に２回並べて３８枚翼を作った場合のパターンは以下のようになる。以下のパターンでは、その多翼回転体１は１回転につき２回の同しパターンが現れるため、本来目的としていた周波数の分散が弱まることになる。

「1100111101010000110」「1100111101010000110」

これは、２つの翼ピッチ角（θ_１、θ_２）だけで、翼配列を作ろうとしたために生じるので、ここで３番目と４番目の翼ピッチ角としてθ_３及びθ_４を導入することで、これを解決することができる。つまり、ステップＳ３３では、第一系列である第一群（第一ブロック）の１９枚における（０、１）を（θ_１、θ_２）と、第二系列である第二群（第二ブロック）における（０、１）を（θ_３、θ_４）とおくことにより、第一群と第二群は１回転以内で重なることがない翼配列となる。

ここで、便宜上θ_３を「２」、θ_４を「３」として系列表示上用いると、上記の配列パターンは以下のように書き改めることができる。

「1100111101010000110」「2233222232323333223」

上記の配列パターンを「０→θ_１」、「１→θ_２」、「２→θ_３」及び「３→θ_４」と置き換えたものが、求める翼ピッチ角の配列パタ一ンとなる。なお、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４の総和は、Σθ_１＋Σθ_２＋Σθ_３＋Σθ_４＝３６０°でなくてはならないので、これを満たすようにθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を決定する。以上により、従来できなかった翼枚数（６枚、１４枚、３０枚、３８枚・・・）の擬似ランダムピッチ翼を作ることができる。すなわち、翼枚数３８枚の場合、通常、３５枚（ＴＰ系列）または４３枚（Ｌ系列）に翼枚数を変更しなければならなかったが、前述の設計方法に基づくことで、「１９（Ｌ系列）×２＝３８枚」の翼配列を作ることが可能になる。

次に、ステップＳ３４でθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４を決定する一例について説明する。これは自由度が極めて高いので、色々な考え方が可能となるが、前後の群の平均角度は次式のように等しくして置く方が良い。

さらに、θ_１＜θ_３＜θ_４＜θ_２という大小関係になるようにするという拘束条件を付加して、次式のように定義する。

次いで、適当な正の値△を使いθ_２とθ_１を次式のように関係づける。

すると、θ_３及びθ_４は次式のようになる。

ここで、全翼枚数が３８枚で角度の総和が３６０°であることから、

となるので、△を決めれば、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４は順に求められる。

また、他の一例としては、θ_３＝θ_１とすることで使用する角度を３つに簡素化する方法がある。つまり、数列としては、先の数列の「２」を「０」に置き換えることになり、以下のようになる。

「1100111101010000110」「0033000030303333003」

ただしこの場合、θ_１が１９個、θ_２が１０個、θ_４が９個となる。そこで、基準角をθ_１とし、これに対して大小となるθ_２及びθ_４を決めるのが妥当である。その場合の一例としては、適当な正の値△（０＜△＜１）を使って、θ_２とθ_１、θ_４とθ_１を次式のように関係づける。

すると、全翼枚数が３８枚で角度の総和は３６０°であることから、

となるので、△を決めれば、θ_１、θ_２及びθ_４は順に求められる。

そして、同じ手法によって、６枚＝３（Ｍ（＝Ｌ）系列）×２、１４枚＝７（Ｍ＝（Ｌ）系列）×２、３０枚＝１５（Ｍ（＝ＴＰ）系列）×２などの通常の設計方法にはない翼枚数を使った擬似ランダムピッチ翼を作ることができる。

以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、多翼回転体１において、翼１ａの全枚数が２ｎ枚であり、ｎ枚毎の翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、２つの系列ブロックを第一ブロック及び第二ブロックとすると、第一ブロックにおける２つの翼ピッチ角がθ_１、θ_２の２種類の角度であり、第二ブロックにおける２つの翼ピッチ角がθ_３、θ_４の２種類の角度であるという系列ブロック毎に異なる組合せの２種類の翼ピッチ角を使用することにより、θ_１、θ_２、θ_３及びθ_４の４種類の翼ピッチ角からなる翼配列を有することから、従来できなかった翼枚数（６枚、１４枚、３０枚、３８枚・・・）の擬似ランダムピッチ翼を作ることが可能になるので、翼枚数の選択肢を増やすことができる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について図１１を参照して説明する。

本発明の第５の実施の形態は、本発明の第１ないし第４のいずれか一の実施の形態に係る多翼回転体１を空気調和機の室内機１１に適応した適応例である。

図１１に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る空気調和機の室内機１１は、室内機本体１２と、その室内機本体１２内に設けられた熱交換機１３と、室内機本体１２内に設けられた本発明の第１ないし第４のいずれか一の実施の形態に係る多翼回転体１とを備えている。

室内機本体１２には、前部吸込口１２ａ及び上部吸込口１２ｂが開口して設けられている。熱交換機１３は、室内機本体１２の前面側に前方に突出するように湾曲した第１の室内熱交換器１３ａと、上面側から後面側に向けて下方に傾斜した第２の室内熱交換器１３ｂとにより構成されている。多翼回転体１は、第１の室内熱交換器１３ａ、第２の室内熱交換器１３ｂ及びファンケーシング１４で形成される空間部Ｋに回転可能に設けられている。この多翼回転体１としては、例えば横流ファンが用いられる。

以上説明したように、本発明の第５の実施の形態によれば、空気調和機の室内機１１に本発明の第１ないし第４のいずれか一の実施の形態に係る多翼回転体１を用いることによって、本発明の第１ないし第４のいずれか一の実施の形態に係る効果と同様な効果を得ることができる。その結果、「回転数×翼枚数」周波数音“以下”の低周波数音の発生に起因する騒音を抑えることができる空気調和機の室内機１１を提供することができ、また、翼枚数の選択肢を増やし、多翼回転体１の設計自由度を向上させることができる空気調和機の室内機１１を提供することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。また、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る多翼回転体の概略構成を示す外観斜視図である。図１に示す多翼回転体を示す断面図である。通常の設計方法による翼配列を水平展開した展開図である。本発明の第１の実施の形態に係る設計方法による翼配列を水平展開した展開図である。本発明の第１の実施の形態に係る設計方法の流れを示すフローチャートである。図５に示す設計方法によるＴＰ系列３５枚翼の場合の翼配列を説明するための模式図である。本発明の第２の実施の形態に係る設計方法による翼配列を水平展開した展開図である。本発明の第２の実施の形態に係る設計方法の流れを示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る設計方法の流れを示すフローチャートである。本発明の第４の実施の形態に係る設計方法の流れを示すフローチャートである。本発明の第５の実施の形態に係る空気調和機の室内機の概略構成を示す断面図である。疑似ランダム系列、翼枚数及び配列パターンの関係を説明するための説明図である。通常の設計方法によるＴＰ系列３５枚翼の場合の翼配列を説明するための模式図である。

符号の説明

１…多翼回転体、１ａ…翼、１１…空気調和機の室内機、１２…室内機本体、１３…熱交換器

Claims

多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の全枚数がｎ枚であり、
前記翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、
前記翼を挟む角度をα１、α２の２種類の角度で与えるときに、
前記翼を挟む角度が「α１、α２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ２とし、
前記翼を挟む角度が「α２、α１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ１とし、
前記翼を挟む角度が「α１、α１」または「α２、α２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（θ１／２＋θ２／２）とする
という変換則に基づいて、θ１、θ２及び（θ１／２＋θ２／２）の３種類の前記翼間角度からなる翼配列を有することを特徴とする多翼回転体。
多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の全枚数がｎ枚であり、
前記翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしており、
前記翼を挟む角度をα１、α２の２種類の角度で与えるときに、
前記翼を挟む角度が「α１、α２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ２とし、
前記翼を挟む角度が「α２、α１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度をθ１とし、
前記翼を挟む角度が「α１、α１」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（ａθ１＋ｂθ２）／（ａ＋ｂ）とし、
前記翼を挟む角度が「α２、α２」の順で並んだ場合の翼間の翼間角度を（ａθ２＋ｂθ１）／（ａ＋ｂ）とする
という変換則に基づいて、θ１、θ２、（ａθ１＋ｂθ２）／（ａ＋ｂ）及び（ａθ２＋ｂθ１）／（ａ＋ｂ）の４種類の前記翼間角度からなる翼配列を有することを特徴とする多翼回転体。
多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の全枚数が３ｎ枚であり、
ｎ枚毎の翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、
３つの前記系列ブロックを第一ブロック、第二ブロック及び第三ブロックとすると、
前記第一ブロックにおける２つの翼間角度がθ１、θ２の２種類の角度であり、
前記第二ブロックにおける２つの翼間角度がθ２、θ３の２種類の角度であり、
前記第三ブロックにおける２つの翼間角度がθ３、θ１の２種類の角度であり、
翼全体としてθ１、θ２及びθ３の３種類の翼間角度からなる翼配列を有することを特徴とする多翼回転体。
多数の翼を有する多翼回転体において、
前記翼の全枚数が２ｎ枚であり、
ｎ枚毎の翼を挟む角度である翼ピッチ角の配列パターンがｎ枚を１周期とした擬似ランダム系列をなしている系列ブロックであり、
２つの前記系列ブロックを第一ブロック及び第二ブロックとすると、
前記第一ブロックにおける２つの翼間角度がθ１、θ２の２種類の角度であり、
前記第二ブロックにおける２つの翼間角度がθ３、θ４の２種類の角度であり、
翼全体としてθ１、θ２、θ３及びθ４の４種類の翼間角度からなる翼配列を有することを特徴とする多翼回転体。
室内機本体と、
前記室内機本体内に設けられた熱交換器と、
前記室内機本体内に設けられた請求項１ないし４のいずれか一に記載の多翼回転体と、
を備えることを特徴とする空気調和機の室内機。