JP6771340B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来の空気調和機が備える室内機の構造例として、例えば、特許文献１（特開２００９−１２７８７５号公報）の図２に示すものがある。空気調和機の室内機は、吸込口および吹出口が形成された室内機の筐体の内部に、室内熱交換器、貫流ファン、エアフィルタ等を収納して構成されている。また、貫流ファンの周囲には、フロントノーズとバックノーズが配置され、吸込口と吹出口を分離している。また、貫流ファンの回転軸方向（左右方向）の長さは有限であり、左右２個の側壁が通風路を制約している。

貫流ファンが回転すると、特許文献１の図８のように、貫流ファンの内部に循環渦が発生し、循環渦の負圧により、吸込口から室内空気を吸引し、室内熱交換器において吸引した室内空気と冷媒との間で熱交換させて調和空気を生成し、その調和空気を吹出口から吹き出して室内を空調するよう構成されている。

特開２００９−１２７８７５号公報

このように、貫流ファンは、運転時に貫流ファン内部に生じる循環渦によって送風が行われるものであるが、側壁部では壁面摩擦の影響で循環渦の流れが乱れ、不安定化する。また、貫流ファン内部のモータ軸と貫流ファンとを結合するためのボスが配置されている部分では、貫流ファン内部の通風抵抗が増大するため、送風が不安定になりやすい。

これらの要因により，空気調和機の使用に伴って、空気調和機のエアフィルタや熱交換器に塵埃が堆積した場合など、通風路の通風抵抗が大きくなる条件においては、貫流ファンの軸方向端部から送風安定性が失われ、バサバサという音と逆流を伴うサージングと呼ばれる現象が発生することがある。

そこで、本発明は、エアフィルタや熱交換器に塵埃が堆積した場合など、通風路の通風抵抗が大きくなる運転条件においても、安定して送風することができる空気調和機を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、複数のファン要素を軸方向に連結して構成した貫流ファンと、前記貫流ファンの軸方向に沿うように配置されたフロントノーズと、を室内機に有する空気調和機であって、前記フロントノーズの前記貫流ファンに対向する対向面は、前記貫流ファンの両端側に、前記貫流ファンの周方向における長さが前記貫流ファンの中央側よりも長い突出部を有し、前記貫流ファンの軸方向における前記突出部の領域幅Ｗは、前記貫流ファンの直径をＤとした場合、０．０８≦Ｗ／Ｄ≦０．３２を満たすように形成されており、前記突出部の前記貫流ファンの周方向における長さの最大長さをＬとした場合、１≦Ｌ／Ｗ≦５を満たすように形成されていることとした。なお、その他については、実施形態の中で説明する。

本発明によれば、エアフィルタや熱交換器に塵埃が堆積した場合など、通風路の通風抵抗が大きくなる運転条件においても、安定して送風することができる空気調和機を提供することができる。

本実施形態に係る空気調和機の構成模式図である。 本実施形態に係る空気調和機の室内機が備える貫流ファンおよび室内ファンモータを示す図である。 本実施形態に係る空気調和機が備える室内機の断面図である。 本実施形態に係る空気調和機が備える室内機の下面図である。 Ａ−Ａ断面における室内機の吹出口付近の側断面図および流線図である。 Ｂ−Ｂ断面における室内機の吹出口付近の側断面図および流線図である。 Ｃ−Ｃ断面における室内機の吹出口付近の側断面図および流線図である。 貫流ファンの軸中心側からみたフロントノーズの形状を示す斜視図である。 両端部のフロントノーズを含む部品の斜視図である。 貫流ファンの風量と静圧の関係の一例を示す特性図である。 吹出風速の低下領域とＷ／Ｄとの関係を説明するグラフである。 （ａ）は室内機の通風路の模式図であり、（ｂ）は室内機の吹出口における風速分布を示した図である。 本実施形態と従来例の貫流ファンの特性を説明する図である。 本実施形態と従来例に係る空気調和機におけるファン入力を比較する図である。 本実施形態と従来例に係る空気調和機において、入口の静圧を増大させた際の貫流ファンの回転速度の最大変動値を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪空気調和機１００≫
本実施形態に係る空気調和機１００について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る空気調和機１００の構成模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１００は、室外機１と、室内機２と、を備えている。室外機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の流れの向きを切り替えるための四方弁４と、冷媒と室外空気との間で熱交換させるための室外熱交換器５と、室外空気を室外機１の内部に取り込むためのプロペラファン６と、冷媒を膨張させる膨張弁７と、を備えている。室内機２は、冷媒と室内空気との間で熱交換させるための室内熱交換器８と、室内空気を室内機２の内部に取り込むための貫流ファン９と、を備えている。また、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁７、および、室内熱交換器８は、配管１０で接続され、冷媒が循環することができるようになっている。なお、冷媒は、Ｒ４１０ＡやＲ３２等の冷媒を用いることができる。

空気調和機１００の冷房運転時において、四方弁４は、図１の実線で示すように接続され、圧縮機３から吐出された冷媒は、室外熱交換器５、膨張弁７、室内熱交換器８の順に流れ、再び圧縮機３に循環するようになっている（図１の実線矢印参照）。一方、空気調和機１００の暖房運転時において、四方弁４は、図１の破線で示すように接続され、圧縮機３から吐出された冷媒は、室内熱交換器８、膨張弁７、室外熱交換器５の順に流れ、再び圧縮機３に循環するようになっている（図１の破線矢印参照）。

室外空気は、プロペラファン６によって室外機１の内部に吸引される（図１の太実線矢印参照）。室外機１の内部では、吸引された室外空気が室外熱交換器５を通過することにより、冷媒と室外空気との間で熱交換ができるようになっている。また、室内空気は、貫流ファン９によって室内機２の内部に吸引される（図１の太実線矢印参照）。室内機２の内部では、吸引された室内空気が室内熱交換器８を通過することにより、冷媒と室内空気との間で熱交換ができるようになっている。そして、冷媒と熱交換することにより加熱または冷却された室内空気である調和空気を室内機２の内部から室内に吹き出すことにより、室内の空調を行うようになっている。

図２は、本実施形態に係る空気調和機１００の室内機２が備える貫流ファン９および室内ファンモータ１１を示す図である。なお、図２は、貫流ファン９の軸方向（左右方向）に対して垂直な方向（貫流ファン９の径方向）から見た図である。

図２に示すように、貫流ファン９は、一方の端板９ａと、端板９ａに設けられた軸９ｂと、複数のファン要素９ｃと、ファン要素９ｄと、他方の端板９ｅと、端板９ｅに設けられたボス９ｆと、で構成されている。ちなみに、本実施形態における貫流ファン９のファン要素の数は、ファン要素９ｃが８個（図２においては一部省略する。）、ファン要素９ｄが１個、の合計９個で構成されている。

また、貫流ファン９のボス９ｆには、室内ファンモータ１１のモータ軸１１ａが挿入され、さらに止めねじ１２で締結されている。なお、ファン要素９ｄは、端板９ｅと隣接して配置されるファン要素であり、軸中心にボス９ｆが配置され、止めねじ１２でボス９ｆとモータ軸１１ａを締結する際にツールを挿入することができるように、ファン翼の一部が抜けている点でファン要素９ｃと異なっている。

図３は、本実施形態に係る空気調和機１００が備える室内機２の断面図である。なお、図３は、貫流ファン９の軸に垂直な面、かつ、貫流ファン９の軸方向長さの略中心位置における断面図を示す（後述する図４のＡ−Ａ断面図参照）。なお、図３において、前後および上下は、室内機２の前後方向および上下方向を示す。後述する図５から図７についても同様である。

図３に示すように、室内機２は、室内機筐体２０と室内機筐体２１とで囲まれる空間内に、室内熱交換器８と貫流ファン９とが備えられて構成されている。なお、室内熱交換器８は、複数のアルミ製のフィンを伝熱管が貫く、いわゆるクロスフィンチューブ型の熱交換器である。また、貫流ファン９は、図３において時計回りに回転する。また、室内機筐体２０の前面側には、前面パネル２２が配置されている。

室内熱交換器８の上流側の吸込口２３には、室内機２の内部に粉塵が入り込むことを防止するエアフィルタ２４が存在しており、エアフィルタ２４はエアフィルタ枠２５により支持されている。また、貫流ファン９の下流側の吹出口２６には、上下風向制御板２７が配置されている。

室内機筐体２０には、貫流ファン９に対向し、貫流ファン９の下流側と上流側を分離するフロントノーズ２８が形成されている。また、フロントノーズ２８の下流側には、貫流ファン９の下流側の風路を構成するフロントケーシング２９が形成されている。一方、室内機筐体２１には、貫流ファン９に対向し、貫流ファン９の下流側と上流側を分離するバックノーズ３０が形成されている。また、バックノーズ３０の下流側には、貫流ファン９の下流側の風路を構成するバックケーシング３１が形成されている。

室内空気は、室内機２の上方の吸込口２３から、貫流ファン９の回転により生じる空気の流れにより、室内機２の内部に取り込まれるようになっている。そして、取り込まれた空気は、エアフィルタ２４を通過した後、室内熱交換器８において加熱または冷却され、貫流ファン９を通り、フロントケーシング２９とバックケーシング３１で形成される風路を流れて、室内機２の下方の吹出口２６から室内に供給されるようになっている。これにより、室内の空気調和ができるようになっている。

＜フロントノーズ２８＞
次に、本実施形態に係る空気調和機１００のフロントノーズ２８の形状について、図４を用いて更に説明する。図４は、本実施形態に係る空気調和機１００が備える室内機２の下面図である。

図４に示すように、フロントノーズ２８の形状は、貫流ファン９の軸方向（左右方向）の位置によって、その形状が異なっている。以下、各位置におけるフロントノーズ２８の形状（断面形状）について、図５から図７を用いて更に説明する。

図５は、図４のＡ−Ａ断面（以下、第１中央部という。）における室内機２の吹出口２６付近の側断面図および流線図である。

図５に示すように、第１中央部におけるフロントノーズ２８Ａは、貫流ファン９に対向する対向面２８Ａａと、風路側に設けられた風路面２８Ａｂと、接続面２８Ａｃと、を有して構成されている。

対向面２８Ａａは、貫流ファン９と対向する面、換言すれば、フロントノーズ２８Ａにおいて貫流ファン９に最も近い面である。風路面２８Ａｂは、バックケーシング３１と対向する面であり、下流側で室内機筐体２０のフロントケーシング２９と繋がるようになっている。接続面２８Ａｃは、対向面２８Ａａと風路面２８Ａｂと接続する円弧形状の曲面である。

ここで、第１中央部における対向面２８Ａａは、平面で構成されている。換言すれば、その断面が図５に示すように略直線状となっている。このような形状とすることにより、貫流ファン９との干渉を減らし、騒音を低減する構造となっている。

図６は、図４のＢ−Ｂ断面（以下、第２中央部という。）における室内機２の吹出口２６付近の側断面図および流線図である。

図６に示すように、第２中央部におけるフロントノーズ２８Ｂは、貫流ファン９に対向する対向面２８Ｂａと、風路側に設けられた風路面２８Ｂｂと、接続面２８Ｂｃと、を有して構成されている。

対向面２８Ｂａは、貫流ファン９と対向する面、換言すれば、フロントノーズ２８Ｂにおいて貫流ファン９に最も近い面である。風路面２８Ｂｂは、バックケーシング３１と対向する面であり、下流側で室内機筐体２０のフロントケーシング２９と繋がるようになっている。接続面２８Ｂｃは、対向面２８Ｂａと風路面２８Ｂｂと接続する円弧形状の曲面である。

ここで、第２中央部における対向面２８Ｂａは、運転時に貫流ファン９の内部に生じる循環渦の流れに沿うように、曲面で構成されている。具体的には、その断面が図６に示すように貫流ファン９の軸を中心とする円弧形状となっている。換言すれば、貫流ファン９とフロントノーズ２８Ｂの対向面２８Ｂａとは、同心円の関係となっている。貫流ファン９に対向する対向面２８Ｂａを曲面で構成することにより、循環渦の形状（卵型）に沿うため、流れを安定化することができる。加えて、対向面２８Ｂａを貫流ファン９と同心円の形状とすることにより、フロントノーズ２８Ｂを循環渦に近づけることができ、流れをより安定化することができる。

図７は、図２のＣ−Ｃ断面（以下、両端部という。）における室内機２の吹出口２６付近の側断面図および流線図である。

図７に示すように、両端部におけるフロントノーズ２８Ｃは、貫流ファン９に対向する対向面２８Ｃａと、風路側に設けられた風路面２８Ｃｂと、接続面２８Ｃｃと、を有して構成されている。

対向面２８Ｃａは、貫流ファン９と対向する面、換言すれば、フロントノーズ２８Ｃにおいて貫流ファン９に最も近い面である。風路面２８Ｃｂは、バックケーシング３１と対向する面であり、下流側で室内機筐体２０のフロントケーシング２９と繋がるようになっている。接続面２８Ｃｃは、対向面２８Ｃａと風路面２８Ｃｂと接続する円弧形状の曲面である。

ここで、両端部における対向面２８Ｃａは、対向面２８Ｂａ（図６参照）と同様に、運転時に貫流ファン９の内部に生じる循環渦の流れに沿うように、曲面で構成されている。具体的には、その断面が図７に示すように貫流ファン９の軸を中心とする円弧形状となっている。換言すれば、貫流ファン９とフロントノーズ２８Ｃの対向面２８Ｃａとは、同心円の関係となっている。貫流ファン９に対向する対向面２８Ｃａを曲面で構成することにより、循環渦の形状（卵型）に沿うため、流れを安定化することができる。加えて、対向面２８Ｃａを貫流ファン９と同心円の形状とすることにより、フロントノーズ２８Ｃを循環渦に近づけることができ、流れをより安定化することができる。

加えて、両端部における対向面２８Ｃａは、周方向長さが、第１中央部における対向面２８Ａａや第２中央部における対向面２８Ｂａと比較して、貫流ファン９の回転方向（図７において、時計回り。）と反対の方向（図７において、反時計回り。）に長くなるように構成されている。換言すれば、対向面２８Ｃａは、対向面２８Ａａや対向面２８Ｂａよりも、貫流ファン９のから吹出風路（フロントケーシング２９およびバックケーシング３１で形成される風路）への吐出口Ｆを狭めるように構成されている。

ここで、両端部では、中央部（第１中央部、第２中央部）と比較して、壁面の摩擦抵抗や貫流ファン９のボス９ｆや止めねじ１２の影響で通風抵抗が大きく、それによりフロントノーズ２８近傍と吹出口２６とで静圧差を発生させることができない。そのため、フロントノーズ２８近傍にできる循環渦は、両端部（図７参照）のほうが中央部（図５，６参照）よりも大きくなり、吹出口２６からの吹出風速も遅くなることで、逆流しやすくなることが一般的に知られている。

このような課題に対し、本実施形態に係る空気調和機１００では、循環渦が大きくなる両端部において対向面２８Ｃａの周方向長さを中央部よりも長くするように構成することで、両端部（側壁付近）においてもフロントノーズ２８近傍と吹出口２６とで静圧差を発生させ、循環渦の流れを安定化させることで逆流しにくくすることができる。さらに、貫流ファン９の吐出口Ｆを狭めることで、逆流の流れを遮断する効果と、吹出口２６からの風速を高める効果もあるため、より逆流が発生しにくくなる。

また、両端部の接続面２８Ｃｃは円弧形状であり、その半径は、中央部（第１中央部、第２中央部）の接続面２８Ａｃ，２８Ｂｃの円弧形状の半径よりも小さく構成されている。このような形状とすることにより、フロントノーズ２８Ｃを周方向へ延長した場合でも、吹出風路の開口Ｓを狭めすぎずに済むため、縮流によるファン入力の増加を小さくすることができる。

図８は、貫流ファン９の軸中心側からみたフロントノーズ２８の形状を示す斜視図である。なお、図８において、貫流ファン９は取り外された状態であり、図８の左右、前後および上下は、室内機２の左右方向、前後方向（正面背面方向）および上下方向を示す。

図８に示すように、両端部のフロントノーズ２８Ｃは側壁３２に接している。なお、図８に示すフロントノーズ２８は、第２中央部のフロントノーズ２８Ｂおよび両端部のフロントノーズ２８Ｃが一体の部品として構成され、第１中央部のフロントノーズ２８Ａが別部品として構成され、それらのアセンブリとしてフロントノーズ２８が構成されている。

図９は、両端部のフロントノーズ２８Ｃを含む部品の斜視図である。

両端部のフロントノーズ２８Ｃにおいて、貫流ファン９に対向する曲面（対向面２８Ｃａ、図８参照）の周方向長さは、中央部から両端部に向かって、略比例的に長くなっている。

また、別の表現を用いれば、フロントノーズ２８は、両端部のフロントノーズ２８Ｃにおいて、中央部のフロントノーズ２８Ｂの対向面２８Ｂａ（図８参照）と同様の曲面を有する基底部２８Ｃｄと、この基底部２８Ｃｄから貫流ファン９の吐出口Ｆ（図６参照）の方向に突出する突出部２８Ｃｅと、備えて構成されている。

なお、この突出部２８Ｃｅは、貫流ファン９の軸中心側から見て、辺２８Ｃｆと辺２８Ｃｇとを有している。ここで、突出部２８Ｃｅの軸方向端側の辺２８Ｃｇは、側壁３２(図８参照)と最近接する辺であり、辺２８Ｃｇの延伸方向は貫流ファン９の周方向と一致する。一方、突出部２８Ｃｅの軸方向中央側の辺２８Ｃｆの延伸方向は、貫流ファン９の周方向に対して斜めとなっており、貫流ファン９の回転方向と反対方向（図６において反時計回り。）に行くにしたがって、辺２８Ｃｆと辺２８Ｃｇの間隔が短くなる方向に延伸するようになっている。

さらに換言すれば、突出部２８Ｃｅは、貫流ファン９の軸中心側から見て、略三角形の形状を有しており、先（後側）に向かうほど幅（貫流ファン９の軸方向の幅）が狭くなるように構成されている。

このような構成を有することにより、フロントノーズ２８Ｃの突出部２８Ｃｅは、循環渦の流れが最も不安定となる側壁３２（図８参照）の付近では、突出部２８Ｃｅの周方向長さを長くすることで流れの安定性を高めることができる。そして、貫流ファン９の軸方向の中央部に向かって突出部２８Ｃｅの周方向長さをゆるやかに戻す（短くする）ことで、貫流ファン９の吐出口Ｆ（図６参照）を広げることにより、通風抵抗の増加による入力の悪化を抑制している。

また、図９に示すように、フロントノーズ２８Ｂの対向面２８Ｂａ（図８参照）における周方向長さ（フロントノーズ２８Ｃの基底部２８Ｃｄにおける周方向長さ）をＬＢとし、フロントノーズ２８Ｃの対向面２８Ｃａ（図８参照）における周方向長さをＬＣとし、フロントノーズ２８Ｃの突出部２８Ｃｅにおける周方向長さをＬ（＝ＬＣ−ＬＢ）とする。また、フロントノーズ２８Ｃの突出部２８Ｃｅにおける軸方向長さ（側壁３２からの長さ）をＷとする。

ここで、貫流ファン９の直径（ファン径）Ｄと突出部２８Ｃｅの軸方向長さＷとの関係について図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、貫流ファン９の風量と静圧の関係の一例を示す特性図である。

図１０の例において、実線は、ファン径Ｄを１２５ｍｍ、回転速度を９００ｒｐｍとした場合の実験結果を示している。また、破線は、ファン径Ｄを１００ｍｍに相似縮小した場合において、実線の例と同一の動作点を通過するように回転速度を設定した場合（回転速度１２２０ｒｐｍ）の計算結果を示している。

図１０に示すように、ファン径Ｄが小さい時（破線参照）と比較して、ファン径Ｄが大きい時（実線参照）のほうが、動作点から最大静圧点までの静圧差が小さくなっている。このことは、エアフィルタ２４（図３参照）や室内熱交換器８（図３参照）にほこりが堆積し、通風抵抗が増える（動作静圧が増える）と、ファン径Ｄが大きいほど、逆流が起きやすくなることを示している。即ち、ファン径Ｄが大きいほど、流れは不安定となり、壁面側の風量が低下する領域が広がる。

図１１は、吹出風速の低下領域とＷ／Ｄとの関係を説明するグラフである。なお、図１１は、壁面側において風量が低下する領域を説明するためのものであり、本実施形態のような突出部２８Ｃｅ（図９参照）を備えておらず、中央部のフロントノーズ２８の形状が側壁３２（図８参照）まである空気調和機における実験結果を示している。また、図１１の例における実験条件は、貫流ファン９のファン径Ｄを１２５ｍｍとし、貫流ファン９の回転速度を９００ｒｐｍとした。

また、図１０に示すように、ファン径Ｄが大きいほど、流れが不安定となる領域（吹出風速の低下領域）が広がることから、図１１に示すグラフの横軸は、側壁３２（図８参照）からの距離Ｗと貫流ファン９のファン径Ｄとの比であるＷ／Ｄで示す。また、縦軸は、吹出風速を示す。

■（四角の塗りつぶし）のプロットは、吹出風速であり、Ｗ／Ｄの小さい領域（側壁３２の付近、壁面側）では、室内熱交換器８や風路の通風抵抗、さらに壁面の摩擦抵抗等により、吹出風速が、中央側より低下している。

また、●（丸の塗りつぶし）のプロットは、室内熱交換器８の通風抵抗を低減した場合、換言すれば、壁面側の抵抗の影響が強い場合の風速分布である。なお、図１１においては、室内熱交換器８の通風抵抗に応じて４パターンのグラフを示し、抵抗が低減するほど、風速は高くなっている。

壁面側の抵抗の影響で、Ｗ／Ｄ＜０．０８までは、吹出風速が極端に低くなっている。このため、この領域においてフロントノーズ２８を周方向に伸ばすことで、流れ場を安定させることができる。また、吹出風速が遅い領域のため、フロントノーズ２８を周方向に伸ばすことによる通風抵抗の増加が小さく、省エネ性への影響を最小限に抑えることができる。

また、Ｗ／Ｄ≦０．３２までは、中央側と比較して風速低下が大きいため、この領域までは、フロントノーズ２８を周方向に伸ばすことによる送風安定化が非常に有効である。一方、Ｗ／Ｄ＞０．３２においては、フロントノーズ２８を周方向に伸ばすことによる送風安定化の効果よりも、通風抵抗の増加による省エネ性への影響が現れる。

よって、図９に示すフロントノーズ２８の突出部２８Ｃｅの軸方向長さＷは、送風安定化と省エネ性とのバランスより、「０．０８≦Ｗ／Ｄ≦０．３２」とすることが望ましい。

また、本実施形態では、図５から図７に示すように、３段階にフロントノーズ２８の形状を変化させている。室内熱交換器８と送風路の通風抵抗が大きいと、壁面の摩擦抵抗による送風不安定の影響が貫流ファン９の軸方向の中央側へと伝搬する。そのため、側壁３２からフロントノーズ２８Ｂの中央部側端部までの幅ＷＢをＷＢ／Ｄ≦０．７２とすることが好ましい。これにより、送風安定性を向上させることができる。ここで、フロントノーズ２８Ｂとフロントノーズ２８Ａの間を繋ぐ曲線部は、ＷＢ／Ｄ≦０．７２の範囲外であっても送風安定性を向上することができる。

図９に戻り、フロントノーズ２８の、貫流ファンに対向する曲面の周方向の延長長さＬとＬが中央部より長い領域の幅Ｗの比Ｗ：Ｌを適正化することで、両端部近傍の３次元的な流れの変化に適した形状となり、より送風安定性を高めることができる。

ここで、軸方向長さＷに対して周方向長さＬを小さくすると（Ｌ／Ｗ＜１）、送風安定化の効果が十分に得られなくなる。また、Ｌ／Ｗ＞５とすると、流れの変化に対し形状変化が大きくなり、吹出口２６から風切り音が聴こえる場合がある。

よって、図９に示すフロントノーズ２８の突出部２８Ｃｅの周方向長さＬ（＝ＬＣ−ＬＢ）と軸方向長さＷとの関係は、「１≦Ｌ／Ｗ≦５」（Ｗ≦Ｌ≦５Ｗ）とすることが望ましい。これにより、吹出口２６からの風切音が聴こえることなく、送風安定性を高めることができる。

＜作用効果＞
本実施形態に係る空気調和機１００の作用効果について、図１２から図１５を用いて説明する。

図１２（ａ）は、本実施形態に係る空気調和機１００が備える室内機の通風路の模式図である。

貫流ファン９の上流側には、エアフィルタ２４および室内熱交換器８が、貫流ファン９の軸方向に同一形状で配置されている。また、貫流ファン９の両端部には、側壁３２が配置されているため、壁面摩擦の影響で通風抵抗が増大している。また、室内ファンモータ１１側（図１２において右側）の通風路には、吸込口２３に電気品箱３３が配置され、通風抵抗が増大している。

図１２（ｂ）は、本実施形態に係る空気調和機１００が備える室内機の吹出口２６における風速分布を示した図である。なお、横軸は、貫流ファン９の軸方向の位置を示し、縦軸は、吹出風速分布を示している。なお、縦軸は、エアフィルタ２４に粉塵が堆積していない場合の吹出平均風速を１００％としている。また、Ｖ０はエアフィルタ２４に粉塵が堆積していない場合の吹出風速分布であり、Ｖ１は本実施形態におけるエアフィルタ２４に粉塵が堆積した場合の吹出風速分布であり、Ｖ２は従来例におけるエアフィルタ２４に粉塵が堆積した場合の吹出風速分布である。

エアフィルタ２４に粉塵が堆積していない場合においては、吹出風速分布Ｖ０に示すように、両端でやや風速下がるも逆流までは至らない。

一方、エアフィルタ２４に粉塵が堆積した場合では、全体的に吹出風速が低下する。さらに、元々通風抵抗が大きい室内ファンモータ１１側はより不安定となる。このため、従来例における吹出風速分布Ｖ２においては、室内ファンモータ１１側で逆流が発生している。これに対し、本実施形態では、両端の流れを安定化させて逆流を抑制することができるため、吹出風速分布Ｖ１に示すように、風速を高めることができる。

図１３は、本実施形態と従来例の貫流ファン９の特性を説明する図である。なお、図１３においては、貫流ファン９を室内熱交換器８やエアフィルタ２４を除いて室内機筐体２０、室内機筐体２１、フロントノーズ２８、フロントケーシング２９、上下風向制御板２７のみに取り付けた状態での特性を示している。これにより、貫流ファン９のみの特性を確認することができる。

図１３に示すように、破線で示す従来の貫流ファンに比べ、実線で示す本実施形態では同一風量において発生静圧を増大させることができる。また、従来例は最大静圧となる前から、両端から逆流が開始し、バサバサという音が聴こえていたが、両端部の流れを安定化させることで、バサバサという音が聴こえない領域を広くできる。

図１４は、本実施形態と従来例に係る空気調和機におけるファン入力を比較する図である。

本実施形態に係る空気調和機１００と、フロントノーズ２８に突出部２８Ｃｅを有しない従来例の空気調和機について、吹出口２６での風量が同一の風量となるように制御した。この場合における従来例の貫流ファン９の入力を１００％としたとき、本実施形態に係る空気調和機１００の貫流ファン９の入力は１００．３％となった。このように、本実施形態に係る空気調和機１００は、従来例と比較しても、ファン入力の増大が極めてわずかである。

図１５は、本実施形態と従来例に係る空気調和機において、入口の静圧を増大させた際の貫流ファン９の回転速度の最大変動値を示すグラフである。なお、本実施形態を実線で示し、従来例を破線で示す。

貫流ファン９の回転速度を９００ｒｐｍとし、入口の静圧を増大（即ち、通風抵抗を増大）させて、風量が低下した際の、貫流ファン９の回転速度の最大変動値を示している。
図１５に示すように、本実施形態では、風量が低下し、不安定な状態でも、貫流ファン９の回転速度の変動が従来例と比較して小さく、貫流ファン９が安定して回転している。換言すれば、風量が低下した場合においても、逆流が起きにくくなるため、貫流ファン９が安定して回転することが分かる。

以上、本実施形態に係る空気調和機１００によれば、エアフィルタや熱交換器に塵埃が堆積した場合など、通風路の通風抵抗が大きくなる運転条件においても、ファン動力の増加を最小限に抑えつつ、サージングによりひき起こる逆流現象を抑制し、安定して送風することができる。

≪変形例≫
なお、本実施形態に係る空気調和機１００は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本実施形態に係る空気調和機１００において、図７に示すように、フロントノーズ２８が、対向面が平面のフロントノーズ２８Ａ（第１中央部）と、対向面が曲面のフロントノーズ２８Ｂ（第２中央部）と、対向面が曲面で突出部２８Ｃｅを有するフロントノーズ２８Ｃ（両端部）、で構成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、対向面が平面のフロントノーズ２８Ａ（第１中央部）と、対向面が曲面で突出部２８Ｃｅを有するフロントノーズ２８Ｃ（両端部）、で構成されていてもよく、対向面が曲面のフロントノーズ２８Ｂ（第２中央部）と、対向面が曲面で突出部２８Ｃｅを有するフロントノーズ２８Ｃ（両端部）、で構成されていてもよい。即ち、フロントノーズ２８の中央部の形状は、第１中央部の形状または第２中央部の形状のどちらか一方であってもよい。

また、本実施形態に係る空気調和機１００において、図７および図８に示すように、突出部２８Ｃｅが、フロントノーズ２８Ｂ，２８Ｃを構成する部品に形成されるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、フロントノーズ２８Ｃが側壁３２に形成されていてもよい。また、突出部２８Ｃｅのみが側壁３２に形成され、フロントノーズ２８Ｂを構成する部品を側壁３２取り付けることにより、フロントノーズ２８Ｂ，２８Ｃを構成するようにしてもよい。

また、本実施形態に係る空気調和機１００において、図８に示すように、辺２８Ｃｆが略直線であり、突出部２８Ｃｅの形状が略三角形であるものとして説明したがこれに限られるものではない。例えば、突出部２８Ｃｅの形状が略台形であってもよい。また、辺２８Ｃｆが略直線であるものとして説明したがこれに限られるものではなく、曲線（例えば、単調関数で表される曲線）であってもよく、突出部２８Ｃｅの先に向かうほど幅が狭くなるような構成であればよい。

１ 室外機
２ 室内機
３ 圧縮機
４ 四方弁
５ 室外熱交換器
６ プロペラファン
７ 膨張弁
８ 室内熱交換器
９ 貫流ファン
９ａ 端板
９ｂ 軸
９ｃ ファン要素
９ｄ ファン要素
９ｅ 端板
９ｆ ボス
１０ 配管
１１ 室内ファンモータ
１１ａ モータ軸
１２ 止めねじ
２０ 室内機筐体
２１ 室内機筐体
２２ 前面パネル
２３ 吸込口
２４ エアフィルタ
２５ エアフィルタ枠
２６ 吹出口
２７ 上下風向制御板
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ フロントノーズ
２８Ａａ，２８Ｂａ，２８Ｃａ 対向面
２８Ａｂ，２８Ｂｂ，２８Ｃｂ 風路面
２８Ａｃ，２８Ｂｃ，２８Ｃｃ 接続面
２８Ｃｄ 基底部
２８Ｃｅ 突出部
２８Ｃｆ，２８Ｃｇ 辺
２９ フロントケーシング
３０ バックノーズ
３１ バックケーシング
３２ 側壁
３３ 電気品箱
１００ 空気調和機
Ｆ 吐出口
Ｓ 開口

Claims (5)

1. 複数のファン要素を軸方向に連結して構成した貫流ファンと、
   前記貫流ファンの軸方向に沿うように配置されたフロントノーズと、を室内機に有する空気調和機であって、
   前記フロントノーズの前記貫流ファンに対向する対向面は、前記貫流ファンの両端側に、前記貫流ファンの周方向における長さが前記貫流ファンの中央側よりも長い突出部を有し、
   前記貫流ファンの軸方向における前記突出部の領域幅Ｗは、前記貫流ファンの直径をＤとした場合、
   ０．０８≦Ｗ／Ｄ≦０．３２
   を満たすように形成されており、
   前記突出部の前記貫流ファンの周方向における長さの最大長さをＬとした場合、
   １≦Ｌ／Ｗ≦５
   を満たすように形成されている空気調和機。
2. 複数のファン要素を軸方向に連結して構成した貫流ファンと、
   前記貫流ファンの軸方向に沿うように配置されたフロントノーズと、を室内機に有する空気調和機であって、
   前記フロントノーズの前記貫流ファンに対向する対向面は、前記貫流ファンの両端側に、前記貫流ファンの周方向における長さが前記貫流ファンの中央側よりも長い突出部を有し、
   前記貫流ファンの軸方向における前記突出部の領域幅Ｗは、前記貫流ファンの直径をＤとした場合、
   ０．０８≦Ｗ／Ｄ≦０．３２
   を満たすように形成されており、
   前記フロントノーズの前記対向面と、前記フロントノーズの前記対向面とは反対側の面である風路面と、をつなぐ接続面は円弧形状であり、
   前記円弧形状の半径は、中央側よりも両端側の方が短い空気調和機。
3. 複数のファン要素を軸方向に連結して構成した貫流ファンと、
   前記貫流ファンの軸方向に沿うように配置されたフロントノーズと、
   空気の流れ方向において前記フロントノーズの下流側に連なるフロントケーシングと、
   前記貫流ファンの回転に伴って吹き出される空気の吹出風路を、前記フロントケーシングとともに形成しているバックケーシングと、を室内機に有する空気調和機であって、
   前記フロントノーズの前記貫流ファンに対向する対向面は、前記貫流ファンの両端側に、前記貫流ファンの周方向における長さが前記貫流ファンの中央側よりも長い突出部を有し、
   前記突出部は、前記バックケーシング側に突出して延びており、
   前記突出部の前記バックケーシング側の先端と、前記バックケーシングの壁面と、が離間しており、
   前記貫流ファンの軸方向における前記突出部の領域幅Ｗは、前記貫流ファンの直径をＤとした場合、
   ０．０８≦Ｗ／Ｄ≦０．３２
   を満たすように形成されている空気調和機。
4. 前記フロントノーズの前記対向面は、前記貫流ファンの周方向における長さが前記貫流ファンの両端側に近づくほど長くなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 両端側における前記フロントノーズの前記対向面は、前記貫流ファンと同心円の関係を有するように形成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。

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